5G 표준 통신이란?

안녕하세요 ,손별입니다.

오늘은 5G 표준 통신이 무엇인지에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

 

5G 표준 통신은 무선통신 중심의 융복합화 및 다양한 시장 요구 사항을 반영할 수 있는 기본 기술입니다.

5G 표준 통신은 트래픽 폭증에 따른 채널용량을 증대, 융복합 미디어 확산, 빅 데이터 기반 지식 서비스 증가, 클라우드 컴퓨팅 의존성 증가 및 디바이스 수의 폭발적 증가를 뒷받침하기 위해 필요합니다.

 

5G가 무엇인지에 대해 명확히 하기 위해 모바일 통신 세대의 진화 과정을 살펴보도록 하겠습니다.

5G는 5세대이며, 모바일 통신 세대는 1세대부터 쭉 진화를 해왔습니다.

그리고, 각 통신 세대의 진화에는 특정 서비스의 혁신 또는 기술의 혁신이 존재합니다.

 

1세대 통신은, 기술적 측면에서는 아날로그 통신 시스템이고, 서비스 측면에서는 음성 서비스 지원이었습니다.

2세대 통신은, 1세대 통신과 비교하여 기술적 측면에서 아날로그 통신 시스템에서 디지털 통신으로 변화했습니다. 서비스 측면에서는 여전히 '어떻게 하면 음성 서비스를 끊김 없이 지원할 수 있을지.'에 대해 초점이 맞춰저 있었습니다.

 

1990년대 말에 3세대 통신으로 넘어가며, 무선 인터넷(모바일 브로드밴드 서비스)을 해보자란 이야기가 나왔습니다.

1990년대 말에, 우리나라도 하나넷과 같이 빠른 인터넷의 등장으로 유선 인터넷이 대중적으로 사용되기 시작했었습니다.

2세대 통신과 비교하여 3세대 통신의 가장 큰 기술적 변화는 서킷 스위칭(circuit switching)에서 패킷 스위칭(packet switching)으로 바뀐 것입니다.

2세대 통신에서는 트랜스미터와 리시버 사이에 데디케이트(dedicate)한 서킷 채널(circuit channel)을 형성하여 커뮤니케이션을 했었습니다. 3세대 통신에 들어서며, 스케줄링(scheduling) 및  공유 채널(shared channel) 개념이 생겼습니다(ex.미디엄).  서비스 측면에서는, 3세대 통신에서 무선 인터넷 및 영상통화가 등장했습니다.

 

 

4세대 통신은 여러분들이 대부분 사용하는 방식입니다. 기술적으로는, 기존의 CDMA 방식이 아닌, OFDM과 MIMO로 기술로의 변혁이 일어났습니다. 서비스 측면으로는, 초고속 영상 스트리밍을 할 수 있는 시대가 되었습니다.

이를 통해, 90년대 말에 제공된 유선 인터넷 속도보다 무선 통신의 성능이 더 향상되는 시대가 도래하였습니다.

(ex. 영상을 200Mbps로 지원)

(이하 편의를 위해 4G, 5G란 용어를 사용하겠습니다.)

 

그렇다면, 4G에서 5G의 기술적 변혁 및 서비스 변혁이 무엇인가?라고 의문이 들 것입니다.

4G에서 5G로 넘어가면서 기술적 변혁이 크게 존재하지는 않습니다. 5G에서는 4G에서 생각한 여러 기술들이 발전하고 있다고 생각하지면 될 것 같습니다. 4G와 5G를 구분 짓는 변화는 기술적인 측면보다는 서비스적인 측면이 큽니다.

5G는 초실감서비스, 초저지연/초신뢰, 초연결 등의 서비스를 지원하고자 합니다.

 

기존의 4G까지는 이동통신 사업자, 이동통신 사업자들에 장비를 제공하는 업체, 단말을 생산 및 제공하는 업체, 단말을 사용하는 사용자들이 있는 기존 통신 시장을 구성합니다.

이와 비교하여, 5G는 새로운 버티칼들을 도입하였습니다. 이에 따라, 기존 통신 사용자뿐만 아니라, 특정 산업계 등의 새로운 버티칼들(ex. 수자원 관리 산업계, 자동차 산업계, 무선 헬스 케어 산업계(예:병원 산업)) 에게 이동통신을 지원할 수 있어야합니다. 즉, 5G에 들어서며 여러가지 다양한 서비스들을 통신을 통해 지원할 수 있는 서비스 변혁이 존재합니다.

 

4세대까지는 초고속에 포커스가 되어있었습니다(최대 전송 속도 20Gbps를 목표로 함)

(물론, 표준에는 피크 데이터 레이트 170Gbps까지 정의되어있습니다. 이를 지원하기 위해서는 400MHz의 단일 캐리어를 16개 캐리어 애그리게이션(carrier aggregation, CA) 시켜 6.4GHz의 대역폭(bandwidth)를 만들었을 때입니다. 이는, 현실적인 데이터 레이트는 아니더라도 표준은 이를 지원하도록 정의하였습니다.)

 

4G에서는 중점을 두지 않는, 초저지연, 초신뢰, 초실감 등에 대해 5G는 주목합니다.

하기에서, 초저지연, 초신뢰, 초실감에 대해 상술하겠습니다.

 

일 예로, 응급환자를 이송하는데 차가 굉장히 많이 막혀, 앰뷸런스 내에서 수술을 해야 하는 상황을 가정합니다. 의사가 고화질 화질의 영상 자료로 환자의 상태를 파악하고, 원격으로 수술을 할 수 있을 것입니다.

이때, 의사의 촉각 신호를 전기적 신호로 변화시켜 수술을 하려면 응답 지연 시간은 1ms 이하로 되어야 합니다. 일반적으로 인간의 촉각 반응 시간은 1000분의 1초, 즉 1ms이기 때문입니다. 5G 통신의 초저지연이 현실화되면 이와 같은 상황에서도 원활히 서비스를 제공할 수 있습니다.

이 외에도 5G 통신의 저지연 특성이 굉장히 중요한 역할을 하는 서비스 시나리오가 많습니다. 다른 일 예로, 술취한 사람, 노약자를 대신해서 드라이버가 원격으로 운전을 해주는 상황을 가정할 수 있습니다. 이때도, 원격 운전을 위한 통신에서 지연 시간이 조금이라도 있으면 위치로는 몇미터 차이가 있으므로, 초저지연이 중요한 역할을 하게 됩니다.

 

초저지연은 초신뢰와도 밀접한 연관성을 가집니다.

위에서 가정한 응급 수술 시나리오에서, 통신에 에러가 있으면 어떻게 될까요? 하나의의 코멘드라도 없어지면 수술 결과에 지대한 영향을 끼칠 수 있습니다. 비디오 스트리밍의 경우 천 패킷 중에 한 패킷에 에러가 생겨도 티가 나지 않을 수 있지만, 응급 수술의 경우 백만 패킷 중에 하나에 에러가 생겨도 큰 일이 발생할 수 있습니다.

 

초연결은 얼마나 많은 디바이스를 단위 면적당 제공할 수 있어야 하는지에 관한 문제입니다.

일 예로, 모든 사물들이 연결되는 시나리오를 가정하여, 1제곱킬로미터 내에서 백만개의 디바이스가 서포트될 수 있을 것입니다.

 

앞서 살펴본 초저지연, 초연결, 초신뢰가 5G 통신 시스템의 큰 세가지 목적으로, 4G와는 다른 점이라고 할 수 있겠습니다.