5G networks are rapidly expanding. Simultaneously, the need for a testbed-not a commercial network-is increasing to verify aspects such as 5G network security vulnerabilities. Open-source projects in 4G networks already exist and are implemented similarly in commercial networks. Due to the compatibilty between 5G and 4G networks, 5G networks are being developed and implemented as open-source projects on the basis of 4G networks. In this study, we review the development trends of 5G open-source projects and simulators that can be used for 5G research.
5G 기반의 스마트시티 서비스 데이터 수집 및 공유 시스템은 5G 융합서비스 플랫폼의 시스템컴포넌트로 설계 및 개발된 시스템이다. 본 시스템은 크게 데이터 수집 서브시스템, 데이터베이스 서브시스템, 및 데이터 공유 서브시스템 세 서브시스템으로 이루어져 있으며, 범용성, 확장성, 유연성 및 개방성에 중점을 두고 설계 및 개발되었다.
아이폰을 비롯한 새로운 스마트 기기의 도입으로 촉발된 폭발적인 데이터 트래픽의 증가는 사회.경제적으로 큰 변화를 가져 왔으며, 앞으로도 그 추세가 계속될 것으로 예측되고 있다. 국내의 경우 증가하는 데이터 트래픽을 수용하기 위해 10MHz의 LTE 시스템을 도입하여 상용 서비스를 시작한 바 있으며, 올해 하반기부터는 20MHz의 광대역 LTE 서비스와 함께 2개의 반송파를 집성하는 CA(Carrier Aggregation) 기술이 적용된 LTE-Advanced, 즉 4G 상용 서비스를 이미 개시하였다. LTE 상용 서비스가 본격화 되기 시작하면서 제조업체와 대학, 연구소 등을 중심으로 다음 세대 이동통신 기술에 대한 관심이 보다 높아졌으며, 최근 LTE-Advanced 상용 서비스 개시를 계기로 5G 이동통신에 대한 논의가 본격적으로 시작되고 있다. ITU-R WP(Working Party) 5D는 2012년 7월에 개최된 제13차 회의에서 2020년 및 그 이후의 미래 IMT 시스템을 위한 비전(Vision) 및 기술동향 연구를 수행하기로 결정하였으며, 2013년부터 본격적인 연구에 착수하여 미래 IMT 기술동향 보고서와 미래 IMT 비전 권고를 각각 2014년과 2015년까지 개발할 계획이다. 이와 관련하여 3GPP와 IEEE 802도 현재 표준화가 진행되거나 진행 예정인 최신 기술들을 중심으로 미래 IMT 기술동향 보고서에 대한 기고를 제출하였다. 향후 ITU-R WP 5D는 전례로 볼 때 현재 진행 중인 2020년 및 그 이후의 미래 IMT 시스템을 위한 비전 및 기술동향 연구 작업이 마무리하면, 4G인 IMT-Advanced의 경우와 마찬가지로 5G의 기술적 요구사항을 정의하고, 5G 후보 기술규격을 외부 표준화 기구들로부터 제안 받아 5G 기술로 승인하는 과정을 밟게 될 것이며, 이후 이 요구사항을 만족하는 시스템을 5G 이동통신 시스템이라고 명명하게 될 것이다. 5G 이동통신 시스템에 대한 요구사항은 다양한 의견 교류를 통해 큰 틀에서 컨센서스를 이루어가는 중이며, 이러한 내용이 ITU-R WP 5D의 기술적 요구사항에 반영되어 보다 구체화 될 것이다. 반면 5G에 대한 기술적 접근방법에 대해서는 여러 시각들이 존재하는 것이 사실이나, 현재 이에 대한 논의가 활발히 진행되고 있으며, 결국은 관련 표준화 기구들에서의 논의를 통해 그 접근방법이 최종적으로 결정될 것으로 보인다. 본 고에서는 먼저 5G 이동통신 요구사항과 4G 이후의 표준화 기술에 대해 살펴 본 후, 향후 이동통신 기술이 어떤 시나리오에 따라 발전할 것인지, 5G 네트워크는 어떤 구조를 갖게 될지, 그리고 어떤 기술이 적용될 지 등에 대해 개인적인 시각에서 전망해보고자 한다.
3GPP 5G 시스템은 서로 다른 액세스 네트워크를 하나의 인터페이스로 수용하는 Common Core (코어) 네트워크 구조를 지향하고 있으며, 이를 기반으로 한 3GPP 5G 시스템 Phase 1 (Release 15) 규격에서는 Untrusted Non-3GPP 액세스를 3GPP 액세스와 동일한 인터페이스로 코어 네트워크와 연결되는 하나의 액세스 네트워크로 수용하고 있다. Untrusted Non-3GPP 액세스를 수용하기 위하여, 3GPP 5G 시스템은 RAN 위치에 N3IWF (Non-3GPP Inter-Working Function)을 두고 UE와 코어 네트워크 간의 인터페이스를 지원하며, Trusted Non-3GPP 액세스 네트워크의 수용은 Release 16를 목표로 하고 있다. 본 논문에서는 3GPP 5G 시스템에서 Trusted Non-3GPP 액세스를 수용하기 위한 네트워크 구조 및 시그널링, 각 기능 구조 등의 설계 방안을 제안하고, 이를 기반으로 구현한 5G 시스템의 동작 결과를 보여준다. 제안된 방식은 N3IWF가 Untrusted/Trusted 액세스 네트워크를 모두 수용할 수 있도록 설계되었고, Untrusted/Trusted와 같이 서로 다른 종류의 Non-3GPP 액세스를 수용하더라도 N3IWF의 기능은 동일하다는 장점이 있다. 구현된 시스템 결과물은 3GPP 5G 시스템 Phase 1 구조를 그대로 수용하며 Trusted Non-3GPP 액세스 네트워크를 위한 별도의 추가기능 없이도, 액세스 독립적인 인터페이스를 코어 네트워크로 제공할 수 가능성을 보여준다.
4세대 이동통신인 LTE의 성공적인 도입과 함께 최근 유럽, 중국, 일본 등 주요국은 2020년 5세대 이동통신 상용화를 목표로 기술, 표준화, 시장 주도를 위해 경쟁적으로 연구 개발 및 투자를 본격화하고 있다. 본 논문에서는 5G 이동통신의 향후 발전 방향을 가늠해보기 위해서 현재 국내외에서 진행되고 있는 5G 이동통신시스템의 전반적인 동향과 함께 각 국가에서 설정하고 있는 시스템 요구사항에 대해서 살펴보고자 한다.
최근 ICT 기술의 발달로 인해 정보시스템의 융합 서비스 플랫폼에 대한 변화가 고속화되고 있다. 5G 통신, IoT, AI, Cloud가 적용된 사이버 시스템으로 확장된 융합 서비스가 실제 사회에 반영되고 있다. 하지만 사이버 공격과 보안 위협에 대한 대응과 보안기술 강화를 위한 사이버 보안 감리 분야는 미흡한 실정이다. 본 논문에서는 5G 통신, IoT, AI, Cloud 기반의 정보시스템 보안성 확장에 따른 정보보호 관리체계 국제표준 분석, 보안 감리 분석과 관련 시스템들의 보안성을 분석한다. 그리고 정보시스템의 사이버 공격과 보안 위협에 따른 보안성 확장을 위한 사이버 보안 감리 점검 사항과 내용을 설계하고 연구한다. 본 연구는 5G, IoT, AI, Cloud 기반 시스템들의 융합 서비스 확장에 따른 사이버 공격과 보안 위협대응을 위한 감리 방안과 감리 내용의 기초자료로 활용될 것이다.
5G 네트워크의 출현으로 다양한 분야의 새로운 도약이 기대되고 있으며, 특히 자동차 분야에서의 적용에 대한 기대가 크다. 자동차는 커넥티드카(connected car)를 넘어 스마트카(smart car)로의 진화를 이어가고 있으며, 이 과정에서 5G 네트워크의 기여가 클 것으로 기대된다. 본 연구에서는 5G 네트워크의 적용에 따른 자동차의 변화상과 이에 따른 자동차의 보안 문제를 살펴본다.
5G 시대가 상용화를 넘어 고도화되는 시점에서 기존 단순 물류 창고 업무를 처리하던 곳들이 IT 융합기술과 플랫폼을 접목하면서 스마트 물류 창고로 탈바꿈하고 있다. 스마트 물류 창고는 5G 기반으로 AI, 딥 러닝, 로봇 기술로 제품의 정확한 수요 및 재고 예측이 가능하고, 입출고 상태에 대한 정보를 실시간으로 제공한다. 이커머스 시장이 커짐에 따라 스마트 물류 분야도 급격한 성장을 이루고 있다. 본 논문에서는 스마트 물류 창고 시스템을 구현하며, 5G 기반 물류 자동화 로봇 활용으로 신속하고 정확한 물류 시스템 구축하는 방법을 연구하여 제안한다.
본 논문에서는 5G 시스템에서 저지연 통신들을 위한 효율적인 세션 관리 기법을 제안한다. 본 논문에서의 효율적인 세션 관리 기법은 저지연 통신들을 위한 세션 설정 실패 시 불필요한 재시도 제어 오버헤드를 방지, 단말의 배터리 소모를 막고 네트워크 리소스 낭비를 방지할 수 있도록 제안한다. 제안하는 기법은 만약 단말이 네트워크 실패 혹은 리소스 부족으로 인하여 5G 시스템과의 저전력 통신을 위한 Always-on PDU 세션 설정이 실패했을 때, 5G 네트워크로부터 실패 관련 특정 정보를 포함한 NAS 메시지에 의하여 단말의 Always-on PDU 세션 재설정을 제한한다. 실험 결과, 현재 3GPP 5G 시스템에서의 세션 관리 방안과 비교하여 제안하는 ESMS는 불필요한 제어 오버헤드를 최소화하고, 단말의 배터리 효율성을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
최근 스마트 폰의 보급과 컨텐츠 이용에 있어서 주요 트래픽이 IoT 데이터 및 실시간 미디어 데이터로 옮겨감에 따라 모바일 트래픽은 기하급수적으로 증가 중이다. 기존 LTE 시스템에서의 한계를 극복하기 위한 5세대 이동통신기술(5G)은 4G LTE 시스템 대비 1000배의 데이터 트래픽 수용률, 연결 디바이스의 수용, 저지연, 고 에너지 효율, 비용을 충족하는 기술이나 높은 주파수 영역의 사용에 따른 경로손실이 매우 높아 기존 4G LTE 시스템에 비하여 서비스 제공이 어려울 수 있다. 이러한 단점을 극복하기 위하여 스몰셀이나 단말간통신(D2D)등 여러 가지 기술들이 연구중에 있다. 본 논문에서는 5세대 이동통신시스템의 시스템 성능향상을 위한 기술로 스몰셀 기술을 소개한다. 이후 스몰셀 기술 적용 분석과 매크로 통신과 스몰셀 통신에 대한 결정, 전력제어에 대한 제안하는 알고리즘 적용의 결과의 비교로 성능을 분석한다. 분석결과를 통하여 5세대 이동통신 시스템에서 스몰셀 기술을 이용하면 음영지역 개선 및 밀리미터파의 경로손실 문제를 크게 감소하는 효과를 얻을 수 있음을 보인다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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