5G, 이동통신 기술

5G, 4G, 3G, 2G, 1G

 
G는 '세대(Generation)'를 의미합니다.
이동통신에서 세대 교체에 버금가는 엄청난 변화를 가져왔던 기술 혁신을 말하고, 이는 국제 전기 통신사업(ITU)에서 논의 후 결정합니다.

 

 

	1G	2G	3G	4G	5G
데이터 종류	아날로그	디지털
표준기술	NMT, AMPS	GSM(유럽),  CDMA(미국) PCS	WCDMA,  CDMA2000,  HSDPA	LTE, 와이브로 LTE 어드밴스드	-
전송속도		14.4 Kbps ~ 64 Kbps	144 kbps ~ 14.4 Mbps	100 Mbps 이상	20 ~ 100 Gbps
CD(700M) 다운로드 시간	불가능	24시간	30분	9.3초	0.03초
주요 서비스	음성	음성, 문자	음성, 문자, 인터넷	음성, 문자, 초고속 인터넷, 대용량 멀티 미디어 (UltraFull HD급, 3D), 유심 (USIM)사용	4K-UHD, 클라우드, 가상현실, 증강현실  홀로그램, 빅데이터 기반 인터넷
상용화 시기	1978년	1992년	2000년	2014년	2019년

 

 

 

 

1G

음성 통화만 가능한 아날로그 통신입니다. 주파수 변조(FM)을 통해 음성 신호만 전송 가능합니다.

 

 

2G

디지털 통신 진입, 1996년 상용화한 디지털 개인 휴대통신(PCS, 2.5세대)이 있습니다.
음성통화와 문자메시지, E-mail, 데이터 전송이 가능 해졌습니다.
-> 통화품질 기존대비 1.6배 향상, 가격 저렴하지만 고주파수가 갖는 직진성 때문에 더 많은 중계기 필요하고, 반경이 작은 것 단점입니다.

(주파수 채널당 데이터 전송속도가 최대 64Kbps, 속도 느림, 동영상 재생 안됨)

 

3G

IMT2000(International Mobile Telecommunication), 각국 마다 운영되는 다양한 이동전화 시스템의 규격을 통일해 세계 어디서나 하나의 휴대폰으로 이용하기 위해 도입했습니다.
1) 퀄컴사 ‘CDMA2000 1x’ 최대 144Kbps
2) ‘CDMA2000 1x EVDO’ SK 준, KTF 팜
3) ‘WCDMA(광대역 코드 분할 다중접속)
- 대역폭 증가 => 용량증가
- Rake 수신기 이용, 다중경로 분해 -> 용량유지, 처리이득증가, 전력증폭기 용량↓, 소비전력↓, 비용↓
4) HSDPA(3.5G, 고속하향패킷 접속): 빠른 속도로 대용량 데이터를 내려 받을 수 있다.
WCDMA 서비스 개량, WCDMA보다 속도 5배↑, 다운로드 속도↑ 영상통화
WCDMA (D:2Mbps, U: 384Kbps) -> HSDPA(D:14.4Mbps) ->HSUPA(U: 5.8Mbps) -> HSPA(D:14.4Mbps, U: 5.8Mbps) -> HSPA+(D:21Mbps, U: 11Mbps)
해외 로밍서비스, 휴대폰이 PC처럼 방대한 데이터를 저장-처리할 수 있도록 손톱 만한 크기의 칩카드(USIM)를 내장했습니다. 멤버쉽, 교통카드, 쿠폰 등 다양한 응용 서비스 가능 해졌습니다.

Cf. USIM(Universal Subscriber Identity Module): 3G 이동통신 가입자의 식별을 위해 필요한 장치입니다.
휴대폰 메모리에 저장할 수 없는 개인정보, 금융정보를 안전하게 저장할 수 있는 CPU를 가지고 있는 안전한 IC칩입니다.
대용량 USIM에 미리 다양한 컨텐츠를 USIM에 선탑재 할 수 있는 시장, 컨텐츠 퍼블리싱 시장, 모바일 광고시장 등이 있습니다.

 

4G

휴대폰 하나로 모든 것을 해결하는 세상 (Beyond IMT2000) 
움직이는 차량에서 최대 100Mbps, 1G급 휴대폰 내 현금카드, 신분증, 위치정보 오차 1m이내 입니다. 
유무선 전화망, 위성통신망, 무선랜망, 디지털 방송망 등 성격이 다른 여러 개의 망을 서로 유기적으로 연동시켜서 사용자가 현재 어떤 망을 사용하는지 느끼지 못하더라도 서비스를 원활히 제공합니다. 

 

LTE(Long Term Evolution): 3.9세대, 데이터 전송, 다운속도 ↑
3G HSDPA의 12배 이상의 속도, 173Mbps (700MB 용량 다운로드 1분이내)
동영상, 방송 서비스, 개인 방송 서비스 3D 입체 영상, 고품질 영상전화
  ex) 의료분야: 용량 큰 환자의 차트 무선 전송 -> 스마트폰, 태블릿PC(의사, 환자) 확인
     데이터 통신 끊김 현상, 속도에 대한 불만 해소 가능

 

1) 광대역 LTE vs LTE-A

 

광대역 LTE

LTE-A

주파수 결합 기술 (Carrier Aggregation)

	광대역 LTE	LTE-A
속 도	하향 최대 150Mbps	하향 최대 150Mbps
기 술	하나의 주파수 총 40MHz	두 개의 주파수 각각20MHz 총 40MHz
커버리지	주파수 확장, 기존 커버리지 그대로 유지	주력 주파수, 보조 주파수 동일한 커버리지
구현방법	기지국 필터 교환 등 보완 작업 등으로 구현	보조주파수와 전극망 커버 가능한 기지국 구축, 소프트웨어 업그레이드 주력망 CA지원
사용자	기존 LTE 단말 그대로 사용	별도 LTE-A 단말기, 2개의 캐리어의 RF 소자 동시 이용 배터리 소모↑ 한쪽 주파수 지원 X, 신호미약, CA미지원

 

2) 3밴드 LTE-A

주파수 대역(700MHz, 800MHz//2.1GHz, 2.6GHz)
단위 시간 내 파동의 진동수 (1MHz: 1초동안 전파가 100만번 진동)
- LTE는 각 대역 별 10MHz 폭 사용(다운로드 속도: 75Mbps)

- 3밴드는?
SKT: 800MHz, 1.8 GHz, 2.1GHz (40MHz 주파수 폭)
KT : 900MHz, 1.8 GHz, 2.1GHz
LGU+: : 800MHz, 2.1 GHz, 2.1GHz (40MHz 주파수 폭)

 

- 3G vs 4G
3G_CDMA(Code Division Multiple Access): 같은 주파수를 많은 셀에서 이용.
4G_OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access): 주파수 대역을 여러 개로 나누어 각 대역 마다 적절한 데이터 비트 개수 할당

 

 

5G

지능정보기술과 함께 4차 산업혁명의 근간이 될 기술입니다. 
통신속도, 초저지연과 다량접속 기능을 앞세워 진화된 서비스를 이용할 수 있습니다. 
아직까지 세계적으로 표준화된 기준은 없지만 2020년 초 국제전기통신연합(ITU)이 5G 국제 표준화를 최종 승인할 예정입니다. 우리 정부와 기업들은 2018년 평창동계올림픽에서 시범서비스를 했고, 2019년 4월 세계 최초로 5G 서비스를 상용화했습니다.  일본은 2020년 도쿄올림픽에서 구현 예정입니다.  2015년 국제전기통신연합(ITU)에서 ‘IMT-2020’로 정식명칭을 정했습니다.
최대 다운로드 속도 20Gbps, 전송지연시간 0.001초, 최대 기기연결 수 100만 개/km^2 등으로 성능을 제시했습니다.
HD 해상도의 4배에 달하는 4K-UHD와 같은 초고용량 영상 콘텐츠가 보편화 되고, 3D/가상현실(VR)/증강현실(AR), 홀로그램, 사물인터넷(IoT), 헬스케어 등 영화나 상상 속에서 가능했던 서비스 현실화됩니다. 현실과 차이가 없는 VR, 자율주행차는 짧은 시간에 많은 데이터를 끊어짐 없이 통신이 되어야 합니다.  기존 LTE로는 어렵기 때문에 5G와 같은 고속 이동통신 기술이 필수입니다. 자율주행차가 위험을 감지하면 5G를 통해 3Cm 거리를 이동하는 사이에 제동할 수 있습니다.
이는 5G가 네트워크의 안전성이 높고, 통신을 시작하는 데 걸리는 지연시간이 짧다는 것을 의미합니다.

5G가 상용화된다고 해서 바로 사용할 수 있는 것이 아닙니다. 5G는 전파 도달거리가 짧은 고주파 대역을 쓰기 때문에 당분간 LTE 기술을 함께 사용할 예정입니다. 도심지역은 5G를 사용하고 시외지역은 LTE를 병행 사용될 것입니다.