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I. 제목
적응형 광대역 무선메쉬백홀 기술 개발
II. 연구개발의 목적 및 필요성
○ 국방 전술통신 체계에서 기동 중에도 고속 대용량 전술 정보(C4ISR)의 실시간 교환 제공
- 전장영역 어디에서라도 네트워크 접속성 향상과 전장상황 변화에 따른 적응형 망 구성을 통해, 기동간 C4ISR 정보를 효율적으로 소통시킴으로써 미래전에서의 정보우위 달성을 위해 기동간 적응형 무선 메쉬 기술이 요구됨
- 기지국 접속이 어려운 지형에서 이동 기지국간 연동을 통해 전술정보통신체계 접속이 가능하고, 전장 환경 적응과 지취/상황정보 전송 경로 다변화를 제공하기 위해 적응적 통신 링크 및 통신망 형성이 가능한 적응형 무선 메쉬 기술이 요구됨
- 운영요원의 안테나 정렬없이 노드간 자동적인 빔 형성을 통하여 통달거리를 확장할 수 있고, 지상에서의 기동 노드간 동적 무선 메쉬망 구성뿐만 아니라, UAV 등을 이용한 공중 중계 기능을 통해 기지국 접속이 어려운 지형에서도 전술통신체계간 접속이 가능한 적응형 무선 메쉬 기술이 요구됨
○ 국민의 안전 보장을 위한 공공안전 및 재난구조 (PPDR : Public Protection and Disaster Relief) 통신 서비스 제공
- 지역적으로 재난이 발생하여 기지국 및 유선 백홀망 불능 및 붕괴되는 경우, 통신망의 긴급 전개 및 복구에 의한 공공안전, 재난구조 서비스가 요구되며, 이를 위해 광대역 무선 메쉬 백홀이 요구됨
○ 이동통신망에서 고정 및 이동 기지국간 무선 메쉬 백홀 제공
- 현재 이동 통신망은 매크로셀 이외에 수많은 소형셀로 구성되는 복잡 다양한 토포롤지를 발전될 것으로 전망
- 고정형의 중앙집중형 PtoP 연결의 기존 무선 백홀 기술에 비해, 이동셀에 대한 백홀 능력, 다중 홉 전달 능력, 적응적 백홀망 구성, 백홀망 확장성(scalability)을 제공할 수 있는 적응형 메쉬망 능력을 가진 무선백홀 기술이 요구됨
- LoS 환경에서 확장된 통달거리 및 고속의 무선 백홀 제공과 함께, 도심 등의 NLoS 환경에서도 이동기지국간 광대역 무선메쉬 백홀을 제공함으로써 고비용의 유선 광-이더넷 백홀을 대체 가능
○ 군의 전투력 향상, 재난 대국민 서비스, 연구개발비 효율화, 산업화 촉진 및 국익 창출
- 최신 이동통신기술을 군의 전술통신체계에 적용함으로써 군 전술통신의 기동성/생존성 향상과 군 전투력 향상
- 민, 정, 군에서 공통으로 소요되는 기술을 융합할 수 있는 기술 및 장비를 개발함으로써 연구개발 비용 효율화
- 개발된 기술 및 장비를 군의 전술통신에 적용하고, 민의 산업화 촉진하여 국외 수출함으로써 국익창출
- 공공안전 및 재난통신 서비스를 국민에게 적시 적소에 제공함으로써 대국민 서비스와 질의 향상
III. 연구개발의 내용 및 범위
○ 전술통신망, 공공안전재난통신망, 이동통신망에서 이동 및 기동하는 통신노드들 사이 및 통신노드-기반망 사이에서 적응형 빔포밍에 의한 무선 메쉬망을 구성하여 광대역 정보를(100 Mbps 이상) 실시간적으로 (3-홉 100ms) 전달할 수 있는 TRL 7 단계의 시제품 장비 개발
○ 2D 빔포밍 기술을 적용한 적응형 광대역 무선메쉬망 기술
- 광대역 전송을 위한 OFDM(A)-MIMO기반 적응형 무선전송기술 적용
· OFDM(A) (BW 5/10/20 MHz) 적용
· 멀티 캐리어 전송 (2 x BW) 지원
· 다중안테나 MIMO (4 stream 이상) 적용
· 적응형 전송 (AMC, PC, HARQ) 적용
- GPS가 없는 환경에서도 통신노드간 자율 분산통신이 가능한 적응형 무선 메쉬망 기술 적용
· 자율적 분산 망 동기: GPS 또는 Non-GPS 모드 지원
· 자율적 분산 접속 제어, 분산 자원 할당
· 적응형 메쉬망 형성 및 제어
· 적응형 L2 계층 라우팅 및 QoS 제어
- 적응형 원형 어레이 기반 2D 다중 빔포밍 기술 개발
· 원형 어레이 안테나 기반 적응형 2D 다중 빔포밍 기술
· 간섭 및 재밍 신호 제거 기능을 가진 적응형 빔포밍 기술
· 커버리지 및 통달거리 확장을 위한 제어 채널 및 트래픽 채널 빔포밍
○ 최종 산출물
- (장비) 최신 이동통신을 적용한 무선메쉬백홀 통신장비 3대
- (기술) 타 통신장비에도 적용 가능한 적응형 원형어레이 2D 빔포밍 기술
IV. 연구개발결과
○ 적응형 광대역 무선메쉬백홀 시제품 개발
- BBU(Base Band Unit) : 외부 장치로부터 이더넷 데이터를 수신하고 디지털 신호 처리를 수행한 후 광신호로 변환해 RAU에 신호를 송/수신한다. 뿐만아니라 코드북 기반의 Precoding 행렬 선택에 의한 적응형 빔포밍 기능 수행
- RAU(RF & Antenna Unit) : 실외 운용되는 RAU는 BBU로부터 수신된 디지털광 신호를 RF 신호로 변환하여 안테나를 통해 상대 노드로 전송 및 역기능 수행
○ 2D 빔포밍 기술을 적용한 적응형 무선 메쉬망 기술 개발
- 중심 제어노드 없이 자율적으로 망동기, 가입자 접속, 자원할당, 라우팅 등 기능 개발
· 자율적 분산 망 동기 : GPS 또는 Non-GPS 모드 지원
○ 적응형 원형 어레이 기반 적응형 2D 다중 빔포밍 기술 개발
- 4x16 형 어레이 기반의 안테나로 송신 신호에 대한 디지털 빔포밍 기능 수행
· 원형 어레이 기반 적응형 2D 다중 빔포밍 개발
· 커버리지 및 통달거리 확장을 위한 제어 및 트래픽 채널 빔포밍 기능 개발
○ 통합시뮬레이터 개발 및 시스템 성능 분석
- 통합시뮬레이터로 성능지표로 분석하고 최적의 성능을 나타나기 위한 시스템 파라미터 산출
V. 연구개발결과의 활용계획
○ 군수분야
- 군 전술통신망 : 현 운용중인 군 전술통신망에 이동성을 부가하기 위해 이동 중인 기지국과 기반노드 사이 전송로 제공
- 함정 간 통신망 : 해상에서 작전을 수행하는 함정들 사이 메쉬 네트워크로 실시간으로 정보에 대한 공유가 가능하며 작전 효율 향상
- 함정 전압 통신망 : 함정 접안 시 지휘소로 작전 수행 결과, 함정의 상태 등에 대한 신속한 보고와 정보 교환 가능
○ 민수분야
- 이동통신 분야 및 공공재난 안전통신망에서 고정 및 이동 기지국간 메쉬망 구성을 통한 광대역 무선 메쉬 백홀 장비로 적용
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