1. 문제
5G 이동통신에서는 기존 LTE와의 공존 및 주파수 자원의 효율적인 활용을 위해 주파수 공유 기술(Frequency Sharing Technology)이 사용된다. 5G에서 활용되는 주파수 공유 기술의 개념, 종류, 원리 및 장점을 설명하시오.
2. 답안
2.1 주파수 공유 기술 개요
5G는 초고속(High Speed), 초저지연(Low Latency), 초연결(Massive Connectivity)을 목표로 하지만, 이를 위해서는 기존보다 훨씬 많은 주파수 대역이 필요하다. 그러나 주파수는 한정된 자원이므로, 기존 LTE가 사용하던 주파수를 5G에서도 활용하는 방식이 필요하게 되었다.
👉 주파수 공유 기술이란?
같은 주파수(=도로)를 LTE와 5G가 나눠 쓰는 기술을 의미한다. 하지만 주파수는 "초당 진동 횟수"이기 때문에, 단순히 반으로 나눠 쓰는 것이 아니라 시간, 공간, 대역폭 등의 개념을 활용하여 효율적으로 공유한다.
2.2 5G의 주요 주파수 공유 기술
| 주파수 공유 방식 | 개념 | 활용 예시 |
|---|---|---|
| 동적 주파수 공유(DSS, Dynamic Spectrum Sharing) | LTE와 5G가 같은 주파수를 시간을 나눠가며 공유하는 기술 | LTE와 5G NR(New Radio) 동시 운용 |
| CBRS(Citizens Broadband Radio Service) | 특정 면허 없이 주파수를 지역별로 나누어 공유하는 방식 | 사설 5G 네트워크, 기업용 네트워크 |
| LAA(Licensed Assisted Access) | LTE 및 5G가 Wi-Fi 같은 비면허 대역을 함께 활용하는 기술 | 5GHz 대역의 Wi-Fi 및 LTE 혼용 |
| NR-U (New Radio Unlicensed) | 5G NR이 비면허 대역에서도 동작할 수 있도록 설계된 기술 | 6GHz 이하 및 mmWave(밀리미터파) 비면허 대역 활용 |
| 공존(Coexistence) 기술 | 기존 네트워크(LTE, Wi-Fi, 위성)와 5G가 같은 주파수 대역에서 충돌 없이 운영되도록 하는 기술 | 5G와 위성통신 동시 운용 |
2.3 주요 주파수 공유 기술 원리
2.3.1 동적 주파수 공유(DSS)
📢 "같은 도로를 시간별로 나눠서 LTE와 5G가 번갈아 가며 달리는 방식!"
- LTE와 5G NR이 동일한 주파수 대역을 실시간으로 공유함.
- TDM(Time Division Multiplexing, 시분할 다중화) 및 FDM(Frequency Division Multiplexing, 주파수 분할 다중화)을 활용하여 실시간으로 LTE와 5G의 점유 비율을 조정함.
- 네트워크 트래픽 상황에 따라 LTE와 5G의 점유율이 달라질 수 있음.
✅ 장점
- 기존 LTE 주파수를 그대로 활용하여 5G 구축 비용 절감
- LTE와 5G를 동시에 운용할 수 있어 5G 커버리지 확대 가능
🔹 비유
👉 한 개의 농구장을 시간대별로 A팀과 B팀이 번갈아 가며 사용하는 것과 같음.
2.3.2 CBRS(Citizens Broadband Radio Service)
📢 "같은 주파수를 지역별로 나눠서 LTE와 5G가 따로 쓰는 방식!"
- 3.5GHz 대역(3550~3700MHz)을 여러 사용자가 공유 면허(Shared Licensing) 형태로 활용.
- 우선순위에 따라 주파수를 배분
- 정부/군(1순위) → 항상 주파수를 사용 가능
- 면허 사업자(2순위) → 필요할 때 주파수를 사용
- 비면허 사용자(3순위) → 기존 사용자가 없을 때만 사용 가능
✅ 장점
- 기업이나 개인이 자체적으로 5G 네트워크를 구축할 수 있음 (사설망 가능).
- 기존 이동통신 사업자뿐만 아니라 다양한 산업 분야에서 활용 가능.
🔹 비유
👉 같은 라디오 주파수라도 서울에서는 A 방송국, 부산에서는 B 방송국이 쓰는 것과 같음.
2.3.3 LAA(Licensed Assisted Access) 및 NR-U
📢 "Wi-Fi에서 쓰는 주파수를 LTE와 5G가 같이 활용하는 방식!"
- 면허 대역(licensed band)과 비면허 대역(unlicensed band)을 결합하여 활용.
- Wi-Fi나 Bluetooth에서 사용하는 5GHz, 6GHz 같은 비면허 주파수를 LTE/5G에서도 활용할 수 있도록 함.
- Listen-Before-Talk(LBT) 기술을 사용하여, 기존 Wi-Fi와의 충돌을 방지.
✅ 장점
- 기존 면허 대역만 사용하는 것보다 속도를 높일 수 있음.
- 이동통신망과 Wi-Fi 간 효율적인 공존이 가능.
🔹 비유
👉 한 개의 축구장을 반으로 나눠서, 한쪽에서는 축구를 하고, 다른 한쪽에서는 배드민턴을 치는 것과 같음.
2.4 주파수 공유 기술의 장점
5G에서 주파수 공유 기술을 활용함으로써 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다.
-
주파수 자원 부족 문제 해결
- 기존 LTE 주파수를 5G에서도 활용하여, 신규 주파수 확보 부담을 줄임.
-
네트워크 구축 비용 절감
- 기존 주파수를 재활용하므로, 새로운 기지국 설치 비용을 줄일 수 있음.
-
서비스 커버리지 확대
- 비면허 대역을 활용하여 5G 네트워크 적용 범위를 넓힐 수 있음.
-
이종 네트워크 간 공존 가능
- LTE, Wi-Fi, 위성통신 등 다양한 기술과의 상호 운용성이 강화됨.
3. 어린이 버전 요약 정리
📢 "5G에서도 주파수를 나눠 쓸 수 있어!"
✅ 주파수 공유는 이런 방식으로 가능해!
1️⃣ 시간을 나눠 쓰기 (DSS)
- "같은 도로를 번갈아 가며 사용하기"
- LTE와 5G가 시간별로 나눠서 같은 주파수를 씀
2️⃣ 공간을 나눠 쓰기 (CBRS)
- "같은 도로라도 지역별로 나눠 사용하기"
- 서울에서는 LTE, 부산에서는 5G가 같은 주파수를 씀
3️⃣ 대역폭을 나눠 쓰기 (LAA, NR-U)
- "같은 도로를 차선별로 나눠 쓰기"
- LTE와 5G가 Wi-Fi 주파수의 일부를 나눠 사용함
✅ 좋은 점은?
- 📶 더 많은 사람들이 빠른 5G를 쓸 수 있음!
- 💰 새로운 주파수를 사지 않아도 돼서 돈을 절약할 수 있음!
- 🌍 LTE, Wi-Fi, 5G가 같이 작동할 수 있음!
🚀 결론: "5G에서는 주파수를 공유하는 똑똑한 기술 덕분에 더 빠르고 편리한 인터넷을 사용할 수 있어!" 😊
