# From 1G to 5G ### 전화기와 무선 통신의 시작 - 1876년 그레이엄 벨 전화발명 - 1898년 덕수궁에 우리나라 최초 전화시설 전어기 설치 - 1895년 마르코니 세계 최초 전자기파 이용 2.8km 떨어진 곳에 모르스 신호 송신 - 1901년 12/12 마르코니, 최초의 대서양 횡단 1600마일(약 2600km) 무선통신 성공 - 1912년 타이타닉호에 무선전신기 설치, 구조에 큰 역할 (711명 생존) - 1909년 마르코니 노벨 물리학상 수상 음성을 전파에 실어 전송 (1901) -> 라디오와 TV의 상용화 -> 주파수 자원 부족 -> Cellular 방식 개발 (1970년 AT&T Bell Lab) ![[Bell.png|center|230]] <div style="text-align:center"><span style="color:gray;">벨소리의 벨은 종소리의 벨일까 그레이엄 벨의 벨일까</span></div> <br> ### Celluar 이동 통신과 1G의 등장 - 목표: 사람들이 돌아다니며 끊김없이 통화(음성)할 수 있도록 함 - 한정된 주파수 자원과 개인 송수신기 출력 극복을 위해 기지국의 통신 범위를 여러 개의 작은 영역으로 나눔 - 충분히 떨어진 다른 셀에서 주파수 재사용 (용량 증가) - Hand-over (Hand-off) 기술: 기지국에서 단말기 신호 강도를 분석하여 멀어지는 기지국에서 가까운 기지국이 무선 통신을 넘겨받는 기술 - FDMA 방식을 사용함 (채널을 주파수로 나눈 방식) - 전송 속도는 굉장히 느렸음 <br> > 셀룰러에 대해서는 추후 더 자세히 다룰 예정 <br> ### 2G의 등장 - 1G의 문제점 - 채널 부족: 사용자 급증 - 보안 문제: 아날로그 방식으로 음성을 특정 주파수 전파에 실어 보냄 -> 가로채는 일이 발생 - **CDMA(Code Division Multiple Access)** 기술 개발 - 디지털 통신(음성이 디지털 신호로 변환되어 전송, 문자 서비스)의 시작 - 같은 기지국에서 같은 주파수로 여러 사람이 동시 통신할 수 있는 기술 - Wi-Fi, 블루투스의 원천 기술 - 각 유저에 Code를 부여하여 같은 주파수로 동시 통신 가능 - 한정된 주파수 자원을 이용해 훨씬 더 많은 사용자를 수용 가능 - 800 MHz 주파수 대역 사용. 전송 속도 144 kbps - 세계 최초 한국이동통신에서 1996년 CDMA 방식의 2G 상용화 시작 - Wireless LAN Standards - IEEE802.11b: Wi-Fi ![[Hedy_Lamarr.png|center|230]] <div style="text-align:center"><span style="color:gray;">CDMA 기술을 발명한 헤디 라마르</span></div> <br> ### 3G, 스마트폰의 시작 - 2000년대 영상 통화, 인터넷 접속 수요 증가 배경 - 더 빠른 네트워크, 더 다양한 콘텐츠를 원하는 사용자들 - 더 빠른 네트워크를 위해 대역폭(Bandwidth: 통신 주파수에서 채널 폭) 확장, 다양한 코딩 기법 개발 - 2 GHz 주파수 대역 사용 (전송속도 128kbps~2Mbps, HSDPA 144Mbps) - CDMA2000, WCDMA 등장 (CDMA의 발전) - 더 다양한 콘텐츠 제공을 위해 **스마트폰**과 앱스토어/구글플레이 등장 - 컴퓨터에서 하던 것을 휴대폰으로 하기 시작 (태블릿 PC 등장) - 1인 1~2기기 이상 사용, 서비스 다양화 -> 더 빠른 전송 속도가 필요해짐 - IMT-2000 - universal coverage: 어디서나 통신이 가능했으면 함 - 3GPP, 3GPP2 ![[iPhone.png|center|250]] <div style="text-align:center"><span style="color:gray;">an iPod, a phone and an internet communicator</span></div> <br> ### 4G(LTE, LTE-A) - 3G보다 10배 빠름 - 장소 제한 없음 (실내 뿐 아니라 버스, 지하철, 기차에서도 인터넷 가능) - WLAN, WPAN(Bluetooth)가 융합됨, 고정/이동 통신망 융합 (이종망 연결) - 우리나라가 세계 최초로 LTE 전국망 구축 - **OFDM** - 주파수 효율이 뛰어남(중첩시켜도 간섭 없이 사용가능함) -> 용량 증가(bandwidth saving) - 좀 더 많은 사람이 쓸 수 있게 되고, 속도도 빨라짐 - **MIMO(multiple input multiple output)** - 안테나가 여러개 -> Diversity 이득 (2X2 정도가 현실적) - 좀 더 안정적이게 되었음 <br> <p align="middle"><iframe width="400" height="215" src="https://www.youtube.com/embed/_6voZRM1VLQ?si=oNK3haHH9WkVzhJ7" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share" allowfullscreen></iframe></p> <br> ### 아직은 아쉬운 5G - 4G보다 20배 빨라짐 (데이터 전송 속도 100 Mbps ~ 20 Gbps) - 최대 전송속도, 이용자 체감 전송률, 주파수 효율성, 고속 이동성, 전송지연, 최대 기기 연결수, 면적당 데이터 처리용량, 에너지 효율성 등등 전반적으로 성능이 4G에 비해 좋아짐 - 6GHz 내 대역(Sub-6GHz)과 24GHz 초고대역(mmWave) 사용 - 4차 산업혁명의 핵심 동력 (초고속, 초저지연, 초연결) - 2019년 4월 3일 우리나라는 5G 스마트폰 출시 - 근데 5G가 이론적인 속도를 못 내고 있음 -> 속도가 빨라지려면 주파수가 올라가야 하는데 우리는 6GHz 아래 대역만 사용해왔음. 5G가 제 성능을 하려면 주파수 대역을 올려야 함(mmWave를 사용해야 함) 주파수가 올라가면 신호가 벽을 통과를 못 해서 거리가 짧아지고, 때문에 기지국 반경이 작아져서 음영 지역이 생기는 등의 단점도 존재해서 아직까지 문제가 많음. 아래 영상에서 더 쉽고 자세히 설명해줌 <br> <p align="middle"><iframe width="400" height="215" src="https://www.youtube.com/embed/QO9v6pu6-QM?si=LIJKgSqSYNUXzVMr" title="YouTube video player" frameborder="0" allow="accelerometer; autoplay; clipboard-write; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture; web-share" allowfullscreen></iframe></p> <br> <br><br><br> # 최근 키워드 ### 저궤도 위성 통신 - 저지연성을 최대 강점으로 언제 어디서나 이동통신 서비스 제공이 가능해 차세대 통신망으로 주목받는 네트워크 시스템 - 저궤도 위성통신 지연율은 0.025초로 정지궤도 위성통신(0.5초)･해저 광케이블(0.07초) 대비 현저히 낮은 수준 - 지상에서 가까운 낮은 궤도에서 움직이며 전파 왕복 시간이 짧아 손실도 적기 때문 - 관련 기사, '저궤도 위성통신' 스타링크·원웹·아마존 3파전 https://www.etnews.com/20231128000261 <br> ### 6G - 5G 대비 최대 전송 속도 50배 향상, 무선 지연 10분의 1로 감소 - 삼성전자가 제시한 6G 요구사항 충족을 위해 연구가 필요한 후보 기술 - 테라헤르츠(THz) 주파수 대역 활용을 위한 기술 - 고주파 대역 커버리지 개선을 위한 새로운 안테나 기술 - 이중화(Duplex) 혁신 기술 - 유연한 네트워크 구성, 위성 활용 등 네트워크 토폴로지(Topology) 혁신 기술 - 주파수 활용 효율을 높이기 위한 주파수 공유 기술 - AI 적용 통신 기술 <br> - 1970년대 1G 연구 시작 - 1982년 1G 배포, NMT 1G 뿐만 아니라 2G, 3G 등등 발전된 이동 통신 연구는 그 기술의 상용화에 10년 앞서서 시작되고 있었음 다가오는 6G 시대를 맞이하기 위해 지금부터 연구를 시작해야하는 게 맞다..! <br> ### NTN(Non-Terrestrial Network, 비지상 네트워크) - NTN은 지구 표면 위 저궤도, 중궤도, 지구정지궤도 위성과 HAPS(High-Altitude Platform, 고고도 통신 플랫폼) 및 드론을 이용해 운용하는 무선 통신 시스템 - 기존 지상파 네트워크에 접근할 수 없는 오지까지 커버리지를 제공하는 기술 - 예시: 우크라이나 지휘/통제 네트워크 프로그램 GIS 아르타 - 네트워크 중심의 실시간 상황 인지, 지휘통제, 폭격 <br><br> --- <br> **참고 문서** - 백호기 교수님 특강 - https://now.k2base.re.kr/portal/trend/mainTrend/view.do?poliTrndId=TRND0000000000038595&menuNo=200004&pageUnit=10&pageIndex=81 - https://www.thelec.kr/news/articleView.html?idxno= - http://www.newstnt.com/news/articleView.html?idxno=255790 <br> <br> <br> <br>