정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) pp.47-78 LTE-TDD 현황및주파수정책방향 LTE-TDD Trends and Korea's Spectrum Policy Direction 1) 정인준 (In-Jun Jeong)* 국문초록 스마트기기의확산과음성에서데이터로의이동통신서비스중심이동으로인하여무선데이터트래픽이폭발적으로증가하고있다. 급증하는무선데이터수요에대비하기위한효과적인방법중하나는주파수를효율적으로이용할수있는이동통신기술을도입하는것이다. 최근 LTE-TDD가효율적주파수이용기술의대안으로주목받고있다. LTE-TDD는비대칭적인송ㆍ수신데이터를효율적으로처리하는데탁월하기때문에데이터수신의비중이압도적으로높은현재의무선데이터트래픽이용상황에매우적합하다. LTE-TDD의최근확산속도는매우빨라칩셋, 단말, 장비등하드웨어측면에서규모의경제효과도기대할수있다. 또한기존 LTE-FDD망을구축하였거나 WiBro망을보유하고있는경우비용효과적인투자가가능하다는장점도있다. LTE-TDD 도입을위해국내에서가장우선적으로해결해야할과제중의하나는바로주파수확보이다. LTE-TDD 도입의필요성과경제성측면에서충분히타당함에도불구하고이용도로활용가능한주파수가국내에는없는상황이다. LTE-TDD용으로가장주목받는주파수대역이국내에서는현재 WiBro 용도로분배되어있다. WiBro 가입자수가 100만명수준에서정체되어있고, 앞으로도 WiBro의활성화를기대하기어려운상황에서는 WiBro용주파수를 LTE-TDD용으로전환하는것을적극적으로검토해야한다. 주제어 : LTE-TDD, 주파수의효율적이용, 규모의경제, 비용효과적인투자, WiBro, 주파수확보 논문접수일 : 2013. 3. 1, 수정일 : 2013. 6. 3, 게재확정일 : 2013. 6. 12 * 대구대학교경영학과교수, 교신저자, E-mail: ijjeong@daegu.ac.kr 47
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) ABSTRACT A rapid expansion of smart devices and a weight shift from voice to data in mobile telecommunications service produce an explosive increase of mobile traffic volumes. One of the most effective ways to respond such enormously increasing traffics is introducing a new mobile technology that utilizes available spectrums efficiently. Recently, LTE-TDD is being paid much attention as a spectrally-efficient technology. LTE-TDD can flexibly handle asymmetric traffics between uplink and downlink, which is a typical phenomenon in the nowadays traffic flow - traffics in downlink are absolutely more than uplink. Recently a steep global spread of LTE-TDD enables the related chipset, device, and infrastructure markets to achieve economy of scale. Moreover, an operator who already holds LTE-FDD and/or WiBro network(s) can roll out an LTE-TDD network with a lower investment cost. The first priority to introduce LTE-TDD in Korea is securing spectrums. Although LTE-TDD is strongly needed due to its spectral efficiency and economical benefits, no spectrums are allocated for that use in Korea. The spectrums most utilized for LTE-TDD around the world are allocated for WiBro in Korea. The number of WiBro subscribers in Korea stops at about 1 million as of December 2012 and a bright future of WiBro is not anticipated because a good number of WiBro vendors and operators are giving up their business. Therefore, it should be positively considered to reallocate the current WiBro spectrums to LTE-TDD. Key words: LTE-TDD, Efficient use of spectrums, Economy of scale, Cost-effective investment, WiBro, Spectrum security 48
LTE-TDD 현황및주파수정책방향 Ⅰ. 서론 스마트폰, 태블릿 PC 등스마트기기의확산과음성에서콘텐츠ㆍ앱 (App) 등데이터로의서비스중심이동으로인하여무선데이터트래픽이폭발적으로증가하고있다. 국내스마트폰사용자는 2012년 12월말 3,273만명으로 ( 방송통신위원회통계자료 ), 스마트폰이본격적으로확산되기시작한 2009년말로부터 3년여가지난시점에전체이동통신가입자의 60% 를차지하고있다. 스마트폰의확산으로이동통신무선데이터트래픽은 2010년 6월 761TB 1) 에서 2012년 12월 47,963TB로 63 배늘어났다 ( 방송통신위원회통계자료 ). 이와같은무선트래픽증가추세는앞으로도확대ㆍ지속될것으로예상된다. 박덕규외 (2011.11.25) 에따르면, 2015년에월 287,000TB(2012년 12월의 6배 ), 2020년에는월 567,000TB(2012년 12월의 12 배 ) 에이를것으로예측되고있다. 급증하는무선데이터수요에대비하기위해서는주파수의추가적인확보가우선필요하다. 방송통신위원회는 2012년 1월 모바일광개토플랜 을통해 2020년까지 600MHz폭이상의주파수를확보하는중장기주파수확보계획을발표하였다 ( 방송통신위원회보도자료, 2012.1.20). 주파수의추가확보와더불어트래픽급증에효과적으로대응하기위해서는주파수를효율적으로이용할수있는기술의도입이매우중요하다 ( 김유정외, 2010.12). 국내이동통신 3사는이러한취지로 3 세대이동통신기술의전송속도와효율성을개선한 LTE 기술을도입하여서비스를제공하고있다. LTE는이중화방식에따라 FDD와 TDD 방식 2) 이있는데, 전세계적으로 FDD 방식이먼저도입ㆍ확산되고있다. 국내에서도세계적인추세에동조하여현재 LTE-FDD 서비스를제공하고있다. LTE-TDD는 LTE-FDD에비하여늦게출발한기술이나, 비대칭적인송ㆍ수신데이터를효율적으로처리하는데탁월하기때문에데이터수신의비중이압도적으로높은현재의무선데이터트래픽이용상황에매우적합한기술이다. 이러한장점으로 2013년 1월현재인도, 러시아, 일본, 사우디아라비아등 12개국 13개사업자가 LTE-TDD 기술을상용화하였고, 중국, 미국등 18개국 23개사업자가 LTE-TDD망을구축중이다 (GSA, 2013.1.8a). 1) TB는 Terabyte의약어로, 1TB는 1,000 Gigabyte에해당됨 2) 2장에서자세히다룸 49
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) 본고에서는 LTE-TDD의현황과장점을살펴보고, 국내도입방향및주파수확보를위한정책방향을제언하고자한다. 본고는다음과같이구성되어있다. 2장과 3장에서는 LTE-TDD의기술및시장현황을살펴본다. 4장에서는 LTE-TDD 도입시의장점을분석ㆍ기술한다. 마지막으로 5장에서는 LTE-TDD 국내도입방향및주파수확보정책방향을다룬다. Ⅱ. LTE-TDD 기술소개 1. LTE 기술소개 LTE는롱텀에볼루션 (Long-Term Evolution) 의약어로, 3GPP(3rd Generation Partnership Project) 3) 에의해 3세대 ( 이하, ' 세대 ' 는 Generation의 G로표기 ) 이동통신기술의전송속도및효율성을개선한기술이다. 초기의 LTE(Release 8/9) 는국제전기통신연합 (International Telecommunication Union, ITU) 이정한 4G의기술조건 4) 보다는다소미흡하여이른바 3.9G 기술로불린다. 이후보다진화된 LTE 기술인 LTE-Advanced(Release 10) 는 ITU가정한 4G 기술조건을충족시키기때문에이버전부터 4G로간주된다. < 그림 1> 은 LTE를포함한이동통신기술의진화과정을보여주고있다. 3) 3GPP는당초비동기식기반 3G 이동통신시스템 (GSM) 의국제표준을제정하기위하여 1998년유럽전기통신표준협회 (ETSI) 를중심으로하여일본의 ARIB/TTC, 중국의 CCSA, 북미의 ATIS, 우리나라의 TTA 등이참여하여설립되었으며 (TTA 용어사전 ), 현재는 LTE 로대표되는 3G 이상의이동통신표준화도지속적으로추진하고있음 4) ITU는 4G 이동통신기술을 IMT-Advanced 로명명하고, 고속이동시 100Mbps 이상, 저속이동이나정지시에 1Gbps 이상의전송속도를보장해야하는것으로규정하고있음 50
LTE-TDD 현황및주파수정책방향 < 그림 1> 이동통신기술의진화과정 4G 이동통신기술들은공통적으로다중접속방식으로직교주파수분할다중접속 (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access, OFDMA) 5) 방식을사용하며, 안테나기술로는다중입출력 (Multiple Input Multiple Output, MIMO) 6) 기술을사용한다. LTE와 LTE-Advanced도 OFDMA와 MIMO를기반으로한다. 이동통신시스템에서단말기가기지국으로송신하는무선링크 (link) 를상향링크 (uplink), 단말기가기지국으로부터수신하는무선링크를하향링크 (downlink) 라고하는데, 이와같은송ㆍ수신구분을이중화 (duplexing) 라고한다. 이중화방식에는상ㆍ하향링크에별도의주파수대역을배정하는주파수분할이중화 (Frequency Division Duplexing, FDD) 방식과하나의주파수대역에서시간적으로상ㆍ하향링 5) MIMO는여러개의송수신안테나를이용하여다이버시티이득과시공간처리의부호화이득을함께얻을수있는안테나기술로, 수신여건이어려운무선채널환경에서각송신안테나마다별개의정보를실어보내면동일시간, 동일주파수, 동일코드상에서도신호를분리할수있어안테나수에상응하는채널용량증가효과를얻을수있음 (TTA 용어사전 ) 6) OFDMA는주어진주파수대역폭을여러개의직교하는부반송파로나눈뒤, 이들을시간적으로변경해가면서여러명의이동통신사용자들이무선접속하여정보를전송하는다중접속방식 ( 강창순, 2010) 51
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) 크를구분하는시분할이중화 (Time Division Duplexing, TDD) 방식이있다. LTE 기술의표준에는 FDD 및 TDD 방식모두포함되어있다. 본고에서는앞서언급 한바와같이 LTE-TDD 에초점을맞추고있다. < 그림 2> FDD 와 TDD 방식의동작원리 ( 강창순, 2010) (a) FDD 방식 (b) TDD 방식 LTE의기술규격은 FDD와 TDD를별도로구분하지않기때문에, LTE-TDD도 LTE의기술규격을따른다. < 표 1> 에는 LTE와 LTE-Advanced의기술규격을보여주고있다. 다만, LTE-TDD의최고데이터율은상ㆍ하향링크에배정된시간비율에따라달라진다. 가령, 채널대역폭 20MHz, 상향링크안테나 1 2 MIMO, 하향링크안테나 2 2 MIMO를적용하는것을전제로, 상ㆍ하향링크의시간비율을 1:1 로두면최고데이터율은상향링크 30Mbps, 하향링크 83Mbps가나오고, 1:2로두면상향링크 23Mbps, 하향링크 102Mbps가나온다 (< 표 2> 참조 ). 52
LTE-TDD 현황및주파수정책방향 < 표 1> LTE 및 LTE-Advanced 의기술규격 최고데이터율 주파수효율성 LTE 상향링크 : 75Mbps (1) 하향링크 : 302Mbps (2) 상향링크 : 0.72bps/ Hz하향링크 : 1.91bps/ Hz LTE-Advanced 상향링크 : 300Mbps 하향링크 : 1Gbps 상향링크 : 15bps/ Hz하향링크 : 30bps/ Hz 최대채널대역폭 (3) 20 MHz 100 MHz (4) VoIP 용량 80 명 / 섹터ㆍMHz (FDD) 80 명이상 / 섹터ㆍMHz (FDD) 이용자이동성 지연 물리적계층 이중화방식 350km/h Link layer < 5ms Handoff < 50ms 상향링크 : SC-FDMA (5) 하향링크 : OFDMA FDD, TDD 모두적용가능 (1) 2 4 MIMO 적용시, (2) 4 4 MIMO 적용시, (3) 단방향기준 (4) 단방향 20 MHz폭 5 개를이용하여 Carrier Aggregation(CA) 으로구현 (5) Single-Carrier Frequency-Division Multiple Access 출처 : Abichar et al. (2010.5) < 표 2> 상ㆍ하향링크시간비율에따른 LTE-TDD 의최고데이터율 채널대역폭 시간비율 1 : 1 1 : 2 상향링크 (1) 하향링크 (2) 상향링크 (1) 하향링크 (2) 10 MHz 15 Mbps 41 Mbps 11 Mbps 50 Mbps 20 MHz 30 Mbps 82 Mbps 23 Mbps 102 Mbps (1) 1 2 MIMO 적용시, (2) 2 2 MIMO 적용시 출처 : Qualcomm (2011.9) 2. LTE-TDD 소개 LTE-TDD 는 4G 이동통신기술의핵심인 OFDMA 와 MIMO 를사용하면서, 이중화 방식으로 TDD 방식을채택한 LTE 기술의한분파로요약하여정의될수있다. LTE-TDD는 TD(Time Division)-LTE로불리기도하는데, 이는 LTE-TDD가중국 53
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) 이개발한 TD-SCDMA 7) 로부터진화한것으로보이도록하기위하여중국이마케팅차원에서의도적으로명명한것이다. TD-SCDMA는중국이독자적으로개발한 TDD 방식기반의 CDMA 계열 3G 이동통신기술규격이고, LTE-TDD는전세계이동통신사업자및장비ㆍ단말제조사가참여한 3GPP 표준화작업 (Release 8) 을통해선정된 LTE 계열의기술이다. 따라서 LTE-TDD는 TD-SCDMA와무관하며, 당연히 TD-SCDMA로부터진화된기술도아니다. TD-SCDMA는중국에서만상용화되어있는반면, LTE-TDD는전세계적으로상용화되어있고확산속도도매우빠르다. LTE-TDD 시장현황에대한자세한내용은 3장에나와있다. < 그림 3> 은 TD-SCDMA와 LTE-TDD 각각의발전과정을비교하여보여주고있다. < 그림 3 TD-SCDMA 와 LTE-TDD 의발전과정비교 (GSA, 2013.1) 3. LTE-TDD 주파수배정및할당현황 3GPP에서채택한 LTE-TDD용주파수대역은총 11개로, 2GHz대역에집중분포되어있으며 1GHz대역후반및 3GHz대역에도일부있다 < 표 3>. 참고로, LTE-FDD 에배정된주파수대역은 24개로 LTE-TDD의 2배에달하며 700MHz대역에서부터 2GHz대역까지넓게분포되어있다. 7) TD-SCDMA(Time Division-Synchronus CDMA) 는 cdma2000( 동기 ), WCDMA( 비동기 ) 에이어 1999년에 ITU의승인을받았음 (TTA 용어사전 ) 54
LTE-TDD 현황및주파수정책방향 < 표 3> 3GPP 의 LTE 주파수대역 (Band Class) 배정현황 방식 FDD * TDD 대역상향링크하향링크번호대역 ( MHz ) 대역 ( MHz ) 채택국가 1 1920-1980 2110-2170 아시아, 유럽, 이스라엘, 일본 2 1850-1910 1930-1990 캐나다, 중남미, 미국 3 1710-1785 1805-1880 핀란드, 독일, 호주, 홍콩, 일본, 폴란드, 싱가포르, 대한민국, 동유럽, 인도네시아 4 1710-1755 2110-2155 캐나다, 중남미, 미국 5 824-849 869-894 이스라엘, 중남미, 대한민국, 유럽 6 830-840 875-885 (LTE 적용불가 ) 캐나다, 유럽, 스위스, 중남미, 싱가포르, 7 2500-2570 2620-2690 대한민국, 홍콩, 브라질, 말레이시아, 남아프리카공화국 8 880-915 925-960 유럽, 중남미 9 1749.9-1784.9 1844.9-1879.9 10 1710-1770 2110-2170 에콰도르, 페루, 우루과이 11 1427.9-1447.9 1475.9-1495.9 일본 12 699-716 729-746 미국, 캐나다, 카자흐스탄, 뉴질랜드, 대만 13 777-787 746-756 미국, 캐나다, 카자흐스탄, 뉴질랜드, 대만 14 788-798 758-768 미국 17 704-716 734-746 미국 18 815-830 860-875 일본 19 830-845 875-890 일본 20 832-862 791-821 유럽 21 1447.9-1462.9 1495.9-1510.9 일본 22 3410-3490 3510-3590 프랑스, 노르웨이, 영국, 스위스, 폴란드 23 2000-2020 2180-2200 24 1626.5-1660.5 1525-1559 25 1850-1915 1930-1995 미국 26 814-849 859-894 미국 33 1900-1920 34 2010-2025 35 1850-1910 36 1930-1990 37 1910-1930 38 2570-2620 유럽 39 1880-1920 40 2300-2400 호주, 인도, 말레이시아, 러시아 41 2496-2690 미국, 중국, 캐나다, 일본, 폴란드, 브라질, 멕시코, 스위스, 사우디아라비아, 나이지리아 42 3400-3600 캐나다, 크로아티아, 프랑스, 인도, 우루과이 43 3600-3800 * 대역번호는 26 번까지있으나, 15, 16 번이제외되어총 24 개대역이 FDD 로배정 출처 : ABI Research (2012.9.10) 55
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) 최근유럽을중심으로 2.6GHz대역의 LTE-TDD 주파수 (Band 38) 가경매를통해할당되었는데 ( 설성호ㆍ신민수, 2013.3), 핀란드, 노르웨이, 벨기에, 독일등은 LTE-FDD 주파수 (Band 7) 가격과유사하거나이를훨씬상회하거나수준에서낙찰되는등 LTE-TDD용주파수확보경쟁이치열하였다 < 표 4>. 아직까지 LTE-TDD가초기시장을형성하는단계인점을감안할때이례적인결과로볼수있다. 그외의국가에서는 LTE- FDD 대비 20~70% 수준의가격으로낙찰되었다. 특히, 덴마크의경우에는 LTE- FDD 대비 1.4% 에불과한극히낮은수준의가격으로낙찰되었다. < 표 4> 해외주요국 ( 유럽 ) 의 2.6 GHz대역 LTE-TDD 주파수할당 ( 경매 ) 결과 국가 할당시점 방식할당대상대역 ( MHz ) 할당된대역폭 ( MHz ) 총할당대가 * MHz당할당대가 * FDD 대비 TDD 대가비중 노르웨이스웨덴핀란드덴마크독일이탈리아포르투갈벨기에 07 년 11 월 08 년 4 월 09 년 11 월 10 년 5 월 10 년 5 월 11 년 9 월 11 년 11 월 11 년 11 월 FDD 2500-2540/2620-2660 80 82,160,000 1,027,000 129.9% TDD 2540-2620,2660-2690 110 146,721,000 1,333,827 FDD 2500-2570/2620-2690 140 1,940,200,000 13,858,571 TDD 2570-2620 50 159,250,000 3,185,000 23.0% FDD 2500-2570/2620-2690 140 2,329,600 16,640 176.5% TDD 2570-2620 50 1,468,200 29,364 FDD 2500-2570/2620-2690 140 134,284,500 959,175 TDD 2570-2620 50 668,682 13,374 FDD 2500-2570/2620-2690 140 257,777,000 1,841,264 TDD 2570-2620 50 86,518,000 1,730,360 FDD (120 MHz폭 ) 120 431,960,000 3,599,667 TDD (30 MHz폭 ) 30 74,035,100 2,467,837 FDD 2500-2570/2620-2690 120 (1) 36,000,000 300,000 TDD 2570-2620 25 (1) 3,000,000 120,000 FDD 2500-2570/2620-2690 110 (2) 55,280,000 502,545 TDD 2575-2620 45 22,510,000 500,222 1.4% 94.0% 68.6% 40.0% 99.5% * 스웨덴 =SEK, 노르웨이 =NOK, 그외국가 =EUR (1) 포르투갈의경우, FDD 140 MHz폭중 20 MHz폭, TDD 50 MHz폭중 25 MHz폭미할당 ( 경매유찰 ) (2) 벨기에의경우, FDD 140 MHz폭중 30 MHz폭미할당 ( 경매유찰 ) 출처 : 각국규제기관홈페이지 56
LTE-TDD 현황및주파수정책방향 이와같이 LTE-FDD 대비 LTE-TDD의가격수준이국가별로크게차이가나는원인은최저경쟁가격의수준과경매의경쟁강도에있는것으로파악된다. 가령, 노르웨이, 핀란드의경우 LTE-TDD의최저경쟁가격이 LTE-FDD 수준으로높게책정되어있으면서경매에서충분한입찰경쟁이발생하여 LTE-TDD의가격이높게형성되었다. 그러나이탈리아, 포르투갈, 덴마크의경우에는 LTE-TDD의최저경쟁가격이 LTE-FDD에비해매우낮게책정되어있으면서입찰경쟁도거의없어서가격수준이낮게형성되었다. Ⅲ. LTE-TDD 시장현황 1. LTE 서비스시장현황 2009년 12월 TeliaSonera가스웨덴과노르웨이에서최초로 LTE 상용서비스를시작한이래로, 2013년 1월 8일현재 66개국 145개사업자가 LTE 서비스를제공하고있다 (GSA, 2013.1.8a). LTE 가입자수는 2012년말현재 6,274만명에이르고있다 (Informa Telecoms & Media WCIS DB). LTE 시장의가파른성장은앞으로도지속될것으로예상된다. 2013년말까지 83개국에서 234개사업자 ( 단, MVNO 사업자는제외 ) 가 LTE 서비스를제공하고 (GSA, 2013.1.8b), 전세계가입자수는 2013년 1억 9,810만명, 2016년 10억명을상회할것으로예측되고있다 (isuppli, 2013.1.22). 우리나라의경우, 2011년 7월 SK Telecom과 LGU+ 가 LTE 서비스를상용화하였으며, KT는두사업자보다 5개월정도늦은 2012년 1월에 2세대서비스가종료된 1.8GHz대역에서 LTE 서비스를제공하기시작하였다. LTE 서비스가개시된지 1년 6개월이지난 2012년 12월말현재 1,581만명이가입하는등전체이동통신가입자의 29.5% 를차지하고있다 < 표 5>. 참고로, 2012년 12월말기준국내 LTE 가입자수 1,581만명은이시점의전세계가입자수 (6,274만명) 의 25.2% 에해당된다. 57
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) < 표 5> 기술방식별국내이동통신가입자수 기술방식 2011 년 12 월 2012 년 3 월 2012 년 6 월 2012 년 9 월 2012 년 12 월 CDMA ( 비중 ) 15,815,487 (30.1%) 14,381,477 (27.3%) 13,080,825 (24.7%) 11,779,352 (22.1%) 10,753,379 (20.0%) WCDMA ( 비중 ) 35,499,972 (67.6%) 34,725,986 (65.9%) 32,809,682 (61.9%) 29,781,175 (55.9%) 27,059,688 (50.5%) LTE ( 비중 ) 1,191,334 (2.3%) 3,601,621 (6.8%) 7,089,093 (13.4%) 11,717,790 (22.0%) 15,811,360 (29.5%) 합계 ( 비중 ) 52,506,793 (100%) 52,709,084 (100%) 52,979,600 (100%) 53,278,317 (100%) 53,624,427 (100%) 출처 : 방송통신위원회통계자료 2. LTE-TDD 서비스시장현황 LTE 시장의급성장속에서 LTE-TDD의도입도가파르게진행되고있다. 아직우리나라에는도입되지않았으나해외에서는사우디아라비아의 Mobily가 2011년 9 월 13일에 LTE-TDD 상용서비스를최초로개시한 (PolicyTracker, 2011.9.16) 이래로, 1년 4개월정도가지난 2013년 1월 8일현재세계 12개국 13개사업자가 LTE-TDD 서비스를제공하고있다. 대부분의사업자는 Band 38(2570-2620MHz ) 과 40(2300-2400MHz ) 에서상용서비스를제공하고있다. 이중 China Mobile HK, Aero2, 3 Sweden, Omantel은등 4개사업자는 LTE-FDD/TDD 혼합망에서상용서비스를제공하고있다. 또한 2013년 1월 8일현재 LTE-TDD 상용망을구축하고있거나계획하고있는사업자는 18개국 23개사업자에이르며, 시험및연구중인사업자도 20여개에이르는것으로파악된다 (GSA, 2013.1.8a). < 표 6> 에는 LTE-TDD 서비스를제공하고있거나제공할예정인사업자를보여주고있다. 이들사업자의 LTE-TDD 추진현황은 GSA (2013.1.8b) 에자세히나와있다. 58
LTE-TDD 현황및주파수정책방향 < 표 6> LTE-TDD 서비스제공 ( 예정 ) 사업자 상태국가사업자 상용서비스개시 상용망구축중 3GPP 대역 기존가입자수 ( 이동통신또는 WiMAX) 홍콩 China Mobile HK 40 2,761,390 LTE-FDD/TDD 혼합망 폴란드 Aero2 38 583,600 (1) LTE-FDD/TDD 혼합망 사우디 Mobily 38 20,597,620 (2) 아라비아 STC 40 23,089,700 브라질 Sky Brasil Servicos 38 N/A 일본 Softbank Mobile 41 31,322,300 XGP/LTE-TDD 혼합망 호주 NBN Co 40 N/A 인도 Bharti Airtel 40 181,883,706 스웨덴 3 Sweden 38 1,490,880 LTE-FDD/TDD 혼합망 영국 UK Broadband 42,43 N/A 오만 Omantel 40 2,915,520 (3) LTE-FDD/TDD 혼합망 러시아 MTS 38 70,891,479 모스크바일대제공 스리랑카 Dialog Axiata 40 7,704,000 소계 13 343,240,195 호주 Optus 9,576,100 브라질 Quattro N/A On Telecommunicacoes N/A 중국 China Mobile 722,004,524 크로아티아 Velatel N/A 덴마크 3 Denmark 836,920 홍콩 3 HK 3,360,000 Aircel 51,140,249 인도 RIL 133,503,235 Tikona Digital N/A 아일랜드 Imagine Group 15,300 * 이탈리아 3 Italia 6,719,160 마다카스카르 Blueline N/A 말레이시아 Airspace N/A P1 93,600 * 몬테네그로 Velatel N/A 나이지리아 Zoda Fones N/A 루마니아 2K Telecom N/A 러시아 Megafon 63,542,220 Rostelcom 13,663,262 남아공 8ta 1,500,653 (4) 비고 59
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) 상태국가사업자 시험및연구중 3GPP 대역 기존가입자수 ( 이동통신또는 WiMAX) 스페인 COTA N/A 미국 Clearwire 12,738,700 * 소계 23 1,018,693,923 오스트리아 3 1,646,000 캐나다 Xplornet N/A Sasktel 616,800 프랑스 Orange 29,274,000 독일 E-Plus 22,042,000 홍콩 21 Vianet Group N/A Aircel (5) 인도 BSNL 97,172,146 MTNL 5,119,170 이라크 Maxytel N/A 오만 Nawras 2,255,070 러시아 OJSC Osnova Telecom N/A Enforta N/A 체첸공화국 Vainah Telecom N/A Chunghwa 10,286,610 대만 FarEasTone 7,007,600 *,(6) Global Mobile Corp. 60,700 * Fitel 7,160 * 태국 AIS-TOT 36,066,771 (7) 우루과이 Dedicado N/A 미국 Xplornet N/A 베네주엘라 Movilmax 33,000 * 소계 22 211,587,027 합계 58 1,573,521,145 비고 * 표시한수치는 WiMAX 가입자수를의미하며, 표시가없는수치는이동통신 (GSM, CDMA, WCDMA, LTE 등 ) 가입자수를의미 ( 두수치모두 2012년 12월말기준 ) (1) Aero2가소유한 Mobyland의가입자수 (2) Mobily 브랜드의소유자인 Etihad-Etisala의가입자수 (3) Omantel이대주주로있는 Oman Mobile의가입자수 (4) 8ta 브랜드소유자인 Telkom의가입자수 (5) 구축중인국가목록에있으므로제외 (6) FarEasTone은이동통신가입자수 (6,991,000) 와 WiMAX 가입자수 (16,600) 의합계 (7) AIS-TOT는 AIS 가입자수 (35,839,400) 와 TOT 가입자수 (227,371) 의합계 출처 : Informa Telecoms & Media WCIS DB 60
LTE-TDD 현황및주파수정책방향 전세계 LTE-TDD 가입자수는파악되지않고있으나, 일본의 Softbank Mobile 의경우에는 2012년 7월현재 19만명의가입자를확보하고있다 (GTI, 2012.8.1). Ovum은 2016년까지전체 LTE 가입자의 25% 가 LTE-TDD 방식 (LTE-FDD/TDD 혼합방식포함 ) 을사용할것으로예측하고있는데 (Ovum, 2012.6), 앞서 isuppli (2013.1.22) 가예측한 2016년의 LTE 가입자수 (10억명이상 ) 에이비율을적용해보면, LTE-TDD 가입자수는 2억 5천명이상에이를것으로예상된다. < 표 6> 에는 LTE-TDD 서비스를제공중이거나제공예정인사업자가기존에보유하고있는이동통신또는 WiMAX 가입자수 (2012년 12월말기준 ) 도함께제시되어있다. 본고에서파악된바로는현재 LTE-TDD 상용서비스를개시한사업자는최소 3억 43백만명의가입자를이미보유하고있고, 상용망을구축중인사업자는최소 10억 19백만명의가입자를보유하고있다. 즉, LTE-TDD를제공하거나제공할예정인사업자들이최소 13억명이상의가입자를기존의이동통신또는 WiMAX 서비스를통해확보하고있다. < 표 6> 에서가입자수치가없는경우는대부분유선통신사업이나유료방송사업을영위하던기업또는타분야기업이 LTE-TDD 기반의이동통신사업에신규로진입한경우이다. 다음 3.3절에기술된바와같이앞으로모든단말기에서 LTE-TDD 방식이지원될것이므로, LTE-TDD 방식이지원되는단말기로의교체를통해자연스럽게 LTE-TDD 가입자도증가할것으로예상된다. 즉, 13억명이상의가입자중상당수가중장기적으로 LTE-TDD 가입자로연결될것으로추정된다. LTE-TDD를잠재적으로도입할가능성이큰, 시험및연구중인사업자까지포함한다면더많은 LTE-TDD 가입자가기대된다 ( 최소 15억 74백만명 ). 또한이동통신가입자가매년증가하고있기때문에 2012년 12월말기준으로작성된수치가중장기적으로는더커질수있다. 3. LTE-TDD 칩셋ㆍ단말ㆍ장비시장현황 LTE-TDD를지원하는단말은 GSM, CDMA, WCDMA/HSDPA, LTE-FDD 등의다양한기술방식을다양한주파수대역에서함께지원하는이른바멀티모드멀티밴드 (multi-mode multi-band) 를지향하고있다. 2012년 11월 12일현재 29개의칩셋ㆍ단말제조사로부터 115개단말이출시되어있다. 이들중대부분 USB 모뎀, 이동형라우터및 CPE 8), ( 노트북, 넷북등의 ) 내장형모듈형태이나, 최근들어서 LTE-TDD가탑재된휴대폰이출시되기시작하였다. 일본의 Softbank Mobile은최 61
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) 근 6종의 LTE-TDD 탑재스마트폰의출시를발표한바있다. 현재까지출시된 115개의단말기중 LTE-TDD Band 38(2570-2620MHz ) 을지원하는비율이 81%, Band 40(2300-2400MHz ) 을지원하는비율은 66% 로, 대부분의단말이이두대역에집중하고있다 (GSA, 2013.1.8a). 앞으로모든단말에서 LTE-TDD 방식이지원될것으로예상하고있다 (ABI Research, 2012.9.10). LTE-TDD 칩셋, 단말, 장비를생산하는주요제조사는 < 표 7> 과같다. < 표 7> 주요 LTE-TDD 칩셋, 단말, 장비제조사 주요칩셋제조사주요단말제조사주요장비제조사 - Qualcomm - Hisilicon - InnoFidei - Leadcoretech - Sequans - Nationz - Samsung Electronics - ST-Erricson 등 - ZTE * - Huawei - Samsung Electronics - Huawei - ZTE - DTT - Potevio - Nokia-Siemens - Alcatel-sbell - Motorola - Ericsson - New Postcom - Samsung Electronics * LTE-TDD 탑재스마트폰출시 출처 : ROA Consulting (2012.3.12) LTE-TDD 네트워크장비의경우에는 Huawei, NSN(Nokia-Siemens-Networks), Ericsson, ZTE, Alcatel-Lucent 등기존의네트워크장비분야의상위업체 ( 오정숙, 2012.4.2) 가여전히 LTE-TDD 장비공급계약에서도두각을나타내고있다. Ovum (2012.6) 에따르면 2012년 6월을기준으로 Huawei는 Softbank Mobile( 일본 ), STC ( 사우디 ), Mobily( 사우디 ), UK Broadband( 영국 ) 등을포함한 18개사업자로부터 LTE-TDD 장비공급계약을체결하였다. NSN은 STC, Sky Brasil Servicos( 브라질 ), Megafon( 러시아 ) 등의 7개사업자, Ericsson은 STC, NBN Co( 호주 ), Airtel( 인도 ) 등의 5개사업자, ZTE는 Softbank Mobile, 3 Sweden, Airtel, P1( 말레이시아 ) 등의 4개사업자에게장비를공급하였다. Alcatel-Lucent는 STC와장비공급계약을맺 8) 고객댁내장치 (consumer premise equipment) 의약어로, 고객이직접소유하거나대여하여집이나사무실에설치한단말기를의미, LTE-TDD용 CPE는댁내에서신호를모아기지국으로신호를보내는단말기를의미 62
LTE-TDD 현황및주파수정책방향 었다. 삼성전자는 2012 년 8 월에 Infotel(RIL 의자회사, 인도 ) 에 LTE-TDD 장비의 주력공급업체로선정되었다 ( 매일경제, 2012.8.1). Ⅳ. LTE-TDD 도입시장점 1. 비대칭데이터트래픽처리 TDD 방식은동일한주파수대역에서시간적으로상ㆍ하향링크를구분하기때문에, 송ㆍ수신간비대칭적데이터수요가발생할경우상ㆍ하향링크에배정된시간단위 (time slot) 를유연하게조정하여이를효율적으로처리할수있다. 일반적인무선데이터트래픽발생패턴을보면, 데이터수신의비중이압도적으로높기때문에 TDD 방식의이러한장점이잘발휘될수있다. 2012년 2월국내이동통신사의무선트래픽분석자료에의하면, 송ㆍ수신무선데이터비중이이동통신과 WiBro의경우 1:11, WiFi는 1:6에이르고있다 ( 이원철, 2012.11.7). 반면 FDD 방식은상ㆍ하향링크각각에동일한크기의다른주파수대역을미리배정하기때문에비대칭적인데이터수요를효율적으로처리하기어렵다. 즉, 데이터수신비중이높은경우상향링크는대역폭의여유가많고, 하향링크는부족하게된다. 이처럼비대칭데이터트래픽처리에강점을보유한 LTE-TDD 방식을기존에보유하고있는 LTE-FDD 방식에추가적으로도입할경우전체이동통신주파수의효율적인이용을가능하게할것으로기대된다. 즉, 동영상과같이대용량의하향트래픽을발생시키는경우에는 LTE-TDD로처리하고, 음성, 이메일등트래픽대칭형서비스는 LTE-FDD로처리하는등효율적트래픽처리가가능하다. 대용량의하향트래픽을유발시키는대표적인서비스또는콘텐츠로앞서언급한동영상과함께클라우드서비스를꼽을수있다 ( 전수연ㆍ임동민, 2010.9.16; 박준용ㆍ신민수, 2012.9). 모바일동영상은 2015년전체모바일트래픽의 66.4% 를차지할것으로전망되는데 (Cisco, 2011.2), 모바일동영상시장은 2010년 43억유로에서 5년간 24% 의연평균성장률로성장하여 2015년에는 126억유로에달할것으로예측되고있다 (IDATE, 2011.6.6). 모바일클라우드시장은 2009년 4억달러에서 5 년간 88% 의연평균성장률로성장하여 2014년에는 95억달러에이를것으로예측되고있다 (Juniper Research, 2010.1). 63
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) 2. 주파수자원확보 FDD 방식은상ㆍ하향링크에해당하는주파수대역을쌍 (pair) 으로확보하고, 두대역간에간섭을방지하기위하여보호대역 (duplex spacing) 을두어야한다. 반면 TDD 방식은단일 (unpaired) 대역만있으면쌍으로확보할필요가없고보호대역도필요없다. 이와같이 TDD 방식은주파수제약조건이까다롭지않으므로 FDD 방식에비하여주파수자원의확보측면에서유리하다. 최근에유럽에서진행된 2.6GHz대역주파수할당에서도 TDD 주파수는 FDD 주파수의상ㆍ하향대역간의보호대역에위치시키는등 TDD 주파수의위치선정이상대적으로자유로운편이다 (< 표 4> 참조 ). < 표 3> 에있는 LTE-TDD용주파수대역의추가확보가필요할경우에도 LTE-FDD에비하여보다용이하게확보가가능할것으로기대된다. 3. 규모의경제효과 LTE-TDD 가입자는앞서언급한바와같이 2016년에 2억 5천명이상에이른다. 또한 LTE-TDD 상용서비스를현재제공하거나제공예정인또는제공가능성이큰사업자가기존에보유한이동통신또는 WiMAX 가입자수는최소 15억명이상이다. 이와같이전세계적으로충분한잠재가입자가있는상황에서앞으로모든이동통신단말에탑재된칩셋이 GSM, CDMA, WCDMA/HSDPA, LTE-FDD/TDD 가포함된멀티모드형태로단순화될것으로예상된다. 여기에더하여 LTE-TDD 용주파수는 Band 38과 40 등 2개주파수대역에집중되어있다. 이동통신단말에서규모의경제효과를누리기위한선결과제는제조해야할칩셋종류의단순화와단말이지원해야하는주파수대역수의최소화이다. 현재 LTE-TDD를둘러싼시장환경이규모의경제효과를극대화할수있는방향을전개되고있다. 4. 비용효과적인투자전세계적으로 LTE-FDD 서비스를제공하고있는사업자는앞서언급한바와같이 2013년 1월 8일현재 145개, 2013년말에는 234개에이를것으로예상되고있다. 우리나라의이동통신 3사도 LTE-FDD 서비스를제공중이다. 이와같이기존의 LTE-FDD망을구축한사업자라면 LTE-TDD를추가적으로구축하는데소요되는투자비는크지않을것으로예상된다. LTE-FDD/TDD 간의기술적차이는사 64
LTE-TDD 현황및주파수정책방향 실상이중화방식의차이만존재할뿐, OFDMA, MIMO 등과같은 4G 핵심기술은두기술이공유하고있다. LTE-FDD/TDD의방사주파수 (radio frequency) 기술은 80% 가유사하며소프트웨어아키텍쳐도 70% 는공유될수있는것으로보고되고있다 (Goldman Sachs, 2011.6.30). 이와같이 LTE-FDD/TDD 간공통분모가크기때문에 LTE-FDD망기반을보유한사업자는 LTE-TDD망을추가로구현하는데비용적인측면에서큰부담이되지않을것으로예상된다. LTE-FDD/TDD망을중복구축ㆍ운용하는방안외에도 LTE-TDD용주파수를 LTE-FDD용주파수의하향링크대역확장에활용하는방안도고려할수있다. 4.1절에서언급한바와같이하향트래픽중심으로데이터트래픽이급속히증가할것으로예상되는데, 이경우 CA 기술을활용하여 LTE-TDD용주파수를 LTE- FDD의하향링크대역을넓히는용도로활용할수있다 ( 여재현, 2012.11.13). 이대안은 (i) 핸드오버없이도 FDD-TDD 간효율적 load balancing이가능하다는점, (ii) TDD 단독대비시스템제어를위한시간지연이감소한다는점, (iii) 서로다른전파ㆍ간섭특성을지닌 FDD-TDD 간 cross-carrier 스케줄링을통해유연한간섭조정이가능하다는점등의장점을보유하고있다 (Li et al., 2012.5.6). 기존 LTE-FDD망보유사업자의 LTE-TDD 도입과관련하여거론되는두대안중결국어느대안이경제성측면에서우위에있는가에따라하나의대안으로수렴될것으로보인다 ( 여재현, 2012.11.13). 한편, 기존에 WiBro망을보유하고있는사업자의경우에도 LTE-TDD망구축시비용효과적인투자가가능하다. 전세계장비공급자에따르면 LTE-TDD와 WiBro 간의기술적유사성이 80~90% 에이르는것으로보고되고있다 (Ovum, 2011.2). 주요한유사점으로는두기술모두 (i) TDD 방식이라는점, (ii) OFDMA 방식의 air interface를채용하고있다는점, (iii) Core망이 IP 기반이라는점등을들수있다. 현재국내기업이 OFDMA 특허를다수보유하고있어 9) LTE-TDD망의구축ㆍ운용에국산기술이활용될가능성도있을것으로예상된다. 일반적으로무선망의투자비비중은코어망이 10%, 공중선계가 20%, 가입자망장비가 70% 수준인데, WiBro망을기반으로 LTE-TDD망을구축할경우공중선계와가입자망장비의일부는교체할필요가없어투자비절감이가능한것으로파악되고있다. 따라서기존의 WiBro망을보유한사업자가 LTE-TDD망을구축하는데있어상당한비용을 9) 한국, 미국, 일본, 유럽에서출원된전체 OFDMA 특허중국내기업에서출원된특허가약 51% 를차지하고있음 ( 방송통신위원회국회관련주요정책자료, 2006.10.11) 65
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) 절약할수있을것으로예상된다. 미국의 Clearwire, 인도의 BSNL, 말레이시아의 P1 등해외의주요 WiBro 사업자가잇따라 LTE-TDD 로전환하는이유가 WiBro 의 비관적시장상황에더하여이와같은저렴한투자비에도있는것으로추정된다. 5. 글로벌로밍 LTE-FDD의경우 3GPP에서채택된주파수대역이 24개에달하며, 이중 20개정도의많은대역에서상용서비스가제공되고있다. 그러나 LTE-TDD의경우에는 11개대역이채택되어있는데, 이중 Band 38과 40 등 2개대역에서주로상용서비스가제공되고있다. Band 38과 40외의상용서비스활용대역 (Band 41, 42, 43) 을모두포함하더라도 5개에불과하다. 따라서많은국가들이소수의공통된대역에서 LTE-TDD 서비스를제공할것으로기대되기때문에글로벌로밍에서상당히유리할것으로전망된다. 6. 칩셋ㆍ단말ㆍ장비제조사의경쟁력제고및수출기회확대 국내 WiBro 서비스시장의침체로인하여 WiBro 칩셋ㆍ단말ㆍ장비 ( 이하, 하드웨어 ) 관련내수시장도악화된상황이며, Clearwire( 미국 ), BSNL( 인도 ), P1( 말레이시아 ) 등해외의주요사업자가 WiBro를포기하면서국내기업의수출기회도매우줄어드는추세이다 ( 디지털타임스, 2012.10.29). 이와같은상황에서 LTE-TDD를국내에도입할경우통신사업자의관련투자확대로인하여국내 WiBro 관련제조사의기술경쟁력강화, 매출증대및수출기회확대에기여할수있을것으로기대된다. 왜냐하면 WiBro 제조사는기술적유사성으로 LTE-TDD 분야로의기술전환용이하기때문에, 국내시장이열린다면충분히매출을신장시킬수있다. 또한해외에서도 LTE-TDD 도입이급속도로확산되고있기때문에국내시장에서의안정적인매출확보후수출까지손쉽게확산될수있을것으로예상된다. 국내주요통신사업자의분석에따르면, 국내에서 LTE-TDD를도입할경우 2 조 9,500~5조 8,950억원수준의생산유발효과가나타나는것으로보고되었다. 그만큼국내하드웨어시장도크게확대될것으로예상된다. IT전문컨설팅기관들도 WiBro에서 LTE-TDD로전환하는것이국가경쟁력차원에서유리할것이라고강조하고있다 (ROA Consulting, 2012.3.12; ATLAS Review, 2012.5). 66
LTE-TDD 현황및주파수정책방향 Ⅴ. LTE-TDD 국내도입방향및주파수확보정책방향 무선데이터트래픽의폭발적인증가에효과적으로대응하기위하여국내이동통신사업자들은주파수이용효율이높은차세대이동통신기술인 LTE( 특히, LTE- FDD) 로의진화를적극추진하여왔다. 무선데이터수요는앞으로도기하급수적으로증가할것으로예상되는데, 이를효과적으로대응하기위해서는추가적인주파수의공급과더불어제한된주파수자원을보다효율적으로이용할수있는기술의도입이중요하다. 전자와관련해서는 모바일광개토플랜 을통해정부차원의주파수확보계획이제시되어있다. 후자와관련해서는 LTE-TDD의도입을적극적으로고려해보아야한다. 본문에서언급한바와같이 LTE-TDD는무선데이터의수신비중이매우높은비대칭적인데이터수요를매우효율적으로처리할수있다는장점을보유하고있다. LTE-FDD 보다는늦게도입되었으나 LTE-TDD의최근확산속도는매우빨라칩셋, 단말, 장비등하드웨어측면에서규모의경제효과를기대할수있다는장점도있다. 특히, 기존 LTE-FDD망을구축하였거나 WiBro망을보유하고있는경우비용효과적인투자가가능하다는장점도있다. 우리나라의경우이동통신사업자들이이미 LTE-FDD망을보유하고있고 1, 2위사업자는 WiBro망도보유하고있기때문에효과적인 LTE-TDD 투자가가능할것으로예상된다. 한편, LTE-TDD의도입과관련하여이기술에대한종주권을중국이보유하고있다는잘못된선입견을불식시키는것이중요하다. 앞서 2장에서언급한바와같이, 중국은 LTE-TDD를 TD-LTE라고부르고있는데, 이는중국이 LTE-TDD를기술적으로주도한다는식으로과장하기위한마케팅용어에불과하다. 3GPP에서는 LTE-TDD라는용어만쓰일뿐 TD-LTE라는용어는없다. 특허의관점에서살펴보아도, LTE-TDD는 LTE와유사한특허를이용하고있기때문에중국기술을운운하는것은매우잘못된것이다. LTE-TDD의주요구성기술인 OFDMA 등에관한핵심특허는유럽과미국회사들이갖고있고한국이추격하는양상이다. 물론중국도 LTE-TDD 관련특허출원건수는상당히보유하고있으나, 핵심특허로보기는어렵다. 따라서 LTE-TDD에대한기술종주권이중국에있다는잘못된선입견을불식시킬필요가있다. 우리나라가 LTE-TDD를도입하더라도중국에기술적으로종속될우려는없다. 67
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) LTE-TDD가중국기술이라는선입견으로인해한국이이기술에서후발주자인것처럼오인하게하여국내업체가관련사업추진에부담을느끼게하여서는안된다. 특허의경우, 우리나라도 LTE-TDD 기술에활용되는특허를보유하고있기때문에불필요한선입견으로인하여이분야에대한투자를포기하거나소홀히해서는안된다. 정부도 LTE-TDD 관련기술개발및표준화를적극적으로지원해야한다. LTE-TDD 도입을위해국내에서가장우선적으로해결해야할과제중의하나는바로주파수확보이다. LTE-TDD 도입의필요성과경제성측면에서충분히타당함에도불구하고이용도로활용가능한주파수가국내에는없는상황이다. 앞서언급한바와같이 LTE-TDD용으로가장주목받는주파수대역이바로 Band 38(2570-2620MHz ) 과 40(2300-2400MHz ) 인데, 이대역들은국내에서는 WiBro용으로분배되어있다. 2006년하반기에 WiBro 서비스를개시한지 7년이지난 2012년 12월현재 WiBro 가입자수는 1,009,827명 (KT 934,310명, SKT 75,517명 ) 에불과하며, 최근에는정체된상황이다 < 표 8>. 단말기별가입자비중을살펴보면, KT의경우 2012 년 12월현재 WiBro 가입자의 63% 가개인형무선랜중계기인에그를사용중이고, 그외의단말은비중이상당히낮다 ( 넷북 17%, 휴대폰 9%, 모뎀 5% 등 ). 전세계주요칩셋ㆍ단말제조업체들이 LTE 위주로사업을전개하고있기때문에, WiBro용스마트폰, 태블릿 PC 등이출시되지않고있다 ( 김창완외, 2011.12). 이와같은상황에서 WiBro 가입자수의증가는앞으로도기대하기어려울것으로예상된다. < 표 8> 최근 WiBro 가입자추이 사업자 2011년 7월 2011년 8월 2012년 9월 2012년 10월 2012년 11월 2012년 12월 KT 904,480 930,546 936,307 938,308 938,719 934,310 SKT 59,315 60,885 60,281 67,091 73,167 75,517 합계 963,795 991,431 996,588 1,005,399 1,011,886 1,009,827 출처 : 방송통신위원회통계자료 그러나 WiBro 는이동통신트래픽을분산시키기위하여무선랜중계용으로는 적극활용되고있다. 무선랜중계란지하철, 버스등에설치된공공용공유기를 68
LTE-TDD 현황및주파수정책방향 통해 Wi-Fi를중계하여인터넷서비스를제공하는것을말한다 ( 방송통신위원회보도자료, 2012.3.16). 무선랜중계는 WiBro 가입을필요로하지않으므로무선랜중계이용자가 WiBro 가입자수에반영되지않는다. 그러나무선랜중계로인하여발생한트래픽이 WiBro 전체트래픽의 7%(KT) 에서 56%(SKT) 를차지하는등 WiBro가무선랜중계용으로활발히활용되고있는상황이다 ( 연합뉴스, 2013.2. 15). 현재 WiBro용으로분배ㆍ할당되어있는주파수를활성화가불투명한 WiBro용으로그대로두는것보다는 LTE-TDD용으로전환하는것을적극적으로검토해볼필요가있다. 현재국내에서는 WiBro용주파수로정확히 130MHz폭 (2.3GHz대역 90MHz폭 (2300-2390MHz), 2.5GHz대역 40MHz폭 (2575-2615MHz)) 이분배되어있다. 이중 2.3GHz대역의 57MHz폭이 SKT(27MHz폭 ) 와 KT(30MHz폭 ) 에할당되어있으며이용기간은 2019년 3월말까지이다. 2.5GHz대역의 40MHz폭은제4이동통신사업자에게할당될예정이다. WiBro용주파수의용도전환은크게두가지방안으로접근할수있다. 첫번째안은두사업자에게할당된주파수의이용기간이종료된 2019년 3월이후에 LTE-TDD용으로용도를전환하여할당하는것이고, 두번째는주파수이용기간중이라도용도를전환하는것이다. 본연구에서는 WiBro용으로할당된 57MHz폭을현재 (2013년 4월가정 ) LTE-TDD용으로전환할경우경제적효과가얼마나큰지를파악해보았다. 구체적으로, 57MHz폭을 2013년 4월부터 2019년 3월까지 6년동안 WiBro용으로이용할경우와동기간동안 LTE-TDD용으로이용할경우각각에서서비스매출액을추정해보았다. 그결과, LTE-TDD용으로활용할때의서비스매출액이 WiBro용으로활용할때에비하여적게는 4.2배에서많게는 20.7 배까지많을것으로추정된다. 다만, WiBro 무선랜중계에의한간접매출액까지포함할경우에는 3.2~15.8배많은매출액을창출할것으로추정된다. 경제적가치추정에관한자세한내용은부록에나와있다. 그러나본논문의심사위원중한명이지적한바와같이, WiBro와 LTE-TDD 간서비스매출액만을단순비교할경우, LTE-TDD의매출액이높게나오게된다. 왜냐하면 LTE-TDD는 WiBro처럼별도의서비스로제공되기보다는멀티모드칩형태로단말에탑재되어이동통신서비스의일부로제공될가능성이크고, 이경우, WiBro 보다훨씬큰시장을형성중인이동통신매출액의일부를 LTE- TDD의매출액으로가져오게되기때문이다. 따라서 WiBro와 LTE-TDD의경제적 69
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) 효과를비교하기위해서는서비스매출액뿐만아니라생산유발효과, 부가가치효과, 고용유발효과등다양한측면의경제적파급효과도비교해볼필요가있다. 국내주요통신사업자의대략적인분석에따르면, WiBro에서 LTE-TDD로용도를전환할경우약 1.5~3조원수준의투자가집행되고, 이와같은투자로인하여 2조 9,500~5조 8,950억원수준의생산유발효과와 2조 1,700억원 ~4조 3,450억원수준의고용유발효과도파생되는것으로나타났다. 또한 WiBro용주파수의 LTE- TDD용전환과는정확히일치되는경우는아니나, WiBro용으로분배된 2.5GHz대역 40MHz폭을 LTE-TDD용으로활용할경우 WiBro용으로활용할때와비교하여 5년간생산유발효과측면에서 2.7조원, 부가가치효과측면에서 3,822억원, 고용유발효과측면에서 2,509명이더크게나타나는것으로분석되기도하였다 (ROA Consulting, 2012.8.28). 추후 WiBro용주파수의 LTE-TDD용전환에따른경제적파급효과를보다체계적이고세심하게분석할필요가있다. 이는용도전환의필요성을뒷받침할수있는객관적인근거자료로활용할수있을것이다. 이상에서살펴본바와같이, 경제적효과를최대한누리기위해서는가능한빨리 WiBro용주파수를 LTE-TDD용으로전환하는것이바람직하다. 다만, 주파수용도전환시기존 WiBro 이용자에대한보호조치는전제되어있어야한다. 만약 WiBro 서비스종료가원활하게이루어지기어려울경우에는용도를전환하는대신 확대 하는것도대안으로검토해볼수있다. 즉, WiBro와 LTE-TDD를함께운영할수있도록용도를확대해주는것을고려해볼수있다. 참고문헌 강창순 (2010). 이동통신이론과응용. 청문각. 김유정ㆍ최준호ㆍ이성준 (2010.12). 방통융합환경에서의주파수정책이슈의국가간비교연구 : 미국과한국의주파수관련뉴스보도의의미연결망분석. 정보통신정책연구, 17(4), 107-139. 김창완ㆍ김사혁ㆍ형태근 (2011.12). 국내모바일시장에서 WiBro 활성화방안연구. 방송통신정책연구, 방송통신위원회. 디지털타임스 (2012.10.29). 와이브로정책실패로고사위기 : 내수단절이어마지막활로수출까지막혀 `고전`. 70
LTE-TDD 현황및주파수정책방향 매일경제 (2012.8.1). 삼성, 인도에 LTE망깐다 中진출교두보기대. 박덕규ㆍ오세준ㆍ구자훈 (2011.11.25). 주파수이용현황및활용방안연구. 방송통신위원회. 박준용ㆍ신민수 (2012.9). 국내이용량기반요금제도입을위한선결정책과제 : 국내통신시장특성을고려한허용기준을중심으로. 정보통신정책연구, 19(3), 75-121. 설성호ㆍ신민수 (2013.3). 유럽주요국의주파수경매정책분석및국내주파수경매설계프레임워크모색. 정보통신정책연구, 20(1), 95-135. 여재현 (2012.11.13). 차세대이동통신네트워크및주파수정책방향. KISDI Premium Report, 12-11. 연합뉴스 (2013.2.15). 방통위, SKTㆍKT에와이파이주파수사용료부과. 오정숙 (2012.4.2). 글로벌 LTE 기기동향및시사점. 방송통신정책, 24(6), 71-78. 이원철 (2012.11.7). 차세대 WiBro 기술진화방향. 2012 전파자원정책및기술워크샵. 전수연ㆍ임동민 (2010.9.16). 모바일트래픽증가에대한이동통신사업자의대응동향. 방송통신정책, 22(17), 31-50. 정인준ㆍ여재현ㆍ임동민ㆍ김지연 (2011.12). 주파수재할당정책방향ㆍ대가산정및제도개선방안연구. 방송통신정책연구, 방송통신위원회. Abichar, Z., Chang J. M., & Hsu C. (2010.5). WiMAX vs. LTE: Who Will Lead the Broadband Mobile Internet? IEEE IT Professional, 12(3), 26-32. ATLAS Review (2012.5). 지경부, ' 와이브로어드밴스 ' 사업추진... 글로벌시장환경고려해신중한접근필요. ABI Research (2012.9.10). TDD LTE - Making the Most of 4G. Cisco (2011.2). Cisco Visual Networking Index: Global Mobile Data Traffic Forecast Update(2010-2015). Goldman Sachs (2011.6.30). TD-LTE: gearing up to cover 2.7bn people in Asia by 2013. GSA (2013.1). LTE-TDD Timeline. (2013.1.8a). Status of the Global LTE TDD Market. (2013.1.8b). Evolution to LTE Report. GTI (2012.8.1). TD-LTE Industry Briefing. IDATE (2011.6.6). Mobile Video: Smartphone & Tablet Traffic Skyrocketing. 71
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) isuppli (2013.1.22). Global LTE Subscribers Set to More Than Double in 2013 and Exceed 100 Million. Juniper Research (2010.1). Mobile Cloud Applications & Services. Li, Y., Mu, Q., Liu, L., Chen, L., Peng, M., & Wang, W. (2012.5.6). Control Channel Design for Carrier Aggregation between LTE FDD and LTE TDD Systems. 2012 IEEE 75th Vehicular Technology Conference, 1-5. Ovum (2011.2). Global opportunities for LTE TDD. (2012.6). LTE TDD Goes Mainstream. PolicyTracker (2011.9.16). Mobily launches world s first TD-LTE network in Saudi Arabia. Qualcomm (2011.9). LTE TDD, The Global Solution for Unpaired Spectrum. ROA Consulting (2012.3.12). 전세계 TD-LTE 시장현황과전망 : TD-LTE 전환사례증가및국내업체에의전략적시사점. (2012.8.28). 제 4이동통신사업자의등장은요원한가? LTE-TDD 기반의제 4이동통신서비스의경제적파급효과분석을중심으로. 홈페이지노르웨이규제기관, http://www.npt.no. 덴마크규제기관, www.itst.dk. 독일규제기관, http://www.bundesnetzagentur.de. 방송통신위원회, http://www.kcc.go.kr. 벨기에규제기관, http://www.bipt.be. 스웨덴규제기관, http://www.pts.se. 이탈리아규제기관, http://www.agcom.it. 포르투갈규제기관, http://www.anacom.pt. 핀란드규제기관, http://http://www.lvm.fi. Informa Telecoms & Media WCIS DB, http://www.wcisplus.com. TTA 용어사전, http://word.tta.or.kr. 72
LTE-TDD 현황및주파수정책방향 < 부록 > WiBro 용주파수의 LTE-TDD 전환시경제적가치 본부록에서는현재 WiBro용으로할당된주파수 (57MHz폭 ) 를 WiBro 이용기간종료 (2019년 3월 ) 후에용도를전환하는것보다지금바로 (2013년 4월가정 ) LTE-TDD용으로전환할경우경제적효과가얼마나큰지를정량적으로파악하는것을목적으로한다. 구체적으로, 57MHz폭을 2013년 4월부터 2019년 3월까지 6 년동안 WiBro용으로이용할경우와동기간동안 LTE-TDD용으로이용할경우에서경제적가치를추정한결과를비교한다. 경제적가치는해당용도로활용되었을때의서비스매출액을대상으로한다. 1. WiBro 용으로이용할경우의서비스매출액 여기서는 57MHz폭을 6년동안 WiBro용으로이용할경우에서의서비스매출액을추정한다. WiBro 시장의미래가불확실하기때문에 3가지시나리오로접근한다. 시나리오 1은비관적인경우로제4이동통신사업자의진입없이두사업자가 WiBro 서비스를제공하되, 현재정체된시장상황이유지되는것을가정한다. 시나리오 2는중도적인경우로제4이동통신사업자의진입없이두사업자가 WiBro 서비스를제공하되, 최근의가입자증가세가지속적으로유지되는것을가정한다. 시나리오 3은낙관적인경우로제4이동통신사업자가진입하여 WiBro가활성화되는것을가정한다. 한편, WiBro는현재무선랜중계용으로활발히활용되고있는데, 이와관련된간접매출액도시나리오별로추정한다. 1) 시나리오 1의추정방법및결과시나리오 1에서는 WiBro 시장이정체되는것을가정하였기때문에, 최근 (2012년 12월 ) WiBro 가입자수 (1,009,827명) 가 2019년 3월까지유지되는것으로한다. WiBro 서비스의가입자당월평균매출액 (Average Revenue Per User, ARPU) 은가용할수있는최근자료인 2011년상반기기준수치 (12,648원) 를적용한다 ( 정인준외, 2011.12). WiBro 매출액은월평균가입자수에 ARPU를곱하여구한다. 이와같은방법을통해 6년동안의 WiBro 매출액은 9,196억원으로구해진다. 이는 57MHz폭의주파수가투입되어형성된매출액이므로, 1MHz당 161억원을창출하는것이된다. 73
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) 2) 시나리오 2 의추정방법및결과 시나리오 2는 WiBro 시장이최근의추세정도로는지속적으로성장하는것을가정한다. 이러한가정에따라 WiBro 가입자수는최근 1년 (2012년 1월 ~12월 ) 동안의월평균성장률 (1.67%) 만큼 2019년 3월까지지속적으로성장하는것으로한다. WiBro ARPU는시나리오 1에서와같은수치를적용한다. 이상의조건을토대로 6년동안의 WiBro 매출액을구하면, 1조 8,569억원이나온다. 1MHz당으로는 326 억원이다. 3) 시나리오 3 의추정방법및결과 시나리오 3은제4이동통신사업자의등장으로 WiBro 시장이활성화되는것을가정한다. 여기서는 2012년 3월 WiBro 주파수재할당시부과된할당대가로부터서비스매출액을추정한다. 할당대가산정시제4이동통신사업자의진입이고려되었기때문이다 ( 정인준외, 2011.12). WiBro 할당대가는할당받은주파수에의해발생한예상매출액에일정비율을곱하여산정되므로, 할당대가로부터매출액을역으로추정할수있다. 당시재할당은 SKT와 KT에대하여이루어졌는데, KT의경우 30MHz폭에대한할당대가로 193억원이부과되었다. 이할당대가는 KT가 30 MHz폭을할당받아주파수이용기간 (2012년 4월부터 2019년 2월까지 7년 ) 동안 WiBro 서비스제공을통해창출한매출액의 1% 에전파의특성을고려하여다시 70% 수준으로감액하여구해진가격이다. 즉, KT의예상매출액의 0.7% 로보면된다. 이와같은산정과정을역산하면, 6년동안 57MHz폭에의해창출되는 WiBro 매출액은 4조 4,901억원으로구해진다. 1MHz당으로는 788억원이다. 4) WiBro 의무선랜중계활용에의한간접매출액 5장에서언급된바와같이, WiBro는무선랜중계용으로적극활용되고있으나 WiBro 매출액에는반영되지않는다. 이로인하여 WiBro가무선랜중계용으로활용되더라도할당대가는부과되지않았었다. 그러나방송통신위원회는 2013년 2월 21일관련고시 10) 개정을통해할당받은주파수를추가적인다른용도 (WiBro의 10) 주파수할당대가의산정및부과에관한세부사항 ( 방송통신위원회고시제2013-09호, 개정 2012.2.21) 74
LTE-TDD 현황및주파수정책방향 경우, 무선랜중계용 ) 로사용하는경우할당대가를부과하기로하였다. 그결과, WiBro의무선랜중계활용에대하여 KT와 SKT에각각 3.4억원, 14.8억원의할당대가를부과하였다 ( 연합뉴스, 2013.2.15). 추가적인다른용도로사용하는경우의할당대가를구하는산식은 주파수할당대가의산정및부과에관한세부사항 ( 방송통신위원회고시제2013-09호 ) 의제10 조2( 매출액외에주파수의경제적가치에따른할당대가의산정등 ) 에규정되어있다 (< 표 1> 참조 ). 이산식에서핵심은 해당역무의총트래픽에서다른용도로인해발생한트래픽의비중 이다. 해당용도로부터직접적으로발생하는매출액 ( 이하, 직접매출액 ) 에대한할당대가에이비중값을곱하여다른용도로활용되어간접적으로발생하는매출액 ( 이하, 간접매출액 ) 에대한할당대가가산정된다. < 표 9> 추가적인다른용도로사용하는경우의할당대가산식 매출액외에주파수의경제적가치에따른할당대가 = 해당연도할당받은주파수할당대가 ( 예상매출액기준할당대가 + 실제매출액기준할당대가 ) 다른용도로인해발생한해당연도트래픽비중 * * 다른용도로인해발생한연간트래픽비중 = 다른용도로인해발생한해당연도트래픽 할당받은주파수로인해발생한해당년도총트래픽 ( 단, 트래픽은역무별서비스제공에소요되는정보전송량 ) 주파수할당대가의산정및부과에관한세부사항 ( 방송통신위원회고시제 2013-09 호 ) 의제 10 조 2( 매출액외에주파수의경제적가치에따른할당대가의산정등 ) < 표 9> 의산식을통해서추론할수있는사실은정부가 WiBro의직접매출액에다른용도로인해발생한연간트래픽비중을곱한수치를 WiBro의간접매출액으로간주하고있다는점이다. 즉, WiBro의무선랜중계용트래픽이차지하는비중을알면정부가추정하고있는 WiBro의간접매출액규모를알수있다. 2012년도 WiBro의총트래픽중 WiBro의무선랜중계용트래픽이차지하는비중은 KT와 SKT 각각 7%, 56% 로알려져있다 ( 연합뉴스, 2013.2.15). 이수치를활용하여 WiBro의무선랜중계에의한간접매출액을추정할수있다. 지금부터앞서도출한시나리오 1~3의 WiBro 매출액으로부터 WiBro 무선랜중계에의한간접매출액을추정한다. 우선, WiBro의무선랜중계용트래픽이차 75
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) 지하는비중은현재로서는증감추이에대한데이터가없기때문에위에서언급된수치 (KT 7%, SKT 56%) 가지속적으로유지되는것을가정한다. 다음으로 WiBro 간접매출액을추정한다. WiBro 주파수 57MHz폭중 KT와 SKT는각각 30 MHz폭과 27MHz폭을할당받아사용하고있으므로, WiBro 매출액은주파수보유비율만큼 (KT 30/57, SKT 27/57) 각사에배분된다. 이와같이배분된매출액에대하여 KT와 SKT의무선랜중계용트래픽이차지하는비중 ( 각각 7%, 56%) 를곱하면각사의 WiBro 간접매출액이구해지고이를합하면 WiBro의간접매출액이도출된다. 시나리오 1~3에서 WiBro 무선랜중계에의한간접매출액추정치는간단히시나리오별매출액에대하여 30.2%(=30/57 7% + 27/57 56%) 를곱하여구할수있다. 그결과, 시나리오 1~3에서 WiBro 간접매출액은각각 2,777억원, 5,608억원, 1조 3,560억원으로구해진다. WiBro 간접매출액을직접매출액과합하면시나리오별로각각 1조 1,973억원, 2조 4,177억원, 5조 8,461억원이된다. 이는 57MHz폭에의한 WiBro 직ㆍ간접매출액을의미한다. 1MHz당으로는각각 210억원, 424억원, 1,026억원이다. 2. LTE-TDD 용으로이용할경우의서비스매출액 여기서는 57MHz폭을 2013년 4월부터 2019년 3월까지 6년동안 LTE-TDD용으로이용할경우의서비스매출을추정한다. 앞서본문에서언급된바와같이 LTE-TDD 는 WiBro처럼별도의서비스로제공되기보다는 GSM, CDMA, WCDMA/HSDPA, LTE-FDD 등과함께멀티모드칩형태로단말에탑재되어이동통신서비스로제공될전망이다. 따라서 LTE-TDD의서비스매출을추정하기위해서는전체이동통신서비스의매출을추정하는것이선행되어야하며, 그다음 LTE-TDD의기여분을추출해야한다. 우선전체이동통신서비스의매출은앞서시나리오 3에서와유사하게 2011년 6월이동통신주파수재할당시부과된할당대가로부터역산하여추정할수있다. 이할당대가로부터매출액을추정하는이유는정부가가장최근에이동통신시장을전망한자료이기때문에공신력과최신성측면에서가장적합하다고판단하였다. 당시재할당은 SKT, KT, LGU+ 등 3사에대하여이루어졌는데, SKT의경우 800MHz대역 30MHz폭에대한할당대가로 4,165억원이부과되었다. 이는 SKT 76
LTE-TDD 현황및주파수정책방향 가 30MHz폭을할당받아주파수이용기간 (2011년 7월부터 2021년 6월까지 10년 ) 동안이동통신서비스제공을통해창출한예상매출액의 1.4% 에해당하는수치이다. 전체이동통신서비스매출은이수치를당시에고려된전체이동통신용주파수 250MHz폭 ( 정인준외, 2011.12) 으로확대하면도출할수있다. 산정결과, 6년동안전체이동통신서비스의매출은 148조 7,500억원으로구해진다. 다음으로전체이동통신서비스매출액에서 LTE-TDD용 57MHz폭의기여분을추출한다. 방송통신위원회는특정주파수의매출기여분을주파수할당률을이용해추출하고있다. 여기서도주파수할당률개념을적용해매출기여분을추출한다. 주파수할당률의분자에는매출기여분을추정하고자하는주파수를, 분모에는분자의주파수와동일한용도로할당된전체주파수를둔다. 따라서분자에는 57MHz폭을두고, 분모에는전체이동통신용주파수폭을둔다. 2013년 2월말현재이동통신용으로 260MHz폭이할당되어있고, 2013년상반기에최대 140MHz폭 (1.8 GHz대역 50MHz폭, 2.6MHz대역 80MHz폭 ) 이추가로할당될예정이다 ( 방송통신위원회보도자료, 2012.12.24). 여기에 LTE-TDD용 57MHz폭을더하면, 주파수할당률의분모는 447MHz가된다. 이주파수할당률 (57/447) 을앞서구한 6년동안의전체이동통신서비스매출액에곱하면, 57MHz폭이기여한서비스매출액은 18조 9,681 억원이다. 1MHz당으로는 3,328억원이다. 3. WiBro 용과 LTE-TDD 용간의서비스매출액비교 WiBro용으로할당된 57MHz폭을이용기간종료시까지 WiBro용으로그대로활용할경우와용도를전환하여 LTE-TDD용으로활용할경우의서비스매출액을앞에서추정해보았다. 그결과를요약하면다음과같다. WiBro용으로활용할경우서비스매출액 ( 직접매출액 ) 은시나리오 1~3에서각각 9,196억원, 1조 8,569억원, 4조 4,901억원으로추정되었다. 이를 1MHz당으로계산하면각각 161억원, 326억원, 788억원이다. 여기에 WiBro 무선랜중계에의한간접매출액까지포함할경우, 시나리오별로 57MHz폭당각각 1조 1,973억원, 2조 4,177억원, 5조 8,461억원으로구해졌다. 이를 1MHz당으로계산하면각각 210억원, 424억원, 1,026억원이다. LTE-TDD용으로활용할경우에는 18조 9,681억원, 1MHz당으로는 3,328억원으로추정되었다. LTE-TDD용으로활용할경우, WiBro용 ( 직접매출액기준 ) 으로활용할때에비하여적게는 4.2배에서많게는 20.7배까지많은매출액을창출할것으 77
정보통신정책연구제 20 권제 2 호 (2013. 6) 로추정되었다. WiBro 무선랜중계에의한간접매출액까지포함할경우에는 3.2~15.8배많은매출액을창출할것으로추정된다. 그러나최근제4이동통신사업자의사업허가신청이거듭탈락되는가운데, 신규사업자의진입을통한 WiBro 활성화를기대하기가점점어려워지고있다. 시나리오 3( 낙관적 ) 의실현가능성이점점낮아지고있다는것이다. 이경우, LTE-TDD용으로활용할때의경제적가치가더커질수밖에없다. < 표 10> WiBro 용주파수의 LTE-TDD 용으로의용도전환여부에따른경제적가치비교 용도 서비스매출액 ( 직접 ) 서비스매출액 ( 직간접 ) 시나리오 1 ( 비관적 ) WiBro 용 시나리오 2 ( 중도적 ) 시나리오 3 ( 낙관적 ) LTE-TDD 용 ( 이동통신용 ) 57 MHz 9,196 억원 1 조 8,569 억원 4 조 4,901 억원 18 조 9,681 억원 1 MHz 161 억원 326 억 788 억원 3,328 억원 57 MHz 1 조 1,973 억원 2 조 4,177 억원 5 조 8,461 억원 - 1 MHz 210 억원 424 억원 1,026 억원 - 참고로, 상기의추정된서비스매출액은시시각각변화는이동통신시장변화 를모두반영하지못하였기때문에다소의오류가있을수있음을밝힌다. 78