2G, 3G, 4G LTE 네트워크 종료 업데이트

일부 셀룰러 네트워크가 점점 사라지고 5G 네트워크가 성장함에 따라 전반적인 셀룰러 연결 환경이 바뀌고 있습니다. 이전 네트워크를 기반으로 한 장치를 배포한 기업이 현재 당면한 문제는 이전 네트워크의 기대 수명, 앞으로 4G LTE 네트워크를 사용할 수 있는 기간 및 5G가 필요에 맞게 빠르게 성숙할지 여부에 관한 것입니다. 이 기사에서는 이러한 질문을 자세히 살펴보고 답변해보겠습니다.

이전 네트워크가 중지되는 이유

이동 통신사는 스펙트럼을 재사용하여 새로운 네트워크를 성장시키고 고객에게 더 빠르고 응답성이 뛰어난 기술을 제공할 수 있어야 합니다. 기존 2G/3G 인프라는 새로운 네트워크를 위해 길을 내주어야 하며, 이전 셀룰러 장치는 더 이상 실행할 수 없고 사용 중지되어야 합니다.

이와 관련하여 아주 중요한 두 가지 측정 기준을 다음과 같습니다.

1. 초당 비트 수/Hz로 측정되는 스펙트럼 효율. 사용 가능한 대역폭당 데이터가 얼마나 효율적으로 전송되는지를 나타내는 지표입니다. 여기에서는 변조, 코딩 체계 및 오류 수정이 핵심 역할을 합니다. 4G LTE에서 일반적으로 사용되는 64-QAM 및 256-QAM과 같은 고차 변조 체계에서는 2G 또는 3G보다 최대 8배 더 많은 비트/Hz를 전송할 수 있습니다.
2. 대기 시간. 요청에서 응답까지의 지연 시간이며 셀룰러 네트워크의 응답성을 나타내는 지표입니다. 셀룰러 네트워크 및 기술 업그레이드를 통해 대기 시간은 초기 2G 시대에 초 단위로 감소했고 3G에서는 세 자릿수 밀리초로, 4G LTE 네트워크에서는 두 자릿수 밀리초로 감소했으며 이후 5G 독립형(SA) 네트워크에서는 한 자릿수 대기 시간이 될 것으로 예상됩니다.

다행히도 4G LTE는 앞으로 10년 이상 사용 가능하며 5G 네트워크와 공존할 것입니다. 이 기사에서는 사라지고 있는 2G 및 3G 네트워크에 관한 최근 소식을 제공하고 마이그레이션을 계획 중인 사람들을 위해 4G LTE 및 5G 네트워크의 미래를 전망합니다.

사라지고 있는 2G에 관한 전망

그림 1: 북아메리카의 모든 주요 이동 통신사는 2021년 말까지 2G를 단계적으로 중단합니다. (이미지 출처: Digi)

미국에서는 대형 이동 통신사가 이미 2G 서비스를 종료하는 중입니다.

• AT&T는 2016년 2G 네트워크 서비스를 중지했습니다.
• T-Mobile은 2020년 12월에 2G 서비스를 전면 중단합니다.
• Verizon Wireless도 2020년 말에 2G CDMA 네트워크를 단계적으로 중단합니다.
• Sprint는 2021년 12월에 2G CDMA 네트워크를 종료합니다.

그러나 2G 네트워크 서비스가 완전히 중단되기 전이어도 2G 장치는 더 이상 최적으로 작동하지 않을 것입니다. 예상되는 상황은 다음과 같습니다.

1. 2G 셀룰러 장치를 계속 네트워크에 연결할 수는 있지만 새 장치를 활성화할 수는 없습니다.
2. 이동 통신사는 새로운 네트워크를 온라인으로 제공할 공간을 확보하기 위해 해당 스펙트럼을 재배치할 것이므로 해당 장치는 이전처럼 잘 작동하지 않을 수 있습니다.

전 세계 다른 지역:

• Bell Canada는 2018년에 2G 네트워크를 종료했습니다.
• 캐나다의 이동 통신자 Telus와 Rogers 모두 2G 지원을 중단했습니다.
• 유럽에서는 2G 수명이 더 오래 지속될 전망입니다. Vodafone은 최소 2025년까지 2G 서비스를 지원할 계획입니다. 그러나 그 전에 스펙트럼 재배치를 시작할 가능성이 있습니다.

사라지고 있는 3G에 관한 전망

그림 2: 북아메리카의 모든 주요 이동 통신사는 2022년 말까지 3G를 단계적으로 중단할 계획입니다. (이미지 출처: Digi)

2G 네트워크처럼 3G 네트워크도 결국은 4G LTE를 지원하는 데 필요한 스펙트럼을 사용하므로, 이동 통신사는 3G도 단계적으로 중단할 계획입니다. 또한 3G 장치는 속도 제한이 있어서 기껏해야 3Mbps 정도입니다. 반대로 4G LTE는 더 빠르기도 하고 스펙트럼을 더 효율적으로 사용하여 더 많은 장치에서 가용 스펙트럼을 공유할 수 있습니다.

주요 이동 통신사의 현재 계획은 다음과 같습니다.

• Verizon은 2020년 말에 CDMA 네트워크를 종료합니다.
• AT&T는 2022년 2월에 3G 네트워크를 종료할 계획이며 3G 휴대폰을 더 이상 사용할 수 없게 됩니다.
• T-Mobile은 2021년 말까지 3G 네트워크를 종료할 계획입니다.
• Sprint 3G 네트워크는 2022년 12월에 종료되며 3G 장치를 더 이상 사용할 수 없습니다.

4G LTE 장치 배포를 평가하기에 적절한 시기는 지금이며, 이어서 논의하겠습니다.

4G LTE 네트워크에 관한 전망

그림 3: 2G 및 3G는 곧 단계적으로 중단되지만 가까운 미래에 4G를 단계적으로 중단할 계획은 없습니다. (이미지 출처: Digi)

4G LTE는 결국 사용되지 않게 되겠지만, 종료 시점까지 향후 10년 이상은 계속 살아남을 것입니다. 현재 IoT 배포를 계획하는 기업이라면 LTE 네트워크의 장기 이용 가능성을 무리 없이 계획할 수 있습니다.

실제로 5G가 4G를 완전히 추월하기까지는 적어도 10년 이상이 걸릴 뿐 아니라 4G LTE는 현재 대부분의 응용 분야에서 필요로 하는 모든 대역폭을 제공하며 비용 면에서도 더 효율적입니다. Long Term Evolution을 나타내는 4G LTE는 성장하는 5G 네트워크와 스펙트럼을 매우 효과적으로 공유할 것이므로, 오랜 기간 많은 장치가 4G 및 5G 기능을 모두 사용하여 개발될 것입니다.

현재 5G는 새로움 때문이든 초기 리미티드 평가를 수행하기 위해서든 높은 프리미엄을 기꺼이 지불하려는 얼리 어댑터가 주로 사용하고 있습니다. 모든 신기술과 마찬가지로 중요한 점진적 개발이 선행되어야만 광범위한 채택이 가능합니다.

5G 채택을 위한 주요 고려 사항

다음은 현재 시스템의 마이그레이션 계획에 도움이 되는 몇 가지 중요한 고려 사항입니다.

• 5G 네트워크는 최첨단이지만 현재 적용 범위가 제한되어 있고 "모든 사용 사례에 적용되는 하나의 유비쿼터스 네트워크"라는 5G 비전을 제공하기 위해서는 네트워크 인프라가 발전해야 합니다.
• 5G mmWave와 같은 기술은 건물이나 울창한 수목과 같은 장애물이 있는 지역이나 강수나 눈이 많이 내리는 지역에서는 적합하지 않습니다. 이중 창도 5G mmWave 신호를 차단할 수 있습니다.
• 노드 밀도뿐만 아니라 신호 잔존을 보장하기 위한 개발과 테스트가 필요하므로 완전한 5G 롤아웃은 지역에 따라 향후 3~5년 이상이 걸릴 것입니다.

그림 4: 5G는 빠른 데이터 속도, 큰 장치 밀도 및 적은 대기 시간을 지원합니다. (이미지 출처: Digi)

• 4G LTE와 마찬가지로 5G도 장기간에 걸쳐 개선되고 그 과정에서 가치가 점차 좋아질 것입니다. 이 점은 3GPP(3^rd Generation Partnership Project)에서 릴리스에 함께 포함된 5G 기술의 사양에서 아주 잘 확인할 수 있습니다.
  • 2018년 12월의 최초 5G 릴리스인 3GPP 릴리스 15는 기반과 초광대역 이동통신(고속 응용 분야를 의미함)에 중점을 두었습니다.
  • 릴리스 16(5G 2단계라고도 함)은 2020년 7월에 출시되었습니다. 릴리스 16은 중요 업무용 제어에 중점을 두었지만 초광대역 이동통신도 발전시켰습니다.
  • 2021년 말이나 2022년 초로 예정된 릴리스 17은 대규모 IoT(사물 인터넷)에 초점을 두고 있으며 낮은 대기 시간과 위성을 통한 5G의 다른 두 영역도 개선할 것입니다.
    

4G LTE와 5G가 공존하는 방법

이동 통신사가 4G LTE를 수용하기 위해 2G 및 3G 네트워크를 종료해야 했지만 4G와 5G의 경우는 다릅니다. 5G는 mmWave와 같은 새로운 스펙트럼을 사용하며 4G 기존 스펙트럼과 함께 작동할 수 있습니다. 동적 스펙트럼 공유(DSS) 덕분입니다.

동적 스펙트럼 공유(DSS)란 무엇입니까?

DSS는 동일한 주파수 대역에 4G LTE와 5G를 모두 배포할 수 있는 기술입니다. 사용자 요구에 따라 두 기술 간에 스펙트럼 리소스를 동적으로 할당합니다.

DSS가 없으면 20MHz의 4G LTE 스펙트럼을 사용할 수 있는 사업자는 해당 스펙트럼을 분할해야 합니다. 즉, 10MHz의 스펙트럼을 4G LTE에 할당하고 모든 LTE 사용자를 해당 10MHz의 스펙트럼에 집어넣어야 합니다. 그러면 처음에 5G 사용자 수가 최소에 불과하겠지만 나머지 10MHz 스펙트럼을 5G에 사용할 수 있습니다.

DSS를 사용하면 사업자가 스펙트럼을 분할하거나 4G LTE 또는 5G만을 위한 전용 스펙트럼을 지정할 필요가 없습니다. 대신 20MHz 스펙트럼을 두 기술 간에 공유할 수 있습니다. 처음에는 스펙트럼이 대부분 4G LTE에 사용되겠지만 5G 장치 수가 늘어남에 따라 점점 더 많은 스펙트럼이 5G에 사용될 것입니다. 결국, 15~20년 내에 사용 중인 4G LTE 장치가 거의 없게 되고 대부분의 스펙트럼이 5G에 사용될 것으로 예상됩니다.

동적 스펙트럼 공유를 사용하면 이동 통신사가 동일한 스펙트럼 대역을 4G와 5G 모두에 사용할 수 있습니다. 도로 교통을 예로 들면 DSS는 버스용과 자동차용 도로를 따라 건설하는 대신 큰 고속도로 하나를 만들고 다른 차량 유형에 별도의 차선을 할당하는 것과 같습니다.

5G 비독립형에서 5G 독립형으로 발전

셀룰러 라우터와 같은 많은 5G 장치는 4G 및 5G 무선 통신을 모두 갖추도록 제작되어 두 네트워크에 연결할 수 있을 것입니다. 5G 초기에는 먼저 4G LTE에 연결한 다음 가능한 경우 5G 네트워크에 연결해야 합니다. 이를 5G 비독립형(NSA)이라고도 합니다.

처음에 대부분의 데이터는 4G LTE를 통해 전송됩니다. 하지만 시간이 지남에 따라 5G 적용 범위가 확장되고 셀 방식 인프라가 5G 독립형(SA)으로 전환되면 점점 더 많은 데이터가 5G를 통해 전송되고 셀룰러 장치는 4G LTE를 통한 우회 없이 5G 네트워크에 직접 연결할 수 있습니다. 따라서 계속 도로 교통을 예로 들면 고속도로에서 차선이 커지는 것처럼 5G가 결국 4G를 추월할 것입니다.

LTE-M 및 NB-IoT가 5G에 어떻게 맞춰집니까?

가까운 장래에 많은 수의 LTE-M 또는 NB-IoT 장치를 설치해야 한다고 가정해 보십시오. 5G를 사용할 수 있게 되면 이러한 장치는 곧 사용 중지될까요? 5G가 제공될 때까지 배포를 미뤄야 할까요?

LTE-M 또는 NB-IoT는 4G LTE 기술이지만 5G를 염두에 둔 LTE의 장기 발전 패러다임의 일환으로 개발되었기 때문에 관련 기술을 제대로 선택했다는 것으로 대답을 대신합니다.

LTE-M 및 NB-IoT를 처음 설계할 때 특정 LTE-M 및 NB-IoT가 5G 시스템의 대역 내에서 작동하거나 공존할 수 있도록 하는 5G 설계에 특별한 주의를 기울였습니다. 덕분에 4G LTE를 더 이상 사용할 수 없게 되는 시기 이후의 미래 5G와의 이후 버전 호환성을 제공합니다.

앞서 언급했듯이 2021년 말/2022년 초로 예정된 릴리스 17은 대규모 IoT에 중점을 두는 첫 번째 릴리스입니다. 즉, 칩셋과 장치가 이르면 2022/2023년에 출시될 것입니다.

지금 5G를 준비하는 네 가지 방법

5G를 준비하기 위해 지금 무엇을 할 수 있을까요? 지금 업그레이드해야 하나요, 아니면 기다려야 할까요? 현재 5G가 실제로 필요할까요? Digi는 현재 이와 같은 많은 질문을 고객에게 받고 있습니다. 이러한 질문에 대한 응답으로 다음과 같은 실천 가능한 과정을 마련했습니다.

1. 5G 응용 분야 식별

속도가 빨라지고 대기 시간이 줄면 운영이 최적화될 수 있는 응용 분야를 식별합니다. 주된 예는 기계 학습 및 예측 유지 관리를 위해 Edge 컴퓨팅을 활용하는 응용 분야입니다.

향후 5년간 데이터 볼륨, 대기 시간 및 전력 요구 사항 측면에서 응용 분야 요구 사항이 변경될까요? 예를 들어 LTE-M 및 NB-IoT는 이전에 2G/3G로는 불가능했던 새로운 비즈니스 모델과 새로운 배터리 작동 장치를 가능하게 합니다.

추가 질문: 어떤 종류의 5G가 필요합니까? 적용 범위는 전국에 걸치지만 성능은 지금의 4G LTE와 유사한 5G sub-6이 필요합니까? 아니면 인구 밀도가 높은 도시 환경에서 주로 사용할 수 있는 고속 5G mmWave가 필요합니까? 앞서 설명했듯이 지역에 따라 일부 스펙트럼을 사용할 수 없고 스펙트럼 가용성은 시간에 따라 진화하므로 중요한 요소입니다. 5G를 사용하려 하십니까? 아니면 기존 장비를 교체하려 하십니까?

2. 장치 재고 조사

4G에서 5G로의 적절한 발전 경로를 이해하면 미래를 계획하는 데 도움이 됩니다. 2G 또는 3G 장치를 여전히 사용 중이거나 응용 분야에서 더 빠른 프로세서와 4G 기가비트 LTE 셀룰러 속도를 갖춘 최신 4G LTE 장치로 업그레이드할 수 있는 1세대 4G 장치를 사용하고 있을 수 있습니다. 이 경우 모듈식 장치 또는 "5G 지원" 장치를 찾습니다. 일반적으로 이러한 장치는 무선 업그레이드를 통해 5G를 지원할 수 있는 성능과 인터페이스를 갖추고 있습니다.

3. 현재 배포를 유지하는 데 드는 비용 또는 위험을 수량화

2G 또는 3G 장치를 아직 사용 중인 경우 네트워크 종료로 인해 연결이 끊어지거나 서비스가 중단될 위험이 있습니다. 4G LTE 장치를 사용 중인 경우 일반적으로 괜찮다고 보이지만 장치의 사용 기간을 확인하고 1:1 교체 또는 최신 장치로의 업그레이드를 결정합니다. 장치 보안과 펌웨어 업데이트가 고려할 중요 요소입니다. 항상 그렇듯이 Digi는 이러한 선택을 안내할 수 있습니다.

4. 마이그레이션을 위한 비즈니스 사례 만들기

5G로 전환할 시기와 전환할 가치가 있는지 여부를 보여 주는 비용/이익 분석을 수행합니다. 대규모 마이그레이션의 일부로 유용한 중간 기술 단계를 살펴봅니다. 예를 들어, 5G가 제공될 때 업그레이드 경로도 지원하고 적용 가능한 비즈니스 사례에서 5G로의 마이그레이션을 지원할 수 있는 모듈식 하이엔드 4G LTE/5G 지원 장치를 고려합니다.

장치 및 모바일 네트워크 운영자 파트너와 협력하여 장치 및 네트워크 가용성 일정을 조정합니다. 실외 5G mmWave 장비의 비용과 같은 설치 비용을 고려합니다.

변화를 위한 계획

현재, 특히 선진국에서 장치 배포를 준비하는 경우 대부분의 응용 분야에서 충분한 속도와 낮은 대기 시간을 안정적으로 제공하는 4G LTE를 선택하는 것이 좋습니다.

저개발국가의 경우 4G LTE가 앞으로 수십 년간 표준으로 유지될 것입니다.

동시에 5G 네트워크 적용 범위가 확장되고 5G 기술이 궁극적으로 자율 주행차와 같은 첨단 기술의 판도를 바꿀 것으로 예상되는 초고속 및 낮은 대기 시간을 제공할 것입니다.

2G/3G 장치 배포의 경우 실행 가능한 기간이 제한되어 있으므로 안심하고 4G 배포를 시작하거나 계속할 계획을 세워야 합니다. 상업 또는 산업 환경에서 5G를 조기에 채택하여 선구자가 되어 보십시오. Digi에 연락하여 향후 계획과 응용 분야 요구 사항에 맞는 지원을 받는 방법을 논의하십시오.