5G란 무엇인가 : 현황, 기술개발, 해결과제, 일정, 전망

새로운 보완 기술. 때로 매시브(Massive)라 설명되는, 예를 들자면, 16~64개의 스트림, 더욱 강력한 모듈화와 채널 코딩(Coding: 부호화), 개선된 전력 활용 효율성, 그리고 관련 개선 기능을 가지고 있는 고차(Higher-Order) MIMO 구현물들을 보게 될 것이다. 스몰 셀들이 자주 적용될 것이고, 인구 밀집 지역에서는 대형 셀 타워의 수명이 얼마 남지 않았을 수도 있다. 오늘날 네트워크에서 진행되고 있는 트렌드로는 SDN과 NFV가 포함되어 있으며, 5G에서도 적용될 것으로 보이고, 많은 인프라가 클라우드 기반 서비스 내에서 구현될 것이다.

5G는 칩이나 제조 기술에서 커다란 발전을 필요로 하지 않을 것이며, 기기 전력 소비는 더 빠른 클럭 속도가 적은 영향을 받는 것처럼 더욱 제한적인 지리적 범위의 덕을 볼 것이다. 그럼에도 불구하고, 비용뿐 아니라 기술적 분석과 타당성 분석 모두에 대해 여전히 할 일이 많지만, 치명적인 문제는 아직 보이지 않는다. 이전 세대에 비해 뚜렷한 장점이 전혀 없는 마케팅 광고만 제시하는 또 다른 와이맥스(WiMAX)를 만들어낼 위험은 존재하지 않으며, 전반적인 기술 위험 수준은 낮다. 예상한 것보다 더 많은 시간을 필요로 하는 필수적인 시스템 엔지니어링의 복잡한 속성 때문에, 어쩌면 가장 커다란 난제는 일정일지도 모른다.

보편적인 애플리케이션 지원. 유선 대체물로서의 5G는 방송 품질의 비디오 배포로부터 원격 검침, 체내 이식 가능한 의료기기, AR(Augmented Reality)과 VR(Virtual Reality), 그리고 고급 인터랙션과 그래픽에 이르기까지 모든 종류의 트래픽과 상상할 수 있는 모든 기기를 지원해야만 할 것이다. 단지 게임만이 아니다.

이 목록에는 이동 셀과 동적 무선 메싱(Meshing)에 대한 지원 기능을 가진 재배치 가능한 인프라를 포함해 커넥티드 카(Connected Car)와 무인 자동차(Autonomous Car), 원격 주행 차량(드론), 공공 안전, 건물과 도시 자동화/감시/제어, 그리고 재난 구조가 포함된다. 여기에 함께 포함되는 것으로는 로보틱스와 제한적인 데이터 처리속도와 매우 가변적인 지연시간을 감내하는 IoT 기기들이 있다. 향후 10년간 그야말로 수백억 개의 5G 기기들이 배포될 것으로 예상하고 있기 때문에, 문제와 수요의 규모는 명확하다.

업계의 성장. 끝으로, 통신사업자, 운영업체, 그리고 인프라와 가입자 기기 등의 공급업체는 자신들의 비즈니스를 계속해서 키우기 위해 최종 사용자에게 계량화할 수 있는 가시적인 이점을 제공하는 새로운 기술을 가끔 배포하기만 하면 된다. 신규 가입자 기기만으로는 이 목표를 달성할 수 없다.

요약하면, 5G는 우리가 유선 망에서 기대하고 있는 모든 통신 기능과 성능을 제공하도록 설계되고 구현된 새로운 사업 기회이다. 앞서 언급한 모든 요구사항을 고려할 때, 이 목표에 도달하는 것이 쉽지도, 빠르지도, 저렴하지도 않다.

5G 재정의
3G는 공식적으로 정의된 마지막 G로, ITU가 정의했으며, 최대 2Mbps의 처리속도를 정의하고 있다. 4G에 대한 정의는 공식화된 적이 없으며, 심지어는 무엇을 4G로 할 것인가를 두고 법률적인 다툼까지 이어져왔는데, 3GPP(Third Generation Partnership Project)가 정의한 LTE와 LTE-Advanced가 적절한 최소 기능을 정의하고 있다는 일반적인 합의가 있다.

3GPP는 주요 단체와 협회로 구성된 업계 표준화 그룹으로, 전세계적으로 매우 폭넓은 지지와 존경을 받고 있다. 이 그룹은 3G 이래로 셀룰러 산업 자체를 정의하는데 있어서 지배적인 요인이 되어오고 있으며 올IP 코어, LTE, LTE-advanced 등을 포함하여 셀룰러 배포에서 다른 핵심 발전사항들을 주도해오고 있다.

이런 전반적인 리더십에 비추어 볼 때, 2019년 하반기로 예상되는 릴리즈(Release) 16이 등장할 즈음에는, 마케팅과 운영 관점 모두에서 3GPP가 기본적으로 5G를 정의할 것이라고 예상하고 있다. ITU 역시 ITU-R 내부에서 IMT-2020 프로그램을 통해서 열심히 작업하고 있으며, 아주 묘하게도 2020년까지는 작업을 완료할 것으로 보인다.

ESTI도 토론에서 중요한 역할을 하고 있는 통신운영업체로 구성된 단체이며, 와이파이 연합이나 유사한 NGNM 연합(Next Generation Mobile Networks Alliance)와 마찬가지로 5G 분야에서 활발하게 활동하고 있다. NGNM 연합의 백서는 아마도 지금까지 발표된 것 중에서 5G에 대한 가장 완벽한 비전과 실제적인 정의를 담고 있는 백서일 것이다. 그럼에도 불구하고, 이런 다양한 노력들에 대한 작업의 조화가 분명히 필요해 보인다.

무선 : 4G에서 5G로
4G가 무선 기술에 의해 정의되는 것으로 귀결됨에 따라, 5G도 결국에는 같은 운명에 처하게 될 것이다. 여기서 차세대 기술은 일부에서 4.5G라 부르는 LTE-Advanced Pro에서 시작하며, 3GPP 릴리즈 13에 처음으로 정의되었다. 많은 사람들이 현재 NR(New Radio)이라 부르고 있는 LTE Advanced Pro에 대한 진일보한 개선은 릴리즈 15에서 정의될 것으로 보인다. 그렇지만, 현실적으로 그리고 마케팅 관점에서 볼 때, 4G와 5G의 경계는 아주 모호하다.

조직의 IT 책임자나 최종 사용자 모두 조만간 “기가비트 LTE” 시장이 시작되었음을 의식하게 될 것이다. 이런 발전이 절대적으로 5G는 아니지만, 기가비트라는 숫자 덕분에 마치 그런 것처럼 마케팅될 것이다. 일부 최종 사용자들이 100Mbps를 넘어서는 처리속도의 폭증을 간헐적으로 경험할 수는 있겠지만, 기가비트 LTE는 그런 수준으로 통상적인 서비스 기대치를 충족시키기 위해 필요한 용량을 제공할 수 없다. 어쨌거나, 일부 지역에서는 빠르면 올해 말에 볼 수 있을 것이고, 삼성의 갤럭시 S8 그리고 어쩌면 발표 예정인 2017년 아이폰까지 포함해서 새로운 기기들에는 이 기술이 포함될 것이다. 기본적으로, 그런 서비스의 운명은 각 통신사업자의 배치 계획에 달려있다.

고급 광역 라디오만이 유일한 가능성은 아니다. NR에 포함시키기 위해 언급된 특징 중에 와이파이와의 상호 연동(Interworking)이 있다. 그렇지만, 아주 빠른 처리속도, 스몰 셀, 그리고 기본적으로 OSS와 면허 주파수 대역에서의 운영을 제외하고는 필요한 다른 모든 5G 속성을 가지고 있다는 측면에서, 현재 사용 중인 와이파이, 즉 802.11ac와 60GHz 802.11ad가 이미 5G 기술이라고 말할 수도 있을 것이다. 광역 5G 기술과 와이파이 간의 하드 핸드오프(Handoff: 통화 채널 전환)는 특히, 실내 도달 범위와 용량을 증가시키기 위해 앞으로 핵심 5G 배포 전략이 될 수 있다. 클라이언트 기기들이 어떤 AP에 연결할 것인지, 언제 로밍할 지 등을 결정하도록 하는 것과는 반대로 확정적 결합(Deterministic Association) 제공이 와이파이 업계에서 시도해볼 만한 분야라고 제안하고 싶다.