[김문기의 아이씨테크] ⑪ 5G 음성까지 품는다…’VoNR’ 시대는 언제?

[아이뉴스24 김문기 기자] 올해 28GHz 5G 도입과 독립모드(SA) 전환 이외에도 또 다른 5G 기술 상용화가 예견됐다. 5G망을 통해 음성통화를 할 수 있는 보이스오버5G(Vo5G, VoNR)다. 다만 전세계 일부 상용화가 이뤄진 초고주파와 SA와는 달리 VoNR을 도입한 곳은 아직 전무하다.

VoNR의 올해 상용화 가능성은 그에 따른 기술 표준 완성과 단말 측면에서의 준비가 끝났기 때문이다. 이통사와 단말칩셋업체, 네트워크장비업체들도 상용망 테스트를 통해 실제 시연까지 이뤄졌다.

다만, 음성은 데이터와 달리 언제 어디서나 끊김없어야 한다는 무결성 때문에 전국망이 촘촘하게 연결 됐을 때 비로소 전환이 가능하다. 또한 SA 전환도 선행돼야 한다.

결론적으로 국내 VoNR이 상용화될 시기는 ▲보다 촘촘한 전국망 완성 ▲SA 전환 ▲각종 제반사항 마련 등이 모두 해결 돼야만 가능하다. 이통3사의 로드맵에 따르면 올해보다는 내년 또는 그 이후 상용화 가능성이 높을 것으로 예상된다.

◆ 5G로 음성·데이터 한번에…전세계 테스트 진행중

5G 음성통화 기술은 새로운 주파수 대역을 쓴다는 의미로 VoNR(Voice over New radio), 또는 5G망에서의 통화라 해서 Vo5G(Voice over 5G)라 부르지만 모두 같은 의미다.

글로벌이동통신표준화기구 3GPP는 2017년말 5G 첫 표준이기도 한 릴리즈15 발표 당시 VoNR에 대한 표준을 정의한 바 있다. 릴리즈15가 5G 비독립모드(NSA)에 대한 첫 표준임을 감안했을 때 발 빠른 표준안 채택이기도 하다.

표준의 완성으로 각 관련 기업들의 테스트도 줄을 이었다. 2019년 에릭슨은 미디어텍과 5G SA 기반 VoNR 테스트를 마친바 있다. 미디어텍의 약진이 두드러졌다.

퀄컴 역시 중국 네트워크 장비업체인 ZTE와 지난해 초 VoNR 기술을 선보이기도 했다. 같은 해 화웨이는 칭화유니그룹의 통신칩 전문업체인 유니SOC와 손잡고 5G SA 기반 VoNR 음성통화에 성공했다. 당시 유니SOC의 첫 5G 베이스밴드이기도 한 ‘춘텅510’을 활용해 눈길을 끌었다. 관련 백서도 내놨다.

올해는 삼성전자가 중국 단말업체인 샤오미와 함께 독일에서 VoNR 테스트를 진행했다. 독일 도이치텔레콤뿐만 아니라노키아, 에릭슨, 퀄컴도 함께했다.

고객이 직접 VoNR을 누리기 위해서는 무엇보다 단말의 지원이 필수적이다. 과거 네트워크 인프라가 선행된 이후 단말칩셋 개발과 실제 단말 제조로 이어지는 사슬 구조였다면, 최근에는 전세계적으로 단말칩셋과 실제 단말 제조가 앞서고 네트워크 인프라가 따라가는 실정이다.

바꿔 말하면 VoNR을 지원할 수 있는 스마트폰은 이미 시중에 나와 있는 상태다. 언제든지 제반 사항이 갖춰진다면 소프트웨어 업그레이드(SW)를 통해 지원이 가능하다.

앞서 나선 곳은 퀄컴이다. 퀄컴은 지난해 3세대 5G 모뎀인 ‘스냅드래곤 X60 5G’을 공개했다. ‘스냅드래곤 888’ 모바일AP와 합을 맞췄다. 3세대 모뎀부터는 VoNR을 지원한다. 삼성전자의 5나노미터(nm) 공정을 통해 제조됐다.

퀄컴의 5G 모바일 애플리케이션 프로세서(AP) 시장 점유율은 90%에 육박한다. 애플과 구글, 삼성전자, 미디어텍, 하이실리콘 등이 아성에 도전하고 있으나 이에 미치지 못하고 있다. 퀄컴이 이같은 선행 기술 적용은 LTE에 이은 5G에서도 바로미터 역할을 하겠다는 의도다.

스냅드래곤 X60 5G 모뎀이 장착된 단말은 올해부터 출시됐다. 삼성전자뿐만 아니라 비보, 오포, 샤오미 등 중국기업 역시도 이 모뎀을 적용한 신제품을 내놨다. 올해 출시될 예정인 애플 아이폰13 역시 이 칩셋이 탑재될 공산이 크다.

6GHz 이하 대역 5G 주파수집성기술(CA)과 초고주파(mmWave)를 지원해 최고 7.5Gbps 속도를 낼 수 있다. 모뎀-RF 시스템은 동적주파수공유(DSS) 기술을 지원한다. 패스트커넥트 6900 모바일 연결 시스템은 와이파이6를 통해 최고 3.6Gbps 속도를 낼 수 있다.

◆ HD 음성통화의 시작…VoLTE 진화 단계 어땠나

VoNR에 앞서 LTE 시절의 ‘보이스오버LTE(VoLTE)’를 살펴볼 필요가 있다. 과거 진화의 모습은 결국 미래를 비추는 거울이다.

국내 LTE를 통해 데이터뿐만 아니라 음성통화까지 모두 지원한 때는 2012년 8월부터다. 2011년 7월 LTE를 상용화한 SK텔레콤과 LG유플러스는 무려 9개월만에 전국망을 완성한 이후였다. 앞서 언급한 촘촘한 전국망, 단말 지원, 제반사항 마련 모두가 충족된 상태였기에 VoLTE로의 진화는 당연지사였다.

과거 1980년대 이동통신은 아날로그 방식이었다. 잡음에 끊김 현상도 부지기수였다. 당시는 통화성공률이 품질을 좌우하던 시기다. 이후 CDMA의 등장으로 디지털 시대가 열리자 음성통화 품질은 크게 높아졌다. EVRC(Enhanced Variable Codec)라는 음성압축방식은 8Kbps 속도로 보다 향상된 음성통화를 가능케 했다.

3G는 한단계 더 진화했다. WCDMA 도입으로 대역폭이 넓어지면서 속도가 12.2Kbps까지 올랐다. 한번에 보낼 수 있는 음성도 많아졌거니와 압축기술도 발전했다. AMR-NB(adaptive MultiRate-NarrowBand) 음성압축기술은 음질을 더 또렷하게 전달했다.

VoLTE는 선명함이 더해졌다. 이 때부터는 사람이 감지할 수 있는 주파수 대역을 훌쩍 넘겼다. 이 때문에 들을 수 없는 자연의 소리까지 전달한다는 얘기가 부상하기도 했다. 3G 대비 2.2배 더 넓어진 대역폭을 활용했다. AMR-WB(WideBand) 음성압축기술은 기존보다 음질을 40% 수준 더 향상시켰다. 사람의 목소리가 300~2천400MHz 주파수 대역이지만 VoLTE는 무려 50~7천Hz까지 사용했다.

LTE망에서 음성과 데이터를 한꺼번에 처리하기 때문에 통화연결 시간도 기존 약 5초에서 2초 수준으로 단축됐다. 통화 중에도 다양한 서비스를 이용할 수 있다. 현재는 음성통화를 하면서 인터넷이나 SNS, 게임 등을 그대로 사용할 수 있으나 과거에는 음성통화가 연결되면 다른 서비스를 이용할 수 없었다.

VoLTE는 이통3사를 통해 보다 쉬운 마케팅 용어로 불렸다. HD 음질을 선보인다고 해서 ‘HD 보이스’ 또는 ‘지음’이라는 단어까지 활용했다.

다만, VoLTE 초기에는 3G가 연결되는 지역도 남아있었기에 3G와 VoLTE가 교차 접속됐다. 단말 상에서 3G 음성통화와 VoLTE(HD 보이스)를 고객이 선택할 수 있도록 별도 설정값을 넣기도 했다. 이후 LTE가 성숙단계를 거치면서 VoLTE가 보다 우위를 차지하게 됐다.

음성통화뿐만 아니라 데이터 접근성이 보다 늘어나면서 전세계적으로 통합 커뮤니케이션 플랫폼이 부상했다. 기술표준뿐만 아니라 상용화 서비스 계획까지 공유됐다. 국내서도 이통3사가 ‘RCS’를 도입하기도 했다. 결과적으로 당시 타 SNS에 밀려 제대로된 빛을 보지 못했으나 다시 부활시킨 상태다.

◆ UHD 음성통화 시대 '눈앞'

VoLTE의 진화 과정을 그대로 VoNR에 적용할 수 있다.

우선적으로 국내서 촘촘한 전국망과 SA 전환은 시간이 필요하다. 이통3사가 전국 커버리지를 넓히기 위해 농어촌 공동망을 구축하고 있는 상태다. SA 전환은 KT가 최근 최초 도입하기는 했으나 SK텔레콤과 LG유플러스는 보다 생태계 성숙도가 높아졌을 때 도입할 것으로 알려졌다. 단말의 경우 이미 출시된 모델이 있기에 현재 상황에서는 네트워크 인프라가 보다 고도화되기를 기다려야 한다.

초기 VoNR이 도입된다면 VoLTE와 교차 활용될 확률이 높다. 단말 소프트웨어 업그레이드(SW)를 통해 기존에 보유하고 있는 스마트폰에서 이용할 수 있다. 고객이 직접 VoLTE와 VoNR을 선택할 수 있는 옵션이 포함될 수 있다. VoLTE는 여전히 기본적인 음성통화의 기반 역할을 담당한다.

이같은 예상은 VoNR이 VoLTE의 IMS(IP Multimedia Subsystem)를 그대로 계승하고 있어서다. 두 진화단계는 서로 상호보완 관계를 갖고 있다.

하드웨어 제약상 퀄컴 스냅드래곤888 모바일AP나 스냅드래곤X60 5G-RF 솔루션 통신모뎀이 적용된 단말부터다. 예를 들어 삼성전자 갤럭시S21이 가장 오래된 VoNR 지원 단말이 될 확률이 높다. 하지만 그간의 제약 부분이 더 크다면 그 이후 단말이 될 수도 있다. 아이폰의 경우 아이폰13부터가 가능성이 있다.

‘VoNR’이라는 기술용어의 난해함으로 또 다시 이통3사의 마케팅 용어가 쓰일 수 있다. 기존 음성통화가 HD급이라는 점을 감안한다면 VoNR은 ‘UHD 보이스’로 명명될 것이라 조심스럽게 예측해본다.

VoNR이 상용화되는 시점은 기존 2G와 3G음성통화와 작별을 고해야 할 때다. 국내는 2G의 경우 최근 역사 속으로 사리지면서 3G만 남은 상태다. 3GPP 표준에 따르면 5G에서 2G, 3G로의 CS 폴백(Fallback)이 지원되지 않는다.

3G까지 문을 닫는다면 모든 통화는 LTE때부터 전개된 IMS를 통해 통합 운영된다. LTE 시절 올IP(All-IP)을 외쳤을 때가 데이터를 기준 삼은 외침이었다면 음성까지도 IP로 모두 정렬되는 셈이다. 이렇게 되면 네트워크 복잡성이 줄어들면서 운영비용(Opex) 절약이 예상되기에 VoNR 도입은 곧 3G 종료를 위한 이통사의 사전 단계일 수도 있다.

VoNR은 과거 실패한 RCS를 다시 깨우는 계기가될 수 있다. 음성통화는 영상통화를 넘어 신종 코로나 바이러스 감염증(코로나19)의 영향으로 비대면 사회의 중심축으로 성장하면서 모습을 달리하고 있다.

즉, 기존 여타 플랫폼으로 산재돼 있던 영상 기반의 커뮤니케이션 플랫폼이 다시 이통사 중심으로 모일 수 있다. 원격회의뿐만 아니라 실감콘텐츠 분야 가상현실(VR)과 증강현실(AR)과의 융합, 홀로그램 및 로봇, 음성 기반의 인공지능(AI) 플랫폼의 진화까지 이어질 수 있다.

특히, 최근 부상하고 있는 메타버스와 VoNR의 융합이 또 다른 미래 먹거리를 창출할 수도 있다.