기술 도입 5년 맞은 5G의 현주소는?
(출처: Aliaksandr Marko / stock.adobe.com)
5G 표준과 그에 따른 셀룰러 무선 기술의 발전은 새로운 무선 시대의 도래로 인해 크게 주목받고 있다. 5G는 자율 시스템, 스마트 기기 사용자 경험, 기업, 자동차, 여행 등의 모습을 빠르고 영구적으로 바꿀 모바일 및 고정형 무선 통신을 위한 혁신적인 새로운 기술과 기능의 집합으로 선전되어 왔다. 이 글에서는 2019년 5G 기술 도입 이후 5G에 어떤 변화가 있었는지 살펴본다. 5G의 첫 5년을 살펴보면, 5G가 또 하나의 과대평가된 기술일 뿐인지, 아니면 5G가 선사할 수 있는 완벽하게 상호 연결된 미래로 정말로 다가가고 있는지 생각해 볼 수 있다.
5G란 무엇일까?
5G는 최신 세대의 셀룰러 무선 기술이며 이론적으로 2G, 3G, 4G의 기능을 훨씬 능가하는 것으로 규정되어 있다. 5G NR(New Radio)은 2017년 말 “5G 1단계”라고도 불리는 2GPP 릴리스 15의 공개와 함께 시작되었다. 이 릴리스는 5G의 기본 아키텍처인 5G NSA(Non Stand Alone)의 초기 사양에 대해 설명한다. NSA는 5G 무선 시스템이 작동하기 위해 기존 4G LTE 네트워크가 필요했음을 의미한다. 따라서 이번 릴리스에는 미래 5G를 위한 발판을 마련하기 위해 LTE, 특히 진화형 패킷 코어(EPC)에 대한 개선 사항도 포함되었다. 2GPP 릴리스 15는 5G를 위해 계획된 세 가지 주요 사용 사례인 향상된 모바일 브로드밴드(eMBB), 초고신뢰∙저지연 통신(URLLC), 대규모 사물 통신(mMTC)을 다루었다.
릴리스 15에는 위성, 공중 기지국, 해양 애플리케이션(예: 선박-선박 및 선박-해안)을 포함한 비지상 무선 접속 시스템을 조사하는 데 필요한 몇 가지 요소도 포함되었다. 또한, 이번 릴리스에는 GSM 무전기로 시작된 철도 중심의 서비스를 개선하는 등 LTE용 전문 모바일 라디오(PMR) 기능에 대한 작업의 진전이 포함되었다. 2018년 6월 릴리스 15의 두 번째 단계는 5G 표준의 첫 번째 전체 세트에 해당하며 5G 자립형(SA) 기능을 도입했다. 이를 통해 기존 LTE 코어 없이도 5G 시스템을 구축할 수 있게 되었다.
그 후 2020년에 3GPP 릴리스 16이 출시되었으며, 용량, 지연 시간, 전력, 이동성, 배포 용이성, 신뢰성을 향상시키기 위한 노력을 포함하여 릴리스 15에 몇 가지 개선 사항을 제공했다. 주요 개선 사항은 LTE 기반 5G 지상파 방송, LTE용 NavIC 내비게이션 위성 시스템, LTE용 다운링크(DL) 다중 입력 다중 출력(MIMO), 고속 시나리오에서의 LTE 속도 성능 등이 있다.
2022년에 배포된 3GPP 릴리스 17에는 많은 중요한 발전이 포함되어 있다. 고려해야 할 몇 가지 중요한 영역은 5G의 포지셔닝 및 타이밍 기능을 개선하기 위한 노력과 가까운 미래에 위성-사용자 장비(UE) 또는 공중 플랫폼-UE를 가능하게 할 비지상파 네트워크(NTN) 기술의 출현이다. 또 다른 주목할 만한 발전 사항은 머신 러닝/인공 지능(ML/AI) 기술을 5G UE 및 기지국과 통합하여 인지 무선 기능을 활성화할 수 있는 잠재력이다. 이와 같은 기능을 통해 UE와 기지국은 환경 조건에 빠르게 적응하고, 실시간으로 서비스를 최적화하기 위해 그에 따라 조정할 수 있다.
5G의 현주소는?
GSMA 인텔리전스에 따르면 2023년 말까지 5G 가입자 수는 15억 명이 넘는다.[1] 이에 따라 5G는 현재까지 가장 빠르게 성장하는 모바일 광대역 기술이 되었다. 그러나 이와 같은 5G 가입자 수 대부분은 기술의 잠재력이 십분 발휘되는 5G 이동통신에 대한 가입자 수가 아닐 가능성이 높다. 대부분의 가입자들이 실제로 가입한 이동통신 대역은 이전에는 'Sub 6GHz'라고 불렸던 중대역/FR1(1GHz 이상 7.125GHz 미만)에 속한다. 이는 실질적으로 4G LTE의 미약한 진전에 가깝고, 경우에 따라서는 기존 4G LTE 배포보다 성능이 떨어지는 경우도 있다. 5G는 중대역과 고대역/FR2(24.25~71GHz)를 모두 사용하는 고정 무선 액세스(FWA) 배포에서 상당한 성공을 거두었다. 미국, 독일, 호주와 같은 주요 시장과 오스트리아, UAE, 사우디아라비아, 쿠웨이트 등의 기타 시장에서는 FWA 서비스 도입률이 5%에 달한 것으로 보고되었다.[2]
5G 도입이 성공한 이유 중 일부는 많은 국가와 일부 지역에서 2G와 3G 서비스가 중단되었기 때문일 수 있으며, 이로 인해 일부 사용자들은 인위적으로 5G로 전환할 수밖에 없어서였을 수도 있다. 5G 서비스 요금제의 다른 장점으로는 4G LTE보다 기가바이트당 데이터 요금이 더 저렴하다는 점, 최신 5G 시스템이 구축된 특정 지역의 사용자들은 4G LTE 속도를 훨씬 뛰어넘는 다운로드 속도를 경험했다는 점 등이 있다. 대부분의 신규 5G 구축은 국가의 고소득층과 도시 지역에서 이루어지고 있어 새로운 디지털 격차에 대한 우려를 낳고 있다. 이와 같은 우려 중 일부는 기존의 지상파 5G 구축 아키텍처가 실행 불가능한 농촌이나 인구 밀도가 낮은 지역에 5G 서비스를 보다 쉽게 제공할 수 있는 NTN 기술을 통해 완화될 수 있다.
5G는 아직 배포 초기 단계에 있으며, 이 과정은 15년에서 20년 동안 지속될 가능성이 높다는 점을 알아두는 것이 중요하다. mMTC, URLLC, NTN, V2X(차량-사물 간 통신) 등 5G 기술의 다양한 발전은 이전의 모바일 광대역 사용 사례와는 매우 새롭고 다르기 때문에 이 같은 기술이 개발되고 주목을 받는 데 시간이 걸리는 것은 당연하다. 또한 5G는 이전 모바일 광대역 배포에서 극히 일부에 불과했던 사설 네트워크 애플리케이션에도 더 많이 활용되기 시작했다. 5G 서비스도 스마트폰, 태블릿, 스마트워치를 통해 사용자들을 지원하기 시작했으며, V2X와 IoT 배포 및 기술이 확산됨에 따라 가입자 수가 증가할 가능성이 높다.
출처
[1] https://data.gsmaintelligence.com/5g-index
[2] https://data.gsmaintelligence.com/api-web/v2/research-file-download?id=79791087&file=210224-The-State-of-5G-2024.pdf.
저자 소개
장-자크 들릴(Jean-Jacques DeLisle, JJ)은 미국 로체스터공과대학교(Rochester Institute of Technology, RIT)에서 전기 공학 학사 및 석사 학위를 취득했다. 그는 학창 시절 RF/마이크로웨이브를 중점적으로 연구했고, 대학 잡지에 글을 기고했으며, RIT 최초의 즉흥 코미디 극단 멤버였다. 학위를 마치기 전 그는 Synaptics Inc.에서 IC 레이아웃 및 자동화 테스트 설계 엔지니어로 근무하기 시작했다. 그는 동축 내 안테나와 무선 센서 기술을 개발하고 특성화하는 등 6년간의 독창적인 연구 끝에 RIT에 다수의 기술 문서를 작성하고 미 특허를 취득했다. 이후 그는 그의 부인인 알리아(Aalyia)와 함께 뉴욕으로 옮겨 커리어를 이어갔다. 그는 Microwaves & RF 잡지사의 기술 엔지니어링 편집자로 근무했다. 그곳에서 그는 그가 갖춘 기술과 RF 엔지니어링 및 기술 문서 작성에 대한 열정을 결합하는 법을 터득했다. 다음으로, 그는 업계에 기술적 지식을 갖춘 작가와 객관성을 갖춘 산업 전문가가 필요하다는 점을 깨닫고 자신의 회사인 RFEMX를 설립했다. 이 같은 목표에 더욱 다가가고자 그는 본인이 세운 회사의 업무영역과 비전을 넘어 IXS(Information Exchange Services)를 설립하게 되었다.