기지국 하나를 여러 사람이 함께 쓰는 법

시간과 주파수로 만든 예약표

회의실 예약표에서 가로는 시간이고 세로는 서로 다른 회의실입니다. 통신에서는 세로가 주파수 자리입니다. 같은 시간에도 서로 다른 주파수 자리를 함께 쓸 수 있습니다. 이렇게 두 방향으로 나눈 표를 자원 격자라고 합니다.

OFDM에도 시간 방향은 원래 있었습니다. OFDMA는 여기에 시간을 새로 추가한 것이 아니라, 시간과 주파수의 자리를 여러 사람이 나눠 쓰는 방식입니다. 특정 주파수가 늘 한 사람의 소유인 것은 아닙니다. [1]

영상의 열두 칸은 이해를 위한 큰 표시 칸입니다. 실제 규격의 칸 수나 크기를 나타내지 않습니다.

더 읽기 1 · 표시 칸과 실제 자원 블록은 다릅니다

실제 자원 격자의 기본 자리는 하나의 부반송파와 하나의 OFDM 심벌에 대응하는 자원 요소입니다. NR에서 자원 블록은 주파수 방향으로 연속된 12개 부반송파의 묶음이며, 어느 시간에 사용할지는 별도로 정합니다. 영상의 테두리 크기나 열두 표시 칸을 이 규격과 동일하게 읽으면 안 됩니다. 부반송파 간격과 시간 구조도 설정에 따라 달라집니다. [1]

작은 자리를 묶어 배정합니다

아주 작은 자리 하나하나를 따로 안내하면 복잡합니다. 그래서 이웃한 주파수 자리를 자원 블록으로 묶어 다루고 사용할 시간도 함께 정합니다.

한 번의 예시에서는 원이가 여섯 칸, 메이가 네 칸, 리브가 두 칸을 받습니다. 다음 순간 메이의 통화 데이터가 기다리면 원이 네 칸, 메이 여섯 칸, 리브 두 칸으로 바꿉니다. 언제나 지켜야 하는 비율도, 모든 요청을 동시에 처리한다는 약속도 아닙니다.

예약 담당자인 스케줄러

기지국의 스케줄러는 다음에 보낼 자리를 정합니다. 보낼 데이터가 얼마나 쌓였는지, 얼마나 기다려도 되는지, 무선 연결이 얼마나 잘 들리는지, 누가 너무 오래 기다렸는지를 함께 살핍니다.

양이 많다고 무조건 먼저 보내지 않습니다. 잘 들리는 사람만 계속 챙기지도 않습니다. 수요, 지연 민감도, 채널 상태, 공정성 사이에서 상황에 맞게 판단합니다. 그림은 판단의 방향을 보여 주는 예시이지 특정 사업자의 배정 알고리즘이 아닙니다. [2]

더 읽기 2 · 칸 수만으로 속도를 계산할 수 없는 이유

같은 수의 자원을 배정받아도 변조 방식, 부호화, 수신 상태, 재전송, 제어·참조 신호에 쓰는 자원 등에 따라 전달되는 데이터 양은 달라질 수 있습니다. 따라서 영상에서 칸을 두 개 더 받았다는 것을 정확한 속도 증가나 수신 성공 보장으로 해석할 수 없습니다.

이 편은 한 안테나의 단순한 배정을 설명합니다. 실제 시스템에서는 여러 안테나와 공간 다중화도 사용할 수 있으므로 같은 시간·주파수 자원에 항상 한 사용자만 존재한다는 일반 규칙으로 확대하지 않습니다. [1][2]

같은 송신에서 자기 자리를 찾습니다

기지국은 여러 사람의 데이터를 합친 송신 신호를 보냅니다. 색마다 전파를 따로 보내는 것이 아닙니다. 색은 배정을 구분하는 표시일 뿐입니다. 위치가 다른 휴대전화가 받는 신호의 세기와 모습은 달라도 자기 자원을 찾아 읽는 원리는 같습니다.

이를 위해 기지국은 배정 안내인 제어 정보를 보냅니다. 어느 자원을 읽고 어떤 방식으로 해석할지 알려 주는 정보입니다. 예약표가 바뀌면 안내도 함께 바뀝니다. [2]

자원을 배정하는 일과 비밀을 지키는 일은 다릅니다. 내 자리를 받았다는 것만으로 보안이 보장되지는 않습니다. 개인정보 보호에는 암호화 같은 별도의 방법이 필요합니다. [3]

예약표가 가득 차면

새로운 요청이 와도 이미 찬 표는 저절로 늘어나지 않습니다. 지금 보내지 못한 데이터는 대기 줄에 남습니다. 사람이 많아지면 한 사람의 몫이 줄거나 차례가 늦어질 수 있습니다. 공연장이나 붐비는 역에서 속도가 느려지는 이유 중 하나입니다.

기지국을 적절히 늘리고 조정하면 여유를 만들 수 있지만 무작정 늘리면 서로 간섭할 수 있습니다. 와이파이도 함께 쓰는 무선망이지만 모든 경우에 오늘과 똑같이 배정하지는 않습니다.

이번 편의 핵심은 한정된 시간·주파수 자원을 상황에 맞게 나눠 쓰고 제어 정보로 안내한다는 것입니다. 다음에는 같은 자리에도 왜 정보가 더 많이 또는 더 적게 들어가는지 살펴봅니다.

참고 자료와 설명의 범위

이 글과 영상은 하향 자원 배정의 입문용 모형입니다. 표준은 실제 격자·제어·보안의 구조를 확인하는 참고 자료이며, 영상의 6:4:2 배정이나 네 가지 판단 기준을 표준이 정한 단일 알고리즘이라고 주장하지 않습니다. 아래 자료는 심화 읽기용이며 이번 게시에서 전체 표준을 독립 검토했다는 뜻은 아닙니다.

3GPP TS 38.211, NR physical channels and modulation. 자원 요소, 자원 블록과 OFDM 격자의 정의. 3GPP 규격 안내.

3GPP TS 38.214 및 TS 38.212. 하향 데이터 전송 절차와 제어 정보의 구조. 38.214, 38.212.

3GPP TS 33.501, Security architecture and procedures for 5G System. 자원 배정과 구별되는 보안 절차. 규격 안내.

이어서 읽기

• 4편 · 푸리에 변환과 OFDM
• 3편 · 안테나에서 데이터까지