[뉴스 클립] 4G 이동통신 LTE·와이브로, 3G와 뭐가 다를까<361>

[뉴스 클립] 4G 이동통신 LTE·와이브로, 3G와 뭐가 다를까

Special Knowledge <361>
주파수 대역 넓히고 안테나 수 늘린 4G, 속도 3G의 5배라네요

요즘 ‘LTE(Long Term Evolution, 롱텀에볼루션)’라는 낯선 용어가 자주 들린다. 코드분할다중접속(CDMA)이라는 용어가 알려진 지 얼마 안 된 듯한데 또 다른 첨단용어가 등장한 셈이다. 와이브로와 함께 LTE는 4G를 이끄는 기술방식이다. 삼성전자·LG전자·팬택 등 단말기 업체들이 앞다퉈 LTE폰을 내놓고 있고, SK텔레콤은 LTE 요금제를 최근 인가받아 새 서비스에 들어갔다. 지금까지 우리가 사용해온 3G와 무엇이 다를까. 3G와 4G는 기술적으로 어떤 차이가 있는 것일까. 전문가들의 도움을 받아 4G 가운데 알아두면 유익한 사항을 모아 봤다.

심재우 기자

 

음성통화로 시작한 이동통신 서비스가 어느새 1~2분 만에 영화 한 편을 내려받는 ‘4G(4세대)’로 발전했다. 사진은 지난 3월 KT가 와이브로 4G 전국망 개통 행사에서 선보인 4G 단말기.

 

1G에서 4G까지

이동통신서비스는 1981년 음성 위주로 시작됐다. 이른바 1세대다. 이후 다양한 형태의 멀티미디어 수요가 증가하면서 통신 서비스는 진화를 거듭했다. 아날로그에서 디지털 방식으로 바뀐 2세대에서는 음성에 이어 문자 전송도 가능해졌다. 여기에 영상 통화 등 대용량의 멀티미디어 데이터 전송을 위해 속도를 높인 WCDMA 등의 기술이 현재 우리가 사용하고 있는 3G 기술이다.
  유엔 산하 국제표준화기구인 국제전기통신연합(ITU)은 4세대 이동통신을 ‘정지 상태에서 초당 1기가비트(Gbps), 250㎞ 이상 이동 시에는 100Mbps 이상의 데이터 속도를 제공하는 고속의 통신서비스’라고 정의했다. 현재 7.2Mbps 정도인 3G 기술 수준을 감안하면 약 14배 빠르다. 이는 달리는 열차 안에서 약 800메가바이트(MB)의 영화 한 편을 다운로드받는 데 1∼2분 정도가 걸리는 속도다. 이론상으로는 현재 통신사들이 서비스 중인 유선 광랜 서비스와 거의 대등하다.

3G와 4G의 차이

둘 사이의 가장 큰 차이점은 다중 접속 방식에 있다. 3G는 여러 명의 사용자가 접속하기 위해 코드를 분할하는 CDMA 방식을 사용하는데 비해 4G는 직교주파수분할 다중접속방식(OFDMA, Orthogonal Frequency Division Multiple Access)을 사용한다. OFDMA는 LTE와 와이브로의 핵심 기술로, 주파수를 잘게 쪼개서 다중 사용자 접속을 가능케 하는 기술이다.
  다섯 배 빠른 4G가 가능한 것은 넓은 대역폭과 다중 안테나를 채택한 덕이다. 일단 4G는 사용할 수 있는 주파수의 대역폭이 넓다는 게 장점이다. 3G는 주파수 대역폭이 5㎒로 협소한데 비해 4G는 1.4㎒부터 최대 20㎒까지 광대역 사용이 가능해 보다 빠른 데이터 통신이 가능하다. 3G를 왕복 4차로 도로에 비유한다면 4G는 데이터양에 따라 편도 2차선부터 왕복 10차선 도로까지 자유자재로 조절할 수 있다고 생각하면 이해하기 쉽다.
  4G는 안테나를 여러 개 사용한다는 점에서도 특별하다. ‘다중 안테나 채택(MIMO)’이다. 송신하고 수신할 때 여러 개의 안테나를 사용해 신호를 동시에 보내는 것이다. 송수신 안테나가 많을수록 더 많은 데이터를 동시에 보낼 수 있다. 3G는 다중 안테나를 채택하지 않는다. 다중 안테나를 사용하면 송신기나 수신기 구조가 복잡해지고, 더 높은 수준의 첨단 기술이 필요해지기 때문이다.
  4G 이후의 차세대 버전인 LTE-어드밴스드와 와이브로-에볼루션(802.16m)은 기존 4G보다 더 넓은 대역폭과 더 많은 수의 안테나를 사용해 전송 속도를 끌어올리려 개발 중이다.

와이브로와 LTE

 

지난달 28일 SK텔레콤의 4G LTE 스마트폰 발표장에서 모델이 동영상을 내려받는 속도와 스트리밍되는 속도를 비교해 주고 있다. 와이브로는 한국이 주도하는 4G 기술이다. 안타깝지만 세계 4G 시장에서 유럽이 주도하는 LTE에 밀리고 있다. 와이브로는 2.3GHz 대역의 주파수를 이용한다. 정지해 있을 때는 물론 이동 중 언제 어디에서나 고속으로 무선 인터넷 접속이 가능한 서비스다. 국제적으로는 모바일 와이맥스로 통칭한다.
  와이브로는 서비스하는 사업자가 동일한 주파수에서 시간을 분할해 송수신하는 TDD(Time Division Duplex)를 채택했다. LTE 서비스의 경우 사업자가 송수신 주파수 대역을 다르게 가져가는 ‘FDD(Frequency Division Duplex) 방식과 TDD 방식 등 두 가지 표준이 있어 이 가운데 하나를 채택할 수 있다는 점과 차별된다. 국내는 현재 모두 FDD를 사용하고 있고, 중국 등 몇몇을 제외한 대다수 통신사업자 역시 현재 FDD 방식을 채택하고 있다.
  와이브로는 다중접속방식으로 OFDMA를 채택하고 다중안테나 기술을 적용하는 등 주요 기술적인 면에서 LTE와 유사점이 많다. 한편으론 유선 기반인 랜이나 근거리 무선통신인 WiFi(무선랜) 서비스에 휴대성을 더한 것이라는 차이가 있다.

　와이브로는 이동성과 데이터 전송 속도에서 3G와 무선랜의 장점을 결합했다. 3G는 기지국이 커버하는 영역이 5~10㎞로 넓은 반면 전송 속도가 늦다. 무선랜은 전송 속도는 빠르지만 기지국당 커버하는 영역이 실내가 70m이고 실외가 250m에 불과하다. 와이브로는 속도를 무선랜에 근접시키면서도 커버 영역을 1∼5㎞로 확대했다.

　LTE는 현재 3G 통신규격으로 널리 쓰이는 WCDMA의 확장기술이다. 지난 2009년 12월 스웨덴 이통사인 텔리아소네라가 세계에서 상용서비스를 처음 시작했다. 현재 일반화된 3G는 국가나 사업자별로 서로 다른 기술을 채택하는 경우가 많으나, LTE는 전 세계 이통사들이 참여하고 있다는 점에서 4G 시장을 지배할 것으로 예상된다. 현재 데이터통신만 지원하며 음성통신은 3G를 이용해야 한다.

현재 나와 있는 4G 서비스

와이브로 기술개발에 주도적으로 참여해온 KT는 올 3월 전국 82개 도시에서 와이브로망을 깔고 상용 서비스를 개시했다. 전국적으로는 85%에 달한다. 와이브로 4G 모뎀, 와이브로 4G 에그, HTC의 에보 4G+ 스마트폰과 플라이어 4G 태블릿PC와 같이 4G 단말기가 이미 상용화되어 있다. KT는 당초 내년에 LTE 상용 서비스를 시작할 계획이었으나 이통사 간에 LTE 구축 경쟁이 본격화하면서 올 11월로 서비스 개시를 앞당겼다.

　지난 7월에는 SK텔레콤과 LG유플러스가 LTE 상업 서비스를 개시했다. 당시에는 휴대전화 단말기가 아닌 라우터와 같은 데이터 처리 전용 모뎀에 불과했다. SK텔레콤은 최근 방송통신위원회로부터 LTE요금제를 인가받고 본격적인 서비스에 들어갔다. SK텔레콤은 연말까지 스마트폰 7종, 태블릿PC 1종을 출시해 총 10종의 LTE 단말 라인업을 완성한다는 계획이다. LG유플러스도 10월 초 LTE 폰 서비스를 개시한다. 올해 안에 LTE폰 2종에 태블릿PC 1종을 도입하기로 했다.

　현재 SK텔레콤을 통한 LTE 서비스는 서울과 경기도 일산에 국한돼 있다. 이 지역을 벗어나면 3G 방식으로 자동 변경된다. SK텔레콤은 내년 초까지 전국 27개 도시로 LTE 망을 늘릴 계획이다. 전국 서비스는 2013년이 돼야 가능해진다.

　국내 이통사들의 4G 서비스가 모두 최대 대역폭인 20㎒의 절반 수준에 불과하다는 사실은 아쉬운 점이다. 20㎒ 대역폭 내에서 데이터를 올리고 내려받을텐데, 대역폭이 절반이다 보니 완벽한 4G 서비스를 펼칠 수 있는 수준에는 미치지 못하기 때문이다.

◆와이브로와 LTE의 어원=와이브로(Wibro)는 ‘와이어리스 브로드밴드(Wireless Broadband·무선 광대역)’의 줄임말이다. 2.3㎓ 대역의 주파수를 이용하면서 3G의 5㎒ 대역폭보다는 더 넓은 10∼30㎒ 대역폭의 주파수를 사용할 수 있다는 점에서 명명됐다. LTE는 롱텀에볼루션(Long Term Evolution)의 첫 글자를 딴 조어다. 3G의 WCDMA에서부터 오랜 기간 진화해 온 네트워크 기술이라는 의미다.

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