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개요
- 3G는 Wibro와 WCDMA가 시장을 양분하고 있었으나, WCDMA의 경우 GSM으로 전세계 대부분의 나라에서 서비스되고 있음.
- 4G의 경우 Wibro-evolution과 LTE-Advanced가 표준으로 최종 확정되었으나, 전세계 이동통신을 LTE-Advanced가 장악할 전망.
- 국내 서비스의 경우 LTE와 Wibro가 공존하고 있으나, LTE가 시장을 주도적으로 이끌어가고 Wibro는 보완재로서의 역할에 머무를 전망.
LTE 주요 기술
- LTE는 WCDMA(3G)기술이 진화하면서 등장한 기술로 CDMA방식에서 OFDMA 방식이 적용된 기술로 3.9G 기술로 평가됨.
- 기존 방식과 호환성이 불가능하여 망투자비가 증대함.
| 기술 | 내용 |
|---|---|
| OFDMA | 주파수 대역을 수백 개로 쪼개어 주파수 간 간섭을 최소화해 대용량 데이터를 동시에 고속으로 보내는 기술 |
| 각 반송파의 주파수 성분은 상호 중첩되어도 상관 없기 때문에 더 많은 반송파의 다중화가 가능해 주파수 이용 효율을 높일 수 있음 | |
| 시간과 주파수 영역의 2차원으로 자원을 할당할 수 있어 자원 할당의 자유도가 증가해 버스트 성향을 갖는 데이터 통신에 적합 | |
| MIMO | 이동통신 환경에서 다수의 안테나를 사용, 데이터를 송수신하는 다중안테나 기술로 LTE의 요구사항인 최대 전송속도 향상에 핵심이 되는 기술 |
| 여러 개의 안테나를 사용해 동일한 무선 채널에서 두 개 이상의 데이터 신호를 전송함으로써 무선통신의 범위를 넓히고 속도도 크게 향상 | |
| 송신단과 수신단에 N개의 안테나를 배열해 신호를 보내면 N배의 전송률 증가 | |
| SC-FDMA | LTE 상향 링크에서는 PAPR(peak-to-Average Power Ratio)을 줄임으로써 휴대단말기의 전력소모를 줄일 수 있는 SC-FDMA(Single-Carrier FDMA)를 사용함 |
| Femtocell | 이동통신 기지국(AP)을 댁내 사용 가능한 수준으로 소형화하고 가격을 무선LAN AP 수준으로 낮춘 시스템 |
| 셀 용량 증대 측면에서 4G의 핵심 기술 | |
| 저렴한 비용으로 실내 공간으로 커버리지 확대 |
LTE-Advanced 주요 기술
- 3G의 LTE에서 진화한 기술이 4G의 LTE-Advanced 기술이며 4G에서 지향하는 정지 1Gbps, 이동시 100Mbps를 구현한 기술임.
| 기술 | 내용 |
|---|---|
| Carrier Aggregation | 대역폭의 유연성을 확대한 기술로 최대 100MHz까지 확장이 가능함 |
| 연속적인 주파수와 대역이 떨어진 주파수 모드 100MHz로 확장 가능 | |
| Relay | eNodeB와 UE간 통신과정에서 릴레이는 유선이 아닌 무선백홀을 이용하는 릴레이 기술로 유선백홀의 설치가 필요 없어 망 구축비 절감 |
| MIMO | 기존 LTE에서 사용하고 있는 MIMO기술로 8×8로 확장하여 고속화를 실현 |
| CoMP | 기지국 간에 프로토콜을 공유함으로써 단말기 위치에 따라 기지국 간에 coordination이 가능하게 함으로써 단말기에 간섭을 최소화함 |
기술 비교
| 구분 | 3G LTE | LTE-Advanced |
|---|---|---|
| 듀플렉스 모드 | FDD/TDD | FDD/TDD/HDD |
| 다중액세스(D/L) | OFDMA | OFDMA, MC-CDMA 등 |
| 다중액세스(U/L) | SC-FDMA | SC-FDMA, OFDMA |
| BW | 1.25/2.5/5/10/15/20MHz | 5/10/20/80/100MHz |
| 최고속도(D/L) | 100Mbps | 1Gbps(정지), 100Mbps(보행) |
| 최고속도(U/L) | 50Mbps | 50Mbps |
| 이동성 | ~350km | ~350km |
| QoS | 보장 | 보장 |
| 안테나 | MIMO | MIMO |
5G 개발 동향
- 현재 5G 기술은 표준화 논의를 시작한 단계로 개념적 정의만 확정된 상태.
- 5G는 국내의 경우 ETRI, 삼성전자, LG전자 등이 적극적으로 논의하고 표준화 준비.
- 5G 주요 개발 이슈
- 용량 증대: BW 확대, Interference 완화, 협력 전송, 다중안테나 기술, Sharp beam forming
- security: 유비쿼터스 네트워크 보안, 양자 통신, 스팸 메일 관리, 개인정보 보호
- 고이동성: 이동 사용자 지원, V2V/V2I 통신, 진보된 핸드오버 기술
- 저전력: Self-organizing, self-gealing 안테나, 분산처리 기술, 그린통신기술
결론
- 우리나라는 이동통신의 디지털화로 인한 2G의 출현을 기반으로 이동통신 후진국에서 선진국으로 올라섬.
- LTE와 LTE-A의 경우 표준화를 통해 적극적인 IPR을 발굴하여 세계 최구수준의 IPR 확보를 통한 이동통신 리더십 확보.
- 향후 5G 이후에도 지속적인 표준화 참여와 국내 기업 간 협업을 통한 기술 개발이 필요함.
- 5G 이후 획기적인 통신방식이 발굴되지 않는 한 5G 시스템의 활성화는 어려울 것으로 보임에 따라 국내기업간 협업을 통한 혁신적인 통신방식의 발굴이 필요할 것으로 사료됨.
