5G 밀리미터파(28GHz), 전국망이 불러올 이점들
5G 밀리미터파(28GHz), 전국망이 불러올 이점들
  • 오은지 기자
  • 승인 2020.12.22 18:25
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국내 통신3사가 올해 말부터 28GHz 밀리미터파(mmWAVE) 대역 투자를 시작하면서 ‘진정한 5G’라 불리는 초고속 통신(백본망 기준 20Gbps) 시대가 열릴 것이라는 기대감이 커졌다. 

그런데 이 통신 속도를 일반 스마트폰 사용자들이 누리기는 힘들 전망이다. 국내 통신 업계가 밀리미터파 대역을 B2B 특수 용도로 구축키로 했기 때문이다. 통신사들의 투자수익률(ROI)이 낮다는 게 주요 이유다. 밀리미터파 대역 주파수는 회절율, 건물 침투율이 떨어지기 때문에 현재 5G 망을 투자 중인 3.5GHz 주파수에 비해 기지국을 2배 이상 설치해야 하니 비용 부담이 크다는 것이다.  

이 때문에 28GHz 대역 이동통신 서비스를 하는 미국(버라이즌) 이용자에 비해 국내 사용자들은 저속 서비스를 사용한다. 이동통신 시장조사업체 오픈시그널(OpenSignal)에 따르면 미국 5G 최고 다운로드 속도는 1.2Gbps지만 한국은 988Mbps에 그쳤다. 

하지만 최근 5G 밀리미터파 대역을 구축해도 ROI가 오히려 높아진다는 연구가 나왔다. 

5G 밀리미터파가 활용될 수 있는 분야들. /퀄컴

밀리미터파, 5G ROI를 오히려 높인다

GSMA인텔리전스(Intelligence)가 11월에 실시한 경제연구는 여러 지역, 밀집한 야외 도시 네트워크, 실내 기업 환경, 그리고 고정무선망(FWA) 등 다양한 5G 밀리미터파 구축 시나리오를 검토해 모든 시나리오에서 밀리미터파가 비용 효율적인 전략이라는 결과를 내놨다. 

5G 밀리미터파 ROI 시뮬레이션 사례
시뮬레이션 사례 내용
밀집한 도심지 2020년부터 2025년 사이 기간동안 밀리미터파를 비용 효율적으로 구축해 중국이나 유럽의 밀집 도심에 추가적으로 네트워크 용량을 제공할 수 있는 것으로 나타났다. 예를들어 밀리미터파 망을 이용해 800MHz 대역폭을 사용하면 증가한 데이터 용량 덕분에 기존 LTE나 6GHz 이하 망에서 더욱 빠르게 통신할 수 있다.  
FWA 중국 도심, 유럽이나 미국 교외 지역에 FWA 구축 시나리오를 분석하면, 밀리미터파를 활용하는 네트워크가 주거지역의 초고속인터넷을 대체, 비용 효율이 높아질 수 있다.
실내 기업 환경 실내 5G 서비스가 데이터 트래픽의 상당부분을 지원하면 5~20% 비용 절감이 가능한 것으로 나타났다. 모바일 데이터 트래픽의 80% 이상은 실내에서 착발신이 일어난다. 옥내외 침투율이 낮다는 건 역으로 서로 간섭이 적다는 것이다. 옥외 간섬을 걱정하지 않고 동일한 밀리미터파 대역을 실내에서 재사용할 수도 있다. 

우클라(Ookla)가 상용망을 사용해 실제 사용자에게 얻은 벤치마크 테스트를 보면, 5G밀리미터파는 3Gbps(다운로드) 최고 속도를 기록했고, 평균 처리량은 6GHz 이하 대역 대비 6배, LTE 대비 20배 빨랐다. 

퀄컴이 진행한 시카고 시내에서 5G 밀리미터파 망의 종합 필드 테스트에서는 최고 속도가 3.2Gbps였다. 밀리미터파의 광대역폭(800MHz)을 활용한 덕분이다.  

전송 속도(Data rate)는 주파수 대역보다 대역폭에 더 영향을 받는다. 대역폭(Bandwidth)이 넓을수록 한 번에 더 많은 데이터를 보낼 수 있는데, 고대역폭은 보통 넓은 대역폭이 배정된다. 국내의 경우 3.5㎓ 대역은 대역폭이 280㎒에 불과하고 28㎓ 대역은 대역폭이 2400㎒에 달한다. 

 

밀리미터파에 대한 오해, 커버리지가 좁다? 반사파 활용 가능

시그널즈리서치그룹(SRG)은 밀리미터파 통신이 비시야 조건(NLOS)에서 작동한다고 발표했다. 건물에 반사돼 이동통신 연결을 유지하기에 충분한 신호를 제공할 수 있다는 것이다. 건물 뒤편으로도 신호를 쏘아 보낼 수 있다. 

SRG는 두 블록 떨어진 곳에서 반사된 신호가 200Mbps 데이터 속도를 제공한다는 점을 실증 했다. 

5G 밀리미터파는 회절률이 떨어지지만 반사파를 이용해 장애물(건물) 뒤편까지 커버리지를 넓힐 수 있다. /SRG


특히 실내의 실시간 대용량 데이터 처리에서는 밀리미터파가 오히려 장점으로 작용했다. 버라이즌은 미국 프로미식축구팀 미네소타 바이킹스(Minnesota Vikings) 홈구장 US 뱅크 경기장(US Bank Stadium)에 13개 5G 기지국을 설치해 6만6000석 좌석에 끊김 없는 고품질 신호(최고 1.95Gbps, 평균 1.66Gbps 속도)를 보냈다. 

효과가 입증되자 북미 지역 대형 경기장 40개 이상에 이미 밀리미터파 망이 구축됐다. 중국은 2022년 베이징 동계올림픽에서 밀리미터파망을 선보일 계획이다. 

실제로 10만석 규모 경기장에 5G 밀리미터파 기지국 15개 설치해 전석에 700Mbps 이상 다운로드(하향링크) 속도를 제공했다. /퀄컴 

 

28GHz 전국망 구축이 필요한 이유

한국은 지난해 4월 세계 최초로 5G 상용화에 성공했지만 10월 출시된 아이폰12는 한국버전에서 5G 밀리미터파를 지원하지 않는다. 국내 5G망 구축이 6GHz 이하에서만 이뤄졌기 때문이다. 

3.5GHz망과 28GHz 망을 혼용하는 건 유투브, 넷플릭스, 게임 등 다양한 콘텐츠를 이용하는 소비자 편익 측면에서도 필요하지만, 급격하게 트래픽이 몰리는 특정 상황에서 힘을 발휘할 수 있다.

컨벤션 센터, 콘서트장, 경기장이나 강남역 같은 밀집 도심에서 스마트폰이 먹통인 경우가 종종 발생했다. 밀리미터파는 수백 MHz의 대역폭을 한번에 확장할 수 있어 트래픽 분산에 큰 효과가 있다.


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