지난 잍씽킹에 유·무선에 대한 미래에 대해서 알아봤다면 이번 시간에는 무선에 초점을 맞춰 더욱 상세히 알아보는 시간을 가져보겠습니다.
우리가 알고 있는 무선 통신에는 무엇이 있을까요? 스마트폰으로 대표되는 3G/LTE/5G가 있습니다. 그리고, AP로 대변되는 WiFi 통신이 있습니다. 여기에 블루투스나 기타 여러 통신 서비스들이 있을 수 있겠지만 이번 장에서는 가장 대중적이며 익숙한 5G와 WiFi에 대해서 이야기를 해보도록 하겠습니다.
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[잍씽킹] 유·무선 통신의 미래 - 19년 경력의 IT 전문가 ALEX의 '잍(IT)' 생각! [위드네트웍스]
이번 장에서는 유.무선 통신에 대해서 생각하는 시간을 가져보도록 하겠습니다. 일반적으로 인터넷이라고 하면 회사에서는 전용선, 가정집에서는 모뎀을 통한 ADSL 통신을 이야기 합니다. 회사
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시스코 VNI 모바일 트래픽 보고서의 결과를 요약해보겠습니다. (2020년 자료)
1) 2021년 모바일 사용자 수는 78억 명의 약 71%에 달하는 55억 명으로 예상
2) 2016년 49억 명의 사용자 수에서부터 연평균 성장율이 2.7%임
3) 스마트폰에 의한 동영상과 IoT 연결 등으로 향후 5년간 모바일 트래픽이 7배 증가할 것으로 예측
。 About 5G!
최근 5G가 이슈가 되는 것은 대량의 연결성, 초저지연 시간으로 대변되는 5G가 동일 인프라 아래 다른 통신, 플랫폼, 미디어, 솔루션 등을 함께 서비스할 수 있으며, 사물 인터넷(IoT), 커넥티드 카(Connected Car) 등이 요구하는 네트워크에 대한 초연결성을 제공하기 때문입니다. 5G 네트워크 아래에서는 수백억 개에 달하는 센서와 수십억 대의 스마트 기기가 내장된 통신 기능과 통합 센서를 사용해 해당 환경에 대한 정보를 수집하고 인공지능을 이용해 자율적으로 동작할 수 있습니다.
5G에 대해서 좀 더 자세히 살펴보겠습니다. ITU는 5G의 모바일 셀 당 최소 20Gbps 다운링크와 10Gbps 업링크를 요구합니다. 현재 LTE 셀의 최대 데이터 속도는 약 1Gbps입니다. 이때, 20Gbps 수치는 단일 셀에서 처리할 수 있는 총 트래픽 양입니다. 실제 TTA에서 요구하는 5G에 대한 내용은 아래 표를 참조하시면 됩니다.
* ITU(국제전기통신연합, International Telecommunication Union)
*TTA 소프트웨어시험인증연구소
| 기술성능 요구사항 | 목표값 | 평가방법 | |
| 최대 전송 속도 | 기지국 20Gbps, 단말기 10Gbps | 분석 | |
| 최대 주파수 효율 | 기지국 33Gbps/Hz, 단말기 15Gbps/Hz | 분석 | |
| 사용자 체감 전송 속도 | 기지국 100Gbps, 단말기 50Gbps | 단일 대역은 분석, 복수 대역은 실험 |
|
| 셀 경계 사용자 주파수 효율 | 4G 대비 3배 증가 | 실험 | |
| 평균 주파수 효율 | 4G 대비 3배 증가 | 실험 | |
| 면적당 트래픽 용량 | 기지국 10Mbps,/s/m2 | 분석 | |
| 지연시간 | 사용자 측면 | 초고속 통신 4ms, 실시간 통신 1ms | 분석 |
| 제어 측면 | 초고속/실시간 통신 20ms(단, 10ms도 고려) | ||
| 연결밀도 | 초연결 통신 100만 기기/km2 | 실험 | |
| 에너지 효율 | 점검중으로 별도 기준 없음 | 조사 | |
| 신뢰성 | 1-10^-5, 패킷 사이즈 32bytes(단, 100byte도 고려) | 실험 | |
| 이동성 | 4G 대비 소폭 증가한 수준 | 실험 | |
| 이동성 단절 시간 | 0ms | 분석 | |
| 대역폭 | 최소 100MHz, 최대 1GHz(고주파) | 조사 | |
*출처 TTA
* 초고속(eMBB): enhanced Mobile BroadBand, 초연결(mMTC): massive Machine Type Communication, 실시간(URLLC): Ultra-Reliable and Low Latency Communication, 저지연: Mission Critical
전송 속도와 지연 시간을 보시면, 10Gbps의 속도와 1ms 이하의 지연 시간을 제공하고 있습니다. 그리고 4G 통신인 LTE와 비교해서 3배 이상의 주파수 효율을 가지고 있음을 확인할 수가 있습니다.
요구 기능에 대해서 요약한다면 초연결성, 초지연성, 대용량성에 있어서 5G가 최적의 조건을 가지고 있으며, 이러한 특징으로 인해서 4차 산업혁명으로 대표되는 빅데이타, IoT, 클라우드, AI에 최적화된 통신 인프라 환경을 제공하고 있음을 알 수 있습니다.
。 About WiFi
WiFi에 대해서는 아래와 같이 4G/5G가 나오기 전까지 무선이 곧 와이파이라고 생각을 했던 적이 있습니다. 하지만, 무선 세계에서 와이파이(Wi-Fi)라는 용어는 와이파이 제품이 IEEE의 802.11 무선 표준을 충족한다는 것을 인증하는 전담 단체인 와이파이 얼라이언스(Wi-Fi Alliance)가 소유한 특정 상표임에도 불구하고 일반적으로 무선 액세스와 동의어로 사용이 되고 있습니다.
최근 WiFi도 모바일 시장의 5G에 맞춰서 WiFi 6라는 제품을 런칭하였으며, 추가로 6Ghz 대역의 WiFi 6E 제품도 올 연말에는 시장에 나올 것으로 보입니다.
。 About Wifi 6
WiFi 6 (802.11ax)에 대한 특징을 살펴보면 WiFi 5(802.11an)와 비교해서 아래와 같은 특징들이 있습니다.
1) WiFi 6는 최대 10Gbps의 속도를 지원하며 1Gbps의 속도를 더 넓은 커버리지와 낮은 지연으로 구현할 수 있습니다. 그래서 Wi-Fi 6는 IEEE와 Wi-Fi 얼라이언스에서는 HEW (High Efficiency Wireless)라고도 부릅니다.
2) 802.11ax (WiFi 6)는 더 많은 동시 MU-MIMO 스트림을 지원합니다. 11Ax의 경우 이제 최대 8개의 클라이언트가 한 그룹이 될 수 있습니다. 이 기능은 연결 속도와 처리량을 높이는데 도움이 됩니다.
3) 802.11ax(WiFi 6)를 통한 MU-MIMO는 2.4GHz 및 5GHz 대역으로 작동합니다.11n 및 11ac의 경우 SU-MIMO는 2.4GHz 및 5GHz 대역으로 작동하지만 11ac의 MU-MIMO는 5GHz 대역에서만 지원됐습니다. 하지만 11ax가 두 대역에 적용되면서 MU-MIMO(및 OFDMA)도 두 대역에서 작동하게 됩니다. 11Ax의 MU-MIMO는 속도를 높이고 밀집된 환경에서 사용성을 높여 낮은 대역을 절약하는데 도움이 됩니다.
。 About 5G와 Wifi의 관계
앞에서 무선 통신 기술 5G와 WiFi에 대해서 알아봤습니다. 여기서 고민해야할 지점이 있습니다. 5G와 WiFi에 대한 시장과 둘 간의 관계에 대한 것입니다. 5G와 WiFi가 상호 적대적으로 보일 수 있지만, 실제 둘에 관계는 점점 더 상호 보완적인 관계로 발전할 것으로 보입니다. 한마디로 둘이 일부 시장이나 장소에 겹칠 수가 있겠지만, 실제 바라보는 시장이 틀립니다. 이번에 정부에서도 28Ghz 대역에 대한 5G 전국민 서비스는 불필요하다고 보고 있기 때문에 5G와 WiFi에 대한 분리 대응이 필요합니다.
5G는 B2B 시장을 중심으로 서비스가 발전할 것이며, WiFi 6는 B2C 시장을 중심으로 서비스가 구축이 될 것입니다. 기존 AP 및 무선 공유기 업체들을 보면 가정용이나 Office내부 사용자들을 위한 무선 공유기 및 AP 인프라 개선에 집중하고 있습니다. 실제로 무선 서비스 사용에 있어서 가용성이나 지연성을 고려한다면 고비용의 5G 인프라를 이용이 필요하며, 서비스 가용성 보다는 이용 편리성이나 중요도가 낮은 경우는 WiFi를 이용하여 비용을 낮출 필요가 있습니다. 즉, 5G와 WiFi에 대한 인프라에 대해서 필요 서비스에 따른 분리 대응이 필요하겠습니다.
* B2B(Business to Business): 기업 대 기업 * B2C(Business to Customer): 기업 대 고객
최근 무선 기술이 융합되고 있는 추세이지만, WiFi 6와 5G는 근본적으로 서로 다른 네트워크입니다. 둘 모두 무선을 이용한다는 공통점과 사용자들의 연결성과 관련 있는 만큼, IT관리자들은 WiFi와 5G를 서로 보완시키는 방법에 초점을 맞춰야 합니다. WiFi는 앞으로도 계속 시설 내부에서 PC와 노트북 컴퓨터를 연결하고, 전화와 태블릿 데이터의 로드를 줄이는 데 사용될 것이며, 또 일부 IoT 연결성에도 사용될 것입니다. 결론적으로 4차 산업혁명의 인프라의 대동맥은 5G가 될 것이며, 모세 혈관은 Wifi6가 된다는 것으로 요약 될 수 있습니다. 서비스에 대한 안전성을 고려할 경우 5G로, 단순 외부 연결성만 고려한다면 WiFi 6로 무선에 대한 분할 운영이 필요하겠습니다.
