5세대 - 통신의 미래

사람들이 집이나 휴대폰에 5G 연결이 되어 있다고 말하는 것은 더 이상 이상한 일이 아니며, 이는 일반적으로 더 빠른 인터넷 속도를 경험한다는 것을 의미합니다.

하지만 5G 연결의 약속뿐만 아니라 수많은 연결 장치, 새로운 제품 및 서비스도 포함되어 있습니다.

5G가 제공하는 모든 것을 사용하기 시작하는 순간 우리의 생활 방식이 완전히 달라질 것은 분명합니다. 하지만 이 기술을 충분히 이해하고 계신가요?

5G 기술의 작동 원리를 이해하는 데 도움을 준 전문가가 바로 브라질 캄피나스 대학교의 컴퓨터 과학 박사 과정 학생인 윌리엄 빌로타입니다.

5G는 5세대 모바일 통신의 역사가 시작되었습니다. 우리는 이미 이전 세대인 1G, 2G, 3G, 4G를 경험했고, 앞으로 다가올 새로운 트렌드인 차세대 이동통신도 계속 경험할 것입니다.

지난 세대를 살펴봅시다.

80년대에 도입된 1세대(1G) 이동 통신은 모바일 장치 간 통화는 물론 음성 메시지 서비스도 가능하게 했습니다.

이후 1991년 2G에서는 문자 메시지와 로밍 서비스가 시작되었습니다.

1998년 3G는 사용자에게 인터넷 경험을 선사했습니다.

2008년에는 4G에 게임 서비스, 고화질 모바일 TV, 화상 통화, 3D TV를 추가했습니다.

마침내 2009년에는 이미 빠른 4G의 데이터 속도를 두 배로 끌어올린 4G 롱텀에볼루션(LTE)이 출시되었습니다.

새로운 세대는 이전 상태에 새로운 기능을 도입하거나 새로운 모바일 서비스를 추가하거나 기존 서비스를 개선하는 것으로 표시됩니다.

5G는 휴대폰의 빠른 인터넷 연결 그 이상입니다. 휴대폰 외에도 훨씬 더 많은 장치에 연결성을 제공할 것입니다. 특히 5G는 다음과 같은 요구 사항을 충족할 것을 약속합니다:

최대 10Gbps의 데이터 속도. 이는 4G LTE의 이론적 최고 속도보다 10배 빠른 정보 전송 속도입니다. 영화 한 편을 단 몇 초 만에 다운로드할 수 있는 속도입니다.

왕복 지연 시간 1밀리초. 이는 4G에 비해 지연 시간이 거의 10배 감소한 것입니다. 지연 시간은 데이터가 출발지에서 목적지까지 이동하고 돌아오는 데 걸리는 시간으로, 5G에서는 1밀리초밖에 걸리지 않습니다. 즉, 휴대폰이 서버에 정보를 요청하고 응답을 받는 데 걸리는 시간입니다.

단위 면적당 높은 대역폭. 이전 세대에서는 소스에 가까울수록 응답 속도가 빨라졌습니다. 하지만 5G에서는 사용자가 어디에 있든 상관없이 신호의 일부가 보장됩니다. 5G는 4G에 비해 더 많은 수의 더 작은 안테나로 작동하므로 사용자 위치에 관계없이 더 많은 장치를 더 높은 대역폭으로 더 오랜 시간 동안 연결할 수 있습니다.

단위 면적당 연결 장치 수 최대 100배 증가 4G LTE에 비해 훨씬 빠릅니다. 전문가들은 2023년까지 IoT(사물 인터넷) 디바이스가 200억 개에 달할 것으로 예상합니다.

99.999% 가용성. 이는 항상 서비스 가용성을 인지한다는 의미입니다.

100% 커버리지.

네트워크 에너지 사용량 901TP6% 감소. 5G는 또한 비용 절감으로 이어질 것입니다. 디바이스의 배터리 수명을 최대 10년까지 늘릴 수 있습니다.

일반적인 목표는 무선 스펙트럼의 사용을 확대하여 파장 범위를 늘려 많은 수의 디바이스가 인터넷에 연결하고 특수 서비스에 액세스할 수 있도록 하는 것입니다.

무선 파장 범위는 단파 장파라는 특징이 있지만, 시간별 데이터 전송률이 높습니다. 모바일 네트워크는 크게 두 부분으로 나뉩니다. 무선 액세스 네트워크(RAN) 그리고 핵심 네트워크.

RAN은 사용자에게 코어에 대한 액세스를 제공하는 여러 개의 노드(안테나)로 구성됩니다. 코어는 사용자에게 서비스를 제공하는 네트워크의 중심 요소입니다. 코어를 통해 서로 다른 서브 네트워크 또는 로컬 네트워크 간에 정보를 교환할 수 있습니다.

5G RAN은 데이터 전송에 사용되는 기존 고주파 전파에 새로운 고주파 전파를 추가하는 혁신적인 기능을 제공합니다. 또한 지속적인 연결을 제공합니다."

또한 5G RAN 신호는 현재 안테나에 비해 더 작은 안테나로 구성되고 사용자에게 훨씬 더 가깝게 위치할 것으로 예상됩니다.

5G는 지연 시간 요구 사항을 충족하기 위해 네트워크 전체에 분산된 서버를 고려하여 높은 표준 요구 사항을 충족하도록 설계되었습니다."라고 빌로타는 5G가 제공하는 변화에 대해 설명합니다.

빌로타의 석사 학위 논문은 강화 학습을 사용하여 5G에서 네트워크 슬라이스 요청(NSLR)에 대한 허용 제어를 설정하는 것을 제안했습니다.

네트워크 슬라이싱은 동일한 물리적 네트워크 인프라를 공유하는 여러 개의 가상 격리된 네트워크(네트워크 슬라이스라고 함)를 실행할 수 있는 기술입니다.

각 네트워크 슬라이스는 필요에 따라 생성되며 5G 서비스의 다양한 요구 사항을 충족하도록 맞춤화됩니다.

네트워크 슬라이스 공급자(NSP)는 여러 테넌트로부터 네트워크 슬라이스 생성 요청을 여러 번 받을 것으로 예상됩니다.

머신 러닝 기법인 강화 학습은 리소스 사용과 NSP의 수익을 최적화하면서 도착하는 요청을 승인하는 데 사용됩니다.

또한 5G 코어는 가상화 기술을 활용하여 산업 또는 비즈니스 부문의 각 특정 수요에 맞는 맞춤형 서비스를 제공합니다.

즉, 네트워크 리소스를 보다 쉽게 관리하여 사용자와 비즈니스에 필요한 리소스를 제공할 수 있습니다.

5G 기술이 사용자에게 제공하게 될 몇 가지 예는 다음과 같습니다:

– 가상 현실 및 증강 현실. 5G의 저지연 특성 덕분에 가상현실 고글을 사용하는 게임과 같은 시뮬레이션 경험을 개선할 수 있습니다.

– 촉각 인터넷. 이는 터치를 통해 사물을 조작하는 것을 말합니다. 인간과 기계의 상호 작용은 실시간으로 이루어져야 하며, 지연 시간이 매우 짧고 가용성이 매우 높아야 합니다.

– 기계 간 연결. M2M은 사람의 개입을 줄이거나 전혀 하지 않고 기계 간에 데이터를 교환하는 것이라고도 합니다. 이를 통해 시스템이 스스로 모니터링하고 그에 따라 대응할 수 있습니다.

– 자율 주행. 차량은 다른 연결 장치와 통신할 수 있게 되어 더욱 효율적이고 안전한 주행 경험을 제공할 수 있게 될 것입니다.

이 놀라운 기술은 언제 우리 집에서 사용할 수 있나요?

일부 국가에서 초기 서비스를 제공하기 시작한 것은 2019년입니다. 하지만 2025년에는 전 세계에서 사용할 수 있을 것으로 예상됩니다.

모바일 통신은 계속 발전할 것이며, 언젠가 우리는 잦은 개선에 적응하게 될 것입니다.

연구원들은 이미 5G 후속 세대인 6G의 기능에 대해 이야기하고 있습니다..

6G라는 개념을 받아들이기 어렵지만 일부 과학자들은 이미 7G에 대해 언급하는 등 기술이 가속화되고 있습니다.

그러나 다음과 같은 시간이 소요됩니다. a 도착할 시간입니다.

참조:

Agiwal, M., Roy, A., & Saxena, N. (2016). 차세대 5G 무선 네트워크: 포괄적인 조사. IEEE 커뮤니케이션 설문조사 및 튜토리얼, 18(3), 1617-1655.

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