5G/6G 네트워크 설계란?
5G와 6G 네트워크는 빔포밍, 대규모 MIMO 안테나 어레이, 네트워크 슬라이싱을 사용하여 초저지연 기가비트 속도를 제공합니다. 기지국(gNB)이 사용자 기기를 향해 집중된 전파 빔을 조향합니다 — 극장 전체를 비추는 대신 배우를 따라가는 스포트라이트처럼.
왜 중요한가요? 네트워크 슬라이싱은 하나의 물리적 네트워크를 가상 전용 차선으로 나눕니다 — 스트리밍용 eMBB, 자율주행차용 URLLC, 수십억 IoT 센서용 mMTC. 6G 연구는 1 Tbps 무선 속도를 목표로 테라헤르츠 대역으로 나아갑니다.
📖 심층 분석
비유 1
피자 배달 서비스를 상상해 보세요. 기존 네트워크는 도시 전체를 서비스하는 배달원 한 명과 같습니다. 모두가 기다립니다. 5G 네트워크 슬라이싱은 긴급 의료 배달을 위한 고속 오토바이(URLLC), 대량 레스토랑 주문을 위한 대형 트럭(eMBB), 모든 사서함에서 센서 판독값을 천천히 수집하는 자전거(mMTC) 등 세 가지 별도의 차량을 보유하는 것과 같습니다. 각 차량은 해당 작업에 최적화되어 있으며 모두 동일한 도로를 공유합니다.
비유 2
빔포밍은 혼잡한 방에서 소리를 지르는 것(오래된 기지국이 모든 곳에서 방송됨)과 주변을 따라다니는 확성기(5G gNB)를 통해 누군가의 귀에 직접 속삭이는 것의 차이와 같습니다. 대규모 MIMO 안테나 배열은 각 청취자가 서 있는 위치에 정확하게 사운드를 조준하도록 조정되는 256개의 작은 스피커를 갖는 것과 같습니다.
🎯 시뮬레이터 팁
초보자
시작을 눌러 시작한 다음 '움직이는 UE 추가'를 몇 번 클릭하면 빔이 실시간으로 사용자를 추적하는 것을 볼 수 있습니다. 주파수 대역을 mmWave에서 Sub-6GHz로 전환하고 적용 범위 서클이 변경되는 것을 지켜보세요.
중급자
고급 모드로 전환하고 안테나 배열 크기를 실험해 보세요. 16x16(256개 요소)이 4x4보다 훨씬 더 좁고 정확한 빔을 생성하는 방법에 주목하세요. 빔 막힘을 확인하기 위해 장애물을 추가하십시오. 이는 도시의 mmWave 배포에 대한 주요 과제입니다.
전문가
전문가 모드에서는 최대 이론적 처리량을 위해 256QAM 변조를 8개의 MIMO 레이어 및 1GHz 대역폭과 결합해 보십시오. 그런 다음 URLLC 슬라이스 유형으로 전환하고 대기 시간이 1ms 미만으로 떨어지는 것을 관찰합니다. 도시와 시골의 경로 손실 모델을 비교하여 커버리지 장단점을 이해하세요.
📚 용어집
🏆 핵심 인물
3GPP (2018)
릴리스 15~18 전반에 걸쳐 5G NR 사양을 정의한 글로벌 표준 기관
Erdal Arikan (2008)
5G 제어 채널 코딩에 채택된 폴라 코드 발명, IEEE Shannon Award 수상
Thomas Marzetta (2010)
5G 용량의 기초 기술인 Bell Labs에서 제안된 Massive MIMO 개념
Samsung Research (2021)
세계 최초로 140GHz에서 6G 테라헤르츠 프로토타입 전송 달성
Andrea Goldsmith (2005)
MIMO 및 적응형 변조 연구를 통해 5G 물리 계층을 뒷받침하는 스탠포드/프린스턴 교수
🎓 학습 자료
- What Will 5G Be? [paper]
mmWave, Massive MIMO, 이기종 네트워크를 포함한 5G 비전과 핵심 구현 기술을 설명하는 영향력 있는 IEEE JSAC 논문(2014) - 6G: The Next Hyper-Connected Experience for All [paper]
테라헤르츠 대역, AI 기반 네트워크, 디지털 트윈 및 홀로그램 통신을 탐구하는 삼성의 6G 비전 백서 - An Overview of Massive MIMO: Benefits and Challenges [paper]
수백 개의 안테나가 어떻게 수십 배의 스펙트럼 효율성 이득을 달성하는지 보여주는 Massive MIMO 이론에 관한 기초 IEEE JSAC 논문(2014) - Network Slicing for 5G with SDN/NFV: Concepts, Architectures and Challenges [paper]
eMBB, URLLC 및 mMTC에 대한 네트워크 슬라이싱 아키텍처, 리소스 할당 및 격리 메커니즘에 대한 종합 IEEE 조사(2017) - 3GPP Specifications [article]
공식 5G/6G 셀룰러 표준 사양 - NR 프로토콜 세부정보에 대한 권위 있는 소스 - 5G Americas [article]
5G 기술 백서, 배포 추적 및 스펙트럼 분석 보고서를 제공하는 업계 기관 - O-RAN Alliance [article]
분리되고 상호 운용 가능한 AI 지원 무선 액세스 네트워크를 위한 개방형 RAN 표준을 주도하는 조직 - ITU-R IMT-2030 Framework [article]
차세대 사용 사례, 기능 및 타임라인을 정의하는 6G(IMT-2030)에 대한 ITU의 공식 프레임워크