최근 지상파 UHDTV 방송은 ATSC 3.0 표준방식으로 IP를 활용한 인터넷 망과 이종망인 이동통신과 융합하면서 다양한 혁신 서비스를 하고 있다. 기본 방송기술 이론 뿐만 아니라 이동통신 개념도 파악해야하므로 이동통신에 대한 개념을 간략하게 설명하고자 한다.
이동통신은 1980년대를 기준으로 약 10년을 기준으로 새로운 세대(Generation)이 등장하였으며, 1G(Generation)부터 5G까지의 발전이 이루어지고 있다. 각 세대별로 CDMA 나 LTE처럼 대표기술을 말할 수 있게 된 건 결과론적인 이야기이며, 각 세대마다 여러 이동통신 기술들이 경쟁하여 살아남은 기술이 각 세대를 대표하는 기술이 되었다. 처음에는 동기식(북미식)과 비동기식(유럽식)으로 나누어 진화해오다가 3.9세대 이후 LTE부터 비동기식(유럽식)인 3GPP를 기반으로 발전해오고 있다.
1. 1세대 이동통신
1세대(1G) 이동통신은 1983년 미국 모토로라의 DynaTAC8000X가 세계최초로 출시되면서 본격적으로 시작되었다. 1세대 이동통신은 음성통화 중심이었으며, 아날로그 방식을 사용하였다. 아날로그 방식을 쉽게 이해하기 위해서는 요즘은 보기 어렵지만 레코드판을 생각하면 된다. 현재 음악은 MP3등 디지털 방식을 사용하여 작은 공간에 쉽게 압축이 가능하지만 레코드 판은 노래 10여곡을 저장하기 위해 30Cm 지름의 판을 필요로 한다. 이처럼 아날로그 이동통신방식도 주파수의 이용효율이 떨어져 많은 사용자를 수용하기가 어려웠다.
2. 2세대 이동통신
1990년대 2세대(2G) 이동통신이 등장하였으며, 2세대 이동통신부터 디지털 통신이 적용되었다, 디지털 통신을 통한 통신자원의 효율적 이용으로 증가하는 이동통신의 수요를 어느 정도 충족하게 되었다. 2세대의 대표적인 통신방식은 CDMA(Code Division Multiple Access)방식이다. 이는 PN(Psudo Noise) Code라고 하는 의사잡음부호를 이용하여 이용자를 구분하는 방식이다. 이때 의사잡음부호란 백색잡음과 비슷한 스펙트럼을 갖기 때문에 잡음과 비슷(의사)한 특성을 가지는 코드라는 의미를 갖고 있다.
3. 3세대 이동통신
2000년대 3세대(3G) 이동통신이 시작되었으며, 빠른 데이터 전속 속도를 바탕으로 멀티미디어(음성, 문자, 동영상 및 영상통화) 서비스가 가능하게 되었다. 더 빠른 전송속도를 가지기 위해서 가장 효과적인 방법은 전송 대역폭을 넓히는 것이다. 쉽게 자동차 차로를 넓히면 더 많은 차량이 통행할 수 있는 것으로 이해하면 된다. 이동통신에서 차로에 해당하는 것이 주파수 대역폭이며 2세대 CDMA 방식은 1.2288Mhz의 대역폭을, 3세대 WCDMA방식은 3.84MHz로 약 3배의 주파수 대역폭을 가지게 된다. 이로서 동영상과 영상통화 등의 고속데이터 전송을 바탕으로 하는 서비스가 가능하게 된다.
4. 4세대 이동통신
4세대 이동통신은 LTE로 불리는데, LTE는 Long Term Evolution의 약자로 장기적으로 진화시킨다는 의미를 가지고 있다. 이전의 2세대와 3세대는 CDMA(Code Division Multiple Access)와 이를 발전시킨 WCDMA 기술을 사용하였는데 이는 코드로 이용자를 구분하는 2세대 CDMA 방식을 3세대에서는 전송속도 증가를 위해서 전송대역폭을 증가시킨 WCDMA(Wide-CDMA) 방식으로 기존 기술을 발전시킨 Short Term Evolution으로 볼 수가 있다.
4세대 이동통신은 CDMA방식에서 탈피하여 OFDM방식을 사용하였으며 기존 Short Term Evolution 방식과 대비된다고 하여 Long Term Evolution으로 명명하게 된다.
LTE는 3세대에서 진화한 4세대 이동통신 기술로 3세대 비동기식 이동통신기술 표준화 기구인 3GPP( 3rd Generation Partnership Project)가 2008년 12월 확정한 무선 고속 데이터 패킷 접속규격(Release 8)을 기반으로 하고 있다.
LTE는 장기간에 걸쳐서 진화를 한다는 의미를 나타내며, 3GPP Release 8,9를 LTE, Release 10,11,12를 LTE-A(Advanced), Release 13,14를 LTE-A Pro로 명명하였다. LTE를 3.9세대로, LTE-A부터 진정한 4세대 이동통신으로 보는 관점이 있으며, LTE를 3.9세대로 표시하는 이유는 LTE 4세대 기술의 기준(정지상태 1Gbps, 이동 중 100Mbps 전송속도)를 충족하지 못하기 때문이다. LTE는 All IP기반으로 고속 패킷 전송을 제공하며, 기존의 3G의 동기식과 비동기식 시스템을 융합함, IMS(IP Multimedia Subsystem)기반으로 음성, 오디오, 데이터, 영상 및 Mobile IPTV등의 서비스를 복합적으로 제공한다.
3세대 이동통신 이후에 등장한 4세대(4th Generation) 이동통신 기술로, 관점에 따라 초기 LTE를 3.9세대로 구분하기도 하며. 3GPP Release 8 ~ 14까지의 기술을 LTE기술로 명명한다. 이후 3GPP Release 15부터는 5G 기술로 분류가 된다.
5. 5세대 이동통신
5G는 5세대 이동통신 네트워크를 가리키는 것으로, 기존 4G LTE 네트워크의 성능을 확대하는 새로운 세대의 이동통신 기술을 의미하며 초고속·초저지연·초연결 서비스 구현을 목적으로 표준화 되었다. 우리나라는 이동통신 3사가 2019년 4월 3일 세계 최초로 3.5GHz 대역을 통해 3GPP Release 15를 기반으로 LTE와 혼합된 형태의 NSA(Non Stand Alone) 기반으로 우선 상용화 하였으며, SA(Stand Alone)와 28GHz로 점진적으로 확대하고 있다.
5G는 기존 LTE에서 진화된 기술을 활용해서 전송속도의 지속적인 증대뿐만 아니라, 가상현실(VR)/증강현실(AR) 등 다양한 응용 서비스를 제공하기 위한 초고속 무선 데이터 서비스(enhanced Mobile Broadband: eMBB), 자율주행차, 원격 제어 등의 저지연과 엄격한 신뢰성이 요구되는 초저지연 서비스(Ultra-Reliable and Low Latency Communication: URLLC), 그리고 스마트팩토리 등에서의 수많은 단말 연결을 위한 초연결 통신(massive Machine Type Communication: mMTC) 제공을 목표로 다양한 산업 분야에서 새로운 비즈니스 환경을 만들고 혁신적인 변화를 이끌 것으로 기대되고 있다. 아래 [표2]는 세대별 이동통신에 대한 비교를 나타내고, [표3]은 5G 특징, 대표 서비스 및 제공 가치를 나타낸다.
[출처: 방송통신기술과 융합서비스 현장실무 일부]
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