LTE 기지국의 주요 장비

우리가 사용하는 와이파이 인터넷이나 전화는 어떻게 사용되는 걸까
누군가에게 전화를 한다면 그 신호가 어떻게 전달되서 통화가 이루어지는걸까

이동통신을 알려면 먼저 기지국과 단말기를 알아야한다.

 

기본 용어와 장비

EnodeB(Evolved Node B) : LTE에서 사용하는 기지국을 부르는 말이다.
RU (Radio Unit)             : RF (무선 고주파)신호를 처리하는 장치이다.
DU (Digital Unit)            : 디지털 신호를 처리하는 장치로 BBU (Baseband Unit)이라고도 한다.
중계기                         : 신호를 받아 증폭,복원시켜주는 장비이다. 
UE                              : 사용자의 단말기를 부르는 용어이다.
커버리지                      : 기지국이 단말기와 신호를 송/수신하는 범위를 말한다.

 

 

 

• 기지국 

네트워크와 단말기를 연결하는 통신장비이다.
CDMA, WCDMA 등의 이동통신 액세스 네트워크와 연결해주는 기지국에서는 사용자의
단말기에서 신호를 받아 연결되어 서비스를 제공한다.

제어기,안테나,필터 등으로 구성되며 기지국의 활동영역을 커버리지라고 한다.

기지국이 단말기와 신호를 주고받을 수 있는 범위를 나타내는 커버리지는
송신측 커버리지 / 수신측 커버리지가 별도로 존재하고 그 범위는

항상 동일하도록 설정되며 보통은 3~5km정도의 커버리지를 가진다.

 

 

• eNodeB (E-UTRAN Node B / Evolved Node B)

LTE 이동통신에서의 기지국은 eNodeB라고 부른다.

LTE 이전의 기지국에 있는 장비 중에 DU와 RU장비는 한곳에 묶여있었다. 

RU장비는 튼튼해서 온도나 주변환경 등 크게 관리가 필요없다.
하지만 DU장비는 예민해서 일정온도 내로 맞추고 주변환경의 영향을 받아 고장나기 쉽다.
때문에 기지국을 수시로 관리하게 되면서 그 비용이 만만치 않았다.

이후 LTE의 eNodeB에서는 RU와 DU장비를 별도로 배치하기 위해

RU장비는 그대로 두고 DU장비를 한곳으로 모아 관리했다.
이후 관리가 수월해져 유지비용이 대폭 줄어들게 되었다.

RU와 DU는 CPRI 인터페이스로 통신되며 이러한 구조를 C-RAN구조라고 부른다.

 

 

 

• 셀(cell) 

기지국의 커버리지 내에서 이루어지는 서비스가 이루어지는 범위를 셀이라고 한다.

(커버리지 : 신호의 송수신 범위 / cell : 서비스의 범위)
그래서 휴대폰을 셀롤러폰이라고도 한다.

기지국들은 서로 인접하고 있어 현재 셀에서 벗어나 다른 셀로 이동하더라도

핸드오버 기술에 의해 지속적으로 서비스를 제공한다.

셀은 이론적으로 정육각형 형태로 설계되지만 이용자가 집중되어 있는 곳에
신호처리를 위해 하나의 셀을 여러개로 분할할 수 있다.
셀을 분할할 때는 소출력 기지국을 여러곳에 설치하거나 특정 행사같은 곳은
차에 장비를 실어 이동기지국을 이용하기도 한다.

 

 

• 섹터 

하나의 기지국이 관리하는 셀의 품질을 높이기 위해 360도 전체 제공되는 셀을
두개나 세개로 분할해서 각각의 섹터가 별도로 송수신 신호를 처리하게 만드는 것이다.
일반적으로 120도 씩 셀을 3개로 분할하여 운영하는것이 일반적이다.
각 섹터는 하나의 송신안테나와 두 개의 수신안테나를 가지고 있다.

 

 

 

 

 

• 중계기 

기지국에서 서비스를 할 때 터널,지하철 등 원활하게 서비스되지 않는 공간이 발생한다. 
이때 중계기는 신호를 받아 서비스를도와주는 장비를 말한다. 
신호를 받은 중계기는 신호를 복원,증폭시켜 먼 거리에 다다를 수 있게 만들며
물리신호를 받아 동작하기 때문에 데이터를 해석하지는 않는다.
광중계기 / 주파수변환 중계기 / Laser중계기 등 종류가 다양하다.

 

• RRH (Remote Radio Head) 

기지국의 제어부로부터 RF (무선 고주파) 부를 분리한 제품이다.
RU 의 일부인 RF부를 원격으로 분리해 기존 중계기 역할을 할 수 있으며
하나의 baseband에 여러 원격 무선장비를 둘 수 있다.

중계기 역할을 대신 할 수 있으니 기존 기지국-중계기가 같이 설치되어야 했던 환경에 비해
기지국 설비가 소량, 경량화되어 더 유연하고 다양한 환경에 설치해서 운용할 수 있다.

 

 

 

 

 

단말기에서 기지국까지

기지국은 인터넷으로 가기위한 첫번째 단계라고 볼 수 있다.

단말기에서 무선신호를 보내면 기지국의 RU장비에서 처음 신호를 받는다.

 

이후 광케이블을 통해 DU장비로 데이터를 보내며 이후에는

MME, S-GW 등 단말기를 인증하고 어디로 신호를 보내야할지

복잡한 과정을 거쳐 최종 목적지인 인터넷을 사용하게 된다.