차세대 이동통신 서비스인 ‘5G’가 탄력을 받았습니다. 2017년 12월 21일, 포르투갈 리스본에서 개최된 3GPP 78차 총회에서 5G 1차 기술 표준과 주파수 대역이 정해졌기 때문입니다. 3GPP는 2018년 6월에나 이 표준을 정하려 했지만 다수의 글로벌 사업자들 요청으로 일정보다 6개월이나 앞당긴 것입니다.


덕분에 5G 상용화는 2019년 초로 앞당겨졌고 이에 맞춰 5G 서비스를 위한 주파수 경매도 올해 6월 진행될 예정입니다.


그럼 이쯤에서 5G 주파수에 대해서도 알아봐야 할 텐데요. 5G 주파수는 LTE 주파수와 어떻게 다르고 어떤 특성이 있는지 자세히 알아보겠습니다.


광대한 주파수 대역폭


이번 5G 주파수 대역의 특징이라면 고주파와 초고주파 대역을 사용한다는 것입니다. 중간 대역으로는 3.5GHz 대역이, 초고주파 대역에서는 28GHz를 사용하는데요. LTE 주파수 대역과 비교해 보면 큰 차이가 있습니다.


서비스

사용 주파수 대역

LTE

850MHz, 900MHz, 1.8GHz, 2.1GHz, 2.6GHz

5G(SA 기준)

3.5GHz, 28GHz


대역(band)에서도 차이가 있지만 폭(width)에서도 큰 차이가 있습니다.


LTE에서는 1개 채널의 폭이 최대 20MHz로 제한이 됐었으며, 이를 두고 우리는 ‘광대역’이라고 불렀습니다. 20MHz 주파수를 이용해 낼 수 있는 최대 속도는 150Mbps였고 최대 5개의 채널을 CA(Carrier Aggregation) 형태로 묶어 이론상 750Mbps의 속도를 냈습니다.


이 LTE 주파수들도 3차에 걸친 경매를 통해 각 이동통신사에 할당이 됐었으니 지금의 LTE가 완성되기 까지 약 7년이 걸린 셈입니다.


유플러스 LTE 주파수

<유플러스 LTE 주파수 대역폭 (다운링크 기준)>


하지만 이번 5G 주파수 경매는 기존과 차원이 다릅니다. 3.5GHz 대역에서는 300MHz 폭, 28GHz에서는 1GHz 폭이 경매에 나옵니다. 이동통신 3사가 사이 좋게 나눠 가진다 가정해도 3.5GHz 대역에서는 100MHz, 28GHz 대역에서는 333MHz씩 할당 받을 수 있습니다.


이렇게 넓은 폭이 경매로 나오는 이유는, 5G 서비스에서 제공하는 최대 속도가 20Gbps에 이르기 때문입니다. LTE 최대 속도와 비교했을 때에도 무려 20배나 빨라지는 것이니 당연히 많은 주파수 폭이 필요한 것입니다.


달라진 주파수 방식


그리고 이번 5G 서비스에 사용될 주파수는 LTE와 방식이 다릅니다.


FDD와 TDD 차이

<FDD와 TDD 방식 차이>


LTE 주파수를 보면 ‘업링크’와 ‘다운링크’ 주파수가 나뉘어 있습니다. 이를 FDD(Frequency Division Duplex), 주파수 분할 방식이라고 합니다. 스마트폰과 기지국이 서로 데이터를 주고 받는 길이 달라 안정적으로 업로드와 다운로드를 할 수 있다는 장점이 있습니다. 단점은 업로드에 사용하는 주파수의 효율이 다운로드만큼 나오지 않으므로 낭비가 있다는 것입니다.


이와 다른 방식으로 TDD(Time Division Duplex)라는 시분할 방식이 있습니다. 이 방식은 다운로드와 업로드 시간을 정해서 하나의 주파수 대역으로 데이터를 송수신합니다. 따라서 많이 사용하는 다운로드에 많은 시간을 할애한다면 그만큼 최대 다운로드 속도를 올릴 수 있습니다.


이번 5G 주파수는 이 시분할 방식입니다. 그래서 LTE처럼 업링크와 다운링크 주파수가 분리되어 있지 않고 하나의 주파수 대역만을 사용한다는 것이 특징입니다. 데이터를 업/다운로드 할 때 시간을 정해두고 서로 번갈아 가면서 데이터를 전송할 수 있어 조금 더 효율을 높일 수 있다는 장점이 있습니다.


주파수 특징


마지막으로 주파수 특징입니다.


서두에서 말씀 드렸듯이 5G 서비스에 사용될 주파수는 고주파와 초고주파(mmWave)입니다. 주파수는 대역이 낮을수록 회절률이 좋아 장애물이 있더라도 피해서 갈 수 있다는 장점이 있습니다. 이 말은 5G 서비스에 사용될 3.5GHz와 28GHz는 중간에 장애물이 있다면 음영 지역이 되면서 무선 통신을 할 수 없게 됩니다.


그래서 LTE 서비스보다 더 많은 기지국을 세워야 하므로 많은 비용이 소요 됩니다. 하지만 단점만 있는 것도 아닙니다. 고주파로 갈수록 직진성이 좋아집니다. 이 말은 전파를 특정 방향으로 보낼 수 있다는 것입니다. 이를 응용하면 인구 밀집 지역 부분으로 전파를 쏘아 해당 지역의 트래픽을 해소할 수 있습니다.


듀얼 커넥티비티


이런 이유로 유플러스는 듀얼 커넥티비티(Dual Connectivity) 기술을 이용해 28GHz 대비 회절률이 좋아 커버리지가 더 넓은 3.5GHz 대역을 기본으로 사용하고 더 빠른 속도와 데이터 트래픽이 많은 핫 플레이스 지역에 28GHz 대역 기지국을 추가해 최대 20Gbps의 속도를 낼 수 있도록 준비 중입니다.



이렇게 5G 서비스를 위한 주파수는 기존 LTE 주파수와는 확연한 차이를 보입니다. 더 넓어진 폭으로 데이터 전송 속도가 최대 20Gbps를 넘어가고 앞서 설명하지는 않았지만 LTE 대비 지연 속도도 훨씬 줄어들어 1ms 이하의 특징을 보일 예정입니다.


이제 올해 6월 주파수 경매가 진행되면 내년 상반기 5G 상용 서비스 준비를 위한 박차를 가할텐데요. 지금까지 우리가 상상하지 못했던 다양한 서비스를 받을 수 있게 될 것입니다.





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