이동 통신

3. 구성

코어 네트워크(Core Network^영어)는 이동 통신을 구성하는 네트워크 중 하나로, 액세스 네트워크(Access Network^영어)와 함께 이동 통신 시스템을 구성한다. 코어 망은 가입자 정보 관리, 유선 전화망 연결, 부가 서비스 제공 등의 핵심 기능을 수행한다.

코어 망은 전체 망을 총괄 관리하는 부분과 각 지역별 액세스 망과 연결되는 부분으로 나뉜다. 가입자의 번호와 현재 위치 등의 정보를 관리하고, 유선 전화망 서비스와의 연결을 지원하며, 다양한 부가 서비스를 위한 서버 기능을 제공한다.

액세스 네트워크는 가입자와 직접 연결되는 망으로 가입자의 번호 처리, 서비스의 연결 및 정보의 송수신과 같은 기능을 담당한다. 액세스 망의 주요한 거점은 기지국이다.

휴대전화는 여러 개의 기지국 기지국과 마이크로웨이브 안테나를 장착하여 무선 신호를 송수신한다. 이러한 기지국은 일반적으로 타워, 기둥, 또는 건물에 장착되며 인구 밀집 지역에 설치되어 유선 통신 네트워크 및 교환 시스템에 연결된다. 휴대전화에는 저전력 송수신기가 있어 음성 및 데이터를 가장 가까운 기지국(보통 8~13km 이내)으로 전송한다. 커버리지가 낮은 지역에서는 셀룰러 중계기를 사용할 수 있다. 셀룰러 중계기는 장거리 고이득 패러볼 안테나 또는 야기 안테나를 사용하여 정상 범위를 벗어난 기지국과 통신하고, 중계기를 통해 몇 미터 이내의 모든 휴대전화가 제대로 작동할 수 있도록 하는 소형 단거리 로컬 안테나로 재전송한다.

휴대전화 또는 데이터 장치를 켜면 고유 식별자를 사용하여 이동전화 교환국 또는 교환기에 등록되며, 수신 전화가 있을 때 이동 교환기에서 알림을 받을 수 있다. 수화기는 주변 기지국에서 수신되는 가장 강한 신호를 지속적으로 수신하며, 기지국 간에 끊김 없이 전환할 수 있다. 사용자가 네트워크를 이동하면 통화를 중단하지 않고 장치가 기지국을 전환할 수 있도록 "핸드오프"가 수행된다.

기지국에는 휴대용 단말기와 교환기 간의 통신을 중계하는 상대적으로 저전력(종종 1~2와트) 무선 송신기가 있다. 교환기는 동일한 무선 서비스 제공업체의 다른 가입자 또는 다른 무선 통신 사업자의 네트워크를 포함한 공중전화망에 통화를 연결한다. 이러한 기지국 중 상당수는 특히 경치 좋은 지역에서 기존 환경과 조화를 이루도록 위장되어 있다.

수화기와 기지국 간의 대화는 디지털 오디오(1세대 아날로그 네트워크 제외)를 포함한 디지털 데이터 스트림이다. 이를 달성하는 기술은 이동통신 사업자가 채택한 시스템에 따라 달라진다. 기술은 세대로 그룹화됩니다. 1979년 일본에서 시작된 1세대 시스템은 모두 아날로그이며 AMPS 및 NMT를 포함한다. 1991년 핀란드에서 시작된 2세대 시스템은 모두 디지털이며 GSM, CDMA 및 TDMA를 포함한다.

GSM 표준은 CEPT("Conférence Européenne des Postes et Telecommunications", 유럽 우정 및 통신 회의)에서 표현된 유럽의 이니셔티브이다. 프랑스-독일 R&D 협력은 기술적 타당성을 입증했으며, 1987년 13개 유럽 국가 간에 1991년까지 상업 서비스를 시작하기로 합의한 양해각서가 체결되었다. GSM(=2G) 표준의 첫 번째 버전은 6,000페이지였다. IEEE/RSE는 첫 번째 디지털 이동전화 표준에 대한 공헌으로 토마스 하우그와 필립 뒤푸이에게 2018년 제임스 클러크 맥스웰 메달을 수여했다. 2018년 GSM은 220개국 이상의 50억 명 이상의 사람들이 사용했다. GSM(2G)은 3G, 4G 및 5G로 발전했다. GSM의 표준화 기관은 1982년 CEPT의 틀 아래 CEPT 작업 그룹 GSM(Group Special Mobile)에서 시작되었다. 1988년 ETSI가 설립되었고 모든 CEPT 표준화 활동이 ETSI로 이전되었다. 작업 그룹 GSM은 기술 위원회 GSM이 되었다. 1991년 ETSI가 UMTS(3G)를 위임하면서 기술 위원회 SMG(Special Mobile Group)가 되었다.

셀룰러 기술의 특성상 많은 휴대전화가 '복제'에 취약하다. 예를 들어 도로 터널과 같이 휴대전화가 커버리지를 벗어날 때마다 신호가 재설정되면 휴대전화는 자신을 식별하고 다시 전송할 준비가 되었음을 알리는 '재연결' 신호를 가장 가까운 기지국으로 보냅니다. 적절한 장비를 사용하면 재연결 신호를 가로채고 포함된 데이터를 '빈' 휴대전화에 인코딩할 수 있다. 모든 면에서 '빈' 휴대전화는 실제 휴대전화의 정확한 복제품이며 '복제품'으로 걸린 모든 통화는 원래 계정에 청구된다. 이 문제는 1세대 아날로그 기술에서 널리 퍼졌지만, GSM과 같은 최신 디지털 표준은 보안을 크게 향상시켜 복제를 어렵게 만듭니다.

사용자 신체 근처에 송신기가 있을 때 발생할 수 있는 잠재적 피해를 제한하기 위해 별도의 송신기, 차량 장착 안테나 및 수화기가 있는 최초의 고정/이동 셀룰러 휴대전화(일명 '자동차 전화' 및 '가방 전화')는 최대 3와트 유효 복사 전력으로 제한되었다. 사용자의 두개골에서 몇 인치 떨어진 곳에 송신 안테나가 있어야 하는 최신 '휴대용' 휴대전화는 최대 0.6와트 ERP의 송신 전력으로 제한됩니다. 잠재적인 생물학적 영향에 관계없이 최신 휴대용 휴대전화의 감소된 송신 범위는 자동차/가방 전화에 비해 시골 지역에서의 유용성을 제한하며, 휴대용 휴대전화는 송신 전력 부족을 보상하기 위해 기지국을 훨씬 더 가깝게 배치해야 한다.

3. 1. 코어 네트워크

3. 2. 액세스 네트워크

4. 서비스 원리

휴대전화는 여러 개의 기지국과 마이크로웨이브 안테나를 장착하여 무선 신호를 송수신한다. 이러한 기지국은 일반적으로 타워, 기둥, 또는 건물에 장착되며 인구 밀집 지역에 설치되어 유선 통신 네트워크 및 교환 시스템에 연결된다. 휴대전화에는 저전력 송수신기가 있어 음성 및 데이터를 가장 가까운 기지국(보통 8~13km 이내)으로 전송한다. 커버리지가 낮은 지역에서는 셀룰러 중계기를 사용할 수 있다. 셀룰러 중계기는 장거리 고이득 패러볼 안테나 또는 야기 안테나를 사용하여 정상 범위를 벗어난 기지국과 통신하고, 중계기를 통해 몇 미터 이내의 모든 휴대전화가 제대로 작동할 수 있도록 하는 소형 단거리 로컬 안테나로 재전송한다.

휴대전화 또는 데이터 장치를 켜면 고유 식별자를 사용하여 이동전화 교환국 또는 교환기에 등록되며, 수신 전화가 있을 때 이동 교환기에서 알림을 받을 수 있다. 수화기는 주변 기지국에서 수신되는 가장 강한 신호를 지속적으로 수신하며, 기지국 간에 끊김 없이 전환할 수 있다. 사용자가 네트워크를 이동하면 통화를 중단하지 않고 장치가 기지국을 전환할 수 있도록 "핸드오프"가 수행된다.

기지국에는 휴대용 단말기와 교환기 간의 통신을 중계하는 상대적으로 저전력(종종 1~2와트) 무선 송신기가 있다. 교환기는 동일한 무선 서비스 제공업체의 다른 가입자 또는 다른 무선 통신 사업자의 네트워크를 포함한 공중전화망에 통화를 연결한다.

수화기와 기지국 간의 대화는 디지털 오디오(1세대 아날로그 네트워크 제외)를 포함한 디지털 데이터 스트림이다.

4. 1. 기지국의 구성

4. 2. 사용자의 위치

4. 3. 이동 통신 간 통신

• 사용자 ㄱ이 휴대전화로 사용자 ㄴ의 전화번호를 누르고 통신 버튼을 누르면, 액세스 네트워크는 사용자 ㄱ의 서비스 요청을 수신하여 코어 네트워크로 전송한다.
• 코어 네트워크는 사용자 ㄴ의 전화번호에 해당하는 단말기 고유번호를 검색하여 사용자 ㄴ의 상태를 파악한다.
• 사용자 ㄴ의 단말기 전원이 꺼져 있거나 서비스 지역 내에 없을 경우, "단말기의 전원이 꺼져 있어 통화하실 수 없습니다. 음성을 남기시려면 ......"과 같은 메시지를 호출하여 사용자 ㄱ에게 알린다.
• 사용자 ㄴ의 단말기가 서비스 지역 안에 정상적으로 있는 것을 확인하면, 코어 네트워크는 사용자 ㄴ가 있는 기지국으로 사용자 ㄱ의 호출을 송신한다.
• 사용자 ㄴ가 있는 기지국에서는 코어 네트워크로부터 사용자 ㄱ의 호출을 넘겨받아 이를 사용자 ㄴ의 단말기로 송신한다.
• 사용자 ㄴ의 단말기 벨이 울린다.

4. 4. 유선 전화와의 통신

5. 단말기

이동 통신 서비스의 사용자 단말기는 흔히 휴대 전화라고 불린다. 최초의 이동 통신인 아날로그 방식의 셀룰러 폰은 음성의 송수신이 주된 서비스였으나 최근에는 동영상, 문자, 인터넷 정보, 방송, 사진 촬영, 신용 결제 등 다양한 서비스가 결합된 단말기가 출시되고 있다.

6. 규격

이동 통신 서비스를 제공하는 방식에 따라 다음과 같은 서비스 규격이 있다.

• FDMA: "주파수 분할 다중 접속"의 약자이다. 가입자 수용에 제한이 있어 거의 사용되지 않는다.
• GSM: "글로벌 모바일 서비스"의 약자이다. 접속방식은 TDMA, 즉 "시분할 다중 접속"을 사용한다.
• CDMA: "코드 분할 다중 접속"의 약자이다.
• W-CDMA: "광대역 코드 분할 다중 접속"의 약자이므로, 일종의 3세대 이동 통신이라 부른다.
• HSDPA와 LTE: 고속 무선 인터넷 서비스를 위하여 W-CDMA가 진화된 형태이다. HSPA는 고속 패킷 전송을 지원하며, LTE는 CDMA 방식을 사용하는 대신, 광대역 주파수를 활용하기 위해 OFDM을 사용한다.
• CDMA 2000: CDMA 규격을 진화시킨 3세대 이동 통신 방식의 하나이다.
• HRPD와 UMB: CDMA 2000 계열로 각 WCDMA의 HSPA와 LTE의 대응 표준이다.

• 디지털 AMPS
• CDMA 원
• GSM
• *GPRS
• *EDGE(IMT-SC)
• *향상된 EDGE

• UMTS
• *W-CDMA (무선 인터페이스)
• *TD-CDMA (무선 인터페이스)
• *TD-SCDMA (무선 인터페이스)
• **HSPA
• **HSDPA
• **HSPA+
• CDMA2000
• *OFDMA (무선 인터페이스)
• **EV-DO

• LTE (TD-LTE)
• LTE 어드밴스드
• LTE 어드밴스드 프로
• WiMAX
• WiMAX 어드밴스드 (WirelessMAN-Advanced)
• 초고속 이동 통신 (상용화되지 않음)

• 5G NR

• MIMO, SDMA 및 빔포밍

6. 1. FDMA

6. 2. GSM

6. 3. CDMA

6. 4. W-CDMA

6. 5. HSDPA, LTE

6. 6. CDMA2000

6. 7. HRPD, UMB

7. 사업자

wikitext

전 세계적으로 다양한 이동 통신 사업자가 서비스를 제공하고 있다.

; 대한민국

: 대한민국에는 SK텔레콤, KT, LG유플러스 등의 이동통신 사업자가 있다. 1.9GHz 대역에서는 CDMA2000 1x(PCS: KTF, LG텔레콤) 방식도 일부 사용되었다.

; 해외

: 3 (기업), 보다폰, 텔레포니카, 스마일 텔레콤, MTM 등 다국적 이동통신 사업자들이 여러 국가에서 서비스를 제공하고 있다.

:* 중국: 중국이동통신(차이나 모바일), 차이나유니콤, 중국전신집단회사(차이나텔레콤)이 있다.

:* 미국: 버라이즌, AT&T, 스프린트, 도이체 텔레콤(T모바일), 크리켓 와이어리스, us 셀룰러 등이 있다.

:* 일본: 소프트뱅크 모바일, KDDI, NTT 도코모가 있다.

:* 사우디아라비아: 사우디텔레콤, 모바일리가 있다.

:* 노르웨이: 텔레노르가 있다.

:* 몽골: 모비콤, 유니텔 (통신사), 스카이텔이 있다.

:* 남아프리카 공화국: 보다콤이 있다.

:* 아랍에미리트: 에티살랏, DU가 있다.

:* 스페인: 텔레포니카가 있다.

:* 스위스: 스위스컴, 선라이즈가 있다.

:* 그리스: 코스모테가 있다.

:* 이집트: 오라스콤이 있다.

:* 필리핀: 스마트, 선 (통신사), 레드, 글로브가 있다.

:* 캄보디아: 스마트가 있다.

:* 네팔: 네팔텔레콤이 있다.

:* 오스트레일리아: 리베라(지역 사업자), 옵터스, 텔스트라가 있다.

:* 인도네시아: 엑셀콤, 텔콤, 텔콤셀, 인도삿이 있다.

:* 싱가포르: 싱가포르 텔레콤, 스타허브, M1이 있다.

:* 레바논: 터치가 있다.

:* 러시아: 메가폰 (기업), 요타 (이동통신)이 있다.

각 지역별 주파수 대역 이용 현황은 아래 표와 같다.

7. 1. 한국

7. 2. 해외

• 중국: 중국이동통신(차이나 모바일), 차이나유니콤, 중국전신집단회사(차이나텔레콤)이 있다.
• 미국: 버라이즌, AT&T, 스프린트, 도이체 텔레콤(T모바일), 크리켓 와이어리스, us 셀룰러 등이 있다.
• 일본: 소프트뱅크 모바일, KDDI, NTT 도코모가 있다.
• 사우디아라비아: 사우디텔레콤, 모바일리가 있다.
• 노르웨이: 텔레노르가 있다.
• 몽골: 모비콤, 유니텔 (통신사), 스카이텔이 있다.
• 남아프리카 공화국: 보다콤이 있다.
• 아랍에미리트: 에티살랏, DU가 있다.
• 스페인: 텔레포니카가 있다.
• 스위스: 스위스컴, 선라이즈가 있다.
• 그리스: 코스모테가 있다.
• 이집트: 오라스콤이 있다.
• 필리핀: 스마트, 선 (통신사), 레드, 글로브가 있다.
• 캄보디아: 스마트가 있다.
• 네팔: 네팔텔레콤이 있다.
• 오스트레일리아: 리베라(지역 사업자), 옵터스, 텔스트라가 있다.
• 인도네시아: 엑셀콤, 텔콤, 텔콤셀, 인도삿이 있다.
• 싱가포르: 싱가포르 텔레콤, 스타허브, M1이 있다.
• 레바논: 터치가 있다.
• 러시아: 메가폰 (기업), 요타 (이동통신)이 있다.

8. 과금 방식

서비스 과금 방식에는 발신자 또는 수신자만 요금을 부담하는 단방향 과금과, 양측이 요금을 분담하는 양방향 과금, 그리고 서비스 제공자가 요금을 부담하고 광고 등을 제공하는 무과금 방식이 있다.

휴대 전화의 음성 통화·회선 교환 데이터 통신의 경우, 세계적으로는 양방향 과금이 주류이다. 대한민국은 발신자 단방향 과금이다. PHS의 경우 세계적으로는 발신자 단방향 과금이며, 이것이 아시아 각국에 도입된 이유 중 하나로 여겨진다.

또한, 휴대 전화·PHS의 단문 메시징 서비스는 세계적으로 발신자 단방향 과금이 주류이다. 미국은 양방향 과금이다. 휴대 전화·PHS의 패킷 통신은 세계적으로 양방향 과금이다(※단, 패킷 통신에서는 통신 상대방이 무선기기가 아닌 경우(예: 웹 서버 등)도 있지만, 그 경우 "양방향 과금"이라고 할 수 없다).

8. 1. 발신자/수신자 부담

8. 2. 선불/후불 요금제

9. 사회적 영향

휴대전화 사용은 사회적으로 무례한 행동으로 간주될 수 있다. 장례식이나 결혼식, 화장실, 영화관, 극장 등에서 휴대전화가 울리는 경우가 종종 발생한다. 일부 서점, 도서관, 욕실, 영화관, 의원, 예배 장소에서는 다른 이용객들이 통화로 방해받지 않도록 휴대전화 사용을 금지하기도 한다. 몇몇 시설에서는 휴대전화 사용을 막기 위해 신호 차단 장비를 설치하지만, 미국을 포함한 많은 국가에서는 이러한 장비가 불법이다.^[44]

미국의 많은 지하철 시스템을 갖춘 도시들은 승객들을 위해 터널 내 휴대전화 수신을 연구하거나 구현하고 있으며, 특히 장거리 서비스를 포함하는 열차는 과거의 지정된 금연칸과 마찬가지로 휴대전화 사용이 금지된 "조용한 칸"을 종종 제공한다. 미국과 유럽, 캐나다의 대부분의 학교에서는 수업 방해를 줄이기 위해 교실이나 학교 내에서 휴대전화 사용을 금지하고 있다.

핀란드의 전화 회사, 대중교통 운영업체 및 통신 당국으로 구성된 작업반은 대중교통 이용 시, 특히 휴대전화 사용 예절(휴대전화로 무엇에 대해 이야기해야 하고 어떻게 해야 하는지)을 상기시키는 캠페인을 시작했다. 특히 이 캠페인은 시끄러운 휴대전화 사용과 민감한 문제에 대한 통화에 영향을 미치고자 한다.^[44]

9. 1. 긍정적 영향

9. 2. 부정적 영향

10. 한국의 이동 통신

한국은 세계 최고 수준의 이동 통신 인프라를 갖추고 있으며, 5G 상용화에도 성공했다.

10. 1. 현황

10. 2. 과제

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