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중소기업 기술로드맵 조회결과

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5G 무선전송 및 접속 기술
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

5G 무선전송 및 접속 기술 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 5G 무선 전송 및 접속 기술이란 5G 이동통신 기술에서 단말과 기지국 간의 무선 송/수신 기술로서, 국제전기통신연합-전파통신총국(ITU-R)에서 정의한 IMT-2020 요구사항을 만족시키는 기술을 의미
  • 범위 : 5G 무선 전송 및 접속 기술은 대용량 전송/접속 기술, 고신뢰 저지연 기술, 그리고 지능형 액세스 기술로 분류
나. 주요 제품

[ 5G 무선전송 및 접속 기술 범위 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마제품분류 관점세부기술
5G 무선 전송 및 접속 초 고 속 대 용 량 기 술 밀리미터파 송/수신 기술
  • 넓은 대역폭 확보가 가능한 초고주파 대역에서 빔형성을 통해 송/수신하는 기술
  • 높은 경로 감쇄를 극복하면서 공간 다중화 이득을 추구하기 위하여 아날로그 빔형성과 디지털 빔형성 기술을 결합한 하이브리드 빔형성 기술
고밀집 네트워크 기술
  • 소형셀들을 밀집시켜 배치하고 간섭을 제어함으로써 단위면적당 용량을 증대시키는 기술
  • 기존 Macro커버리지 영역 내에 트래픽이 대량으로 발생하는 소규모 핫스팟이나 빌딩 내에 소형 기지국을 다수 설치하여 이종 네트워크 기반 네트워크 용량을 증대하는 기술
대규모 다중안테나 송/수신 기술
  • 다수의 송/수신 안테나를 사용하여 스펙트럼 효율을 높이는 기술
  • 채널 정보를 효율적으로 획득하기 위한 파일롯 배치 기술 및 시그널링 오버헤드 저감 기술
비직교 다중 접속 기술
  • 셀의 용량 증대를 위해 동일한 시간, 주파수, 공간 자원 상에 두 대 이상의 단말에 대한 데이터를 동시에 전송하여 주파수 효율을 향상시키는 기술
  • NOMA(Non Orthogonal Multiple Access) 전력 분배 알고리즘, 상/하향링크 아웃티지 향상 기술 등
동일대역 전이중 무선 전송 기술
  • 같은 주파수를 사용하여 송신과 수신을 동시에 처리하는 기술
  • 자기 간섭 제거 기술 및 사용자간 간섭 제거 기술과 전이중 방식에 최적화된 무선 액세스 프로토콜 기술
고 신 뢰 저 지 연 기 술 모바일 엣지 컴퓨팅 기술
  • 콘텐츠를 사용자에 근접시켜 서비스함으로써 지연을 절감하는 기술로 Cloud 및 Fog 무선 액세스 기술을 포함함
  • 협력 무선 신호처리, 분산 협력 무선 자원관리, 계층적 에지 캐싱 등의 기술
무선 구간 레이턴시 절감 기술
  • 무선 구간의 전송 단위를 가변화하고 프로토콜 처리를 빠르게 하여 응답시간을 최소화할 수 있는 기술
  • 무선 전송 구간의 최소 시간 단위 단축 기술을 포함한 확장형 전송 시간 단위 기술, 빠른 채널 추정 및 복호 기술, 경쟁 기반의 비예약 액세스 기술과 핸드오버 레이턴시 저감 기술
고신뢰 무선 전송 기술
  • 무선 전송 오류율을 최소화하여 신뢰성을 높이는 기술
  • 저지연 요구사항을 만족하는 하이브리드 자동-재송-요구(ARQ) 기술, 공간 다이버시티 기술, 고신뢰 파형 설계 기술
V2X 기술
  • 고신뢰 저지연 기술을 차량 통신에 적용한 융합 기술로 다른 차량, 보행자 단말, 신호등, 중계기, 네트워크 등 차량과 통신할 수 있는 모든 대상들 간의 고신뢰 저지연 통신을 포함
  • 자동차와 자동차간 통신 (V2V) 기술, 자동차와 신호등과 같은 도로 인프라 간 통신 (V2I) 기술, 자동차가 네트워크에 연결되어 인터넷을 통한 통신 (V2N) 기술, 자동차와 보행자간 통신 (V2P) 기술
지 능 형 액 세 스 기 술 RAN 가상화 기술
  • 무선 송/수신 기능의 가상화 및 소프트웨어화를 통해 규모 확장성과 유연성을 극대화하는 무선 접속망 기술
  • 클라우드/포그 RAN 기술, RAN 슬라이싱 기술, 소프트웨어 정의 무선 기술
인공 지능 기반 무선 네트워크 기술
  • 인공지능 기술을 사용하여 주변 상황에 자동적으로 적응하여 무선 자원을 최적화하고 문제를 해결하며 시스템을 구성하는 기술
  • 기계학습 및 딥러닝을 통한 링크 적응 및 빔형성 기술, 이종망에서 자원 사용 최적화 기술, 침입 탑지를 위한 보안 기술
다중 연결 기술
  • 다중 주파수와 다중 무선 인터페이스가 동시에 제공하는 연결 기술
  • 매크로셀과 소형셀 구성 기술,면허대역 6 GHz 미만 주파수와 6 GHz 이상 주파수 다중 연결 기술, 면허 대역과 비면허 대역 다중 연결 기술
에너지 효율적 무선 액세스 기술
  • 고도의 에너지 효율성을 갖는 무선 송/수신 기술
  • 에너지 하베스팅, 정보 및 전력 동시 전송 기술, 셀-탈피 아키텍쳐 기반 에너지 절감 기술 등을 포함
3. 시장현황 및 전망분석
가. 세계시장

이동통신 액세스 시스템

  • 세계 이동통신 액세스 시스템 시장은 이동통신 네트워크 장비와 무선랜 시장으로 구성
  • 세계 기지국 장비 시장은 ’22년 549억 달러로 연평균 5.2% 성장률을 기록할 전망

[ 세계 이동통신 네트워크 장비 유형별 매출액 전망 ]

(단위 : 백만 달러, %)

[ 세계 이동통신 네트워크 장비 유형별 매출액 전망 ]
구분201620172018201920202021CAGR
대 형 기 지 국 2G 1,994 1,599 1,055 723 497 478 -24.7
3G 8,540 6,740 5,025 3,681 2,556 1,793 -26.7
LTE & 4G 23,573 26,398 31,620 35,605 36,570 37,567 10.7
소계 33,348 34,737 37,699 40,009 39,623 39,838 4.0
소형기지국 4,580 5,313 6,527 7,468 7,882 8,183 13.8
교환기 4,447 4,671 4,930 5,204 5,535 5,814 4.8
합계 42,396 44,721 49,156 52,681 53,040 53,835 5.2

* 출처 : Gartner, Forecast : Communications Service Provider Operational Technology, 2016. 3. 17,
2021-2022년은 ETRI 기술경제연구본부 추정

나. 국내시장

이동통신 액세스 시스템

  • 국내 스몰셀 시장의 경우 세계 스몰셀 시장의 5% 점유로 추정하였을 때 2016년 3천2백만 달러에서 2021년 7천8백만 달러 규모로 연 38.6%의 성장률을 보일 것으로 예상
  • 국내 이동통신 3사는 ’10년부터 LTE 등 4세대 이동통신의 경우 기술로의 이전을 위해 CAPEX를 지속적으로 증가시켜 ’11년부터 ’15년까지 연간 총 7∼8조원 규모를 투자

[ 국내 스몰셀 시장 전망 ]

(단위 : 억 원, %)

[ 국내 스몰셀 시장 전망 ]
구분201620172018201920202021CAGR
국내시장 32 53 73 101 114 196 38.6

* 출처 : MarketsandMarkets, 2017, 해외 스몰셀 시장의 5% 점유 시로 추정

[ 국내 이동통신 CAPEX 현황 ]

(단위 : 억 원, %)

[ 국내 이동통신 CAPEX 현황 ]
구분201020112012201320142015CAGR
합계 6,050 7,311 8,247 7,197 6,870 5,698 -1.2
SKT 1,845 2,278 2,858 2,316 2,144 1,891 0.5
KT 3,057 3,318 3,710 3,313 2,514 2,397 -4.7
LGU+ 1,148 1,715 1,679 1,568 2,212 1,410 4.2

* 출처 : 각 이동통신사별 IR자료 종합, 2016. 1월 기준

4.기술분석
가. 기술환경 분석

5G 이동통신의 무선전송 및 접속 기술 관련하여 국내외 기술환경 변화는 5G 서비스 경쟁 가속화, 융합 기반기술 고도화, 5G 국제표준 본격화, 5G 산업생태계 조성 시급으로 요약됨

  • 세계 각국은 5G 조기 상용화를 위해 자국의 이벤트(국제 스포츠 행사) 및 대규모 R&D 프로젝트를 활용한 중장기 계획 수립 및 추진을 본격화
  • 글로벌 기업은 5G 3G 서비스 시나리오 (초고속 대용량, 고신뢰 저지연, 초연결)을 바탕으로 5G와 타산업과의 융합서비스를 발굴하여 사업영역 확장을 모색 중임
  • 현실과 가상세계의 연결에 기반한 혁신적인 신산업(제4차 산업혁명)의 등장으로 미래학자, 연구기관 등이 미래사회 변화를 논의 중임
  • 세계 각국은 제4차 산업혁명 대비를 위해 초연결성(스마트시티 등), 고신뢰 저지연성(자율주행차, 드론 등) 지원 등의 통신 및 융합기술 개발 본격화
  • 공식표준화기구인 ITU는 ‘20년 표준 제정을 목표로 5G 비전, 기술 요구사항, 서비스 시나리오를 포함하는 비전 권고를 승인하고 표준화 진행 중이며, 사실표준화기구인 3GPP는 ITU 목표 비전 및 일정을 기반으로 산업체의 상용화 일정을 고려한 단계적 세부기술규격 표준화 작업 진행 중
  • ITU는 최근 이동통신과 他 산업 간의 서비스 분야 표준 제정을 위한 그룹을 신설, 3GPP는 응용 서비스 분야로 표준화 영역 확장
  • 유럽, 중국, 일본, 미국 주요 국가는 5G 산업 생태계를 활성화하기 위해 5G 기술 특성과 타산업 요구사항을 접목하는 융합 연구와 협업이 활발히 진행 중
  • 한편, 국내 기업은 R&D, 인력 등의 역량이 부족하여 통신시장에서 융합 시장으로 다변화되는 5G시장 대응능력이 상대적으로 취약함

과기정통부(현, 과학기술정보통신부)는 조기상용화 중심의 기존 전략(서비스, 기술, 표준화, 생태계 4개 부문)을 보완하여 5G와 타산업간 융합 및 생태계 조성을 본격 추진하는 5G 이동통신 산업 발전 전략을 수립함 (‘16년 12월)

  • 5G 시범 서비스를 5대 분야(몰입형, 지능형, 편재형, 자율형, 공공형)로 범위를 확대하고 ’20년 5G서비스 조기 상용화를 위한 시범사업 추진 및 융합서비스 확대 적용
  • 5G 인프라 선도구축, 상용수준 단말·장비 개발, 지역전략산업과 연계한 상용화 계획 등으로 ’20년 5G와 타산업간 동반성장 기틀 마련
  • 5G 융합서비스 지원을 위한 저지연·초연결성 무선 핵심기술 개발과 개방형 S/W 기반의 망구조로 혁신 가능한 유선 요소기술 개발로 개편
  • 5G 시장에서 고부가가치 창출이 가능한 유망품목에 집중 투자 도모
  • 국내 5G 이동통신산업 기술의 ITU, 3GPP 등 국제 표준 반영 추진 및 글로벌 5G 주파수 추가 확보를 위한 국제 공조 강화
  • 5G 이동통신산업과 타산업간 융합서비스 관련 핵심 기술의 표준화주도권 확보를 위한 표준화 체계 구축
  • 5G 융합산업 육성을 위해 5G 산업현장 밀착형 기업지원 체계와 개방형 5G 테스트 베드 구축, 범부처 협력 강화 등의 계획 수립
  • 특히 5G와 타산업 융합의 가속화를 위한 종합정보 전달체계 확립, 산업기술 역량 확보 지원 등 5G 생태계 육성을 위한 사업 확대

[ 5G 이동통신산업 전략 보완 ]

* 자료: 5G 이동통신산업 발전전략 (2017~2020)

5.핵심요소기술 선정
  • 확정된 요소기술을 대상으로 산·학·연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여 중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정
  • 핵심요소기술 선정은 기술개발시급성(10), 기술개발파급성(10), 단기개발가능성(10), 중소기업 적합성(10)을 고려하여 평가

[ 5G 무선전송 및 접속 기술 분야 핵심요소기술 ]

5G 무선전송 및 접속 기술 분야 핵심요소기술
분류핵심요소기술
초고속 대용량 기술 밀리미터파 송/수신 기술
고밀집 네트워크 기술
대규모 다중 안테나 송/수신 기술
비직교 다중접속 기술 (Non-OMA)
동일대역 전이중 무선 전송 기술
고신뢰 저지연 기술 모바일 엣지 컴퓨팅 기술
무선 구간 레이턴지 절감 기술
고신뢰 무선 전송 기술
V2X 기술
지능형 액세스 기술 RAN 가상화 기술
인공 지능 기반 무선 네트워크 기술
다중 연결 기술
에너지 효율적 무선 액세스 기술