5G 통신과 D2D 통신 기술

최성현교수

최성현 교수
(서울대학교 전기정보공학부)

오늘날 우리는 스마트폰의 시대에 살고 있다. 제대로 된 스마트폰이 없던 불과 5년 전과 비교하여 아주 많은 정보를 언제 어디서든지 얻을 수 있는 세상이 되었고 언제 어디서든지 원하는 일을 처리할 수 있게 되었다. 단적인 예로 처음 가보는 지역에 가서 그 동네의 맛집을 즉석에서 찾을 수 있고, 과거에는 PC가 있는 사무실이나 집 또는 PC방을 찾아가서 해야 할 일들을 이제는 수 분 만에 작은 스마트폰을 이용하여 처리할 수 있게 되었다.

이러한 스마트폰을 통신 기능이 들어가 있는 작은 컴퓨터라고도 하지만, 다른 작은 휴대용 소형 컴퓨터들과 비교할 때 가장 큰 차별성을 생각하면, 스마트폰에 들어가는 많은 기술 중에 가장 중요한 기술로서 다양한 무선 통신 기술을 꼽을 수 있을 것이다. 무선 통신 기술을 큰 두 개의 축으로 나눌 수 있는데, 하나는 최근 4G LTE (Long Term Evolution) 기술로 대변되는 면허 대역 기반의 셀률라 통신이며, 또 다른 하나는 WiFi (Wireless Fidelity)라고 흔히 불리는 비면허 대역 기반의 무선랜 (Wireless Local Area Network) 기술이다. 이 두 가지 기술 모두 지속적인 진화를 거듭하고 있고, 또한 최신 기술의 상용화가 빠르게 이루어 지고 있다. 최신 휴대폰에는 주파수 묶음 기술을 사용하여 20 MHz 대역에 안테나 2개를 사용하여 하향 속도 150 Mbps까지 지원하는 LTE-Advanced 기술이 장착되고, 또 80 MHz 대역에 안테나 1개를 사용하여 433 Mbps 전송 속도를 지원하는 IEEE 802.11ac 기반의 최신 WiFi 기술이 장착되고 있다.

4세대 통신이라고 불리는 초고속 LTE-Advanced 기술과 WiFi 기술의 사용화가 이루지고 있는 오늘, 많은 연구자들과 회사들이 5세대 통신에 대한 연구 및 개발을 진행하고 있다. 예를 들어 최근 삼성전자가 28 GHz 대역을 사용하여 5세대 후보 기술에 대한 시연을 한 바 있다. 아직 5세대 기술의 정의는 정확하게 이루어지지 않은 상황이지만, 많은 연구자들은 LTE와 비교하여 이론상 1,000배 이상 빠른 속도를 지원하는 것이 목표라고 생각하고 있으며, 2020년에 5세대 기술의 상용화를 목표로 하고 있다.

5세대 기술로 다양한 후보 기술이 거론되고 있지만, 그 중에 하나로서 Device-to-Device (이상 D2D) 기술을 꼽을 수 있다. D2D 기술은 단말 간의 직접 통신을 이르는 말로서, 근거리에 있는 단말들이 기지국 또는 AP(Access Point)를 거치지 않고 직접 통신하는 기술을 뜻한다. 기존의 상용 무선 통신에서는 단말들이 근거리에 있더라도 기지국을 통해서, 즉 단말 A가 상향링크를 통해서 기지국에 전송하고, 기지국이 단말 B에게 전달하는 방식으로 이루어진 것과 비교하여 D2D 통신은 한번의 전송만을 필요로 하기 때문에 주파수 효율을 높일 수 있는 장점이 있다. 또한 근거리에서 광고를 하거나, 근거리에 있는 사람들끼리 SNS를 하거나 게임을 하는 등 근거리 기반 다양한 서비스를 하는데 유용할 것으로 기대하고 있다. 또한 재난 상황에서 기지국 등 통신 인프라가 파괴되었을 때에도 단말 간에 통신을 가능하게 하는 기술로서도 고려되고 있다.

사실 LTE 등 셀률라 통신에서는 D2D 통신 기술이 전무하지만 WiFi 계열의 기술에서는 D2D 통신이라고 할 수 있는 기술이 이미 있는 상황이다. 예를 들어서 최신 스마트폰에 장착이 되고 있는 WiFi Direct 기술의 경우, WiFi AP가 주변에 없더라고 단말 간에 WiFi Direct 연결을 맺고 이를 통해서 사진, 동영상 등의 전송을 가능하게 하는 기술이다. 하지만 현재의 WiFi Direct 기술은 상대편 단말을 찾는데 걸리는 시간과 최초 접속 시간이 오래 걸리는 등 한계가 많은 것으로 판단된다. 향후에 D2D 기술은 셀률라 통신 기반의 기술과 WiFi 기반의 기술이 접목된 형태로 정의 및 발전이 될 것으로 예상된다. 이와 더불어 D2D 통신 기반의 다양한 서비스의 개발이 필요할 것이다. 향후 다양한 연구 개발 노력을 통해서 2020년까지 D2D를 포함한 5세대 통신을 사용할 날을 기대해 본다.  @ NewMedia  Newsletter 201306