새로운 기술은 종종 Gartner의 고전적인 과대 광고 주기를 따르며, 초기 혁신에서 지나친 열정과 환멸, 계몽 및 최종 생산성으로 진행됩니다. 5G도 예외는 아니다. 5G를 둘러싼 대담한 헤드라인과 과대 광고가 실제 현실로 바뀌면서 옹호자와 비평가 모두 5G가 완전한 잠재력을 발휘하기 전에 여러 기술적 문제를 해결해야 한다는 데 동의합니다. 5~24GHz 범위의 밀리미터파(mmWave) 주파수를 기반으로 하는 40G 네트워크는 고대역폭 및 저지연 무선 연결에 대한 가장 가능성이 높습니다. 그러나 mmWave는 technology 또한 설계자가 어디에서나 5G의 잠재력을 활용하기 위해 해결해야 하는 초고속 5G 네트워크를 대규모로 배포하는 데 상당한 RF 전파 문제와 장애물을 제시합니다.
5G 변환: 광섬유와 같은 속도의 무선 네트워크
셀룰러의 진화는 끝이 없습니다. 2G는 문자 메시지를 지원하고 3G는 모바일 인터넷 연결을, 4G는 모바일 스트리밍 비디오를 도입했습니다. 5세대 셀룰러 기술인 4G New Radio는 오늘날의 100G LTE를 계승하여 4G보다 XNUMX배 빠른 최고 데이터 속도와 함께 극적으로 높은 대역폭, 낮은 지연 시간, 높은 가용성 및 보다 일관된 적용 범위를 제공할 준비가 되어 있습니다.
5G는 우리가 살고, 일하고, 연결하는 방식의 혁신을 위한 촉매가 될 것이며, 산업을 변화시키고 우리가 아직 상상하지 못한 방식으로 우리의 삶을 향상시킬 것입니다. 초고속 광섬유 통신의 확산이 인터넷에 혁명을 일으킨 것처럼 5G 네트워크는 모든 곳에서 모바일 연결을 강화할 것입니다. 5배 스펙트럼 가용성을 갖춘 광섬유와 같은 10G 속도는 가정, 사무실, 공장 및 도시 경관에서 유무선 액세스의 경계를 흐리게 할 것입니다.
5G의 타의 추종을 불허하는 성능의 혜택을 받는 애플리케이션에는 완전 자율주행 차량, 차량 간 통신, 스마트 빌딩 및 스마트 시티, 원격 의료, 의료 로봇 공학, 가상 및 증강 현실, 모바일 클라우드 기반 서비스가 포함됩니다. 사물 인터넷 및 산업용 IoT 스마트 공장, 창고 및 스포츠 경기장을 위한 연결 장치의 기하급수적인 증가는 사설 5G 네트워크의 혜택을 가장 먼저 받는 사람 중 하나가 될 것입니다.
mmWave: 우리 모두가 원하는 5G 기술
다양한 맛이 있는 것처럼 Wi-Fi 인터넷 다양한 기능과 성능 수준을 갖춘 Bluetooth 무선 기술로 인해 이동통신사는 사용되는 스펙트럼에 따라 속도와 지연 시간이 크게 다른 여러 유형의 5G를 출시하고 있습니다.
5G 네트워크에는 두 가지 기본 유형이 있습니다.
- 초고속 mmWave 5G 네트워크는 24GHz ~ 40GHz 이상의 초고주파 대역을 기반으로 하여 대부분의 사람들이 5G에서 기대하는 초고속 성능, 광대역폭 및 "와우 팩터"를 제공합니다. 이것은 5G 주파수 범위에서 전체 길이 영화를 몇 분이 아닌 몇 초 만에 가능하게 합니다.
- 현재 대부분의 사람들이 6G 서비스에서 경험하고 있는 Sub-5-GHz 5G 네트워크는 6GHz 미만의 중간 및 저주파 대역을 지원합니다. 저주파 대역은 1GHz 미만이고 중간 대역은 3.4GHz에서 6GHz입니다.
각 5G 기술 유형 간의 차이점을 이해하는 것은 배포 문제를 해결하고 대역폭 및 대기 시간에 대한 최종 사용자의 기대치를 충족하는 데 중요합니다. 오늘날 대부분의 사용자가 스마트폰에서 받고 있는 5G 유형은 즉시 기대하는 초고속 멀티 기가비트 5G가 아닙니다.
4G LTE 네트워크는 mmWave 5G 네트워크보다 훨씬 느리며 4G 다운로드 속도는 약 35Mbits/s에서 50Mbits/s 이상입니다. mmWave는 5G LTE에서 가능한 것보다 훨씬 빠른 4Gbits/s의 빠른 속도를 제공할 수 있습니다. Sub-6-GHz 5G 네트워크 속도는 mmWave와 LTE 속도 사이에 있습니다. 6GHz 미만 네트워크는 처리량, 대기 시간 및 대역폭 측면에서 4G LTE를 능가하지만 mmWave 성능에는 미치지 못합니다.
대부분의 소비자 및 비즈니스 사용자는 데이터 속도, 대기 시간 및 대역폭이 크게 향상되지 않는 한 4G에서 5G로 전환하는 데 프리미엄을 지불하지 않습니다. mmWave는 눈에 띄게 우수한 사용자 경험을 제공하는 유일한 형태의 5G 기술입니다. 우리 모두가 원하는 5G입니다.
mmWave 5G 출시: 도전과 기회
mmWave 기술의 엄청난 잠재력에는 큰 도전 과제가 따릅니다. 실제 mmWave 네트워크 속도는 범위, 신호 차단기, 가장 가까운 5G 타워 또는 스몰 셀과의 근접성에 따라 크게 달라집니다. mmWave 5G 네트워크는 초고속이지만 매우 단거리입니다. mmWave 신호를 수신하려면 사용자는 가시선(LOS) 장애물이 없는 5G 타워의 한두 블록 내에 있어야 합니다. 고주파 mmWave 신호는 건물, 벽, 창문 및 나뭇잎에 의해 쉽게 차단되어 사용 가능한 5G 범위(그림 1). 통신 사업자들은 커버리지를 최적화하기 위해 고밀도로 수많은 소형 셀을 설치해야 하므로 mmWave 네트워크를 대규모로 배포하는 비용이 증가합니다.
그림 1: 신속한 5G mmWave 배포에 대한 서비스 제공업체의 과제에는 제한된 신호 범위, 가시선 요구 사항, 열악한 건물 침투, 적용 범위 및 연결 등이 포함됩니다. (출처: Movandi) 큰 이미지를 보려면 클릭하세요.
적용 범위 및 LOS 제한으로 인해 mmWave 기술은 밀집된 도시 환경에 더 적합합니다. 범위 제한으로 인해 mmWave는 배포하기 쉽고 저렴한 4G LTE 및 6GHz 미만 5G 네트워크가 가장 잘 제공되는 교외 및 시골 지역에 실용적인 선택이 아닙니다. mmWave 5G 네트워크를 광범위하게 배포하려면 광케이블을 지하에 광범위하게 설치해야 합니다. 이 때까지 통신 사업자들은 시장이 5G로 전환되는 동안 기존 네트워크 인프라에 계속 의존할 것입니다. 더욱이 오늘날의 스마트폰은 모든 유형의 5G를 지원하지 않습니다. 그러나 애플과 삼성은 가까운 시일 내에 새로운 5G 지원 스마트폰 제품을 출시할 것으로 예상된다.
범위, 신호 전파 및 LOS 제한이 mmWave의 "아킬레스건"이지만 대규모 다중 입력 다중 출력, 소형 안테나 어레이, 적응형 빔포밍 및 스마트 능동 중계기와 같은 고급 기술은 이러한 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다.
스마트 능동 중계기는 mmWave 신호를 증폭하고 실외 환경과 건물 내부에서 mmWave 기반 네트워크의 범위와 적용 범위를 확장하여 5G 신호 전파 문제를 해결합니다. 능동 중계기는 mmWave 신호를 증폭하여 작동하여 벽 및 기타 차단기를 통과하고 건물 주변을 구부려 부피가 큰 안테나 설계나 값비싼 광섬유 백홀 없이도 LOS 문제를 극복할 수 있습니다.그림 2).
건물 내부에 배치된 스마트 리피터는 약한 빔 신호를 증폭하고 전체 방을 밝힐 수 있어 최종 사용자 및 애플리케이션 연결 경험을 개선합니다. 5G 네트워크 전반에 걸쳐 능동 중계기를 널리 사용함으로써 서비스 제공업체는 실내, 실외 및 모바일로 향상된 5G mmWave 서비스를 50% 더 저렴한 비용으로 시작할 수 있습니다.
그림 2: Movandi의 BeamX 기반 능동 중계기와 같은 솔루션은 설비 투자 비용의 90% 미만으로 mmWave 기지국의 적용 범위를 40%까지 늘릴 수 있습니다. (출처: Movandi) 큰 이미지를 보려면 클릭하세요.
미국의 모든 주요 이동통신사는 mmWave 네트워크를 테스트하여 일부 주요 도시와 지역에서 가용성을 제공하고 있습니다. Sub-6-GHz 5G는 현재 mmWave보다 더 널리 사용 가능하며 주요 통신 사업자들은 도시 지역의 많은 고객에게 저주파 5G 네트워크를 배포하고 있습니다.
Tier 1 사업자는 네트워크 용량 요구 사항을 충족하기 위해 mmWave 기술로 마이그레이션하고 있습니다. 여러 사업자가 이미 mmWave 기반 6G 네트워크를 배포하면서 고객 요구가 2023년까지 5GHz 미만 용량을 초과할 것으로 예상되기 때문입니다. mmWave의 비평가들은 sub-6-GHz 네트워크가 mmWave보다 더 나은 커버리지를 제공하고 더 적은 수의 차세대 무선 노드(gNB)를 필요로 한다고 주장하지만 제한된 sub-6-GHz 스펙트럼은 결국 더 많은 gNB를 배치해야 합니다. 또한 고대역폭 mmWave는 스포츠 경기장, 콘서트장 및 공항과 같이 혼잡한 도시 지역에서 증가하는 네트워크 혼잡을 완화하는 데 도움이 될 것입니다.
5G 네트워크로의 전환이 진행 중이지만 5G가 4G LTE를 대체하여 초고속 mmWave 속도와 낮은 지연 시간의 약속을 실현하려면 아직 갈 길이 멉니다. mmWave 기술은 5G의 잠재력을 여는 열쇠입니다. 저지연, 고대역폭, 더 빠른 속도, 광범위한 적용 범위라는 5G의 야심찬 목표를 달성하기 위해 주요 통신업체와 mmWave 솔루션 제공업체는 이러한 근본적인 문제를 극복하기 위해 협력하고 있습니다.