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정보와 사람을 잇는 ‘기지국’

기지국은 네트워크와 단말기를 연결하는 무선 통신 설비다. 스마트폰으로 어떤 웹을 열어본다고 가정해 보겠다. 사용자가 웹을 여는 순간, 스마트폰이 근처 기지국으로 웹페이지 데이터를 요청하는 신호를 보낸다. 기지국은 초고속 유선망을 통해 웹페이지 데이터가 저장된 곳에 데이터를 요청한다. 데이터가 발송되면, 기지국은 데이터를 받아 스마트폰에 전송한다. 이 과정에서 기지국은 무선 구간에서 데이터를 효율적으로 전달하기 위한 모든 제어를 담당한다.

이렇게 데이터 통신의 중심에 있는 기지국은 그 종류도 크기도 제각각이다. 그중에서도 현재 가장 주목받는 기지국은 ‘스몰셀’이다. 스몰셀로 5G 통신 서비스를 효율적으로 제공할 수 있기 때문이다. 이는 주파수의 성질과도 깊게 연관되어 있다.

5G에 적합한 기지국, 스몰셀

5G 통신은 3~30GHz의 높은 대역의 주파수인 ‘밀리미터파’를 이용한다. 주파수는 전자파 등이 1초 동안 진동하는 파동 수다. 주파수가 높으면 파장이 짧고, 최고 주파수와 최저 주파수간의 폭(대역폭)이 넓다. 이 대역폭이 넓을 수록 많은 정보를 전송할 수 있다. 5G는 주파수가 높은 만큼 낮은 주파수대를 사용하는 4G에 비해 넓은 주파수 대역을 확보할 수가 있어 전송 속도가 훨씬 빠르다. 그러나 5G 이전 통신 기술용 주파수들은 대역폭이 낮아 전송 속도가 떨어지는 대신, 파장이 길어 벽이나 건물 같은 장애물에도 굴곡된다. 먼 거리까지 통신할 수 있다는 특징 때문에, 5G 전 통신 기술에는 통신 범위가 반경 20 km인 대형 기지국(매크로 셀)이 적합했다.

반면 5G에 사용되는 주파수는 직진성을 띄어, 벽 등의 물체를 비껴가지 못한다. 이 때문에 5G 통신이 원활하게 이루어지기 위해서는 기지국이 좀 더 촘촘히 배치되어야 했다. 그러나 기존의 매크로셀은 크기도 클뿐더러 대당 수천만 원에 달하는 설치 비용 때문에 많이 설치할 수 없었다. 충분한 수의 기지국이 없으면 무용지물이 되어버리는 5G 앞에, 그 기능을 충분히 살릴 수 있는 대안으로 스몰셀이 떠올랐다.

기존 매크로 셀의 경우 원격 무선 신호 처리 장치(RU, Radio Unit), 분산 처리부(DU, Distributed Unit), 중앙 처리부(Centralized Unit)를 분리해서 설치해야 했다. 그러나 스몰셀은 일체형 장비로도 제공 가능하며, 크기도 작아 인터넷 선이 존재하는 곳이라면 그 어디에라도 쉽게 설치할 수 있다. 예시로 3.5G Hz 대역 5G 스몰셀은 20 cm x 20 cm x 1 cm의 태블릿 PC 크기다. 실외용 대형 스몰셀도 가로세로 크기가 50 cm를 넘지 않는다.

스몰셀을 더 강력하게, 스몰셀 SW(소프트웨어)

스몰셀

스몰셀의 활약은 ‘5G 단독모드 SW’의 등장으로 확장 중이다. 기존 5G는 4G와 망을 같이 쓰는 비단독모드(NSA)였다. 기존 4G인 LTE망에 5G망을 추가로 이용하는 것이다. 이는 5G 초기 상용화를 위해 설계된 방식이었다. 그러나 5G가 개통한 지 수 년이 흐른 지금, 각종 통신 기술 덕에 5G도 더 이상 4G망에 기대지 않고 오로지 5G망만을 이용하는 통신모드를 구현할 수 있게 되었다. 이 단독모드의 상용화로 5G 사용자는 차별화된 5G만의 통신 서비스를 온전히 누릴 수 있게 되었다.

이러한 5G 스몰셀에 기능을 더해 줄 기술도 속속들이 등장하고 있다. 지난 2021년에 등장한 ETRI의 ‘5G 단독모드 SW’는 저렴한 비용으로 스몰셀의 전송 용량과 서비스 영역을 저렴한 비용으로 늘릴 수 있는 기술이다. 2022년, ETRI는 다시 한번 세계 최고 수준의 ‘5G 단독모드 SW’를 선보였다. 스몰셀을 통해 5G 밀리미터파 대역에서 다운링크^* 2.2Gbps를 제공하는 기술이다. 이를 활용하면 5G 사용자는 인구 밀집 지역에서도 5G를 원활하게 이용할 수 있고, 5G 특화망^**에서도 높은 전송속도로 다양한 서비스를 즐길 수 있다. 해당 기술은 상용 단말 접속 시험까지 완료해 즉시 상용화도 가능하다.

이렇게 ETRI의 활약으로 한 단계 더 도약한 대한민국 5G. 5G 스몰셀 기술이 발전될 수록, 가상 현실(VR), 증강 현실(AR), 자율주행, 사물 인터넷 등 전자 통신 장비를 끊김 없이 이용할 수 있게 된다. 이로써 현재와 가상 세계의 경계가 없어진 초실감 사회가 가까워진다. 지금까지 만나보지 못했던 그 세상이 기대된다.
* 다운링크 : 이동통신 기지국에서 단말로 보내는 데이터 경로로 이동통신 사용자의 다운로드 속도
** 5G 특화망 : 특정 지역에 도입하려는 서비스에 특화된 맞춤형 네트워크다. 그동안 기업이 공장이나 건물에서 기업용 5G망을 이용하려면 통신 3사(SK텔레콤·KT·LG유플러스)의 5G망을 빌려야 했지만 앞으로는 기업이 직접 주파수를 할당받아 기지국을 구축해 산업 현장에 활용할 수 있다.