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[스크랩] 1G에서 5G까지

이동 통신 기술 변천사 총정리


80년대 초 처음으로 ‘카폰’이라는 이동통신이 등장했다. 하지만 당시 자동차 한 대 값이 200만원 하던 시절, 400만원을 호가하는 카폰은 ‘부의 상징’으로 누구나 가질 수 없는 선망의 대상이었다. 이후 이동통신은 다양한 기능이 더해지고 여러 디자인을 거쳐 지금의 스마트폰으로 변화했다.

80년대 등장한 1세대 이동통신이 약 40년의 시간을 지나 4세대 이동통신으로 바꼈고, 우리는 다시 5세대의 이동통신 기술이 시작되는 역사의 한가운데에 서있다.


◆ 1세대 · 2세대, 아날로그에서 디지털로…급변하는 이동통신

1G, 2G 등 이동통신 기술을 설명할 때 숫자 뒤에 붙어있는 알파벳 ‘G’는 세대(Generation)를 의미한다. 


1세대 이동통신 기술은 쉽게 말해 ‘아날로그’다. 

단순히 음성통화만 가능한 기술로, △음성 △신호 등을 전송하는 서비스를 제공했다. 이 기술은 음성을 전송할 때 FM 기술(주파수 변조)을 이용하고, 신호를 전송할 때 FSK 방식(주파수 편이 변조)을 사용한다.

이 기술이 쓰일 당시에는 통신 시장이 글로벌화가 되기 전 상황으로, 하나의 기술을 표준으로 채택하는 것지 않고 다양한 기술을 나라 별로 다르게 사용했다.

국내에서는 1984년에 한국이동통신서비스주식회사를 설립한 뒤 미국 벨연구소가 개발한 아날로그 셀룰러 시스템을 상용화한 기술인 ‘AMPS(Advanced Mobile Phone System)’를 채택하면서 이동통신 서비스가 시작됐다.

이후 90년대 초반 2세대 이동통신이 등장하며, 이동통신 시장은 아날로그에서 디지털로 전환됐으며, 디지털을 기반으로 하는 2세대는 음성 통화 외에도 문자 메시지·E메일 등 간단한 기능이 추가됐다.


2세대는 디지털 통신 기술을 기반으로 기존의 음성통화 외에 ​문자메시지, e메일 등의 기능이 추가 되었다.

기존 AMPS의 단점을 보완한 △CDMA(Code Division Multiple Access) △GSM(Global System for Mobile communication) 등의 기술을 사용했다. 국내에서는 미국 퀄컴과 한국 전자통신연구소가 공동개발한 CDMA 방식을 1996년부터 상용화했다. (한국에서 1996년 세계최초 상용화)

800M㎐와 1.8G㎐ 대역의 주파수를 사용하며 1세대 이동통신에 비해 품질을 개선하고 통화권역을 확장했지만 전송 속도는 최대 64Kbps에 불과했다. 

이후 국내에서는 2세대 이동통신 기술이 자리 잡자 1999년 이용률이 낮아진 1세대 이동통신 서비스를 종료했다.


◆ 3세대 · 4세대, 이동통신 표준 규격의 정의…“더 많은 나라에서 로밍 가능해져”

2000년대 들어 음성 및 텍스트 중심의 단순 커뮤니케이션 기능을 넘어  영상통화, 인터넷 사용 등의 수요가 증가하면서 3세대 이동통신(3G) 기술이 나오게 됐다.

△영상통화 △인터넷 사용 △동영상 시청 △게임 실행 등이 가능해지자 휴대폰은 단순한 모바일의 개념에서 컴퓨터 개념으로 바뀌게 된다.

휴대폰 디자인 역시 △폴더 △플립 등 다양하게 변해 지금의 스마트폰 모습과 유사한 형태로 변화했다.

3세대의 기술은 기존 CDMA, GSM 등 2세대 기술을 보완해 WCDMA(Wideband Code Division Multiple access), HSDPA, CDMA2000 등의 규격이 등장했다.  

WCDMA는 2.1G㎐ 대역을 사용했으며, 최대 2Mbps의 속도를 제공할 정도로 발전했다. HSDPA는 최대 14.4Mbps의 속도를 제공한다.

또한, 통일되지 못한 통신 규격 및 여러 주파수 대역을 사용한 2G 기술에서는 로밍 서비스가 제한적으로 제공됐으나 3세대부터는 로밍서비스 역시 틀을 잡기 시작했다. 

이는 3세대 기술로 넘어오면서 글로벌 이동통신 사업자들이 △3GPP(3rd Generation Partnership Project) △3GPP2 등의 단체를 설립해 통신 규격 표준화에 많은 공을 들이고, IEEE 802.16 기반의 공통된 기술을 제공했기 때문이다.

이로 인해 이동통신을 이용하는 고객은 같은 규격의 기술을 사용하거나 주파수 대역이 동일한 국가에서 본인의 번호를 그대로 사용할 수 있는 로밍서비스를 사용할 수 있게 됐다.


4세대 진입은 2010년도에 시작됐다.

4세대 이동통신 기술(4G)은 이동전화 하나로 유/무선 전화, 위성통신, 무선랜, 디지털 방송 등이 연동된 서비스를 제공한다.

3GPP는 무선 데이터 트래픽의 급격한 증가로 CDMA의 수용 능력이 한계에 도달하자, 새로운 기술 표준을 개발하기로 결정했고 이에 따라 새로운 기술 표준 ‘LTE(Long Term Evolution)’을 명명했다.

4세대 이동통신의 통신 규격인 LTE는 효율적인 광대역 전송을 위해 CDMA 대신 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술을 채택했고, 주파수 효율 역시 높이기 위해 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 기술을 도입했다. 

LTE는 1Gbps의 전송 속도를 자랑하고, 대역폭 역시 1.4~20M㎐까지 넓게 사용 가능하다. 이후 LTE 기술을 보완해 LTE 대비 훨씬 높은 효율성과 용량을 가진 LTE-A(Advanced)까지 상용화했다.

LTE-A는 서로 다른 주파수 대역을 묶어 동시에 사용하는 방식으로 더 넓은 대역폭을 사용해 LTE에 비해 두 배가량 빨라진 전송 속도를 자랑한다. 또한, 더 많은 안테나를 사용해 주파수 효율 및 안정성을 높인 장점이 있다.

VoIP(Voice over Internet Protocol) 용량 역시 LTE가 구역 당 80명까지 수용 가능했으나 LTE-A에서는 80명 이상도 가능하다.


◆ 5세대, 지능화된 ‘5G’로 새로운 시대 도래

5세대는 기존의 1~4세대에서 중요하게 여겼던 △속도 △효율성 △용량 △대역폭 등은 기본으로 갖춰야 하며, 여기에 가장 중요한 개념인 연결성과 지능화가 더해져야 한다.

기존 세대에 이동통신 기술은 적절한 주파수 대역에서 최상의 속도를 내는 것이 목표였다면 앞으로의 기술은 사물 간의 연결성과 방대한 정보력까지 더해지는 것이다. 또한, 연결성에 따른 보안 역시 철저하게 관리돼야 한다. 

하지만 5세대 이동통신 기술은 아직 미래의 이야기다. 현재 기술 표준 채택에 관한 논의가 이뤄지는 단계며, 5G를 이용할 수 있는 단말조차 없는 상황이다. 5G 서비스를 시험하기 위해 전용 단말기에 대한 시연 정도만 진행됐고, 일반 소비자가 5세대 이동통신 기술을 사용하지는 못하는 상황이다. 

5세대 이동통신 기술 표준에 대해서는 3GPP에서 ‘NSA’(Non Stand Alone)를 중심으로 기술에 대한 논의가 이뤄지고 있다.

‘NSA’는 5세대 기지국으로 들어온 전파를 LTE 유선망에 연결하는 등 5G 및 LTE 망을 하나의 네트워크처럼 활용하는 기술로, 기존 LTE 망을 5G 상용화에 이용할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 6GHz 이하의 주파수 대역 및 초고주파 대역을 모두 활용할 수 있다.

3GPP의 5G 규격 확정 계획에 따르면, 표준을 준수하는 기지국 장비 및 단말을 활용한 5G 상용화 가능 시점은 일러야 2020년 이후가 될 것으로 예상됐으나, 통신 사업자들의 주도로 5G 망 구성과 관련된 표준 규격 문서가 올해 12월 우선적으로 완료되면 2019년 대규모 시범망 및 상용 서비스가 가능할 전망이다.


출처 : 브레이크뉴스 최수진 기자

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