6G FR3 테스트

6G FR3 테스트

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FR3 – 6G용 대역

오늘날의 이동통신 에코시스템은 두 가지 주파수 대역을 중심으로 운용됩니다. 바로 FR1 (410 MHz - 7.125 GHz)FR2 (24.25 GHz - 71 GHz)입니다. FR1은 주로 5G에 활용되며 넓은 커버리지와 강력한 투과 성능을 제공합니다. 하지만 FR1은 이미 주파수 포화와 대역폭 제한 문제에 직면하고 있습니다. 반면, FR2는 초광대역을 제공하고 지연시간이 낮지만, 전파 도달 범위가 짧고 네트워크 구축 비용이 높다는 단점이 있습니다.

FR3(7.125 GHz ~ 24.25 GHz) 대역은 FR2 대비 우수한 전파 특성FR1(sub-7 GHz) 대비 넓은 대역폭을 동시에 확보하여 두 대역의 이점을 모두 제공합니다. 고밀도 도심 환경 내 첨단 애플리케이션의 폭발적인 수요를 충족하기 위해 더욱 견고하고 확장 가능한 네트워크를 구축할 수 있을 것으로 예상됩니다. 구축 시 정확한 주파수 대역은 국제 및 지역별 표준화 및 규정에 따라 달라집니다. 단, 초기 구축 시에는 기본적으로 7.125 GHz ~ 8.4 GHz 대역을 적용합니다.

XR(Extended Reality, 확장 현실)은 6G 시대의 핵심 서비스 중 하나로, 고밀도 도심 환경에서 사용자가 몰입감 있는 환경을 즐기려면 약 20 Gbps의 매우 높은 데이터 레이트가 필요합니다. 이와 같이 높은 데이터 레이트를 달성하기 위해서는 넓은 시야각과 고해상도 구현을 위해 높은 디스플레이 레이트를 지원할 수 있는 넓은 대역폭이 필요합니다. 마찬가지로, 이동 통신에서 LLM(Large Language Model)에 기반한 AI 애플리케이션이 급증함에 따라 용량에 대한 요구도 증가하고 있습니다. FR3는 이와 같이 데이터 집중적인 애플리케이션에 필수적입니다.

FR3는 NTN(Non-Terrestrial Networks)과도 관련이 있습니다. NTN은 위성 통신을 통해 어디에서나 이용 가능한 유비쿼터스 커버리지와 회복력 있는 연결을 구현하며, 5G-Advanced 표준을 기반으로 이미 견고한 시장을 구축하고 있습니다. 이러한 추세는 6G에서도 지속될 전망입니다. 기존 이동통신 및 고정 위성 서비스용 ITU 할당 주파수에는 Ku 및 Ka 대역이 포함되며, 3GPP는 NTN 환경에서 이러한 대역을 활용할 수 있도록 지원합니다.

  • 3GPP 대역 n248/n509 (Ku 대역): 14000 MHz – 14500 MHz (UL), 10700 MHz – 12750 MHz (DL), FDD (DL)
  • 3GPP 대역 n249/n508 (Ku 대역): 13750 MHz – 14000 MHz (UL), 10700 MHz – 12750 MHz (DL), FDD (UL)

5G 및 5G-Advanced 현황

5G는 네트워크 슬라이싱, 정교한 데이터 처리를 위한 AI/ML 통합 등 획기적인 기술 진보를 이루었지만 대부분의 사업자들은 단말이 5G 코어망에 직접 접속하는 데 필수적인 SA(Standalone) 모드로 아직 전환하지 못했습니다. 이에 따라, 5G 서비스는 계속해서 기존 4G 서비스와 유사한 수준을 유지하고 있습니다. 또한 스마트 팩토리와 자율주행 차량이 유망 분야로 꼽히고 있지만 5G를 대표할 만한 "킬러 애플리케이션"은 아직 등장하지 않았습니다.

FWA(Fixed Wireless Access)는 주요 Use Case로 주목받고 있으며 FR2 대역 투자가 이를 뒷받침하는 추세입니다. FWA 도입 시 해결해야 할 과제는 (1) 스펙트럼 공존, (2) 기기와 기지국 간 거리와 높은 경로 손실입니다. FR2에서는 안테나 구조에 통합된 고이득, 고지향성 빔을 활용하여 빔포밍 방식을 구현할 수 있습니다.

또한 현재의 5G는 극도로 빠른 데이터 전송속도, 저지연 및 정밀한 실시간 동기화가 요구되는 몰입형 애플리케이션을 완벽히 지원하기에는 아직 한계가 있습니다. NG(Next-generation) 네트워크는 공간 연산 패턴에서 인간의 지각 임계값을 고려하는 적응형 스케줄링, 예측 버퍼링, 우선순위 기반 패킷 처리를 구현하는 데 필요합니다.

산업계는 3GPP에서 정의한 3단계 프로세스로 이러한 과제에 접근하고 있습니다.

  • 최종 사용자 관점에서 전체 서비스 설명
  • 서비스 요구사항을 네트워크 성능에 맞추기 위해 네트워크 기능 구조화
  • 2단계에서 정의한 아키텍처를 기반으로 1단계에서 식별한 서비스를 지원하기 위한 Signaling 기능 정의

5G에서 Release 18 및 Release 19를 구현하면 몰입형 애플리케이션을 완벽히 지원할 수 있게 됩니다. 하지만 이러한 첨단 기술이 요구하는 포괄적 지원과 네트워크 성능은 FR3 대역이 통합되는 6G 시대에 이르러서야 온전히 구현될 것으로 예상됩니다.

FR3 테스트 과제

FR3에서 end-to-end 테스트는 까다로운 작업이지만 새로운 5G 기술을 평가하는 데 반드시 필요합니다.

주요 테스트 과제는 다음과 같습니다.

  • 다수의 채널에서 위상 및 시간 정합을 달성하려면 매우 정교한 장비와 세밀한 교정이 필요합니다
  • 부자연스러운 아티팩트 없이 위상 노이즈나 간섭과 같은 실제 하드웨어의 불완전성을 정확히 시뮬레이션하기 위해서는 고도로 정밀하고 유연하게 적응 가능한 에뮬레이션 툴이 필수적입니다.
  • 광대역과 다중 채널을 동시에 처리하는 과정은 복잡도를 높이며 막대한 연산 성능과 첨단 테스트 장비가 필요합니다.
  • 미래 6G 기술 진보에 따른 복잡성 증대와 고성능 요구사항에 대응하기 위해 확장 가능한 테스트 환경을 구축하는 것은 고도화된 AI 기반 솔루션을 통해 해결 가능한 과제입니다.
  • NTN 지원을 위해서는 각 위성군의 전파 조건을 구체적으로 반영할 수 있는 고도화된 테스트 역량이 필요합니다. 지상파 네트워크와 달리, NTN은 FDD 듀플렉스 모드에서 작동합니다.
  • GigaMIMO에서는 안테나 배열 내에 더 많은 수의 안테나 소자를 집적하여 더 좁은 빔 폭을 가진 다수의 빔을 동시에 형성할 수 있습니다. 여기서 OTA(over-the-air) 테스트는 한계가 있으며 새로운 테스트 방식이 필요하게 됩니다.
  • MRSS(Multi-radio Spectrum Sharing)는 5G와 6G가 동일한 주파수 대역 내에서 동시에 작동하는 것을 지원할 기술입니다. 이를 실현하기 위해서는 스펙트럼이 공정하게 공존할 수 있는 새로운 메커니즘이 정의되어야 합니다.
  • 각 시나리오의 고유 특성과 변화하는 신호 레벨로 인해 통제된 실험실 환경에서 광범위한 전파 환경을 그대로 재현하는 것은 매우 까다로운 과제입니다.

로데슈바르즈의 6G FR3 테스트 솔루션

FR3 테스트를 수행하기 위해서는 엔지니어들이 현재 5G 표준에 허용되는 설정 이상의 파라미터를 수정하고 테스트해야 합니다. 로데슈바르즈의 “Beyond 5G” 신호 발생 및 분석 솔루션에서는 엔지니어가 FR3 테스트 맞춤 신호를 생성할 수 있습니다. 다시 말해, 대역폭, 변조 형식 등의 파라미터를 수정하여 6G 연구개발 애플리케이션에 관한 새로운 물리적 계층 측면을 테스트할 수 있습니다. 로데슈바르즈 솔루션은 NTN 시나리오에 대응하는 페이딩 에뮬레이션도 지원합니다.

CMX500 Wireless Communication Tester는 이미 FR3를 지원하며 FR1, FR2, FR3 전반의 네트워크 에뮬레이션을 싱글 박스로 제공합니다. CMX500 솔루션은 추가 하드웨어 없이 FR3 기지국 신호를 제공하여 Signaling 환경을 조성합니다. CMX500은 또한 실제 환경 조건을 시뮬레이션하고 단말의 최대 전송속도 성능을 검증하기 위한 포괄적 분석 기능을 제공하므로 FR3 연구개발을 위한 최적의 선택이 됩니다.

그 외에도, CMX500은 NTN 테스트를 위한 다양한 기능을 제공합니다. 네트워크 및 기기 레벨에서 무선 채널을 에뮬레이션하고 NTN 프로토콜 스택의 확장된 기능들을 반영하며 광범위한 이동성 및 핸드오버 테스트와 상호 운용성 테스트를 지원합니다.

FR3 테스트 제품

CMX500 One-box Signaling Tester

E2E 5G NR, NTN 시나리오 및 FR3를 지원하는 미래 대응형 테스트 솔루션.

제품 정보

R&S®SMW200A Vector Signal Generator

유연한 모듈식 설계로 특정 애플리케이션에 맞게 구성 가능한 VSA.

제품 정보

R&S®FSWX Signal and Spectrum Analyzer

상호 상관을 지원하는 복수의 입력 포트와 내부 다중 경로 아키텍처를 갖춘 최초의 신호 및 스펙트럼 분석기.

제품 정보

FR3 테스트 솔루션의 이점

  • FR3 기기의 포괄적 분석과 최적화를 지원하며 다양한 기능을 탑재한 6G 대응 테스트 장비
  • 고성능 FR3 신호 발생 및 분석으로 초기 R&D 단계에서 FR3 기기 검증
  • FR1, FR2, FR2에 대응하며 NTN 테스트를 위한 다중 대역 및 다중 궤도를 지원하는 단일 장비 솔루션으로 구성 복잡성 감소
  • 레이트레이싱(Raytracing) 기반 채널 모델을 적용하여 실제 구축 환경을 더욱 정밀하게 반영한 하드웨어 테스트
  • 직관적 툴과 웹 기반 사용자 인터페이스로 사용 편의성 및 확장성 개선
  • 글로벌 애플리케이션 엔지니어링 지원으로 로데슈바르즈 솔루션을 최대한 활용

로데슈바르즈 전문가에게 FR3 테스트 요구사항에 대해 논의하십시오.

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