통상적인 무선 주파수 대역은 다음과 같습니다.
이름 | 약어 | 주파수 | 파장 |
Very Low Frequency | VLF (초장파) | 3kHz ~ 30kHz | 100km ~ 10km |
Low Frequency | LF (장파) | 30kHz ~ 300kHz | 10km ~ 1km |
Medium Frequency | MF (중파) | 300kHz ~ 3MHz | 1km ~ 0.1km |
High Frequency | HF (단파) | 3MHz ~ 30MHz | 100m ~ 10m |
Very High Frequency | VHF (초단파) | 30MHz ~ 300MHz | 10m ~ 1m |
Ultra High Frequency | UHF (극초단파) | 300MHz ~ 3GHz | 1m ~ 0.1m |
Super High Frequency | SHF (센티미터파) | 3GHz ~ 30GHz | 10cm ~ 1cm |
Extremely High Frequency | EHF (밀리파) | 30GHz ~ 300GHz | 1cm ~ 0.1cm |
(Very < Ultra < Super < Extremely.. 단어는 그게 그거 같은데 ㅎㅎ)
초장파, 장파 같은 경우에는 선박용으로 쓰이고
HF, V밴드(VHF), U밴드(UHF)에선 HAM에서 많이 쓰는 아마추어 대역이 있습니다.
HF대역의 단파방송, VHF에서의 FM방송, UHF의 이동전화용.
더 나아가서 센티미터파(SHF), 밀리파(EHF)에서는 위성통신, 레이더, 미사일용으로 용도가 분류됩니다.
그렇다면 본 글의 제목에서처럼, 왜 고주파 대역을 점점 사용하게 되었을까요?
답은 간단합니다;
1. 주파수 부족
먼저, 수요는 많은데 주파수는 한정되어 있기 때문이죠.
무선통신이 지금처럼 발전하지 않았을 때에는 무선기기가 그리 없었습니다.
하지만 무선통신이 발전하고
사람들마다 갖고 있는 무선기기(TV, 라디오부터 시작해서 한 사람마다 갖고 있는 휴대폰 등)가 증가함에 따라
새로운 주파수를 할당하려다 보니
이전에 사용하던 주파수를 넘어서 더 많은 주파수가 필요하게 되었습니다.
(두 사람이 통화한다 하더라도 혼신 되면 안 됨)
저주파 대역에서는 1, 2Hz가 큰 차이이지만
고주파 대역에서는 이와 달리 매우 세밀하게 주파수를 나누어 할당할 수 있습니다.
그리고 무선통신기술(RF)이 발전함에 따라 고주파를 다루는 기술도 발달하였고,
점점 높은 주파수를 사용하게 되었습니다.
https://www.spectrum.or.kr/bbs/board.php?bo_table=frequency&graph_yn=Y
2. 효율성
또한 단순히 주파수가 부족해서 고주파를 사용하게 되었다는 것도 있지만,
고주파를 사용했을 때의 효율성을 생각해서 사용하게 된 측면도 있습니다.
일단 고주파를 쓰면 안테나가 짧아집니다.
소형 시스템을 만들기 위해서는 안테나가 짧은 것이 중요합니다. (휴대성도 좋아지죠)
안테나의 길이는 신호의 파장과 관련이 있습니다. (일반적으로 1/4파장)
지난번 글에서 주파수와 파장에 대한 설명을 하였습니다.
그리고 주파수가 높을수록 데이터 전송이 빠릅니다.
생각하기 쉽게 Hz를 bps로 본다면
3.5GHz는 1비트 데이터를 약 35억 개 보낼 수 있다는 것이고
그에 반해 60Hz 60개를 보낼 수 있다는 것입니다.
또한 주파수가 높을수록 할당되는 대역폭도 크기 때문에
주고받을 수 있는 데이터의 양이 증가하게 됩니다.
(국내 5G의 3.5GHz대역은 300MHz 대역폭, 28GHz은 2.4GHz 폭)
그 외에, 고주파를 사용할수록
변조효율이 높다, 노이즈/장애 내성이 강하다 등 이점들이 더 있습니다.
물론, 고주파가 항상 좋은 것은 아닙니다.
앞서 사진에서 초장파(저주파)를 잠수함과의 통신에서 사용하는 이유는
저주파가 지형(물, 산, 건물 등)을 고주파에 비해 잘 통과하기 때문이고.
기술 구현 난이도가 고주파 대역 사용에 비해 낮아 이전부터 많이 사용해 왔던 것입니다.
반대로 고주파는 거리가 멀어질수록 신호 감쇠가 심해져서
건물, 벽 등을 잘 통과하지 못합니다. 그래서 기지국을 촘촘히 세워야 하는 것이죠;
(그래서 통신비가 점점 비싸진 건가;)
<정리>
고주파 대역을 점점 사용하게 된 이유는 1. 주파수가 부족해서 2. 효율성(안테나 길이, 데이터 처리량) 때문입니다.