키워드 : 5G 이동통신 네트워크, 스마트 미디어, 올-IP 기반, 무선 셀룰러 구조, 이동국, 기지국, 이동통신교환국, 개방형 생태계, M2M 단말, 사용자 맞춤형 서비스, 5G NRAT, USN 정보자원, CPND(콘텐츠 및 서비스·플랫폼·네트워크·디바이스), 기가코리아

박세환 한국과학기술정보연구원, ReSEAT 프로그램 전문연구위원

개요

이동통신 네트워크는 약 30여 년 동안 지속적으로 발전해 왔다.(▲아날로그 기술력 기반의 음성(voice) 서비스 중심의 ‘1세대(1978년 상용화)’ ▲CDMA 및 GSM 방식의 ‘2세대(1992년 상용화)’ ▲WCDMA 및 EV-DO 기술을 이용해 영상통화·멀티미디어 전송·인터넷 사용이 가능한 ‘3세대(2000년 상용화)’ ▲3GPP의 릴리즈8 규격을 기반으로 정지시 1Gbps, 이동시 100Mbps 이상의 전송속도를 구현할 수 있는 올-IP 기반의 ‘4세대(2012년 상용화)’)

특히 3G에서 4G 시스템으로 발전과정에서 가장 큰 변화는 스마트 미디어기기의 대중화와 무선인터넷 수요의 폭발적인 증가 등으로 인해 올-IP 기반의 패킷 네트워크로 통합된 점을 들 수 있다. 

기하급수적으로 증가하고 있는 데이터의 폭발적인 증가에 효과적으로 대응하기 위해 데이터 오프로딩 방식(Data off-loading system) 및 분산형 네트워크 제어방식(Distributed network control system) 등이 개발되면서 데이터 집중현상을 어느 정도 해소할 수 있었다. 

3~4G 시스템 시기에 가장 많은 확산지수를 보인 WLAN(Wireless Local Area Networks)과 같은 모바일 네트워킹 기술로는 대용량 멀티미디어 트래픽을 수용하기 위한 가용주파수 확보, 투자비 및 운용비 측면에서 효과적이지 못하다는 결론에 이르면서 4G에서 5G 시스템으로 획기적인 발전을 예고하고 있다.

이 연구에서는 이동통신 시스템 구성요소, 5G 이동통신 네트워킹 구조·무선 셀룰러 구조 등 5G 이동통신 기술 이슈에 대해 설명한다.

이동통신 시스템 구성요소

이동통신 시스템은 크게 ▲이동국 ▲기지국 ▲이동통신교환국으로 구성된다. 

이동국(MS : Mobile Station)의 경우 서비스 영역 내에서 이동하는 무선 가입자의 단말기로써 기지국과 무선채널을 통해 통신한다. 이동국에는 정지 또는 저속인 경우 PS(Personal Station), 차량 또는 항공기 등의 고속인 경우 MS(Mobile Station), 인공위성을 이용한 서비스의 경우 MES(Mobile Earth Station) 등 3가지 유형이 있다.

기지국(BS : Base Station)의 경우 이동통신 시스템에서는 무선채널을 효율적으로 이용하기 위해 커버리지를 일정 규모의 셀로 분할해 각 셀에 기지국을 두고 이를 통해 이동국과 무선통신을 실행한다. 

즉, 기지국은 자신이 관할하는 셀 내에 있는 이동국에서 발신된 신호를 무선채널로 수신해 이동통신교환국으로 전송하고 역으로 이동통신 교환국으로부터 오는 신호를 무선채널을 통해 이동국에 송신하는 기능을 실행한다.

이동통신교환국(MSC : Mobile Switching Center)의 경우 공중전화통신망(PSTN : Public Switched Telephone Networks)과 이동통신망의 인터페이스 역할을 담당해 가입자에게 회선교환 서비스를 제공한다. 아울러 무선자원 관리기능, 이동국의 위치추적 기능, 통화중 이동국의 통화기능 등을 제공한다.

5G 이동통신 기술 이슈
 

5G 이동통신 네트워킹 구조 = 5G 이동통신 기술은 ICT 산업 및 타 산업 전반을 혁신하는 핵심 인프라로서 유럽, 중국, 미국 등에서 관련 기술개발에 적극 나서고 있는 상황이며 점차 치열한 기술 경쟁단계에 접어들 것으로 예상된다.