최근 국내 이동통신단말기업체들과 퀄컴사와의 로열티협상문제로 인해 CDMA(Code Division Multiple Access 코드분할다중화)라는 기술이 다시 한번 사람들 사이에서 회자되고 있다. CDMA는 셀룰러 이동 통신을 1세대에서부터 현재 진행 중인 3세대로 나눠 볼 때, 중간단계에 속하는 2세대기술이다.
1세대 기술 중에서 북미와 중남미, 그리고 우리 나라를 포함한 아시아 등지에서 가장 널리 사용되었던 아날로그 셀룰러 방식인 'AMPS(Advanced Mobile Phone Service)'가 2세대로 진화한 것이 'CDMA'와 'IS-54 TDMA'이며, CDMA는 다시 3세대기술인 'cdma2000'으로 IS-54 TDMA는 'UWC136'으로 변화하고 있다.
반면 유럽을 중심으로 발전한 1세대 기술인 'NMT' 'TACS'는 2세대인 'GSM(Golbal System for Mobile)'을 거쳐 3세대기술인 'WCDMA'로 새로이 변모하고 있다.
우리 나라는 CDMA기술의 세계최초 상용화라는 성과는 거뒀지만 GSM방식이 시장을 주도하면서 시장흐름을 제대로 못 읽었다는 잘못과 함께 퀄컴에 단말기 생산매출의 5%라는 과도한 로열티를 지불하는 등 여러 문제점을 낳게 되었다.
이와 같이 이동 통신에서는 기술표준이 그 무엇보다 중요하며, 일단 표준이 결정되면 해당기술을 보유한 업체는 엄청난 이익을 안게된다.
이에 따라 현재 제3세대 이동 통신으로 넘어가고 있는 현 시점에서 지금까지의 CDMA기술에 대한 개념과 지금까지의 발전과정, 기술적인 특성 등을 다시 한번 짚고 넘어가고자 한다. <편집자 주>
이동통신 2세대 기술... CDMA2000으로 발전
세계 첫 상용화 부각 최첨단 기술 잘못 인식
퀄컴사와 로열티협상 관련 새로운 조명시각
■ CDMA의 개념
CDMA(Code Division Multiple Access 코드분할다중화)라는 기술은 보통 사람들이 최첨단의 기술로 생각하고 있는 것과는 달리 그다지 새로운 기술이 아니다. CDMA는 여러 가지 통신 방식 중 하나로써 그 이론은 이미 1950년대에 정립되었고 우수한 보안성 때문에 1960년대부터 군사위성통신시스템에서 사용되어오고 있다.
이런 CDMA기술을 미국의 퀄컴(Qualcomm)사가 무선이동통신의 적용성에 대한 잠재력을 인식하고 상용화한 것으로써, 이 기술을 쉽게 정의한다면 여러 사용자가 시간과 주파수를 공유하면서 신호를 송수신할 수 있는 시스템이라 할 수 있다.
CDMA기술을 쉽게 비유해서 설명하자면 만약 어떤 모임 장소에서 여러 사람이 모여 이야기를 한다고 가정할 때, 주파수분할다중화(FDMA: Frequency Division Multiple Access)는 모임 장소를 대화할 수 있는 작은 구역으로 나눠 각각의 대화방에 차례를 기다렸다가 순서대로 들어가 같은 언어로 이야기를 하는 방식이다. 또한 시분할다중화(TDMA: Time Division Multiple Access)는 역시 같은 언어를 사용하지만 각각 이야기하는 시간을 정해서 자기에게 할당된 시간 동안에만 이야기를 한다고 이해하면 된다. 반면에 CDMA는 모든 사람이 같은 장소에서 이야기하는 것과 같으나 다만 서로 다른 언어를 사용하기 때문에 자기와 같은 언어를 사용하는 사람의 내용만 알아들을 수 있게 되는 이치와 같다.
또한 CDMA방식은 기존의 아날로그 및 기타 디지털시스템이 할당된 주파수를 협대역 채널로 나눠 채널 당 하나 또는 복수의 통화가 이루어지도록 한 것과는 달리, 광대역 주파수 확산기술을 바탕으로 셀룰러 주파수의 전 채널에 걸쳐 다수의 통화가 가능하게 설계되었다. 이를 위해서는 각각의 전화 및 데이터 호(Call)를 동일한 주파수 스펙트럼 내에서 동시에 전송되는 다수의 호와 구별하기 위해 고유한 코드를 부여하게 된다. 따라서 수신기가 올바른 코드 번호만 유지하고 있다면 모든 호 가운데서 원하는 호만을 선택, 접속함으로써 통화가 이루어지게 되는 것이다.
이런 CDMA가 지닌 기술적 장점은 △시스템의 포화상태로 인한 통화단절 및 혼선이 적음 △송신자확인·데이터 및 팩스 송신 등 다양한 서비스 제공 △실내 혹은 실외에서 다른 시스템보다 넓은 서비스 지역 제공 △반사파나 다중파의 간섭이 심한 산악지형 또는 혼잡한 도심지역에서 통화품질 우수 △배경 잡음(Background Noise)의 방지·감쇄 △셀(Cell)간의 핸드오프(Hand-off)를 유연하게 제공하는 소프트 핸드오프 기술을 이용, 핸드오프 실패 시 발생하는 통화단절 및 간섭을 최소화 △4조4,000억 개의 코드를 사용, 각각의 신호를 구별함으로써 통화혼선방지와 보안성 향상 등이 있다.
이외에도 CDMA는 △전력소비를 최소화함으로써 통화시간과 대기시간의 연장이 가능 △주파수 이용률이 높아 이론적으로는 아날로그의 9∼10배, GSM보다는 3∼5배의 가입자를 더 수용 가능 △동일한 비용 조건하에서 보다 많은 가입자 수용용량으로 낮은 이용료 책정이 가능 △통화 가능지역의 조절기능이 있어 GSM에 비해 적은 기지국으로 설계 및 운영이 가능 △기지국 설치비용은 GSM에 비해 70%정도로 저렴하며 주파수 활용도가 높아 가입자당 실제 네트위크 건설비용의 40% 감소가 가능 △소프트웨어 도입비용이 GSM보다 유리하다는 경제적인 측면의 장점이 있다.
■ CDMA의 과거 현재 미래
CDMA는 지난 1950년대에 이론이 적립된 이후 군사통신용으로 사용돼 오다 지난 1989년 퀄컴사에 의해 최초로 통화시험에 성공, 1991년에는 CDMA 시스템을 공식적으로 제안하게 된다. 1993년 미국은 CDMA를 이동통신표준으로 채택하게 되고 같은 해 우리 나라는 CDMA를 차세대 이동 통신방식으로 공식선정 한다. 그리고 1996년에는 CDMA기술의 세계 최초 상용화에 성공하는 성과를 거두게 된다.
우리 나라가 지난 1993년 차세대 이동 통신 방식으로 CDMA를 선택한 이유는 가입자 수용용량이 타 방식에 비해 우수하고, 아직 세계적으로 상용화 된 적이 없는 방식이므로 국내에서 성공할 경우 기술 자립을 할 수 있다는 점을 고려한 것이었다.
또한 당시 GSM진영의 에릭슨, 노키아, 알카텔 등이 지나친 로열티를 요구한 반면 기술이전에 소극적이었던 점도 그 이유로 꼽히고 있는데, 이 당시 미국의 압력도 상당부분 작용했을 것이라고 전문가들은 말한다.
한편 세계 최초로 CDMA 방식을 상용화 한 우리 나라는 전세계적으로 가장 큰 CDMA망과 운영능력·전문인력 등을 확보하고 있으며, 삼성은 세계 CDMA 단말기 시장에서 확고한 위치를 차지하고 있다.
우리 나라의 이런 CDMA상용화의 성공비결은 결과적으로 더 많은 가입자를 확보하려는 이동 통신사업자들간의 치열한 경쟁이 가져온 것이라 볼 수 있으며, 업체들의 초기 중복투자로 인한 국가적인 손실과 서비스 업체의 가입자 확보를 위한 보조금 지원이라는 문제점도 낳았다.
제3세대로 넘어오면서 우리 나라는 GSM방식에서 발전된 비동기식 WCDMA방식을 IMT-2000사업자인 KTicom과 SKIMT에서 선택, CDMA의 종주국이라는 우리 나라마저 대세인 WCDMA로 기울게 된다.
CDMA는 GSM에 비해 로밍(Roaming: 다른 지역이나 다른 나라에서도 이동전화 서비스를 이용할 수 있는 것)에 약점을 가지고 있으며 GPS(Global Positioning System)를 사용해야 한다는 것도 단점으로 지적되고 있다.
현재 우리 나라의 011과 017을 포함한 셀룰러폰과 016 018 019가 사용하는 PCS휴대폰 모두 CDMA 방식으로 서비스를 하고 있다. 따라서 정부는 IMT2000 표준으로 하나의 업체 이상이 동기식 CDMA방식을 채택하길 유도하고 있는 것이며, 최근 LG텔레콤이 중심이 된 컨소시엄이 동기식사업자로 선정된 바 있다.
통화단절-혼선최소화 보안성향상 등 장점
네트워크 구축비용 감소 등 경제적 이점도
GSM에 비해 로밍 약점... GPS사용하는 단점
■ CDMA시스템의 구성과 기술적 특성
CDMA시스템은 △이동국과 △기지국 △제어국 △교환국 △HLR(홈 위치 등록기)로 이루어 진다. 이동국은 가입자가 이동통신망을 이용하여 통신할 수 있도록 해주는 단말장치를 말하며 기지국은 이동국과 무선구간으로 연결되어 이동국을 제어하고 통화채널을 연결시켜 주는 시스템을 뜻한다. 교환국은 무선링크 및 유선링크를 제어하고 기타 통신망과 접속을 수행하게된다. 이동 통신 시스템의 전체적인 구조는 모든 셀룰러 방식이 비슷하지만 CDMA와 AMPS를 구분하는 것은 바로 이동국과 기지국을 연결시켜주는 인터페이스 CAI(Common Air Interface)부분이다. 이 인터페이스 부분에서 AMPS는 주파수를 분할하여 채널을 구분하고 CDMA는 IS-95에 따라 부호를 분할하여 통화채널을 구분해 주게 된다.
CDMA방식의 기본 기술인 대역확산 기술의 가장 큰 특징은 시스템의 채널용량이 물리적인 채널수가 아니라, 간섭량에 의해 채널용량이 결정되기 때문에 간섭을 잘 제어하면 채널용량을 획기적으로 증가시킬 수 있다는 점이다. 초기 CDMA방식이 무선접속 방식으로 제안되었을 때 가장 큰 관심을 가졌던 부분이 바로 이 채널용량부분이었다고 한다.
채널용량 측면에서 CDMA 방식이 가지고 있는 또 다른 장점은 용량이 물리적인 채널 수에 의해 결정되는 것이 아니라 간섭에 의해서 결정이 되기 때문이다. 따라서 약간의 음질만 희생하면 용량이 확대될 수 있는데, 이를 소프트 용량(Soft Capacity)이라 한다.
CDMA의 원천 기술이라 할 수 있는 대역확산 기술의 특징은 비화 특성이 우수하다는 것과 페이딩과 시간지연에 대해서 강하다는 것이다.
이외에 CDMA는 △셀 설계 때 주파수 계획이 필요 없는 점과 △이동국의 소비 전력이 작다는 점 △레이크 수신기를 적용할 수 있는 점 △그리고 소프트 핸드오버를 지원할 수 있다는 점등을 특성으로 꼽을 수 있다.
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