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5G 표준화 동향 Cisco 비전 황성호 수석 [email protected] Cisco Systems, CSE of APJ Mobility Group

5G 표준화 및 Cisco#비전 · 1G 2G 3G 4G 5G ST.coding: ... 2G, 4G Satellite Broadcast TV AM/FM Radio GPS Wi-Fi ... 4G HotSpot 5G Giga#WiOFi# IoT#

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5G  표준화 동향 및 Cisco  비전

황성호 수석  [email protected]  

Cisco  Systems,  CSE  of  APJ  Mobility    Group

AGENDA 1. 5G 요구 환경 및 서비스 비전

2. 5G 연구기관 동향

3. 5G 구현 기술

4. Cisco 5G 비전

5. 요약

2

1. 5G  요구 환경 및 서비스 비전

4

5G 요구 환경

IoT(Internet of Things) MTC(Machine-Type-Communication)

Gigabit wireless connectivity More capacity

Better cost efficiency Long battery lifetime

Low latency

5

5G 서비스 비전

유비쿼터스 접속

만지는

몰입서비스

클라우드 기반

실시간서비스

사물통신

인터넷

2. 5G 연구기관 동향

7

5G 연구기관 동향

METIS  

5G-­‐PPP  

3GPP  

2013   2014   2015   2016   2017   2018   2019   2020   2021  2012  

WRC:  World  RadiocommunicaSon  Conference    ITU-­‐R:  ITU-­‐R:  InternaSonal  TelecommunicaSon  Union  RadiocommunicaSon  Sector    

Dev.:  Development  

Req:  requirement  5G-­‐PPP:  5G-­‐Public  Private  Partnership  

METIS:  Mobile  and  wireless  communicaSons  Enablers  for  the  Twenty-­‐twenty  InformaSon  Society  

Op+miza+on  and  Standardiza+on   Implementa+on  and  trial   Commercial  

Req.  submission   Research  and  Dev.   Standardiza+on   Detail  of  STD   Commercial  

NSF   Future  Internet  Architecture   Next  Phase  

ITU-­‐R  IMT  for  2020  and  beyond  

IMT  vision   Requirements   Proposal   Specifica+on  

Rel  12   Rel  13   Rel  14   Rel  15   Rel  16   Rel  17  

5G  Standard   Commercial  

WRC-­‐18/19  Spectrum  AllocaSon  

Market   동계 올림픽   하계 올림픽  

System  requirements  

NSF:  NaSonal  Science  FoundaSon  

8

5G 품질 요구 사항

100  

Source:  METIS,  Towards  the  METIS  5G  Concepts  

10  

1  

0.1   1000  100  

10  1  

10  1  

0.1  

1000  

100  

10  

x1000  

x100  

x10  

x1  

1000  100  

10   1  

1  

10  100  

지연시간  [ms]  

연결수  [104/km2]  

 

비용 효율  [Bit/$]  

이동속도  [Km/h]  

주파수  효율성  [bps/Hz]  

셀경계  속도  

[Mbps]  5G  

최대 속도  [Gbps]  

트래픽 용량  

사용자  데이터  속도  

주파수  대역폭  

지연 속도  [ms]  

신뢰성  

단말  연결수  

이동속도  

에너지  효율  

1000  

100  

10  

대용량  

고속  

광대역  

1  

10  

고신뢰성  

4G  

3. 5G 구현 기술 요소

10

무선통신 세대별 진화

MulSple  Access   FDMA    TDMA  CDMA   W-­‐CDMA   OFDMA  

   TDD  NOMA  FBMC  GFDM  

ModulaSon/Coding   QPSK   DS/FH  ST  coding  MIMO  QAM  

MU-­‐MIMO  Massive  MIMO  

Network  Topology   Frequency          Reuse   Handover   Pico  

Relay  

FFR  CoMP  F-­‐eICIC  

3D  beamforming            FQAM  

FFR:  FracSonal  Frequency  Reuse  CoMP:  Coordinated  MulS-­‐Point  operaSon  F-­‐eICIC:  Further  enhanced  Inter-­‐Cell  Interference  CancellaSon  NOMA:  Non-­‐Orthogonal  OFDMA  DS/FH:  Direct  Spreading/Frequency  Hopping  

1G   2G   3G   4G   5G  

ST  coding:  Space  Time  coding  FQAM:  Frequency  Quadrature  Amplitude  ModulaSon  FBMC:  Filter-­‐bank    Based  MulS-­‐Carrier  GFDM:  Generalized  Frequency  Division  MulSplexing  

11

5G 기술 요소

Network virtualization: core to radio

Control and user plane split

Decoupled downlink and uplink

Light MAC and optimized RRM Better cost efficiency

Massive MIMO/Beamforming, active antenna

Device-to-Device(D2D) communication

New Air Interfaces

mmWaves

12

NOMA: Non-Orthogonal OFDMA

주파수, 코드  

전력  

주파수  

Orthogonal  among  users   Non-­‐Orthogonal    among  users  

전력  

CDMA,  OFDMA   NOMA  

w/o  SIC  

w/  SIC  Decoding  UE1    Signal  and  CancellaSon  

UE1  

UE2  

전력  

주파수  

UE1  

UE2  

SIC:  Successive  Interference  CancellaSon  

13

mmWave, Massive MIMO, 3D-Beamforming

mmWave  &  higher  bandwidth   3D-­‐beamforming  

데이터 지연 속도 8ms

최대 데이터 속도 1Gbps > 50Gbps

1ms

주파수 대역폭 100MHz 1GHz

1GHz 2GHz 4GHz 5GHz 500MHz

2G ~ 4G Satellite Wi-Fi

3GHz

2G, 4G

Satellite

Broadcast TV

AM/FM Radio

GPS

Wi-Fi Weather

radar

S band L band

50GHz

mmWave above 6GHz 3D-channel model, full dimension MIMO

14

FQAM Inter-­‐Cell  Interference  Design   FQAM   DistribuSon  of  ICI  

+  

+  

+  

Sn  

Sm  

S  

Desired    Signal  

Inter-­‐cell  Interference  Signal  

Inter-­‐cell  Interference  Signal  

Interference    

Interference    

Interference    

Interference    

R  =  S  +  N  

간섭 신호 변조를 이용한  셀간 간섭 특성을 변화  

FSK   QAM  

셀간 간섭의 통계적 특성이  비가우시안(non-­‐Gaussian)  

QAM(Blue):  Gaussian  

FQAM(Red):  Non-­‐Gaussian  

Moving Wireless Backhaul

mmWave  backhaul  link  (Gbps)  Inside  hotspot    

Sub  6GHz  access  link  

Giga  Wi-­‐Fi/LTE-­‐A  Femto  

MHN:  Mobile  Hotspot  Network  

15

16

In-band full duplexing

Half-­‐duplex  

Time#2    or  Freq  #2  

Time#1  or  Freq  #1  Full-­‐duplex  

Same  Time/Freq  

D   S   U   U   D   S   U   U   U  

UE1,  UL  heavy  

D   S   D   D   D   S   D   D   D  

UE2,  DL  heavy  

U   U   U   U   U   U   U   U   U  

D   D   D   D   D   D   D   D   D  

Full-­‐duplex  TDD  Carrier  

17

Core Network Considerations

Wire-­‐line  and  wireless  Separated  Control  plane  from  data  plane    VirtualizaSon  RAN/GW  co-­‐located  content/service  cache  

GW-­‐GW  mobility  MulSple  RATs  service  Higher  peak  user  throughput  

Future  Internet  Architecture  

18

Flat Core Architecture 분산형 클라우드  

이동성   인증   과금  

게이트웨이 기능  

코어 제어부  

분산형 클라우드  

GW  Data  Plane  

동기화  

4G   Hot  Spot   5G   Giga  Wi-­‐Fi   IoT  

Distributed  virtualizaSon  +  separate  control  and  user  plane      

이동성   인증   과금  

게이트웨이 기능  

코어 제어부  

19

GW-GW mobility

IP1   IP1  +  IP2   IP1  +  IP2  +  IP3  

Seamless  mulSple  GW  mobility  +    mulSple  tunnel  management  for  a  UE      

응용서비스 서버   응용서비스 서버  

유휴 자원 해제  

이동성   인증   과금  

게이트웨이 기능  

코어제어부  

이동성   인증   과금  

게이트웨이 기능  

코어제어부  

GW  Data  Plane  

20

Multi-RAT & Multi-Path Service

UE  

GW-­‐level  mulS-­‐path  management  • Different  control/user  plane  • Semi-­‐staSc  scheduling  on  radio  condiSon  • Hard  handover  on  mulS-­‐RAT  • Same  IP  address  

MulS-­‐RAT  carrier  aggregaSon  • Individual  control/user  plane  on  mulS-­‐RAT    • Real-­‐Sme  dynamic  scheduling  on  mulS-­‐radio  condiSon  • Lossless  handover  • Same  IP  address  

Peer-­‐level  mulS-­‐path  management  • Independent  data  path  under  mulS-­‐APN  • ApplicaSon-­‐level  packet  scheduling  • Different  IP  address  

AP  

eNB  

GW  

GW  

Peer  

AP  

21

Future Internet

Content Provider

Client

RouSng  Table  

Dest  IP  

Interest  Packet  Content  Name  

Content  Store  

FIB  

FIB  

Data  Packet  Content  Name  

Content  

PIT  채Content  Store  

Interest  Packet  Content  Name  

matching  Data  Packet  Content  Name  

Content  

•  Content  Centric  Network  •  Named-­‐Data  Networking  

Client

IP  Datagram    

Dest  IP  

Src  IP  

4. Cisco 5G 비전

23

네트워크 연결

1

5

2

3

4

Knowledge & Learning Network

Dynamic Network

Virtualized & Orchestrated

Intelligence & Optimization

Connectivity

Start with a robust Telco architecture

Mobile Backhaul,

Packet Core, Gi-LAN Small Cell

(SP Wi-Fi & Licensed) Increasing Sophistication

Expanding Capabilities & Capacity

24

네트워크 최적화

Enable Intelligence to Optimize the Network

Portfolio:

SON, WAN Orchestration, Policy (PCRF) Suite

1

5

2

3

4

Knowledge & Learning Network

Dynamic Network

Virtualized & Orchestrated

Intelligence & Optimization

Connectivity

Increasing Sophistication

Expanding Capabilities & Capacity

25

가상화

Increase Elasticity & Agility at Lower Cost Points

Virtualized Platforms

1

5

2

3

4

Knowledge & Learning Network

Dynamic Network

Virtualized & Orchestrated

Intelligence & Optimization

Connectivity

Increasing Sophistication

Expanding Capabilities & Capacity

26

다이나믹 네트워크

Realizing Dynamic Network Service Delivery through Service Orchestration, Dynamic, Self Service, Service C

hains & 3rd party Hosting

1

5

2

3

4

Knowledge & Learning Network

Dynamic Network

Virtualized & Orchestrated

Intelligence & Optimization

Connectivity

Increasing Sophistication

Expanding Capabilities & Capacity

27

지능형 네트워크

Knowledge & Learning Network

Learns, Understands and Anticipates

1

5

2

3

4

Knowledge & Learning Network

Dynamic Network

Virtualized & Orchestrated

Intelligence & Optimization

Connectivity

Increasing Sophistication

Expanding Capabilities & Capacity

28

▶  고성능 데이터 서비스: 무선/유선 ▶  데이터 전송 지연 최소화  ▶  MulS-­‐RAT  and  vHetNet  ▶  제어부와 사용자 평면 분리 ▶  VirtualizaSon  and  SDN  ▶   Future  Internet:  주소 컨텐츠  

요약

Thank  You