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LTE 어드밴스트

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목차

1. 개요

LTE 어드밴스트(LTE-A)는 기존 LTE 기술을 기반으로 성능을 향상시킨 기술이다. 핵심 기술로는 여러 주파수 대역을 묶어 사용하는 주파수 집성 기술(CA), 음성 통화를 포함한 모든 통신을 패킷 기반으로 처리하는 패킷 전용 통신(PS Only) 등이 있다. 2013년 한국에서 세계 최초로 상용화되었으며, 기지국 간 간섭 제어, CoMP(Coordinated Multi-Point) 기술 등도 포함한다. LTE-A는 3GPP 릴리즈 13 및 14의 LTE-A Pro(4.5G)로 진화하여 32개의 주파수 묶음을 사용하고, 5G 기술을 통합하여 3Gbit/s 이상의 데이터 속도를 지원한다.

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2. 기술

LTE-A는 기존 LTE 기술을 기반으로 성능을 향상시키기 위해 다양한 기술을 추가했다. 주요 특징은 다음과 같다.

광대역 무선 인터넷 서비스 제공을 위해 이라크에 설치된 LTE 어드밴스트 기지국

  • '''주파수 집성 기술 (Carrier Aggregation, CA)''': 여러 주파수 대역을 묶어 속도를 향상시킨다.
  • '''패킷 전용 통신 (PS Only)''': 음성을 포함한 모든 통신을 패킷 기반으로 처리한다.
  • '''기지국 간 간섭 제어''': 인접 기지국 간 신호 간섭을 줄여 통화 품질을 높인다.
  • '''콤프 (CoMP, Coordinated Multi-Point)''': 여러 기지국이 협력하여 데이터를 송수신한다.


LTE-Advanced는 ITU의 4G 요구 사항을 충족하며,[8] 고급 토폴로지 네트워크(저전력 노드가 혼합된 매크로셀)를 활용하여 용량, 범위, 사용자 공정성을 개선한다. 또한 다중 캐리어를 도입하여 최대 100 MHz의 스펙트럼을 사용, 매우 높은 데이터 속도를 지원한다.

그 외에도 다음과 같은 기술들이 연구되었다.[9]

기술
중계 노드 기지국 지원
SU-MIMO 및 다이버시티 MIMO를 위한 UE 듀얼 TX 안테나 솔루션 (일반적으로 2x2 MIMO)
20 MHz를 초과하여 최대 100 MHz까지 확장 가능한 시스템 대역폭
무선 인터페이스의 로컬 영역 최적화
노마드/로컬 영역 네트워크 및 이동성 솔루션
유연한 스펙트럼 효율
인지 무선
자동 및 자율 네트워크 구성 및 운영
네트워크 관리 및 최적화와 관련된 자율 네트워크 및 장치 테스트, 측정 지원
향상된 프리코딩 및 순방향 오류 정정
간섭 관리 및 억제
FDD를 위한 비대칭 대역폭 할당
업링크에서 하이브리드 OFDMA 및 SC-FDMA
UL/DL eNB 간 조정 MIMO
SON, 자가 구성 네트워크 방법론


2. 1. 주파수 집성 기술 (Carrier Aggregation, CA)

주파수 집성 기술(Carrier Aggregation, CA)은 여러 개의 주파수 대역을 묶어 하나의 넓은 대역폭처럼 사용하는 기술이다. 20~100 MHz 폭의 LTE 주파수를 최대 5개까지 묶어 사용할 수 있으며,[53] 데이터 전송 속도를 높이고 네트워크 효율성을 향상시킨다. 인접 및 비인접 스펙트럼 할당의 반송파 집성이 가능하다.[9] 100 MHz 집성 대역폭에서 LTE-Advanced는 이상적인 조건에서 기지국의 섹터당 거의 3.3 Gbit의 피크 다운로드 속도를 제공한다.

2. 2. 패킷 전용 통신 (PS Only)

LTE는 본래 고속 데이터 통신을 위한 기술로, 음성 통화는 서킷 기반 네트워크(WCDMA, EV-DO 등)를 통해 이루어졌으며, CSFB(Circuit Switched Fallback)나 SVLTE(Simultaneous Voice and LTE) 방식이 사용되었다. 그러나 LTE-A에서는 VoLTE를 통해 음성 통화를 포함한 모든 통신을 패킷 기반으로 처리한다.[53]

LG유플러스는 2013년 세계 최초로 LTE-A에서 패킷 전용 통신을 상용화했다.[53] SK텔레콤과 KT도 VoLTE(HD 보이스)를 서비스하고 있지만, LG유플러스와 달리 패킷 전용 통신이 아닌 서킷-패킷 겸용 통신 방식을 사용한다. 즉, VoLTE와 함께 서킷망을 이용한 음성 통화도 지원하며, 기본 음성 통신은 서킷 통신으로 유지된다. 그러나 두 통신사도 향후 패킷 전용 통신으로 전환될 예정이다.[53]

2. 3. 기지국 간 간섭 제어

인접한 기지국 간의 신호 간섭을 줄여 통화 품질을 향상시키는 기술이다. 동질 네트워크에서 셀 경계에 위치한 사용자들은 신호 강도 감소와 이웃 셀 간섭으로 인해 어려움을 겪는 반면, 협력 다중 지점 운영(CoMP)은 인접 셀이 서비스 셀과 동일한 신호를 전송하여 서비스 셀 주변의 서비스 품질을 향상시키도록 설계되었다.[11]

2. 4. 콤프 (CoMP, Coordinated Multi-Point)

CoMP(Coordinated Multi-Point, 협력 다중 지점)는 여러 기지국이 협력하여 데이터를 송수신하는 기술이다. 3GPP 릴리즈 11의 핵심 기능 중 하나로, 셀 경계 지역에 있는 사용자들이 신호 강도가 약해지고 주변 셀의 간섭으로 인해 통화 품질이 저하되는 문제를 해결하기 위해 고안되었다. CoMP는 인접 셀들이 동일한 신호를 전송하여 서비스 셀 주변의 통화 품질을 향상시킨다.[11]

2. 5. 기타 기술

LTE-Advanced의 주요 기술들은 다음과 같다.[9]

  • 중계 노드 기지국 지원
  • SU-MIMO 및 다이버시티 MIMO를 위한 UE 듀얼 TX 안테나 솔루션 (일반적으로 2x2 MIMO)
  • 20 MHz를 초과하여 최대 100 MHz까지 확장 가능한 시스템 대역폭
  • 인접 및 비인접 스펙트럼 할당의 반송파 집성
  • 무선 인터페이스의 로컬 영역 최적화
  • 노마드/로컬 영역 네트워크 및 이동성 솔루션
  • 유연한 스펙트럼 효율
  • 인지 무선
  • 자동 및 자율 네트워크 구성 및 운영
  • 네트워크 관리 및 최적화와 관련된 자율 네트워크 및 장치 테스트, 측정을 지원
  • 향상된 프리코딩 및 순방향 오류 정정
  • 간섭 관리 및 억제
  • FDD를 위한 비대칭 대역폭 할당
  • 업링크에서 하이브리드 OFDMA 및 SC-FDMA
  • UL/DL eNB 간 조정 MIMO
  • SON, 자가 구성 네트워크 방법론


시스템 개발 범위 내에서 LTE-Advanced 및 WiMAX 2는 다운링크 방향에서 최대 8x8 MIMO 및 128-QAM을 사용할 수 있다. 100 MHz 집성 대역폭에서 LTE-Advanced는 이상적인 조건에서 기지국의 섹터당 거의 3.3 Gbit의 피크 다운로드 속도를 제공한다.[10] 3GPP 표준 릴리스 12는 256-QAM에 대한 지원을 추가했다.

3. 서비스 상용화

대한민국에서는 SK텔레콤이 '''모바일 월드 콩그레스 2013'''에서 발표를 한 후[55], 2013년 6월 26일 두 개의 75 Mbps급 LTE 대역을 묶은 150 Mbps급 서비스를 갤럭시 S4 LTE-A를 통해 상용화했다.[56]

뒤이어 LG유플러스는 2013년 7월 18일 LTE A 상용화와 동시에 LTE 전용 모드로 지원되는 통신 방식을 상용화했고[57], KT는 2G CDMA 서비스 종료 후인 2013년 9월 15일에 상용화하였다.[58]

2019년 8월, 세계 이동 통신 공급 업체 협회(GSA)는 134개국에 304개의 상용 LTE-Advanced 네트워크가 출시되었다고 보고했다. 전반적으로 335개의 통신 사업자가 141개국에서 LTE-Advanced에 투자하고 있다(테스트, 시범 운영, 구축 또는 상용 서비스 제공 형태로).[41]

3. 1. 해외 현황

2012년 9월 10일 러시아의 이동통신사 요타가 세계 최초로 세 개의 100 Mbps급 LTE 대역을 묶은 300 Mbps급 서비스를 전용 동글을 통해 상용화했다.[54] 이후, 세계 각국의 이동통신사들이 LTE-A 서비스를 도입했다.

2014년까지 LTE-A 기술 시연 및 현장 시험 현황
회사국가날짜비고
NTT 도코모(NTT DoCoMo)12개 송수신 안테나와 100 MHz 주파수 대역폭을 사용하여 시속 10 km 이동 기지국에서 최대 5 Gbit/s 패킷 전송 속도 달성[13]
애질런트 테크놀로지스(Agilent Technologies)모바일 월드 콩그레스에서 신호 발생기, 스펙트럼 분석기 솔루션을 갖춘 LTE-Advanced용 테스트 솔루션 시연[14]
에릭슨(Ericsson)키스타에서 LTE-Advanced 시연[15]
터치(touch)화웨이(Huawei)와 LTE-Advanced 시험, 800 MHz, 1.8 GHz 스펙트럼 결합, 250 Mbit/s 달성[16]
보다폰 뉴질랜드(Vodafone New Zealand)노키아 지멘스(Nokia Networks)와 LTE-Advanced 시험, 1.8 GHz, 700 MHz 스펙트럼 결합, 300 Mbit/s 미만 달성[17]
모빌콤 오스트리아(mobilkom Austria)에릭슨(Ericsson), 노키아 솔루션 앤 네트웍스(NSN)와 4x4 MIMO 사용 LTE-Advanced 시험, 580 Mbit/s 달성[18]
터크셀(Turkcell)화웨이와 이스탄불에서 LTE-Advanced 시험, 900 Mbit/s 달성[19]
텔스트라(Telstra)에릭슨과 LTE-Advanced 시험, 900 MHz, 1.8 GHz 스펙트럼 결합[20]
스마트 커뮤니케이션(SMART)화웨이와 LTE-Advanced 시험, 2.1 GHz, 1.80 GHz 스펙트럼 대역 결합, 200 Mbit/s 달성[21]
소프트뱅크 모바일(SoftBank)화웨이와 도쿄에서 LTE-Advanced 시험, 3.5 GHz 스펙트럼 대역 사용, 770 Mbit/s 달성[22]
beCloud/ 모바일 텔레시스템즈(MTS)화웨이와 LTE-Advanced 시험[23]
SFR(SFR)마르세유에서 LTE-Advanced 시험, 800 MHz, 2.6 GHz 스펙트럼 결합, 174 Mbit/s 달성[24]
EE (통신)(EE)화웨이와 런던에서 LTE-Advanced 시험, 1.8 GHz 20 MHz, 2.6 GHz 20 MHz 스펙트럼 결합, 300 Mbit/s 달성(카테고리 6 LTE)[25]
텔레포니카 독일(O2)화웨이와 뮌헨에서 LTE-Advanced 시험, 800 MHz 10 MHz, 2.6 GHz 20 MHz 스펙트럼 결합, 225 Mbit/s 달성[26]
SK텔레콤(SK Telecom)LTE-Advanced 시험, 850 MHz 10 MHz, 1.8 GHz 20 MHz 스펙트럼 결합, 225 Mbit/s 달성[27]
보다폰 독일(Vodafone)에릭슨과 드레스덴에서 LTE-Advanced 시험, 800 MHz 10 MHz, 2.6 GHz 20 MHz 스펙트럼 결합, 225 Mbit/s 달성[28]
텔스트라(Telstra)에릭슨과 LTE-Advanced 시험, 1.8 GHz 20 MHz, 2.6 GHz 20 MHz 스펙트럼 결합, 300 Mbit/s 달성(카테고리 6 LTE)[29]
옵터스(Optus)화웨이와 TD-LTE-Advanced 시험, 2.3 GHz 스펙트럼 20 MHz 채널 2개 결합, 160 Mbit/s 이상 달성[30]
엔텔 칠레(Entel Chile)랑카구아에서 LTE-Advanced 시험, 700 MHz 15 MHz, 2600 MHz 20 MHz 스펙트럼 사용, 200 Mbit/s 이상 달성[31]
클라로 브라질(Claro Brasil)리우 베르데에서 최대 300 Mbit/s 인터넷 속도 제공 LTE Advanced 테스트 시연[32]
AIS(Advanced Info Service)2016년 3월방콕에서 1800 MHz, 2100 MHz 스펙트럼, 캐리어 집성(CA), 4x4 MIMO, DL256QAM/UL64QAM, 비면허 LTE(LTE-U) 사용, LTE-U/LAA 네트워크 최초 4.5G 출시, 최대 784.5 Mbit/s 다운로드, 495 Mbit/s 업로드 속도 달성[33][34]
마그티콤(MagtiCom)2016년 5월트빌리시에서 LTE-Advanced 시험, 800 MHz, 1800 MHz 스펙트럼 결합, 185 Mbit/s 다운로드, 75 Mbit/s 업로드 속도 달성[35]
Ucom(Ucom)2016년 9월에릭슨과 LTE-Advanced 시험, 250 Mbit/s 다운로드 속도 달성(카테고리 6 LTE)[36]
알텔(Altel)2017년 4월카자흐스탄 12개 도시 LTE-Advanced 출시, 225 Mbit/s 다운로드 속도, 2017년 5월 5개 도시 추가 출시 예정[37]
Bite Latvija2016년 9월2017년 6월 15일 화웨이, 리가 기술 대학교 제휴 테스트 후 리가에 4.5G 기지국 8개 출시[38]
Wi-tribe 파키스탄(Wi-Tribe)2017년 5월3.5 GHz 대역 LTE-A 네트워크 테스트, 파키스탄 라호르 사용, 타 도시 사용 예정, 최대 200 Mbit/s 속도, 화웨이 4G eLTE(Huawei 4G eLTE) 장비 사용[39]
텔셀(Telcel)2018년 3월2018년 3월 14일 멕시코시티, 전국 10개 도시 서비스 제공[40]
에어텔(Airtel)2012년 4월2012년 4월 10일 콜카타 TD-LTE 기술 사용 4G 서비스 시작, 벵갈루루(2012년 5월 7일), 푸네(2012년 10월 18일), 찬디가르, 모할리, 판치쿨라(2013년 3월 25일) 출시


3. 2. 대한민국 현황

SK텔레콤은 '''모바일 월드 콩그레스 2013'''에서 발표를 한 후[55], 2013년 6월 26일 두 개의 75 Mbps급 LTE 대역을 묶은 150 Mbps급 서비스를 갤럭시 S4 LTE-A를 통해 세계 최초로 상용화했다.[56]

뒤이어 LG유플러스는 2013년 7월 18일 LTE A 상용화와 동시에 LTE 전용 모드로 지원되는 통신 방식을 세계 최초로 상용화했고[57], KT는 2G CDMA 서비스 종료 후인 2013년 9월 15일에 상용화하였다.[58]

4. 기존 LTE와의 호환성

기존 LTE 모뎀과 LTE 어드밴스트는 호환되지 않는다.[59]

하지만 엔비디아에서는 펌웨어 업데이트만으로도 LTE 모뎀에서 LTE 어드밴스트를 사용할 수 있게 했다고 하였다.[60]

5. LTE Advanced Pro

'''LTE 어드밴스트 프로'''('''LTE-A Pro''', '''4.5G''', '''4.5G 프로''', '''4.9G''', '''Pre-5G''', '''5G 프로젝트''')[42][43][44][45]는 3GPP 릴리즈 13 및 14의 이름이다.[46][47] LTE-A 이동 통신 표준의 진화된 형태로, 32-주파수 묶음을 사용하여 3 Gbit/s를 초과하는 데이터 속도를 지원한다.[48] 또한 면허 대역과 비면허 대역을 공유할 수 있도록 하는 면허 지원 접속(LAA)의 개념을 도입했다.

LTE Advanced Pro 로고


256-QAM, 대규모 MIMO, LTE-Unlicensed 및 LTE IoT와 같이 5G와 관련된 여러 가지 새로운 기술을 통합하여,[49][50] 기존 네트워크를 전체 5G 표준에서 약속된 향상된 기능으로 조기에 이전할 수 있도록 지원했다.[51]

참조

[1] 웹사이트 4G LTE Advanced - What you need to know about LTE-A https://www.4g.co.uk[...]
[2] 간행물 ITU global standard for international mobile telecommunications ´IMT-Advanced´ http://www.itu.int/I[...] Ericsson, Robert Syputa, Maravedis
[3] 웹사이트 The Asahi Shimbun | Breaking News, Japan News and Analysis https://www.asahi.co[...]
[4] 문서 Requirements for further advancements for Evolved Universal Terrestrial Radio Access (E-UTRA) (LTE-Advanced) http://www.3gpp.org/[...]
[5] 웹사이트 Beyond 3G: "LTE Advanced" Workshop, Shenzhen, China http://www.3gpp.org/[...] 2008-09-12
[6] 문서 3GPP specification: Requirements for further advancements for E-UTRA (LTE Advanced) http://www.3gpp.org/[...]
[7] 문서 Gigabit LTE Networks: Analysis of Deployments Worldwide https://gsacom.com/p[...] GSA 2019-02
[8] 웹사이트 Archived copy http://cp.literature[...] Agilent 2011-07-28
[9] 문서 Nomor Research: White Paper on LTE Advanced http://www.nomor.de/[...]
[10] 문서 3GPP Technical Report: Feasibility study for Further Advancements for E-UTRA (LTE Advanced) http://www.3gpp.org/[...]
[11] 웹사이트 LTE- Advanced (3GPP Rel.11) Technology Introduction https://www.rohde-sc[...]
[12] 웹사이트 3GPP News & Events, Dec.12th, 2012 and Apr.8th, 2013 entries http://3gpp.org/news[...] 2013-07-17
[13] 웹사이트 NTT DoCoMo Achieves World's First 5 Gbit/s Packet Transmission in 4G Field Experiment http://www.nttdocomo[...] NTT DoCoMo 2008-09-12
[14] 웹사이트 Agilent Technologies Introduces Industry's First LTE-Advanced Signal Generation, Analysis Solutions http://www.agilent.c[...] Agilent 2011-04-11
[15] 웹사이트 Ericsson demonstrates LTE Advanced in Sweden http://www.telecompa[...] Telecompaper 2011-06-28
[16] 웹사이트 Touch, Huawei trial 250Mbps LTE FDD 800MHz/1800MHz carrier aggregation http://www.telegeogr[...] TeleGeography 2013-04-08
[17] 뉴스 Vodafone shows off next-gen mobile broadband http://www.nzherald.[...] NZ Herald 2013-05-24
[18] 웹사이트 A1 TELEKOM AUSTRIA DEMOS 580MBPS LTE-A SPEEDS WITH ERICSSON, NSN HARDWARE http://www.mobileeur[...] Mobile Europe 2013-06-06
[19] 웹사이트 Turkish delight? Turkcell unveils 900Mbps transmission speeds in LTE-A trial http://www.telegeogr[...] TeleGeography 2013-08-02
[20] 웹사이트 World's first commercial LTE-Advanced call on 1800MHz and 900MHz http://www.ericsson.[...] Ericsson 2013-08-12
[21] 뉴스 200MBPS IN DAVAO - Smart tests LTE-Advanced system down south. http://www.interaksy[...] 2013-08-21
[22] 웹사이트 Softbank's trial LTE-A in 3.5GHz band achieves 770Mbps http://www.telegeogr[...] TeleGeography 2013-09-13
[23] 웹사이트 beCloud to test LTE-A http://www.telegeogr[...] TeleGeography 2013-10-10
[24] 웹사이트 SFR completes 'first' LTE Advanced trials in France http://www.fiercewir[...] FierceWirelessEurope 2013-10-18
[25] 웹사이트 EE launches 'world's fastest' LTE-A network in London http://www.telecoms.[...] Telecoms.com 2013-11-05
[26] 웹사이트 Now available at Telefónica: The fastest LTE radio cell in Germany and mobile VoLTE in live network https://www.telefoni[...] Telefónica 2013-11-14
[27] 웹사이트 "[넓고 빠른 광대역 LTE-A] #1. 3배 빠른 광대역 LTE-A 시대가 열린다!" http://blog.sktworld[...] SK Telecom 2013-11-28
[28] 웹사이트 Vodafone zeigt in Dresden das schnellste Mobilfunknetz der Republik http://www.vodafone.[...] Vodafone 2013-11-15
[29] 웹사이트 Telstra hits 300 Mbps in LTE-A trial http://www.computerw[...] Computerworld 2013-12-06
[30] 웹사이트 Optus tests TD-LTE carrier aggregation in Melbourne http://www.itnews.co[...] iTnews 2013-12-19
[31] 웹사이트 Entel Chile carries out first LTE-A trial http://www.bnamerica[...] BNAmericas 2015-09-22
[32] 웹사이트 Claro faz primeiro teste externo com LTE Advanced na faixa de 700 MHz http://www.telesinte[...] Telesintese 2015-12-15
[33] 뉴스 AIS launches the world's first 4.5G network in Thailand http://www.lteto5g.c[...] 2016-03-24
[34] 웹사이트 Take tour on the new AIS Next-G ready network https://droidsans.co[...] 2017-02-12
[35] 웹사이트 MagtiCom launches LTE-Advanced network in Georgia http://www.lteto5g.c[...] 2016-06-06
[36] 웹사이트 Ucom Deployed Ericsson's Latest 4G+ Technology for the First Time in Armenia https://www.ucom.am/[...] 2017-02-06
[37] 웹사이트 Altel: LTE-Advanced (4G+) Technology for the First Time in Kazakhstan http://dknews.kz/bus[...] 2017-04-04
[38] 웹사이트 By sounding off the Baltic Drummers' Summit, Bite unveils the first 4.5G network in Latvia with power https://www.bite.lv/[...] 2017-09-18
[39] 뉴스 Wi-tribe Becomes Pakistan's First Operator to Cross 200Mbps Internet Speeds https://propakistani[...] 2017-08-28
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[41] 간행물 LTE-Advanced Status Worldwide – August 2019 https://gsacom.com/p[...] GSA
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