LTE-U
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1. 개요
LTE-U (LTE in Unlicensed spectrum)는 비면허 주파수 대역에서 LTE를 사용하는 기술이다. LTE-U는 3GPP 릴리즈 10/11/12와 호환되며, 이동통신 사업자가 Wi-Fi 장치가 밀집된 5 GHz 대역을 활용하여 셀룰러 네트워크 커버리지를 향상시키도록 설계되었다. 2014년 버라이즌을 중심으로 LTE-U 포럼이 설립되어 기술 개발이 진행되었으나, Wi-Fi와의 공존 문제로 인해 논란이 발생했다. 2017년 FCC의 승인을 거쳐 T-Mobile이 서비스를 시작했으며, LAA(License Assisted Access) 및 MulteFire와 같은 관련 기술들이 개발되었다.
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| LTE-U | |
|---|---|
| 개요 | |
| 유형 | 무면허 스펙트럼 기술 |
| 기술 사양 | |
| 표준 | 3GPP |
| 주파수 대역 | 5 GHz |
| 채널 대역폭 | 20 MHz |
| 다중 접속 방식 | OFDMA |
| 변조 방식 | QAM |
| 특징 | |
| 장점 | 높은 데이터 속도 낮은 지연 시간 넓은 커버리지 |
| 단점 | 간섭 가능성 공정성 문제 |
| 개발 및 상용화 | |
| 개발 주체 | 퀄컴 에릭슨 노키아 |
| 상용화 시점 | 2015년 이후 |
| 관련 기술 | |
| LAA (Licensed Assisted Access) | 면허 스펙트럼과 무면허 스펙트럼을 결합하여 사용하는 기술 |
| LSA (Licensed Shared Access) | 면허 스펙트럼을 공유하여 사용하는 기술 |
| CBRS (Citizens Broadband Radio Service) | 3.5 GHz 대역의 무선 통신 기술 |
| 시장 동향 | |
| 성장 전망 | 무면허 스펙트럼 활용 증가에 따라 성장 전망이 높음 |
| 경쟁 환경 | 와이파이와의 경쟁 다양한 무면허 스펙트럼 기술 간의 경쟁 |
2. LTE-U (LTE in Unlicensed spectrum)
LTE-U는 기존의 3GPP 릴리즈 10/11/12와 함께 작동하도록 LTE-U 포럼에서 개발되었으며, 경청 후 송신(listen-before-talk, LBT) 기술 구현을 의무화하지 않는 미국 및 중국 등에서 신속하게 출시될 수 있도록 설계되었다.
LTE-U는 사용자가 별도의 Wi-Fi 네트워크를 사용할 필요 없이 근거리에서 셀 네트워크의 데이터 속도를 향상시키기 위한 것으로, Wi-Fi 통화와는 다르다.
T-모바일(T-Mobile)과 버라이즌 와이어리스(Verizon Wireless)는 2016년부터 이 시스템을 배포하는 데 관심을 표명했다.[7] 이동통신 사업자는 주로 독점 면허를 가진 무선 주파수 스펙트럼에 의존하지만, LTE-U는 Wi-Fi 장비(스마트폰, 가정용 광대역 네트워크 연결 노트북 및 태블릿, 기업 무료 핫스팟 등)와 공간을 공유한다.
와이파이 등 불특정 다수가 공유하는 대역을 이동통신 사업자가 LTE-U 통신에 이용하려는 것에 대해 통신 업계에서는 논란이 있었다.[29] 2015년 6월, 구글(Google)은 미국 연방 통신 위원회(FCC)에 기술적인 항의 문서를 보내 LTE-U에 대한 반대 입장을 표명했고,[26] 2015년 8월에는 와이파이 얼라이언스(Wi-Fi Alliance) 등이 와이파이 성능 저하를 우려하며 LTE-U 승인에 반대했다.[30]
2017년 2월, FCC는 노키아와 에릭슨 기지국의 LTE-U 사용을 승인했고,[31] 2017년 6월, T-Mobile은 LTE-U 서비스를 시작했다.[32]
2. 1. LTE-U의 정의 및 특징
LTE-U는 이동통신 사업자가 Wi-Fi 장치로 밀집된 비면허 5 GHz 대역을 사용하여 셀룰러 네트워크의 커버리지를 향상시킬 수 있도록 하는 기술이다. LTE-U의 첫 번째 버전은 LTE-U 포럼에서 개발되었으며, 기존의 3GPP 릴리즈 10/11/12와 함께 작동하도록 설계되었다. LTE-U는 경청 후 송신(listen-before-talk, LBT) 기술 구현을 의무화하지 않는 미국 및 중국과 같은 국가에서 신속하게 출시될 수 있도록 설계되었다.[5]LTE-U는 사용자가 별도의 Wi-Fi 네트워크를 사용할 필요 없이 근거리에서 셀 네트워크의 데이터 속도를 향상시키기 위한 기술로, Wi-Fi 통화와는 다르다. LTE-U는 LTE를 사용하는 제어 채널이 존재하지만, 모든 데이터(전화 통화뿐만 아니라)는 이동통신사의 주파수가 아닌 비면허 5 GHz 대역을 통해 전송된다.[5]
2. 2. LTE-U 포럼
버라이즌(Verizon), 알카텔-루슨트(Alcatel-Lucent), 에릭슨(Ericsson), 퀄컴(Qualcomm), 삼성이 2014년에 LTE-U 포럼을 창설했다.[11][6] 이 포럼은 비면허 5 GHz 대역에서 LTE-U를 통과시키는 기지국 및 소비자 장치에 대한 기술 사양과 기존 Wi-Fi 장치와의 트래픽 경합을 처리하기 위한 공존 사양을 공동으로 만들고 있다.2. 3. LTE-U 도입 현황 (한국 중심)
T-모바일(T-Mobile)과 버라이즌 와이어리스(Verizon Wireless)는 2016년부터 LTE-U 시스템 배포에 초기 관심을 표명했다.[7] 2014년 버라이즌(Verizon), 에릭슨(Ericsson), 퀄컴(Qualcomm), 삼성, 알카텔-루슨트(Alcatel-Lucent)가 LTE-U 포럼을 설립하여 추진을 시작했다.[26][27]2019년 1월 말 기준으로, 3개 국가에 3개의 LTE-U 네트워크가 배포/출시되었으며, 8개의 추가 사업자가 7개 국가에서 시험 또는 파일럿 형태로 이 기술에 투자하고 있다.[8][28]
원문에는 한국 사업자의 LTE-U 도입 또는 시범 서비스 현황에 대한 구체적인 정보는 포함되어 있지 않다.
3. LAA (License Assisted Access)
LTE-U의 발전된 형태이다. LAA(License Assisted Access, 면허 지원 접속)는 3GPP에서 Rel-13으로 표준화되었다. LAA는 LBT (Listen-Before-Talk, 통화 전 청취) 프로토콜을 준수한다.
3. 1. LAA의 정의 및 특징
에릭슨은 비슷한 기술을 설명하기 위해 '''면허 지원 접속'''(LAA)이라는 용어를 사용한다.[9] LAA는 3GPP(3rd Generation Partnership Project, 3세대 파트너십 프로젝트)가 와이파이 대역에서 LTE 동작을 표준화하기 위한 노력이다. 이는 일부 유럽 국가에서 의무화된 통화 전 청취(LBT)로 알려진 경쟁 프로토콜을 사용하여 동일 대역에서 다른 와이파이 장치와 공존한다.[7][11][1]LTE-U와 달리, LBT를 갖춘 것이[33] [26] [25] 3GPP의 Release 13 이후에 표준화된 Licensed Assisted Access(LAA)이다. LAA는 유럽과 일본에서 의무화된 LBT(Listen-Before-Talk, 통화 전 청취) 프로토콜의 요구 사항을 준수하며, 세계 여러 지역의 규제 요구 사항을 준수하는 통일된 글로벌 프레임워크를 제공한다.
3GPP 표준 릴리즈에 따른 LAA의 발전 과정은 다음과 같다.
| 릴리즈 버전 | 내용 |
|---|---|
| 3GPP Rel-13 | LAA를 다운링크(DL)에 대해서만 정의 |
| 3GPP Rel-14 | 비면허 채널에서 업링크(UL) 동작을 포함하는 eLAA(enhanced-Licensed Assisted Access, 향상된 면허 지원 접속)를 정의 |
| 3GPP Rel-15 | Further Enhanced LAA (feLAA, 추가 향상된 LAA)라는 제목으로 기술 개발 지속 |
3. 2. LAA 기술 및 활용
에릭슨은 비슷한 기술을 설명하기 위해 '''면허 지원 접속'''(LAA)이라는 용어를 사용한다.[9] LAA는 3GPP가 와이파이 대역에서 LTE 동작을 표준화하기 위한 노력이다. 이는 일부 유럽 국가에서 의무화된 통화 전 청취 (LBT)로 알려진 경쟁 프로토콜을 사용하여 동일 대역에서 다른 와이파이 장치와 공존한다.[7][11][1]LAA는 유럽과 일본에서 의무화된 LBT(Listen-Before-Talk, 통화 전 청취) 프로토콜의 요구 사항을 준수하며, 세계 여러 지역의 규제 요구 사항을 준수하는 통일된 글로벌 프레임워크를 제공할 것을 약속한다. 3GPP는 LAA 표준화를 진행해왔으며, 각 릴리스별 내용은 다음과 같다.
| 릴리스 버전 | 내용 |
|---|---|
| Rel-13 | LAA 다운링크(DL)에 대해서만 정의[9] |
| Rel-14 | 비면허 채널에서 업링크(UL) 동작을 포함하는 eLAA(enhanced-Licensed Assisted Access, 향상된 면허 지원 접속) 정의[9] |
| Rel-15 | Further Enhanced LAA (feLAA, 추가 향상된 LAA)라는 제목으로 기술 개발 계속[9] |
LTE-U와 달리, LBT를 갖춘 것이[33] [26] [25] 3GPP의 Release 13 이후에 표준화된 Licensed Assisted Access(LAA)이다. Release 13에서는 다운링크만, Release 14에서는 업링크에도 대응하고 있다.
4. MulteFire
MulteFire는 비면허 대역에서 사용되는 LTE의 또 다른 변형이다. 이 기술은 3GPP의 소수 공급업체가 제안했지만, 면허 스펙트럼 보유를 원했던 통신 사업자들에게 거부되었다.[1]
4. 1. MulteFire의 정의 및 특징
MulteFire는 소형 셀을 위한 LTE 독립형 버전으로 제안되었으며, 비면허 스펙트럼만을 기본 반송파로 사용한다. 이를 통해 중립 호스트가 LTE를 구축할 수 있다.[1] MulteFire는 비면허 대역에서 LTE 프로토콜을 자가망 단독으로 사용할 수 있도록 개발되었다. LTE-U 및 LAA가 면허 불필요 대역에서 LTE 프로토콜을 사용하고 기존 LTE와 병용하는 것을 상정하는 반면, MulteFire는 기존 LTE 대역의 이용이 불필요하도록 설계되었다.[34] 이 기술은 [https://www.multefire.org/ MuLTEfire Alliance](MuLTEfire 얼라이언스)에서 개발하고 있다.4. 2. MulteFire Alliance
MulteFire는 소형 셀을 위한 LTE의 독립형 버전으로 제안된 비면허 대역에서 사용되는 LTE의 또 다른 변형이다. 이 변형은 비면허 스펙트럼만을 기본이자 유일한 반송파로 사용하며, 중립 호스트가 향후 LTE를 구축할 수 있는 기회를 제공한다.[1] 비면허 대역에서 LTE의 독립형 운영 아이디어는 원래 3GPP의 소수 공급업체에서 제안되었지만, 기술이 면허 스펙트럼 보유에 의존하기를 원했던 통신 사업자들에게 거부되었다. 이 기술은 현재 MuLTEfire 얼라이언스에서 개발하고 있다.MulteFire는 기존 LTE 대역의 이용 없이 비면허 대역에서 LTE 프로토콜을 자가망 단독으로 사용할 수 있도록 개발되었다. 반면 LTE-U 및 LAA는 면허 불필요 대역에서 LTE 프로토콜을 사용하고 기존 LTE와 병용하는 것을 상정한다.[34]
이 기술은 3GPP가 아닌 MuLTEfire 얼라이언스에 의해 추진되고 있다.
5. NR-U (NR Unlicensed)
퀄컴은 비면허 또는 공유 대역에서 5세대 이동 통신 시스템을 사용하는 방식을 NR-U라고 부른다.[1]
5. 1. NR-U의 정의 및 특징
퀄컴은 5G NR 기술을 면허가 필요 없는 대역으로 확장하여 NR-U라고 부른다.[1]6. 논란 (Controversy)
이동통신 사업자가 비면허 5 GHz 대역을 사용하여 셀룰러 네트워크의 커버리지를 향상시키기 위해 LTE-U를 사용하려는 제안은 통신 업계에서 논란이 되었다.[10]
미국 연방 통신 위원회(FCC)는 2017년 2월 노키아와 에릭슨의 기지국에 대해 LTE-U 사용을 승인했고[31], T-모바일(T-Mobile)은 2017년 6월 LTE-U 서비스를 시작했다.[32]
6. 1. 구글의 반대
2015년 6월, 구글(Google)은 미국 연방 통신 위원회(FCC)에 25페이지 분량의 항의서를 보내 LTE-U에 대해 매우 기술적인 세부 사항으로 반대 주장을 펼쳤다.[11] 구글의 연구는 실제 LTE-U 장비를 테스트에 사용하지 않았기 때문에, 일부 업계 전문가들은 해당 결론에 의문을 제기하며, 한 논평자는 해당 연구를 "완전히 인위적이고 추측적"이며 "당혹스럽다"고 표현했다.[12]퀄컴(Qualcomm)은 구글의 주장에 대해 2015년 8월 FCC에 자세한 답변서를 제출했다.[13] 퀄컴은 "구글이 FCC에 제출한 문서에서 인용한 테스트 시나리오를 (가능한 최대한으로) 복제하도록 특별히 설계된" 테스트를 실시했으며, "LTE-U가 와이파이의 에너지 감지('ED') 레벨 위 또는 아래에서 작동할 때, LTE-U가 와이파이와 매우 잘 공존한다는 것을 집약적으로 보여주었다"고 밝혔다. 퀄컴은 결과의 차이가 "ED 레벨 이하에서 LTE-U/와이파이 공존에 대해 반대 측에서 수행한 테스트가 극도로 비관적이고 비실용적인 기술적 가정을 사용"한 반면, 퀄컴의 테스트는 실제 LTE-U 장비를 포함하여 "훨씬 더 현실적인 설정"을 사용했기 때문이라고 설명했다(구글의 연구에서는 신호 발생기 사용).
6. 2. Wi-Fi Alliance 및 NCTA의 우려
전국 케이블 & 통신 협회(NCTA)와 와이파이 연합(Wi-Fi Alliance)은 2015년 8월에 LTE-U 승인에 반대하는 입장을 표명했다.[5] 이들은 LTE-U가 다른 와이파이 장치의 성능을 심각하게 저하시킬 수 있다고 우려하며, 추가적인 테스트가 필요하다고 주장했다.[5]6. 3. 퀄컴의 반박
퀄컴(Qualcomm)은 2015년 8월 구글이 미국 연방 통신 위원회(FCC)에 제출한 주장에 대해 상세 답변서를 제출했다.[13] 퀄컴은 구글의 FCC 제출 서류에서 인용한 테스트 시나리오를 최대한 복제하도록 특별히 설계된 테스트를 실시했다고 밝혔다. 퀄컴은 이 테스트를 통해 "LTE-U가 와이파이의 에너지 감지(ED) 레벨 위 또는 아래에서 작동할 때, LTE-U가 와이파이와 매우 잘 공존한다"는 것을 보여주었다고 주장했다. 퀄컴은 결과 차이의 원인으로 구글 측 테스트는 "ED 레벨 이하에서 LTE-U/와이파이 공존에 대해 극도로 비관적이고 비실용적인 기술적 가정"을 사용한 반면, 퀄컴의 테스트는 실제 LTE-U 장비를 포함하여 "훨씬 더 현실적인 설정"을 사용했기 때문이라고 설명했다(구글 연구에서는 신호 발생기 사용).6. 4. 뉴욕시의 우려
뉴욕(New York City) 시장실은 2016년 5월 미국 연방 통신 위원회(FCC), 3GPP, 와이파이 연합(Wi-Fi Alliance), IEEE에 서한을 보내 LTE-U가 와이파이에 간섭을 일으킬 수 있다는 우려를 표명했다. 뉴욕시는 해당 기술에 광범위하게 투자했기 때문에 이러한 우려를 제기했다.[14] 이러한 우려는 공개 행사에서 논의되었다.[15]6. 5. 공존 테스트 논쟁
와이파이 연합(Wi-Fi Alliance)은 2016년 6월, 공존 테스트 계획이 8월에 준비될 것이라고 발표했다. 퀄컴(Qualcomm), 버라이즌(Verizon), T-모바일(T-Mobile)은 미국 연방 통신 위원회(FCC)에 제출한 서류에서 이 계획을 사용할 계획이며, 일부는 2016년 말까지 완전한 구현을 목표로 한다고 밝혔다.[16] 그러나 2016년 8월, 퀄컴은 "와이파이 연합이 발표한 최신 테스트 계획은 기술적 타당성이 부족하고, LTE-U에 근본적으로 편향되어 있으며, 논란의 여지가 없는 부분에 대해서도 지난 1년 동안 퀄컴이 제공한 거의 모든 의견을 거부했다"며 주저했다.[17] 퀄컴은 해당 계획이 와이파이에 유리하게 편향되어 있으며, 테스트 방법이 LTE-U뿐만 아니라 이미 3GPP 표준인 LAA까지 확대 적용된다고 주장했다.[17] 버라이즌 또한 해당 테스트 계획이 "근본적으로 불공정하고 편향되었다"며 반대했다.[18]6. 6. 시카고 대학교 연구 결과
3GPP(3rd Generation Partnership Project, 3세대 파트너십 프로젝트)가 와이파이 대역에서 LTE 동작을 표준화하기 위해 에릭슨(Ericsson)이 '''면허 지원 접속'''(LAA)이라는 기술을 제안했다.[9] LAA는 일부 유럽 국가에서 의무화된 통화 전 청취(LBT)로 알려진 경쟁 프로토콜을 사용하여 동일 대역에서 다른 와이파이 장치와 공존한다.[7][11][1]2021년 시카고 대학교의 연구에 따르면 LAA가 활발히 사용될 때 와이파이 성능이 현저하게 감소하는 것으로 나타났다.[19]
7. 기술 도입 현황 (Deployments)
LTE-U의 초기 버전은 LTE-U 포럼에서 개발되었으며, Wi-Fi 장치로 밀집(populated)된 비면허 5 GHz 대역을 사용하여 셀룰러 네트워크의 커버리지를 향상시킨다. 2014년, 버라이즌(Verizon)은 알카텔-루슨트(Alcatel-Lucent), 에릭슨(Ericsson), 퀄컴(Qualcomm), 삼성과 함께 LTE-U 포럼을 창설했다.[11][6]
T-모바일(T-Mobile)과 버라이즌 와이어리스(Verizon Wireless)는 2016년부터 이 시스템을 배포하는 데 관심을 표명했다.[7]
LTE-Unlicensed의 두 번째 변형은 LAA(License Assisted Access, 면허 지원 접속)이며, 3GPP에서 Rel-13으로 표준화되었다. LAA는 유럽과 일본에서 의무화된 LBT(Listen-Before-Talk, 통화 전 청취) 프로토콜의 요구 사항을 준수한다. 에릭슨(Ericsson)은 유사한 기술을 설명하기 위해 '''면허 지원 접속'''(LAA)이라는 용어를 사용한다.[9]
7. 1. 버라이즌의 테스트
2016년 11월, 버라이즌은 Wi-Fi Alliance 공존 계획과는 별개로, 5GHz 대역에서 40개의 소형 셀을 테스트하기 위해 FCC에 임시 특별 허가(STA) 신청서를 제출했다.[20] 별도 신청서에 따르면, 버라이즌은 오클라호마 시티, 노스캐롤라이나 주 롤리 및 캐리, 텍사스 주 어빙에서 테스트를 진행할 예정이다.[21]7. 2. FCC 승인
Ericsson영어 및 Nokia영어가 제조한 기지국에서 LTE-U 사용을 FCC가 2017년 2월에 승인했다.[22]7. 3. T-Mobile의 출시
T-모바일(T-Mobile)은 2017년 6월 26일에 워싱턴주 벨뷰, 뉴욕주 브루클린, 미시간주 디어본, 네바다주 라스베이거스, 텍사스주 리처드슨, 캘리포니아주 시미 밸리에서 LTE-U를 성공적으로 출시했다고 발표했다.[23]
7. 4. 글로벌 도입 현황
2019년 1월 말 기준으로, 3개 국가에서 3개의 LTE-U 네트워크가 배포 또는 출시되었으며, 8개 사업자가 7개 국가에서 시험 또는 파일럿 형태로 이 기술에 투자하고 있다.[8]Global Mobile Suppliers Association의 보고에 따르면, 2019년 1월에는 21개 국가에서 32개 통신 사업자가 LAA에 투자하고 있었으며,[8] 2019년 7월에는 21개 국가에서 37개 통신 사업자로 증가했다.[24] 이 중 8개 사업자는 6개 국가에서 LAA 네트워크 출시를 발표했으며, 29개 사업자는 18개 국가에서 기술을 시험하거나 배포하고 있다. GSA는 또한 GCT, Intel, Mediatek, Qualcomm, 삼성을 포함한 공급업체의 LTE-U, LAA, LWA 또는 CBRS 중 하나 이상을 지원하는 모뎀이 포함된 21개의 칩셋을 확인했다.[8][24]
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