[U+Tech Story] TV에서 LTE, 그리고 5G까지 – 통신사 방송 기술의 진화
5G 통신 기반의 방송 서비스가 우리 일상을 바꿨다?
최근 TV 앞에 앉아 방송을 보신 경험이 있으신가요? 어쩌면 우리는 TV 시청보다는 휴대폰으로 실시간 방송이나 영상 콘텐츠를 보는 일이 더 익숙할지도 모릅니다. 지금처럼 스마트폰이 대중화되지 않았을 때는 인기 많은 드라마가 방영할 때면 길거리에 돌아다니는 사람도 줄고, 약속 시간도 미뤘다고 하는데요. 이제는 버스, 지하철, 집에서 언제 어디서든 장소와 시간에 제약 받지 않고, 다양한 콘텐츠를 스마트폰 하나로 즐기고 있죠. 이렇게 사람들이 사용하는 모바일 데이터 양이 자연스럽게 늘어나며, 통신사는 늘어난 트래픽 관리와 데이터 속도가 느려지는 점을 해결해야 했습니다.
이동통신사는 5G 기술에 방송 통신 서비스를 적용하여 이러한 문제점을 해결하고, 데이터 사용에 편의를 위해 노력하고 있는데요. 지금부터 그 자세한 내용을 함께 알아볼까요?
안녕하세요, LG유플러스 CTO 기술표준팀의 황경민 책임입니다.
“TV 그만 보고 공부해!” 어렸을 적 부모님께 한번쯤은 들어본 얘기죠? 저희 부모님 세대는 TV를 ‘바보상자’라 말하며 화면에 푹 빠져 있는 아이들을 혼내곤 하셨는데요, 요샌 TV 대신 스마트폰이 ‘바보상자’ 의 자리를 차지한 듯 해요. 인기 많은 드라마나 오락 프로그램이 방영할 때면 거리에 사람도 줄고, 약속 시간도 미루곤 했죠. 지금은 스마트폰으로 장소, 시간에 구애 받지 않고 언제든지 볼 수 있으니 이런 모습은 보기 어려워졌죠.
MZ세대의 끝자락인 저도 TV보다 스마트폰이나 태블릿으로 유튜브나 넷플릭스 같은 OTT를 보는 시간이 훨씬 많은데 더 어린 Z세대는 어떨까요? 메조미디어의 “2022 디지털 라이프스타일 리포트”에 따르면 Z세대는 절반이 스마트폰을 통해 TV를 본다고 해요.
이제는 TV 보다 스트리밍으로 영상을 보는 게 더 편해요!
메조미디어의 “2022 디지털 라이프스타일 리포트”에 따르면, Z세대는 절반이 스마트폰을 통해 TV를 시청한다고 합니다. 이젠 최신 뉴스마저 유튜브로 볼 수 있고, 인기 드라마도 실시간으로 OTT에서 볼 수 있기 때문에 TV 시청률도 점점 줄고 있는데요. 기성세대가 대부분의 정보를 TV나 신문을 통해 얻었던 것과 달리 요즘은 스마트폰으로 정보를 얻어요. 스마트폰은 이제 생활필수품이나 다름없다고 볼 수 있죠.
위 도표에서 세대별 미디어 이용 시간 차이가 보이시나요? TV는 생활필수품이라기 보다 큰 화면으로 영상을 시청할 수 있는 엔터테인먼트 기기가 되어가고 있습니다. 일반 방송국들도 TV 송출에 그치지 않고, 자체 앱이나 OTT를 통해 콘텐츠들을 제공하고 있죠.
모바일 데이터 사용으로 보는 미디어 콘텐츠 소비 패턴
미디어 시청 환경이 이렇게 TV에서 스마트폰으로 달라지면서, 스마트폰 데이터 사용량도 크게 늘어가고 있는 추세입니다. 방송통신위원회에서 매년 발간하는 <무선 데이터 트래픽 통계>에 따르면, 무제한 요금제에 가입한 고객의 경우 월평균 약 50GB의 데이터를 사용한다고 하는데요. 그중 약 66%의 데이터가 동영상 및 멀티미디어 스트리밍에 쓰였다고 합니다. 즉 하루 평균 1시간 정도 영상을 보는데 데이터를 이용하고 있다고 볼 수 있죠.
기지국 장비를 만드는 글로벌기업 에릭슨은 매년 <모빌리티 리포트>를 통해 트래픽과 가입자를 예측하고 있습니다. 이 보고서에 따르면 무선 트래픽은 점점 늘어나 2028년에는 지금의 약 3.5배가 될 거라고 해요. 동영상/멀티미디어 서비스도 전체 트래픽의 80%를 차지하게 될 전망이에요.
▶에릭슨사의 <모빌리티 리포트>자세히 보기
https://www.ericsson.com/en/reports-and-papers/mobility-report
주황색으로 표기된 모바일 트래픽이 계속 늘어나는 게 보이시죠? 앞으로도 유튜브, OTT 채널 등의 영상 미디어 시장이 꾸준히 성장할 것으로 예상됩니다.
왜 사람이 많은 곳에선 데이터가 잘 안 터질까?
불꽃축제에서 아래 그림과 같이 생긴 차량을 보신 적 있나요? 불꽃축제나 콘서트장과 같이 사람이 많이 모이는 곳에서는 인터넷 연결이 안되는 경우가 종종 있습니다. 휴대폰이 안 터져 정말 답답하죠. 왜 그런 걸까요?
LTE나 5G를 사용하기 위해 스마트폰과 기지국은 주파수에 정보를 실어 통신합니다. 이때 용량, 즉 속도는 주파수 대역폭과 신호 대 잡음비에 따라 달라지게 되는데요, 유명한 공식인 샤논의 법칙에 따라 정해집니다.
C = W log₂(1 + S/N)
C : 채널용량, W : 대역폭, S :신호전력, N : 잡음전력
[샤논의 법칙]
위 수식에서 대역폭이 용량(속도)에 중요한 역할을 한다는 것을 알 수 있는데요, 주파수 대역폭이 넓을수록 많은 용량(높은 속도)을 지원할 수 있습니다. 보통 주파수 대역폭을 도로로 비교하곤 하는데, 넓은 도로일수록 안 막히고 빠르게 갈 수 있겠죠? 이렇듯 주파수 대역폭이 많을수록 속도가 빨라집니다.
하지만 주파수는 공공재라 경매를 통해 일정 부분을 통신 사업자가 할당받습니다. LTE와 5G 모두 주파수를 할당받아 사용하고 있고, 5G는 통신 3사 모두 100㎒ 대역폭을 할당받아 사용하고 있어요.
이렇듯 한정된 자원을 여러 명이 나눠 가지게 되면 어떻게 될까요? 도로에 차가 많아지면 막혀서 느리게 가는 것처럼 일정 지역에 많은 사람이 몰리면 데이터 속도가 느려지게 됩니다. 심할 경우 통신이 끊길 수도 있어요. 이때 옆에 도로를 하나 더 뚫으면 차들이 원활하게 이동할 수 있게 되죠? 이런 역할을 하는 게 바로 이동기지국이에요.
그럼 야구장, 축구장 같은 스포츠 경기장이나 콘서트장에서 중계 화면을 실시간으로 보고자 할 때 무슨 문제가 발생할까요? 위에 얘기했던 것처럼 데이터를 사용하는 사람이 많아지면 속도가 느려져 저화질로 밖에 볼 수 없거나, 아예 중계 화면을 볼 수 없을지도 몰라요. 이동 기지국을 설치해 주파수 대역폭(차선)을 넓히더라도 무한정 넓힐 수는 없으니까요.
하지만 TV는 다릅니다. 한곳에 아무리 많은 TV가 있어도 끊김 없이 볼 수 있습니다. 모바일 통신과는 데이터 전송 방식이 다르기 때문인데요. TV는 동일한 데이터를 다수에게 전송하는 브로드캐스트(방송) 방식이고, 모바일 통신은 개별로 각자 전달하는 유니캐스트 방식을 사용하기 때문입니다.
모바일은 사용자 한 사람 한 사람에게 데이터를 전달해야 하기 때문에 기지국 용량 이상 사용자가 몰리면 속도가 떨어질 수밖에 없습니다. 때문에 사람이 밀집한 환경에서는 TV처럼 동일한 데이터를 브로드캐스트 하는 게 더 유리할 수 있어요. 이런 장점 때문에 이동통신에서도 방송 기술이 도입됐어요.
LTE와 방송 서비스의 만남
LTE에서도 방송 서비스를 지원했다는 걸 알고 있었나요? 사실 고객 입장에서는 이용하는 서비스가 브로드캐스트 방식인지 유니캐스트 방식인지 중요하진 않습니다. 하지만 통신사 입장에서 브로드캐스트 방식의 기술을 도입하면, 트래픽을 줄여 비용을 아낄 수 있고 주파수를 효율적으로 사용할 수 있는 좋은 아이템이죠. 그래서 LTE가 도입됐을 때부터 지속적으로 브로드캐스트 방식을 적용하려 했지만, 기술적인 한계로 상용화되지는 못했어요.
어떤 문제점이 있었을까요? 첫째, LTE에서 방송 서비스를 제공하려면 새로운 전용 장비들을 투자하고 설치해야 하는 비용 문제가 있었습니다. 두 번째로 기존 고객들의 데이터 속도가 떨어지는 품질 문제가 있었어요. 위의 그림과 같이 방송용 서버를 새로 설치해야 하고, 방송 서비스를 제공하는 지역의 여러 기지국을 1개처럼 묶어 사용했기 때문에 일반 사용자들의 데이터 이용 속도가 떨어질 수밖에 없는 구조였어요. 그래서 우선 한정적인 지역인 야구장이나 축구장 등에 도입했지만 크게 주목받지 못했어요.
5G에서는 방송 서비스 기술을 적용할 수 있을까?
그럼 5G에서는 무엇이 달라졌을까요? 먼저 전용 장비를 추가해야 한다는 제약이 사라졌습니다. 일반적인 서버에 소프트웨어만 업그레이드하면 방송 시스템을 구성할 수 있고, 이로 인해 설치 비용을 줄일 수 있게 됐어요. LTE에 비해 무선 자원을 더 효율적으로 사용할 수 있게 되어, 여러 개의 기지국을 한 개로 묶어서 사용해야 했던 제약도 사라졌습니다. 덕분에 방송 서비스를 이용하지 않는 일반 사용자들의 데이터 속도 저하 문제도 해결되었어요. 통신사 입장에서는 보다 유연한 방송 서비스 구성이 가능하게 되어 TV 방송뿐 아니라 다양한 분야에 활용할 수 있게 되었어요.
이로써 통신사들은 고객들에게 다양한 서비스를 제공할 수 있게 되었어요. LTE 때와 마찬가지로 야구장이나 축구장, 콘서트장에서 실시간 중계를 끊김 없이 제공할 수 있을 뿐 아니라 카인포테인먼트 업그레이드, 스마트폰의 운영 체계(OS)업그레이드, 재난 방송, 라이브 방송 등 다양한 곳에 응용이 가능하죠.
스포츠/공연 중계 : 야구장이나 축구장, 콘서트장에서 티비 중계나 실시간 중계를 다같이 볼 수 있어요. 물론 현장에서 직접 보는 게 제일이겠지만, 좋아하는 아이돌 멤버의 실시간 직캠 영상이라면 이야기가 다르겠죠?
카인포테인먼트 : 테슬라 자동차가 스마트폰처럼 소프트웨어 업데이트를 자주 하는 것처럼 앞으로 자동차는 스마트폰의 다른 형태가 될 것 같습니다. 예전에는 네비게이션과 블랙박스 소프트웨어를 업그레이드할 때 SD카드나 USB등을 사용했지만, 지금은 OTA(Over The Air)가 대세죠. 휴게소나 자동차 충전소처럼 차가 많이 모여 있는 곳에서 브로드캐스트를 이용하여 대용량 소프트웨어 업그레이드도 간편하게 할 수 있습니다.
스마트폰 업그레이드 : 일반적인 스마트폰 소프트웨어도 점점 대용량이 되어가고 있는데요, 업그레이드할 때 다운로드해야 하는 프로그램 용량이 2GB가 넘는 경우도 종종 있습니다. 소프트웨어 업그레이드 시 트래픽이 몰릴 가능성이 높은데요, 이런 데이터를 브로드캐스트 방식으로 처리한다면 무리 없이 전송이 가능합니다.
뉴 미디어 서비스 : VR이나 AR을 적용한 새로운 형태의 기기는 기존 스마트폰보다 많은 데이터를 필요로 합니다. 요즘 각광받는 메타버스를 활용해 VR 극장을 만든다면 VR 기기 하나에 Gbps 속도가 필요한데 아무리 5G가 빠르더라도 여러 대의 VR/AR 기기를 지원하기는 힘들겠죠. 하지만 브로드캐스트 방식이라면 극장을 찾은 손님에게 보다 안정적인 서비스를 제공할 수 있어요.
모두의 일상을 바꾸는 통신 기술
1G, 2G, 3G, 4G, 5G…이제는 6G까지! 새로운 기술이 도입될 때마다 우리 일상은 놀라울 만큼 변하고 있습니다. 통신의 발달로 TV와 점점 멀어지게 되었지만, TV를 대신할 스마트폰으로 언제 어디서나 영상을 시청할 수 있게 됐습니다. 다만 통신사 입장에선 늘어나는 트래픽을 원활하게 관리할 필요성이 있었습니다.
사실 5G 기반의 방송 기술은 고객의 입장에선 크게 와닿지 않을 수 있어요. 하지만 통신시가 늘어나는 트래픽을 감당하지 못하면 큰 불편을 초래할 수 있죠. 이 때문에 방송 서비스의 브로드캐스트 기술 도입은 3G/4G/5G를 거쳐 점점 진화해 왔습니다. 아쉽게 3G/4G에서는 널리 쓰이지 못했지만 5G에서 브로드캐스트 기술로 큰 발전을 이뤄 데이터를 유연하게 사용할 수 있게 되었습니다.
삼성전자에서 발간한 <5G 국제 표준의 이해> 보고서에 아래와 같은 문구가 있어요.
“실제 각 세대를 구분 짓는 것은 새로운 서비스가 아니라, 그런 서비스를 가능하게 한 ‘기술적 혁신’이다”
어때요, 5G 기반의 방송 서비스가 매력적으로 다가오나요?
앞으로 유플러스와 함께 더욱 발전할 5G 기반의 방송 통신 기술 서비스, 많은 관심과 성원 부탁드립니다.
글을 보시는 분들께 작은 도움이 되었길 바라며 이상 CTO기술표준팀 황경민이었습니다. 고맙습니다.
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