KMI 제4이동통신 도전, LTE-TDD는 과연 무엇인가?

 최근 한국모바일인터넷(KMI)가 4번째 이동통신 사업에 다섯번째 도전장을 던졌다. KMI는 이전의 도전과는 달리 와이브로를 포기하고 LTE-TDD를 채택함으로써 제4이동통신사가 탄생할지에 대한 많은 사람들의 관심이 집중되고 있다. 그러면서 덩달아 LTE-TDD에 대한 궁금증도 증가하고 있어, 이 글에서는 LTE-TDD에 대해서 알아본다.

▲ FDD방식과 TDD방식의 차이(출처 : telecoms.com)

LTE-TDD는 무엇인가?

 4세대 이동통신의 시작을 알린 LTE는 송ㆍ수신 이중화방식의 차이에 따라 FDD와 TDD로 나뉜다. 우리가 TDD방식을 사용하는 LTE는 LTE-TDD라고 하면서 FDD를 사용하는 LTE를 LTE-FDD라고 하지않는 최초의 LTE서비스가 대부분 FDD방식을 사용하였고 자연스럽게 LTE라고하면 LTE-FDD를 사용한다고 생각되어왔다. 하지만 주파수 문제와 와이맥스 방식의 재활용 등 여러가지 요인으로 LTE-TDD방식이 중국의 차이나모바일을 중심으로 급속도로 확산되고 있다.
 
 FDD방식와 TDD방식은 네트워크 구조상에는 차이가 없고, 차이점이라면 기지국과 단말기 사이의 물리적 송ㆍ수신방식이 다르다는 것이다. 먼저 FDD방식의 경우 다운링크와 업링크가 각각 별개의 주파수를 사용한다. 즉 데이터 송신용 대역폭과 수신용 대역폭을 물리적으로 분리해 양방향 통신을 동시에 지원한다. 반면 TDD방식은 다운링크와 업링크가 하나의 주파수를 사용해 시간차를 두고 송ㆍ수신하는 것으로 사용자가 느끼는 것은 양방향통신 같지만 실제로는 매우 짧은 시간간격으로 송신과 수신이 분리되어 이루어진다.

 TDD방식이 주목받는 가장 큰 이유는 다운링크와 업링크의 비중을 트래픽에 따라서 조절할 수 있는 유연성을 가지고 있기 때문이다. 예를 들어 40MHz의 대역폭을 사용하는 이동통신 서비스가 있다고 할 때 FDD의 경우 처음부터 다운링크와 업링크에 각각 20MHz가 할당되어 있기 때문에 어느 한쪽의 주파수대역폭을 다룬 한쪽에서 사용할 수 없다. 하지만 TDD는 트래픽이 몰리는 다운링크에 자원을 할당해 트래픽을 분산시킬 수 있다. 물론 이런 TDD의 장점은 단점이 되기도 하는데, 보통 다운링크의 사용량이 많기 때문에 다운링크에 더 많은 자원을 할당하면 단말기의 신호는 약해지고 기지국의 커버리지는 그만큼 줄어들게 된다. 그리고 TDD에 사용되는 주파수가 FDD에 사용되는 주파수 대비 직진성이 강한 대역(아래의 E-UTRA 주파수 밴드 할당현황을 보면 TDD에 사용되는 주파수는 일부를 제외하고 2300MHz 이상이 주를 이룬다.)임을 고려하면 커버리지에서 단점이 더욱 도드라진다. 즉 전파 사용의 효율은 TDD가 우수하고 양방향 통신의 안정성과 커버리지는 FDD가 우수하다고 할 수 있다.

▲ LTE-TDD 주파수 밴드 할당 현황(출처 : E-UTRA frequency band 36.101)

LTE-TDD vs TD-LTE, 뭐가 맞는거지?

 우리가 보통 LTE라고 부르는 것은 위에서도 언급 했듯이 FDD방식이 일반적이다 보니 FDD를 생략한 것이고 TDD방식의 경우 전세계적으로 아직까지는 차지하는 비중이 작기 때문에 LTE-TDD라고 부르고 있다. 그런데 각종 언론매체나 발표자료 등에서 TD-LTE라는 용어를 사용하는 경우가 제법 많이 있다. TD-LTE라는 용어는 중국의 거대 이동통신업체인 차이나 모바일이 TD-LTE가 자국의 3G 자체기술인 TD-SCDMA에서 진화한 기술인 것처럼 광고하기 위해 사용하기 시작한 것이다. 하지만 LTE TDD는 중국에서 개발한 기술이 아니라 LTE가 개발되기 시작한 초기부터 FDD와 함께 고려되었고 3GPP 표준안에 포함되어 FDD방식과 동일하게 논의되고 있다. 물론 중국이 LTE-TDD기술 개발과 확산에 가장 적극적이고 LTE-TDD방식을 주도하는 Global TD-LTE Initiative의 큰 주축인 것은 사실이다. 그러나 LTE-FDD와의 통일성이나 국제표준용어를 따르기 위해서 LTE-TDD라는 용어를 사용해야 한다.

LTE-TDD의 향후 전망은?

 LTE TDD 진영의 세계적인 연합단체인 GTI(Global TD-LTE Initiative)는 이미 세계 각국의 60여 이동통신 사업자들과 40여 벤더를 회원으로 확보하였고, Vodafone, Qualcomm, Intel, Ericsson 등의 세계적인 메이저 업체는 물론 국내 SKT와 KT, LG전자 등이 포함되어 있다. 이처럼 GTI에 많은 사업자들이 참여하게 된 것은 WiMAX진영의 많은 사업자들이 LTE-TDD로 전환하였거나 전환을 시도하고 있기 때문인데, WiMAX의 선발주자였던 러시아의 Yota는 이미 2012년 5월부로 LTE TDD 사업자로 변신하였고 미국의 대표적인 WiMAX 사업자인 Clearwire도 2014년 LTE-TDD서비스 상용화를 목표로 네트워크를 구축중이다. 이러한 움직임은 WiMAX에 사용되는 주파수가 LTE-TDD와 비슷하고 기술적인 유사점이 많기 때문이기도 하지만, LTE가 4G시장의 표준으로 자리잡으면서 WiMAX관련 네트워크 장비와 단말기의 생산 및 수급이 어려워진 것도 큰 이유이다. ※ WiMAX : 와이브로의 비슷한 개념으로 와이브로가 휴대인터넷 서비스에 기반한다면 와이맥스는 무선랜에 기반한다고 할 수 있다. 와이브로를 모바일 와이맥스라고 하기도 한다.

 앞으로 LTE-TDD는 꾸준하게 성장하여 FDD방식과 함께 이동통신 표준의 한 축이 될 것이다. FDD방식과 TDD방식은 각각의 장단점을 가지고 있고, 현재 주축을 이루고 있는 FDD방식만으로는 증가하는 데이터 트래픽을 따라잡기 힘들다는 것이 이동통신 업계의 전망이다. 특히 FDD방식에 할당된 주파수는 2013년 내 용량한계에 다다를 전망이고, 이런 상황에서 아직은 여유가 많은 TDD주파수를 활용해야 한다는 것이 업계의 인식이다. 물론 이것이 FDD방식과 TDD방식 중 어느 하나가 더 좋다라는 의미를 가지는 것은 아니다. 궁극적으로 FDD방식과 TDD방식을 동시에 지원하는 네트워크 장비나 단말기의 보급으로 FDD와 TDD 가입자의 구분이 무의미해질 것이다.

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