정보통신기사, 정보통신학과, 통신직 등 정보통신일반 요점 정리 104. 3G 이동통신

104.  3G 이동통신

① HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) : 고속하향패킷접속을 의미하는 HSDPA 는 WCDMA 표준에서 패킷 기반의 데이터 서비스를 가리키며, 5MHz의 다운링크를 통해 최고 8∼10Mbps(MIMO 시스템에서는 20Mbps)의 하향 데이터 전송속도를 제공한다. HSDPA의 높은 전송 속도는 16-QAM, 가변적인 에러 코딩 등과 같은 기술을 통해 보장된다. 또한 HSDPA는 UMTS 네트워크보다 향상된 기술이다. ② UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) : WCDMA를 기반으로 하는 유럽의 3G 이 동통신 기술로 유럽과 일본 주축의 이동통신 협력기구인 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 에 의해 표준화되었다. UMTS는 셀룰러 이동통신, 무선전화, 무선 LAN, 무선 호출 등 모든 종류의 이 동통신을 결합한 통합 이동통신 시스템을 말한다.

2세대 이동통신 시스템은 1세대 시스템의 한계인 한정된 가입자 수용, 도청, 도용
방지 등의 취약점을 보완하기 위해 시작되었다. 그러나 IS-95나 GSM 등은 음성 서비
스에 초점을 맞추었기 때문에 멀티미디어 데이터통신에는 적합하지 않았다. 따라서
전자 상거래와 멀티미디어 통신, 전자 메일이나 메시지, 웹 등과 같은 요구 사항을 이
동통신 서비스에서 수용할 필요성이 강하게 제기되었다.
3G 이동통신 규격은 2002년 12월부터 상용화되어 현재까지 보편적으로 사용되고 있
다. 3G 이동통신 표준은 미래 공중 육상 이동통신 시스템(FPLMTS, Future Public Land
Mobile Telecommunications System)이며, [그림 7-22]와 같이 지상통신, 이동통신,
위성통신 전체가 하나로 융합되고 각 사용자가 개인 단말기로 음성, 이미지, 텍스트
등 멀티미디어 서비스를 제공받을 수 있다. 후에 FPLMTS는 IMT-2000(International
Mobile Telecommunications-2000)으로 명칭이 바뀌었다. 3G 이동통신의 유럽식 규격
은 GSM에서 WCDMA(Wideband CDMA)로, 미국식 규격은 CDMA에서 CDMA2000
으로 각각 나뉘어 발전되었다. 전송속도는 144Kbps∼2.4Mbps 정도로 실시간 동영
상, 사진 등을 전송할 수 있을 만큼 속도가 향상되었다. 이후 3G 이동통신은 미국과
유럽 방식으로 나뉘어 지속적인 발전을 거듭했다. 미국식 CDMA2000은 CDMA2000
1x, CDMA2000 EV-DO, CDMA2000 EV-DO Rev. A, CDMA2000 EV-DO Rev. B
로 발전하였으며, 유럽식 WCDMA는 HSPA(HSDPA/HSUPA), HSPA+ 등으로 발전
하며 데이터 전송속도가 향상되었다. 세계적으로 보면 WCDMA 방식이 70%이상 차
지하고 있으며, 현재 국내에는 SK텔레콤과 KT가 HSPA, HSPA+ 방식으로, LG U+
는 CDMA2000 EV-DO Rev. A 방식으로 서비스하고 있다.

가. IMT-2000
1990년대 이후부터 전 세계에서 이동통신 서비스 요구가 폭발적으로 증가하여 화
상회의와 영화 등 실시간 멀티미디어 서비스를 즐기려고 32Kbps∼2Mbps 정도의 전
송속도를 요구했다. 그러나 기존 2G 이동통신은 채널 대역폭이 1.25MHz라서 최대
전송할 수 있는 데이터양이 64Kbps를 넘지 못해 사용자의 요구를 충족시켜 주지 못
했다. 따라서 이러한 한계점을 극복하려고 IMT-2000이 출현한 것이다. IMT-2000과
PCS의 특징을 비교하면 [표 7-5]와 같다.

 

IMT-2000과 PCS의 특징 비교

구분	IMT-2000	PCS
주파수 대역	1.9∼2.2GHz	1.7∼1.8GHz
대역폭	5MHz, 10MHz, 20MHz	1.25MHz
데이터 속도	• 이동 : 144∼384Kbps • 실내 : ∼2Mbps	13.3Kbps
제공 서비스	고속 멀티미디어(음성, 데이터, 영상)	음성, 저속 데이터
로밍 범위	범세계적	국가, 지역적

IMT-2000은 [그림 7-23]처럼 이동단말기(MT), 기지국(BS), 이동교환센터(MSC)
등으로 구성된다. 이동단말기와 기지국 사이를 무선 접속 구간이라고 하며, 기지
국과 이동통신교환기 사이에 있는 다른 망과 연동하기 전까지를 핵심 망이라고 한다. 무선 접속 구간과 핵심망의 규격에 따라 북미 중심의 동기식과 유럽과 일본 중심
의 비동기식으로 나뉜다. 동기식은 무선 접속 구간에서는 CDMA2000을, 핵심 망에
서는 ANSI-41에 기반을 둔다. 그리고 비동기식은 무선 접속 구간에서는 WCDMA
를, 핵심 망에서는 GSM-MAP에 기반을 둔다. 표준화 기구로는 유럽과 일본 중심
의 3GPP(3rd Generation Partnership Project), 북미 중심의 3GPP2(3rd Generation
Partnership Project 2)가 있다. 이동통신이 진화하는 과정을 연도와 세대별로 살펴보면 [그림 7-24]와 같다.

이동통신의 진화 과정

나. CDMA2000 1x(IS-95C)
CDMA2000 1x는 IS-95C라고도 하며, 기존의 IS-95 A/B의 진보된 기술로서 셀
룰러(800MHz) 및 PCS(1.7∼1.8GHz) 에서도 IMT-2000의 초기 데이터 전송속도인
144Kbps까지 지원이 가능한 기술을 말한다. CDMA2000 1x 무선망에서 데이터 통신
을 위하여 무선 단말기를 직접 연결하기 위한 구조는 [그림 7-25]와 같이 이동통신 교
환망과 데이터 통신망으로 구분할 수 있다.

이동통신 교환망에서는 무선 단말기가 기지국을 통하여 접속된 신호를 라우터를 경
유하여 데이터 통신망으로 연결한다. 데이터 통신망에서는 단말기의 접속신호를 인터
넷 전용 프로토콜에 적합한 신호로 변환하여 연결하는 기능을 수행한다. CDMA2000
1x 이동통신망을 구성하는 주요 장비와 기능은 [표 7-6]과 같다.

 

CDMA2000 1x 이동통신망을 구성하는 주요 장비와 기능

구분	주요기능
PDSN(Packet Data Switching Node)	• 단말기의 어드레스 할당 및 관리 • 패킷 전달 • 무선망과 연동
PDGN(Packet Data Gateway Node)	• 단말기의 현 위치정보 유지 • 단말기로 향하는 패킷 라우팅 • 주소할당
AAA(Authentication Authorization Accounting)	• 인증 및 권한 검증 • 패킷 요금 부과 • 가입자 관리 및 주소할당

이동단말기는 현재 위치하고 있는 기지국에 의해 관리된다. 이동단말기의 위치 추
적은 홈 에이전트(HA, Home Agent)와 포린 에이전트(FA, Foreign Agent)에 의해 관
리되며, 홈 에이전트는 유선망 내에서 이동단말기를 관리하는 서버이고, 포린 에이
전트는 이동 단말기가 이동하여 다른 셀로 옮겨갈 때 자신의 영역에 들어오는 이동단
말기를 관리하거나 현재의 위치를 홈 에이전트에게 알려주는 기능을 한다.

다. CDMA2000 EV-DO(Evolution-Data Only)
CDMA2000 EV-DO는 HDR(High Date Rate, 고속 데이터 전송)로도 불리고 있으
며, 동기식 3세대 이동통신 규격이다. 이동통신에서 인터넷 접속이 늘어남에 따라
CDMA2000 1x로는 고속의 하향 데이터 전송에 제약이 있기 때문에 이를 보완하기 위
하여 고속 하향링크 규격을 정의한 것이다. CDMA2000 EV-DO는 [그림 7-26]과 같이
IS-95A, IS-95B를 모두 수용하며, 순방향으로 최대 2.4Mbps, 역방향으로 307.2Kbps
의 전송속도를 제공한다.

[표 7-7]은 IS-95B, CDMA2000 1x, CDMA2000 EV-DO를 각각 비교한 것이다.
네트워크의 점유방식에 있어서 IS-95B는 회선방식으로 연결되며, CDMA2000 1x에
서는 회선과 패킷방식이 공동으로 사용된다. CDMA2000 1x의 데이터 전송속도는 순 방향이 144Kbps이고, 역방향은 64Kbps이나 CDMA2000 EV-DO는 순방향 2.4Mbps,
역방향 307.2Kbps로 전송함으로써 CDMA2000 1x 보다 20배 정도 빠른 데이터 통신
을 구현한다. 단말기의 기능 및 형태에 있어서 CDMA2000 1x는 컬러 콘텐츠, 플러그
인 게임, 모바일 상거래를 가능하게 하였으며, EV-DO에서는 대용량 메모리의 내장
과 카메라 기능 장착, 블루투스 기능 내장 등을 통하여 이동통신의 화려한 모습을 보
여주고 있다. [그림 7-27]은 CDMA2000 EV-DO를 통한 IP 기반 모든 응용 서비스가
가능함을 보여주고 있으며, 멀티미디어 서비스, 화상전화, 초고속 인터넷 접속으로
유선망에서 즐길 수 있는 다양한 솔루션을 제공받을 수 있다.

<IS-95B, CDMA2000 1x, CDMA2000 EV-DO의 비교>

구분		IS-95B	CDMA2000 1x	CDMA2000 EV-DO
전송방식		회선방식	패킷방식	패킷방식
전송속도	순방향	57.6Kbps	144Kbps	2.4Mbps
	역방향	14.4Kbps	64Kbps	307.2Kbps
어플리케이션		• 단문 메시지 서비스 • e-mail • 개인정보 관리 • 저속 인터넷 접속	• 컬러 콘텐츠 • 고속 인터넷 접속 • 모바일 상거래 • 플러그 인 게임	• 멀티미디어 서비스 • 화상전화 • 초고속 인터넷 접속

라. CDMA2000 EV-DV(Evolution-Data & Voice)
EV-DV는 멀티미디어 정보를 전송하는 동기식 3세대 이동통신 전송규격으로 고속
데이터만을 지원하는 EV-DO의 진화된 버전이다. CDMA2000 EV-DV는 고속 데이
터와 음성을 동시에 지원하며, 실시간 데이터 및 고속 데이터 서비스를 위해 최적화
된 기술 규격이다.
마. CDMA2000 EV-DO의 종류
CDMA2000 EV-DO는 [그림 7-28]과 같이 EV-DO Rev. A에서 EV-DO Rev. B로
진화해 왔으며, 최근에는 DO Advanced로 변화되고 있다. CDMA2000 EV-DO Rev.
A는 다운로드 전송속도가 3.1Mbps, 업로드는 1.8Mbps를 제공하며, EV-DO Rev. B
는 다운로드 전송속도가 9.3Mbps, 업로드는 5.4Mbps를 제공한다. 한편 EV-DO Rev.
B는 다중캐리어(Multi-carrier) 방식을 적용하면 다운로드 전송속도를 14.7Mbps까지
지원한다. CDMA 계열의 가장 최근 버전은 CDMA2000 DO Advanced라고 부르며,
다운로드 전송속도가 19.6Mbps, 업로드는 7.2Mbps를 제공한다.

 

바. 광대역 코드분할 다중접속(WCDMA, Wideband CDMA)
CDMA2000은 미국이나 우리나라에서 주로 사용하는 동기식 이동통신 규격이지
만, WCDMA는 스웨덴, 영국, 독일, 프랑스 등 유럽의 주요 국가와 일본에서 사용
하는 비동기식 이동통신 규격을 말한다. WCDMA는 IMT-2000의 핵심 기술인 코드
분할 다중접속(CDMA)방식의 대역폭을 확장한 기술이다. WCDMA 방식은 서비스
품질이 우수하고 주파수 효율성이 높다는 특징을 갖고 있다. WCDMA는 고속하향패 킷접속(HSDPA, High Speed Downlink Packet Access)과 고속상향패킷접속(HSUPA,
High Speed Uplink Packet Access)를 결합한 고속패킷접속(HSPA, High Speed Packet
Access), HSPA+로 진화했다.