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5G시대 ‘계측기’ 시장의 성장은 필연키사이트·NI·로데슈바르즈 등 주목받고 있어
양대규 기자 | 승인 2018.11.23 09:25

[EPNC=양대규 기자] 5G의 상용화를 앞두고 이를 실현하게 할 계측 장비에 대한 관심이 커지고 있다. 5G 기술은 4G LTE 때와 목표가 다르다. 요구사항도 달라지면서 새로운 기술이 추가돼 새로운 과제에 대한 측정이 필요하다. 즉, 무선통신 계측 장비에 대한 요구가 많아질 것이라는 전망이다.

세계 무선통신 계측 장비 시장은 2014년 33억 6000만 달러에서 2017년 39억 1000만 달러, 2019년은 43억 8000만 달러 규모에 이를 전망이다. 연평균 성장률은 5.4%로 계산된다. 이는 5G 통신망을 위한 새로운 통신 장비들이 구축됨에 따라 이들 장비를 시험할 계측 장비의 수요가 늘어나기 때문이다.

무선통신 계측기는 무선통신에 필요한 시스템 구성 요소들의 품질 측정, 필드테스트, 검증 등을 하는 장비다. 분야는 ▲모바일 ▲기지국 장비 ▲모바일 백홀과 무선 코어망 ▲네트워크 성능 진단 등으로 나뉜다. ▲모바일은 단말기의 성능과 표준규격의 적합성, 네트워크 장비와의 호환성 등 ▲기지국 장비는 무선 주파수 분석기와 신호 생성기 같은 장비로 기지국의 특성과 프로토콜 적합성 등 ▲모바일 백홀과 무선 코어망 테스트는 무선 코어망과 기지국 사이의 전송 메커니즘을 진단한다.

이 중 모바일 기기 시험 장비 시장이 2019년 기준 26억 달러로 가장 클 것으로 전망된다. 또한, 모바일 백홀과 코어 시험 장비 시장은 연평균 8.5%로 가장 높은 성장률을 기록할 것이다. 무선통신 시험·계측 장비의 54%는 통신사들이 구매하고 단말·기지국 장비 제조업체가 41%를 차지한다.

이에 따라 키사이트테크놀로지, 내쇼날인스트루먼트, 로데슈바르즈 등의 계측 전문 기업에 대한 관심이 점점 커지고 있다.

키사이트, ‘5G NR 시험 인증 시스템’과 ‘광대역 오실로스코프’

키사이트테크놀로지는 국내외를 망라하며 5G 계측 인증과 계측기 사업에 적극적으로 뛰어들고 있다. 최근 키사이트는 국내 최초로 5G NR 시험 인증 시스템 구축을 위해 디티앤씨의 5G NR 테스트 솔루션 파트너로 선정됐으며, 13GHz부터 110GHz까지 5G 고주파대 영역 이상 계측이 가능한 ‘인피니엄 UXR 시리즈’ 오실로스코프를 출시해 주목을 받고 있다.

키사이트 UXR1004A 100GHz 오실로스코프

디티앤씨는 키사이트의 검증된 5G 테스트 솔루션의 조기 사용을 통해 국내 모바일 디바이스 에코시스템에 5G 테스트와 검증 서비스를 제공한다. 키사이트는 네트워크 에뮬레이션 솔루션과 방사 테스트용 맞춤형 챔버를 결합한 엔드 투 엔드 OTA(Over-the-air) 테스트 기능을 제공한다. 이 솔루션을 통해 디티앤씨는 전도, 방사 테스트 환경 모두에서 sub-6GHz(6GHz 이하 대역)와 mmWave 주파수(6GHz 이상 대역)의 5G 모바일 디바이스에 대한 규제 무선 주파수(RF) 테스트를 처리할 수 있다.

키사이트는 글로벌 칩셋과 디바이스 제조업체와의 제휴를 통해 5G NR 지원 엔드 투 엔드 테스트와 측정 솔루션을 출시했다. 이 솔루션으로 글로벌 모바일 에코시스템은 초기 설계부터 테스트, 제조에 이르기까지 전체 워크플로우에서 5G 제품 설계, 개발, 검증을 가속화할 수 있다. 또한, 키사이트는 sub-6GHz와 mmWave 주파수에서 빔포밍과 빔 관리를 포함한 최신 3GPP 5G NR Release-15 사양을 지원하는 5G 무선 주파수(RF) 설계 검증 테스트 솔루션인 5G RF DVT 툴세트도 출시했다.

키사이트 무선 테스트 비즈니스 부문 부사장, 제너럴 매니저인 카일라쉬 나라야난은 “키사이트가 한국 디바이스 에코시스템의 새로운 5G 설계 개발을 가속화 할 수 있는 엔드 투 엔드 5G 테스트 솔루션의 조기 사용을 통해 디티앤씨를 지원하게 된것을 기쁘게 생각한다”고 말했다.

이에 앞서, 키사이트는 13GHz에서 110GHz까지 진정한 아날로그 대역폭 범위의 모델을 갖춘 인피니엄 UXR 시리즈 오실로스코프를 발표했다. 키사이트는 최고의 신호 무결성과 향후 요구되는 기술 발전 사항을 충족할 수 있어 안정적 투자가 가능한 제품이라고 설명했다. 

UXR 시리즈는 5G와 차세대 기술에 중점을 둔 고속 시리얼과 광 설계자가 신제품 출시 기간을 단축시킬 수 있도록 더 높은 마진의 포괄적인 설계를 더 빠르게 지원한다. 또한, 높은 성능 레벨과 다양한 대역폭 선택의 조합으로 PAM4, 5G, 위성통신, 광 설계뿐만 아니라 모든 세대의 DDR, USB, PCIe 또는 기타 시리얼 기술과 함께 작업하는 엔지니어와 설계자들에게 적합하다.

프로스트 앤 설리번(Frost & Sullivan)의 테스트와 측정 인더스트리 디렉터 제시 카바조스는 “오늘날의 전자·통신 시스템은 차세대 테스트와 측정을 위해 더 복잡해졌다”며, “키사이트의 오랜 경험과 테스트, 측정에 대한 광범위한 전문 지식은 고속 디지털, 테라비트, 광학 연구, 5G, RF에서 빠르게 진화하는 측정과 규정 준수 요구를 충족시키며 차세대 혁신 기술을 제공하는 새로운 UXR 시리즈 오실로스코프에 명확하게 반영됐다”고 말했다.

이 외에 키사이트는 두 가지 솔루션인 N4391B 광학 변조 분석기(OMA) 솔루션과 M8194A 120 GSa/s 임의 파형 발생기(AWG) 솔루션을 추가로 발표했다. 이 솔루션들은 자사의 인피니엄 UXR 시리즈 오실로스코프와 함께 사용할 경우, PAM4, 400G, 600G, 테라비트 코히어런트 광학 인터커넥트 설계에 대한 시뮬레이션부터 분석까지 제공한다.

키사이트 디지털과 포토닉스 센터의 부사장인 데이브 시프리아니는 ”테라비트와 5세대 시리얼 기술의 개발이 가속화되면서, 고속 시리얼과 광학 기술이 지속적으로 속도와 성능 바운더리를 높이고 있다”며, “확장된 UXR 오실로스코프 시리즈, UXR 기반 OMA, 키사이트의 가장 빠른 AWG는 고속 설계자에게 오늘날의 기술 개발을 신속하게 발전시킬 수 있는 전례 없는 엔드-투-엔드 솔루션을 제공하면서, 미래에 대한 투자 보호도 제공한다”고 말했다.

NI, 기지국 없이 5G NR 스마트폰과 IoT 디바이스 성능 검증

내쇼날인스트루먼트(National Instruments, NI)는 최근 스파이런트 커뮤니케이션(Spirent Communications)과 손잡고 5G NR 디바이스용 테스트 시스템을 개발한다고 밝혔다. 5G 칩셋, 디바이스 제조업체들은 이 시스템을 통해 고가의 복잡한 5G 기지국을 활용하지 않고 실험실 환경에서 5G NR 스마트폰과 IoT 디바이스의 성능을 검증할 수 있다.

NI-스파이런트 데모

3GPP는 지난 6월 기술총회에서 공식적으로 5G 1차 표준을 승인한 한 바 있으며, 이에 대한 아키텍쳐 옵션과 규격으로의 추가 기능들에 대한 논의는 시간을 두고 이뤄질 전망이다. 5G 테스트 솔루션은 이런 변화에 발빠르게 대응할 수 있는 유연성을 가지고 있어야 하며, 특히 규격 진화에 따른 하드웨어 업그레이드 비용 부담을 최소화할 수 있어야 한다.

디바이스·네트워크 성능 테스트 분야 전문기업 스파이런트 커뮤니케이션은 5G 성능 솔루션 개발에 NI의 SDR(Software Defined Radio)제품을 채택했다. 스파이런트는 NI의 USRP(Universal Software Radio Peripheral) 장치와 mmWave 트랜시버 시스템을 채택해, 모바일의 위치, 영상, 데이터, 오디오, 통화 성능을 측정하는 5G NR 테스트 시나리오를 적용할 예정이다. 솔루션의 주요 아키텍쳐에는 NI 랩뷰(LabVIEW) FPGA 모듈을 활용한 5G NR 프로토콜 스택의 레이어 1~3 에뮬레이션이 포함된다.

스파이런트 커뮤니케이션의 롭 반브런트(Rob VanBrunt) 커넥티드 디바이스 사업부 총괄이사는 "NI는 5G 연구와 프로토타이핑에 조기에 성공함으로써 플랫폼 모듈화를 접목할 수 있었고 이로 인해 초기 상호운용성을 가속화했다. 이를 통해 우리 고객들도 플랫폼이 5G 규격 진화에 대응할 수 있을 것이라는 확신을 가지게 됐다”며, “5G 테스트 엔지니어들은 이미 NI의 표준 플랫폼이 가장 유연하고 강력한 하드웨어라는 것을 알고 있다. 고객들은 NI의 시그널 프로세싱이 접목된 스파이런트 8100 플랫폼을 통해 한층 강화된 제품 경험을 할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

5G 성능 테스트용 신규 솔루션은 6GHz 이하, 밀리미터파 라디오 대역을 모두 지원하며 스파이런트의 기존 네트워크 에뮬레이션 플랫폼과도 완벽하게 연동된다. 또, 이 시스템은 최대 2GHz의 대역폭까지 지원한다.

NI의 제임스 키메리(James Kimery) 무선통신 연구 담당 이사는 “NI의 고성능 플랫폼과 스파이런트의 모바일 사용자 경험 측정 방법론을 함께 적용한 것은 매우 고무적인 일”이라며, “2019년부터 5G 전용 디바이스가 출시될 예정인 만큼 5G 환경에서 셀룰러 위치의 정확도 평가, 영상·데이터 전송 성능 측정은 필수요소가 될 것”이라고 말했다.

로데슈바르즈, 5G-V2X 계측 솔루션 제공

로데슈바르즈는 5G 계측기 전문업체로 자율주행에서 V2X 영역의 계측 솔루션에 자신감을 드러내고 있다. 로데슈바르즈는 지난 85년 간 무선주파수(Radio Frequency, RF) 측정 솔루션을 공급하며 전 세계 많은 고객과 함께 성장해 온 독일 기업이다. 현재 5G 자동차 협회(5GAA)의 회원사이며, 6GHz 이하 주파수 대역 내 업그레이드 가능한 솔루션을 공급하고 있다.

로데슈바르즈 CMW500 Wideband Radio Communication Tester

6GHz 이하 주파수 대역 중에서도 높은 주파수 대역을 사용하는 오토모티브(Automotive) 분야는 여러 나라에 판매되는 차량의 특성으로 인해 글로벌 솔루션이 선호되고 있는데, 그 중에서 로데슈바르즈는 독일 내 많은 차량 OEM 업체들과 티어1(Tier1) 공급업체들이 사용하는 검증된 솔루션으로 전 세계에서 많은 호응을 받고 있다.

V2X(Vehicle to Everthing)는 차량과 차량 사이의 무선통신(V2V, Vehicle to Vehicle), 차량과 인프라 간 무선통신(V2I, Vehicle to Infrastructure), 차량 내 유무선 네트워킹(IVN, In-Vehicle Networking), 차량과 보행자 간 통신(V2P, Vehicle to Pedestrian) 등을 총칭하는 말로, 미래 자동차를 이끄는 기반이 되는 통신기술로 주목받고 있다.

V2X는 크게 802.11p와 C-V2X로 구분되고 있다. 이중 C-V2X는 3GPP에서 Release-14를 통해 공식적으로 지원하는 차량용 통신 규격이다. 802.11p 기술은 Wireless LAN 기술로 널리 알려진 802.11 계열의 기술이다. 처음부터 데이터의 연결을 주 용도로 하는 기술로 태어난 Wireless LAN 계열 기술이기 때문에 차량에서의 통신을 위한 용도로 설계됐음을 쉽게 유추할 수 있다. 차량 대 차량, 차량 대 사물(RSU 등 Infrastructure 포함)의 통신으로 위험 지역에 대한 선 안내, 위급 사항의 회피 기동, 최적화된 길 안내 등이 가능하다. 이미 10년 정도의 실증 사업 등을 통한 진행 이력이 있기 때문에 여기서 수집된 방대한 실증 데이터는 802.11p 기술의 가장 큰 강점으로 인식되고 있다.

C-V2X는 이동통신 기술(Cellular)을 V2X에 이용하는 방식이다. C-V2X 기술은 3GPP에서 관장하는 기술로, 이미 이동통신 네트워크와 단말을 통해 어떻게 시험해야 할지에 대한 논의와 검증이 있어왔다. C-V2X에 대해서도 마찬가지로 네트워크와 단말(차량 내 기기)로 나눠서 고려할 수 있을 것이다. 최근의 동향은 이 중에서도 특히 차량 대 차량의 통신에 대해 시험하는 부분이 많은 관심을 받고 있다. 기존의 이동통신을 기준으로 하면, 기지국과 단말 간의 통신에 대해서는 여러 가지 다양한 검증 방식들이 논의·검증돼 왔다. 하지만, V2V는 기존과 같은 기지국 대 단말의 통신 방식이 아니라 단말 대 단말(Device to Device)의 통신 방식으로 구현된다. 로데슈바르즈는 이미 3GPP Release-13의 단말 대 단말 통신을 프로토콜 측정을 통해 구현한 바 있으며, 이를 기반으로 3GPP Release-14의 V2V 측정에 대한 요구사항을 지원하며, C-V2X 지원 칩셋 모델들의 검증과 측정을 위해 광범위한 지원이 진행되고 있다.

C-V2X 장치를 검증하는 광대역 무선통신 테스터 ‘CMW500 Wideband Communication Tester’는 이미 국내에서 기준 장비의 지위를 차지하고 있다. 2세대 GSM 통신에서부터 현재 지원되는 광대역 LTE와 LTE-A의 Carrier Aggregation, 그리고 LTE-A Pro까지 이동통신 단말에 대한 포트폴리오를 제공하고 있다. Non-Cellular로 불리는 Bluetooth, WiFi와 사물 인터넷을 위한 eMTC와 NB-IoT까지 지원한다. 또한, CMW500 Wideband Communication Tester 기기는 소프트웨어 옵션의 변경으로, RF Call Box 측정기에서 Protocol 측정기로 변환이 가능하다. 3GPP에서는 단말의 시험을 위해 RF 특성의 시험과 Protocol의 시험을 서로 다른 Section으로 규정하고 있는데, CMW500은 Protocol 측정에 대해서도 공인된 측정 플랫폼으로 검증돼 있으며, 3GPP Release-14의 LTE-V2X에 대해서도 프로토콜 솔루션으로 측정을 지원하고 있다.

5G는 3GPP에서 Release-15를 통해 지원하는 통신 규격이다. 5G는 일반 휴대폰, IoT, 차량 통신까지 지원하는 것을 목표로 하고 있다. 뛰어난 데이터 처리능력, 낮은 지연률, 신뢰성을 자랑하는 5G는 자동차들이 실시간으로 풍부한 데이터를 공유하도록 도와줌으로써 완전 자율주행을 지원할 수 있다.

특히, 여러 센서의 설치로 인해 발생할 수 있는 비용문제에 있어 C-V2X의 통신망을 이용해 이들 센서의 역할을 대체하는 방향이 많은 관심을 끌고 있다. 현재 C-V2X는 LTE를 기반으로 하는 LTE-V2X로 설계돼 있지만, 5G는 URLLC 애플리케이션으로 이를 포함할 예정이며, 이는 3GPP Release-16을 통해 2020년 구현될 예정이다.

5G는 우리의 생활 전반에 그 영향을 미칠 것으로 예상되며, C-V2X는 5G의 일부로서 우리의 생활에서 사용될 것으로 보인다.

로데슈바르즈는 5G NR의 무선 특성을 지원할 수 있는 신호 분석기와 신호 발생기 솔루션을 제공하고 있다. 5G의 측정을 위해 필요한 요구 사항에 대해서는 3GPP에서 아직 완성되지 못한 부분이 있기 때문에 이에 맞춰 계속적인 업데이트와 지원이 있을 예정이다.

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양대규 기자  yangdae@epnc.co.kr

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