미래창조과학부에서 새로운 주파수 경매 공시를 했습니다.
이번에 내놓은 주파수는 2.5GHz대로 와이브로 또는 LTE 용도로 사용할 수 있습니다. 그러면서 제4 이동통신 업체를 선정할 계획인데요.
여기에서 사용할 주파수는 2,575 ~ 2,615MHz 범위로 40MHz 대역폭입니다. 상당히 넓죠? 작년에 LG 유플러스가 경매로 획득한 2.6GHz 대역폭이 40MHz였는데 그것과 같은 수준입니다.
그런데 주파수를 보니 한 가지 이상한 점을 볼 수 있습니다. 눈썰미가 좋은 분이라면 바로 찾으실 것 같은데요.
바로 알려드리면 재미없으니 힌트를 드릴게요.
위 링크의 처음 부분을 보시면 각 통신사의 LTE 주파수 범위가 나옵니다. 그리고 상향(업로드)과 하향(다운로드) 주파수가 분리되어 있죠. 하지만 이번에 경매로 나온 주파수는 상향과 하향 구분이 없습니다. 그런데 LTE 주파수로 사용한다고 합니다.
이번 주파수 경매로 나오는 2.5GHz LTE 서비스는 LTE-TDD 방식입니다. 우리나라에서는 사용하지 않았던 방식이죠. 지금까지 국내에서 서비스하고 있던 LTE는 FDD 방식이랍니다.
전문 용어가 나오니 어렵죠? 오늘은 LTE-TDD와 LTE-FDD 방식에 대해 설명해드리겠습니다.
FDD (Frequency Division Duplex)
FDD를 우리나라 말로 번역하면 '주파수 분할 방식'입니다. 주파수가 분리되어 있다는 것입니다. 여기에서 말하는 주파수 분리란 업로드와 다운로드에 사용하는 주파수가 서로 다르다는 것을 뜻합니다.
도로 차선을 말할 때 '왕복 x차선'이라고 표현하죠? 상행과 하행이 분리되어 있기 때문에 이런 표현을 씁니다.
<유플러스 광대역 LTE 주파수>
FDD 방식은 이렇게 업로드와 다운로드 주파수가 달라 서로 영향을 받지 않습니다. 속도 측정을 해보면 다운로드 속도는 불규칙하지만, 업로드 속도는 거의 일정한 이유가 이것 때문입니다. 업로드보다는 다운로드를 많이 하니까요.
그리고 업로드와 다운로드를 동시에 할 수 있습니다. 유튜브 고화질 영상을 보면서 다른 사람에게 카카오톡으로 사진이나 영상을 다른 사람에게 보낼 수 있습니다.
FDD의 단점은 '효율'입니다. 유플러스 광대역 LTE 주파수를 예로 들어 볼까요?
2.6GHz대에서 업로드 20MHz와 다운로드 20MHz를 사용합니다. 하지만 다운로드 속도는 150Mbps이지만 업로드는 50Mbps밖에 안 됩니다. 주파수 폭은 같지만, 속도가 3배 차이나죠. 이것은 LTE 기술적인 요소라 유플러스를 비롯해 SKT나 KT도 어쩔 수 없는 부분입니다.
만약 업로드 20MHz 중 10MHz를 떼서 다운로드로 이용할 수 있다면 속도는 225Mbps까지 나오겠죠?
TDD (Time Division Duplex)
TDD 방식은 '시 분할 방식'이라고 합니다. 하나의 주파수 대역으로 업로드와 다운로드에 모두 사용합니다.
대신 업로드와 다운로드를 시간차로 구분하는데요, 굳이 도로와 비교를 한다면 '가변 차로'라고 할 수 있습니다. 가변 차로제란 교통량에 따라 차선을 유동적으로 바꿔 상행 또는 하행 차선을 일시적으로 넓혀 사용할 수 있는 제도입니다.
<시간에 따라 교통량이 다를 때 가변차로가 유리합니다>
서울과 인천을 잇는 경인고속도를 예로 들어 보겠습니다. 아침 출근 시간에는 인천에서 서울로 출근하는 사람이 서울에서 인천으로 출근하는 사람보다 많습니다.
그러면 서울에서 인천으로 가는 차선은 반대 차선보다 한가합니다. 여기에 가변 차로를 적용하면 이렇게 됩니다.
서울에서 인천으로 가는 차선 하나를 인천에서 서울로 가는 차선으로 바꾸는 것입니다. 이 가변 차로는 오전 출근 시간대에만 적용합니다. 그리고 퇴근 시간이 되면 반대로 서울에서 인천으로 가는 차로를 하나 더 늘리는 것입니다.
TDD 방식도 이와 같습니다. 업로드와 다운로드에 사용하는 시간을 조절해 효율적으로 사용할 수 있다는 것입니다. 모든 대역폭을 다운로드에만 할당할 수 없지만, 최대한 많은 시간을 다운로드에 집중시키면 FDD와 같은 대역폭을 사용하더라도 속도는 더 올릴 수 있다는 장점이 있습니다.
그럼 TDD 방식에서 전송 속도는 얼마가 나올까요?
FDD는 20MHz (업로드 10MHz, 다운로드 10MHz)일 때 다운로드 속도는 최대 75Mbps, 업로드는 최고 25Mbps가 나옵니다.
TDD 방식은 계산법이 조금 복잡한데요, 업로드와 다운로드의 시간 비율에 따라 달라지기 때문입니다.
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업로드 |
다운로드 |
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FDD 방식 |
25Mbps |
75Mbps |
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TDD 방식 (1:1) |
30Mbps1 |
82Mbps2 |
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TDD 방식 (1:2) |
23Mbps3 |
102Mbps4 |
주파수 대역폭을 20MHz로 두고 업로드에서는 1 x 2 MIMO, 다운로드는 2 x 2 MIMO를 전제로 한 것입니다. 그리고 TDD 1:1은 업로드와 다운로드 시간 비율을 1:1로 한 것이며, TDD 1:2는 시간 비율을 1:2로 했습니다. 업로드 한 번 할 때 다운로드 2번을 한 것이죠.
MIMO는 Multiple-Input Multiple-Output의 약자로 단말기나 기지국에서 여러 개의 안테나를 이용해 동시에 2개 이상의 주파수를 주고 받는 기술입니다. 2개 이상의 주파수를 동시에 활용할 수 있어 속도나 도달 거리를 쉽게 늘릴 수 있습니다.
TDD와 FDD의 속도를 비교해보면 TDD가 더 빠른 것을 볼 수 있습니다. 업로드 시간을 줄이고 다운로드에 더 많이 할당해 속도를 더 높일 수 있기 때문입니다.
TDD 주파수 방식은 어디에서 사용하고 있나?
현재 TDD 방식으로 호주, 중국, 브라질, 홍콩, 인도, 덴마크, 러시아, 이탈리아 등 전세계 20여 개 국가에서 28개 이동통신사가 서비스하고 있습니다. 그리고 일부 국가는 FDD와 TDD를 혼용하고 있답니다.
<글로벌 LTE-TDD 서비스 국가>
TDD 방식은 아직 FDD보다 서비스하는 국가도 많지 않고 시작도 늦은 편이어서 단말기도 많지 않습니다. 단, 변수로 작용하는 것이 중국과 인도, 러시아 등 인구가 많은 국가에서 TDD 방식을 채택하고 있다는 것인데요.
규모의 경제를 무시할 수는 없죠. GSA가 조사한 자료에 의하면, LG 유플러스가 획득한 2.6GHz 지원 단말기 수는 448개로 가장 많습니다. 그 다음으로 1.8GHz 단말기가 412개입니다.
<LTE 지원 단말기 수. 2013년 11월 기준>
반면 TDD 방식 단말기는 모든 대역을 다 합쳐도 533개밖에 안 됩니다. 게다가 이번 2.5GHz 주파수를 지원하는 단말기는 197개에 불과합니다.
지원 단말기가 적다는 것은 그만큼 이용자가 선택할 수 있는 단말기가 적다는 것이고, Band 38로 서비스하는 국가가 적은 만큼 해외 로밍에서도 불리할 수 있습니다.
LTE-FDD와 LTE-TDD 방식에 대해 알아봤는데요. TDD 방식이 늦게 나온 기술인만큼 효율성에서는 FDD 방식보다 좋은 것은 사실입니다.
하나의 대역폭에서 시간 차로 업로드와 다운로드 비율을 조절할 수 있고 그에 따라 다운로드 속도를 올릴 수 있다는 것이 TDD 방식의 특징이죠.
하지만 단점도 존재합니다. FDD 방식보다 지원하는 단말기 수가 매우 부족하고 사용하는 국가가 많지 않아 로밍에도 불리합니다. 그리고 송수신 신호가 FDD 방식보다 약해서 서비스 제공 업자 입장에서는 그만큼 기지국을 더 많이 세워야 하는 부담이 존재합니다.
이제 LTE-FDD와 TDD 방식에 대해 조금이라도 이해가 되셨나요? 이상 LG U+ 공식 블로그였습니다!
