5G 통신

과학(Science)/산업 (Industry)

5G 통신

SURPRISER - Tistory 2023. 10. 12. 13:27

0. 목차

이동통신 산업
'5G 통신'이란?
'5G 통신'의 핵심 기술
각국의 5G 네트워크 구축
이동통신 사업자
코어망 관련 업체

1. 이동통신 산업

1-1. '코어망 산업'과 '이동통신 서비스 산업'

'이동통신 시스템(Mobile Communication System)'은 사용자가 네트워크에 연결될 수 있도록 사용자와 무선으로 직접 접속되는 '무선 접속망(RAN: Radio Access Network)'와 무선 접속망을 경유하여 사용자에게 서비스를 관리하는 '코어망(CN: Core Network)'으로 구분할 수 있다.

'코어망 산업(Core Network Industry)'은 이동통신 시스템 중에서, '코어망(Core Network)'을 제조하여 이동통신 서비스 업체에 공급하는 산업이다. 한편 '이동통신 서비스 산업'은 이동통신 시스템을 구축하고, 구축된 이동통신 시스템을 이용하여 고객이 자동차 등의 탈것이나 도보로 이동하면서 음성·데이터 등을 송수신할 수 있는 서비스를 제공하는 사업이다. 코어망 산업은 해당 장비를 최초로 개발한 제조사가 대부분의 시장을 선점하는 승자독식 시장에 가깝다. 이에 따라 상용화 시점에 맞춰, 표준에 따른 장비를 신속하게 제작하는 것이 매우 중요하다. 또한 '이동통신 시스템'은 성능뿐만 아니라 '안정성', '처리 용량'도 매우 중요한 시스템으로, 코어망 장비의 개발은 고도의 기술력이 필요하다.

1-2. 표준의 영향이 큰 산업

이동통신은 국제적으로 통용되는 2~3개의 통신 표준이 적용되며, 이동통신 산업도 이 통신 표준 중에서 어느 하나의 통신 표준을 선택하여 서비스를 제공해야 한다. '이동통신 서비스 산업'뿐만 아니라, '코어망 산업'도 국가에서 선택한 통신 표준이 적용된 통신 장비를 생산해야 한다. '이동통신 서비스 산업'은 이 통신 장비가 해당 통신 표준에 적합한지 여부를 판단한 후, 구매하여 이동통신 서비스를 제공한다.

'코어망 산업' 및 '이동통신 서비스 산업'은 통신 표준에 따른 장비를 개발·운용하며, 통신 표준에 따른 장비가 성능·용량 등의 측면에서 이용자의 요구에 미치지 못하게 되면 새로운 통신 표준을 제정하여 장비를 업그레이드한다. 따라서 '코어망 장비' 및 '이동통신 서비스'는 점진적으로 개량되기보다는 세대는 달리하여 혁신적으로 개선된다. 이동통신 시스템의 세대교체에 발맞추어 '코어망 장비'도 새로운 표준에 부합하는 장비의 개발이 필요하며, 표준이 개정되는 7~8년마다 코어망 장비에 대한 대대적인 인프라 투자가 진행된다. '4G 이동통신시스템'은 대략 2011년경 상용화되었으며, 이를 개선한 '5G 이동통신시스템'은 한국의 경우 2019년에 상용화되었다.

이동통신 산업은 '국가 기간산업(국가의 경제활동을 원활히 하는데 필수적인 산업)'으로 정부규제가 강력하게 적용되며, 코어망 장비를 제조하는 '코어망 산업'에 대해서도 정부의 규제가 적용된다. 예를 들면, 각 장비 제조업체는 정부가 결정한 주파수 대역, 통신 방식에 적합한 장비를 생산해야만 한다. 복수의 통신 표준이 존재하는 경우에도 각국의 정부는 특정한 통신 표준을 선택할 수 있다. 참고로 '2G 이동통신 시스템'에서 한국은 국제적으로는 소수 표준인 'CDMA 시스템'을 선택한 바 있다.

2. '5G 통신'이란?

2-1. 5G 이동통신에 대한 요구 사항

'IMT-2020(International Mobile Telecommunications-2020)'은 '국제 전기통신연합(ITU: International Telecommunication Union)'에서 채택한 5세대 이동통신의 공식 명칭이다. ITU는 '5G 이동통신(IMT-2020)' 기술의 핵심 요구사항을 제정한 보고서 'Technical Performance Requirements'를 2017년 2월 22일에 발표하였다. 발표된 보고서는 '최대 전송률(Peak Data Rate)', '최대 주파소 효율(Peak Spectral Efficiency)', '체감 전송률(User Experienced Data rate)' 등 12가지 항목에서 '5G 이동통신 시스템'이 구비해야 할 성능을 규정하고 있다. 이 보고서에 따르면, 5G 이동통신 시스템은 20Gbps의 최대 전송 속도를 보장해야 하고, 평균 지연은 1ms 미만이어야 하며, 단위 km²당 10⁶개의 무선 연결을 지원해야 한다. 이를 고려하면, 여러 가지 측면에서 4G 대비 상당부분 진보된 기술을 요구함을 알 수 있다.

2-2. 5G 이동통신의 운용 시나리오

ITU에서는 5G의 '사용 시나리오(Use Case)'를 eMBB(enhance Mobile Broadband)', 'mMTC(massive Machine Type Communication)', 'URLLC(Ultra Reliable and Low Latency Communications)'로 구분하였다. eMBB는 사용자가 4G 이동통신에 비해 '향상된 데이터 전송 속도', '향상된 최대 전송속도', '향상된 이동성' 등을 제공받는 시나리오고, mMTC는 낮은 전송 속도와 이동성을 가지는 굉장히 많은 수의 단말과 동시에 통신하는 초연결 서비스를 지원한다. URLLC 시나리오는 '저지연(Low Latency)'과 통신 링크의 높은 안정성을 지원하는 시나리오로, '교통안전', '산업용 기계' 등의 제어에 사용될 수 있다.

eMBB(enhance Mobile Broadband, 향상된 모바일 브로드밴드): 5G에서 사용자가 체감하는 대용량 데이터 전송 속도가 기존 '모바일 브로드밴드(MBB: Mobile Broadband)'보다 빠른 서비스
mMTC(massive Machine Type Communication, 대규모 사물통신): 5G에서 대규모 기기가 망에 연결되어 정보를 주고받는 사물 통신.
URLLC(Ultra Reliable and Low Latency Communications, 초고신뢰·저지연 통신): 5G에서 데이터 전송의 신뢰도가 매우 높고 지연 시간이 매우 짧은 통신.

지금까지 이동통신의 발전은 데이터 전송 속도 향상을 주된 목표로 하였으나, 5G 이동통신의 경우 '데이터 전송 속도 향상(eMBB 시나리오)', '초다연결(mMTC 시나리오)', '초저지연(URLLC 시나리오)' 등을 만족시키는 것을 목표로 한다. 이를 통해 '자율주행', '인공지능', '로봇', 'VR/AR' 등 다양한 분야에 적용될 수 있으며, 파급력도 기존 3G나 4G보다 더 강하다. 5G 이동통신은 전 산업이 네트워크에 연결되는 '전 산업의 디지털화'를 가속화함과 동시에 새로운 산업질서 재편을 주도하고 있다.

2-3. 5G 이동통신의 표준

'ITU산하 전파 통신 분야 관리담당기구(ITU-R, ITU Radiocommunication Sector)'에서 제시한 IMT-2020의 목표 성능을 만족하는 시스템 규격을 제정하기 위해 '3GPP(3rd Generation Partnership Project)'에서는 2016년 3월에 Study Item을 구성하여 5G 용도의 새로운 무선접속 기술 'NR(New Radio)'에 관한 본격적인 논의를 시작하였고, 이 작업은 2017년 3월에 마무리되었다. 이를 바탕으로 5G 시스템을 위한 본격적인 규격 작업이 시작되었으며, 3GPP NR 규격은 시급성에 따라 Phase-1과 Phase-2로 나누어 진행하는 것으로 결정되었다.

5G 표준에서는 4G에서 5G로의 진화를 위한 '코어망(Core Network)'에서 'NSA(Non-Standalone)' 방식과 'SA(Standlone)' 방식을 모두 고려한다. 'NSA 방식은 초기 상용망에 구현된 방식으로, 단말의 '이동성(Mobility)' 관리 등을 담당하는 '제어 플레인(Control Plane)'의 동작은 4G LTE 망을 활용하면서 '사용자 플레인(User plane)'에 해당하는 데이터 트래픽은 5G 네트워크로 주고받는 방식이다. SA 구조는 '제어 채널(Control Channel)'이나 '데이터 채널(Data Channel)' 모두 5G의 자체 구조를 사용하는 구조이다. 두 가지 구조 모두에서 단말은 4G, 5G 두 무선 접속을 동시에 지원하는 형태로 진화하게 된다.

3. '5G 통신'의 핵심 기술

'5G 이동통신 기술(5th Generation Mobile Communication)'은 '4G 이동통신 기술'과 관련하여 '초고속', '초저지연', '초다연결' 등을 특징으로 한다. 이를 위해 '5G 이동통신 시스템'을 구성하는 '코어망(Core Network)'에 여러 가지 새로운 기술이 적용되었다. 새롭게 적용된 기술의 대표적인 예로는 'SND(Software Defined Networking)', 'NFV(Network Functions Virtualization)', '에지 컴퓨팅(Edge Computing)', '네트워크 슬라이싱(Network Slicing)' 기술 등이 있다.

3-1. SDN 기술

종래의 인터넷 구조는 '클라이언트-서버(Client-Server)' 컴퓨팅이 지배적이었으며, '이더넷 스위치(Ethernet Switch)'와 '라우터(Router)'를 트리 형태로 배치한 구조였다. 그러나 종래의 구조로는 최근 수년 사이에 일어난 모바일 트래픽을 처리하기에 미흡하다.

'SND(Software Defined Networking)' 기술은 개방형 API를 사용하여 소프트웨어 애플리케이션을 통해 중앙에서 제어하는 방식으로 네트워크 동작을 프로그래밍하는 기술이다. SDN 기술을 적용하면 '제어 평면(Control Plane)'은 소프트웨어 애플리케이션에, '사용자 평면(User Plane)'은 하드웨어에 분리하여 구현·운용할 수 있다. '제어 평면(Control Plane)'은 네트워크를 관리하고 제어할 수 있는 기능을 말하고, '사용자 평면(User Plane)'은 실제 사용자 데이터를 전송하는 기능을 말한다. 'SND(Software Defined Networking)'은 크게 'SDN 컨트롤러(제어부)', 'SDN 전송 장비(전송부)', 'SDN 컨트롤러와 SDN 전송 장비 간의 통신 규약(RPC)'로 구성된다.

SDN 컨트롤러(SDN Controller): 'SDN 컨트롤러(SDN Controller)'는 SDN의 핵심이자 네트워크의 뇌에 해당하는 부분이며, 여러 네트워크 장비와 통신할 수 있도록 'API(South-bound API)'를 제공 및 추가할 수 있다. 또한 여러 가지 기능의 애플리케이션을 개발하고 다른 운영 도구와 통신할 수 있게 해주는 API(North-Bound API)'도 제공한다.
SDN 전송 장비: 'SDN 전송 장비'는 'SDN 컨트롤러'의 제어에 따라 사용자 데이터를 실제 전송하는 장비이다. 최근에는 네트워크 장비의 동작 방식을 사용자가 프로그래밍할 수 있는 '화이트박스 스위치'라는 제품이 제공되고 있으며, 이에 따라 레거시 장비 대비 크게 낮은 비용으로 네트워크를 구축할 수 있게 되었다.
'SDN 컨트롤러(제어부)'와 'SDN 전송 장비(전송부)'간의 통신 규약(RPC: Remote Procedure Call, 원격 절차 호출): RPC 규격으로는 '오픈플로우(OpenFlow)' 등이 사용되고 있으며, '전송부를 제어하기 위한 명령어(Match & Action)'와 네트워크 장비의 정보를 수집하기 위한 명령어로 구성된다.

3-2. NFV 기술

'네트워크 기능 가상화(NFV: Network Function Virtualization)'는 네트워크 기능을 추상화하여, 하나의 물리적인 네트워크 기능을 여러 사용자 또는 장치와 나누어 사용할 수 있게 해주는 것이다. NFV의 일반적인 아키텍처는 다음과 같은 세 가지 레이어로 구성된다.

네트워크 기능 가상화 인프라(NFVi): 네트워크 애플리케이션을 실행하는데 필요한 하드웨어 및 인프라 소프트웨어 플랫폼.
가상 네트워크 기능(VNF): 라우팅, 보안, 모바일 코어, IP 멀티미디어 하위 시스템, 비디오 등의 특정 네트워크 기능을 제공하는 소프트웨어 애플리케이션
관리, 자동화 및 네트워크 오케스트레이션(MANO: Management and Orchestration): NFVi 및 다양한 VNF 관리와 오케스트레이션을 위한 프레임워크

NFV를 도입하면, 표준 서버에서 실행되는 소프트웨어로의 '마이그레이션(Migration: 하나의 운영환경으로부터 더 나은 운영환경으로 옮아가는 과정을 뜻하는 정보통신 용어)'을 통해 네트워크 장비 구입 비용을 절감할 수 있고, '공간', '전력' 및 '냉각 효율성'이 높아진다. 또한 '소프트웨어 업데이트', '패치' 등의 배포 시간이 단축하고, 트래픽 처리 용량 증설 시 유연하게 대처할 수 있다.

3-3. 에지 컴퓨팅

특징: 초저지연 전송을 위한 기술

5G에서는 자율주행 자동차와 같이 초저지연 응용분야에 대한 시나리오가 추가적으로 고려된다. 예를 들어, 부산에 위치한 자율주행 자동차가 서울에 위치한 '제어 서버(Control Server)'로부터 제어 명령을 수신하여 동작해야 한다면, 부산과 서울을 왕복하여 신호가 전송되어야 하므로, 전송 과정에서 시간 지연은 수십 밀리초에 달할 수 있다. 이는 자율주행 자동차가 고속으로 주행하는 경우 제동 명령을 수신하기까지 수 미터를 더 이동해야 한다는 것을 의미한다.

'에지 컴퓨팅(Edge Computing)'은 '클라우드 컴퓨팅(Cloud Computing)'과 대조적 개념의 컴퓨팅 방식으로, 클라우드나 중앙이 아닌, 네트워크의 '종단(Edge)'에서 컴퓨팅이 이루어지는 것을 의미한다. 에지 컴퓨팅은 중앙 서버에 의존하지 않고 IoT 기기 자체 또는 물리적으로 근거리에 위치한 '에지 서버(Edge Server)'를 주 매개로 하여 데이터 분석과 기기 동작이 이루어진다.

5G에서는 초저지연 응용분야에 대응하기 위하여, 서비스를 위한 코어를 전국 수십 개의 광역 국사로 전진 배치하는 '에지 컴퓨팅(Edge Computing)'을 도입하고 있다. 에지 컴퓨팅을 이용하면, 자율주행 서비스를 위한 코어는 부산 광역 국사에 배치되고, 부산에 위치한 자율주행 자동차는 서울까지 신호를 전송할 필요 없이 부산 광역 국사의 코어로부터 신호를 수신할 수 있다. 이에 따라 시간 지연은 수 밀리 초로 감소할 수 있으며, '제동 명령'이 실제로 실행되는 시간을 크게 단축할 수 있다. 즉, 기존 컴퓨팅에서 '단말기(Terminal)'-'백홀(Backhaul)'-'클라우드 서버(Cloud Server)'의 경로로 서비스가 제공된다면, 에지 컴퓨팅에서는 '단말기(Terminal)'-'에지 서버(Edge Server)'의 경로로 서비스가 제공되므로 서비스 제공에 필요한 대기 시간이 감소된다. 이는 5G 통신 서비스에 있어 초저지연 특성을 달성하기 위한 물리적인 통신거리 단축이라고 해석할 수 있다.

3-4. 네트워크 슬라이싱

특징: 서비스에 최적화된 네트워크를 제공하는 기술

'네트워크 슬라이싱(Network Slicing)'은 통신사가 '패킷 트래픽 계층(Packet Traffic Layer)'을 '컨트롤 계층(Control Layer)'으로부터 분리하여 다양한 수준의 '품질', '지연시간', '대역폭'을 필요로 하는 사용자를 위해, 가상적으로 구분이 된 여러 개의 병렬적인 네트워크를 운영할 수 있도록 할 수 있다. 이는 특정 애플리케이션과 고객을 지원하기 위해 논리적으로 구분된 네트워크를 운영할 수 있다는 의미이다.

예를 들어 '초고속 데이터 전송 서비스를 필요로 하는 사용자'와 '자율주행차와 같이 초지연 서비스를 필요로 하는 사용자'를 동시에 지원하는 경우를 생각해 보자. 이 경우, 각 사용자를 지원하기 위하여 네트워크를 서로 다른 전용 세션 또는 병렬 연결로 잘라 다양한 '슬라이스(Slice)'를 적절히 최적화할 수 있다. 이를 통해 통신사는 네트워크를 고객의 요구에 따라 분할하여 운영하고, 각 사용자가 독립된 전용 네트워크를 이용하는 것과 같은 사용자 경험을 제공할 수 있다.

3-5. 빔포밍과 Massive MIMO 기술

밀집된 도시 환경에서 사용 가능한 RF 대역이 포화 상태에 이르게 되면서, 무선 기지국으로부터 데이터를 송수신하는 효율을 높여야 할 필요가 커지고 있다. 이를 위해 '빔포밍(Beam Forming)'과 '대량 다중 입출력(Massive MIMO)' 기술 적용이 요구되었다.

빔 포밍(Beam Forming): '빔 포밍(Beam Forming)'은 여러 안테나 소자로 빔을 형성하여, 특정 방향으로 전파를 송수신함으로써, 다른 방향으로의 간섭을 감소시키는 기술이다.
대량 다중 입출력(Massive MIMO): 'Massive MIMO에서 MIMO는 Multiple Input Multiple Output의 약자이다. MIMO 기술은 여러 개의 경로를 통해 전송된 데이터들을 각 경로의 채널 정보를 이용하여 결합함으로써, 데이터의 전송효율을 향상시키는 기술이다. MIMO는 Multi Input Multi Output의 약자이다.

'빔포밍(Beam Forming)'과 '대량 다중 입출력(Massive MIMO)' 기술을 위해서는 기지국에 다수의 안테나 소자를 특정한 형태로 배열하여 구성된 '배열 안테나 시스템(Array Antenna System)'이 설치되어야 하며, 배열 안테나 시스템을 이용하여 수신한 신호를 처리할 수 있는 고도의 신호처리 알고리즘도 적용되어야 한다.

3-6. 스몰셀 기술

'스몰셀 기지국(Small Cell Base Station)'은 통상 수 km의 '광대역 커버리지(Broadband Coverage)'를 지원하는 '매크로 셀(Macro Cell)'과는 달리 10~수백m 정도의 소출력 커버리지를 갖는 기지국을 말한다. '스몰셀(Small Cell)'이라는 용어는 3G 이동통신에서는 '주거용 펨토셀'이라는 이름으로 불리던 것이 4G 이동통신 시스템으로 진화된 후 본격적으로 사용되었다. '스몰셀(Small Cell)'은 작은 커버리지의 주거용부터 '도심 음영지역', '도심 핫스팟', '도심 지역' 이외의 넓은 영역까지 빠르고 쉽게 설치할 수 있다는 장점을 가지고 널리 확산되어 가고 있는 추세이다.

4. 각국의 5G 네트워크 구축

4-1. '미국'의 5G 네트워크 구축

미국 정부는 '주파수 발굴·공급', '인프라 정책', '규제 현대화' 등 5G 실행 기반을 마련하고, 민간 중심의 인프라 투자 경쟁을 유도하고 있다. 미국 정부는 24GHz 이상 고주파수 대역에 더 많은 대역폭 할당을 목표로 설정하고, 대역별 특성에 따른 맞춤형 주파수 공급계획을 수립하였다.

미국 정부는 민간의 5G 네트워크 투자를 장려하는 한편, '소형셀 구축 신청', '관리 비용의 상한선을 지정'하여 비용 범위를 명확하게 산정할 수 있도록 하는 등 관련 제도적 인프라를 개선하고 있다. 또한 5G 네트워크 구축 지원을 위해 장기적 '국가 주파수 전략(National Spectrum Strategy)'를 수립하는 대통령 교서를 발표하였다. 이에 따라 4대 통신 사업자들은 '고정형 모뎀' 및 '모바일 핫스팟(Mobile Hotspot)' 기기에 기반하여 5G 서비스를 지가하였다. 특히 '버라이즌(Verizon)'은 기존 LTE 스마트폰에 5G 모뎀을 결합하는 방식으로 5G 서비스를 개시하였다.

통신사	유형	주요 내용
AT&T	모바일 핫스팟 기기	2018년 12월: 모바일 핫스팟 기반 애틀란타, 노스캐롤라이나 등에서 서비스 개시
		2019년: 최소 21개 이상 도시에서 서비스 제공
버라이즌(Verizon)	고정형 모뎀	2018년 10월: 휴스턴, LA 등 4개 지역 고정무선액세스 서비스 개시
		2019년 상반기: 모바일 5G 서비스, 연내 30개 이상 도시로 확대
스프린트(Sprint)	모바일 기기	2018년: 6개 도시에서 5G 유선망 구축
		2019년 상반기: 아틀란타, 시카고 등 9개 도시에서 모바일 5G 개시

4-2. '유럽'의 5G 네트워크 구축

4-2-1. '유럽공동체'의 '5G 행동 계획'

'유럽공동체(EC: European Community)'는 '5G 행동 계획(5G for Europe: Action Plan)'을 통해 5G 적시 배치를 위한 국가 간 스펙트럼 가용성과 서비스 연속성을 확보하고 공통 표준 구현 등을 추진하고 있다. 5G 행동 계획의 주요 항목은 '추진일정', '주파수', '인프라', '표준화', '실험, 시연', '공공서비스', '재원조달' 등이며, 5G 인프라의 설치 일정을 명확히 하고 불필요한 규제를 철폐하여 5G 상용화를 앞당기는 것을 목표로 한다. 아래의 표는 유럽공동체(EC)'의 '5G 행동 계획(5G for Europe: Action Plan'의 주요 내용을 표로 정리한 것이다.

구분	주요 내용
추진일정	회원국의 5G 배치 로드맵 수립 (2017년)
	회원국 내 최소 5개 주요 도시에서 상용화 (2020년)
	모든 도시지역 및 주요 지상 운송 경로에서 5G 서비스 보장 (2025년)
주파수	5G 초기 서비스를 위한 Pioneer Spectrum Band를 제안 (2016년)
주파수	전대역에서 회원국간 합의를 도모 (2017년)
인프라	광섬유, 셀 배치 진행상황 모니터링
인프라	신속한 소형셀 설치를 위해 배치 요건 완화
표준화	회원국과 산업계는 표준화 지원 강화
실험, 시연	5G PPP를 통해 단말기, 응용 프로그램 등 실험 계획 수립, 세부 로드맵 제시(2017년)
공공서비스	5G를 공공 안전, 보안, 통신서비스에 활용하고, 국가 5G 로드맵 수립에 반영
재원조달	신생기업의 5G 기술개발 지원을 위한 5G 벤처 금융시설설립을 검토

4-2-2. '유럽 전자 통신 규범(ECCC)

또한 유럽은 '유럽 전자 통신 규범(ECCC: European Electronic Communications Code)'을 개정하여 규제를 단일화하고, '스펙트럼 할당', '통신요금' 등에 관한 지침을 EU 회원국에게 제안하였다. 이 제안은 2020년 12월까지 회원국의 개별 국내법으로 제정하였고, 이후 회원국에서 효력이 발생하였다. '유럽 전자 통신 규범(ECCC)' 개정안 내용은 아래의 표와 같다.

항목	주요 내용
규제 단일화	Framework, Access, Authorisation, Universal Service 관련된 규제를 통합, 일원화
네트워크 구축	EU 전역 광섬유 기반 대용량 네트워크 구축
네트워크 구축	사업자 투자촉진을 위한 규제 완화
전파규칙	'일반면허', '주파수 공동사용 촉진', '주파수 할당 조정'으로 정책 일관성 확보
	5G 도입을 위하여 2020년 말까지 주파수 대역 할당
	회원국간 주파수 간섭 대책 마련
보편적 서비스	음성 통신, 광대역 통신에 대한 접근 보장
보편적 서비스	사회적 취약계층에게 특별 요금 적용
소비자 보호	통신서비스를 제공하는 신규 온라인 사업자에게도 통신 규제 적용
	전자통신서비스의 개념 확립
	규제의 범위를 OTT까지 확장
	사업자의 개인정보보호 및 계약정보제공 의무 강화
공공경보 시스템	자연 재해 또는 주요 응급 상황발생시 대민 문자 알림 시스템 구축
통신 요금	EU내 음성통화와 문자의 상한 예고

4-3. '일본'의 5G 네트워크 구축

일본은 5G 전략의 핵심을 기술이 아닌 '서비스(Service)'와 '생태계(Ecosystem)'로 정의하고, 통신 기능이 탑재된 모든 단말에 5G 서비스의 도입을 추진함으로써, 서비스와 생태계를 중심으로 5G 정책을 추진하고 있다. 일본은 '총무성', '이동통신사', '단말·장비 제조사', '학계' 등으로 구성된 민관협의체 '5GMF(5G Mobile Forum)'를 통해 5G 이슈 논의와 국제 표준화에 대한 대응을 하고 있다.

4-4. '중국'의 5G 네트워크 구축

중국 국무원은 2015년에 발표한 '중국 제조 2015'에 5G R&D를 포함하였고, 2016년에 발표한 '13.5 국가 전략적 신흥산업 발전 계획'에 5G 이동통신을 전략산업으로 지정하였다. 공업정보화부는 2016년에 발표한 '차세대 정보기술 산업 계획(2016~2020)'을 통해 2020년 5G 상용화 실현을 위한 단계별 계획을 발표하는 등 중국 정부는 5G 조기 사용ㅇ화를 위해 총력을 기울였다.

중국은 '5G Trial WG'를 통해 핵심 기술 개발·시험을 완료하고, 2020년까지 상용화 제품의 연구개발을 진행하고 동작을 실증할 예정이다. 또한 중국정부는 2018년에 5G 이동통신을 위한 시험 주파수를 할당하였다. 중국의 3대 통신사는 2019년부터 18개 도시에서 시범사업을 추진하며 통신망 설치를 개시하였다.

4-5. '한국'의 5G 네트워크 구축

한국은 '세상에서 가장 앞선 5G 강국' 실현을 목표로 5G MASTER 전략을 조기에 수립하고 민관협력을 통해 2019년 5G 세계 최초 상용화를 달성하였다. 한국은 2014년 '미래 이동통신 산업 발전전략(5G MASTER)'을 통해 '5G 글로벌 선도', '기술경쟁력 강화', '생태계 조성'을 위한 선도 전략을 제시하고, 2016년 '5G 이동통신 산업 발전전략'을 통해 전략의 이행방안을 구체화하였고, 2018년 평창올림픽 시범서비스 및 2020년 세계 최초 상용화가 목표로 제시되었다. 2017년에는 신속한 주파수 공급을 통해 상용화 일정을 앞당기는 '5G 사용ㅇ하 로드맵'이 제시되었다. 2017년에는 신속한 주파수 공급을 통해 사용화 일정을 앞당기는 '5G 상용화 로드맵'이 제시되었다.

한국은 민관협력 강화를 위한 '5G 전략 추진 위원회'를 구성하여 5G 정책 추진 현황을 점검하고, '융합서비스 활성화', '테스트 베드 구축', '규제 개선', '시범서비스' 등 추진방안을 검토하였다. 또한 '평창 동계올림픽 기간(2018년 2월)'에 5G 시험망을 구축하고, 서울과 평창에서 '필드테스트(Field Tests)'를 진행하는 등 다양한 5G 시범 서비스를 시연하였으며, 2018년 12월에는 서울을 포함한 수도권, 6대 광역시 주요 거점에서 'B2B(Business to Business)' 중심의 동글 단말을 통해 5G를 개시하였다. 2019년 4월에는 세계 최초로 스마트폰에 기반하여 5G 서비스를 개시하였다.

5. 이동통신 사업자

'이동통신 시스템', '이동통신 장비' 시장은 국가 기간산업이며, 표준뿐만 아니라 각국 정부의 정책에도 영향을 받는다. '5G 이동통신 시스템'은 '자율주행', '인공지능', 'VR' 등 다른 4차 산업 진흥을 위한 기반 산업의 성격을 가지고 있다. 그래서 각국 정부에서는 가능한 한 조기에 5G를 개시하기 위해 각국의 이동통신 서비스 업체들을 독려하였다.

한국의 대표적인 통신 사업자로는 'SK텔레콤', 'KT', 'LGU+'가 있다. 'SK텔레콤'은 공기업으로 이동통신 시장에 참여한 기업이고, KT와 LGU+는 지난 2세대 이동통신 사업자 선정 당시인 90년대 말에 시장에 참여하여 모두 20여년이 넘는 사업이력을 가지고 있다. 정부에서는 새로운 이동통신 사업자가 시장에 참여하여 활기를 불어넣고, 경쟁을 강화하기를 바라고 있다. 하지만 막대한 인프라 투자 비용 및 마케팅 비용 등을 고려하면 신규 사업자의 시장참여는 현실적으로 쉽지 않다. 지난 4G 이동통신 사업자 선정 당시에도 '중소기업중앙회(KBIZ: Korea Federation of Small and Medium Business)'를 중심으로 한 중소기업 컨소시엄이 시장에 참여하려고 했으나, 결국 무산되었다. 이들의 이동통신 네트워크를 일부 임대하여 알뜰폰 사업을 수행하는 사업자들도 통신사의 계열사인 경우가 많다. 일부 중소기업이 알뜰폰 사업을 수행하고는 있으나, 통신서비스 산업 내에서의 매출 비중이 크지는 않다.

5-1. SK텔레콤

국적: 한국
특징: 이동통신 사업자

'SK텔레콤(SK telecom)'은 2020년 1월까지 대략 72000개가 넘는 수준의 기지국을 설치하여 서비스를 제공하고 있다. SK텔레콤은 2019년부터 LTE와 5G 통신망을 혼용하여 데이터를 송신하는 'NSA(Non-Standalone)' 방식을 사용하기 시작했다. 2020년 1월 20에는 부산에서 SA 방식의 5G 통신 테스트에 성공했다. SK텔레콤은 실제 운용 중인 5G 기지국을 기반으로 테스트를 수행하여, 기지국 교체 없이 소프트웨어 업그레이드만으로 5G SA 통신으로 진화할 수 있음을 증명하였다. 또한 SK텔레콤은 서로 다른 제조사의 장비로 5G SA 통신을 구현하기도 하였다.

SK텔레콤은 5G를 활성화하기 위해, 2019년 4월까지 AR·VR 등 전용 콘텐츠 8000여 개를 준비하였다. 그리고 기존의 '푹(POOQ)'와 '옥수수(oksusu)'를 결합하여 '웨이브(Wavve)'라는 이름의 새로운 'OTT(Over the Top)' 서비스를 개시하였다.

5-2. KT

국적: 한국
특징: 이동통신 사업자

KT는 2020년 1월 기준, 76633개의 기지국을 구축하였다. 구체적으로 살펴보면, 수도권이 22302개로 가장 많고, 서울이 19706개로 뒤를 있는다. KT의 5G 커버리지 맵에서 확인할 수 있듯이, 5G 기지국은 대부분 대도시와 고속도로를 중심으로 깔려 있는 것을 알 수 있다. KT는 2019년까지 3.5GHz 대의 주파수를 서비스해왔으며, 2020년부터는 28GHz 대의 주파수로 확대해 5G의 특성인 '초저지연', '초연결', '초고속'을 고객이 피부로 느낄 수 있게 하였다. 하지만 28GHz는 기지국을 좀 더 촘촘하게 깔아야 하는 특성상 제한적인 측면이 있어 '스마트시티(Smart City)'나 '스마트팩토리(Smart Factory)'와 같은 B2B 영역에 먼저 구축하고, 거점 위주로 순차적으로 구축해 나갈 예정이라고 밝혔다.

KT는 '프로야구 라이브' 서비스를 제공한다. '프로야구 라이브'는 9개의 다른 시점에서 실시간 경기 영상을 제공하거나, 실시간 중계를 타임 슬라이스 영상으로 시청할 수도 있다. 인기 음악 프로그램인 '엠카운트다운(M Count Down)'을 최대 5개 각도에서 고화질로 감상할 수 있는 '멀티뷰(Multi View)' 서비스도 독점 제공한다. 또 KT는 VR 기기와 전용 콘텐츠를 함께 제공하는 개인형 대표 실감미디어 서비스인 '기가 라이브 TV'를 5G에 맞게 개선하고 '3D 아바타'와 'AR 이모티커' 등 꾸미기 기능을 활용해 자신의 모습을 원하는 대로 설정할 수 있는 영상통화 앱인 '나를(Narle)'이라는 앱도 출시하였다.

5-3. LG U+

국적: 한국
특징: 이동통신 사업자

'LG U+(LG유플러스)'는 대략 70000~75000개 정도의 기지국을 구축한 것으로 파악된다. LG U+는 2020년 3월 기준 85개 시에 동 단위 수준까지 기지국이 설치되어 있으며, 이후에도 여름철 해수욕장이나 가능 단풍지 등의 테마 지역을 중심으로 기지국을 추가하였다. 또한 2020년까지는 3.5GHz 대역을 구축했으나, 이후로는 28GHz 대역을 구축하기 시작했다.

'LG U+(LG유플러스)'는 5G 콘텐츠 서비스로 'U+프로야구', 'U+골프' 등을 준비했다. 'U+프로야구'에서는 실시간으로 원하는 포지션별 영상을 볼 수 있으며, '홈 밀착 영상' 기능을 통해 카메라 30대로 촬영한 영상을 조합해 다양한 각도에서 선수를 보고 결정적인 순간을 돌려볼 수도 있다.

6. 코어망 장비 업체

아래의 표는 2020년 기준 국내 코어망 장비 업체를 장비별로 정리한 것이다. 한편, '코어망(Core Network)' 산업을 포함하는 '이동통신 시스템' 산업은 과거 미국과 유럽의 글로벌 상위 업체들이 주세였으나, 5G 시대에는 중국 '화웨이(HUAWEI)'의 시장 지배력이 강화되었다.

코어망 장비	업체
이더넷 스위치(Ethernet Switch)	유비쿼스, 대유플러스, 파이오링크
보안	스맥, 한드림넷
SDN/NFV	나임네트웍스, 아토리서치, 이루온
광전송(Optical Transmission)	에이치에프알, 코위버, 텔레필드
백홀/프론트홀	우리넷, 쏠리드
모바일 코어	넷비젼텔레콤, 스프링웨이브, 콘텔라, 텔코웨어

6-1. 유비쿼스(UBIQUOSS)

국적: 한국

'유비쿼스(UBIQUOSS)'는 'FTTH 솔루션(Fiber-To-The-Home Solution)'과 '이더넷 스위치 솔루션(Ethernet Switch Solution)'을 공급하는 '네트워크 인프라(Network Infrastructure)' 구축 전문 기업으로, 주요 고객은 '인터넷 통신 사업자', '지역 유선 방송 사업자' 등이다. '유비쿼스'는 'L2/L3 스위치', 'XDSL(X-Digital Subscriber Line)', '지이폰(GE-PON)' 등 액세스 장비의 전 제품군을 보유하고 있으며, 720Gbps 백본급 대용량 스위치 및 상용화를 완료한 4Tbps급 초대용량 스위치까지 End to End 솔루션을 확보한 국내 유일의 회사이다.

'유비쿼스(UBIQUOSS)'는 '액세스 네트워크(Access Network) 장비와 '코어망(Core Network)' 장비를 모두 보유하고 있는데, 상대적으로 '코어망' 장비의 수익성이 더 우수하다. 최근까지의 5G 인프라 투자는 '액세스 네트워크' 장비에 집중되어 수익성 향상에 큰 도움이 되지 않았다. 그러나 향후의 5G 인프라 투자는 상대적으로 '코어망' 장비에 대해 집중될 것으로 보인다.

6-2. 다산네트웍스

국적: 한국

'다산네트웍스'는 '에프티티엑스(FTTx: Fiber to the x)', '이더넷 스위치(Ethernet Switch)', 'XDSL(X-Digital Subscriber Line)' 등 초고속 인터넷 장비와, '모바일 백홀(Mobile Back Haul)', 'IP 셋톱박스(Set-Top Box)', 'WiFi AP/AC' 등을 공급하는 장비 제조업체이다. 다산네트웍스는 5G 핵심기술을 초저지연 스위치를 개발하였으며, 코어망에 대한 투자가 진행될 경우 '모바일 백홀(Mobile Backhaul)' 장비를 중심으로 매출 증가가 예상된다.

6-3. 스맥(SMEC)

국적: 한국

'스맥(SMEC)'은 1996년에 설립된 통신 벤처 1세대 기업인 '뉴그리드'를 모태로 하는 회사로, '서킷망(Circuit Network)'과 IP망(IP Network)'를 정합하는 솔루션에 대한 높은 경쟁력과 특화된 기술을 보유하고 있다. '스맥'은 유무선 이종 통신망들을 상호 연결하는 '게이트웨이 솔루션(Gateway Solution)'을 공급하고 있으며, 최근에는 IoT 기술과 기존 공작기계 사업분야의 역량을 융합하여 신설한 융복합사업부가 새로운 성장동력으로 주목받고 있다.

6-4. 화웨이(HUAWEI)

국적: 중국

미국은 중국의 기술 발전이 자국 안보에 위협이 된다고 판단하고 있으며, 그 핵심 축을 '화웨이(HUAWEI)'로 보고 있다. 중국의 통신 기술 발전은 미국에 큰 위협이다. 미국은 4차 산업혁명의 열쇠라 불리는 5G 인프라에서 중국에 뒤지고 있다. 통신 장비는 물론 '인프라 기술(Infrastructure Technology)', '소프트웨어(Software)', '드론(Drone)', '자율주행차(Self-Driving Car)', '인공지능(AI)' 등 신사업도 중국이 미국의 턱밑까지 쫓아왔거나 역전한 상태이다.

특히 중국이 미국 기업의 첨단 '정보기술(IT)'을 무단으로 해킹해 기술력을 쌓았고, 중국 당국이 이를 지원했다는 점도 미국의 불신을 키웠다. 화웨이는 2003년부터 '시스코(Cisco)'의 '라우터 소프트웨어(Router Software)' 코드를 복사한 사실을 인정한 바 있다. 중국 당국은 화웨이의 성장을 위해 2020년까지 총 750억 달러의 보조금을 지원한 것으로 알려졌다. 이에 미국은 호주·뉴질랜드·일본 등 5G 네트워크에서 화웨이를 차단하고, 영국 등 유럽연합에도 화웨이 장비를 도입하지 말 것을 요구하였다. 이에 대해 영국·독일 등 유럽 주요국은 화웨이 장비를 도입할 것을 시사하여 미국의 압력이 무위로 돌아갈 가능성이 높아지고 있다. 화웨이에 대한 주요 제재 내용은 다음과 같다.

2018년 12월: 캐나다 벤쿠버 공항에서 멍완저우 화웨이 부회장을 체포하고 가택연금
2019년 1월: 이란 제재 위반과 T모바일 영업기밀 탈취 등 23가지 혐으로 화웨이를 기소
2019년 1월: 동맹국에 화웨이 장비 사용 금지 요청
2019년 3월: 프린스턴, 스탠퍼드, 오하이오주립대, UC 버클리, 미네소타 등 미국 유명 대학들이 화웨이와 관계 단절·축소 발표
2019년 4월: 미국 기업이 화웨이에 핵심 부품 수출을 금지하는 행정명령 검토