5G 통신 시대, 통신 원리 및 작동 방식

5G 통신 시대, 통신 원리 및 작동 방식 정보

차세대 통신기술인 5G 이동 통신기술은 4G 이동통신 기술인 롱텀에볼루션(LTE)과 비교하면 속도가 20배가량 빠르고, 처리 용량은 100배 많다고 하는데요. 5G는 LTE 대비 20배 빠른 최대 전송속도(초고속), 10분의 1 수준인 지연시간(초저지연), 100배 높아진 전송가능 트래픽과 함께 단위면적 당 접속가능 기기 100만 개(초연결) 등의 특징을 가지며, 이를 토대로 가상·증강현실(VR·AR), 자율주행, 사물인터넷(IoT) 기술 등을 구현할 수 있다고 합니다. 이 때문에 앞으로 본격적인 5G 시대가 펼쳐질 예정인데요. 5G의 3 가지 주요 특징은 저 대역, 중간 대역 및 고 대역이며, 서로 매우 다르게 작동합니다. 가장 널리 사용되는 저 대역 버전은 4G와 거의 비슷하게 작동한다고 합니다. 5G는 향후 10 년간의 투자될 예정이지만 이전의 모바일 전환에 있어 첫 발표 이후 몇 년 동안 큰 변화가 대부분 발생했습니다. 예를 들어 4G와 비교해보면 쉽게 이해할 수 있습니다. 이 계획에 따라 지금 5G를 인프라 구축은 널리 확보하고 있지만, 5G 응용 프로그램의 보급은 2021 년 또는 2022 년 경에 본격적으로 구축될 것으로 예상된다고 합니다. 5G를 표현하면 5세대 셀룰러 무선을 나타내며 초기 표준은 2017 년 말에 설정되었습니다. 이 5G의 G는 차세대 무선 기술임을 의미합니다. 대부분의 세대는 기술적으로 데이터 전송 속도에 의해 정의되었지만, 각 세대는 이전 세대와 호환되지 않는 인코딩 방법 또는 "공기 인터페이스"의 중단으로 표시되었습니다. 1G는 아날로그 셀룰러였습니다. CDMA, GSM 및 TDMA와 같은 2G 기술은 1 세대 디지털 셀룰러 기술이었습니다. EVDO, HSPA 및 UMTS와 같은 3G 기술은 초당 200kbps에서 수 메가 비트로 속도를 높였습니다. WiMAX 및 LTE와 같은 4G 기술은 다음으로 호환되지 않는 도약이며, 현재 수백 메가 비트, 심지어 기가비트 수준의 속도까지 확장하고 있습니다. 5G는 더 큰 채널 (데이터 속도 향상), 대기 시간 단축 (응답 성 향상) 및 더 많은 장치를 한 번에 연결할 수있는 기능 (센서 및 스마트 장치)의 세 가지 새로운 측면을 표에 제공한다고 합니다. 실제 5G 무선 시스템은 4G와 동일하지 않습니다. 여기서 이해해야 할 중요한 점은 5G 속도는 사용 가능한 채널의 폭과 사용 가능한 채널 수와 직접 관련이 있다는 것입니다. 4G를 사용하면 최대 7 개의 20MHz 채널을 결합하여 총 140MHz의 스펙트럼을 사용할 수 있습니다. 그러나 대부분의 경우 전화는 60MHz 이하를 사용합니다. 저 대역 및 중대 역 5G의 현재 전화를 사용하면 200MHz 사용을 위해 2 개의 100MHz 채널을 결합하고 그 위에 3 개의 20MHz 4G 채널을 더 쌓을 수 있습니다. 고 대역 5G에서는 최대 8 개의  100MHz 채널 을 사용할 수 있습니다 . 5G 캐리어가 약속하는 빠른 속도는 더 많은 전파를 한 번에 활용하는 것입니다. 그러나 사용 가능한 전파가 없으면 속도를 얻지 못합니다. 5세대 통신기술의 작동 방식으로 다른 셀룰러 네트워크와 마찬가지로 5G 네트워크는 영역을 여러 영역으로 나누고 전파를 통해 인코딩 된 데이터를 보내는 셀 사이트 시스템을 사용합니다. 각 셀 사이트는 유선 또는 무선 백홀 연결을 통해 네트워크 백본에 연결해야합니다. 5G 네트워크는 4G LTE가 사용하는 인코딩과 유사한 OFDM이라는 인코딩 유형을 사용합니다. 그러나 무선 인터페이스는 LTE보다 대기 시간이 훨씬 짧고 유연성이 뛰어나도록 설계되었습니다. 4G와 동일한 전파로 5G 무선 시스템은보다 효율적인 인코딩 덕분에 약 30 % 향상된 속도를 얻을 수 있습니다. 5G는 4G보다 훨씬 더 큰 채널을 사용하도록 설계 되었기 때문에 기가비트 속도가 빠릅니다. 대부분의 4G 채널은 20MHz이며 한 번에 최대 140MHz까지 결합되지만 5G 채널은 최대 100MHz까지 가능하며 4G에서 사용 가능한 것보다 더 크고 명확한 전파가 필요합니다. 더 높은 주파수의 단거리 밀리미터 파 주파수가 들어오는 곳입니다. 더 낮은 주파수는 4G, TV 방송국, 위성 회사 또는 군대에 의해 사용되지만, 실제로는 사용되지 않는 높은 주파수가 상당히 많았습니다. 미국은 운송 업체가 고속 도로를 쉽게 만들 수 있습니다. 5G 네트워크는 크기와 모양이 변할 수있는 더 작은 셀을 많이 사용하므로 이전 시스템보다 훨씬 스마트해야합니다. 그러나 퀄컴은 기존의 매크로 셀에서도 5G가 더 넓은 대역폭과 고급 안테나 기술을 활용하여 현재 시스템보다 용량을 4 배 늘릴 수있을 것이라고 말했다고 합니다. 5G 이동 통신기술을 적용하려는 이유로는 전달 속도가 빨라지는데요. 전달 속도는 크기가 작은 데이터가 사용자 단말기와 기지국, 서버 등을 오가는 데 걸리는 시간을 의미하는데 5G 이동통신에서는 4G보다 10배쯤 더 빨라질 전망이라고 합니다. 예를 들어 전달 속도가 빨라지면 이동통신망을 사용하는 자율주행 자동차의 안전성이 강화된다고 하며 데이터를 주고받는 시간이 짧아져 자동차가 장애물이나 다른 차량을 피하도록 하는 제어 속도가 빨라지는 셈이라고 합니다. 또한 멀리 떨어진 곳에서도 실제 현장에 있는 것처럼 상황을 판단할 수 있고, 아무런 지연 없이 장비나 로봇 등을 조작할 수도 있어 스마트 팩토리, 스마트 오피스 등의 구현이 더 빨리 구현이 가능해지기 때문입니다. 한편 우리나라에서는 5G 이동 통신기술은 2014년 100km 이상으로 달리는 차 안에서 5G 이동 통신을 시연하는 데 성공했으며 1초에 약 150MB(메가바이트) 데이터를 전송했습니다. 실험실이 아닌 실제 사용 환경에서 기가급 5G 이동통신을 시연한 것은 처음이라고 하는데요. 이후 2018년 평창 동계올림픽에서 세계 최초로 5G 이동통신 시범 서비스를 실시하기도 했습니다. 이후에는 2020년 ‘도쿄 하계올림픽’때 5G 이동통신의 상용 서비스에 나설 예정이라고 하는데요. 이때 우리나라 업체가 어떤 모습을 보여줄지 다른 나라의 업체는 어떤 기술력을 공개할 지 지켜봐야 할 거 같습니다.