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4세대 이동통신

개념
3세대 이동통신인 IMT-2000의 뒤를 잇는 고정 및 이동환경에서 100Mbps ~ 1Gbps 까지의 무선다중접속과 초고속 데이터 서비스를 지원할 수 있는 차세대 이동 통신 기술

I. 3G 속도 혁명, 4G 이동통신의 개요

 가. 4G 이동통신 기술의 정의

  - 3세대 이동통신인 IMT-2000의 뒤를 잇는 고정 및 이동환경에서 100Mbps ~ 1Gbps 까지의 무선다중접속과 초고속 데이터 서비스를 지원할 수 있는 차세대 이동 통신 기술

 

 나. 이동통신 기술의 발달 과정

 

구분

핵심기술

속도

주요 용도

1세대 아날로그 기반 이동통신

Analog

9.6 ~ 14.4Kbps

음성통화

2세대 디지털 이동통신

CDMA, GSM

14.4 ~ 64Kbps

음성통화,

데이터 전송

3세대 IMT2000이동통신

WCDMA, HSPA

정지 2Mbps

이동 384Kbps

고속데이터, 동영상, 국제로밍

4세대 이동통신

3GPP LTE, WiMAX

정지 1GB,

이동 100MBps

멀티미디어 서비스

 
 
 다. 4G의 등장배경

구분

내용

기술적 측면

- 유선의 전송 속도에 비해 3G의 낮은 전송 속도

서비스 측면

- 다양한 유선 서비스 활용의 제한으로 인한 ALL-IP 필요성

- 다양한 고객을 위한 융합서비스 제공의 한계

ROI 측면

데이터 사용량 증가에 따른 과도한 투자 비용

 

 라. 3G 이동통신 한계를 극복하기 위한 기술

  - 3G 이동통신 기술의 한계를 극복한 4G의 핵심 기술로는 크게 주파수, 액세스 네트워크, 코어 네트워크, 애플리케이션 등 4 항목으    로 구성

구 분

상세 내용

주요 기술

주파수

- 주파수 부문은 4G가 사용하게 될 주파수를 효율적으로 송수신할 수 있는 기술

에어 인터페이스

OFDM, SmartAntenna

MIMO, SDR

액세스 네트워크

액세스 네트워크는 사용자들이 4G 네트워크에 접속할 수 있는 기술로

메쉬(Mesh) 네트워크 ,애드혹(Ad-hoc) 네트워크

코어 네트워크

All-IP 네트워크가 될 것으로 전망

IPv6

애플리케이션

4G 단말기를 통해 유비쿼터스 브로드밴드 서비스를 이용할 수 있도록 해주는 모바일 플랫폼과 각종 응용 프로그램

위피(WIPI), MS의 포켓PC, Java

 

II. 4G 이동통신 기술

 가. 4G 이동통신 표준

  - 4세대 이동통신은 유럽 주축의 3GPP와 미국주도의 3GPP2의 규격 3GPP LTE가 있으며 최근 국제 표준인 IEEE 802.16e 기반의 WiBro-Eva가 4세대 이동통신의 강력한 후보 표준

  - 3GPP의 LTE는 3.9세대 정도의 통신으로 LTE-Advanced가 2011년 목표로 개발 중

 

 나. 4G 이동통신 요구사항

요구기능

세부 설명

고속의 데이터 전송

3G보다 10~100배 (100M ~ 1G) 전송 용량

새로운 주파수 밴드

3 ~ 5GHz 대역의 주파수

대역폭

20 ~ 40MHz

셀 크기

고주파 대역에서도 셀 반경이 커질 수 있는 기술

(계층적 셀 구조)

다양한 트래픽 패턴수용

다양한 전송방식을 수용하고 수비트에서 수백메가까지 전송이 가능한 새로운 전송방식 및 구조

 

 

III. 4G 이동통신 기술

기술

세부설명

OFDM

(직교주파수

다중분할)

- Orthogonal Frequency Division Multiplexing

- 주파수, 시간을 수백개로 분할 할당, 간섭을 최소화 하여 대용량의 데이터를 동시에 고속 전송 가능케 하는 기술

- 사용자의 요구에 맞추어 주파수와 시간을 제공 할 수 있음.

- Sub-channel간에 overlapping됨으로써 대역폭을 절약할 수 있는 기술

Smart Antenna

- 안테나 빔 형성기술을 이용하여 특정사용자(원하는 방향)의 신호를 선택적으로 송수신하고, 간섭신호의 영향을 최소화 시킴으로써 용량 및 품질을 획기적으로 개선시키는 기술

- 간섭신호제거를 통한 용량 증대, 다중경로 반사파에 대한 영향이 적어 우수한 품질 유지, 하드웨어 복잡도 증가 및 비용증대(단점)

MIMO

(다중입출력)

- Multiple Input Multiple Output

- 송신기와수신기 양쪽에 다수의 안테나를 사용함으로써 통신 성능을 개선

IPv6

ALL-IP 서비스를 기반으로 모바일 멀티미디어 서비스

UWB

- Ultra Wide Band

- 디지털 부호정보를 나노세컨드 이하의 매우 짧은 폭을 가지는 임펄스 신호로 변환해서 무선으로 전송하는 기술

SDR

- Software Defined Radio

- 2.3세대 이동통신을 통합하고 나아가 xDSL, CDMA, UMTS, 무선 LAN, 블루투스, 위성통신 등 현재 기술로 구현가능한 모든 통신수단을 하나의 단말기에서 구현할 수 있도록 하는 기술

- 통시시스템을 구성하는 기지국ㄱ과 단말기에서 통상 하드웨어로 RF를 지원하던 방식을 소프트웨어 형태로 바꾸어주는 핵심기술(basebad part -> SDR)

 

 

 

IV. 4세대 이동통신의 주요 후보 표준 비교

 가. LTE 와 WiMAX (Wibro Evolution) 의 비교

구분

LTE (Long Term Evolution)

WiMAX

개요

GSM/WCDMA 계열 4G 기술

기존 이동통신사업자와 별개로 인텔 등을 주축으로 새롭게 만들어진 기술(국내 와이브로도 와이맥스에 속하는 기술)

기술특징

OFDM기반 데이터서비스

이동중 100Mbps 이상 지원

OFDM기반 데이터서비스

이동중 100Mbps 이상 지원(Wave3)

사업자동향

WCDMA, CDMA 사업자 중심

향후 대부분의 이동통신 사업자가 채택 예정

대부분 유선사업자가 초고속인터넷의 무선확장으로 사용

CDMA/WCDMA

사업자별

도입시기

WCDMA사업자의 경우 LTE로의 진화에 앞서 WCDMA의 후속버전인 HSPA등을 통해 현 네트워크의 소프트웨어중심의 업그레이드만으로도 LTE에 버금가는 서비스 구현이 가능해 통신시장 상황에 따라 LTE도입시기를 저울질할 것으로 예상됨

CDMA사업자의 경우 같은 계열 차세대 기술인 UMB가 사장될 것으로 예상되어 같은 계열내의 기술진화에 한계가 있어서 최적의 대안으로 조기에 LTE를 도입할 가능성이 높음

 

 

 

[한번 읽어 볼 것들]

V. 4G 이동통신의 영향 및 서비스 진화

 가. 4G 이동통신의 영향

구분

내용

설명

기업관점

데이터 수익 비중 증대

음성전화에서 데이터 서비스로 급속하게 전환

주파수당 데이터전송량 증대로 네트워크의 전송효율이 향상되고 데이터 전송의 원가부담이 감소되어 데이터 요금이 저렴해져 데이터 서비스 활성화의 기폭제

유무전 컨버전스 확산

지금까지 유선통신은 전송성능에 우위가 있고 무선통신은 이동성에 우위가 있는 명확한 구분이 있었지만 4G에서는 무선통신이면서 전송성능에서도 경쟁력을 확보해 유선에서 제공되던 서비스가 무선에서도 제공될 수 있는 환경이 제공되어 다양한 유무선 융합서비스의 등장이 예상됨

통신 사업자의 사업범위확대

현재도 이동통신 서비스는 다른 산업과 연계한 서비스를 제공하고 있지만 전송성능의 한계로 대용량 데이터 통신이 필요없는 분야에 한정됨

4G에서는 대용량의 데이터 통신이 원활하게 제공되어 연계할 수 있는 산업의 폭이 대폭확대

 

나. 4G 이동통신의 서비스 진화

구분

내용

설명

신규

서비스

인터넷전화

 4G망은 기존 이동통신망과 달리 음성전화를 위한 별도의 네트워크가  없이 데이터 서비스를 위한 네트워크만으로 구성되어 4G 에서는 음성전화도 데이터 서비스인 인터넷전화로 구현

모바일 IPTV

현재 유선에서 HD급 실시간 IPTV 서비스를 제공하기 위해서는 100Mbps 급의 인터넷 환경이 필요한데, 4G는 이러한 전송성능 조건을 충족시킬 것으로 예상됨

모바일 IPTV는지상파를 통한 방송과 비교해 훨씬 많은 채널 제공이 가능하고, 양방향성 기능을 통해 다양한 부가서비스를 제공

기존

서비스

모바일웹서핑

- 모바일웹서핑은 휴대폰으로 유선인터넷 웹사이트에 접속할 수 있는 서비스로 ‘풀브라

우징(Full Browsing)’이라고도 한다

- 4G에서는 전송성능 향상으로 모바일웹서핑이 현재의 유선 초고속인터넷 환경에서 접속하는 수준으로 발전될것으로 기대된다.

이동통신을 통한 PC의 인터넷 접속 서비스

 

- PC의 USB 포트에 이동통신모뎀을 꽂아서 PC에서 인터넷에접속하는 서비스

- 3G의 데이터 전송성능이 유선 초고속인터넷을 대체할 정도의 품질을 보여주지는 못해 이용 계층이 제한적이었다. 4G에서는 전송성능이 유선 초고소속인터넷과 유사해져 이 서비스에 대한 활용도가 한층 증가할 전망

화상전화

3G 고객들의 화상전화이용률이 기대만큼 높지 않은 것이 사실이다. 이는 잦은 끊김 현상과 부족한 화질 등 미흡한기술 사양 때문이기도 하다. 그런데 4G에서는 전송성능이 대폭 향상되어 현현재의 기술적 약점을 극복하여 고화질의 화상전화도 가능해질 전망

 

 

VI. 4세대 이동통신의 발전 방향

 가. 4세대 이동통신의 주요과제

  - 초고속 전송망 개발 : 현재보다 100 ~ 1000배 빠른 전송속도

  - QoS 제공 , Global Computing 환경 구현 : IPv6

 

 나. 4세대 이동통신의 성공조건

  - 대한 새로운 가치 제공에 가장 중점을 두고 서비스가 개발되어야 한다.

  - 개방형 사업모델을 활용해 혁신적 서비스 개발이 필요하다

  - 유무선통신의 컨버전스를 통신시장의 새로운 수요 창출 

 

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