[5G 통신 기술] 5G 모바일 시대의 킬러 서비스 포트폴리오 1 - 무선 네트워크 기술의 흐름
[5G 통신 기술] 5G 모바일 시대의 킬러 서비스 포트폴리오 2 - 5G 무선 기술이란?

[5G 통신 기술] 5G 모바일 시대의 킬러 서비스 포트폴리오 3 - 5G 모바일 메신저 포트폴리오

5G 모바일의 특장점

그동안 이동통신은 우리나라 국부 창출에 큰 몫을 담당했다. 우리나라는 미국과 일본 등 선진국과 비교해 15년이나 뒤늦게 시작됐으나 세계 통신시장을 선도하고 있다. 1996년에는 CDMA 방식 기술, 2013년에는 4G LTE-A 서비스를 세계 최초로 내놓았다. 

이동통신으로 대표되는 ICT 산업은 국내총생산(GDP)의 약 9.9%를 차지한다. 유·무선 통신기기의 수출액은 2013년 기준 273억 달러(약 29조4천억원)로 CDMA 상용화 첫해인 1996년(약 18억 7천만 달러)에 비해 14.6배나 늘었다. 나아가 한발 앞선 통신 인프라는 국내 단말기·통신·콘텐츠 산업의 경쟁력을 높여 우리나라가 ICT 강국으로 도약할 수 있는 밑바탕이 됐다.

그림 3. 다중이용자-다중입출력

이동통신 산업의 선두가 되기 위한 노력은 무엇보다도 국가의 주파수 정책과 연계된다. 국가는 정책을 통해 주파수 대역의 효율성을 제고하려고 한다. 이동통신 기업은 물론 가전 및 ICT 업체, 커넥티드카(Connected Car)에 관심 갖는 자동차 업계, 정부나 지방자치단체 모두 다양한 무선 기반 서비스를 제공하면서 효율적인 주파수 활용에 대한 필요성이 그 어느 때보다도 급속히 요구되고 있다. 

데이터 이용량 폭증이 결국 주파수 부족으로 이어질 것을 우려해, 통신기업들은 새로운 주파수 확보에 적극 나서고 있다. TV, 노트북, AV 기기 등을 연결할 때 유선보다 무선 방식을 선호하는 경우가 점점 늘어나고 있으며, 단순 전자제품이었던 세탁기, 냉장고, 전기밥솥 등도 스마트화 바람에 맞춰 기기간 통신을 위한 주파수를 필요로 하는 커넥티드 제품으로 진화하고 있다.

주파수 수요가 지속적으로 증가하면서 우리나라에서도 주파수 이용 방법에 변화가 필요하다는 주장이 제기되고 있다. 주파수는 지금까지 대부분 통신사나 방송사에 할당돼 배타적으로 활용하는 방식이었지만, 이러한 면허 방식으로는 다양한 사업자들이 필요로 하는 주파수가 제때 공급되기 힘들 수 있으므로 여러 사업자가 자유롭게 이용할 수 있는 주파수가 필요해졌다. 특정 사업자의 특정 주파수 독점적 소유 형태에서 주파수를 개방해 주파수 이용의 효율성을 높이려는 노력이 필요하다.

주파수 부족에 대해 간단히 언급했는데, 5G의 첫 번째 특장점은 LTE의 희소한 주파수 대역을 조각처럼 엮는 한계에서 벗어나 초고대역 주파수 사용 시 강력한 대역폭(40MHz)을 갖게 된다는 점이다. 현재 주파수 효율 증가 기술은 이미 한계점에 접근했고 데이터 용량 증대를 위해 적극적인 추가 주파수 확보가 필요한데, 기존의 6GHz 이하 대역은 넓은 커버리지 등 전파 특성의 장점에도 불구하고 추가 주파수 발굴에 한계가 있다. 

최근 이동통신 기술이 발전함에 따라 밀리미터, 서브-밀리미터파 등 높은 주파수 대역의 이동통신 활용 가능성이 제기되고 있다.

높은 주파수 대역의 장점은 연접한 광대역 폭(Bandwidth)을 확보할 수 있고, 다중 빔포밍을 위한 높은 주파수의 직진성 측면에서도 유리하다는 점이다. 높은 주파수의 감쇠 특성이 우려되는 반면, 스몰셀 내에서는 감쇠가 그다지 심하지 않고 빔포밍(Beam Forming)을 적용한 안테나 이득을 고려할 수 있다는 것도 장점이다. 

초광대역 전송의 후보 대역은 통상적으로 6GHz 이하를 지칭하는 셀룰러 대역과 그 이상의 밀리미터파 대역 모두 고려 대상이며, 산업계에서는 6GHz 이상을 이동통신으로 활용하는 방안을 개발 중이어서 이를 위한 주파수 논의가 함께 전개될 것으로 본다.(1)

5G 모바일의 두 번째 특장점은 MU-MIMO(Multi User-Multiple Input and Multiple Output ; 다중이용자-다중입출력, 그림 3) 기술에 의한 에너지 효율 증대다. 이는 다중 이용자에게 무선 리소스를 분배하는 기술이며, 기지국에 수십 혹은 수백 개의 안테나를 장착하여 같은 자원으로 수십 명의 이용자를 동시 지원함으로써 용량 및 에너지 효율을 증대시킨다.(2)

5G 모바일의 세 번째 특장점은 사물인터넷(Internet of Things) 시대에 가장 유용할 것으로 보이는 단말 간 네트워킹(Device Networking)이다. 그림 4와 같이 부분 커버리지 이용자 단말(User Equipment ; UE)을 통해 커버리지 밖의 WAN(Wide Area Network)에 연결할 수 있다. 5G의 단말간 네트워킹은 특히 IoT 서비스를 제공하는 데 있어서 큰 도움이 될 것이며, 이를 위해 브로드캐스트는 물론 유니캐스트와 그룹캐스트도 규격화되고, 커버리지 확대를 위해 멀티홉에 의한 단말 간 네트워킹도 제공될 것으로 예상된다.

그림 4. 5G 모바일 단말 간 네트워킹(2)

5G 모바일의 서비스 키워드는 ‘스마트’이며, 스마트 워킹 외에 스마트 커뮤니케이션, 스마트 콘텐츠, 스마트 커머스, 스마트 디바이스를 기반으로 헬스케어, 스마트홈, 스마트카 등으로 발전할 것이라고 생각된다. 다음에는 이들 중 메신저와 콘텐츠 서비스 포트폴리오에 대해 자세히 살펴본다.

참고문헌

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송민정 교수 _ 성균관대학교