[5G로 가는 길] 새로운 차원의 경험, 5G 기술은 어떻게 진화했나

2020/03/06
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지난해 등장한 5G는 많은 이들의 일상을 바꾸기 시작했다. 8K급 고화질 영상을 빠르게 내려받거나 스트리밍하는 것은 물론, 현란한 모바일 게임을 버벅거림 없이 즐기는 시대가 열렸기 때문. 5G는 2020년에도 진화하고 있다.

그러나 아직 5G가 생소한 기술인 것도 사실. 앞으로 다가올 진정한 5G 시대를 제대로 이해하기 위해 뉴스룸에서는 5G가 어떻게 발전하고 있는지 정리했다.

 

5G 첫 표준 ‘비단독모드(NSA)’, 차세대 통신 환경을 구축하다

5G 이동통신의 첫 번째 표준, ‘비단독모드(Non-Standalone, NSA) 5G’는 통신 기술의 혁신적인 변화를 알리는 시발점이었다. 사용자들은 해당 네트워크를 일상 속에서 체험하며 5G의 미래를 엿볼 수 있었다.

비단독모드(NSA) 5G는 각기 다른 대역폭의 주파수 두 개를 유동적으로 사용해, 영화나 TV 방송 같은 대용량 데이터를 4G LTE보다 빠르게 기기로 전송할 수 있다.

이처럼 초기 5G 확대에 주도적 역할을 한 비단독모드(NSA) 5G는 6GHz 이하 주파수(sub-6 GHz)와 초고주파(mmWave) 대역으로 나뉜다. 직진성이 강한 초고주파가 빠른 속도감을 구현한다면, 회절성이 강한 6GHz 이하 주파수는 도달 범위가 더 넓고, 건물 등 장애물을 관통할 수 있다는 장점이 있다. 이동통신사는 사용자에게 제공하는 서비스와 스펙트럼 사이의 균형을 맞추는 것이 관건이다.

▲ 비단독모드(NSA) 5G는 트래픽이 몰리는 도심 혼잡 지역에는 초고주파를 활용한 5G망을 구축하고, 도로•교외 등 데이터 집약도가 낮은 지역에는 LTE망을 5G 구성 요소로 활용하는 기술이다.

▲ 비단독모드(NSA) 5G는 트래픽이 몰리는 도심 혼잡 지역에는 초고주파를 활용한 5G망을 구축하고, 도로·교외 등 데이터 집약도가 낮은 지역에는 LTE망을 5G 구성 요소로 활용하는 기술이다.

 

데이터 소통 여는 ‘동적 스펙트럼 공유(DSS)’, 5G 커버리지를 확대하다

2G에서 3G, 다시 4G에 이르기까지. 전통적인 네트워크가 최첨단으로 진화하는 동안 모바일 생태계에는 계속해서 많은 스펙트럼이 추가됐다. 통신사들은 이로 인해 한가지 문제에 봉착하게 된다. 기존 대역을 차세대 기술에 활용하려면, 충분히 많은 수의 사용자가 네트워크를 업그레이드할 때까지 기다려야만 했던 것. 예를 들어 40MHz의 중간 대역 스펙트럼을 쓰는 통신사의 경우, 5G 사용자와 4G LTE 사용자 모두를 위해 스펙트럼을 각각 20MHz씩 나눠 할당해야 했다.

동적 스펙트럼 공유(Dynamic Spectrum Sharing, DSS)는 이 문제를 해결한다. 서로 분리된 상태로 제공되는 4G LTE와 5G를 공유하는 기술로, 스펙트럼 자산 활용을 보다 효율적으로 만들어주는 것. 이와 동시에, 더 많은 고객이 4G LTE에서 5G[1]로 이동할 수 있도록 스펙트럼 분배를 최적화시킨다.

이처럼 동적 스펙트럼 공유(DSS)는 5G 커버러지를 신속하고 광범위하게 확대해, 5G 시대로의 전환을 앞당긴다. 이후 5G 코어 출시와 함께 시너지를 내 진정한 의미의 ‘5G 혁신 네트워크’를 위한 기반을 마련한다.

▲ 동적 스펙트럼 공유(DSS)는 유연한 데이터 소통을 위해 중간대역은 중간대역끼리, 저역대는 저역대끼리 스펙트럼을 공유하는 기술이다. 이를 통해 기존 4G 인프라를 5G 신호 전송에 활용할 수 있다.

▲ 동적 스펙트럼 공유(DSS)는 유연한 데이터 소통을 위해 중간대역은 중간대역끼리, 저역대는 저역대끼리 스펙트럼을 공유하는 기술이다. 이를 통해 기존 4G 인프라를 5G 신호 전송에 활용할 수 있다.

 

5G 품질 높이는 ‘단독모드(SA)’, 진정한 초연결 시대를 열다

단독모드(StandAlone, SA)는 문자 그대로 4G LTE 시스템을 사용하지 않고, 유무선 구간 모두에서 5G 네트워크 ‘단독’으로 통신할 수 있는 기술이다. 5G 네트워크의 궁극적인 모델로 기대되는 만큼 초스피드를 뒷받침할 수 있는 새로운 시스템 구조(Architecture)가 필요하다.

먼저 단독모드(SA)는 기존 5G 통신망과는 별도의 코어(무선 신호 집계 후 유선 통신 구간) 네트워크를 갖춰야 한다. 또한 모바일 기기와 네트워크 간 통신을 이어주는 새로운 기술인 무선 5세대 ‘노드 B(Node B)’도 구축해야 한다.

이렇게 완성된 단독모드(SA) 5G의 새로운 시스템 구조는 4G LTE 네트워크보다 훨씬 더 효율적이다. 또한 초고주파(mmWave), 저∙중 대역 주파수 모두를 활용할 수 있어 데이터 처리 성능을 네트워크의 극한까지 끌어 올린다. 이 기술을 활용하면 4K 라이브 방송, 자율주행 자동차 등과 같은 새로운 상품과 소비자 경험을 창조해 나갈 수 있다.

▲ 단독모드(SA)는 유무선망 모두 5G 장비를 활용한 기술이다. 데이터 지연이 거의 없고, 처리 효율이 뛰어나 스마트시티, 자율주행 자동차, AR 영상통화, 클라우드 게이밍 등에 활용할 수 있다.

▲ 단독모드(SA)는 유무선망 모두 5G 장비를 활용한 기술이다. 데이터 지연이 거의 없고, 처리 효율이 뛰어나 스마트시티, 자율주행 자동차, AR 영상통화, 클라우드 게이밍 등에 활용할 수 있다.

단독모드(SA) 5G는 네트워크 대역폭도 향상시킨다. 1평 방 킬로미터 이내 기준으로, 기존 4G 네트워크가 기기 10만 개의 통신을 지원[2]했다면, 단독모드(SA) 5G에서는 무려 1백만 개의 기기가 신호를 주고받을 수 있다.

삼성전자의 갤럭시 S20 시리즈는 삼성 5G 기술의 새로운 도약점을 상징한다. 갤럭시 S20, S20+, S20 울트라 세 모델 모두 단독모드(SA) 5G를 최초로 지원하는 제품이기 때문. 5G의 가장 큰 특징인 초고속∙초저지연∙초연결성을 모두 갖춰 증강현실, 클라우드 게임 등 새로운 차원을 경험할 수 있게 한다. 삼성전자는 이 같은 5G 네트워크 진화에 발맞춰 기기 라인업을 확대, 원칩 솔루션∙최신 5G 기술 상용화∙5G 글로벌 로밍 지원∙기타 첨단 5G 기능을 통합한 5G 상품을 출시할 예정이다.

전에 없던 5G 기술로 놀랍고 새로운 세상이 만들어지는 순간. 삼성전자는 그 진화의 선두에 서서 사용자들을 위한 모바일 경험을 선사해 나갈 것이다.

용어 설명 동적 스펙트럼 공유(Dynamic Spectrum Sharing, SDD) 4G LTE와 5G를 동일한 주파수 대역에서 사용할 수 있게 해 주는 기술. 4G LTE와 5G 사용자 구성에 따라 스펙트럼을 빠르게 할당해 적절한 비율로 공유할 수 있다. 비단독모드(Non-StandAlone, NSA) 5G 기존 4G LTE 인프라에 5G 무선 접속 기술을 연계•구축해 통신하는 방식이다. 단독모드(StandAlone, SA) 5G 기존 4G LTE 인프라를 사용하지 않고, 5G 자체 클라우드 네이티브 네트워크 코어를 구축해 통신하는 방식이다. 6GHz 이하 주파수(sub-6 GHz) 중간 대역이라고도 하며, 6GHz 대역 이하의 주파수와 무선통신에 사용되는 저대역 주파수를 가리킨다. 초고주파(mmWave) 24GHz 이상의 주파수로, 직진성이 높아 많은 양의 데이터를 빠르게 전송할 수 있지만 장애물을 피해가는 회절성이 낮아 더 많은 기지국을 필요로 한다.


[1]동적 스펙트럼 공유(DSS) 실행 방식은 지역과 통신사마다 다를 수 있다. 상세 사항은 가입한 이동통신사를 통해 확인할 수 있다.

[2]실제 성능은 지역과 네트워크 조건에 따라 다를 수 있다.

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