이통3사 5G 업로드 속도, LTE보다 느리다…왜?


단말 하드웨어 제약 주파수 한계…효용성은 높아

[아이뉴스24 김문기 기자] 더 많은 비용을 내고 쓰는 5세대 통신(5G) 업로드 속도가 기존의 LTE보다 느려 소비자의 원성을 사고 있다.

5G 통신품질은 최근 이통3사가 서로 더 빠른 속도를 내세워 상호 비방전까지 이어가며 논란이 심화되는 형국. 오히려 고객들의 LTE 보다 못한 5G 커버리지와 속도 등에 대한 불만이나 불신만 키우고 있다는 지적도 나온다.

이통3사가 제시한 5G 속도는 다운로드 속도에만 초점이 맞춰져 있다

3일 업계에 따르면 이통3사의 5G 서비스 다운로드는 개선됐지만 업로드는 LTE보다 못한 것으로 나타났다.

이통3사는 "다운로드에 더 많은 자원을 할애하다 보니 업로드 속도가 상대적으로 느린 것으로 보인다"고 이를 인정했다.

3사가 통신품질 우위를 점하기 위한 핵심 판단기준으로 5G 속도를 놓고 과열 경쟁을 벌이는 양상이지만 실상은 다운로드 속도만 앞세운 반쪽짜리 경쟁인 셈이다.

실제로 5G는 양방향성이 중요한 네트워크다. 대표적으로 5G 킬러 서비스로 꼽히는 실감형 미디어는 이용자가 5G를 통해 여러 서비스를 감상할 수도 있지만, 반대로 촬영된 영상을 실시간 공유할 수도 있어야 한다.

가령, 여행지에서 360도 카메라로 영상을 찍어 실시간으로 전송한다고 하면 업로드 속도에 따라 제대로된 영상을 즐기기 어려울 수 있다.

커버리지 확대 등에 따라 개선되겠지만 당분간 이 같은 속도 역전 현상은 지속될 전망이다.

업계 전문가는 "국내 상황만 놓고 보면 LTE 업로드 속도보다 5G가 느린 것은 사실"이라며, "다만, 5G는 주파수 효용성이 LTE 대비 높기 때문에 향후 업로드에 대한 개선 작업이 이뤄질 것"이라고 설

명했다.

KT가 LG유플러스 광고를 비교분석한 결과를 설명하는 자료에도 다운로드 속도로만 점철돼 있다

◆ 국내 환경 상 이론적으로도 LTE 대비 절반 속도

이통3사의 이론상 5G 업로드 속도는 약 75~85Mbps로 대략 80Mbps 속도를 낼 수 있다.

이에 비해 현재 이통3사가 LTE에서 낼 수 있는 이론상 업로드 속도는 150Mbps 수준이다. 단순 계산하면 5G 업로드 속도는 LTE 대비 절반 수준이다.

이는 국내 상용화된 5G 방식 등의 차이도 원인이다.

LTE는 주파수분할방식(FDD)으로 다운로드와 업로드 대역폭이 구분돼 있다. 가령 2차선 도로에 상향과 하향 차들이 교통법규에 맞게 운행되는 것과 비슷하다. KT는 1.8GHz 주파수 55MHz 초광대역폭을 다운로드 30MHz(1830~1860MHz)에, 업로드에는 25MHz(1735~1740+1745~1765MHz)를 할당해 쓰고 있다.

또 LTE의 이론상 업로드 속도는 10MHz 대역폭에서 25Mbps 까지 개선됐다. 대역별 전송속도를 개선하는 변복조 방식인 '업링크 64쾀(QAM)'으로 기존 전송속도 대비 약 50% 속도를 올릴 수 있다. 두 개의 주파수를 엮는 '업링크CA'도 상용화됐다.

이통사별로 LTE 업로드 주파수 보유량은 다르지만 업링크CA를 적용해 한번에 최대 가용할 수 있는 주파수 대역폭은 40Mbps다. 업링크 64쾀을 적용해 이통3사 이론상 최대 업로드 속도는 150Mbps로 계산된다.

[편집=아이뉴스24]

이와 달리 5G는 시분할방식(TDD)이다. FDD가 공간(대역폭)을 기준으로 한다면, TDD는 시간에 따라 주파수를 활용하는 방식이다. 다운로드와 업로드를 시간에 따라 교차해서 전송해준다. 이 때문에 FDD에서는 간섭을 막기 위한 여유공간을 '가드밴드'라고 부르지만 TDD에서는 '가드타임'이라고 한다.

시간에 따른 구분이기 때문에 다운로드, 또는 업로드 시점에 현재 이통3사가 가진 주파수 자원을 모두 사용할 수 있는 셈이다. 현재 이통3사가 3.5GHz 주파수 100MHz 대역폭(LG유플러스는 80MHz 대역폭으로 소폭 속도가 다를 수 있다)에서 낼 수 있는 이론상 5G 다운로드 속도는 1.5Gbps다. 주파수 자원이 동일하니 업로드도 1.5Gbps를 낼 수 있어야 하나 여러 제약이 따른다.

우선, TDD는 서로간의 간섭을 없애기 위해 이통3사가 동일 비율로 다운과 업로드 시간 비율을 구분했다. 국내서 채택한 비율은 '4(다운)대1(업)'이다. 간섭을 피하기 위한 가드타임은 '1(업)' 구간에 뒀다.

이통3사가 우선적으로 업로드 대비 다운로드에 꽤 많은 자원을 할당한 셈이다. 특정 시간 내 다운로드 대비 업로드 전송량이 적으니 이는 낮은 속도로 치환되는 셈이다.

또한, 기지국에서 단말로 전송하는 다운로드와 달리 업로드는 반대로 단말이 기지국으로 데이터를 전송해야 하기 때문에 최초 전송을 시도하는 단말의 영향을 더 많이 받게 된다.

업계 전문가는 "여러개의 안테나를 사용하고 더 효율적인 변복조 방식을 이용해 속도를 높일 수 있는 다운르도 대비 업로도는 단말의 하드웨어에 따라 낮은 출력, 싱글 안테나, 주파수활용조정 등 영향을 받을 수밖에 없어 더 느릴 수밖에 없다"며, "이 때문에 TDD를 상용화한 국가에서는 단말의 출력을 높이는 방식을 고려하기도 한다"고 설명했다.

국내 이통3사의 다운로드 우선 할당에 따른 5G 전략, 여러 기술 및 하드웨어 제약, 5G 주파수 현황 등을 종합해 이론상 5G 업로드 속도는 약 80Mbps로 계산된다. LTE 보다 느릴 수밖에 없는 구조지만 이통3사가 이를 제대로 설명하지 않고 있다는 지적이 나오는 이유다.

5G는 주파수 효용성이 높아 향후 더 빠른 업로드 속도 개선이 기대된다

◆ '5G' 자체가 느린것은 아냐…효용성은 더 높아

그렇다고 5G 자체가 LTE 대비 느린 것은 아니다. 현재 국내 상황이 그렇다는 뜻이다.

5G는 LTE 대비 주파수 효용성이 높다. 초기 시장이기 때문에 기술발전에 따라 업로드 속도도 점진적으로 올라갈 수 있다. 가깝게는 LTE 때도 다운로드 대비 다소 느렸지만 꾸준히 업로드 속도가 개선된 바 있다.

FDD방식과 TDD방식의 직접적 비교는 어렵지만, 단순 비교는 가능하다.

이통3사가 5G 업다운 할당비율을 4:1로 설정했으니, 이를 FDD 방식으로 전환하면 20MHz폭에서 업로드가 이뤄지고 있다고 가정할 수 있다. LTE 20MHz 폭에서 낼 수 있는 이론상 최대 업로드 속도는 75Mbps다. 소폭이기는 하나 5G가 LTE 대비 동일 대역폭에서 더 높은 속도를 낸다.

주파수 효용성은 완전한 의미의 5G라 불리는 스탠드얼론(SA)으로 진화했을 때 더 개선될 수 있다. 현재 방식은 LTE를 활용하는 논스탠드얼론(NSA) 방식이다. LTE의 영향을 받고 있는 현재 상황에서는 5G 가진 잠재성을 터뜨리기 어렵다는 게 업계 설명이다.

이통3사도 다양한 기술규격을 적용해 업로드 속도를 높일 계획이다.

한 이통사 관계자는 "업로드 속도를 높이기 위한 방법으로 LTE와 결합하는 듀얼 커넥티비티, 속도를 33% 개선시킬 수 있는 업링크256쾀 등의 기술 개발이 진행되고 있는 상태로 점차 개선될 것"이라며, "다운로드 속도와 같이 드라마틱한 전개는 어렵겠지만 계속해서 속도가 올라갈 것이라 보장할 수 있다"고 설명했다.

5G 업다운 할당비율 조정으로 당장 업로드 속도를 높일 수도 있으나 이는 현실적으로 불가능하다는게 업계 설명이다. 5G 주파수 추가 확보가 그나마 현실적 대안이라는 지적이다. 향후 28GHz 주파수 대역의 상용화와 정부의 추가 주파수 배분 등을 통해 획기적으로 업로드 속도 개선이 이뤄질 수 있을 것으로 기대하고 있다.

다른 관계자는 "당장의 5G 업로드 국내 현실은 LTE보다 못하기는 하나 그 때문에 5G 자체가 느리다 오해할까 우려된다"며, "5G SA가 상용화되면 이같은 문제는 해소될 것"이라고 설명했다.

김문기기자 moon@inews24.com





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