5G : 5세대 이동통신

2020. 4. 7. 06:13ICT/Mobile

5G : 5th Generation Mobile Network Communication


사진 출처 : 기획재정부 경제e야기

 

 4월 3일, 자랑스러운 대한민국이 세계 최초로 5세대 이동통신(이하 '5G') 상용화 서비스를 시작한 지 첫 돌을 맞이하였다. 지난 1년간 국내 5G 가입자는 500만 명을 돌파했으며, 초연결·초지능 사회의 "동맥"으로 작용하며 다양한 영역에서 빛을 발하고 있다. 오늘은 이 5G에 대해 간단히 소개하고자 한다.

 

 5G는 4세대 LTE(Long Term Evolution)의 뒤를 이어 상용화 된 차세대 이동통신 규격으로, 담당 표준화 기구인 3GPP에서 "New Radio"라고 명명하였다. 2015년 말 부터 미국의 통신사 Verizon이 주도하여, 5GTF(5G Technology Forum)을 설립하고 본격적으로 연구개발을 진행하였고, 대한민국에서는 한국전자통신연구원(ETRI) 주도의 Gigabyte 프로젝트를 통해 2018년 12월 1일, 5G 무선 이동통신을 세계 최초로 개통했다.

 

 관련 표준화로는 3GPP의 「Release 15」(15부터 5G)와 국제전기통신연합(ITU)의 「IMT-2020」이 있다. 5G에 대한 표준은 아직 완성되지 않은 상태로 2020년 10월 국제표준 승인을 확정할 예정이다. 현재 상용화되고 있는 기술은 NSA(Non Stand Alone)의 개념으로 5G 기지국을 통해 송·수신되고 있는 데이터를 LTE의 코어 네트워크로 처리하는 방식이다.

 

 

○ 5G의 필요성

 

「모바일 트래픽 증가 예상 그래프」 - CISCO社

 

1) 모바일 네트워크 트래픽의 폭증 : 지난 몇 년간 전 세계에서 만들어진 데이터의 양이 전 세계 모든 데이터의 90%에 해당한다고 한다. 데이터의 증가 속도는 계속 빨라지고 있고, 큰 대역폭을 요구하는 새로운 디바이스와 서비스가 계속 출시 될 것이다. 이에 맞추어 모바일 네트워크도 차세대로의 진화가 필요하다.

 

2) 네트워크 접속 단말의 급증 : 개인당 PC, 스마트폰, 태블릿을 모두 가지고 있는 사람들을 주변에서 어렵지 않게 찾아볼 수 있다. 또한, 사물인터넷(IoT)과 V2X(Vehicle to everything)와 같은 기술의 등장으로 네트워크에 접속한 가입자, 사물, 데이터, 그리고 각종 프로세스 등 다양한 커넥티드 디바이스들이 증가 하고 있다.

 

3) 클라우드化 : IaaS, PaaS, SaaS 등의 개념으로 다양한 클라우드 서비스들이 등장하며, 각종 서비스와 비즈니스가 클라우드 기반의 융합 서비스로 전환되고 있다.

 

4) Hyper-realstic 미디어의 증가 : 3D, 홀로그램, UHD 등 매우 현실적으로 느껴지는 미디어 기술이 등장하면서, 이러한 컨텐츠에 대한 네트워크 유통이 필연적이다. 네트워크 설비 제조사인 CISCO에 따르면, 전 세계의 서비스별 트래픽 점유율에서 인터넷 비디오가 80% 이상을 차지하고 있다.

 

○ 5G의 특징

 

「LTE와 5G의 비교」 - KT 기술 블로그

 

1) 초고속성 : 4세대 LTE보다 최대 20배 빠른 20Gbps (bps, bit per second - 초당 전송 비트수)의 다운로드 속도로 UHD 영상 등 매우 큰 용량의 파일도 빠른 속도로 주고받을 수 있다.

 

2) 초저지연성 : 단말기에서 기지국까지의 무선 구간 지연속도가 1ms(1,000분의 1초)로, 가상현실(VR)로 즉각적인 반응을 취하거나, 실시간 정보를 즉각적으로 처리할 수 있도록 한다.

 

3) 초연결성 : 모바일 디바이스를 비롯해, 사물인터넷(IoT) 센서 등으로 네트워크에 접속하는 단말이 급증하고 있다. 5G에서는 무수히 많은 단말을 동시 연결할 수 있다. 

 

 

○ 5G의 핵심 기술

 

「스몰셀 역할의 변화」 - 한국전자통신연구원(ETRI)

 

1) Small Cell : 수 km의 광대역 커버리지를 가지는 Macro Cell과 달리, 낮은 전송 파워와 좁은 커버리지(수백m 반경)를 지원하는 소형 기지국을 뜻한다. 5G에서는 밀리미터 웨이브 영역의 주파수가 사용되는데, 전파의 특성상 주파수가 높을수록 직진성이 강해지기에 장애물과의 충돌과 분산이 쉽게 발생한다. 따라서, 근거리로 셀을 구성하여 밀리미터파 주파수를 통해 더욱 넓은 대역폭을 제공해줄수 있다.

 

「LTE와 Beam Forming이 적용된 5G의 기지국/단말간 통신 비교」 - Rural Economy Technology

 

2) Beam Forming : 스마트 안테나의 한 방식으로 송·수신 효율성을 높이기 위해 안테나의 빔이 특정 단말에 국한하여 방사될 수 있도록 하는 기술이다.

 

3) Beam Switching : 모바일 셀의 커버리지가 좁아진 관계로 5G에서는 더욱 많은 핸드오버(단말기가 기지국 간의 서비스 공간 이동시, 새로운 기지국에서 할당한 채널에 동조하여 서비스가 연결되는 기능)가 발생한다. 또한 단말기에서 여러 개의 빔을 받게 되는데, 이러한 여러 빔을 효율적으로 관리하고, 실시간으로 최적의 빔을 선택해주도록 하여 데이터 손실과 지연을 최소화하기 위해 등장한 기술이다.

 

 이 외에도 5G는 수많은 첨단 IT·통신 기술의 집약체로, 인프라 영역에서는 클라우드 플랫폼이, 백홀과 코어 네트워크에는 SDN(Software Defined Networking) 기술 등이 적용된다. 향후 각 기술별로 더욱 상세히 포스팅을 할 예정이므로 이번 포스팅에서는 일반인에게 생소할 세 가지 기술 정도만 간단히 소개하였다.

 

 

○ 5G의 경제 효과

 

「산업분야별 5G 유발 경제적 효과(2035년)」 금액 단위 : 10억 달러

 

 IHS에 따르면 2035년 전 세계 5G로 인한 경제적 효과는 12.3조 달러 규모로 예측되며 같은 해 총 예상 GDP의 4.6%에 해당된다. 산업별로는 제조업이 3.4조 달러로 27.3%의 가장 많은 비중을 차지하며, 뒤를 이어 통신 1.4조 달러, 유통 1.3조 달러, 공공서비스 1.1조 달러 순이다. 2035년 전 세계 5G 생태계와 직접적으로 연계된 생산유발효과는 3.5조 달러로 예측되며 총 2,200만 개의 일자리를 창출할 것으로 전망된다. 한국은 통신, 단말·장비제조, 콘텐츠 등 5G 가치사슬 내에서 1,200억 달러의 부가가치가 창출되고 96만 개 신규 고용이 발생할 것으로 전망된다.

 

사진 출처 : 국토교통부 C-ITS 소개 동영상

 

 5G는 4차 산업혁명 시대의 "동맥"으로 작용하는 만큼 기존의 모바일 통신기술의 진화 과정과는 다르게, 자동차·유통 등 이종 산업의 기업들도 5G 개발 초기부터 상용 가능 서비스 분야에 많은 관심을 보이고 있다.

 

자동차 - 실시간으로 교통정보 및 지도 업데이트를 제공하고 지연없는 기기간 통신으로 위험 운전자 사전 탐지 및 자율주행 기능의 상용화에 크게 이바지할 것으로 보인다. 특히 독일 자동차 3사는 5G 자동차협회(5GAA)를 설립하여 IT·통신사업자와 함께 5G 상용화를 위한 협력을 도모하고 있다.

 

제조 - 제조·공정 분야의 디지털 전환을 가속화 하여 생산성 향상을 목표로 두고, 고객 주문부터 재고관리까지 전 과정을 실시간으로 컨트롤하여 신속한 제품 출시와 비용 감소 등 생산성 제고 등의 효과를 불러온다.

 

미디어·엔터테인먼트 - 광대역 통신을 이용하여 4K/8K 영상, VR 등 새로운 몰입적 경험을 제공할 것으로 기대된다. 실시간 360도 View 개인방송 등의 콘텐츠가 등장하고 모바일 VR/AR 게임 시장이 본격화될 것이다.

 

공공안전 - 5G 통신망과 카메라, 센서 등으로 구조물 실시간 모니터링을 실시하여 공공 장소의 보안 안전시스템을 강화하고, 무인로봇을 활용하여 재해재난을 복구하는 등 최소 비용으로 시민의 안전을 보장할 수 있다.

 

에너지·유틸리티 - 5G 기술과 센서를 이용하여 원격지에 있는 자산의 모니터링 및 유지보수를 가능하게하고, 가상 전력 발전소 등을 통해 실시간 에너지를 분배하고 관리할 수 있다.

 

 이 외에도 금융, 헬스케어, 농업 등 다양한 영역에서 5G 도입을 통해 생산성과 삶의 질을 향상시킬 수 있는 서비스 시대가 열릴 것으로 전망되는 등 각 분야의 파급력이 클 것으로 예상된다.

 

 

○ 생각정리

 

 이번 포스팅을 위해 참고 자료를 읽어보며 5G가 전반적인 산업에 미칠 영향을 보면서 들었던 생각은, 전공분야뿐만이 아니라 모든 영역에서 견문을 키우기 위한 노력을 해야겠다는 점이었다. 그 이유는 기술자로써 핵심 소양이라고 생각하는 "클라이언트에 대한 이해"를 위해서이다. (물론, 이뿐만아니라 미래를 대응하기 위해서는 넓은 식견이 필요하다고 생각한다.) 4년 전에 전장관리체계(C4I)의 개발과 유지보수 프로젝트를 관리하는 업무를 담당하였는데, 전략과 작전의 개념 등 국방 분야에 대한 이해도가 떨어지는 개발자들이 힘들어하는 모습을 많이 보았다. 다가오는 미래를 준비하는 과정중 하나로, 보다 다양한 분야에 대한 식견을 갖출 수 있도록 스스로를 발전시킬 수 있도록 하겠다.

 

P.S. 현재 사용중인 스마트폰의 약정 기간은 끝났지만, 남극에 와있는 관계로 아직 5G의 3대 특성(초고속·초저지연·초연결)을 실감해보지는 못했는데, 얼른 써보고 싶어요!!!

 

 

○ 참고자료

 

「첫돌 맞은 韓 5G, ‘최초’라는 양날의 칼」 - IT조선

「5세대 이동 통신」 - 위키백과

「4차 산업혁명의 핵심 5세대 이동통신 기술」 - 기획재정부 경제e야기

5G 이동통신 네트워크 입문 - 전창범 / 홍릉과학출판사

5세대 이동통신(5G)가 가져올 미래 - IBK기업은행 | IBK경제연구소

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    홍갑순2020.04.07 09:13

    좋은 정보 감사해요
    앞으로도 많이 보여주세요

  • 프로필사진
    박정호2020.04.07 09:28

    좋은 글 감사합니다.
    앞으로 더욱 좋은 글 부탁드립니다.

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