통신사업자들의 5G 이동통신 추진 동향

일본의 1위 이동통신사인 NTT도코모는 총무성의 5G 이동통신 추진 기조에 발맞춰 2020년 상용화를 목표로 5G 기초기술을 검토하고 2014년에 5G 백서를 발간했다. 2016년 3월부터 5G 기초기술을 검토하여 2019년 6월 ITU(International Telecommunication Union)에 초기 5G 기술사양을 제출하고, 2020년 10월에 최종적으로 5G 사양을 확정하는 것을 목표로 하고 있다[5].

5G 본질을 서비스와 생태계에서 찾고 있는데, 5G 서비스는 아직 표준이 정해지지 않아 통신장비 업체들과 이동통신 사업자, 단말 제조사가 모두 함께 협력해야 이룰 수 있는 것으로 보고 있다. 따라서 NTT 도코모는 단독으로는 생태계를 구축할 수 없기 때문에 2015년 5월부터 NEC, 후지쓰, 미쓰비시전기, 노키아, 에릭슨, 알카텔, 화웨이, 삼성전자 등 국내외 장비업체들과 각종 요소기술 등의 연구개발 및 실증실험들을 추진할 예정이다. 에릭슨과 5G 기술개발에 대해 제휴하여 Massive MIMO 등의 연구를 수행하고 있다. 삼성전자와는 초광대역 하이브리드 빔포밍(Beamforming) 및 빔트레킹(Beam-tracking) 기술을 공동개발한다. 2015년 3월에는 KT, 차이나모바일 등 해외 통신 사업자들과 5G 요구조건의 책정과 통합, 새로운 5G 서비스의 모색, 주요 기술 책정 등에 협력하기로 합의했다. 2015년 7월에는 인텔, 퀄컴, 파나소닉, 키사이트, GmbH 등과 제휴를 맺어 5G 디바이스 및 통신시스템, 5G 실험결과를 측정하는 계측기 관련기술을 개발하기로 합의했다.

한편, 5G 서비스 개발에 있어 외부 개발자들의 역량을 적극적으로 활용하고 있다. 다양한 개발자들의 참여를 촉진하기 위해 ‘5G 아이디어톤 해커톤(IDEAthon Hackathon)’을 개최하여 5G 서비스를 발굴하고, 이를 실제 사업에 적용할 수 있도록 개발자들과 파트너쉽을 맺어 2016년 하반기에 Demo Day를 개최하는 등 지속적으로 지원할 예정이다[6].

5G 이동통신 기술개발로는 2013년 2월 동경공업대와 함께 11GHz 대역에서 약 10Gbps를 시연했다. 2015년 2월에는 도쿄올림픽에서 구현할 5G 최신기술로 스마트 내비게이션, 개인 맞춤형 서비스, 음성서비스 기술, SIM 인증기술 등을 공개하였다. 2015년 3월 에릭슨과 함께 5G의 옥외실험을 행하여 수신시의 속도가 매초 4.5GB 이상의 데이터 통신에 성공했다. 2016년 2월 ‘MWC(Mobile World Congress) 2016’에서는 전파를 증강현실(AR)로 가시화하는 장치를 이용하여 5G 주파수가 이동국 수신장치를 통해 전송되는 모습을 체감할 수 있는 것을 시연했다. 또 ‘EPC 소프트웨어’의 작동을 가능하게 하는 네트워크 가상화 기술개발을 세계 최초로 완료했다. 한편, 게임업체인 DeNA 와 제휴하여 자율주행차 원격관제 실험을 추진하고, 도부철도와는 VR관광 콘텐츠를 기차·버스 승객에게 제공하는 방안을 검토하고 있다[7].

이렇게 NTT도코모는 2020년 도쿄올림픽 개막에 맞춰 5G 이동통신 상용화를 로드맵에 따라 철저하게 준비하고 있다. 2017년 5월에는 도쿄 시내 두 곳에 ‘5G 트라이얼 사이트’ 구역을 설정해 5G 이동통신 서비스를 일반인들이 체험할 수 있는 장을 마련한다. 또 일본 정부가 5G 전용 주파수로 검토하는 28GHz 대역에서 상용화 시기와 가장 가까운 환경을 조성해 서비스와 컨텐츠를 제공할 예정이다[8].

소프트뱅크는 2020년 개최하는 도쿄올림픽에 맞춰 100개 도심의 지역에서 서비스를 계획 중이다. 중국의 ZTE와 공동으로 일본에서 Pre-5G 이동통신 서비스를 전개하는 계획을 발표했다. ZTE는 2015년 말 도쿄에 이동통신기술연구개발센터를 설립하고 2016년초 상용화 시험을 개시하였다.

8억 4천만명의 가입자를 거느린 중국의 최대 이동통신업체 차이나모바일은 4G에서 경쟁사인 차이나유니콤 및 차이나텔레콤보다 먼저 투자해 많은 이익을 본 경험이 있어 5G 기술개발에도 가장 적극적이다. 중국 전역의 20곳, 총 100여 개 도시에서 독자적으로 5G 시범서비스 제공을 준비 중이다[10].

2014년 2월 ‘MWC 2014’에서 5G 이동통신 기술개발을 통해 향후 도래할 5G 시대에 글로벌 통신업계를 선도하겠다는 포부를 밝혔다. 2014년 7월 전자계측장비업체 Agilent와 5G 이동통신 시스템 개발 협력에 합의했다. 또 통신장비업체 에릭슨, 노키아, 화웨이를 비롯해 반도체업체인 퀄컴과 인텔, 자동차업체인 GM과 폭스바겐, 전자상거래업체인 알리바바, 가전업체인 하이얼 등 다양한 분야의 기업들과 협력하고 있다. 기초기술 개발을 이미 완료한 상태이며, 곧 실증실험에 들어갈 예정이다. 2018년부터 일부 지역에서 상용화하고 2019년부터 중국 내 4G 기지국 100만 개 이상을 5G로 업데이트해, 2020년부터 전국 서비스를 개시할 계획이다[11].

차이나텔레콤은 2013년 9월 5G 셀룰러 네트워크가 3G나 4G와 같이 TDD와 FDD 네트워크의 이종 네트워크 간 결합이 아닌 단일 표준에 기반한 셀룰러 네트워크 기술로 수렴되기를 바라고 있다. 셀룰러 네트워크 기술 단일화를 통한 5G 네트워크 통합을 강조함으로써 5G 글로벌 표준 주도와 차세대 통신 리더십 확보를 도모하고 있다[12].

SK텔레콤은 5G 이동통신 시스템을 ‘서비스·플랫폼·초고속인프라’로 분류하여 고객경험(User experience), 연결성(Connectivity), 지능화(Intelligence), 효율성(Efficiency), 신뢰성(Reliability) 등 5가지를 차세대 이동통신에서 추구해야 할 핵심가치로 선정했다. 현재까지의 이동통신 서비스와 차별화된 5G 서비스를 개발하기 위해서 기가급 데이터 전송을 기반으로 몰입형 고객 경험을 제공하는 증강현실(AR)·가상현실(VR) 서비스, 홀로그램 등 실감형 서비스, 원격현실회의 서비스 등을 고려하고 있다.

글로벌업체들과의 협력으로 2015년 4월 삼성전자와 5G 이동통신 기술 관련 서비스를 공동으로 개발하고 시설 투자도 함께 하기로 합의했다. 2015년 6월 노키아와 ‘5G R&D센터’를 열었는데, 기가급 데이터 송수신 기술과 클라우드 가상화 기지국 등을 공동으로 개발할 방침이다[13]. 2015년 10월에는 삼성전자, 에릭슨, 노키아, 인텔 등과 공동으로 ‘5G 글로벌혁신센터’를 개소했으며, ‘5G 테스트베드’, 미래서비스를 체험할 수 있는 ‘가상체험공간’, 생태계 활성화와 동반성장을 위한 ‘T오픈랩’ 등 세 공간으로 구성되어 있다. 또 삼성전자와 밀리미터파 무선전송시스템과 스노우보딩 체험이 가능한 실감형 5G 서비스를 공개했다. 인텔과는 차세대 무선랜 연동기술과 기지국 데이터 송수신 용량을 대폭 늘린 다중 안테나 기술을 개발할 예정이다. 소니와 공동으로 개발 중인 ‘4K UHD 생방송 시스템’도 공개할 예정이다. 2016년 2월 ‘MWC 2016’에서는 도이치텔레콤과 5G 이동통신 관련 협력을 위한 파트너십을 체결했다. 2016년 8월에는 AT&T, NTT도코모, 도이치텔레콤, 차이나모바일, 에릭슨, 노키아, 삼성전자 등 글로벌 이통신사 및 장비업체 15개사와 함께 5G 표준화를 위한 공동 협력체를 구성하기로 합의했다.

5G 이동통신 기술개발로 2015년 2월 ‘MWC 2015’에서 삼성전자와 함께 초고주파 대역을 활용하여 최대 7.5Gbps 속도를 내는 기술을 시연했다. 2015년 10월에는 19.1Gbps 시연에 성공했고, 2016년 1월 노키아와 함께 국내 최초로 ‘유선인프라 5G 기술’ 시연에 성공하여 유무선을 아우르는 종단 간(End-to-End) 5G 기술 라인업을 구축했다[14]. 2016년 2월 ‘MWC 2016’에서는 세계 최초로 20.5Gbps 속도로 데이터를 실시간으로 전송하는 5G 시연에 성공했다. 2016년 11월에는 BMW, 에릭슨과 함께 5G 이동통신 기술을 자동차에 접목시켜 사고율 ‘제로’에 도전하는 안전한 커넥티드카 ‘T5’를 공개했다[15]. 2016년 12월에는 퀄컴, 에릭슨과 함께 5G 이동통신 기지국 장비·단말 프로토타입의 설계에 착수했으며, 2017년 하반기 상호 연동 테스트를 시행할 계획이다. 2017년 1월 5G 이동통신 등 미래형 네트워크 분야와 2.6GHz 구축에 2019년까지 6조원을 투자하겠다고 발표했다. 또 5G 기술 표준화와 선행기술 투자를 통해 2017년 하반기 5G 시범서비스, 2020년 상용화를 목표로 하고 있다[16].

해외 통신사업자들과의 협력으로 미국의 버라이즌과 5G 표준화 및 가상화 기술 개발 협력, 5G 기반 자율주행연합체 5GAA(5G Automotive Association) 솔루션 공동개발 및 표준화 선도, 양사 사물인터넷(IoT) 플랫폼 교류와 공동 사업 개발 등을 논의하고 있다. 그리고 2017년 2월 바르셀로나에서 개최된 NGMN(Next Generation Mobile Networks; 차세대 모바일 네트워크 연합) 보드 미팅에서 도이치텔레콤, 브리티시텔레콤, 싱텔, 벨 모빌리티(캐나다) 등 글로벌 이동통신사들과 함께 ‘국가간 5G 인프라 연동기술’을 2017년 NGMN의 신규 연구 과제로 제안하여 최종과제 4개중 하나로 채택됐다[17].

KT는 2018년 평창동계올림픽 공식 파트너사로 선정되어 세계최초로 5G 통신 서비스를 선보이기 위해 준비하고 있다. 5G 이동통신 비전에서 스마트에너지, LTE 통합보안, 지능형 교통서비스, 헬스케어, 차세대 UHD 미디어 등 5대 융합서비스를 사물인터넷의 연결고리로 조성할 계획이다.

글로벌업체들과의 협력으로 2015년 7월 전 세계 5G 이동통신 에코시스템 활성화를 주도하기 위해 삼성전자, 에릭슨, 노키아, 화웨이, 알카텔루슨트, ZTE 등 통신장비업체들이 집결한 ‘5G R&D 센터’를 개설했다. 밀리미터파(Millimeter wave), 다중입출력(Massive MIMO), 고집적 네트워크(Ultra-dense network), 차세대 네트워크 구조, 모바일 엣지 컴퓨팅(Mobile edge compu-ting) 등 5G 핵심기술 연구개발을 비롯하여 다자간의 기술공유와 상호협력 등 다양한 기능을 수행할 예정이다[18]. 2016년 5월에는 삼성전자, 노키아 등과 5G 통신용 단말기와 시스템을 개발하고, 서로 다른 제조사 장비 간 호환성을 검증하는 협력체로 ‘KT 5G개발포럼’을 출범시켰다. KT는 장비업체들과 ‘평창 5G 규격’을 만들어 2020년 상용화할 5G 이동통신 기술에 적용하는 방안을 추진 중이다. 2016년 6월 미 최대 이동통신사 버라이즌과 5G 이동통신 기술규격을 2016년 하반기에 완성하기로 합의했다. 2016년 9월 프랑스에서 개최된 ‘15차 ETSI 네트워크 가상화(NFV) 표준회의’에서 KT가 제안한 ‘NFV 라이선스 관리’가 국제 표준 항목으로 승인됐다. 2016년 11월 노키아, 삼성전자, 인텔, 퀄컴 등 글로벌 제조업체들과 함께 개발한 ‘KT 5G-SIG(5G 규격협의체) 규격’ 문서를 공개했는데, 2018년 평창동계올림픽의 5G 시범서비스에 사용되는 통신기술로 글로벌 표준단체의 5G 이동통신의 주요 요구사항과 핵심 기술요소를 포함하고 있다[19].

5G 이동통신 기술개발로 ‘MWC 2015’에서 공개한 가상현실(VR)은 5G 기술을 기반으로 자동차가 움직이는 사무실로 변하는 순간을 그린 것이다. 2015년 7월 에릭슨과 공동으로 기지국간 상호 연동기술인 ‘듀얼 코넥티비티(Dual connectivity)’ 기술의 시연을 스웨덴 에릭슨 본사에서 진행하여 성공했다. 2015년 10월에는 5G 요구사항인 초저지연, 고신뢰성, 고품질 서비스를 제공하기 위해 세계 최초로 MEc 기반 초저지연 동시 동영상전송기술(eMBMS)을 선보였다. 2016년 2월 ‘MWC 2016’에서는 세계 최초로 적용될 5G 전송과 구조기술인 밀리미터파(mmWave), FTTA(기지국 트래픽을 1/10으로 감축), MEC(모바일엣지컴퓨팅)를 공개했다. 2016년 10월에는 5G 장비와 규격을 검증하기 위해 광화문 일대에 시험용 네트워크를 구축하여 빌딩 안 환경에서 2.3Gbps 무선 다운로드 속도를 구현하는 데 성공했다. 또 삼성전자와 함께 세계 최초로 5G 이동통신 규격 기반의 데이터통신에 성공했고, 빌딩 내 5G 커버리지를 확보할 수 있는 ‘5G 중계기’를 세계 최초로 시연하는 데 성공했다[20].

KT는 미래 5G 이동통신 추진일정으로 2017년 3월에 5G 네트워크를 실증하며, 2018년 평창동계올림픽에서 선보일 5G 이동통신 시범서비스를 위한 ‘평창 5G 규격’에 기반한 네트워크를 2017년 9월까지 평창, 정선, 강릉과 서울 일부 지역에 구축할 계획이다. 그리고 4~5 개월에 걸친 안정화를 거쳐 올림픽 개막일인 2018년 2월 9일 5G 시범서비스를 공개하고, 2019년부터 본격 상용화 할 예정이다.네트워크 구축에는 에릭슨, 노키아와 5G-SIG 기반 기지국을 개발하며, 인텔 전용 단말과 5G 기지국 연동시험에 착수한다[21].

해외 통신사업자들과의 협력으로 KT는 2016년 6월부터 NGMN 내 TTBB의 의장으로서 오렌지, 보다폰, 도이치텔레콤, AT&T 등과 함께 5G 무선 전송기술부터 코어 연동기술까지 총망라한 18개 5G 핵심기술들을 선정하여 3GPP 5G 표준과제에 반영시켰다[22].

LG유플러스는 2015년 11월 5G 백서를 발간했는데, 사물인터넷(IoT), IoB(Internet of Brain)가 현실화될 5G 시대에는 ‘보다 안전한 삶’, ‘정보의 자연스러운 공유와 활용’, ‘지혜로운 소비’, ‘여가 시간의 창출’, ‘감성 동반자’라는 생활 가치를 제시했다[23].

글로벌 장비업체들과의 협력으로 <표 1>에서 보는 바와 같이 2015년 6월 삼성전자와 5G 글로벌 주파수 대역 확보, 5G 기술 공동개발 추진, 5G 글로벌 표준화 추진 등에서 협력하기로 MOU를 체결했다. 2016년 7월 화웨이와 5G 글로벌 표준화 선도를 목표로 5G 기술 표준과 관련하여 전방위적인 협력을 위한 MOU도 체결했다. 차세대 네트워크 기술 도입을 위해 신기술 검증부터 실험실 테스트 및 상용망 시험까지 네트워크 전반에 걸친 연구와 제품 개발 프로젝트 운영을 공동으로 진행할 예정이다. 2015년 9월에는 노키아와 함께 차세대 가상화 기지국 기술(vRAN)로 기지국에 소프트웨어를 적용한 후 상용 단말로 주파수 묶음기술(CA) 최대 속도 확인 및 기지국의 가상화된 기능들이 용도에 따라 자유롭게 변경되고 구성되는 기능을 검증했다. 2015년 9월 에릭슨과 5G 무선기술 및 시스템 개발, 협대역 LTE를 포함한 사물인터넷 인프라 개발, 가상화 기반의 소프트웨어 정의, 네트워킹 및 기능 가상화 도입, 글로벌 콘텐츠 전송 네트워크 개발, IoT 확대 기술 등 4대 중점과제를 추진하기로 합의했다[24].

<표 1>

이통사들의 글로벌 장비업체들과의 협력

[i]

[출처] ETRI 기술경제연구본부, 2017. 1.

5G 이동통신 기술개발로는 2016년 6월 국내 최초로 4×4 다중입출력(MIMO: Multi Input Multi Output) 기술을 상용화했다. MIMO 기술은 동일한 주파수 대역에서 전송속도와 데이터 용량을 배로 증가시키는 기술로 5G 이동통신의 빠른 속도를 보장하기 위한 선행기술이자, 5G 표준으로 논의되고 있다. 2016년 9월 쌍용자동차, 인도 마힌드라 그룹의 IT 전문 계열사인 테크 마힌드라와 LTE 기반 커넥티드카 사업에서 협력하기로 했다. 커넥티드카 통신 서비스를 제공하고, 내비게이션과 위치기반 추천 서비스 및 사물인터넷 연계 서비스 등 각종 인포테인먼트 콘텐츠를 제공하는 플랫폼을 구축하고 관련 서비스를 3년 내에 출시할 계획이다[25].