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5G 시대의 도래
The advent of the 5G era
March 22, 2018 | By 삼성전자 뉴스룸
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MWC 2018에서 삼성전자는 5G 상용화를 목표로 하는 제품군을 공개하였다. 삼성전자 뉴스룸은 MWC 2018을 맞아 "5G 시대의 도래" 시리즈를 통해 5G 시대에 펼쳐질 세상을 전망하고, 삼성전자 5G 네트워크와 서비스의 강점을 진단하였다. "5G 시대의 도래" 시리즈 내용을 소개한다 (삼성전자에서 제공해준 글입니다). 

 


 

Part 1. 2018년 5G 세상이 펼쳐진다

Part 2. 장비  단말  칩셋까지

Part 3. MWC 2018 인터뷰

 


 

Part 1. 2018년 5G 세상이 펼쳐진다

 

올해 하반기면 미국에서 삼성전자와 바라이즌이 제공하는 세계 최초의 5G 이동통신 상용서비스를 만나볼 수 있다. 삼성전자는 버라이즌에 5G 기술을 활용한 고정형 무선접속 (FWA, Fixed Wireless Access) 서비스 통신장비를 공급하기로 1월 계약을 맺었다. 이로써 기존 이동통신 업계가 예측했던 것보다 2년 앞당겨 5G 서비스를 만나볼 수 있게 되었다.

 

5G FWA는 무선 네트워크로 데이터를 전송하는 서비스로, 광케이블 매설 공사나 인허가 절차 없이 빠르게 기가 (Gbps)급 인터넷 서비스를 제공할 수 있다. 삼성전자와 버라이즌은 새크라멘토 지역에서 시작해 향후 미국 전역의 3000만 가구로 5G FWA 서비스의 영역을 확대할 예정이다.  

 

눈앞에 다가온 5G 시대

 

한국 통신사업자들과는 이미 2~3년 전부터 긴밀하게 사업화를 협력해왔으며, 최근에는 5G로 가능한 다양한 엔터테인먼트 시스템을 보여주었다. 새로운 이동통신 네트워크는 자율주행차, 가상현실 (VR), 신개념 콘텐트 등 차세대 산업이 번성할 수 있는 토양이 된다. 각국 정부가 5G 상용화를 위한 발걸음을 재촉할 수밖에 없는 상황이다.

 

삼성전자 네트워크사업부 기획그룹 신동수 상무는 “당초 예상했던 2020년보다 더 빠르게 5G 세상이 다가오고 있다”라며 “세계 각국에서 5G 서비스를 발 빠르게 도입할 수 있도록 통신장비 공급에 나서, 세계의 소비자들이 하루 빨리 차세대 5G 네트워크를 만끽할 수 있도록 노력하고 있다”고 밝혔다.

 

5G란? 최대 20배 빠르고 반응속도1000분의 1초 (1 ms)

 

5G 세상이 본격 도래하면 15 기가바이트 (GB)나 되는 UHD 영화를 6초 안에 내려받을 수 있다. 시속 100 km로 달리는 전방에 자율주행차가 위험을 감지하면 불과 3 cm 거리를 이동하는 사이, 제동을 시작할 수 있다.

 

5G 이동통신 3대 특성

 

1) 초고속 이동 통신 (eMBB: enhanced Mobile-Broadband)

5G는 초광대역을 활용해, 더 많은 데이터를 고속으로 보낼 수 있다. 5G 네트워크는 한 사람의 이용자에게 최대 20 Gbps (1초에 2.5 GB 전송)의 빠른 데이터 전송속도를 제공한다. 네트워크가 열악한 지역에서도 100 Mbps (1초에 12.5 MB 전송) 속도를 유지할 수 있다.

 

예를 들어, 15 GB 영화 1편을 다운로드 받을 때 현재 4G 환경 (최고속도 500 Mbps)에서는 최소 4분이 걸리지만, 5G의 20 Gbps 속도에서는 6초가 걸린다. 앞으로 3D 화상통화, 가상현실과 증강현실 (AR)을 활용한 업무 또는 엔터테인먼트가 대거 활성화될 전망이다.

 

2) 고신뢰∙초저지연 통신 (UR/UL: Ultra Reliable & Low Latency)

네트워크의 안정성이 높고, 통신을 시작하는데 걸리는 지연시간이 극도로 짧다는 것을 의미한다. 기존 수십 ms였던 지연시간은 5G 네트워크에서 1 ms 수준에 불과하다.

 

이런 5G의 특성은 로봇 원격제어, 자율주행차, 양방향 게임 등 네트워크의 실시간 반응을 필요로 하는 서비스에서 힘을 발휘한다. 예를 들어, 시속 100 km로 달리는 자율주행차 앞에 장애물이 나타났을 때 4G 환경에선 차가 1 m 이상 주행한 후 긴급제동 명령을 수신하는 반면, 5G 환경에서는 불과 3 cm도 진행하지 않고서 정지신호를 받기 때문에 사고를 획기적으로 줄일 수 있다.

 

3) 대량연결 (mMTC: massive Machine-Type Communications)

수많은 가정용, 산업용 IoT 기기들이 서로 연결돼 동작하는 미래환경을 준비하기 위한 기술이다. 1 km2 면적 안에서 100만 개의 기기들을 연결할 수 있도록 지원하는 것을 목표로 한다.

 

이러한 대량연결은 각종 스마트 기기, 옷∙액세서리에 부착될 센서, 가전제품과 수도∙가스를 비롯한 각종 검침∙계량기, 자동차∙보도의 센서 등 기하급수적으로 늘어날 IoT 장치들을 수용하기 위한 필수 요소다. 산업 영역에서는 스마트 공장을 예로 들었을 때 공정 기기에 5G 통신모듈을 장착, 시장과 고객의 요구를 실시간으로 참고하면서 재고 등에 따른 생산공정을 수정하고, 기계들의 자체학습 (딥러닝)을 바탕으로 공정을 개선할 수 있게 된다.

 

 

 


MWC 2018 현장에서 본 5G 

 

MWC 2018에서 삼성전자는 스마트 시티, 스마트 공장, 교통, 가정 등 주요 분야별로 5G가 바꿔놓을 풍경과 차세대 제품 솔루션들을 함께 보여주고 있다.

 

1) 스마트 시티 솔루션 (Smart city solutions)

 

 

지능형 영상경비 시스템, 스마트 조명, 스마트 주차 시스템, 개인화한 디지털 광고 등 삼성의 5G 네트워크를 활용한 스마트 시티 사례들도 선보이고 있다. 디오라마로 꾸민 지능형 영상경비 시스템에서는 CCTV들이 5G 네트워크로 클라우드 및 영상 분석시스템과 연결돼 실시간으로 교통상황 영상을 분석하며 이상 상황 발생 시, 정보가 자동으로 중앙 통제센터와 교통경찰 단말에 전송하는 것을 확인할 수 있다. 사고가 나면 바로 사고 영상이 접수돼, 사고처리와 원활한 교통환경을 유지하는데 도움을 줄 수 있다.

 

2) 커넥티드카 솔루션 (Connected car solutions)

 

 

교통 분야에서는 시속 100 km 이상으로 달리는 고속열차 안에서 4K 동영상을 주고받거나, 8K 영상을 끊김 없이 스트리밍으로 감상하는 모습을 확인할 수 있다. 또 하만 (Harman)과 협력중인 5G 자동차에선 빠르고 안정적인 데이터 커뮤니케이션으로 고화질 스트리밍 영상을 즐길 수 있고, 실시간 위험 감지로 더 안전한 자율주행을 실현할 수 있을 것으로 기대된다.

 

3) 스마트 공장 솔루션 (Smart factory solutions)

스마트 공장에서는 데이터용 단말과 함께 데이터 분석을 위한 클라우드 환경, 실시간 모니터링 시스템이 구축된 모습을 선보인다. 향후 수백만 개의 IoT 센서를 공장에 접목해 실시간 정보 전달과 분석이 이뤄질 예정이며, 이를 바탕으로 업무 효율과 제품의 품질을 향상시키는 것은 물론 현장 업무에 증강현실까지 접목할 수 있게 될 전망이다.

 

4) 댁내 솔루션 (Residential solutions)

 

 

세계 최초의 5G FWA 상용제품인 실내·외용 5G 라우터, 자체 개발 칩셋, 5G 기지국, 코어장비들도 전시됐다. 이런 장비를 통해 집에서도 5G 환경을 누릴 수 있는데 초고속 대용량 파일 다운로드 뿐 아니라, 클라우드를 이용한 대용량 게임도 가능해 진다. 운영체제 (OS), 하드디스크 드라이브 등 없이 간단한 컨트롤러만으로도 조작이 가능하며, 5G의 빠른 반응속도까지 더해져 실시간으로 다른 사용자와 양방향 게임을 즐길 수 있다.

 

삼성전자 네트워크사업부 신동수 상무는 “이번 MWC 현장에서 선보이고 있는 가정과 교통수단, 도심, 스마트 시티 등의 5G 서비스를 위한 통신기술들은 상당 부분 상용화 단계에 와 있다”고 밝혔다.

 

 

Part 2. 장비 단말 칩셋까지

 

삼성전자는 MWC 2018에서 5G 이동통신을 상용화하는데 필요한 전 제품군을 공개했다.

  • 칩셋 - 5G용 28 GHz 주파수를 지원하는 핵심 칩셋
  • 디바이스 - 가정용 단말기
  • 네트워크 장비 - 기지국과 코어 장비

 

5G 단말을 가정이나 사무실에 설치하면 5G 기지국이 이를 자동으로 인식해, 최대 1 Gbps의 초고속 브로드밴드 서비스를 제공한다. 네트워크 코어장비는 5G 네트워크의 리소스 관리, 실시간 데이터 트래픽 분산처리 등을 담당한다.

 

초기 5G 이동통신을 구현하는데 있어 칩셋, 단말, 통신장비에 걸친 산업 생태계를 어떻게 구성하는 지가 관건이다. 삼성전자는 칩셋부터 단말, 코어장비까지 5G 네트워크를 구현하는 end-to-end 솔루션을 갖춰, 5G 조기 상용화와 안정적인 서비스를 지원하고 있다. 5G 시장을 앞서 개척하고 있는 미국 버라이즌이 삼성전자를 택한 것도 이런 이유다.

 

삼성전자 미국법인 Tim Baxter 사장은 “칩셋부터 단말, 장비까지 모두 갖추고 있다는 건 5G 성능의 최적화가 한 기업 안에서 이뤄져 서비스 안정성과 사용 편의성을 극대화할 수 있다는 것”이라고 강조했다.

 

삼성전자의 5G 종합솔루션 제품군

 

5G 개발 역사

  • 2013. 05 - 28 GHz 초고주파 대역에서 1 Gbps 이상 전송속도, 2 km 전송거리 달성
  • 2014. 10 - 시속 100 km 이상에서 1.2 Gbps, 정지상태 7.5 Gbps 전송속도 구현
  • 2015. 09 - 5G 핸드오버 기술 시연 성공
  • 2016. 03 - 기지국 3곳을 시속 25 km로 이동하며 기가급 속도로 핸드오버 구현
  • 2017. 09 - 시속 200 km 주행 중 끊김 없는 5G 통신 시연, 시속 192 km에서 핸드오버 성공
  • 2017. 09 - 2.6 GHz 4G LTE와 28 GHz 5G 간 이종통신망 연동기술 시연

 

삼성전자는 2012년 초고주파의 가능성을 발견하고 5G R&D에 대한 투자를 시작했다. 이를 바탕으로 전파의 에너지를 집중해 원하는 방향으로 송수신 할 수 있는 빔포밍 기술 개발에 성공했다. 이어 2013년 5월, 28 GHz 초고주파 대역에서 1 Gbps 이상 전송속도와 최대 2 km에 이르는 전송거리를 달성한 기술을 개발, 시연했다.

 

삼성전자는 2014년 10월 세계 최초로 실험실이 아닌, 100 km 이상으로 달리는 차 안에서 5G 이동통신 기술을 시연하는데 성공했다.

 

2014년 10월엔 시속 100 km 이상의 고속주행 환경에서 1.2 Gbps의 끊김 없는 데이터 전송 속도를 확보하는데 성공했다. 실험실이 아닌 실제 고속주행 환경에서 기가 (Gbps)급 5G 이동통신 기술을 시연한 건 세계 최초였다. 정지 상태에선 당시 세계 최고 속도인 7.5 Gbps를 구현했다.

 

2015년 9월엔 세계 최초로 5G 핸드오버 기술 시연에 성공, 5G 상용화에 한 걸음 다가섰다. 핸드오버란 스마트 기기를 가지고 기지국 사이를 옮겨 다녀도 끊김 없는 통신을 제공해주는 기술로, 이동통신 네트워크에서 가장 중요한 요소로 꼽힌다. 삼성전자는 2016년 3월 5G 기지국 세 곳을 시속 25 km로 이동하는 상황에서도 평균 기가급 데이터 속도로 핸드오버를 구현해, 업계 최초로 5G 다중 셀 핸드오버 기술 시연에 성공했다.

 

2017년 9월엔 시속 200 km가 넘는 주행에서 끊김 없는 통신 상황을 시연했고, 시속 192 km에서 핸드오버에 성공해 고속열차 등에서 5G 통신을 적용할 수 있는 가능성을 보여줬다. 같은 시기 2.6 GHz 주파수 대역을 사용하는 4G LTE와 28 GHz, 3.5 GHz 주파수 대역을 각각 사용하는 5G 통신망을 상호 연동해 3개 주파수를 넘나드는 4G-5G 연동 통신을 세계 최초로 성공했다. 이종 통신망 사이의 연동 기술은 5G 등 차세대 이동통신 상용화를 앞당길 수 있는 기술로 손꼽힌다.

 

글로벌 협력으로 5G 시대 주도

 

이동통신 서비스는 통신사업자가 국가에서 주파수 사용 권한을 획득하고, 네트워크 장비 제조사와 협력해 네트워크 인프라를 구축한 뒤에야 비로소 시작할 수 있다. 또 수많은 사용자가 동시 다발적으로 언제든 끊김 없는 통신을 이용할 수 있는 안정성과 신뢰성이 필요하다. 즉, 5G 상용화 역시 통신사업자와 장비, 단말 제조사 간의 협력이 필수인 것이다.

 

삼성전자는 한국, 미국, 일본 등 5G 선도국가의 이동통신 사업자들과 기술, 사업 협력에 매진해 왔다.

 

미국 - 미국은 세계에서 가장 먼저 5G 주파수 (28 GHz)를 할당했고, 올해 하반기 5G 기술을 이용해 FWA 서비스를 시작할 계획이다. 삼성전자는 버라이즌과 미국 주요 도시에서 5G 시범 서비스를 진행 중으로, 버라이즌이 서비스를 제공하는 11개 지역 중 새크라멘토를 포함한 7개 지역에 5G 망을 구축했다. 또 AT&T와 인디애나 지역에서 5G 시범 서비스를 진행하는 동시에, T-모바일과 5G 시범 서비스에도 나서고 있다.

 

한국 - 한국은 세계에서 정보통신기술을 가장 빨리 받아들이는 ‘신기술 테스트베드’로 자리매김 하고 있다. 삼성전자는 지난해 9월 SK 텔레콤과 세계 최초로 4G-5G 네트워크 연동 시연에 성공했다.

 

일본 - 일본은 2020년 도쿄올림픽에서 5G 상용화를 목표로 하고 있다. 삼성전자는 2016년 11월 NTT 도코모와 고속 이동 자동차에서 5G 시연을 진행했다. KDDI와는 지난해 2월 도쿄 도심고속도로에서 5G 시연에 나섰고, 12월엔 일본 고속철도에서 5G 시험을 진행하며 협력하고 있다.

 

기타 - 삼성전자는 최근 프랑스 이동통신사업자인 오렌지와 5G 협력을 발표하는 등 유럽으로 사업을 확대하고 있다. 뿐만 아니라 한국의 KT, 미국 버라이즌과 손잡고 국내 5G 시범 서비스와 미국 FWA 서비스 상용화를 위한 규격을 공동으로 마련하는 등 글로벌 협력에도 활발히 나서고 있다.

 

 

Part 3. MWC 2018 인터뷰

 

삼성전자 김영기 네트워크사업부장 (사장)은 4G 환경에서 월 1~10 GB 정도인 소비자들의 무선인터넷 사용량이 5G 시대엔 100 GB까지 급증할 것으로 예측한다. 이는 곧 사람들이 4K·8K 초고화질 영상이나 가상현실, 홀로그램, 자율주행자동차 등 대용량 무선인터넷 서비스를 맘껏 즐길 수 있게 된다는 걸 의미한다.

 

김영기 사장은 “올해 5G 서비스를 도입하는 미국을 비롯해 한국, 일본 등 5G 상용화 레이스를 주도하고 있는 나라를 중심으로 입지를 높여 2021년까지 5G 통신장비 시장점유율을 20%대로 올리고, 5년 내 세계 네트워크 장비 시장에서 톱 3 안에 진입할 것”이라는 포부를 밝혔다.

 

스페인 바르셀로나 MWC 현장 인터뷰

 

삼성전자 김영기 네트워크사업부장

 

Q) 5G 시대 우리 삶이 어떻게 바뀔 것으로 보는가.

4G가 언제 어디서나 스마트폰을 맘껏 쓰는 Mobile Connectivity를 가져왔다면, 5G는 도시 전체와 공장 등으로 무선 연결을 확대하게 만들어줄 것이다. IoT가 일상이 되는 것은 물론 소비자들의 무선인터넷 사용량이 월 100 GB로 급증하며 홀로그램 화상통화, 증강현실 기반 내비게이션, 자율주행차 등 서비스가 활성화될 전망이다.

 

Q) MWC 2018 현장에서 거의 모든 기업들이 5G를 얘기하고 있는데, 삼성전자만의 차별화 전략은.

이제 4G처럼 네트워크 커버리지를 넓히고 통신망의 성능을 높이는 게 통신사업의 전부가 아니다. 단순 연결을 넘어 소비자를 중심에 두고 자동화, 지능화된 네트워크를 실현해야 한다. 또한 지연시간이 거의 없는 5G의 초고속 네트워크에 걸맞는 신개념 서비스를 구현하는 게 핵심 과제다. 삼성전자는 네트워크뿐만 아니라 모바일 기기, TV, 가전은 물론 반도체, 전장부품과 IoT 플랫폼까지 갖추고 있어 5G 서비스를 구현하는데 남다른 역량을 발휘할 것이다.

 

Q) 올해 미국에서 처음 5G 상용화가 이뤄지는데, 본격 보급은 언제쯤으로 예상하는가.

미국을 시작으로 한국, 일본과 유럽 국가들이 5G 상용화 경쟁에 뛰어들고 있다. 삼성전자는 내년까지 5G 선도국의 사업자들과 적극 협력해 상용화를 앞당길 것이다. 5G 서비스를 위해 네트워크뿐만 아니라 소비자용 단말기, ‘킬러 애플리케이션’이 함께 보급돼야 하기 때문에, 업계는 2020년을 기점으로 5G가 폭넓게 확산될 것으로 보고 있다.

 

Q) 삼성전자가 미국 버라이즌과 5G 상용화의 첫발을 내딛게 됐는데 그 의미를 설명한다면.

미국은 신기술을 빨리 도입하는 early-adopter 성향의 국가이면서, 시장규모가 매우 크다는 게 특징이다. 버라이즌은 미국 1위 사업자로, 삼성의 5G 기술이 뛰어나다는 것을 인정받은 것이다. 5G는 초고주파 (mmWave)라는 지금껏 전혀 써본 적 없는 특수한 주파수 대역을 사용한다. 따라서 실제 사용환경에서 경험을 쌓는 게 무엇보다 중요하다. 이번 세계 첫 상용화 경험을 바탕으로 5G 시장에서 회사 입지를 크게 높일 수 있을 것으로 기대한다.

 

Q) 네트워크 장비 톱 3 기업으로 도약하기 위한 전략은.

삼성전자에 있어 강점은 기술력이다. 삼성은 누구보다 빠르게 5G 기술을 검증하고 글로벌 표준에 반영하는 한편, 연구실 안팎에서 ‘세계 최초’ 기술들을 실증하면서 지난 7년을 달려왔다. 5G는 사업 관점을 넘어 기술, 제품, 전략에 대한 시각을 소비자 중심으로 완전히 바꿔야 성공할 수 있다고 생각한다. 이제 현실이 된 5G 시장에서 세계의 소비자들을 향한 제품, 서비스, 인프라를 선보이며 글로벌 최고 수준의 사업자로 발돋움할 것이다. 

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