6G란?

6G는 차세대 모바일 무선 통신 시스템으로 더 포괄적이고 지속 가능한 무선 연결을 제공할 것으로 기대됩니다. 6G 연구개발은 6G망의 더 빠른 동작, 더 많은 대역폭의 처리 및 저지연 동작을 통해 현재의 5G 통신 시스템의 성능을 대폭 향상하는 것을 목표로 합니다.

그 결과, 6G 시스템을 사용하여 VR/AR(가상 및 증강 현실), AI(인공 지능), 커넥티드 카, 산업 및 자동화, NTN(비지상망)을 통한 유비쿼터스 커버리지, 합동 통신 및 센싱, 저전력 무선 통신 등의 새로운 응용 사례가 가능해집니다.

6G를 시작할 준비가 되었다면 MATLAB^®과 MATLAB의 무선 통신 툴을 사용하여 6G 시스템 설계를 가속화할 수 있습니다.

• MATLAB의 수정 가능하고 사용자 지정 가능한 공개 알고리즘을 6G 설계의 시작점으로 활용.
• MATLAB의 손쉬운 사용자 지정 파형 생성, 하드웨어 연결 및 AI 모델링 기능을 사용하여 지속적으로 설계 테스트.
• 6G 시스템의 디지털, RF, 안테나 배열 성분을 동시에 최적화하여 다차원 설계 공간을 더 효율적으로 탐색.

6G 일정

무선 통신 표준의 각 세대는 다음 세대로 전환되는 데까지 약 10년이 걸립니다. 5G 표준은 3GPP Release 15의 일부로 2018년 처음 발표된 이래로 계속 진화하고 있습니다. 예를 들어, 다음 5G 표준은 5G Advanced라는 이름으로 2024년(Release 18)에 발표될 예정입니다. 그사이 차세대 6G 시스템의 연구개발도 진행 중입니다. 대부분의 연구자는 표준화 기구인 ITU(International Telecommunication Union)에서 2026년경 6G의 비전과 요구사항을 설정하는 IMT-2030 문서를 발표할 것으로 예상하고 있습니다. 그 후 2028~2030년경 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 표준 기구에서 이러한 요구사항을 충족하는 6G 표준 사양을 개발할 예정입니다.

6G 응용 사례

6G 시스템 요구사항이 아직 확정되지는 않았지만, 많은 전문가들은 6G망이 5G 및 5G-Advanced 시스템의 성공을 바탕으로 다음과 같은 새로운 응용 사례를 가능케 할 것으로 보고 있습니다.

• 멀티센서 확장 현실 및 햅틱 - 다양한 기기, 더 높은 데이터 레이트 및 더 낮은 지연 지원
• 체적 미디어 스트리밍 및 원격현장감 - 체적 컨텐츠, 3차원 데이터셋 및 홀로그램 현장감 구현
• 커넥티드 인더스트리 및 자동화 - 기계화 농업 및 원격의료 등의 영역에서 산업 IoT와 대규모 사물 통신 지원
• 자율주행 차량과 군집 시스템 - V2X 통신, 커넥티드 카, 드론 및 로봇의 개선
• 극한 커버리지 및 연결되지 않은 이를 연결 - 인공위성 통신을 사용한 NTN(비지상망)을 통해 외진 지역, 시골, 서비스 시설이 부족한 지역에 사는 사람들의 "디지털 격차" 해소 
• 초저전력 및 제로 에너지 - 전파에서 직접 에너지를 모으고 무선 통신 시스템에서의 전력 사용을 대폭 축소

6G의 핵심 기반 기술

6G 시스템의 정확한 사양은 아직 정의되지 않았지만, 전문가들은 다음과 같은 기반 기술을 통해 새로운 응용 사례와 기능이 도입될 것으로 보고 있습니다.

• 서브 THz 통신을 포함한 새로운 주파수
• 인공 지능 및 머신러닝
• RIS (지능형 재구성 표면)
• 합동 통신 및 센싱
• 새로운 디지털 파형

서브 THz 통신을 포함한 새로운 주파수

6G 통신 시스템에서는 7~24GHz 및 서브 THz(100GHz 이상) 범위의 새로운 주파수 범위를 사용할 것으로 전망되고 있습니다. 이로 인해 새로운 스펙트럼 관리 방법론이 도입되고 데이터 레이트 및 속도 면에서 성능이 개선되어 네트워크 간섭이 줄어들고 6G망의 용량과 전송 대역폭이 확장될 것입니다.

합동 통신 및 센싱

6G는 통신 기능과 함께 무선망의 위치추정과 센싱 기능을 통합하여 활용할 수 있습니다. 이를 통해 실내 공간, 거리, 장애물, 위치에 관한 더 정확한 정보를 획득하고 망에 전송하여 특히 실내 통신 시나리오에서 성능을 개선할 수 있습니다. 또한, 서브 THz 스펙트럼에 새 주파수를 도입함으로써 6G 시스템은 레이다와 유사한 기술을 활용하여 매우 정확한 센싱이 가능할 것입니다.

인공 지능 및 머신러닝

인공 지능 및 머신러닝 기법은 이미 5G-Advanced 시스템에도 포함되어 있습니다. 이러한 추세는 더 잘 구성하고, 최적화하고, 자가 구성할 수 있도록 데이터 주도 AI 방법론을 사용하는 6G망에서도 계속될 것으로 보입니다. 6G 무선 통신 표준은 결합 압축 및 코딩, 빔포밍, CSI(채널 상태 정보) 압축, 위치추정 등의 기능을 개선하기 위해 AI 기반 공중 인터페이스를 지원할 것으로 전망되고 있습니다.

지능형 재구성 표면

6G 연구는 RIS(지능형 재구성 표면)의 잠재력을 활용하여 송신기와 수신기 간의 신호 전파를 동적 방식 및 프로그래밍 방식으로 제어할 수 있습니다. 이 기술을 사용하면 재료의 전기적 속성과 자기적 속성을 변경하여 유입되는 신호를 표면 밖으로 반사하고 능동적으로 조향할 수 있습니다.

MATLAB을 사용한 6G 모델링 및 시뮬레이션

MATLAB, 5G Toolbox™, 기타 MATLAB 기반 무선 통신 툴을 사용하면 지금 6G 무선 통신 시스템을 모델링하고 시뮬레이션할 수 있고 기반 기술의 영향을 평가할 수 있습니다.

• 공개 MATLAB 함수를 사용하여 6G의 IP(지적 재산)를 생성 및 최적화하고 개발 중인 혁신을 기존 벤치마크와 비교.
• 현재 5G 표준에서 허용된 파라미터 외에 새 주파수 범위, 대역폭, 뉴머롤로지를 사용해 6G 파형 생성 탐색.
  
• 대규모 MIMO, 더욱 큰 대역폭, 더 높은 샘플링 주파수로 시뮬레이션 확장. 시뮬레이션을 여러 코어, 클러스터 또는 클라우드로 분산하고 GPU를 활용하여 대규모의 장기 실행 시뮬레이션 관리.
• 새로운 mmWave 및 서브 THz 주파수에 대해 더 빠르고 더 정확한 RF 성분 모델링 수행.
• mmWave와 서브 THz 주파수 범위에서 전파 손실 및 채널 모델 시뮬레이션.
• 종단간 링크 레벨 시뮬레이션, 시나리오 모델링, 궤도 전파 및 시각화를 수행하여 NTN(비지상망) 모델링.
• RF 파형을 분석하여 하나의 장면에서 RF 센싱을 탐색 및 이벤트나 사람의 존재 여부 감지.
• 전체 시스템 성능에 대한 RIS(지능형 재구성 표면)의 효과 검사.
• 머신러닝, 딥러닝 또는 강화 학습 워크플로를 비롯한 AI(인공 지능) 기법을 적용하여 6G 무선 통신 문제 해결.