2017. 2. 22 (17-15 호 ) : 5G 시대를준비하는플레이어들 5G의개념과특성 5G 표준선점의중요성과주요국가들의동향 5G 시장선점과상용화를위한업체들의노력 5G가만들어갈미래
[Summary] 5G는 2020년상용화를목표로하는 5세대이동통신 이동통신기술은약 10년을주기로혁신을거듭하여현재는 4세대인 LTE가보급중이나, 급증하는트래픽을수용하고신산업에대응하기위해 5세대이동통신상용화가절실 5G에서는 1GB 크기의영화를 10초안에다운받을수있으며, 통신지연시간을감소시켜즉각적인반응이가능. 반경 1km2안에최대백만개의사물을연결할수있고, 시속 500km의고속철도안에서도끊김없는통신서비스를지원할수있을것 국제전기통신연합 (ITU) 에서는과거처럼전송속도를올리는것에만주목하지않고사물인터넷과자율주행차시대를대비한다양한통신기술들을요구 각나라들은 5G 표준선점을통해연관산업전반에걸친우위확보를도모 5G는 ICT 기기및콘텐츠분야의미래경쟁력뿐아니라부상하는신산업들의성패를결정 국토면적이작아전국토에네트워크망이설치되기수월한한국과일본이특히적극적이며, 한국은 2018년평창동계올림픽에서, 일본은 2020년도쿄올림픽에서 5G 상용화를추진 중국은 13억시장을기반으로 5G 시대글로벌 Rule Maker로도약을도모 기업들은국적과업종의경계를벗어난협력을통해 5G 표준선점과상용화를위해노력 5G의성격상한업체가모든솔루션을제공하기어려워생태계구성이필수적이며, 글로벌표준으로인정받기위해서는자신이속한생태계에보다많은참가자들의참여가필요 이동통신사들은매출확대와플랫폼역할강화를, 장비및단말기제조회사들은 IoT 시장에주목하며상용화를적극추진하고있으며, 자동차제조사들도자율주행차시장선점을위해노력 5G를통해통신뿐아니라, 제조와유통을비롯한산업각분야와교통, 문화등다양한영역에서변화가이루어질것으로전망 Industry 4.0과자율주행차의고도화, AR 및 VR의대중화와엔터테인먼트산업의성장등이현재예상되는 5G 시대의주요변화 5G 의개념과특성 이동통신기술은 1세대아날로그방식에서부터약 10년을주기로혁신을거듭하여현재는 4세대인 LTE가보급중이나, 급증하는트래픽을수용하고부상하는신산업에대응하기위해 5세대이동통신상용화가절실 아날로그방식의초기이동통신은음성만을지원했으나, CDMA( 무선분할다중접속 ) 기술의상용화로디지털통신과문자전송이가능한 2세대로진화 1
2007년 3세대이동통신 (IMT 2000) 의상용화로무선인터넷시대가열렸고, 2011년에는 4 세대 LTE(Long Term Evolution) 기술로영상스트리밍서비스가대중화 [ 표 1] 세대별이동통신주요특징 세대 1G 2G 3G 4G 5G 전송속도 14Kbps 144Kbps 14Mbps 75Mbps 20Gbps 주요서비스 음성 음성 + 문자 음성 + 데이터 데이터 + 동영상 실감 초고화질 주요기술 아날로그 GSM, CDMA WCDMA 밀리미터파, OFDM, 소형셀대규모캐리어묶음기술다중안테나 시기 1990년전 1990년대 2000년대 2010년대 2020년후 자료 : 특허청보도자료, 5G통신특허글로벌선점경쟁뜨겁다 (2014.3) 세계적으로는 2G와 3G 인구가다수를차지하고있으나, 글로벌시장조사기관들에따르면시간이지남에따라 LTE가점진적으로이전세대기술을대체하여이동통신시장성장을주도할것으로기대 - Ericsson Mobility Report(2016.11) 에따르면 2016년 11억개수준인 LTE 가입자는연평균 20% 씩증가하여 2022년에는 46억에달할전망 데이터사용량폭증과사물인터넷을위한새로운통신기술의요구등양적 질적통신기술혁신의필요성이 5세대이동통신서비스상용화를재촉 - Cisco 전망에따르면동영상스트리밍서비스수요를중심으로모바일트래픽양이 2016 ~ 2021년사이연평균 47% 씩증가 - 사물인터넷서비스실현을위해서는좁은지역에서동시에다수사물들의연결이필요하게될것이며, 빠른속도로움직이는사물의통제와정보수집을위해서는지연시간단축의중요성도더욱높아지게될것 [ 그림 1] 이동통신세대별가입자전망 [ 그림 2] 사용유형별트래픽발생전망 ( 백만Tb) 60 50 40 30 파일공유오디오비디오웹 / 데이터 /VoIP 20 10 0 2016 2017 2018 2019 2020 2021 자료 : Ericsson Mobility Report(2016.11) 자료 : Cisco, Global Mobile Data Traffic Forecast Update 2016-2021(2017.2) 2
5G는 2020년상용화를목표로하는 5세대이동통신 (5 th generation mobile communications) 을의미하며, ITU( 국제전기통신연합 ) 의 5G 정식명칭은 IMT 2020 ITU-R Working Party 5D( 국제전기통신연합의전파분야이동통신실무협의체 ) 는 2015년 6월 5G의새로운명칭과절차및비전을규정하였고, 2016~17 년기간동안무선주파수인터페이스평가를위한성능요건과평가기준및방법을규정, 2020년에는 5G 상용화를실현할계획 [ 그림 3] ITU 의 5G 추진계획 [ 그림 4] 5G 서비스요구사항 자료 : ITU 자료 : ITU 5G는과거처럼전송속도를올리는것에만주목하지않고사물인터넷시대를대비한대량접속과자율주행차를위한지연시간축소등을지원 ITU에서는 5G에대하여총 13개항목에걸쳐기술요구사항을제시 - 최대전송속도, 최대주파수효율, 사용자체감전송속도, 셀경계사용자주파수효율, 평균주파수효율, 면적당트래픽용량, 지연시간, 연결밀도, 에너지효율, 신뢰성, 이동성, 이동성단절시간, 대역폭 한번에얼마나많은데이터를전송할수있느냐를측정하는전송속도는현재 LTE 속도인 300Mbps 에비교해 70배이상빠르며, 실생활에서는 1GB 용량의영화를 10초안에다운로드가가능 단말기와서버 ( 또는기지국 / 타단말기 ) 간응답속도를결정하는지연시간은현재의 1/10인 1ms(ms : 천분의 1초 ) 로감소하여사실상즉각적인반응이가능하게될것 반경 1km2안에최대백만개의사물을연결할수있고, 시속 500km의고속철도안에서도끊김없이통신서비스가이루어지며, 높은에너지효율과주파수효율을달성하게될것으로기대 3
[ 표 2] 4G 와 5G 핵심성능파라미터 [ 그림 5] 4G 와 5G 핵심성능비교 핵심요소 4G 기준 ITU회의도출 (5G) 체감전송률 10Mbps 100Mbps~1Gbps 최대전송률 1Gps 20Gps 이동성 350km/h 500km/h 전송지연 10ms 1ms 최대연결수 10 5 per km2 10 6 per km2 에너지효율 - 4G대비 100배 주파수효율 - 4G대비 2/3/5배 면적당용량 0.1Mbps/ m2 10Mbps/ m2 자료 : ITU-R WP 5D 최대전송률체감전송률면적당용량주파수효율이동성에너지효율최대연결수전송지연 자료 : ITU-R WP 5D 5G 표준선점의중요성과주요국가들의동향 차세대이동통신표준선점을통해통신과연관산업전반에걸친우위확보를기대 글로벌표준으로선정되면시장을리드하고다양한부가가치를창출할수있으나, 초기에기술리더십을놓치면다시추월하기는쉽지않은것이현실 - 퀄컴은이동통신분야표준선점을통해 10억대이상의 ICT기기에자사의칩을공급하고있으며, 스마트폰완제품가격의 2.5%~5% 의수수료를징수 5G의전송속도와지연시간, 최대연결수등은각종 ICT기기및콘텐츠분야의미래경쟁력뿐아니라 IoT, 자율주행차등부상하는신산업들의성패를결정 [ 그림 6] 퀄컴의사업구조 [ 그림 7] 퀄컴매출액현황 특허보유자 칩셋제조사 휴대전화제조사 퀄컴 ( 라이선스사업부 ) 모회사특허사용 퀄컴 ( 모뎀칩셋사업부 ) 부품공급 퀄컴특허비중 - CDMA : 90% 이상 - WCDMA : 27% - LTE 16% 특허사용 삼성, 애플, LG, 화웨이등 라이센스사업부매출모뎀칩셋사업부매출 75.5억불 75.7억불 79.5억불 2013 2014 2015 167.2억불 186.7억불 171.5억불 합계 : 242.7억불 262.4억불 251.0억불 자료 : 공정거래위원회 자료 : 퀄컴사업보고서 국토면적이작아전국토에네트워크망이설치되기수월한한국과일본이특히적극적 이며, 중국은 5G 를통해글로벌 Rule Maker 로도약을도모 한국은 Wibro 시장확산실패를교훈으로표준선점과생태계조성을중점추진 - 정부는국정과제와경제혁신 3 개년계획및미래성장동력에 5G 를포함, 민간은 5G 포럼 을구성하여 2018 년평창동계올림픽에서 5G 상용화를추진 4
일본은산 학 관연계를통해 2020년도쿄올림픽에서 5G 상용화를추진 - 이동통신사, 제조사, 학계, 정부등 43개기관, 125명의전문가로구성된 5G 모바일추진포럼 (5GMF) 을발족 중국은 13억시장을기반으로 2022년베이징동계올림픽에서 5G를개선한 5G Advanced 출시를추진 - 정부는 5G를경제성장전략으로삼고과학기술부등정부부처와민간기업, 학계가참여하여 IMT-2020 프로모션그룹 을운영 유럽은 METIS, 5GNOW를비롯한다양한프로젝트에서 5G 연구를추진 - 대표적으로, 2012년부터 2015년까지의 28개기관이참여한 METIS(Mobile and Wireless communications Enablers for Twenty-twenty Information Society) 는 30여개의중간결과물을공개하여 5G 컨셉형성에공헌 - 5G PPP(Public-Private Partnership) 를통해정부와민간은 14억유로를투자하여연구및대외협력을추진 미국도민간과학계를중심으로연구를진행하고있으며, 연방통신위원회 (FCC) 는 5G 도입을위한규정의재 개정, 주파수밴드제안등을추진 이외에도인도는 TSDSI(Telecom, Standard Development Society of India), 대만은 TAICS(Taiwan Association of Information and Communication Standard), 인도네시아는 5G Forum of Indonesia 를구성하여 5G 상용화를지원 [ 표 3] 주요국가들의 5G 지원활동 - 퀄컴, 뉴욕대, 버클리대등민간과학계중심의 5G 요소원천기술연구추진미국 - FCC는기가비트초밀도 5G모바일네트워크를위한 24GHz 연구 - Horizon 2020의일환으로 5G PPP 추진중, 5G 네트워크연구에 2.4조원투입예정유럽 - EU는 2012년 11월차세대이동통신기술공동연구를위한 METIS 프로젝트를시작 - 영국은서리대중심의 5G 혁신센터 (5G IC) 에서프로젝트착수 (2012.8) - 2020년도쿄올림픽에서자국의 5G 기술을전세계에보여주겠다는목표로 5G 개발 * ITU-R WP5D에의기여나각지역의 5G 검토단체와의연대, 국내외 5G 추진활동일본 * 2014.9 월 5GMF를구성하여연구, 표준, 정보수집, 국제협력및홍보추진 * 2015년부터 5G 연구개발에대규모예산투입, 5G에사용할 7개대역주파수검토 - 표준화기구인 ARIB 산하에 2020 and Beyond AH를설치하고 5G 대응 - 정부 ( 공업정보화부 ) 는기술, 표준화, 주파수등에대해 2020년상용화를목표로정책지원중국 - 과기부는대형국가 R&D사업을통해 5G 요소기술연구 - 5G 프로젝트그룹 (IMT-2020 PG, 2013.2) 을중심으로 5G 기술개발 - 미래부중심으로 5G 후보기술개발, 민관공동협의체 5G 포럼 창설 (2013) - ETRI: Pre-5G 통신, 5G 통신, 단말간이동통신, 차세대와이파이 (2013년) 한국 - 기가코리아사업단 : 홀로그램콘텐츠및밀리미터파이동통신시스템 (2013년) - KAIST : 패턴 / 편파안테나를활용한빔기반전송기술 (2013년) 자료 : 정보통신기술진흥센터, 국내외 5G 이동통신정책동향 2015.11 5
5G 시장선점과상용화를위한업체들의노력 5G를통해이동통신사들은매출확대와플랫폼역할강화를기대 다수의가입자를기반으로닫힌생태계 (walled garden) 를구성하여플랫폼의이점을누려왔던이동통신사들은스마트폰의대중화이후애플, 구글, 카카오와네이버등에플랫폼역할을넘겨주고생태계에서역할이통신망공급자로한정 - 피쳐폰시대이동통신사들은자사의서비스를단말기에기본으로탑재하였고, 콘텐츠와단말기제작자들은이동통신사플랫폼만을통해고객에게접근 - 스마트폰시대이동통신사들은우월적지위를상실하고양질의통신서비스를낮은가격에제공해야하는압력에직면 이동통신사들은 5G를통해정체가우려되는매출성장성을개선하고, 다가올사물인터넷시대에서플랫폼기능을되찾아올것을기대 - 통신단말의확대, 데이터사용량증가로글로벌 5G 시장은 2020년 378억달러에서 5년만에 7,914억달러로성장할것으로전망 (KT경제경영연구소) - SKT는 퀀텀 이라는 5G 브랜드를론칭하고, 향후 3년간네트워크에 6조원, AI, IoT, 자율주행차등신성장산업에 5조원투자계획을발표 - KT는 2020년까지지능형기가인프라등 5G 관련분야에 13조원을투자할계획이며, 2018년 2월강원도와서울일부지역에 5G 시범서비스실시예정 - 8억명의가입자를보유한중국의차이나모바일은 2018년일부지역에서 5G 시범서비스에돌입, 2019년전국 100만개지역에설치된 4G 기지국을 5G 전용으로개량하는작업을추진 - 일본의 NTT 도코모는 2017년 5월도쿄도심에이용자들이체험할수있는초고속, 대용량, 저지연의 5G 트라이얼사이트구축을추진 [ 그림 8] 서비스플랫폼시장의플레이어 [ 그림 9] 세계 5G 시장규모추이 ( 억달러 ) 9,000 피쳐폰시대피쳐폰시대서비스플랫폼서비스플랫폼시대 8,000 7,914 단말기제조사콘텐츠제작자 이동통신사 단말기제조사 금융사 이동통신사 금융사 소비자마켓 소프트웨어 서비스소비자플랫폼마켓 소프트웨어 서비스하드플랫폼웨어 7,000 6,000 5,000 4,000 3,000 3,565 5,348 2,000 1,683 소비자 소비자 이동통신 이동통신 1,000 0 798 378 2020 2021 2022 2023 2024 2025 자료 : 방송통신위원회 자료 : KT 경제경영연구소 6
통신장비와단말기제조업체들역시 5G가촉발시킬사물인터넷과자율주행차시대를겨냥하여기술을개발하고표준화에적극참여 삼성전자는 2011년 5G 연구를시작, 2013년기가급데이터전송, 2014년시속 110km 로이동하는차량에서 7.5Gbps 초고속데이터전송에성공 퀄컴은 5G의경제효과를 12조달러로추산하고, 모바일칩분야의주도권을강화하는한편기지국을거치지않는단말간직접통신과셀의소형화연구개발에주력 인텔은 2015년개발자포럼에서 5G 비전을발표하고디바이스에서데이터센터에이르는네트워크전체에진출할것을선언. CES 2017에서 5G 모뎀칩을공개 노키아는 5G 연구를위한미래기술연구소를 2015년한국에설립. MWC 1 2016에서는무인자동차군집주행서비스, 원거리사용자간초과화질영상전송을시연 화웨이는 2009년이후 5G 이동통신네트워크기술개발에착수하여 MWC에 2011부터 2016년까지매년 5G 관련제품을출품 퀄컴인텔노키아에릭슨 NEC 미쓰비시파나소닉화웨이 ZTE 삼성전자 LG전자 [ 표 4] 주요단말 장비업체의 5G 기술개발 - 5G 이동통신기술확보위해소형셀, 단말간직접통신등의 R&D에주력하고있으며, ETRI 와비면허대역을대상으로 LTE와무선랜기술공존시험 - 5G 기술비전으로 스마트폰에서라우터, 기지국, 그라운드, 수퍼컴퓨터까지모든레벨에분산컴퓨팅을구현해끊김없는 5G 솔루션제공을목표 - 5G 비전으로 지연없는기가급경험형성 제시 * 기술요소로다중안테나 (Massive MIMO) 기술, cmwave/mmwave, 진전된변복조기술, 다수 RAT 통합기술, 무선가상화기술, 고속이동성제공기술제시 - 5G 비전으로 모든사람과사물에게정보에대해제한없는접속 을제시하고 5G 기술로 5.8Gbps 및 5G-LTE 이중연결을시연 - 네트워크부문에서축적한기술및노하우를바탕으로 SDN/NFV 제품화나상용화에중점 - 5G 기지국용 다소자 APAA 시제품개발 - NTT도코모와 5G 이동통신방식위한시험수행에합의 - 신규무선인터페이스기술, 신규아키텍처및세계최고의처리량테스트베드를포함한 end to end 5G 시스템혁신을지속 - 5G 연구에네트워크용량강화외에사용자경험향상에역점을두고 SDA를핵심분야로지목 - 2020년 5G 상용화를목표로 적응배열송수신기술 을고도화하는등핵심기술개발과표준화를주도할계획 - 2015.10 주파수효율을두배로늘린 5G 기술개발에성공 자료 : ETRI 국내외주요단말장비업체들의 5G 이동통신기술개발동향 2016.4 1 Mobile World Congress : 세계최대규모의이동 정보통신산업전시회 ( 시사경제용어사전 ) 7
자신이속한생태계에보다많은참가자들을참여시켜글로벌표준으로인정받기위해국적과업종의경계를벗어난협력을활발히수행 5G는성격상한업체가모든솔루션을제공하기어려워전후방밸류체인을포함한생태계구성이필수적 이동통신사간국제적협력사례 - SKT, KT, 버라이즌, NTT 도코모는 5G TSA(Trial Specification Alliance) 를결성하여 2018년까지시스템개발과서비스일정등에관한협력을추진 - KT는소프트뱅크, 차이나모바일, 보다폰등과함께 GTI 2.0 리더스커미티를구성, AR/VR, AI, IoT, 지능형자동차등 5개혁신분야에서협력할것을발표 이종업종간협력사례 - BMW, 벤츠, 아우디등글로벌자동차업계가구성한 5G 자동차협회 (5GAA) 에 SKT, 차이나모바일, NTT 도코모, 버라이즌등이동통신업체들이합류 - SKT는페이스북, 노키아, 인텔등과 TIP(Telecom Infra Project) 를설립하여 5G 이후급증할데이터의효율적처리를협의 - 삼성전자는 5G 이동통신기술개발과관련해한국의 5G 포럼, 중국의 IMT-2020, 일본의 ARIB 2020 and Beyond AH, 유럽의 Horizon 2020, 영국서리대의 5G IC 와협력 정부차원의협력사례 - 한중일 3국은이동통신표준협력회의 (CJK IMT WG) 를분기별로개최하고 5G 주파수, 비전, 기술동향등에대한조율을추진 [ 그림 10] 이종업체간협력사례 [ 그림 11] 5GAA 가입사 통신사 (SKT)- 장비제조사 ( 에릭슨 )- 자동차제조사 (BMW) 협력으로시속 170km 에서 3.6Gbps 전송속도를시현 (2016.12) 자료 : Ericson 자료 : 5GAA 8
5G 가만들어갈미래 이동통신기술의발전은경제를포함한다양한영역에서변화의기반이되었으며, 5G 시대에는더욱혁신적인변화가수반될것으로기대 연간수억대씩팔리는휴대전화는반도체를비롯한 IT산업성장의토대가되고있으며, 인터넷과스트리밍서비스는전자상거래및엔터테인먼트산업성장을견인 스마트폰의확산에따른소셜미디어의영향력강화로중동의민주혁명, 한류의확산등사회 / 정치적변화도이동통신기술발전과밀접히연관 빨라진전송속도, 짧아진지연시간, 최대연결기기수확대와에너지효율성제고등 5G 기술이상용화된다면 IoT와빅데이터를기반으로다양한산업에영향이파급될수있을것 Industry 4.0과자율주행차의고도화, AR 및 VR의대중화와엔터테인먼트산업의성장등이현재예상되는 5G 시대의주요변화 IoT를기반으로생산기기와생산품간통신체계를구축하여전체생산과정을최적화하는 Industry 4.0은 5G 도입으로가속화될수있을것으로예상 - 판매와유통, 재고, 생산의유기적결합을통해생산설비가상황에따라능동적으로작업방식을결정하여공정을스스로판단하고효율적으로생산 자율주행차에서는 5G를통해주행안정성을향상시킬수있을뿐아니라, V2X를구현하여교통체계의혁신이이루어질것으로기대 - 설치된센서로신호와차선, 앞 뒷차와의간격을파악하여독자적으로움직이는수준을넘어서, 수천대이상의다른자동차, 도로와교량, 신호체계등인프라, 보행자들과의통신을통해주행능력과안정성을대폭확대하여스스로운전하는것보다빠르고안전하며, 안락하고예상가능한주행을구현 대용량동영상의실시간스트리밍이가능해져 VR/AR의콘텐츠가더욱다양해질것이며, 엔터테인먼트등관련산업규모도확대될것으로전망 - 2차원동영상에비해 10배이상의용량이필요한 VR은기존통신기술의전송속도로는제약이존재하였으나, 5G를통해대중성이확대될것으로예상 < 책임연구원이택수 (taeksu.lee@kbfg.com) 02)2073-5783> 9