3G가 가져온 미래 : GSM UMTS WCDMA 차이

빠르게 변화하는 모바일 통신 시장에서 2G에서 3G로의 환경 전환은 모든 산업에 변화의 물결을 가져왔습니다. 3G 네트워크의 출현으로 고속 데이터 전송이 가능해졌으며, 현실과 디지털 세계가 연결되었습니다. 이 글에서는 3G 기술이 변화시킨 산업들과 GSM UMTS WCDMA 차이에 대한 기술적인 분석을 해보겠습니다.

3G가 도입되며 모바일 단말 제조업체들은 소비자의 요구와 기대에 부응하기 위해 혁신적인 단말들을 세상에 내보였습니다. 특히 마이크로소프트(Microsoft), 애플(Apple), 삼성(Samsung)은 3G 기술의 엄청난 잠재력을 사전에 인지하고 적극적으로 제품 포트폴리오를 변화시켰습니다.
이를 통해 더 빠른 인터넷 연결, 향상된 멀티미디어 기능, 다양하고 혁신적인 모바일 어플리케이션(Application)에 사람들은 노출되었고 스마트폰은 단순한 통신 장치 이상의 존재가 되었습니다. 스마트폰은 강력하지만 주머니에 들어갈수 있는 형태의 작은 컴퓨터로 변신하였고 사용자가 이동 중에도 인터넷을 검색하고, 비디오를 스트리밍하고, 게임을 하며 다양한 업무를 볼 수 있도록 문화를 만들었습니다.

이에 따라, 3G 네트워크의 출현은 앱 개발자들이 창의성을 발휘할 환경을 만들어줬습니다. 기존의 속도로는 불가능했던 모든 데이터 스트리밍 작업들이 가능해졌으며, 애플(Apple)과 구글(Google)은 각자의 생태계에서 앱 스토어를 오픈하여 개발자가 전세계를 대상으로 서비스를 제공할 수 있는 생태계를 구축하였습니다. 이로 인해 소셜 미디어, 엔터테인먼트, 헬스 등의 다양한 고객의 관심사를 충족시키는 모바일 앱이 활성화되었고, 앱 시장의 호황과 발맞추어 전 세계 개발자들에게 새로운 수익원을 제공했습니다.

이 과정에서 마이크로소프트는 마이크로소프트 Office365와 같은 기존의 생산성 소프트웨어 제품군을 보급하는 것에 힘을 쏟았습니다. 반연 애플은 3G 연결을 포함한 최첨단 하드웨어와 소프트웨어를 통합한 아이폰의 출시로 모바일 산업에 혁명을 일으켰고, 자체 앱스토어를 통해 사용자 친화적인 UI와 UX에 초점을 맞춰 그들만의 앱 생태계를 만드는 것에 주력했습니다. 삼성은 다양한 소비자들에게 자유도를 주는것을 컨셉으로 하였고, 구글의 안드로이드 OS를 채택하였습니다. 이때의 전략이 지금까지도 이어지는걸 우리는 확인할 수 있습니다.

애플, 삼성, 화웨이 등 모든 스마트폰에는 퀄컴칩, 애플칩 등 통신을 담당하는 칩셋이 반드시 들어갑니다. 가장 유명한 회사는 퀄컴(Qualcomm)인데요, 퀄컴을 포함한 통신 모듈 제조업체는 3G 기술의 확산에 중추적인 역할을 수행했습니다. 이 회사들은 3G 네트워크를 지원하는 첨단 무선 통신 기술과 프로토콜을 개발하였고 3G를 지원하는 모든 모바일 단말에 칩셋과 모뎀을 제공하여 단말과 세상의 연결을 지원했습니다.

GSM UMTS WCDMA 차이는 통신 기술의 발전에 따른 규격의 차이입니다. UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)는 GSM에 이어 차세대 기술로 부상하였습니다.

WCDMA (Wideband Code Division Multiple Access)는 UMTS에서 분기된 기술로, 한국과 미국의 UMTS 네트워크에서 사용되는 표준입니다. UMTS 아키텍처에서는 데이터의 전송을 위해 NodeB(기지국), RNC(Radio Network Controller)의 개념이 도입됩니다.

RNC는 효율적으로 자원 할당을 보장하고, 셀 간의 핸드오버를 처리하며, 네트워크 내의 통신을 지원합니다. 2G와 차이가 뭐에요? 라고 물어본다면, RNC가 조금 더 전진배치가 가능하다. 따라서 “조금 더 무선망을 효율적으로 설계할 수 있다.”정도가 되겠습니다.

WCDMA는 CDMA의 원리를 이용하여 여러 장치가 동일한 주파수(Frequency) 스펙트럼을 동시에 공유할 수 있도록 하는 무선 통신 기술입니다. 이 기술로 인해 데이터 처리 용량이 증가하고, 통화 품질이 향상되고, 데이터 속도가 향상됩니다. 흔히들 고속도로로 이 대역폭(Bandwidth)를 설명하는데요, 아무래도 2차선보다는 8차선의 도로를 사용하면 조금 더 많은 짐을 편하게 보낼 수 있겠죠?

WCDMA는 더 넓은 주파수 대역과 코딩 기술을 활용해 향상된 성능을 제공하고, 동일 네트워크에서 음성과 데이터 서비스를 모두 제공할 수 있습니다. 이 말은 즉슨, 전화를 하면서도 백그라운드에서 카톡이 수신될 수 있다는 말이죠. 이 고속 데이터 전송의 기반이 마련되며 영상 통화, 모바일 게임 및 소셜 미디어 플랫폼등의 다양한 애플리케이션과 서비스가 개발됩니다. 카카오톡에서 페이스톡(영상통화)가 처음 제공되었을때가 생각나네요. 그 전에는 각 통신사에서 영상통화에 대한 요금제를 별도로 팔았던 기억이 납니다.

TDD(Time Division Duplex)와 FDD(Frequency Division Duplex)는 무선 통신에서 업스트림(업링크)와 다운스트림(다운링크) 데이터 전송을 분리하기 위해 사용되는 두 가지 다른 방법입니다. 업링크는 데이터를 업로드하는 통로, 다운링크는 데이터를 다운로드받는 통로라고 인지하면 됩니다. 카카오톡을 받는 것은 다운링크, 보내는 것은 업링크인데요. 일반적으로 업링크보다 다운링크에 통신사들은 힘을 쏟고 있습니다.

[깜짝 통신사 실무 면접 예상 질문]
Q. 업링크와 다운링크에 대해 아시나요? (업링크와 다운링크는 현실에서 어떻게 적용되고 있는지 경험해 본적이 있으신가요? 사례를 통해 말씀해보세요.)
A. 페스티벌에 갔을 때, 유튜브 스트리밍이나 음악을 들을때는 렉이 걸리지 않고 앱이 잘 돌아갔습니다. 하지만 이상하게 친구들에게 카카오톡 사진을 보낼때는 앱이 죽고, 사진이 잘 안가는 것을 확인했습니다. 다운링크에 대한 서비스는 원활했지만 업링크에서 병목현상이 발생했다고 판단할 수 있으며, 해당 지역의 통신사 담당자로 일하게 된다면 다운링크의 대역폭 보장과 더불어 업링크에 대한 고민도 함께 하겠습니다.

TDD는 사용 가능한 주파수 스펙트럼을 시간 슬롯으로 분할합니다. 각 시간 간격 동안 스마트폰은 데이터를 전송하거나(업링크) 데이터를 수신합니다(다운링크). TDD는 유연하게 현재 환경에 따라 데이터를 업로드하거나 다운로드하기위해 시간을 할당(Allocation)할 수 있습니다. 따라서 양방향 데이터 흐름이 중요한 모바일 인터넷, 비디오 스트리밍과 같은 앱(Application)에 적합합니다.

반면, FDD는 서로 다른 주파수 대역을 업링크와 다운링크에 할당합니다. 서울에서 부산까지 8차선이 있다면 4차선씩 나눠서 도로를 할당하는 것인데요. FDD에서 스마트폰은 데이터 전송을 위한 4개의 차선을, 데이터 수신을 위한 4개의 차선을 할당받습니다. 이 방법은 보다 안정적이고 지속적인, 중단이 발생하면 안되는 음성이나 실시간 애플리케이션에 적합합니다.
반대로 말하자면 TDD의 경우 “야 오전엔 서울에서 부산으로만 가고, 오후엔 부산에서 서울로만 와”. 이런 느낌이겠네요.

이상으로 3G가 변화시킨 미래를 알아보았습니다. 조금 더 자세한 내용을 위해서는 통신쟁이들의 모임인 Netmanias를 참고하시면 됩니다.