빠른 인터넷 속도는 어떻게 만들 수 있는 것일까?

 오늘날 우리는 5G라는 세상 속에서 실시간 유튜브 스트리밍을 보거나, 2시간짜리 영화도 몇 초면 다운로드할 수 있다. 이 다운로드 속도는 몇 년 만에 아주 큰 변화가 체감이 되는 것 중 하나이다. 어떻게 해서 이런 변화를 이뤄 낼 수 있었던 건지 한번 살펴보자.

 

 이 이야기를 이해하려면 기본적으로 알아야 할 사항이 있는데 바로 주파수와 대역폭이다. 주파수라고하면  91.9 Mhz, 107.7 Mhz MBC, SBS 라디오 주파수밖에 몰라도 이해하기 쉽다. MBC는 1초에 91.9백만 번 흔들리는 신호에 라디오 진행자의 목소리를 얹어서 라디오를 송출한다. 라디오 진행자 목소리가 높으면 주파수를 약간 빠르게 낮으면 조금 느리게 함으써 91.9 Mhz의 주파수를 조금씩 바꾼다. 이를 FM(Frequency Modulation)이라고 한다. 그러면 수신자는 그 목소리를 복원해서 라디오를 들을 수 있게 된다. 방송사별로 고유의 전달 주파수를 정부로부터 할당받아서 라디오 음이 서로 방송사마다 겹치지 않게 채널을 나눠서 방송한다. 그래서 주파수별로 정부에게 할당받은 게 MBC는 91.9 Mhz, SBS는 107.7 Mhz인 것이다. 이를 반송주파수라 한다. 여기서 채널과 주파수 개념을 가져와 보자.

위의 설명에 따르면 MBC라디오는 반송주파수가 91.9만번 흔들린다는 뜻이다.오디오 신호가 높은 음은 FM 신호가 촘촘하고 오디오 신호가 낮은 음일때는 FM신호가 늘어진다.

 

라디오는 sbs,mbc 뿐만 아니라 kbs, 국방 fm, 종교방송 등등 수십 가지의 채널이 존재한다.  채널이 많으려면 주파수를 넓게 써야 한다. 왜냐하면 주파수가 넓어야 여러 방송 채널을 구분할 수 있기 때문이다.

 

 둘째로 아까 위에서 언급했다시피 라디오를 진행하려면 91.9Mhz라는 반송주파수에 주파수를 약간 적게 하거나 많게 함으로써 목소리를 Modulation 한다고 했다. 이것 때문에 최저주파수와 최대주파수의 차이가 생기는데 이를 대역폭(bandwidth)라고 한다. 즉 bandwidth가 크다면 라디오 진행자의 다양한 목소리를 전달할 수 있다는 소리이다. 이해하기 쉽게 말하자면 bandwidth가 크다는 건 고속도로 차선 개수가 많다는 의미이다.

 

 위의 2가지 이유때문에 KT, SKT, LG U+ 같은 통신사들이 주파수라는 공공재를 정부로부터 낙찰받으려고 하는 것이다. 왜냐하면 주파수를 넓게 쓸 수 있으면 인터넷 가입자들에게 더 빠르게 인터넷 속도를 제공해 줄 수 있기 때문이다. 결국 통신사들의 장사 밑천은 주파수이다. 대역폭이 크다는 건 고속도로 차선이 많다는 것이고 한 번에 많은 차들을 뺄 수 있다. 이 부분은 이해가 어려울 수 있다.

국내 유명 통신사 3사가 경매로 낙찰 받은 주파수 대역이다 3.42~3.5GHz ->LG U+, 3.5~3.6GHz -> KT, 3.6~3.7GHz -> SKT가 낙찰했다.

 

 통신사들이 주파수 대역을 경매로 낙찰받는다고 하더라도 이는 천문학적인 비용이 든다. 2024년 28Ghz는 경매로 2000억 상당까지 가격이 올랐고 28 ghz 기지국 수천 개를 전국에 설치하는 것까지 정부와 약속해야 한다. 기지국 한 개당 대략 2~3천만 원이 들기에 높은 주파수를 사용하는 것은 회사입장에서 금액적으로 쉬운 일이 아니다. 또한 높은 주파수를 쓰기 위해서는 동반되야 하는 기술들이 있다. 전파의 특성상 주파수가 클수록 도달거리가 짧아지기에 이걸 극복하기에 기지국을 촘촘히 새우거나 사용자에게 신호를 특정방향으로 집중시키거나 여러 개의 안테나를 사용하여 수신하는 등의 노력이 필요하다. 이 또한 전부다 뒷받침되어야 한다는 것이다. 이를 이뤄낸 기술의 집약체가 5세대 이동통신 기술이라고 할 수 있다. 결국 5G의 (주파수 6 Ghz미만, 24 Ghz이상 각각 저속망, 고속망에 해당하고 대역폭은 약 800 Mhz) 높은 전송속도는 4G, LTE(주파수 700 Mhz ~주 2.6 Ghz 대역폭은 약 20 Mhz)와 비교해서 넓은 대역폭이 확보된 결과물이다. 

안테나와 사용자간에 거리는 똑같지만 빔포밍 안테나에 의해 약한 신호를 강한 신호로 바꾸었다.