무선에서 1Gbps 꿈의 통신, 2010~2012년 상용서비스 예상
삼성전자가 주최하는 ''삼성 4G포럼''이 지난 8월 27일과 28일 이틀 간 서울 신라호텔에서 개최됐다. 삼성 4G포럼은 2005년 모바일 와이맥스(와이브로) 기술을 세계 최초로 선보였고, 지난해에는 세계 유수의 경쟁업체들을 크게 앞서는 4G 기술을 선보임으로써 차세대 통신기술의 발전상을 궤뚫어볼 수 있는 행사로 자리를 잡고 있다. 올해 행사에서는 삼성전자가 주도하는 모바일 와이맥스뿐만 아니라, 3GPP LTE(Long Term Evolution), GPP2 UMB(Ultra Mobile Broadband) 등 ITU가 4G의 유력 후보 기술로 꼽은 3대 통신기술이 한자리에 서 소개되고 기술개발 및 표준화 동향을 공유하는 자리가 마련돼 더욱 눈길을 끌었다. 4세대 이동통신, 즉 ''4G''란 이동 중 100Mbps, 정지 상태에서는 1Gbps급 속도를 제공하는 무선 통신 기술로, 지난 2005년 10월 ITU(국제전기통신연합)이 1MT-어드밴스트(advanced)''를 공식 명칭으로 결정한 바 있다. 하지만 현재의 3G와는 완전히 다른 새로운 세대의 통신 기술이라는 점을 강조하기 위해 여전히 4G라는 용어가 널리 쓰이고 있다.
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정지시 1Gbps, 이동시 100Mbps 구현
4G의 가장 큰 특징은 무엇보다 고속의 데이터 전송에 있다. 현재 가장 빠른 3G보다 10~100배(100Mbps ~1Gbps)의 전송 용량을 지원하기 때문이다. 이 밖에도 All IP 환경을 위한 패킷 전용 시스템 구현, 주파수 효율성의 향상, 셀 커버리지의 증대 등이 4G의 특징으로 꼽힌다. 서비스 등급을 차별화함으로써 가격대비 전송률을 최적화할 수 있고, 서비스를 효율적으로 지원하기 위해 단말기 하드웨어를 다양하게 재구성할 수 있는 점도 4G만의 장점이다. 4G의 주파수 밴드와 대역폭은 아직 유동적인데, 현재 후보 주파수로는 410~470MHz, 614~806/862MHz 및 3.4~4.2GHz가 유력하고, 가변 대역폭(Scalable 대역폭)은 5/10/20/40/100MHz가 될 전망이다. 4G 서비스는 몇 가지 핵심기술로 이루어져 있다. OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기술, SDR(Software Definedd Radio) 기술, MIMO(Multiple-Input/Output) 기술, 스마트 안테나 기술 등이 그것이다. OFDMA는 주파수 대역을 수백 개로 쪼개어 주파수간 간섭을 최소화하고 다수의 대용량 데이터를 동시에 고속으로 전송하는 기술이며, SDR은 주파수범위·변조방식·무선출력 등 주요 무선 특성을 소프트웨어로 업데이트 또는 변경할 수 있는 모뎀 기술이다. LDPC는 수신된 데이터의 복호(decoding) 시간을 줄이는 효율적인 오류정정기술이며, 스마트안테나는 기지국이 단말에서 보내는 신호를 근거로 사용자 위치를 파악해 해당 사용자에게 전파신호를 집중해서 전송함으로써 송수신 성능을 높이는 역할을 한다. MIMO는 여러 개의 안테나로 데이터를 동시에 송수신해 전송 효율을 높여주는 기술인데, 이론적으로 300Mbps를 속도로 낼 수 있다고 알려진 802.11n 무선랜에 이미 적용이 됨으로써 최근 가장 주목을 받고 있는 기술이다.
삼성전자, 2006년 4G 포럼서 최초의 4G 기지국 핸드오버 성공
2006년 4G포럼에서 삼성전자는 정지된 무선 네트워크 환경에서 1Gbps, 시속 60km로 이동하는 차 안에 서는 100Mbps의 속도를 구현하는 무선통신을 시연했다. 그간 와이브로에 집중하던 삼성전자가 4G 기술에서도 세계의 경쟁자들과 어깨를 나란히 하는 순간 이었다. 그런데 삼성전자의 이러한 사연은 기존에 세계 유수의 통신장비 제조사나, 통신사업자들이 보여준 4G 기술과는 사뭇 달랐다. 단순히 ''4G으이 속도''만을 구현한 시연이 아니었기 때문이다. 기존의 4G 시연이 기지국 하나를 놓고 그 안에서 이동하며 100Mbps 속도로 통신한 것과 달리, 삼성전자 는 서로 다른 기지국 사이를 넘나드는 4G의 핸드오버를 세계 최초로 선보였다. 특히 두 기지국의 경계를 넘어갈 때도 기존에 접속했던 기지국의 신호 때문에 속도 저하, 에러 등 통신 품질이 나빠지는 현상을 막기 위해 ''인접 셀(cell) 간섭제거 기술''을 독자 개발, 서비스의 안정성을 높였다. 도한 삼성전자는 지난해 4G포럼에서 이동 차량에서는 4x4, 정지 상태에서는 8x8의 MIMO 기술을 선보였다. 이는 6x6 MIMO를 시연한 NTT도코모를 앞선 것이며, 8x8 MIMO 기술을 이용해 세계 최초로 3.5Gbps의 전송속도를 구현한 실험 경과도 발표한 바 있다. 또 정지 상태 역시 경쟁자들은 사용자를 한 사람으로만 설정한 상황에서 1Gbps 통신을 구현했던 것과 달리, 삼성전자는 4명의 사용자에게 고루 고품질 서비스를 제공하는 시연을 함으로써 큰 기술적 발전을 이뤄냇다. 삼성전자의 이러한 기술적 성과는 4G를 단순히 연구실 안의 기술이 아니라, 실제 서비스에 적용할 수 있는 기술로 끌어올린 최초의 시도라는 점에서 의미가 있다. 이와 관련해 삼성전자는 "속도만이 문제가 아니다. 동영상 화질 등을 손상시키지 않고, 또한 심리스 하게 서비스를 제공할 수 있느냐는 속도와는 또 다른 ''품질''의 문제다"며, "단순히 성능뿐만 아니라, 4G를 실제 서비스를 구현할 수 있도록 하는 기술 측면에서 삼성전자가 가장 앞서 있다"고 설명한 바 있다. 삼성전자 정보통신총괄 통신연구소 관계자는 "여러 사용자가 동시에 4G 서비스를 이용할 수 있게 하려면 사용자 별로 대역폭을 할당할 수 있어야 되고, 다양한 콘텐츠를 하나의 단말기에서 동시에 이용 하려면 콘텐츠 별 우선순위도 부여할 수 있어야 한다"면서, "삼성은 이를 위해 다양한 소프트웨어 기술을 개발, 적용했다"고 말했다.
상용화에 또 한발 다가선 4G
삼성전자는 올해 4G 기술의 상용화를 위해 또 한발을 내디뎠다. 4G에 접근하는 삼성전자의 기술은 올해 더욱 진일보한 느낌이다. 올해 삼성전자가 보여준 4G 기술개발의 성과는 안정화, 완성도, 경제성 등의 단어로 설명할 수 있다. 지난해 선보였던 4G 기술의 완성도를 더욱 높이는 한편, 서비스를 상용화할 때 시스템 비용을 낮출 수 있도록 하는 데서도 성과가 나타나기 시작한 것이다.
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우선 4G 기술은 작년과 비교해 자체 규격을 많이 바꾸었다. 무엇보다 기지국과 단말 사이에 신호를 보다 안정적이고, 길게 전송하는 수신 알고리즘을 개발함으로써 4G를 상용화에 보다 가까운 기술로 발전 시켰다는 평가다. ''멀티 홉(hop)''이라고 불리는 이 수신 알고리즘은 기존에 베이스스테이션에서 직접 단말에 신호를 보내던 방식과 달리, 중간에 릴레이스테이션(RS)이라는 소형 무선 기지국을 놓아 베이스 스테이션 수는 줄이면서도 멀리 떨어져 있는 단말에 안정된 신호를 보낼 수 있게 해준다. 또한 삼성전자는 국내 모 대학 연구팀과 ''모뎀 구현 복잡도'' 연구과제를 수행, 4G 시스템용 모뎀의 구조를 보다 단순화하는데 성공함으로써 안정성을 높이고 생산 비용도 줄일 수 있는 계기를 마련했다. 이 분야는 이번에 첫발을 내디딘 것으로 앞으로 모뎀의 복잡도를 더욱 낮춰간다는 것이 삼성전자의 계획이다. 이와 함께 지난해 4G포럼에서 선보였던 MIMO(다중입출력) 기술 및 LDPC(인접 셀 신호간섭) 기술을 결합한 ''조인트 MIMO/LDPC'' 기술도 개발했다. 삼성전자 측은 " 두 기술을 결합함으로써 전송률은 더욱 높아지고, 신호간섭은 줄어드는 시너지 효과가 일어났다"고 설명했다.
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또한, 삼성전자는 이런 기술 성과 위에 40Mbps 속도로 무선 IPTV 서비스를 구현하는 데도 성공했다. 삼성전자 정보통신총괄 통신연구소 4G시스템랩의 황성수 책임은 "이동환경에서도 끊김 없이 깨끗한 HD 동영상을 전송했다"며, "현재 유선 IPTV 서비스의 품질을 훨씬 상회하는 수준"이라고 소개했다. 삼성전자는 앞으로 멀티홉 기술의 안정성을 더욱 높이는 등 현재의 기술적 성과들을 통신사업자들이 매력을 느낄 수 있는 수준으로 끌어올림으로써 4G 상용화시기를 앞당겨 나간다는 전략이다.
"4G 3대 후보기술 모두 주력"
삼성전자는 4G와 와이브로가 모두 IP를 기반으로 한다는 공통점을 근간으로 4G 연구에서 개발된 기술을 접목해 올해 4G포럼에서 ''와이브로 웨이브2'' 기술을 선보였다. 와이브로 웨이브2는 올해 연말 실시되는 미국 스프린트넥스텔의 모바일 와이맥스 시범서비스에 적용될 기수로, 기존 와이브로의 성능 및 품질을 2배 이상 향상시킨 기술이다. 특히 3GPP LTE와 3GPP2 UMB가 아직 시범서비스도 시작하지 못한 상황 이라는 점에서 삼성전자는 차세대 통신기술 경쟁에서 한발 앞서 있는 느낌이다. 하지만 와이브로 웨이브2로 여타 모바일 브로드밴드 경쟁기술들과 또 다시 격차를 벌인 삼성전자는 여기에 만족하지 않고 "모바일 와이맥스(와이브로) 뿐만 아니라, 3GPP LTE, 3GPP@ UMB 등 4G 3대 후보기술 모두에 전력을 다하겠다"고 발표했다. 와이브로가 모바일 와이맥스 국제표준을 주도하고 있고, 3대 기술 가운데 유일하게 상용서비스에 적용된 것에 만족하지 않고 모든 4G 후보기술을 다 확보하겠 다고 깜짝 선언을 한 것이다.
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삼성전자 통신연구소장 조병덕 부사장은 "3가지 기술 모두를 축으로 삼아 4G 기술을 완성하겠다. 이것이 4G 기술개발에 있어서 지금까지와 가장 달라진 점"이라고 말했다. 삼성전자가 올해 4G포럼에서 세계 최초로 모바일 와이맥스, 3GPP LTE, 3GPP2 UMB 기술 개발 및 표준화 현황을 한자리에서 소개하는 자리를 만든 것도 이러한 전략의 변화와 무관하지 않다. 삼성전자는 3가지 4G 후보 기술 모두를 적극 발전시켜 나가기로 한 것과 관련해, 4G 표준이 아직 정해 지지 않은 상황에서 어느 한 기술에만 주력해서는 안 되고 4G가 실제로 구현됐을 때 보다 경쟁력을 높이기 위한 결정이라고 밝혔다. 조병덕 부사장은 "아직 4G 표준이 정해지지 않았기 때문에 4G로 가는 과정에 있는 새로운 기술과 시스템은 모두 갖고 있어야 한다"면서, "그런 준비가 되어 있어야지만 4G 세상이 왔을 때 삼성이 추구하는 서비스를 제대로 구현해 보일 수 있다"고 강조했다.
※ 이 글은 [ITFIND]와의 협의에 따라 전재한 것 입니다.
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