정보통신기사, 정보통신학과, 통신직 등 정보통신일반 요점 정리 125. 차세대 이동통신 규격 및 기술 1

125. 차세대 이동통신 규격 및 기술 1

 

전 세계 무선 이동통신 시장의 관심은 새로운 이동통신 규격인 LTE에 있다. 스마트
폰과 태블릿 PC 등 모바일 기기의 보급이 증가하면서 폭발적으로 늘어난 데이터 전송
량을 이전 세대의 무선 이동통신 방식으로는 더 이상 감당할 수 없기 때문이다. 최근
들어 자주 발생하는 스마트폰의 통화 끊김 현상이나 무선 인터넷 접속 불가 현상 등이
이러한 데이터 폭증 때문이다. 따라서 국내외 이동통신 시장에서는 이를 개선하면서
데이터 전송 속도도 향상된 LTE 통신 규격으로 전환하기 위해 안간힘을 쓰고 있다.
LTE 통신 규격을 이해하기 위해서는 무선 이동통신 규격의 발전 과정을 먼저 살펴보
는 것이 좋다. 무선 이동통신 규격은 [표 8-1]과 같이 1세대(1G), 2세대(2G), 3세대
(3G)로 나뉘어 있으며, 현재 4세대(4G) 이동통신 방식으로 발전 중이다. 각 세대 구
분의 가장 중요한 기준은 데이터 전송속도의 차이에 있다.

 

<이동통신의 세대별 특징>

구분	1G	2G	3G	4G
접속 방식	• AMPS • NMT • TACS	• GSM • CDMA	• WCDMA • CDMA2000 • Wibro	• LTE-Advanced • WiMAX 2
전송 속도	-	14.4∼64Kbps	144Kbps∼2Mbps	100Mbps∼1Gbps
전송 형태	음성	음성/문자	음성/문자/동영상	멀티미디어
다운로드 속도 (800MB 동영상)	불가	약 6시간	약 10분	약 85초

1G 이동통신 방식은 아날로그 통신이었다. 즉, 음성을 그대로 전송하는 방식이
기 때문에 전송하는 데이터양이 컸을 뿐만 아니라 전송속도의 한계도 있었다. 더욱
이 사용자가 많이 몰릴 경우 주파수가 부족해 아예 통화가 되지 않는 경우도 발생하
였다. 2G 이동통신 방식은 기존 아날로그 방식인 1G 이동통신의 단점을 개선해 음
성을 디지털 신호로 변환해 전송하는 디지털 통신이다. 통신 방식이 디지털로 전환
됨에 따라 1G 이동통신 방식보다 적은 데이터 용량으로 훨씬 더 깨끗한 품질로 통화
할 수 있게 되었다. 데이터 전송속도는 14.4~64Kbps이었다. 2G 이동통신 규격은
GSM(Global System for Mobile communications, 유럽 방식)과 CDMA(Code Division
Multiple Access, 미국 방식)으로 나뉜다. 전 세계적으로 GSM을 더 많이 사용했는데,
국내는 모두 CDMA방식을 채택했다. 3G 이동통신 규격은 2002년 12월부터 상용화되어 현재까지 보편적으로 사용되고 있다. 처음에는 IMT-2000(International Mobile
Telecommunication 2000, 국제 모바일 텔레커뮤니케이션 2000)이라고 명명되었던 프
로젝트로 진행되어, 2000년부터 1.8∼2.2GHz 주파수 대역을 전 세계에 공통으로 적
용하려 했으나 제대로 시행되지는 않았다. 이유는 유럽식 GSM은 WCDMA로, 미국
식 CDMA는 CDMA 2000으로 각각 나뉘어 발전됐기 때문이다. 3G 이동통신 규격
의 전송속도는 144Kbps∼2.4Mbps로 실시간으로 동영상이나 사진 등을 전송할 수
있을 만큼 향상되었다. 이후 3G 이동통신은 미국과 유럽 각자의 방식대로 지속적
인 발전을 거듭했다. 미국식 CDMA2000은 CDMA2000 1x, CDMA2000 EV-DO,
CDMA2000 EV-DO Rev. A, CDMA2000 EV-DO Rev. B, CDMA2000 EV-DO
Rev. C 등으로, 유럽식 WCDMA는 HSDPA, HSUPA, HSPA+ 등으로 발전하며 데
이터 전송속도가 향상되었다. CDMA2000은 미국의 퀄컴사가 포기함에 따라 더 이
상 진화하지 않고 있다. 전 세계적으로 보면 WCDMA 방식이 70%이상 차지하고 있
으며, 국내에는 SK텔레콤과 KT가 HSPA(HSDPA 또는 HSUPA), HSPA+ 방식으로,
LG U+는 CDMA2000 1xEV-DO Rev. A 방식으로 서비스하고 있다. 지난 2008년
ITU(International Telecommunication Union, 국제 전기통신 연합)에서 4G 이동통신
규격을 정의하면서, 저속 이동 시 1Gbps, 고속 이동 시 100Mbps의 속도로 데이터를
전송할 수 있어야 한다고 규정했다. 4G 이동통신 규격은 LTE를 개선한 LTE-Advanced
와 Wibro를 개선한 Wibro-Evolution(WiMAX 2.0)로 진화될 것으로 예상된다.
LTE-Advanced는 3GPP LTE(Long Term Evolution)의 다음 기술로써 ITU-R에서
주관하는 차세대 이동통신의 국제표준인 IMT-Advanced 표준 중의 하나이다. 또한
4G 이동통신 무선 네트워크 환경에 가장 적합한 표준의 첫 번째 모델이기도 하다.
LTE-Advanced는 유선과 무선의 광대역 속도 차이를 좁혀줄 수 있는 차세대 4G 기술
로써, LTE의 진화된 통신기술을 의미한다.

LTE-Advanced 로고

3GPP에서는 [그림 8-5]와 같이 LTE-Advanced를 IMT-Advanced의 부분집합으로
고려하고 있다. 현재로써는 LTE-Advanced가 LTE에 비해 획기적인 기술의 진보를 예
상하기는 어려우나 광대역지원, 다중안테나확장, 네트워크협업통신 등의 분야에서
는 여러 가지 개량이 예상되고 있다. IMT-Advanced에 대한 세부적인 기술 표준은
3GPP에서 하지만 공식적인 국제표준절차를 위해서는 ITU-R 산하조직인 WP5D에
서 검토 및 승인작업을 거쳐야 한다. [표 8-2] 및 [표 8-3]은 LTE와 WiMAX를 각각
비교한 것이다.

<LTE와 LTE-Advanced의 기술규격 비교>

구분	LTE	LTE-Advanced
접속방식	Downlink : OFDMA Uplink : SC-FDMA	Downlink : OFDMA Uplink : SC-FDMA
이동성	350km/h	350km/h
채널 대역폭	1.4, 3, 5, 10, 15, 20MHz	1.4, 3, 5, 10, 15, 20, 100MHz
전송속도	Downlink : 302Mbps (4×4 MIMO) Uplink : 75Mbps (2×4 MIMO)	Downlink : 1Gbps Uplink : 100Mbps
지연시간	Link layer : 5ms 미만 Handoff : 50ms 미만	Link layer : 5ms 미만 Handoff : 50ms 미만
VoIP 용량	섹터 당 80명	섹터 당 80명 이상

<LTE-Advanced와 WiMAX 2.0(IEEE 802.16m)의 기술규격 비교>

구분	LTE-Advanced	WiMAX 2.0
접속방식	Downlink : OFDMA Uplink : SC-FDMA	MIMO-SOFDMA
이동성	350km/h	350km/h
채널 대역폭	1.4, 3, 5, 10, 15, 20, 100MHz	5, 10, 20, 40MHz
전송속도	Downlink : 1Gbps Uplink : 100Mbps	Downlink : 1Gbps Uplink : 100Mbps
지연시간	Link layer : 5ms 미만 Handoff : 50ms 미만	Link layer : 10ms 미만 Handoff : 100ms 미만
VoIP 용량	섹터 당 80명 이상	섹터 당 60명 이상