ETRI, 세계 최초 실내 5G 광중계기 기술 개발- 28GHz 밀리미터파 지원 5G 실내 분산 안테나 시스템

ETRI, 세계 최초 실내 5G 광중계기 기술 개발- 28GHz 밀리미터파 지원 5G 실내 분산 안테나 시스템

배포일2020.12.10담당자 네트워크연구본부 광네트워크연구실

 

 

 

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- ETRI 연구진이 개발한 5G 광중계기 기술 성능을 점검하고 있는 모습
(왼쪽부터 성민규 연구원, 김언상 연구원)

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- ETRI 연구진이 개발한 실내 분산 안테나 시스템

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- ETRI 연구진이 개발한 5G 광중계기 시스템

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- 실내 광 중계기 기술의 필요성을 설명하는 CG 캡쳐

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- ETRI 연구진이 개발한 5G 실내 광 중계기 기술의 장점을 설명하는 CG 캡쳐

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- ETRI 연구진이 개발한 RoF 기술 개념도

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- ETRI 연구진이 개발한 5G 실내 광 중계기 기술 구조 개요

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- ETRI 연구진이 개발한 기술을 통해 실내에서도 빠른 인터넷 속도를 느낄 수 있음을 설명하는 CG 모습

 

ETRI, 세계 최초 실내 5G 광중계기 기술 개발
- 28GHz 밀리미터파 5G 신호 실내 분산 안테나로 전달
- 공항, 역사, 쇼핑몰 등 실내 환경서 20Gbps급 서비스

국내 연구진이 실내에서도 끊김 없이 5G 서비스를 원활하게 즐길 수 있는 핵심 네트워크 기술을 개발했다. 이로써 실질적인 5G 서비스 구역을 확대하면서 국내 통신 인프라를 한 층 더 개선하는데 큰 도움이 될 전망이다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 세계 최초로 기지국으로부터 밀리미터파(28GHz) 기반 광대역 5G 신호를 받아 건물 내로 보낼 수 있는 광중계기 이동통신 서비스의 음영지역 해소 및 커버리지 확장을 위해 광 신호를 전기 신호로 혹은 전기 신호를 광 신호로 변환하고 전송 손실을 보상해 주는 기술

기술 개발에 성공했다고 밝혔다.
생활에서 많이 쓰는 모바일 데이터는 실내에서 80%가량 소비된다. 본 기술을 활용하면 공항, 역사, 대형 쇼핑몰 등 실내 환경에서 5G 최대 전송 속도인 20Gbps급 서비스 이용이 가능하다. 특히, 기존 방식 대비 전송 용량, 장비 크기, 구축 비용 등을 획기적으로 개선해 많은 활용이 예상된다.
연구진이 개발한 기술의 핵심은 RoF Radio over Fiber의 줄임말로 이동통신용 라디오 신호를 광섬유 케이블을 통해 광학적으로 전송하는 기술
광전송 기술과 5G 기지국 인터페이스 기지국과 안테나를 물리적으로 연결해 주는 기술
기술이다. RoF 광전송 기술은 최대 5km 구간에서 5G 무선 신호를 광신호로 바꿔 신호 왜곡 없이 전송할 수 있는 기술이다. 아울러, 5G 기지국 인터페이스 기술은 실외에 위치한 5G 기지국과 실내 분산 안테나 시스템을 무선 SW 업데이트(OTA Over The Air : 무선으로 정보를 주고받고 신호를 전달받는 방식.
) 방식으로 연결해 주는 기술이다.
아파트 옥상에 설치된 5G 기지국 인터페이스가 인근 기지국으로부터 5G 신호를 받아 RoF 기술이 탑재된 아파트 단자함에서 광신호로 바뀐 뒤, 각 층별 실내 곳곳에 분산되어 있는 안테나로 전달하는 셈이다.
본 기술은 5G 신호를 32개 대역으로 다중화하여 신호를 전달할 수 있어 전송 용량이 매우 높은 편이다. 기지국처럼 복잡한 기능 구현이 필요하지 않고 비교적 단순한 기능만 구현하면 되기에 별도 기지국을 설치할 때보다 구축 비용도 1/5로 저렴하다.
연구진은 다이어리 정도 크기만한 RoF 광트랜시버 광 손신기를 뜻하는 Transmitter와 수신기를 뜻하는 Receiver의 합성어
를 개발해 실내 분산 안테나 시스템을 구성하는 호스트 장치 네트워크 호스트(Network Host). 네트워크에 연결된 컴퓨터나 기타 장치
와 안테나 장치에 심어 RoF 기술을 구현했다고 밝혔다. 5G 기지국 인터페이스 기술도 호스트 장치와 쉽게 연동할 수 있도록 노트북 크기를 지닌 독립 모듈 형태로 개발했다.
연구진은 최근 고주파 대역을 활용, 대용량 데이터 사용량 급증으로 인해 90년대부터 연구를 진행해온 RoF가 다시 쓰임새가 높아지면서 지니고 있던 원천기술과 노하우를 바탕으로 이번 성과를 낼 수 있었다고 밝혔다.
ETRI는 지난 2018년 2월, 평창 동계올림픽에서도 세계 최초로 밀리미터파 기반 5G 실내 분산 안테나 시스템 기술을 활용한 5G 시범서비스를 시연한 바 있다. 당시에는 5G 신호를 2개 대역으로 다중화하는 수준이었지만 이를 고도화하면서 현 수준에 이를 수 있었다고 밝혔다.
연구진의 기술은 세계 최고 권위 광통신 관련 학술대회 OFC 2019. The Optical Networking and Communication Conference & Exhibition
최우수 논문 선정, 우수 SCI IEEE/OSA Journal of Lightwave Technology
논문 게재, ITU 국제 표준 제정, 2020년도 국가연구개발 우수성과 100선 선정 등으로 그 우수성을 널리 인정받았다.
ETRI 김선미 네트워크연구본부장은“실내 환경 음영 지역 해소 및 서비스 품질을 보장하면서 실감형 엔터테인먼트 산업, 스마트 공장 등 융합 신산업 생태계 조성과 침체된 국내 광중계기 관련 산업생태계 복원에도 기여하길 바란다”고 말했다.
연구진은 향후 실내 환경에서 5G를 넘어 6G 모바일 서비스 제공을 위해 차세대 통신 인프라 구축 기술을 연구 중이다. 초광대역 주파수 대역을 활용하는 차세대 6G 통신 네트워크 기술을 개발하면서 미래 지식재산권을 확보하고 국내 관련 산업계 발전을 견인한다는 방침이다.
이번 성과는 과학기술정보통신부“5G 이동통신을 위한 아날로그 IFoF Intermediate Frequency over Fiber. 주파수로 변환된 무선신호를 광으로 변환하여 광섬유로 전송하는 기술
기반 인도어 다스(Indoor DAS Distributed Antenna System. 분산 안테나 시스템
) 기술 개발”사업의 일환으로 ㈜케이티, ㈜에프알텍, ㈜에치에프알과 공동 연구를 통해 얻을 수 있었다.
연구진은 본 과제를 통해 SCI급 논문 9편, 국내외 특허 30여 건을 출원하였으며 ㈜에치에프알, ㈜라이트론, ㈜론텍, ㈜제이티 등 광모듈 및 시스템 업체에 기술이전 총 5건을 완료했다.
ETRI로부터 기술을 이전받은 기업들은 적극적인 사업화로 현재 일본, 미국 등에 관련 제품을 수출했다. 이로써 연구진의 기술이 전 세계 5G 인프라 구축에도 기여하고 있다. <보도자료 본문 끝>

참고1

실내 분산 안테나 시스템 기술

 

 

참고2

5G 실내 분산 안테나 시스템 구조
DU : Donor Unit
MHU : Main Host Unit
RO U: Remote Optic Unit