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4G LTE란 무엇인가?

단양의 화통 2012. 12. 23. 16:37

 

 

4G LTE란 무엇인가?


     LTE는 '롱 텀 에볼루션'(long term evolution)을 줄인 말로 3G망의 3세대 이동통신이 4세대 통신으로 넘어가며 사용되는 말이다.


     기존 다운로드 속도에 비해 5배 빠른 속도로, 정체되어 있는 3G 인터넷 속도를 해결할 수 있는 대안으로 각광 받고 있다.

 


4G LTE 서비스?


     기존의 3G와는 달리 빠른 속도를 기반으로 고화질 영상이나 스트리밍 서비스 그리고 영상통화 같은 서비스가 4G LTE에서는 가능하다. 


     또 트래픽을 분산해 기존 3G 사용자의 통화 품질 향상도 기대할 수 있어 4G LTE 서비스가 확대 될수록 3G 유저들에게도 모두 이익이 될 것이다.

 

 

1. 고화질 영상통화 서비스

 

 

 

2. N Screen 기반의 개인 컨텐츠 활성화

 


3. HD 고화질 동영상 실시간 스트리밍

 

 

 

 

4. 고화질 네트워크 게임

 

 

 

 

 

4G의 다운로드 속도 비교

                             [4G vs 3G 속도 비교]


4G가 3G보다 훨씬 빠르다는 것을 알 수 있다.


    향후에 출시될 LTE-Advanced는 1Gbps까지 가능하다고 하니 유선랜 속도를 능가할 뿐더러 획기적인 서비스의 등장도 기대될 전망이다.

 

 

     4G LTE가 아직은 안정되지 않은 서비스로 보이지만 LTE의 다운로드 속도가 보장된다면 LTE는 와이브로나 3G를 훨씬 뛰어넘는 서비스로 발전할 가능성이 클 것이다.


 

이후 SK텔레콤, LG U플러스 ,KT에서 LTE 폰을 출시할 전망이다.

  

 

 

LTE란 무엇인가?

     최상의 사용자 경험과 단순화된 기술을 제공하는 차세대 모바일 브로드 밴드 기술로 LTE(Long Term Evolution)가 채택되면서 LTE에 대한 관심이 증가하고 있다. 그럼에도 LTE가 무엇인지를 떠올려 보면 너무나 막막하다. 커버 스토리 1부를 통해 LTE가 무엇인지 포괄적으로 알아보자.

 

      LG-에릭슨 www.lgericsson.com|LG-에릭슨은 2010년 7월 1일부로 LG-노텔의 노텔 측 지분을 에릭슨이 인수하며 회사명을 ‘LG-에릭슨’으로 변경하고 공식출범 했다. 에릭슨과 LG전자를 양대 주주로 국내를 비롯한 전세계 유·무선 통신, 옵티컬, 엔터프라이즈 시장에 최첨단 통신 및 네트워킹 솔루션을 지속 공급하고 있는 회사다.

 

     비단 집과 사무실뿐만 아니라 공간에 제약 없이 무선 인터넷을 사용하는 데 익숙해진 인터넷 세대에게 모바일 브로드 밴드는 더 이상 거부할 수 없는 현실이 되었다. 2015년까지 전세계 모바일 브로드 밴드 가입자 수가 38억 명에 달할 것으로 전망하고 있으며, 특히 이 중 95%가 높은 속도의 HSPA(High Speed Packet Access), CDMA, LTE 기반의 네트워크를 사용할 것이라 예상되는 상황이다.

     HSPA가 구현되는 노트북을 보유한 사람들은 이미 기존에 사용하던 고정 DSL 모뎀 대신 HSPA 모뎀 또는 USB 동글을 이용해 인터넷 검색을 하거나 이메일을 사용하고 있으며, 3G 휴대전화로 음악 및 동영상을 주고 받을 수 있게 되었다. 이런 상황에서 LTE가 보급되면 높은 수준의 기술을 요하는 쌍방향 TV, 모바일 동영상 블로깅, 수준 높은 게임, 그리고 전문 서비스가 가능해지는 등 사용자 경험이 훨씬 풍부해 질 것으로 예상된다. LTE는 최종 사용자 및 통신사 모두에게 다음을 포함한 몇 가지 주요 혜택을 제공한다.

 

소비자 요건 만족

     2015년까지 모바일 브로드밴드 가입자 수가 38억 명에 달할 것으로 전망되고 있고, 이 중 95%가 높은 속도의 HSPA, CDMA, LTE 기반의 네트워크를 사용할 것으로 예상된다(<그림 1> 참조).  모바일 브로드밴드 사용이 증가할 것이라는 예측을 강력하게 뒷받침하는 증거가 있다.

 

<그림 1> 2008년~2015년 모바일 브로드밴드 가입자 수 예상 추이

 

 

      소비자들은 모바일 브로드밴드의 혜택을 충분히 이해하고 인정하고 있다.  대다수의 사람들은 이미 이동전화를 사용하고 있으며 무선랜을 통해 노트북에서 인터넷에 연결하고 있다. LTE가 모바일 브로드밴드로의 전환이 용이한 이유는 LTE가 유비쿼터스한 커버리지를 제공하고 기존의 2G 및 3G 네트워크에 로밍이 되기 때문이다. 여기에 다양한 단말기를 제공한다면 모바일 브로드밴드 사용이 크게 증가할 것이다.

      전세계 평균 WCDMA 네트워크 부하를 기준으로 볼 때, 패킷 데이터 트래픽의 양은 이미 2007년 5월에 음성 트래픽을 넘어섰다(<그림 2> 참조). 이는 HSPA 기술이 통신 네트워크에 구현됐기 때문이며, HSPA 데이터 카드 및 USB 동글의 인기도 함께 높아졌다. 여러 통신사들은 보고서를 통해서 HSPA 출시 이후 3개월 만에 데이터 트래픽이 4배나 증가했다고 전하고 있다.

 

 

<그림 2> 전세계 WCDMA 네트워크에서 데이터 트래픽의 가파른 성장

 

 

     가격, 성능, 보안, 편리성에 있어서 모바일 브로드 밴드가 유선에 비해 경쟁력이 있다. 이제 사용자가 WLAN 연결을 위해 세팅하고, 보안이나 커버리지 제한 등에 신경을 쓰는 일 대신에 서비스 이용 자체에 더 많은 시간을 할애할 수 있게 된 것이다.

     많은 브로드 밴드 애플리케이션들은 이동성이 구현되면서 기능이 급격히 향상되고 있다. 커뮤니티 사이트, 검색 엔진, 화상/전화 회의 애플리케이션 및 유튜브와 같은 콘텐츠 공유 사이트 등의 등장이 이를 뒷받침하는 예이다. 이동성으로 사용자에게 이런 애플리케이션들의 가치가 훨씬 높아진 것이다.

      사용자가 직접 만든 콘텐츠는 트래픽 유형을 변형시켜 상향 링크의 중요성이 더욱 커진다는 면에서 특히 흥미롭다. LTE의 최대 장점인 빠른 순간 최대 속도와 짧은 지연 시간은 향후 게임이나 화상회의와 같은 실시간 애플리케이션의 등장에 영향을 미칠 것으로 보인다.

 

LTE가 주는 혜택

성능 및 용량

LTE의 요건 중 하나는 최소 100Mbps의 최대 하향링크 속도를 구현해야 한다는 것이다. LTE 기술로 구현할 수 있는 속도는 300Mbps 이상이며, 이미 에릭슨에서는 160Mbps의 속도를 시연한 바 있다. 라디오 접속 네트워크(RAN: Radio Access Network)의 왕복 속도는 10ms 이하로, LTE가 그 어떤 기술보다 앞서 4G 요건을 이미 충족시키고 있다는 것을 의미한다.

단순성

LTE는 1.4MHz에서 20MHz까지의 반송파 대역을 유연하게 지원한다. LTE는 또한 주파수분할(FDD, frequency division duplex/duplexing)과 시분할(TDD, Time division duplex/duplexing)을 지원한다. 비동기 광대역 부호 분할 다중 접속(W-CDMA)에 대한 문제를 상호 조정하는 국제 협력 기구인 3GPP(3rd Generation Partnership Project)는 이미 15개의 쌍 스펙트럼과 8개의 단일 스펙트럼을 LTE에 할당했으며 앞으로 더 많은 스펙트럼을 할당할 전망이다.
이는 통신사들이 10MHz 혹은 20MHz 대역폭의 반송파 구현이 가장 용이한 새로운 대역에서 LTE를 구현할 수 있다는 의미로 향후 모든 대역에서 LTE를 구현할 수 있음을 시사한다.
LTE 라디오 네트워크 제품들은 차세대 네트워크 구현과 관리를 단순화시킬 수 있는 여러 기능을 갖게 된다. 예를 들어 자율설정(self-configuration) 및 자율최적화(self-optimization) 같은 기능이 네트워크 구축 및 관리를 단순화시키면서 비용을 최소화시킬 것이다. 또한 구축 및 유지보수가 용이한 단순화된 IP-기반의 코어 및 전송 네트워크와 병행하여 LTE가 구축될 것이다.

다양한 단말기

휴대전화뿐만 아니라 많은 종류의 PC, 노트북, 초소형 휴대 기기, 게임기기 및 카메라와 같은 소비자 전자제품들이 LTE 모듈을 내장하게 될 것이다. LTE가 기존 모바일 네트워크로의 핸드오버 및 로밍을 지원하므로 이러한 모든 기기들은 구축 이후 즉시 유비쿼터스 모바일 브로드밴드 서비스를 받을 수 있다. 통신사는 LTE의 유연성을 이용해 기존 네트워크, 주파수 및 비즈니스 목적에 부합하도록 모바일 브로드밴드 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있을 것이다.


 

통신사 요건 만족

      통신사들의 비즈니스 환경은 점점 경쟁이 치열해지고 있으며, 다른 통신사들과 경쟁할 뿐 아니라 새로운 비즈니스 모델에서 새로운 경쟁자들과 치열하게 경쟁하는 구도로 바뀌고 있다. 그러나 새로운 비즈니스 모델은 새로운 기회를 의미하기도 한다.

      통신사들은 기존의 2G 및 3G 네트워크 투자를 활용하여 경쟁력 있는 모바일 브로드밴드 서비스를 제공할 수 있는 유리한 위치에 있다. 통신사들이 표준화 기관을 통해 적극적으로 모바일 브로드밴드를 위한 전략을 구상하고 요건을 추진하는 이유가 바로 여기에 있다.

     세계를 선도하는 몇몇 통신사, 제조업체 및 연구기관들은 차세대 모바일 네트워크(NGMN: Next Generation Mobile Network) 프로그램 내에서 협력하고 있다(www.ngmn.org에서 회원사 리스트를 확인할 수 있다). NGMN 프로그램은 기존의 표준화 기관들과 협력하고 있으며, 미래의 모바일 브로드밴드 네트워크를 위한 명확한 성능 목표 및 근본적인 제언과 구축 시나리오를 설정했다. ‘3G를 넘어선 진화’라는 NGMN의 기술 비전이 실현되기 위해서는 다음 요건들이 필요하다:

 

NGMN의 기술 비전이 실현되기 위한 요건● 주파수대역을 포함한 기존 자산의 효율적인 재활용
● 비용효율성, 엔드-투-엔드, 짧은 지연시간, 출시 시기부터 ‘항상 켜져 있는’ 경제적인 서비스 지원
● 비용 효율적이고, 엔드-투-엔드의 품질이 높은 이동성과 로밍 같은 독특한 가치 부여
● 현재의 HSPA 로드맵에 영향을 주지 않음
● 통신사 및 인프라 공급자, 단말기기 제조업체 등의 지적재산권과 관련하여 현재보다 훨씬 더 투명하고, 비용에 대한 예측이 가능하도록 만드는 새로운 지적재산권 체제

NGMN에 의해 정의되지는 않았지만, LTE는 이러한 요건을 충족시킨다.


 

LTE의 표준화

      LTE는 3GPP 릴리즈 8에 소개되어 있으며 모바일 무선통신에 있어서 중요한 다음 단계이다. LTE는 진보된 안테나 기술과 함께 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)을 라디오 접속 기술로 사용하고 있다.

      3GPP는 1998년 12월에 도출된 협력에 대한 합의이며, 이를 통해 기관 파트너들이라 불리는 통신 표준화 기구들의 협력을 이끌어낸다. 현재의 일본전파사업회(ARIB), 중국통신표준협회(CCSA), 유럽전기통신표준협회(ETSI), 통신사업솔루션연맹(ATIS), 한국정보통신기술협회(TTA), 그리고 일본정보통신기술위원회(TTC) 등이 기관 파트너다.

      통신사, 협력업체, 연구소를 대표하는 전세계의 연구원들과 개발 엔지니어들이 LTE 라디오 접속 표준화 노력에 동참하고 있다.

      3GPP는 LTE 외에도 IP 기반의 평면 네트워크 아키텍처를 정의하고 있다. 이 아키텍처는 시스템 아키텍처 진화(SAE: System Architecture Evolution)에 대한 노력의 일환으로 정의되고 있다. 

      LTE-SAE 아키텍처 및 개념은 IP 기반 서비스의 시장에서의 대량 사용을 효율적으로 지원하도록 설계되었다. 이 아키텍처는 기존의 GSM/WCDMA 코어 네트워크 진화에 기반하며 단순화된 운영과 원활하고 경제적인 구축이 가능하도록 한다.

       3GPP와 3GPP2(CDMA 표준화 기구) 간의 협력을 통해 CDMA와 LTE-SAE 간의 상호작용이 최적화될 수 있도록 하는 작업도 이루어졌다. 이는 CDMA 통신사들이 자신의 네트워크를 LTE-SAE 네트워크로 진화시켜 GSM과 WCDMA의 장점인 규모의 경제와 전세계적으로 대량 생산되고 사용되는 칩셋의 이점을 누릴 수 있을 것임을 시사한다.

     LTE 표준화의 시작점은 2004년 캐나다 토론토에서 열린 3GPP 라디오 접속 네트워크(RAN) 진화 워크샵에서 였다. 아래와 같은 방향으로 3GPP 라디오 접속 기술이 진화할 수 있는 틀을 개발하려는 취지로 2004년 12월에 연구가 시작되었다.

 

· 비트 당 비용 감소
· 서비스 제공 증대 - 낮은 비용으로 더 나은 사용자 경험 제공
· 기존 및 새로운 주파수대역의 유연한 사용
· 단순화 된 아키텍처 및 개방형 인터페이스
· 합리적인 단말기 전력소비

 

      LTE 개념이 3GPP TR 25.913 진화된 UTRA(Universal Terrestrial Radio Access) 및 UTRAN(Universal Terrestrial Radio Access Network)에 명시된 일련의 요건을 충족함을 증명하기 위해 연구 주제가 필요했다(3GPP. TR 25.913. Feasibility Study of Evolved UTRA and UTRA. 3GPP 요건에 대한 표 참조).

 

3GPP 원조 LTE 요건 요약● 피크 데이터 속도 증가(100 Mbps 하향링크, 50Mbps 상향링크)
● RAN 지연속도 10ms로 감소
● 스펙트럼 효율성 향상(HSPA 릴리즈 6에 비해 2~4배 증가)
● 릴리즈 6 UTRA 라디오 인터페이스 및 아키텍처에서 비용효율적인 이동
● 방송 품질 향상
● IP-최적화(패킷 스위치 영역에서의 서비스에 초점)
● 20MHz, 15MHz, 10MHz, 5MHz, 3MHz 및1.4MHz의 스케일러블한 대역
● 쌍 스펙트럼 및 단일 스펙트럼 모두 지원
● 기존의 3G 시스템과 비-3GPP 시스템과의 호환성 지원
● 주파수대역을 포함한 기존 자산의 효율적인 재활용


 


     LTE 성능은 일명 체크포인트들에서 평가되었으며, 그 결과는 2007년 중반 서울에서 개최되었던 3GPP 회의에서 합의되었다. 이 결과는 LTE 가 첨두(피크) 데이터 속도, 셀의 경계영역 처리 속도, 스펙트럼 효율성, 그리고 VoIP 및 MBMS 성능에 대한 목표치를 만족시키거나 경우에 따라 상회한다는 것을 보여줬다.


     SAE 표준에 따라 2009년 3월에 완성된 LTE 규격이 포함되었다. 2009년 3월 버전에 기반해 구현하면 역방향 호환성이 보장된다.

 

기술적 장점

아키텍처

      LTE 라디오 접속과 더불어 패킷 코어 네트워크도 평면 SAE 아키텍처로 진화하고 있다. 이 새로운 아키텍처는 네트워크 성능을 최적화하고 비용효율성을 향상시킬 뿐만 아니라 IP 기반 서비스의 대중화가 가능하도록 설계되어 있다.

       SAE 아키텍처 사용자 평면 내에 2개의 노드가 있다. 하나는 LTE 기지국(eNodeB)이며, 또 하나는 SAE 게이트웨이다(<그림 3> 참조). 이 평면 아키텍처는 연결에 관련된 노드의 수를 줄여준다.  LTE 기지국은 일명 S1 인터페이스를 통해 코어 네트워크와 연결되어 있다.

 

 

 

 

<그림 3> LTE와 SAE의 평면 아키텍처

 

 

        기존의 3GPP(GSM과 WCDMA/HSPA)와 3GPP2(CDMA) 시스템은 표준화된 인터페이스를 통해 진화된 시스템으로 통합되어 LTE로 최적화된 이동 경로를 제공한다. 이는 3GPP 시스템에서는 서빙 GPRS 지원 노드(SGSN)와 진화된 코어 네트워크 사이의 시그널 인터페이스, 3GPP 2에서는 CDMA RAN과 진화된 코어 네트워크 사이의 시그널 인터페이스를 의미한다. 이러한 통합은 듀얼 및 싱글 라디오 핸드오버를 모두 지원해 LTE로 유연하게 전환할 수 있다.

      예를 들어 이동성에 있어서 컨트롤 신호는 게이트웨이와는 별도로 MME 노드에 의해 처리되어, 최적화된 네트워크 구축이 가능하고 완전히 유연한 용량 스케일링을 가능케 한다.

       홈 가입자 서버(HSS, Home Subscriber Server)는 기존 GSM과 WCDMA 네트워크처럼 SS7이 아닌 Diameter 기반의 인터페이스를 통해 패킷 코어에 연결된다. 정책 컨트롤과 과금을 위한 네트워크 신호는 이미 Diameter에 기반하고 있다. 이것은 아키텍처 내 모든 인터페이스가 IP 인터페이스라는 것을 의미한다.

      LTE-SAE는 클래스 기반 QoS 개념을 채택하였다. 이것은 통신사에 단순하지만 효과적인 솔루션을 제공하여 패킷 서비스 간의 차별성을 제공할 수 있게 된다.

 

 

직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 기술

       LTE는 하향링크, 즉 기지국에서 단말기까지의 통신에 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술을 사용한다. OFDM은 대역 유연성에 대한 LTE 요건을 충족시키며, 순간 최대속도가 높은 폭넓은 반송파를 위한 비용효율적인 솔루션을 가능하게 한다. OFDM은 IEEE 802.11a/b/g, 802.16, HiperLAN-2, DVB, DAB 등의 표준에서 사용될 만큼 이미 잘 알려지고 정착된 기술이다.

     OFDM은 복수의 반송파 전송을 위해 수많은 협대역 반송파 또는 톤(tone)을 사용한다. 기본적인 LTE 하향회선의 물리적 자원은 <그림 4>에 나타난 것처럼 시간·주파수 격자로 설명될 수 있다.  주파수 영역에서는 반송파 사이의 간격, 즉 Δf는 15kHz이다. 그리고 OFDM 기호의 존속시간은 1/Δf+주기적 전치부호이다. 이 주기적 전치부호는 시간에 따라 분산된 라디오 채널에서도 서브-반송파들 간의 직교성을 유지하기 위해 사용된다.

 

 

 

 

<그림 4> OFDM에 기반한 LTE 하향 링크 물리적 자원

 

 

      하나의 자원 요소는 QPSK, 16QAM 혹은 64QAM 변조 비트를 운반한다. 예를 들어 64QAM의 경우 각 자원 요소는 6개의 비트를 운반한다. OFDM 기호들은 자원 블록으로 그룹화되어 있다. 자원 블록은 주파수 영역의 전체 크기가 180kHz이며 시간 영역은 0.5ms이다.

      각 사용자에게는 시간·주파수 격자 내에서 여러 개의 소위 자원 블록이 할당된다. 사용자가 할당 받는 자원 블록이 많을수록 그리고 자원 요소 내에서 변조가 더 많이 사용될수록 비트 속도가 높아진다. 특정 시점에 사용자가 어떤 자원 블록을 몇 개나 받느냐는 주파수와 시간 차원의 고급 스케줄링 메커니즘에 따라 다르다. 자원의 스케줄링을 매 ms마다 할 수 있는데 이것은 스케줄링 블록이라고 불리는 180kHz 폭과 1ms 길이를 가진 2개의 자원 블록을 의미한다. LTE에서의 스케줄링 메커니즘은 HSPA에서의 메커니즘과 유사하며 서로 다른 무선환경 내의 서로 다른 서비스를 위해 최적의 성능을 가능하게 만든다.

     상향 링크에서 LTE는 단일 반송파 주파수 분할 다중접속(SC-FDMA, Single Carrier Frequency Division Multiple Access)의 미리 부호화된 버전을 사용한다. 이것은 일반적인 OFDM의 단점을 보완하기 위한 것이다. 그 단점이란 높은 첨두전력 대 평균전력 비율(PAPR, Peak-to-Average Power Ratio)이다. PAPR이 높으면 비싸고 비효율적이면서 높은 선형성이 요구되는 파워 앰프를 필요로 하게 되므로 터미널의 가격이 높아지고 배터리가 빨리 소진된다.

     SC-FDMA는 파워 앰프에서의 선형성과 전력 소비의 필요성을 줄이는 방향으로 자원 블록들을 그룹화해 이 문제를 해결한다. PAPR이 낮아지면 커버리지와 셀 경계영역에서의 성능도 향상된다.
     LTE에 관한 포괄적인 소개는 3G 진화: 모바일 브로드밴드를 위한 HSPA 및 LTE에 나와 있다(Dahlman, Parkvall, Skold and Beming. Academic Press, Oxford, UK, Second edition 2008).

 

진보된 안테나

     HSPA 에서 사용되었던 어드밴스드 안테나 솔루션은 LTE에서도 사용할 수 있다. 여러 안테나를 사용하는 솔루션은 높은 첨두(피크) 데이터 속도, 확장된 커버리지 및 높은 용량에 대한 차세대 모바일 브로드밴드 네트워크 요건을 충족시킨다. 어드밴스드 멀티 안테나 솔루션은 이러한 목표를 달성하는 데 필수적이다.

      한 개의 안테나 솔루션이 모든 시나리오를 만족시킬 수는 없다. 따라서 특정 구축 시나리오에 따라 여러 안테나 솔루션을 사용할 수 있다. 예를 들어 2x2 혹은 4x4 다중 입력 다중 출력(MIMO, Multiple Input, Multiple Output)과 같이 여러 개의 층으로 구성된 안테나 솔루션으로 높은 첨두 데이터 속도를 달성할 수 있으며 커버리지 확장은 빔포밍(beam-forming)을 통해 달성된다.

 

FDD와 TDD를 위한 주파수

     LTE는 쌍 스펙트럼(FDD)과 단일 스펙트럼(TDD) 모두에서 사용 가능하다. 제조업체들의 첫 제품들은 두 개의 양방향 방식을 모두 지원할 것이다. 일반적으로 FDD가 더 효율적이며 디바이스나 인프라의 수가 더 많다. 그러나 TDD는 예를 들어 스펙트럼 중앙 갭 등에서 좋은 보완 수단이다. LTE 하드웨어는 라디오 부문을 제외하고는 FDD 및 TDD에 있어서 동일하기 때문에 TDD를 이용하던 통신사들도 광범위하게 적용된 FDD 제품이 가져다 주는 규모의 경제 효과를 누릴 수 있게 된다.

     3GPP는 15개의 다른 FDD 주파수 대역과 8개의 TDD 주파수 대역을 LTE 용으로 할당했다(참고문헌 3GPP. TS 25.104, 105. Base Station (BS) radio transmission and reception (FDD), (TDD) 참조). 더 많은 주파수가 추가될 가능성이 높다.

      최초의 LTE 네트워크 인프라와 터미널 제품은 처음부터 여러 개의 주파수 대역을 지원할 것인데 이것은 LTE가 규모의 경제와 글로벌 커버리지를 신속히 달성할 수 있음을 의미한다. 

     LTE는 많은 스펙트럼 대역에서 그리고 FDD와 TDD 모두에 있어서 1.4MHz에서 20MHz까지의 유연한 반송파 대역폭을 지원할 수 있도록 정의되었다. 

     이는 통신사가 기존 및 신규 대역에서 LTE를 출시할 수 있다는 것을 의미한다. 처음에는 10MHz나 20MHz 대역의 반송파를 구축하기가 가장 수월한 대역에 구축될 것이다.

 

     2.6GHz(밴드 7), 어드밴스드 무선 서비스(AWS)(밴드 4) 또는 700MHz 대역 등이 그 예이다. 그러나 최종적으로 LTE는 모든 무선통신 대역에서 구축될 것이다. 과거의 다른 통신 시스템과 달리 LTE는 여러 대역에서 신속히 구축될 것이다.

 

FDD와 TDD현재의 모든 셀룰러 시스템은 FDD를 사용하고 있으며 전세계에서 사용되고 있는 모바일 주파수의 90% 이상이 쌍대역으로 되어 있다. FDD의 경우 별도의 주파수 대역에서 상향링크와 하향링크 트래픽이 동시에 전송된다. TDD는 상향링크 및 하향링크의 전송이 동일한 주파수 대역에서 불연속적으로 진행된다. 예를 들어 하향링크와 상향링크의 시간이 1:1로 나뉘어져 있다면 시간의 반이 상향링크에 소요된다. 각 링크의 평균 전력 역시 최대 전력의 반이 된다. 최대 전력은 법규에 의해 제한되며, 결과적으로 최대 전력이 동일할 시에는 TDD가 FDD보다 좁은 커버리지를 제공하게 된다.
통신사들은 최대 하향링크 속도 구현에 그들의 자원 중 반 이상을 할당하기를 원하는 경우가 많다. 만일에 하향링크와 상향링크의 비율이 3:1이면 동일한 지역을 커버하기 위해 FDD에 비해 TDD가 120%의 사이트가 필요하다.


 

터미널, 모듈 및 고정 무선 터미널

      LTE가 출시되면 모바일 브로드밴드 디바이스는 대량으로 유통될 것이다. 산업분석기관 Informa는 최근 2013년이면 매년 9억 대의 WCDMA 디바이스가 판매될 것이며, 그 중 75%에 HSPA 기술이 구현되어 있게 될 것이라고 예측했다.
 

       현재 대다수 사람들은 모바일 연결을 말할 때 이동전화를 연상한다. 그러나 앞으로는 노트북, 휴대기기, 게임기기, 비디오 카메라 등의 디바이스들이 표준화된 모바일 브로드밴드 모듈을 통해 HSPA 및 CDMA2000 같은 기존의 모바일 브로드밴드 기술은 물론 LTE를 통해 작동할 것이다.

     많은 소비자 전자제품 업체들이 자신들의 제품에 비용효율적으로 모바일 브로드밴드 기술을 구축하여 사용자에게 더 많은 가치를 제공하게 될 것이다.
      모바일 브로드밴드 라우터(MBR, Mobile Broadband Router)는 모바일 브로드밴드를 효율적으로 사용하기 위한 또 다른 기회를 제공한다. MBR은 집이나 사무실의 디바이스를 연결하기 위해 사용되는 이더넷, WLAN 혹은 POTS(Plain Old Telephone Service)를 가진 고정 DSL 모뎀과 비교될 수 있다.

     주요한 차이점은 브로드밴드 서비스가 유선으로 연결되는 것이 아니라 무선 네트워크를 통해 연결된다는 점이다. MBR은 통신사들이 저렴한 비용으로 인터넷 연결이 되어있는 PC 혹은 WLAN 연결이 되어 있는 노트북을 사용하는 모든 사용자에게 브로드밴드를 제공할 수 있게 된다.

비용효율성

     모바일 업계는 LTE를 강력하고 폭넓게 지원하고 있으며 통신사 및 장비업체, 연구기관들이 표준화에 참여하고 있다. 어떤 기술이든지 가장 큰 성공 요인 중 하나는 규모의 경제일 것이다. 물량이 많아지면 단말기 및 인프라 장비업체 모두에게 이득이 된다. 제조비용을 낮출 뿐 아니라 통신사가 비용효율적인 서비스를 고객에게 제공할 수 있기 때문이다. 이는 또한 미개발 지역의 통신사가 LTE의 혜택을 얻을 수 있는 이유이기도 하다.

     LTE 구축은 각 국가의 법규에 따라 차이가 있다. 최초의 디바이스들은 멀티 모드에 기반하고 있을 것인데 이는 넓은 커버리지, 이동성, 서비스 연속성 제공이 구축된 첫날부터 가능하다는 것을 의미한다. 아직 LTE가 구축되지 않은 지역은 기존 모바일 네트워크가 대체 시스템으로 사용될 수 있을 것이다.

     중요한 점은 LTE 인프라 구축이 매우 단순하고 경제적이라는 것이다. 예를 들어 현재의 라디오 기지국을 플러그인 유니트로 사용하여 LTE로 업그레이드 하는 것이 가능해 듀얼 모드 및 듀얼 밴드가 될 수 있다.
     독립형 LTE 기지국 구축 역시 현재의 제품을 구축하는 것보다 더 간단하다. 네트워크의 전개, 운영, 관리가 플러그 앤 플레이 및 자체최적화 기능을 통해 간단하게 해결돼 통신사의 설비투자 및 운용 비용절감에도 도움을 줄 수 있다.

 

 

결론


      LTE는 기존의 3GPP/3GPP2 통신사 및 미개발지역 통신사 모두에 있어서 차세대 모바일 네트워크의 요건을 만족시킬 수 있는 좋은 위치에 서 있다. 

     LTE는 상향링크 및 하향링크 모두에서 짧은 지연과 함께 높은 데이터 속도와 시스템 처리속도를 통해 통신사들이 고성능, 대형 시장 모바일 브로드밴드 서비스를 제공할 수 있도록 만든다.

      LTE 인프라는 다양한 대역폭에서 구축될 수 있는 유연한 기술을 통해 간단하게 구축, 운영할 수 있도록 설계되어 있다. 1.4MHz에서 20MHz까지 스케일러블한 대역폭을 제공하며 FDD 쌍 스펙트럼 및 TDD 단일 스펙트럼을 모두 지원한다. LTE-SAE 아키텍처는 노드 수를 줄이고 유연한 네트워크 구성을 지원하며 높은 수준의 서비스 가용성을 제공한다.

 

      LTE-SAE는 또한 GSM, WCDMA/ HSPA, TD-SCDMA 및 CDMA 방식 모두와 호환이 된다.
LTE는 차세대 휴대폰에서만 가능한 것이 아니라 모바일 브로드밴드가 가능한 모든 노트북, 초소형 휴대기기, 카메라, 캠코더, MBR 및 기타 디바이스에서 사용할 수 있을 것이다.


참고자료

1. 3GPP. TR 25.913. Feasibility Study of Evolved UTRA and UTRA
2. Dahlman, Parkvall, Skold and Beming. Academic Press, Oxford, UK, Second edition 2008. 3G Evolution: HSPA and LTE for Mobile Broadband
3. 3GPP. TS 25.104. Base Station (BS) radio transmission and reception(FDD)
4. 3GPP. TS 25.105. Base Station (BS) radio transmission and reception(TDD)

 

 

2012년 12월 23일

 

바닷가에서!

다음 Cafe의 미리내 소리사랑에서 복사하여


대한민국의 Yacht항인 경기 화성의 전곡항!.........
그 전곡항 앞에 M-Boat에서 6K2FYL / 단양의 화통.신영섭 올림.