이동통신 5G까지의 발전과정

이동통신 5G까지의 발전

이번 포스팅은 5G까지의 발전과정에 대해 설명하도록 하겠습니다. 5G는 아직 나오지 않았고 현재 규정 중에 있습니다. 지금까지 2G, 3G, 4G, 5G라는 말을 많이 들어보셨을텐데 무엇인지 설명하도록 하겠습니다. 뒤에 붙은 G는 generation으로 세대를 뜻합니다. 2G라는 것은 2세대 이동통신이라는 뜻이고, 4G라는 것은 4세대 이동통신입니다. 기술이 발전해가는 방향에 따라 바뀌고 있습니다.

 

역사

1946년 벨(Bell)사의 모바일 텔레폰 서비스(Mobile Telephone Service)가 세인트루이스에서 처음 차량전화 서비스를 시작했습니다. 1956년 스웨덴에서 모바일 시스템 A(Mobile System A)를 통해 차량전화 서비스가 제공되었는데, 차량전화무게가 40kg였습니다. 1964년 벨의 임프루브 모바일 텔레폰 서비스(Improved Mobile Telephone Service, IMTS)가 개발되었는데, 공중교환 전화망에 연결되는 VHF/UHF 무선시스템이었습니다. 1973년 모토롤라의 마틴 쿠퍼(Martin Cooper)는 셀룰러방식의 휴대형 이동전화를 개발했는데, 가격이 3995달러로 책정되었습니다.

1978년 미국 벨사가 AMPS(Advanced Mobile Phone Service)를 아날로그 셀룰러 시스템으로 개발했는데, 1990년에 디지털 AMPS를 발표했습니다. 1979년 일본 NTT가 자동셀룰러 방식의 상업적 이동전화 서비스를 세계 최초로 시작했는데, 다른 나라도 1980년대 초중반에 서비스를 시작했습니다.

 

1세대 이동통신

1세대 이동통신은 음성통화만 가능한 아날로그통신 시대를 말합니다. 아날로그 이동통신시스템은 음성전송에 아날로그 주파수변조(FM: frequency modulation)를, 신호전송을 위해서는 주파수편이변조(FSK: frequency shift keying)방식을 사용합니다.

 

2세대 이동통신

2세대 이동통신 기술은 우리나라와 미국의 코드 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access), 유럽의 GSM(Global System for Mobile communication), 그리고 일본의 PDC(Personal Digital Cellular) 등의 기술을 활용한 것이며 특히 CDMA 방식의 이동통신은 미국의 퀄콤 사와 한국의 전자통신연구소가 공동 개발하여 1996년 세계에서 최초로 한국에서 상용 서비스를 제공하였습니다. 사실 이게 들어올 때 말이 많았다고 합니다. 누구의 방식을 채택하냐에 따라서 나중에 업데이트 되는 과정까지도 생각해야 하기 때문입니다. 2세대는 디지털 이동전화를 말하며, 음성통화 외에 문자메시지 · e메일 등의 데이터 전송이 가능한 수준입니다. 그러나 데이터 전송 속도는 느리며 또 정지화상 전송은 가능하나 동화상은 서비스되지 않습니다. 주파수 대역은 800MHz를 이용하며, 채널당 데이터 전송 속도는 9.6Kbps/64Kbps입니다.

 

3세대 이동통신

WCDMA와 HSDPA(고속 하향 패킷 접속) 등 기존의 CDMA와 GSM에서 진화한 차세대 이동통신 기술을 말합니다. 기존 2세대 이동통신에 비해 데이터 전송 속도가 빠릅니다. WCDMA의 경우 하향 기준으로 2Mbps, 3.5세대로 불리는 HSDPA는 14.4Mbps로 WCDMA보다 7배나 빠릅니다. HSDPA망을 이용하면 이론적으로 1초에 3~4개 MP3 파일을 다운로드 받을 수 있습니다.

흔히 말하는 IMT-2000이 제3세대(3G) 이동통신서비스이다. 2GHz 주파수 대역을 이용, 2~2.4Mbps의 속도를 제공한다. 문자 · 음성 · 동화상 등 멀티미디어 데이터를 현재의 유선 인터넷과 비슷한 속도와 화질로 즐길 수 있습니다.

3세대라고 하긴 하는데 넘어오기 전에 2.5세대라고 불리거나 하는 것들이 있습니다. 규정을 정하기 전에 어쩔 수 없이 그렇게 불렀던 것 같은데 규정이 완전히 정비된 이후로는 2세대인지 3세대인지 정확하게 넣는 것이 필요합니다.

 

4세대 이동통신

3세대 이동통신으로 불리는 IMT-2000에 뒤이은 이동통신 서비스입니다. 흔히 알고 있는 LTE라고 생각하시면 됩니다. 원래는 LTE가 아닌 그 전단계가 있습니다. 2011년 7월 도입된 LTE(long term evolution)를 4G 통신에 포함시키지만, 엄밀히 구분하면 LTE는 WCDMA와 CDMA2000으로 대별되는 3세대 이동통신과 4세대 이동통신의 중간에 해당하는 기술이라 하여 3.9세대 이동통신으로 보고 있습니다.

2012년 1월 국제전기통신연합(ITU)은 LTE를 보다 진화시킨 LET-advanced와 WiBro-advanced를 4세대 이동통신의 국제표준으로 채택하였습니다. 이러한 것을 보면 세대로 나누는 것은 조금 무의미할 수 있습니다. 세대의 변화가 아닌 WCDMA와 CDMA2000과 같은 기술이름으로 나누어야 맞는 것이지만 좀 더 쉽게 말하기 위해 세대를 나눠놓은 것 같습니다.

4세대 이동통신은 하나의 단말기를 통해 위성망, 무선랜, 인터넷 등을 모두 사용할 수 있는 서비스입니다. 이동전화 하나로 음성, 화상, 멀티미디어, 인터넷, 인스턴트메시지 등의 모든 서비스를 해결할 수 있습니다. 1세대인 아날로그 이동전화나 2세대인 디지털 이동전화는 물론이고, 고속멀티미디어 서비스인 3세대 IMT-2000보다도 최대 전송속도가 10배 이상이나 빠르고, 동영상·인터넷방송 등 대용량 데이터 역시 수백Mbps 속도로 보낼 수 있습니다. 3차원 영상데이터를 통해 현장감 있는 통화가 가능하고, 글로벌 로밍도 완전합니다.

 

5세대 이동통신

2GHz 이하의 주파수를 사용하는 4G 롱텀에볼루션(LTE)과 달리 28GHz의 초고대역 주파수를 사용합니다. 이로 인해 LTE보다 빠른 속도로 초고선명 영화를 1초 만에 전달할 수 있습니다. 저대역 주파수는 도달거리가 길고 속도는 느린 반면 고대역 주파수는 직진성이 강해 도달거리는 짧지만 속도는 빠릅니다.

삼성전자는 세계 최초로 5세대 이동통신 데이터 송수신 핵심 기술을 개발했다고 2013년 5월 발표한 바 있으며 일본은 NTT도코모 연구소 등에서, 중국은 IMT-2020(5G) 프로모션그룹을 설치해 개발 중입니다. 유럽연합은 2020년을 목표로 5G 기술 개발을 계획 중이며 영국은 5G혁신센터를 세울 예정입니다.

현재 거의 5G까지 왔다고 생각하시면 될 것 같습니다. 통신사들이 광고할 때쯤이 기술 개발이 거의 끝나가고 상용화가 될 때쯤인 것 같습니다. 요즘 5G에 대한 광고가 나오는 것 같습니다. 앞으로도 얼마나 더 빨리지고 안정화될지 궁금합니다.

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