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  • [김문기의 아이씨테크] ⑤ 5G 전세대 4G LTE 속도 점진적 향상…왜?(中)

    • 매일경제 로고

    • 2021-07-22

    • 조회 : 21

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    5G 진위 논란이 뜨겁다. 여기저기 ‘진짜 5G’가 쏟아진다. 하지만 진짜 가짜는 논하기 전에 이를 판단하기 위한 필요충분조건들이 명확치가 않다. 세계 최초 5G 상용화를 달성하기는 했으나 최고 5G에 이르기에는 부족함이 있는 것은 사실이나 그간의 노력이 가짜는 아니다. 왜 이런 5G 진위 논란이 발생하게 됐는지, 지난 4G 상황과 다른지, 향후 5G 진화 발전방향을 시작점부터 알아보고자 한다. [편집자주]

    [아이뉴스24 김문기 기자] 2011년 7월 1일 LTE 상용화에 나선 우리나라는 같은해 주파수 경매를 통해 확보한 대역을 활용한 새로운 기술들을 도입했다. 또한 9개월만에 전국망 구축에 성공하면서 LTE망에서 음성과 데이터를 동시 처리할 수 있는 보이스오버LTE(VoLTE) 도입까지 일사천리로 이어졌다.

     

    그 사이 글로벌이동통신표준화기구인 3GPP는 LTE의 다음 진화를 이끌기 위한 ‘릴리즈 10’ 작업에 여념이 없었다. ‘릴리즈10’ 기술규격에는 LTE를 한 단계 더 진화시킨다는 의미의 ‘LTE-어드밴스드’가 진행 중이었다. 특히 이 작업에는 LTE 속도를 안정적으로 향상시킬 수 있는 다양한 진화기술을 내포하고 있었다.

     

    대표적으로 ▲각기 따로 떨어진 주파수 대역을 마치 하나의 대역처럼 활용할 수 있는 ‘주파수 집성기술(CA, carrier aggregation)' ▲LTE와 와이파이망 등 이종망을 결합하는 ‘이종망집성기술(MPTCP)’ ▲면허대역뿐만 아니라 비면허대역에서도 LTE를 도입할 수 있는 ‘LTE-U(LTE in Unlicennsed)’ ▲변복조기술인 ‘다운링크 256쾀(QAM)과 업링크 64쾀’ ▲멀티안테나 기술인 ‘4x4 MIMO’ 등이 부상했다.

     

    모두 현재까지 각 기술들은 진화발전해 이동통신 기술 진화에 한 몫을 담당하고 있다.

     

    SK텔레콤은 2013년 6월 26일 세계 최초 LTE-A 상용화에 성공했다 [사진=SKT]

     

    ◆ LTE-A 도입으로 150Mbps 속도달성…세계 최고품질 격상

     

    이 중 획기적 기술로 CA가 꼽힌다. 주파수집성기술로 여러개의 기지국을 효율적으로 활용하는 기지국간 협력통신 콤프(CoMP), 확장된 셀 간 간섭 제어기술(EICIC) 등으로 구성돼 보다 빠르고 안정된 LTE 속도를 경험할 수 있게 했다.

     

    서로 다른 주파수 대역을 집성해 서비스한다는 의미는 당시에는 획기적인 발상이었다. 과거 2G CDMA 시절에도 서로 다른 주파수 대역은 각각의 통신규격들이 자리하는게 보통이었다. 800MHz 대역은 CDMA라 불렸지만 1.8GHz 대역은 PCS(personal communication services)라 불렀다. 이같은 구분은 3G에서도 통용됐다.

     

    주파수 집성기술이란 예를 들어 SK텔레콤이 800MHz 주파수 20MHz폭과 1.8GHz 주파수 20MHz폭을 집성해 마치 40MHz폭에서 LTE를 서비스할 수 있게 되는 것을 말한다. 차로가 2차선에서 4차선으로 늘어났으니 교통체증도 줄어들고 더 빠른 운행도 가능하게 되는 셈이다.

     

    단순하게는 ‘20+20=40MHz’라고 도식화할 수 있겠으나 실상은 각각의 대역에 보낼 데이터를 나눠 보내는 방식이다. 이를테면 ‘2’라는 데이터를 두 개의 기지국이 각각 담당한 대역에 ‘1’씩 데이터를 나눠 전송하고 이를 받는 단말이 다시 ‘1+1’로 합쳐 본래 ‘2’라는 데이터로 구성해 해석하는 셈이다. 즉, 이 기술은 기지국뿐만 아니라 단말도 이같은 구성을 할 수 있는 체력이 있어야 한다는 말이다.

     

    LTE 멀티캐리어(좌)와 주파수집성기술(CA) 비교 [사진=LGU+]

     

    하지만 이같은 복잡한 이론을 고객에게 알리는 것은 효율적이지 못하다는 판단에 이통사들은 이 기술을 도입한 서비스를 ‘LTE-A’라고 불렀다.

     

    또한 ‘LTE-A’ 서비스가 가능한 단말에도 이 명칭을 그대로 썼다. 예컨데 ‘갤럭시S4’는 기존 LTE 대역을 하나씩 대응했다면, ‘갤럭시S4 LTE-A’ 단말은 CA를 지원하는 단말로 시중에 판매됐다.

     

    LTE 주파수 20MHz폭에 다운로드를 담당하는 폭은 10MHz. 10MHz폭에서 낼 수 있는 이론상 최대 속도는 75Mbps. CA를 통해 두개의 주파수를 집성한다면 20MHz으로 가용할 수 있는 폭이 늘어나 속도도 2배인 150Mbps가 된다. 말 그대로 2배 빠른 LTE 서비스가 시작된 셈이다.

     

    이통사 중 SK텔레콤이 2013년 6월 26일 LTE-A 상용화에 성공한 이후 LG유플러스도 같은해 7월 18일 이를 도입하는데 성공했다.

     

    다만, 당시에도 KT는 주파수 간섭 이슈로 인해 어려움에 처하게 됐다. 계획대로라면 2G가 종료된 1.8GHz 대역에서 LTE를 상용화한 후 900MHz 주파수를 통해 LTE-A를 도입하고자 했으나 900MHz에서 간섭이슈가 발생한 것. 당시 KT는 ‘아픈 다리를 치료받지 못해 목발보행을 한다”며 정부에 강력하게 해소방안 마련을 촉구하기도 했다. 결론적으로 KT는 2014년 LTE-A를 도입했다.

     

    한편, 국내 LTE-A 도입은 글로벌 시장에서 약 1년 가량 앞선 성과로 기록됐다. SK텔레콤과 LG유플러스는 전세계 시장에서 22번째로 LTE를 상용화한 통신사였으나 LTE-A만큼은 세계 최초를 달성했다.

     

    최근 ‘세계 최초 5G를 달성했으나 아직 최고는 아니다’라는 평가가 지적되고 있는 것과 달리 당시는 ‘세계 최초는 놓쳤지만 세계 최고 품질의 LTE를 서비스한다'라는 자부심이 있었다.

     

    ◆ 2차 주파수 경매 종료…광대역 LTE 150Mbps 달성

     

    LTE-A 상용화 후 이통3사의 차기 과제는 역시나 여유 주파수 확보였다. 주파수 총량에 따라 서비스 품질이 달라지기에 주파수는 ‘다다익선’이다.

     

    정부도 하루가 다르게 늘어나는 데이터 트래픽을 감당하기 위해 2번째 주파수 경매를 준비했다. 이에 따라 2차 주파수 경매가 2013년 8월 19일 1차와 마찬가지로 TTA에서 열렸다.

     

    2차 주파수 경매는 역대 가장 복잡한 경매로 꼽힌다. 1차에서 발생한 소위 ‘치킨게임’을 예방하는 한편, 이해관계가 첨예해 중립을 지키기 어려웠다. 방송통신위원회와 미래창조과학부(현 과학기술정보통신부)가 5개의 안을 제시하고 그 중 최종적으로 미래부가 제출한 4안으로 확정됐다.

     

    4안은 밴드플랜에 따라 주파수 매물이 바뀌는 방식이다. 낙찰 결과에 따라 밴드플랜이 확정됐다. 정부의 바람과는 달리 경매는 과열양상을 빚어 최대 50라운드를 모두 채운 후 밀봉입찰까지 나아갔다.

     

    그 결과 SK텔레콤이 1.8GHz 주파수 35MHz폭, KT는 1.8GHz 주파수 15MHz폭, LG유플러스는 2.6GHz 주파수 40MHz폭을 가져갔다. 각각 최저경쟁가격은 6천738억원, 2천888억원, 4788억원에 시작했으나 낙찰가격은 1조500억원, 9천1억원, 4천788억원이었다. 사상 최초 단일 주파수 가격이 1조원을 돌파한 사례로 남았다.

     

    2013년 주파수 경매 현황 및 결과 [사진=아이뉴스24]

     

    타사와 달리 CA를 상용화하지 못한 KT로서는 1.8GHz 주파수 확보는 절체절명의 기회였다. 서로 다른 대역을 집성해 40MHz폭을 운용하는 것과 대역 자체가 40MHz폭인 것은 안정성 면에서 차이가 발생할수도 있다.

     

    이같은 성질을 활용한 KT는 1.8GHz 주파수 35MHz폭에서 20MHz폭을 다운로드로 할당하고 ‘광대역 LTE-A’ 서비스를 국내 최초로 개시했다며, 대대적 홍보에 나섰다. 타사는 묶어 쓰지만 자신은 대역폭 자체를 넓게 쓴다는 의미였다. 대역이 넓다고 해 ‘광대역’이라 표현했다.

     

    KT가 광대역 LTE-A를 서비스한다고 발표한 현장 [사진=KT]

     

    SK텔레콤과 LG유플러스는 즉각 반발했다. 당시 LTE-A는 CA기술이 적용된 서비스라는 마케팅 용어로 굳어지는 때였다. KT 서비스는 광대역을 활용한 ‘광대역 LTE’일뿐인데 여기에 LTE-A를 붙여 아직 상용화하지도 않은 CA 기술을 마치 도입한 것 처럼 오도했다는 주장이었다.

     

    다만, 이통3사의 마케팅 경쟁은 치열했으나 실제 고객이 체감하는 속도는 CA나 광대역 LTE나 모두 이론상 다운로드 최대 150Mbps였다.

     

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