5G란 무엇인가? (출처 www.infineon.com)

5G란?

5G는 “5세대”를 의미하는 차세대 모바일 통신 표준으로, 현행 LTE 표준(4G)을 대체할 것입니다. 그 이전의 표준은 UMTS(3G)와 GSM(2G)였습니다. 5G는 초당 최대 10기가바이트의 높은 대역폭과 극히 낮은 응답 시간을 달성하여 훨씬 빠른 전송 속도를 제공합니다. 또한 이전 표준 대비 1비트를 전송하는데 천분의 일의 전력만을 소모하여 데이터 전송에 훨씬 더 적은 전력을 필요로 합니다

 

5G의 작동 원리

밀리미터파(millimeter wave)의 사용 

스마트폰과 전자 디바이스는 현재까지는 3KHz~3GHz의 매우 좁은 주파수 대역을 사용해 왔습니다. 하지만 갈수록 더 많은 모바일 커넥티드 디바이스 및 장치가 이 대역을 공유함으로써, 데이터 전송 속도가 점점 느려지고 연결 실패 가능성이 높아지고 있습니다. 해결 방법은 지금까지는 모바일 디바이스의 데이터 전송에 사용되지 않던 6GHz 이하의 주파수대나 30GHz~300GHz 사이의 밀리미터파 주파수를 사용하는 것입니다. 

 

밀리미터파(millimeter wave)란?

ㅇ 파장이 1~10 ㎜, 주파수가 30~300 GHz인 전파(電波)를 말함
ㅇ EHF(Extreme High Frequency)라고 약칭하기도함
ㅇ 장점
     - 주파수가 높으므로 광대역전송이 가능하고,
     - 안테나 및 송수신장치의 소형화ㆍ경량화가 가능하며,
     - 지향성이 좋음
     - 기본적으로 저전력(수십 mW)을 사용함에 따라, 인체에 미치는 영향이 작음
ㅇ 단점
     - 강우나 눈ㆍ구름 등 물방울에 의한 감쇠를 받기 쉬움
     - 특히 이 대역에서는 대기, 강우감쇠의 손실이 크기 때문에 망설계시 반드시 
       대기, 감우감쇠 등 손실을 고려하여야 함. 장거리 전송에 불리.
     - 회절, 투과에 의한 전파손실이 크기 때문에 거의 가시거리 통신을 사용
     - 직진성이 강하여 점 대 점 고정통신방식을 취함
     - 높은 동작 주파수 때문에 사용 부품이 대체로 고가임

 

밀리미터는 광대역 전송이 가능하지만 강우나 나무에 의한 감쇠가 크다는 단점과 회절 투과에 의한 전파 손실의 많다는 점 그리고 거리가 짧은 점을 극복해야한다

그 해결 방법으로는

 

1. 스몰셀 네트워크 (Small cell network)

가입자와 가까운 곳에 다수의 소형 전송 기지국을 설치하여 스몰셀 네트워크를 형성함으로써데이터 전송 데드 스팟(dead spot)을 피할수 있다.

 

2. 대용량 MIMO (Massive MIMO)

전송 시스템에 사용되는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술은 다수의 송신 및 수신 안테나를 사용해서 데이터 스트림을 전송하는 것을 말합니다. 그럼으로써 수신 신호를 향상시키고, 거리를 늘리고, 전반적인 데이터 처리량을 높일 수 있습니다

 

3. 빔포밍(beamforming)

기존 안테나를 사용하면 신호는 모든 방향으로 균일하게 방사됩니다. 그리하여 신호가 다른 트랜스미터의 신호와 겹치게 되면 신호 전송이 심하게 손상될 수 있습니다. 대용량 MIMO 다중 안테나 기술에 빔포밍을 결합하면  여러 개의 안테나를 사용하여 동일 신호를 시간차를 두고 전송함으로써, 트랜스미터가 클라이언트를 향해서 신호를 집중시키고 그에 맞게 전송 전력을 조정할 수 있으며 시그널 빔, 빔포밍(beamforming)을 형성. 빔포밍 트랜스미터는 각기 신호들을 각기 다른 방향의 각기 다른 수신자에게 전송할 수 있습니다. 이를 통해 커버리지를 늘리고, 더욱 안정적인 연결과 더 높은 전송 속도를 달성하고, 원치 않는 무선 간섭을 줄일 수 있습니다.

 

5G의 장점

5G 표준은 데이터 속도가 초당 최대 10기가비트로서, LTE에 비해서 100배 더 빠르게 전송할 수 있습니다. 따라서 4K 형식으로 된 비디오라 하더라도 순식간에 로드할 수 있고, DVD 컨텐츠는 5초 안에 다운로드할 수 있습니다. 이제 화상 통화에서 흔히 일어나던 로드 지연은 과거의 유물이 될 것입니다. 또한 원격진료 애플리케이션이 가능해져 의사가 인터넷을 통해서 수술할 수도 있을 것입니다. 새로운 5G 네트워크는 훨씬 더 높은 대역폭을 제공하여 다수의 사용자들이 동시에 더욱 빠른 고품질의 통신 서비스를 이용할 수 있도록 더욱 안정적이고 신뢰할 수 있는 환경을 제공