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제 목 [Vol.7 No.4] 5G WISE Research Center 소개
작성자 관리자 이메일 information@kics.or.kr
작성일 2017-12-14 (2017-12-18 수정) 조 회 824
내 용
 

5G WISE Research Center 소개


작성자: 김용재, 배지민, 한상익, 주철, 한영남(KAIST)
Jin Hu(한양대)
추은미, 정방철(충남대)
이인호, 최현호, 이호원(한경대)

1. 5G WISE Research Center 개요

1세대 아날로그기반 이동통신 시스템부터 현재 표준화되고 있는 5세대 이동통신시스템까지 이동통신 시스템에서는 수 많은 기술들이 개발되었고 이를 지원하기 위한 다양한 유무선 통신 기술들이 개발되고 발전해 왔다. 5세대 이동통신에서는 초고속 데이터 통신 서비스 (eMBB, enhanced Mobile BroadBand), 극 다수 기기간의 무선통신 서비스 (mMTC, massive Machine-Type Communications), 고신뢰/저지연 통신 서비스 (URLLC, Ultra Reliable and Low Latency Communications)가 3대 핵심 서비스로 주목 받고 있으며, 이와 연관된 기술들에 대한 연구가 매우 활발하게 진행되고 있다.

 그러나 이동통신 기술 개발을 위한 성능 분석 및 검증 과정에서 학교/연구소/산업체 등에서는 시뮬레이터 개발에 인적/물적 자원들이 반복적으로 투입되는 자원낭비 문제를 겪고 있고 5세대 이동통신의 다양성 및 복잡성으로 인해 개발 시간 및 비용도 크게 증가하고 있는 실정이다. 또한 각 기관에서 개발된 시뮬레이터 및 하드웨어 테스트벤치의 객관성 확보도 해결되어야 한다. 본 5G 무선혁신시스템공학 연구센터 (5G WISE Research Center)는 5G 이동통신의 핵심 요소기술, 시스템, 네트워크, 서비스, 부품 등의 검증을 지원하는 소프트웨어 시뮬레이터를 개발하고 이 시뮬레이터와 하드웨어 테스트벤치 연동 모델 개발을 목표로 2016년 8월 KAIST에 설립되었다.

본 센터는 범부처 기가코리아 사업단으로부터 지원을 받아 현재 9개의 대학교와 4개의 연구기관, 1개의 산업체가 산학연 단일 컨소시엄을 구성하여 개방형 5G 표준모델 개발과제를 수행중이며, 소프트웨어 시뮬레이터 개발과 하드웨어 테스트벤치 개발 및 기능 검증/시험 인증 전략 수립을 통해 국내뿐만 아니라 해외에서도 국제적인 경쟁력을 갖춘 연구센터로 발전하고 있다.

그림 1. 5G WISE Center의 비전과 목표


2. 주요 연구개발 내용


5G WISE 센터는 5G 핵심 기술 및 서비스, 새로운 통신 구조 및 부품을 검증 지원할 수 있는 소프트웨어 시뮬레이터 및 소프트웨어/하드웨어 연계 다목적 통합형 5G 표준모델을 개발을 목표로 하고 있다. 시뮬레이터-하드웨어 연동을 통해 검증된 신뢰성 높은 5G 시뮬레이터를 제공할 뿐만 아니라 하드웨어 테스트벤치 및 기능 검증∙시험∙인증 전략을 구축함으로써 5G 관련 중소기업 제품 및 서비스의 테스트환경을 제공할 계획이다. 이를 통해, 전반적인 5G 이동통신을 활용하는 각종 어플리케이션 및 응용 사업이 활성화 될 것으로 기대하고 있다.


그림 2. FOM 기반 SLS 설계 구조 및 Web-based UI 예시


5G 시스템은 사용자 단말과 다수의 IoT 센서, 소형셀 기지국, 중계기, 이동형 기지국 등 다양한 네트워크 장비가 혼재하는 복잡한 통신 구조로 예상되고 있다. 5G WISE 센터에서는 5G 시스템에서의 시나리오 다양화와 복잡도 증가 문제에 대응하고자 FOM(Flexible∙Open∙Modular) 구조를 반영한 LLS (Link level simulator), SLS (System level simulator), NS (Network simulator) 통합 시뮬레이터를 제작하고 있다.

  • OPEN : C++을 기반으로 LLS, SLS, NS 통합 시뮬레이터를 제작하여 홈페이지를 통해 사용자 설명서와 함께 공개될 예정이다. 또한, 사용자 접근성을 높이고 시뮬레이션 복잡도 문제를 해결하기 위해 클라우드 컴퓨팅을 활용한 Web-based access 방식의 UI를 제공 예정이다.
  • MODULAR : 각 시뮬레이터의 세부컴포넌트를 모듈화하고, 모듈 레벨의 검증을 통해 정확도 높은 시뮬레이터를 제공한다. LLS, SLS, NS 간 연동 모듈을 생성하여 종단간 성능 측정이 가능하도록 한다.
  • FLEXIBLE : 시나리오에 따라 모듈을 대체하거나 사용자가 일부 모듈을 제작하여 삽입함으로써 사용자 고유 시나리오를 테스트 할 수 있다. 모듈 업데이트 방식으로 시뮬레이터를 업그레이드 할 예정이다.

5G WISE 센터에서는 5G를 위한 하드웨어 테스트벤치 구축 및 시뮬레이터와 연동을 지원하기 위해 NI USRP를 활용한 데이터 생성 분석 모델을 개방형 테스트벤치에 적용하는 방안을 연구하고 있으며, 저가형 mmWave 주파수 변환 모듈 개발 등 저가형 테스트 플랫폼 개발 연구를 진행중에 있다. 또한, GSM/WCDMA/LTE 단말기에 대한 시험인증 체계 및 5G NSA(Non-Standalone)표준 기반의 5G 네트워크 구조와 프로토콜에 대한 분석을 바탕으로 5G 시험인증체계 조기 구축을 위한 기본 토대를 연구하고 있다.


3. 추진 체계


현재 5G WISE 센터는 주관기관 KAIST 등 9개의 주요 대학과 4개의 연구기관, 1개의 산업체가 참여하여 활발히 5G 소프트웨어 및 하드웨어 개발에 매진하고 있다.

  • Task 0는 한국과학기술원, 충남대학교, 한양대학교, 한경대학교, 한국네트워크산업협회로 구성되어 FOM 통합 시뮬레이터 아키텍쳐 설계∙개발∙최적화, 시뮬레이터 간 연동 구조 개발, 시뮬레이터-하드웨어 연동 구조 분석, 통합 시뮬레이터 공개∙유지∙보수∙관리 방안 연구 및 5G 표준화 활동∙시험인증 방안 연구를 하고 있다.
  • Task 1은 한국과학기술원, 고려대학교, 동국대학교, 서울대학교, 연세대학교가 참여하는 소프트웨어개발 팀으로 한국과학기술원은 LLS, 고려대학교와 동국대학교에서는 SLS, 서울대학교와 연세대학교는 NS를 개발을 담당하고 있다.
  • Task 2는 단국대학교, 한국산업기술시험원, 한국정보통신기술협회, 구미전자기술연구원으로 구성되어 있으며 하드웨어 기반 테스트벤치 구조 적용방안 연구, 저가형 테스트 플랫폼 구조 및 시뮬레이터 연동 연구, 버티컬 응용서비스 검증 환경 구축, 5G 시험인증 전략 수립 및 시험인증 포럼 활동, 3GPP RAN WG 4,5 표준화 활동 및 5G 관련 테스트벤치 구축기관과의 국제협력을 담당하고 있다.

그림 3. 5G WISE 센터 구성도: 기관별 R&R (Role and Responsibility)

 
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