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중소기업 기술로드맵 조회결과

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무선 접속을 위한 RRH 기술
* 발행 년도 : 2017년
1. 기술로드맵

무선 접속을 위한 RRH 기술 기술로드맵

2. 개요
가. 정의 및 범위
  • 정의 : 5G 이동통신 기술이란 4G LTE 대비 1,000배 빠른 전송속도, 1ms 이하의 낮은 전송지연, 1,000배 이상의 다수 장치들을 연결할 수 있는 차세대 이동통신 기술을 의미
  • 범위 : 5G 이동통신은 고속·고품질의 이동통신 서비스 및 플랫폼, 이동통신 액세스 시스템, 이동통신 단말기 시스템 및 중계기 시스템과 그 부품으로 분류
나. 주요 제품

[ 무선 접속을 위한 RRH 기술 ]

주요제품 분류표
기술개발 테마제품분류 관점세부기술
5G 무선 접속을 위한 RRH기술 저손실, 저전력 소모 RRH 밀리미터파용 GaN 기반 저전력 소모 HPA등의 능동소자 개발기술
밀리미터파용 저전력 손실 소재(ex.) 메타재질) 기반 수동소자 및 케이블 개발 기술
밀리미터파 빔포밍/빔조향 기능 RRH 하이브리드 빔포밍용 ADC/DAC 기술
위상 변위기/이득조절 칩과 밀리미터파 안테나 인터페이싱
TX/RX 경로 간섭저감 기반 Full Duplexing 기술
Massive MIMO 기능 RRH 6 GHz 이하 및 밀리미터파 Massive MIMO TX/RX 기술 및 공존기법
IoT와 사용자 단말기의 센서 네트워크용 중계기 기술
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 ]
구분201720182019202020212022CAGR(’16~’22)
대 형 기 지 국 2G 1,599 1,055 723 497 478 444 -24.7
3G 6,740 5,025 3,681 2,556 1,793 1,332 -26.7
LTE & 4G 26,398 31,620 35,605 36,570 37,567 38,585 10.7
소계 34,737 37,699 40,009 39,623 39,838 40,360 4.0
소형기지국 5,313 6,527 7,468 7,882 8,183 8,511 13.8
교환기 4,671 4,930 5,204 5,535 5,814 6,040 4.8
합계 44,721 49,156 52,681 53,040 53,835 54,912 5.2

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

[ 세계 기술표준별 무선랜 칩셋 탑재량 전망 ]

(단위 : 백만 대, %)

[ 세계 기술표준별 무선랜 칩셋 탑재량 전망 ]
구분201720182019202020212022CAGR(’16~’22)
802.11a/b/g 12.1 10.1 7.2 5.7 4.0 2.1 -24.7
802.11 n 235.2 113.3 56.2 38.1 20.2 8.5 -50.8
802.11a c ac 1.6 1.8 2.2 1.7 1.2 0.9 -15.8
n/ac 2,363.8 2,201.2 1,784.9 1,331.5 821.8 344.2 -25.7
802.11ax 0.0 199.0 583.6 961.7 1,416.9 1,708.4 -
802.11ad 26.5 44.0 66.4 84.9 105.3 128.1 43.4
802.11n/ac/ad 441.6 560.8 526.1 470.6 404.8 341.7 13.2
802.11ax/ad 0.0 192.3 548.0 911.5 1,255.0 1,708.4 -
802.11ah 2.1 5.6 8.5 13.4 19.0 28.6 169.3

합계

3,083.0 3,328.1 3,583.0 3,819.1 4,048.2 4,270.9 7.1

* 출처 : ABI Research, Wi-Fi, 2015. 12. 2, 2021-2022년은 ETRI 기술경제연구본부 추정

나. 국내시장

이동통신 단말 및 부품 부문

이동통신 단말은 연평균 -1.6%의 성장률을 보이면서 ’22년에는 10조 3,427억 원 규모에 이를 전망

[ 국내 휴대폰 시장 전망 ]

(단위 : 십억 원, %)

 
구분201720182019202020212022CAGR
피쳐폰 87.2 86.4 85.8 85.3 84.9 84.5 -0.8
스마트폰 11,073.8 10,881.7 10,705.4 10,540.9 10,393.3 10,258.2 -1.6
합계 11,161.0 10,968.1 10,791.2 10,626.2 10,478.2 10,342.7 -1.6

* 출처 : IDC, Korea ICT Market, 2016. 5, 2021∼2022년은 ETRI 기술경제연구본부 추정

4.기술분석
가. 기술환경 분석

◎ 초고주파 광대역폭을 활용한 초고속 데이터 전송기술

5G에서는 센티미터파(3GHz~30GHz), 밀리미터파 (30GHz~300GHz)의 높은 주파수 대역에서 수백MHz 이상의 광대역폭을 이용하여 고속의 데이터 전송을 가능

  • 기존 이동통신은 3GHz 이하의 낮은 주파수 대역에서 수십 MHz 대역폭을 이용하여 신호를 전송해야만 하는 제한이 존재
  • 초고주파 영역에서 광대역폭으로 신호를 전송 시 기존보다 더 빠른 속도의 신호 전송이 가능
  • 전파의 경로 손실이 기존 대비 더 많이 발생하게 되는데 이를 감소시킬 수 있는 기술개발 필요

[ 5G 이동통신 기술의 다양한 활용 ]

* 자료: 한국전자통신연구원

◎ 대용량 다중 안테나 기술 (Massive MIMO)

안테나 수를 늘이거나 노드 수를 늘여서 무선 용량증대가 가능하며 이를 위해서는 간섭을 줄이면서 효과적으로 용량 증대를 달성할 수 있는 기술이 필요

  • 다수의 단말에게 별도의 용량을 갖는 신호를 안테나에서 방사되는 빔 Stream으로 분리 및 전송하여, LTE의 MIMO 기술 대비 용량 증대 및 간섭 개선이 가능
  • Massive MIMO 기술로 기지국에 고유 용량을 갖는 신호를 여러 안테나의 빔 Stream으로 방사하더라도 실제로 수신 받는 단말은 단말 크기의 제약으로 내부에 다수 안테나 구현의 어려움이 있기에 소수의 Stream만 수신이 가능
  • 이러한 문제점을 해결하기 위해 기지국에서 단말로 방사하는 안테나 빔 Stream을 개별적으로 분리해서 최적의 수신이 가능하도록 빔 패턴을 조정하고 각 빔간 간섭이 발생하지 않도록 신호를 조정하는 Beamforming 기술이 추가 적용

[ 대용량 다중 안테나 기술 ]

* 자료: 한국전자통신연구원

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

[ 무선 접속을 위한 RRH 기술 분야 핵심요소 기술 ]

무선 접속을 위한 RRH 기술 분야 핵심요소 기술
분류핵심요소기술개요
저손실, 저전력 소모 RRH 밀리미터파용 GaN 기반 저전력 소모 HPA등의 능동소자 개발기술 효율 높은 5G통신을 위해서는 저손실, 저전력 소모 능동 증폭기 HPA 설계 시 GaN 소재를 사용하고 이를 기반으로 하는 RRH 기술을 구현해야 함
밀리미터파용 저전력 손실 소재(ex.) 메타재질) 기반 수동소자 및 케이블 개발 기술 효율 높은 5G통신을 위해서는 저손실, 저전력 소모 수동부품(Filter, 전력 분배기, 결합기, 멀티플렉서, 선로와 케이블)를 메타재질과 같은 초소형 소자 또는 신소재를 이용하여 설계해야하고 이를 기반으로 하는 RRH 기술을 구현해야 함
밀리미터파 빔포밍/빔조향 기능 RRH 하이브리드 빔포밍용 ADC/DAC 기술 안테나의 빔을 형성한 후, 사용자의 이동상황이나 수신환경변화에 적응형으로 대처하기 위해 필요한 하이브리드 빔포밍 알고리듬의 개발비용을 낮추기 위한 효율높은 AD컨버터와 DA 컨버터가 요구됨
위상 변위기/이득조절 칩과 밀리미터파 안테나 인터페이싱 안테나의 빔을 형성한 후, 사용자의 이동상황이나 수신환경변화에 적응형으로 대처하기 위해 필요한 하이브리드 빔포밍 알고리듬을 실행하는 위상 변위기와 이득조절기 내장된 칩과 패키지를 독자적으로 설계된 밀리미터파 안테나와 전기적/전자기적/기구적으로 결합하는 기술임
TX/RX 경로 간섭저감 기반 Full Duplexing 기술 기존의 안테나를 중심으로 나눠져있는 TX경로와 RX경로는 부품들을 독립적으로 가지고 있어, 구현비용이 증가하므로, 두 경로를 하나로 만들면서 부품들을 공유하려는 목적인데, TX신호와 RX신호의 심각한 간섭을 저감하는 기저대역과 RF기술임
Massive MIMO 기능 RRH 6 GHz 이하 및 밀리미터파 Massive MIMO TX/RX 기술 및 공존기법 5G이동통신에서 RRH 중계기가 여러 사용자들 각각에 밀리미터파 빔을 보낸 기능을 가질 뿐만 아니라, 6 GHz이하의 LTE-A 서비스 사용자에도 무선링크를 만드는 기능을 겸비하고 있어야 함
IoT와 사용자 단말기의 센서 네트워크용 중계기 기술 5G이동통신에서 표방하는 스마트 기기들과 사용자들을 품는 네트워크에서 다중 통신이 가능하게 하는 RRH 중계기가 필요함