5G 기술에 관한 과대광고를 들었을 텐데요. 정작 이 기술이 통신 환경을 바꿀 수 있을까요? 이 획기적인 무선 프로토콜의 잠재력을 이해하려면 먼저 5G가 기술적인 관점에서 어떻게 작동하는지 그리고 그것이 어떻게 약속된 성능을 발휘할 수 있는지 먼저 검토하십시오. 이 글에서는 과장된 광고와 현실을 구분하면서 5G에 대해 자세히 살펴보고자 합니다.
이미 설명된 5G 기술
5G는 5세대 휴대전화 기술입니다.
1세대 통신은 1980년대에 주로 사용된 아날로그 전송 방식이었습니다.
2G는 1990년대에 등장했으며 최초의 iPhone을 포함한 휴대용 단말기에서 디지털 데이터 전송이 가능했습니다.
이후에 등장한 3G 및 4G는 이러한 디지털 기능을 한층 더 개선했으며 5G는 무선 통신 기술의 발전 도상에서 그 다음 단계를 의미합니다. 5G는 통신 환경이 아날로그에서 디지털로 전환한 이후로 지금까지 볼 수 없었던 패러다임 전환을 분명 의미합니다.
가장 기본적으로 5G는이전 세대보다 빠른 속도를 약속하며 일부 시나리오에서는 최대 10Gbps의 통신 속도를 낼 수 있을 정도입니다. 4G 전송 기술은 약 20Mbps, 4G+는 80Mbps의 속도로 데이터를 가져올 수 있으므로 5G의 (이론상) 통신 속도인 10Gps 또는 10,000Mbps는 4G보다 100배 이상 빠른 셈입니다.
또한 5G 기술은 4G에서 가능했던 것과 비교해 볼 때 주어진 영역에서 연결된 기기 수의 10배를 허용해야 합니다.
개별 신호에서 응답을 반환하는 데 걸리는 시간인 지연 시간도 줄어듭니다. 4G 네트워크의 지연 시간은 약 30~70ms지만 5G(2021년 중반에 시행된 테스트를 기준)의 지연 시간은 5~20ms의 범위로 줄어들 수 있습니다.
5G의 작동 원리
5G 무선 통신은 대체로 "하나의" 혁신적인 기술로 생각되지만 두 가지 핵심 무선 신호 전송 방식과 이 두 가지 방식을 활용하는 데 도움이 되는 부수적 개선 방식의 조합으로 보는 것이 더 합당할 것 같습니다. 이전 세대의 셀룰러 통신과는 달리, 5G 데이터 전송은 별개의 두 주파수 세그먼트에서 이루어지며 때로는 저대역, 중대역 및 고대역의 세 가지 범위로 나뉘기도 합니다.
저대역 및 중대역 신호는 6GHz 미만의 주파수에 해당하므로 통칭하여 "sub-6(6GHz 미만)"으로 알려져 있습니다. 이 두 대역에서는 더 긴 범위의 신호를 전달하지만, 교외 및 농어촌 지역의 경우 비교적 낮은 속도를 제공합니다. 그러나 5G의 실제 속도 향상은 더 높은 주파수 범위(일명 "밀리미터파"(또는 밀리파))에서 나타납니다. 이 범위는 미국에서 24.25GHz로 시작하며 중간에 많은 간격을 둔다면 95GHz를 넘는 수준까지 확장할 수 있습니다.
이러한 고주파 신호는 단 몇 초 만에 영화 한 편을 전송할 수 있을 정도로 엄청난 양의 데이터를 전송할 수 있습니다. 그러나 여기엔 중요한 절충이 있습니다. 이 고주파수 범위는 가시거리가 수백 미터에 불과할 정도로 매우 짧습니다. 외벽과 같은 물리적 장벽은 신호 간섭(혼신)을 일으키는 편이며 그 결과, 한 지역을 효과적으로 커버하려면 피자 상자만한 크기의 소규모 "기지국"이 필요합니다.
모든 5G 네트워크가 똑같을 수는 없다
밀리미터파 전송 속도는 대도시 지역, 야외, 소규모 기지국의 범위 내에 있을 때 좋습니다. 교외 및 농어촌 환경에서 거주하며 대부분 시간을 보내는 사람들에게 고주파 5G는 한계 편익이 거의 없는 것처럼 보일 수 있습니다.
하지만 5G가 저속의 더 긴 파장 반복에서 여전히 4G 데이터 전송에 비해 상당한 개선을 나타낸다는 점은 희소식이라 할 수 있습니다. 어쩌면 혁신적이라기보다는 반복적일 수 있겠지만 사용자는 100Mbps에서 시작해 1Gbps에 살짝 못 미치는 중대역 클로킹과 함께 100~200Mbps 범위 내 어딘가에서 저대역 속도를 기대할 수 있습니다.
2019년 5G의 초기 단계에서 여러 이동통신사는 다양한 목표를 염두에 두고 이 기술을 출시했습니다. 통신사 X는 가장 넓은 5G 통신 범위(커버리지)를 보유하고 있다고 말할 수 있고, 통신사 Y는 여전히 가장 빠른 통신 속도를 제공한다고 (정직하게) 주장할 수 있을 정도로 이러한 전략이 구현되었다고 추정해볼 수 있습니다. 이러한 경쟁의 순 효과는 한 이동통신사가 실제로 여러분의 상황에 더 적합한 선택일 수 있지만 여러분이 시간을 보내는 장소에 따라 다른 사람에게는 반드시 적합한 선택은 아닐 수도 있다는 점일 것 같습니다.
행간의 의미를 더 자세히 살펴보면 가장 넓은 통신 범위의 5G 네트워크를 주장하는 이동통신사가 "교외/시골에 거주하는 분들이라면 우리 회사를 선택하세요"라고 말하는 것으로 해석할 수 있습니다. 반면에 원시 데이터 속도가 가장 빠른 이동통신사는 도시 거주자에게 자사의 경쟁 우위를 주장할 수 있습니다.
5G 기술에서 중요한 것은 기기
번개처럼 빠른 밀리미터파 반복에서 5G 기술을 최대한 활용하려면 네트워크 외에도 이러한 속도를 감당할 수 있는 단말기가 필요합니다. 모든 5G 전화기가 6GHz 미만(sub-6) 대역 전송 및 고속 밀리미터파 전송을 모두 수행할 수 있는 것은 아닙니다. 예를 들면, 새로 발표된 5G iPhone SE는 sub-6(하부 주파수/속도) 대역에서만 통신할 수 있지만 iPhone 13 Pro 및 Pro Max는 sub-6 외에도 밀리미터파 전송 기능을 제공합니다.
어떤 유형의 전화기를 선택하느냐에 따라 차이는 있겠지만 통신 속도가 가장 빠른 네트워크는 적어도 최고 속도 대역을 사용한다는 점에서 그다지 중요하지 않을 수 있습니다. 반대로 대도시에 거주하지 않는 분들이라면 굳이 밀리미터파 전송 기능을 사용할 생각이 없을지도 모릅니다.
물론 iPhone이 현재 출시 중인 유일한 5G 기기는 아니며 사실 2020년 말까지 iPhone의 5G 통신은 아예 불가능했습니다. 한정된 수효의 Android 전화기가 일찌감치 2019년부터 이 기술을 구현할 수 있었을 뿐이었으며 다만 오늘날에는 다양한 Android 옵션을 선택할 수 있습니다.
5G의 이점: 기술 및 향후 사용을 지원
5G의 분기된 주파수 사용 외에도 고급 MIMO(다중 입력 및 다중 출력) 데이터 전송, 빔 형성 같은 그 밖의 기술은 물론, 단순히 주어진 영역에 더 많은 소형 "기지국"이 분포하고 있다는 사실 등은 이동통신 기술의 성공과 지속적인 향상에 기여할 것입니다.
5G의 명백한 이점은 더 빠른 단말기 속도와 사용성 향상이지만 누군가는 스트리밍으로 시청할 좋아하는 쇼 프로그램의 두 시즌에 해당하는 데이터를 얼마나 빨리 다운로드해야 할지 궁금할 것 같습니다. 상대적인 개념인데요. 아마도 훨씬 더 흥미로운 것은, 대기 시간이 짧을수록 실시간 이동통신 사용 시나리오를 더 많이 고려할 수 있고 또 현재 WiFi에서 할 수 있는 것과 비슷한 방식으로 수많은 "사물"을 연결할 수 있다는 점일 것입니다.
이는 결국 가정용 WiFi에 대한 우리의 관점과 중앙 라우터를 연결해야 할 필요성을 완전히 바꿀 수 있습니다. 이 글에서는 미래의 어느 시점에 5G가 홈 IoT를 어떻게 대체할 것인지에 대해 살펴보고자 합니다.
