KT 네트워크부문 네트워크전략본부에서 주파수 전략 업무를 담당하고 계신 유흥렬 부장님이, 2월 초 제 21차 ITU-R WP 5D 회의에 참석 후, 회의 내용 및 결과에 대해 기고글을 작성해주셨습니다. ITU-R WP 5D에서는 5G를 위한 8개 핵심 성능 파라미터 (KPI) 값을 논의하고 있는 데, 이번 회의에서 어떤 합의가 있었는지 소개해주신 글입니다. 글을 기고해주신 유흥렬 부장님께 감사드립니다.

ITU-R 표준화 현황: 5G 이동통신 핵심 성능 파라미터 –  ITU-R WP 5D 21차 회의 결과

2014년 3분기 현재 LTE는 전세계 124개국에 도입되어 약 3억 7천 3백만 명의 가입자가 사용하고 있으며, 가입자 수는 지속적으로 증가하고 있다(출처: GSA). 그러나 현재 LTE 가입자 수는 전체 이동통신 가입자 수와 비교하면 약 5.3% 정도로 아직 LTE 도입 단계라 볼 수 있다.

이런 상황임에도 불구하고 전세계 주요 국가 및 업체에서는 5G의 표준화 필요성을 제기하여 이에 따라 국제전기통신연합 (ITU)에서 5G에 대한 논의를 시작한지도 일년이 지났다. 

ITU에서 이동통신 표준화 프로세스를 보면 이동통신 표준화를 위해 우선 비전을 논의하여 권고 문서를 작성하였다. 구체적인 사례로, IMT-Advanced (4G) 표준 개발 시 ITU는 산업계의 시스템 개발을 독려하기 위해 이동시 100 Mbps, 정지시 1 Gbps라는 목표를 비전 권고인 ITU-R M.1645을 통해 제시하였다. 

4G 표준화와 동일하게 5G 표준화를 위해 ITU에서는 우선 5G의 개념 및 비전을 정립하고 있으며, 5G의 설명할 수 있는 핵심 파라미터를 제시하고 있다. 기존에 합의된 체감 전송률 (user experienced data rate), 최대 전송률 (peak data rate), 이동성 (mobility), 전송 지연 (latency), 최대 연결 수 (connection density), 에너지 효율 (energy efficiency), 주파수 효율 (spectrum efficiency) 등 7개 파라미터에 더하여, 2014년 10월 개최되었던 ITU-R WP 5D (IMT 작업반) 20차 회의에서는 중국이 제안한 면적 당 용량 (traffic volume density/area traffic capacity)을 추가하여 총 8개의 파라미터로 5G를 표시하기로 하였다. 

파라미터 수에 있어 당초에는 5G를 설명하기 위해 필수적이며 상징성 있고 직관적으로 이해하기 쉬운 몇 개로 한정하기로 하였으나 논의 과정에서 4G에 비해서는 다소 많은 파라미터가 제시되고 있다.

예를 들어, 4G의 비전은 광대역 이동통신을 제공하기 위해 이동성과 최대 전송률 두 가지 파라미터를 제시하였으나, 5G에서는 현재 제공되고 있는 광대역 무선 통신에 비해 향상된 무선 통신(Enhanced Mobile Broadband) 외에 사물통신(Massive machine type communications), 고신뢰성 저지연 통신(Ultra-reliable and low latency communications) 등이 3대 서비스 시나리오로 제시되어 4G에 비해 추가된 서비스 시나리오를 만족하는 파라미터들이 추가되었다.

즉, 사물통신 관련하여 최대 연결 수, 에너지 효율 등이 추가 되었고, 고신뢰성 저지연 통신을 위해 전송 지연이 추가되고 향상된 이동성 속도가 제시되고 있다.

이러한 파라미터의 세부 성능 목표 값에 대해 2015년 2월 종료된 ITU-R WP 5D 21차 회의에서 주요 제조사 및 일부 국가는 구현의 용이성을 고려하여 낮은 값을 선호하는 경향을 보였다. 그 결과 최대 전송률, 체감 전송률과 주파수 효율성 등 3개 파라미터를 제외한 5개 파라미터는 합의에 이르렀다. 한편 8번째 파라미터인 traffic volume density/area traffic capacity에서 traffic volume density를 삭제하기로 하였다. 합의에 이르지 못한 파라미터에 대한 논의 내용은 다음과 같다.

• 최대 전송률: 우리나라는 50 Gbps, 중국 및 주요 업체들은 10 Gbps를 주장하여, 20 Gbps로 잠정 합의. 
• 체감 전송률: 우리나라는 1 Gbps, 다른 국가 및 업체는 100 Mbps를 지지
• 주파수 효율성: 대다수의 국가 및 업체는 4G 대비 2~3배 향상 주장, 중국은 5배 향상 주장

5G를 위한 8개 파라미터 및 논의되고 있는 세부 목표 값은 다음 표와 같다. 표에서 제시되고 있는 파라미터의 세부 값들은 확정된 요구사항 값이 아니며 연구개발을 위해 제시된 목표 값으로, 향후 변경될 수 있다. 

<표 1> ITU-R WP 5D에서 도출한 8개의 5G^* 핵심 성능 파라미터

이외에 5G에 대한 이해를 높이기 위해 ITU는 5G 파라미터를 4G와 비교하여 개선도를 살펴볼 수 있도록 하는 그림을 아래와 같이 제시하고 있다. 

그림 1. Enhancement of key capabilities from IMT-Adv (4G) to IMT-2020 (5G) 

또한 서비스 시나리오 별로 5G 파라미터와의 연관성을 나타낸 그림은 다음과 같이 제시하고 있다.

그림 2. The importance of key capabilities in different usage scenarios  

이상과 같은 8개의 5G 파라미터가 포함된 비전 작업은 2015년 6월 ITU-R WP 5D 22차 회의에서 완료될 계획이다. 이후 이를 바탕으로 5G 시스템의 최소 성능 요구사항이 제시되고 이를 만족시키는 5G 시스템 규격에 대한 제안은 2017년 말 시작될 예정이며, 제안된 5G 시스템의 평가 및 규격 작업을 통해 최종 규격은 2020년 말 발표될 예정이다. 그러나 이러한 5G 표준화 완료 시점은 2019년 세계전파통신회의 (WRC-19)의 정확한 개최 일정에 따라 다소 지연될 가능성이 있어, 우리나라는 2020년에 표준화가 완료될 수 있도록 표준화 일정 결정에 대응할 계획이다.

기고자 소개

유흥렬 부장 (heungryeol.you@kt.com)

• KT 네트워크부문 네트워크전략본부에서 주파수 전략 업무를 담당하고 있습니다.
• TTA PG901 (전파자원 프로젝트) 의장, 스펙트럼 포럼 주파수 이용 및 협력분과 분과장을 수행하고 있습니다. 
• 미래부의 5G 주파수 정책연구반, WRC-15 준비반, ITU-R WP5D 연구반, 5G 포럼 등 주파수 관련 국내외 표준화에 참여하고 있습니다. 
• 연구분야: 이동통신 주파수 이슈 및 기술 정책, 5G 주파수 표준화
• 주요 관심 분야: 700MHz, 5G, 4G, CR/TV White Space