정보통신공학과 통신학과, 정보처리기사 등 정보통신시스템 요약정리 78. IMT-Advanced 기술

78. IMT-Advanced 기술

 

3세대(3G) 이동통신에서 진화된 4세대(G) 이동통신은 기존 이동통신망과 달리 음성
전화를 위한 별도의 네트워크가 따로 없이 데이터 서비스를 위한 네트워크로만으로 구성
하는데, 즉 All-IP 망을 기반으로 정지 상태에서 1Gbps, 고속 이동 시에 100Mbps 이상
의 속도를 지원하도록 요구하고, 충분한 데이터 전송 채널을 확보할 수 있는 주파수 대
역폭과 OFDMA 및 MIMO(Multiple-Input and Multiple-Output) 등 네트워크의 고
속화를 실현하게 하는 핵심 기술을 적용하고 있다. 4세대의 주요 서비스로는 인터넷 전
화, IPTV(Internet Protocol TV), 모바일 웹서핑/인터넷접속/화상전화 업그레이드 등
이며, 이동 통신망은 예상보다 빠르게 4세대로의 전환될 것으로 예상된다.
3GPP는 W-CDMA의 3세대 이동통신 기술의 표준화 이후 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access), HSUPA(High Speed Uplink Packet Access) 등의 기술
을 지속적으로 추가하여 3세대 이동통신 시스템을 개량해 왔다. 2005년부터는
OFDMA/SC-FDMA(Orthogonal FDMA/Single Carrier-FDMA) 전송방식을 기반으
로 하는 LTE(Long Term Evolution) 표준화를 진행하였고, 현재 ITU-R의 IMTAdvanced 표준을 위해 LTE를 개선한 LTE-Advanced를 연구하고 있다.
3GPP LTE는 W-CDMA의 확장 기술로 4세대 이동통신의 대표 주자로서, 3세대 이
동통신에 비해 전송 속도와 이용효율 면에서 대폭 향상을 이루었으며, 네트워크의 구성
을 개선하여 전송지연도 최소화하였다. <표 6-11>은 W-CDMA와 LTE의 주요 규격을 비교한 것이다.

<3GPP의 W-CDMA와 LTE의 주요 규격 비교>

구 분		W-CDMA	LTE
최대 전송속도	상향	5.7Mbps	150Mbps
	하향	14.4Mbps	300Mbps
사용대역폭		5MHz	1.4∼20MHz
물리계층 기술	상향	CDMA	SC-FDMA
	하향	CDMA	OFDMA
변조방식		QPSK/16QAM	QPSK, 16QAM/64QAM
RAN 내 지연		수 십ms	5ms 이하

3GPP LTE는 IP 기반 구조이기 때문에 데이터 통신 위주로서 기존의 이동통신 규격
과의 백워드 호환성을 지원하지 못하지만, 음성통신은 VoIP(Voice over IP)로 지원된
다. 특히 GSM과 W-CDMA망의 후속이므로 검증된 기술로서, 4세대 망과의 연동이 용
이하고, 현재 대부분의 나라에서 LTE를 사용한다고 하였으므로 국제간 로밍이 편리할
것이다. 그러나, 아직 4세대에 가까운 망이 상용화되지 않았고, 개발상태도 WiBro에 비
해 매우 느리며, 2세대 및 3세대 이동통신망과의 연동 기술이 복잡한 단점이 있다.
한편, IEEE 802.16 워킹그룹은 2006년 말 IMT-Advanced 시스템을 위한 규격으로
IEEE 802.16e의 규격을 수정한 IEEE 802.16m을 연구하기 시작하였다.
WiMAX(World Interoperability for Microwave Access)는 IEEE 802.16 규격에
기반한 OFDM TDD 방식을 사용하였으며, IEEE 802.16에 포함된 많은 선택사항 중 실
제 구현에 적용할 항목 등을 정리하여 프로파일(profile)을 작성하였고, Mobile
WiMAX는 이동 단말과 시스템에 적용할 프로마일을 지칭한다. 또한 WiBro(Wireless Broadband Internet)는 Mobile WiMAX 프로파일 중 우리나라에서 사용하는 주파수
및 대역폭에 맞는 프로파일들로 구현된 시스템이다. 현재 IEEE 802.16m의 표준화는
기존 WiBro 및 WiMAX 시스템과의 호환성을 유지하면서, 차세대 IMT-Advanced 시
스템의 요구사항을 만족하도록 진행하고 있다.
<표 6-12>는 3GPP LTE와 WiBro Evolution인 WiMAX의 주요 규격을 비교한 것이
다. WiBro Evolution은 4세대 이동통신망에서 바로 상용화까지 가능한 기술로서, 현재
150Mbps의 기술까지 개발되어 LTE에 비해 상용화 시점이 빠르고 기술개발이 많이 진
행된 상태이다. 또한 LTE와는 달리 2세대 및 3세대 이동통신망과의 연동 기술이 필요
없는 단일 기술이며, 표준 IP 기술이기 때문에 데이터 전송이나 IPTV 등의 서비스를 한
번에 받을 수 있고, 일관성 있는 IP 기술로 시작하였기 때문에 기술이 간단하다. 그러나,
현재 상용화된 국가가 우리나라밖에 없고, 2세대 및 3세대 이동통신망을 이미 대부분의
국가에서 GSM 통신을 사용하고 있기 때문에 WiBro의 입지가 약하며, 직접 음성 통신
을 지원하지 않는 단점도 있다.
WiMAX는 주로 각국의 3세대 이동통신 후보 대역인 2.5GHz와 3.5GHz 주파수대역
을 사용하여 최대전송속도 36Mbps, 커버리지 3.5~7Km정도이며, 미국을 중심으로 덴
마크, 호주, 네덜란드에서 서비스 중이다. 그리고 WiBro는 외국에서 Mobile WiMAX라
고도 하는데, 2.3GHz의 주파수를 사용하여 최대 30Mbps의 전송속도, 반경 1Km 내외
의 커버리지 및 시속 100Km 수준의 이동 속도에서도 초고속 무선인터넷을 사용할 수
있는 장점이 있다.

 

<3GPP LTE-Advanced와 WiMAX의 주요 규격 비교>

앞으로 LTE와 WiBro Evolution은 세계 주도권을 확보하기 위해 경쟁이 치열해 질
것이며, 세계의 4세대 이동통신 시장을 양분하는 중심축이 될 전망이다. 특히, 두 기술
은 각자 장단점을 가지고 있기 때문에, LTE는 시장성과 이동통신 인프라를 중심으로,
그리고 WiBro Evolution은 이동성과 광대역망 구축의 경제성을 고려해서 전개될 것으
로 보인다.