Systems beyond IMT-2000 핵심기술 연구 - 자율적응형 무선접속망 구조

 

          

 

                                                                                                            

가. 국내·외 기술개발현황  

 

  현재까지의 이동통신 시스템은 음성과 저속 데이터 서비스를 위주로 발전해왔다. 최근 인터넷을 사용한 다양한 멀티미디어 서비스가 증가하면서, 앞으로는 멀티미디어 서비스의 요구가 실내 환경 뿐만 아니라 실외 이동환경으로도 확대될 것이다. 그러므로 향후 차세대 이동통신 시스템에서는 실외의 보행자 및 고속으로 이동하는 차량을 대상으로 약 2Mbps~155Mbps 데이터 속도의 멀티미디어 서비스를 제공할 것으로 예상된다.

  무선 멀티미디어 서비스에 대한 요구가 증대되면서, 광대역 통신망을 무선 영역까지 확장하려는 무선 ATM 시스템의 연구가 시작되었다. 유럽의 경우 RACE 프로젝트의 MBS 시스템을 비롯하여 ACTS 프로젝트의 MagicWAND, MEDIAN 등 무선 ATM 시스템이 연구되었으며, 미국의 경우 BAHAMA, SWAN 등의 무선 ATM과 관련된 프로젝트가 진행되었다. 일본의 경우 NTT를 중심으로 많은 기업이 참가한 MMAC-PC 표준화 단체에 의해 무선 ATM 에 대한 연구가 이루어졌다. 그러나 최근 인터넷 사용자가 급증하면서 IP기반의 유선 네트워크 점유율이 ATM 기반의 네트워크보다 증대하였고, 결과적으로 무선 ATM 시스템보다는 IP 기반의 무선시스템의 연구가 보다 더 요구되고 있다.

  국외의 4세대 이동통신 시스템에 대한 연구는 글로벌 표준화 작업은 이루어지지 않은 상태이며, 몇몇 선진국의 연구소와 대학을 중심으로 연구가 시작되고 있다. 현재까지 4세대 이동통신 시스템을 IMT-2000 시스템 이후의 이동통신 시스템이라고 부르지만, 4세대에 대한 엄밀한 정의도 아직은 명확하지 않은 상태이다. 최근 ITU-R에서는 WP(Working Party) 8F를 중심으로 IMT-2000 이후의 시스템을 위한 주파수 할당 문제가 거론되기 시작했다. 미국에서는 NSF(National Science Foundation)에서 4세대 통신 시스템에서 필요한 기술에 관한 워크샵을 개최하고 있다. 일본에서는 NTT Docomo에서 4세대 이동통신에 대해 Post IMT-2000이라는 연구를 수행해 왔다. 현재 유럽의 4세대 이동통신 시스템과 관련된 연구는 IST(Information Society Technologies) 프로그램내에서 활발히 시작되고 있다. 이상과 같이 4세대 이동통신 시스템의 연구는 각 프로젝트의 목표와 접근방법 등과 같은 개요부분만 공개되었을 뿐이다. 현재까지는 발표된 연구결과는 개념 정립 단계의 일부 결과에 불과하다.

  국내의 기술개발 현황을 살펴보면 국책과제로서 3.5세대용 광대역 무선 멀티미디어 시스템을 개발 중이고, Wireless LAN 및 PAN에 대한 연구도 진행 중이다. 그러나 4세대 이동통신 시스템과 관련된 연구는 아직까지 미비한 상태이며, 특히 무선 접속망과 관련된 구체적인 연구는 거의 시작되지 않은 상황이다.

 

 

. 문 제 점

     

   향후 차세대 이동통신 시스템의 목표중 하나는 유선 인터넷 망과 동일한 품질의 멀티미디어 서비스를 동일한 수준의 서비스 요금으로 제공하는 것이다. 3세대 이동통신시스템으로 일컫는 IMT-2000 시스템에서는 최대 2Mbps의 전송률을 목표로 하고 있다. 따라서 IMT-2000 시스템에서 유선 광대역 네트워크와 동일한 품질의 멀티미디어 서비스를 투명하게(Transparent) 제공하기에는 한계가 있다.

   유선 ATM기반의 멀티미디어 서비스를 무선 영역으로 확장하려는 무선 ATM 시스템의 연구들은 대부분 무선 고속 전송기법에 그 초점이 맞추어졌으며, 서비스 이동성에 대한 연구는 상대적으로 미흡하다. 또한 기본적으로 유선 ATM 망을 네트워크 core 망으로 고려하였여 연구하였기 때문에, 무선 ATM 시스템은 IP 기반의 멀티미디어 서비스를 효율적 제공하기에 적합하지 못할 수 있다.

     무선 멀티미디어 서비스 제공을 목표로 하는 IMT-2000 시스템이나 무선 ATM시스템으로 차세대 이동통신 서비스를 만족스럽게 제공하기에는 부족하다. 비록 IMT-2000 이후의 차세대 시스템으로 일컬어 지는 4세대 이동통신 시스템의 연구가 국외에서 시작되었으나, 이와 관련된 많은 연구들은 아직 시작단계에 있다.

 

 

다. 앞으로의 전망

 

   최근 이동통신 시스템 사용자 수는 전세계적으로 계속 증가 추세에 있다. 증가하는 사용자를 수용하기 위하여 추가 주파수의 확보 및 4세대 이동통신 시스템의 개발 등이 요구되고 있다. 4세대 이동통신 시스템에서 대표되는 서비스는 현재의 협대역 음성 서비스에서 고속의 무선 멀티미디어 서비스로 전환될 것으로 예측된다. 사용자의 분포도 옥외에서 옥내로 확대되고 이와 함께 통화량은 급속히 증가하게 되리라 예상된다.

   4세대 시스템에서 고속의 무선 멀티미디어 이동통신을 가능하게 하고 또 증가하는 통화량을 수용하기 위하여 더욱 작은 사용지역을 가지는 셀, 즉 반경이 1(km) 이내의 마이크로셀 또는 반경이 100(m) 이내의 피코셀들이 옥외 또는 옥내에 설치되어야 한다. 이러한 마이크로셀 또는 피코셀 시스템을 위한 무선 접속망은 분산적으로 제어되고 구축되면서도 새로운 기지국의 추가 등의 환경 변화에 능동적으로 대처할 수 있어야 할 것이다.

    현재 급속한 속도로 확산되고 있는 인터넷 서비스에 대한 요구에 의해 무선 인터넷 서비스가 4세대 이동통신 분야의 가장 중요한 서비스가 될 것으로 예측되며, 이러한 이동 무선 인터넷 서비스는 유선 인터넷 망과 연동되어 제공될 것이다. 한편 4세대 이동통신 망은 기존의 2G/3G 이동통신 망을 일시에 대체하지는 못하고 일정 기간동안 공존할 것이다. 따라서 향후 4세대 이동통신 시스템은 독립적으로 운용되기보다는 기존의 유/무선 네트워크와 연동되어 통합된 멀티미디어 서비스를 제공할 것으로 예상된다.

  

 

라. 연구개발의 중요성

     

   4세대 이동통신 시스템의 연구에서는 우선적으로 향후 이동통신 서비스의 종류 및 특징, 그리고 각 서비스들의 QoS 요구사항들이 정립되어야 한다. 이동통신 시스템의 서비스 품질은 무선 전송 기술 뿐만 아니라 무선망의 구성기술 및 시스템 제어기술에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 서비스 요구사항에 부합되는 무선망의 구성 모델이 연구되어야 하며, 이와 함께 요구되는 무선 시스템 기법들이 연구되어야 한다.

    고속의 무선 멀티미디어 서비스 제공 및 다양한 사용자의 이동성을 수용하기 위해, 4세대 무선 접속망은 다양한 크기의 셀들로 구성되는 계층구조 형태를 가질 것이다. 이러한 무선 시스템에서는 많은 수의 기지국이 여러 다양한 환경에 설치되며, 또 환경의 변화가 매우 빠르게 일어날 수 있을 것이다. 이 경우에는 현재의 무선망 설계 도구를 사용한 중앙 집중적인 설계가 불가능해지고 또 가능하더라도 그 결과의 정확도가 매우 떨어지리라 예상된다. 이러한 무선망은 분산적으로 제어되고 구축되면서도 새로운 기지국의 추가 등의 환경의 변화에 능동적으로 대처할 수 있어야 한다. 그러므로 설치 및 운용 환경에 자율적으로 적응하며 분산적으로 제어되는 4세대 이동통신 시스템의 무선 접속망 연구가 필요하다. 또한 이러한 무선 접속망을 효율적으로 제어할 수 있는 시스템 기법들에 대한 연구가 함께 수행되어야 한다. 

    아직까지 선진국들의 4세대 이동통신 시스템에 대한 연구는 시작단계에 있다. 본 연구에서 제안하는 자율 적응형 무선망 구성 기술은 4세대 이동통신 시스템의 핵심 기술중 하나가 될 수 있다. 이러한 연구가 성공적으로 수행될 경우 우리나라의 차세대 무선망 설계 기술은 향후 5년내에 선진국과 대등한 수준에 이를 수 있을 것으로 기대할 수 있다.