5세대 이동통신 기술 5G 는 어떤 의미를 갖는가

5G라고 불리우는 차세대 무선통신에 대한 이야기를 하고자 한다. 한 때 유선의 단점을 보완하기 위해 사용되던 무선통신이 이제는 유선을 대체 가능한 기술로 발전됨에 따라 선없는 시대가 도래하고 있다. 곧 시작될 5G  가 기업과 IT부서에 어떤 의미로 다가 가는지 그리고 그 시장 가능성은 어떻게 되는지 살펴 보고자 한다.

사용자들은 5G 에 더 높은 전송속도를 요구한다. 동시에 더 많은 사용자가 같은 망을 이용(사실 한 사람이 최소 2대 이상 사용하는 사용자가 많기 때문에 더 많은 모바일 기기가 접속 된다가 맞을 것이다)하여 트래픽이 기하 급수적으로 늘고 있다. 이러한 트래픽을 감당하기 위한 5G 전송망의 고도화가 요구된다. 요즘 유선, 무선 포함하여 모든 인터넷 트래픽을 살펴보면 실시간 비디오 스트리밍 이 대다수 임을 실감 할 수 있을 것이다. 대중교통을 이용하면서 옆사람의 스마트폰 을 보면 대다수의 사람들이 동영상을 시청하고 있다.

사용자들의 특성을 고려할 때 5G 가 나아가야 할 방향이 정해져 있다.

늘어나는 트래픽과 모바일 기기의 증가에 따라 무선 전송망은 더 높은 처리속도를 필요로 한다. 또한 비디오 스트리밍과 음성서비스 를 위해 지연시간을 최소화 해야 한다. 더불어 빠른 속도로 이동 중에도 끊김없이 서비스를 이용하기 위한 이동성 까지도 보장을 해야한다. 이를 위한 기술이 보완 되고 있는 기술이 Massive MIMO, Small Cell 등이 있다.

용어를 잠시 살펴 보면, Massive MINO 는 4중 안테나 기술 이라고 보면 될 것이다. 기존 LTE 기지국에는 2개의 안테나로 서비스가 되는 반면 Massive MIMO 는 4개의  안테나로 데이터를 전송해, 기존 방식에 비해 다운로드 속도를 두 배 높이는 4중 안테나 기술이다. Small Cell은 음영지역을 효과적으로 커버하기 위한 기술로 일반적인 매크로셀에 비해 전송 파워가 적고 커버리지가 좁은 반면 매크로셀이 미치지 못하는 지역을 커버하거나 도심속 트래픽이 몰리는 지역에서 트래픽을 분산시키는 역할을 한다. 

하지만 무엇보다 중요한 것은 고도화 된 전송속도 일 것이다. 5G 에서는 최하 1Gbps로 정의하고 있으며, 일부 지역에서는 최대 10Gbps까지도 가능하다고 예측하고 있다. 물론 단말기 1대와 기지국 1개가 1대1로 접속되어 있고 다른 사용자가 없을 경우를 가정으로 하기 때문에 현실적으로는 전체 사용자와 전송장비의 성능을 고려하여 생각해 볼 필요가 있다. 보편적으로 예상하기를 한 사용자(한 개의 단말기)당 약 50Mbps의 전송속도를 예상하고 있다. 향후 5년간 최대 300Mbps 까지 실현 가능하리라 내다 보고 있다.

전송속도가 향상되어도 전송 딜레이가 줄어들지 않으면 성능을 제대로 발휘 할 수 없다. 즉, 각 패킷의 RTT(Round Trip Time : 왕복 시간)감소가 중요한 요소가 된다. 5G를 구현함에 있어 All IP로 전송 될 음성과 비디오에 대해서도 전체 용량을 개선하는데 아주 중요한 요소가 된다. 5G의 지연시간 목표는 10ms 이하로 몇 가지 정의된 Cos(Class of Service)는 1ms이다. 

다음은 모바일이란 특성에 맞는 이동성인다. 시속 수십, 수백 킬로미터로 이동하는 사용자가 정상 범위 내에서 사용 하도록 성능이 보장 되어야 한다. 이는 이용 가능한 모든 교통수단 내에서 지원이 되어야 한다. 그리고 무엇보다 중요한 보안 성능이 보장 되어야 한다. 보안은 아무리 철저하게 차단을 해도 그 누군가는 그 철저한 것을 뚫어 왔기 때문에 완벽한 보안은 존재하지 않는다. 그렇기 때문에 보안사고 의 징후를 사전에 발견해 낼 수 있는 것이 중요하며 그러한 솔루션을 적극 도입해야 할 것이다.

알려진 바에 의하면 5G 를 서비스 하기 위해 30GHz  300GHz 즉 밀리미터파 대역이라 부르는 30GHz 이상 대역의 주파수로 서비스가 될 것으로 예측된다. 이는 앞서 언급된 Small Cell 에 적합한 대역이며 고유의 신호 지향성은 주파수 효율을 높이는데 상당한 효과를 발휘하게 된다.

여기서 한가지 계속해서 간과된 내용이 있다. 무선통신 이라고 해서 100% 무선으로 이루어 지지는 않는다는 점이다. 기지국간 또는 통신 노드간 통신 이 이루어 질 때는 유선통신 을 이용한다는 것이다. 여기에 적용되는 것이 요즘 네트워크의 트렌드인 SDN, NFV 이다. 네트워크 가상화 그리고 클라우드 기반의 서비스가 그것이다.

향후 10년간 수백억 개의 5G 기기들이 생성되어 사용되어질 것이고 그 문제외 수요는 아주 명확하다. 그동안 유선 망에서 기대하고 있던 모든 기능과 성능이 5G 서비스를 통해 우리에게 제공될 것이다.  ITU 역시 IMT-2020 프로그램을 통해 2020년 까지는 작업을 완료할 것으로 보인다.

앞으로 다가울 5G 서비스는 클라이언트 기기들이 어떤 기지국, 어떤 A에 연결할 것인지가 관건이 될 것이다. 언제 로밍이 이루어 질 것인가를 결정하도록 하는 것과는 반대로 확정적 결합 제공이 서비스 제공 업체에서 시도해 볼 분야라 하겠다.