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5G 이해하기

모바일 네트워크 기술은 수십 년 전에 1세대가 도입된 이후로 많은 변화를 겪었습니다. 그리고 이제 역사상 가장 빠르고 안정적인 데이터 전송을 약속하는 5세대(5G) 기술이 등장했습니다.

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5G란 무엇입니까?

5G는 5세대 모바일 네트워크를 의미하며, 기존의 4G LTE 셀룰러 네트워크를 보강하거나 완전히 교체할 목적으로 설계되었습니다. 각 세대를 정의하는 기준은 사용된 기술, 신호 송신 후 수신까지 걸리는 시간(대기 시간), 네트워크를 통해 연결된 기기로 데이터를 전송하는 속도 등 여러 가지입니다. 5G 네트워크의 데이터 전송 속도는 기가비트급 또는 최대 20Gbps에 이른다고 합니다. 또한 5G 서비스는 대기 시간이 대폭 단축될 뿐 아니라 커버리지를 원격 영역까지 확장할 수 있습니다. 

전세계적으로 5G는 계속 발전하고 있습니다. 한국은 이미 전국적인 5G 출시를 마쳤고, 일본은 다음 올림픽 개최 전까지 5G 통합을 완료할 계획입니다. 미국 연방통신위원회(FCC)와 호주, 중국, 유럽 등 기타 지역의 관할 당국에서는 모두 지역 서비스 제공업체와 협력하여 5G 커버리지를 확장하고 있습니다.

5G는 어떻게 작동할까요?

5G 네트워크를 지원하는 기술은 복잡합니다. 오늘날의 네트워크는 저주파(6GHz 이하) 신호를 장거리 전송하는 대규모 고출력 기지국에 의존하여 운영됩니다. 문제는 이렇게 낮은 무선 주파수에서는 데이터 전송 속도가 충분히 빠르지 않아 5G 서비스가 약속하는 빠른 속도를 감당하기 어렵다는 것입니다. 

게다가 연결된 기기의 수가 늘어날수록 속도는 더 떨어질 것입니다. 새로운 기술 도입이 필요한 것은 바로 이 때문입니다.

밀리미터파(mmWaves)

밀리미터파는 주파수가 매우 높은 파장(20~100GHz)으로, 놀라운 속도로 신호를 전송할 수 있습니다. 안타깝게도 이 고대역의 고속 주파수는 장거리 전송, 우회 전송 또는 장애물 통과가 필요한 전송에는 취약합니다. 이러한 문제를 극복해야 하는 경우에는 일반적으로 중대역 및 저대역 주파수가 사용됩니다. 하지만 가시선 내에 mmWave 노드를 설치하면 고주파 파장을 포인트 투 포인트(point-to-point) 방식으로 전달하여 5G 무선 커버리지를 극대화하는 동시에 대기 시간을 줄일 수 있습니다.

빔포밍

무선 통신 기지국에서는 모든 방향으로 신호를 브로드캐스트하므로 상당한 간섭이 발생할 수 있습니다. 빔포밍은 마치 교통 신호등처럼 기지국 신호를 조정하여 특정 시점에 특정 사용자의 단일 데이터 스트림을 집중 처리하도록 합니다. 데이터 전송이 완료되면 다시 신호를 이동하여 다른 사용자의 요청을 처리합니다. 이와 같은 맞춤형 신호를 통해 기지국 간 간섭을 크게 줄이고 데이터를 더 빠르고 효율적으로 전송할 수 있습니다.

네트워크 슬라이싱

5G의 대표적인 기능으로 통하는 네트워크 슬라이싱은 공급업체에서 가상의 네트워크 슬라이스를 특정 용도 전용으로 사용하는 것을 말합니다. 예를 들어 엔터테인먼트, 통신 및 인터넷에 사용되는 데이터와 머신(IoT의 핵심 구성 요소) 간 데이터 전송에 각각 별도의 네트워크 슬라이스를 할당합니다. 그리고 자율주행 차량, 비상 대응 서비스, 기타 필수 인프라에 필요한 데이터 등 중요 데이터에는 전용 5G 액세스를 지원하고 다른 서비스에서 사용할 수 없도록 합니다.

다른 세대 네트워크는 어떨까요?

1G

1세대 모바일 네트워크는 1970년대 후반 일본에서 등장했으며 몇 년 후에 전 세계적으로 보급되었습니다. 1G는 AM/FM 라디오처럼 아날로그 데이터 전송을 사용했기 때문에 액세스하기 쉬웠지만 안정성과 안전성이 떨어졌습니다. 최대 속도는 2kbps(초당 킬로비트)를 약간 넘는 수준으로 텍스트 몇 줄밖에 처리할 수 없었습니다. 2018년 당시 러시아에서 운영하던 1G 네트워크가 현존하는 마지막 1세대 네트워크였습니다.

2G

2G는 1990년대 초반에 출시되어 디지털 음성 전송, SMS(단문 메시지 서비스) 및 MMS(멀티미디어 메시지 서비스) 문자 등의 기능을 제공했습니다. 속도는 최대 200kbps로 1G보다는 훨씬 빨랐지만 오늘날과 비교하면 여전히 매우 느렸습니다. 또한 데이터 보안은 조금 향상되었지만 네트워크 커버리지가 넓지 않아 로밍 요금이 많이 나왔고 통화 끊김 현상이 있었습니다.

3G

2000년대 중반에 등장한 3G는 모바일 인터넷을 선사했고, 이에 따라 전 세계적으로 스마트폰 도입 속도가 빨라졌습니다. 데이터 전송 속도는 초당 약 40메가비트(Mbps)로 대폭 향상되어 2G의 200배를 넘는 수준을 기록했습니다. GPRS(General Packet Radio Service)와 패킷 전환을 통한 속도 향상으로 모바일 인터넷 시대를 열었습니다.

4G

2010년에 출시된 4G는 현재 세계에서 가장 널리 사용되는 모바일 기술입니다. 4G 덕분에 스마트 기기가 우리의 일상으로 자리 잡게 되었습니다. 평균 다운로드 속도가 최대 100Mbps인 4G 네트워크에서는 고화질 비디오 파일을 다운로드하고 빠른 속도의 3D 액션 게임을 플레이하며 음악, 가상 현실 및 기타 다양한 서비스를 스트리밍할 수 있습니다.

5G가 중요한 이유는 무엇일까요?

4G 네트워크는 갈수록 혼잡해지고 있습니다. 

수요 급증은 필연적으로 소비자, 기업, 정부 등 모두에게 문제가 됩니다. 대기 시간이 증가하고, 다운로드 속도가 느려지며, 전반적인 성능이 저하됩니다. 그리고 휴대폰이 더 많이 보급됨에 따라 소비자의 불편이 가시화되고 있습니다. 모바일 데이터에 의존하여 작동하는 서비스(금융, 비상 대응, 데이터 보안)는 데이터 송수신 시 대기 시간이 늘어나고 장애가 빈번해질 것입니다.

5G는 상호 연동되는 몇 가지 기술을 활용해 다운로드 속도를 4G보다 최대 10배 빠른 수준으로 높이는 한편 대기 시간을 최하 1밀리초까지 줄임으로써 이러한 문제를 해결하려 합니다.

5G로 실현될 새로운 세계는 어떤 모습일까요?

5G를 사용하면 속도, 대기 시간, 대역폭 측면에서 명백한 이점을 누릴 수 있습니다. 소비자는 다운로드 속도 향상, 소셜 미디어의 버퍼링 감소, 4K 모바일 게임 플레이뿐 아니라 훨씬 더 개선된 가상 현실을 경험하게 될 것입니다. 

또한 5G는 일반적인 소비 형태를 훨씬 넘어선 활용 사례도 지원합니다. 막대한 양의 데이터를 즉각적으로 전송할 수 있는 이 5세대 무선 기술은 디지털 세계와 현실 세계를 거의 완벽하게 연결해 줄 것입니다.

교통

5G의 실시간 연결성으로 접근하는 차량을 감지함으로써 교통 신호등을 이용한 교차로 관리의 효율성이 높아집니다. 더 많은 분야에서 5G 속도를 활용할 수 있게 됨에 따라 스스로 운전하면서 다른 차량과 통신하는 자율주행 차량 같이 5G에 최적화된 엣지 기기를 더 원활하게 지원할 수 있습니다.

의료

의사는 가상 현실을 이용해 다른 장소에 있는 환자를 치료할 수 있습니다. 의료진은 막대한 양의 의료 데이터에 즉각적으로 액세스할 수 있는 인공 지능(AI)을 이용하여 더 빠르고 정확하게 진단하고 치료 방안을 수립할 수 있습니다.

농업

2050년이면 농민들은 현재 78억 명분의 식량을 공급하는 토지에서 98억 명분의 식량을 공급해야 합니다. 5G는 트랙터, 수확기 같은 자율형 농기구에 명령을 내려 효율성을 높이고, 드론을 조작하여 작물 상태, 토질 및 수분의 변화를 감지하고, 살충제, 물 또는 비료를 필요한 양만 정확하게 투입할 수 있습니다.

공공 서비스

5G는 경찰, 구급차, 소방서 등 공공 서비스의 조율을 간소화하여 미국의 911 시스템과 같은 비상 대응 서비스를 지원할 수 있습니다. 비상 대응 요원은 한층 더 정확한 위치 정보로 전원 지역에서도 목적지를 정확히 가려낼 수 있고, 재난 대응의 효율성이 향상되어 위급한 지역을 더 빠르게 확인하고 보다 포괄적인 지원을 제공할 수 있게 됩니다.

어떤 서비스 공급자가 5G를 제공할까요?

Icon-Red_Hat-Documents-Paper_Lined-A-Black-RGB삼성

삼성의 5G 네트워크 솔루션은 Red Hat OpenShift를 기반으로 구축됩니다.

Icon-Red_Hat-Documents-Paper_Lined-A-Black-RGBVerizon

Verizon은 Red Hat의 도움으로 클라우드 네이티브 5G 코어를 구축했습니다.

Turkcell

지방의 한 5G 선도업체가 Red Hat OpenStack®으로 통합 클라우드를 구축했습니다.

Icon-Red_Hat-Documents-Paper_Lined-A-Black-RGBEricsson

Ericsson은 Red Hat과 파트너십을 통해 OpenStack 및 컨테이너를 사용한 솔루션을 구축하고 있습니다.

5G의 미래는 어떤 모습일까요?

5G 휴대폰은 물론이고 모든 종류의 5G 기기가 서로 연동되면서 만들어 내는 5G 홈을 상상해 보세요. 이것이 바로 5G 무선 네트워크의 미래입니다. 5G 기술은 2035년까지 13조 2천억 달러 상당의 상품과 서비스를 창출하고 최대 2,230만 개의 일자리를 만들 것으로 예상됩니다.

5G 제공을 위해 필요한 툴

Red Hat OpenStack Platform product logo

퍼블릭 클라우드 및 프라이빗 클라우드를 위한 플랫폼.

Red Hat Ansible Automation Platform

에이전트리스 자동화 플랫폼.

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