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중소기업 기술로드맵 조회결과

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5G 프론트홀·백홀 기술
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

5G 프론트홀·백홀 기술 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 5G 이동통신 프론트홀·백홀 기술이란 4G 대비 고속 광대역, 1ms 이하의 저지연, 초연결, 고신뢰도의 5G 서비스를 지원하는 C-RAN 구조의 차세대 이동통신 기술로서 BBU와 RRH 간의 전송 및 네크워킹 기술을 의미
  • 범위 : 5G 이동통신 프론트홀 ·백홀 기술은 고속·고품질의 5G 프론트홀 ·백홀 플랫폼, 프론트홀·백홀 전송기술, 프론트홀·백홀 시스템으로 분류
나. 주요 제품

[ 5G 이동통신 프론트·백홀 기술 범위 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마제품분류 관점세부기술
5G 이동통신 프론트· 백홀 5G 이동통신 프론트· 백홀 플랫폼 네트워크 유연성 향상 기술
  • 프론트홀에서 네트워킹 요소들의 유연성 있는 제어를 위해 가상화, SDN 컨트롤러 등을 사용하여 소프트웨어 정의된 재구성을 가능하게 하는 기술
  • NFV/SDN (Software Defined Network) xhaul 기술 등
네트워크 기능 분할 기술
  • BBU와 RRH간의 기능을 분할하여 load balancing을 구현하는 기술
  • Network Slicing, Function split 기술
다층셀 및 이기종 셀 지원 전송 제어 기술
  • 다기종 초연결 환경에서 다계층 셀에서의 이동성 제어 및 트래픽 분산
  • 기술과 다기종 네트워크의 연동 기술
  • NGFI 기반 기술, Multi-RAT 셀 연 동(Interworking) 및 다중 연결 (Multi- Connectivity) 기술 , 비 단독형 (Non-Standalone) 네트워크 기술, LTE와 5G 간 연동 기술
5G 이동통신 프론트· 백홀 전송 네트워크 고용량 고효율 및 데이터 압축 기술
  • 대량으로 발생하는 트래픽을 지원하기 위한 이종 소형셀 네트워크 기반 네트워크 용량을 증대, 데이터 압축 기술
  • IQ 데이터 압축 기술, 멀티밴드(면허, 비면허)/ 멀티 캐리어 통합 기술, 5G 소형셀 에너지 절감 기술 등
광대역 아날로그 데이터 전송 기술
  • 센티미터파(3GHz~30GHz), 밀리미터파 (30GHz~300GHz)의 높은 주파수 대역 신호를 광-전 변환 소자와 광섬유의 광대역 폭을 이용해 이동통신 아날로그 신호 형태로 xhaul 상에 전송하는 대역폭 초고효율의 전송 기술
  • RoF 기반의 xhaul 전송 기술, 센티미터파 및 밀리미터파 생성 및 전송 기술, 주파수 집성 및 프론트홀 협력 기술 등
저지연을 위한 시간 민감성 네트워크 기술
  • 5G 시간 민감성 네트워크를 구현하여 시간 지연, 지터 등을 감소시키는 기술로서 비동기식 접근 방법과 결정적 네트워킹 기법 등을 사용하여 1ms 수준의 양단간 지연시간을 보장하는 기술
  • 저지연 보장을 위한 TSN 기술, DetNet 기술, 공간/시간/주파수 자원을 활용한 초 저지연 액세스 기술 등
무선 백홀 MXN 기술
  • 기존 유선 기반의 프론트홀, 미드홀, 백홀을 무선화하여 통합적으로 운용할 수 있는, 이동체에 고신뢰도 서비스를 제공을 포함한 멀티홉 릴레이 기반의 무선 네트워크 기술
  • mobile xhaul network (MXN)기술, 분산 안테나 기반 멀티 플로우 기술, 고신뢰성 무손실 그룹 핸드오버 등
프론트홀 인터페이싱 기술
  • 5G의 증가된 요구사항과 다기종 네트워크 접속을 충족시키는 5G 프론트홀 지원 인터페이싱 기술
  • eCPRI, OBSAI, 등의 인터페이스 기술, 5G Dense, Ultra-dense 소형셀 환경, 대규모 사물 디바이스 수용을 위한 인터페이스 기술 등
5G 이동통신 프론트· 백홀 시스템 WDM 기반 xhaul 시스템
  • WDM 기반의 링 토폴로지 및 PON (수동 광 네트워크) 토폴로지를 수용하여 전송하는 프로트홀 시스템
  • WDM 링 시스템, CoO (CPRIover OTN), CoW(,CPRIover WDM) 고효율 광트랜시버 광소자 기술 등
이더넷 기반 xhaul 시스템
  • 이더넷 기반의 프론트홀 링크와 백홀 확장 기능을 수행하는 이더넷 기반 링크 및 패킷 스위칭 기술
  • RoE (Radio over Ethernet) 시스템 등

5G 프론트홀 기술은 IT 융합과 초연결 시대의 다기종 네트워킹의 핵심 기반 기술로 적용 범위가 점점 확대되고 있음

  • 실감형 데이터 서비스, 초실시간서비스, 증강현실서비스, 초 연결통신 서비스 등을 인프라로 하여 초고용량 영상 콘텐츠와 홀로그램 서비스 등이 5G 네트워크를 기반으로 급속하게 일반화되고 다양한 응용 산업에 적용되어 발전하고 있음
  • 5G는 동작방식, 구현 기술 등에 따라 다양하게 분류되며, 스마트 기기의 폭발적인 증가와 웨어러블 디바이스 등 다양한 데이터 중심적 단말기들의 대중화와 가상현실 시장 성장과 사물인터넷 기술 발전과 더불어 적용 범위가 점점 확대되고 있어 공급망이 다양화 됨
  • 저지연(Low Latency) 프론트홀 기술은 초고속 이동 음성 통신망, 실감 서비스, 스마트팩토리 및 다기종 대규모 머신 망, 의료 원격 제어, 차량망 및 자동운전 V2X 통신 기술 등에 적용

[ 공급망 관점 기술범위 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마공급망 관점세부기술
5G 이동통신 프론트·백홀 URLLC (Ultra-Reliable and Low Latency Communication) 망
  • 저지연 통신 지원 기술로 지연시간에 민감한 긴급 데이터 전송이 가능한 puncturing 기술
  • Self-contained subframe 구조 지원기술
  • 동기 또는 자원할당을 위한 절차, 핸드오버로 인한 서비스 중단구간을 생략한 fast ccess기술
  • 초고신뢰 통신 지원 기술
  • Advanced 채널 코딩 기술
  • 복수의 시간/주파수 자원 또는 다중전송지점(TP)등을 이용하여 동일한 데이터들의 중복 전송방식을 활용하는 시간/주파수/공간 다이버시티 기술
  • 중복 PDCP패킷 데이터 전송을 지원하기 위한 PDCP / RLC / MAC 계층기술
비면허대역 셀룰러 기술 및 Multi-RAT 연동
  • 캐리어 집성 및 센싱, 이중연결에 기반한 면허/비면허 대역 셀룰러 협력 제어 기술
  • 이종 접속(WiFi/LTE/New RAT)간 공존 기술
  • LTE 및 New RAT과 WIF 통합을 위한 이중 연결 프로토콜 및 트래픽 분산 기술
  • 이종 사업자간 공존 및 간섭제어 기술
  • 다중 무선망 지원 단말의 이동성 제어기술
스마트팩토리 및 massive machine type communication 망
  • 스마트 팩토리 내의 다종 디바이스 정보 수집, 분석을 통하여 이벤트를 처리하고, 가상시스템 설계를 통한 시뮬레이션 환경 구축, 고장 예지 보전, 실시간 모니터링이 가능한 스마트팩토리 구축에 필요한 산업체 망 핵심 관련 기술
  • 사물통신 접속 및 전송망 기술
  • (대량 이기종 사물 접속 및 네트워크 용량 확장 기술
  • 대규모 접속 관리 및 시스템과 단말의 에너지 효율 관리 기술
  • 하향링크 브로드캐스트/멀티캐스트 기술
  • MTC/M2M/IoT 통신을 위한 초협대역 운용 기술
  • Cellular IoT에서 Non-IP 데이터 전송 기술
  • New wave form/modulaton을 통한 저전력 전송 기술
  • 사물통신 위치 측위 기술
    • Cellular IoT에서 Cell-id 혹은 positioning signal을 이용한 위치 측위 기술 및 Wearable device를 위한 relay 기술
    • MTC/M2M/IoT 서비스 지원 플랫폼 활용 기술
자동차 및 Enhanced V2X(vehicle-to-everyth ing)
  • 차량 밀리미터파 통신 기술
  • - 차량 통신에 적합한 밀리미터파 통신 시스템과 밀리미터파 신호 설계 전송 기술
  • 인프라-차량 간 통신기술
  • 인프라가 저지연 고신뢰성 멀티캐스트 및 브로드캐스트 전송을 수행하는 기술
  • 멀티액세스 엣지 장비를 통해 네트워크에서 낮은 지연으로 정보를 처리하여 차량에게 전달하는 기술
  • 사물통신 기반의 저비용 프론트홀 인프라 장치가 /백홀 및 차량과 통신하는 기술
  • 차량 정밀 측위 기술
  • - 차량과 인프라 장치 사이의 통신을 이용한 높은 거리 분해 능력을 가지는 차량의 절대 위치 측정 기술
  • 차량 내 네트워크로 카메라 ADAS 시스템 및 멀티미디어, 시간 민감섬 네트워크 설게 기술
모바일/게임 망
  • 스마트 모바일 기기와 백홀망 간의 인터페이싱 기술
  • 멀티미디어 대용량 데이터와 실시간 초민감 서비스 지원을 위한 시간 민감성 네트워크 기술
의료망
  • 원격 생체정보 인식, 실시간 센싱, 동작 센싱 등의 정보를 유무선 통신망을 통해 전달하는 보안 및 고신회 저지연 전송 기술
3. 시장현황 및 전망분석
가. 세계시장

5G 비즈니스 잠재력 전망

  • 2026년까지 모바일 사업자들은 5G에 의한 산업 디지털화로 34%의 추가 수익을 누릴 수 있을 것으로 전망
  • 8개의 산업군인 에너지, 제조, 공공안전, 금융, 자동차, 대중교통, 미디어, 및 엔터테인먼트, 의료에 대한 디지털화에 따라 2026년까지 3조 3천억 달러의 시장 가치가 새롭게 발생될 것으로 예측되며 이 중 조 천억 달러는 고용량 고신뢰 대규모 사물통신 등 5G 기술에 의해 창출될 것으로 예상
  • 모바일 사업자들의 모바일 서비스 수익은 2016년부터 2026년까지 1.5%의 연평균 증가율이 예상되며 5G 산업 디지털화에 따라 5,800억 달러의 추가 수익 기회가 창출될 것으로 전망

[5G 네트워크 관련 예상 수익]

출처 : 5G Buiness Potential, Ericsson and Arthur D, Little, 2017.2

나. 국내시장

5G 프론트홀·백홀 플랫폼

  • 국내 이동통신 서비스 시장은 음성/데이터 대역폭이 대상이며 다기종 IoT 연동으로 시장을 확장하고 있음. ’22년 23조 2,070억 원 규모로 연평균 1.0% 성장할 전망
  • 국내 모바일 트래픽의 경우 연간 41%로 급격히 증가할 것으로 예상되어 이를 관리 할 수 있는 5G 기술 개발이 필수

[ 국내 이동통신 음성/데이터 서비스 및 IoT관련 시장 전망 ]

(단위 : 십억 원, %)

[ 국내 이동통신 음성/데이터 서비스 및 IoT관련 시장 전망 ]
구분‘17‘18‘19‘20‘21‘22CAGR
서비스* 음성 6,583 5,924 5,283 4,691 4,281 3,945 -9.7
데이터 15,268 15,937 16,585 17,183 18,250 19,262 4.7
합계 21,851 21,861 21,868 21,875 22,531 23,207 1.0
ARPU (원) 334,210 321,034 312,890 305,437 308,490.9 311,575.8 -1.9
IoT** 셀룰러 모듈 87 101 103 105 108 112 8.0
통신서 비스 776 975 1,095 1,201 1,333 1,473 15.1
솔루션 및 기타 4,119 4,743 5,079 5,400 5,780 6,217 12.2
합계 4,982 5,819 6,276 6,707 7,222 7,802 12.6

* 출처 : IDC, Korea ICT Market, 2016. 5, 2021∼2022년은 ETRI 기술경제연구본부 추정
** 출처 : Infonetics, Mobile M2M Modules, M2M Connections and Services by Vertical, 2014. 12를 바탕으로 ETRI 기술경제연구본부 추정

[ 국내 모바일 트래픽 전망 ]

(단위 : PB/월, %)

[ 국내 모바일 트래픽 전망 ]
구분171819202122CAGR
모바일트래픽 499 761 1,098 1,514 2,010 2,446 41.7

* TB: 1,024GB(GigaByte), PB: 1,024TB(TeraByte), EB: 1,024PB(PetaByte)
* 출처 : Cisco, Virtual Networking Index - GlobalMobile Data Traffic Forecast, 2016. 2, 과기정통부, 무선데이터 트래픽 통계, 2016. 4 자료를 바탕으로 ETRI 기술경제연구본부 추정

4.기술분석
가. 기술환경 분석

기술 지원 및 정책 환경 분석

  • 과기정통부 차세대 스마트 디바이스코리아 2020에서는 사물인터넷, 5G이동통신 발전에 따른 차세대 디바이스 경쟁력 강화를 위한 중소·중견기업 육성 추진
  • 과기정통부는 2015년 1월 ‘5G 전략추진위원회’를 상설 조직화하고, 평창 동계올림픽에서 5G 이동통신 세계 최초 시범서비스 구현을 위한 구체적 상용화 추진계획 수립
  • KT는 2018년 평창 동계올림픽에서 5G 통신 서비스를 실현하기 위한 ‘KT 5G 개발포럼’을 출범함
  • 평창올림픽 규격 제정 [2016.5] 및 세계 최초로 5G 규격 기반 데이터 통신(First Call) 성공
  • 세계의 5G 상용화 경쟁, 4차 산업혁명의 도래 등 국내외 환경변화에 대응하여, 조기상용화 중심 기존전략(미래이동통신산업발전전략, 2014년 1월)을 보완해 타산업과 융합 확산을 위한 ‘5G 이동통신산업 발전전략’ 수립 [2016.12]
  • 4차 산업혁명에 대응한 중장기 주파수 종합계획인 ‘K-ICT 스펙트럼 플랜’ 수립 [2017.1]

    • 세계 최초 5G 세상 구현을 위하여 2018년까지 28GHz대역 최소 1,000MHz폭, 3.5GHz 대역 300MHz폭 등 최소 1,300MHz폭의 신규 주파수를 확보하고, 5G 주파수 할당 계획 수립을 위한 5G 주파수 정책방향과 로드맵 제시
    • 2018년까지 28GHz 좌우 인접대역 2,000MHz폭의 장비*단말 생태계가 조기 형성되어 공급여건이 갖추어질 경우, 동 대역을 추가 확보 (총 3,000MHz폭)
  • 과기정통부 ‘5G 이동통신산업 발전전략’의 일환으로 2022sus 5G와 타산업 융합서비스의 다양화· 보편화를 위해서 시나리오 개발 계획 수립 [2017.7]
  • 지능정보산업과 5G를 포함한 기존 9대 전략산업 간 연계를 통해 새로운 성장 체계를 마련한 K-ICT 전략 206 확정 [2016.5]
  • 2018년 평창동계올림픽에서 실감미디어 및 실시간 제어 서비스 제공을 위한 ‘K-ICT 평창올림픽 실현전략’ 수립 [2016.5]
  • 2018년 5G 시법서비스 제공 및 2020년 5G 상용화를 위한 정부 R&D 성과를 점검하고, 이를 홍보하여 우리나라의 5G 선도의지 표명하기 위한 5G 기술 시연

    • 이동 무선 백홀을 이용한 지하철 8호선 몽촌토성-송파구간 5G 기술 시연 [2016.1]
    • 5G 저지연 요구사항을 만족하는 핵심기술 시연 [2016.6]
5.핵심요소기술 선정
  • 확정된 요소기술을 대상으로 산·학·연 전문가로 구성된 핵심요소기술 선정위원회를 통하여중소기업에 적합한 핵심요소기술 선정
  • 핵심요소기술 선정은 기술개발시급성(10), 기술개발파급성(10), 단기개발가능성(10), 중소기업적합성 (10)을 고려하여 평가

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