5G 테스트

5G NR은 다양한 소비자 및 산업 애플리케이션을 지원하여 시스템 효율성을 극대화하도록 설계된 최초의 통신 표준입니다.

5G 코어 네트워크의 서비스 기반 아키텍처에서는 우수한 시스템 유연성, 분산 구축, 특정 RAT(Radio Access Technology)와 무관한 액세스, 소프트웨어 기반 방식이 가능하며, 클라우드화 및 가상화 전략과 새로운 수직적 Use Case를 지원합니다. 5G는 이전 무선 통신 기술과 달리 3GPP 릴리스의 순차적 흐름에 따라서만 진화하는 것이 아니라 자체적인 기술적 진화를 거치고 있습니다. 5G의 진화는 특히 릴리스 내에서 진화하면서 상호의존성을 가질 수 있는 기술 하위 그룹 또는 수직적 Use Case 시나리오로 신규 기능을 분류하는 방식으로 이루어집니다.

• 3GPP Release 15는 새롭고 유연한 숫자체계, 고급 채널 코딩, 변조 방식을 이용하여 RAT 형태의 5G NR의 기반을 마련하였습니다. 3GPP는 5GC(5G core)를 통해 관련 코어 네트워크 기능의 서비스 기반 아키텍처를 도입하였습니다. 5G NR 및 코어 기술인 5GC 모두 향후 릴리스될 기술의 진화를 이끌고 있습니다. 이 릴리스는 더욱 넓은 채널 대역폭과 확장된 주파수 결합 방식을 구현하는 동시에 주파수를 밀리미터파 파장 범위로 확장하여 전파 자원의 가용성을 높임으로써 기본적으로 eMBB Use Case에 대응하였습니다. Release 15의 기능 동결은 2019년 6월에 완료되었습니다.
• 5G Release 16은 기술 업그레이드와 기능 최적화를 위해 모바일 Broadband와 같이 Realease 15에 도입된 기능을 기반으로 구축되었습니다. 하지만, Release 16은 일반적으로 짧은 지연 시간과 안정적인 보안 통신이 요구되는 두 가지 수직 시장, 즉, 자동차 및 Industry 4.0에 의해 큰 영향을 받습니다. 그 결과, V2X 사이드링크, 5G 위치추적, 5G 비면허(NR-U), DSS, 네트워크 슬라이싱 등의 새로운 기능이 도입되고 5G 사설망을 지원하게 되었습니다. Release 16의 기능 동결은 2020년 6월에 최종 확정되었습니다.
• 5G Release 17의 기능 동결은 2022년 6월에 완료되었으며, Release 15 및 16에 도입된 기능을 통합, 개선하고 비지상망을 통한 위성 접속, 배터리 성능 개선, FR2 확장, RedCap 도입과 같은 새로운 기능을 추가하였습니다. Release 17에서는 기존 지상파 네트워크 최초로 위성 기반 네트워크를 보완하였으며, 2D 네트워크의 제약을 해결하기 위해 NTN(Non-terrestrial Networks, 비지상망)을 지원하게 되었습니다.
  이와 같이 통합 3D 네트워크로 확장된 환경은 6G 기술로 발전하기 위한 무대가 됩니다. Release 17에서는 RedCap으로 복잡성이 감소되면서 새로운 기기 범주와 서비스를 개발할 수 있는 길이 열리고 eMBB와 mMTC 간 차이를 줄일 수 있게 되었으며, Release 19에서는 최대 10개의 주변 사물 인터넷을 지원합니다. 또한 5G는 서비스 확장을 통해 최대 71 GHz까지 확장된 FR2를 포함한 추가 주파수 대역을 새롭게 지원합니다.
• Release 18은 최초 릴리스된 5G-Advanced로서 5G 기술의 유의미한 도약을 의미합니다. 이 릴리스는 레거시 기술의 발전 사항을 선보이고 기존 기술을 최적화합니다. 또한 인공지능과 XR(확장 현실)을 배경으로 더욱 혁신적인 신기술을 도입하여 6G 구축을 위한 무대를 마련하고 있습니다. 예를 들어 다른 네트워크 레벨 간에 적용된 머신 러닝 기법은 빔포밍/MIMO, 위치 추정, 네트워크 전력 효율성을 개선합니다. 특히 새로운 Use Case를 실현하기 위해 개선된 RedCap 및 XR(확장 현실) 애플리케이션 등이 추가되었습니다. XR에 신기술을 도입할 필요는 없지만 기존 5G 기술을 최적화하여 이와 같은 혁신적인 Use Case에서 최고의 QoE를 보장해야 합니다. 개선된 RedCap 기능과 Rel. 18을 기반으로 하는 새로운 RedCap UE 카테고리는 전력 소비와 기기 비용을 낮출 뿐만 아니라 5G MCX(mission critical) 또는 FRMCS(Future Railway Communication System)와 같은 새로운 Use Case를 구현합니다. 또한 FR2 for NTN은 5G를 통해 위성 연결을 하며 더욱 높은 데이터 전송율이 요구되는 NTN 서비스와 항공, 선박, 차량 기반 VSAT 등의 새로운 NTN-UE 범주를 지원하는 핵심 기능입니다. Release 18의 기능 동결은 2024년 6월에 완료되었습니다.
• Release 19는 2025년 말 완료될 예정이며 기본적으로 상용 5G 구축에서 성능을 최적화하고 중요 요구사항을 해결하는 것이 목표입니다. Release 19는 대규모 배열 안테나에서 massive MIMO를 지원하고 링크와 네트워크 성능을 개선하며 5G 애플리케이션에서 "FR3" (7 GHz ~ 24 GHz) 활용 가능성을 탐구합니다. 이 스펙트럼은 이미 점유 소유자가 있기 때문에 사용이 매우 까다롭습니다. 공정한 인접 전송을 보장하기 위해서는 5G NR에 지오로케이션 데이터베이스, 전력 제한, 동적 스펙트럼 공유 개념과 간섭 방지 수신기 아키텍처와 같은 새로운 메커니즘을 도입해야 합니다. 이 릴리스는 5G-Advanced 환경에서 에너지 하베스팅 방식을 이용하여 주변 사물 인터넷 기기, 즉, 배터리 없는 기기를 위한 새로운 아키텍처도 조사하게 됩니다. 5G에서는 음성, 동영상과 같은 레거시 Use Case도 지원되며, 더 높은 음성 코덱 레이트를 제공하고 머신 유형 기본 오디오 메시징을 위해 복잡도가 낮은 오디오 코덱을 도입하여 VoNR 최적화 음성 품질에서 새로운 음석 코덱 및 프로토콜 시나리오를 지원합니다. 이로써 미래의 혁신 기술로 평가받게 될 XR 또는 AR 애플리케이션을 지원하는 새로운 서비스 시대를 열게 됩니다.
• Release 20은 2026년 초에 공개될 예정이며, 기존 5G-Advanced 기능을 최적화 및 개선하는 새로운 Use Case에 적용됩니다. 하지만 Release 20은 Release 21 시리즈에 예정된 6G 표준화를 위한 환경을 준비하기 위해 6G 관련 연구도 착수하게 됩니다.

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5G NR 테스트 과제

5G New Radio(NR) 기술을 테스트할 때에는 복잡성과 이 기술이 지원하는 광범위한 애플리케이션으로 인해 수많은 과제를 해결해야 합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

• 주파수 범위: 5G NR은 sub-8 GHz, 밀리미터파 대역을 포함한 광범위한 주파수에서 작동합니다.
• 복합 신호: 5G NR은 더욱 복잡한 변조 방식뿐만 아니라 MIMO(multiple-input, multiple-output) 및 빔포밍 기술을 지원하기 때문에 테스트가 훨씬 까다로우며 첨단 OTA(over-the-air) 테스트 솔루션이 필요합니다.
• 높은 송신률: 애플리케이션 계층에서 약 10 Gbps의 속도로 피크 송신률을 테스트하는 것은 더욱 어려운 일입니다. 테스트 장비는 높은 송신률을 처리해야 하며 엔드투엔드 테스트에서 최종 사용자 애플리케이션을 지원할 수 있어야 합니다.
• mMTC(Massive Machine Type Communications): 사물 인터넷을 대규모로 구축할 경우 많은 수의 기기가 필요합니다. 이러한 기기는 일반적으로 복잡도가 낮아 간단한 테스트 솔루션만 필요합니다. 사물 인터넷 기기는 대량으로 구축되며 보통은 접근이 어려운 영역에 설치되기 때문에 오류 발생 가능성을 사전에 테스트하여 오류 발생에 따른 심각한 위협을 방지해야 합니다. 새로운 Use Case는 IoT-NTN 또는 RedCap을 지원하는 기기입니다.
• eMBB 테스트: eMBB의 목표는 훨씬 높은 데이터 속도와 짧은 지연 시간을 제공하는 것이며, 해당 특성은 테스트를 통한 정밀 검증이 필요합니다. 검증 과정이 복잡하고 어려울 수는 있지만 네트워크와 모바일 기기가 높은 성능 기대치를 충족함을 보장하는 데 중요합니다. CMX500은 10 Gbps IP 계층 처리량의 놀라운 테스트 결과를 보여주었습니다.

로데슈바르즈는 부품, 칩셋부터 완성품 단말기와 기지국까지, 5G NR의 다양한 테스트 및 계측 과제에 대응하는 혁신 솔루션으로 귀사의 성공을 지원하고 있습니다. 로데슈바르즈의 5G 테스트 솔루션으로 제품 개발 프로세스를 더욱 빠르게 진행하고 신뢰성을 높여보십시오. 로데슈바르즈는 5G 기술 진화의 다양한 애플리케이션과 Use Case가 기회인 동시에 해결해야 할 과제라고 생각합니다. 로데슈바르즈는 최신 기능과 요구사항에 대응하기 위해 테스트 솔루션을 지속적으로 업그레이드하고 있습니다. 예를 들어, "기지국"이라는 레거시 용어를 사용하는 사례가 감소하고 있고 NTN 테스트에 대한 새로운 개념이 등장한 것은 패러다임의 변화를 나타냅니다. 또한 시스템 시뮬레이터는 이제 페이딩, 도플러 편이, 시간에 따라 달라지는 지연과 같은 RF 아티팩트로 움직이는 위성을 에뮬레이션해야 합니다.

로데슈바르즈는 CMX-lite로 복잡도는 낮지만 모든 RF 및 프로토콜 테스트에서 RedCap 기기의 감소된 성능에 완벽히 대응하는 고품질 테스트 시스템의 필요성에 주력하고 있습니다. 모듈식 플랫폼은 완벽한 구성의 5G 테스트 시스템으로 쉽게 업그레이드할 수 있습니다. 멀티 테크놀로지에 대응하는 이 시스템 시뮬레이터는 싱글 박스로 5G와 Wi-Fi의 연동 테스트를 구현합니다. 또한 모듈식 설계로 정교한 오디오 및 음성 품질 측정 시 오디오 테스터 등의 테스트 장비를 추가하여 확장할 수 있습니다.

로데슈바르즈는 RF 및 Microwave의 테스트 및 계측 장비의 글로벌 리더로서, 연구, 생산, 현장 측정용 솔루션을 제공하며 모바일 기술의 전체 라이프사이클 기간 동안 지원을 제공하고 있습니다.

로데슈바르즈 테스트 솔루션은 아키텍처의 최신 발전 사항을 고려하여 복잡한 Use Case에 맞게 구성되었습니다.