이동통신의 G 의 개념 (4G, 5G, 6G)

1. 개념

 

많은 사람들이 4G, 5G에서 G를 GHz로 알고 있지만 이동통신에서 사용하는 G는 세대 (Generation)를 의미한다.

80년대 1세대 아날로그 이동통신 서비스가 시작된 후 2019년 4월 5G 스마트폰 개통을 시작하면서 우리나라에서 세계 최초로 5G 이동통신 상용화가 시작되었다. 

 

지금까지의 이동통신 기술이 통신서비스 자체에만 주로 활용되고 영향을 미쳐온 반면 5G 기술은 초고속, 초저지연, 초연결성 등의 특징을 바탕으로 미디어, 자동차, 제조업, 헬스케어 등 다양한 산업의 생산성 향상 및 혁신가져왔다.

 

또한, 실제로 5G가 상용화되기도 전에 미국과 핀란드를 시작으로 주요 국가들이 6G선점을 위한 연구를 시작했으며, 2019년 3월에 세계 최초의 6G 정상회담이 핀란드에서 개최되었다. 

 

이후 점점 더 많은 국가 및 단체에서 6G를 미리 준비해 선도하려는 움직임이 커지는 가운데 우리 정부 역시 『6G 시대를 선도하기 위한 미래 이동통신 R&D 추진전략』을 수립하고, 2020년 8월 6일에 열린 제12회 과학기술 관계장관회의에서 확정, 발표하였다. 

 

새로운 세대의 셀룰러 통신 방식의 표준은 1981/1982년에 1G 시스템이 도입된 이후 약 10년마다 나타났다. 각 세대는 새로운 주파수 대역, 더 높은 데이터 속도 및 역방향 호환이 불가능한 전송 기술을 특징으로 한다

 

2. 이동통신의 진화

 

 1) 1G 1세대 통신 (아날로그 음성통신)

   - 1세대 이동 통신(1G)의 핸드폰은 흔희 벽돌폰으로 불리었다.

 우리나라에서는 1984년부터 한국이동통신서비스라는 회사에서 차량에 장착된 전화기 서비스를 지원했고, 1988년도 제24회 서울올림픽을 계기로 휴대전화 서비스가 시작되었다.

1세대 통신(1G)은 음성 전송 시 FM 기술을 이용하고, 신호 전송 시에는 FSK 방식을 사용하였으며, 국내에서 처음 개통된 휴대전화의 무게는 770g 정도로 현재 스마트폰의 무게가 150~200g이니 정말 벽돌폰으로 불릴만 하였다.

 

 2) 2G 2세대 통신 (디지털 통신, CDMA2000)

   - 2세대 이동 통신(2G)과 1세대 통신과 다른점은 문자가 가능해진 점이다. 

 1990년대 중반부터는 이동통신 기술이 아날로그에서 디지털로 전환되기 시작하였고, 핸드폰도 진화함에따라 카메라나 MP3 재생, 영상통화 등의 다양한 부가기능도 탑재되었습니다. 또한 디자인도 개선되며 무게도 줄어들었다.

 기본형에서 플립형, 폴더형으로 진화 하며 슬라이드형, 회전형과 같이 다양한 디자인으로 고객들을 유혹하며/ 로운 디자인이 많은 인기를 끌었다.
2G 초기에는 주파수 800MHz를 사용했으며, 이후 1.7GHz대의 주파수를 사용하는 PCS 서비스가 도입됐습니다.

 

 3) 3G 3세대 통신 (데이터 통신, CDMA, W-CDMA)

   - 3세대 이동 통신으로 진화 하면서 작은 용량이 아닌 고용량의 데이터 통신이 가능해졌다.

 2002년부터 본격화된 3G 기술의 큰 특징은 유심칩과 스마트폰이라고 할 수 있으며, 3G부터는 유심 내 회선 정보가 담겨, 기기를 교체하더라도 유심 변경만으로 간편하게 새 기기로의 변경이 가능하게 되었다.
고음질의 음성 통화와 영상통화, 그리고 고속 데이터 통신 등이 가능해지며 동영상 같은 멀티미디어를 인터넷과 유사한 속도 및 화질로 이용할수 있게 되이었다.

 2GHz의 주파수 대역을 이용하고, 전송속도가 2Mbps에 달하는 전송속도를 가지고 있어 이를 기점으로 스마트폰이 등장 하며, 생활에 많은 변화를 가져오게 되었다.

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 4) 4G 4세대 통신 (LTE)

   -  4 세대 이동 통신은 초광대역(100+ MiB/s와 같은 기가비트 속도) 인터넷 접속, IP 전화, 게임 서비스 및 스트리밍을 사용자에게 제공하는 기능을 가진 포괄적이고 안정된 ALL-IP 기반의 솔루션이다.

3G LTE(Long Term Evolution)의 초기 버전과 같은 4G 이전 기술들은 2009년에 상용화되었고 흔히 4G와 혼동된다.

이러한 기술들의 현재 버전은 데이터 전송 속도가 최대 약 1 Gbit/s이어야 한다는 4G에 대한 요구조건을 충족하지 못한다. 따라서 4G LTE라고 흔히 광고하는 기술은 약 3.9G이다. 그러나 4G를 정의한 ITU에서는 발표 초기 4G 선정 후보로 LTE를 개선한 LTE-Advanced와 와이브로를 개선한 와이브로-에볼루션(Wibro-Evolution, 와이맥스2)을 지칭하였지만, 2010년 12월 ITU에서 LTE, 나 HSPA+ 등도 4G라고 부를 수 있다는 보도자료를 내게되었다.

이에 따라 사실 4G의 엄밀한 기술적 구분은 불가능해진 상황이며 이후 마켓팅적 용어로 각국의 통신사에서는 개별적으로 LTE 등도 '4G'라고 부르고 있다.

3G보다 수십 배 빨라진 4G LTE 시대에는 스마트폰으로 스트리밍 동영상을 끊김 없이 시청할 수 있을 만큼 데이터 전송 속도가 빨라지면서 동영상 서비스나 모바일 쇼핑 등이 크게 유행했고, 지금과 같은 스마트폰 앱 기반의 경제도 본격적으로 구축되기 시작했습니다.
4G는 850㎒~2.6㎓까지 폭 넓은 주파수 대역을 사용했는데요. 이후 LTE 기술이 보완된 LTE-A가 상용화되며, 더 많은 안테나를 사용해 주파수의 효율 및 안전성을 높이기도 했습니다.
LTE를 통해 위성방송 불가 지역에서도 끊김 없는 TV 시청이 가능해졌고, LTE 기반 차량 관제 서비스 등이 이루어졌습니다. 현재 각광받고 있는 사물인터넷(IoT) 기술도 LTE 시대에 등장한 개념입니다.

 

 5) 5G 5세대 통신 (LTE)

   -  5세대 이동 통신은 2018년부터 채용되는 무선 네트워크 기술이다. 이는 26, 28, 38, 60 GHz 등에서 작동하는 밀리미터파 주파수를 이용하는 통신이다.

 2017년 12월의 3GPP 릴리스 15가 5G의 가장 일반적인 정의이다. 일부는 더 엄격한 ITU IMT-2020 정의를 더 선호하지만 훨씬 더 빠른 속도의 고주파수 대역만 포함하고 있으며, 초고속, 초저지연, 초연결 등이 핵심이다.

 미국의 Verizon 사업자가 5GTF (5G Technology Forum)를 2015년 말에 설립하여 주도하고 있으며, 5GTF에 한국에서는 KT와 SKT가 합류를 하였고, 일본의 Docomo 가 가세해 있다.

 5GTF는 5G기술의 1단계로 None Mobility 제품에 대한 Trial 용 규격을 발표했으며, Verizon은 5G CPE (Customer Premises Equipemt = 셋탑박스) 시범 서비스를 2017년 2월부터 시작하고 2017년말에는 상용화하겠다는 계획을 발표한 이래, 한국은 2018년 12월 1일부로 상용화를 위한 5G 무선 이동통신을 세계 최초로 개통했다.

또한, 5G 기술 덕분에 스마트폰에서의 초고화질 실시간 영상 재생은 물론, VR/AR 기술, 사물인터넷(IoT), 스마트시티, 자율주행 자동차(스마트카) 등 더 다양한 서비스 제공이 가능해졌다.
4G까지는 데이터 송수신의 주체가 스마트폰 중심인 반면 5G부터는 TV, 자동차, 가전, 건물 등 다양한 분야가 서로 연결된 빅데이터 시대를 열고 있다.

 

 6) 4G 와 5G 비교

핵심 성능		4G	5G	4G 대비
초고속	최대 전송 속도	1Gbps	20Gbps	20배
초저지연	전송 지연	100분의 1초	1,000분의 1초	1/10
초연결	최대 기기 연결 수	십만개/㎢	백만개/㎢	10배

 

 

 7) 6G 6세대 통신 

 - 2030년쯤 실현될 것으로 위성을 통한 이동통신이다. 예측되는 6G는 초당 100기가비트(100Gbps) 이상의 전송속도를 구현할 것으로 예상된다. 5G 이동통신 최대 속도 20Gbps보다 5배 빠르며, 국내에서는 2019년 1월 28일, KAIST와 LG 전자가 6세대 이동통신(6G) 연구센터를 공동설립했다. 초대 센터장은 KAIST 조동호 교수가 임명되었다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 테라헤르츠(THz) 대역 주파수를 이용한 초고속 무선 백홀 시스템 개발에 착수했다.

THz 주파수는 100GHz~10THz 사이 대역으로 ETRI는 200GHz 대역에서 통신 가능한 기술을 개발한다. THz 주파수로 100Gbps 무선 통신 기술을 개발하는 건 국내 최초다.

6G는 전파의 범위가 넓어지는 것 외에, 수중통신이 가능하게 된다. 중국은 상용화 목표 시기를 2027년으로 앞당길 수도 있다고 주장하고 있으며, 6G의 이론적 다운속도는 초당 1TB에 달하며 이를 통해 만물인터넷(IoE) 시대를 실현할 수 있게 될 것이다.

 

 

 8) 5G 와 6G 비교