MWC(Mobile World Congress)가 스마트폰을 발표하는 이벤트라고 생각하는 사람이 꽤 있겠지만, 그건 큰 오해입니다. MWC는 일반 소비자를 대상으로 한 이벤트가 아니라, 굳이 말하자면 B2B(Business to Business) 위주의 행사로, 통신 장비 업체들이 새로운 기술과 제품을 공하던 이벤트에서 발전해, 일반 소비자용 제품도 취급하게 되면서 스마트폰의비중이 높아졌습니다.

 

그런 의미에서 2018년의 MWC에서 가장 뜨거웠던 건 5G라고 할 수 있습니다. 인텔이 평창 동계올림픽에서 5G의 실증 실험을 해서 화제가 됐는데, 통신 산업이나 관련 제조업체에서는 5G의 상용 서비스나 제품 출시가 2019년이며, 이르면 2018년 말에 서비스를 시작하는 사업자도 있다고 보고 있습니다. 여기에 맞춰 통신 인프라를 제공하는 네트워크 장비 회사들의 움직임도 활발해지고 있습니다.

 

 

5G와 5G NR의 차이는?

 

5G는 5세대 이동 통신 시스템의 줄임말로, 5세대 이동 통신 방식의 총칭입니다. LTE가 4G, W-CDMA/CDMA는 3G, GSM은 2G가 됩니다.

 

 

 

인텔과 KT가 평창 동계올림픽에서 5G 데모에 사용한 기계. 2017년 12월에 책정된 5G NR이 아니라 독자적인 5G 규격입니다. 

 

KT가 평창에서 시연한 5G, 미국의 버라이즌이 도입한 5G는 독자적인 5G로, 기본적으로 KT의 장비와 KT의 기지국, 버라이즌의 장비와 버라이즌의 기지국 사이에서만 통신이 가능합니다. 이는 통신 사업자의 마케팅과 기술 시험이 목적입니다. 그러나 이렇게 하면 모든 장비나 기지국을 대상으로 호환성이 보장되지 않습니다. 

 

그래서 5G 표준 스펙을 정하자는 움직임이 진행 중이며, 2017년 MWC에서는 5G NR(5G New Radio)이라는 규격이 3GPP(3rd Generation Partnership Project. 핸드폰 표준화를 논의하는 파트너쉽)에서 책정될 것이라고 통신 업체들이 발표했습니다. 이게 좀 까다롭긴 한데 4G만 해도 HSPA, LTE, LTE-A 같은 표준이 있었던 것처럼 5G의 첫 표준 스펙으로 5G NR이 있다고 생각하면 됩니다.

 

 

5G NR의 표준화 일정

 

5G NR은 3GPP에서 논의를 시작한 2017년 12월 3GPP Rel.15에서 첫 스펙(Drop.1이라 부름)이 정해졌습니다. 여기에 맞춰 네트워크 장비 업체, 모뎀 공급 업체들이 5G NR에 맞춘 제품의 설계를 시작하고, 이를 출시하는 게 2019년이 될 전망입니다. 

 

 

핸드폰 기지국은 RAN과 코어로 구성됩니다.

 

5G NR은 주로 통신 사업자의 인프라(기지국)의 스펙 차이에 따라 NSA(Non StandAlone), SA(StandAlone)의 두가지가 있습니다. 현재 통신 사업자의 인프라는 크게 무선(RAN : Radio Access Network)과 패킷 처리를 수행하는 통신 기기 부분인 코어로 나뉩니다. 

 

NSA는 기존의 4G 세대 코어를 그대로 사용(엄밀히 말하면 코어의 일부를 5G로 전환)하며, 무선 부분(RAN)에 5G NR을 지원하는 하드웨어를 추가할 수 있습니다. 따라서 통신 사업자는 최소한의 비용을 들여 5G로 전환 가능하며, 4G 세대의 인프라와 공존도 가능합니다.

 

이에 비해 SA는 처음부터 5G 전문 인프라를 만드는 스펙입니다. 기지국을 완전히 새로 만들어야 하기에 비용이 많이 들지만, 코어 네트워크 장비는 최신인 5G 표준으로 만들 수 있어, 처리량과 대기 시간 같은 성능은 훨씬 우수합니다.

 

작년 12월에 책정 된 3GPP Rel15는 NSA의 일부가 나왔습니다. 올해 표준화가 끝나는 3GPP Rel.15의 개선판, 그리고 3GPP Rel.16는 NSA의 나머지 부분과 SA의 나머지에서 표준화가 완료될 전망입니다.

 

 

5G의 장점: 빠른 통신 속도, 매우 낮은 지연, 인프라 측면에서의 유연성 향상

5G, 그 표준인 5G NR의 장점은 무엇일까요? '통신 속도가 빨라진것 뿐'이라고 오해하는 사람도 있겠으나, 이건 5G의 겉모습일 뿐입니다. 5G의 장점을 더 크게 표현하면 빠른 통신 속도, 매우 낮은 지연, 인프라 측면에서의 유연성 향상이 있습니다.

 

통신 속도가 빨라진다는 건 5G의 첫번째 장점입니다. 5G는 10Gbps 이상의 최고 다운 속도를 실현할 것으로 예상하며, MWC에선 현재 LTE의 2Gbps를 넘어선 3~4Gbps의 속도가 전시된 바 있습니다. 5G에서 4G보다 빠른 속도를 실현하게 된 이유는 몇가지 있는데, 가장 큰 것은 5G가 밀리미터 파라는 28GHz 이상의 초 광대역 주파수를 이용해 통신한다는 점입니다.

 

현재 LTE는 서브 6GHz, 그러니까 6GHz 이하, 실제로는 대부분의 국가에서 3GHz 이상의 주파수를 이용해 통신을 합니다. 한국은 800/850Mhz, 900Mhz, 1.7/1.8GHz, 2.1GHz, 2.3GHz, 2.6GHz 정도를 사용하는데, 앞으로는 28GHz 이상의 밀리미터 파 통신을 사용해 더 빠른 통신이 가능하다는 것입니다. 

 

이러한 밀리미터 파를 비롯한 초 광대역 주파수는 전파의 직진성이 강하고, 커버할 수 있는 범위도 서브 6GHz보다 좁습니다. 따라서 통신에 문제가 없는 도심과 고속도로, 철도를 따라 핀 포인트로 커버하는 식이 됩니다. 5G는 이런 여러 주파수 대역을 최대 8개까지 캐리어 어그리게이션(CA)으로 쓸 수 있어, 서브 6GHz 밀리미터 파, 기존 LTE를 모두 묶어 10Gbps의 고속 통신을 실현하는 구조입니다.

 

5G의 두번째 장점은 지연이 1ms 이하로 매우 낮아 신뢰성이 높다는 것입니다. 이것은 URLLC(Ultra-Reliable Low Latency Communication)라고 하는데 5G 인프라(코어)에 도입하는 새로운 네트워크 장비를 통해 실현됩니다. 5G 코어는 기존의 하드웨어 기반 장비가 아니라 IA 서버처럼 범용 하드웨어를 써서 구축되는 NFV(Network Functions Virtualization 가상 네트워크 장비), SDN (Software Defined Networking) 등의 소프트웨어 기반 네트워크 환경입니다.

 

또한 무선 부분(RAN)도 Flex RAN이라고 부르는 소프트웨어로 커스텀해 기존의 무선 부분을 대체하며, 이로서 낮은 지연을 실현합니다. 그러나 이 경우에는 인프라를 SA로 구축해야 합니다(엄밀히 말하면 NSA에서도 일부를 NFV로 사용 가능)

 

 

노키아의 MWC 시연. 로봇을 원격으로 조정하며, 리모컨에 진동 기능을 넣어 포스 피드백도 실현했습니다.

 

통신의 지연이 줄어들면 컴퓨터의 원격 조작이 5G를 통해서 가능해집니다. 노키아는 낮은 지연을 활용해 원격으로 로봇을 조작하는 모습을 공개했습니다. WiFi에서 지연이 커서 실용성이 없던것이 5G에선 가능해집니다. 원격으로 수술을 하거나 각종 작업을 하는 것도 가능할 것입니다.

 

 

세번째 장점은 SA 인프라를 구축했을 때 네트워크 유연성을 제공한다는 점입니다. 앞서 말한대로 NFV와 SDN을 도입하면서 네트워크 장비가 소프트웨어 기반이 되기에, 통신 사업자가 소프트웨어를 수정하는 것만으로도 새로운 기능과 서비스를 제공 가능합니다(물론 하드웨어 성능이 이를 따라가야 합니다). 5G는 무선 부분조차도 Flex RAN 같은 소프트웨어 기반으로 실현되기에 매우 유연한 서비스 구축이 가능해집니다.

 

NTT 도코모가 MWC에서 공개한 데모. 서버에서 장애물의 데이터를 보내면 자동 운전 자동차가 이를 피합니다.

 

 

KDDI의 데모. 통신 사업자가 엣지 컴퓨팅을 보급해 나가고 있습니다. 

 

앞으로 자율 주행 자동차가 늘어나면, 자동차와 클라우드 서버 사이에 주고받는 데이터가 늘어나게 됩니다. 인텔의 에측에 따르면 2020년에 자율 주행 자동차가 생성하는 데이터는 하루에 4.5TB가 될 거라고 합니다. 처음에는 자율 주행 차량의 수가 적기에 어느 정도는 자동차에서 필터링해 해결할 수 있겠지만, 그 수가 늘어나면 네트워크가 부족할 것입니다.

 

그래서 지금은 엣지 컴퓨팅이라는 솔루션을 검토하고 잇습니다. 기지국과 가까운 곳에 엣지 서버라는 전용 서버를 두어 거기에서 어느 정도 처리하고, 자동차 제조사의 클라우드 서버로 보내는 구조입니다. 앞으로 무인 항공기를 5G에서 통신하거나, 동영상을 5G 회선으로 보낼 때도 역시 같은 구조가 필요할 것으로 보이는데, 5G의 구조라면 엣지 서버도 NFV에 의해 소프트웨어적으로 수행 가능합니다. 이런 유연성이 5G의 특징입니다. 

 

정리해보면 기존의 데이터 단말기(스마트폰이나 PC)에선 고속 통신 말고는 별다른 장점이 없지만, 앞으로 IoT같은 새로운 유형의 데이터 단말기가 등장하면 지연이 낮아 안정적이고, 유연한 네트워크 구성이 가능하다는 특징이 빛을 보게 될 것이빈다.

 

 

1세대는 싱글 모드로 빠르게 5G를 실현하는 퀄컴의 솔루션

 

5G가 제 실력을 내기 위해선 인프라가 5G 코어로 바뀌어야 합니다. 앞서 설명한 5G 인프라의 2가지 방식, NSA와 SA 중 어느 한가지 코어로 바뀔 필요가 있습니다. 그러나 다수의 통신 사업자는 5G의 구현에 NSA를 골라, LTE 인프라를 활용해서 시작합니다. 이는 비용을 줄이는 게 우선인 회사 입장에서 당연한 일입니다. NSA는 5G의 제 실력을 발휘하기 힘들지만, 5G의 초기에는 지연 시간이나 유연성이 별로 중요하지 않고, 당장 스마트폰, 태블릿, PC 같은 기존의 데이터 기기에서 속도가 빨라진다는 게 중요합니다.

 

 

 

퀄컴의 5G 데모. 28GHz의 밀리미터 파를 이용해 4Gbps 이상의 다운로드 속도를 실현.

 

따라서 첫번째 5G(구체적으로는 5G NR)은 이런 제품을 위해 진행되고 있습니다. 그 경쟁을 주도하는 건 4G의 패왕인 퀄컴,그리고 5G에서 반격을 노리는 인텔입니다. 두 회사는 이미 제품의 양산을 발표했습니다. 퀄컴은 스냅드래곤 X50 5G 모뎀을, 인텔은 XMM8060을 MWC 전에 발표했습니다. 그러나 실제 샘플이 나온 건 아니고 어디까지나 페이퍼 런칭 단계입니다. 그래도 발표를 했다는 건 제품 계획은 완성됐다는 소리이기도 합니다.

 

 

퀄컴의 5G 모뎀을 공개하는 크리스티아누 아몬 사장

 

둘 다 5G 모뎀이지만 그 상세 스펙은 다릅니다. 가장 큰 차이점은 5G 모뎀이 싱글 모드(5G만 지원)냐, 멀티 모드(5G 뿐만 아니라 2G/3G/4G 호환성도 확보)냐는 것입니다. 퀄컴의 스냅드래곤 X50 5G 모뎀은 싱글 모드 5G 모뎀입니다. 스냅드래곤 X50 5G 모뎀의 베이스밴드는 5G만 지원하며 2G/3G/4G도 지원하지 않습니다. 즉 5G 회선에 연결해도 4G 이하의 호환성은 보장하지 않고, 4G와 호환되길 원한다면 4G 이하를 지원하는 별도의 멀티모드 모뎀이 필요합니다. 

 

따라서 애플의 아이폰과 아이패드에 들어가는 A11이나 A10 칩에 스냅드래곤 X50 5G 모뎀을 더해봤자 5G만 지원합니다. 그러니 별도의 4G 모뎀을 더해야 하니 제조 비용이 늘어나고, 그보다 더 큰 문제는 내부 공간이 부족해집니다. 이렇게 보니 애플이 스냅드래곤 X50 5G 모뎀을 쓸 가능성은 낮을 것 같군요. 마찬가지로 PC에서도 스냅드래곤 X50 5G 모뎀을 쓰려면 5G와 4G가 모두 달린 확장 카드를 장착해야 합니다.

 

그러나 퀄컴의 현재 고객에선 이게 문제가 되지 않습니다. 왜냐하면 스냅드래곤 845를 비롯한 퀄컴의 기존 제품은 이미 2G/3G/4G 멀티모드 모뎀을 내장하고 있으며, 여기에 5G 싱글모드 모뎀을 추가해도 4G 이하 호환성이 확보되기 때문입니다. 따라서 스냅드래곤을 사용하는 OEM 업체는 모두 퀄컴의 5G 모뎀을 쓴다고 분명히 밝혔습니다.

 

 

스냅드래곤 X50 5G 모뎀을 사용한 OEM 업체들. 퀄컴은 소니 모바일과 ASUS의 기자 회견에 등장해 여러 회사와의 협력 관계를 강조했습니다.  

 

 

인텔은 멀티 모드로 승부. 애플이 사용할지도? 

 

이런 퀄컴과 경쟁하는 인텔은 작년 11월에 상용 서비스를 위한 5G 모뎀인 XMM8000 시리즈를 발표했습니다. 그 첫 제품은 XMM8060로, 인텔 통신 장치 사업부의 5G 사업/기술 담당 부장인 로버트 폴리스는 "XMM8060은 싱글 칩 멀티 모드 제품입니다. 여기에 무선 부분을 추가하면 OEM 업체가 2G, CDMA를 포함한 3G, 4G, 5G가지 커버합니다."며 5G NR을 지원하는 XMM8060이 멀티 모드 제품임을 분명히 했습니다.

 

이 말인즉 OEM 제조사가 XMM8060 모뎀을 골라 RF만 준비하면 4G와 호환되는 5G 모뎀을 구성할 수 있다는 것입니다. M.2 형태의 확장 카드를 사용하는 PC나, 퀄컴 SoC를 쓰지 않는 애플 같은 회사에게는 이것이 최고의 솔루션입니다. 그리고 이를 반영해서 인텔은 5G NR 모뎀을 구현한 데모를 스마트폰이 아닌 PC에서 수행했습니다.

 

Spreadtrum Communications가 XMM8000 시리즈를 사용한 제품을 2019년에 내놓는다고 밝혀, 스마트폰으로도 출시됨을 강조했지만 구체적인 OEM 제조사를 공개하진 않았습니다. 그러나 인텔의 첫 고객이 애플이 될 가능성은 매우 높습니다.그래서 이번 MWC에서 아무것도 안 나왔다고 할 수 있을지도요.

 

 

인텔이 2in1형 PC에 5G 모뎀을 통합한 데모. 28GHz의 밀리미터 파를 이용한 데모입니다. 

 

인텔의 문제는 출하 시기가 언제냐는 것입니다. 퀄컴은 스냅드래곤 X50 5G 모뎀을 올해 안에 샘플 출시, 내년 상반기에는 이를 탑재한 제품을 출시합니다. 그에 비해 인텔의 XMM8060은 내년 상반기에 샘플을 출시하며, 실제 제품은 내년 하반기가 될 전망입니다. 애플 아이폰 신제품이 9월에 나온다는 걸 감안하면 일정이 충분해 보이긴 합니다만.

 

이번 MWC에선 미디어텍도 5G NR을 준수하는 5G 모뎀의 데모를 공개했습니다. 미디어텍의 부스에선 5G NR 호환 모뎀과 밀리미터 파의 동작 데모가 있었습니다. 또 화웨이도 자회사인 HiSilicon이 제조하는 5G 모뎀 칩을 전시, 이를 기반으로 한 CPE(Customer Premises Equipment)를 전시했습니다. 일반인들이 볼 수 있는 부스는 아니었지만요.

 

 

미디어텍의 5G NR 호환성 테스트 칩 전시

 

 

화웨이의 5G 모뎀 칩

 

 

화웨이의 CPE

 

퀄컴과 인텔은 각자 자신들의 장점을 살려 고객을 공략하고 있습니다. 퀄컴은 스냅드래곤 X50 5G 모뎀이 올해 안에 OEM 업체에게 샘플 출시되며, 실제 제품은 낸녀 상반기라 설명했습니다. 그리고 인텔은 내년 상반기에 샘플을 출시하고 제품은 하반기에 등장한다고 설명합니다. 

 

이 점을 감안하면 내년 2월말에 열리는 MWC 2019에선 5G를 지원하는 스마트폰이 다수 발표되어, 9월에 열리는 IFA 2019에선 5G를 지원하는 PC의 발표도 있을 것이라 예상됩니다. 여기에 미디어텍과 화웨이가 어떤 행보를 보일지도 두고 봐야겠습니다.