2019년 4월을 시작으로 우리나라에서 최초로 5G 서비스를 시작했습니다!
서비스 개시 후 벌써 2년이 다되어가는데 아직도! 5G의 특별한 점을 모르겠다고 얘기하는 것 같습니다.
도대체 5G는 뭐길래 그렇게 강조하고 그럼에도 불구하고 사람들이 만족하지 못하는지 알아도록하죠!
5G 란 무엇일까요?
5G는 4G보다 더 나은 서비스를 제공하는 통신 환경(세대)입니다.
사용자에게 가장 와 닫는 속도 측면에서 5G는 4G에 비해 무려 20배에 달하는 속도를 경험할 수 말합니다.
5G는 크게 나누었을 때 6 GHz 주파수 아래 대역인 Sub-6와 더 높은 28 GHz 대역인 mmWave로 나누어집니다.
이중 현재 Sub-6 대역을 상용화 중에 있고, mmWave는 서비스까지 아직 시간이 더 걸릴 것으로 예상됩니다.
mmWave까지 네트워크 망이 잘 사용화 된다면, 지금 4G 혹은 LTE로 1분 동안 다운로드하여야 하는 동영상을 3초 만에 받을 수 있는 것이지요!
그래서 5G를 넘어가면서 기기에 직접 다운로드하는 게 아닌 클라우드를 기반으로 스트리밍 하는 서비스가 가능해질 것으로 예상됩니다.
그런데 왜 아직 그렇게 빠르지 못한가!
여기엔 몇 가지 이유가 존재합니다.
1. 부족한 네트워크망
5G 상용화 초기단계이기 때문에 통신 3사에서 아직 망을 구축하는 단계입니다.
통신망을 그물처럼 생각했을 때 아직 그 망이 충분히 촘촘하지 않다는 이야기이죠.
5G 신호가 부족할 때 4G 통신이 사용되게 되는데요. 아직 사용자 데이터가 충분히 축적되지 않았기 때문에 어느 부분이 부족해서 보충해야 하는지에 대한 정보가 부족하므로 조금 더 시간이 지나면 쌓인 데이터를 기반으로 통신망을 안정화시켜 안정적인 5G 통신이 이루어지고 평균 전송속도도 올라갈 것으로 예측됩니다.
2. 28 GHz대역 비활성화
5G 통신에 있어서 핵심이 되는 주파수인 28GHz 대역이 아직 기술 부족으로 상용화되기 힘들기 때문입니다.
28 GHz 대역은 기존에 사용하던 Sub 6 GHz 대역에 비해 주파수가 매우 높아 도달거리가 짧고 경로에 나뭇잎같은 작은 물체만으로도 통신이 불가능합니다. 하지만 기존에 이미 꽉차서 할당되는 대역이 적은 SuB 6GHz대역에 비해 많은 대역을 통신으로 사용할 수 있어 28GHz대역이 상용화 되면 진정한 5G를 이룰 수 있다고 말하기도 합니다.
실제 우리나라에서 사용하는 주파수로는 Sub 6GHz (3.42~3.70 GHz), 28 GHz (26.5~29 GHz)로 대역폭이 5배 정도 증가하는 것을 확인할 수 있습니다.
쉽게 Sub 6 GHz와 28 GHz를 비유하자면 대역을 농지에 비교해 볼 수 있습니다.
Sub 6 GHz 대역은 인구 밀집도가 높고 개간이 쉬운 서울 및 수도권, 28 GHz 대역은 산과 같은 험준한 지형이 많아 개간이 힘든 강원도라고 생각할 수 있습니다. 서울 및 수도권에 더 많은 땅을 사용하여 농사를 지으면 많은 쌀을 수확할 수 있지만 이미 포화상태이므로 어렵고 초기 투자비용이 큰 강원도로 옮겨가 넓은 땅을 개간해 농사를 짓는 것입니다. 그러면 기존보다 많은 쌀을 수확할 수 있을 것입니다.
농지가 넓어지면 쌀을 많이 수확할 수 있듯이, 주파수 대역이 넓으면 더 많은 데이터를 짧은 시간에 전송할 수 있습니다. 결과적으로 28 GHz 대역의 기술을 개발해 5G의 목표인 20 Gbps에 도달하고자 하는 것입니다.
5G의 성능, 가능한 서비스
단순히 속도만 빠르다고 5G가 아닙니다!
5G라면 만족해야 하는 세 가지 성능이 있습니다.
eMBB(enhanced Mobile Broad Band) 초광대역을 사용해 최대 20 Gbps의 전송속도
URLLC(Ultra Realiable Low Latency Communication) 1ms이하의 초저지연을 통한 높은 신뢰성
mMTCC(massive Machine Type Communication) 최대 1km 제곱당 100만 대의 초연결을 목표로 하고 있습니다.
4G와 비교해 보면 다음과 같습니다.
이처럼 더 좋아진 성능을 기반으로 여러 가지 서비스가 가능해질 것입니다.
- 8k 이상의 고화질 영상 시청, VR, AR, 홀로그램
이전보다 10배 빨라진 통신으로 다양한 실감 콘텐츠들을 끊김 없이 즐길 수 있습니다.
- 자율주행
5G가 필요한 핵심적인 이유 중 하나로 꼽히는 기술입니다.
기존에 4G를 사용한다면 자율주행 자동차가 10ms의 지연되어 상황을 인지, 처리할 것입니다.
120km/h로 달리는 자동차라면 사고가 발생 후 33m를 더 간 후에 인지하고 대처를 하여 상당히 큰 문제입니다.
이제 5G를 이용하면 1ms의 최대 지연율을 가지므로 3.3m 내에 인지하여 훨씬 안전한 주행이 가능해집니다.
- IoT, 스마트 시티, 스마트 홈, 스마트 팩토리
수많은 기기를 연결 하하고 실시간으로 신뢰인는 통신을 통해 가능해지는 기술들입니다.
5G 핵심기술
목표 사항들을 맞추기 위해서 국가별, 기업별 대규모 투자를 통해 기술개발에 힘쓰고 있습니다.
하지만 아직도 위에 언급한 것처럼 28 GHz 대역 상용화 같은 문제들이 남아있고 이를 해결하기 위한 핵심 기술에는 어떤 게 있는지 알아보겠습니다.
1. MIMO(Multi Input Multi Output)
다중 안테나를 사용하여 송신, 수신에 필요한 안테나 수를 상황에 맞게 조절하고 이를 통해 지연 시간을 줄이기도 하고 더 많은 사용자에게 배분하여 통신을 할 수도 있습니다.
기존에 LTE에서도 4x4 MIMO로 최대 4개의 안테나를 사용한 통신을 지원했지만 5G에서는 보다 많은 안테나로 통신이 가능하게 지원하게 됩니다.
또한 massive MIMO 기술은 각 신호의 위상을 조절하여 빔포밍(Beamforming)을 가능하게 해주는 중요한 기술입니다.
2. Beamforming
위에서 언급했다시피 28 GHz 대역에서의 가장 큰 문제인 도달거리를 위한 설루션이 되는 기술입니다. 일반적으로 하나의 안테나에서는 신호가 방향성 없이 여러 방향으로 뻗어나가게 됩니다. 이러한 신호들의 위상을 조절하면 이 신호의 방향성을 만들어 줄 수 있고 이에 따라 원하지 않는 방향으로의 신호를 줄이고 원하는 방향으로 더 멀리 도달 가능합니다.
3. Network Slicing
네트워크 슬라이싱 기술은 통신사에서 데이터를 서비스할 때 서비스의 목적에 맞추어 채널의 특성을 조절 가능하게 해 줍니다. 이를 개별 서비스 간의 품질(QoS : Qualit-of-Service)라고 합니다.
위의 그림과 같이 5G에서는 데이터가 적게 필요한 검색에 적은 자원을 할당하고 스트리밍 서비스에 많은 자원을 할당해 사용이 가능하고, 그에 따른 서비스별 다른 과금체계를 구축할 수 있습니다.
Ex) 4G에서 통화 서비스와 데이터 서비스별 요금제가 있던 것처럼, 데이터도 세 부화되어 검색, 스트리밍, SNS 등으로 서비스가 가능한 것을 의미합니다.
특히 자율주행차, 스마트 팩토리와 같이 지연율에 민감한 서비스들 또한 QoS의 차별화를 통해 지연율에 특화된 서비스를 제공하고 그에 맞는 각각의 과금체계를 만들 수 있습니다.
5G 현주소
1. 5G 전송속도
2020 12월의 자료에서 5G를 사용했을 때의 데이터 전송속도를 보면 다음과 같습니다.
현재 우리나라에서 제공하는 평균적인 5G 데이터 전송속도는 351 Mbps로 LTE보다 약 5.6배로 나타나네요.
다른 국가들에 비해 확실히 빠른 속도를 보장하고 있습니다.
5G 연결성은 전체 데이터 사용 중 5G를 이용 가능한 비율을 의미하는데 아직 5G 망의 안정화가 안되었기 때문에 LTE로 통신이 넘어가는 경우가 아직 많습니다.
아직 우리나라도 25% 정도의 연결성을 보이기 때문에 위에서 언급드린 대로 통신 3사에서 더 통신망을 보급하게 된다면 LTE의 연결성인 90% 이상의 안정도를 가지고 더 높은 데이터 전송속도를 체감할 수 있을 것입니다.
2. 국내 5G 현황
국내 5G 이용자 수와 데이터 사용량을 다음과 같이 볼 수 있습니다.
현재 2021년 1월 기준으로 거의 2년만에 5G가입자 수가 1000만명을 돌파했다고 합니다.
이와 같은 추세라면 10년내로 4G는 3G와 같이 취급되겠네요..
데이터 사용량은 역시 빠른 데이터 속도만큼 그 양도 가파르게 증가하는걸 볼 수 있고, 전체 통신 데이터 사용량이 증가하는 추세를 보면 역시 왜 5G를 통한 초고속 통신이 필요한지 알 수 있습니다.
긴글 읽어주셔서 감사합니다.
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