5G를 통한 사물인터넷(IoT) 발전

해외과학 기술 동향
2014-11-23
동향분석


아직 완전하지는 않지만, 정부 분야에서 모바일 IT 환경으로의 이전은 비교적 잘 추진되고 있다. 그러나 모바일 커뮤니케이션이 모든 사회에서 원활하게 이루어질 것이라는 기대는 끊김없는 오디오와 비디오 스트리밍, 그리고 보다 빠른 데이터 파일 전송을 바라게 한다.

아직도 많은 사람들이 자신의 핸드폰에서 이용하고 있는 3세대 이동 통신을 지나, 현재의 4세대 네트워크 서비스는 훨씬 더 넓은 대역폭과 많은 서비스를 제공하고 있다. 그러나 보다 넓은 대역폭에 대한 수요가 나타나면서 이른바 5세대에 대한 요구도 높아지고 있다.

의회조사국(CRS, Congressional Research Service)에 따르면, 이미 4G LTE 무선은 광범위한 표준으로 도입되고 있으며, 미국은 2025년까지 5G로 전환함으로써 이러한 변화에 적극적으로 대응할 수 있을 것으로 예상된다. 그러나 그렇지 못할 경우 다른 국가의 5G 기술 개발이 앞서면서 미국은 경쟁력을 잃을 수 있을 것으로 보인다.

대부분의 미국 연방정부 기관에게 5G는 꼭 달성해야 하는 목표인 것으로 보이지 않을 수 있다. 왜냐하면 4G가 현재 수요를 충분히 감당할 수 있기 때문이다.

오늘날 4G는 연방정부 기관들에게 꼭 필요한 것이라고 Suss Consulting社의 대표인 워렌 수스(Warren Suss)는 말했다. 그러나 수많은 현안에 매몰되어 5G에 대해 충분한 검토를 하지 못하고 있다고 그는 말했다. 대부분 관심사의 주된 영역은 클라우드 컴퓨팅과 같은 것이고, 클라우드에 저장된 데이터를 이용자들에게 어떻게 접근할 수 있도록 할 것인가에만 주의를 두고 있다고 그는 지적했다.

2000년대 초반부터 3G 모바일 서비스는 최소한 초당 200 킬로비트의 속도로 데이터를 전송하였고, 이후 수년 동안 초당 수 메가바이트의 속도로 데이터를 전송할 만큼의 개선이 이루어져 왔다. 그러다가 2008년부터 4G 네트워크 서비스가 도입되기 시작되었다.

4G 모바일 서비스는 북미와 유럽, 그리고 남미 상당수에 걸쳐 도입되었다. 2006년 처음 제안된 LTE 세부 기술사항에 기반하여 현재의 스마트폰 이용자들은 평균 초당 15~30메가바이트, 최대 3000메가바이트의 다운로드 속도로 서비스를 이용하고 있다. 소위 Advanced LTE는 초당 1기가바이트의 속도로 서비스를 제공한다.

새로운 모바일 디바이스들이 디폴트로 4G를 지원하고 있다. 그러나 정부가 필요로 하는 강력한 보안과 모바일 디바이스 관리 수단은 4G 서비스에 일반적으로 포함되지 않기 때문에, 연방정부 기관들은 이를 별도로 구매하고 내부적으로 관리해야 한다.

또한 현재까지 4G 서비스는 대부분 대도시에 국한되어 있다. 시 정부는 따라서 초기 4G 서비스 활용으로 주차 미터 및 신호등 데이터 수집에서 시 전체를 잇는 네트워크 등을 통해 많은 혜택을 받는다.

도시에서 4G 인프라로 종종 활용되는 소규모 셀은 시 환경에 적합하지만, 보다 넓은 범위를 포괄해야 하는 지방에는 맞지 않는다. 이 때문에 2012년 연방정부는 FirstNet(First Responder Network Authority)을 추진하였는데, 그 주요 목표는 미국 전역에 걸쳐 공공안전 조직을 위한 4G 모바일 네트워크를 구축하는 것이다.

FirstNet이 사용하는 4G 기술은 700MHz 주파수에서 운용되는데, 이 주파수 대역은 도시지역에서 사용하는 4G 네트워크보다 낮지만, 보다 넓은 범위를 포괄할 수 있다. FirstNet을 구축하기 위한 법령에 서명하면서 오바마 대통령은 미국 국민 중 98%가 4G 서비스를 이용할 수 있도록 하겠다는 계획을 밝혔다.

그러나 4G 서비스의 한계가 결국은 나타나고 있다. 일부 이용자들이 네트워크를 대량으로 소비하면서, 사업자들은 때에 따라 대역폭을 제한하고 있다. 모바일 서비스를 통한 정부와 일반 이용자의 서비스 수요가 증가하면서 이러한 문제는 더욱 심각한 문제가 될 수 있다.

현재 5G 기술은 아직 초기 개발단계이다. 세부 기술과 표준은 아직 정해지지 않았지만, 5G가 현재 4G LTE 보다 적어도 100배 빠른 속도로 서비스를 제공해줄 수 있을 것이라는 폭넓은 공감대가 있을 뿐이다. 지난 10월 삼성은 25GHz 테스트 네트워크에서 7.5기가비트의 속도의 서비스를 시연한 바 있다. 그보다 빨리 스웨덴의 에릭슨은 자사의 네트워크를 통해 5기가비트의 속도를 기록하였다고 밝혔다.

5G는 또한 동시에 수십억 개의 센서와 다른 디바이스를 연결할 수 있기 때문에, 떠오르는 화두인 사물인터넷(IoT, Internet of Things)과 연결될 것으로 보인다.

명백한 것은 5G가 24GHz 상에서 밀미리터 주파수 대역을 사용하게 될 것이라는 것이다. 이를 위해 지난 10월 연방통신위원회(FCC, Federal Communication Commission)는 24GHz 이상에서 5G 모바일 무선 네트워크에 가장 적합한 주파수 대역인지에 대한 제안을 발표한 바 있다. 그 결과는 필요한 주파수 대역에 대한 면허 조건을 결정할 것으로 보인다.

연방통신위원회의 의장인 톰 휠러(Tom Wheeler)는 모바일 무선 서비스에서 기술적인, 그리고 실질적인 한계로 전통적으로 3GHz 아래의 주파수 대역을 사용해왔다고 밝혔다. 이 주파수 대역은 현재 너무 많이 사용되고 있어 가용한 주파수 대역이 현재 많지 않다.

그러나 그는 보다 높은 주파수 대역의 활용을 가능케 하는 안테나와 처리 기술의 발전으로 인해 24GHz 이상의 주파수 대역을 모바일 어플리케이션에 활용할 수 있을 것이라고 말했다.

이 주파수 대역은 그간 모바일 서비스에 사용되지 않았는데, 그 이유는 저 주파수 대역보다 에너지 소비가 빠르고 비와 나무 등과 같은 자연 환경에 의해 간섭현상이 쉽게 발생하기 때문이었다.

그러나 여러 가지 기술적 진보로 이러한 한계를 넘어서고 있다. 이러한 기술적인 한계를 현실에서도 극복할 수 있다면 5G는 초당 10기가비트의 속도까지 서비스를 제공해줄 수 있을 것으로 보인다고 휠러 의장은 주장했다.



출처: KISTI 미리안 글로벌동향브리핑

원문: http://gcn.com/Articles/2014/11/19/5G-wireless-networking-explained.aspx?s=gcntech_201114&p=1