[김문기의 아이씨테크] ④ 4G LTE 속도 점진적 향상…왜?(上)
김문기 기자
[진짜·가짜 5G 논란] 5G 초기 속도 1.5Gbps, LTE 때는 75Mbps
5G 진위 논란이 뜨겁다. 여기저기 ‘진짜 5G’가 쏟아진다. 하지만 진짜 가짜는 논하기 전에 이를 판단하기 위한 필요충분조건들이 명확치가 않다. 세계 최초 5G 상용화를 달성하기는 했으나 최고 5G에 이르기에는 부족함이 있는 것은 사실이나 그간의 노력이 가짜는 아니다. 왜 이런 5G 진위 논란이 발생하게 됐는지, 지난 4G 상황과 다른지, 향후 5G 진화 발전방향을 시작점부터 알아보고자 한다.
[편집자주]
[아이뉴스24 김문기 기자] 5G 비전에 따른 목표 속도는 20Gbps(ITU, 2015).
현재 우리나라의 5G(3.5GHz) 이론상 다운로드 최대 속도 1.5Gbps.
아직 가야할 길이 먼 5G다. 목표 속도에 도달하기 위해는 많은 노력이 동반돼야 한다. 그렇다면 이전세대인 4G 시절에는 어땠을까.
4G 비전에 따른 목표 속도 1Gbps(ITU, 2008).
우리나라 2011년 7월 LTE 상용화 당시 이론상 다운로드 최대 속도 75Mbps.
상용화 당시만 해도 75Mbps의 속도로 달렸던 LTE는 7년만에 현재에 이르는 1.25Gbps(SK텔레콤 기준)까지 속도를 낼 수 있는 수준으로 성숙했다. 어떤 과정을 거쳐 LTE는 목표 속도인 기가비트를 달성할 수 있었을까. 5G 진화발전 역시 4G와 크게 다르지 않기 때문에 향후 발생한 주요 이벤트들을 4G 사례를 통해 가늠해볼 수 있다.
최대 전송속도는 대체적으로 주파수 대역과 주파수 총량, 변조 기술 및 안테나 기술 발전 등 3가지 요소에 의해 결정된다.
저주파 대역보다 고주파 대역일 때 전송속도 향상에 유리하다. 대역폭이 넓으면 그만큼 속도도 배가된다. 데이터 압축률을 높이거나 한번에 여러 신호를 보낼 수 있는 변복조 기술이나 안테나 수도 영향을 미친다.
◆ 오랜기간동안의 진화 ‘LTE’
롱텀에볼루션(LTE, Long Term Evolution)를 그대로 풀어본다면 오랜 기간동안의 진화라고 해석된다. 3세대통신(3G)에서 4G로 진입하는 기간 또는 WCDMA에서 LTE까지의 진화 과정이 그만큼 오랜 시간이 필요하다는 의미이기도 하다.
앞서 3G 시절에는 미국식인 CDMA와 유럽식 GSM(WCDMA)가 양강구도를 형성했다. 국내서는 SK텔레콤과 KT가 WCDMA 사업권을 따냈으며, LG유플러스는 CDMA 방식으로 속도를 키운바 있다.
이같은 양강 구도는 4G 때도 마찬가지였다. WCDMA와 맥을 함께 하는 LTE뿐만 아니라 인텔을 중심으로 설계된 와이맥스 진영과 한국이 기술포준으로 내세운 와이브로, 이밖에도 울트라모바일브로드밴드(WMB) 등이 경합했다.
이 중 대세로 떠오른 기술은 ‘LTE’였다. 기존 과반을 차지하고 있던 WCDMA의 지배력이 그대로 통용됐다. 당시 네트워크 장비 업체인 노키아 등 유럽기업들이 LTE를 밀었다. UMB라는 독자 규격 개발에 나섰던 퀄컴이 이를 포기하고 LTE 진영에 발을 들이면서 무게추가 크게 기울었다. 와이브로의 경우 삼성전자를 비롯해 국내 기업들이 힘을 모았으나 역부족이었다.
LTE가 첫 상용화된 떄는 2009년 12월 14일 북유럽 이통사 텔리아소네라다. 삼성전자의 통신모뎀과 라우터를 통해 달성된 결과다. 미국 이통사 AT&T와 버라이즌, 일본 NTT 도코모, 유럽 보다폰 등이 LTE 도입을 서둘렀다.
'SK텔레콤 4G LTE 상용화 선포식'이 열린 현장
◆ LTE 상용화 당시 최대 속도…75Mbps
우리나라는 2011년 7월 1일 4G LTE를 상용화했다. SK텔레콤과 LG유플러스가 앞서 나갔다. KT는 2G 종료에 발목을 잡혀 2012년 1월 3일이 되서야 LTE 대열에 합류했다.
LTE 상용화 당시에도 5G 때와 마찬가지로 속도 논란이 불거졌다. 2008년 국제전기통신연합(ITU)이 4G 비전 목표로 고정시 1Gbps, 고속 이동시 100Mbps 속도로 데이터를 전송할 수 있다고 명시했기 때문이다.
목표 속도와 달리 상용화 당시 낼 수 있는 다운로드 최대 속도는 75Mbps 수준이었다. 앞서 속도를 좌우하는 3요소 중 주파수 대역과 주파수 총량에 제한이 있어서다.
LG유플러스는 1.8GHz 주파수에서 2G를 유지하면서 800MHz 주파수 20MHz 대역폭에서 LTE를 상용화했다.
LTE는 주파수분할방식(FDD)으로 업링크와 다운링크를 대역으로 구분한다. 마치 2차선 도로의 원리와 같다. 20MHz폭을 반으로 나눠 업링크와 다운링크를 관할한다. 즉, 10MHz폭에서 낼 수 있는 이론상 다운로드 최대 속도가 75Mbps가 되는 셈이다.
SK텔레콤은 800MHz 주파수 30MHz 대역폭에서 2G 서비스를 운영 중이었다. 이중에서 LTE를 위해 10MHz 대역폭을 가져왔다. LG유플러스 대비 가용할 수 있는 대역폭이 적었다. 이를 반으로 나눠 각각 5MHz폭에서 업링크와 다운링크를 구분했기 때문에 타사 대비 속도가 낮을 수밖에 없었다.