5G가 밀리미터파 스펙트럼을 사용하여 10Gbps 속도에 도달한다고 들었을 것입니다. 그러나 4G와 마찬가지로 저대역 및 중대역 스펙트럼도 사용합니다. 세 가지 스펙트럼이 모두 없으면 5G는 신뢰할 수 없습니다.
그렇다면 이 스펙트럼의 차이점은 무엇입니까? 데이터를 서로 다른 속도로 전송하는 이유는 무엇이며 5G의 성공에 모두 중요한 이유는 무엇입니까?
목차
전자기 주파수는 어떻게 데이터를 전송합니까?
저대역, 중대역 및 밀리미터파에 대해 너무 깊이 들어가기 전에 무선 데이터 전송이 작동하는 방식을 이해해야 합니다. 그렇지 않으면 이 세 가지 스펙트럼의 차이점에 대해 머리를 감는 데 어려움을 겪을 것입니다.
전파와 마이크로파는 육안으로 볼 수 없지만 마치 물웅덩이의 파도처럼 보이고 행동합니다. 파동의 주파수가 증가할수록 각 파동(파장) 사이의 거리가 짧아집니다. 전화기는 주파수를 식별하고 주파수가 전송하려는 데이터를 “듣기” 위해 파장을 측정합니다.
그러나 안정적이고 변하지 않는 주파수는 전화기와 “대화”할 수 없습니다. 주파수 비율을 미묘하게 증가 및 감소시켜 변조해야 합니다. 휴대전화는 파장의 변화를 측정하여 이러한 작은 변조를 관찰한 다음 해당 측정값을 데이터로 변환합니다.
도움이 된다면 이것을 바이너리와 모스 부호가 결합된 것으로 생각하십시오. 손전등으로 모스 부호를 전송하려는 경우 손전등을 켜놓은 상태로 둘 수 없습니다. 언어로 해석될 수 있는 방식으로 “변조”해야 합니다.
5G는 세 가지 스펙트럼 모두에서 가장 잘 작동합니다.
무선 데이터 전송에는 주파수가 대역폭과 너무 밀접하게 연결되어 있다는 심각한 제한이 있습니다.
저주파에서 작동하는 파동은 파장이 길기 때문에 변조는 달팽이의 속도로 발생합니다. 다시 말해, 그들은 느리게 “말”하여 낮은 대역폭(느린 인터넷)으로 이어집니다.
예상대로 고주파에서 작동하는 파동은 정말 빠르게 “말”합니다. 그러나 왜곡되기 쉽습니다. 방해가 되는 것이 있으면(벽, 대기, 비) 휴대전화가 파장의 변화를 추적하지 못할 수 있습니다. 이는 모스 부호 또는 이진 덩어리를 놓치는 것과 유사합니다. 이러한 이유로, 고주파수 대역에 대한 불안정한 연결은 때때로 저주파수 대역에 대한 양호한 연결보다 느릴 수 있습니다.
과거에 캐리어들은 중간 속도로 “대화”하는 중간 대역 스펙트럼을 선호하여 고주파수 밀리미터파 스펙트럼을 피했습니다. 하지만 4G보다 빠르고 안정적인 5G가 필요하기 때문에 5G 기기는 적응형 빔 스위칭 주파수 대역 사이를 빠르게 이동합니다.
적응형 빔 스위칭은 5G를 4G를 안정적으로 대체할 수 있게 해줍니다. 기본적으로 5G 전화기는 고주파(밀리미터파) 대역에 연결될 때 신호 품질을 지속적으로 모니터링하고 다른 신뢰할 수 있는 신호를 주시합니다. 전화기가 신호 품질이 불안정해짐을 감지하면 더 빠르고 안정적인 연결을 사용할 수 있을 때까지 새 주파수 대역으로 원활하게 이동합니다. 이렇게 하면 동영상을 보거나 앱을 다운로드하거나 화상 통화를 할 때 문제가 발생하지 않으며 속도 저하 없이 5G가 4G보다 더 안정적입니다.
밀리미터파: 빠르고 새롭고 단거리
5G는 밀리미터파 스펙트럼을 활용한 최초의 무선 표준입니다. 밀리미터파 스펙트럼은 24GHz 대역 이상에서 작동하며 예상대로 초고속 데이터 전송에 적합합니다. 그러나 앞서 언급했듯이 밀리미터파 스펙트럼은 왜곡되기 쉽습니다.
밀리미터파 스펙트럼을 레이저 빔과 같이 생각하십시오. 정확하고 밀도가 높지만 작은 영역만 커버할 수 있습니다. 또한 많은 간섭을 처리할 수 없습니다. 자동차 지붕이나 비구름과 같은 작은 장애물도 밀리미터파 전송을 방해할 수 있습니다.
다시 말하지만, 이것이 이유입니다 적응형 빔 스위칭 매우 중요합니다. 완벽한 세상에서 5G 지원 전화기는 항상 밀리미터파 스펙트럼에 연결됩니다. 그러나 이 이상적인 세계는 밀리미터파의 조잡한 적용 범위를 보상하기 위해 밀리미터파 타워의 톤이 필요합니다. 이동 통신사는 모든 거리 모퉁이에 밀리미터파 타워를 설치하는 데 돈을 쓰지 않을 수 있으므로 적응형 빔 전환을 사용하면 밀리미터파 연결에서 중간 대역 연결로 이동할 때마다 전화기가 딸꾹질하지 않도록 합니다.
현재로서는 24GHz 및 28GHz 대역만 5G 사용 허가를 받았습니다. 그러나 FCC는 2019년 말까지 5G 사용을 위해 37, 39 및 47GHz 대역을 경매할 것으로 예상합니다(이 세 대역은 스펙트럼에서 더 높기 때문에 더 빠른 연결을 제공합니다). 고주파 밀리미터파가 5G용으로 허가되면 이 기술은 훨씬 더 널리 보급될 것입니다.
미드밴드(Sub-6): 적절한 속도와 커버리지
중대역(Sub-6이라고도 함)은 무선 데이터 전송을 위한 가장 실용적인 스펙트럼입니다. 1~6GHz 주파수 사이에서 작동합니다(2.5, 3.5 및 3.7-4.2GHz). 밀리미터파 스펙트럼이 레이저와 같다면 중간 대역 스펙트럼은 손전등과 같습니다. 합리적인 인터넷 속도로 상당한 공간을 커버할 수 있습니다. 또한 대부분의 벽과 장애물을 통과할 수 있습니다.
대부분의 중대역 스펙트럼은 이미 무선 데이터 전송에 대한 라이선스가 있으며 5G는 당연히 이러한 대역을 활용할 것입니다. 그러나 5G는 교육 방송용으로 예약된 2.5GHz 대역도 사용할 것입니다.
2.5GHz 대역은 중대역 스펙트럼의 하단에 있으며, 이는 우리가 이미 4G에 사용하고 있는 중대역 대역보다 더 넓은 적용 범위(및 더 느린 속도)를 가짐을 의미합니다. 직관적이지 않게 들리지만 업계에서는 2.5GHz 대역을 통해 외딴 지역에서 5G로의 업그레이드를 인지하고 트래픽이 극도로 많은 지역이 초저속 저대역 스펙트럼에 도달하지 않도록 하기를 원합니다.
저대역: 원격 지역에 대한 느린 스펙트럼
우리는 1991년 2G가 출시된 이후로 저대역 스펙트럼을 사용하여 데이터를 전송해 왔습니다. 이들은 1GHz 임계값(즉, 600, 800 및 900MHz 밴드).
저대역 스펙트럼은 저주파로 구성되어 있기 때문에 왜곡에 대한 영향이 거의 없습니다. 범위가 넓고 벽을 통과할 수 있습니다. 그러나 앞서 언급했듯이 느린 주파수는 느린 데이터 전송 속도를 초래합니다.
이상적으로는 전화기가 저대역 연결로 끝나지 않습니다. 그러나 스마트 전구와 같이 기가비트 속도로 데이터를 전송할 필요가 없는 일부 연결된 장치가 있습니다. 제조업체가 5G 스마트 전구(Wi-Fi가 끊긴 경우 유용)를 만들기로 결정하면 저대역 스펙트럼에서 작동할 가능성이 큽니다.