5G 표준화 과정과 3GPP NR Timeline

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이동통신 표준은 왜 필요할까요? 서로 다른 제조사에서 만든 스마트폰과 통신이 가능하려면, 또는 해외에 나갔을 때 그 지역 통신망에 접속하여 통신이 가능하려면 전 세계 스마트폰과 기지국이 동일한 방식으로 동작하는 통신 규범을 정해놓아야 합니다. 이것을 이동통신 국제표준이라고 합니다. 현재 5G 이동통신 표준에 관여하는 기관들은 많지만 그 중 가장 중요하게 봐야 할 두 기관은 ITU와 3GPP입니다.

 

ITU & 3GPP

ITU (International Telecommunication Union)는 UN 산하의 국제기구로 이동통신 표준에 있어 규제 기관의 역할을 수행하고 있습니다. 이동통신 시스템을 판매, 운영하는 것에 대한 규제와 법적 요구사항을 제정합니다. 특히, 사업자가 사용하는 무선 주파수 스펙트럼에 대한 규제를 설정하고 이동통신 제품 표준에 대한 요구사항을 설정하는데 관여합니다. ITU의 무선통신 부분을 ITU-R이라고 하는데, ITU-R은 5세대 국제 이동통신 시스템 IMT-2020의 비전과 요구사항을 2015년에 제시하였습니다. 

 

3GPP (3rd Generation Partnership Project)는 전 세계의 이동통신 사업자, 단말/장비/칩 제조사, 세계 각국의 표준화 단체 등 약 500여 개 업체가 참여하는 국제 이동통신 표준화 기구입니다. 우리가 흔히 알고 있는 LTE를 비롯하여 GSM, WCDMA/HSPA와 같은 이전 세대 통신 규격이 모두 3GPP에서 개발한 표준입니다. 이름에서 알 수 있듯이 3세대 이동통신 표준 개발을 위해 설립된 단체이며 이후에도 4G, 5G 기술 개발을 3GPP에서 계속하고 있습니다. 현재 다른 주목할만한 국제 이동통신 표준화 기구가 없는 상황에서 3GPP는 이동통신 표준을 위한 가장 중요한 조직입니다.

 

Figure 1. ITU와 3GPP의 관계 (출처: 5G 국제 표준의 이해, 삼성전자)

ITU-R에서 국제 이동통신 시스템의 요구사항을 발표함에 따라 3GPP는 요구사항에 맞춰 표준을 개발하여 그 결과를 ITU에 제출하고, ITU은 국제적 논의를 거쳐 이를 국제 표준으로 최종 승인하게 됩니다. 현재 ITU-R은 5G를 위한 IMT-2020 요구사항을 발표하였고, 3GPP는 이를 위해 NR (New Radio) 표준을 개발 중에 있습니다. 과거 LTE가 4G가 아닌 3.9G로 불린 적이 있는데, 이는 LTE가 ITU에서 제시하는 4G를 위한 IMT-Advanced 요구사항을 만족시키지 못했기 때문입니다. 

 

3GPP 그룹 구조

Figure 2. 3GPP 조직도 (출처: 5G 국제 표준의 이해, 삼성전자)

3GPP는 세 가지 TSG (Technical Specification Group)으로 구성되어있습니다. RAN (Radio Access Network) 그룹은 무선 접속 기능을 다루며, SA (Service & Systems Aspects) 그룹은 서비스와 시스템 구조를 다루며, CT (Core Network & Terminals) 그룹은 코어 네트워크와 단말을 다룹니다. 각각의 그룹 아래에는 세부화된 WG (Working Group)으로 구성되어 있습니다.

 

3GPP NR Timeline

3GPP는 Release라는 구분을 통해 계속 표준을 보완해 나갑니다. Release 8에서는 LTE가 처음 개발되었으며, Release 10에서 LTE-Advanced, 그리고 Release 13에서 LTE-Advanced Pro가 공개되었습니다. 그리고 Release 15에서 최초 5G 무선 액세스 표준인 NR이 처음 개발되었으며 이후 Release를 통해 업그레이드 중입니다. (참고로 다음 세대 표준이 나오더라도 이전 세대 표준도 계속 보완하기 때문에 Release 15는 NR 뿐만 아니라 LTE 표준도 포함하고 있습니다.)

 

• Release 15 (2018.06 완료)
• Release 16 (2020.06 완료)
• Release 17 (2022.06 예정)
• Release 18 (2023.12 예정)

 

Figure 3. 3GPP NR Release 일정

Release 15의 표준을 "5G Phase 1" 표준이라고 부르며, Release 16의 표준을 "5G Phase 2" 표준이라고 부릅니다. 5G Phase 2 표준은 Phase 1 표준과 함께 2020년 말 IMT-2020 국제 표준 인준을 위해 제출되었습니다. [그림 3]의 표준화 일정을 보면 Freeze와 ASN.1이라는 용어가 나옵니다. Freeze는 더 이상 논의를 통해 기능을 추가하지 않는 확정된 상세 기능 규격을 의미하며, ASN.1은 freeze 된 내용을 바탕으로 세부 구현을 위한 내용이 포함되어있는 구현 규격입니다. Release가 확정되는 시기는 freeze를 기준으로 보는 자료도 있고 ASN.1을 기준으로 보는 자료도 있는 것으로 보입니다.

 

Release 15는 NR의 최초 Release로 초기 상용 서비스에 초점이 맞춰져 있으며 사업자의 상용화 우선순위를 반영하여 세 번에 나눠서 표준화를 진행하였습니다. Early drop을 통해 NSA (non-standalone) 구조를 위한 표준을 먼저 제정하고, normal drop을 통해 SA (standalone)를 위한 표준화를 진행하여 2018년 6월에 완료되었습니다. 이후 late drop을 통해 사업자의 구축 확장성을 높이기 위한 추가 옵션을 지원하였습니다. 기술적으로 Release 15는 eMBB 분야에 집중되어 있고 일부 URLLC 기술들을 포함합니다.

 

Release 16는 5G의 기술 적용 범위가 여러 가지 버티컬 산업들로 확장될 것을 고려하며 2020년 6월에 완료되었습니다. 기술적으로 Release 16는 URLLC와 eMBB 성능 향상에 중점을 두고 있습니다 (ex. 5G V2X, enhanced mobility, IIoT, IAB, NR-U). Release 16는 원래 2020년 3월 완료 예정이었으나 Covid-19로 인해 3개월이 미뤄졌으며, 앞으로의 Release들의 완료 시기도 영향을 받을 것으로 보입니다. 이후 Release 17에서는 URLLC와 mMTC 서비스 지원을 위한 기능 고도화에 초점을 맞춰서 진행될 예정이며 Release 18부터는 "5G-Advanced"를 위한 표준화 작업이 진행됩니다.

 

References

[1] E. Dalman et al., 5G NR The Next Generation Wireless Access Technology, Elsevier, 2018.

[2] 5G 국제 표준의 이해, Samsung Electronics White Paper, 2018.

[3] 윤영우, "5G NR Phase 2 표준화 동향," TTA Journal, vol. 184, 2019. 

 

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