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출처 : 나는 그대에게 마약이고 싶다.

세계 이동통신 표준화단체 3GPP는 지난 6월, WCDMA 릴리즈6의 표준화 작업을 마무리했다. 2002년 첫발을 뗀 지 3년 6개월만의 일이다.

릴리즈6을 통해 세계 이동통신 업계는 WCDMA 망에서 방송 서비스를 지원하는 기술(MBMS;Multimedia Broadcast & Multicast Service,멀티미디어 방송서비스), 역방향 데이터 전송의 성능과 커버리지를 개선하는 기술(HSUPA;High-Speed Uplink Packet Access, 고속상향패킷접속), 셀룰러를 이용한 푸시투토크(PTT:Push to Talk) 기술의 표준을 정립했다. 3.5G가 본격 성장할 기초를 마련한 것이다.

하지만 3GPP는 여기에 그치지 않고 릴리즈7의 표준화 작업을 2006년 3월에 시작해 2007년 6월 마무리한다는 계획을 세웠다. 업계에서는 3GPP가 새 릴리즈의 표준을 1년이 조금 넘는 기간에 끝내겠다고 밝힌 것에 많은 의미를 부여하고 있다. 지금까지 새로운 릴리즈의 표준을 정하는 데는 보통 3~4년이 걸렸기 때문이다.

결국 3GPP의 이 같은 결정은 3.5G와 4G로 진화하면서 이동통신 서비스가 획기적인 발전을 하게 될 것이고, 이러한 시장에서 영향력을 계속 이어가겠다는 의지의 표현으로 해석된다.

◆MiMO, OFDM 핵심기술로 손꼽혀 = 4G 관련 기술은 크게 주파수, 액세스 네트워크, 코어 네트워크, 애플리케이션 등 4개의 구성 요소로 이루어진다.
현재 각 부문의 연구개발은 기존 3G 이동통신 기술의 한계를 극복하기 위해 주파수 효율성 향상, 가격대비 전송률 최적화, 기존 통신 및 방송시스템과의 융합 등을 고려해 진행되고 있다.

이 가운데 주파수 부문은 4G가 사용하게 될 주파수를 효율적으로 송.수신할 수 있는 기술을 담고 있다. 주파수 송.수신에 대한 규약을 담은 에어인터페이스(Air Interface), 디지털과 아날로그 신호의 변.복조(Modulation/Demodulation), 한 채널을 모든 이용자가 상호 접속할 수 있는 다중접속(Multiple Access) 등의 기술이 여기에 속한다.

액세스 네트워크는 사용자들이 4G 네트워크에 접속할 수 있는 기술로써 셀 방식을 중심으로 메시(Mesh) 네트워크나 애드혹(Adhoc) 네트워크 등의 기술을 포함하고 있다. 또, 4G의 핵심이 될 코어 네트워크는 All-IP 네트워크가 될 것으로 보인다.

애플리케이션 부분은 사용자들이 4G 단말기를 통해 이동통신 서비스를 이용할 수 있도록 해주는 모바일 플랫폼과 각종 응용프로그램을 포괄한다. 특히, 플랫폼 부문에서는 한국의 위피(WIPI)를 비롯해 심비안(노키아), 포켓PC(마이크로소프트), 스마트폰 운영체제, 자바(선마이크로시스템즈) 등이 경쟁하고 있다.

전문가들은 이러한 4G 기술 가운데서도 주파수 대역을 효율적으로 사용하기 위한 ‘무선 다중접속 및 다중화’와 ‘고속 패킷 데이터 전송방식’을 핵심으로 손꼽는다. 현재 ‘무선 다중접속 및 다중화’ 방식은 OFDM(직교 주파수 다중 분할)이 유력하며, 고속 패킷 전송은 MIMO(다중입출력)가 대세를 이루고 되고 있다.

4G 시대의 핵심 기술이 될 것으로 촉망받는 몇 가지 기술들은 다음과 같다.

◆다중입출력 기술(MIMO:Multiple Input Multiple Output)
MIMO 기술은 이동통신 환경에서 다수의 안테나를 사용해 데이터를 송수신하는 다중 안테나 신호처리 방식이라고 할 수 있다. 여러 개의 안테나를 사용해 동일한 무선 채널에서 두 개 이상의 데이터 신호를 전송함으로써 무선통신의 범위를 넓히고, 속도도 크게 향상시키게 된다.

전문가들은 “MIMO 기술은 송신 단에 N개의 안테나를 배열하고 수신 단에도 N개의 안테나를 배열해 신호를 보내면 N배의 전송률 증가를 낼 수 있다”고 말한다. OFDM 기술과 함께 사용하면 전송 속도의 고속화와 전송 데이터의 대용량화가 가능해져 멀티미디어 서비스에 최적화된 환경을 만들 수 있다.

◆초광대역 기술(Ultra Wide Band:UWB)
초광대역 기술은 디지털 부호 정보를 나노세컨드 이하의 매우 짧은 폭을 가지는 임펄스 신호로 바꿔 무선으로 전송하는 기술로 광통신과 같은 수백Mbps급 초고속 통신을 할 수 있으며, 송신을 위한 전력소비가 극히 적어 기존 무선통신방식에 비해 배터리를 수십 배 오래 사용할 수 있다는 장점을 가졌다.

또한 송수신 장치의 크기도 획기적으로 줄일 수 있어 기존의 무선통신의 여러 한계를 극복할 대안으로 기대를 모으고 있다. 홈 네트워크, 무선랜, WPAN (Wireless Personal Area Network) 구축이나 자동차용 ITS(Intelligent Transport System) 통신, 공장기계 컨트롤, 자동차 충돌방지, 산업용 거리측정기, 재난구조 및 의료기기, 보안감시 등에 폭넓게 적용될 전망이다.

UWB 기술은 1990년대까지 미 국방성의 ‘블랙프로젝트’ 레이더 기술에 적용되었던 것으로 미 연방 통신위원회가 2002년 2월 상업적 사용을 허가하면서 본격적인 상용화가 시작되었다.

◆소프트웨어 기반 이동통신 기술(SDR:Software Defined Radio)
SDR은 통신시스템을 구성하는 기지국과 단말기에서 일반적으로 하드웨어를 통해 RF를 지원한 것과 달리, 이를 소프트웨어 형태로 바꿔주는 기술로, 현시대의 기술로 가능한 거의 모든 통신수단을 하나의 단말기에서 구현할 수 있도록 해준다.

국가마다 다른 주파수 대역, 동기와 비동기로 구분된 3G망 사이의 호환, 2G와 3G망 사이의 호환성을 보장해주며, 다양한 무선 네트워크(블루투스, 무선랜, 셀룰러, 위성통신 등)와 무선 네트워크 안에서의 다양한 통신방식(GSM, UMTS, IS95 등) 간에도 호환성을 보장해주므로 4G의 핵심기술 중 하나로 꼽힌다.

이용하고자 하는 서비스에 따라 그때그때 시스템을 유동적으로 전환할 수 있다는 SDR 기술의 장점을 기지국에 적용하면 기술이 발전할 때마다 기지국 하드웨어를 교체하던 불편함이 사라지고, 새로운 프로토콜에 필요한 모듈을 소프트웨어 다운로드를 통해 업데이트만 하면 되기 때문에 시간과 비용이 크게 절감된다.

◆직교주파수다중분할 기술(OFDM:Orthogonal Frequency Division Multiplexing)
OFDM은 주파수와 시간을 나누어서 할당하는 방식으로 광대역 전송 시스템에 유리한 기술이다. 사용자 요구에 맞춰 주파수와 시간을 제공할 수 있기 때문에 이미 유럽의 디지털오디오방송(DAB), TV방송(DVB)에 채택되었을 뿐 아니라, 5GHz 무선랜 대역에서도 정식 규격으로 채택되었다.

현재 개발된 대부분의 디지털 라디오 방송 기술이 OFDM을 기반으로 하고 있는데, 이는 대륙별, 국가별로 존재하는 다양한 모든 방식의 서비스를 제공할 수 있는 새로운 형태의 디지털 라디오 수신기 탄생을 의미한다는 것이 전문가들의 얘기다.

◆스마트 안테나 기술
스마트 안테나(Smart Antenna)는 한마디로 말하면 안테나 빔 형성 기술을 이용해 특정 사용자의 신호를 선택적으로 송수신하고, 간섭 신호의 영향은 최소화함으로써 서비스 데이터 전송 용량과 품질을 크게 높여주는 기술이다.

다중경로 반사파(fading)에 영향을 적게 받기 때문에 우수한 품질을 유지할 수 있는 반면, 하드웨어의 복잡도가 증가하고 이 때문에 비용이 높아진다는 것이 단점으로 지적된다.

<김재철 기자> mykoreaone@ddaily.co.kr

김재철기자

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