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통신 기술은 각 세대(G)별로 아날로그(1G)에서 디지털(2G), 데이터 통신(3G)에서 IP 네트워크 기반 광대역 모바일(4G)로 진화했다. 각 세대별로 새로운 계층의 서비스를 제공하며 발전해 왔다. 5G는 이전 세대와 같은 단계별 발전에 그치지 않고 완전히 새로운 변화를 가져 올 것으로 보인다. 이에 따라 5G로 가능한 서비스가 과연 무엇일지 살펴보는 것도 큰 의미가 있다고 하겠다.

5G는 이전 세대에 비해 모바일 네트워크의 역할과 중요도가 대폭 커졌다. 관련 기술 혁신의 파급 효과 역시 이전보다 방대한 규모로 확대될 것으로 예상되어 보다 다양한 산업이 근본적인 변화를 창출할 수 있는 플랫폼 역할을 할 수 있을 것으로 보인다. 이 과정에서 4G 롱텀에볼루션(LTE)은 바로 사라지는 통신 기술이 아닌 5G로 가는 교두보 기술 역할을 담당한다. 특히 직교주파수분할(OFDM), 다중입출력(MIMO), 주파수집성(CA), 스몰셀, 비면허대역 주파수 등 4G를 구성하는 주요 무선 통신 기술들은 성공적인 5G를 구현할 기반이 될 전망이다.

이처럼 4G에서 5G로의 성공적인 전환을 위해선 5G NR(New Radio)의 표준화가 아주 중요한데 퀄컴은 필수 기술 시연 및 관련 규격에 부합하는 프로토타입을 선보이며 시범 사업을 진행하는 등 도입을 촉진하고 있다.

5G NR의 핵심은 밀리미터웨이브(mmWave)라 불리는 고주파수 대역 외에도 모든 주파수 영역을 아울러 사용하는 통합적인 연결성을 지향한다는 점이다. 5G는 28GHz 대역을 비롯한 mmWave의 고주파수만 사용해 무선망이 구성된다고 생각하기 쉽지만, 5G NR은 1GHz 대역 이하의 저주파수부터 1~6GHz의 중대역, mmWave 대역에 속하는 24~40GHz를 넘어 궁극적으로는 60GHz까지 폭넓은 주파수 대역을 활용할 수 있게 설계되고 있다.

이에 따라 5G 네트워크 및 기기들 역시 면허 및 비면허 대역에서 원활하게 구동될 수 있게 개발되어야 한다. 필요하다면 비면허 대역 LTE 기술인 LAA를 통해 양대역을 동시에 활용해야 한다.

아울러 5G NR에 있어 6GHz 이하의 대역은 mmWave 주파수 사용 시 효율적으로 보장되지 않는 대규모 사물인터넷(IoT), 미션크리티컬 서비스 분야에 폭넓은 커버리지와 신뢰성 및 처리용량을 보장해 준다. 여기에 5G는 향후 혁신적인 메시 아키텍처, 효율적인 파형, 자율적인 업링크 전송 등 새로운 방식의 서비스를 보장할 높은 링크 신뢰성과 안정성을 제공한다. 협대역(narrowband, NB-IoT)와 같이 저주파수 대역을 활용한 서비스도 기존보다 더 효율적으로 사용될 전망이다.

한편 5G NR은 6GHz 이하 주파수대역을 활용해 모바일 광대역 서비스의 역량과 효율성을 한층 제고할 기술도 선보이고 있다. 그 중 대규모 MIMO 기술은 기존에 구축된 매크로 사이트를 재활용해 사용하는 주파수대역과 무관하게 보다 균일한 사용자 경험 제공, 셀 처리용량 및 높은 데이터 전송 속도를 제공할 수 있다.

퀄컴은 모바일월드콩그레스(MWC) 상하이에서 6GHz 이하 주파수를 이용한 5G NR 기술을 소개하고 시연한 바 있다. 이 5G NR 프로토타입 시스템은 5G 기술 및 표준 설계를 위한 테스트베드의 역할과 함께 세계 이동통신 표준화 기술협력기구(3GPP)의 5G NR 표준화 과정을 반영하도록 개발되고 있다.

또한 내년부터 이 5G 프로토타입 시스템을 파트너와 함께 조기 5G 시연 및 구축을 가능케 할 플랫폼으로 활용할 예정이다. 더불어 획기적인 스마트폰 모델 및 신규 모바일 기기 개발에 기여하며 향상된 저지연 성능, 높은 신뢰성 및 보안성으로 드론 통제, 산업 장비, 로봇 및 무인차량 등 다양한 고난이도 서비스를 개발하는 것에도 이 플랫폼을 활용할 계획이다.

<이수환 기자>shulee@insightsemicon.com