6G NTN(NTN, Non-Terrestrial Networks) 관련 기술 동향

개요

6G 광대역 기술을 통하여 위성 통신과 현재 사용하고 있는 지상파 네트워크 융합으로 향후에는 폭넓은 커버리지를 활용하여 사람과 사람, 사람과 사물이 서로 상호 작용에 큰 변화가 있을 것입니다.

 

이러한 기술을 활용하여 지역적 디지털 기술의 격차를 해소하고 통신 서비스의 음영 지역을 줄임으로써 기술 네트워크의 큰 패러다임의 전환을 통한 좀 더 많은 기회를 제공할 것입니다. 기존 5G이 가지고 있는 커버리지 서비스의 한계의 문제점을 해결하기 위한 솔루션 중 하나로 등장한 것이 비지상망 네트워크(NTN, Non-Terrestrial Networks)인데, 사실 NTN 기술이 출현된지는 오래되었습니다.

 

NTN은 인공위성 및 고고도 항공기, 드론을 활용하여 통신 서비스를 제공하는 무선통신 기술입니다.
 

6G-NTN 아키텍처, 출처:https://www.6g-ntn.eu/about-6g-ntn/

 

3GPP에서의 NTN

3GPP NTN은 지구 표면 이상에서의 무선 통신 서비스를 제공하기 위하여 개발이 되었으며 다양한 시나리오를 제공합니다.

● FR1(Frequency Range 1) : 5G NR(New Radio)을 통하여 차량, 실외 기기 또는 drone 등에 직접적인 통신 서비스를 제공합니다.

●FR2(Frequency Range 2)/FR3(Frequency Range 3) : 건물 rooftop에 설치된 VSAT 또는 차량, 항공기, 선반의 이동 platform에 설치된 ESIM(Earth Station in Motion)을 통해 광대역 통신을 제공합니다.

● Release 17 : NR 솔루션, NB-Iot/eMTC, 5G에서 인공위성 접근 통합

● Release 18 : IoT-NTN 추가 기능, NR-NTN 추가 기능
 

5G NTN은 이러한 개선사항을 통하여 좀 더 효율적으로 통신 서비스를 제공할 것이며 자율주행, 스마트시티 등 좀 더 다양하게 적용하게 될 것입니다. 이는 NTN이 갖는 넓은 서비스 커버리지, 신뢰도 높은 네트워크 제공, 위성 기반의 안정성 확보, 5G와의 연동성 및 확장성 제공에 따라 6G로의 진화 발전에 기여할 것입니다.

 

NTN 기술적 동향

NTN 기술을 안정적으로 도입하여 서비스하기 위해서는 개선해야 될 기술적 과제들이 아직 많이 산재되어 있습니다. 인공위성을 통한 단말과의 장거리 통신, 높은 noise, 기후에 따른 특성 변화 등 안정적인 통신을 보장하기 위한 기술적인 한계가 분명히 존재합니다.
 

특히 인공위성의 이동 속도가 빠르면 지향했던 안테나 위치와 빔이 지속적으로 변한다는 점과 실시간 영상 또는 게임 등에 많은 지연시간으로 인한 서비스 불안정성이 있습니다. 또한, 다양한 기후적 특성에 따라서 전파 특성이 비규칙적으로 변화하여 서비스 품질에 영향을 미칩니다.
 

이러한 부분의 개선을 위하여 높은 출력 및 gain이 필요하며 이로 인한 설계의 어려움, 단가 상승, 전원 수명 단축으로 기술 및 경제적 고려사항이 발생합니다. 이러한 기술적인 한계점을 극복하기 위하여 기술적인 신뢰성과 성숙도를 고려하여 5G에서 6G 진화에 점진적으로 녹여서 적용해야 합니다.

최근 NTN 개발은 대부분이 인프라와 지상파 네트워크를 별개로 이루어져 있는데, 서비스 통합을 위하여 이동통신사와의 서비스 제휴를 맺고 있는 상황입니다. 이는 글로벌 서비스를 통하여 음성 및 데이터 서비스를 제공하기 위함입니다. 

결론

현재 5G 기술에서 나오는 다양한 문제점을 극복하기 위하여 NTN 관련 기술적 개발 및 검증, 다양한 사례 적용, 과감한 투자, 현재의 5G 기술과의 상호 연동성, 신뢰성, 안정성 등을 위해 노력하고 있습니다. 이런 제반 문제점이 기술혁신을 통해 확보 된다면 NTN은 우리 삶을 좀 더 편리하게 할 수 있는 혁신적인 기술로 자리매김할 것으로 전망합니다.
 
정보통신기술사 허성호