[통신돋보기] LTE-A 프로, 최종관문 도달

[아이뉴스24 김문기 기자] - 1세대(1G)부터 5세대통신(5G) 도입기까지 한눈에 살펴보는 이동통신 연대기를 연재 중입니다 -

4세대통신(4G) 롱텀에볼루션(LTE)에서의 주요 과제 중 하나는 파편화된 주파수를 얼마나 효율적으로 활용할 수 있는가였다. 이미 할당된 주파수의 용도와 대역폭이 천차만별이었기 때문에 수평적으로는 이동통신에서 어떻게 결합시킬 수 있는지, 수직적으로는 제한된 대역폭에서 속도와 용량을 늘릴 수 있는지가 관건이었다.

2016년 이통3사는 이러한 LTE의 주요 과제 마지막 관문으로 'LTE-A 프로'를 상용화했다. 그간 수평적인 주파수를 엮는 캐리어애그리게이션(CA) 방식에서 더 나아가 수직적인 효율성 달성에 집중했다.

우선 수평적으로는 다운로드 속도뿐만 아니라 업로드 속도를 높일 수 있는 '업링크CA'를 도입했다. 기존 콘텐츠의 경우 사용자가 소비하는 경우가 많았으나 소셜네트워크서비스(SNS)의 활성화와 1인 미디어 MCN 등 개인 사용자가 네크워크를 점유하면서 업로드 속도도 다운로드만큼 중요해졌다.

'업링크 CA'는 다운로드와 마찬가지로 두개 이상의 주파수를 엮어 최대 속도를 높이는 기술이다. LTE 주파수 10MHz 대역폭에서 낼 수 있는 업로드 속도는 25Mbps다. 광대역으로 지칭되는 20MHz 대역폭에서는 50Mbps로 2배 향상된다. 업링크 CA는 10MHz 대역폭을 엮어 마치 광대역을 사용하는 듯 속도를 높여준다.

SK텔레콤은 지난 2016년 2월 수도권과 광역시를 시작으로 업링크CA를 확대 적용했다. 기지국 소프트웨어 업그레이드 기술을 통해 전국망까지 빠르게 전이시켜나갔다. LG유플러스도 비슷한 시기에 업링크 CA 기술 개발을 완료해 도입했다. KT는 같은해 2월 상용망 시험을 마치고 본격적인 망 구축에 돌입했다.

수직적으로는 변/복조 기술을 통해 속도를 높일 수도 있다. 동일 주파수 대역별 전송속도를 개선하는 업링크 64쾀(QAM)이 도입됐다. 단순하게는 한번에 보낼 수 있는 데이터 사용량을 늘림으로서 속도를 높인다고 표현할 수 있다. 기존 전송속도 대비 약 50% 속도가 향상된다.

동일 주파수 대역 내 비연속 대역을 동시에 활용할 수 있는 MC-PUSCH 기술도 도입됐다. 이를 통해 업로드 속도는 더 올라갔다.

변/복조 기술은 다운로드에도 적용된다. 6비트에서 8비트로 전송되는 데이터량을 늘려주는 다운링크 256쾀이 도입됐다. 이 기술을 통해 다운로드 속도를 약 33% 더 올릴 수 있다.

송신과 수신부의 안테나 수를 늘려서도 속도를 높일 수 있다. 4x4 MIMO가 대표적이다. 안테나는 통상적으로 하나의 주파수 대역에 대응하기 때문에 지원 가능한 주파수에서 속도를 2배로 올려준다.

이러한 LTE-A 프로 기술의 도입으로 업링크의 경우 이론상 최대 150Mpbs 속도까지 올라갔다. 다운로드의 경우에는 1.2Gbps까지 오른다. 이 때부터 업계는 기가 속도를 달성했다는 의미로 '기가비트 LTE'라 부르기도 했다.

네트워크가 준비됐다고 해서 곧바로 혜택을 보는 것은 아니다. 단말이 이를 지원해야 한다. 삼성전자의 엑시노스9810과 퀄컴 스냅드래곤845가 이를 지원했다. 즉, LTE-A 프로를 온전히 지원하는 단말은 삼성전자 갤럭시S9과 LG전자 G7 등부터 쓸 수 있었다.

국내는 주파수 제한으로 인해 다운로드의 경우 최대 900Mbps 속도 달성이 가능했다. 광대역 LTE 2곳에서 각각 낼 수 있는 기본 속도는 150Mbps로 다운링크 256쾀을 도입하면 200Mbps로, 여기에 4x4MIMO가 적용되면 2배인 400Mbps까지 가능하다. 하지만 국내 이통사는 광대역은 2곳을, 나머지는 협대역을 운영하고 있다.

[연재] 한눈에 살펴보는 이동통신 연대기