4G로 뛰겠소? 4G가 뭔데? 차세대 이동통신 규격 - LTE

2011년 현재 전세계 무선 이동통신 시장의 관심은 4세대(4G) 이동통신이라 불리는 LTE에 있다. 스마트폰과 태블릿 PC 등 모바일 기기의 보급이 증가하면서 폭발적으로 늘어난 데이터 전송량을 이전 세대의 무선 이동통신 방식으로는 더 이상 감당할 수 없기 때문이다. 최근 들어 자주 발생하는 스마트폰 통화 끊김 현상이나 무선 인터넷 접속 불가 현상 등이 이러한 데이터 폭증 때문이다. 때문에 국내외 이동통신 시장에서는 이를 개선하면서 데이터 전송 속도도 향상된 LTE(Long Term Evolution) 통신 규격으로 전환하기 위해 안간힘을 쓰고 있다.

이동통신 규격의 발전 과정

LTE통신 규격을 이해하기 위해서는 무선 이동 통신 규격의 발전 과정을 먼저 살펴 보는 것이 좋다. 무선 이동 통신 규격은 큰 범주로 1세대(1G), 2세대(2G), 3세대(3G)로 나뉘어 있으며, 현재 4세대(4G) 이동통신 방식으로 발전 중이다. 각 세대별 기준은 데이터 전송속도의 차이에 있다.

참고로 현재(2011년 5월 기준) 국내외에 적용된 LTE는 엄밀히 말해 아직 4세대 이동통신 규격이라 할 수 없다. 지난 2008년, ITU(International Telecommunication Union, 국제 전기통신 연합)에서 4세대 이동통신 규격을 정의하면서, 저속 이동 시 1Gbps, 고속 이동 시 100Mbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있어야 한다고 규정함에 따라 LTE와 와이맥스(와이브로)는 4세대 이동 통신 규격이 아니라고 밝힌 바 있다. 따라서 LTE의 세대를 굳이 구분하자면 ‘3.9세대’ 이동통신 규격이라 하는 것이 옳다. 그리고, 당시 ITU는 4세대 이동통신 규격의 선정 후보로 LTE 보다 발전된 형식의 LTE-Advanced와 와이맥스(WiMAX)의 발전된 형태인 와이맥스2를 언급하기도 했다.

1G 통신 규격

1G 이동통신 방식은 ‘아날로그 통신’이었다. 즉, 음성을 그대로 전송하는 방식이기 때문에 전송하는 데이터양이 컸을 뿐더러 전송속도의 한계도 있었다. 게다가 사용자가 많이 몰릴 경우 주파수가 부족해 아예 통화가 되지 않는 경우도 발생하는 등 문제점이 많았다. 1G 이동통신의 전송속도는 약 9.6~14.4Kbps에 불과했으며, 국내에는1988년부터 1996년까지 도입되었다.

2G 통신 규격

2G 이동통신 방식은 기존 아날로그 방식인 1G 통신의 단점을 개선해 음성을 디지털 신호로 변환해 전송하는 ‘디지털 통신’이다. 통신 방식이 디지털로 전환됨에 따라 1G 이동통신 방식보다 적은 데이터 용량으로 훨씬 더 깨끗한 품질로 통화할 수 있게 되었다. 데이터 전송속도는 14.4~64Kbps이고, 1996년국내에 도입된 이래 현재까지 사용되고 있다. 휴대폰 번호 앞자리가 010이 아닌, 01X(011,017 등)가 2G 이동통신 규격이라고 보면 된다.

참고로 2G 이동통신 규격은 GSM(유럽 방식)과 CDMA(미국 방식)으로 나뉘며, LTE는 이 GSM이 발전한 형태다. 국내에 적용된 2G 이동통신 규격은 CDMA(code division multiple access, 부호분할다중접속) 방식이다.

3G 통신 규격

3G 이동통신 규격은 2002년 12월부터 상용화되어 현재까지 보편적으로 사용되고 있다. 처음에는‘IMT-2000(InternationalMobile Telecommunication 2000, 국제 모바일 커뮤니케이션 2000)’이라고 명명되었던 프로젝트로 진행되어, 2000년부터 1,800~2,200MHz 주파수 대역을 전 세계 공통으로 적용하려 했으나 제대로 시행되지는 않았다. 유럽식 GSM은 WCDMA로, 미국식 CDMA는 CDMA 2000으로 각각 나뉘어 발전됐기 때문이다. 3G 이동통신규격의 전송속도는 144K~2.4Mbps로 실시간으로 동영상, 사진 등을 전송할 수 있을 만큼 속도가 향상되었다.

이후 3G 이동통신은 각자의 방식대로 지속적인 발전을 거듭했다. 미국식 CDMA 2000은 CDMA 2000 EV-DO, 리비전(Rev.) A/B 등으로, 유럽식 WCDMA는 HSPA(HSDPA/HSUPA), HSPA+ 등으로 발전하며 데이터 전송속도가 향상되었다. 현재 국내에는 SKT와 KT가 HSPA, HSPA+ 방식으로, LG U+는 CDMA 2000 EV-DO 리비전 A 방식으로 서비스하고 있다.

차세대 통신 규격, LTE의 등장

LTE는 3G 이동통신 규격 중 유럽식 WCDMA에서 한 단계 더 발전한 차세대 이동통신 규격이다. 따라서 WCDMA HSPA 방식에서 발전한 HSPA+와 함께 ‘3.9G’로 불리기도 한다. LTE의 전송속도는 (이론적으로) 다운로드 최대 75Mbps, 업로드 최대 37.5Mbps로, 기존 WCDMA HSPA(다운로드 최대 14.4Mbps, 업로드 최대 5.8Mbps)보다 다운로드는 최대 5배, 업로드는 최대 7배 정도가 빠르다.

LTE는 전세계적으로 70% 이상 사용하고 있는 WCDMA의 후속 기술이기 때문에 기존 3G 통신망과 연동이 쉽다는 장점이 있다. 즉 망 투자 비용을 줄일 수 있고, 2G/3G 통신 규격과 호환이 가능하기 때문에 서비스 지역을 넓히기에도 용이하다. 또한, 다운로드 75Mbps, 업로드 37.5Mbps에 달하는 전송 속도 덕에 고화질 동영상 등을 실시간으로 감상할 수도 있고, 클라우드 서비스를 본격적으로 가동할 수 있기도 하다. 실제로 지난 2011년 4월 SKT는 LTE 통신망을 통해 800MB 용량의 영화 파일을 불과 85초 만에 내려 받는 모습을 시연하기도 했다.

다만 LTE는 현재 4G 이동통신 규격으로 발전하기 위한 과도기 단계에 있다. 국내외 이동통신사에서 이를 ‘4G 이동통신’이라고 언급하고 있는 것은 마케팅/홍보 활동의 일환으로 이해해야 한다. 지난 2009년 12월 14일, 스웨덴 스톡홀름과 노르웨이 오슬로에서 텔리아소네라(TeliaSonera)사가 최초로 상용화한 이후 미국의 버라이즌과 AT&T, 유럽의 보다폰, 일본의 NTT도코모 등 전세계에서 여러 이동통신사가 LTE 이동통신 규격으로 전환하고 있다.

국내 통신사도 LTE도입을 서두르고 있는 분위기다. SKT, KT, LG U+ 빠르면 2011년 하반기에는 LTE 상용화 서비스를 시작하겠다고 밝혔으며, 2011년 5월 현재 SKT와 LG U+는 시험 기지국 운영을 실시하고 있다.

참고로 지난 2008년 미국식 CDMA 2000의 발전된 형태인 4G 이동 통신 ‘UMB’를 개발하고 있던 퀄컴이 이를 포기하고 LTE 개발에 참여하면서, 4G 이동 통신 규격은 표준 선정을 놓고 LTE와 와이브로의 2파전 형태로 진행 중이다. 말마따나 ‘4G로 뛸’ 날이 얼마 남지 않았다.

글 / IT동아 권명관(tornadosn@itdonga.com)