[QCT테크서밋] 2020년 이후 5세대 이동통신 등장 예상

[디지털데일리 한주엽기자] 퀄컴 자회사인 퀄컴CDMA테크놀로지(QCT)는 2일(현지시각) 본사가 위치한 미국 샌디에고에서 ‘QCT 테크 서밋 2014’를 개최했다. 피터 카슨 QCT 마케팅 이사는 이날 4세대 이동통신인 롱텀에볼루션(LTE) 기술 동향을 소개했다.

1세대 아날로그 통신 기술인 AMPS(Advanced Mobile Phone Service) 기술은 1980년대 초반에 상용화가 시작됐다. 2세대 유럽형 GSM(Global System for Mobile Communications)은 1990년대 초반, 3세대 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System)는 2000년대 초반에 상용화됐다. 4세대 이동통신 기술로 불리는 롱텀에볼루션(LTE, Long Term Evolution)은 2010년 이후부터 실제 서비스가 이뤄졌으니 10년마다 무선통신기술의 세대교체가 이뤄진 셈이다. 해당 통신기술을 탑재한 단말기가 가장 많이 출하되는 시기는 차차기 기술로 세대교체가 이뤄질 때 쯤이다. 그러니까 새로운 세대의 통신 기술이 등장하면 20년간은 지속된다는 의미다. 과거 사례를 비춰보면 2020년 이후에는 5세대 이동통신 기술이 등장할 것으로 기대된다. 아울러 이 시기 3G폰의 출하량은 최대치를 기록할 것으로 예상된다.

그럼에도 LTE(3G까지 지원하는 멀티모드 방식)의 성장세는 3G보다 빠르다. GSMA인텔리전스가 2013년 11월 발표한 보고서에 따르면 LTE/3G 멀티모드 방식의 연결 숫자는 과거 3G보다 빠르게 성장하고 있다.

성장 동인은 바로 콘텐츠다. 2011년 1080P, 2012년 4K 해상도의 콘텐츠가 등장함으로써 보다 빠른 통신 서비스를 소비자들이 원하고 있다. 해상도 확대는 파일 용량의 증가, 트래픽 증가를 야기하기 때문이다.

퀄컴은 이러한 추세에 맞춰 최신 모뎀칩을 발빠르게 공급하고 있다. HSDPA, HSUPA, HSPA+, LTE, LTE-A 모뎀칩 모두 업계 최초로 내놓았다. 가장 최근 출시한 LTE-A 모뎀인 고비 9x35는 카테고리6(CAT6)를 지원하는 제품이다. 역시 업계 최초다. 이 제품은 20나노 공정으로 생산되며 주파수묶음(CA, Carrier Aggregation) 기술을 통해 총 40MHz의 대역폭에서 최대 300Mbps의 다운로드 속도를 낸다. FDD뿐 아니라 중국 등에서 사용되는 TDD 방식과 3GPP에서 승인된 CA 밴드 조합 65개를 모두 지원하는 것이 특징이다.

3G 후방호환성 확보 및 CA를 위한 지원 주파수 대역(Band)이 많아지고 있다는 것도 LTE의 특징 가운데 하나다. 3G의 경우 현재 9개의 주파수 대역이 사용되고 있다. LTE의 경우 그 두배인 19개의 대역을 사용한다. 지원 주파수 대역이 이처럼 많아지면서 무선주파수(RF, Radio Frequency)와 관련된 부품을 줄이는 것이 스마트폰 제조업체들의 새로운 과제로 떠올랐다.

스마트폰 설계시 배터리가 차지하는 면적은 60%에 이른다. 나머지 40%의 공간에 다양한 부품을 삽입해야 한다. 글로벌 로밍이 가능한 LTE 스마트폰을 만들려면 더 많은 주파수 대역을 지원하는 부품을 동일 면적 내에 탑재해야 한다. 이것은 도전과제다. RF 프론트엔드(Front end, 기지국으로부터 신호를 받는 가장 첫 구역)가 스마트폰 PCB 면적에서 차지하는 비중은 전체의 15%까지 줄여야 한다.

RF 프론트엔드는 안테나와 주파수 대역을 매칭하는 튜너 및 스위치, 전력 증폭기, 필터 등으로 구성된다. 기지국으로부터 신호를 받는 가장 첫 구역이 바로 RF 프론트엔드다. 프론트 엔드를 거친 주파수는 트랜시버를 거쳐 모뎀으로 넘어가는 구조다. 주파수 대역이 늘어날 수록 RF 프론트엔드의 숫자는 늘어나게 돼 있다.

퀄컴의 RF360 프론트엔드 솔루션은 40여개가 넘는 다양한 주파수 대역을 한 번에 지원하는 것이 특징이다. 퀄컴의 RF360 프론트엔드 솔루션은 안테나 매칭 튜너인 QFE15xx, 증폭기 및 안테나 스위치를 하나로 합친 QFE23xx, 파워트래커인 QFE11xx으로 구성된다. QFE15xx는 700~2700MHz 대역에서 2G, 3G, LTE에 맞는 주파수를 찾아 안테나와 매칭해주는 제품이다. 이처럼 모든 주파수 대역을 지원하는 안테나 매칭 튜너는 퀄컴 QFE15xx가 최초다. 파워트래커인 QFE11xx은 통신 모드(3G, 4G)에 따라 최대 30%의 통신용 전력 소모량을 낮춰주는 제품이다. QFE23xx는 전력증폭기와 안테나 스위치가 하나로 합쳐진 제품으로 이러한 통합칩을 내놓은 업체 역시 퀄컴이 최초다. 퀄컴은 RF360 프론트엔드 솔루션이 차지하는 면적은 경쟁사 제품으로 구성했을 때와 비교하면 절반 가량으로 줄어든다고 설명했다.

퀄컴 RF360 프론트엔드 솔루션을 탑재하면 단 한 번의 설계로 글로벌 출시가 가능해진다. 상이한 주파수 대역 때문에 국가별·통신사별로 제각기 다른 모델을 개발·공급해왔던 스마트폰 제조업체라면 설계 비용을 절감하고 적기에 신제품 공급할 수 있다고 퀄컴 측은 설명했다. 재고 관리 역시 쉬워진다.

과거 사례를 참조하면, 이 처럼 단일 모델로 글로벌 출시가 가능할 경우 공급량 성장세가 가속되는 것을 확인할 수 있다. 2002년 4개 주파수 대역을 지원하는 GSM폰이 출시됐을 때, 2009년 4개 주파수 대역의 멀티모드 UMTS폰이 출시됐을 때 공급 성장세가 증가했다.

LTE 서비스의 가입자 증가에도 불구, 3G 통신 기술도 여전한 증가세가 예상된다. 기존 3G 망을 재활용하는 관점으로 보면 비용효율적이기 때문이다. 3G의 경우에도 5MHz 대역의 주파수 2개를 하나로 묶어(21+21Mbps=42Mbps)는 CA가 사용된다. 와이어리스 인텔레전스의 조사 자료에 따르면 현재 전 세계 70개국에서 134개 이상의 상용망에서 이 같은 서비스가 실시되고 있다.

5MHz 대역의 주파수 3개를 묶어 15MHz 대역폭에서 최대 다운로드 속도 63Mbps를 지원하는 차세대 3G 서비스도 상용화될 가능성이 있다. 업로드의 경우 5MHz 대역 주파수 두개를 묶어 10MHz 대역폭에서 11.5Mbps를 지원하는 기술도 이미 개발된 상태다. 퀄컴의 최신 모뎀칩과 모뎀통합 애플리케이션프로세서(AP)가 이러한 멀티캐리어(MC) HSPA+ 네트워크를 지원한다.

LTE망을 통한 방송 서비스인 LTE 브로드캐스트도 성장이 기대되는 분야다. 이미 KT는 KT는 삼성전자와 함께 LTE 기반의 동시 동영상 전송기술 개발을 완료하고 이 기술을 적용한 ‘올레 LTE 플레이’ 서비스를 출시해놓은 상태다. 퀄컴은 올해 3개 서비스 업체들이 LTE 브로드캐스트 서비스를 상용화할 것이라고 밝혔다. LTE 브로드캐스트를 지원하는 스마트폰은 퀄컴 스냅드래곤 800을 탑재한 갤럭시노트3가 있다.

<샌디에고(미국)=한주엽 기자>powerusr@ddaily.co.kr

Copyright ⓒ 디지털데일리. 무단전재 및 재배포 금지