Korea Social Economy News 박진수 기자 | 2030년대의 무선 수요를 지원하기 위한 테라비트급 무선 전송의 구현을 목표로 하는 NTT 코퍼레이션(NTT Corporation, NTT)은 세계 최초로 32GHz 초광대역폭을 사용해 1.44Tbit/s의 속도로 궤도각모멘텀(Orbital Angular Momentum, OAM) 멀티플렉싱 고용량 무선 전송을 달성하는 데 성공했다. 테라헤르츠 이하(서브 THz) 대역을 사용하는 혁신적인 무선통신 기술을 선보이는 이 성과는 1Tbit/s를 초과하는 데이터 전송 속도로 방대한 양의 데이터에 대한 무선 접속을 가능하게 해 줄 것이다. 135GHz~170GHz 범위의 서브 THz 대역을 사용해 달성한 이 성과는 1Tbit/s를 넘는 속도로 방대한 양의 정보에 무선 접속이 가능한 혁신적인 무선통신 기술이다. NTT가 글로벌 파트너와 함께 구현하고자 하는 'Innovative Optical and Wireless Network'(IOWN)의 핵심 요소 중 하나인 이 기술은 광통신 중심의 고용량 통신망과 정보처리 인프라는 6G를 포함하는 무선 네트워크로 확장해 준다.

NTT는 IOWN과 6G의 고용량 네트워크와 정보처리 인프라를 지원하고 미래의 무선통신 수요 증가에 대비하기 위해 테라비트급 무선 전송을 목표로 연구,개발에 매진하고 있다. 무선통신의 용량을 향상하기 위해 NTT는 궤도각모멘텀(그림 1)을 사용하는 새로운 전파 원칙을 적용해 공간 멀티플렉싱 차수를 높임으로써 무선 전송 용량을 늘리고 서브 테라헤르츠(sub-THz) 대역을 사용해 전송 대역폭을 증가시킨다.

NTT의 접근 방식은 '버틀러 매트릭스'라는 아날로그 회로를 사용해 여러 OAM 파동을 다중화해 공간 멀티플렉싱 차수를 높이는 것이다. 이 접근 방식은 1테라비트를 초과하는 고용량 통신에서 다중화된 데이터 스트림 간의 간섭을 제거하는 데 필요한 엄청난 양의 디지털 신호 처리를 줄여준다.

이 연구에서 NTT는 서브 테라헤르츠 대역 웨이브가이드 기술 연구,개발을 촉진해 광대역폭과 저손실을 선사하는 안테나 일체형 버틀러 매트릭스 개발에 성공했다. 안테나 일체형 버틀러 매트릭스는 매우 넓은 대역폭, 즉 135~170GHz에서 8개의 서로 다른 OAM 파장을 동시에 생성 및 분리하도록 설계돼 8개의 데이터 신호를 다중화 및 전송하는 데 사용할 수 있다. 또한 두 개의 다른 편파로 OAM 멀티플렉싱 전송을 수행함으로써 두 배의 데이터 신호를 간섭 없이 다중화해 동시에 전송할 수 있다. NTT는 안테나 일체형 버틀러 매트릭스를 이용해 전송 테스트를 진행했으며, 135.5~151.5GHz 및 152.5~168.5GHz의 서브 테라헤르츠 대역에서 총 1.44Tbit/s의 대용량 무선 전송에 세계 최초로 성공했다(그림 2). 이 전송 용량은 현재 비디오 웹사이트에서 제공되는 초고화질 4K 비디오 약 3만5000개를 동시 전송할 수 있는 속도(약 40Mbit/s)에 해당한다. 이 속도로는 매우 짧은 대기 시간이 필요한 애플리케이션을 위해 140개 이상의 비압축 4K 비디오를 동시에 전송할 수 있다(약 10Gbit/s).

이 기술은 광전송 시스템에 버금가는 광대역 및 고속 무선 전송을 지원하고 공간 멀티플렉싱을 위한 복잡한 디지털 신호 처리 시스템 없이(아날로그 회로 즉, 버틀러 매트릭스에서 OAM 파동의 다중화 처리) 무선 및 광 전송 시스템 간의 원활한 연결을 가능하게 할 것으로 기대된다. 이 개발의 다음 단계는 기지국 간의 무선 백홀/프론트홀과 릴레이 전송을 포함해 실제 세계에서 이 기술의 다양한 적용 분야를 구상하면서 더 먼 거리(100m 초과)에서 기술을 시연하는 것이다. 이 기술의 궁극적인 발전은 IOWN과 6G 시대를 위한 혁신적인 무선통신 기술로서 VR/AR(가상현실/증강현실), 고화질 영상전송, 커넥티드카, 원격의료 등 다양한 미래 서비스의 창출과 확산을 뒷받침할 것으로 기대된다.