이동통신 기술 발전사 2

 

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1 세대 이동통신

 

 아날로그 셀룰러 시스템(analog cellular system)은 1970년대에 개발되어 1980년대 초부터 실용화된 제1세대 자동차/휴대 전화 시스템을 통칭한다.
 아날로그 셀룰러 시스템은 벨 연구소, 스웨덴의 에릭슨사, 일본의 NTT 등에서 개발하여 비슷한 시기에 각각 AMPS, NMT, NTT 시스템이라는 이름으로 실용화하면서 이들과 유사한 다양한 시스템이 전 세계적으로 보급되었다.
 제1세대 아날로그 셀룰러 시스템은 모두 음성(speech) 전송에는 아날로그 주파수 변조(FM) 방식을 사용하고, 제어 신호 전송에는 2진 주파수 편이 변조(binary FSK) 방식을 사용하며, 이동국과 기지국 간에는 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 방식으로 주파수 스펙트럼을 공유한다.

 

 

2 세대 이동통신

 

 이동통신의 수요의 급증에 의해 제한된 주파수 대역에서 기존의 아날로그 방식으로 제공할 수 있는 용량은 거의 포화상태에 이르렀으며, 통신망의 고도화에 따라 서비스의 고도화, 다양화, 디지털화 추세에 따라 디지털 셀룰러 방식의 도입이 불가피하게 되었다.
 이에 따라 기존 기존 아날로그 셀룰러 시스템에서 음성은 아날로그 주파수 변조 방식으로 전송하고 제어 신호만 디지털 방식으로 전송하던 것이 완전한 디지털 방식의 셀룰러 시스템으로 발전하였다.
 따라서 접속방식에 있어서 기존의 주파수 분할 다중 접속(FDMA) 대신 시분할 다중 접속(TDMA)과 부호 분할 다중 접속(CDMA) 방식의 사용이 가능하게 되었다.
 

 디지털 셀룰러 시스템은 하나의 셀(cell) 내에서 복수의 이동국이 기지국의 각 무선 주파수 채널(RF channel)을 동시에 공유함으로써 수용용량을 크게 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 다음과 같은 여러 가지 장점을 가지고 있다.
  ①고정망의 디지털화(ISDN화)와 좀 더 유연하게 통합하는 친화성
  ②음성/데이터 혼합 통신과 새로운 서비스 제공의 유연성
  ③음성 신호를 좀 더 적은 수의 비트로 부호화하는 저감 비트율 음성 부호기

     (reduced rate speech CODEC)의 도입에 따른 시스템 대용량화 가능성
  ④송신 전력의 저감과 이동 단말기 전지 수명의 연장
  ⑤통신 품질의 향상 및 통신 비밀의 확보
  ⑥이동국에 의한 통화 중 채널 전환(MAHO) 기능

 디지털화의 장점을 살려 한정된 주파수 자원을 효율적으로 이용, 고품질의 다양한 정보 통신을 경제적으로 제공하고 폭발하는 가입자 수요를 충족하기 위해 세계 각국에서 디지털 이동 통신 시스템을 적극적으로 개발하여 1990년대에 들어와 잇따라 실용화하고 있다.
 유럽의 경우 1980년대부터 개발한 TDMA 방식의 전지구적 이동 통신 시스템인 GAM을 유럽 전기 통신 표준 협회(ETSI)에서 표준화하여 1992년에 세계 최초로 상용화하였다.
 미국에서는 1993년 아날로그 방식, 디지털 방식을 혼용할 수 있는 TDMA 방식의 시스템을 EIA/TIA 표준 IS-54방식과 퀄컴(Qualcomm)사가 제안한 CDMA인 EIA/TIA 표준 IS-95로 채택함으로써 2원화된 표준 시스템이 실용화되었다.
 일본은 1993년 우정성의 주도하에 PDC라는 TDMA 방식의 독자적인 시스템을 표준화했으며 우리나라에서는 1991년부터 한국 전자 통신 연구원(ETRI)과 퀄컴사가 공동 개발한 CDMA 방식을 국내의 디지털 이동 통신 표준으로 확정하여 1995년에 상용 서비스를 개시하였다.

 

 

3 세대 이동통신

 

 2세대 디지털 셀룰러 시스템이 1세대 이동통신이 가지는 약점을 보완했지만 국가와 서비스주체에 따라 그 기술 방식이 다르고, 같은 기술방식이라 할지라도 사용하는 주파수 대역이 달라 무선 고유의 장점인 이동성을 완벽하게 실현하는 데는 근본적인 한계가 있었다.
 또한 인터넷 망을 통해 초고속 멀티미디어 서비스가 확대되면서 무선 인터넷 망을 통해서도 유선 인터넷과 같은 콘텐츠를 제공받고자 하는 소비자들의 요구가 발생하기 시작했다.
 이에 따라 각국의 정보통신을 담당하는 부처들은 2세대 이동통신의 제한을 극복하고, 멀티미디어 서비스를 보다 빠르고 안정적으로 제공하기 위한 표준을 제정하게 되었다.
 ITU에서는 FPLMTS라는 프로젝트로 3세대 기술연구에 돌입했으며 이후에 FPLMTS라는 약자는 IMT-2000이라는 이름으로 바뀌게 되었다.
 ITU가 권고한 IMT-2000의 세부 내용에서 사용자 대역폭(이동서비스 144Kbps, 고정서비스 최고 2Mbps)은 물론 멀티미디어와 같은 서비스의 제공, 그리고 소수부터 다수까지의 가입자들을 가변적으로 수용할 수 있는 네트워크 시스템에 대해서 언급했다.
 이에 따라 ITU는 1999년에 제출된 다수의 무선인터페이스 중에서

  ① WCDMA(Wideband CDMA)

  ② CDMA2000(IS-95 CDMA로부터 진보된 기술)

  ③ TD-SCDMA(Time Division-Synchronous CDMA)

  ④ UWC-136(IS-136으로부터 진보된 기술)

  ⑤ DECT를 선택했다.
 이들 이동통신 시스템은 동기식과 비동기식으로 각각 대표되는 WCDMA와 CDMA2000의 2가지로 압축돼 세계곳곳에 적용되고 있다.

 

4세대 이동통신

 

 4세대 이동통신 시스템의 비전은 전송 속도의 향상과 다양한 망의 융합이라고 할 수 있다. ITU-R에 의하면 2010년경에는 저속 이동시 1Gbps, 고속 이동시에는 100Mpbs의 데이터 전송이 가능하며, 셀룰러 시스템, 무선 네트워크, WLAN, PAN 등 다양한 유·무선 망의 융합이 이루어질 것으로 전망하고 있다.
 따라서 4세대 이동통신의 서비스는 한마디로 고품질, 다중서비스라고 할 수 있다.
 ITU에서는 4세대 이동통신의 서비스 요구사항과 이를 충족시키기 위한 서비스를 목표를 다음과 같이 제시하였다.
 먼저 서비스의 요구사항은 멀티미디어 지리정보를 제공할 수 있는 위치정보시스템, 멀티미디어 처리가 가능한 이동컴퓨팅시스템, 고화질 이미지 영상 HDTV, 원격의료/방재서비스, 무선인터넷 방송 및 뉴스서비스, 주문형 비디오 서비스 등이다.
 또한 이를 충족할 서비스 목표는 높은 데이터 전송률과 요구품질에 따른 다양한 데이터 전송속도 지원, 서로 다른 시스템 사이에 끊김없는 로밍서비스, 다양한 형태의 장치(전화, PDA 등)의 지원, 다양한 응용서비스(오락·게임 등)의 지원, 인증·QoS·보안 등 보다 발전된 성능의 지원 등이다.
 이러한 환경속에서 예측되는 핵심서비스로는 방송스트리밍, LBS(위치기반서비스), MMS(멀티미디어 메시지 서비스) 등이 있다.
 미래 이동통신 유비쿼터스란 시간과 장소에 구애 받지 않고 언제나 네트워크에 접속할 수 있는 통신환경을 말한다.
 라틴어의 유비쿼터스는 '언제나 어디에나 존재한다'는 뜻을 가지고 있으며, 정보통신 분야에서는 시간, 장소를 초월한 통신환경을 목표로 서비스 경쟁을 하고 있다. 유비쿼터스는 환경적, 기술적 제약으로 아직까지는 일반화되지는 않았지만, 각종 이동통신 기기는 휴대성과 편의성을 강조하여 출시되고 있다.
 최근 떠오르는 기술 중 유비쿼터스 환경의 것으로 기대되는 것으로는 착용식 컴퓨터, 지능형 주택 및 지능형 빌딩 등이 있다. 이런 것을 지원할 것으로 예상되는 무수한 기술 도구들 중에는 ASIC, 음성인식, 동작인식, SoC, 지각 인터페이스, 지능형 물질, 유연성 있는 트랜지스터, 재구성 가능한 프로세서, FPLG, MEMS 등이 있다.

 

[출처] [본문스크랩] 이동통신 기술 발전사 2|작성자 문수