C밴드 배치 및 테스트

미드밴드는 1GHz~6GHz 스펙트럼에 있고 C밴드는 3.7GHz~4GHz 스펙트럼에 있다. C밴드는 주파수가 넓은 거리를 커버할 수 있고 600Mbps에서 900Mbps 사이의 예상 쵀대 데이터 속도를 가지고 있기 때문에 5G의 핵심 요소가 될 잠재력을 가지고 있다.

C밴드(3,700–3,980MHz)는 또 다른 미드밴드 주파수인 CBRS(Citizens Broadband Radio Service: 3550–3700 MHz)의 상단과 경계를 접하고 있다. 이들은 즉시 서로 측면으로 배치되기 때문에, 두 개의 배치가 제대로 이루어지지 않을 경우 인접 대역 효과가 발생할 위험이 분명히 있다.

미드밴드 스펙트럼 사용 방법

C-밴드 및 CBRS는 모두 TDD(시분할 이중 방식) 기술을 사용한다. 유사함에도 불구하고, 그들은 다른 유스 케이스를 가지고 있다.

많은 사람들은 CBRS가 프라이빗(private) LTE 및 프라이빗(private) 5G 네트워크에 가장 적합하다고 믿고 있다. 한 가지 이유는 CBRS 채널이 모든 네트워크 운영자가 보편적으로 접근할 수 있는 것은 아니기 때문이다. 또한, 전송되는 전력은 제한되어 있어 모바일 응용 프로그램에 대한 유용한 범위가 제한된다.

연방 통신 위원회(FCC)는 CBRS 스펙트럼을 사용자를 위해 지정된 우선 순위 수준을 가진 세 계층으로 구분했다.

현재 – 위성 지상국 및 미군; 우선 순위입니다.
PAL(Priority Access License) – 이동 통신사는 2020 FCC 경매에서 라이센스를 받았다.
GAA(General Authorized Access) – GAA 채널은 일반적으로 비면허 주파수에 사용되며 기존 사업자 및 PAL 면허 소유자에게 적용된다.

C밴드의 넓은 주파수 범위(그림 1)는 서비스 공급자에게 가장 적합한 주파수 선택이다. C밴드는 페어링되지 않은 20MHz 라이센스 블록 14개로 분할되었다. 위성 회사가 주파수를 비우면서 주파수는 두 블록으로 사용할 수 있게 될 것이다.

그림 1. C밴드 스펙트럼 할당

C밴드는 커버리지와 대역폭 사이의 균형을 제공하기 때문에 5G에 적합하다고 여겨진다. 주파수 범위 1(FR1)의 일부는 3GPP 릴리즈 15에 포함되어 있다. C밴드에서 5G 작동을 위해 3개의 대역(n77, n78 및 n79)이 식별되었다.

셀룰러 기술을 활용하는 C-밴드

C밴드는 CA(Carrier Aggregation)과 대규모 MIMO를 포함한 입증된 효과적인 셀룰러 기술을 활용하며 100MHz의 대역폭을 갖는다. 또한 스펙트럼과 전파 특성으로 인해 가시거리가 아닌 조건 및 실내 침투에서도 우수한 성능을 발휘한다. 이러한 모든 이유로, 특히 eMBB(Enhanced Mobile Broadband) 유스 케이스에 유용하다.

대규모 MIMO와 빔포밍은 5G 무선 네트워크에서 중요한 역할을 할 것이다. 신호 방향의 사소한 왜곡도 KPI(Key Performance Indicator)에 영향을 미칠 수 있다. 계획된 사양에 따라 설치하지 않으면 5G 네트워크 성능이 저하되는 간섭이 발생할 수 있다. C밴드와 같은 미드밴드 주파수와 대규모 MIMO 빔포밍 안테나 성능을 최대화하기 위해서는 설치 시 정밀한 안테나 정렬 및 가시거리 조사가 중요하다.

TDD가 C밴드 구축에 미치는 영향

TDD는 C-밴드 배치에 대한 몇 가지 확실한 문제를 야기한다. TDD는 동일한 주파수에서 업링크(UL) 및 다운링크(DL) 신호에 대한 정확한 시간 슬롯을 할당하여 스펙트럼 효율성을 얻는다. 이러한 요소들 때문에, C밴드를 통해 배치된 TDD는 크로스토크(Crosstalk)를 방지하기 위해 타이밍과 동기화 요구 사항이 매우 엄격하다.

기지국은 모든 TDD 시스템에 대한 공통 위상 클럭 기준과 긴밀하게 동기화된다. 인접 네트워크 간의 프레임 및 슬롯 형식도 동기화하여 셀 간 간섭을 방지해야 한다.

CBRS와 C밴드는 바로 인접하고 그들 사이에 가드 밴드가 없기 때문에, 스펙트럼을 근접하게 활용하는 배치 및 운영 체제에는 정확한 프로세스와 테스트가 필요하다. 그렇지 않으면 네트워크 성능이 저하된다.

이러한 이유로 이동통신사들이 C밴드를 어떻게 구현하느냐가 시스템 성능에 중요한 역할을 할 것이다. 그 결과 필터링, 스케줄링, 데이터 적응, 부반송파/슬롯 할당과 같은 업체별 기능이 성공적인 구축에서 가장 중요한 요소가 된다.

인공위성이 고려 되어야 한다

네트워크 계획 동안, 5G 기지국이 위성 지구국에 미칠 영향을 고려해야 한다. 준비 불량으로 인해 위성 안테나 시스템의 LNB(저소음 블록) 다운 컨버터가 포화 상태가 될 수 있습니다. 특히 5G 기지국이 위성 지구국과 가까운 경우 간섭이 발생할 수 있다.

C밴드 기지국은 이러한 사실 때문에 OOBE(Out-of-Band Emission) 요구사항이 엄격하다. 각 기지국은 1 MHz 대역폭에서 -124 dBW/sqm의 최대 전력 플럭스 밀도(PFD: Power Flux Density)로 표현되는 모든 위성 지상국에 상대적인 간섭 한계를 갖는다. 한계는 일반적으로 C밴드 라디오가 안테나에 공급할 수 있는 최대 간섭 전력으로 변환된다. 변환에 영향을 미치는 요인은 C밴드 및 지상국 안테나의 이득과 방향이다. 안테나 사이의 거리도 영향을 미친다.

한 가지 접근법은 각 무선 포트와 안테나 사이에 간섭 완화 필터(IMF: Interference Mitigation Filter)를 설치하는 것이다. IMF는 종종 라디오의 출력 필터와 통합된다. 계약자와 이동 사업자는 C밴드에서 1단계와 2단계 재활용을 위한 서로 다른 필터를 고려해야 한다.

eCPRI 동기화 문제 해결

eCPRI는 패킷 기반 프런트홀 전송 네트워크를 통해 효율적이고 유연한 무선 데이터 전송을 가능하게 한다. 전송을 위해 이더넷을 사용하는 것은 C밴드에게 많은 이점을 가져다준다. 우선, 그것은 역호환성이 있어 접근 네트워크의 더 큰 수렴과 통계적 다중화를 가능하게 한다. 이러한 이유로 총 비트 전송률 요구 사항이 낮아진다.

CPRI와 달리 eCPRI는 동기 기술이 아니다. GPS, 정밀 시간 프로토콜(PTP: Precision Time Protocol), 동기 이더넷 또는 유사한 옵션을 사용하여 이 요소를 극복할 수 있다. eCPRI 테스트는 처리량, 지연 및 패킷 지터를 측정하여 C-밴드 시스템이 사양을 충족하는지 확인해야 한다.

무거운 안테나 통합 라디오 장치

C밴드 배치 시 간과될 수 있는 요소 중 하나는 안테나 통합 무선 장치이다. 라디오와 안테나를 합친 무게는 104kg 정도 되는데, 이것은 기존의 라디오 장치보다 훨씬 더 무겁다. 과도한 무게로 인해 많은 배포에서 실용적이지 않다. 이 경우, 라디오와 안테나가 분할된 다음 동축 케이블을 사용하여 다시 연결된다.

C밴드 테스트 고려 사항

C밴드 배치에는 스펙트럼 클리어런스, 간섭 검출 및 간섭 헌팅이 포함되어야 한다. TDD UL 및 DL 프레임에서 전환되는 동안 간섭을 식별하기 위해 C밴드 시스템의 전원이 켜지면 지속성 스펙트럼 분석 및 모니터링이 필요하다.

스펙트럼 간극이 첫 번째 단계이다. 지향성 안테나가 있는 스펙트럼 분석기는 특정 테스트 시나리오에서 삭제되지 않았을 수 있는 불필요한 신호의 존재를 식별하는 데 도움이 될 수 있다. 네트워크가 시작된 후에는 간섭 관련 성능 문제를 식별하기 위해 간섭 탐지 및 간섭 헌팅을 수행해야 한다.

타이밍과 간섭은 C밴드 배치와 네트워크 작동을 위한 핵심 측정값이다. 테스트에는 다음이 포함된다.

시간 오차(TE: Time Error) 및 절대 TE – C밴드는 TDD를 사용하기 때문에 타이밍 측정이 필수적이다. 두 점 또는 시계 사이의 시간 차이는 TE이다. 장치와 기본 기준 시계(PRTC: Primary Reference Time Clocks) 사이의 시간 차이는 절대 TE이다. 정밀기본시간(PTB: PrecisionTimeBasic)을 사용하여 측정하며 ITU-T를 준수하려면 최대 1.1us여야 한다.

간섭 – 모든 스펙트럼과 마찬가지로 간섭이 우려 사항이다. C밴드 및 CBRS UE는 서로 간섭할 수 있다. 동기화되지 않았거나 부분적으로 동기화된 시스템에서 장치와 기지국 간에 간섭이 발생할 수도 있다. 세 번째 시나리오는 CBRS 기지국 또는 C-밴드 사이트 간에 간섭이 발생할 수 있다는 것이다.

라인 스위프(Line Sweep) – 기존의 라인 스위프는 안테나 통합 라디오 유닛의 분할 및 재연결로 인해 C밴드 배치에 중요한 측정값이다. 또한, C밴드 및 최근 경매 110(3.45GHz~3.55GHz)의 스펙트럼이 병렬로 배치되며, 라디오와 안테나는 많은 설치에서 분리된다. 이러한 이유로, 설치를 위한 절차 방법(MOP: Method of Procedure)은 최대 4.2GHz까지 상태 라인 스위프로 업데이트된다.

5G 네트워크 시간 동기화 – 함께 배치된 TDD 시스템은 DL과 UL 전송을 동기화해야 한다. 또한, 같은 위치에 있는 타워는 여러 이동 통신사를 지원할 것이다. 간섭을 방지하려면 효과적인 네트워크 시간 동기화 테스트 기능이 필요하다.

타이밍이 완벽하게 동기화되더라도 슬롯 형식은 운영자 간에 정렬되어야 하며 그렇지 않으면 신호 전송이 약해진다. 그림 2는 잠재적인 문제를 보여준다. 42번선과 43번선은 DL과 UL 슬롯이 겹쳐져 현장 검사가 실패하게 된다.

실제로, 네트워크 운영자들은 공통 슬롯 포맷의 사용이 DL 또는 UL 간섭을 제거한다는 것에 동의한다.

그림 2: 부적절한 타이밍 동기화로 인한 잠재적인 간섭 문제(42번 및 43번 라인)

PIM(Passive Intermodulation) – 기존의 TDD 기반 시스템은 일반적으로 수동적 상호 변조를 겪지 않는다. 하지만 C밴드는 다르다. 그 이유는? 800MHz PCS 및 PIM을 유발할 수 있는 다른 대역이 있는 기존 망 지역에 C밴드 시스템이 배치되고 있다(그림 3).

그림 3. C밴드의 잠재적인 PIM 문제

교육 및 인증

기술자가 제대로 교육을 받는다면 계약자와 이동 통신사는 C밴드 시험에 더 큰 자신감을 갖게 될 것이다. 안리쓰는 현장 기술자가 당면한 작업에 대비할 수 있도록 모든 주요 측정에 대한 강사 주도 과정과 e-러닝 수업을 제공한다.

이동통신 사업자는 계약 진행 시 안리쓰 인증 증빙을 요구하는 경우가 많고, 배치와 설치 과정에서 공인 대리인이 현장에 있는지 검증해야 한다. 따라서, 인증 교육 과정을 예약하는 것은 성공과 지불을 위해 필수적이다.

재무 유연성

안리쓰는 계약자에게 구매력과 옵션을 제공하도록 설계된 테스트 장비 구입 프로그램인 SmartPay™를 제공한다. 이러한 재정적 유연성은 C밴드와 관련된 운영자 일정 및 계약 조건을 효율적으로 충족하기 위해 인력 및 테스트 솔루션에 대한 투자를 상쇄하는 데 도움이 된다.