향후 몇 년간 5G 네트워크의 추가적인 발전과 성장이 기대됩니다. 동시에 기술 전문가들은 벌써 5G를 훨씬 능가하는 비전을 제시하고 있습니다. 이들이 제시하는 6G 시나리오가 현실화된다면, 우리는 2030년대에 동화 같은 통신 세계를 만날 수 있게 될 것입니다. 로데슈바르즈는 디지털 무선 통신 시대가 처음 문을 연 시점부터 선도적인 T&M 장비 공급업체로 활동해왔습니다. 이제는 업계의 긴밀한 파트너로서 6세대 무선통신을 현실화하는 비전을 실현하고자 노력하고 있습니다.
LTE 표준이 도입된 이후, 이동통신 사용자 대부분은 그들이 원하는 부분이 충족되었음을 알게 되었습니다. 초당 수백 메가비트의 다운로드 속도를 제공하기 때문에, 몇 초 안에 고해상도 동영상 콘텐츠를 스트리밍하거나 대용량 파일을 다운로드할 수 있습니다. 이미 많은 지역에 도입되어 사용 중인 5G는 점점 더 속도를 높이고 있지만, 개별 사용자들이 실질적으로 체감할 수 있는 혜택은 없습니다. 그럼에도 불구하고 다음 단계로 진화하기 위한 아이디어는 얼마 전부터 이미 존재해왔습니다. 기술적 진보가 이루어지긴 했지만 여전히 추가적인 발전 및 확장이 예상되는 5G 시스템으로는 해결할 수 없는 요구 사항이 앞으로의 진화에 동기를 부여한 것일까요?
2018년 9월 두 명의 저자에 의해 이러한 질문이 제기되었습니다*). 그 이후 이 주제는 그 자체로 놀라운 추진력을 얻기 시작했습니다. 전문가들 사이에서 토론의 주제로 시작되긴 했지만, 6G는 그 이후 전 세계적으로 수십억 달러의 R&D 지원금을 받는 기술 및 산업의 "주요 정책"으로 부상하고 있습니다. 현재 기술이 보유한 잠재력뿐만 아니라 현재 개발 중이거나 구상 중인 미래 기술에 대한 연구를 바탕으로, 지금까지 가능하다고 생각되었던 모든 것을 잠시 제쳐두고 새로운 비전이 구체화되었습니다.
*) Klaus David, Hendrik Berndt: 6G Vision and Requirements: Is There Any Need for Beyond 5G? IEEE Vehicular Technology Magazine, Vol. 13, Issue 3, 9월 2018
6G: 공상과학에서 현실로. 미래의 무선 통신을 향하여.
모든 것은 30년 전에 아주 진부하게 시작되었습니다. 1950년대에 탄생한 1세대 아날로그(1G)에 이어, 1990년대 초 1세대 디지털 무선 통신이 등장했습니다. 로데슈바르즈의 GSM(Global System for Mobile Communications) 시뮬레이터처럼, 유럽의 GSM 표준이 주요 기준이 되었습니다.GSM은 아직까지도 무선 통신의 선구자로 간주되고 있습니다.
1세대 디지털 무선 통신은 음성 전화 시스템 전용으로 설계되었습니다. 이 때문에 문자 메시지 전송과 같은 단순한 데이터 서비스도 나중에 패치 작업을 거쳐야 했습니다. 인터넷의 급속한 성장은 모바일에서도 인터넷에 접속하려는 욕구에 불을 지폈습니다. 그런 점에서 데이터 애플리케이션은 2001년에 출시된 3G로 알려진 차세대 서비스를 제공하기 위한 주요 요건이었습니다. 하지만 3G 시스템이 빠르게 증가하는 데이터 트래픽을 지원하기에 충분하지 않다는 사실이 곧 밝혀졌습니다. 차세대 표준인 4G는 이름에서부터 동일한 실수를 반복하지 않겠다는 의도를 명확히 드러냅니다. LTE(Long Term Evolution) 기술은 지속적인 업데이트를 통해 오랫동안 요구 사항을 꾸준히 충족하도록 설계되었습니다. 해당 표준을 기반으로 한 첫 번째 네트워크는 2010년에 도입되었으며, 현재까지도 무선 통신 시스템의 근간을 형성하고 있습니다.
인간 중심의 통신이 4G 시스템에 이르기까지의 모든 표준의 기준이 되었습니다. 표준의 주요 초점은 빠른 정보 획득(다운로드 링크)에 맞춰져 있었고, HD 동영상 스트리밍은 킬러 애플리케이션으로 간주되었습니다. 이런 측면에서는 4G 기술만으로도 충분했습니다. 추가 발전의 원동력은 완전히 다른 방향에서부터 시작되었습니다.
한편, 다양한 산업이 LTE가 지원할 수 없는 고성능 무선 통신 인프라를 필요로 하는 시나리오를 개발하기 시작했습니다. 예를 들면, 인더스트리 4.0은 종단 간 신호 전송 시간이 밀리세컨드 미만인 매우 안정적인 무선 링크를 기반으로 합니다. 최고 속도로 동일한 작업을 동시에 수행하도록 설계된 기계는 작업 속도를 따라갈 수 있는 데이터 인프라를 필요로 합니다. 케이블 연결을 사용하는 일반적인 환경에서는 이러한 조건이 문제가 되지 않지만, 무선 연결을 사용할 때는 문제가 됩니다. 하지만 인더스트리 4.0의 특징인 유연성을 보장하기 위해서는 무선 연결이 필수적입니다.
커넥티드 팩토리 4.0에는 기계의 작업 속도를 따라갈 수 있는 데이터 인프라가 필요합니다. 로데슈바르즈는 자사 생산 시설에 5G 기업 캠퍼스 네트워크를 구축하고, 실제 인더스트리 4.0 시나리오를 바탕으로 고객을 위한 기술 최적화를 구현하고 있습니다.
교통 및 운송 수단은 무선 통신을 활용하는 새로운 분야입니다. 자동차는 도로, 신호등 및 기타 인프라 시설 정보를 셀 수 없이 많은 도로 사용자와 공유합니다. 많은 상황에서 안전을 최우선시하기 위해 신속하고 안정적인 신호 전송이 필수적입니다. 로데슈바르즈의 T&M 솔루션은 도로 위 커넥티드카의 안전 및 효율성을 보장합니다.
스마트 시티에 점차 가까워짐에 따라, 무선 통신을 사용하는 스마트 홈 애플리케이션이 고유한 요구 사항을 제시하고 있습니다. 연결된 계량기 및 일상 생활 용품의 배터리 수명은 기기의 작동 및 성능 못지않게 주요한 요인입니다. 따라서 통신 빈도가 낮고 아주 적은 데이터로 관리되는 기술이 필요합니다. 로데슈바르즈의 IoT 테스트 솔루션은 가정 및 건물에서 사용하는 무선 연결의 안전성과 신뢰성을 보장합니다.
교통 분야는 무선 통신을 완전히 새로운 방식으로 응용하는 분야입니다. 아직은 멀어 보이는 자율주행 5단계에 진입해도, 자율 주행은 용어가 암시하는 수준의 자율성은 갖추기 어려울 것입니다.궁극적으로 자동차들은 도로, 신호등 및 기타 인프라를 셀 수 없이 많은 도로 사용자와 공유해야 하므로, 높은 수준의 조화를 필요로 하는 상호 작용이 발생하게 됩니다. 이는 자동차가 다른 자동차와 연결되는 것뿐만 아니라 도로 및 교통 관제 센터에 배치된 장비와도 연결되어야 한다는 것을 의미합니다. 긴급 제동처럼 안전이 우선시되는 다양한 상황이 발생할 가능성이 있기 때문에 빠르고 안정적인 신호 전송이 무엇보다 중요합니다.
반면에 스마트 시티 및 스마트 홈 무선 기술과 관련된 요구 사항은 이와 상당히 다릅니다. 예를 들면, 계량기나 폐기물 용기와 같은 장치는 원격으로 정보를 조회하거나 활성화할 수 있는 센서 또는 제어 요소를 탑재하게 됩니다. 이러한 요소의 목표는 기기에 직접 액세스해야 하는 필요성을 없애고 수집한 데이터를 바탕으로 기기를 작동하는 것입니다. 따라서 간헐적인 무선 통신만을 필요로하며, 처리되는 데이터양도 아주 적습니다. 일반적인 시나리오에서는 배터리로 구동되는 수천 개의 유사한 사용자 기기를 포함할 수 있습니다. 고성능을 위해 설계된 LTE와 같은 무선 시스템은 이처럼 낮은 성능으로도 충분한 애플리케이션 환경에서는 불필요한 고사양입니다. 게다가 감소된 전류 소비와 같은 일부 특별 요구 사항 또한 충족되지 않습니다.
5G 디자인에 영향을 준 것은 이러한 종류의 응용 분야였습니다. 덕분에 주요 초점이 사람에게서 장치 및 기계, 즉, 사물 인터넷(Internet of Things, IoT)으로 이동했습니다.
5G에서는 사람에게서 장치 및 기계 연결성으로 디자인의 중심이 이동했습니다. 광범위한 사용 사례를 포함하는 응용 분야가 3가지 있는데, 그중 하나인 eMBB(Enhanced Mobile Broadband)는 기존의 무선 애플리케이션을 허용하면서도 LTE보다 향상된 성능을 제공합니다. mMTC(Massive Machine Type Communications)는 센서 네트워크와 같은 전류 절약형 저성능 애플리케이션을 지원합니다. URLLC(Ultra-reliable Low Latency Communications)는 자율 주행, M2M 통신 등 가용성 및 신호 전송 시간을 보장해야 하는 실시간 애플리케이션에 중점을 두고 있습니다.
많은 국가에서 이미 5G가 상당 수준 도입되었습니다. 하지만, 기술 규격을 담당하는 3GPP가 정한 표준화에서조차도 5G의 초점은 처음에 eMBB 애플리케이션에 맞춰져 있었습니다. 공장, 교통 및 사물 인터넷 연결성에 대한 높은 수요는 아직은 구체화되지 않았습니다. 그럼에도 불구하고, 모든 기술 옵션의 사용 방식이 일관되지 않았던 상황에서도 5G가 요구 사항을 충분히 충족하지 못하는 상황이 발생하고 있습니다. 5G를 위한 다른 개발 단계 또한 예정되어 있습니다. 표준 사양 Release 18(2024년에 최종 버전 출시 예정)을 시작으로 5G-Advanced라는 용어가 사용될 것입니다. 공식적인 합의의 부재에도 불구하고, 산업에서는 이미 특정 성능을 6G로 알려진 차세대 네트워크에 맞추기로 결정하고 있습니다. 6G 도입 시점은 이전에 그러했던 것처럼 2030년으로 설정되었습니다.
10년 주기의 사이클은 2G가 도입된 이후 모든 세대의 네트워크에서 규칙처럼 적용되었고, 그러한 규칙을 계속 이어나가려는 듯 보입니다. 물론 이전 세대에서는 다양한 채널 액세스 방법(무선 채널 사용 방법) 등 기술적인 측면에서도 차이를 보였습니다. 채널 액세스 방법은 데이터 코딩 유형 및 가용 전송 대역폭과 함께 시스템 성능에 큰 영향을 미칩니다. 로데슈바르즈는 T&M 장비 제공업체로서 초기 단계부터 이 기술을 지원하고 형성해왔습니다.
5G가 도입된 이후, 기술의 발전은 여러 산업의 판타지를 바탕으로 주도되었습니다. 미래에 예상되는 시나리오는 다양한 방향에서 발생하며, 서로 혼합되어 전반적으로 매력적인 파노라마를 생성합니다. 이러한 파노라마를 현실화하려면 현재는 사용이 불가능하지만 중기적으로는 사용할 수 있는 기술이 필요합니다. 이러한 기술 사이의 상호 작용을 "6세대 무선 통신"이라고 부르게 될 것입니다. 하지만 이처럼 단순한 용어는 목표로 삼고 있는 모든 비전을 설명해주지는 못합니다.
Facebook 창립자 마크 저커버그(Marc Zuckerberg)는 지난 가을 기업의 미래 비전을 발표했습니다. 이 마스터 플랜은 장기적으로 현재의 SNS 플랫폼을 "메타버스"로 전환하는 내용을 담고 있습니다. VR(Virtual Reality, 가상 현실)과 AR(Augmented Reality, 증강 현실)부터 XR(Extended Reality, 확장 현실)까지, 현실 세계와 가상 세계를 통합하여 하나의 인공 세계를 구성합니다. XR 공간에서 홀로그램으로 투영되는 디지털 캐릭터 또는 아바타로 구현된 사용자는 합성 환경에 그대로 머무르면서 동시에 채팅방, 게임 세계 및 쇼핑센터 사이를 자유롭게 이동할 수 있게 될 것입니다. 이 모든 내용을 어떻게 구현할 것인지 세부적인 내용은 아직 밝혀진 바가 없지만, VR 안경이 주요 역할을 할 것이라는 점은 분명합니다.
물론 이러한 개념이 완전히 새로운 것은 아닙니다. VR 안경은 이미 수년 동안 상업적으로 이용되어 오고 있으며, 산업 응용 분야에서도 벌써 사용 중에 있습니다. 예를 들면, 전문가들은 장착될 부품의 3D 모델을 부품 취급 정보와 함께 실제 이미지에 투영합니다. 안경을 착용한 사용자는 실제처럼 투영된 홀로그램을 수동으로 조작할 수도 있습니다. 이러한 조작에는 홀로그램을 만지고 조작하는 동작도 포함됩니다. 수백만 명의 사람들이 이러한 시스템을 저렴하게 이용할 수 있도록 만드는 일은 6G가 나아가야 할 방향 중 하나입니다.
현재 현실 세계와 가상 세계를 결합하기 위해 AR 안경이 이미 사용되고 있습니다. 6G 비전에서는 이러한 경험이 완전히 몰입 가능한 수준까지 증폭되어 사용자가 실제처럼 보이는 확장 현실에 입장하여 모든 감각을 통합할 수 있습니다.
현실 세계와 가상 세계가 결합된 확장 현실은 논리적인 결론에 도달하면 여러 가지 다양한 실질적인 비전을 포함합니다. 장기 목표는 현실 세계와 동일한 경험을 제공하는 새로운 세계에 완전히 몰입하도록 만드는 것입니다. 여기에는 인간의 시력을 완전히 자극하는 3D 광학 해상도, 적절한 음향 환경, 모든 합성 물체(촉각 인터넷)에 의한 즉각적인 반응, 그리고 마지막으로 이러한 모든 요소의 신뢰할 수 있는 구현과 같은 요소가 포함됩니다.
하지만 중요한 것은 이러한 물체의 일부가 현실 세계에 존재하는 물체와 일치해야 한다는 사실입니다. 이러한 "디지털 트윈"은 실제로 메타 세계에서 조작할 수 있는 현실 세계의 물체 및 기계를 가상 세계에서 구현하는 것을 의미합니다. 기계의 임의 거리에서 이러한 요소를 작동시킬 수 있는 능력은 업무 조직에 잠재적으로 엄청난 결과를 가져올 수 있습니다. 잠재적으로 도시에 거주해야 할 필요성이 줄어들게 된다면 사회적인 연쇄 반응으로 농촌 지역이 부흥하는 효과를 누릴 수도 있습니다.
6G는 원격 의료와 관련하여 완전히 새로운 가능성을 만들고 있습니다. 시스템의 실시간 접속 기능 및 높은 데이터 처리 속도를 사용하면 치료할 장기에 홀로그램을 투영(디지털 트윈)하여 원격으로 정확한 의료 서비스를 제공할 수 있습니다.
이 모든 것들이 6G와 어떤 관련이 있을까요? 각각의 사용자를 위해 몰입형 가상 세계를 개별적으로 구현하는 데 필요한 컴퓨팅 성능은 VR 안경의 성능을 크게 능가할 것입니다. 특히, 일반 안경처럼 근사한 디자인에 편리한 착용감을 보장하려면 더욱 그러합니다. 이 경우 사용자의 주머니에 있는 스마트폰을 활용하는 외부 컴퓨팅 성능이 필요하게 될 것입니다. 컴퓨팅 성능이 충분하지 않은 경우에는 근처에 있는 컴퓨터로 작업을 위임하거나, 이동 중에는 클라우드 서버(엣지, 포그, 클라우드 컴퓨팅)로 전송할 수 있습니다.
이 단계에서 6G가 필요합니다. 최소 해상도가 8K인 스테레오 동영상 안경으로 방대한 양의 데이터를 전송하기 위해서는 자연스러운 실시간 반응을 보장하기 위하여 10분의 1초 동안 신호를 전송하고 1초 동안 수백 기가비트의 데이터를 전송해야 합니다. 5G는 이러한 성능을 충족하도록 디자인되지 않았습니다. 인공 지능을 기반으로 하는 다양한 6G 서비스에 대하여 지능적인 컴퓨팅 성능을 제공하는 것은 네트워크의 또 다른 과제가 될 것입니다. 실제로 모든 6G 네트워크에서 인공 지능을 볼 수 있게 될 것입니다.
6G가 해결해야 할 까다로운 응용 분야를 고려하면, 모든 무선 네트워크 성능 파라미터가 반드시 엄격하게 향상되어야 합니다. 6G를 위해 다음의 핵심 성과 지표(KPI)를 논의하고 있으며, 비교를 위해 5G 수치를 함께 표시하였습니다.
| KPI | 5G | 6G |
|---|---|---|
| 최고 전송 속도 | 20 Gbit/s | 1 TBit/s |
| 평균 가용 전송 속도 | 100Mbit/s | 1 Gbit/s |
| 신호 지연 | 1ms | 0.1ms |
| 최대 채널 대역폭 | 100 MHz | 1 GHz |
| 신뢰도(오류 없는 데이터 블록) | 99,999 % | 99,99999 % |
| 최대 사용자 밀집도 | 10^6/km^2 | 10^7/km^2 |
| 최대 사용자 속도 | 500 km/h | 1000 km/h |
| 위치 정확도 | 2D에서 20 cm ~ 몇 미터 | 3D에서 1 cm |
무선 통신 세계에서는 넓은 지역에 서비스를 제공하는 것이 흔한 일입니다. 하지만 6G에서는 지도 위에 표시된 하얀 점이 더는 문제가 되지 않습니다. 이와는 대조적으로 몰입형 경험을 지원하는 고성능 무선 통신은 3차원 세계뿐만 아니라 교외 지역 및 주거 지역 밖을 포함하는 모든 지구 표면을 대상으로 합니다. 심지어 이 비전은 수중 세계까지 포함합니다. 인간과 기계가 있는 곳이라면 그곳이 어디든 속도가 빠른 무선 통신을 통해 접근할 수 있어야 합니다. 이러한 액세스를 보장하려면 전파를 흡수하는 수중 환경에서 사용 가능한 광 신호 전송과 같은 신기술뿐만 아니라 광범위한 지상 인프라를 필요로합니다. 예컨대, 비행선과 드론과 같은 비행 플랫폼 및 여러 개의 인공위성이 여기에 포함될 수 있습니다.
6G는 글로벌 통신 네트워크와 수중 세계를 연결할 것입니다. 전파가 물에 흡수되기 때문에, 6G는 UVLC(Underwater Visible Light Communications, 수중 가시광 통신)를 사용할 것입니다.
사물 인터넷(IoT)의 개념은 사실 오래전부터 존재해왔습니다. 그리고 이제 이 개념은 점차 현실 세계에서 구체화되고 있습니다. 특히 산업 및 교통 분야에서는 5G로 인한 6G의 성장이 가속화 될 것으로 전망됩니다. 스마트 홈과 스마트 시티 애플리케이션 또한 이러한 성장에 기여할 것입니다. 하지만 이러한 상황을 감안하더라도 모든 것을 포괄하는 연결성을 논하기는 이릅니다. 그 부분은 6G 비전의 일부이기 때문입니다. 6G는 기술 구성 및 용량을 바탕으로 상상할 수 있는 모든 카테고리에서 임의의 수로 구성된 장치를 통합할 수 있는 능력을 가지고 있어야 합니다. 개인, 상용 및 공적 영역을 전부 포함하여, 우리가 액세스하기를 원하거나 우리 삶에 기여해주기를 바라는 요소들은 모두 잠재적으로 연결의 대상입니다. 다리와 고속도로를 한번 생각해봅시다. 이들 인프라의 현재 상태는 어떻습니까? 언제 유지보수가 필요하고 어디에서 유지보수를 합니까? 무선 센서가 탑재되면 이와 관련한 정보를 제공할 수 있습니다. 소매점이나 물류 센터에서 주로 이용하는 RFID 태그는 근거리에서만 식별이 가능합니다. 하지만 더 넓은 범위를 포함할 수 있는 특수 센서를 탑재하면 식품의 품질을 모니터링하고 관련 보고서를 전송하는 데도 사용할 수 있습니다.
마지막 예시는 현재 연구 중인 여러 개의 분야를 동시에 포함합니다. 이동 중인 작은 물체를 모니터링하다가 필요할 때 그룹에서 제거하려면 해당 물체의 정확한 위치를 파악하고 있어야 합니다. 일반적으로 6G 서비스가 지역 기반으로 제공되기 때문에 다른 많은 애플리케이션 또한 통신 파트너의 위치 정보를 필요로합니다. 기술적인 이유로 6G는 특정 원격 기지국 방향을 향해 무선 에너지를 전송하기 위해 고도로 집중된 지향성 무선 빔을 사용합니다. 따라서 6G 무선 네트워크와 3D 공간에서 센티미터 단위의 정확도로 무선 사용자의 위치를 결정할 수 있는 센서 네트워크를 탑재하게 됩니다. 이를 위한 기술은 아직 개발 단계이지만 액세스 지점의 무선 기술은 가능성이 있는 것으로 생각되고 있습니다.
무선 센서의 대규모 배포와 관련된 또 다른 문제는 센서에 전력을 공급하는 방식입니다. 무수히 많은 장치 개수와 소형화 수준을 고려할 때 전원 방식의 변경은 필수적인 것으로 보입니다. 하지만 일부 사례에서 많은 애플리케이션이 여러 해 동안 장기 배포를 위해 설계되었기 때문에 센서는 자체적으로 전력을 제공할 수 있어야만 합니다. 제로 에너지 장치와 에너지 하베스팅이 이 부분의 관련 화두로 떠오르고 있습니다. 최신 RFID 센서는 이러한 방식으로 작동하도록 설계되었지만, 인근에 위치한 판독기 장치에서 전자 에너지를 직접 공급받습니다. 6G 센서는 이러한 기술을 이용하지 않고 열, 빛, 움직임 등 적절한 로컬 소스에서 전력을 얻어야만 합니다. 많은 6G 관련 주제처럼, 이 부분의 연구 또한 아직 초기 단계입니다. 그럼에도 불구하고 로데슈바르즈의 T&M 장비는 기기의 에너지 소비 패턴을 연구하여 전력 소비가 낮은 설계를 도출할 수 있도록 돕고 있습니다.
네트워크 장비 공급업체인 Ericsson의 디자인 연구는 제로 에너지 장치가 문명 세계에 속하지 않는 부분에까지 혜택을 줄 수 있음을 보여줍니다. 예를 들어, 6G IoT 무선 센서는 생태계 데이터를 측정하여 정보 처리 센터로 데이터를 전송할 수 있습니다.
6G는 IoT의 무한한 기반이 될 뿐만 아니라 새로운 유형의 인터넷이 될 것입니다. 우리가 기존 인터넷을 (컴퓨터) 네트워크의 네트워크라고 부르는 것처럼, 6G는 무선 네트워크의 네트워크라는 이름을 가질수도 있을 것입니다. 오늘날 무선 네트워크의 단일화 구조(Monolithic structure)는 지속적으로 변화하는 이종 네트워크 환경("Organic network")으로 교체될 것입니다. 현재 전체 평방 킬로미터에 커버리지를 제공하는 매크로 셀부터 하나의 방 또는 자동차에 커버리지를 제공하는 "atto" 및 "zepto cells"에 이르기까지, 모든 사이즈의 상업, 개인 및 공용 서브 네트워크가 이러한 방식으로 상호 연결될 것입니다.
전체 구조에 네트워크를 도킹하는 프로세스를 자동화하려면 가능한 한 많은 네트워크 기능을 가상화해야 합니다. 여기에는 완전히 추상적인 방식으로 기능을 묘사하는 것이 포함되는데, 이는 일부 5G에서 처음 시도된 방식입니다. 네트워크의 기능 블록은 이 추상적인 언어에 다중 공급업체를 지원해야 하며 표준에 맞춰 언어를 해석해야 합니다. 로데슈바르즈는 이 분야의 표준을 추진 및 상호 운용하는 O-RAN Alliance에 가입되어 있습니다. 이전 세대의 기술과 마찬가지로 6G 기술의 세계적인 표준화 역시 매우 중요합니다.
6G가 제공하는 데이터 속도 및 지연은 자율 주행이 필요로 하는 모든 요건을 충족해야 합니다. 6G 관점에서 자동차는 전체 네트워크에 도킹되어 자동차 및 승객을 위한 무선 서비스를 관리하는 소형 무선 네트워크로 인식될 것입니다.
기술 선지자들은 6G 시나리오를 구상할 때 상상력에 한계를 정하는 것을 거부합니다. 이들에게 한계란 없습니다. 5G가 3개의 애플리케이션 그룹(eMBB, mMTC 및 URLLC)만을 사용했다면 6G 비전에는 더 많은 그룹, 심지어 다양한 그룹의 조합이 포함됩니다. 전문가들은 자신이 창조한 작품에 이름을 정할 때 최상급 표현을 즐겨 사용합니다. 쉬운 규칙 중 하나는 모든 성능 특징 앞에 Ultra를 접두사로 붙이는 것입니다. 학술적 의미의 명명법이 계속해서 진화하고 미래에도 표준화가 여전히 잘 유지됨에 따라, feUMBB(further enhanced Ultra Mobile Broadband), uHSLLC(ultra High Sensing Low Latency Communications), uHDD(ultra High Density Data Services), uHEE(ultra High Energy Efficiency), uHRS(ultra High Reliability & Sensing), uHRUx(ultra High Reliability & User experience), uLLRS(ultra Low Latency Reliability & Security) 등 이러한 방식으로 이름이 결정된 용어가 등장하는 기술 문서를 발견할 수 있습니다.
한 가지 분명한 질문은 여기에서 설명한 공상과학 세계와 건축가들이 제안하고자 하는 현실 사이의 유사성입니다. 상당 부분은 연구자들이 정해진 기간 내에 목표를 달성하여 일련의 제품을 제작할 수 있는지 여부에 달려 있습니다. 시장 또는 정치적 관련 부문의 규모는 말할 것도 없고, 향후 수십 년 동안 등장할 것으로 예상되는 주요 기술에 전 세계가 관심을 보이고 있고 대규모 연구 자금도 지원된다는 점을 고려하면, 6G에 대한 상당한 헌신과 열정이 있을 것으로 보입니다.
5G는 개별 통신을 위해 처음으로 밀리미터파 대역(> 20 GHz)을 사용하고 있습니다. 6G는 현재 단계에서 더 발전하여 상대적으로 아직은 미개척 분야인 테라헤르츠 대역(300 GHz ~ 3 THz)을 사용하게 될 것입니다. 또한, 필요에 따라 가시광과 적외선도 통합할 예정입니다.
이와 같은 고주파는 목표로 삼은 매우 빠른 전송 속도를 달성할 수 있는 유일한 방법입니다. 프라운호퍼 연구소(Fraunhofer Institutes) HHI 및 IAF와 함께 로데슈바르즈는 2019년부터 100 GHz ~ 320 GHz 주파수 대역에서의 연구를 수행해오고 있습니다.
단파에 해당하는 고주파에서는 안테나가 밀리미터 대역의 차원(dimension)을 갖습니다. 기지국은 개별 지향성 빔을 통해 수백 개의 모바일 기지국에 동시 커버리지를 제공하기 위하여 안테나를 최대 6만 개까지 배열 안테나로 결합합니다. 또한, 특정 사용자를 표적으로 삼기 위하여, 지능형 반사 표면도 고려 중에 있습니다. 지능형 반사 표면을 건물 벽에 배치하면 모서리 주변으로 무선 신호를 전송할 수 있을 것입니다.
로데슈바르즈는 Leibniz Institute for High Performance Microelectronics와 함께 110 GHz ~ 170 GHz 주파수 대역에서 작동하도록 설계된 트랜시버 모듈에서 안테나의 2D 및 3D 지향성 특성 측정을 업계에서 처음으로 수행하였습니다.
AI는 6G의 핵심 요소가 될 것입니다. 기술 관계자들은 AI 없이는 6G 네트워크가 요금이 매우 비싸지거나 애초에 서비스 제공이 어려울 수도 있다고 생각합니다. 기존의 디자인 및 관리 기술과 비교하면 6G의 복잡성은 매우 높은 수준입니다.
AI는 네트워크 계획 및 모니터링과 더불어 기술 구성 요소에 사용될 것입니다. 궁극적인 목표는 비용, 에너지, 스펙트럼 및 운영 효율성 측면에서 제로 터치(자율 최적화)를 달성하는 것입니다.
모든 주요 네트워크 구성 요소는 표준화된 추상 함수를 통해 정의 및 지정되어야 합니다. 이를 통해 여러 제조업체가 생산한 제품이 결합되는 한편, 특정 기술을 구성할 수 있는 여지를 남겨둘 수 있습니다.
네트워크 가상화를 달성하는 한 가지 주요한 단계는 Open RAN 개념입니다. Open RAN은 기존의 무선 액세스 네트워크(RAN)의 핵심 요소에 개방형 인터페이스를 추가로 도입한 네트워크를 의미합니다. 로데슈바르즈는 이미 O-RAN Alliance에 가입하여 활동하고 있습니다.
무수히 많은 수의 소형 센서가 IoT의 가장 큰 부분을 구성하게 될 것입니다. 이 센서들은 유지보수를 하지 않아도 장기간 작동할 수 있어야 하며, 에너지 하베스팅을 통해 전력을 조달해야 합니다.
6G는 무선 네트워크 이상의 기능을 수행할 것입니다. 통합된 위치 기능은 센티미터 단위의 정확도로 무선 네트워크를 사용하는 사용자의 위치를 정확히 찾아낼 것입니다. 또한, 6G 서비스(엣지, 포그, 클라우드 컴퓨팅)를 제공하기 위해 무선 네트워크 사용자 인근 또는 원격 데이터 센터에서 활용 가능한 대규모 분산 컴퓨팅 성능을 갖게 될 것입니다.
6G 네트워크는 5G보다 더 높은 수준에서 비즈니스 및 산업의 근간을 형성할 것입니다. 셀 수 없이 많은 비즈니스 프로세스와 서비스가 6G 네트워크를 기반으로 제공되므로, 데이터 보안이 중요합니다. 사용자들은 절대적 신뢰성을 바탕으로 한 인증 절차를 거쳐야 합니다.
모든 연결은 암호화를 필요로합니다. 데이터 무결성을 보장하기 위해 센트럴 인스턴스에 의존하는 것을 피하기 위한 방법으로 블록체인 기술이 고려되고 있습니다.
데이터 통신의 기하급수적인 증가는 에너지 소비 증가로 이어집니다. 이러한 트렌드를 방지하기 위해서는 전송된 비트당 에너지 소비량을 줄이면서 네트워크의 에너지 효율성을 증가시켜야 합니다.
6G와 관련된 초기 논의가 이미 몇 년 전에 시작되었기 때문에 산업, 연구 기관 및 정계는 이미 6G와 관련된 작업에 착수했습니다. 세계적으로 관련 연구 이니셔티브가 구축되었고, 그 사이 재정 지원이 제공되고 연합이 구축되었습니다. 정치인들은 국가의 경제적 번영은 물론이고, 경쟁력을 갖추기 위해서는 잠재적으로 6G 시스템에 동등하게 액세스할 수 있는 권한이 필요함을 이해하고 있습니다. 따라서 의존성을 피하는 것이 주요 고려 사항입니다. 일례로, 일본과 미국은 6G 연구에 45억 달러 수준의 자금을 공동으로 투자하는 데 합의했습니다.
유럽은 Hexa-X라는 이름의 6G 플래그십 프로젝트에 착수했습니다. 현재 9개 국가의 기관이 이 프로젝트에 참여하고 있습니다. 이와 별도로 독일 교육연구부(Federal Ministry of Education and Research)는 2025년까지 7억 유로를 지원할 계획이며, 이 가운데 2억 5천만 유로가 로데슈바르즈도 참여 중인 프로그램에 자금 지원을 요청한 4개의 국가 연구 허브에 곧 배정될 예정입니다. 대한민국 역시 2026년에 필드 테스트를 수행하겠다는 야심찬 계획을 추진하고 있습니다. 그때까지 한국은 1억 9천 5백만 달러를 투자할 계획입니다. 중국은 어떨까요? 중국은 차세대 기술이 도래했다고 해서 5G 분야에서 달성한 선두 위치를 포기하지는 않을 생각입니다. 중국과학기술부(Ministry of Science and Technology)는 다른 정부 부처 및 기관과 협력하여 가능한 한 빨리 6G를 달성하는 데 필요한 국가 자원을 조달하도록 조정하고 있습니다.
디지털 무선 통신 시대가 시작된 이래로 로데슈바르즈는 T&M 장비의 선도적인 공급업체이자 업계의 긴밀한 파트너로 소임을 다하고 있습니다. 로데슈바르즈의 제품과 전문성은 이미 다양한 6G 연구 프로젝트에서 활용되고 있습니다. 6G에 필요한 측정 장비 또한 단계적으로 제공하고 있습니다.
