GSM
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'''Global System for Mobile Communications'''
'''글로벌 모바일 커뮤니케이션즈 시스템'''
1. 개요
1세대 아날로그 통신을 대체하기 위해 유럽에서 개발한 2세대 통신 규격이다. 대한민국과 일본, 북한을 제외하고 전 세계적으로 사용하고 있다. GSM을 안 쓰는 나라는 극소수고, CDMA를 개발한 퀄컴이 있는 미국에도 GSM 기반 통신사가 있다. 일본에서는 보다폰 재팬이 GSM을 사용한 적이 있지만 소프트뱅크에 인수된 뒤에는 서비스를 접었고, 북한에서는 선넷이라는 GSM 망이 있었지만 룡천역 폭발사고 이후로 사실상 종료되었다. 대한민국은 GSM을 사용한 적이 단 한 번도 없다. 다만 대한민국에 출시된 휴대폰에는 3G 초반에 출시된 피처폰[1][2]과 LG 폴더, LG 폴더2를 제외하면 하드웨어적으로 GSM 통신 기능을 제거하지 않았는데, 이는 해외에서 로밍하거나 해외 통신사 SIM을 넣은 후 GSM 기지국만 있는 (= 3G, LTE가 서비스되지 않는) 지역으로 가면 활성화된다.
2. 상세
가입자 인증을 휴대폰에 할당된 ESN이라는 고유 번호로만 했던 CDMA와는 다르게[3], 휴대폰에 할당된 고유 번호인 IMEI와 SIM 카드에 기록된 IMSI를 모두 사용하여 가입자 인증을 수행한다. 따라서 다른 사람의 휴대폰을 빌리거나, 여러 대의 휴대폰을 돌려서 쓸 때 자신의 SIM 카드만 끼우면 자신의 휴대폰처럼 사용할 수 있다. 덕분에 GSM이나 WCDMA 방식의 SIM 락이 되어 있지 않은 단말기 1대를 들고 해외로 나가면, 현지의 통신회사가 발행하는 SIM 카드를 사서 넣기만 하면 현지에서 구입한 휴대 전화처럼 현지 전화 요금으로 이용할 수 있다는 것이다.
그래서 외국 공항에 가면 선불 SIM 카드를 판매하는 통신사 고객센터나 또는 SIM 카드만 판매하는 자동판매기를 어렵지 않게 찾아볼 수 있다. 하지만 대부분 나라에서 SIM 카드를 구입할 때 최소한의 신분 증명(여권)을 요구하거나, 일부 나라에서는 한 술 더 떠서 현지어로 된 장황한 절차를 거쳐야 할 수도 있다.
2.1. 주파수
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출처
통신 주파수 대역은 아메리카 대륙을 제외한 곳에서는 900MHz와 1800MHz를 사용하며, '''거대한 갈라파고스 미국과 캐나다 및 일부 남아메리카 지역에서는 850MHz와 1900MHz를 사용한다.''' 극초기에 출시된 휴대 전화만 단일 대역을 사용하며, 이후 900/1800, 850/1900MHz를 쌍으로 지원하는 이중 대역 휴대 전화가 사용되었다. 캐리어 어그리게이션 같은 게 없었던 시절이기 때문에 두 개의 주파수를 하나로 묶어서 사용하는 그런 건 없고, 신호가 더 세거나 사용자가 더 적은 쪽으로 연결되는 형태를 사용했다. 현재는 대부분 스마트폰이 4개의 GSM 주파수를 모두 지원하며, 2G 피처폰은 시장에 따라서 두 가지 혹은 그 이상의 주파수를 지원한다.
GSM 표준에는 이 외에도 주파수 대역이 몇 개 더 있으나, 아래에 설명하는 GSM-R 등 특수 목적으로만 사용되기 때문에 실질적으로 휴대폰에서 볼 수 있는 주파수는 위 4가지가 대부분이다.
GSM에서 주파수가 찢어지는 것을 경험한 이동 통신사들은 WCDMA에서는 세계 공통 주파수 대역을 목표로 삼아서 UMTS Band 1로 불리는 2100MHz를 표준화 하려고 했으나, 이것마저도 '''미국과 캐나다를 포함한 아메리카 지역을 제외한''' 전 세계에서 공통적으로 사용하는 주파수가 되었다.
위 그림에서 보듯 GSM 주파수의 산물 때문인데, B2의 주파수와 B1의 주파수가 겹치기 때문. 덕분에 이 지역에서는 GSM에 이어 WCDMA와 LTE 또한 B2(1900MHz)/B4(2100MHz 다운링크, 1700MHz 업링크)를 사용한다. 물론 나머지 지역에서는 WCDMA와 LTE로 B1(2100MHz)/B3(1800MHz)를 사용한다. WCDMA는 B1(2100MHz)로 통일하는 데 거의 성공했으나, LTE로 오면서는 안습한 게, 기존에 GSM과 WCDMA에 사용하는 주파수 대역 때문에 주파수가 모자라 오히려 더 파편화되었다.
3. 데이터 서비스
원래 GSM은 서킷 기반 음성 통화와 SMS만 사용 가능했고, 데이터를 사용하려면 아날로그 모뎀처럼 Circuit-Switched Data를 사용해야 했다. 당연히 속도가 느릴 수밖에 없었기 때문에 패킷 기반 데이터 통신이 별도로 개발되었다. GSM 기반 데이터 서비스 기술은 GPRS, EDGE가 있으며 2.5G로 불리기도 한다.
GPRS[4]는 2000년대 초반에 등장한 데이터 통신 기술로, 56-114kbps의 데이터 속도를 제공한다. CDMA2000 1xRTT처럼 음성과 데이터를 동시에 사용할 수는 없으나, 데이터 사용 시 통화 중이 걸리는 CDMA2000과는 다르게 데이터 사용 중에 전화가 오면 통화 중에 데이터 망 사용을 잠시 중단하고 통화가 끊긴 후에 데이터 망을 다시 사용할 수 있었다. 그리고 EV-DO처럼 데이터와 음성용 RAN이 분리되어 있지 않고 하나의 RAN 내에서 둘 다 처리가 가능하다. 후기에 나온 GPRS 지원 휴대폰은 전화와 데이터 동시 사용이 가능하다.
EDGE[5] 혹은 E-GPRS는 GPRS 무선 구간을 개선하여 대역폭을 최대 4배까지 더 높인 기술이다. 코어 네트워크는 GPRS에서 사용하던 것 그대로 사용할 수 있으며, 통신사에서는 무선 구간만 업그레이드하면 되었다. ITU에서는 3G로도 취급하지만 대부분 통신사들은 3G라고 부르지 않는다.
GSM/GPRS 코어 네트워크는 WCDMA에도 그대로 사용되었으나, 무선 구간은 완전히 변경되었기 때문에 GSM 전용 휴대폰으로는 WCDMA 망에, WCDMA 전용 휴대폰으로는 GSM 망에 연결할 수 없다. LTE에서는 코어 네트워크 구조와 장비별 역할이 약간씩 변경되었지만, 전체적인 구조 자체는 GPRS 시절에 고안한 것이 그대로 이어지고 있다.
물론 이 데이터 서비스를 사용할 경우 속도는 기대하지 마라. 상태표시줄에서 "E" (EDGE)라는 문구가 떴을 때 사용할 수 있는 인터넷은 카카오톡이나 WhatsApp에서 문자 보낼 수 있는 게 전부이며, 그 이상은 기대하기 힘들다. G (GPRS)가 떴을 때는 더 처참하다.
4. GSM-R
GSM 무선망을 이용해 철도 신호 체계, 보안 장치 등을 통합한 시스템의 이름이다. 간단하게 설명하면 GSM-R 기지국이 지상자를 대신하는 차상 신호 기술인데, GSM 방식의 데이터 및 음성 통화 기능도 제공하고 있다. 유럽의 철도 다큐(특히 고속열차가 나오는 것)를 보면 종종 승무원들이 운행 중에 핸드폰을 만지작거리거나 핸드폰으로 통화를 하는 모습이 나오는데, 유럽에서는 GSM-R을 상용화 했기 때문에 볼 수 있는 풍경이다. 후속 기술로는 LTE-R이 있으며 국내에서도 상용화를 준비하고 있다. 관련 내용은 한빛 200을 참조.
5. 서비스 현황
5.1. 서비스를 한 적이 전무한 경우
전세계에서 유일하게 대한민국이 이런 경우다. 2G 네트워크를 GSM 대신 CDMA 방식을 사용했기 때문.
참고로 대한민국은 국토가 좁고 인구밀도가 굉장히 높은 특성상 LTE와 5G 같은 신형 통신망의 전국망 구축이 다른 국가보다 수월하고 기간과 비용 또한 훨씬 저렴하고 빠르다. 그래서 다른 국가들이 도시지역 이외에는 GSM으로도 전국망 구축이 안 되는 동안 한국에서 LTE는 2012년 초에 이미 전국망 구축이 완료되었고, 3.5Ghz 대역의 5G망도 2020년대 초반 안에 전국망 구축을 목표로 하고 있다. 이러한 이유들로 구형 통신망을 유지할 이유가 없기 때문에 SK텔레콤과 KT는 진작에 2G (CDMA)를 철거하였고, LG유플러스도 2021년 6월 전까지 2G 철거를 목표로 하고 있다.[6]
5.2. 서비스 종료
마카오가 처음으로 2012년 7월부터 GSM 서비스를 종료하고 3G로 전환하였다. # 대만에서도 2017년 6월 30일부터 GSM 서비스가 일제 종료되었다.
5.3. 서비스 유지
한편 GSM보다 3G를 더 먼저 종료하려고 하는 통신사도 일부 존재한다. GSM 쪽은 사용 시간도 더 길었기에 보급도 많이 되었고, 3G보다 기술적인 난이도도 간단해서 아직까지도 GSM만 지원하는 피처폰이나 통신 모듈이 출시되고 있기 때문이다. 또 재난이 발생했을 때 2G가 대처하기 더 쉽기도 하고.
미국, 캐나다, 러시아, 호주 등 '''넓은 국토를 가지고 인구밀도가 낮은 국가에서도 지속적으로 서비스를 유지하고 있다.''' 국토가 너무 넓어 모든 국토에 차세대 통신망을 설치하는 것은 현실적으로 어렵기 때문. 게다가 GSM이 낮은 주파수 대역을 사용해 전파가 더 멀리 날아가기 때문에 보다 적은 기지국으로 넓은 지역을 커버할 수 있다. 이러한 국가는 국토 대부분이 평지인 경우가 많기 때문에 전파방해도 별로 안받아 이 부분에서 굉장히 유리해진다. 이들 국가는 심지어 2020년 현재도 매우 낮은 인구밀도 등의 사유로 아무런 이동통신 서비스가 제공되지 않는 지역도 상당수 존재하기 때문에 GSM을 없애면 매우 곤란해진다. 따라서 도시지역에는 GSM 서비스를 종료하고 3G, LTE, 5G 통신망을 구축하지만, 도시 이외 지역에서는 GSM 망을 유지하는 방식을 사용한다. GSM만 사용하는 사람은 도시에 가면 어떻게 되냐고 질문할 수 있는데, 어차피 대부분의 스마트폰과 피쳐폰은 5G까지는 아니어도 LTE, 3G, 2G 통신을 모두 지원하고 있어 알아서 통신망이 전환된다. 2G 통신망에 연결되면 단지 전화와 문자와 텍스트 위주의 인터넷 사용만 가능해질 뿐이다.
[1] 2003년부터 2007년까지 출시된 CDMA 겸용 3G 휴대폰과 3G 휴대폰이라도 2007년 중후반에 출시된 일부 3G 휴대폰.[2] 2006년 SK텔레콤에서 2G 휴대폰에 GSM을 사용할 수 있는 글로벌로밍폰을 출시하였으며, 2010년 LG U+에서도 GSM 로밍폰을 출시하였다. 대한민국과 일본에서는 CDMA를 사용하며, 그 외 국가는 GSM 로밍으로 연결된다.[3] R-UIM 카드는 선택 사항[4] General Packet Radio Service, 일반 패킷 무선 서비스.[5] Enhanced Data Rates for GSM Evolution, GSM 진화를 위한 향상된 데이터 기술.[6] LG U+는 2G와 3G가 함께 있어 철거하려면 둘 다 철거해야 하기 때문에 2021년 6월 이후로는 세계에서 세 번째로 LTE와 5G망으로만 이동통신을 서비스하게 된다. 참고로 세계 최초는 인도의 JIO이며, 두 번째는 일본의 라쿠텐 모바일