5G mmWave: 최대 10Gbps의 속도? 지금 알아보세요 📱🔥
5G mmWave 기술은 현재 모바일 네트워크에서 가장 빠른 기술로, 실제로 최대 10Gbps의 속도를 달성합니다. 실제로 그것이 무엇인지 알아보고, 그 과정에서 셀룰러 네트워크가 어떻게 작동하는지 알아보겠습니다! 🕵️♂️ 일부 내용은 물리학 수업처럼 들릴 수 있지만, 이 수업이 주제를 더 잘 이해하는 데 도움이 될 것이라고 약속드립니다.
파동이란 정확히 무엇인가?
우리는 모두 물이 흔들릴 때 파도가 일어나는 것을 본 적이 있습니다. 거친 물 속에 부표(또는 떠다니는 어떤 것)가 있다고 가정해 보자. 아무데도 가지 않고 그냥 위아래로 움직이는 걸 눈치챌 겁니다. 왜 파도처럼 앞으로나 뒤로 움직이지 않을까? 🤔 게다가, 그 모든 움직임에는 에너지가 필요할 겁니다. 그 에너지는 어디서 왔을까?
답은 원래 교란의 근원에서 바깥쪽으로 이동했다는 것입니다. 누군가가 고요한 물에 돌을 던지면 파도가 생긴다고 상상해보세요. 팽창파는 돌의 에너지를 부표로 전달합니다.
그러면 왜 그 에너지가 부표를 앞으로 움직이지 못했을까요? 그 이유는 겉보기에는 바깥쪽으로 팽창하는 것처럼 보이지만, 실제로 물은 더 이상 움직이지 않기 때문입니다. 그냥 위아래로 튀어오를 뿐이에요. 요약하자면, 파동의 에너지는 전달되지만 파동 자체는 그 자리에 남습니다. 마치 사람들이 경기장에서 일어나거나 앉아서 물결을 일으키는 것과 같습니다.
각 파동은 동일한 원리를 따릅니다. 예를 들어, 물 속이 아닌 공기 중에 교란을 일으키면 파동도 똑같은 방식으로 작용할 것입니다(그것이 바로 소리입니다!). 🎶
과학적으로 말하면, 이러한 각각의 행동을 지칭하는 용어가 있으며 이를 정량화하는 방법도 있습니다. 부표가 1초에 몇 번 위아래로 튀어오르는지 세어 보면, 그것이 부표의 주파수입니다. 부표가 매번 위아래로 이동하는 거리가 파도의 진폭입니다. 그리고 자를 가져다가 물결 사이의 거리를 측정하면, 그것이 파장이 됩니다.
파동이 서로 가까울수록 파장은 짧아지고 주파수는 높아집니다. 파동의 간격이 멀수록 주파수는 낮아지고 파장은 길어집니다. 일반적으로 주파수가 높을수록 에너지가 더 많고, 그 반대의 경우도 마찬가지입니다.
5G는 특별한 유형의 전파입니다
파도는 우리 주변에 있습니다. 우리가 보는 빛은 마치 물결과 똑같이 행동할 수 있습니다. ☀️ 하지만 물파나 공기파와는 달리, 전파되는 데 물질이 필요하지 않은 특별한 유형의 파동이 있습니다. 그것은 단순히 빈 공간을 가로질러 확장될 수 있습니다. 이런 특별한 종류의 파동을 전자기파라고 합니다.
그것은 다양한 파장의 전체 스펙트럼으로 이루어져 있으며, 그 스펙트럼의 좁은 대역이 우리가 가시광선으로 인식하는 것입니다. 우리가 보는 모든 색깔은 단지 이 스펙트럼의 파장일 뿐입니다. 다시 말해, 우리는 전자기파의 작은 부분만 볼 수 있고 나머지는 보이지 않습니다. 🌈
전자파의 파장이 매우 짧으면 감마선, X선 또는 자외선(우리가 태양에 있을 때 피해야 할 자외선과 동일!)이 될 수 있습니다. 반대로, 파장이 가장 긴 것은 전파입니다.
전파는 파장이 가장 길고 주파수가 매우 낮아서 믿을 수 없을 만큼 먼 거리를 이동할 수 있습니다. 이런 이유로 우리는 무선 통신에 이를 사용합니다. Wi-Fi와 5G를 포함한 이동통신망은 실제로는 전파입니다. 📡
파동은 매우 빠르게 많은 정보를 전달할 수 있습니다
파동은 어떻게 메시지나 인터넷 데이터 패킷을 운반할 수 있을까? 당혹스러울 수 있지만, 핵심은 메시지 자체의 언어가 단순하다는 것입니다. 💬
모스 부호에 대해 들어보셨을 겁니다. 이는 점과 대시로만 구성된 언어입니다. 그리고 컴퓨터가 읽고 이해하는 1과 0으로 구성된 언어인 이진수가 있습니다.
물에 돌을 던지면 위아래로 움직이는 부표를 기억하시나요? 이를 통해 메시지를 보내기 위한 언어를 만들 수 있습니다. 부표가 올라가는 높이가 코드가 될 수 있습니다. 가장 높은 높이는 1이 될 수 있고, 가장 낮은 높이는 0이 될 수 있습니다. 큰 돌을 떨어뜨려 1을 "인코딩"하고, 작은 돌을 떨어뜨려 0을 "인코딩"할 수 있습니다. 그다지 효율적이거나 빠르지는 않겠지만, 이론적으로는 멀리 있는 누군가가 부표를 관찰하고 파도를 통해 보낸 메시지를 해석할 수 있습니다.
무선 통신은 기본적으로 이렇게 작동합니다. 송신 장치는 주파수, 진폭(부표와 마찬가지로) 또는 파동의 위상을 변경하여 1과 0을 인코딩합니다. 기술적으로는 변조라고 합니다.
1과 0의 패턴은 송신기가 매우 정밀한 교란을 생성할 수 있고, 수신 하드웨어가 이를 해석하여 1과 0으로 "디코딩"할 수 있기 때문에 파동으로 매핑되거나 "인코딩"될 수 있습니다. 주파수가 더 높고(초당 진동 수가 더 많음) 파장이 짧은 파동일수록 파동의 비트를 변조할 수 있는 옵션이 더 많기 때문에 더 많은 정보를 인코딩할 수 있다는 것을 알 수 있습니다.
우리는 이미 셀룰러 네트워크가 전파를 이용해 작동한다는 사실을 알고 있습니다. 전파의 파장은 밀리미터만큼 짧을 수도 있고, 수 킬로미터만큼 길 수도 있습니다. 그것이 핵심이에요.
5G mmWave 설명
이제 5G mmWave가 무엇인지 설명하는 데 필요한 모든 내용을 갖추게 되었습니다.
첫 번째 세대의 휴대전화(1G와 2G)는 초당 10억~20억 회(1~2GHz) 진동하는 전파를 사용했으며 파장은 약 1피트였습니다. 빠른 것처럼 들리지만, 1세대는 문자 메시지도 보낼 수 없었습니다. 3세대(3G)는 주파수를 2.5GHz로 늘리고 파장을 절반으로 줄였습니다. 3G를 이용하면 SD 화질로 인터넷을 서핑하고 스트리밍할 수 있습니다. 4세대(4G)에서는 주파수가 8GHz로 늘어나고 파장은 1.5인치로 짧아져 HD 스트리밍과 빠른 브라우징이 가능해졌으며, 현실 세계에서는 50Mbps~100Mbps에 달합니다.
5G는 100GHz(초당 1,000억 회!)라는 놀라운 주파수로 작동하기 때문에 획기적인 기술입니다. 파장이 밀리미터(mm)만큼 짧을 수 있어서 이런 이름이 붙었습니다. 5G mmWave란 무엇일까요? 매우 높은 주파수와 1mm 파장에서 작동하는 셀룰러 네트워크로, 평균 다운로드 속도가 2.5Gbps에 달합니다.
이것이 우리에게 어떤 의미가 있을까?
5G는 4G보다 빠를 뿐만 아니라, 반응성도 훨씬 더 뛰어납니다. 지연 시간은 1밀리초 정도로 짧을 수 있으며, 이는 거의 즉각적입니다. 즉, 온라인 게임에서는 지연이 없고, 4K 또는 8K 스트리밍도 중단이나 버퍼링 없이 가능합니다. 🎮 거의 즉각적인 응답 시간은 IoT 기기, 증강 현실, 자율 주행 자동차 및 낮은 지연 시간이 필요한 기술에도 적합합니다.
초고속 데이터 전송과 놀라울 정도로 낮은 지연 시간 외에도 5G mmWave는 기존 네트워크에 비해 더 많은 용량을 지원합니다(더 많은 기기가 네트워크 혼잡을 겪지 않고 연결할 수 있음).
5G mmWave의 한계
4G를 포함한 5G 이전의 모든 셀룰러 기술은 단일 주파수 대역을 사용했습니다. 5G는 다양한 용도로 사용됩니다. 5G mmWave는 그 많은 대역 중 하나일 뿐입니다. 4G와 동일한 주파수에서 작동하는 5G Sub-6 GHz도 있습니다. 그리고 더 낮은 주파수를 사용하는 Sub-1GHz도 있습니다. 🌐 5G 주파수 대역은 고주파, 중주파, 저주파가 될 수 있습니다. 여기서 무슨 일이 일어나고 있는 거지?
5G 전파는 (기존의 전파와 비교했을 때) 매우 가깝기 때문에 멀리 전파될 수 없습니다. 건물, 나무, 심지어 비나 눈도 5G mmWave를 방해할 수 있습니다. 🌧️
그래서 이 기술은 흔하지 않습니다. 4G는 일반적으로 수 킬로미터를 커버하는 대형 셀 타워에 의존하는 반면, 4G는 몇 개의 도시 블록만 커버하는 데도 소규모 셀의 고밀도 네트워크가 필요합니다.
5G mmWave는 원활한 무선 통신을 향한 우리의 최신이자 가장 진보된 기술이지만, 이전 세대에서 보았던 것만큼 대규모 도입은 이루어지지 않을 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 기가비트 속도를 달성하는 것은 데이터 연결 휴대폰을 사용하면 마치 미래가 이미 와 있는 듯한 느낌을 받을 수 있습니다. 🚀
