[논문 리뷰] Vision, Requirements, and Technology Trend of 6G: How to Tackle the Challenges of System Coverage, Capacity,User Data-Rate and Movement Speed

Shanzhi Chen, Ying‐Chang Liang외 4명|arXiv (Cornell University)|2020. 02. 12.

Advanced Wireless Communication Technologies참고 문헌 13인용 수 44

한 줄 요약

본 논문은 6G 비전, 요구사항, 기술 동향 및 도전을 조사하고 로드맵을 제시하며 향후 KPI를 달성하기 위한 지상망과 위성망의 통합, 고주파 대역, 스펙트럼 공유, 새로운 자원 탐색을 제안한다.

ABSTRACT

Since 5G new radio comes with non-standalone (NSA) and standalone (SA) versions in 3GPP, research on 6G has been on schedule by academics and industries. Though 6G is supposed to have much higher capabilities than 5G, yet there is no clear description about what 6G is. In this article, a comprehensive discussion of 6G is given based on the review of 5G developments, covering visions and requirements, technology trends and challenges, aiming at tackling the challenge of coverage, capacity, the user data rate and movement speed of mobile communication system. The vision of 6G is to fully support the development of a Ubiquitous Intelligent Mobile Society with intelligent life and industries. Finally, the roadmap of the 6G standard is suggested for the future.

연구 동기 및 목표

• 6G를 달성하기 위한 보편적이고 지능형 모바일 사회를 넘어서려는 비전과 요구사항 정의.
• 커버리지, 용량, 데이터 속도 및 이동성에 대처하기 위한 주요 기술 동향과 도전과제 식별.
• 위성 통합 및 새로운 자원을 포함한 아키텍처 및 대역 전략의 제안으로 6G 배치를 가능하게 함.

제안 방법

• 5G 개발 및 KPI 진화를 검토하여 6G 목표를 고무.
• 커버리지, 대역폭, 지능형 네트워킹에 걸친 6G 기술 동향 분석.
• 지상-위성 네트워크 및 비지상 네트워크(NTN) 통합의 도전과제 논의.
• 종단 간 아키텍처, 보안 및 오픈 네트워킹 개념을 강조하는 6G 로드맵 및 표준화 경로 제안.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 5G를 넘어서는 6G 비전과 대응하는 요구사항은 무엇인가?
• RQ2 광범위한 커버리지, 높은 용량, 저지연을 달성하기 위한 기술 동향과 도전과제는 무엇인가?
• RQ3 지상 및 비지상 네트워크를 어떻게 통합하여 글로벌 보편 커버리지를 가능하게 할 수 있는가?
• RQ4 6G 표준화 및 개발을 위한 실현 가능한 로드맵은 무엇인가?

주요 결과

주요 요인	6G	5G
피크 데이터 속도	>100Gbps	10[20]Gbps
사용자 체감 데이터 속도	>10Gbps	1Gbps
트래픽 밀도	>100Tbps/km^2	10Tbps/km^2
연결 밀도	>10million/km^2	1million/km^2
지연	<1ms	ms 수준
이동성	>1000km/h	3 50km/h
스펙트럼 효율	>3x relative to 5G	3 ~ 5x relative to 4G
에너지 효율	>10x relative to 5G	1000x relative to 4G
커버리지 비율	>99%	약 70%
신뢰도	>99.999%	약 99.9%
위치 정확도	centimeter level	meter level
수신 감도	<-130dBm	about -120dBm

• 6G는 데이터 속도, 용량 및 대역폭 효율을 10배에서 100배까지 높이고 지연을 1 ms 미만으로, 커버리지를 99%까지 달성하는 것을 목표로 한다.
• 지상망과 위성망(LEO/MEO/GEO 포함)의 통합이 글로벌 커버리지와 고이동성 지원의 핵심이다.
• THz 및 가시광대역(visual light) 대역과 고급 스펙트럼 공유 및 지능형 네트워크가 6G를 위한 가능 기술로 강조된다.
• 궤도 편향 자모(OAM) 및 인지/공생(RS) 등의 새로운 자원이 용량 및 스펙트럼 활용성을 향상시키는 수단으로 탐색된다.
• 고주파에서의 소형 셀 밀집의 한계를 극복하기 위해 De-cellular 및 사용자-중심의 초집적 네트워크(UUDN)가 제안된다.
• 종단 간 아키텍처, 보안 및 개방형 네트워킹 개념을 강조하는 포괄적 6G 로드맵 및 표준화 경로가 논의된다.