2011.11.08

4G vs. 5G '2020년의 무선 네트워크는?'

Mikael Ricknäs | IDG News Service
최근 벤더들과 이동통신업체들은 좀 더 많은 대역폭과 고성능 안테나를 사용함으로써 4G 네트워크의 속도를 높인다는 계획을 세우고 있다. 그러나 과학자들이 바라보는 미래 네트워크(언젠가는 홍보업체들이 5G라는 명칭으로 광고할) 속도 개선의 핵심은, 사용자와 기지국 사이의 물리적인 거리를 단축함으로써 자동으로 재구성되록 하는 것이다.

에릭슨(Ericsson)의 아키텍쳐와 포트폴리오 부문 부회장 하칸 듀파마에 따르면, 역사적으로 새로운 모바일 세대에는 새로운 표준과 스펙트럼 할당이라는 두 가지 기본 요소가 포함되어 왔다.

듀파마는 LTE의 경우 물리적으로 가능한 한계에 도달했기 때문에 또 다른 표준을 처음부터 개발하는 것은 이치에 맞지 않는다고 설명했다. 그리고 이미 무선 주파수가 혼잡하기 때문에 스펙트럼 할당도 또한 점점 파편화되고 있다고 그는 지적했다.

즉 듀파마의 말대로라면, 네트워크는 지속적으로 진화할 수 있겠지만 현 시점에서 5G 를 위한 주요 행보를 진행되고 있지 않은 것이다.

듀파마는 이어 소위 말하는 이종 네트워크(heterogeneous networks, 종래의 대규모 기지국과 소형 셀을 혼합하여 사용하고 많은 수의 사용자들이 존재하는 지역에 설치됨)가 모바일 네트워크의 현재 진화 방향이라고 설명했다.

그에 따르면 기본적인 아이디어는 최근의 펨토셀(femtocell, 댁내 네트워크 접속 기능을 강화하기 위해 설치되는 장치. 네크워크 커버리지를 높여줄 뿐만 아니라 접속된 가입자의 수용량을 증가시킴)과 유사하다. 그러나 이종 네트워크에서는 소형 기지국와 나머지 네트워크의 통합이 더 많이 이뤄지게 된다.

즉 2G, 3G, 4G와 무선랜을 모두 지원하는 기기가 등장할 수 있도록 네트워크 구조를 구축해내는 것이 관건인 것이다.

이 때 동일한 주파수 대역은 서로 다른 모바일 표준에 사용될 수 있다. 어떠한 종류의 기기가 기지국에 연결되었느냐에 따라 성능을 실시간으로 극대화하기 위해 사용되는 주파수의 양을 변경하는 것이 가능해지는 것이다.

듀파마는 "최근 우리는 주파수를 정적으로 할당하고 있지만 향후에는 완전한 동적 할당이 가능할 것이다. 예를 들어, 셀 내에 GSM을 사용하는 폰이 없는 경우 전체 주파수를 4G로 사용하다 GSM 폰이 셀로 진입하면 기지국은 다시 주파수 할당을 수행할 수 있다"라고 설명했다.

스웨덴 왕립 공대(KTH Royal Institute of Technology)는 2020년의 네트워크 모습을 살펴보기 위한 실험을 시작했다. 매 10년 마다 새로운 네트워크 세대를 맞이하는 텔레콤 산업의 특성이 이어진다면 5G 시대에 대한 예측인 셈이다.

스웨덴 왕립 공대의 무선 통신 교수이자 무선 시스템 연구소 'Wireless@KTH'의 센터장인 젠스 젠더에 따르면 이 실험의 목적은 수용량을 1,000배 늘리는 것이다. 참고로 그는 기지국 사이의 단거리 고밀도 모바일 네트워크 분야의 권위자이기도 하다

그는 "LTE 이후에 가장 중요한 것은 좋고 저렴하며 와이파이만큼이나 설치가 쉽지만 수용량이 훨씬 크고 나머지 네트워크와 협업이 개선된 단거리 솔루션을 찾는 것이라고 생각한다"고 말했다.

설치 프로세스를 단순화하는 것에 있어 관건은 자가 구성(self-organizing) 네트워크라는 개념이다. 자가 구성 네트워크는 운영업체 또는 최종 사용자들이 네트워크 연결을 위해 기지국에 접속하는 것을 허용하고 자동으로 설치가 진행된다.

젠더는 "현시대 네트워크 비용 중 상당 부분은 미리 자세한 계획이 수립되어야 한다는 것에서 비롯된다"라고 말했다.

단기적인 개선에는 더 많은 주파수와 다중 안테나의 사용이 포함될 것이다. 연속 주파수는 한계가 있는 자원이기 때문에 벤더들은 반송파 집적(carrier aggregation)을 활용하고 있다. 이를 통해 이동통신사들은 다른 대역의 주파수를 한데 묶어 하나의 데이터 링크로 사용할 수 있다.

최근 이미 사용되고 있는 수용량을 늘리기 위한 또 다른 방법은 속도를 높이기 위해 기지국과 기기에서 다중 안테나를 사용하는 미모(MIMO) 안테나 기술이다.  

그러나 미모의 주요 난제는 사용자 기기에서 필요한 모든 안테나를 수용할 수 있어야 한다는 것이다. 안테나가 더 많다는 것은 수용량이 더 많아야 한다는 것을 의미한다.

젠더는 휴대폰에서 2개 이상의 안테나를 수용하는 것은 매우 어려운 문제라고 지적했다. 미모가 동작하기 위해서는 안테나가 차이가 매우 작은 무선 신호를 감지할 수 있어야 하고, 안테나 사이의 거리가 확보되어야 하기 때문이다.

얼마나 거리가 멀어야 하는가는 데이터 전송을 위해 사용되는 주파수에 따라 다르다.

최근 벤더들의 더 큰 화면 크기를 채택하고 있다. 따라서 여러 고성능 스마트폰의 크기 확대는 미모 적용에 도움이 될 수 있다. 또한 태블릿과 노트북은 크기가 더 크기 때문에 여러 안테나를 적용하기가 더 쉽다.

그리고 현재의 미모는 다운로드 속도를 개선하는 용도로만 사용되고 있지만, 향후에는 업로드 트래픽 기능도 수행할 수 있을 것이다.

듀파마는 "아마도 커다란 변화가 나타나거나 4G에 추가적인 기능이 부가된 형태로 5G가 나타날 것이다"라고 전망했다. ciokr@idg.co.kr



2011.11.08

4G vs. 5G '2020년의 무선 네트워크는?'

Mikael Ricknäs | IDG News Service
최근 벤더들과 이동통신업체들은 좀 더 많은 대역폭과 고성능 안테나를 사용함으로써 4G 네트워크의 속도를 높인다는 계획을 세우고 있다. 그러나 과학자들이 바라보는 미래 네트워크(언젠가는 홍보업체들이 5G라는 명칭으로 광고할) 속도 개선의 핵심은, 사용자와 기지국 사이의 물리적인 거리를 단축함으로써 자동으로 재구성되록 하는 것이다.

에릭슨(Ericsson)의 아키텍쳐와 포트폴리오 부문 부회장 하칸 듀파마에 따르면, 역사적으로 새로운 모바일 세대에는 새로운 표준과 스펙트럼 할당이라는 두 가지 기본 요소가 포함되어 왔다.

듀파마는 LTE의 경우 물리적으로 가능한 한계에 도달했기 때문에 또 다른 표준을 처음부터 개발하는 것은 이치에 맞지 않는다고 설명했다. 그리고 이미 무선 주파수가 혼잡하기 때문에 스펙트럼 할당도 또한 점점 파편화되고 있다고 그는 지적했다.

즉 듀파마의 말대로라면, 네트워크는 지속적으로 진화할 수 있겠지만 현 시점에서 5G 를 위한 주요 행보를 진행되고 있지 않은 것이다.

듀파마는 이어 소위 말하는 이종 네트워크(heterogeneous networks, 종래의 대규모 기지국과 소형 셀을 혼합하여 사용하고 많은 수의 사용자들이 존재하는 지역에 설치됨)가 모바일 네트워크의 현재 진화 방향이라고 설명했다.

그에 따르면 기본적인 아이디어는 최근의 펨토셀(femtocell, 댁내 네트워크 접속 기능을 강화하기 위해 설치되는 장치. 네크워크 커버리지를 높여줄 뿐만 아니라 접속된 가입자의 수용량을 증가시킴)과 유사하다. 그러나 이종 네트워크에서는 소형 기지국와 나머지 네트워크의 통합이 더 많이 이뤄지게 된다.

즉 2G, 3G, 4G와 무선랜을 모두 지원하는 기기가 등장할 수 있도록 네트워크 구조를 구축해내는 것이 관건인 것이다.

이 때 동일한 주파수 대역은 서로 다른 모바일 표준에 사용될 수 있다. 어떠한 종류의 기기가 기지국에 연결되었느냐에 따라 성능을 실시간으로 극대화하기 위해 사용되는 주파수의 양을 변경하는 것이 가능해지는 것이다.

듀파마는 "최근 우리는 주파수를 정적으로 할당하고 있지만 향후에는 완전한 동적 할당이 가능할 것이다. 예를 들어, 셀 내에 GSM을 사용하는 폰이 없는 경우 전체 주파수를 4G로 사용하다 GSM 폰이 셀로 진입하면 기지국은 다시 주파수 할당을 수행할 수 있다"라고 설명했다.

스웨덴 왕립 공대(KTH Royal Institute of Technology)는 2020년의 네트워크 모습을 살펴보기 위한 실험을 시작했다. 매 10년 마다 새로운 네트워크 세대를 맞이하는 텔레콤 산업의 특성이 이어진다면 5G 시대에 대한 예측인 셈이다.

스웨덴 왕립 공대의 무선 통신 교수이자 무선 시스템 연구소 'Wireless@KTH'의 센터장인 젠스 젠더에 따르면 이 실험의 목적은 수용량을 1,000배 늘리는 것이다. 참고로 그는 기지국 사이의 단거리 고밀도 모바일 네트워크 분야의 권위자이기도 하다

그는 "LTE 이후에 가장 중요한 것은 좋고 저렴하며 와이파이만큼이나 설치가 쉽지만 수용량이 훨씬 크고 나머지 네트워크와 협업이 개선된 단거리 솔루션을 찾는 것이라고 생각한다"고 말했다.

설치 프로세스를 단순화하는 것에 있어 관건은 자가 구성(self-organizing) 네트워크라는 개념이다. 자가 구성 네트워크는 운영업체 또는 최종 사용자들이 네트워크 연결을 위해 기지국에 접속하는 것을 허용하고 자동으로 설치가 진행된다.

젠더는 "현시대 네트워크 비용 중 상당 부분은 미리 자세한 계획이 수립되어야 한다는 것에서 비롯된다"라고 말했다.

단기적인 개선에는 더 많은 주파수와 다중 안테나의 사용이 포함될 것이다. 연속 주파수는 한계가 있는 자원이기 때문에 벤더들은 반송파 집적(carrier aggregation)을 활용하고 있다. 이를 통해 이동통신사들은 다른 대역의 주파수를 한데 묶어 하나의 데이터 링크로 사용할 수 있다.

최근 이미 사용되고 있는 수용량을 늘리기 위한 또 다른 방법은 속도를 높이기 위해 기지국과 기기에서 다중 안테나를 사용하는 미모(MIMO) 안테나 기술이다.  

그러나 미모의 주요 난제는 사용자 기기에서 필요한 모든 안테나를 수용할 수 있어야 한다는 것이다. 안테나가 더 많다는 것은 수용량이 더 많아야 한다는 것을 의미한다.

젠더는 휴대폰에서 2개 이상의 안테나를 수용하는 것은 매우 어려운 문제라고 지적했다. 미모가 동작하기 위해서는 안테나가 차이가 매우 작은 무선 신호를 감지할 수 있어야 하고, 안테나 사이의 거리가 확보되어야 하기 때문이다.

얼마나 거리가 멀어야 하는가는 데이터 전송을 위해 사용되는 주파수에 따라 다르다.

최근 벤더들의 더 큰 화면 크기를 채택하고 있다. 따라서 여러 고성능 스마트폰의 크기 확대는 미모 적용에 도움이 될 수 있다. 또한 태블릿과 노트북은 크기가 더 크기 때문에 여러 안테나를 적용하기가 더 쉽다.

그리고 현재의 미모는 다운로드 속도를 개선하는 용도로만 사용되고 있지만, 향후에는 업로드 트래픽 기능도 수행할 수 있을 것이다.

듀파마는 "아마도 커다란 변화가 나타나거나 4G에 추가적인 기능이 부가된 형태로 5G가 나타날 것이다"라고 전망했다. ciokr@idg.co.kr

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