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5G는 5th generation mobile communications의 약자로서 5세대 이동통신을 뜻합니다. 

밀리미터 웨이브를 기반으로 최대 다운로드 속도가 20 Gbps입니다. 이는 일반 LTE에 비해 약 280배 빠른 수준으로 정식명칭은 국제전기통신연합(ITU)에서 승인된 IMT-2020입니다.

<ITU에서 정의한 5G의 8가지 성능> 

5G와 기존 4G의 가장 큰 기술적 차이는 주파수입니다. 아래표와 같이 5G는 고대역 주파수(밀리미터파-mmWave)를 사용합니다. 고대역 주파수는 직진성이 높아 단시간에 직진하나 도달범위가 짧습니다. 반대로, 회질성이 높은 저대역 주파수는 도달시간이 더 걸리나 장애물 회피가 용이하기 때문에 넓은 커버리지의 특성을 지닙니다.

<4G VS 5G 주파수 특성 비교>

밀리미터웨이브(mmWave)는 기존에는 주로 군용 위성통신에서 사용되어 왔으나 송수신기술의 발전으로 인해 이동통신에 고주파를 사용하고 있습니다. 밀리미터웨이브의 단점은 석재건물이나 나무와 강우 등에 흡수될 수 있다는 점입니다. 즉, 파동이 멀리 전송되지 않고 쉽게 차단되는 문제점이 있습니다. 이런이유로 4G보다 많은 기지국을 세워야 하며, 이런문제를 해결하기 위해 아래 설명 할 빔포밈용 배열 안테나를 사용하여 전송 범위를 확장합니다.

5G 시대를 열기 위해선 여러가지 기술이 필요한데, 그 중 핵심 기술 몇가지만 알아보도록 하겠습니다. 

< 5G(빔포밍)의 전파 전송 차이점>

빔포밍이란 단어 그대로 Beam과 Forming이 합쳐진 말입니다. 레이저빔처럼  직선으로 길게 뻗어나간 모습을 빔이라 부르며, 특정한 모습으로 형태를 잡아주는 걸 포밍이라 합니다. 즉, 빔포밍이란 말은, 통신 주파수를 빔모양으로 만들어주는 것을 의미합니다. 기존 안테나에서 발사되는 전파는 원형으로 모든방향에 퍼진다면, 그걸 빔형태로 한쪽으로 모아서 필요한 부분에 집중적으로 쏴주는것이 핵심입니다. 사방으로 퍼질 전파를 한쪽으로 모아서 발생시키기 때문에 낭비없이 효율적으로 사용 할 수 있게 됩니다. 

< 4G와 5G에서의 Massive MIMO 기술의 적용>

다중안테나란, 수많은 안테나 배열을 활용하여 같은 무선자원을 여러명이 동시에 사용하는 기술로 4G부터 사용해왔지만  업그레이드하여 5G에 도입하였습니다. LTE부터 MIMO기술은 사용되었으나 적은 수의 안테나를 사용할 수 밖에 없어 빔이 예리하지 못해 사용자 구분에 한계가 있었습니다. 그러나 이번 5G에서는 기존 1차원으로 수평만 배치되었던 LTE와 다르게 수십개 이상의 안테나를 2차원적으로 배치해 수직,수평 방향 모두 사용자를 구분할 수 있고 다중사용자를 동시 지원할 수 있습니다. 

<CAL-LAB 주요장비 주파수 측정능력>

5G의 20Gbps급의 꿈의 속도는 28GHz의 고주파를 활용해야만 가능합니다. 미국이나 일본 통신사들은 이를 위해 고주파 대역 위주로 방향을 정하고 있습니다. 우리나라도 기술적 한계 등으로 전국 구축은 아직 어렵지만, 핫스팟 지역이나 B2B(기업간거래) 중심으로 활용하고 전국이 아닌 한정된 지역에서부터 가능하도록 상용화 하는 방안을 생각하고 있습니다. 

그러므로 지금 사용중인 5G, 그리고 앞으로 다가올 6G까지 앞으로의 이동통신 고주파대역에서의 정확한 측정과 신뢰성이 중요한 대두로 떠오를 것 같습니다.

< 고주파 측정 장비 (POWER SENSOR,SPECTRUM ANALYZER) 등 >

한국캘랩은 5G 주파수 대역 28 GHz 보다 높은 주파수인 40 GHz까지 측정이 가능한 기술력을 보유중이며 이동통신과 관련된 다양한 계측기에도 뛰어난 측정기술을 보유하고 있습니다. 5G 시대에 신뢰성있는 고주파대역 측정을 원하신다면 한국캘랩에 교정서비스를 의뢰해주시기 바랍니다.

[이미지 출처]

ITU에서 정의한 5G성능 8가지– 한국통신학회

4G VS 5G 주파수 특성비교- LG유플러스

5G(빔포밍)의 전파전송 차이점 – 5G 국제 표준의 이해(삼성전자)

4G와 5G에서의 Massive MIMO 기술의 적용 – 5G 국제 표준의 이해(삼성전자) 

CAL-LAB 주요장비 주파수 측정능력 – 한국캘랩

고주파 측정 장비 POWER SENSOR,SPECTRUM ANALYZER등 – KEYSIGHT 매뉴얼