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[[소프트웨어 기반 이동통신 기술]](SDR)은 이동통신 시스템을 구성하는 기지국과 단말기에서 하드웨어를 통하여 [[RF]](Radio Frequncy)를 지원하던 것과는 다르게 주파수 범위, 변조 방식, 무선 출력 등 주요 무선 특성을 소프트웨어로 업데이트 또는 변경할 수 있는 모뎀 기술이다. 국가마다 다른 주파수 대역, 동기와 비동기로 구분된 3G 망 사이의 호환성, 2G 와 3G망 사이의 호환성, 다양한 무선 네트워크와 통신 방식 간의 호환성을 보장해 준다. 따라서 이용하고자 하는 서비스에 따라 시스템을 유동적으로 전환할 수 있는 [[SDR]] 기술을 기지국에 적용하면 기술이 발전할 때마다 기지국 하드웨어를 교체하지 않고 새로운 프로토콜에 필요한 모듈을 소프트웨어 다운로드를 통하여 업데이트가 가능하기 때문에 시간과 비용이 절감되는 효과가 있다.<ref name="4G 동향분석"></ref> | [[소프트웨어 기반 이동통신 기술]](SDR)은 이동통신 시스템을 구성하는 기지국과 단말기에서 하드웨어를 통하여 [[RF]](Radio Frequncy)를 지원하던 것과는 다르게 주파수 범위, 변조 방식, 무선 출력 등 주요 무선 특성을 소프트웨어로 업데이트 또는 변경할 수 있는 모뎀 기술이다. 국가마다 다른 주파수 대역, 동기와 비동기로 구분된 3G 망 사이의 호환성, 2G 와 3G망 사이의 호환성, 다양한 무선 네트워크와 통신 방식 간의 호환성을 보장해 준다. 따라서 이용하고자 하는 서비스에 따라 시스템을 유동적으로 전환할 수 있는 [[SDR]] 기술을 기지국에 적용하면 기술이 발전할 때마다 기지국 하드웨어를 교체하지 않고 새로운 프로토콜에 필요한 모듈을 소프트웨어 다운로드를 통하여 업데이트가 가능하기 때문에 시간과 비용이 절감되는 효과가 있다.<ref name="4G 동향분석"></ref> | ||
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[[스마트 안테나 기술]]은 기지국이 단말기에서 보내는 신호를 근거로 사용자 위치를 파악해서 해당 사용자에게 전파 신호를 집중해서 전송 함으로써 송수신 성능을 높이는 역할을 한다. 스마트 안테나는 안테나 빔 형성 기술을 이용해 특정 사용자의 신호를 선택적으로 송수신하고, 간섭 신호의 영향은 최소화함으로써 데이터 전송 용량과 품질을 크게 높여주는 기술이다. 간섭 신호를 제거하여 전송 용량을 증대시키고 다중 경로 반사파의 영향을 적게 받아 우수한 품질을 유지하는 반면에 하드웨어 복잡도가 증가하고 비용이 많이 드는 단점이 있다.<ref name="4G 동향분석"></ref> | [[스마트 안테나 기술]]은 기지국이 단말기에서 보내는 신호를 근거로 사용자 위치를 파악해서 해당 사용자에게 전파 신호를 집중해서 전송 함으로써 송수신 성능을 높이는 역할을 한다. 스마트 안테나는 안테나 빔 형성 기술을 이용해 특정 사용자의 신호를 선택적으로 송수신하고, 간섭 신호의 영향은 최소화함으로써 데이터 전송 용량과 품질을 크게 높여주는 기술이다. 간섭 신호를 제거하여 전송 용량을 증대시키고 다중 경로 반사파의 영향을 적게 받아 우수한 품질을 유지하는 반면에 하드웨어 복잡도가 증가하고 비용이 많이 드는 단점이 있다.<ref name="4G 동향분석"></ref> | ||
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| − | LTE의 네트워크는 [[EPS]](Evolved | + | LTE의 네트워크는 [[EPS]](Evolved Packet System) 구조로 되어 있다. LTE 사용자가 인터넷을 사용하기 위해서는 단말기 - LTE 기지국(NEB) -[[S-GW]](Serving Gateway) - [[P-GW]](PDN Gateway) - [[PDN]] 구간을 거쳐 인터넷으로 접속된다. EPS는 이런 LTE 인터넷 서비스를 위해 설치되는 시스템으로, 접속 시스템과 IP 기반의 코어 네트워크인 [[EPC]](Evolved Packet Core)로 구성되어 있다. 이를 관장하는 기기가 [[MME]](Mobility Management Entity)다. LTE의 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크 구조는 모두 IP 기반으로 이뤄져 있다. 기존 3G 방식에서는 데이터 통신을 위해 IP망과 별도로 음성통화를 위한 CS(Circuit Switch) 망을 가지고 있다. 3G 휴대폰을 사용해 음성통화를 할 때는 유선 전화기와 비슷한 방식으로 동작하는 망을 사용한다는 것이다. 하지만, LTE는 네트워크 구조가 모두 IP 기반으로 이뤄져 있어 [[CS]]를 이용한 음성통화 서비스가 불가능하다. LTE 단말기로 음성통화를 하려면 [[CSFB]]나[[VoLTE]] 등의 기술이 필요하다.<ref> 〈[http://ebook.pldworld.com/_eBook/IDG%20Tech%20Library/4G%20LTE%EC%9D%98%20%EC%9D%B4%ED%95%B4%20-%20IDG%20Tech%20Report/TechReport_LTE.pdf 4G LTE의 이해]〉, 《IT WORLD CIO》 </ref> |
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| − | [[LTE-U]] 는 비용을 지불하지 않고 쓸 수 있는[[ 비면허대역주파수]]를 쓰는 LTE 통신기술을 말한다. 스마트폰 사용자가 급격하게 많아지면서 [[트래픽]] 감당이 | + | [[LTE-U]] 는 비용을 지불하지 않고 쓸 수 있는 [[ 비면허대역주파수]]를 쓰는 LTE 통신기술을 말한다. 스마트폰 사용자가 급격하게 많아지면서 [[트래픽]] 감당이 점점 더 힘들어지게 되는데, 급증하는 모바일 트래픽을 수용하기 위해 와이파이 통신을 활용하여 저렴한 비용으로 LTE 무선 데이터 트래픽 분산을 통해 통신망의 난제를 손쉽게 해결하기 위한 기술이다. 주파수 확보를 위한 추가적 비용 없는 비면허대역의 장점을 이용, 통신사업자 간의 간섭, [[3GPP]] 기반 3G/LTE 통신망의 통합, 네트워크 용량 확장, 비대칭 구조를 갖는 동영상, 데이터 등의 트래픽에 최적화 LTE 서비스 제공까지 해서 통신사들한테는 더없이 좋은 주파수 대역이다. 그러나 LTE로 5GHz 주파수를 쓰게 되면 주파수 간섭으로 인해 5GHz [[Wi-Fi]]의 성능이 저하된다. LTE-U는 Wi-Fi가 쓰지 않는 채널을 써서 주파수 간섭을 최소화하려고 노력했다. 하지만 그래도 같은 5GHz 대역이기에 주파수 간섭은 피할 수 없었다.<ref> 〈[https://namu.wiki/w/LTE-U LTE-U]〉, 《나무위키》 </ref> |
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| − | [[LTE-A]] 는 통신에 사용할 주파수를 늘려 4세대 이동통신 기준에 맞게 속도를 100Mbps 이상으로 | + | [[LTE-A]] 는 통신에 사용할 주파수를 늘려 4세대 이동통신 기준에 맞게 속도를 100Mbps 이상으로 올린 것이다. 주파수를 늘리는 방법은 여러 가지가 있는데, 국내에서는 서로 다른 2개 이상의 주파수를 하나로 묶어 사용하는 [[CA]](Carrier Aggregation) 기술을 사용했다.<ref>U+5G/U+5G 테크스토리, 〈[https://blog.uplus.co.kr/1752 LTE 용어 정리, LTE-A와 광대역 LTE 뜻은 무엇인가]〉, 《엘지 유플러스 블로그》, 2014-03-10 </ref> |
[[파일:PS_LTE.jpg|썸네일|700픽셀|오른쪽|'''PS-LTE''']] | [[파일:PS_LTE.jpg|썸네일|700픽셀|오른쪽|'''PS-LTE''']] | ||
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| − | [[PS_LTE]]는 공공안전에 관련된 사람들이 재난 예방, 대비,대응,복구를 수행할 때 서로 의사소통을 하기 위해 필요한 [[ | + | [[PS_LTE]]는 공공안전에 관련된 사람들이 재난 예방, 대비, 대응, 복구를 수행할 때 서로 의사소통을 하기 위해 필요한 [[재난 안전통신망]](재난망)의 기반 통신기술이다. 핸드폰에서 사용하는 LTE 통신기술을 기반하되, 재난 상황에서 특별히 필요한 기능을 추가로 포함하고 있다.경찰, 소방, 군 등 현장에서 일하는 공공기관은 모두 무전기를 이용해 본부와 현장이 의사소통한다. 그런데 각 기관마다 사용하는 무전기 기술방식이 다르기 때문에 다른 기관 사람과 의사소통 하려면 결국 핸드폰을 쓸 수밖에 없다. 그래서 공공기관이 쓰는 통신기술을 하나로 통합해서, 뭔가 사고가 터지면 부처에 상관없이 관련된 사람은 다 같이 듣고 말하게 만들자는 생각으로 PS-LTE 기반의 재난 안전통신망이 구축돼었다.<ref> 〈[https://namu.wiki/w/PS-LTE PS-LTE]〉, 《나무위키》 </ref> |
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| − | [[3GPP2]] (UMB)는 4세대 이동통신 기술 표준 중 하나로 거론되고, 퀄컴이 독자적으로 진행하고 있는 [[UMB]] | + | [[3GPP2]] (UMB) 는 4세대 이동통신 기술 표준 중 하나로 거론되고, 퀄컴이 독자적으로 진행하고 있는 [[UMB]]는 당시에 유선 초고속 인터넷에 준하는 속도로 이동 환경에서 데이터 통신을 사용할 수 있는 기술이였다. [[IEEE802.20]]으로도 불리는 이 기술은 LTE와 와이브로와 같이 고속의 데이터 전송 속도와 주파수 효율성, OFDM을 기반 기술로 하고 있다는 점은 동일하다. 그러나 이동성과 커버리지의 한계를 극복한 기술적 완성도가 뛰어나고 저전력 설계, 광대역 네트워크 구축의 용이성, 이동 시 데이터 전송 성공률이 뛰어난 것이 특징이다. 한편, UMB 기술은 기존 이동통신 시스템보다 2배 이상 높은 주파수 효율을 목표로 진행하고 있으며, 고주파수 효율과 낮은 레이턴시로 고품질 무선 접속이 가능하여 이동 전화 가입자들이 유선과 동일한 품질의 무선 데이터 서비스를 이용할 수 있다. UMB는 최고 280Mbps의 하향 링크와 최고 68Mbps 의 상향 링크 속도를 제공하여, 이더넷 수준의 성능과 IP 서비스의 QoS(Qualit of Service)를 보장한다.<ref name="4G 동향분석"></ref> |
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2021년 8월 3일 (화) 17:28 판
4G 또는 4세대 이동통신(四世代移動通信,4th Generation Mobile Communication)이란 무선 이동통신 표준의 네 번째 세대를 의미한다. 4G는 3G 계열의 뒤를 잇는 4세대 무선 이동통신 기술의 속도와 기능이 발전한 세대를 말한다. 4G는 3G(IMT2000)보다 전송 속도가 수십 배 이상 개선된 빠른 통신 속도를 바탕으로 동영상 전송, 인터넷 방송 등의 다양한 멀티미디어 서비스를 지원한다. 수십~수백 Mbps의 전송 속도로 대용량 데이터를 송수신할 수도 있다. 각국의 통신사에서는 개별적으로 LTE 등도 '4G'라고 부르고 있다.
목차
개요
4G의 정식 명칭은 SBI2K(Systems Beyond IMT-2000)로 이는 국제전기통신연합(ITU)에서 정의한 4세대 통신규약이다. ITU가 정의한 4G는 서비스는 이동 중 100Mbps, 정지 중 1Gbps 전송 속도를 제공하는 무선통신 기술이다. 정지 중 최고 속도인 1Gbps의 전송 속 도는 MP3 음악 파일 100곡을 2.4초에, CD 1장의 800MB짜리 영화 1편을 5.6초에 전송받을 수 있다. 그리고 음성 · 영상 · 데이터가 한꺼번에 처리되는 TPS(Triple Play Service) 서비스가 가능해져 음성 전화 통화, 고화질 TV 시청, 인터넷 접속을 동시에 할 수 있게 된다. 앞으로 휴대전화는 단순히 음성을 전달하는 기능에서 벗어나 모든 기기들을 제어하는 중앙처리장치 기능을 가진다.[1]
역사
0G
0세대 이동통신(0G)은 음성통화만 가능한 아날로그 통신 시대를 말하며, "0 Generation"의 줄임말로 0G라는 표현도 쓰인다. 1세대 이동 통신보다는 급이 낮은 초창기 기술이다.[2]
1G
1세대 이동통신(1G)은 1979년 일본 도쿄에서 처음 서비스가 도입된 음성통화만 가능한 아날로그 통신 시대를 말한다. 아날로그 이동통신 시스템은 음성전송에 아날로그 주파수변조를 신호전송을 위해서 주파수 편이변조 방식을 사용한다. 1 Generation의 머리글자를 따서 1G라는 표현도 쓰인다.[3]
2G
2세대 이동통신(2G)은 1991년 핀란드에서 GSM(Global System for Mobile Communications) 표준이 상업적으로 출시됐다. 2세대는 디지털 이동전화를 말하며, 음성통화 외에 문자메시지 · e메일 등의 데이터 전송이 가능한 수준이다. 그러나 데이터 전송 속도는 느리다. 또 정지 화상 전송은 가능하나 동화상은 서비스되지 않는다. 주파수 대역은 800MHz를 이용하며, 채널당 데이터 전송 속도는 9.6Kbps/64Kbps이다. 2nd Generation의 머릿글자를 따서 2G 라는 표현도 쓰인다.[4]
- CDMA
코드분할다중접속(Code Division Multiple Access)은 미국의 퀄컴에서 기술규격을 개발하여, 1989년 샌디에이고에서 최초로 CDMA 기술을 이용한 통화시험에 성공하였다, 1993년 CDNA 기술 규격인 IS -95A 가 적립되었으며, 1995년 홍콩에서 상용화하였다. 1988년 LG에서 CDMA 데이터 서비스를 시작하였고 2000년에 CDMA2000 1x EV가 3세대 이동통신규격으로 국제시장에 출시되었지만, 4G LTE 주파수 재배치의 일환으로 2012년 2G PCS 서비스를 전국적으로 일제히 종료하였다. CDMA는 개인 간의 간섭/보안이 강하고 코드화된 특정 사용자의 신호는 다른 사용자에게는 잡음으로 인식된다.[5]
- GSM
GSM은 셀 네트워크를 기반으로 하는 이동통신이다. GSM 서비스에는 4개의 주파수 대역이 있으나 주로 900MHz 대역과 1800MHz 대역이 사용된다. 미국과 캐나다에서는 이 대역이 이미 다른 용도로 사용되고 있어 850MHz 대역과 1900MHz 대역을 사용하여 GSM 서비스를 운용하고 있다. 스칸디나비아 지역에서는 1세대 이동통신의 주파수인 400MHz와 450MHz를 사용하기도 한다. GSM의 다중접속 기술은 시분할다중접속(TDMA) 방식이다.[6]
3G
3세대 이동통신(3G)은 2001년 릴리즈 테스트를 거쳐 2001년 10월 일본에서 처음 출시됐다. 3세대 이동통신은 음성 데이터와 비음성 데이터(데이터 다운로드, 메일 주고받기, 메시지 보내기 등)를 모두 전송할 수 있게 한다. 이동 통신사들이 설치한 기지국으로부터 데이터를 받아 오는 방식으로 기지국이 촘촘하기 때문에 이동 중일 경우에 편리하다. 주파수 대역은 2GHz 를 이용하며, 2~2.4Mbps의 속도를 제공한다. 3rd Generation의 머리글자를 따서 3G라는 표현도 쓰인다.[7]
- 광대역 부호 다중 분할 접속
광대역 부호 분할 다중 접속(Wideband Code Division Multiple Access, W-CDMA)은 3세대 이동통신 기술 표준의 하나로 확산 대역 기술을 이용한 디지털 모바일 휴대전화에 쓰이는 표준 기술이다. 지난 2007년 상반기에 상용서비스를 개시한 KT와 SK텔레콤의 주력 통신 기술이다. W-CDMA는 UMTS라는 이름으로 3GPP에서 표준화 되었다. 일본의 FOMA와 전 세계적으로 상용되는 2G를 이른 2.5세대 시스템은 GPRS, EDGE, GSM 보다 빠른 전송속도를 가진다. 이전 세대보다 전력증폭기의 크기를 작게 함으로써다 말기의 소비전력과 크기를 줄였다.[8]
- HSPA+
진화형 HSPA(HSPA+)는 WCDMA를 확장한 이동통신 모듈의 규격이다. 네트워크는 MIMO(다중 입력, 다중 출력) 기능과 고차 변조(64QAM) 기술을 활용하여 같은 3GPP 규격인 HSDPA와 HSUPA보다 훨씬 더 빠른 속도로 실행되어 이론상 최대 데이터 속도가 최대 42Mbps이다.[9]
- TD-SCDMA
RD-SCDMA는 우리가 알고 있는 WCDMA와 유사하지만, 전혀 다른 모습을 하고 있다. 기본적으로 많은 사람이 알고 있는 CDMA나 WCDMA 등의 통신 기술들은 FDD 방식을 이용한다. 이는 사용하는 주파수에 송수신 주파수가 따로 있어서 따로따로 처리 할 수 있다는 장점이 있다. 또한 대부분의 통신 기술이 FDD 방식으로 개발되기 때문에 주파수를 재활용 하활 수 있다. TD-SCDMA의 경우 TDD 방식을 이용한다. TDD 방식이란 송수신 주파수가 따로 있지 않은 하나의 스펙트럼으로만 구성되어 있으며 송수신 신호를 짧은 시간적 간격을 두고 전환하면서 사용하게 된다. 인구밀도가 높은 대도시에 적용할 경우 기존 WCDMA보다 30% 이상의 주파수 효율을 높일 수 있다. 그러나, TDD 방식 방식의 주파수들은 2GHz 이상의 고주파들이다. 높은 주파수일수록 멀리 가지 못하고 건물을 통과하기 힘들기 때문에 좁은 커버리지라는 단점을 더욱 심화 시켜버린다.[10]
4G
4세대 이동통신(4G)은 2009년 12월 스웨덴의 텔리아 소네라(TeliaSonera) 사가 세계 최초로 LTE 방식으로 상용화에 성공했다. 무선이동통신의 네 번째 표준으로, 하나의 단말기에 유ㆍ무선전화, 위성통신, 무선랜, 디지털방송 등을 연동시킴으로써 융합 서비스를 제공하는 이동통신 서비스다. 정지 상태에서 초당 1기가비트(Gbps), 60km 이상의 고속이동 시 초당 100메가비트(Mbps) 이상의 데이터 속도를 제공한다. 이는 기존 3G보다 이동 중 서비스 속도가 50배, 정지 중 속도 또한 10배 이상 빠른 것이다. 4rd Generation의 머리글자를 따서 4G라는 표현도 쓰인다.[11]
와이맥스
와이파이는 최대 전송속도가 40Mbps까지 가능하지만 기지국 당 커버리지가 30-200 ｍ정도로 매우 협소하다는 단점이 있다. 따라서 넓은 지역에서도 무선 브로드밴드 네트워크를 구축하기 위해 좀 더 넓은 커버리지를 가진 새로운 무선통신 기술이 필요하게 됐다. 개활지에서는 45km까지, 도심지역에서도 1~2Km까지 커버리지를 확대할 수 있다. 고정형 와이맥스의 주파수 대역은 2~11GHz를 활용할 수 있으며 섹터 당 20MHz의 채널을 바탕으로 전송속도는 최대 75Mbps까지 구현할 수 있다.[12]
와이브로
와이브로는 한국이 국제 표준화를 주도한 3.5세대 이동통신 서비스이다. 이동 중에도 초고속 인터넷을 이용할 수 있는 무선 휴대 인터넷으로, SK텔레콤과 KT가 2006년 세계 최초로 상용서비스를 시작해 12년간 운영했다. 다양한 콘텐츠 서비스가 가능하다는 장점이 있지만, HSDPA보다 서비스 지역이 좁고, 음성서비스가 지원되지 않는 점이 단점이 있다. 4G 이동통신 표준기술의 우위 경쟁에서 LTE 등에 밀려나며 2018년 12월 31일로 서비스가 종료됐다.[13]
특징
4G 이동통신 기술
4G 이동통신 기술에서 주파수 대역을 효율적으로 사용하기 위한 핵심 기술은 직교 주파수 다중 분할기술, 다중 입출력기술, 소프트웨어 기반 이동통신 기술, 스마트 안테나 기술 등이 있다.
- 1. 직교 주파수 다중 분할(OFDM)기술
직교 주파수 다중 분할 기술은 이미 유럽의 디지털 오디오 방송, 디지털 TV 방송, 그리고 5GHz 무선랜 대역에 정식 규격으로 채택되었다. OFDM 기술은 주파수와 시간을 나누어서 할당하는 방식으로 하나의 채널을 여러 개로 나누어 데이터를 전송할 수 있고, 서브 채널 간 오버래핑으로 대역폭을 절약할 수 있다. 또한, 주파수 대역을 수백 개로 나누어 주파수 간섭을 최소화하고 다수의 대용량 데이터를 동시에 고속으로 전송하는 기술이다.[14]
- 2. 다중 입력(MIMO) 기술
다중 입력 기술은 모바일 환경에서 다수의 안테나를 사용해 데이터를 송수신하는 다중 안테나 신호 처리 방식으로 여러 개의 안테나로 데이터를 동시에 송·수신함으로써 무선 통신의 범위를 넓히고 속도를 크게 향상해 전송 효율을 높여 주는 기술이다. 이처럼 MIMO 기술을 이용해 송신 단에 N개의 안테나를 배열하고 수신 단에도 N 개의 안테나를 배열해서 신호를 보내면 N 배의 전송률 증가를 낼 수 있다. 특희, OFDM 기술과 함께 사용하면 전송속도의 고속화와 데이터의 대용량화가 가능해져 멀티미디어 서비스에 최적화된 환경을 구축할 수 있다.[14]
- 3. 소프트웨어 기반 이동통신(SDR) 기술
소프트웨어 기반 이동통신 기술(SDR)은 이동통신 시스템을 구성하는 기지국과 단말기에서 하드웨어를 통하여 RF(Radio Frequncy)를 지원하던 것과는 다르게 주파수 범위, 변조 방식, 무선 출력 등 주요 무선 특성을 소프트웨어로 업데이트 또는 변경할 수 있는 모뎀 기술이다. 국가마다 다른 주파수 대역, 동기와 비동기로 구분된 3G 망 사이의 호환성, 2G 와 3G망 사이의 호환성, 다양한 무선 네트워크와 통신 방식 간의 호환성을 보장해 준다. 따라서 이용하고자 하는 서비스에 따라 시스템을 유동적으로 전환할 수 있는 SDR 기술을 기지국에 적용하면 기술이 발전할 때마다 기지국 하드웨어를 교체하지 않고 새로운 프로토콜에 필요한 모듈을 소프트웨어 다운로드를 통하여 업데이트가 가능하기 때문에 시간과 비용이 절감되는 효과가 있다.[14]
- 4. 스마트 안테나(SA) 기술
스마트 안테나 기술은 기지국이 단말기에서 보내는 신호를 근거로 사용자 위치를 파악해서 해당 사용자에게 전파 신호를 집중해서 전송 함으로써 송수신 성능을 높이는 역할을 한다. 스마트 안테나는 안테나 빔 형성 기술을 이용해 특정 사용자의 신호를 선택적으로 송수신하고, 간섭 신호의 영향은 최소화함으로써 데이터 전송 용량과 품질을 크게 높여주는 기술이다. 간섭 신호를 제거하여 전송 용량을 증대시키고 다중 경로 반사파의 영향을 적게 받아 우수한 품질을 유지하는 반면에 하드웨어 복잡도가 증가하고 비용이 많이 드는 단점이 있다.[14]
LTE
3세대 이동통신 기술 가운데 하나인 W-CDMA(광대역 부호분할다중접속)에서 진화한 기술로 경제성이나 대중성에서 높은 평가를 받고있다. 현재의 3세대 기술에서는 장기적 진화라는 뜻에서 LTE(Long Term Evolution)란 이름이 붙었다. 대역폭은 1.25~20㎒이며, 20㎒ 대역폭을 기준으로 하향링크의 최대 전송속도는 100Mbps, 상향링크의 최대 전송속도는 50Mbps이다. WCDMA와 4세대 이동통신인 CDMA(코드분할다중접속)2000의 중간에 해당하는 기술이라 해서 3.9세대 이동통신(3.9G)이라고도 불린다.[15]
- 접속방식
LTE의 네트워크는 EPS(Evolved Packet System) 구조로 되어 있다. LTE 사용자가 인터넷을 사용하기 위해서는 단말기 - LTE 기지국(NEB) -S-GW(Serving Gateway) - P-GW(PDN Gateway) - PDN 구간을 거쳐 인터넷으로 접속된다. EPS는 이런 LTE 인터넷 서비스를 위해 설치되는 시스템으로, 접속 시스템과 IP 기반의 코어 네트워크인 EPC(Evolved Packet Core)로 구성되어 있다. 이를 관장하는 기기가 MME(Mobility Management Entity)다. LTE의 EPC(Evolved Packet Core) 네트워크 구조는 모두 IP 기반으로 이뤄져 있다. 기존 3G 방식에서는 데이터 통신을 위해 IP망과 별도로 음성통화를 위한 CS(Circuit Switch) 망을 가지고 있다. 3G 휴대폰을 사용해 음성통화를 할 때는 유선 전화기와 비슷한 방식으로 동작하는 망을 사용한다는 것이다. 하지만, LTE는 네트워크 구조가 모두 IP 기반으로 이뤄져 있어 CS를 이용한 음성통화 서비스가 불가능하다. LTE 단말기로 음성통화를 하려면 CSFB나VoLTE 등의 기술이 필요하다.[16]
TD-LTE
TD-LTE 는 차이나 모바일이 독자적으로 개발한 시분할(TDD) 다중접속 방식의 4G 네트워크 기술로, 다운로드 링크와 업로드 링크를 단일 주파수에서 수행하되 미세한 시차를 두고 다운로드와 업로드를 계속 전환하여 활용하는 것 이다.
LTE-U
LTE-U 는 비용을 지불하지 않고 쓸 수 있는 비면허대역주파수를 쓰는 LTE 통신기술을 말한다. 스마트폰 사용자가 급격하게 많아지면서 트래픽 감당이 점점 더 힘들어지게 되는데, 급증하는 모바일 트래픽을 수용하기 위해 와이파이 통신을 활용하여 저렴한 비용으로 LTE 무선 데이터 트래픽 분산을 통해 통신망의 난제를 손쉽게 해결하기 위한 기술이다. 주파수 확보를 위한 추가적 비용 없는 비면허대역의 장점을 이용, 통신사업자 간의 간섭, 3GPP 기반 3G/LTE 통신망의 통합, 네트워크 용량 확장, 비대칭 구조를 갖는 동영상, 데이터 등의 트래픽에 최적화 LTE 서비스 제공까지 해서 통신사들한테는 더없이 좋은 주파수 대역이다. 그러나 LTE로 5GHz 주파수를 쓰게 되면 주파수 간섭으로 인해 5GHz Wi-Fi의 성능이 저하된다. LTE-U는 Wi-Fi가 쓰지 않는 채널을 써서 주파수 간섭을 최소화하려고 노력했다. 하지만 그래도 같은 5GHz 대역이기에 주파수 간섭은 피할 수 없었다.[17]
LTE-A
LTE-A 는 통신에 사용할 주파수를 늘려 4세대 이동통신 기준에 맞게 속도를 100Mbps 이상으로 올린 것이다. 주파수를 늘리는 방법은 여러 가지가 있는데, 국내에서는 서로 다른 2개 이상의 주파수를 하나로 묶어 사용하는 CA(Carrier Aggregation) 기술을 사용했다.[18]
PS-LTE
PS_LTE는 공공안전에 관련된 사람들이 재난 예방, 대비, 대응, 복구를 수행할 때 서로 의사소통을 하기 위해 필요한 재난 안전통신망(재난망)의 기반 통신기술이다. 핸드폰에서 사용하는 LTE 통신기술을 기반하되, 재난 상황에서 특별히 필요한 기능을 추가로 포함하고 있다.경찰, 소방, 군 등 현장에서 일하는 공공기관은 모두 무전기를 이용해 본부와 현장이 의사소통한다. 그런데 각 기관마다 사용하는 무전기 기술방식이 다르기 때문에 다른 기관 사람과 의사소통 하려면 결국 핸드폰을 쓸 수밖에 없다. 그래서 공공기관이 쓰는 통신기술을 하나로 통합해서, 뭔가 사고가 터지면 부처에 상관없이 관련된 사람은 다 같이 듣고 말하게 만들자는 생각으로 PS-LTE 기반의 재난 안전통신망이 구축돼었다.[19]
UMB
3GPP2 (UMB) 는 4세대 이동통신 기술 표준 중 하나로 거론되고, 퀄컴이 독자적으로 진행하고 있는 UMB는 당시에 유선 초고속 인터넷에 준하는 속도로 이동 환경에서 데이터 통신을 사용할 수 있는 기술이였다. IEEE802.20으로도 불리는 이 기술은 LTE와 와이브로와 같이 고속의 데이터 전송 속도와 주파수 효율성, OFDM을 기반 기술로 하고 있다는 점은 동일하다. 그러나 이동성과 커버리지의 한계를 극복한 기술적 완성도가 뛰어나고 저전력 설계, 광대역 네트워크 구축의 용이성, 이동 시 데이터 전송 성공률이 뛰어난 것이 특징이다. 한편, UMB 기술은 기존 이동통신 시스템보다 2배 이상 높은 주파수 효율을 목표로 진행하고 있으며, 고주파수 효율과 낮은 레이턴시로 고품질 무선 접속이 가능하여 이동 전화 가입자들이 유선과 동일한 품질의 무선 데이터 서비스를 이용할 수 있다. UMB는 최고 280Mbps의 하향 링크와 최고 68Mbps 의 상향 링크 속도를 제공하여, 이더넷 수준의 성능과 IP 서비스의 QoS(Qualit of Service)를 보장한다.[14]
장단점
장점
보안
WiFi 네트워크의 가장 큰 문제점 중 하나는 온라인 보안 이다. 이것은 모바일 장치에 특히 해당된다. 4G 네트워크는 완벽한 개인 정보 보호, 보안 및 안전성을 제공한다. 이것은 각자의 모바일 장치에 민감한 정보를 보유하고있는 기업체 및 사업자에게 특히 유익하다.
가격
요즘은 4G 네트워크가 상당히 저렴하다. 사용자의 예산에 맞게 가격 책정 방식이 크게 축소되었다. 물론 이러한 유형의 연결성은 기존 WiFi 네트워크보다 비용이 많이 들지만 사용자에게 제공 할 수있는 더 많은 장점도 있다.
단점
호환
4G 네트워크와 호환되는 하드웨어는 이전보다 훨씬 저렴한 요금으로 이용할 수 있지만 이러한 새로운 장비를 반드시 설치해야 이러한 서비스를 제공 할 수 있다. 이것은 이러한 서비스를 시작할 계획 인 대부분의 이동 통신사들 에게는 성가신 프로세스가 될 것이다
수명
4G 모바일 네트워크는 여러 개의 안테나 및 송신기를 사용하므로 사용자는이 네트워크에서 모바일 장치에서 배터리 수명이 훨씬 단축된다. 이는 장기간 온라인 상태를 유지하려면 더 많은 배터리 전원을 사용하는 대형 모바일 장치를 사용해야 함을 의미한다.[20]
대안
5G
5세대 이동통신(5G)은 4G LTE 대비 데이터 용량은 약 1,000배 많고 속도는 200배 빠른 차세대 이동통신이다.강점인 초저지연성과 초연결성을 통해 가상현실, 자율주행, 사물인터넷 기술 등을 구현할 수 있으며, 5G 다운로드 속도는 현재 이동통신 속도인 300Mbps에 비해 70배 이상 빠르고, 일반 LTE에 비해선 280배 빠른 수준으로, 이는 1GB 파일을 10초 안에 내려받을 수 있는 속도라고 한다.[21]
단점
5G는 4G와 비교하여 빠른 속도에 비해 단점이 많이 존재한다.
- 1.보안에 취약하다
5G는 구조적으로 보안에 취약하다. 5G망은 LTE의 폐쇄적 구조와 달리 분산 구조형의 개방형으로 설계된다. 주파수 대역을 쪼개 여러 분야에 분산 적용할 수 있는 ‘네트워크 슬라이싱’ 기능이 구현된다. 이 기능을 활용하면 기지국 단위에서도 데이터를 처리하기 때문에 기존보다 개인정보가 해킹될 위험성이 더 높다.[22]
- 2.실제 체감되는 속도는 그다지 빠르지 않다.
이동통신사들은 네트워크 속도가 무려 LTE의 20배인 20Gps에 달할 만큼 압도적으로 빠르다고 홍보하고 있다. 그러나 테스트 결과 실제로는 5G 속도가 현재와 비교했을 때 고작 1.5~2배 정도 빨라진 것으로 나타났다.[22]
- 3.전파 유해성
5G는 전세대 통신보다 단파가 짧다. 따라서, 더 많은 장비를 더 많은 장소에 촘촘하게 기지국을 설치해야 한다. 그래서 전자파에 대한 피해가 우려되는 점이다.[22]
- 4.비싼 요금제
품질이나 보안과는 별개의 문제지만 현재 시점에서는 요금제가 매우 비싸 소비자의 부담이 크다. 현재 3사의 5G 요금제 중 가장 저렴한 것은 45,000원짜리 요금제로, 4만원 이하의 요금제는 현재로서는 찾아볼 수 없다.[22]
6G
2030년쯤 실현될 것으로 예측되는 6G는 초당 100기가비트(100Gbps) 이상의 전송속도를 구현할 것으로 예상된다. 5G 이동통신 최대 속도 20Gbps보다 5배 빠르다.한국전자통신연구원(ETRI)은 테라헤르츠(THz) 대역 주파수를 이용한 초고속 무선 백홀 시스템 개발에 착수했다. THz 주파수는 100GHz~10THz 사이 대역으로 ETRI는 200GHz 대역에서 통신 가능한 기술을 개발한다. THz 주파수로 100Gbps 무선 통신 기술을 개발하는 건 국내 최초다. 6G는 전파의 범위가 넓어지는 것 외에, 수중통신이 가능하게 된다. 중국은 상용화 목표 시기를 2027년으로 앞당길 수도 있다고 주장한다. 6G의 이론적 다운속도는 초당 1TB에 달하며 이를 통해 만물인터넷(IoE) 시대를 실현할 수 있게 될 것이다.[23]
전망
우리나라는 2019년 4월 저주파 대역에서 세계최초로 5G 서비스를 상용화했다. 그러나 주파수 자원의 제한, 기지국 부족 및 킬러콘텐츠 부재로 현재까지의 성과는 기대수준을 밑돌고 있다.상용화 당시 5G 기지국이 3만6000개였던 것과 비교하면 3배가량 증가했으나 4G 기지국이 87만개인 것과 견주어보면 여전히 부족한 실정이다. 그래서 현재5G는 주요 대도시 및 고속도로만을 커버하고 있다. 5G 서비스에 대한 만족도는 30%안팎으로 4G 만족도 53% 대비 상당히 저조한 편이다. 이처럼 5G 서비스가 4G 서비스를 완전히 대체 하기에는 아직 갈 길이 멀다고 할 수 있다. 그러나 향후 5G 성능향상과 정부 지원으로 자율주행 등 연관산업이 빠르게 성장할 것으로 전망된다.[24]
각주
- ↑ 〈4세대 이동 통신〉, 《위키백과》, 2020-04-18
- ↑ 〈0세대 이동 통신〉, 《위키백과》
- ↑ 〈1세대 이동통신〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈2G〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈코드분할다중접속〉, 《위키백과》
- ↑ 〈GSM〉, 《위키백과》
- ↑ 〈3세대 이동 통신〉, 《위키백과》
- ↑ 〈광대역 부호 다중 분할 접속〉, 《위키백과》
- ↑ 〈HSPA〉, 《GSMA》
- ↑ 〈TD-SDMA〉, 《나무위키》
- ↑ 〈4세대 이동통신〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 류현성, 〈와이파이, 와이맥스, 와이브로의 차이점〉, 《한겨레》, 2006-07-03
- ↑ 〈와이브로〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 14.0 14.1 14.2 14.3 14.4 장재득,박형준, 방승찬,〈4세대 이동통신(4G) 후보 기술 동향 분석〉, 《정보통신연구진홍원》
- ↑ 〈LTE〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈4G LTE의 이해〉, 《IT WORLD CIO》
- ↑ 〈LTE-U〉, 《나무위키》
- ↑ U+5G/U+5G 테크스토리, 〈LTE 용어 정리, LTE-A와 광대역 LTE 뜻은 무엇인가〉, 《엘지 유플러스 블로그》, 2014-03-10
- ↑ 〈PS-LTE〉, 《나무위키》
- ↑ 프리 야 비스와 나단,〈4G 모바일 네트워크: 장점과 단점〉, 《eYewated》, 2021-05-19
- ↑ 〈5G〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 22.0 22.1 22.2 22.3 미국주식으로 풍요로워지기 친절한 미미아빠, 〈5G의 치명적인 단점 다섯가지〉, 《티스토리》, 2019-06-16
- ↑ 〈6세대 이동 통신〉, 《위키백과》
- ↑ 이민규 기자, 〈국내 5G의 현황과 전망〉, 《정보통신신문》, 2020-09-01
참고자료
- 〈4세대 이동 통신〉, 《위키백과》
- 〈3세대 이동 통신〉, 《위키백과》
- 〈6세대 이동 통신〉, 《위키백과》
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- 미국주식으로 풍요로워지기 친절한 미미아빠, 〈5G의 치명적인 단점 다섯가지〉, 《티스토리》, 2019-06-16
- 〈4G LTE의 이해〉, 《IT WORLD CIO》
- 장재득,박형준, 방승찬,〈4세대 이동통신(4G) 후보 기술 동향 분석〉, 《정보통신연구진홍원》
- U+5G/U+5G 테크스토리, 〈LTE 용어 정리, LTE-A와 광대역 LTE 뜻은 무엇인가〉, 《엘지 유플러스 블로그》, 2014-03-10
- 류현성, 〈와이파이, 와이맥스, 와이브로의 차이점〉, 《한겨레》, 2006-07-03
- 〈HSPA〉, 《GSMA》
- 프리 야 비스와 나단,〈4G 모바일 네트워크: 장점과 단점〉, 《eYewated》, 2021-05-19
같이 보기
