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이동통신 규격 LTE.pdf

 

A0 기술 동향과 주요기술리뷰 (100526,김기남).pdf

 

7-2_[7].pdf

 

153301.pdf

 

□Reference

 

LTE (Long Term Evolution) 최신 기술 동향과 주요 기술리뷰
2010-05-26
공학박사/기술사 김기남
Ⅰ. 개요
- 최근 퀄컴이 CDMA의 4G 기술인 UMB(Ultra Mobile Broadband)를 포기하고
GSM-WCDMA기반의 4G 기술인 LTE(Long Term Evolution) 기술 개발에 집중하기로 함
으로써, 4G 이동통신 경쟁은 유럽이 주도하는 LTE와 한국이 주도하는 모바일 WiMAX(
WiBro)의 양대 구도로 전개
- LTE는 Long Term Evolution의 머릿 글자를 딴 것으로 현 이동통신 망의 진화 양상으
로 볼 때 4세대로 거론되는 기술 중 가장 유력한 후보 기술로 대두되고 있음.
- LTE의 가장 큰 특징은 기존 3G서비스인 WCDMA, HSxPA 서비스와 4G망의 연동이 가
능하며 휴대폰 하나로 모든 미디어와 통신을 이용할 수 있게 된다는 점을 들 수 있음
- LTE 기술은 주파수 대역을 효율적으로 사용하기 위하여 무선 다중 접속 및 다중화 방식
은 OFDM , 고속 패킷 데이터 전송 방식으로 MIMO 기술과 스마트 안테나 기술을 기반으
로 하고 있음.
- 우리나라는 2008년 상반기에 기존의 WiBro를 좀 더 고도화시킨 'WiBro Evolution '을
선보이면서 4G 표준화 경쟁에서 앞서 나가고 있음.

 

구분

모바일 WiMAX(WiMAX)// LTE
진화 802.16e→ 802.16e wave2→ 802.16m// WCDMA→HSPA→ HSPA+→LTE
참여사 삼성전자,인텔,모토롤라 등이 주도 //노키아 에릭슨 등 유럽기업이 주도,
삼성전자,LG전자 주도적 참여
사업자 KT, SKT -세계 최초 상용 서비스 //미국 버라이즌 및 일본의 KDDI


주요특징

WiMAX(WiMAX)//
o 모바일 인터넷 서비스에 적합
o 동남아 아프리카, 중남미 등 IT 저개
발국시장 특화된 서비스로 발전 예상

LTE
o 기존 이동 통신사들에 유리
o 100여개 이상의 사업자 참여로
4G 주도 예상

 

Ⅱ. 차세대 이동 통신 LTE 동향
- LTE 기술은 이론적으로는 20㎒ 대역폭 기준으로 최대 전송속도(peak data rate)가 상향
100Mbps급, 하향 50Mbps급을 지원함
- 현재의 3G 서비스가 대략 1Mbps급 속도를 제공하는 것에 비해 LTE 서비스는 평균 2∼
10Mbps급 속도(최대 전송률 기준)가 제공될 것으로 예상됨

 

- LTE는 유럽 주도로 개발된 GSM-WCDMA를 기반기술로 발전된 기술로써 투자비나 망
연동성 측면에서 WiMAX보다 강점을 가짐 .
- LTE는 노키아(Nokia), 에릭슨(Ericsson) 등 세계 최고 수준의 휴대폰 및 통신장비 진영
이 표준화 방식으로 채택하고 있기 때문에 세계적인 기업들이 다수 LTE 지지에 나선 상황.
- 2G GSM , 3G WCDMA에서의 우위에 힘입어 유럽 대부분의 이동통신 사업자 및 장비공
급업체들에 이어 유럽 대다수 이동통신 사업자는 물론 미국 최대 이동통신 사업자인 보다폰
(Vodafone)과 AT&T, 버라이즌(Verizon)과 일본 NTT 도코모(DoCoMo)도 LTE에 힘을 싣
고 있어 2014년까지는 LTE 도입을 완료할 것으로 전망.
- 3G 서비스는 기지국과 단말기 사이에 10㎒ 대역을 사용하나 4G기술인 LTE는 기본 20
㎒ 대역이 필요하기 때문에 그 만큼 많은 주파수 대역을 확보해야 서비스가 가능함.

 

Ⅲ LTE 확장 기술 : LTE-Advanced
가. 기술 개요
- LTE의 표준화를 진행하고 있는 3GPP는 LTE 확장 기술인 LTE Advanced을 제안함.
- 4G 시스템을 Ubiquitous & Seamless Connection, High Data Rate, Openness,
Network Convergence 등의 특징으로 정의할 때 이러한 요건을 충족시키는 기술은 LTE이
나. LTE는 3.9G로 보고 있으며 LTE-Advanced가 4G 기술에 가장 가까운 규격이 될 것임
나 주요 LTE-Advanced 기술
- 현행 WCDMA 방식의 5MHz 대역폭보다 4배 넓은 20MHz까지 확대되어 최대 약 4배의
고속화가 가능
- 4비트의 신호를 한번에 전송할 수 있는 16QAM 변조 방식에 더해 한번에 6비트의 신호
를 보낼 수 있는 64QAM 이라는 변조방식을 지원함에 따라 1.5배 고속화를 실현
- 송수신 안테나를 최대 4개씩 이용하는 4 X 4 MIMO 방식을 지원하기 때문에 4배의 전
송속도를 낼 수 있음
- RNC의 기능을 LTE용 기지국 내부에 포함시켜 접속을 확립하기까지의 시간은 100ms 이
하로, 무선 엑세스 구간의 편도 패킷 전송시간은 5ms로 단축.
- 단말에서 기지국의 업로드 회선은 SC-FDMA (Single Carrier Frequency Division
Multiple Access)방식의 단일 반송파를 사용하여 송신 단말의 저소비 전력화를 구현.

 

나. 국내 기술 동향
- 국내에서는 정부, 산업체 , 국책 연구소 등을 대상으로 TTA 산하 3GPP 실무반을 구성
하여 3GPP에서 논의되는 핵심 기술들에 대하여 제조업체 및 연구소 의견을 수렴하고 채택
된 표준 기술이 3GPP 표준규격으로 채택되도록 노력하고 있음
- LTE-Advanced가 4G 통합 표준이 되어 통합 플랫폼 장비가 상용화되면 EV-DO,
HSPA, Wibro 등 다양한 엑세스 망을 가지고 있는 KT와 SKT는 새로운 망 투자 없이 IP
핵심망을 기반으로 다양한 엑세스 망을 통합할 수 있음.
- 삼성전자의 경우 LTE-Advanced가 4G 통합 표준이 될 경우 Wibro 기술 개발과정에서
축적한 노하우와 기술력을 바탕으로 보다 큰 LTE-Advanced 장비시장에서 도전할 기회가
있음.

 

Ⅳ. 반송파집적기술 (Carrier Aggregation, Bandwidth Extension)
- 기존에 LTE Release 8 단말이 가질 수 있는 단위 반송파를 요소반송파(Component
Carrier)라 함.
- 요소반송파(Component Carrier)를 묶어서 대역폭(Bandwidth)를 확장하는 기술을 반송파
집적기술(Carrier Aggregation)이라고 함.
- LTE-Advanced에서는 요구하는 성능을 만족시키기 위하여 요소반송파(Component
Carrier)들을 최대 5개까지 묶어서 사용하면 최대 100MHz까지의 대역폭을 가지는 것으로
확장할 수 있음
- 요소반송파(Component Carrier)로 할당받을 수 있는 주파수 대역은 연속적일 수도 있고
혹은 불연속적일 수도 있음

 

- 요소반송파(Component Carrier)는 특성에 따라서 호환반송파(Backwards compatible
carrier), 비호환반송파(Nonbackwards compatibility carrier), 확장반송파(Extension ca
rier)로 분류

 

- 기존에 한 개의 요소반송파(Component Carrier)를 사용하던 LTE에 비해 , 여러 개의
요소반송파(Component Carrier)를 사용하는 LTE-Advanced시스템에서는 다수 개의
HARQ 관련 MAC 요소가 존재할 수 있으며 이에 대한 물리계층이 각각 독립적으로 동작할
수 있음 .
- 현재 LTE-Advanced 시스템을 효율적으로 설계할 수 있는 기술표준화 작업은 3GPP
RAN WG1, WG2등에서 활발하게 진행 중 .
- 반송파집적기술(Carrier Aggregation , Bandwidth Extension)은 기존 LTE시스템을 기
반으로 시스템 전반에 영향을 미치는 기술로서 앞으로도 활발한 논의가 진행될 것으로 예상

 

Ⅴ. 릴레이(Relay) 기술
- 릴레이(Relay) 기술은 릴레이 노드(Relay Node)의 이동성(Mobility) 확보 및 셀 경계
(Cell Edge)에서의 고속데이터전송을 위한 커버리지 확장과 전송률 향상을 목적으로 도입
됨 .

 

- 릴레이(Relay)기술과 관련된 망구조 및 무선프로토콜 논의는 LTE-Advanced 기술표준
연구 분야 중 주요한 분야로서 RAN WG1을 중심으로 논의
- 릴레이 노드(Relay Node)는 무선을 통해 기지국과 연결되는 구조를 가지며 인터페이스
는 기지국(eNB)과 릴레이 노드(Relay Node) 사이에 S1과 X2가 정의되어 있음.
- 릴레이(Relay) 기술을 사용하는 S1 인터페이스 프로토콜은 기지국과 게이트웨이 간 시그
널링 프로토콜이며, X2 인터페이스는 기지국 간 시그널링 프로토콜로 기지국과 릴레이 노
드(Relay Node) 간 혹은 릴레이 노드(Relay Node) 간에 데이터 교환을 위하여 사용됨.

 

Ⅵ. 맺음말
- 최근 주요 국가들의 통신시장은 트래픽 증가로 인한 네트워크 부하 증대 및 통신서비스
에 대한 이용자 지출의 지속적인 감소세, 통신요금인하 추세 등이 복합적으로 작용하고 있
어 통신사업자들은 보다 효율적인 서비스를 제공해야 할 필요성이 증가하고 있음
- 향후시장에서의 경쟁은 LTE 진영과 WiMAX 진영의 양자구도로 진행될 것으로 보이며 ,
다수를 점한 LTE 진영이 보다 유리한 입장으로 전망됨
- 전세계 주요 이동통신 사업자들은 2012년경에 LTE를 도입할 계획을 내놓고 있으며
2014년까지 LTE 도입을 완료할 것으로 전망됨.
- 이동 중 100MHz, 정지 중 1Gbps를 전송할 수 있는 4G 기술이 현실화 되면 Ubiquitous
& Seamless Connection , High Data Rate , Openness, Network Convergence가 구현
되어 언제, 어디서나, 어떤 디바이스로도 무선 인터넷을 자유롭게 즐길 수 환경이 조성될
것으로 예상됨.

 

 

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