SKT, 6G 실측 및 시뮬레이션으로 주파수·망 구조 연구

SK텔레콤은 6G 주파수 특성을 고려한 최적의 망 구조를 설계하기 위해 학계와 함께 6G 후보 주파수 대역에 대한 실측 및 시뮬레이션을 진행했다고 30일 밝혔다.

SKT는 6G 이동통신의 안정적 서비스 요건을 파악하기 위해 통신분야 저명 연구자들과 협업해 가시적인 성과를 도출하고 있다.

최근 산학 공동 연구에서는 6G 후보 주파수 대역에서 건물 구조·사람의 위치가 통신에 미치는 영향을 상황별 실측 데이터로 확보했고, 6G 망 구조를 직관적이고 효율적으로 설계하는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 기반 시뮬레이터를 개발했다.

실측 및 시뮬레이션에 활용한 6G 후보 주파수 대역은 4㎓ 대역 일부와 7~15㎓ 대역 및 일부 고주파대역이다.

지난해 11월 세계전파통신회의(WRC-23)에서 제시한 지역기구 및 국가별 6G 후보 주파수 대역에는 우리 정부가 제안한 4개 대역 중 ▲4.4~4.8㎓ ▲7.125~8.5㎓ ▲14.8~15.35㎓ 등 3개 대역이 최종 채택된 바 있다.

4㎓에서 10㎓ 사이 대역은 SKT가 지난해 8월 국내 사업자 최초로 발간한 6G 백서에서 6G 후보 주파수로 제시한 대역으로, 커버리지 구축과 기지국 용량 확보가 고주파대역 대비 유리하고 6G 상용화 초기 단계부터 서비스를 제공할 수 있는 대역으로 주목받고 있다.

SKT는 4년 뒤 세계전파통신회의(WRC-27)에서 6G 주파수가 확정되는 만큼, 6G 후보 주파수 대역에 대한 구체적인 연구를 진행할 계획이다.

SKT는 경북대학교와 6G 후보 주파수 대역의 경로 손실(path loss), 건물 매질 투과 특성, 인체 차단 손실(human body loss) 등 전파특성을 종합적으로 실측했다.

양측은 이번 연구를 통해 기존 5G에서 정의한 이론적 계산치 대비 비가시경로(NLOS, Non-Line-of-Sight) 환경에서의 6G 후보주파수 대역의 전파 성능이 높은 대역으로 갈수록 낮아진다는 사실을 확인했다.

유리·콘크리트·목재와 같은 건물 매질의 전파 투과손실을 측정하는 실험에서는 주파수가 증가할수록 투과 손실이 커지는 것을 확인했다. 특히, 고주파대역에서 3mm 두께의 유리 투과 시 2.7~21.6배(4.4~13.3㏈), 22cm 두께의 콘크리트 벽 투과 시 1,000~100,000배(30~50㏈) 손실이 증가해 실외-실내(O2I, Outdoor-to-Indoor) 커버리지가 감소하는 것을 확인했다.

양측은 인체에 의해 전파 경로가 차단될 때 신호 열화가 발생하는 것을 확인하는 등 6G 사용환경에 따른 신호품질도 검증했다. 인체에 의해 전파 경로가 방해될 경우 방해받지 않을 때에 비해 신호가 30~160배(14.8~22㏈) 감소했다.

SKT는 기존 6G 백서와 이번 연구 결과를 종합한 논문을 서울대·경북대와 공동 집필, SCI급 학술지인 ‘IEEE Communications Magazine’에 투고했다. 이번 연구 성과는 ITU-R·3GPP 등 글로벌 표준화 단체에도 기고해 주파수 대역별 6G 커버리지 향상 기술의 필요성을 강조할 예정이다.

최정식 경북대학교 전자공학부 교수는 “새로운 통신 시스템의 도입을 위해 후보 주파수의 전파 특성을 분석하는 것은 필수적이며, 이번 SKT와의 공동 연구결과가 앞으로의 6G 시스템 설계에 크게 기여할 것으로 기대한다”라고 밝혔다.
박세웅 서울대학교 전기·정보공학부 교수는 “서비스 시나리오별로 6G 네트워크의 핵심 기술 및 요구사항을 파악할 수 있었고, 주파수 특성 연구 결과에 대한 논문 공동 집필을 통해 통신사 관점에서 현실적인 연구를 진행할 수 있었다”라고 밝혔다.

SKT는 연세대학교와 협력하여 서비스 시나리오별 성능 분석 및 최적의 6G 망 설계를 위한 ‘6G 시뮬레이터’를 개발했다.

‘6G 시뮬레이터’는 무선 통신 환경에서 기지국과 주변 셀(cell), 다중 사용자 등을 고려해 이동통신 시스템의 성능을 예측한다. 이동통신망에서의 데이터 업로드와 다운로드, 커버리지 등과 관련된 성능을 모의 테스트할 수 있다.

SKT와 연세대학교는 도심 혼잡지역(Dense Urban)·도심(Urban)·시외(Rural) 등 실생활과 밀접한 환경에서 6G 후보 주파수 대역을 활용할 때를 기준으로 최적의 망 구조를 파악했다.

세부적으로는 6G시대에 본격 활용될 것으로 예상되는 UAM·위성 통신과 상공망(Aerial Network), RIS(재구성 가능한 지능형 표면, Reconfigurable Intelligent Sur-face), AI기반 기지국 성능 향상 기술이 적용된 6G 망에 대한 성능을 예측했다.

6G시대에 다양한 서비스들이 활성화되기 위해서는 주파수 및 이를 연계한 최적 망 구조 설계 연구가 뒷받침되어야 한다. SKT는 이번 연구를 통해서 서비스 시나리오별 6G 성능 분석을 통한 최적 망 구조 설계 연구를 지속 수행할 예정이다.

SKT는 ‘6G시뮬레이터’ 연구 결과를 MWC 2024에 전시하고, 올해부터 ITU-R에서 진행될 IMT-2030 기술 성능 요구사항(Technical Performance Requirement)에 기고할 계획이다.

홍대식 연세대학교 전기전자공학부 교수는 “성공적인 6G 서비스를 위해 다양한 구축환경별 네트워크 성능 예측이 필요하며, 관련 핵심 기술에 대한 긴밀한 산학 협력은 대한민국 통신 생태계 발전에 필수적”이라고 밝혔다.

SKT는 6G 글로벌 표준화와 기술 생태계 구축을 주도하기 위한 노력을 지속하고 있다. SKT는 지난해 11월 개최된 ‘6G 브루클린 서밋’ 및 ‘텔레콤 월드 아시아’에서 ‘AI 기반 6G 네트워크 진화를 포함한 6G 핵심기술 및 요구사항’ 및 ‘6G를 위한 킬러서비스 및 저주파 광대역 주파수 확보’ 등의 기조 연설을 맡았다.

지난해 12월 3GPP 기술 총회에서는 6G 타임라인 및 방향성에 대한 기고를 통해 글로벌 6G 표준 수립 과정을 선도했으며, 이 회의를 통해 승인된 신규 주파수대역의 무선 채널 모델링, 센싱 결합 통신(Integrated sensing and communication, ISAC) 표준화 및 관련 연구를 진행 예정이다.

류탁기 SK텔레콤 인프라기술담당은 “이번 연구를 통해 6G 후보 주파수 대역에 대한 조기 검토 및 최적의 망 설계 중요성을 확인했다”며, “앞으로도 활발한 산학 공동 연구와 한 발 앞선 기술 개발을 통해 대한민국이 글로벌 6G 기술 생태계를 선도할 수 있도록 기여할 계획”이라고 밝혔다.