차세대 이동통신 5G에 대하여 알아보자

통신사업체들이 5G로 광고한지 한참 되었고

광고보면 이국종 교수, 김연아, 손흥민 드론 등등 나오는데도 

뭐가 바뀌는 건가 소비자들은 시큰둥 한데

그래서 5G가 뭐가 바뀌는건지에 대하여 적어봄

1. 주파수 

기존 4G는 8/900M, 1.8,2.1,2.6GHz 등을 사용하는데

5G는 3.5G/28GHz등 아예 차원이 다른 대역을 사용함. 

(추후 39GHz 등 더 확장 가능성도 있음) 

주파수가 높아지면 데이터처리용량을 확 늘릴 수 있거든?

길이를 재는 자에 비교하면 

10Cm자와 1m자에 똑같이 100개의 눈금이 있다고 하더라도 

눈금 한개의 크기는 10배차이가 나는것처럼

주파수가 높아지면 통신사가 나눠가지는 대역폭은 확 늘어나게 된당

비교하자면 지금 민간에서 가장 많이 쓰이는

2GHz 근처 대역은 완전 돗대기 시장통인데.

20GHz대역이상의 고주파수는 엄청난 기술이 필요하고

민간에서는 거의 사용처가 없는 무주공산에 가까운대역임

2. 안테나

4G의 길죽한 컬럼형 안테나와는 다르게.

5G 기지국 안테나를 보면 넙적하고. 

비유적으로 말하자면 이지스함이나 전투기에 있는

방패형 레이더를 생각하면 이해하기 쉬울듯. 

5G의 안테나는 조그만 미니안테나를 가로세로로 ..

많으면 100여개 이상 배치한 어레이형 안테나를 사용함.

기존 4G는 기지국 커버리지에 단말간 중복된 송수신영역을 공유하는데. 

(무선은 자기 멋대로 퍼져나가는 특성이 있어서 어쩔 수 없고. 

이걸 극복하기 위해 주파수 분할, 시분할, 코드분할 등등이 발전해 온 것임 .)

그래서 스타디움 같이 밀집도가 높을 경우 잘 안터지거나 

통화품질이 떨어지는 경험을 한 경우도 생기는데. 

5G에서는 초소형 안테나가 각각의 송신출력과 변조방식을 조절하여 

개별적으로 조절된 각각의 전파신호가 합쳐지면 안테나에서 방사되는 전파가 

날카롭게되어 특정 단말기에 가까운 영역으로 지향성을 

매우 높일수 있는 기술 (빔포밍)이 적용되었음. (빔포밍은 레이더나 소나(이건 음파)에서 쓰이는 군사기술.)

저가형 와이파이 장비나 4G에서도  빔 포밍이 도입되었긴 했지만 

안테나 숫자도 작고 1차원적 배열이라서 그 효과는 크지 않았는데 

5G나 Wi-Fi 5(802.11ac)부터는 2차원 멀티안테나 (Massive MIMO)로 대폭 상향됨.

(주파수가 높아지면 장해물간섭이나 장거리 전송은 악화되지만 

지향성은 날카로와지는 특성이 있어서 이런 기술이 더욱 효과적임. 

단 고전적인 저주파수 대역에서는 어레이 안테나 기술 등이 큰의미가 없슴.)

덕분에 같은 면적당 가능한 전송용량 및 동시 접속수가 대폭 늘어나게 됨.

3. 레이턴시(Latency)

서울에서 부산으로 간다고 하면 비행기가  KTX보다 빠르지만 

만약 비행기가 하루에 3번밖에 안뜬다면? 당연히 고속철로 가겠지. 대기시간이 크니까. 

이게 통신에서 말하는 레이턴시인데, 

전송속도가 빨라도 대기지연이 크면 느껴지는 분야가 있음. 

예전에 월드컵 TV중계가 아날로그냐 디지탈이냐에 따라 

꼴넣을때 함성이 같은 아파트인데도 달랐지??? . 

요게 레이턴시가 늦어서 발생하는 현상임. 

4G는 레이턴시가 좀 큼. 수십ms 지연정도는 보통이고. 

이게 일상생활에서는 그러려니 하고 넘어갈 수 있는데 

특정분야에서는 이 정도 지연이 큰 문제가 된다.

고속철이 가다가 센서가 장해물을 발견하고 브레이크를 작동시킨다. 

레이더가 미사일 요격체계에 지령을 내린다. 

공장의 프레스 기기가 인체의 접근을 감지했다 등등 

통신에서 찰나의 순간지연도 큰 문제를 발생하는 경우가 있는데 

이런데는 4G를 쓸수가 없었지

따라서 이러한 경우 고전적이면서도 레이턴시가 낮은 

별도의 통신기술을 사용할 수밖에 없었고 

통신업계에서도 이쪽은 크게 시장이 형성된 분야가 아니었음. 

그런데 시대가 바뀌었지.

1) 자율주행     2)  가상현실(VR) /증강현실(AR)  

3)  스마트 팩토리 (산업용 IoT)  4) 드론의 영상제어  등등

낮은 레이턴시가 필수적인 민수시장이 급격히 성장중인데...   

5G는 이 시장을 노리고 저 레이턴시 특성을 크게 향상시켰음

5G의 장점은 명백하기에. 

통신사 입장에서도 수익 및 시장확대를 기대할 수 있지. 

그런데 일반 가정에도 5G가 당장 큰 도움이 될지는 미지수.... 

요금이 저렴해 질까?  낮은 레이턴시가 유용할까? 

(좁은 아파트에서 무선 VR을 사용??)  

통신속도가 확 올라갈까요? 

(속도는 올려놓고 QoS를 건다던지 이상한 데이터 용량의 요금제를 만든다던지...)

당장은 체감상 큰 효과를 기대하기는 어려울 듯 하지만.... 

장기적으로 세상을 바꾸는 기술 중의 하나가 될 것이라는데는 

많은 전문가들이 공감하고 있음.

그러면 장점 뿐일까?? 

단점도 없다면 거짓말이겠지. 

단점 1. 유해성 논란

 

기존보다 월등히 높은 주파수를 사용하게 되는데, 

이 대역에서 인체의 영향성이 어떤가는 아직도 명확하게 밝혀진게 없음. 

전파의 세기나 인체흡수률에 대해서는 4G에 비해서 안전하다는게 업계 측 주장인데 

단, 일부 의료계나 전자협회등에서는 기존의 안전기준을 전혀 다른 주파수 대역에서 

그대로 적용한다는 것은 문제가 있고 5G에 맞는 별도의 안전기준에 대해 

더 논의가 필요하다는 의견이 팽배함 

단점 2. 보안성  

자율주행, 원격진료, 공장 플렌트등이 해킹되면 그 피해는 

기존 4G와는 비교할 수 조차 없는데. 

저 레이턴시가 요구되는 통신망의 상당수는 망의 신뢰성도 

훨씬 높아야 되는 경우가 대부분임. 

잠시 인터넷이나 전화가 끊기는 것과는 차원이 틀리고

기존의 4G에는 망의 특성에 따라 분리가 되어있는 경우가 많음. 

해상용 LTE, 국가 재난망용 LTE, 철도산업용 LTE이런식으로.  

이 경우 잠시 망이 놀고 있어도 다른 망이 이 인프라를 쓸 수 없는 

비효율이 문제가 됩지만, 보안성은 높은데

5G에서는 데이터 용량이 높던 낮던, 레이턴시가 빠르던 느리던, 

중요기간망이던 PC방이던 인프라를 같이 사용하게 되닌가.  

당연히 통신 인프라의 운용 효율성은 극대화 됨.

단 기지국단에서는 전파의 분할 기법등을 통해 망을 구분하게 되고,

네트워크로 올라오면 NFV, SDN등의 기술로 각각의 망 서비스를 가상화 하여 

개별적으로 처리한다고 하는데.  (H/W 설비가 분리된 건 아니고. 어디까지나 가상화 .)

만약 이 경우 

통신 인프라 단에서 해킹이나 망 무력화가 성공한다면 어떻게 될까? 

그래서 양자 암호화니 뭐니 하며 5G용으로 강화된 보안기술이 등장하고 있음. 

물론 로우레벨 접근이 

일개 해커가 마구 건드릴 수 있는건 아니지만, 

망 사업자나 인프라 제조사를 백프로 믿지 못하는 경우라면 어떻게 될까?  

(딱 떠오르는게 있제?!)

단점3 망 중립성

이건 단점이라고 하긴 뭐한데, 여러가지의 망을 통합적으로 운영하여 효율성을 높이는 

5G의 네트워크 슬라이싱 가상화의 특성에 따라 통신사가 여러망의 서비스에 대해 

조정자로써 갑질 할 가능성이 있음.

소위 말하는 망 중립성에 대한 이해당사자의 충돌에서 

통신사의 파워가 조금 더 강화될 여지가 커 졌다고 할까? 

이건 기술적 단점이라기 보다  법적 / 제도적 논란인데.   

통신사는 5G 산업의 발전을 위해서 중립성 완화 해야 한다. 

사용자 입장에서는 뭔 소리 하냐  뭐 이런 상황....

세줄 요약 

5G 원년임.  

장점도 있고 단점도 있지만 

발전된 신기술임에는 틀림없고 잘되길 바람