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5G 이동통신 기획특집(1편)

‘4차산업혁명을 주도할 핵심 인프라, 5G’

기사입력 2018-11-20 오전 9:24:22 입력
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[SNS 타임즈] 200년이 넘는 정보통신 역사에서 이동통신의 역사는 50년이 채 되지 않지만, 벌써 4번의 세대교체가 이루어졌고, 5번째를 눈앞에 두고 있다.

 

곧 닥쳐올 5G 이동통신은 인류의 삶과 다양한 산업 전반에 커다란 혁명을 몰고 올 것이 자명하다. 4차산업혁명의 핵심 요소 기술들, 예를 들어 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 클라우드, 빅데이터, 가상 현실(VR), 증강 현실(AR) 등을 엮는 역할을 수행함으로써 4차산업혁명을 견인할 것으로 기대를 모으고 있다.

 

5G 이동통신, ‘초고속특성은 가상현실(VR), UHD디스플레이, 클라우드 서비스 분야에 혁신을 가져올 예정이다. 또, 초저지연특성은 드론, 자율 주행차, 스마트 시티, 실시간 원격 수술 등의 응용분야에 혁신을 초래하고, ‘초연결’(Hyper-connectivity) 특성은 사물인터넷(IoT), 모바일 광대역, 스마트 교통 등의 응용분야에 혁신을 가져올 것이다. [출처: wccftech.com]

 

5G 이동통신

 

우리나라는 2019 3월부터 5G이동통신 서비스를 상용화할 예정이다. 이를 위해 2018 12월 초부터 5G이동통신 전파 발사를 시작으로 모뎀이나 모바일 라우터에 의한 5G서비스를 제공할 계획이다.

 

[Prologue] 5G, 4차 산업혁명을 주도하는 핵심 기반 기술

 

5G이동통신 세계 최초 상용화 타이들을 놓고 국내 이동통신 3사는 물론이고, 세계 이동통신사업자들이 경쟁을 전개하고 있다.

 

2018 6월 정부는 5G용 주파수 경매를 실시한 바 있다. 주파수 경매 결과, SKT KT가 각 100MHz대역폭씩, LGU+ 80MHz대역폭을 할당 받았다. 이어서 실시한 2단계 주파수 대역 위치 결정 결과, LGU+(3.42∼3.5GHz), KT(3.5∼3.6 GHz), SKT(3.6∼3.7GHz) 순으로 결정됐다. 1단계와 2단계를 합한 3.5GHz 대역의 최종 낙찰가는 SKT 1 2185억원, KT 9680억원, LGU+ 8095억원이었다.

 

자율주행차, 스마트시티 등에 이용되는 28GHz 대역의 경우, 첫 라운드 1단계가 종료됐으며, 3사가 각각 800MHz대역폭씩을 할당 받았다. 2단계 주파수 위치 결정 결과, KT(26.5∼27.3GHz), LGU+(27.3∼28.1), SKT(28.1∼28.9GHz) 순으로 결정됐다. 28 GHz 대역의 최종 낙찰가는 SKT 2073억원, KT 2078억원, LGU+ 2072억원이었다.

 

이동통신 3사가 차세대 이동통신인 5G 장비업체를 선정하면서 본격적인 5G 상용화 경쟁에 막이 올랐다.

 

KT 201811 5G 장비 공급사로 삼성전자, 에릭슨, 노키아를 최종 선정했다. 기술력에서 또 가성비 측면에서 화웨이 장비가 막판 카드로 저울질에 들어갔지만 결국 국내외로 불거진 보안 이슈가 해소되지 못하면서 제외됐다는 분석이다.

 

앞서 SKT 2018 9월 이동통신 3사 중 가장 먼저 5G 장비 공급사를 선정해 발표했다. 대상 업체는 KT와 같은 삼성, 에릭슨, 노키아 3곳의 멀티 벤더를 선택했다. KT SKT LTE 도입 당시에도 3사의 장비를 쓴 것이 이번 5G 장비 업체 선정에도 가장 크게 작용한 것으로 분석되고 있다.

 

▲ (자료 이미지. /SNS 타임즈)

 

5G망은 상용화 초기엔 5G LTE 4G망을 연동하는 NSA(Non-Standalone: LTE 4G·5G 복합 표준) 형태로 구축하고, 이후 SA(Stand Alone: 5G 독립 표준) 형태로 업그레이드될 예정이다.

 

5G 국제 표준은 LTE 4G와 장비를 일부 공유하는 5G NSA 5G 장비만을 이용하는 5G SA로 나뉜다. SA NSA보다 기술 개발이 어렵지만, 더 빠르고 안정적인 서비스를 제공할 수 있다.

 

이에 따라 LTE 4G망과 5G망이 연동되기 위해서는 기존 LTE 4G 장비 공급사가 만든 5G 장비를 도입하는 것이 유리하다. 장비 호환과 관리 측면에서도 효율적이다.

 

LGU+는 서울과 수도권 지역 LTE 4G서비스에 화웨이 장비를 쓰고 있다. LGU+는 별도로 5G 장비 우선협상 대상자를 따로 발표하지는 않았지만, 화웨이 장비 도입이 기정사실화되는 이유도 여기에 있다. LGU+ LTE 4G연동 등을 감안해 삼성, 에릭슨, 노키아 등 3사와 화웨이까지 총 4개 장비업체를 선정하고 본계약도 진행 중인 것으로 전해졌다.

 

끊이지 않는 보안 논란도 5G 장비공급사 결정에 영향을 끼쳤다는 지적이다. 화웨이의 5G 장비는 국내 전국망 대역인 3.5GHz대역에서 가장 앞선다는 평가를 받았지만, 중국 정부의 스파이 활동에 악용될 수 있다는 우려가 불거지면서 국가 안보 차원에서 선택해서는 안 된다는 비난 여론이 높아졌다.

 

스마트폰을 이용한 일반적인 5G상용화는 5G용 스마트폰이 출시될 내년 3월 이후가 될 것으로 예상되지만, 이통 3사는 이보다 먼저 모뎀이나 라우터를 통한 5G 상용화에 나설 가능성이 크다. 정부의 약관심사와 전파 인증만 마친다면 이르면 연말엔 5G를 경험할 수 있게 되는 셈이다.

 

5G 이동통신 상용화를 앞두고 전 세계 이동통신회사들의 눈치싸움이 절정에 달했다. ‘5G 세계 최초 상용화'라는 타이틀을 거머쥐기 위해 열띤 경쟁을 펼치는 것이다.

 

세계이동통신사업자협회(GSA)에 따르면 지난 7월 기준 전 세계 39개국, 67개 이동통신회사는 올해부터 2022년까지 5G를 상용화할 계획이다. 이 중 10개 사업자는 올해 안에 서비스를 제공할 예정이다.

 

▲ (자료 사진. /SNS 타임즈)

 

우리나라도 당초 2019 3월로 잡았던 5G 상용화를 2018 12월로 앞당겼다. 5G가 구현되는 서비스는 모바일 라우터가 될 전망이다. 모바일 라우터는 휴대용 와이파이 공유기로 이해하면 된다. , 5G 신호를 라우터가 받아 와이파이 신호로 송출해 준다. 우선적으로 주요 대도시부터 5G 서비스를 시작해 2022년까지 전국 망 구축을 완료할 예정이다. 그러나 5G용 스마트폰이 2019년 하반기쯤 출시될 것을 감안한다면 2020년쯤 본격적인 상용화 단계로 들어설 것으로 예측된다.

 

EU 2018 2, 2020년까지 전체 회원국의 5G 상용화 로드맵을 발표했다. 5G에 소극적이었던 유럽 통신업체들도 더 이상 경쟁에서 밀리면 도태될 수 있다는 위기 의식을 갖게 된 것으로 풀이된다. 5G 상용화가 빠르면 빠를수록 4차산업혁명의 핵심인 자율주행차를 비롯해 인공지능(AI)과 가상현실(VR), 증강현실(AR), 혼합 현실(MR) 등 관련 산업을 신속히 수용하며 국가 산업 경쟁력 강화로 이어질 수 있다는 계산아래 조기 상용화를 추진하고 있다.

 

5G의 만물(Everything)을 연결하는 초연결(Hyper-connectivity) 특성은 사람과 사물의 유기적으로 연결시킨다. 기존 4G까지가 철저하게 인간 중심의 네트워크였다면 5G부터는 본격적인 사람과 사물의 초연결이 시작된다. ITU에서는 1㎢의 반경 안에서 100만 개 이상의 기기에 IoT서비스를 제공하도록 권고하고 있다. 초연결을 보장한다는 것은 인간과 인간, 인간과 사물, 사물과 사물이 유기적으로 연결한다는 의미다. [출처: Kaspersky Lab Official Blog]

 

200년이 넘는 정보통신 역사에서 이동통신의 역사는 50년이 채 되지 않는데도 벌써 세대 교체가 4번 이루어졌고, 5번째를 눈앞에 두고 있다. 이동통신 시스템은 신세대 시스템이 구세대 시스템을 완전하게 대체하는 특성이 있기 때문에 이전 시스템을 완전하게 철거하고 새로운 시스템으로 망을 구축하는 특성이 있다.

 

유선 기반 통신망의 발전 과정은 단계적 진화(Evolution)인데 비하여, 이동통신망은 혁신(Revolution)에 가까울 정도로 신속해져 기술 세대(Generation)간의 라이프 사이클이 아주 짧다. 새로운 세대의 망통신과 이전 세대의 통신망이 상당 기간 공존하면 투자비는 절약할 수 있지만 휴대 단말에 2개의 모뎀을 장착해야 하고, 이종망간 핸드오버(Vertical Hand over)기술이 지원되어야 하는 등의 부담이 뒤따른다.

 

1G, 2G, 3G까지의 세대 교체는 품질 향상, 속도 개선, SMS문자 서비스와 모바일인터넷 접속 등을 대상으로 이루어져 통신의 범주를 벗어나지 않았다. 그러나 3G시대에 출현한 애플 아이폰에 의한 스마트폰의 폭발적인 보급으로 4G시대로 급속한 전환이 이루어졌다. 애플리케이션 프로그램()과 액세사리로 스마트폰이 휴대형 TV수상기가 되고, 손안의 PC가 되고, 가게에서 비용을 결재하는 ATM기가 되고, 혈압과 당뇨를 측정하는 의료기기가 되는 등 전통적인 통신의 영역을 벗어나는 변혁을 가져왔다.

 

곧 닥쳐올 5G 이동통신은 인류의 삶과 다양한 산업 전반에 커다란 혁명을 몰고 올 것이 자명하다. 4차산업혁명의 핵심 요소 기술들, 예를 들어 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 클라우드, 빅데이터, 가상 현실(VR), 증강 현실(AR) 등을 엮는 역할을 수행함으로써 4차산업혁명을 견인할 것으로 기대를 모으고 있다.

 

본 특집에서는 5G 이동통신 혁신에 대해 다음과 같은 순서로 게재한다.

1: 이동통신의 발전 단계

2: 5G는 모바일 통신 기술 혁신- 초고속, 초저지연, 초연결

3: 5G 도입을 계기로 본 망중립성 개혁 필요성

4: 5G 4차산업혁명 시대의 핵심 인프라

  

 

1: 이동통신의 발전 단계

 

() 없이, 그것도 이동하면서 전화를 할 수 있는 이동통신의 역사는 200년이 넘는 정보통신 역사 중 50년도 채 되지 않는다.

 

유선 기반 통신망의 발전 과정은 단계적 진화(Evolution)인데 비해, 이동통신망은 혁신(Revolution)에 가까울 정도로 신속해졌다. 그만큼 기술 세대(Generation)간의 라이프 사이클이 아주 짧다. 이동통신 시스템은 신세대 시스템이 구세대 시스템을 완전하게 대체하는 특성이 있기 때문에 이전 시스템을 완전하게 철거하고 새로운 시스템으로 망을 구축하는 특성이 있다.

 

세대별 이동통신 특성 비교. [출처: KT경제경영연구소]

 

이동통신의 발전, 1G-2G-3G-4G-5G

 

1세대 이동통신(1G)인 아날로그 셀룰라 통신은 모토로라가 1975년 특허 등록을 한 후, 1978년 미국에서 시범서비스가 이뤄지며 1979년 일본에서 처음으로 상용화됐다. 이후 1983년 미국에서도 상용화가 이뤄졌다.

 

국내에서는 1984년 한국이동통신(SKT)이 미국 아날로그 셀룰라 시스템(AMPS)을 도입하며 이동통신서비스를 시작했다.

 

1G 이동통신은 이동 중에 음성통화를 할 수 있다는 점이 선()에 묶여있는 기존 유선전화에 비해 분명히 혁명적인 변화였다. 하지만 비싼 가입비와 단말기 가격, 서비스 이용요금 등으로 인해 대중화되지는 못했다.

 

이동통신의 대중화를 이끈 것은 2G 이동통신의 등장이었다. 2G 이동통신은 북미지역의 CDMA방식과 유럽지역의GSM방식으로 양분됐다. 1996년 한국이 세계 최초의 CDMA 상용화를 시작하며 본격적인 2G 이동통신 시대를 열었다. 2G 이동통신은 모바일 분야에서 디지털 통신의 시작이었다. 문자를 전송할 수 있을 뿐 아니라, 누가 건 전화 인지 발신자 번호도 확인할 수 있었다. 또한 느린 속도로 제한적이지만 모바일 인터넷 서비스의 이용도 가능했다.

 

2G에서 CDMA GSM의 분열로 많은 불이익과 비효율성을 경험한 전세계 통신사업자들이 협력해 3G 방식은 WCDMA로 통일되기에 이르렀다. 3G부터는 비동기식(WCDMA)으로 통일됨에 따라, 국내에서 비동기식 3G사업자로 선정된 KT SKT는 사업을 추진한 반면, 동기식 3G사업자로 선정된 LGT( LGU+)는 진통 끝에 사업권을 반납했다.

 

3G WCDMA이동통신을 가장 먼저 도입된 국가도 우리나라다. WCDMA 2G 이동통신에 비해 보다 빠른 데이터 속도를 제공했다. 그 결과 영상통화로 대변되는 WCDMA 2003년 세계 최초로 한국에서 상용화됐다. 3G 이동통신은 이후 여러 단계로 업그레이드되며 더욱 빠른 속도의 모바일 인터넷 시대를 열었다. 자연스럽게 모바일 인터넷 사용에 적합한 휴대폰이 속속 등장했고, 2007년 애플의 아이폰을 시작으로 본격적인 스마트폰 시대가 열리게 된다.

 

3G까지 표준은 주로 Telecom사업 진영에서 주도해 왔지만, 4G표준을 앞에 놓고 인터넷 사업자 진영에서 IEEE802.16 계열의 WiMAX를 들고 나와 Telcom 사업진영의 LTE 4G표준 경쟁을 전개했다. 그러나 국내 통신3사를 비롯한 대부분 글로벌 통신사업자들이 차세대 이동통신방식으로 LTE 계열을 선정하며 4G 기술 경쟁은 지지세에서 앞서간 LTE로 통일됐다.

 

4G 이동통신도 전세계적으로 통일된 LTE(Long Term Evolution) 통신방식이 사용된다. LTE 역시 한국에서 2011년 세계 최초로 광범위하게 상용화된다. LTE에 레볼루션(Revolution)이 아닌 에볼루션 (Evolution)이라는 단어가 사용된 것은 3G에서 4G로의 변화가 장기간에 걸친 완만한 진보라는 점을 염두에 둔 표현이다.

 

LTE의 개량으로 모바일 인터넷의 속도는 유선인터넷 수준으로 발전했고, 그 결과 고화질의 동영상이 LTE 시대의 킬러 콘텐츠로 자리잡게 된다. 2009년말 KT의 애플 아이폰 도입으로 국내에서 스마트폰이 급속도로 보급되면서 4G LTE이동망이 단기간내에 전국적으로 확산됐다. 이후 모바일 데이터 트래픽의 폭증으로 5G 이동통신의 상용화를 앞당기게 됐다.

 

이동통신의 5G, 초고속, 초저지연, 초연결 특성으로 인해 가상 현실(VR),증강 현실(AR) 응용이 생활속으로 확산되는 계기가 될 것이다. 가상현실 콘텐츠는 스마트폰 동영상보다 데이터양이 수10배 많아, 현재 4G LTE로는 실시간 전송이 어렵고 현재보다 40배 빠른 5G 기술로는 가능하다. 한 여성이 VR 기기를 활용해 하늘을 나는 운동기기를 체험하고 있다. [사진 출처: 블룸버그]

 

이동통신 기술과 서비스 발전 단계

 

이동통신 발전 단계를 속도 관점에서 바라보면, 1G 14.4 Kbps, 2G 144 Kbps, 3G 14 Mbps, 4G 75~500 Mbps였으나, 5G 20 Gbps 이상으로 과히 혁명적인 변화를 가져온다.

 

여기서 1G 2G의 속도는 고정 채널로 사용자당 그 속도가 보장되는데 비해, 3G이후부터는 여러 사용자가 공용하므로 그 속도가 항상 보장되는 것은 아니다.

 

이동통신 발전 단계를 기술 환경과 제공 서비스 관점에서 살펴보면, 1G는 아날로그 방식으로 음성 통화서비스를 제공한 반면, 2G디지털화에 초점을 맞추어 음성 통화 + 문자 서비스를 추가로 제공했다. 이후 3G는 무선 데이터 서비스의 확대로 영상 통화를 가능하게 했으며, 4G는 스마트폰에 의한모바일 데이터 서비스 세상을 활짝 여는 시대를 전개하며 동영상으로 대표되는 멀티미디어 서비스를 가능하게 만들었다.

 

4G 시대에 출현한 스마트폰은 앱으로 인해 앱 경제(App Economy)라는 용어가 나올 정도로 생활 전반에 엄청난 변화를 가져왔고, 스마트폰은손안의 PC’움직이는 TV수상기역할로 확대되기에 이르렀다.

 

, 이제 현실이 된 5G 4차산업혁명 시대의 핵심 인프라 역할과 함께 홀로그램이나 자율주행차, AI 로봇, IoT, VR, AR 등의 본격적인 상용화 단계를 앞당기며 제조, 농업, 축산, 유통, 물류, 교통, 교육, 의료, 여행 등 인간 생활과 산업 전반에 혁명적인 변화를 가져올 것으로 기대되고 있다.

 

 

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이상일 논설고문 (editor@snstimes.kr)

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