이동통신 기술의 발전, 2G에서 5G까지 어떻게 달라졌나?

 살아가면서 ‘네트워크’라는 단어를 한번 이상은 누구나 들어봤을 것이다. 그런데 막상 “네트워크가 뭐냐?”라고 누군가 물어봤을 때 명쾌한 대답을 할 수 있는 사람은 그리 많지 않다. 기술이 발전하면서 우리 사회는 모든 것이 네트워크로 연결되어 있다. 특히 유선 네트워크 시대를 넘어서서 강력한 무선네트워크 시대에 살고 있다. 그래서 무선 네트워크에 대한 이해를 높이고자 대표적인 무선네트워크 중 하나인 이동통신의 발전에 대해서 간략하게 정리해본다.

 

 언제부터인가 우리 삶에서 충분조건이 아닌 필요조건이 되어버린 휴대폰은 이동통신의 하나로 1990년대 이후 비약적인 발전을 거듭하여 1세대부터 현재의 4세대까지 변화해 왔고, 최근에는 5세대를 향해 나아가고 있다. 이중 1세대 통신방식인 TDMA의 경우 아날로그 방식으로 현재 사용하고 있지 않기 때문에 2세대부터 5세대 까지 나름 알기 쉽게 설명하려고 한다. 먼저 각 세대의 이동통신기술에 대해 살펴보기 앞서서 이동통신에 대해서 간략하게 알아보면 이동통신은 자동차, 열차, 선박, 항공기 등의 이동체와 고정된 지점간 또는 이동체 상호간을 연결하는 통신방식을 말하는 것으로 보통 우리에게는 휴대폰으로 인식되어 있다. 그리고 흔히 휴대폰 통신방식을 이야기할 때 말하는 2G, 3G, 4G, 5G에서 G는 세대를 의미하는 Generation의 약자다.

 

▲ CDMA방식을 사용하는 2G폰들

 

 우리가 통신방식을 2G부터 5G까지를 묶어서 이야기하는 것은 1세대 이동통신의 경우 위에서도 언급했듯이 아날로그 방식이었고 휴대폰의 비약적인 발전을 가져온 디지털 방식은 2G부터 시작되었기 때문이다. 2G방식은 크게 북미방식인 CDMA와 유럽방식인 GSM방식으로 구분된다. 먼저 CDMA는 우리나라에서 2G방식에 주로 사용하고 있는 기술로 미국의 퀄컴사가 원천기술을 가지고 있는 것으로 쉽게 설명해서 동일한 주파수와 동일한 시간상에서 가입자마다 별도의 코드를 할당하는 방식이고, GSM은 1세대 통신에서 사용되었던 TDMA 기반의 통신기술로 유럽을 중심으로 전세계적으로 볼 때 CDMA보다 많은 인구가 사용중에 있습니다. 국내 제조사들의 경우 국내에서는 CDMA방식의 휴대폰을 출시하면서 수출용으로 GSM방식을 만들고 있다.(국내에서는 거의 사라졌지만 해외수출용으로 아직 생산되고 있다) 2G에서 이 두가지 방식은 음성통화를 주로하고 데이터의 경우 단문 문자를 보내는 수준이기 때문에 우열을 가리기가 쉽지 않지만, 결정적인 차이가 있다면 CDMA방식이 TDMA방식을 사용하는 GSM방식보다 간섭이나 보안(도청)에 강하다는 것이다. 이부분은 자세히 설명하면 너무 길고 혹시 궁금한 내용이 있다면 개별적으로 질문해주길 바란다.

 

▲ 3G 스마트폰의 한 종류인 갤럭시 넥서스

 

 한 때 국내에서 가장 많은 사용자를 보유했던 3G는 본격적인 데이터의 유통을 가능하게 해준 방식으로 CDMA보다 빠른 데이터 전송속도를 보여주는 WCDMA나 EV-DO, CDMA2000 등의 기술이 사용되었다. 이중 WCDMA는 유럽방식이고 CDMA2000과 EV-DO방식은 북미방식이라고 할 수 있다. 국내에서는 SKT와 KT의 경우 USIM칩을 사용하는 WCDMA방식을 사용하고 LG U+의 경우 주파수 문제로 인해서 2.5G방식이라고도 불렸던 CDMA2000방식을 사용하고 있고 현재는 여기에서 좀더 발전된 CDMA2000 EV-DO rev B를 서비스 하고 있는데, 일부 단말기의 rev B방식보다 느린 rev A방식을 사용하고 있다. 이에 반해 SKT와 KT는 바로 위에서 언급한 것처럼 WCDMA방식을 사용하는데 속도면에서 CDMA2000방식보다 앞서는 것으로 알려져 있다. 과거 3G 스마트폰들이 가지고 있던 스펙을 찾아보면 HSDPA, HSPA+, HSUPA 등을 지원한다는 내용을 볼 수 있는데 이들모두 WCDMA의 연장선이라 할 수 있다. 이러한 3G방식을 사용하게 되면서 우리는 영상통화, 인터넷사용 등 데이터를 이용한 다양한 서비스를 이용할 수 있게 되었고, 이런저런 문제가 있는 USIM칩을 사용하게 되었습니다. 물론 LG U+는 3G시대에 USIM칩과는 상관이 없다. 참고로 HSDPA, HSPA+, HSUPA 등의 기술을 다운로드 속도가 이론적으로 14.4Mbps에서 21Mbps까지 지원한다고 3.5G라는 말을 붙이기도 하는데 이들 또한 WCDMA기술을 이용한 것으로 위에서 말한 것처럼 연장선에 있는 3G기술로 생각하면 되겠다. 한가지 재미있는(?) 사실은 2세대 에서는 통신3사모두 북미방식인 CDMA방식을 사용했었지만, 3세대 에서는 LG U+만 북미방식을 사용했고, SKT와 KT는 더 좋은 속도를 보장하는 유럽식인 WCDMA방식을 채택했다는 사실이다.

 

▲ 4G시대 스마트폰의 한 종류인 LG V10 

 

 3세대를 지나 4세대로 접어들게 되면서 스마트폰은 손안의 작은 PC가 되었다. 데이터의 유통속도가 엄청나게 빨라지면서 고속의 네트워크를 이용해서 PC에서만 가능했던 일들이 스마트폰에서 가능하게 되었고, 이를 가능하게한 대표적인 통신기술이 바로 LTE와 와이브로다. LTE는 유럽식인 GSM와 WCDMA에서 발전한 방식이고 와이브로는 우리나라가 만들어낸 한국식 4G기술이다. CDMA와 리비전A(B)를 거쳐서 개발된 미국식의 4세대 기술인 UMB(울트라 모바일 브로드밴드)도 있지만 거의 사영하지 않기 때문에 설명에서 제외한다. 현재 국내에서는 통신3사 모두 LTE와 LTE-A를 서비스하고 있고, 와이브로의 경우 KT와 SKT가 제한적인 서비스를 실시하고 있다. 개인적으로 국내토종기술인 와이브로가 4G의 중심이 되기를 기원했었지만 현실은 LTE방식이 그 중심이 되었고 우리의 기업들은 막대한 로얄티를 계속해서 해외업체에게 지불하고 있다. 4G 시대에 접어들면서 이동통신기술의 발전속도는 더욱 빨라져서 LTE 시대와 LTE-A시대로 세분화 할 수 있다.

 

▲ 4G시대의 최신 스마트폰의 한 종류인 LG G5와 갤럭시S7엣지

 

 LTE-A는 현재 국내 이동통신 3사가 주력으로 서비스하는 것으로, Advanced라는 단어가 붙은 것처럼 LTE보다 상당히 향상된 전송속도를 가지고 있다. 사실 LTE-A 역시 LTE 연장선으로 LTE와 세대를 구분하는 것이 큰 의미가 없다고 봐도 무방한데, 기술적인 분류라기보다는 상업적인 목적에 의해서 마케팅의 일환으로 굉장히 새로운 것처럼 구분되기도 했다. 아무튼 LTE-A에 이르러 물리적으로 분리되어 있는 주파수를 하나로 묶어서 사용하는 CA기술, 기지국과 스마트폰에서 송신과 수신에 복수개의 안테나를 사용하는 MIMO기술이 적용되면서 업로드나 다운로드 속도가 비약적으로 발전한 것은 사실이다. 즉, 비유를 하지만 자동차가 다닐 수 있는 길의 폭만 넓어진 것이 아니라 자동차가 선택할 수 있는 길의 종류까지 함께 늘어났다고 생각하면 된다.

 

 마지막으로 이야기할 부분은 이동통신사들의 광고에 자주 등장하는 5G다. 기술적으로는 아직 4세대가 완성되지 않은 시점에서, 5G를 논하는 것이 적절한지는 모르겠지만 이동통신 세대를 넘어가는 형태가 항상 기술의 발전보다는 상업적인 목적에 의한 것이었기 때문에 크게 상관없을 것 같기도 하다. 아무튼 5G시대는 단순하게 송수신 속도만 빨라지는 것을 뜻하지는 않는다. 지금까지 이동통신 기술이 속도경쟁을 했다면, 5G는 이동통신이라는 무선네트워크가 다른 기술과 어떻게 융합되고, 사용자들에게 어떤 서비스를 제공하느냐의 경쟁이다. 5G를 논하기 시작한지는 다소 시간이 흐르긴 했지만, 여전히 정확히 5G시대의 기술에 대해서 정확히 정의하기는 어렵다. 그래서 개인적으로 생각하는 바를 몇 가지 열거해본다. 5G시대의 대표적인 서비스는 고속 전송속도를 필요로 하는 UHD와 VR서비스, 주변에 있는 모든 사물을 하나의 네트워크로 묶어주는 사물인터넷을 가능하게 하는 기기간 직접통신(D2D : device to device)가 될 것이다. 그리고 유선 네트워크와 무선 네트크의 결합, 이동통신과 와이파이의 결합 등 이기종 네트워크를 통합하는 형태가 기본이 될 것이다. 뭐~ 이미 상당부분은 서비스되고 있기 때문에, 5G시대에 접어들었다고 해도 상관없을 것 같기도 하다.

 

 세대별 이동통신방식에 대해서 정리해보면 1G는 아날로그방식으로 단순 음성을 서비스했고, 2G는 CDMA와 GSM으로 대표되는 디지털방식을 시작한 세대로 음성과 문자를 서비스 했습니다. 그리고 3G에서는 WCDMA로 대표되고 그 안에서도 기술이 또 한번 발전에 HSPA+의 경우 다운로드 속도를 21Mbps까지 제공해 음성, 문자는 물론 실시간티비 시청과 서비스도 가능하게 되었고, 4G에서는 서비스의 제공 속도가 3G에 비해서 월등히 높아져 PC에서 가능했던 네트워크게임, 실시간 HD TV시청 등 다양한 멀티미디어 서비스가 가능해졌다. 그리고 5G에서는 고품질의 UHD 방송시대, AR(증강현실)과 VR(가상현실) 서비스. 사물인터넷의 활성화, 종류를 가리지 않는 네트워크의 통합이 주류를 이룰 것이다.