국내이동통신 3 사의 LTE, WiBro 선택에대한이슈와향후전망 이재혁 한국정보화진흥원수석연구원 LTE 기술의진화과정지금우리가사용하고있는 3G 이동통신규격등유럽식 WCDMA 의연장선상에서발전된이동통신규격을 LTE(Long Term Evolution) 라고지칭한다. LTE 전송속도는다운로드최대 75Mbps 로 WCDMA 대비최대 5 배에이른다. LTE 통신규격을이해하기위해서는무선이동통신규격의발전과정을먼저살펴보는것이좋다. 무선이동통신규격은큰범주로제1세대 (1G), 제2세대 (2G), 제3 세대 (3G) 로나누어지며, 현재제4 세대 (4G) 방식으로발전하고있다. 각세대구분의가장중요한기준은데이터전송속도의차이에있다. 1) 1G 통신규격 1G 이동통신방식은 아날로그통신으로음성을그대로전송하는방식 이기때문에전송하는데이터의양이컸을뿐더러전송속도의한계도있었다. 1G 이동통신은국내에는 1988 년부터 1996 년까지적용됐다. 2) 2G 통신규격 2G 이동통신방식은기존아날로그방식인 1G 이동통신의단점을개선해음성을디지털신호로변환해전송하는 디지털통신 이다. 통신방식이디지털로전환됨에따라 1G 이동통신방식보다적은데이터용량으로훨씬더깨끗한품질로통화할수있게되었다. 1996 년국내에도입된이래현재까지사용되고있다. 14
이통 3 사, 4G 환경에서의 LTE, WiBro 선택에대한이슈와향후전망 < 표 1> 이동통신기술의진화과정 1G 2G 3G pre-4g / 4G 접속방식아날로그 GSM CDMA WCDMA CDMA2000 와이브로 LTE/ LTE-Advanced 와이브로 -에볼루션 ( 와이맥스 2) 전송속도 - 14.4~64kbps 144kbps~2Mbps 100Mbps~1Gbps 전송형태 음성 음성 / 문자 음성 / 문자 / 동영상 음성 / 문자 / 동영상등 다운로드속도 (800MB 동영상 ) 다운로드불가약 6 시간약 10 분약 85~6 초 ( 이론적 ) 참고로 2G 이동통신규격은 GSM(Global System for Mobile communications, 유럽방식 ) 과 CDMA(Code Division Multiple Access, 미국방식 ) 로나뉜다. 전세계적으로 GSM 을더많이사용했는데, 국내는모두 CDMA 방식을채택했다. 4) 4G 통신규격지난 2008 년 ITU(International Telecommunication Union, 국제전기통신연합 ) 에서 4세대이동통신규격을정의하면서, 저속이동시 1 Gbps, 고속이동시 100 Mbps 의속도로데이터를전송할수있어야한다고규 정했다. 이에따르면현재국내및해외에적용된 LTE, 3) 3G 통신규격 3G 이동통신규격은 2002 년 12월부터상용화되어현재까지보편적으로사용되고있다. 처음에는 IMT 2000 라고명명된프로젝트로진행되어, 2000 년부터 1,800~2,200 MHz 주파수대역을전세계공통으로적용하려했으나제대로시행되지는않았다. 유럽식 GSM 은 WCDMA 로, 미국식 CDMA 는 CDMA 2000 으로각각나뉘어발전되었기때문이다. 미국식 CDMA 2000 은 CDMA 2000 EV-DO, 리비전 (Rev.) A/B 등으로, 유럽식 WCDMA 는 HSPA(HSDPA/HSUPA), HSPA + 등으로발전 와이브로는엄밀히말해제 4세대이동통신규격이라할수없다. 또한, 당시 ITU 는제 4세대이동통신규격의선정후보로 LTE 를개선한 LTE-Advanced 와와이브로를개선한와이브로 -에볼루션, 와이맥스 2를언급한바있다. 따라서, LTE 와와이브로는 pre-4g 혹은 3.9 세대 로, 진정한 4G 규격은각각이발전한 LTE-Advanced 와와이브로 -에볼루션 ( 와이맥스 2) 으로보는것이대체적인견해였다. 따라서, 각국의이동통신사는이를 제 4G 라고부르고있다. 하며데이터전송속도가향상됐다. 전세계적으로보 면 WCDMA 방식이 70% 이상차지하고있으며, 현재국 Interaction 시대의도래 내에는 SK 텔레콤과 KT 가 HSPA, HSPA + 방식으로, LG 유플러스는 CDMA 2000 EV-DO 리비전 A 방식으로서 비스하고있다. 2011 년 7 월국내무선이동통신시장의관심은새로 운이동통신규격, LTE 에있다. 스마트폰, 태블릿 PC, 스마트 TV 등모바일기기의보급이증가하면서폭발 2011 SUMMER _ vol.57 15
적으로늘어난데이터전송량을기존의무선이동통신방식으로는더이상감당할수없기때문이다. 최근들어자주발생하는스마트폰통화끊김현상이나무선인터넷접속불가현상등이이러한데이터폭증때문이다. 때문에국내외이동통신시장에서는이를개선하면서데이터전송속도도향상된 LTE 통신규격으로전환, 상용화하기위해안간힘을쓰고있다. 지난 7월 1일부터 SK텔레콤과 LG유플러스가 4G 이동통신서비스인 LTE 를상용화했다. KT는 11월에 LTE 상용서비스를시작한다. Terabytes per Month 92% CAGR 2010-2015 6,000,000 6.3EB 3.8EB 3,000,000 2.2EB 1.2EB 0.24EB 0.6EB 0 2010 2011 2012 2013 2014 2015 * 자료 : Cisco, 2011. 2 그림 1. 전세계모바일트래픽추이및전망 Cisco 자료에의하면전세계무선트래픽은 2015 년까지연평균 92% 성장하여 2015 년경에는월평균 6백만테라바이트가될것으로전망된다 ( 그림1). 트래픽이증가함에따라이동통신사들은추가투자를통해트래픽급증에따른부하해결에나서고있는데, 문제는투자비조달이다. 즉, 가입자에게서받을수있는데이터요금은한정적인데비해투자비는지속적으로증가하고있어, CAPEX( 자본적지출 ) 와매출간의분리 (decoupling) 현상이발생하고있다. 이같은점에서 LTE 는전세계적으로 70% 이상사용되는 WCDMA 의후속기술이기때문에기존 3G 통신망과연동이쉽다는장점이있다. 망투자비용을줄일수있고, 서비스지역을넓히기에도용이하다. 또한, 빨라진전송속도덕분에고화질동영상등을실시간으로감상할수도있고, 클라우드서비스를본격적으로가동할수있기도하다. 즉, LTE 는장기적관점에서의 CAPEX 절감을이룰수있는좋은선택지로판단된다. 또한 4G 기술은 IP 기반의기술이기때문에타서비스와융합한새로운비즈모델과서비스구현이용이하다는점도이통사들이주목한이유중하나이다. 이러한가능성으로인해이미상용 LTE 서비스를제공하고있는미국 Verizon Wireless 와일본도코모등은물론, 일부유럽이통사들도 LTE 는시기가문제일뿐사실상전세계 4G 표준기술로자리잡았다. 국내의경우 SK텔레콤과 LG유플러스는빠른 LTE 도입을추진하는반면, KT는이들양사보다는느린행보를보이고있어서로차이를나타내고있다. SK텔레콤과 LG유플러스양사는 7월서울등일부수도권지역에서상용서비스를시작해전국으로확대할계획이다. 반면 KT는 LTE 자체보다는 3W와의결합을강조하는추세다. 즉, 3G, 와이브로, 와이파이등다양한네트워크를 LTE 와조합함으로써데이터부하분산을통하여유저들의다양한이용환경에맞는최적의네트워크를제공함으로써소비자가치를높이려하고있다. 국내외 LTE 의전개상황 LTE 는지난 2009 년 12월스웨덴과노르웨이에서텔리아소네라 (Telia Sonera) 사가최초로상용화했다. 이 16
이통 3 사, 4G 환경에서의 LTE, WiBro 선택에대한이슈와향후전망 < 표 2> 미래인터넷종합계획 변수 11 년 ~ 12 년 (2 년간 ) 13 년 ~ 15 년 (3 년간 ) 16 년 ~ 20 년 (5 년간 ) 초광대역기반무선최적화 이동통신 - 3.9G (LTE) 상용화 ( 기지국당 300~600Mbps) - 4G (LTE-A/WiBro Evolution) 상용화 ( 기지국당 1Gbps) - 4G 확산 or 5G 상용화 ( 기지국당 1Gbps~) WiFi - 300~600Mbps - 수 Gbps급 (802.11 ac, ad) 도입및확대 - 이종망간 (3W) 이동성이동성 - 이종망간이동성도입 - 이종망간이동성확대시범적용 * 자료 : KCC, 2011 후미국의버라이즌과 AT&T, 유럽의보다폰, 일본의 NTT 도코모등전세계에서여러이동통신사가 LTE 이동통신규격으로전환하고있다. 한편 LG U + 는 2011 년 7월부터서울지역에 LTE 서비스를개시하고, 전국망구축도 2012 년 2분기에마무리한 필요하다는입장이다. 그러나, 이 2.1 GHZ 대역은 KT와 SK 텔레콤은참여가배제되면서 1.8 GHZ 와 800MHZ 주파수확보를위한통신사업자간의경쟁이치열하게벌어질전망이다.( 디지털타임, 2011.7.4) 다는전략을발표했다. SK 텔레콤도 7 월서울지역 LTE 서비스를시작으로 2012 년에는수도권과 6 대도시로확 클라우드기반네트워크아키텍처구축 대하고, 2013 년전국서비스를개시한다는계획이다. KT는지난 3월부터서울및수도권등전국 82개도시와주요고속도로에또다른 pre-4g 기술인와이브로망을구축했으며 4G 와이브로를와이파이로바꿔주는퍼블릭에그를통해이동중에도와이파이를사용하도록확충했고, 11월부터본격적인 LTE 서비스에들어갈계획이다.(2010.3, 무선인터넷활성화종합계획 ) LG 전자는컴퓨터의 USB 포트에꽂아 LTE 통신서비스에연결하는 4G LTE 모뎀을국내처음으로출시, LG U + 와 SK 텔레콤에공급하고있다. 이 LTE 모뎀은기존의와이브로모뎀과유사한형태로, 최대 100 Mbps( 내려받기 )/50 Mbps( 올리기 ) 속도로언제어디서든간편하게인터넷을이용할수있다. 이는와이파이등에의존하던기존의공간제약적인인터넷환경을변화시키는것이다. LTE 구축주파수확보에있어서 SKT 는이미 800 MHZ 대역을확보하고있고 2.1 GHZ 대역역시확보하고있으나, LTE 서비스를위해서는추가주파수대역이 이동통신사들은 LTE 서비스를시작으로, 트래픽부 하문제를해결하면서효과적인 4G 전환에고심하고 있다. 50 억의인터넷인구와 1,000 억대의접속기기, 비 디오콘텐츠및무선인터넷활성화로인해트래픽폭 증이전망되며, 국내경우 2015 년에는 2010 년대비무선 국내통신사무선트래픽전망 ( 월 ) ( 단위 : PB/ 月 ) 180 연평균증가율 : 103% 150 120 90 60 30 0 2010 2011 2012 2013 2014 2015 * 자료 : 국내통신 3 사 (2010 : WiFi 등고정형제외 ) 그림 2. 국내통신사무선트래픽전망 ( 월 ) 2011 SUMMER _ vol.57 17
트래픽 35배증가를전망하고있다. 세계적으로무선트래픽은 2010 년 0.2 EB( 월 ) 에서 2015 년 6.3 EB( 월 ) 도달 (EB=1018Byte), 국내의경우무선트래픽은 2010 년 4.4 PB( 월 ) 에서 20115 년 151.9PB( 월 ) 도달 (PB=1015Byte) 할것으로전망하고있다 (KCC, 미래인터넷구축추진전략 ). 결국이동통신사들이 LTE 를도입해도현재와마찬가지로또다시 데이터트래픽부하 라는문제에직면하게될것이며, 이를해결하기위한방안을찾아야한다. 이같은방안으로주파수추가확보뿐아니라베이스밴드의기술적진화, 그리고보다효율적인기지국도입및셀아키텍처의구축등이제기되고있다. LTE 서비스가시작된현재 CAPEX 와 OPEX( 운영비용 ) 는이동통신사의큰중심과제중하나이다. 이동통신사들은투자비를최소화하면서트래픽을처리하고 효과적으로 LTE 등 4G로전환할수있는방안에초점을맞추기시작했다. CAPEX 는물론 OPEX 까지대폭절감할수있는이동통신사의솔루션은클라우드기반의기지국아키텍처이다. SKT 텔레콤의 SCAN, KT 의 CCC, 그리고 LG 유플러스의뱅크기지국이그대표적사례로, 이들솔루션은기술적접근방식에서는거의유사하다. 기지국의신호처리와자원관리제어등콘트롤역할을담당하는 DU(Digital unit) 는클라우드기반으로한곳의기지국에집중시키고, 여기에전파신호를증폭해안테나로방사하는수동적역할만 RU(Radio unit) 에남겨두어 DU 와원격접속시키는구조이다. 이는서비스대상지역에 RU 만설치하면되기때문에설치장비단가는물론, 유지보수, 소요전력등운용비용을절감할것으로기대된다. 물론클라우드기반의네트워크아키텍처도입만으로는미래트래픽폭증에대한해결책이될수없지만, WCDMA/CDMA 망 3G/LTE 단말 LTE 망 3G 기지국 WiFi 핫스팟 LTE기지국무선라우터 노트북 스마트폰 펨토셀핫스팟 3G/LTE 단말 WiFi 스마트폰 * 자료 : 애틀러스, 2010.1 그림 3. LTE 시대의네트워크아키텍처 18
이통 3 사, 4G 환경에서의 LTE, WiBro 선택에대한이슈와향후전망 트래픽부하경감이유저경험과직결되는만큼이동통신사들은가능한모든방안을강구하게될것이다. 기존 3G와 LTE 의기지국확대를통한망용량확대와와이파이나펨토셀같은우회망을통한망용량확대가예상되며, 동시에클라우드기반의네트워크아키텍처가될것으로보인다. 서비스모두 IP 기반으로제공될수밖에없다. 결국전국커버리지가갖추어지지않은상황에서음성서비스를원활하게제공하기위해서는 3G를이용해야만한다. 실제로대다수의 LTE 이통사들은상당기간동안 3G-LTE 듀얼모드단말을통해음성은 3G, 데이터는 LTE 를통해제공하는모델을유지할것으로전망된다. 미국버라이전사는내년부터싱글모드 (single-mode) 단 결론및시사점 말을통한음성서비스 (VoLTE) 를시작할예정이라밝혀 주목을받고있다. LTE 의 3G 대비고속 (high speed), Qos 보장, 대 용량 (high capacity), 그리고저지연성 (low latency), MIMO(Multiple-Input Multiple-Output) 등의특성을강조하는애플리케이션들이등장할것으로예상되며, 이는새로운서비스뿐아니라이미존재하고있는기존서비스들에게도많은파급효과를줄수있다. LTE 는 All-IP 기반의기술로서, 음성은물론데이터 앞서언급한바와같이무선인터넷과 SNS 의영향력급증, 개인 기업 사물전반의 ICT 내재화, 통신 방송 컴퓨팅융합등기존인터넷망에서해결하기어려운수요가급증하고있다. 이제이동통신사들에게 LTE 는단순히도입문제가아니라, 효과적인도입방안에초점이맞추어지고있 USER Interaction DU03 UC04 Interaction DEVICE C&S Interaction DD01 DC02 Interaction 1) DD : Device & Device ex) 초고속 Wireless HD기술 2) DC : Device & Contents ex) Android 등의개방형 OS 3) DU : Device & User ex) Social, 검색, 추천기술등 4) UC : User & Contents ex) 다양한 UI 관련기술등 그림 4. 스마트디바이스의인터렉션모델 * 자료 : ROA 컨설팅 2011 SUMMER _ vol.57 19
다. 즉, LTE 를운영하는전체비용 (CAPEX, OPEX) 을절 감하고, 이를통한데이터매출은최대화하는전략에 대한고민이시작된것이다. LTE 망의도입추세는기존 3G망에대한의존이상당기간지속됨을의미하며기존망의경쟁력이 LTE 로전이될가능성이높다. 또한 LTE 도입에따른바이트 (Byte) 당비용절감유인이외에, 신규무선데이터비즈니스모델 (BM) 의발굴은모든이동통신사의공통과제이다. 또한, 결국누가먼저인터렉션포인트의기술적인우위를선점하여유저 (User) 들에게제공할수있는가로요약될수있다. DD/DC/DU/UC 간인터렉션을촉진하는요소기술을선점하고단말에적용하여유저와커뮤니케이이트한다면기술적전략에서우위를점할뿐만아니라한차원높은통신서비스가제공될것이다. [ 참고자료 ] [1] 정근호, 애틀러스리서치앤컨설팅, LTE 도입관련주요이슈와향후전망, 2011. 4 [2] KCC, 무선인터넷활성화종합계획, 2010. 3 [3] 김진영, ROA 컨설팅, 스마트디바이스의진화및확산방향, 2011. 6 [4] 허성욱, KT경영연구소 글로벌사업자 LTE 도입전략및시사점, 2010. 9 [5] LGERI, MWC2009 이동통신의발전방향 리포트, [6] KCC, 인터넷인구 50억시대미래를대비한인터넷발전전략, 2011. 6 [7] 윤영우, LG 전자, Capacity Enhancement Techniques for LTE-Advancd KRnet 2011.6 [8] 박정신, 삼성전자, LTE/LTE-A Self optimization Network, KRnet 2011.6 20