3세대 이동통신

3세대 이동통신(3rd Generation Mobile Telecommunication)또는 3G는 이동통신의 발달 과정에서 3세대 기기에 적용되는 국제전기통신연합(ITU)의 통신 규격을 말한다.

개요

기존의 음성 및 패킷 전송은 물론 멀티미디어 서비스와 글로벌 로밍이 가능한 이동통신 규격으로 1980년대는 1세대로 아날로그 음성을, 90년대에 등장한 디지털 개인 휴대 전화(PCS)는 음성과 저속의 데이터를, 2000년대 실용화된 영상 전화는 음성을 비롯하여 고속 데이터 서비스가 가능해 인터넷과 동영상 서비스를 제공하고 있다. 3G로 인해 우리나라에 가져온 가장 큰 변화가 있는데, 그것은 바로 거의 전 국민이 전화번호를 010으로 바꾸게 된 것으로, 이는 기술적 문제가 아닌 정책에 의한 것이다. 3G라는 새로운 서비스가 나오면서 3G에 가입하려면 번호를 무조건 010에 전용 국번으로 바꾸어야만 했다. 이후 3G 전국망 상용화를 앞둔 2006년 말 정보통신부 고시로 3G로의 번호이동을 허용하되 식별번호가 010인 가입자만 가능하며, 01X 번호 사용자는 010으로 바꾸어야만 3G를 이용할 수 있게끔 사실상 010으로 강제 통합을 유도 시킨 것이다. 이러한 영향으로 2013년 하반기 기준으로 95% 이상의 가입자가 010 번호를 사용하게 되었다. 독일 이동통신사인 도이치텔레콤은 2021년 6월부로 3G 서비스를 종료하겠다고 선언했다. 이에 앞서 텔레포니카 도이칠란드와 보다폰 독일이 2022년 중 3G 서비스 중단을 선언한 바 있다. 스페인 텔레포니카도 2025년까지 3G를 종료할 예정이며, 2021년 1월 13일에는 미국 선불폰 전문 이통사인 크리켓 와이어리스가 3G 서비스 종료를 선언했다. 미국 AT&T는 2022년 2월 중 3G 종료를 계획하고 있다. 한국의 LG U+에서도 2G 종료와 동시에 3G 및 4G 일부를 종료했다. 대만은 2018년에 3G 서비스를 중단했다.

역사

새로운 세대의 셀룰러 통신 방식의 표준은 1981/1982년에 1G 시스템이 도입된 이후 약 10년마다 나타났다. 각 세대는 새로운 주파수 대역, 더 높은 데이터 속도 및 역방향 호환이 불가능한 전송 기술을 특징으로 한다. 즉 각각의 통신 규약간에 호환이 되는 것이다. 3세대 이동통신의 등장은 첫 번째 3G 네트워크 표준이 1998년에 도입되었으며, 2002년 IMT2000 서비스부터 본격화되었다. 3세대 이동통신부터 모바일 인터넷 시대가 열렸다고 할 수 있다. 스마트폰의 등장과 함께 3세대 이동통신이 개발되어 2세대 이동통신에서 음성통화, 문자메시지, 이메일뿐만 아니라 영상통화의 시대가 시작되었다. 3세대 이동통신부터는 USIM칩이 꼭 필요한 통신 세대이며, 모바일로 빠른 인터넷도 가능해졌다. 데이터를 이용한 모바일 애플리케이션으로 문자메시지의 기능이 대체되었다. 용량이 큰 이미지나 영상을 주고받을 수 있다.

활용

아이폰

3G 아이폰의 위력은 생각보다 강했다. 출시 첫날 미국에서는 서버 과부하로 개통하는 데 몇 시간이 걸렸으며, 영국에서도 온라인 등록 시스템에 문제가 발생해 많은 구매자가 불편을 겪는 등 세계 곳곳에서 개통 사고가 이어졌으나 3G 아이폰의 인기몰이를 막지는 못했다. 애플은 공식 홈페이지를 통해 2008년 7월, 21개국에 동시 선보인 3G 아이폰이 출시 3일 만에 100만 대 판매를 기록했다고 밝혔다. 애플이 2007년 출시한 1세대 아이폰이 74일 걸려 100만 대를 판매한 것과 비교하면 대단한 흥행몰이다. 스티브 잡스도 “3G 아이폰이 놀라운 출시 첫 주를 보냈다”라면서 흥분을 감추지 못했다. 3G 아이폰의 흥행은 일찌감치 예견됐다. 월스트리트저널과 뉴욕타임스 등 외신들은 3G 아이폰의 인터넷 속도가 향상됐으며, GPS가 추가된 것을 장점으로 꼽으면서 높은 기대감을 표명했다. 미국과 일본 등 일부 국가에서는 출시 며칠 전부터 3G 아이폰을 구매하려는 긴 행렬이 장사진을 이루기도 했다.

방식

W-CDMA

3G 네트워크 구조

W-CDMA는 GSM 방식을 개발한 유럽 업체들이 내놓은 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 기술의 한 갈래다. 전세계에서 가장 많이 사용하는 3G 규격으로, 사실상의 3G 표준이라 할 수 있다. 기본적으로 하향/상항 모두 최대 2Mbps의 속도로 통신을 할 수 있다. 하지만 여기에 HSPA(High Speed Packet Access) 기술이 더해져 추가로 속도 향상을 기대할 수 있다. HSPA 기술은 하향 속도를 높인 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)와 여기에 상향 속도까지 높인 HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)로 나뉜다. HSDPA가 적용된 단말기는 최대 14.4Mbps의 하향 속도를 기대할수 있으며, 이와 더불어 HSUPA가 적용된 단말기는 상향 속도를 5.8Mbps로 높일 수 있다. 그 외에도 기존 HSPA 기술을 한층 발전시킨 이볼브드 HSPA(Evolved HSPA) 기술도 나와있다. 이볼브드 HSPA는 HSPA+라는 이름으로 더 많이 불리는데, 일반적으로 하향 속도 22Mbps, 상향 속도 11.5Mbps를 지원하며, 이론적으로는 하향 84Mbps / 상향 23Mbps의 속도까지 가능하다. 다만, HSPA+는 당초에는 기존 3G의 발전형인 3.5G, 3.9G로 불리다가 2010년부터 ITU에서 4G로 인정을 받았다. 따라서 일부 제조사 및 통신사에서는 HSPA+가 적용된 이동전화를 4G폰이라 홍보하는 경우도 있다. W-CDMA 규격의 또 다른 특징이라면 동기식 데이터 전송방식을 채택하고 있는 CDMA2000와 구별되는 비동기식 규격이라는 점이다. 위성을 이용해 단말기와 기지국 사이의 시간을 일치시켜 양방의 신호 오차 발생을 막는 CDMA2000과 달리, W-CDMA 방식은 위성을 거치지 않고 프로그램적인 처리로 기지국과 단말기 사이의 신호를 정확히 인식하도록 한다. 이렇게 양쪽의 시간을 일치시키는 과정이 없기 때문에 동기식과 구분, 이를 비동기식이라고 한다. W-CDMA 방식은 유럽을 중심으로 개발되긴 했지만 전세계적으로 널리 쓰이고 있으며, CDMA2000의 본거지인 미국에서도 오히려 W-CDMA 방식의 비율이 더 높다. 또한 유심 카드를 기본 지원하므로, 사용자가 단말기를 교체하고자 할 때 전에 쓰던 유심 카드만 빼서 새 단말기에 꽂기만 하면 가입 정보 및 주소록 등의 개인정보가 그대로 새 단말기로 옮겨져 손쉽게 기기 변경을 할 수 있다. 한국에서는 SK텔레콤과 KT에서 W-CDMA HSPA 방식을 중심으로 3G 서비스를 실시하고 있다.

CDMA2000

CDMA2000은 기존의 CDMA 방식을 발전시킨 것으로, 미국을 중심으로 개발된 것이다. 초기 규격인 CDMA2000 1x와 이보다 데이터 전송 속도를 높인 CDMA2000 1x EV-DO(Evolution Data Only)로 나뉜다. CDMA2000 1x는 상향과 하향 모두 153.6kbps의 데이터 전송속도를 낸다. CDMA2000 1x EV-DO의 경우, 몇 가지 하위 규격으로 나뉜다. 릴리스 0 규격은 하향 2.4Mbps , 상향 153.6kbps의 속도를 내며, 리비전 A 규격은 하향 3.1Mbps , 상향 1.8Mbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있다. 그리고 리비전 B 규격은 하나의 휴대전화에서 여러 개의 주파수 채널을 동시에 사용해 통신할 수 있는 것이 특징이며, 이동전화에서는 하향 9.3Mbps , 상향 5.4Mbps 정도가 실질적인 최고 속도로 알려져 있다. 참고로 EV-DV(Evolution Data & Voice)라는 규격도 개발은 되었으나 상용화가 부진하여 2005년 퀄컴이 관련 칩셋 개발 중단을 선언하면서 사실상 사라졌다.CDMA2000의 또 다른 특징이라면 바로 동기식(synchronous) 데이터 전송방식을 채택하고 있다는 점이다. 이는 휴대전화와 기지국 사이에 통신을 할 때 서로 주고받는 신호에 오차가 없음을 보장하기 위해 GPS(Global Positioning System)를 통해 양측의 시간대를 정확하기 동기시키는 과정이 필요하기 때문이다. CDMA2000 방식은 또 다른 3G 기술인W-CDMA 방식에 비해 사용 국가가 적은 편이고, 유심 카드를쓰지 않기 때문에 사용자가 기기 변경을 하는 과정이 다소 번거로운 것이 단점이다. CDMA 2000은 ITU에서 3G로 인정하고 있긴 하지만, 기술적으로 기존의 CDMA와 공통점이 많다. 특히 EV-DO이전에 나온 CDMA2000 1x의 경우, 데이터 전송 속도가 느린 편이라 3G가 아닌 2.5G로 분류되기도 한다. SK텔레콤이 2000년 10월 세계 최초로 서비스를 시작하였으며, 1999년 미국의 퀄컴이 시험통화에 성공하였고, 한국에서는 2001년 2월부터 서비스를 시작하였다. LG유플러스에서 CDMA2000 1x EV-DO 리비전 A 방식을 중심으로 3G 서비스를 하고 있다.

한계

이전 네트워크가 중지되는 이유는 이동 통신사는 스펙트럼을 재사용하여 새로운 네트워크를 성장시키고 고객에게 더 빠르고 응답성이 뛰어난 기술을 제공할 수 있어야 한다. 기존 2G/3G 인프라는 새로운 네트워크를 위해 길을 내주어야 하며, 이전 셀룰러 장치는 더 이상 실행할 수 없고 사용 중지되어야 한다. 2G 네트워크처럼 3G 네트워크도 결국은 4G LTE를 지원하는 데 필요한 스펙트럼을 사용하므로, 이동 통신사는 3G도 단계적으로 중단할 계획을 하고있다. 또한 3G 장치는 속도 제한이 있어서 기껏해야 3Mbps 정도이다. 반대로 4G LTE는 더 빠르기도 하고 스펙트럼을 더 효율적으로 사용하여 더 많은 장치에서 가용 스펙트럼을 공유할 수 있다.

• 주요 이동 통신사의 현재 계획은 다음과 같다.

1. T-Mobile은 2021년 말까지 3G 네트워크를 종료할 계획이다.
2. AT&T는 2022년 2월에 3G 네트워크를 종료할 계획이며 3G 휴대폰을 더 이상 사용할 수 없다.
3. Sprint 3G 네트워크는 2022년 12월에 종료되며 3G 장치를 더 이상 사용할 수 없다.

전망

지난 2017년 1월 5일부터 8일 미국 라스베이거스에서 열린 ‘국제소비자가전박람회 2017(CES 2017)’에서 네트워크 분야의 화제는 5세대 이동통신이었다. 이 행사에서 인텔은 5G 모뎀을 세계 최초로 발표하며 기가비트급 속도를 바탕으로 자율주행차량과 사물인터넷, 무선 광대역 등 다양한 분야에서 혁신이 일어날 것이라고 예고했다. 소비자는 이제 겨우 LTE에 익숙해졌는데, 이동통신업체는 이미 5세대 이동통신으로 옮겨가고 있다. 무선망 사용자가 데이터를 소비하는 추세를 고려할 때, 머지않아 네트워크 용량에 한계가 올지도 모른다는 우려에서다. 지난 10~15년에 걸쳐 전세계 무선통신 사업자는 네트워크 용량을 20배로 늘렸다. 그러나 같은 기간 동안 수요는 100배 이상 증가했다. 실제로 무선 인프라 관련 기업과 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 표준화 기관 등은 네트워크 용량을 2020년까지 1천 배로 증설한다는 목표를 세웠다. 국제전기통신연합(ITU)은 2015년 10월 전파통신총회를 열고, 5G의 공식 기술 명칭을 IMT(International Mobile Telecommunication)-2020으로 정했다. 2GHz 이하의 주파수를 사용하는 4G와 달리, 5G는 28GHz의 초고대역 주파수를 사용한다. 과거 2000년대 상용화한 3G 통신 방식인 IMT-2000을 계승해서 2020년 상용화를 목표로 삼는 모바일 국제 표준이다. 국제전기통신연합(ITU)이 내린 정의에 따르면 5G는 최대 다운로드 속도가 20Gbps, 최저 다운로드 속도는 100Mbps인 이동통신 기술이다. 또한 1㎢ 반경 안의 100만개 기기에 사물인터넷(IoT) 서비스를 제공할 수 있고, 빠른 5G 기술은 사람이 많이 모이는 장소에서도 끊김 없이 문자메시지나 데이터가 잘 전송되고, UHD 영상 화질보다 4배 높은 8K급 UHD 영상도 쉽게 즐길 수 있으며, 가상현실(VR) 콘텐츠를 내려받지 않고 인터넷에서 바로 즐길 수 있게 만들어 줄 것으로 보인다. 많은 양의 데이터를 중앙 서버와 끊김 없이 주고받아야 하는 자율주행차, 사물인터넷(IoT) 분야에서 5G가 활발하게 도입될 것으로 보인다. 5G에서는 직교 주파수 다중 분할접속 방식과 전력 및 코드 다중화 방식을 추가하는 식의 새로운 이동통신 신호 처리 기술(New Radio Access Technology, NRAT) 도입을 검토하고 있다.관련 업체들의 움직임도 부산해지고 있다. SK텔레콤은 2016년 6월, 에릭슨과 함께 5G 시험망 장비 개발을 마치고 시연에 성공했다. 2016년 12월에는 국내 벤처기업 3곳과 손잡고 증강현실과 가상현실을 활용한 5G 서비스를 개발하겠다고 발표하기도 했다.인텔은 CES 2017에서 세계 최초로 5G 모뎀을 공개해 눈길을 끌었다. 이 모뎀은 6GHz 이하의 대역과 고주파대역인 밀리미터파를 모두 지원하는 베이스밴드 칩을 탑재하고 있다. 인텔은 밀리초 이내에 의사결정을 내려 운전자와 차량을 안전하게 보호해야 하는 자율주행차량, 긴급 구조원들에게 실시간 데이터를 제공해 재난 복구 노력을 지원하는 드론, 수백만개의 센서를 통해 공기와 수질을 관리하는 스마트도시 등에 이 모뎀을 활용할 수 있을 것이라고 밝혔다.에릭슨엘지는 2016년 말 발간된 에릭슨 모빌리티 리포트(Ericsson Mobility Report)에서 표준화가 완성될 것으로 보이는 2020년 이전에 통신사업자들이 사전 규격에 맞춰 5G 네트워크 조기 구축에 들어갈 것이라고 내다봤다. 5G 네트워크 구축은 2020년 이후 본격화될 것으로 예상된다고 한다.

참고자료

• 〈3세대 이동통신〉, 《한국정보통신기술협회》
• 〈3G〉, 《네이버 지식백과》
• 〈3세대 이동통신〉, 《네이버 지식백과》
• 〈3G〉, 《나무위키》
• 〈3세대 이동통신〉, 《위키백과》
• nalhyo, 〈1G~5G 이동통신의 역사〉, 《구글 블로그》, 2021-01-19
• Harald Remmert, 〈2G, 3G, 4G LTE 네트워크 종료 업데이트〉, 《디지키》, 2020-10-21
• 이예지 기자, 〈5세대 이동통신(5G Networks), 10배 이상 빨라진 데이터 응답 속도…‘2020년엔?’〉
• 〈아이폰의 '힘'.. 3일만에 100만대 판매〉, 《아시아경제》

같이 보기

• 이동통신
• 1세대 이동통신
• 2세대 이동통신
• 4G
• 5G
• 6G

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