2018년 6월에 최종 완료된 릴리스 15는 5G(NR) 기술의 상용화를 위한 길을 열었습니다. R15는 Standalone(SA) 및 Non-Standalone(NSA) 아키텍처를 통해 5G 네트워크의 기반을 마련했으며, 용량을 향상시키고, 지연 시간을 줄이며, 유연성을 개선하기 위해 서비스 기반 가상화 코어 네트워크와 새로운 물리 계층 기술을 도입했습니다. 이 기간 동안 3GPP Radio Working Groups인 RAN1-RAN5는 5G(NR) 기술 표준화에 크게 기여했습니다. 각 그룹의 작업 및 주요 기술적 내용은 다음과 같습니다.
I. RAN1 (물리 계층 혁신)주요 작업 영역은 파형, 파라미터 세트, 다중 접속, MIMO 및 참조 신호입니다.
1. 유연한 부반송파 간격 및 프레임 구조; 확장 가능한 부반송파 간격 도입:
구현: 기저대역 처리는 다양한 부반송파 간격에 따라 FFT 크기 및 사이클릭 접두사를 동적으로 조정합니다.
응용 사례: 저지연 산업 제어(30kHz) 및 고대역폭 밀리미터파 eMBB 링크(120kHz).
2. 매스 MIMO 및 빔 형성
예: 64T64R gNB 어레이는 동적 UE별 빔을 형성하여 밀집된 배포에서 스펙트럼 효율성을 향상시킵니다.
3. OFDM 기반 듀플렉싱 및 자원 할당
구현: gNB 스케줄러는 URLLC 버스트 전송을 지원하기 위해 진행 중인 다운링크 전송을 동적으로 선점합니다.
4. 참조 신호 및 동기화：새로운 신호 SS/PBCH, CSI-RS, PTRS 및 SRS 도입.
5. 채널 코딩 진화: LDPC 코딩은 eMBB 처리량 효율성을 향상시키기 위해 터보 코딩을 대체하여 데이터 채널에 사용됩니다.
응용 시나리오: 가변 데이터 속도 환경에서 높은 신뢰성의 제어 신호.
II. RAN2 (무선 인터페이스) MAC, RLC, PDCP 및 RRC 프로토콜은 무선 인터페이스 아키텍처, 스케줄링, RRC 상태, 베어러 설정 및 시그널링 최적화를 정의합니다.
1. 듀얼 연결성(DC)는 UE가 LTE와 NR(NSA 모드) 간에 트래픽을 분산할 수 있는 마스터-슬레이브 gNB 아키텍처를 도입합니다.
응용 시나리오: 순수 5G 코어 네트워크(EPC 기반 EN-DC) 이전의 초기 5G 배포 단계에서 처리량 향상.
2. RRC_INACTIVE 상태: 낮은 지연 시간 복구를 유지하면서 시그널링 오버헤드를 최소화하기 위해 새로운 UE 상태를 도입합니다.
구현: UE는 간헐적인 트래픽(약 10밀리초)에 대한 빠른 연결을 가능하게 하기 위해 RRC 컨텍스트를 저장합니다.
응용 시나리오: 주기적인 소량의 데이터 버스트가 있는 IoT 센서.
3. QoS 흐름 기반 아키텍처: PDCP는 5GC 아키텍처와 일치하는 QoS 흐름 ID로 재구성됩니다.
구현: 각 PDU 세션은 SDAP 매핑을 통해 QoS 흐름을 DRB로 라우팅합니다.
사용 사례: 동적 비트 전송률 적응을 사용하는 비디오 스트림.
4. 헤더 압축 및 보안: 제어 평면 오버헤드를 줄이기 위해 RoHCv2 최적화 및 향상된 암호화가 채택되었습니다.
5. 이동성 및 핸드오버 향상: LTE-NR(NSA) 및 NR-NR(SA) 네트워크 간에 통합된 inter-RAT 핸드오버 시그널링이 정의됩니다.
III. RAN3 (NG 인터페이스 및 듀얼 연결성 진화) 기술에는 F1, Xn 및 NG 인터페이스 정의, gNB-CU/DU 관리 및 상호 운용성이 포함됩니다.
1. gNB 분리 아키텍처(CU/DU): 중앙 집중식 장치(CU)와 분산 장치(DU) 간의 논리적 분리.
구현: F1-C(제어) 및 F1-U(사용자) 인터페이스는 유연한 프론트홀 전송 설계를 채택합니다.
응용 시나리오: 클라우드-RAN 및 다중 공급업체 상호 운용성.
2. NG 및 5GC 인터페이스: LTE의 S1 인터페이스를 대체하는 NG-C(제어 평면) 및 NG-U(사용자 평면) 인터페이스를 도입합니다. AMF/SMF를 통해 서비스 기반 5G 코어 네트워크 기능을 지원합니다.
3. EN-DC 아키텍처: eNB와 gNB 간의 상호 운용성을 위해 Xn 및 S1* 시그널링을 정의합니다. 5G 배포 초기에 LTE 앵커 포인트의 원활한 작동을 지원합니다.
4. 세션 연속성 및 네트워크 슬라이싱: QoS 기반 슬라이스 간 이동성 메커니즘을 통합합니다.
응용 예: 지연 시간 요구 사항(eMBB→URLLC)에 따라 다른 슬라이스 간의 원활한 핸드오버.
IV. RAN4 (무선 및 스펙트럼) 대역 정의, 전력 레벨, 스펙트럼 집성 및 공존.
1. 새로운 주파수 대역 범위(FR1 및 FR2)
구현: 장치의 RF 프런트 엔드의 모듈식 설계는 전환 가능한 저잡음 증폭기(LNA) 체인을 사용하여 듀얼 밴드 작동을 지원합니다.
2. 대역폭 및 캐리어 집성: FR2에서 최대 400MHz의 채널 대역폭이 정의됩니다. 집성된 캐리어는 하이브리드 배포를 위해 NR 및 LTE를 결합합니다.
3. 전력 등급 및 EIRP 보정: 밀리미터파 장치에 대한 UE 등급이 설정됩니다. 엄격한 EVM 및 ACLR 매개변수가 도입되었습니다.
응용 사례: 5G FWA를 위한 빔 제어를 사용하는 소형 셀 기지국 및 CPE.
4. 공존 및 전송 제어: 여러 무선 액세스 기술(RAT) 간의 공존을 보장하기 위해 스펙트럼 마스크가 정의됩니다. 비면허 대역에서 LTE 또는 NR-U와 NR 스펙트럼 공유 지원.
5. RF 성능 및 참조 감도: 매시브 MIMO 어레이 기지국에 대한 향상된 감도 모델링. 각 빔의 등가 등방성 복사 전력(EIRP)을 관리하기 위해 빔 기반 전력 제어 도입.
V. RAN5 (장비 테스트 및 적합성): 적합성, 시그널링 및 UE 성능 테스트 절차.
1. 테스트 사양 정렬: NR UE 및 기지국의 RF 및 프로토콜 적합성 테스트를 위해 TS 38.521/38.533/38.141 도입.
2. OTA(Over-The-Air) 테스트 프레임워크: 빔 제어 및 동적 방사 패턴을 고려하여 밀리미터파 장비 무반향 챔버 테스트 모델 도입.
예: 5G 스마트폰 특성 분석 및 위상 배열 빔 스위칭 검증.
3. 종단 간 시그널링 검증: 초기 NSA 통합에 중요한 RRC/PDCP/PHY 계층의 상호 운용성 검증.
4. 성능 벤치마킹: 실제 전파 환경에서 지연 시간, 처리량 및 참조 감도에 대한 주요 성능 지표(KPI) 정의.
릴리스 15는 NR 물리 계층, 새로운 무선 프로토콜, 유연한 아키텍처 및 RF/일관성 측면을 정의하여 5G의 첫 번째 단계를 위한 기반을 마련합니다. eMBB, URLLC 및 mMTC를 포함한 주요 5G 서비스를 지원하며, NSA 및 SA 모드를 동시에 지원하면서 통합 아키텍처에서 실행됩니다.
