휴대폰으로 CD 한 장 다운받는데 9초, 세계 최초 4세대 이동통신 시스템 LTE-Advanced 개발

우리나라는 1996년에 세계 최초로 CDMA 상용화에 성공했고, 2005년에는 세계 최초 휴대 인터넷 '와이브로 시스템'을 개발했습니다.

또 2007년에는 3.9세대 이동통신 'LTE 시스템'의 핵심기술을 개발하며 세계 이동통신 시스템을 주도했습니다.

2011년 1월 25일  ETRI는 세계 최고 수준의 '4세대 이동통신 시스템 LTE-Advanced' 시제품 개발을 완료하고, 시범 서비스 시연에도 성공했습니다.

이번 시연은 세계 최초의 LTE-Advanced 통합 시스템 시연이라는 점에서 의미가 큽니다.

현재의 3세대 이동통신 기술로는 스마트폰이나 태블릿PC 등의 모바일 단말기의 데이터 통화량 수요를 충족시키는 것이 포화 상태에 있습니다.

때문에 미국, 유럽, 일본 등 이동통신 선진국에서는 이를 해결하기 위한 4세대 이동통신시스템 개발에 치열한 경쟁을 벌이고 있습니다.

이런 측면에서 이번 LTE-Advanced 통합 시스템 개발은 우리나라가 이동통신 강국임을 재확인시켜주는 계기가 됐습니다.

LTE-Advanced는 3세대 이동통신 방식인 WCDMA가 진화된 기술로서, 3.9세대 이동통신이라 불리우는 LTE에서 데이터 전송률, 다중안테나 기술 등을 획기적으로 향상시킨 기술입니다.

특히 이번 기술은 기존 이동통신시스템 방식 중 셀룰러를 기반으로 구현한 것으로 단말, 기지국, 코어망, 응용서버로 구성된 통합 시스템입니다.

LTE-Advanced 구성도

 

구분	내 용
단말기	무선 접속 및 사용자 정합 기능. 사용자 어플리케이션 및 무선 프로토콜 개체로 구성
기지국	단말에 대한 무선 접속 제어, 무선 자원 관리, 이동성 제공 기능
코어망	패킷 데이터 처리, 이동성 제공, 외부망 연동 및 QoS 제어
응용서버	콘텐츠 및 서비스(FTP, VOD, 방송 등) 제공

ETRI가 개발한 시제품을 통해 내려받는 데이터 전송속도를 측정한 결과 600Mbps(서비스 유효속도 440Mbps)를 기록, 현재 서비스 중인 3세대 이동통신 기술 HSDPA 대비 최대 40배 이상 빠른 것으로 나타났습니다.

이는 올해 하반기부터 상용화가 될 LTE보다도 최대 6배 이상 빠른 성능입니다.

만약 700MB 용량의 CD 1장 데이터를 내려받는데 HSDPA가 약 6분 30초가 소요된다면, LTE-Advanced는 단 9.3초 만에 가능함을 의미합니다.

또 실외 이동 중 측정한 하향 전송속도의 경우 120Mbps로, 고속 이동 중에도 끊김없는 초고속 멀티미디어 서비스가 가능해졌습니다.

ETRI는 시연에 사용된 시제품을 개발함에 있어 표준화 규격인 LTE-Advanced/SAE-Advanced에서 정한 모뎀 규격부터 상위 응용 서비스 규격까지 모두 충족했습니다.

특히 이날 시제품의 상태로 시연한 상황을 감안하면 향후 상용제품이 출시될 경우 국제 표준규격을 충분히 만족시킬 수 있다는게 ETRI의 설명입니다.

개발된 LTE-Advanced 기술은 기존 2G와 3G와도 연동이 가능해 활용이 넓습니다.

기존의 2세대 셀룰러 망과의 연동은 물론, 현재 이동통신 서비스의 주를 이루고 있는 GSM이나 WCDMA, HSDPA 망과의 연동을 지원하는 글로벌 로밍도 가능한 시스템입니다.

이번 개발로 이통통신 서비스 사용자들은 실내·외, 언제 어디서나 끊김없는 초고속 인터넷 서비스와 Full-HD/UHD급 동영상 및 방송 서비스, 파일 다운로드 및 업로드 등의 패킷 서비스, 3D 입체영상서비스, 고품질의 IP기반 영상 전화 서비스, 모바일 방송 서비스, 개인방송 서비스 등을 자유로이 사용할 수 있게 될 전망입니다.

ETRI 기술경제연구부 분석에 따르면 LTE-Advanced 시스템의 성공적 개발로 2015년부터 2021년까지 국내 업체들은 단말 분야에서 세계 시장 40% 점유 예상으로 346조 원, 기지국 및 네트워크 장비 분야에서는 15%의 세계 시장 점유로 16.7조 원 등 총 363조 원의 매출을 달성할 것으로 전망됩니다.

또 ETRI는 원천기술 확보로 4000억 원 이상의 기술료 수입을 확보할 것으로 기대하고 있ㅅㅂ니다.

현재 이 기술은 국내 기업에 기술이전돼 상용화 추진 중에 있으며, 오는 2014년 쯤 상용화가 될 전망이다.

이번 개발은 지식경제부 지원으로 지난 2006년부터 지난 해까지 총 5년 간에 걸쳐 수행됐으며, 공동연구기업으로는 가인정보기술, 네스랩, 넷커스터마이즈, 모비안, 스핀텔레콤, 시스레인, 시스메이트, 이노와이어리스, KT, 피플웍스가 참여했습니다.
 
ETRI는 그간 연구사업 수행을 통해 500여 건의 국제 및 국내 특허를 출원하고, 3GPP에 기고서 400여 건 제출, 그 중 200여 건이 반영됐습니다.

또 핵심 표준특허 24건을 확보하여 LTE-Advanced 표준에 반영하는 성과를 이뤄냈습니다.

김대식 ETRI 인터넷연구부문 소장은 "4세대 이동통신의 주요 핵심 기술인 LTE-Adavced 시제품을 조기에 개발 성공함으로써, 4세대 및 올해부터 본격화될 Beyond 4G(B4G) 기술 개발에서 유리한 고지를 선점하게 될 것"이라고 전망했습니다.

김흥남 ETRI 원장은 "이번 기술 개발은 B4G 이동통신의 진입 시점에서 이룬 글로벌 로밍 시스템으로서 의미가 더욱 크다"면서 "향후 산업간 융합을 위한 기반기술은 물론 융합서비스를 위한 스마트 네트워크 기술의 초석이 될 것으로 기대한다"고 말했습니다.  

<이동통신시스템 성능 비교> 

구분		1세대	2세대	3세대	3.5세대	3.9세대	4세대
표준기술		AMPS	IS-95, GSM	WCDMA, CDMA2000, WiBro	HSDPA	LTE	LTE- Advanced
전송방식		아날로그 통신 (FM/FSK)	CDMA TDMA	CDMA/FDD	WCDMA/FDD	하향링크 : OFDMA/FDD 상향링크 : DFTS-OFDM	하향링크 : OFDMA/FDD 상향링크 : Clustered DFTS-OFDM*
최대 전송률	업 로드	음성전용	14.4 Kbps	1.8 Mbps	1.4 Mbps	50 Mbps	300Mbps
	다운 로드	음성전용	57.6 Kbps	3.1 Mbps	14.4 Mbps	100 Mbps	600Mbps
CD 1장(700M) 다운로드 시간		불가능	24시간	30분	6분 30초	56초	9.3초
주요서비스		음성	음성, 문자	음성, 문자, 인터넷	음성, 문자, 고속인터넷	음성, 문자, 초고속인터넷, 대용량 멀티미디어 (HD급, Full HD급)	음성, 문자, 초고속인터넷, 대용량 멀티미디어 (Ultra Full HD급, 3D 컨텐츠)
이동성		근거자료 없음	근거자료 없음	250 Km/h	250 Km/h	350 Km/h 이상	350 Km/h 이상
상용화 시기		1978년	1992년	2000년	2006년 5월	2009년 12월	2014년

 

LTE-Advanced 실내 시연

량 이동 중에 대용량의 3D 컨텐츠를 실시간으로 시청하고 있는 모습