무선통신ㆍ방송 서비스 및 기술 발전 전망

최재익* 김재명**

본 고는 진화하는 생명체라고 할 수 있는 무선통신 분야에 대한 서비스 및 기술 발전 전망을 기술하였다. 무선통신 분야인 이동통신, 위성통신, 방송 및 무선 응용 분야 등에 대한 서비스 및 기술의 발전을 전망하였는데, 이들 분야는 무선통신 서비스에서 서로 독립적인 개념보다는 보완적 상호 작용을 일으키는 방향으로 승화될 것이다. 이동통신기술, 양방향 디지털 방송 및 광대역 멀티미디어 기술 등에 의한 다양한 매체 및 서비스의 융합으로 초고속 이동 멀티미디어 서비스가 급속히 발전되어, 결국 21세기 지식 정보화 사회의 기반이 될 범세계적 실감 대화형 이동 멀티미디어(GRIMMS: Global Realistic Interactive Mobile Multimedia Service)라는 무선 세계(Wireless World)를 전망하였다. ▧

I. 서 론

수만 년 전부터 인간은 자신의 의사를 전달하기 위하여 불이나 종이 등의 매개 수단을 사용해 왔으며, 19C 후반 헤르쯔의 전파 확인 및 마르코니의 전파 실험이 성공한 이후부터 본격적으로 전파를 의사전달 수단으로 사용하기 시작하였고, 현재에 이르러서는 무선을 이용한 무선통신 및 방송의 사용이 급진적으로 발전되었다.

무선통신ㆍ방송 서비스는 일상의 정보를 디지털 방식으로 전파를 이용하여 음성, 문자, 화상 및 영상 등의 복합 기능을 갖는 멀티미디어 서비스를 제공하고, 사용자에게 고품질 및 고기능으로 언제, 어디서나 원하는 서비스를 제공하게 함으로써 미래의 지식 정보사회를 실현하는 필수 수단이 될 것이다. 특히, 미래 지식 정보사회에 있어서 무선통신ㆍ방송 서비스는 인간 중심의 개인통신 시대 실현, 정보통신 대중화와 정보 공유 평등화, 지구촌 단일 통신권 실현이나 복지 사회 구현에 필요한 복지통신 실현에 있어서 중요한 역할을 하게 될 것이다. 본 고에서는 이러한 미래정보지식사회를 이끌어갈 무선통신ㆍ방송에 대하여, II장에서는 21세기 무선통신 산업 발전을 전망하고, III장에서는 무선통신 서비스 및 기술의 발전 방향에 대하여 이동통신, 위성통신, 방송 및 무선 응용 등으로 편의상 분류하여 분야별로 기술하고, 마지막으로 IV장에서는 이들의 상호 작용과 융합에 대하여 서술함으로써 결론을 맺고자 한다.

II. 21세기 무선통신 산업 발전

무선통신 및 방송을 이용한 인간의 욕구 충족은 단순한 의사전달 목적을 뛰어넘어 전파 매체를 이용한 정보의 수집, 필요한 정보의 생산 및 분배 등 다양한 형태로 변모하고 있다. 이러한 전파 정보통신 및 방송은 이제 국가경제 및 국민복지에 필수 불가결한 요소로 등장하고 있다.

전파를 이용하는 무선통신 및 방송이 정보화 시대에 전달 매체의 근간으로 등장하고 있는 현실에서, 아시안 월스트리트저널(Asian Wall Street Journal)은 2000년 뉴밀레니엄 경제조류를 전망하는 특집에서, (그림1)에서 보인 바와 같이 인터넷보다는 무선통신과 생명공학을 새 천년의 유망 발전 분야로 전망하고 있으며, 무선통신을 “진화하는 생명체”로 단정하여, 현재 활성화되어 꽃피우고 있는 무선통신 시대가 전파기술 및 무선 서비스의 다양화를 거쳐 통합ㆍ복합되어 급진적으로 발전할 것으로 전망하고 있다.

무선통신은 (그림2)에서 보여주는 바와 같이 주파수의 이용이 확대되어 가고 있으며 이동통신, 위성통신 뿐만 아니라 방송 및 무선 응용 산업이 크게 발전할 것이다.

새로운 무선통신 산업으로서 대용량 멀티미디어 서비스의 적기 공급 및 시설의 유지보수가 용이하며, 짧은 전송거리로 인한 단말의 소형화와 짧은 전송지연 시간 등 위성과 지상 이동통신의 장점을 갖추고 경제성까지 갖춘 성층권 통신시스템이 출현하고 있다.

최대 전송 속도가 2Mbps인 IMT-2000서비스에 이어서 고품질, 초고속의 광대역 멀티미디어 트래픽을 수용하기 위하여 주파수 자원 확보가 용이한 SHF/밀리미터파 대역을 이용하여 수십 Mbps 이상의 전송 속도를 지원하는 광대역의 이동/무선 액세스 서비스 및 ITS(지능 교통 시스템)가 도입될 것으로 예측된다.

유선망과 동일한 품질과 전송 속도를 제공하는 무선 LAN및 MAN, 가정 내의 가전 제품의 감시 및 제어, 관리 등을 위한 무선 홈 네트워크 서비스가 제공될 것이다.

방송 서비스는 방송매체의 다양화, 디지털화, 광대역화 및 초고속화가 이루어지고 동영상 정보 분배기능에 양방향성이 추가되어 대화형 정보서비스로 제공될 것이다. 방송에서 인터넷과 전자상거래가 구현됨에 따라 사용자의 요구가 선택형에서 요구형으로, 그리고 궁극적으로는 창조형으로 발전될 것이다.

이와 같이 무선을 이용한 통신서비스는 고정 유선통신의 개념에서 고정 무선통신, 이동 무선통신, 그리고 멀티미디어 정보통신 등으로 진화하고 있으며, 2010년경에는 무선기술의 통합 고도화에 의한 통신방송 융합으로 이동 무선 멀티미디어 서비스 산업이 출현할 것으로 전망된다.

이들 서비스 및 기술 발전을 알아보기 위하여 다음 장에서는 이동통신 분야, 위성통신 분야, 방송 분야 및 무선 응용 분야 등으로 분류하여 설명하기로 한다.

III. 분야별 서비스 및 기술 발전 전망

1. 이동통신 기술

선진 각국은 저렴한 가격, 무선 인터넷 기반 서비스, 대용량, 대규모의 시장성 등을 목표로 경쟁적으로 IMT-2000 시스템 구현을 위한 기술개발에 전력을 기울이고 있고, All IP 차세대 망 기술, 용량 증대를 위한 스마트 안테나 기술 및 간섭제거 기술, 그리고 다중모드가 가능하게 하는 SDR(Software Defined Radio) 기술 등에 기반한 핵심기술들을 상용화 기술수준으로까지 끌어올리기 위해 크게 노력을 기울이고 있다. 또한, 5GHz 대를 중심으로 하는 무선 LAN 및 무선 MAN 기술과 서로 다른 무선 시스템 및 망간의 연동을 통하여 언제, 어디서, 누구에게든지 무선 인터넷 서비스를 제공하기 위해 요구되는 접속망 기술 개발에 전력을 기울이고 있다. 특히, 군사 목적으로 개발된 UWB(Ultra Wide Band) 기술의 공중 이동통신 분야에의 활용을 검토하고 있다.

미국은 NSF(National Science Foundation) 프로그램, 유럽은 IST(Information Society Technologies) 프로그램, 일본은 NTT DoCoMo Wireless Laboratories, 중국은 CATT (China Academy of Telecommunications Technology)를 중심으로 차세대 이동통신 핵심기술 개발을 활발히 진행하고 있다. 미국에서는 정보의 자유로운 접속에 대한 무한한 욕망에 의한 폭발적 인터넷 접속에 대비하여 수십 Mbps급 차세대 이동통신 시스템의 여러 세부 전문 분야에 대한 원천 기술을 개발하고 있다. 향후 10년 이내에 이를 통한 정보 접속의 획기적인 도약을 이루는 무선 이동통신 기술의 혁명을 일으킴으로써 우리가 일하고 배우고 생활하는 방법을 완전히 바꾸게 될 것이라는 것이다.

유럽에서는 차세대 이동통신 시스템에 “Re-configurable Radio”라는 현재와 미래에 적용 가능한 신기술 무선통신 개념과 더불어 위성방송, 인터넷 프로토콜 및 멀티 캐스팅 등의 위성 기반 양방향 통합 시스템에도 중점을 두고 있다.

또한, 일본은 1996년 MMAC-PC(Multimedia Mobile Access Communication - Promotion Council) 설립을 시작으로 IMT-2000 이후에 사용될 고성능 무선 시스템에 대한 연구개발을 수행해 왔으며, 최대 30 Mbps의 고속 이동 무선 액세스(옥외, 옥내), 밀리미터파 대역(30~300 GHz)을 이용하여 최대 156Mbps의 전송 속도를 제공하는 초고속 무선 LAN(옥내), 5GHz 대 이동 액세스(옥외, 옥내), 최대 100Mbps의 전송속도를 제공하는 무선 Home Link(옥내) 등에 관한 연구를 진행하고 있다.

이러한 국제적 연구들을 토대로 ITU에서는 IMT2000 이후의 시스템에 대한 장래 발전 및 전개 방향에 대한 연구를 진행하고 있다. 이를 통한 이동컴퓨팅과 정보기술의 급속한 발전은 멀티미디어 이동통신 시스템과 인터넷 프로토콜(All-IP)에 대한 욕구를 만족시킬 것이며, 이것은 기존의 주파수이용 개념과 무선전송 기술에 변화를 주게 될 SDR을 포함한 차세대 이동통신 시스템에 대한 연구를 촉진할 것이다.

이상과 같은 이동통신 기술의 발전을 물리계층, 무선 액세스 계층 및 핵심 망 기술로 분류하여 <표1>에 나타내었으며, 이동통신 서비스 발전 모습을 (그림 3)에 나타내었다.

여기서 물리계층은 제한된 주파수 자원의 사용 효율을 높이고 무선 채널의 변화에 능동적으로 적응하면서 물리계층의 주요 요소기술이 결합되는 방향으로 발전되며, 특히 저전력형/저복잡도로 단말기를 구현하기 위한 통신 방식과 SDR 기반으로 물리계층을 구현하는 방향으로 전개될 것이다. 무선 액세스 계층은 이동통신 서비스의 다양화 및 멀티미디어화, 패킷 기반의 Mega/Macro/Micro/Pico Cell 환경에서 중단 없는 서비스, 셀내 채널 용량의 증대, 트래픽 특성 및 채널 특성에 따른 적응적 셀 구성, 그리고 국제적 로밍이 가능하고 개인 이동성을 고려한 저렴한 가격과 중단 없는 핸드오프가 제공되도록 할 것이다.

핵심 망 계층에서는 정보 속성이 음성 위주에서 영상 및 데이터를 포함하는 멀티미디어 데이터로 변화(2010년도에는 데이터 트래픽의 비중이 90% 이상으로 예상)될 것이며 핵심망 스위칭 방식이 회선교환 방식에서 회선+패킷교환 방식의 혼합방식으로 발전하고 중기적으로는 순수 패킷교환방식으로의 발전이 예상된다. 다양한 종류의 분산된 개별망 서비스에서 유선/무선/방송/인터넷 등이 통합된 형태의 통합망 서비스로 발전하여 네트워크를 구성하는 기능요소(Functional Entity)의 분산화(Distribution)와 제어 방식의 분산화(Decentralization)를 추구할 것이다. 특정 서비스에 고정된 망구조에서 다양하게 변화될 수 있는 가변형 구조(Re-configurable Network)의 네트워크로 발전하여 Dynamic & adaptive re-configurable네트워크로 진화할 것이다.

결국 IMT-2000 이후의 차세대 이동통신 시스템은 다음과 같은 조건을 만족하는 방향으로 전개될 것이다.

- 방송, 이동 및 고정 서비스의 구분이 애매한 혼합형으로 발전

- 다양한 환경(high/low tier movement, indoor, 위성 등)에서의 활용

- 국제적으로 합의된 주파수 대역 사용

- 터미널 및 개인 이동도의 지원

- 다른 시스템으로의 로밍 및 핸드오버 지원

- 글로벌, 사설망에서 공중망으로, 옥내에서 옥외로의 seamless 지원

- 데이터 전송률[2Mbps](full movement)부터 [20Mbps](still) 이상 지원

- 유선 네트워크에 상응하는 품질 보장 등

2. 위성통신 기술

최근 들어 통신위성을 이용한 초고속 인터넷/멀티미디어 서비스, DTH 서비스 등 국내외 통신방송위성 서비스 수요가 증가함에 따라 통신 방송 위성 시장규모가 급격히 신장하고 있다. 위성통신 기술은 고기능, 이동형, 초소형(예: 집적화, MMIC, ASIC 등), 고성능, 지능형, 광대역, 초고속으로 발전하고 있다.

위성통신 분야의 중장기적 기술발전 전망은 크게 디지털 기술의 발전, 주파수대의 고주파수화, 그리고 위성의 대형화 및 대용량화, 지구국의 소형화, 위성통신 서비스의 복합화로 요약될 수 있다. <표 2>는 위성기술의 발전형태 및 전망을 보인 것이다.

위성궤도 및 주파수 자원은 한 국가의 천연자원과 마찬가지로 매우 한정되어 있으며 국가간의 확보 경쟁이 매우 치열하다.

위성중계기는 증폭기의 소형화, 경량화, 제작/조립 기간의 단축 및 신뢰도 향상을 위하여 MMIC 회로를 이용한 부품개발 기술이 점차적으로 증가하고 있으며, Ka 대역 및 밀리미터파를 활용하기 위한 고도의 부품 및 패키징 기술을 개발하고 있다.

위성관제 기술은 위성체 탑재형 관제, 지식베이스 기반 인공지능형 관제시스템, 관제 자동화 기술, 웹을 이용한 관제기술, 여러 관제망을 통합하는 분산형 관제 형태로 발전하고 있다.

위성을 이용한 인터넷, 멀티미디어 등의 초고속 위성서비스를 제공하기 위해서는 Ka 대역 및 밀리미터파 대역 등의 고주파수 대역 사용이 필수적이고 전파 환경에 따라 효율적이고 경제적인 서비스가 가능하도록 하는 고효율의 위성다중접속 기술, 적응형 전송 기술, 채널 상태 검출, 예측 및 전송방식할당 기술, 오류정정 부호화 기술, 변복조 등의 기술이 발전될 전망이다. 또한, 고속(수백 Mbps~1Gbps)의 멀티미디어 서비스 제공하도록 하는 위성 ATM기술을 개발하고 있다.

일본 CRL(Communications Research Laboratory)의 차세대 기가비트 위성통신 시스템은 약 1.2 기가 비트급 광대역 정지위성으로 2005년경에 운용될 것이며, B-ISDN 호환의OBP ATM 스위치, Active Phased Array의 Ka대역 Scanning Spot Beam Antenna, 광대역 위성간 optical antenna 등이 사용될 예정이다.

미국 ACTS Gigabit Satellite Network 프로젝트로 NASA와 ARPA(Advanced Research Projects Agency)의 공동후원과 BBN 및 모토로라에 의해 개발된 기가비트 망은 ACTS를 이용하여 위성링크의 성능 및 지상/위성 기가비트 망 사이의 ATM 전송 서비스 등을 수행하고 있다.

유럽은 디지털 위성방송 서비스와 함께 양방향의 통신 서비스를 제공하기 위한 IP(Internet Protocol) 및 MPEG2 TS(Transport Stream) 기반의 위성 멀티미디어 기술 개발과 더불어 IMMIS (Interactive MultiMedia via Intelsat Satellite)는 ISIS(Interactive Satellite multimedia Information System)를 개발하고 있다.

이와 더불어 이동위성을 이용하여 정지 시 뿐만 아니라 이동 중에도 사용자에게 고속의 인터넷 접속이 가능해질 것으로 전망된다. 이동위성 인터넷 지구국을 통해 모든 단말 또는 특정 그룹의 단말에 동일한 정보를 보낼 수 있는 방송형 및 멀티캐스팅 서비스 제공이 가능하게 될 것이다.

이동위성통신 기술은 유선 고정통신의 음성, 데이터 서비스에서 글로벌 무선 개인이동통신 멀티미디어, 인터넷 서비스로 급격하게 변하게 하고 있으며, 전세계적으로 글로벌 이동통신 서비스에 대한 수요를 만족시키기 위해 지상 이동통신 시스템과 실질적인 글로벌 로밍을 가능하게 하는 이동위성통신 시스템간 통합으로 발전될 전망이다.

실질적인 글로벌 서비스를 가능하게 하기 위해 필수적으로 요구되는 이동위성접속망은 이러한 통합 이동통신시스템에서 동일한 IP 핵심망 환경에서 운용하게 하여 지상의 차세대 이동통신망과 연계될 것으로 보인다.

위성체에서의 위성탑재 신호처리(On-board Processing: OBP)와 안테나 다중 스폿빔 등의 기술개발로 단말국의 소형화가 가능하게 될 것이고, 또한 지구국 기술 자체에서도 소형 경량화를 위한 다양한 기술이 개발 발전되어 추후 다양한 멀티미디어 서비스가 가능한 휴대/이동형 위성단말기의 확대 보급이 가능하게 될 전망이다.

향후 범세계적 위성통신망 구축과 저궤도 이동통신의 확산으로 국가간 경계 및 통신영역이 사라지게 되고 차세대 위성통신은 이동성이 특히 강조됨으로써 차세대 이동통신 시스템에 중요한 역할을 하게 될 것이다.

따라서 차세대 위성통신 단말은 휴대 및 이동이 간편하면서도 다양한 정보를 제공할 수 있는 형태로 발전될 것으로 전망된다.

3. 방송 기술

방송은 기존의 방송망을 통한 고품질의 방송 프로그램 전송의 범주를 벗어나서, 위성망, 이동통신망, 지상 고정망 등의 유무선 인터넷 망에 의한 다양한 전송매체를 통한 가변 품질의 프로그램 및 정보전달 수단으로 확대될 것이다. 이를 위한 다양한 형태의 이동 및 휴대 단말기가 급속히 보급될 것이다.

방송 매체의 다양화와 방송 프로그램(기존의 방송 채널)의 확대에 따라, 각 방송 시청자의 취향 및 관심 분야에 맞는 맞춤형(customized) 방송 서비스에의 요구가 증대되고 있으며, 이러한 서비스를 제공하는 정보 가공형, 또는 부가정보 제공형 사업자 및 이를 가능케 하는 소프트웨어 에이전트 기능이 장착된 단말이 출현할 것이다.

 데이터 방송서비스가 시작되고 방송을 통한 부가정보의 전달이 용이해짐에 따라 양방향 전송 및 TV를 기반으로 한 전자상거래(T-commerce: Electronic Commerce on TV)가 확대될 전망이다. 인터넷을 통한 방송서비스가 확대됨으로써, 기존의 시공간적으로 제한을 받던 방송으로부터 언제 어느 곳에서든 원하는 방송서비스를 받을 수 있는 환경(TV Anytime, TV Anywhere)이 되고 있다. 이에 따라 특수한 수요층, 또는 특수한 분야를 대상으로 하여 특화된 프로그램을 제공하는 새로운 소규모 사업자의 방송산업 진출이 확대될 것이다. 프로그램 제작ㆍ편집, 전송ㆍ송출, 방송 단말기기 및 방송서비스 산업 등 방송산업 전 분야에 걸쳐 디지털 통신ㆍ방송ㆍ컴퓨터 산업이 융합된 형태로 발전되고 있다.

 (그림 5)는 방송 서비스의 발전 추세를 전망한 것이며, <표3>은 방송기술의 분야별 발전 전망을 나타낸 것이다.

전송ㆍ송출 기기는 다매체 다채널화 환경에 적합한 디지털 방송 전송 장치와 다채널/고품질 A/V 인코더 및 멀티미디어 데이터 방송용 서버 장치로 발전되어 매체 통합의 양방향 방송 전송장치로 발전될 것이다. 방송 단말기기는 전통적인 TV형과 PC형의 점진적 융합이 예상된다. 초기시장은 고화질에 중점을 둔 디지털 단말기 시장 중심의 산업발전에서 점차 다기능화 되고 매체 통합 수신장치로 발전되어 통합 STB, PC형 TV단말, 홈 서버 및 홈 네트워크 기능을 갖게 될 것이다. 언제 어디서나 네트워크에 연결된 컴퓨터에서 방송을 즐길 수 있는 장점을 이용한 인터넷 방송국이 급격히 증가하며, 특수한 수요층 및 관심 분야를 위한 프로그램 개발도 활성화 될 것이다. 방송은 아직까지 남녀노소를 불문하고 모든 사람이 손쉽게 접하고 사용하는 매체로서, 데이터 방송과 양방향 전송 채널의 사용이 보편화됨에 따라 방송 기반의 전자상거래가 급속히 확대되고 있다. 아직 3D TV가 기존의 방송망을 통한 서비스로 제공되기에는 더 시간이 필요할 것으로 전망되나, 인터넷 방송 등에서는 3차원 영상의 장점을 크게 부각한 프로그램 제작에 적용되며, 조기에 활성화될 가능성이 있다.

4. 무선 응용 기술

이상에서 언급한 이동통신, 위성통신, 방송 이외에 여러 가지 형태의 지상 무선통신이 있다. 본 고에서는 이를 무선 응용 기술이라고 정의하였으며 무선 LAN, 광대역 무선 멀티미디어 기술, 차량용 양방향 멀티미디어(ITS) 기술, 성층권 통신 시스템 등으로 분류하여 서술하고자 한다. 이러한 기술은 <표 4>와 같이 고속화, 고주파수화, 소형화 및 통합/다기능화에 의하여 발전할 것이며, 서비스의 진화는 (그림 6)과 같이 전망된다.

가. 무선 LAN

무선 LAN은 배선이 불필요하고 단말의 재비치가 용이하며, 이동중에도 통신이 가능하고 빠른 시간 안에 LAN 구축이 가능하다는 장점을 바탕으로 시장이 빠른 속도로 증가하고 있다. 무선 LAN은 초기 900MHz 대를 이용해 100~450kbps 정도의 전송 속도를 지원하는 데 그쳤으나, 최근에는 관련 기술의 발전과 IEEE 802.11 및 ETSI 등의 표준화에 힘입어 전송 속도가 점차 증가하고 있다.

5~6GHz 비허가 주파수 대역을 위한 광대역 무선접속 망에 대한 표준화를 위해 2000년 말 IEEE 802.16내에 새로 구성된 그룹인 IEEE 802.16.4에서는 무선 LAN간 연결을 위해 광대역 무선접속 기술을 이용하거나, 광대역 무선접속 망(또는 무선 MAN)의 효율적인 확장을 위해 무선 LAN을 이용하는 개념을 고려하고 있어 무선 LAN과 광대역 무선접속 망(BRAN 또는 BWA 또는 무선 MAN)간의 정합이 이루어 질 것으로 전망된다.

또한 최근 ADSL, B-WLL, 디지털 케이블 모뎀, 디지털 위성 및 지상파 방송 등 다양한 광대역 망의 등장에 따라 가정까지 광대역의 정보 파이프가 연결됨에 따라 가정 내의 다양한 가전 기기를 상호 연결하고 또한 이들을 고속의 외부 액세스 망과 연결해주는 고속 광대역의 홈 네트워크에 대한 관심이 크게 증가하여 IEEE 1394와 같은 표준이 개발중이며, 이와 함께 무선 망의 기본적인 장점을 바탕으로 고속의 무선 홈 네트워크 기술도 크게 발전되고 있다. 향후의 실내 무선 LAN 및 홈 네트워크은 광대역 멀티미디어 응용 서비스의 지원 등을 위해 유선망과 동일한 전송 속도와 서비스 품질을 제공해야 할 것이며, 따라서 155Mbps 또는 그 이상의 전송 속도와 다양한 수준의 QoS 요구를 만족할 것으로 예상된다.

무선 LAN 및 홈 네트워크 등 실내 무선망의 고속화에 대한 요구가 크게 증가함에 따라 최근에는 주파수 자원이 풍부한 밀리미터파 대역을 이용한 초고속 LAN이 크게 주목을 받고 있다. 밀리미터파 대역은 높은 신호감쇠에 의해 짧은 거리에서의 주파수 재사용이 가능하고 주파수 자원이 풍부하여 초고속 전송이 가능하며, 또한 안테나 및 RF 장치가 매우 소형이기 때문에 초고속 무선 LAN을 위한 최적의 주파수 대역이라 할 수 있다. 향후에는 가정뿐만 아니라 사무실 등에서도 동기 서비스에 대한 요구가 일반화 될 것으로 예상되며, 따라서 개발될 초고속 무선 LAN은 비동기 및 동기 서비스를 동시에 수용할 수 있어야 할 것이다. 무선 LAN 시장은 매우 빠른 속도로 성장할 것으로 예측되고 있으며, 특히 밀리미터파 대역 초고속 LAN의 경우 실내에서의 광대역 멀티미디어 서비스에 대한 기대가 점점 높아져 가는 상황을 고려할 때 상기의 기술적인 문제가 해결되고 관련 장비의 저가화가 어느 정도 달성되는 시점부터 시장 규모가 크게 증가할 것으로 예상된다.

나. 광대역 무선통신 멀티미디어 기술

지금까지의 무선통신은 마이크로파대 이하를 주로 이용하였으나, 향후 가용 대역폭이 큰 밀리미터파 대역(30~300GHz)을 이용한 무선통신으로 발전될 전망이다. 가입자망을 보다 경제적으로 구축하면서 자연스럽게 FTTH(Fiber To The Home)로 진화할 수 있는 대안으로 무선을 이용한 멀티미디어 통신 서비스 방식인 BWA(Broadband Wireless Access) 기술이 유력한 대체 기술로서 발전하고 있다. 또한, BMWS(Broadband Multimedia Wireless Service)는 40GHz의 밀리미터파대 주파수를 사용함으로써 전파의 직진성과 자유공간 감쇠가 크므로 주파수의 재사용률을 높일 수 있으며, 10-9 BER(Bit Error Rate)의 높은 신뢰도로 초고속 전송(일반가입자 50Mbps, 무선백본망 155Mbps)이 가능할 것이다.

유럽에서는 CRABS(Cellular Radio Access for Broadband Services)라 불리는 ACTS 프로젝트로 40GHz 주파수 대역의 멀티미디어 무선 시스템(Multimedia Wireless Systems: MWS), MVDS(Microwave Video Distribution System)를 개발하고 있으며, RACE의 MBS(Mobile Broadband System) 프로젝트에 의해 유선 B-ISDN과 호환성이 있는 광대역 무선 이동 멀티미디어 서비스 기술을 개발하고 있다. 또한, SAMBA(System for Advanced Mobile Broadband Application) 프로젝트에서 ATM망과 연동하여 이동가입자에게 40GHz대에서 34Mbps까지 광대역 멀티미디어 서비스 기술을 개발하고 있다.

일본은 22GHz대역(22.0~22.4, 22.6~23.0GHz), 26GHz대역(25.25~27.0GHz), 38GHz대역(38.05~38.5, 39.05~39.5GHz)의 주파수대역을 지정하여 무선 ATM 기반의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 광대역 무선시스템의 개발을 추진하고 있다. 초고속/고품질 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있는 이동통신 시스템을 MMAC(Mobile Multimedia Access Control) 시스템이라 통칭하고, 이동 멀티미디어 접속 통신시스템 진흥협회(MMAC-PC)를 결성하여 25/40/ 60GHz 대역의 광대역 무선접속 시스템개발 및 표준화 작업을 진행하고 있다.

이와 같이 밀리미터파대를 이용한 광대역 멀티미디어 기술은 향후 방송과 통신융합의 시대에 적합한 차세대 전송망의 하나로 판단되며, 디지털TV의 도입에 따라 디지털TV분배나 인터랙티브 TV 전송매체로써 뿐만 아니라 방송과 통신의 융합을 용이하게 하여 미래 이동통신 멀티미디어 전송 수단으로서 역할이 기대되고 있다.

다. 차량용 양방향 멀티미디어(ITS) 기술

ITS기술은 정보의 대용량화, 멀티미디어화, 실시간화, 네트워크화, On-Demand화, 쌍방향화, 단말기기의 멀티유즈화, 시스템의 인간 친화로 발전되어 멀티미디어를 전제로 한 고속, 대용량의 각종 시스템이 실용화되어 고품질 데이터정보 및 영상정보를 보다 실시간으로 이용할 수 있게 될 것이다. 기존의 타 시스템과의 연동으로 네트워크간의 정보공유가 이루어지게 되어 다양하고 고도의 ITS서비스를 복합적으로 이용할 수 있게 될 것이다. 간단한 조작만으로 이동중인 차량에서 인터넷 등 네트워크에 자유롭게 액세스 할 수 있고, 이용자가 필요한 정보를 쌍방향으로 처리할 수 있는 시스템으로 발전할 것이다. 멀티미디어화에 따라 단말의 고기능화, 멀티유즈(다기능)화가 이루어짐과 동시에 휴먼/머신 인터페이스가 확립되어 ITS가 보다 운전자에게 안전한 시스템이 되도록 발전될 것으로 전망된다.

라. 성층권 통신시스템 기술

성층권 통신시스템은 성층권(Stratosphere, 지상 약 20km 상공)에 무선 중계기를 탑재한 비행선을 지상의 일정 위치 상공에 체공시키면서 각종 무선 통신 서비스를 제공하는 시스템으로서, 고정 및 이동 무선 서비스들을 다양한 전송속도로 양방향 통신이 가능하게 될 것이다.

2000년대 고기능, 고품질의 다양한 통신욕구를 충족할 수 있는 차세대 통신 서비스 제공하고, 원격탐사, 전파감시 등의 각종 응용 무선서비스 수용이 가능한 차세대 초고속 정보통신 무선 인프라로서 활용이 기대되고 있다. 이와 같은 성층권 통신 시스템은 제4세대 통신 서비스를 제공할 수 있는 차세대 초고속 정보통신 무선 인프라로 발전할 전망이며, 위성통신과 지상무선통신의 장점을 동시에 보유한 시스템으로서 선진국에서도 개념설계 등의 기술개발 초기단계에 있다. 성층권 비행선을 이용한 다양한 신규 통신, 방송서비스 창출 및 관련 서비스 개발을 추진하고 있다.

5. 전파 기반 및 핵심 부품 기술

지금까지는 서비스의 형태에 따른 기술을 서술하였으나 본 절에서는 무선통신을 위하여 기반이 되는 전파자원, 전자파 환경, RF 및 안테나 기술에 대하여 설명하기로 한다.

<표5>는 전파기반 및 핵심 부품 기술에 대한 발전 전망을 나타내었다.

한정된 전파자원을 효율적으로 활용하여 새로운 전파이용에 대한 수요 및 서비스 충족을 위해서, 서비스 사용주파수 대역폭 유효 증대, 이동 및 위성통신의 주파수 유효 이용증대, 주파수 공유기술과 더불어 스마트 안테나나 SDR 기술이 활성화 될 경우에 대비한 동적 주파수 할당 기술개발이 활발히 진행될 것이다. 또한, 다양한 전파환경에 적절히 대응하는 적응형 전송방식을 개발하고자 하는 것이 전세계적인 추세이며, 향후 대부분의 디지털 통신시스템에 적용되는 전송방식은 하나의 고정된 방식이 아니라 전파환경에 적절히 대처해 나가는 고속의 적응형 방식으로 발전해 나갈 것으로 전망된다. 전자파 환경 측면에서는 전자기기 및 인체 보호를 위한 전자파 노출량 표준 측정 방법 개발, 올바른 위험성 평가 방법 등에 대한 기술개발이 활발히 진행되고, 높은 주파수에 대한 관련 측정 및 대책기술의 개발이 필요할 것으로 전망된다. 또한 외국의 전파도 항상 감시하여 외국의 전파가 자국에 미치는 부작용을 최소화하기 위해 노력하고 있다.

RF부품 및 안테나 기술은 MMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)화에 의한 능동 부품뿐만 아니라 수동 부품의 소형화 기술이 개발되고 있다. 이를 실현하기 위해서는 초소형 미세가공 기술인 MEMS(Micro-Electro-Mechanical System) 적용 기술이 개발되고 있고, 이들 MMIC/MEMS 기술에 의한 시스템 온칩(SOC)화가 전망된다. 안테나 기술은 새로운 재질과 구조에 대한 설계 기술과 더불어 광대역 마이크로스트립 패치, 광 안테나 소자 등에 대한 소자 기술이 급속히 발전되고 있다. 또한, MMIC, HTS(High Temperature Superconductor) 그리고 OEIC(Opto-Electronic Integrated Circiut)와 같은 새로운 기술과의 접목을 통해 기존의 안테나 성능 및 기능의 한계를 극복하기 위한 연구가 활발해 질 것으로 예측된다. 이와 더불어 이동체 통신을 위한 다중빔 및 빔 성형 안테나 기술은 DSP 기술과 H/W 기술이 결합됨으로써 시스템의 용량을 개선하고 성능을 향상시킬 수 있는 지능형 능동 안테나 시스템으로 발전해 갈 것이다.

IV. 결 론

무선통신 분야의 산업 발전과 더불어 이동통신, 위성통신, 방송 및 무선 응용 분야에 대한 서비스 및 기술 발전 전망을 설명하였다.

21세기 지식 정보사회에 있어서 차세대 무선통신 서비스를 실현하기 위해서는 기존의 이러한 이동통신, 위성통신, 방송 및 무선응용 기술이 서로 독립적인 개념보다는 보완적 상호작용을 일으키는 방향으로 발전ㆍ승화될 것이다. 또한, 지상의 광통신 기술, 컴퓨팅 및 S/W 기술 등과의 융화로 무선통신 기술 발전은 더욱 가속화될 것이다.

이동통신 기술, 양방향 디지털 방송 및 광대역 멀티미디어 등에 의한 다양한 매체 및 서비스의 융합으로 초고속 이동 멀티미디어 서비스로 발전되어 현재 한국전자통신연구원의 무선방송기술연구소에서 주창하고 있는 범 세계적 실감 대화형 이동 멀티미디어 서비스(Global Realistic Interactive Mobile Multimedia Service: GRIMMS)를 구현하게 될 것이며, 무선 전자 세계(Wireless electronic-World: We-World)에서 생활하게 될 것이다. 사용자에게 무선을 매개로 고품질 및 다기능으로 언제 어디서나 국제적 로밍을 통하여 음성, 영상, 고속 데이터 등 다양한 서비스를 제공할 것이다.

결국 21세기 지식 정보 사회에 있어서 진화하는 생명체로의 무선통신 기술은 광대역성과 이동성이 지속적으로 보장됨에 따라 정보 접속의 자유도가 한층 증대될 것이며, 궁극적으로 이동 사무실(mobile office) 등 우리의 생활 양식과 사고의 대전환을 가져올 것이다.

이와 같은 무선통신 산업과 서비스의 발전에 부응한 우리의 적극적인 대응으로 미래의 국가 산업 발전을 도모할 뿐만 아니라 기술 선진국으로의 도약의 발판을 튼튼히 다져 나가야 할 것이다.

<참 고 문 헌>

[1]    한국전자통신연구원, 무선방송기술 중장기계획, 2000. 10.

[2]    “A new Millennium Special Report”, Asian Wall-Street Journal, Jan. 2000.

[3]    PNDR, Document 8F/TEMP/65-E.26, Oct. 2000.

[4]    Proceedings, IST Mobile Communications Summit 2000 – Evolving towards 4th Generation, Galway, Ireland, Oct. 2000.

[5]    IST(Information Society Technologies) Program, www.cordis.In/rtd/home.

[6]    차세대 방송기술에 관한 연구회 보고서, 일본, 2001년4월.

[7]    Jim Geier “Wireless LAN”- Implementing Interoperable Networks, MACMILLAN Technical Publishing, 1999.

[8]    World Wireless Broadband: LMDS, MMDS, and Broadband WLL 1999~2008, The Strategis Group, Mar. 1999.