퀄콤의 EVDO 와 꽃도 피워보지 못하고 시든 우리의 EVDV 기술

1996년 IS95A 방식으로 우리나라에서 최초로 상용 서비스가 이루어진 동기식 cdma 기술은 기본적으로 음성통신 위주로 시작되어 왔지만 90년대 중반 부터의 급격한 인터넷 보급은 고속 데이터 서비스로의 이동이 요구되었고 이에 대하여 퀄콤사는 cdma2000 방식의 기술을 제안하였다. 하지만 2000년 까지는 몇 년의 세월이 더 필요하였기에 과도기적인 기술이 요구되어 틈새 기술로서 IS95B 서비스가 탄생하게 되었습니다.
물론 IS95A 규격하에서도 음성 데이터 속도에 해당하는 14.4kbps 까지의 데이터 서비스가 가능하지만 기본적인 데이터 서비스를 위해서는 매우 미미한 속도이었습니다. 이에 IS95A 시스템의 소프트웨어 일부를 개조하여 중속의 데이터 서비스를 제공하고자 탄생한 시스템이 IS95B 시스템이다. IS95B 의 기본적 개념은 그림 4 에서 처럼 14.4kbps 에 해당하는 음성 채널 4개를 동시에 한 명의 데이터 통화자에게 병렬 묶음으로 할당하는 간단한 개념입니다. 95B 데이터 통화자는 동시에 4개의 음성채널의 용량을 사용하게 되는 것입니다. IS95B 시스템은 어찌보면 IS95A 로부터 기술적 진화가 거의 이루어지지 않은 방식입니다. 또한 한명의 IS95B 데이터 통화자는 동시에 음성 4채널을 차지하게 되어 음성용량에 영향을 미칠 수 있게 됩니다. 따라서 통화량이 증가하는 busy hour 시간에는 음성에게 다 할당하고 남은 용량 만큼만 IS95B 데이터용으로 할당하게 되어 급격한 속도의 저하가 발생하게 됩니다. 반대로 음성 4채널의 속도를 제공하고 있더라도 음성통화 용량의 제약이 발생할 것 같으면 4채널에서 3채널 2채널 등으로 채널 수를 강제로 줄여 속도를 끌어 내리게 됩니다.
어찌하든 IS95B 시스템은 과도기적인 방식이기에 많은 사업자들의 관심을 끌지는 못하였고 국내에서는 후발주자인 PCS 사업자에 의하여 1999년 상용서비스가 이루어지었고 지금까지도 cdma2000 이 깔리지 않은 시골 지역 등에서 잘 사용되고 있다. 물론 사용자는 Fimm 을 눌렀을 때 cdma2000 으로 동작하는지 IS95B 로 동작하는지 잘 모르겠지요.
전세계적으로 IS95B 서비스는 몇몇 사업자에 의하여만 제공이 되었으며 구식인 IS95A 장비에 대한 신규수요가 없기에 더 이상 IS95B 서비스는 확대되지 않고 있다. 하지만 예전 기술 방식에 대한 호환성을 지원하여야 하기에 요즘 출시되는 모든 단말기들에서도 IS95B 기능 지원은 필수적으로 포함되어야 합니다.
음성 통신을 주요 목적으로 하는 IS95A 규격상에서 특별한 기술에 의한 성능 개선 없이 음성채널 4개를 병렬로 묶어 중속 데이터 서비스를 제공하는 방식이 IS95B 라 한다면 cdma2000 은 무선기술의 상당부분을 개선하여 중속 또는 고속 데이터 서비스를 위한 통화용량 문제를 원론적으로 개선하여 고속 데이터 통신을 구현하는 방식이라 할 수 있다. 통화용량을 IS95A 대비 1.7배 정도 증대시키고 증가된 통화용량의 에너지로서 데이터 속도의 증가를 구현하게 되었다. IS95B 가 기존 음성채널 4개를 소프트웨어에 의한 묶음으로 속도를 증가시켰다면 cdma2000 에서는 고속 데이터 전용채널을 신설하여 고속 전송을 구현하였습니다.
Cdma2000 이 출시 되기 전에는 1Mbps 이상의 고속을 표방하였지만 실제 상용화 되었을 때에는 153kbps 정도의 최고속도를 나타내고 있다. 물론 153kbps 는 안테나 단에서의 속도이고 실제 고객이 느끼는 응용서비스에서의 최고속도는 120Kbps 정도가 된다. 분명 기대에 못 미치는 속도입니다, 하지만 cdma2000 의 본 목적은 음성이 먼저이고 데이터는 두번째 이었기에 음성 용량을 1.7배 이상 증대시킨 것 만으로도 충분히 성공적인 시스템으로 평가 받게 됩니다.
흔히 이동통신 세대를 분류할 때 cdma2000 부터를 3세대로 분류하고 있으며 2세대와 틈세에 끼인 IS95B 는 2.5세대로 분류하고 있습니다.


IS95A, IS95B, cdma2000 의 데이터 전송구조



동기식 cdma 기술의 발전 단계와 데이터 전송속도


음성과 데이터, 차이 혹은 다름??

음성 서비스와 데이터 서비스간에는 어떤 차이가 있는 건가요 아니면 본질적으로 다름이 있는 걸까요?? 결론부터 이야기 한다면 본질적으로 확연히 다른 특징을 나타냅니다.
첫번째로서 에러에 대한 민감도 입니다. 음성은 에러에 대하여 매우 둔감합니다. 짧은 시간 동안의 음성이 손실되었다고 못 알아 듣는 것은 아니기 때문입니다. 하지만 데이터는 에러에 대하여 매우 민감한 특징을 나타냅니다. 경우에 따라서는 수백 비트 중 한 비트가 깨졌는데 그 한 비트가 전체의 성질을 결정 짓는 중요한 비트일 수도 있기 때문입니다.
두번째로서 시간지연에 대한 민감도 입니다. 음성은 지금 아니면 아닙니다. 데이터처럼 에러가 발생하였다고 재전송을 요구할 수도 없습니다. 음성 서비스의 핵심은 실시간성의 보장입니다.
세번째로서 요구되는 에너지의 크기입니다. 음성은 데이터 속도가 낮아 작은 에너지가 요구되지만 고속 데이터는 속도에 따라서는 음성의 5배에서 10배 이상의 에너지가 요구됩니다.
네번째는 우선 순위입니다. 음성과 데이터가 혼재된 시스템에서는 무조건 음성이 우선되어야 합니다. 음성에게 할당하고 남은 에너지로서 데이터 서비스를 수행하게 됩니다. 일반적으로 음성은 필요하면 기지국 출력을 다 사용할 수 있지만 데이터는 기지국 출력이 남아 있더라도 음성서비스를 위하여 어느 이상의 출력을 사용하지 못하도록 제한하여 운용을 합니다. 그러다 보니 음성통화량이 증가하는 시간대에는 데이터 속도가 급격히 떨어지게 되는 것 입니다.


음성과 데이터 서비스의 차이점


음성과 데이터가 혼재된 기지국의 출력 할당구조


퀄콤의 EVDO 탄생

앞에서 설명하였듯이 음성과 데이터는 어찌보면 공존하기 힘든 확연히 다른 특징을 갖고 있습니다. 그러다 보니 음성과 데이터가 공존하는 cdma2000 에서 데이터 서비스가 음성에 치여 제대로 성능을 발휘하지 못하는 것은 어찌보면 당연한 결과인지도 모르겠습니다.
분명 데이터 서비스 관점으로 보면 cdma2000 시스템은 그리 효율적이지 못한 시스템으로 평가가 됩니다. 하지만 음성 서비스에 관한 한 cdma2000 은 기존 IS95A 장비에 비하여 통화용량을 1.7배 정도 올려준 매우 성공적인 시스템입니다. 즉 같은 값으로 구입한 장비로 1.7배의 통화 매출을 올릴 수 있으니 사업자 입장에서는 분명 매력적인 시스템입니다. 결론적으로 음성 서비스는 성공적이지만 데이터 서비스는 그리 효율적이지 못한 시스템으로 평가가 됩니다.
그러하기에 음성과 데이터를 분리하여야 할 필요가 발생하게 됩니다. 누가 남고 누가 분가하여 나가면 될까요? 당연히 불만이 많은 데이터가 분가하여 나가게 되어 데이터만의 시스템을 구축하게 됩니다. 이것이 동기식에서의 Evolution of Data Only 시스템인 EVDO 가 됩니다. 즉 음성은 문제가 없으니 데이터만 분리하여 음성 서비스 눈치보지 않고 데이터 특징만을 만족시켜 주도록 시스템을 구성하면 됩니다. EVDO 는 data only 이기에 실시간성에 대하여는 많은 여유로움 생겨 시스템이 무척 간단하여지고 효율성이 증가하여 전파상태가 좋을 때 최고속도 2.4Mbps 를 나타내게 됩니다. 시스템 구성도 cdma2000 과는 완전히 다른 구조를 갖게 됩니다. 더 이상 cdma 구조가 아닌 TDM 시분할 구조를 갖게 됩니다. 차량에 비교하면 너무도 간단하여 고장 날 구석이 별로 없었던 프라이드를 연상하시면 됩니다.
그렇다고 하여 EVDO 가 항상 좋은 것 만은 아닙니다. EVDO 는 data only 시스템이기에 음성 서비스를 위하여는 당연히 cdma2000 기지국이 동시에 요구됩니다. 즉 서비스 초기부터 두 종류의 기지국 장비를 구입하여 설치하여야 하고 주파수도 2개가 필요하게 됩니다. 물론 데이터 서비스만을 하는 경우라면 예외 이겠지만 그러한 사업자는 매우 드물겠지요(전세계적으로 아직 없습니다). EVDO 를 도입하기 위하여는 사업 초기부터 두 종류의 기지국 구입과 두 개의 주파수 운용이 요구됩니다. 하지만 중소 규모의 이동통신 사업자라면 이는 매우 큰 부담입니다. 수익성이 보장되지 않는 사업 초기부터 두 종류의 기지국에 투자하는 것에 부담을 느낄 수 밖에 없습니다. 물론 SKT,KTF 또는 일본의 KDDI,미국의 스프린트와 같은 큰 규모의 사업자라면 문제가 없겠지마는요.
그림 6 은 cdma2000 과 EVDO 동시 투자에 따른 어려움을 보이고 있습니다. cdma2000 이야 음성과 데이터를 혼재시켜 음성 서비스를 위주로 진행하기에 데이터에 대한 수요 예측이 잘못된다 하더라도 음성서비스로 용량을 이용하면 됩니다. 하지만 EVDO 의 경우 수요예측이 잘못된 지역이거나 데이터 서비스 수요가 별로 없는 시골지역의 EVDO 기지국은 장비 투자에 대한 감가상각은 고사하고 전기료 벌기도 벅찰 수가 있습니다. 즉 데이터와 음성을 분리하는 것이 안좋을 수도 있다는 경우입니다.


음성과 데이터 서비스가 합쳐진 경우와 분리된 경우의 기지국

대한민국의 EVDV 탄생

투자의 현실성을 고려하면 “음성과 데이터의 고유한 특성을 모두 인정하면서 한 개의 시스템에서 동작하도록 하여야 하지 않을까??” 의 필요성에 의하여 탄생한 시스템이 EVDV 시스템이다. 말 그대로 Voice and Data 를 Evolution(진화) 시킨 시스템이다. EVDO 시스템이 cdma2000 과는 완전히 다른 구조임에 비하여 EVDV 시스템은 cdma2000 구조를 바탕으로 하는 정통 cdma 계보라 할 수 있습니다. 이에 반하여 EVDO 는 정통 cdma 계보에서 조금 벗어나 있는 퀄컴사의 독자 계보라 할 수 있다. cdma 기술은 퀄컴사의 EVDO 와 안티 퀄컴 진영의 EVDV 의 두 계보로 발전하여 왔음을 알 수 있습니다.
EVDV 는 퀄컴사 이외에도 삼성전자, 스프린트 등의 많은 회사들이 연합하여 주도한 기술방식이며 사업자인 미국의 대규모 통신사업자인 스프린트의 상용서비스의 강력한 의지 하에 삼성전자가 가장 상용화에 근접한 기술을 주도하여 왔었습니다. 이와 같은 스프린트사와 삼성전자의 협력적인 기술 주도가 2004년 가을 스프린트의 장비업체 선정 과정에서 삼성전자의 EVDV 시스템이 탈락하고 루슨트의 EVDO 장비가 채택되면서 모든 구도의 변화가 발생하게 되었습니다. 대규모 EVDV 물량 계약 직전에서 탈락한 삼성전자는 EVDV 기지국 판매처를 찾지 못하여 2005년 중반 대규모의 EVDV 연구개발을 중단되게 되었으며, EVDV 의 약진이 마음에 들지 않던 퀄콤사도 EVDV 칩 개발을 중단하게 되었습니다.
EVDV 는 분명 기술적으로 EVDO 보다 한발 더 진화한 시스템이었지만 기술의 출현 시점이 대규모 IMT2000 기지국 수요 시점보다 조금 늦게 개발이 되었기에 제대로 꽃도 피워보지 못하고 흐지부지 막을 내리게 되었습니다.
국내의 경우 KTF 와 SKT 는 음성은 cdma2000 에서 데이터는 EVDO 에서 원활히 서비스가 진행되고 있었고 wcdma IMT2000 사업을 추진 중이었기에 EVDV 의 국내 정착도 수월치 못하였습니다.
어찌 보면 우리나라가 퀄콤의 횡포로부터 자유롭게 원천기술까지 확보하여 실질적인 이동통신 강국으로 도약할 수 있는 좋은 기회이었는데 많은 아쉬움이 남습니다.
EVDV 기술의 급작스러운 몰락은 국내 이동통신 사업자의 구도에도 큰 영향을 미치게 되었다. EVDV 기술로 IMT2000 사업권을 따놓은 LG텔레콤 입장에서는 어찌 보면 반가운 소식이였을 지도 모른다. 어려운 경쟁 여건에서 무리한 EVDV 미래사업 투자에 부담을 느껴오던 LG텔레콤사는 IMT2000 의무 투자의 시점을 늦추고 방식을 변경할 수 있는 절호의 기회가 될 수 있었던 것이다. 결국 LG텔레콤사의 IMT2000 사업권은 정통부와의 협의에 의하여 2005년 중반 공식적으로 EVDV 방식에서 이미 상용서비스에 의하여 신뢰성이 검증되고 단말기 보급이 확대되고 있는 EVDO 방식으로 변경이 이루어지어 2007년 초 EVDO revision A 방식으로 서비스를 목표로 사업이 추진되게 되었습니다.
EVDV 와 EVDO 의 흥망성쇄를 보면서 우리는 가장 우수한 기술이 가장 널리 보급되는 것이 아니라 가장 전략적인 기술이 가장 널리 보급될 수 있음을 알 수 있습니다.


EVDO 방식의 진화

Cdma2000 에서 데이터만 분가되어 탄생한 EVDO 방식은 음성과 같은 실시간 서비스에 구애 받지 않아도 되기에 cdma2000 과 완전히 다른 TDM 구조로 변경이 되었다. TDM 구조가 뭔지는 중요치 않습니다. 그냥 EVDO 는 cdma2000 과 완전히 다르고 더욱 간단하다 라고 이해하시면 됩니다. 물론 주파수폭은 cdma2000 때와 똑같이 1.25Mhz 를 사용하여야 하겠지요. EVDO 에서는 전파상태가 매우 좋을 때 2.4Mbps 의 최고 속도를 나타낼 수 있고 평균적으로는 1Mbps 정도의 속도를 나타낸다. 하지만 업로드(단말기=>기지국) 방향의 속도는 156Kbps 정도로 매우 느린 성능을 나타냅니다.
EVDO 입장에서는 EVDV 가 껄끄러운 경쟁자의 관계입니다. 따라서 EVDV 에서 표방한 최고속도 3.2Mbps 가 걸림돌이었기에 EVDO 가 진화함에 따라 EVDO Revision A 방식에서 EVDV 속도와 동일한 3.2Mbps 로 그리고 업로드 방향으로는 1.8Mbps 까지 가능하도록 진화가 이루어지게 된다. 물론 3.2Mbps 와 1.8Mbps 는 전파상태가 아주 좋은 기지국 바로 근처의 경우로서 기지국에서 멀리 떨어져 있거나 전파상태가 않좋은 경우는 이보다 훨씬 낮은 속도를 나타내게 됩니다.
EVDO revision A 는 일본의 KDDI 가 삼성전자 장비로 2006년 말 상용 서비스가 시작되었으며, 미국의 스프린트사, 한국의 엘지텔레콤 등에 의하여 상용화가 추진되고 있습니다.
revision A 이후의 EVDO 의 운명은 주파수 3개를 동시에 사용하여 속도를 세배로 올리고자 하는 EVDO 3x 와 통화자가 빨리 움질일 때에는 다소 성능이 떨어지더라도 데이터 속도를 획기적으로 올리자는 EVDO revision B,C 의 형태 등이 개발되고 있습니다.
그럼 HSDPA 는 어떠한 위치에 있을까요? HSDPA 는 기존 WCDMA 기지국에 추가된 기능으로서 한 개의 기지국 장비에서 음성과 데이터가 동시에 공존하는 구조입니다. 따라서 데이터용 기지국이 분리된 EVDO 보다는 데이터와 음성서비스가 한 개의 기지국에서 이루어지는 EVDV 형태라 할 수 있습니다. HSDPA 의 이해에 대하여는 다음 주제로 설명을 드리도록 하겠습니다.
꽃도 피워보지 못하고 시든 우리나라의 EVDV 기술, 와이브로 기술로서 전세계에 활짝 꽃 피워지기를 기대합니다.