UMTS

3. 구현

UMTS는 W-CDMA 기술을 기반으로 하며, 이론상 최대 42Mbit/s의 전송 속도를 지원한다.^[2] 실제 사용자는 릴리스 '99(R99) 핸드셋의 경우 최대 384kbit/s, HSDPA 핸드셋의 경우 하향 연결에서 7.2Mbit/s의 전송 속도를 경험할 수 있다. 이는 GSM, HSCSD, CDMAOne 채널보다 훨씬 빠른 속도이다.

2006년부터 많은 국가의 UMTS 네트워크는 3.5G로도 알려진 HSDPA로 업그레이드되었다. 현재 HSDPA는 최대 21Mbit/s의 하향 링크 전송 속도를 지원하며, HSUPA를 통한 상향 링크 속도 개선 작업도 진행 중이다. 3GPP LTE 표준은 UMTS를 계승하여, 직교 주파수 분할 다중화 기반 기술로 최대 100Mbit/s 다운로드 및 50Mbit/s 업로드의 4G 속도를 제공한다.

최초의 전국 소비자 UMTS 네트워크는 2002년에 출시되어 모바일 TV 및 화상 통화 등에 활용되었으나, 사용자들은 Wi-Fi, 블루투스, USB 등을 통한 월드 와이드 웹 접속을 선호하는 경향을 보였다.

4. 기술

UMTS는 여러 가지 다른 지상 무선 인터페이스를 결합하며, GSM의 이동 응용 부분(MAP) 코어와 GSM 계열의 음성 코덱을 사용한다. 무선 인터페이스는 UMTS 지상 무선 접속(UTRA)이라고 불린다.^[3]

W-CDMA, TD-CDMA 및 TD-SCDMA 용어는 오해의 소지가 있다. 이들은 단지 채널 접속 방식 (즉, CDMA의 변형)을 다루는 것을 시사하지만, 실제로는 전체 무선 인터페이스 표준의 일반적인 이름이다.^[4]

4. 1. 무선 접속 네트워크 (UTRAN)

4. 2. 코어 네트워크

5. 주파수 대역 및 채널 대역폭

UMTS는 다양한 주파수 대역을 사용하며, 국가별로 할당된 주파수가 다를 수 있다. UMTS 표준에 의해 원래 정의된 특정 주파수 대역은 이동 통신 기지국 간(업링크) 1885–2025MHz, 기지국에서 이동 통신 기기 간(다운링크) 2110–2200MHz이다.^[6] 유럽과 아시아 대부분 지역에서 UMTS에 할당된 2100MHz 대역(다운링크 약 2100MHz 및 업링크 약 1900MHz)이 사용된다.

미국에서는 1900MHz 대역이 이미 사용되었기 때문에 1710–1755MHz 및 2110–2155MHz가 대신 사용된다.^[6] T 모바일은 미국에서 UMTS에 2100/1700MHz 대역을 사용하고 있다. AT&T 모빌리티는 850MHz에서 UMTS 네트워크를 일부 도시에 구축하여 1900MHz에서 기존 UMTS 네트워크를 강화했으며, 현재 가입자에게 여러 개의 듀얼 밴드 UMTS 850/1900 휴대폰을 제공한다.

UMTS2100이 가장 널리 사용되는 UMTS 대역이지만, 일부 국가의 UMTS 사업자는 850MHz(유럽에서는 900MHz) 및/또는 1900MHz 대역(독립적으로, 즉 업링크와 다운링크가 동일한 대역 내에 있음)을 사용한다. 특히 미국의 AT&T 모빌리티, 뉴질랜드의 XT 모바일 네트워크, 호주의 Next G 네트워크에서 사용한다.

W-CDMA는 5MHz 폭의 채널 쌍을 사용하는 DS-CDMA 채널 접속 방식을 사용한다.

UARFCN(UTRA 절대 무선 주파수 채널 번호, UTRA는 UMTS 지상파 무선 접속을 의미)은 UMTS 주파수 대역에서 주파수를 식별하는 데 사용된다.

6. 상호 운용성 및 국제 로밍

UMTS 단말기는 높은 상호 운용성을 가지도록 설계되어, 로밍 계약이 체결된 다른 UMTS 네트워크에서 쉽게 로밍할 수 있다. 대부분의 UMTS 단말기는 UMTS/GSM 듀얼 모드를 지원하여, UMTS 커버리지를 벗어날 경우 GSM으로 자동 전환된다.^[35] 통화 중 UMTS 커버리지를 벗어나면, 가능한 GSM 커버리지로 핸드오프(hand-off)된다. 일반적인 GSM 전화기는 UMTS 망에서 사용할 수 없다. 로밍 요금은 일반적으로 일반 사용 요금보다 훨씬 높다.

UMTS 휴대폰은 GSM의 SIM 카드를 기반으로 한 USIM을 사용하며, GSM SIM 카드에서도 작동한다. 이는 글로벌 식별 표준으로, 네트워크가 휴대폰의 (U)SIM을 식별하고 인증할 수 있도록 한다. 네트워크 간의 로밍 계약을 통해 로밍 중인 고객에게 통화를 리디렉션하고 사용자에게 제공되는 서비스(및 가격)를 결정한다. (U)SIM은 사용자 가입자 정보 및 인증 정보 외에도 전화번호부 연락처를 저장할 수 있는 저장 공간을 제공한다.

다른 국가에서는 다른 UMTS 주파수 대역을 지원한다. 유럽은 처음에 2100MHz를 사용했고, 미국에서는 대부분의 통신 사업자가 850MHz 및 1900MHz를 사용한다. T-모바일은 1700MHz(업링크)/2100MHz(다운링크)에서 작동하는 미국 내 네트워크를 출시했다. UMTS 휴대폰과 네트워크가 함께 작동하려면 공통 주파수를 지원해야 한다. 사용되는 주파수 때문에 미국용으로 지정된 초기 모델의 UMTS 휴대폰은 다른 지역에서는 작동하지 않을 가능성이 높으며 그 반대의 경우도 마찬가지였다.

일본은 3G 기술을 처음으로 채택한 국가였으며, 이전에 GSM을 사용하지 않았기 때문에 핸드셋에 GSM 호환성을 구축할 필요가 없었다. 2002년 NTT 도코모의 FOMA 3G 네트워크는 사전 출시 사양을 사용하여 최초의 상용 UMTS 네트워크였다.^[50] 이는 초기에는 무선 레벨에서 UMTS 표준과 호환되지 않았지만, 표준 USIM 카드를 사용했으므로 USIM 카드 기반 로밍이 가능했다. NTT 도코모와 소프트뱅크 모바일 모두 현재 표준 UMTS를 사용한다.

7. 경쟁 기술

UMTS의 주요 경쟁 기술은 3GPP2에서 개발한 CDMA2000 (IMT-MC)이다. UMTS와 달리 CDMA2000은 기존 2G 표준인 cdmaOne을 진화시킨 것으로, 동일한 주파수 할당 내에서 작동할 수 있다. 이러한 점과 CDMA2000의 더 좁은 대역폭 요구 사항은 기존 스펙트럼에 더 쉽게 배포할 수 있게 해준다.^[51] CDMA2000이 배포되는 경우 일반적으로 UMTS와 공존한다.

UMTS의 또 다른 경쟁 기술은 EDGE (IMT-SC)로, 기존 GSM 스펙트럼을 활용하여 2G GSM 시스템을 진화적으로 업그레이드한 것이다. 그러나 EDGE는 UMTS와 마찬가지로 3GPP에서 개발되었으므로 진정한 경쟁 기술은 아니다. 대신 UMTS 출시 전에 임시 솔루션으로 사용되거나 시골 지역의 보완 기술로 사용된다. GSM/EDGE 및 UMTS 사양이 공동으로 개발되었고 동일한 코어 네트워크에 의존하여 수직 핸드오버를 포함한 듀얼 모드 작동을 허용한다는 사실에 의해 촉진된다.

중국의 TD-SCDMA 표준도 경쟁 기술로 간주되는 경우가 많다. 그러나 벤더 지원 부족으로 인해 실제 경쟁 기술이 되지 못하고 있다.

DECT는 기술적으로 인구 밀도가 높은 도시 지역에서 UMTS 및 기타 셀룰러 네트워크와 경쟁할 수 있지만, 가정용 무선 전화 및 사설 사내 네트워크에만 배포되었다.

이러한 모든 경쟁 기술은 UMTS-FDD와 함께 ITU에서 IMT-2000 3G 표준 제품군의 일부로 받아들여졌다.

인터넷 접속 측면에서 경쟁 시스템에는 WiMAX 및 Flash-OFDM이 있다.

8. 문제점 및 과제

초기 UMTS 단말기는 무게가 무겁고 배터리 수명이 짧다는 문제가 있었다. 모토로라 A830은 무게가 200g이 넘어, 무게를 줄이기 위해 카메라를 분리할 수 있도록 설계되었다.^[36] 초기 UMTS 네트워크는 GSM에 비해 더 높은 기지국 밀도를 요구했다. 주문형 비디오를 지원하기 위해서는 기지국을 1~1.5km마다 설치해야 했는데, 이는 2100MHz 대역을 사용할 때의 이야기이며, 850MHz나 900MHz 등 낮은 주파수 대역을 사용하면서 이 문제는 완화되었다.

UMTS는 GSM보다 더 많은 전력을 소비하며, 이는 초기 단말기의 배터리 수명에 영향을 미쳤다. 애플은 1세대 아이폰이 EDGE만 지원하는 이유로 UMTS의 전력 소비 문제를 언급했다.^[37] 아이폰 3G 출시 당시 UMTS에서의 통화 시간은 GSM을 사용할 때의 절반 수준이었다. 그러나 배터리 및 네트워크 기술이 발전하면서 이 문제는 점차 해결되고 있다.

일부 국가에서는 주파수 할당 문제로 인해 표준 UMTS 대역(2100MHz)을 사용할 수 없어 상호 운용성에 어려움이 있었다. 특히 미국은 ITU 권고안과 다른 방식으로 주파수를 할당하여, 표준 UMTS-2100 장비를 사용할 수 없었다. 이 때문에 해당 시장을 위한 별도의 장비 설계 및 제조가 필요했다. 그러나 UMTS 휴대폰은 여러 대역을 지원하는 경우가 많아 GSM만큼 큰 문제는 아니었다.^[36]

9. 발전 과정 (릴리스)

UMTS는 3GPP(3rd Generation Partnership Project)에서 정의한 릴리스에 따라 발전해왔다.

• Release '99: 초기 UMTS 표준으로, GSM을 기반으로 하며 USIM과 호환되는 통화 서비스, 64 kbit/s 회선 교환, 384 kbit/s 패킷 교환, 위치 서비스 등의 기본적인 음성 및 데이터 서비스를 제공한다.^[41]
• Release 4: EDGE 무선 통신, 멀티미디어 메시징, MExE (이동 실행 환경), 향상된 위치 서비스 등이 추가되었다.
• Release 5: IP 멀티미디어 서브시스템(IMS), IPv6, UTRAN 내 IP 전송, HSDPA 등이 도입되었다.
• Release 6: WLAN 통합, 멀티미디어 방송 및 멀티캐스트, IMS 개선, HSUPA 등이 추가되었다.
• Release 7 이후: HSPA 기반 음성 통신, CPC (Continuous Packet Connectivity), FRLC (Flexible RLC), 듀얼 셀 HSDPA, 듀얼 셀 HSUPA 등 더욱 발전된 기술이 도입되었다.

참조

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