5G의 주파수 「밀리미터파」 「SUB6」이란? 차이점 · 장점 · 단점을 철저히 설명

차세대의 통신 규격 「5G」가 우리 주위에서 보급되기 시작하고 있습니다. 고속・대용량, 저지연, 다수 동시 접속이라고 하는 특징으로, 생활이나 비즈니스에 큰 변화를 가져올 것으로 기대되고 있습니다.그러나, 그 성능을 깊게 이해하려면 「주파수」의 지식이 빠뜨릴 수 없습니다.

이 기사에서는, 「밀리미터파」와 「Sub6」라고 하는 5G로 사용되는 주요한 주파수대의 차이를 중심으로, 5G의 구조, 메리트, 그리고 알아 두고 싶은 단점이나 향후의 전망까지를 자세하게 해설합니다.

주파수의 5G란?

주파수와 5G의 관계는 많은 사람들이 "왜 통신 속도가 빨라지는지"를 신경 쓰는 중요한 포인트입니다. 우선 주파수와 5G의 기본에 대해 설명합니다.

주파수란?

주파수란, 전파나 음파와 같은 파가 1초간에 반복하는 회수를 가리킵니다.단위는 Hz(헤르츠)로 나타내며, 예를 들면 1초간에 100회파가 진동하면 100Hz가 됩니다.

스마트폰이나 텔레비전, 라디오 등이 통신을 하기 위해서는 이 전파를 이용하고 있으며, 각 전파에는 다른 주파수가 할당되어 있습니다.

주파수가 높을수록 파장(파 하나분의 길이)은 짧아지고, 한 번에 많은 정보를 운반할 수 있습니다만, 멀리까지 도달하기 어렵고, 장애물의 영향을 받기 쉽다고 하는 성질이 있습니다.

5G란?

5G란, 「제5세대 이동 통신 시스템」의 약칭으로, 4G보다 더욱 고속·대용량·저지연을 실현하는 통신 규격입니다.동영상의 스트리밍이나 온라인 게임 등의 부하가 높은 서비스는 물론, 산업용 로봇이나 자율주행 등에도 적용이 기대되고 있습니다.

5G의 주요 특징은 다음과 같습니다.

• 고속·대용량
• 낮은 지연
• 다중 연결

5G는 기존의 4G와 비교하여 현격히 통신 속도가 향상되어 한 번에 취급할 수 있는 데이터량도 비약적으로 증가했습니다.

또, 5G는 통신에 있어서의 타임 러그가 매우 적고, 원격 의료나 자동 운전 등, 리얼타임성이 요구되는 분야에서의 활용이 기대되고 있습니다.

그리고 5G에서는 스마트폰 뿐만이 아니라, 가전제품이나 자동차 등 신체의 모든 물건이 동시에 인터넷에 접속 가능하게 되었습니다.

5G에서 사용되는 주요 주파수

5G 통신을 실현하기 위해서는 그 특성에 적합한 주파수의 전파가 이용됩니다.

5G에서 사용되는 주요 주파수는 다음 세 가지입니다.

• Sub6
• 밀리미터파
• NR화        

각각을 비교한 일람표는 다음과 같습니다.

특징	Sub6	밀리미터파	NR화
주파수 대역	6GHz 미만	28GHz대 등 (30GHz~300GHz의 일부)	기존 4G 주파수 대역(예: 700MHz 대 3.5GHz 대)
통신 속도	상대적으로 빠른	초고속	4G보다 빠르지만 Sub6이나 밀리미터파에는 뒤떨어진다
지연	낮은 지연	초저지연	4G보다 낮은 지연
커버 영역	상대적으로 넓은	좁은	넓은 (기존 4G 지역 활용)
장애물에 대한 힘	상대적으로 강한	약하다	상대적으로 강한
주요 역할	5G 영역의 광범위한 커버, 안정적인 통신 제공	특정 영역에서의 초고속·대용량 통신 제공	5G 지역 조기 확대, 연결 기회 향상
기지국	기존 4G 기지국을 일부 활용 가능	다수의 신규 설치 필요	기존 4G 기지국을 최대한 활용 가능

서브6

Sub6은 5G에서 사용되는 주파수 대역 중 하나로, 6GHz 미만의 주파수 대역을 가리킵니다.이 주파수 대역은 4G(LTE)에서 사용되는 주파수 대역에 가까운 특성을 가지고 있습니다.

그 때문에, 전파가 비교적 멀리까지 닿기 쉽고, 건물 등의 장애물이 있어도 돌아서 전파가 도착하기 쉬운 곳이 메리트입니다.이 성질로부터, 넓은 에리어를 커버하기에 적합하고, 기존의 4G 기지국의 설비를 일부 활용하면서 5G 에리어를 효율적으로 넓히는 것이 가능합니다.

한편, 밀리미터파라고 불리는 한층 더 높은 주파수대와 비교하면, 한 번에 운반할 수 있는 데이터 용량(통신 속도)은 약간 뒤떨어진다고 하는 측면도 있습니다.

밀리미터파

NR화란 기존 4G에서 사용되고 있는 주파수대역을 5G에서도 이용할 수 있도록 하는 기술입니다.

5G 전용의 새로운 주파수대인 Sub6나 밀리미터 파뿐만 아니라, 지금까지 4G에 사용되어 온 주파수대를 5G의 기술로 활용하는 것으로, 보다 신속하고 광범위하게 5G 영역을 전개하는 것이 가능하게 됩니다.

구체적으로는 DSS(Dynamic Spectrum Sharing: 동적 주파수 공유)라는 기술을 이용하여 동일한 주파수 대역을 4G와 5G의 사용자로 효율적으로 나누어 이용합니다.

다만, NR화된 주파수대의 통신 속도나 용량은 원래 4G용으로 설계되어 있기 때문에 Sub6나 밀리미터파 등 5G 전용 주파수대만큼 높은 퍼포먼스는 기대할 수 없습니다.

주파수 5G가 가져오는 장점

5G 통신이 실용화됨에 따라 우리의 삶과 사회에는 다양한 혜택이 생깁니다.

여기에서는 5G에서 사용되는 주요 주파수대인 Sub6과 밀리미터파가 각각 어떤 이점을 제공해 주는지를 설명합니다.

SUB6의 장점

Sub6 주파수 대역을 이용하는 5G는 특히 초기 5G 전개에서 중심적인 역할을 한다.

우선, 전파가 비교적 멀리까지 도착하기 쉽고, 건물 등의 장애물에도 어느 정도 강하다는 특성으로부터, 넓은 에리어를 효율적으로 커버할 수 있는 점을 들 수 있습니다.이것에 의해, 도시부 뿐만이 아니라 교외나 지방에 있어서도, 비교적 조기에 5G의 혜택을 받기 쉬워집니다.

또한 기존 4G 기지국의 설비를 일부 활용하면서 5G 네트워크를 구축할 수 있기 때문에 통신 사업자에게 있어서는 설비 투자의 비용을 억제하면서 부드럽게 5G 영역을 확대할 수 있다는 이점도 있습니다.

게다가 밀리미터파 정도의 초고속 통신은 아니지만, 4G와 비교하면 충분히 고속으로 대용량의 통신이 가능합니다.

이러한 이점에서 Sub6는 5G의 보급과 안정적인 서비스 제공에 있어서 기본이 되는 역할을 담당하고 있습니다.

밀리미터파의 장점

밀리미터파 주파수대를 이용하는 5G에는 그 특성으로부터 Sub6과는 다른 장점이 있습니다.

가장 큰 장점은 압도적인 "초고속 · 대용량 통신"입니다.

밀리미터파는 Sub6보다 훨씬 넓은 대역폭을 이용할 수 있기 때문에 영화와 같은 대용량 데이터도 몇 초 안에 다운로드하거나 지연없이 고화질 VR(가상 현실)이나 AR(증강 현실) 콘텐츠를 즐길 수 있습니다.

이에 따라 엔터테인먼트 체험이 비약적으로 향상될 뿐만 아니라 산업 분야에서도 큰 혁신이 기대됩니다.

또 다른 이점은 "초저 지연"입니다.

통신의 시간 지연이 매우 작아지기 때문에 원격지에 있는 의사가 로봇 암을 조작하여 수술을 하거나 공장의 기계를 실시간으로 정밀하게 제어하거나 하는 등 즉각성이 요구되는 고도의 응용이 실현 가능하게 됩니다.

또한 다수의 디바이스를 동시에 접속할 수 있는 「다연결」의 특성도, 밀리미터파의 넓은 대역폭에 의해 한층 더 강화됩니다.

이러한 장점으로 인해, 밀리미터 파는 미래의 사회 인프라를 지원하는 혁신적인 기술로서 그 활용에 큰 기대가 전해지고 있습니다.

주파수 5G의 단점과 과제

5G 통신은 많은 이점을 제공하지만, 반면에 사용되는 주파수 대역의 특성으로 인한 단점과 극복해야 할 과제도 존재합니다.

특히 Sub6과 밀리미터파는 각각 다른 성질을 가지므로 안는 문제점도 다릅니다.

여기서는 5G의 주파수대에 기인하는 단점에 대해 설명합니다.

SUB6의 단점

Sub6 주파수대를 이용한 5G는, 에리어 커버의 넓이나 도입의 용이함 등의 메리트가 있는 한편, 몇개의 단점도 안고 있습니다.

5G의 큰 특징인 「초고속·대용량」이라고 하는 이미지에 대해서, Sub6만으로는 그 혜택을 최대한으로 즐길 수 없는 경우가 있습니다.

또한 세계적으로 보면 Sub6으로 사용할 수 있는 주파수 대역이 국가나 지역에 따라 다르며 사용 가능한 대역폭이 제한되어 있을 수 있습니다.

대역폭이 좁으면 한 번에 통신할 수 있는 데이터량도 제한되기 때문에 기대할 정도의 속도가 나오지 않는 경우도 생각할 수 있습니다. 게다가 기존의 4G 주파수 대역에 가까운 경우도 있어, 전파의 간섭 대책 등, 세세한 영역 설계가 요구되는 경우도 있습니다.

이러한 단점을 이해한 후, 밀리미터파와의 적절한 구분이나 기술적인 궁리가 향후 5G 서비스의 품질 향상에 필수적입니다.

밀리미터파의 단점

밀리미터파는 5G의 초고속·대용량 통신을 실현하는데 있어서 매우 중요한 주파수대입니다만, 그 특성 때문에의 단점도 몇개인가 존재합니다.

가장 큰 과제는 전파의 직진성이 매우 강하고 장애물에 매우 약하다는 점입니다.

이 때문에 밀리미터파로 안정적인 통신 영역을 확보하기 위해서는 매우 많은 기지국을 짧은 간격으로 설치할 필요가 있고, 인프라 정비에 시간과 비용이 든다.

또, 전파가 멀리까지 도달하기 어려우므로, 하나의 기지국에서 커버할 수 있는 범위가 Sub6에 비해 현격히 좁아집니다.이것은, 특히 넓은 에리어를 커버할 필요가 있는 지방이나 옥외에서의 이용에 있어서 큰 제약이 됩니다.

게다가, 밀리미터파에 대응한 스마트폰이나 디바이스는, Sub6만에 대응한 기종에 비해, 안테나 설계가 복잡해지는 등의 이유로, 제조 비용이 높아지는 경향이 있어, 단말 가격에도 영향을 미칠 가능성이 있습니다.

이러한 단점을 극복하기 위해, 빔포밍 기술(특정 방향으로 전파를 집중시키는 기술)의 고도화나, 보다 효율적인 기지국 배치의 연구가 진행되고 있다.

주파수 5G의 미래

5G 기술은 아직 발전 도상에 있으며 앞으로 더 많은 진화가 기대되고 있습니다.

통신 속도의 향상이나 에리어의 확대는 물론, 새로운 서비스의 창출을 향해, 주파수의 이용 방법도 진화해 나갈 것으로 생각됩니다.

이 장에서는 5G의 미래상을 형성하는데 있어서 중요한 요소가 되는 주파수의 동향에 대해 설명합니다.

구체적으로는 다음 포인트에 중점을 둡니다.

● 새로운 주파수 대역 할당
● 기술적 과제

이러한 정보를 통해 5G가 향후 어떻게 우리 사회를 변혁해 나갈 것인지, 그 가능성을 찾아 갑시다.

새로운 주파수 대역 할당

5G의 성능을 극대화하고 다양한 요구에 부응하기 위해서는 현재 이용되고 있는 주파수 대역 외에 새로운 주파수 대역의 확보와 할당이 필수적입니다.

특히, 보다 고속·대용량의 통신을 실현하기 위해(때문에), 밀리미터파보다 한층 더 높은 주파수대(예를 들면, 테라헤르츠파 등)의 연구 개발이 진행되고 있습니다.이러한 미개척인 주파수대는, 방대한 대역폭을 확보할 수 있는 가능성을 갖고 있어, 장래의 6G(제6세대 이동 통신 시스템)도 기대되는 차세대 통신.

또한 기존의 주파수대에 대해서도 보다 효율적으로 이용하기 위한 재편이나 추가 할당이 검토되고 있습니다.

이에 따라 제한된 주파수 자원을 효과적으로 활용하고 5G 서비스의 추가 고도화와 보급을 촉진하는 것을 목표로 하고 있습니다. 그러나, 새로운 주파수대의 할당에는 국제적인 조정이나 기존의 무선 시스템과의 공존, 전파의 인체에의 영향 평가 등, 신중한 검토와 준비가 필요합니다.

기술적 과제

5G의 보급과 고도화가 기대되는 한편, 그 실현에는 몇개의 기술적인 과제를 극복해 나갈 필요가 있습니다.

우선, 밀리미터파의 에리어 전개는 여전히 큰 과제입니다.밀리미터파는 장애물에 약하고, 커버 에리어가 좁기 때문에, 세세한 기지국 설치가 불가결합니다만, 이것에는 막대한 비용과 시간이 걸립니다.

다음으로 소비전력의 문제도 들 수 있습니다.특히 5G, 특히 밀리미터파를 이용한 통신은 4G에 비해 기지국이나 단말의 소비전력이 커지는 경향이 있습니다.

또한 5G의 특징인 '초저지연'을 보다 많은 어플리케이션에서 실현하기 위해서는 네트워크 전체의 최적화와 에지 컴퓨팅 기술의 진화가 필요하다.

또, 5G의 다접속성을 살린 IoT(사물인터넷) 디바이스의 보급에 수반해, 시큐리티 대책의 강화도 긴급의 과제가 됩니다.

정리

이 기사에서는 5G 통신의 핵심이라고도 할 수 있는 '주파수'에 초점을 맞추고, 그 기본적인 지식에서 5G에서 이용되는 주된 주파수대인 Sub6나 밀리미터파의 특징, 각각의 장점·단점, 그리고 향후 전망에 이르기까지를 설명했습니다.

앞으로 5G가 더욱 친숙해지는 가운데 그 구조, 특히 '주파수'의 특성을 이해해 두는 것은 새로운 기술을 보다 깊이 알고 활용해 나가는 데 도움이 될 것입니다.

5G 기술은 사회에 큰 변화를 가져올 가능성을 담고 있습니다.