[통신 돋보기] 5G와 주파수

[아이뉴스24 양태훈기자] 5세대 이동통신(5G) 상용화를 위한 국내 기업들의 준비 작업이 더욱 빨라지고 있다.

지난 6월 우리를 포함한 각국 정부와 글로벌 사업자들이 28기가헤르츠(GHz) 대역(26.5~25.9GHz) 확산을 위해 '28GHz 이니셔티브 워크숍'을 개최한데 이어 SK텔레콤과 LG유플러스가 해당 대역의 고품질 서비스 제공을 위한 기술개발에 착수했다.

28GHz 대역은 미국이 지난해 버라이즌과 AT&T 등 주요 이동통신사에 상용 주파수로 공급 중인 대역이다.

우리나라는 2018년 평창 동계올림픽에 예정된 '5G 시범서비스'에 이를 활용할 계획으로, 일본 또한 2020년 도쿄올림픽에서 5G 시범서비스용으로 28GHz 대역의 5G 기술을 사용할 예정이다.

이와 관련 과학기술정보통신부는 앞서 'K-ICT 스펙트럼 플랜'을 발표, 2018년 28GHz 대역 최소 1천MHz 폭, 3.5GHz 대역 300MHz 폭 등 최소 1천300MHz 폭의 신규 주파수를 확보하겠다는 계획을 발표한 바 있다.

정부는 2018년까지 28GHz 좌우 인접 대역 2천MHz 폭의 장비, 단말, 생태계를 조기 형성하고, 해당 대역을 추가로 확보할 방침이다.

또 2026년까지 5G 트래픽 증가에 대비해 최소 1천MHz 폭을 추가 확보해 총 4천300MHz 폭을 공급, 사물인터넷(IoT)·인공지능(AI) 로봇·자율주행차 등 신기술 무선 인프라 구축을 위해 2만7천214MHz 폭을 확보한다는 계획이다.

5G는 국제전기통신연합(ITU)의 'IMT-2020' 표준에 기반을 둔 차세대 이동통신 기술을 말한다. 20기가비피에스(Gbps)의 다운로드 속도와 1밀리초(ms) 이하의 응답속도, 1킬로미터(Km)당 1억 개의 기기 연결 등을 요건으로 한다.

이는 2GHz 이하의 주파수를 사용하는 4세대 이동통신(LTE)와 달리 28GHz의 초고대역 주파수를 사용, 가상화 솔루션을 기반으로 오픈소스 소프트웨어(SW)와 하드웨어(HW)를 활용할 수 있는 특성도 갖췄다.

5G의 핵심은 IoT로 대표되는 '연결(커넥티비티)'에 있다. 예컨대 순간적인 응답속도(기존 LTE 대비 10배)를 통해 양방향 초실시간 서비스를 제공하는 것이 목표다.

다만, 28GHz 주파수 대역은 넓은 대역폭을 활용한 대용량 데이터 전송에 유리하지만, 전파 도달거리가 짧다는 한계가 있다.

이에 그간 글로벌 사업자들은 저주파수 대역인 3.5GHz를 이용해 기가급 속도 구현은 물론, 기존 대비 전파 도달거리가 넓은 5G 통신이 가능한 기술개발에도 주력해왔다.

데이터 트래픽이 몰리는 지역에서는 28GHz를, 그 외 지역에는 3.5GHz망을 운용하거나 28GHz와 복합 망을 구성해 통신 환경에 맞는 최적의 망을 구현할 수 있기 때문이다.

SK텔레콤과 LG유플러스가 최근 개발한 '무선 5G 릴레이 중계기'와 '5G 밀리미터웨이브 시뮬레이터'는 28GHz 대역의 고품질 서비스 구현하는 기술이다.

SK텔레콤이 국내 통신 장비 업체 KMW와 개발한 무선 5G 릴레이 중계기는 기지국과 단말 사이의 5G무선 신호를 증폭, 서비스 음영 지역에 신호를 전달해 5G신호가 미치지 못하는 음영지역을 없애 촘촘한 5G 서비스를 가능하게 만드는 역할을 한다.

SK텔레콤은 5G 릴레이 중계기가 다양한 제조사 및 5G 규격에 범용으로 활용할 수 있는 강점을 갖춰 추후 5G망 구축이 본격화될 때, 5G 커버리지를 빠르게 넓히는 데 주효한 역할을 할 것으로 기대하고 있다.

LG유플러스가 한양대학교 HY-MC연구센터와 개발한 5G 밀리미터웨이브 시뮬레이터는 5G 기지국의 커버리지를 예측할 수 있는 기술이다.

주파수 대역 및 대역폭, 기지국과 단말 정보, 지형, 건물의 높이 및 넓이 등 이동통신 네트워크 구축에 필요한 60여 가지 필수항목을 입력하면 위치별신호세기, 잡음대비신호세기, 데이터속도 등 망설계와 관련한 다양한 정보로 산출해 효율적인 네트워크 설계를 돕는다.

LG유플러스는 5G 시뮬레이터를 상용 시뮬레이터 확보 전까지 시험망 구축에 활용한다는 계획으로, 시뮬레이터를 고도화시켜 5G 통신 취약 지역 예측과 원인분석을 통한 품질개선, 고객에게 제공 할 수 있는 서비스 등을 예측하는 데 활용할 계획이다.

한편, 사업자들은 향후 5G 상용화 이후 자율주행차·재해 복구 로봇 등 이동을 많이 하고 안정적인 통신이 필수인 서비스에는 3.5GHz를, 대용량 데이터가 필요한 AR∙VR 등 미디어 서비스에는 28GHz가 활용될 것으로 보고 있다.