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[국내논문] 5G 서비스 구현 기술의 이해 원문보기

방송과 미디어 = Broadcasting and media magazine, v.24 no.3, 2019년, pp.10 - 23  

김학용 (순천향대학교)

초록
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5G 서비스가 공식적으로 시작되었다. 아직까지 서비스 개시 초기 단계이다 보니 서비스 제공 지역(coverage)이 제한되어 있다거나 통신품질이 안정적이지 않다는 등의 이슈가 존재하기는 하지만, 이러한 문제들은 시간이 지나면 충분히 해결될 수 있을 것으로 기대된다. 따라서, 지금 우리에게 중요한 것은 5G가 제공하는 특성을 제대로 이해하고 이를 활용한 서비스들을 차근차근 준비함으로써 새로운 기회를 준비하는 것이라고 생각한다. 그런 이유로 이 글에서는 5G 서비스의 주요 구현 기술들에 대해 소개하고 이해를 도움으로써 방송 및 미디어 사업자를 포함한 다양한 산업분야의 서비스 사업자들이 5G 특성을 제대로 활용한 서비스를 준비할 수 있도록 하고자 한다. 그렇다고 해서 5G 서비스를 가능하게 하는 다양한 기술들을 모두 소개할 수는 없으므로, 고속, 저지연, 대용량 특성과 이들을 효과적으로 사용할 수 있도록 하는 네트워크 슬라이싱과 관련된 기술들을 중심으로 소개하고자 한다. 또한, 5G 서비스가 제공하는 특성들로 인한 비즈니스 모델의 변화에 대해서도 함께 생각해 보고자 한다.

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 4G LTE까지의 이동통신 기술이 모바일 환경에서의 데이터 통신 속도를 높이는데 초점이 맞춰져 있었다면, 5G 서비스에서는 통신 속도는 기본이고 여기에 다수의 디바이스가 동시에 접속되며 최소화된 전송 지연까지 보장하는 것을 목표로 하고 있다. 이동통신 서비스에 대한 주요 관심 지표로 기존에 사용되던 통신 속도 외에 저지연이나 대용량과 같은 새로운 지표가 등장했다는 것은 달리 말하면 기존에 관심의 대상이었던 통신 속도는 이제 기본이 되었다는 것을 의미한다.
  • 따라서, 본 고에서는 5G 서비스를 가능하게 하는 주요 구현기술들에 대해 살펴보고자 한다. 그러나, 모든 5G 서비스 구현 기술들을 살펴보는 것은 불가능할 뿐만 아니라 바람직하지도 않으므로, 이곳에서는 5G 서비스의 3대 특성인 고속, 저지연, 대용량 특성을 제공하는데 있어서 중요한 역할을 하는 기술들을 중심으로 살펴보고자 한다. 또한, 서비스 사업자들의 요구에 따라 차별적인 특성을 제공하도록 하는 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)과 같은 온디맨드(On-Demand)형 서비스 구현 기술에 대해서도 함께 살펴보도록 할 것이다.
  • 따라서, 본 고에서는 5G 서비스를 가능하게 하는 주요 구현기술들에 대해 살펴보고자 한다. 그러나, 모든 5G 서비스 구현 기술들을 살펴보는 것은 불가능할 뿐만 아니라 바람직하지도 않으므로, 이곳에서는 5G 서비스의 3대 특성인 고속, 저지연, 대용량 특성을 제공하는데 있어서 중요한 역할을 하는 기술들을 중심으로 살펴보고자 한다.
  • 뭔가 앞뒤가 맞지 않는다는 생각이 든다. 따라서, 이곳에서는 5G 서비스의 등장과 5G 서비스가 고속, 저지연, 대용량 특성을 갖게 된 배경에 대해 먼저 소개하고 이를 바탕으로 4G 시대와는 다른 서비스들이 가능해지는 이유에 대해 설명할 것이다.
  • 지금까지 5G 이동통신 서비스를 가능하게 하는 주요 기술들과 이로 인해 5G 서비스가 제공하게되는 특성들에 대해 살펴보았다. 또한, 이런 특성들로 인해 새롭게 제공할 수 있는 서비스들에 대해서도 함께 살펴보았다. 요컨데, 5G의 다양한 구현 기술들과 이들이 제공하는 고속, 저지연, 대용량 특성은 온디맨드(On-Demand)형 네트워크 서비스를 제공함으로써 응용 서비스 별로 요구되는 차별화된 품질을 만족시킬 수 있을 것으로 기대된다.
  • 또한, 서비스 사업자들의 요구에 따라 차별적인 특성을 제공하도록 하는 네트워크 슬라이싱(Network Slicing)과 같은 온디맨드(On-Demand)형 서비스 구현 기술에 대해서도 함께 살펴보도록 할 것이다. 마지막으로, 이런 기술들이 가져올 비즈니스 모델의 변화와 망중립성 이슈에 대해 논의하며 글을 맺고자 한다.
  • 따라서, 최근 5G 서비스가 시작되며 망중립성 이슈가 다시금 주목받고 있다. 망중립성 이슈와 관련해서 나는 하이브리드 형태의 해법을 제안하고자 한다. 즉, 5G 네트워크 자원의 일정 부분은 망중립성을 보장하는 형태로 이용하며 나머지 부분은 서비스 차별화를 위해 사용할 수 있도록 허용하는 것이다.
  • 이러한 문제 인식은 5G 서비스의 설계 사상을 결정하게 된다. 즉, 하나의 단일한 통신망을 통해 다양한 특성을 갖는 여러 종류의 서비스를 서비스 품질(Quality of Service, QoS)을 보장하면서 동시에 제공하는 것이다. 즉, 4G에 비해 통신 속도도 빨라지면서 다수의 디바이스가 접속할 수 있어야 하고 데이터 전송 과정에 발생하는 지연도 아주 낮게 유지할 수 있어야 하며 개별 서비스가 요구하는 품질수준을 만족시켜 줄 수 있는 통신기술을 개발할 필요가 생긴 것이다.
  • 지금까지 5G 이동통신 서비스를 가능하게 하는 주요 기술들과 이로 인해 5G 서비스가 제공하게되는 특성들에 대해 살펴보았다. 또한, 이런 특성들로 인해 새롭게 제공할 수 있는 서비스들에 대해서도 함께 살펴보았다.

가설 설정

  • 예를 들어, 실시간 게임 중계 서비스를 제공하는 두 회사 A와 B가 있다고 가정해 보자. 거기에 A라는 회사는 별도의 비용을 내고 서비스 품질이 보장되는 5G 프리미엄 서비스를 가입한 상태고 B라는 회사는 그렇지 않은 상태라고 가정하자. 만약, 사용자가 5G 스마트폰을 이용해서 A사의 중개 서비스를 보게 된다면 끊김도 없고 실시간으로 현장과 소통도 하면서 게임 중계를 즐길 수 있을 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
5G에서 제공하는 고속 통신은 어떤 서비스를 가능하게 하는가? 5G 서비스에서 제공하는 고속 통신(eMBB) 특성은 증강현실(AR)이나 가상현실(VR) 뿐만 아니라 혼합현실(MR) 및 이들을 모두 포함하는 확장현실(XR) 서비스는 물론, 4K/8K UHD 서비스, 홀로그램 서비스 등과 같은 대용량 멀티미디어 서비스를 가능하게 한다. 또한, 미국이나 중국, 유럽과 같이 국토가 넓거나 인구밀도가 낮은 나라에서는 초고속 유선인터넷을 대체하는 고정형 무선접속(Fixed Wireless Access, FWA) 서비스도 가능하게 한다. 5G의 eMBB 특성은 기본적으로 뒤에서 소개할 기술들에 의해 가능해진다.
주파수 분할 방식이란 무엇인가? 이처럼 업링크 및 다운링크용으로 주파수 대역을 구분하여 이용하는 것을 두고 주파수 분할 방식(Frequency Division Duplex, FDD)이라고 부르는데, 데이터의 업로드 및 다운로드를 위한 주파수가 서로 달라 안정적으로 데이터를 전송하는 것이 가능해진다. 그러나, 스포츠 중계나 인기 드라마를 여러 사람들이 동시에 시청하는 경우처럼 다운로드 트래픽은 많지만 업로드 트래픽이 거의 없는 상황에서는 주파수 이용 효율이 떨어진다는 단점이 있다.
주파수 분할 방식의 단점은? 이처럼 업링크 및 다운링크용으로 주파수 대역을 구분하여 이용하는 것을 두고 주파수 분할 방식(Frequency Division Duplex, FDD)이라고 부르는데, 데이터의 업로드 및 다운로드를 위한 주파수가 서로 달라 안정적으로 데이터를 전송하는 것이 가능해진다. 그러나, 스포츠 중계나 인기 드라마를 여러 사람들이 동시에 시청하는 경우처럼 다운로드 트래픽은 많지만 업로드 트래픽이 거의 없는 상황에서는 주파수 이용 효율이 떨어진다는 단점이 있다.
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