IT R&D Global Leader [별첨 5] TVWS 무선링크 설계 기술 ETRI Technology Marketing

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1 강규민 (kmkang@etri.re.kr)
IT R&D Global Leader [별첨 5] TVWS 무선링크 설계 기술 ETRI Technology Marketing Strategy 강규민 인지무선기술연구실 방송통신미디어연구부문/전파기술연구부 ETRI OOO연구소(단, 본부)명

2 목 차 ---------------------------------------------- 1. 기술의 개요
목 차 1. 기술의 개요 2. 기술이전 내용 및 범위 3. 경쟁기술과 비교 4. 기술의 사업성 - 활용분야 및 기대효과 5. 국내외 시장 동향 방송통신미디어연구부문/전파기술연구부

3 1. 기술의 개요 TVWS 무선링크 설계 기술 방송대역내 현재 지역적으로 사용하지 않고 비어 있는 주파수 대역인 TVWS에서 동작할 수 있도록 기존 WiFi 모듈을 활용하여 FCC 기술 기준 기반으로 개발된 TVWS 무선링크 설계 기술 HPA UHF Cavity Filter 주파수 변환기 & 제어기 PSU PoE SW Cavity Combiner 2.4 GHz TVWS AP RS-232C 220V 안테나 DL/UL Coupling Main Unit 29V 6.5V RJ-45 Remote Unit 2.4G AP 5G AP TVWS: TV White Space FCC: Federal Communications Commission PoE SW: Power over Ethernet Switch HPA: High Power Amplifier AP: Access Point PSU: Power Supply Unit DL/UL: Down-Link/Up-Link 방송통신미디어연구부문/전파기술연구부

4 1. 기술의 개요 TVWS 무선링크 설계 기술 개발 배경
무선 주파수 자원의 정보를 인지하여 지능적으로 주파수 자원을 공유하고 활용할 수 있게 하는 인지무선 기술이 연구중임 ISO/IEC 16504, Ecma-392, IEEE , IEEE af(’13년 완료예정) 현재 방송대역을 공유하여 사용하기 위해 전세계적으로 TVWS 이용 기술기준을 마련하였거나 마련중임 미국에서 TVWS 기술 기준의 제정과 함께 시범 서비스가 진행되었으며, 영국, 유럽 등에서도 기술기준의 제정과 함께 서비스가 고려되고 있음 국내에서도 관련 기술기준이 마련되고 있으며, 올해 시범 서비스가 진행될 예정임 이에, TVWS 이용 기술 기준(안)에 부합하는 TV Band Device (TVBD)를 기존 WiFi 칩을 사용하여 제작해서 TVWS 서비스에 조속한 시일내에 활용하기 위하여 TVWS 무선링크 설계 기술이 필요함 TVWS 이용 기술 기준(안)에 적합하게 제작된 TVBD를 국내 TVWS 시범 서비스 시 바로 활용 가능함 해당 기술에 대한 사전 연구 개발을 통해 상용화 시점에 시장을 선점할 수 있음 방송통신미디어연구부문/전파기술연구부

5 1. 기술의 개요 TVWS 무선링크 설계 기술 개요 TV 대역으로의 주파수 변환 및 제어 기능
고선형화된 주파수 변환(2.4 GHz  TV 대역) 기능 동작채널 송신전력 대비 인접채널 방사전력이 55 dB 이상 유지되는 송신 스펙트럼 마스크 요건을 만족하는 출력 신호 제공 TV 대역내 8개 동작 채널 지원 TV 대역에서 동작 가능한 고출력 증폭 기능 동작 채널별로 최대 송신 출력 레벨을 4 W EIRP까지 제공하는 기능 (TVBD 출력레벨: 26 dBm, 안테나 이득: 10 dBi) TVWS 무선링크기기 운용 시나리오 TVBD base station/mobile station 동작모드 기능 다양한 송신출력 동작모드 기능 (4 W 고정형 TVBD, 40 mW 또는 100 mW 개인/휴대형 TVBD 모드로 동작 가능) 방송통신미디어연구부문/전파기술연구부

6 [TVBD 송신 스펙트럼 마스크 (채널 20번)]
1. 기술의 개요 TVWS 무선링크 설계 기술 개요 송신 출력 레벨: 최대 4 W EIRP (TVBD 출력레벨: 26dBm, 안테나 이득: 10dBi)  4 W EIRP 고정형 TVBD 및 100 mW EIRP 개인/휴대형 TVBD로 (송신출력 조절후) 운용 가능 송신 스펙트럼 마스크: Inband 전력 대비 인접채널 방사전력이 최대 55 dB 유지되도록 제작  최대 평균 방사전력 대비 72.8 dB 유지 (동작채널 6 MHz, 인접채널 100 kHz로 측정) 송수신 주파수 대역 (대역폭: 48 MHz): 대역 #1 (Ch ), 대역 #2 (Ch ) 서비스용 Wi-Fi 규격: a/b/g/n 지원 [TV Band Device] [TVBD 송신 스펙트럼 마스크 (채널 20번)] 방송통신미디어연구부문/전파기술연구부

7 2. 기술이전 내용 및 범위 기술이전 내용 기술명 : RF 변환 모듈 설계 기술
고선형화된 주파수 변환 (2.4 GHz 대역  TV 대역) 회로 설계 고신뢰 TDD RF 송수신 스위칭 동기 검출 기능 설계 송수신 주파수 변환 및 이득 제어 기능 설계 기술명 : 디지털 신호 처리 및 제어 모듈 설계 기술 디지털 송신 필터 로직, FPGA 회로 설계 사용자 인터페이스 설계 기술명 : TV 대역에서 동작 가능한 고출력 증폭기 설계 기술 높은 선형 증폭을 위한 회로 설계 고출력 TDD RF 송수신 스위칭 기능 설계 고출력 증폭을 위한 밸런스 증폭기 설계 기술명 : TVWS 이용 무선링크 운용 기술 TVBD base station 동작 모드 기능 설계 TVBD mobile station 동작 모드 기능 설계 WiFi 인터페이스 제공 기능 설계 6 MHz 대역폭으로 동작하는 모뎀 기능 설계 방송통신미디어연구부문/전파기술연구부

8 TVWS 무선링크 기기에서 2.4 GHz WiFi 모듈과 TV 대역 주파수 변환 모듈간의 연결된 모습
2. 기술이전 내용 및 범위 기술이전 내용 TV 대역 주파수 변환 기능 테스트 결과 TVWS 무선링크 기기에서 2.4 GHz WiFi 모듈과 TV 대역 주파수 변환 모듈간의 연결된 모습 [2.4 GHz WiFi 모듈 출력 스펙트럼] [TV 대역 최종 출력 스펙트럼]

9 2. 기술이전 내용 및 범위 기술이전 내용 HPA 모듈 요구 성능 테스트 결과
채널별 송신 출력 레벨 26 dBm 이상 제공 여부 확인

10 2. 기술이전 내용 및 범위 기술이전 내용 물리계층 파라미터 입력 기능 테스트 결과 제공 기능 동작채널 변경
입력 버튼 및 LCD 모니터를 통한 TVWS 무선링크기기 제어 모습 Serial 통신 프로그램을 통한 TVWS 무선링크기기 제어 모습 제공 기능 동작채널 변경 입출력 신호 레벨 조절

11 2. 기술이전 내용 및 범위 기술이전 범위 기술명 : 2.4 GHz ISM 대역에서 TV 대역으로의 주파수 변환 모듈 설계 기술 RFCU (RF Conversion Unit) 블록도 및 회로도 기술명 : 디지털 신호 처리 및 제어 모듈 설계 기술 DPCU (Digital Processing & Control Unit) 블록도 및 회로도 기술명 : TV 대역에서 동작 가능한 고출력 증폭기 설계 기술 고출력 증폭기 설계 블록도 및 회로도 기술명 : TV WS 이용 무선링크 운용 기술 TVWS 이용 무선링크 운용 및 성능 측정 기술 WiFi 인터페이스 설정 및 운용 기술 방송통신미디어연구부문/전파기술연구부

12 2. 기술이전 내용 및 범위 기술 개발 현황 기술성숙도(TRL : Technology Readiness Level) 단계 : ( 5 )단계 방송통신미디어연구부문/전파기술연구부

13 3. 경쟁기술과 비교 TVWS 무선링크 설계 기술 이전 기술의 특징 기존 경쟁기술 대비 개량된 부분
FCC 및 국내 TVWS 이용 기술 기준(안)을 만족함 최대 송신출력 레벨: 4W EIRP (TVBD 출력레벨: 26 dBm, 안테나 이득: 10 dBi)이상 제공 송신 스펙트럼 마스크: 동작채널 전력 대비 인접채널 방사전력이 최대 55 dB 이상 유지되도록 개발됨 기존 경쟁기술 대비 개량된 부분 기술적 측면 : 1. 기존 Wi-Fi 모듈을 최대한 활용하면서 TVWS 기술기준을 만족하는 무선링크 설계 기술의 국내 첫 개발 기술 2. TV 대역 동작 기능, 최대 출력 (4W EIRP까지 제공), 송신 스펙트럼 마스크 설계 기술 개선(기존 28 dBc  55 dBc로 개선) 사업적 측면 : TVWS 시범서비스 등을 위한 TVWS 무선링크 기기 개발시 소요되는 비용, 인력 및 시간 절감효과가 있음 TVWS: TV White Space EIRP: Equivalent Isotropically Radiated Power TVBD: TV Band Device 방송통신미디어연구부문/전파기술연구부

14 4. 기술의 사업성 TVWS 무선링크 설계 기술의 사업성 예상 제품 및 응용서비스 사업성 기술이전 업체 조건
기존 WiFi 모듈을 활용한 TV 대역 무선기기 개발시 활용 TVWS 기술 기준(안)을 만족하는 TVWS 무선 링크 설계 기술을 적용하여 개발된 TV 대역 무선기기를 TVWS 시범서비스에 활용 사업성 향후 비면허 기반으로 방송 대역을 사용하는 이기종 주파수 공유 시스템의 증가에 따른 TVWS 무선링크 기술의 시장 확대 예상 기술이전 업체 조건 시스템 통합 기술 보유 업체 또는 무선통신 시스템 개발 경험이 있는 업체 사업화 시 제약 조건 국내 기술 기준 확정에 따라 본 기술의 내용을 일부 변경해야 할 수 있음 방송통신미디어연구부문/전파기술연구부

15 TVWS DB 기반 인지무선 시스템 및 단말기기
5. 국내외 시장 동향 국내외 인지무선 기술 시장 동향 국내외 인지무선 기술 시장 예측( 향후 5년간 추정) 출처 : ETRI 기술경제연구부 자료 인용 ‘13년 초기 시장 형성 후, ’16년 시장 15억불 규모 형성 후 매년 급속하게 신장되어, ‘20년 세계시장 126억불, 국내시장 6억불 규모의 시장이 형성될 것으로 전망됨 해외시장은 2017년까지 관련 시장의 10% 점유를 목표로 매년 시장점유율 2%씩 확대 예상 국내시장점유율은 2017년까지 관련 시장의 50% 점유를 목표로 매년 5%씩 점유율 증가 예상 관련 제품 /서비스 시장 1차년도 (2014) 2차년도 (2015) 3차년도 (2016) 4차년도 (2017) 5차년도 (2018) TVWS DB 기반 인지무선 시스템 및 단말기기 해외 (백만달러) 338 635 1,537 3,455 5,893 국내 (백만달러) 17 32 77 173 295 방송통신미디어연구부문/전파기술연구부

16 감사합니다. ※ 하단의 문의처 소개후, 발표후 개별기술 상담이 가능함을 다시 한 번 안내함
※ 하단의 문의처 소개후, 발표후 개별기술 상담이 가능함을 다시 한 번 안내함 ♣ 연락처: 방송통신미디어연구부문(전파기술연구부), 강규민 선·연 ( , ETRI OOO연구소(단, 본부)명