서론
최근 통신분야의 트렌드는 단연 Broadband와 Convergence이다. 이동통신 분야나 유선통신 등 네트워크 분야의 기술 모두가 Broadband로의 통합이라는 꼭지점을 향해 전진함을 알 수 있다. PSTN이나 초고속 인터넷 등 유선을 기반으로 하는 통신망이 BcN으로 귀결된다면 무선 이동통신 분야는 BcN에 직접적으로 액세스하는 WiBro가 가장 유력한 기술이다.
본 고에서는 무선 이동통신망의 현주소를 가늠해보고 와이브로의 개념과 기술적 특성을 고찰해 보고자 한다.
1. 이동통신망의 진화
1.1 이동통신의 역사
일반인을 대상으로 서비스하기 위한 셀룰러 방식의 공중 이동통신망은 1978년 미국 시카고에서 최초로 상용화되었다. 그후 1983년 미국에서 전국을 커버하는 아날로그 셀룰러 방식의 휴대전화 서비스가 본격적으로 시작되었다. 우리나라는 1984년 5월 AMPS 방식의 아날로그 셀룰러 서비스를 서울·안양·수원·성남 등 수도권지역에 제공하였다. 그 후 1988년 5월 한국이동통신이 공중전기통신사업자로서 본격적으로 이동통신사업을 시작하면서 서비스 제공이 점차 지방으로 확산되어 1991년 말에 이르러 전국망 서비스가 이루어질 수 있게 되었다. 1993년 말에 이르러서는 전국 74개 시 전역과 읍 및 인접 고속도로 주변지역에서 이동전화 서비스가 제공되었다. 그 후 1996년 4월 신세기통신과 한국이동통신이 디지털 방식의 CDMA 서비스를 제공함으로써 본격적인 디지털 이동전화 시장이 개화되었다.
이동통신을 세대별로 분류하면 아날로그 방식의 1세대, PCS와 셀룰러 서비스인 CDMA가 2세대, IMT-2000을 의미하는 3세대로 나눌 수 있다.
1세대 : AMPS(Advanced Mobile Phone Systems) : 최초로 상용화된 이동전화 서비스이다. 그러나 주파수
활용의 한계와 다양한 부가서비스 지원의 불가로 인하여 우리나라의 경우, 1996년 CDMA의 도입과 함께 약 16년의 역사를 마감하게 되었다.
2세대 : 셀룰러 방식의 이동전화가 디지털로 바뀌는 세대이다. 1982년 유럽의 CEPT(Coference of European Posts and Telegraphs)에서는 범 유럽용 디지털 이동통신 시스템을 개발하기 위해 GSM(Group Special Mobile)을
조
직하였다. 1989년에 GSM은 ETSI(European Telecommunication Standards Institute)로
이관되었고 1990년 GSM PhaseI이 발표되었다. 상용 서비스는 1991년 중반에 시작되었으며 1993년에는 전세계
22개국에 36개의 GSM 망이 구축되었다. GSM, DCS1800, PCS1900은 전세계 80개국에 보급되었으며 GSM은
Global System for Mobile로 이름이 바뀌었다. CDMA 방식은 우리나라에서 최초로 상용화 되었다. 1996년
세계 이동통신 역사에 큰 획을 긋는 한국의 CDMA 서비스가 시작되어 전 세계의 제 2세대 디지털 이동통신은 GSM방식과 CDMA방식으로 양분되게 된다.
2.5세대 : 보통 PCS를 2.5세대로 분류한다. 2000년 10월 우리나라에서 IMT-2000 서비스의 신호탄인 CDMA2000 1X 가 세계최초로 상용화 됨에 따라 CDMA분야에서 세계적인 주목을 받기에 이르렀고, 이동통신 서비스는 언제,
어
디서나, 누구와도 음성 통화는 물론 고속의 데이터 서비스를 받을 수 있게 되었다. CDMA2000 1X 서비스는 기존의
IS-95A, IS-95B 망에서 진화한 IS-95C망을 이용하여 기존 IS-95 A/B 망에서 지원하였던 속도인
14.4Kbps나 56Kbps 보다 훨씬 빠른 최고 144Kbps로 무선인터넷이 가능한 서비스이다. 현재는 여기에서 한발 더
나아가 CDMA EvDO 서비스까지 상용화되었다.
3세대 : 동기, 비동기 방식의 IMT2000은 하나의 단말기로 유무선 환경에서 음성, 데이터, 영상 등을 고속으로 주고 받을 수 있는 유무선 통합 개념의 글로벌 멀티미디어 이동통신서비스이다. 세계 어느 곳에서도 하나의 단말기 또는
사용자 접속카드로 서비스를 이용할 수 있도록 하는 개인화된 신개념의 서비스이며 전세계적 표준화 및 동일 주파수를 활용하여 세계적인 로밍(global roaming)이 가능하고 음성위주의 서비스를 탈피하여 384Kbps의 고속, 고품질의 음성, 인터넷, 영상 등 멀티미디어 통신이 가능하다.
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| 그림 1 이동통신의 세대분류 |
1.2 데이터 통신의 증가
1980년대 중반 우리나라에 처음으로 휴대폰이 등장하 였다. 이때는 당연히 전화를 걸고 받는 용도로만 사용되었으며 이 추세는 1990년대 중반까지 계속되었다. 1990년대 중반 이후 휴대전화 가입자의 수는 폭발적으로 증가하였고 특히 젊은 층의 사용자가 증가하면서 데이터의 통신량이 급격하게 늘기 시작하였다. 10, 20대 중심으로 문자서비스의 활용도가 증가하고 다양한 정보 서비스의 출현과 컬러 LCD와 카메라등 멀티미디어 기능이 탑재된 단말기가 등장하면서 언제 어디서나 인터넷에 접근할 수 있는 무선인터넷에 대한 욕구가 커지게 되었다. 그러나 필연적으로 대두 되는 것은 역시 속도의 문제였다. 기술이 계속 발전하면서 CDMA2000 1X EV-DO가 상용화가 되고 약 3Mbps까지 지원이 가능하게 되었다.
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| 그림 2 이동통신의 방식별 대역폭의 변화 |
2. 인터넷으로의 트렌드 이동
2.1 시장환경의 변화
2000년대로 접어들면서 시장환경은 급속히 변해갔다. 1990년대에는 각 이동통신사는 몰려드는 신규가입자를 수용하기에 바빴으나 2000년을 분기점으로 유선가입자는 포화상태를 보이기 시작하였고 완전 경쟁상태가 됨에 따라 새로운 수익원이 절실한 상태가 되었다. 수익은 급격히 감소하기 시작 새로운 돌파구가 필요하게 된다. 이때 주목한 것이 무선인터넷이다.
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| 그림 3 이동통신에서의 통화량 대비 데이터 비율을 변화(출처:OVUM) |
이동통신에서 사용자의 데이터 트래픽은 꾸준한 증가를 기록하고 있으며 가입자들은 언제 어디서나 멀티미디어를 즐기고 싶어하였다. 또한 네트워크의 발전은 SMS에서 오디오, 비디오까지 점차 기초적인 멀티미디어를 지원하는 방향으로 발전하였다.
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| 그림 4 이동통신의 속도와 방식에 따른 서비스 비교 |
2.2 기존 이동 통신망의 한계
과연 현재의 이동통신 사용자들은 언제 어디서나 무선으로 인터넷을 즐기고 있는가? 답은 “천만의 말씀”이다. 이동통신 회사들의 광고 카피는 언제 어디서나 이지만 현실은 그렇지 않다. 실제 인터넷을 서비스 한다고는 하지만 이동통신사들이 만든 매우 제한적인 콘텐츠만을 저속으로 사용하고 있으며 사용자는 엄청나게 비싼 요금을 감수해야 한다.
현재의 이동 통신망이 갖는 가장 큰 문제점은 낮은 전송속도에 기인한다. IS 95 A/B, CDMA 2000 1x는 음성 위주, 144kbps 이하의 속도로 멀티미디어와는 거리가 멀다. 2002년 상용화한 CDMA 20001x EvDo도 실제 384kbps급 으로 제한되어 있으며 아직 상용서비스를 하지 못하고 있는 W-CDMA도 실제로는 384kbps급에 불과하다. 이 정도의 속도로는 우표딱지 만한 크기의 화면에 뚝뚝 끊어지는 영상의 송신밖에 가능하지 않다.
일반적인 무선인터넷 사용자를 대상으로 무선인터넷의 이용성향을 조사한 결과 파일전송과 멀티미디어 이용에 대한 욕구는 대단히 크지만 실제 사용하는 서비스는 매우 적어 상당한 갭이 존재함을 알 수 있다. 이 갭의 해소는 좀더 빠른 네트워크의 등장만이 해결 가능할 것으로 보인다.
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| 그림 5 이동통신 가입자들의 무선인터넷 사용 실태 |
또 하나의 중요한 문제점은 높은 통신요금이 다. 현재의 이동통신망은 고가의 기지국과 네트워크 장비 구축 비용 등 엄청난 투자를 필요로 한다. 그러니 가입자의 데이터 트래픽을 처리해주는 대가로 받는 비용은 클 수 밖에 없다. 예를 들어 휴대폰으로 해상도와 초당 프레임 수를 줄여 악착같이 다이어트한 모바일 영화를 24분 관람하는 경우 이동통신사는 약 37,200원의 요금을 청구하게 된다. 최근 부분 정액제 도입 등 마케팅 전략을 추진하고 있으나 무선 인터넷의 원가 문제로 지속적인 요금 인하에는 여력이 없는 형편이다.
오죽 무선인터넷 요금이 비쌌으면 끊임없는 요금분쟁과 수백 만원의 고지서를 받아 들고 자살하는 학생이 있고 정치권에서 무선인터넷 요금을 인하하라고 요구하는 웃지 못할 일들이 벌어졌다.
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3. 휴대 인터넷 WiBro
3.1 휴대인터넷 WiBro의 탄생
휴대인터넷 (PI : Portable Internet)이란 휴대 가능한 단말을 이용하여 정지 및 이동 중에 언제, 어디서나 고속으로 무선 인터넷 접속이 가능한 서비스를 말한다. 지금까지의 무선 인터넷서비스는 이동통신 시스템과 WLAN으로 이루어지고 있었다. 그러나 이동 통신 서비스의 경우 데이터 전송속도가 낮고 요금이 비싼 단점을, WLAN의 경우 셀 커버리지가 작고 이동성이 없어 휴대인터넷이라고 불릴 수 없었다. 따라서 이동성과 더불어 저가로 보편적인 고속의 무선인터넷서비스를 제공할 수 있는 새로운 무선 인터넷서비스가 필요해졌다. 이에 따라 우리나라에서는 중속 정도의 이동통신 환경에서 광대역의 이동통신 서비스를 제공할 수 있는 휴대 인터넷 서비스 개념이 도입되기 시작하였고, 2003년부터 한국전자통신연구원을 중심으로 삼성전자, KT, KTF, 하나로텔레콤, SKT등이 공동으로 휴대 인터넷을 개발하기 시작하였다.
이어 정통부는 2004년 7월 29일 광대역 휴대인터넷을 WiBro로 명명하고 국제화를 위한 기준으로 IEEE 802.16 규격을 기반 규격으로 하며 9MHz 채널대역폭과 사업자간 4.5MHz 보호대역폭, 2.4GHz 대 무선 LAN과의 10MHz 보호대역폭을 결정하였고, 2005년 1월에 KT, SKT, 하나로텔레콤 3개 사업자를 선정하였으며 2005년 11월 부산에서 개최된 APEC정상회담에서 WiBro 서비스를 시연하였다. 그 후 지속적인 연구와 시설투자를 거쳐 2006년 6월 30일 수도권 일부 구역에서 세계 최초로 상용서비스에 들어가게 된다.
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| 그림 6 2007년 출시예정인 삼성의 WiBro용 복합단말기 |
3.2 WiBro의 표준
WiBro 가 사용하고 있는 2.3GHz는 당초 1998년 2월 WLL용으로 할당되었으나, 이용율이 저조하여 정통부는 한정된 주파수 자원의 효율적 활용을 위한 융통성 있는 스펙트럼 할당 측면에서 2.3GHz대역을 2002년 10월 WiBro서비스용으로 재할당 하였다. WiBro 규격은 TTA의 Project Group(PG302)를 중심으로 IEEE 802.16규격을 기반으로 표준화 작업을 거쳐 802.16e가 국제무대에서 인정받게 되었으며 우리나라의 WiBro는 세계를 무대로 진출할 수 잇는 기반을 마련하였다.
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| 그림 7 WiBro의 기반인 IEEE 802.16e의 표준화 |
3.3. WiBro의 망 구조와 기술적 특성
WiBro는 기존의 이동통신망에 비하여 매우 간단한 망 구조를 가지고 있다. 기존의 이동통신망이 Circuit-switching 이었다면 WiBro는 Broadband 네트워크에 무선으로 액세스할 수 있는 가입자 접속 망이라고 볼 수 있다. 이는 매우 중요한 의미를 가진다. 매우 간단한 구조의 가입자 망에 불과하다는 사실은 저가로 고속의 인터넷 접속 서비스를 제공할 수 있다는 의미이기 때문이다. 실제 WiBro의 망 구조를 잘 살펴보면 현재의 유선기반 초고속 인터넷의 망 체계와 대단히 유사함을 알 수 있다. 따라서 WiBro를 구축한다는 의미는 무선망의 구축을 의미하며 가장 핵심적인 코어망은 이미 구축된 BcN망이므로 유선 기반의 각종 서비스와 자연스럽게 Convergence 된 형태가 된다.
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| 그림 8 WiBro의 망구조(출처: KT WiBro 교육자료) |
WiBro는 OFDMA라는 새로운 전파형식을 사용한 다. OFDMA는 주파수에 따라 다른 이득과 잡음 효과를 가진 채널의 주파수 대역을 여러 개로 나누어 각 대역마다 적절한data bit의 수를 할당하는 방식으로 매우 효율적이고 빠른 데이터의 전송을 보장한다. WiBro의 기술적 특성을 아래 표에 간략하게 정리하였다.
| 표 1 WiBro의 기술적 특징 |
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3.4 WiBro의 시장분석 및 전망
WiBro는 광대역의 All IP를 기반으로 하는 무선인터넷이 다. 따라서 중속의 이동성과 고속의 전송속도, 저렴한 요금으로 기존 서비스와 차별화 될 것이다. 이는 아래 그림에서 보여주는 각 이동통신 서비스에 대한 WiBro의 Positioning에서 잘 나타난다. 또한 서비스 속성 상 3G와 보완관계를 형성할 것이다.
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| 그림 9 WiBro의 Positioning |
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| 그림 10 3G와 Wibro의 관계설정 |
WiBro는 기존의 인터넷 서비스에서 한단계 더 발전된 형태의 서비스를 제공한 다. 기존 인터넷 서비스는 정보검색, e-mail과 영화, VOD등의 entertainment, 전자상거래 등이 주를 이루고 있고 이동통신을 통한 서비스는 단순한 문자메시지와 저해상도의 VOD, 매우 초보적인 수준의 뱅킹서비스 등이 가능한데에 비하여 MMS (Multimedia Messaging Service), Push형 서비스, 그룹영상채팅, Ad & Coupon서비스, IP기반의 다양한 네트워크 게임, LBS(Location Based Service), IP Multicasting 서비스가 가능하며 무선랜과 CDMA, DMB, 유선기반의 인터넷 등과 결합 서비스의 제공이 가능해진다.
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| 그림 11 WiBro 가입자 예측 (출처: 정보통신부 연감) |
WiBro는 산업 전반에 걸쳐 상당한 영향을 끼칠 것이다. 각종 콘텐트 사업을 비롯하여 단말기의 생산 등 상당한 경제효과가 기대된다.
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| 그림 12 WiBro 단말기 시장규모 예측(출처: ETRI) |
4. 미래 이동통신
4.1 4G 이동통신 전망
4G 이동통신 전망
미
래 이동통신의 가장 큰 특징은 Convergence와 광대역화로 정의할 수 있다. 유선에 기반한 네트워크는 BcN으로
Convergence가 진행되고 있으며, 무선 이동통신 기술은 광대역화를 위해 발전하여 최대 1Gbps의 전송속도를 제공할
것으로 예상이 된다. 또한 다양한 액세스 기술 간에 seamless 한 Full Mobility를 제공하여 완전한 융합을 이루기
위한 표준이 관심사이다. 유무선 Convergence의 결정체라고 볼 수 있는 4G의 개념은 이런 요구 사항을 만족하기 위해 유무선 Convergence, 다양한 액세스 기술간 Convergence와 이동통신 기술의 광대역화를 주된 목표로 삼고 있다. 2012년을 상용화 목표로 하는 4G 기술은 최근 ‘IMT-Advanced’라는 명칭을 부여하고 2007년까지 주파수대역을 결정하고 2009년까지 표준화를 완료할 예정으로 표준화 완료까지 다양한 후보기술에 대한 검증이 활발히 진행될 것으로 예상된다
4.2 차세대 이동통신 서비스 동향
차세대의 이동통신이 해결하려는 가장 중요한 문제는 앞에서 언급한 속도문제이다. 그러기 위해서는 광대역, 즉 브로드밴드로 가는 방안밖에 없다. 따라서 서비스 동향 역시 브로드밴드라는 초고속 환경에서의 서비스 전략이 그 주를 이룰 수 밖에 없다. 차세대 이동통신의 서비스 동향은 다음과 같이 요약할 수 있다.
광대역 멀티미디어
서비스 통합 및 융합
다양한 접속환경에서의 Seamless한 인터넷 접속
개인 이동성의 보장과 비휴대 단말
통신 주체 및 대상의 변화
상황인지 기반의 개인화
서비스 품질의 차별화
결론
본 기고에서 이동통신 망이 어떻게 진화하여 왔는지 고찰하고 현재의 가입자들이 요구하는 궁극의 서비스가 고속이며 저가의 휴대인터넷
서비스임을 보였다. 그리고 이를 위한 새로운 기술인 휴대인터넷, WiBro에 대하여 간략히 살펴 보았다. 지난 80년 이후
PC가 주도해 온 IT 산업의 무게중심이 최근 들어 모바일쪽으로 급속도로 이동하면서 모바일 혁명이 일어나고 있으며 현재 휴대폰,
디지털 카메라, MP3, 게임기 등 모바일 기기들이 일상의 일부로 깊숙이 파고들면서 산업, 문화 등 사회 전반의 패러다임 자체를
바꿔나가고 있다.
빌 게이츠 마이크로 소프트(MS) 회장이 최근 한 외신과의 인터뷰에서 모바일 빅뱅과 관련하여 남긴 말로 결론을 맺고자 한다.
“우리 생애에서 다시는 못 볼 IT활황 시대가 다가오고 있다. 다가올 활황은 90년대의 1차 붐과는 비교할 수 없을 정도의 규모일 것이다"
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