5G 연구를 위해 업계에서 가장 종합적인 하드웨어와 소프트웨어 솔루션을 제공하는 키사이트(Keysigt)

Special Report

5G를 위한 계측테스트 장비

5G 연구를 위해 업계에서 가장 종합적인 하드웨어와 소프트웨어 솔루션을 제공하는 키사이트(Keysigt)

키사이트코리아 김준환 과장

1. 5G와 관련된 계측ㆍ테스트 기술 및 시장동향

차세대 무선통신인 5G의 비전 가운데 하나는 ‘어디에서나 모든 사물들이 항상 연결되어 통신하는 것’이다. 5G 표준화의 시작 단계인 지금, 이 비전을 향해 각국에서 컨소시엄을 형성하여 활발히 연구 개발 중이다. 각 국가별 5G 표준화 연구를 위해 구성된 단체를 살펴보면, 한국의 5G Forum, 중국의 IMT 2020, 일본의 ARIB 2020, 유럽의 METIS 등이 있다.

한국은 5G Forum과 더불어 미래창조과학부 주관으로 기가코리아 5G 프로젝트를 추진하여 2018년 평창 동계올림픽에서의 시범 서비스를 목표로 5G 통신의 모바일 생태계를 구축하고 있다.

기존의 4G 무선통신과 비교해 5G에서 목표하는 요구사항은 100배 빠른 데이터 속도와 1000배의 용량, 100배의 에너지 효율성, 그리고 1ms의 end-to-end latency 등이다. 이들 5G 요구사항들을 만족시키기 위해서는 새로운 파형(Waveform)과 무선 인터페이스, 6GHz 이상의 주파수대역(국내에서는 28GHz 대역에서 연구 중), Massive MIMO와 같은 멀티 안테나 기술, 그리고 eUTRAN, EPC 네트워크에서 새로운 유연한 네트워크 기술 등과 같은 다양한 5G enabling 기술들이 필요하다.

5G enabling 기술 연구로 인해 계측, 테스트 분야에 있어서도 새로운 측정 과제들이 생겨났다. mmWave 주파수에서 2GHz 분석 대역폭이 요구 되고, 매우 빠른 데이터 속도를 측정해야 하며, 스마트 안테나와 능동 소자의 측정 및 교정, 그리고 새로운 네트워크를 모델링하고 검증해야 한다. 키사이트는 이러한 계측 분야에서 5G 연구를 위한 솔루션을 제공해 가고 있으며, ‘5G 파형 생성 및 분석을 위한 테스트베드’ 백서를 출간 했다(참조링크: www.keysight.com/find/5G-Insight).

2. 5G 시대에 대응하는 키사이트의 계측 테스트 장비

키사이트는 더욱 복잡하고 어려워진 테스트 시나리오에 대응하기 위해 향상된 하드웨어와 소프트웨어 솔루션으로 구성된 첨단 측정 기술을 보유하고, 5G 연구를 돕기 위해 다음과 같은 업계에서 가장 종합적인 하드웨어와 소프트웨어 솔루션을 제공하고 있다.

1). 새로운 물리 계층 모델링을 위한 업계 최초의 5G 디자인 라이브러리

W1906BEL 5G 베이스밴드 탐색 라이브러리는 SystemVue 통신 플랫폼 기반으로 다양한 5G 후보 파형을 제공하고 MIMO 및 빔포밍 모델링 및 시뮬레이션 까지도 지원한다. 물리계층 설계 초기 단계의 알고리즘 개발자를 위한 빠른 프로토타입 검증을 할 수 있는 솔루션이다. 이를 위해 실시간 FPGA 데이터 프로세싱을 활용하여 물리계층 설계를 가속화 할 수 있다.

2). 5G 파형 생성 및 분석 테스트베드 솔루션

5G 후보 파형을 생성하고 분석하기 위한 유연한 소프트웨어 솔루션 및 최대 2GHz 대역폭과 90GHz 주파수까지 지원하는 RF/microwave/mmWave 하드웨어를 제공한다. 소프트웨어로 custom OFDM, FBMC 파형을 생성 및 분석 할 수 있고, 하드웨어 기본구성으로 44GHz까지, 추가 mmWave 구성으로 60~90GHz를 지원한다.

3). 소프트웨어 솔루션

SystemVue 소프트웨어로 다양한 5G 후보 파형을 생성하여 Custom 알고리즘을 검증할 수 있고, Signal Studio 소프트웨어로 간단히 custom OFDM, FBMC, I/Q 파형 등을 생성할 수 있다. 이렇게 발생 시킨 신호는 89600 VSA 소프트웨어를 통해 복조하고 분석할 수 있다.

4). 하드웨어 솔루션

신호 생성은 임의파형발생기와 신호발생기를 사용하여 광대역 신호를 생성하는데, 44GHz 주파수에서(upconverter로 90GHz까지 지원) 2GHz 변조 대역폭을 지원한다. 신호 복조와 분석은 새로 출시한 스마트믹서(M1971E)를 신호분석기 및 오실로스코프와 함께 사용하여 2GHz 광대역 신호를 최대 90GHz까지 가능하다.

이 솔루션은 2GHz 대역폭, 73GHz 주파수 구성으로 MWC2015, IMS2015와 같은 국제 무선통신 행사에서 소개됐다.

최대 90GHz까지 구성 가능한 5G 파형 생성 및 분석 테스트베드

유튜브:

https://www.youtube.com/playlist?list=PLmqzNmmPZGY-0LyskJ0MR-EMGA3rl-ftD

키사이트 웹:

http://www.keysight.com/ko/pd-2567072/5g-waveform-generation-and-analysis-testbed-reference-solution?nid=-32945.1138451&cc=KR&lc=kor

5). 5G 채널 사운딩 시스템

무선통신 아키텍처에서는 라디오 채널이 시스템 성능에 큰 영향을 미치므로 채널 모델링은 어떤 무선통신 시스템에서도 핵심요소가 된다. 특히 5G에서는 mmWave 대역에서의 라디오 액세스 기술에 대한 경험 부족 때문에 채널 모델링의 중요성은 더욱 크다. 오늘날 5G 연구를 위해 키사이트는 유연한 mmWave 채널 사운딩 시스템 솔루션을 제공한다. mmWave 채널 분석을 가속화하기 위한 전용 소프트웨어 툴을 제공하고, CIR(Channel Impulse Response) 측정을 통해 새로운 채널 모델 생성을 위한 채널 파라미터들을 추출한다. 새롭게 생성된 채널 모델은 SystemVue ESL 소프트웨어로 시뮬레이션하여 5G 무선 인터페이스를 검증할 수 있다.

5G 멀티채널 채널 사운딩 시스템

유튜브:

https://www.youtube.com/watch?v=9kdghcyhNiY&index=1&list=PLaaiM0BDbfcz04xY5c_yP_dEFe0RSFaVx

키사이트 웹:

http://www.keysight.com/ko/pd-2574038/5g-channel-sounding-reference-solution?nid=-32945.1135348&cc=KR&lc=kor

3. 키사이트 장비의 차별화되는 경쟁력

키사이트에서 보유하고 있는 통신 시스템 설계를 위한 EDA(Electronic Design Automation)와 시뮬레이션 소프트웨어는 아직 표준이 정해지지 않은 5G 연구와 설계를 위한 매우 강력한 도구이다. 이와 같은 소프트웨어를 이용하면 5G의 요구 조건을 만족하는 새로운 물리 계층을 쉽고 빠르게 설계 및 검증을 할 수 있으며, 이러한 검증을 마친 후에는 시뮬레이션 신호를 mmWave 및 wideband를 제공하는 신호 발생기와 신호 분석기를 이용하여 전기적인 신호 특성을 시험할 수 있도록 다양한 하드웨어 솔루션을 제공하고 있다.

키사이트는 지난 수십 년 동안 방위산업 분야에서 다양한 계측기 및 측정 솔루션을 제공해 오며 mmWave 대역과 수 백 MHz 이상의 광대역 신호를 사용하는 여러 어플리케이션을 지원하면서 경험을 쌓아온 전문 엔지니어들을 보유하고 있다. 이를 바탕으로 키사이트는 5G 라는 새로운 세계를 열어가는 고객들에게 5G에 대한 통찰력을 제공할 수 있는 세계 유일의 전자계측 전문회사이다.

S/W + H/W + People= Insight for 5G

4. 무선통신과 관련된 키사이트의 향후 계획

5G는 앞으로도 계측 및 테스트 분야에 더욱 많은 요구와 과제를 요할 것이다. 키사이트 엔지니어들은 RF/microwave/mmWave, 안테나, 광통신, 초고속 디지털 등의 무선통신 산업과 기술에 깊은 전문지식을 보유하고 있으며, 키사이트는 3GPP, Wi-Fi alliance, 그리고 각국의 5G 컨소시엄에 정식회원으로 가입하여 전문 엔지니어들과 함께 활발히 연구 활동을 하고 있다. 이러한 노력을 바탕으로 키사이트는 앞으로도 새롭고 혁신적인 측정 기술을 담은 솔루션을 개발하고 소개해 나갈 방침이다.

※ 출처 : EngNews (산업포탈 여기에) - 5G 연구를 위해 업계에서 가장 종합적인 하드웨어와 소프트웨어 솔루션을 제공하는 키사이트(Keysigt)