동계올림픽 개막식
2018년 평창 동계올림픽 개막식은 단군 시대 이후의 우리의 문화와 역사를 최첨단 ICT기술을 통해서 구현한 잘 만든 한편의 드라마와 같았다. 신화 속에서 나타난 듯한 가상의 백호, 주작, 현무홀로그램과 현실이 결합한 증강현실과 군집제어 기술을 이용한 1200여대의 드론들의 공연, 솟아 오르는 빛들이 하늘에 만들어 낸 천상열차분야지도 등 우리의 문화와 결합된 ICT기술을 미래를 상징하는 5명의 어린이들 통해서 잘 표현했다고 생각이 된다. 이를 가능하게 한 백그라운드 기술에는 자주 듣고 있는 5G라는게 있다.
5G란?
간단하게 이야기 하면 초초고속 무선인터넷이다. 게다가 속도만 빠른게 아니라 초저지연 연결 특성도 있다. 영어로는 Ultra High-speed, Ultra-Reliable Low-latency라고 표현이 된다. 무선이 유선만큼의 속도와 신뢰성을 보장해주는 네트워크가 되고, 유선은 고정된 위치라는 특성으로 mobile의 자유도를 가져다 주지 못하기 때문에, 앞으로는 무선인터넷이 주요 connectivity 기술이 될 것이다. 지금까지의 무선인터넷 기술의 발전을 요약하면 아래와 같다.
4G까지는 무선이 유선인터넷 만큼의 속도와 신뢰성을 보장해주지는 못했지만, 5G는 이론상으로 최대 다운로드 속도가 20Gbps이고, 현재 이동통신 속도인 300Mbps에 비해 70배 이상 빠르고, 일반 LTE에 비해선 200배 빠른 수준이다. 1GByte의 영화 한 편을 10초 안에 내려받을 수 있는 속도이다. 또한 1ms 이내의 응답지연을 보장하기 때문에 자율주행차량과 같은 의사판단이 매우 중요한(mission-critical) 기술에 사용될 수 있다.
어떻게 구현 되는가?
Massive-MIMO나 Beamforming기술, Network slicing 기술 등을 통해서 5G 네트워크를 가능하게 한다. Massiv-MIMO는 여러 개의 안테나를 사용하고, Beamforming은 한 방향으로 전파의 지향특성을 강화하는 것이고, Network Slicing은 가상화 기술을 이용해서 특정 서비스에 특화된 네트워크를 쪼개는 기술이다. 구체적인 기술 언급은 어려운 부분이므로 이렇게만 알아두자. 그리고 2GHz 이하의 주파수를 사용하는 4G와 달리, 5G는 28GHz의 초고대역 주파수(mm파)를 사용하므로 전파의 도달 거리가 짧아서 무선중계기의 위치도 1Km 이내로 구현이 필요하고, 파장이 짧은 관계로 단말기의 안테나도 현재보다 짧아진다. 안테나는 보통 파장의 1/2 길이로 구성이 된다. 데이터센터는 NFV(Network Function Virtualization), SDN(Software Defined Networking), HCI(Hyper-Converged Infrastruce) 등의 가상화 기술로 구현되는 SDDC(Software Defined Data Center) 같은 형태로 바뀔 것이며, 또한 이동성을 갖춘 mobile 데이터센터 또는 edge 데이터 센터의 개념들도 등장할 것이다.
이제 하고 싶은 거 해라
지금까지는 무선네트워크의 전송 속도가 유선이나 광케이블 속도보다 느려서, 무선네트워크에서 일종의 병목현상이 있었다. 스마트폰이나 단말기의 정보처리 속도는 수GHz의 연산 속도가 가능하나, 이를 무선 네트워크상으로 보내면 100Mbps~300Mbps의 속도 밖에 나오지 않는다. 이후에 광전송망 계층에서도 Gbps의 전송속도를 가졌었고, 데이터센터 내의 서버의 스토리지 저장장치 상에 Access하는 속도 또한 수 Gbps이상의 속도를 보장하므로 데이터의 연결통로 상에서 최대의 병목 구간은 무선(Radio Frequency) 구간이었다.
[참고 : 디지털 신호는 비주기적이므로 주기와 주파수(Hz)를 쓸수 없고, 주파수 대신에 1초 동안 전송된 비트수를 의미하는 비트율(bps)을 사용한다.]
하지만 5G 무선인터넷이 도입되면 데이터경로상에의 정보처리 속도는 전부다 Gbps 이상의 속도를 보장하므로 병목 구간이 없어진다. 스포츠카를 몰고 싶어도 도로 인프라가 받쳐주지 못했는데.. 이제는 페라리를 몰수도 있고 부가티도 굴릴 수 있는 인프라가 생기는 것이다.
무엇을 할 수 있나?
가장 먼저 생각할 수 있는 것이 대용량의 고화질 동영상을 끊김 없이 서비스 받을 수 있다. 지금도 가능하고 충분한데? 하지만 사람의 욕심은 끝이 없어서 점점 더 고화질의 영상을 원할 것이며, 게다가 3D와 가상현실(VR)과 증강현실(AR) 컨텐츠는 지금까지의 데이터량 보다 훨씬 더 많은 데이터를 가진 컨텐츠이며, 이런 대용량 컨텐츠에 대한 요구도 날로 늘어날 것이다. 이러한 것을 가능하게 하는 5G의 특징을 향상된 모바일 광대역 (eMBB : Enhanced Mobile Broadband)이라 한다.
그리고 자율주행차량이나 스마트팩토리와 인공지능 등 4차 산업으로 대표되는 시스템의 기반 인프라를 제공해 줄 수 있다. 현재의 4G 기반의 무선인프라는 기본적으로 네트워크 latency가 10ms 이상이라 이러한 서비스를 구현하는데 많은 어려움이 있다. 대표적으로 자율주행차량의 경우 주변환경에 대한 정보를 식별하는 수많은 센서들인 카메라와 라이더(Lidar) 및 레이더에서 뿜어 내는 데이터의 량이 하루에 4T정도의 데이터량 이고 이 또한 1ms 이내의 latency가 보장되지 않으면 도로 상의 수많은 위험요소로부터 안전하고 빠른 판단을 할 수가 없을 것이다. 이러한 것을 가능하게 하는 5G의 특징을 초저지연 통신 (URLLC : Ultra-Reliable Low Latency Communication)이라 한다.
이외에도 smart and secure city와 smart home appliance에서 뿜어 내는 수많은 정보들의 처리와 가공을 가능하게 할 것이며, 빠른 속도와 신뢰성 있는 네트워크는 P2P 거래를 활성화해서 암호화폐의 대중화에도 기여를 할 수 있을 것이다. 참고로 5G네트워크 상에서 구현 가능한 Application 리스트들은 아래와 같다.
마치며
다소 개괄적으로 살펴 본 5G 네트워크 세상이지만, 기술 발전의 속도에 또 한번 놀라움을 금치 못한다. 1990년 후반에 천리안 나우누리에서 ATDT 명령어를 친 다음 삐~~하는 전화 모뎀 소리를 들으며 PC통신을 하고, 수Mbyte 정도의 사진자료를 내려 받는데 몇 시간이 걸리던 세상에서, 이제는 불과 20여년 만에 수 Gbyte의 영화를 몇 초 만에 다운받을 수 있는 5G의 세상으로 곧 바뀔 것이다.
2020년에 국제전기통신연합(ITU)에서 IMT-2020으로 5G 표준을 정할 예정이라고 한다. 동계올림픽에서 5G기술의 구현을 저돌적으로? 선전하는 이유도 2020년 표준 선정에 보다 유리한 고지를 선점하기 위함이다. 표준으로 선정되느냐 마느냐가 앞으로 국가의 흥망에 영향을 미친다고 해도 과언은 아닐 것이다.
