5세대(5G) 이동통신 시대를 열기 위해 고주파 대역인 ‘밀리미터파’ 활용 기술의 필요성이 높아지고 있는 가운데, 한국전자통신연구원(ETRI)이 단말기 전파 전환 시 데이터를 끊임없이 전송할 수 있는 기술을 개발했다. 이에 따라 5G 이동통신 환경에서 이동 단말의 통신 데이터 손실과 지연을 최소화하고 5G 핵심기술로 활용될 것으로 전망된다.

ETRI는 밀리미터파 대역을 활용한 저지연 ‘빔 스위칭’(Beam Switching)기술을 개발에 성공했다고 10일 밝혔다.

밀리미터파는 30~300㎓ 대역의 고주파다. 초광대역 주파수로 대용량 데이터를 빠르게 전송할 수 있어 밀리미터파 제어기술은 5세대(5G) 이동통신의 핵심 기술로 평가받고 있다. 하지만 밀리미터파는 고유 특성으로 인해 통신되는 범위가 상대적으로 좁다. 국내 연구진이 이를 해결할 핵심기술 개발에 성공했다.

5G 이동통신은 30∼300㎓ 대여의 고주파수 밀리밀터파를 이용, 기존 4G보다 데이터 전송속도를 크게 높일 수 있지만 전파가 직진성이 쉽게 약해지는 특성이 있어 통신범위가 상대적으로 좁은 단점이 있다.

한 기지국에서 주변 통화구역(셀)에 모두 전파를 보내려면 4G는 360도를 3개 구역으로 나누어 전파를 쏴주면 되지만 5G에서는 같은 셀을 모두 커버하려면 360도를 48구역으로 나누어 전파를 빔처럼 모아서 쏴줘야 한다.

문제는 한 셀 안에서 4G는 기지국을 한 바퀴 돌 때 데이터 지연과 손실이 발생하는 전파 전환이 3번 일어나지만 5G에서는 48번이나 일어나기 때문에 전파 전환 시 데이터 지연·손실 방지가 더욱 중요해진다는 점이다.

ETRI 연구진은 하나의 기지국에서 여러 개의 빔을 효율적으로 관리하는 방식으로 연구를 진행했다. 단말이 빔에서 빔으로 이동할 때 실시간으로 최적의 빔을 선택·변경해줌으로써 데이터 손실과 지연을 최소화했다.

ETRI는 “이번 기술은 4G의 핸드오버보다 약 10배 이상 빠른 속도로 최적 빔 선택이 가능하다”며 “이로써 밀리미터파의 좁은 통신범위 개선이 가능해지게 되고 통신 사각지대가 해결된다.”고 전했다.

이번 ETRI 자체시연에서는 3D 고정 빔형성 기술을 기반으로 복수의 빔을 복수의 단말에 사용했다. 4G 핸드오버 절차의 시간 지연효과와 비교를 통해 실시간 빔스위칭의 우수성도 확인했다고 ETRI는 전했다.

연구진은 2017년까지 모든 핵심기술을 망라해 5G 기술을 시연할 계획이다. [시사포커스 / 김유빈 기자]