📱 이동통신 1G ~ 5G · 근거리 무선
세대 문제는 「그 세대에서 처음 된 것」 하나만 붙잡으면 된다 —
1G 음성, 2G 문자, 3G 영상통화, 4G 올-IP, 5G 초저지연.
다중접속 방식(FDMA·TDMA·CDMA·OFDMA)이 함께 묶여 나온다.
📶 세대별 비교 — 표 하나로 끝낸다
| 세대 | 신호 | 다중접속 | 대표 규격 | 처음 가능해진 것 |
|---|---|---|---|---|
| 1G | 아날로그 | FDMA | AMPS | 이동 중 음성통화 |
| 2G | 디지털 | TDMA(GSM) · CDMA | GSM · CDMA(IS-95) | 문자(SMS)·디지털 음성 |
| 3G | 디지털 | W-CDMA · CDMA2000 | IMT-2000 · HSDPA | 영상통화·무선인터넷 |
| 4G | 디지털 | OFDMA(하향) · SC-FDMA(상향) | LTE · LTE-A | All-IP(회선교환 폐지)·고속 데이터 |
| 5G | 디지털 | OFDMA (유연한 뉴머롤로지) | 5G NR | 초저지연·초연결(1ms·100만 기기/㎢) |
🧠 다중접속 암기 — 「주파수·시간·코드·직교주파수」
FDMA=주파수를 나눔 · TDMA=시간을 나눔 · CDMA=코드를 나눔 · OFDMA=직교 부반송파를 나눔.
무선 다원접속에 WDMA는 없다(WDM은 광통신) — 보기에 끼면 그게 답. 원리 상세는 「다중화 FDM/TDM/CDM」 섹션 참고.
FDMA=주파수를 나눔 · TDMA=시간을 나눔 · CDMA=코드를 나눔 · OFDMA=직교 부반송파를 나눔.
무선 다원접속에 WDMA는 없다(WDM은 광통신) — 보기에 끼면 그게 답. 원리 상세는 「다중화 FDM/TDM/CDM」 섹션 참고.
🍯 셀 구조와 주파수 재사용
셀을 육각형으로 그리는 이유 : 원은 겹치거나 빈틈이 생기고,
육각형은 빈틈 없이 채우면서 원에 가장 가깝기 때문
┌ 셀 반경을 줄인다 (셀 분할, Cell Splitting)
│
├─▶ 같은 주파수를 더 자주 재사용 → 가입자 수용 용량 ↑
├─▶ 단말 송신 전력 ↓ (배터리 유리)
└─▶ 기지국 수 ↑ (비용 ↑), 핸드오버 횟수 ↑
| 용어 | 내용 |
|---|---|
| 주파수 재사용 | 충분히 떨어진 셀에서 같은 주파수를 다시 씀 — 한정된 주파수로 용량을 늘리는 핵심 원리 |
| 클러스터 | 서로 다른 주파수를 쓰는 셀의 묶음. 클러스터 크기 K가 작을수록 재사용이 잦아 용량↑, 간섭↑ |
| 셀 분할 | 가입자가 몰리는 곳의 셀을 더 잘게 쪼갬 |
| 섹터화 | 지향성 안테나로 셀을 3섹터·6섹터로 나눠 간섭 감소 |
| 마이크로/피코셀 | 반경이 작은 셀 — 건물 내·지하 등 음영지역 해소 |
🏗️ 이동통신망 구성요소
[2G/3G] 단말(MS) ── BTS(기지국) ── BSC(제어국) ── MSC(교환국) ── 공중망
│
HLR / VLR (가입자 위치 DB)
[4G LTE] 단말(UE) ── eNB(진화형 기지국) ──────────── EPC(코어망)
BTS+BSC가 하나로 합쳐짐 ├ MME : 이동성·인증 제어
├ S-GW : 데이터 중계
├ P-GW : 외부망 연결 게이트웨이
└ HSS : 가입자 정보 (HLR의 후신)
| 요소 | 역할 |
|---|---|
| BTS 기지국 | 단말과 무선 신호를 주고받는 최전선 |
| BSC 제어국 | 여러 BTS를 묶어 무선 자원·핸드오버 제어 |
| MSC 이동교환국 | 호 교환·라우팅, 공중전화망 연동 |
| HLR | Home Location Register — 가입자의 원적지 정보(영구 DB) |
| VLR | Visitor Location Register — 지금 방문 중인 지역의 임시 DB |
🧠 HLR vs VLR — 「본적지 vs 현주소」
HLR = Home, 고향 등본. VLR = Visitor, 지금 머무는 곳의 임시 기록. 단말이 이동하면 VLR이 갱신되고 HLR에 위치를 알린다.
4G에서는 BTS+BSC → eNB로 합쳐지고 HLR → HSS로 바뀐다. 핸드오버 분류는 「핸드오버 / 핸드오프」 섹션 참고.
HLR = Home, 고향 등본. VLR = Visitor, 지금 머무는 곳의 임시 기록. 단말이 이동하면 VLR이 갱신되고 HLR에 위치를 알린다.
4G에서는 BTS+BSC → eNB로 합쳐지고 HLR → HSS로 바뀐다. 핸드오버 분류는 「핸드오버 / 핸드오프」 섹션 참고.
🚀 5G — 3대 서비스 시나리오
| 시나리오 | 목표 | 용도 |
|---|---|---|
| eMBB 초광대역 | 최대 20Gbps 전송속도 | UHD·VR/AR 스트리밍 |
| URLLC 초저지연·고신뢰 | 지연 1ms | 자율주행·원격수술·스마트공장 |
| mMTC 초연결 | 100만 기기/㎢ | IoT 대량 접속 |
| 5G 핵심 기술 | 내용 |
|---|---|
| mmWave 밀리미터파 | 24GHz 이상 초고주파 — 대역폭은 넓지만 직진성 강하고 회절 약해 도달거리 짧음 |
| Massive MIMO | 안테나를 수십~수백 개로 늘려 동시 전송 스트림 확대 |
| 빔포밍 Beamforming | 전파를 특정 방향으로 모아 쏨 — mmWave의 짧은 도달거리를 보완 |
| 네트워크 슬라이싱 | 하나의 물리망을 용도별 가상망으로 분할 — eMBB용·URLLC용을 따로 |
| MEC 모바일 엣지 컴퓨팅 | 서버를 기지국 가까이 둬서 지연 단축 |
| NSA / SA | NSA = LTE 코어에 얹어 쓰는 초기 방식 / SA = 5G 단독 구성 |
⚠️ 주파수가 높을수록 — 대역폭(속도) 유리,
직진성 강함, 회절·투과 약함, 도달거리 짧음 → 기지국을 더 촘촘히 깔아야 한다.
이 인과가 5G 문제의 거의 모든 보기를 판정한다.
📡 근거리 무선 통신
| 기술 | 표준 | 주파수 | 거리 | 특징 |
|---|---|---|---|---|
| 블루투스 | 802.15.1 | 2.4GHz | ~10m | 주파수 호핑(FHSS), 피코넷(최대 8대)·스캐터넷 |
| 지그비 ZigBee | 802.15.4 | 2.4GHz | ~100m | 저전력·저속, 메시 네트워크 — 홈 IoT |
| UWB | 802.15.3 | 3.1~10.6GHz | ~10m | 초광대역, 정밀 측위 |
| NFC | ISO 18092 | 13.56MHz | ~10cm | 근접 태그, 교통카드·모바일 결제 |
| RFID | — | LF~UHF | 수cm~수m | 수동형(배터리 없음)·능동형, 물류 태그 |
| LoRa / NB-IoT | LPWAN | Sub-1GHz | 수 km | 저전력 장거리 저속 — 검침·센서 |
| Wi-Fi | 802.11 | 2.4/5/6GHz | ~100m | 무선 LAN — 「LAN·무선랜」 섹션 참고 |
🧠 802.15 계열 번호 — .1 블루투스 · .3 UWB · .4 지그비.
NFC는 13.56MHz·10cm 두 숫자가 그대로 출제된다.
"저전력·저속·메시" → 지그비, "저전력·장거리" → LoRa/NB-IoT.
🛰️ 위성통신 궤도
| 궤도 | 고도 | 특징 |
|---|---|---|
| 정지궤도 GEO | 약 35,786km | 지구 자전과 주기가 같아 멈춘 듯 보임. 3개로 전 지구 커버, 지연 약 250ms |
| 중궤도 MEO | 2,000~20,000km | GPS 등 항법 위성 |
| 저궤도 LEO | 500~1,500km | 지연 짧음, 대신 많은 위성이 필요(군집) |
VSAT — 소형 지구국(초소형 안테나)으로 위성과 통신하는 방식. 도서·산간 등 지상망이 없는 곳에 유리.
위성통신은 거리에 관계없이 통신 비용이 일정하고 광역 동시 방송에 강하지만, 전파 지연과 강우 감쇠가 단점이다.