2배, 3배, 4배 빠른 LTE... 어디까지? LTE 길라잡이

2013년 11월 기준, 국내 스마트폰 가입자 수는 3721만 975명으로 국내 이동통신 가입자 중 약 70%를 차지한다. 국내에서 처음으로 LTE 서비스 상용화를 실시한 업체는 SK텔레콤과 LG유플러스. 이 때가 2011년 7월이다. 약 2년 6개월 만에 국내 이동통신 시장은 LTE로 재편된 것. 전세계를 살펴봐도 이같은 사례는 찾아보기 힘들다. 국내 LTE 보급률은 전세계에서 1위다. 이동통신 기술만큼은 어느 곳보다 빠르게 발전하고, 보급되는 곳이 대한민국이다.

그래서일까. 뭐가 이렇게 복잡한지. 사용자들은 괴롭다. 하루가 멀다고 새롭게 등장하는 용어로 머리 속은 어지럽기만 하다. 그래서 준비했다. 요즘 LTE보다 몇 배씩 빠르다고 하는데, 대체 왜 빠르다는 건지. 빠르면 얼마나 빠르다는 건지. 전송속도를 기준으로 요즘 이동통신사들이 언급하는 LTE 기술에 대해서 손쉽게 알아보도록 하자.

4G 시대를 연 LTE

3G 이동통신 규격 중 유럽식 WCDMA에서 발전한 LTE는, 4G 이동통신 시대를 본격적으로 알렸다. 이론적인 LTE의 최대 전송속도는 다운로드 75Mbps, 업로드 37.5Mbps다. 기존 WCDMA HSPA의 전송속도는 다운로드 최대 14.4Mbps, 업로드 최대 5.8Mbps로, LTE는 WCDMA HSPA 대비 다운로드 최대 5배, 업로드 최대 7배가 빠르다.

• 참고기사: 새로운 이동통신 규격 – LTE(http://it.donga.com/6131)

다만, 한가지 빠진 것이 있다. 최대 다운로드 전송속도 75Mbps라는 수치는 주파수 대역폭 10MHz를 기준으로 했을 때다. 1.8GHz 주파수에서 10MHz 대역폭으로 LTE를 서비스했을 때 최대 다운로드 전송속도가 75Mbps라는 뜻. 그럼 주파수 대역폭을 20MHz 폭으로 늘린다면? 간단하다. 전송속도도 2배로 늘어난다. 이 기술이 LTE-A와 광대역 LTE다.

LTE보다 2배 빠른, LTE-A와 광대역 LTE

LTE-A는 LTE-Advanced의 약자로, 차세대 LTE 기술을 뜻한다. 참고로, LTE-A의 기술 근간은 LTE에 다 있다. LTE라는 이동통신 기술을 구현하기 위한 기술이 10개가 있다면, LTE-A는 그 10개의 기술에 2~3개의 기술을 더한 셈이다. 사실, LTE는 기술적인 완성도로 봤을 때 100점 만점에 95점을 줄 수 있을 정도로 잘 만든 기술이다. LTE-A는 나머지 5점을 더 올리기 위한 보완 기술이라고 생각하자.

국내 이동통신 3사가 서비스하는 LTE-A의 핵심은 10MHz 대역폭을 20MHz로 늘리는데 있다. 앞서 언급했듯이, 주파수 대역폭을 2배로 늘리면, 전송속도도 2배로 늘어난다. 10+10은 20이고, 75+75는 150인 셈이다. 그래서 이론적으로 국내 이동통신 3사가 제공하는 LTE-A의 최대 다운로드 전송속도는 150Mbps다.

LTE-A는 주파수 대역폭을 2배로 늘리기 위해 CA(Carrier Aggregation) 기술을 사용한다(이것이 광대역LTE와 가장 다른 점이다). CA는 LTE-A의 주요 기술 중 하나로 '반송파 집적 기술'이라고도 불리는데… 이해하기 어렵다면 그냥 넘어가자. 간단히 말하자면, 1.8GHz 주파수의 10MHz 대역폭과 800MHz 주파수의 10MHz 대역폭을 이용해 총 20MHz 대역폭으로 LTE를 서비스하는 기술이다.

• 참고기사: LTE-A가 뭐길래, 사용자를 위한 길라잡이 5가지(http://it.donga.com/15174/)

광대역 LTE도 LTE-A와 마찬가지로 LTE보다 2배 빠르다. 전송속도가 2배 빠른 이유는 LTE-A처럼 주파수 대역폭을 20MHz로 늘렸기 때문이다. 다만, 대역폭을 늘리는 방식이 LTE-A와 다르다. 최근 'KT가 주파수 경매에서 인접 대역을 할당받았다'라는 소식을 접했을 것이다. 인접 대역. 간단하다. KT는 이미 1.8GHz 주파수에서 10MHz 대역폭으로 LTE를 서비스했는데, 바로 옆 10MHz 대역폭을 새로 추가해 20MHz 대역폭으로 늘린 것이다. 그럼 결과는? 10+10은 20이고, 75+75는 150이다.

광대역 LTE는 LTE-A와 비교해 안정성이 높다. 왜? 바로 옆에 있으니까. 같은 주파수 대역이기 때문에 대역폭을 조금 더 늘리면 그만이다(이해를 돕기 위해 자세한 기술적 해석은 제외한다). 그만큼 사용자는 서비스를 이용하기 편하고, 이동통신사도 서비스를 제공하기 편하다. 광대역 LTE와 달리, LTE-A는 각각 다른 주파수 2개를 묶어서 서비스하기 때문에 단말기와 기지국 모두 주파수 2개를 지원해야 한다. 속된 말로, 이동통신사는 기지국 설치하는데, 사용자는 단말기를 바꾸는데 돈이 더 들어간다.

얼마 전, 그 사건도 있지 않았나. 삼성전자 갤럭시S4 LTE가 LTE-A를 지원하지 못해서 사용자들이 분개했던 사건. 그게 다 LTE-A 기술의 한계 때문이다. 반대로 KT가 광대역 LTE를 서비스하며 단말기를 바꾸지 않아도 전송속도 2배를 이용할 수 있다고 광고하는 이유고.

• 참고기사: 광대역 LTE, 왜 LTE-A보다 전송속도가 빠를까?(http://it.donga.com/16982/)

LTE보다 3배 빠른, 광대역 LTE-A

LTE-A와 광대역 LTE 다음 즉, 최근 가장 많이 언급되는 용어가 '광대역 LTE-A'다. 결론부터 말하자면, 이론적으로 광대역 LTE- A의 최대 다운로드 전송속도는 225Mbps다. 왜? 주파수 대역폭 30MHz로 서비스하기 때문이다.

KT를 예로 들어보자. 지난 2014년 1월 15일, KT는 최고 전송속도 225Mbps로 '광대역 LTE-A'를 강남 일부 지역부터 상용화 시범서비스를 시작한다고 밝혔다. 자, KT의 LTE 주력망은 1.8GHz다. 인접 대역을 할당받아 총 대역폭은 20MHz. 그래서 광대역 LTE 서비스를 시작했다. 여기에 보조망으로 사용 중이던 900MHz 주파수의 10MHz 대역폭을 CA 기술로 더해 총 대역폭 30MHz를 확보했다. 이는 곧 전송속도 225Mbps로 서비스한다는 뜻. 20+10은 30이고, 150+75는 225다.

광대역 LTE-A 서비스는 KT뿐만 아니라, SK텔레콤과 LG유플러스 모두 준비 중이다. 다만, LTE-A와 마찬가지로 주파수 2개가 필요하기 때문에, 그만큼 설비 투자가 필요하다. 누가, 얼마나 더 빨리, 기지국을 추가로 설치하느냐의 싸움이라는 뜻.

이제는 4배다. 3밴드 LTE-A

2014년 1월 20일, 오늘이다. SK텔레콤과 LG유플러스는 각각 '세계 최초'라며 기존 LTE보다 4배 전송속도가 빠른 3밴드(band) LTE-A 기술 개발에 성공했다고 밝혔다. 세계 최초, 국내 최초. 국내 이동통신사는 '최초'를 참 좋아한다. 돌이켜보면, SK텔레콤과 LG유플러스는 LTE 시대 이후 동시간에 같은 기술을 발표하는 일이 잦다. LTE 국내 최초 상용화도 그랬지 않은가.

3밴드 LTE-A는 주파수 3개를 묶어 주파수 1개처럼 사용하는 기술이다. 기존 광대역 LTE 20MHz 대역폭에 다른 주파수의 10MHz 대역폭 2개를 더해 총 40MHz 대역폭으로 서비스한다는 뜻. 20+10+10은 40이며, 150+75+75는 300이다. 방식은 같다. 다만, 사용하는 주파수가 조금씩 다를 뿐이다. SK텔레콤과 LG유플러스는 전문가들의 말을 빌려 '올해 말 3밴드 LTE-A가 상용화 될 것으로 예상한다'라고 밝혔다.

맞다. 두 이동통신사 모두 연내 3밴드 LTE-A를 상용화할 수는 있을 것이다. 다만, 서비스 지역 확대와 단말기 확보 등 밀린 숙제에 대한 해답은 제시하지 못했다. 앞서 언급한 LTE-A와 광대역 LTE, 광대역 LTE-A는 현재 전국 서비스 중인가. 대답은 '아니다'이다. 이동통신 3사 모두 설비 투자 중이다. 간간이 '광대역 LTE 서비스는 어디에서 어디까지', 'LTE-A 서비스는 어디에서 어디까지' 넓혔다고 소식을 전한다. 그만큼 설비 투자와 지역 확대에 투입되는 비용과 시간이 만만찮다.

단말기는 어떤가. 광대역 LTE를 제외한 LTE-A 즉, CA 기술을 사용하는 단말기는 통신 칩셋이 해당 주파수를 모두 지원해야 한다. 3밴드 LTE-A 지원 단말기는 주파수 3개를 모두 지원해야 한다. 물론, 이 문제는 의외로 간단히 해결될 수 있다. LTE 주파수를 묶어서 서비스하는 절차나 통신 칩셋 개발 등이 그리 어렵지 않기 때문. 그래도 문제는 남는다. 배터리 사용시간은 그만큼 더 줄어든다. 1개 주파수를 이용할 때와 2개, 3개 주파수를 이용할 때 소모하는 전력은 당연히 후자가 더 많다. 다양한 문제 해결부터 시작해야 하지 않을까.

다음은 6배 빠른 광대역 3밴드 LTE-A인가

SK텔레콤과 LG유플러스는 3밴드 LTE-A와 함께, 차기 기술도 발표했다. 20+10+10이 아닌, 20+20+20이란다. 다음에 이 기술을 발표할 때는 '광대역 3밴드 LTE-A'라고 하지 않을까. 크게 틀리지 않을 것이다. 얼마 전, 광대역 LTE-A도 그렇게 발표했으니까.

SK텔레콤은 곧 열리는 MWC 2014에서 각 대역폭 20MHz의 주파수 3개를 묶어 최대 다운로드 450Mbps 전송속도의 3밴드 LTE- A를 선보인다고 밝혔으며, LG유플러스는 국내 이동통신사 중 가장 많은 80MHz 대역폭을 토대로 3밴드 LTE-A를 준비 중이라고 밝혔다. SK텔레콤은 기술적 우위를, LG유플러스는 주파수 대역폭 확보 우위를 내세웠다.

앞서 언급한 LTE, LTE-A, 광대역 LTE, 광대역 LTE-A, 3밴드 LTE-A, 광대역 3밴드 LTE-A 등은 기술적으로, 이론적으로 모두 실현할 수 있는 기술이다. 물론, 3밴드 LTE-A를 포함한 다음 세대 이동통신 기술 상용화는 좀더 시간이 필요하다. 하지만, 2배, 3배, 4배… 그리고 6배까지. LTE 이동통신은 앞으로 더욱 빠르게 발전할 것이 분명하다. 또한, 이동통신은 빅데이터, 클라우드, 사물인터넷 등 다양한 IT 기술과 함께 발전 중이다. 어쩌면, 모바일 시대의 본격적인 변화는 이제 시작이 아닐까.

글 / IT동아 권명관(tornadosn@itdonga.com)