THEME INSIDE THEME 1 의 등장배경과 발전과정 장연상 한국정보화진흥원 책임연구원 1. 들어가는 말 는 2009년 12월 LG전자가 세계 최초로 단말 기용 칩을 공개하고, 같은 해 12월에 북유럽 최대 이 동통신사인 Telia Sonera가 세계 최초로 상용서비스 를 시작하며 우리 품으로 다가왔다. 국내에서는 2011 년 7월 1일에 SK텔레콤과 LGU+가 상용서비 스를 시작하였다. 서비스 상용화 1년이 경과한 지난 6월말 기준으로 국내 서비스 가입자 수는 700 만 명을 넘어섰으며, 올 연말까지 1,4000만 명을 돌 파할 것으로 이동통신사업자들은 전망하고 있다. 이 에 이동통신사업자들은 세계 최초의 전국망 구축 이 나 4G 와 같은 각종 수식어를 동원하며 붐을 조성하기 위한 마케팅에 박차를 가하고 있다. <그림 1> 국내 가입자수 전망 국내 가입자수 전망 (2011~2016) 6000 5,000 5,300 5000 4,500 4000 3,300 3000 2000 1,400 1000 113 0 2011 2012 2013 2014 2015 2016 *출처 : ETRI, 2012 이에 본고를 통해 차세대 4G 이동통신 서비스로 부상하고 있는 가 진화해온 과정을 되돌아보고, 지난 2011년 도입 이후 지금까지 의 변화된 모 습을 짚어봄으로써 서비스가 무엇이고, 그것이 06 통신연합 www.ktoa.or.kr
의 등장배경과 발전과정 우리에게 어떤 의미를 지니고 있으며 어떤 변화를 가져올 수 있는지에 대해 되새겨 볼 수 있는 기회를 갖게 되길 바란다. 업자였던 한국이동통신(SK텔레콤의 전신)도 지난 1984년 AMPS 방식으로 차량형 이동통신 서비스를 시작하였다. 2. 이동통신 서비스의 발전과정 최초의 1세대 아날로그 방식 이동통신 서비스는 1979년 일본에서 시작되었고, 이후 미국, 영국 등에 서 뒤이어 이동통신 서비스를 시작하였다. 미국은 1983년 주파수분할다중접속(Frequency Division Multi Access) 방식의 AMPS(Advanced Mobile Phone System)로 불리는 독자적 규격의 아날로그 이동통신 서비스를 개발하여 북미지역을 중심으로 널리 보급하였다. 국내 최초의 이동통신서비스 사 이동통신 서비스는 2세대로 넘어오면서 디지털 방식으로 전환되는데, 1987년 유럽의 이동통신사 업자와 장비업체들을 중심으로 최초의 2세대 디지 털 방식 이동통신 표준인 GSM(Global System for Mobile Communications)이 개발되었다. 이동통신 서비스가 디지털 방식으로 전환되면서 1세대 아날 로그 방식 이동통신 서비스에 비해 향상된 변조 및 음성부호화가 가능하였고, 보안 측면에서도 향상이 이루어졌다. AMPS와 달리 GSM은 시분할다중접속 (Time Division Multi Access) 방식을 채택하였다. <그림 2> 이동통신 기술의 진화 과정 1995 2000 2005 2010+ Mobility 4G High Speed Medium Speed Low Speed 1G AMPS 2G GSM/CDMA 2.4 GHz WLAN 3.5G 3G HSDPA/EV-DO W-CDMA/CDMA2000/ 802. 16e-2005 TD-SCDMA Fixed-WIMAX 802. 16-2004 5 GHz WLAN 802.11b Bluetooth PAN 802.11a/g Mobile-WIMAX High speed WLAN 802. 16m 802.11n -14.4 Kbps 144 Kbps 384 Kbps <50 Mbps <100 Mbps Data Rates *출처: 아틀라 리서치, 2010 2012 SUMMER _ vol.61 07
THEME INSIDE THEME 1 또 다른 2세대 디지털 방식 이동통신 서비스 표준 인 IS-95(CDMA로 더 잘 알려져 있음)는 부호분할 다중접속(Code Division Multi Access) 1) 방식으로 퀄컴사에 의해 1993년에 개발되었는데, 우리나라는 1996년에 IS-95를 상용화하였고 사실상의 국내 단 일 표준으로 채택함으로써 IS-95가 GSM과 맞서는 2세대 이동통신 서비스 시장의 양대 산맥으로 성장 하는 데 큰 기여를 하였다. 2) 이를 계기로 국내업체들 은 CDMA 방식 장비와 단말 제조 부문에서의 선도 적 경쟁력과 기술력을 바탕으로 세계 시장에 진출하 였고, 국내 이동통신 서비스업체도 동남아와 북미를 중심으로 해외 CDMA 서비스 시장에 진출함으로써 우리나라를 이동통신 선진국가의 반열에 올려놓는 계기를 마련하였다. 3세대 이동통신 서비스로 넘어가면서 2세대 이동 통신서비스 시장을 양분했던 GSM과 CDMA는 각 각 WCDMA와 cdma200이라 불리는 CDMA 기반 의 3세대 이동통신 서비스 표준을 내놓았다. 두 표 준은 CDMA라는 2세대 표준 이동통신 방식을 채 택했다는 점에서는 같지만, WCDMA가 비동기 식이었던 데 반해 cdma2000은 동기식이라는 차 이를 가지고 있다. 국내의 경우, SKT와 KT(당시 KTF)가 WCDMA 방식으로, LGU+(당시 LGT)는 cdma2000 방식으로 3세대 이동통신서비스를 선보 였다. 이후 WCDMA는 HSDPA, HSUPA, HSPA+ 등 으로 진화를 거듭하였고 3), 이에 질세라 cdma2000 또한 EV-DO/Rev. A, EV-DO/Rev. B 등으로 진화 <표 1> 세대별 이동통신시스템 기술 비교 구 분 1G 2G 3G 3.5G 3.9G 4G 표준기술 AMPS IS-95 GSM WCDMA CDMA2000 HSDPA -Advanced 전송방식 아날로그 통신 CDMA TDMA CDMA/ FDD WCDMA /FDD - 하향: OFDMA/ FDD - 상향: DFTS- OFDM (SC-FDMA) - 하향: OFDMA/FDD - 상향: Clustered DFTS-OFDM (SC- FDMA) 최대 전송률 업로드 음성 14.4Kbps 1.8Mbps 1.4Mbps 50Mbps 300Mbps 다운로드 전용 57.6Kbps 3.1Mbps 14.4Mbps 100Mbps 600Mbps CD 1장(700MB) 전송시간 - 24시간 30분 6분 30초 56초 9.3초 주요 서비스 음성 음성, 문자 음성, 문자, 인터넷 음성, 문자, 고속인터넷 음성, 문자, 초고속인터 넷, 대용량 멀티미디어 (HD, Full HD) 음성, 문자, 초고속인터넷, 대용량 멀티미디어(Ultra Full HD, 3D) 이동성 - - 250km/h 250Km/h 350Km/h 이상 350Km/h 이상 상용화 시기 1978년 1992년 2000년 2006년 2009년 2014년 * 출처: ETRI, 2011 08 통신연합 www.ktoa.or.kr
의 등장배경과 발전과정 하며 소위 3.5세대 이동통신서비스라는 이름을 갖 게 되었다. WCDMA의 경우 HSPA+에 이르러서는 다운로드 속도가 최고 28Mbps를 기록하여, 700MB 영화 한 편을 모바일 인터넷으로 5분 내에 다운로드 하는 것이 가능해졌다. 3. 서비스의 등장 우리가 현재 사용하고 있는 는 3GPP Release 8을 의미하는 것으로, 제한된 주파수 대역에서 ITU- R이 제시했던 차세대 이동통신시스템의 요구조건을 충족시키기 위해 다양한 신기술을 채택하였다. 우 모바일 인터넷에 대한 이용자들의 요구수준이 점 점 높아지고, 이를 충족시킴으로써 수익성을 증대 시키고자 하는 이동통신사업자들의 요구가 맞아떨 어짐으로써 새로운 차원의 모바일 이동통신서비스 에 대한 기대와 수요가 매우 높아졌고, 이에 2008년 ITU-R(ITU-Radiocommunications Sector)는 차 세대 이동통신시스템에 대한 후보 규격 제안을 요청 하였다. 이후 후보규격들에 대한 면밀한 검토 결과, 2010년 ITU-R은 3GPP의 -Advanced 기술과 IEEE 802.16m 기반 WiMax 기술이 자신들의 요구 조건을 충족시킴을 확인하고 이들을 4세대 이동통 신시스템으로 인정하였다. 이처럼 세대를 거듭하여 진화해오면서 이동통신 서비스는 음성통화 서비스 중심에서 벗어나 데이터, 동영상, 메시징 등 다양한 서비스로 변화해 왔고 데 이터 전송속도가 획기적으로 증가하였다. 유선인터 넷을 통해 제공되는 다양한 서비스에 익숙해진 이용 자들로부터 언제 어디서나 그 서비스들을 이용하고 자 하는 강력한 요구들이 제기되었고, 이를 충족시 선 직교주파수분할다중접속(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 사용하여 데 이터 전송속도를 늘렸고, 다중송수신안테나(MIMO, Multi Input Multi Output)를 활용하여 주파수 이 용효율을 향상시켰다. 이를 통해 상향 전송속도는 최 대 50Mbps, 하향 전송속도는 최대 100Mbps를 실현 하였다. 또한 는 전송 프로토콜을 간소화해 지연 시간을 100ms 이하로 줄인 것도 최대 강점 중 하나 이다. 4) 구 분 CDMA OFDM 셀간 간섭 셀간 간섭 제거 가능 상호간섭 발생 전력 소모 보통 높은 전력 소모 상향 링크 상호간섭 MIMO 동작 반사파에서의 초고속 데이터 전송 <표 2> CDMA와 OFDM 기술의 비교 통화자간 상호간섭 불리 매우 복잡 통화자간 간섭 없음 유리 유리 키기 위해서는 유선 인터넷 서비스와 맞먹는 수준의 전송속도와 안정성이 보장되는 모바일 인터넷 서비 스를 제공해야 했기 때문에 필연적일 수 밖에 없었 던 변화와 진화의 방향이었던 것이다. 의 차세대 버전인 -Advanced는 상하 향 전송속도를 최대 1Gbps와 500Mbps로 목표로 하고 있으며, 유선네트워크보다 높은 QoS 제공을 지향한다. -Advanced는 반송파집적(Carrier 2012 SUMMER _ vol.61 09
THEME INSIDE THEME 1 Aggregation), 보다 고도화된 다중송수신안테나 (MIMO), 무선중계기(Wireless Relays), 확장된 셀 간섭제어(eICIC, enhanced Inter-Cell Interference Coordination), 다중노드협력전송(CoMP, Coordinated Multipoint) 등의 신기술을 채택함으로 써 보다 훨씬 향상된 성능을 보여주고 있다. 언론이나 이동통신사업자들이 뉴스, 기사, 광고 등을 통해 현재의 를 4G 서비스로 표현하는 경 구분 무선접속기술 (release8) DL: OFDMa UL: SC-FDMA - Adnances(release10) DL: OFDMA UL: SC-FDMA Duplex 방식 FDD/TDD FDD/TDD 최대 단말 이동속도 채널 대역폭 최대 데이터 전송속도 주파수 효율 대기 시간 Volp 용량 <표 3> vs. -Advanced 350km/h 1.4, 3, 5, 10, 15, 20MHz DL: 302 bps (4X4 MIMO) UL: 75 Mbps (2X4 MIMO) DL: 1.91 bps/hz (2X2 MIMO) UL: 0.72 bps/hz (1X2 MIMO) Link layer < 5ms Handoff < 50ms 80명/sector/ MHz(FDD) 350km/h release8의 조합 DL: 1Gbps UL: 300 Mbps DL: 30 bps/hz UL: 15 bps/hz Link layer < 5ms Handoff < 50ms 80명 이상/sector/ MHz(FDD) 우가 많은데, ITU에서 현재의 를 4G로 호칭하 는 것을 정식으로 승인 5) 한 바 있으므로 틀린 표현이 라 할 수는 없겠지만, 현재의 는 일뿐, 진정 한 의미의 4G 서비스는 -Advanced로 보는 것 4. 서비스의 진화 2011년 주파수 경매를 통해 이동통신 3사는 서비스용 주파수를 할당받은 바 있다. 7) 이로써 이동 통신사업자들은 이때 할당받은 주파수와 기존 서비스용 주파수를 모두 서비스용으로 확보하 게 되었다. MC(Multi Carrier) 기술을 활용할 경우 두 개의 주파수 대역을 통해 데이터 트래픽을 더욱 안정적으로 관리하는 것이 가능하므로, 이동통신사 업자들은 끊김이나 속도저하에 대한 불안감이 덜한 모바일 초고속 인터넷 서비스를 제공할 수 있게 된 다. 올 하반기부터 이동통신사업자들은 멀티캐리어 기능이 탑재된 단말을 내놓고 본격적인 멀티캐리어 서비스를 제공할 것으로 보인다. SKT KT LGU+ 2G 800MHz 1.8GHz 1.8GHz 3G 2.1GHz 2.1GHz 사업권 반납 4G Wi-Fi <표 4> 통신사별 주파수 현황 800MHz (서비스 중) 1.8GHz (신규낙찰) 900MHz (서비스 중) 800MHz (신규낙찰) 2.3 ~ 2.4GHz 또한, 이동통신사업자들은 올해 하반기부터 Vo 서비스의 도입을 추진하고 있다. 가장 먼저 SK텔레콤이 올 9월중 Vo 서비스를 제공하는 것을 목표로 도입에 박차를 가하고 있으며, 이에 질 세라 LGU+와 KT도 3/4분기 중 Vo 서비스를 내놓을 예정인 것으로 알려지고 있다. 8) 800MHz (서비스 중) 2.1GHz (신규낙찰) 이 타당할 것이다. 6) 10 통신연합 www.ktoa.or.kr
의 등장배경과 발전과정 현재 폰을 통해 음성통화를 시도할 경우, 음성 통화 신호는 4G 네트워크가 아닌 3G 네트워크를 통 해 회선교환 방식으로 전달되는 CS Fall Back을 거 쳐야만 음성통화가 가능하다. 하지만, Vo 서비 스가 올 하반기부터 도입된다 하더라도 모든 음성통 화 신호가 4G 네트워크를 통해 전달되는 것은 아니 다. 이동통신사업자들이 3G서비스와 동등한 수준의 커버리지를 확보하기 전까지 Vo서비스는 3G서비스 네트워크의 회선교환(Circuit switch)방식 음성통화와 병행해야만, 커버리지 이외의 지역 에서 음성통화가 두절되는 불상사를 막을 수 있다. 이동통신사업자들이 지속적이고 발 빠른 네트워 크 투자를 통해 3G서비스 네트워크와 맞먹는 커버 리지를 확보하게 된다면, 전 지역에서 Vo로만 음성통화가 제공되는 Full Vo 서비스를 이용자 들은 누릴 수 있을 것이다. 그리고 이것은 진정한 의 미에서의 Mobile All-IP 시대의 개막을 알리는 신호 탄이 될 것이다. 이동통신사업자들은 4G서비스인 로의 이행 을 조기에 완료하고 기존의 2G 내지는 3G 서비스를 조기 종료함으로써 수익성을 개선하기 위해 Vo 의 도입을 서두르고 있다. 특히 LGU+와 같이 상 대적으로 열세인 CDMA-2000 계열의 3G 서비스를 도입했던 이동통신사업자들에게는 이러한 요구가 더욱 커질 수밖에 없다. 또한, 주파수 이용 효율이 높다는 서비스의 특성상, 음성을 IP망으로 전달할 경우 기존 회선교 환 방식보다 더 많은 음성통화를 수용할 수 있기 때 문에 이동통신사업자들의 수익성 향상에 도움이 된 다는 사실 또한 이동통신사업자들의 발걸음을 재촉 하는 요인이 되고 있다. <그림 3> Vo의 도입 단계 1단계 CS Fall Back: 회선교환 방식으로만 음성통화를 제공하는 Vo 도입 전 단계 A지역 B지역 C지역 D지역 E지역 3G CS Fall Back CS Fall Back 회선교환 방식 음성통화 2단계 Single Radio Voice Call Continuity: Vo와 회선교환을 병행하는 단계 A지역 B지역 C지역 D지역 E지역 회선교환 방식 음성통화 Vo 3G 회선교환 방식 음성통화 3단계 Full Vo: 전 지역에서 Vo로만 음성통화를 제공하는 단계 A지역 B지역 C지역 D지역 E지역 3G Vo Vo 더불어 Vo 서비스는 Skype, 카카오톡, 마이 피플과 같은 mvoip 서비스의 공세에 대한 이동통신 사업자들의 반격이란 점에서도 그 의미가 크다. 다 양한 기능과 저렴한(혹은 무료) 서비스로 무장한 채 이동통신사업자들의 수익저하에 큰 몫을 차지해왔 던 mvoip 서비스에 대해, 더욱 다양한 기능 9) 과 훨 2012 SUMMER _ vol.61 11
THEME INSIDE THEME 1 씬 뛰어난 통화품질의 Vo 서비스 10) 를 제공함으 로써 강력한 차별화를 이룰 수 있을 것으로 이동통 신사업자들은 기대하고 있다. 다만 다양한 기능과 고품질의 음성통화에도 불구 하고 mvoip 서비스로 인해 메시징, 음성통화 등에 대한 소비자들의 지불의사가 낮아져 있음은 Vo 서비스에 대한 전망을 장밋빛으로만 바라보게 만들 지는 않고 있다. Vo 서비스 자체의 장점에 초점 을 맞추기보다는, Vo로 인해 가능해진 mobile All-IP의 장점을 극대화할 수 있는 킬러 서비스를 발 굴하고 마케팅 전략을 도입하는 것이 장기적인 관점 에서 서비스의 성공과 이동통신사업자들의 수 익성 증대에 더욱 기여할 수 있을 것으로 생각한다. 5. 나가는 말 서비스의 등장은 기초적인 수준이나마 4G 이 동통신 서비스가 등장했다는 데 의미를 두기보다는 mobile All-IP 서비스의 시대가 개막되었음을 알린다 는 데 의미를 두는 것이 옳을 것이다. 단순히 3G 서 비스에 비해 상하향 전송속도가 몇 배 늘어난 4G 서 비스라는 식의 광고만으로 고객들을 로 유인할 수 있을 것으로 생각하면 그것은 큰 오산이다. 킬러 서비스가 필요하다. 그리고 그 킬러 서비스를 찾아가는 여정의 첫 걸음은 모바일 All-IP 라는 두 단어에서 시작해야 할 것이다. 모바일과 All-IP가 접목된 신개념의 서비스 가 바로 의 정체성이기 때문이다. 무궁무진한 IP의 세계를 수용함으로써 모바일 인 터넷의 지평을 넓히고 자사의 서비스 영역을 폭발적 으로 확대하며 새로운 모험에 뛰어들 것인가, 아니 면 자사만의 All-IP 세계를 구축하고 그 안에 스스로 를 가둔 채 제한된 영역과 서비스로 제한된 수익만 을 창출하는 것으로 만족할 것인가의 선택은 각 이 동통신사업자들의 몫이다. 충분히 예상하고 대비하고 있었는지는 알 수 없으 나 를 통해 모바일 All-IP 세상의 문은 열어젖혀 지고 있다. 그 문을 도로 닫고 모른 척할 것인지, 그 문을 향해 뚜벅뚜벅 걸어나갈 것인지에 대한 새로운 선택이 이동통신사업자들의 발 앞에 놓여있다. 가 단순히 빠르기만 한 모바일 인터넷에서 벗 어나 새로운 차원의 서비스로 자리매김하기를 원한 다면, 2G에서 NTT도코모가 i-mode로 반향을 일으 켰던 것과, 3G에서 아이폰이 완전히 새로운 시장과 서비스로 이용자들을 만족시켰던 것과 같은 4G만의 12 통신연합 www.ktoa.or.kr
의 등장배경과 발전과정 1) 한 장소에 여러 사람이 두 사람씩 그룹을 지어 대화를 하고자 할 때, 시간차를 두고 한 그룹씩 대화하게 하는 방식이 시분할다중접속 (TDMA)이고, 각자의 그룹이 동시에 서로 다른 언어로 대화하게 하 는 방식이 부호분할다중접속(CDMA)이라고 설명하기도 한다. 9) Vo를 도입할 경우, MMTel(Multimedia Telephony) 표준 기 반으로 음성통화 중간에 화상통화, 메시징, 사진/위치정보 등 데이터 전송 서비스 등의 이용이 가능하다. 10) SK텔레콤에 의하면 Vo서비스는 3G기반 음성통화에 비해 통화 2) IS-95는 최초의 버전인 IS-95A에서 IS-95B, IS-95C로 진화를 거듭 하면서 cdma2000으로 계승되었다. 연결시간은 2배 이상 단축되고, 통화품질 또한 2배 이상 개선된 것으 로 나타나고 있다. 화상통화의 해상도 역시 3G기반 화상통화에 비해 8배 가량 향상되었다고 밝히고 있다. 3) WCDMA는 표준화기구인 3GPP에 의해 단계적인 표준화와 진 화 과정을 밟아나갔는데, HSDPA는 3GPP Release 5, HSUPA 는 Release 6, HSPA+가 Release 7으로 정의되었으며, 는 Release 8으로 정의되어 3G와 4G를 잇는 가교 역할을 하고 있다. 4) 세계 최초로 를 상용화한 Telia Sonera는 는 3G망보다 10 배 빠른 다운로드 속도를 제공하지만, 고객들은 지연시간이 줄어든 것에 가장 긍정적인 반응을 보이고 있다 고 밝힌 바 있다. 5) ITU는 2010년 12월, 4G 이동통신서비스의 정의를 완화하였는데, 이에 따라 4G는, WiMax, 그리고 최초 구축되었을 때와 비교 하여 계속적인 성능과 역량 향상을 보여주고 있는 진화된 3G 이동통 신서비스 로 정의되었고, 이에 따라, WiMax, HSPA+에도 4G 란 명칭을 붙일 수 있게 되었다. 6) 와 -Advanced를 구분하기 위해 는 3.9G, - Advanced는 4G로 부르기도 한다. 7) 주파수 경매에서 LGU+는 일찌감치 2.1GHz를 할당받았고, KT와 SKT는 1.8GHz를 놓고 치열한 경쟁을 벌이다가 결국 SKT가 할당받는 데 성공하였고, KT는 800MHz를 할당받았다. 8) (Long Term Evolution)란 명칭 자체에서도 3G를 장기적으로 진화시킨 기술이 임을 밝혔는데, 이는 의 초기 입안자들조차 가 3G와는 세대가 갈릴 수 있는 다른 차원의 기술이라고 생각하 지는 않았던 것으로 해석할 여지도 있다. 2012 SUMMER _ vol.61 13