6G

https://www.dongascience.com/news.php?idx=43166 

[한 토막 과학상식] 6G 구현할 기술은 무엇인가

 

6G에 대해 논의되는 것은 크게 세 가지로 집약된다. 테라헤르츠 대역의 고주파를 활용한 1Tbps 달성과 저궤도 위성통신과의 결합, 공기 지연율을 낮추고 연결밀도를 극대화한 정교한 통신 등이다.

 

 

 

http://www.koit.co.kr/news/articleView.html?idxno=111780 

‘꿈의 이동통신’ 6G 무선접속 후보기술 관심집중 - 정보통신신문

 

■테라헤르츠 기술


㎔ 대역 전력 증폭기 소자. 테라헤르츠 기술(㎔/Sub-㎔)은 100㎓ 이상의 주파수를 활용하는 송수신 기술을 통칭한다.
최대 1Tbps에 이르는 전송속도를 비롯한 고전송용량 지원 요구를 수㎓에 이르는 초광대역 무선전송 실현을 통해 충족시킨다. 아울러 높은 전파 직진성을 활용해 극초저지연과 고해상도 측위∙센싱 지원 등도 고려되고 있다.

하지만 주파수 대역이 높아질수록 경로 손실이 크고 전파 도달 거리가 짧아진다는 점이 극복해야 할 문제다.

현재 이러한 단점을 해결하기 위한 연구개발 움직임이 활발히 전개되고 있다.
삼성전자가 ㎔ 대역인 140㎓를 활용해 송신기와 수신기가 15m 떨어진 거리에서 6.2Gbps 데이터 전송 속도를 확보한 바 있다. 무선통신용 초고주파칩(RFIC)과 안테나, 베이스밴드 모뎀까지 통합해 실시간 전송 시연에 성공했다.
LG전자도 독일 프라운호퍼 하인리히헤르츠 연구소와 ㎔ 대역 100m 무선 데이터 송수신에 성공한 바 있다. 양측은 통신 신호를 안정적으로 출력하는 전력 증폭기를 공동 개발했다.

 

■AI 네이티브 무선 인터페이스

AI는 최근 자율주행, 교육, 헬스케어 등 다양한 분야에 접목되는 추세다. 이는 통신도 마찬가지로, 통신 과정에서 수집되는 빅데이터를 기반으로 AI가 분석∙예측을 수행하게 된다.
기존 5G에서는 AI 기반의 통신을 설계 단계에서부터 고려하지 않았다. 그러나 6G는 설계 단계부터 AI가 네트워크 개체들에 탑재돼 통신 기능을 하는 시나리오가 예상된다.

AI를 통신에 접목한 유형은 크게 2가지로 제시된다.

기존 통신기능 블록 중에서 특정 혹은 다수의 기능을 신경 네트워크(Neural Network) 기반으로 대체하고 기존 통신 블록과 연계해 전체 기능을 수행하는 형태와, 송수신 기능 전체를 모두 신경 네트워크에서 자동엔코딩(Auto-encoder)하는 방식으로 설계하는 방법이 있다.

한편, 이러한 네트워크 노드와 달리, 단말기는 상대적으로 복잡한 연산과 메모리 용량 등의 한계를 추가로 고려해야 한다.
한계 극복을 위해 모델 경량화 기술이 접목될 필요가 있는데, 이는 추론 단계에서는 잘 동작하지만 학습 단계에서는 성능 열화가 발생하기 때문에 인간의 뇌 동작을 모사한 스파이킹 신경망(SNN)의 추가 도입이 숙제로 남아있다.

 

■전이중통신

전이중통신(FDR: Full Duplex Radio)은 주파수 이용효율 증대를 통해 모바일 데이터 트래픽의 증가에 대응하고, 동시 송수신 특성을 이용해 다양한 6G 서비스를 실현하는 기술이다.

기존 통신시스템과 같이 주파수와 시간으로 나눠 상∙하향 전송을 수행하는 반이중통신(HD: Half-duplex)와는 다르게 FDR 전송은 동일 시간, 동일 주파수 대역에서 상하향 전송을 동시에 수행해 전송효율을 최대 2배 증가시킬 수 있다.

더불어, 동시 전송을 통한 피드백 감소, 전송지연의 감소, 주파수 이용 자유도 증가 등의 효과도 기대된다.

반면, FDR 기술로 상하향 신호를 동시에 송수신할 경우, 자가간섭(SI: Self-interference) 신호가 발생해 수신신호의 품질을 떨어트릴 수 있다. 따라서 FDR 기술을 적용하기 위해서는 SI신호를 저감시키기 위해 △안테나 △RF △디지털 도메인에서 관련 기술을 적용해야 한다.

안테나 도메인에서 SI를 저감하는 기술은 송수신 안테나가 분리된 구조와 하나의 안테나를 공유하는 구조에 대한 기술로 니뉜다.

송수신 안테나가 분리된 구조는 송수신 안테나 이격, 방향 조정, 안테나 간 전파 차단 장치 삽입, 3-안테나 구조, 편파 활용 등의 물리적인 신호 차단 방법과 다중 안테나를 이용해 송수신 안테나 간 위상차를 이용하는 방법 등이 사용된다.

임의의 공용 안테나를 사용하는 구조에선 반사계수제어(RCC: Reflection Coefficient Control) 기법과 같은 기술이 사용된다. FDR을 적용한 다중입출력안테나(MIMO)의 경우, 각 안테나 사이의 SI를 저감하기 위해 디커플링(Decoupling) 네트워크 등의 기법을 사용할 수 있다.

 

■합동 통신∙센싱

합동 통신∙센싱(JCAS: Joint Communication and Sensing) 기술은 기존의 통신 기능 외 센싱 기능을 제공하는 솔루션에 대한 연구를 반영한다.

JCAS는 증진된 스펙트럼 공유, 하드웨어 재활용 및 간섭관리를 통한 공존(coexistence)을 지원한다. 다수 센서들에 산재된 센싱 정보를 통신으로 종합해 활용 가치를 증대시키며 센싱을 통한 상황인지 정보로 무선통신 성능을 강화할 수 있다.


보다 증진된 스펙트럼 공유를 매개로 한 공존을 전제로 한 상황에 있어 통신과 센싱 성능 간의 상호이질적인 트레이드오프(trade-off)들을 극복할 수 있는 무선 송수신부의 설계가 중요한 연구가 되고 있다. 핵심 대상은 신호파형 및 빔포밍 설계와 무선 자원 다중화 방식 등이다.

일례로 고속통신과 고해상도 센싱을 모두 지원할 수 있는 공통 목적의 신호파형 확립이 주요 연구개발 대상이며, 이에 더해 통신 목적과 센싱 목적의 빔 방향이 서로 다른 상황에서 모두를 지원할 수 있는 빔포밍(Beam-Forming) 솔루션의 발굴이 중요해지고 있다.

 

https://www.igloo.co.kr/security-information/5g-%EA%B8%B0%EC%88%A0%EC%9D%98-%ED%95%9C%EA%B3%84-%EB%B0%8F-6g-%EB%8F%84%EC%9E%85-%EC%8B%9C-%EA%B3%A0%EB%A0%A4%EC%82%AC%ED%95%AD/

5G 기술의 한계 및 6G 도입 시 고려사항

 

5G의 4가지 기술적 한계

 

첫 번째는 종단 간 지연의 한계다. 5G는 무선 구간에 대한 지원 시간은 1ms로 단축하였으나, 유선 구간을 포함한 네트워크 종단 간의 지연시간은 수십 ms로 줄이지 못하였다. 이로 인해 무선 구간 지연시간을 단축하더라도 효과는 미미할 수밖에 없는 것이다.

 

두 번째는 융합서비스 실현의 한계다. 5G는 이론상 최대 전송속도인 20Gbps로는 다수가 이용하는 초고속 융합 서비스(자율 주행, 초실감 AR/VR 등)를 보편화 시키기에는 애초부터 성능이 부족했다.

 

 

세 번째로 AI 부분 적용이다. AI 접목은 현재 초기 단계에 머물고 있다. 5G에서 AI는 코어 네트워크에서 네트워크 자원 관리에만 부분적으로 도입되어 있으며, 무선 구간에는 사용되지 않고 있다.

 

네 번째로 지상 중심의 커버리지의 한계다. 5G 커버리지는 지상으로부터 최대 120M 높이까지의 단말만을 지원하고 있어, 드론, 플라잉 카 등 향후 등장할 공중 비행체에는 대응할 수 없다.

 

 

https://www.ahnlab.com/kr/site/securityinfo/secunews/secuNewsView.do?seq=32249 

5G와 6G의 차이를 아시나요?

6G가 상용화되면 가장 많은 변화가 예상되는 것은 통신신호가 도달하는 구역이다. 현재는 지상 중심의 평면적인 네트워크에서만 통신이 가능하지만 6G에서는 도달거리가 큰 폭으로 늘어나 지상에서 10km 떨어진 하늘이나 심지어 바다 속에서도 통신이 가능해질 전망이다. 6G를 도심항공모빌리티(UAM) 시대에 필수적인 기술이라고 부르는 이유다.

 

이와 같은 형태의 통신이 가능한 것은 6G가 지상 600km 정도에서 지구를 도는 저궤도 위성을 이용한 위성통신을 지상통신망과 통합해 사용하기 때문이다. 그래서 현재는 신호가 닫지 않는 해상이나 재난지역 등에서도 Gbps급 통신 이용이 가능해지고, 비행기 안에서도 지상과 같이 휴대폰을 자유롭게 쓸 수 있게 될 전망이다. 6G 기술은 지상에서의 통신을 넘어, 드론 통신, 위성 통신 등과 연계하여 공중을 포함한 지구상 어디에서도 통신이 되는 기술을 제시하고 있다.

 

이처럼, 이동통신의 새지평을 열게될 6G에 대해 전세계 각국의 연구개발도 활발히 이뤄지고 있다. 미국 국방부 산하 방위고등연구계획국(DARPA)은 2017년부터 6G 연구 프로젝트에 착수하여, '사회 및 경제 목표를 지원하는 무선과 인공지능이 융합된 더 똑똑한 세대'를 비전으로 100-1000GHz 대역에서 수백 개의 안테나를 사용하여 무제한에 달하는 전송률을 제공하기 위한 연구 수행 중이다. 

 

유럽의 경우 노키아 벨 연구소에서 '물리, 디지털, 생물 세계 간 경험을 통합하는 6G'라는 비전으로 연구 개발을 진행하고 있고 중국은 과학기술부에서 2019년 11월 국가 6G 이동통신 기술 업무 를 개시, 6G 기술 연구개발 진흥 실무 그룹과 전문가 그룹을 출범시켰다. 화웨이는 6G를 '연결된 사물에서 연결된 지능'이라는 비전으로 제시하고 있다.

 

세계 최초로 5G 상용화한 우리나라도 6G 기술에서 주도권을 유지하기 위해 분주히 움직이고 있다. 2019년 1월에 KAIST와 LG전자가 6G 연구센터를 공동 설립하면서 연구가 시작됐다. 2019년 10월에는 6G 이동통신 연구개발 사업이 기술성 평가를 통과했고, 2021년부터 본격적인 6G 연구 개발에 들어갔다. 한국전자통신연구원(ETRI)은 국내 최초로 테라헤르츠(THz) 대역 주파수를 이용한 시스템 개발에 착수하기도 했다.

 

 

https://m.hankookilbo.com/News/Read/A2022020717170005934

"5G도 잘 안 터지는데"… 벌써부터 6G 경쟁하는 이유

 

 

http://weekly.chosun.com/news/articleView.html?idxno=26874 

불완전 5G 시대에 벌어지는 글로벌 6G 전쟁 - 주간조선

5G 경쟁에서 중국에 쓴맛을 본 미국은 6G에서는 다시 패권을 되찾겠다는 움직임을 보인다. 미국은 2017년 국방부 산하 연구기관인 방위고등연구계획국(DARPA)을 중심으로 6G 연구 프로젝트에 본격적으로 착수했다. 5년간 2억달러를 투자하는 JUMP(Joint University Microelectronics Program) 프로젝트도 운영 중이다. 바이든 정부는 5G에서 얻은 교훈을 6G에서 적용하려고 한다. 백악관 사이버 보좌관인 안네 노이버거는 “우리가 5G에서 배운 교훈, 즉 초기 개입 및 접근성과 보안을 최적화하려는 방식을 통해 6G를 추진하려고 한다”고 말했다.

가장 흥미로운 조직은 2020년 10월, 6G 기술 주도권을 선점하기 위해 만든 ‘넥스트G 얼라이언스’다. 미국의 빅테크 기업들과 통신 기업들이 여기에 다 모였다. 마이크로소프트, 메타, 인텔, 퀄컴, AT&T, 벨, 인텔, 버라이존 등이 참여했고 여기에는 삼성(한국)과 에릭슨(스웨덴), 노키아(핀란드) 등이 창립 멤버가 됐다. 미국 기업이 글로벌 기업과 협력해 영향력을 확대한다는 목표답게 중국을 상대로 하는 연합군 같은 대형을 취하고 있다.

영국 싱크탱크인 국제전략연구소(IISS)가 지난해 8월 펴낸 37쪽 분량의 보고서는 6G를 둘러싼 미국과 중국의 행보를 자세히 보여준다. ‘6G를 위한 전략적 설정: 중국과 미국의 진로’라는 제목의 문서는 2019년 이후 미국과 중국 쪽에서 펴낸 6G 관련 논문을 조사했다. 총 124편의 논문 중 중국 정부의 자금 지원을 받은 건 83편(67%)이었지만 미국 정부의 자금 지원을 받은 건 23편에 불과했다. 정부 주도의 효율성을 보여주는 대목이다.

흥미롭게도 양쪽 다 대학에서 펴낸 논문이 대다수였다. 미국의 논문 중 대학 소속 저자가 펴낸 게 87%였는데 중국 역시 85%로 유사한 비중을 보였다. IISS는 “기업 또는 정부 지원 연구기관의 연구 논문이 적은 것은 기밀 보호를 위해 논문을 출판하지 않았기 때문일 수 있다. 특히 중국 기술 기업에 대해 미국이 적대적인 분위기를 갖고 있는데 이런 양상은 양국 기업이 6G 관련 기술의 연구 및 개발에 협력할 수 있는 기회를 제한하고 있다”고 평가했다.

 

미 국무부가 우주 외교 프레임 짠 까닭

6G의 전장은 광활하다. 우주도 그 무대다. 6G는 위성 네트워크가 중요하다. 주파수 대역이 올라갈수록 속도와 커버리지 한계를 극복하고 전파 손실을 줄이는 게 중요한데 기지국보다 하늘 위에서 바로 쏘는 게 가장 효과적이다. 저궤도 통신위성이 중요하단 의미로 지구 저궤도가 더 혼잡해지기 전에 쏘아 올리겠다는 게 위성 후발주자 중국의 구상이다.

중국의 ‘궈왕 프로젝트’는 약 1만3000개의 위성으로 구성된 저궤도 통신망 계획이다. 2016년에 구상했던 건데 최근 본격적으로 열을 올리고 있다. 월스트리트저널은 “중국 민간 기업인 베이징 톈빙기술(BTT)은 한 번 발사로 60개의 위성을 쏘아 올리는 로켓을 개발하고 있고 중국 군 당국은 이를 위해 발사대를 건설하고 있다”고 보도했다. 6G 네트워크의 초석을 닦기 위해 위성을 미리 쏘아올리려는 심산이다.

이미 일론 머스크의 스페이스X가 서비스 중인 스타링크는 3500여개의 저궤도 인공위성을 쏘아올렸고 53개국에서 서비스를 하고 있다. 영국에서도 원웹(OneWeb)이 600여개의 위성을 쏘아올리며 스타링크의 뒤를 쫓고 있다. 제프 베이조스의 아마존 역시 우주에 관심이 많은 곳으로 ‘프로젝트 카이퍼’를 통해 저궤도 위성을 쏘아올리려고 최근 미 연방통신위원회(FCC)의 허가를 받았다.

미국은 중국의 이런 지구 밖 움직임을 위험하다고 본다. 우주 인터넷은 국가 보안 이슈다. 산업적 측면도 중요하지만 우크라이나 전쟁에서 보듯 대규모 통신망이 기지국 파괴로 무너졌을 때 일론 머스크의 스타링크가 대안이 됐다. 중국은 우주를 현대전을 수행하는 공간으로 보고 미국과 그 동맹국들의 군사적 효능을 축소하기 위한 수단으로 활용할 것이라는 게 미국 쪽의 기본적 인식이다.

지난 5월 30일 미 국무부가 공개한 ‘우주 외교를 위한 전략적 프레임워크’ 문서는 우주 외교의 목표와 정책 방향을 개괄적으로 정리했는데 여기에서도 ‘도전적 과제’로 거론된 게 중국이다. 문서는 “중국의 우주 활동은 군사·기술·경제·외교 분야에서 미국의 영향력을 약화시키기 위한 것”이라고 언급했다. 보통 우주 정책과 관련해서는 미 항공우주국(NASA)이나 국방부가 주도하는데, 국무부가 별도 문서를 낸 것은 우주에서 펼쳐질 중국과의 경쟁이 외교 과제의 하나가 될 정도로 중요해졌다는 걸 뜻한다.