5G는 비면허대역폭을 사용하지 못할까? (NR-U)

4G나 5G는 면허 대역을 사용한다고 했다. 그런데, 비면허대역은 아무나 사용할 수 있다고 했는데, 이 대역은 왜 사용하지 않는걸까? 물론, 이동통신도 비면허 대역을 사용할 수 있다. 하지만, 체계적으로 관리되는 면허대역과는 다르게 안정성을 보장할 수 없기 때문에 보조적인 방식으로 비면허대역도 사용한다. 먼저 LTE의 기준으로 알아보자.

 

LTE-LAA(Licensed Assisted Access)

비면허 주파수대역은 Wi-Fi만 사용하는 것이 아니냐고 묻는다면, 아니다. 말 그대로 비면허 주파수기 때문에 아무나 쓰면 되기 때문에 Cellular 사업자들도 이 망을 사용할 수 있다. 그런데, Wi-Fi는 보내기 전에 Channel에 이미 보내고 있는 사람이 있는지 확인하는 Listen Before Talk (LBT)라는 매너를 지키는 프로토콜이지만, 일반적인 LTE는 그런 거 없이 보내고 싶으면 보낸다. 참다못한 Wi-Fi 진영에서는 LTE에게 매너를 갖춰오라고 말하기에 이르고, LTE 진영에서는 Wi-Fi의 기본 매너를 탑재한 프로토콜 LTE-LAA를 사용하여 비면허 주파수대역을 사용한다. 기본적으로 Cellular망이 Wi-Fi 망보다는 안정적이기 때문에 중요한 정보들은 면허 주파수대역을 사용해서 보내고, 이 대역을 기준으로 삼아, 필요하거나 추가적인 전송이 가능할 때만 비면허 주파수대역을 사용한다. 이 때 여러 Component Carrier을 사용해서 비면허주파수 대역을 이용하게 된다.  

이처럼 Unlicensed Band (비면허대역폭)을 LTE와 NR에서도 사용할 수 있다. NR에서 비면허대역폭을 쓰는 시나리오는 크게 2가지가 있다. 면허대역폭을 Anchor로 사용하고, 비면허대역폭이 허용할 때마다 조금씩 확장해서 사용하는 시나리오 Anchored NR-U와 비면허대역폭 단독으로 사용할 수 있는 Standalone NR-U가 있다.

 

Anchored NR-U

앞에서 설명했던 바와 같이, LTE나 NR처럼 면허대역폭을 Anchor로 삼아서, 안정적인 데이터를 보내야할 때는, Cellular망을 사용하고, 추가적인 Bandwidth가 필요할 때는, NR-U의 Unlicense Band를 사용하는 방식이다. 무엇보다 아래 그림에서 볼 수 있듯이, Core 망과 NR-U가 직접 연결되어 있는 것이 아니라, Cellular망을 통해서 Control-Plnae (C-Plane)이 이어져 있다.

 

StandAlone NR-U

아래 그림처럼 5G의 Core Network가 바로 NR-U로 C-Plane을 연결하였다. LTE와 5G에 NSA와 SA가 있는 것 처럼 NR-U도 Unlicensed Band를 단독으로 사용할 수 있는 SA버전이 있다.

 

Multiple Carrier in NR

 NR에서는 16개의 Component Carrier를 활용한 Carrier Aggregation (CA)가 가능하다. 즉, 여러 개의 Carrier를 묶어서 더 큰 대역폭을 제공받을 수 있다. 그런데 이미 최대 Channel Bandwidth가 400 MHz나 되는데 이렇게 많은 Carrier를 묶어서 사용할일이 있을까? 있다. 자신들이 사용할 면허 주파수대역은 세심하게 사용하고, Wi-Fi와 경쟁할 비면허 주파수대역에서 여러 Carrier로 나눠서 할당하여, CA를 지원할 수 있게된다.

[Reference]

https://www.qualcomm.com/news/onq/2020/06/11/how-does-support-unlicensed-spectrum-nr-u-transform-what-5g-can-do-you