"5G 개발, 이제 시뮬레이션보다 프로토타입이 중요"

당장 2018년에 개최될 평창동계올림픽이 5G기술이 시연되면 본격적인 표준화 작업이 이뤄질 것으로 전망됩니다. 대대적으로 5G기술의 상용화를 논의하고 있는 시점에서 중요한 것은 실제 단말기와 기지국 등 실제와 거의 같은 환경에서 직접 논의 중인 기술을 구현해 보고 점검하는 일입니다.

국제전기통신연합(ITU)은 오는 2020년께 5G 관련 국제표준(IMT-2020)을 마련한다는 계획이다. 이에 따라 각국, 기업들은 이 기술에 대한 주도권을 갖기 위한 투자를 아끼지 않고 있다. 우리나라의 경우 앞으로 3년 뒤 개최되는 평창동계올림픽에서 5G기술을 세계 최초로 구현한다는 방침이다.

23일 서울 양재동 엘타워에서 개최된 '내쇼날인스트루먼트(NI) 테스트 기술 포럼 2015'에서 만난 찰스 슈로더 내쇼날인스트루먼트 RF 제품 마케팅 총괄 디렉터는 이제는 연구실에서 신호생성기, 신호분석기 등 장비를 두고 실험하는 수준을 벗어나 실제로 스마트폰, 기지국 수준에서 실시간으로 망이 제대로 작동하는지를 테스트해야할 필요성이 커졌다고 밝혔다.

슈로더에 따르면 현재 5G에서 핵심적으로 논의되고 있는 기술은 크게 4가지다. 먼저 군용 무선통신에 사용되는 10GHz 이상 고주파수 대역을 활용하는 '밀리미터웨이브(mmWave)'다. 그는 2주 전 미국 뉴욕에서 열린 차세대 이통통신학회인 브루클린 서밋에서 노키아가 NI의 그래픽 기반 설계툴인 'LabVIEW'와 PXI 플랫폼 등을 활용해 74GHz 대역에서 10Gbps 이상 전송속도를 낼 수 있는 프로토타입을 선보인 바 있다고 밝혔다.

두번째로는 '매시브 다중입출력(Massive MIMO)'이라는 기술로 수백개 이상 안테나, 리시버를 활용해 데이터 전송속도를 높이면서 여러 대 안테나를 쓰는 만큼 전력효율성을 높이는 것이다.

세번째는 새로운 주파수 변조기술(waveform)에 대한 연구다. 기존 LTE에서는 OFDM이라는 신호구조를 활용해왔는데 이런 방식으로는 그 이상 속도를 내기 어렵기 때문에 GFDM, UFMC, FBMC, NOMA 등에 대한 연구가 진행되고 있다.

끝으로는 기존 LTE 등 이동통신 및 와이파이, 블루투스 등 무선기술과 5G가 끊김없이 서로 연결될 수 있도록 하는 방법에 대한 연구다.

이러한 핵심적인 5G기술 연구에서 NI는 '소프트웨어정의라디오(SDR)'라는 플랫폼을 강조하고 있다. 그래픽 기반 설계툴인 'LabVIEW'를 활용해 프로그래밍이 가능한 반도체(IC) 위에 5G에 필요한 여러가지 기술들을 집어넣은 뒤 다시 PXI플랫폼을 통해 실제로 해당 기술이 제대로 구현하는지를 점검한다는 것이다. 무선통신의 경우 이론적으로 완벽하다고 할지라도 실제 망에 구현하는 과정에서 여러가지 변수가 생길 수 있는 만큼 일종의 개념증명(POC) 단계가 필요하다. 5G도 이러한 핵심기술에 대한 POC가 필요한 만큼 NI 플랫폼이 도움을 줄 수 있다는 설명이다.

슈로더 디렉터는 새로운 주파수 변조기술에 대한 연구를 예로 들면 프로그램을 만들고 변경할 수 있는 FPGA에 서로 다른 종류의 신호구조를 넣어서 마치 스마트폰 단말기처럼 구현할 수 있는 실시간 프로토타입을 만들 수 있다고 밝혔다. 지난해 NIWeek2014에서는 스웨덴 룬드 대학이 이 회사 플랫폼을 활용해 100X100의 매시브MIMO를 구현해내는데 성공하기도 했다. 이밖에도 연구 중인 5G 신호에 대한 인코딩, 디코딩은 물론 기기를 추적하는 등 실제 5G가 쓰이는 환경과 유사한 환경을 만들어 낼 수 있다는 점을 강점으로 꼽았다.

물론 고가의 FPGA를 써야하고, 설계툴(LabVIEW)을 통한 프로그래밍 방법을 배워야 한다는 점 등에서 기존에 이미 통신업계에서 활용해 온 계측기를 활용하는 방식에 비해 초기 투자비용이 높고, 새로운 툴을 활용하는 데에 따른 진입장벽이 있는 것이 사실이다.