이동통신의 발전 과정(2) 3G, 스마트폰의 등장, CDMA와 W-CDMA

 

 

 

지난 포스팅에서는 아날로그에서 디지털 방식으로의 변화가 있었던 이동통신의 초기단계, 1G와 2G에 대해서 살펴보았습니다. 이번 포스팅에서는 본격적인 멀티미디어 전송이 시작되고 엄청난 속도 발전이 찾아온 3세대 이동통신에 대해 알아보겠습니다.

 

포스팅을 하면서 3세대 기술에 대해 공부하고 나니, 10여 년 전 아무 생각없이 사용했던 휴대폰이 참 많은 발전을 거쳐 탄생한 결과물이라는 생각이 듭니다. 그렇다면 3G 이동통신 기술은 어떻게 구현되었으며 이전 세대와 차이점은 무엇일까요?

 

 

 

 

3G, 멀티미디어 서비스의 시작

 

 

[출처] 삼성전자 

 

 

 

본격적인 멀티미디어 서비스는 3세대 이동통신부터 시작되었습니다. 멀티미디어 서비스라는 건 어떤 걸까요? 바로 음성이나 문자 외에도 다양한 사진이나 동영상같은 파일을 전송할 수 있게된 것이죠. 또한 실시간으로 영상통화도 가능하게 되었습니다. 지금의 스마트폰에서는 당연한 기능이지만, 불과 1N년 전만 해도 영상통화같은 기술은 혁명이었죠! 그래서 통신사들은 영상통화를 내세워 광고도 많이 했고요.

 

또한 속도 면에서도 눈부신 발전이 있었습니다. 데이터 전송 속도는 144Kbps~2Mbps정도로 저용량 사진이라면 1초이내에, 800M 동영상이라면 10분 이내에 내려받을 수 있는 속도입니다.

 

 

 

그렇다면 3세대 이동통신 기술에는 어떤 것들이 있을까요? 

 

 

• 우리나라의 3세대 이동통신 기술

 

우리나라 3개의 이통사(KT, SKT, LG U+) 모두 CDMA를 채택했던 2세대와는 달리 3세대는 SKT와 KT가 유럽식 W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)로 노선을 바꿨고, LG U+는 미국식 CDMA를 이어나갔습니다. 우리나라에는 2003년 12월 비동기식인 W-CDMA가 상용화되었고, 2007년에는 이보다 더욱 발전한 HSDPA가 전개되면서 영상통화시대가 열리게 되었습니다.

 

 

 

• CDMA와 W-CDMA의 차이점

 

이전 세대였던 CDMA와의 차이를 중심으로 W-CDMA에 대해 알아보겠습니다. W-CDMA는 IMT-2000을 구현하는 유럽식 비동기식 광대역 CDMA 방식입니다. 이동통신에 있어서 동기식이냐 비동기식이냐는 이야기는 항상 나옵니다. 이 부분에 대해서 설명하자면, 기지국은 원하는 가입자의 신호만을 걸러내야 하며, 다른 기지국에서 오는 다른 가입자의 신호를 구분하는 것이 필요합니다. 따라서, PN(Pseudo Noise)와 같은 구분자가 필요합니다.

 

PN코드는 우리말로 의사 잡음, 즉 의도성을 갖는 잡음 특성의 코드로서 무작위인 것 같지만 규칙성을 갖는 선형 코드를 말합니다. 이러한 PN코드에 절대적으로 요구되는 특징은 자기 코드의 남의 코드를 구분할 수 있어야 한다는 것입니다. 

 

동기식인 CDMA의 경우 길고 복잡한 PN코드를 하나 만들어서 위상을 지연시켜 사용합니다. 위상을 지연시키기 위해서는 반드시 기지국과 핸드폰이 똑같은 시간 상에 있어야 합니다. 그래서 기지국과 핸드폰은 GPS를 통해 시간을 받아 시간 상 일치가 되도록 합니다. 여기에서 GPS를 받아 기지국과 단말이 시간상으로 일치되어 서비스하는 방식을 동기식이라고 합니다.

 

비동기식인 W-CDMA는 기지국마다 서로 다른 PN코드를 사용하는 방식으로, GPS를 필요로하지 않습니다. 현실적으로는 512개의 코드로 전세계 모든 기지국을 표현합니다. 제한된 수이긴 하지만, 멀리 떨어져 있는 기지국은 같은 코드를 재사용하더라도 혼선의 여지가 없기 때문에 괜찮습니다. W-CDMA에서 단말기는 GPS신호를 사용하지 않고 수많은 코드 중 주변의 신호가 가장 센 기지국을 순간적으로 뒤져야하는데, 이게 불가능에 가깝습니다. 따라서 기지국에서 코드에 관한 정보를 미리 모든 단말기에게 알려주는 작업이 필요합니다. 그러므로 CDMA보다 훨씬 복잡한 절차가 필요합니다.

 

 

 

 

• W-CDMA 이후 발전 과정

 

앞서 말했듯, LG U+만이 동기식인 CDMA 2000 EV-DV(Data & Voice)를 구현했으며, 나머지 두 이통사는 W-CDMA를 구현했습니다. 이러한 W-CDMA는 HSDPS와 HSUPA, HSPA+로 점자 진화해갑니다. 이렇게 발전하면서 파일을 내려받은 속도가 급격하게 증가하게 되었죠. 이후 2010년부터 국내에서는 본격적인 스마트폰 시대가 열리기 시작했고, 단말기는 물론이고 애플리케이션 등의 시장 또한 활성화되기 시작합니다.

 

- HSDPA

기존 WCDMA를 한 단계 발전시킨 3.5세대 이동통신 기술이다. 다운로드 속도를 개선한 것이 특징이며, 이론 상으로 최대 14.4Mbps 고속으로 데이터를 전송하기 때문에 대용량 정보를 단시간에 내려받게 된다고 한다. 이것의 개량형으로 HSPA+, DC-HSDPA 등이 있으며, 구성에 따라서 28Mbps-42.2Mbps까지의 다운링크 속도를 낼 수 있다. 한국에서는 HSPA+가 보급되기 전에 LTE 서비스가 시작되었기 때문에 체감하기 어려우나, 외국에서는 LTE 서비스를 시작하기 전에 자주 사용하였다.

- HSUPA(HSPA)

HSDPA를 기반으로 업로드 속도를 개선한 기술이다. 휴대폰에서 자신의 사진이나 동영상 등을 올릴 때 속도가 최대 5.76 Mbps까지 증가하였다. HSUPA는 기존의 3G 기술인 HSDPA보다 약 15배까지 업로드 속도를 향상시킬 수 있어, 1 MB 용량의 동영상 사진을 약 1.4초 만에 보낼 수 있다.

- HSPA+

HSUPA를 기반으로 다운로드 속도를 최대 21 Mbps까지 증가시킨 기술이다. 또한 듀얼 캐리어를 지원하며 듀얼 캐리어를 지원하는 경우에는 최대 42 Mbps까지 속도를 올릴 수 있다.

 

 

 

 

 

출처

• blog.daum.net/f85t75/3065117

• it.donga.com/8661/

• brunch.co.kr/@cancy/20

• namu.wiki/w/WCDMA