이동통신 기술의 변화 :: 이커시

2018년 평창 동계 올림픽에 맞춰 5G 서비스 시작을 알리면서, 대한민국은 5G 시작을 열었다.
각 통신사들은 지금까지도 5G 폰의 보급을 위해 열심히 오늘도 광고를 한다.
과거 SKT는 "초시대, 생활이 되다" 문구를 썼었다. 
"초고속, 초연결, 초저지연" 특징을 가지는 5G는 어떤 것인지 각 세대별 이동통신 기술 변화를 정리해본다.

1G(1st Generation)

사용자의 말을 전기 신호로 바꾸어 전달하는 아날로그 방식. (폰이라고 보지만, 무전기도 해당된다)
필자도 이런 "벽돌폰"을 실제로 본 적은 없지만, 예전 뉴논스톱에서 양동근이 박수 치면 옆에서 누군가가 전달해준 그 폰이 1세대 기술의 완전체가 되시겠다. (최대 속도는 2kbps)

뉴논스톱

90년대에 외제차들을 보면 "카폰"이란 것이 달려있었다. 정말 구식은 콘솔박스(운전석, 조수석 사이 팔걸이)에
인터폰이 달려있는 구조였고, 신형은 센터페시아(대시보드 중앙부분)에 계산기마냥 버튼들이 달려있었다.
이 모두 1세대 이동통신.

2G(2nd Generation)

1996년에 시작된 2세대 이동통신은 디지털 방식이 도입.

음성을 디지털로 전환하여 전달하기 때문에 적은 데이터 용량으로도 깨끗한 통화 품질과 문자 메시지 전송이 가능.
최대 데이터 전송속도가 14.4~64kbps로 문자 외 다양한 데이터를 주고받기는 어려운 수준이었고, 2세대 통신은 미국식 CDMA(퀄컴)와 유럽식 GSM으로 나뉘었고, 국내에서는 주로 CDMA방식이 사용.

GSM은 데이터별로 시간차를 두어 데이터를 전송하는 방식이고
CDMA는 데이터를 디지털 암호화 한 후, 데이터를 모두 뿌려서 복호화 할 수 있는 사람이 받게 되면 디지털 데이터를 아날로그 목소리로 변조해서 들려주고 나머지 데이터를 흘러지나가는 방식

(세계적으로 GSM 방식이 널리 사용되어, 우리나라가 해외에 갈 때 로밍폰을 사용하는 이유)

3G(3rd Generation)

3G부턴 스마트폰을 떠올릴 수 있지만, 진정한 피쳐폰들의 춘추전국시대 역시 3G 시대였다고 할 수 있다.
가장 기억에 남는 광고라고 하면... 쇼 곱하기 쇼는 쇼

쇼 곱하기 쇼는 쇼

2002년부터는 단순히 통화, 문자 전송뿐 아니라 멀티미디어 전송이 가능한 3세대 이동통신 시대가 개막. 
국내의 경우 2003년부터 WCDMA 기술을 바탕으로 3G 서비스를 도입했다.
2Ghz 대역에서 2Mbps의 전송속도로 영상통화, 고속 인터넷 서비스, 글로벌 로밍 등 다양한 멀티미디어 서비스가 가능. 장문 메시지(MMS)와 간단한 웹서핑, 화상 통화가 가능.
이 때부터 악명 높은 June, NATE, Magic N, SHOW, ez-i 등 WAP(무선 어플리케이션 프로토콜) 사용으로 우리들의
요금제에 0하나씩 덧붙어 부모님들에게 혼났던 기억이....

이후 3G는 2006년부터 WCDMA를 기반으로 하는 HSPA/HSPA+ 등으로, CDMA2000 1x(2.5세대 이동통신)을 기반으로 하는 EV- DO/EV-DO Rev. 등으로 발전하며 파일을 내려받는 속도가 비약적으로 늘어났다.(최대 14Mbps)
(이를 3.5G 라고 부른다)
09 ~ 10년 아이폰 3Gs, 갤럭시 S 시리즈의 첫 출시로, 이렇게 스마트폰 3G 버전의 시작 된다.
(솔직히 애플의 도움으로 우리나라도 비로소 와이파이와 무선데이터 시장에 눈을 뜨게 된 것이다. 너무 감사한 점)

4G(4th Generation)

2011년, 7월 국내에서 LTE(Long-Term Evolution) 즉 4G가 상용화되었다.
ITU는 4G의 규격으로 저속이동시 1Gbps, 고속이동시 100Mbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있어야 한다고 규정했다.
LTE은 음성 통화를 비롯한 모든 서비스를 인터넷 프로토콜(IP)을 기반으로 사용했다. (하지만 이는 3.9세대로 인식됐다.)
내려받는 속도는 75Mbps로, 이전의 3G와 비교해 비약적으로 상승했으며, 이후 본격적으로 등장할 실제 4G와의 호환성 등 사용자의 혼란을 높일 수 있다는 점을 고려해 국제전기통신연합에서는 이를 4G로 인정하게 됐다.

이후 등장한 광대역 LTE, LTE-A(Long-Term Evolution Advanced)부터 진정한 4G가 시작됐다.
한개의 LTE 주파수 채널은 10Mhz 대역으로 최대 75Mbps의 전송속도밖에 나오지 않았다.
광대역LTE는 연결돼있는 10Mhz 대역 두개를 붙여 대역폭을 20Mhz로 만들어 최대 150Mbps의 전송속도를 만들었다.
이에 이통사들은 떨어져 있는 주파수를 묶는 기술을 개발했고 이것이 LTE-A로 명명된다.
(서로 다른 대역의 주파수를 묶어 하나 처럼 사용하는 주파수 집성기술(Carrier Aggregation)을 바탕으로 이전보다 넓은 대역폭을 만들어 데이터 전송 속도를 높이는 방식)
LTE-A는 다른 주파수 대역을 묶어주는 CA (Carrier Aggregation, 주파수 집성)를 활용한 이동통신 서비스로,
광대역 LTE 망에 떨어져있는 10Mhz 주파수를 연결해 225Mbps 전송속도를 만들며, 이론적으론 최대 1Gbps에 이르는 속도를 낸다. 이는 수GB에 이르는 대용량 게임, 영화도 순식간에 내려받는 속도이며, 스마트폰 하나로 전화, 문자, 금융, 쇼핑, 엔터테이먼트도 즐기는 진정한 유비쿼터스의 시대에 도래한 것이다.

※ 기존 LTE 서비스를 2차로 도로라고 한다면 광대역 LTE는 2차로를 4차로를 확장한 것이며 LTE-A는 서로 떨어진 두 개의 2차로 도로를 묶어 4차로처럼 이용하는 것이다. 그리고 광대역 LTE-A는 4차로(광대역 LTE)와 떨어진 2차로를 묶어 6차로처럼 사용하는 것이다. (광대역으로 LTE를 즐기기위해선 스마트 기기가 Cat.6를 지원해야 진정한 광대역을...)

LTE UE cat 종류

5G(5th Generation)

4G 네트워크는 갈수록 혼잡해지고 있다. 대기 시간이 증가하고, 다운로드 속도가 느려지며, 전반적인 성능이 저하된다.
휴대폰이 더 많이 보급됨에 따라, 모바일 데이터에 의존하여 작동하는 서비스(금융, 비상 대응, 데이터 보안)는 데이터 송수신 시 대기 시간이 늘어나고 장애가 빈번해질 것이다. 이에 5G는 이런 문제를 해결하려 한다.
(이동통신 표준화기구인 3GPP에 의해 뉴 라디오(NR)이라는 명칭이 정해졌으나, 마케팅 용어로 사용되고 있지는 않다.)

성능		4G	5G
초고속	최대 전송 속도	1 Gbps	20 Gbps
초저지연	전송 지연	1/100	1/1000
초연결	최대 기기 연결수	십만개/㎢	백만개 /㎢

5세대 이동통신의 주파수 대역은 고주파 대역인 3.5GHz, 초고주파 대역인 28GHz를 사용한다.
높은 대역에 주파수를 사용하는 만큼 데이터 전송속도는 최대 20Gbp에 이른다.
또한 지연속도도 1ms로 기존 4G가 10ms였던 것에 비해 지연시간이 10분의 1수준에 불과하다

주파수는 대역이 낮을수록 회절률이 높아 장애물을 피해갈 수 있는 장점이 있다. 하지만 5G는 3.5GHz, 28GHz 등 높은 대역의 주파수를 사용하기 때문에 직진성이 높고 속도는 빠르지만 장애물이 있다면 음영지역이 생기며 통신이 되지 않는 지역이 나오게 된다.

그렇기 때문에 더 많은 기지국을 세워 이 문제를 해결하고 나아가서 인구밀집지역 등 사용자가 많은 곳에 초고주파대역을 사용해 트래픽을 해소할 수 있다.

아직 시기 상조라는 말이 나오는 5G에도 분명한 장단점들이 존재한다.
우리가 과거 꿈꿔왔던 완벽한 유비쿼터스의 시대에 살 수 있게 해주는 것이 이 5G 기술임에는 분명하지만,
취약한 보안, 대역폭 혼간섭, 기기발열, 비싼 요금제 등이 문제점에 오르고 있다.

특히 보안 문제가 가장 심각하다. 우리는 5G로 인해, 자율주행, 스마트 팩토리 등 많은 것을 자동화에 맡기겠지만,
이들이 해킹되었을 경우, 우리들이 상상하는 그 이상의 일들이 벌어질 수 있기에 너무 충분하기 때문.
(또한 항상 인터넷에 접속되어 있어야 하는데, 특히 자동차일 경우 현재 요금제 기준으로 하루에 8800만원 나온다는 연구 결과도 있다. ㄷㄷㄷ)

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머리속에서는 멋진 정리 글을 기대했는데, 실제 정리하는 과정에서 너무 많은 내용을 담기에 필자의 정리가 너무 부족쓰약 10년에 걸쳐 새로운 세대의 이동통신 기술이 나왔다. 다음 10년에는 6G로 넘어갈지 아닐지는 모르겠지만,
필자가 어렸을 때 생각했던 미래의 모습과 무척이나 닮아 있는 현실인 것 같다.
넷플릭스스 드라마 중 "그녀, 안드로이드"가 있는데, 10년 후엔 이런 미래가 나온다면 어떨가 하는 생각을 한다.

아 참고로 회사 선배가 아직도 3G를 사용한다... 그 분의 말씀을 빌리자면,
이용자가 없어서 그런지 사용하는데 특별한 불편함은 없다고는 하는데... 그래도 접속자 많은 LTE를 사용해보면
다시는 못 돌아갈 듯...

그리고 LTE 요금제 중, 일정 데이터를 다 사용하면 저하된 속도로 데이터를 무제한 사용할 수 있다고 광고글 본 적 있을 것이다. 과거 5Mbps를 주는 곳이 있었으나, 요즘엔 3Mbps, 심지어 1Mbps 주는 요금제도 봤다...

화질	데이터 전송률(kbps /s)	1시간 데이터 사용량	실제 1시간 데이터 사용량
240p	400	180 M	266 M
360p	750	337 M	423 M
480p	1000	450 M	536 M
720p	2500	1125 M	1211M
1080p	4500	2025 M	2111 M

실제 데이터 사용량은 192kbps 이상의 오디오 사용량이 추가되기 때문)
결론만 보자면, 3Mbps 주는 요금제는 요즘 유투브 720p 영상을 건너뛰기 없이 볼 수 있을 정도 ㅋㅋㅋ
나쁘지 않지 솔찌키 근데 1mbps는 선넘었지!