이것은 5G에 대한 저의 짧은 생각을 정리한 것입니다.
5G의 시작
5G는 당연히 4G LTE의 다음 버전으로 개발되었고, 여러 나라의 통신사들의 요청으로 스펙(Spec)을 만들고 계획되었습니다.
4G LTE는 스마트폰과 유튜브 같은 동영상 플랫폼 덕분에 급속도로 확산되었고, 그야말로 3G에서 4G로 전환하는 데 거침이 없었습니다. 당연히 통신사들은 4G LTE보다 좀 더 효과적이고 빠른 속도를 제공하는 5G NR을 서비스하기 시작했고, 벌써 5년의 시간이 흘렀습니다. 하지만 5G NR은 4G LTE보다 보급 속도가 느리고 사람들이 그 필요성을 잘 느끼지 못하고 있습니다. 왜 그럴까요?
5G NR
4G에는 LTE라는 애칭이 있고, 5G에는 NR이라는 애칭이 있습니다. (이 애칭은 3GPP의 공식 명칭입니다.) NR은 New Radio의 약자로, 당연히 4G에서 사용하는 주파수보다 더 많은 주파수를 수용할 수 있도록 계획되었습니다. 이중에는 mmWave라고 불리는 20GHz 이상의 주파수도 포함됩니다. 5G NR이 목표하는 것은 크게 4G LTE보다 더 빠른 응답성(저 지연), 더 빠른 속도, 그리고 4G LTE보다 더 지속적인 연결성(끊김 없음)을 개발하는 것입니다. 하지만 이를 서비스하는 통신사 입장에서는 "속도"라는 마케팅 요소로 사람들에게 다가가고, 가격도 높게 책정했지만, 이는 오히려 5G 보급에 걸림돌이 되고 있습니다.
5G 속도의 함정
5G라서 속도가 높은 것이 아니라, 사실 5G는 4G보다 더 높은 주파수와 넓은 주파수 대역폭을 표준으로 정의했기 때문에 더 높은 속도를 낼 수 있습니다. 주파수 대역과 CA(캐리어 집합)를 결합하면 20Gbps도 가능할 정도입니다. 하지만 실제 이동 통신에서 속도는 대부분 1Gbps면 충분합니다. 가정용에서 사용하는 노트북, 데스크탑의 유선 랜 속도도 1Gbps가 보편적이며, 최근에 2.5Gbps와 10Gbps가 보급되고 있는 상황입니다. 사실 1Gbps는 LTE에서도 도달할 수 있는 속도입니다. 그럼 5G의 높은 속도와 4G의 높은 속도는 무엇이 다를까요?
LTE는 하나의 주파수 밴드에서 최대 20MHz의 대역폭을 갖고 대략 최고 150Mbps의 속도를 낼 수 있습니다. 여기에 CA(주파수 밴드를 여러 개 동시에 사용하는 기술)를 사용하면 최대 5개까지 묶을 수 있어, 최대로 100MHz의 대역폭에 최대 1Gbps 이상의 속도를 낼 수 있습니다. 그럼 왜 5G를 개발했을까요?
당연히 5G는 하나의 6GHz 이하 주파수(Sub-6) 밴드에서 최대 100MHz의 대역폭을 갖고, 이는 LTE에서 5개 주파수를 묶어서 겨우 1Gbps를 넘어선 것을 하나의 주파수에서 쉽게 넘길 수 있게 합니다. 만약 mmWave로 간다면 하나의 주파수에서 무려 400MHz의 대역폭을 갖게 되며, 이는 하나의 주파수 밴드에서 10Gbps를 넘길 수 있습니다. 여기에 LTE처럼 CA를 사용하면 Sub-6에서 2개까지 묶어서 최대 200MHz 대역폭, mmWave에서는 800MHz의 대역폭을 갖게 되어, 엄청난 속도를 낼 수 있습니다.
하지만 이렇게 큰 대역폭을 필요로 하는 실제 애플리케이션은 많지 않습니다. 비행기 탑승 전에 Netflix 시즌 1편을 다운로드하는 것 외에는 특별한 사용 사례가 없습니다. 문제는 이렇게 높은 대역폭을 하나의 주파수에서 갖기 위해서는 주파수 자체가 LTE보다 높아야 한다는 것입니다. 이미 2.4GHz 이하의 주파수들은 너무 많은 주파수들이 작게 쪼개져 사용되고 있어서 도저히 한 번에 100MHz의 대역폭을 할당할 수 없다는 점입니다. 그래서 3.5GHz 같은 주파수가 거론되었고, 현재 3.5GHz가 5G에서 가장 인기 있는 주파수가 되었습니다. 문제는 이 3.5GHz는 기존 LTE에 비해 도달 거리가 무척 짧다는 점입니다. 집에서 WiFi를 빠르게 하려고 5GHz나 6GHz WiFi를 설치하신 분들은 아실 겁니다. 방문 하나 넘기가 어렵습니다.
통신사는 새로운 5G를 오로지 속도로 광고했기 때문에 당연히 3.5GHz에서 서비스를 하는 것을 목표로 했지만, 실제로 3.5GHz는 너무나 어려운 주파수였고, 또한 mmWave는 과거 씨티폰보다 못한 도달 거리를 보이고 있었습니다. mmWave는 주파수 특성상 기지국과 단말기가 직접 시야를 마주해야 하며, 중간에 어떤 물체라도 있으면 안 됩니다. 또한 UV 코팅된 유리도 잘 통과하지 못하는 특성이 있습니다. 따라서 실제 mmWave를 상용화한 미국의 통신사 버라이존도 매우 특수한 곳 이외에는 사실 mmWave로 서비스를 할 수가 없습니다.
그럼 왜 5G 서비스를 시작했을까요?
우선 통신사는 기존에 사용하는 4G LTE가 이미 포화 상태에 이르렀고, 새로운 주파수를 사용하며 하나의 주파수에서 더 넓은 대역폭을 사용하고자 5G를 정의했습니다. 당연히 통신사 입장에서는 5G가 필요합니다. 문제는 이를 사용자에게 보급할 때 단순히 속도로 접근하면서 문제가 생겼습니다. 사용자는 더 많은 돈을 내고 사용하고 있지만 되지 않는 서비스에 의문을 가질 수밖에 없기 때문입니다.
사실 5G의 요금 체계가 4G와 같았다면 이렇게까지 비판받지 않았을 것입니다. 그리고 우리나라의 특수성 때문에 더딘 발전이 이루어지고 있습니다. 우리나라는 주파수를 경매에 붙여서 판매할 때 이 주파수가 어느 세대의 통신을 지원한다는 목표가 있습니다. 이 부분이 현재 5G의 발전에 발목을 잡고 있으며, 다행히 정부에서도 이 부분을 알고 정책을 바꿔보려는 시도를 하고 있습니다.
이게 무슨 말이냐면, 현재 대부분의 나라에서는 기존의 4G LTE 밴드에서 5G 서비스를 합니다. 그럼 사람들은 이렇게 생각할 수 있습니다. "아니, 그럼 기존에 좁은 4G LTE에서 5G 주파수를 쏘면 그게 5G 아이콘만 띄우는 것이지 소비자를 기만하는 것 아닌가?" 통신사는 5G 서비스 요금을 4G와 같아야 한다고 저는 생각합니다.
3G Shutdown 및 5G 확장
사실 통신사는 4G보다 5G가 여러 가지 면에서 더 효율적이라는 것을 알고 있습니다. 그럼 어떻게 4G에서 5G로 옮겨갈 수 있을까요? 우선 4G 주파수에서 5G 주파수를 같이 쏘는 DSS 기술을 사용하여, 5G 커버리지를 4G LTE와 같이 확보할 수 있습니다. 그리고 사람들이 많은 데이터를 필요로 하는 지역에서 3.5GHz나, 야구장, 축구장처럼 넓은 곳에서 주파수 간섭 없이 mmWave를 사용할 수 있는 곳에서 28GHz 같은 주파수로 5G 서비스를 제공할 수 있습니다. 그러면 속도와 커버리지를 동시에 가져갈 수 있습니다. 또한 기존에 3G가 사용하는 주파수를 5G로 전환하여 보다 넓은 지역에서 5G를 서비스할 수 있습니다.
5G SA, 5G NSA
현재 우리나라는 5G SA 서비스를 잘 하지 않는 이유는 명확합니다. 5G SA로 얻는 이점이 거의 없기 때문입니다. 5G SA는 단독 모드라고 하지만, 가장 중요한 것은 5G 코어가 기본이 되어야 한다는 점입니다. 5G SA로 우리나라에서 단말기를 작동시키면 단말기는 5G 주파수만 갖고 통신을 해야 합니다. 우리나라에서 5G 주파수는 3.5GHz 대역이며 대역폭은 100MHz입니다.
그런데 5G NSA, EN-DC로 단말기를 작동시키면 기본적으로 4G LTE 코어 망을 사용하고, 필요에 따라 5G 밴드를 추가로 사용할 수 있습니다. 즉, LTE의 모든 커버리지 이점을 갖고 필요에 따라 5G 밴드를 추가로 사용할 수 있기 때문에 오히려 속도 면에서는 단독 모드보다 빠릅니다.
물론 단말기의 배터리 성능이나 기타 다른 면에서는 손해를 보지만, 속도 면에서만 본다면 우리나라에서는 5G SA에서 얻는 이점이 없습니다.
따라서 우리나라가 5G로 빠르게 이동하기 위해서는 먼저 요금 체계를 5G와 4G에 맞춰 재조정하고, 4G와 3G 주파수를 재분배(Refarming)해야 합니다. 4G는 DSS 기술을 사용하면 되지만, 3G는 물리적으로 주파수를 Shutdown해야 하기에 기존의 3G 사용자를 LTE/5G로 유도해야 하는데, 사실 3G는 기존 사용자뿐만 아니라 IoT 기기들도 있고, 해외 로밍 사용자들도 있어 쉽지 않습니다. 가장 쉬운 방법은 유지비가 많이 드는 3G를 기본 주파수 밴드만 남기고 전부 5G로 Refarming하는 것이고, SK와 KT가 공동으로 투자하거나 3G 사업 자체를 분리하는 것입니다. 그리고 SK, KT, U+가 각성하고, 이렇게 얻는 주파수에 5G를 투자하여 커버리지를 높이고 5G SA 서비스로 이동해야 합니다.
그리고 mmWave를 다루어본 사람으로서 사실 mmWave는 처음부터 이동통신에서 사용해서는 안 될 주파수는 분명합니다.
현재 mmWave를 가장 잘 활용하는 사업자는 SpaceX의 Starlink입니다. 이게 어떤 주파수 특성인지 아시겠죠?
오류/오타/의견 환영 합니다.
고주파수로 올라갈수록 생명체에 해가 되는 문제.
진동수가 높을수록 해가된다면 5g에서 사용되는 28GHz보다 훨씬높은 주파수를 가진 가시광선은 독약일겁니다. 기지국에서 쏘는 신호는 진동수, 에너지량 모두 햇빛보다 월등히 약합니다.
맞습니다
아이라니하게도 적외선은 건강에 좋다고 쬐고있죠 ㅋㅋㅋ
좋은 정보글 감사합니다.
지구공동설 같은건가요
이런 분들 '덕'에 아파트에서도 음영지역이 생깁니다. 기지국 하나 놓으려고 해도 온 난리죠.
nsa + sub6 의 경우엔 lte 대비 tp차이가 크지않고, 차이가 크더라도 그걸 사용할 일이 거의 없습니다.
분명 휴대폰으로 전화를 거는데 공중전화 부스를 우선 찾아야 하던 그 모순.... 감회가 새롭네요.
병렬전송 효과 아닐까요?
(5G)직렬(?) 한채널로 1초에 10을 보내는것과
(4G)병렬(?) 두채널로 1초에 5를 보내는것의 결과는 같기 때문으로 생각됩니다..
생산 속도는 상대적으로 느리지만, 사람을 여러명 써서 생산성(?)을 올리는 전략?과 비슷한..
본문을 보고 나름 제가 이해한 부분이라서.. 맞는지 모르겟네요 ^^;
자연스런 전환을 위해 새로운 제품들은 LTE와 NR을 동시에 지원하는 경우가 많습니다.
초기에 투자된 LTE 주파수가 저주파였기 때문에 주로 리파밍이 이야기되는 주파수는 저주파의 700~800MHz 대역들입니다.
또 다른 문제는 표준 특허권자 중에 화웨이의 존재가 있을거 같구요
언젠가 부터 오지 광고도 아예 안하고요. 그러나 요금은 달달하게 꿀꺽
5G 광고 해서 돈은 벌어야 겠고,
5G 로 장비를 바꾸자니 돈은 많이 들고요.
개인적으로 망 구축보다 가입자 늘려 돈부터 벌려는 느낌이 강하네요.
모르겠네요. 전 Lte고정으로 해서 씁니다.
더하자면, 결국 이동통신사업자(SKT, KT, LGU+)가 5G기지국 설치를 비용 핑계로 안한 부분도 가장 큽니다.
2. 그럼에도 불구하고 통신사에서 자신들 돈 쓰기 싫어서 설비를 늘리지 않으니까요
5g 개발비때문에 안된다고 하고
실제 5g망은 전국민 사기치고
망 개판으로 만들어 놔서
실효성이 없어서 사용하지 않는거죠
미국에는 private 5G로 공장자동화에 써먹는 경우가 있다고 하더라고요. 걔네는 땅이 크니까 와이파이로는 공장내 네트워크 커버하기가 힘들어 이걸 쓰면 유리한게 있나보더라고요. 장비제조사들이 5G칩이랑 장비 가격을 많이 내려준 것도 있고요. 우리나라는 대부분의 경우 와이파이로 하면 되니 굳이...
중복투자 지겨워서 전부터 가진 생각입니다.
1.8G대에서 서비스하는 lte와 다르게 28G로 서비스하는 5g는 기본적으로 우리나라처럼 콘크리트 벽이 많은 도시들의 특징으로 볼때 lte보다 훨씬 많은 음영지역이 발생하고 그로인한 음영지역 커버를위한 장비들이 훨씬더 많이 들어가야 합니다.
그러다보니 제대로 서비스 되기가 힘든게 아닐카 합니다.
우리나라는 1.8g나 2.5g 정도의 주파수 대역이 서비스 하기에 가장 적당하다고 봅니다.
6g는 과연 어떻게 성공을 하고 어떤 방식을 쓸까?? 이게 가장 궁금하더군요. 통신 주파수 대역을 높일 수록 고 주파수에서는 장애물에 따른 반작용이 심해서 투과를 더 못하는데.. 6g는 이론상 더 높은 주파수 대역이 필요할텐데... 이를 어떻게 해결할지가 참 궁금합니다. 혹시 아시는 분 있으면 지식좀 공유 부탁드립니다.
LTE는 100Mhz(CA) 폭에 750Mbps
NR은 100Mhz 폭에 1.5Gbps의 다운로드 속도를 제공하죠.
여기에 업로드용 주파수를 NR은 시분할 방식으로 같이 사용하지만 LTE는 다운로드 대역 만큼 사용한다는 것을 감안하면
LTE는 200Mhz(CA) 폭에 750Mbps
NR은 100Mhz 폭에 1.5Gbps의 다운로드 속도를 제공하죠.
또한 콘서트장이나 경기장등 다수의 인원이 몰리는 곳에서는 LTE만으로는 감당이 어렵습니다.
저도 아직 LTE를 쓰는 이유가 동일 가격에서 5G로 넘어가면 데이터 쉐어링이 유료라고 합니다.
그래서 넘어갈 수가 없어요ㅜㅜ
탁트인 사무실공간 이용하기 좋겠으나, 공간이 분리되는 가정용으로는 1인가구정도 이용할 수 있겠지만 1인가구 통계적 경제수준을 볼때 그도 미스매칭.경제력이 있는 아파트가구들에는 단점이 부각되고 장점이있는 경우 가격이 문제고 사회구조적으로 불필요한 구조가 됩니다.
있습니다.
같은 주파수 범위 (mhz)기준으로 실제로도 4배가량 속도 차이 납니다.
규격 자체가 달라지는건데요?
이해 안되시나요?
lte 나왔을때도 놀라웠죠 ㅎ
그보다는 베터리가 너무 빨리 달아서요.
Youtube나 아프리카 같은 실시간 방송도 LTE로도 잘 되어서요..
딱 1번 3G 파일을 다운 받을 때 5G 썼는데, 진짜 빠르더라구요!
그 이외에는 5G 켜지도 않습니다.
개인적으로는 평상시 개개인에게는 크지는 않다고 생각합니다.
하지만 지하철이나 콘서트장, 스포츠 경기장 등 사람이 많이 군집하는 공간에서는 그 차이가 극대하게 나타납니다
어쩌다 일수도 있지만 등산중에 전화 못받은적도 있어서 혹시나 싶어 1박이나 2박짜리 등산갈때는
항상 갤럭시워치 가지고 다닙니다...통화음도 워치가 더 좋습니다...
그리고 5G폰이 이전 LTE폰에 비해 GPS도 잘끊김니다...
라디오 AM과 FM 거리처럼 말이죠.
5g 6g가 왜 필요한지 잘 모르겠네요
3g에서 4g로 넘어 올 때는 정말 큰 체감이 되었었습니다. 그리고 3g는 좀 느리다는 생각도 항상 가지고 있었구요(카카오톡을 통한 간단한 사진 또는 영상 전송 등에서). 하지만 4g에서 5g는 좀 다른 것 같습니다. 4g는 실생활에서 사용하는데 전혀 불편함이 없기 때문입니다. 그리고 전 데이터 무제한을 사용하고 있지 않기 때문에 애초에 용량이 큰 데이터는 와이파이만을 사용하구요.
1. 기기 발열 때문에 좀 쓰다보면 LTE로 전환되고 속도 저하되는 경우가 너무도 많습니다. 게이밍용 휴대폰 쿨러의 구입을 진지하게 고민 중입니다.
2. 업로드는 LTE망이라 비대칭 업로드 속도가 너무 답답합니다.
3. 더 많은 데이터를 쓰기 위해 고속망을 쓰는 건데 테더링 제약이 너무 심합니다. (그래서 테더링 데이터 체크를 못하는 아이폰 12 계열을 항상 갖고다닙니다)
4. VoNR이 요원하니 테더링으로 5G 쓰다 전화오면 답답합니다...
현재 SKT 다이렉트 69를 아이폰 12 미니에 넣어서 메인 회선으로 쓰고 있고 보조 회선으로 SCR-01에 KT 알뜰폰 200GB 요금제를 서브로 굴리고 있습니다
수 많은 논문에서 5G NR - low latency 등을 강조했고, 이게 자율 주행, 원격 주행 등의 어플리케이션에서 반드시 필수 기술이라고 홍보했었는데.. 현실은 아직 택도 없는거 같네요.
28Ghz 주파수 활용을 놓고 보면 실패라고 볼수 있습니다.
견해 잘 읽어보았습니다.
일본과 한국을 비교해보자면, 일본은 5G서비스 개시는 한국보다 늦었지만 요금체계 4G와 통합, 일부 통신사의 DSS 적극 활용, mmWave 기지국 적극 설치, 5GSA 적극적 상용화, 4G/5G구별않고 여러 대역의 풍부한 할당 등이 눈에 띄게 다르다고 느꼈습니다.
5GSA관련 설명에서 궁금했던게, DSS에 소극적으로 대응하며 고주파수로만 5G를 깔다가 최근에서야 방침을 전환한 NTT도코모 조차 5GSA는 아주 빠르게 개시하는 모습을 보고 저는 한국에서 5GSA에 소극적인 것이 DSS가 원인이 아닐수도 있다고 보았는데요
말씀하신 대로면 도코모도 5GSA를 주저했어야 하는데, 한국이 최대속도에 너무 연연하는게 문제일까요?