4G LTE란 무엇이며 왜 중요한가요?

초창기에는 아무리 혁신적인 기술이 등장했어도 각 셀룰러 세대가 교체되는 이유가 궁금한 적이 있으신가요? 당시의 셀룰러 네트워크가 더 이상 충족할 수 없는 더 빠른 속도와 용량에 대한 사용자들의 요구가 끊임없이 증가했기 때문입니다. 1G 네트워크가 도입된 이래로 각 네트워크 사업자는 빠른 속도, 대용량, 짧은 지연을 제공하는 것을 최우선 과제로 삼았습니다. 오늘날 전 세계는 20년 전에는 아무도 상상할 수 없었던 4G LTE 네트워크의 놀라운 데이터 속도와 광대역 서비스를 경험하고 있습니다. 4G LTE 셀룰러 네트워크는 다음과 같은 핵심 기술을 위한 기반을 마련했습니다. 5G MIMO 기술, LPWAN, IoT를 포함한 네트워크 그 이상의 가치를 제공합니다.

이 글에서는 4G LTE와 그 기능, 애플리케이션, 그리고 4G LTE가 가져온 기술적 진보에 대한 모든 것을 알아보세요. 그럼 지금부터 시작하겠습니다:

4G LTE란 무엇인가요?

4G 네트워크는 국제 텔레코1TP14통신 연합(ITU)는 3G 네트워크에 비해 더 높은 데이터 속도와 광대역 기능을 달성하기 위해 2008년에 개발되었습니다. 롱텀에볼루션이라고도 하는 LTE는 높은 스펙트럼 효율성과 네트워크 처리량을 달성하기 위해 고유한 코딩 체계, 프로토콜 및 무선 기술을 적용하는 4G의 핵심 기술입니다. LTE는 3세대 파트너십 프로젝트(3GPP) 표준 그룹에 가입하여 전 세계 고속 무선 액세스를 제공함으로써 4G LTE 네트워크가 66억 가입(글로벌 모바일 공급업체 협회 2022년 1월 보고서 기준)이라는 글로벌 성공을 거둘 수 있었습니다.

1. 4G LTE의 특징

4G LTE 네트워크는 고객에게 다음과 같은 기능을 제공합니다:

• 높은 데이터 속도: 4G LTE는 이론상 최대 100Mbps, 실제 15Mbps의 속도로 이전 세대보다 더 빠른 데이터 속도를 제공합니다.
• 더 높은 대역폭: 4G LTE를 사용하면 언제 어디서나 네트워크 애플리케이션에 빠르게 액세스하고 온라인 게임을 플레이하며 실시간 서비스를 즐길 수 있습니다. 4G LTE의 더 높은 대역폭은 각각 20MHz의 5개의 컴포넌트 캐리어에서 최대 100MHz의 대역폭을 추가하는 캐리어 어그리게이션 기능으로 달성됩니다.
• 지연 시간 단축: 4G LTE는 지연 시간이 매우 짧아 시간에 민감한 애플리케이션을 지연이나 지터 없이 실행할 수 있습니다.
• IP 기반 아키텍처: 4G LTE의 네트워크 아키텍처는 인터넷 프로토콜(IP) 기반이므로 인터넷을 통해 IP 서비스에 액세스할 수 있습니다. 사용자의 위치에 따라 강력한 무선 인터넷 연결을 제공합니다.
• VoLTE: VoLTE는 Voice-over LTE를 의미합니다. 이 기능을 사용하면 4G LTE를 통해 고품질 음성 및 비디오 서비스를 즐길 수 있습니다.
• 빠른 다운로드 및 업로드 속도: 4G LTE를 사용하면 더 빠른 업로드 및 다운로드 속도를 경험할 수 있습니다. 2021년에는 전 세계적으로 평균 17Mbps의 LTE 다운로드 속도와 12Mbps의 업로드 속도가 제공되었습니다.

2. 4G 기술

4G LTE에는 다음과 같은 세 가지 최첨단 기술이 탑재되어 있습니다:

• OFDMA: OFDMA는 직교 주파수 분할 다중 접속의 약자로, LTE 네트워크에서 다운링크 전송을 위해 사용되는 다중 접속 기술입니다. 이 기술에서는 전체 주파수 대역을 피크 속도가 높은 여러 개의 직교 부반송파로 분할하여 데이터를 전송합니다. OFDMA를 통해 4G LTE는 높은 스펙트럼 유연성, 채널 페이딩에 대한 견고성, 간편한 이퀄라이제이션 및 높은 스펙트럼 효율을 달성할 수 있습니다.
• MIMO: MIMO, 일명 다중 입력-다중 출력이 기술은 다중 안테나를 사용하여 4G LTE 네트워크의 신호 전송 성능과 스펙트럼 효율을 개선합니다. MIMO에서는 송신기와 수신기 모두에 다중 안테나를 사용하여 모든 무선 communication 시스템에 존재하는 다중 경로 신호 전파를 활용하여 데이터 속도와 신호 대 잡음비를 개선합니다.
• SC-FDMA: 단일 반송파 FDMA라고도 하는 SC-FDMA는 업링크 전송을 위해 4G LTE 시스템에 사용되는 다중 접속 기술입니다. SC-FDMA는 높은 데이터 전송률, 저비용 전력 증폭기, 스펙트럼 널에 대한 높은 견고성, 낮은 PAPR 값 등 다양한 기능을 지원하는 매우 유용한 4G 네트워크 기술입니다. 이를 통해 여러 사용자가 동시에 communication 리소스를 공유할 수 있습니다.

3. 4G LTE의 애플리케이션(IoT 및 기타)

4G LTE의 응용 분야는 다음과 같습니다:

• IoT 연결: 4G LTE는 다음과 같은 IoT 기술 및 표준의 개발과 적용을 크게 지원합니다. LPWAN (저전력 광역 네트워크), RFID(무선 주파수 식별), SigFox및 NFC(근거리무선통신)를 지원합니다. 4G LTE는 IoT 디바이스 간에 고속 연결을 제공하여 데이터를 관리하고 확장할 수 있을 뿐만 아니라 견고하고 지연 시간이 짧은 성능을 제공합니다. LPWAN은 IoT의 일부로 간주됩니다. 기계 대 기계 (M2M) 기술인 LTE-머신형(LTE-M) 공동1TP14통신과 협대역 IoT (NB-IoT)를 통해 저전력 WAN 디바이스가 공동1TP14통신하고 M2M 작업을 실행할 수 있습니다. LTE-M은 약 1Mbps의 데이터 속도를 지원하는 반면, NB-IoT는 다운링크에서 최대 26Kbps를 지원합니다.
• 감시: 4G LTE의 가장 중요한 응용 분야 중 하나는 공항, 경기장, 공공장소, 쇼핑몰, 콘서트홀, 교통 허브와 같은 민감한 지역을 주의 깊게 모니터링할 수 있는 비디오 감시를 포함합니다. 이러한 시나리오에서는 인터넷을 통해 실시간 이미지와 비디오를 제어실로 전송하는 여러 대의 카메라가 설치되며, 4G LTE가 제공하는 대용량 데이터 용량이 필요합니다. 4G LTE 연결은 드론, 웨어러블 바디캠, 경찰 차량에 설치된 모바일 카메라에 연결을 제공하는 데 더욱 중요한 역할을 합니다.
• 자동 유도 차량: 4G LTE 고속은 무인운반차(AGV)에 지연 없는 데이터 속도를 제공하여 정확하고 빠르게 위치를 전송할 수 있도록 합니다. IoT 연결이 필요한 로봇은 데이터를 클라우드로 전송하여 분석하고 로봇과 AGV 간의 추가 조정을 처리할 수 있습니다.

4G 대 5G

4G LTE는 전 세계 대부분의 국가에서 효과적으로 작동하고 있습니다. 이제 서비스 제공업체들은 미국, 중국, 일본, 유럽을 비롯한 선진국에서 5G를 구축하기 시작했습니다. 4G LTE는 높은 데이터 용량과 광대역 기능으로 사용자들에게 놀라운 서비스를 제공했지만, 여전히 사용자들은 초고속, 첨단 기술 및 향상된 성능을 갖춘 차세대 셀룰러를 요구하고 있습니다. 5G는 4G LTE보다 최대 100배 빠른 속도를 제공하여 약 10GBps를 달성할 수 있습니다. 5G는 훨씬 더 높은 주파수 6GHz 미만에서 최대 54GHz까지 4G보다 훨씬 더 높습니다. 또한 지연 시간은 4G보다 훨씬 더 낮아져 약 10ms가 될 것으로 예상됩니다.

4G LTE용 안테나

4G 라우터 및 4G 안테나 는 4G 시스템에서 없어서는 안 될 구성 요소입니다. 사용자가 사용할 수 있는 유비쿼터스 4G 네트워크를 형성하여 고속 데이터 업로드 및 다운로드 서비스를 제공합니다. MiMo 기술의 발전과 함께 많은 라우터 및 안테나 제조업체가 MIMO 4G 라우터와 MIMO 4G 안테나는 기존 SISO 기술보다 더 많은 데이터 처리량과 빠른 데이터 전송 속도를 제공합니다.

결론

빠른 데이터 속도와 끊김 없는 스트리밍은 사용자가 업무, 학업 또는 개인 작업을 적시에 효율적으로 수행하기 위한 주요 요구 사항입니다. 4G LTE는 사용자에게 고속, 저지연 서비스를 제공하여 이전 세대가 제공하지 못했던 IP 기반 애플리케이션, 광대역 서비스, VoLTE 서비스를 경험할 수 있게 해줍니다. 이는 OFDMA, MIMO, SC-FDMA 등 최첨단 기술을 통해 가능합니다. 그러나 서비스 제공업체들은 이미 5G 셀룰러 네트워크를 구축하기 시작했으며, 인간의 눈으로 아직 보지 못한 최첨단 기술과 기술 혁신으로 통신 세계에 완전히 혁명을 일으킬 것입니다.