5G 표준이 확고해지고 5G 가능 디바이스가 출시되기 시작함에 따라, 전 세계적인 5G의 영향력을 점점 더 느끼게 될 것이다. 엔터테인먼트에서 스마트 시티에 이르기까지 일상 생활의 많은 분야에서 5G는 필수불가결한 영역이 될 것이다.



2017년 12월은 차세대 무선 표준에서 역사적인 날이다. 5G NR 표준 1단계 전반부에는 3GPP 비준이 완료되었고, 올해 6월은 후반부에 대한 비준까지 마무리되어 또 다른 이정표가 만들어졌다. 표준이 완성됨에 따라 공개된 표준을 기반으로 구성된 상용 디바이스 및 인프라는 현장 시험 및 출시 전 테스트를 거친다. 이 모든 것은 5G의 상용화가 멀지 않았음을 의미한다.

2월에 있었던 MWC(Mobile World Congress)에서는 빠른 속도와 VR 등 화려한 애플리케이션을 선보이는 수많은 5G 시연회가 열렸다. 2017년 MWC와 비교해볼 때, 다른 무엇보다도 기술적 진보가 가장 인상 깊었다. 5G의 가장 인상적인 측면 중 하나는 바로 5G가 새로운 모바일 표준 그 이상이라는 점이다. 광범위한 산업과 애플리케이션을 아우르는 표준을 중심으로 전체 에코시스템이 구축되는 중이다.

5G와 IoT

5G 표준은 기존 표준과 달리 성능 메트릭을 일부러 포함시켰기 때문에, 기존 모바일 광대역 사용 사례 외에도 다른 애플리케이션을 구현할 수 있도록 지원한다. 물론 5G의 향상된 모바일 광대역에 대한 성능 메트릭 기준이 있지만, 네트워크에 동시 접속할 디바이스 수를 늘리기 위해 추가 성능 메트릭스 및 지연시간 사양도 존재한다. 이 확장된 디바이스 커넥티비티 덕분에 오늘날 LTE 기능만으로는 실현 불가능했던 IoT(Internet of Things)와 IIoT(Industrial Internet of Things)의 구현이 가능해졌다.



지연시간 사양은 결정적인 의사소통이 필요한 애플리케이션(생활 속에 쓰일 수 있는 모든 애플리케이션) 또는 사람과 기술이 실시간으로 연동해야 하는 애플리케이션을 감안한 사양이다. 이 3가지 사양 영역은 각각 새롭고 확장된 사용 사례를 가능하게 해주지만, 이 세 가지 기능을 모두 결합해야만 진정한 5G 에코시스템을 구성할 수 있다. 다음 도표는 다양한 애플리케이션이 5G의 다양한 성능 측면을 활용하는 방법을 보여준다(그림 1 참조).

앞서 언급했듯, 12월의 3GPP 표준 릴리스는 이제 그 시작에 불과하다. 5G는 LTE와 유사한 설계 주기를 따른다. LTE가 출시된 이후 지난 9년 동안 LTE 표준에 대한 여러 차례의 릴리스 및 업데이트가 진행되었다. LTE는 3GPP 릴리스 8에서 처음 소개되었다. 현재 3GPP는 릴리스 15 마무리 작업에 주력하고 있다. 릴리스 15에는 5G NR 사양이 포함될 예정이다.



지난 12월에는 NSA(Non-Stand Alone) 사용 사례라고 일컬어지는 5G NR 특정 사용 사례가 확정되었다. 2018년 6월 릴리스 15의 확정으로 5G NR NSA 및 SA(Stand Alone) 사용 사례에 대한 사양이 포함되었다. 5G NR의 NSA 사용 사례는 LTE의 핵심 네트워크를 사용하여 작동한다는 점에서 중요하다. 즉, 5G NR NSA를 운영하기 위해 새로운 인프라를 설치할 필요가 없다.

SA 버전은 5G 코어 네트워크를 사용하므로, 새로운 네트워크 장비를 설치해야 할 가능성이 높다. 향후 몇 개월 동안 연구원들은 5G NR SA 사용 사례의 표준을 완성하기 위해 부단히 노력할 것이며, 장비 공급업체는 출시될 SA 사용 사례를 지원할 수 있는 하드웨어를 설계할 것이다.

2018년은 5G 역사에서 흥미로운 한 해가 되고 있다. 릴리스 15가 마무리되는 3GPP 외에도 소비자 시장에 5G를 조기 배포할 예정이기 때문이다. MWC에서 화웨이(Huawei)는 5G 기지국을, 삼성은 28GHz 5G NR 기지국으로 IODT(Inter Operability Device Testing)를 시연했고, 퀄컴(Qualcomm)은 에릭슨(Ericsson) 및 노키아(Nokia)의 기지국을 기반으로 한 28GHz UE 용 IODT 데모를 선보였다. 이러한 시연을 통해 장비 업체들이 배포 준비가 거의 완료된 하드웨어를 보유하고 있다는 점을 확인하게 되었고, 퀄컴은 2019년 5G 상용화를 위해 노력하고 있다는 내용을 강조체로 웹사이트에 게시했다.



5G로 실현되는 신기술과 애플리케이션

5G가 출시되고 널리 보급되면서, 5G를 중심으로 구축된 다양한 신기술과 애플리케이션이 등장하게 될 것이다. 지연 시간 및 용량 규정을 공식 사양에 추가하는 5G의 고유 헌장 덕분에, 불과 몇 년 전만 해도 미래에나 가능하다고 생각되었던 애플리케이션들이 실제로 구현되기 시작했다. 가상 현실(VR)은 그 완벽한 사례라고 할 수 있다. 완전한 VR 경험을 위해 고려해야 할 몇 가지 핵심 사항이 있다.

첫째, 사용자는 자신이 탐험하고자 하는 가상 세계를 360도 고화질 뷰로 보기를 원한다. 즉, 카메라는 항상 고화질 비디오를 360도로 캡처해야 한다. 그 다음 해당 비디오를 카메라 위치에서 셀룰러 기지국으로 스트리밍하고 이후 최종 사용자에게 스트리밍하게 된다. 5G가 보장하는 높은 데이터 전송 속도는 이러한 일련의 작업들을 쉽게 수행할 수 있고, 동시에 여러 사용자에게 스트리밍 할 수 있는 충분한 스루풋을 지원한다.

VR의 또 다른 중요한 측면은 지연 시간이다. 누군가 VR 헤드셋을 켜고 머리를 돌리면, 주변에 보이는 가상 환경도 1ms 미만의 지연율로 돌아가야 한다. 지연 시간이 1ms보다 길면, 인간의 뇌가 이 지연을 감지하고 대부분의 사람들은 심한 메스꺼움을 경험한다. 5G의 향상된 모바일 광대역 속도와 1ms 미만의 지연 시간 사양이 결합하여, 셀룰러 네트워크를 통한 VR이 구현 가능한 것이다.

가상 현실은 수년간 어떤 형태로든 존재해 왔지만, 셀룰러 네트워크를 통해 VR을 사용할 수 있게 되면 새로운 VR 애플리케이션을 만들 수 있을 것이다. 떠오르는 VR 애플리케이션의 하나는 스포츠 경기이다. 필드에 있는 선수 중 한 사람의 관점에서 축구 경기를 경험할 수 있거나 50 야드 라인에 서서 당신 주위에서 일어나는 스포츠를 생생하게 가상으로 볼 수 있다고 상상해 보자.

올해 초 한국 평창 올림픽에서 이 기술이 소규모로 시연된 바 있다. 100대의 카메라가 스케이트장에 배치되었고 데이터는 5G 기술 전시관으로 실시간 스트리밍 되었다. 전시관의 사람들은 VR 헤드셋을 착용하고 마치 빙판 위에 있는 것처럼 스케이팅 경기를 경험할 수 있었다.

미래 제조를 보다 빠르고, 안전하게

100배 이상 많은 장치를 네트워크에 연결하는 5G 능력은 IoT와 IIoT가 도약하도록 지원한다. IoT는 현재 상당히 자리를 잡았기 때문에 인터넷에 연결되는 여러 디바이스가 시장에 속속 출시되고 있다. 소비자 입장에서는 유용한 기능부터 흥미롭거나 기이한 기능을 갖춘 기기까지 다양한 디바이스들을 볼 수 있다. 산업계에서는 IIoT가 스마트 공장 구현에 필요한 흥미롭고 새로운 기능을 제공한다.

제조 공장의 모든 기계 및 디바이스가 지속적으로 상태 통계와 효율성을 보고하게 되면, 노후화된 장비를 고장 나기 전에 수리하여 모든 돌발 상황에 완벽히 대비할 수 있다. 기술자들은 증강 현실(AR), 머신 러닝, 인공 지능(AI)을 결합하여 AR 고글이나 현장의 태블릿을 통해 기계 상태와 정보를 모니터링할 수 있으며, AI는 문제를 신속하게 진단하는 데 도움을 줄 수 있다. 5G는 미래 제조를 보다 빠르고, 저렴하고, 안전하게 구현할 수 있는 잠재력을 지니고 있다.



자율주행차는 5G가 지원하는 가장 강력하고 기대되는 애플리케이션에 속한다. 현재 자율주행차는 이종의 센서와 사진 및 비디오 프로세싱을 조합하여 작동한다. 미래의 자율주행차 역시 수많은 센서를 장착하고 센서로부터 데이터를 처리해야 하지만, 자율주행차를 완전히 상용화하기 위해서는 차량 간 통신 기능을 추가해야 한다. 간단히 말해 차량 간 서로 의사소통을 할 수 있는 방법이 필요할 것이다.

차량 대 차량(Vehicle to Vehicle) 통신은 도로 및 환경 조건에 관한 데이터는 물론 예상되는 정차 또는 좌회전 등의 경로 정보를 공유하는 데 사용된다. 또한 차량은 셀룰러 기지국 등의 여러 이종 디바이스와 통신해야 하고, 지나가는 차량에 도로 상태 또는 환경 데이터를 전송할 수 있는 스마트 가로등 또는 거리 표지판 등의 스마트 디바이스들과도 통신할 수 있어야 한다.

이 문제를 둘러싼 연구를 Vehicle to Everything 또는 V2X 통신이라고 부른다. 5G의 지연 시간은 차량 간 정보 전송에 매우 중요하다. 통신 링크의 지연 시간이 너무 길어 도로에 있는 장애물 앞에서 신속하게 제동하지 않을 경우, 차량 내 승객이 부상을 당하거나 사망하는 사고로 이어질 수 있다. 그렇기에 V2X 용으로 매우 신뢰할 수 있는 통신이 반드시 필요하다. 5G의 대용량 데이터 스루풋도 V2X에서 중요한 역할을 할 것이다.

신호에 걸려 정차한 차량은 인근 기지국에서 현재 위치 정보를 다운로드하고 업로드한다. 이러한 방식으로 차량을 센서 데이터 수집기로 사용할 수 있지만, 기지국 또는 잠재적으로 클라우드 쪽의 프로세싱이 느려지기도 한다. 프로세싱 기술이 향상됨에 따라 업데이트가 셀룰러 인프라에 푸시되며, 구형 자동차는 하드웨어를 변경할 필요 없이 이러한 업데이트를 이용할 수 있다.

흥미로운 무선 시대의 시작

3GPP 사양의 현재 개정판에는 V2X에 대한 사양을 포함하지 않지만, 5G는 진화하는 표준이며 12월 17일 릴리스는 많은 제품 중 첫 번째 버전이다. 그림 1의 타임라인은 2019년 말에 공개될 릴리스 16에 대한 계획을 보여주며, 이 릴리스는 5G NR의 2단계를 나타낸다. 2단계에서 탐구용으로 명시된 현재 연구 항목에는 중앙 백홀 프로세싱을 위한 IAB(Integrated Access Backhaul)와 이동 통신용 비인가 스펙트럼 공유 문제 해결 및 V2X가 포함된다. 3GPP는 2단계에서 이러한 주제와 다른 여러 가지 문제를 해결하는 것을 목표로 한다. 5G는 2018년 말에서 2019년 사이에 상용 제품으로 출시될 예정이지만, 5G의 연구는 아직 진행 중이다.

5G 표준이 확고해지고 5G 가능 디바이스가 출시되기 시작함에 따라, 전 세계적인 5G의 영향력을 점점 더 느끼게 될 것이다. 엔터테인먼트에서 스마트 시티에 이르기까지 일상 생활의 많은 분야에서 5G는 필수불가결한 영역이 될 것이다. 새롭고 흥미로운 무선 기술 시대가 이제 시작되었다.