LTE (r1)

LTE의 표준화는 국제 표준화 기구인 3GPP가 주도했다. 3GPP는 1998년에 설립된 협력체로, GSM 기술을 기반으로 한 3세대 이동 통신 규격인 UMTS를 개발한 바 있다. LTE는 3GPP의 8번째 릴리스(Release 8)에서 처음으로 표준이 완성되었으며, 이는 2008년 말에 공식적으로 동결되었다[2].

LTE 표준의 개발은 기존 W-CDMA 및 HSPA 기술의 진화 경로와는 차별화된, 새로운 무선 접속 기술을 채택하는 것을 목표로 시작되었다. 주요 동기는 데이터 전송 속도의 획기적 향상, 네트워크 지연의 감소, 그리고 전체 시스템 비용의 절감이었다. 이 과정에서 OFDMA와 SC-FDMA가 각각 하향링크와 상향링크의 핵심 기술로 채택되었다.

3GPP의 표준 발전 과정은 일련의 릴리스로 이루어지며, 각 릴리스마다 새로운 기능과 성능 향상이 추가되었다. 초기 LTE 표준 이후의 주요 릴리스와 발전 내용은 다음과 같다.

이러한 표준화 작업을 통해 LTE는 단순한 3G의 진화를 넘어, 4세대 이동 통신의 핵심 기술로 자리 잡았다. 이후 릴리스에서 정의된 LTE-Advanced와 LTE-Advanced Pro는 초기 LTE의 성능을 확장하고, 5G 네트워크로의 원활한 진화를 위한 기반을 마련하는 역할을 했다.

LTE-Advanced는 3GPP 릴리스 10에서 처음 표준화된 LTE 기술의 진화된 형태이다. 이는 IMT-Advanced 요구사항을 충족하는 진정한 4세대(4G) 이동 통신 기술로 정의된다. LTE-Advanced의 핵심 목표는 데이터 속도, 용량, 스펙트럼 효율성을 극대화하는 것이며, 이를 위해 캐리어 애그리게이션, 향상된 MIMO, 협력 통신 등 여러 첨단 기술을 도입하였다.

LTE와 5G의 관계는 진화와 공존의 측면을 모두 가진다. 5G의 초기 상용화 단계에서는 NSA 모드가 널리 사용되었는데, 이는 5G 신규 무선 접속망이 기존 LTE 코어망에 연결되는 구조였다. 이 방식은 5G망을 빠르게 구축하는 데 기여하였다. 반면, 완전한 독립형 5G인 SA 모드는 새로운 5G 코어망을 필요로 한다. 시간이 지남에 따라 네트워크는 SA 아키텍처로 전환되어 초저지연, 대규모 연결 등 5G의 본격적인 장점을 구현하게 되었다.

기술적 계보상, LTE-Advanced와 그 후속 발전판들은 5G의 토대를 마련하였다. 5G 표준은 LTE와 완전히 단절된 것이 아니라, 일부 핵심 기술과 네트워크 관리 방식을 계승하면서 새로운 주파수 대역과 아키텍처를 추가한 형태로 발전하였다. 결과적으로, 많은 현대 이동 통신 네트워크는 LTE와 5G가 공존하며 상호 보완하는 이종망 구조를 이루고 있다. LTE는 광범위한 커버리지를 제공하는 기반망 역할을 하고, 5G는 고밀도 지역에서 초고속·초저지연 서비스를 제공하는 방식으로 운영된다.

LTE는 다양한 주파수 대역을 활용하여 서비스를 제공한다. 초기에는 주로 700 MHz, 800 MHz, 1800 MHz, 2600 MHz 등이 널리 사용되었으며, 국가와 통신사에 따라 700~2700 MHz 범위의 다양한 대역이 할당되었다. 이는 기존의 2G 및 3G 네트워크가 사용하던 대역을 재사용하거나, 새로이 할당된 대역을 활용하는 방식이다. 주파수 대역의 선택은 커버리지와 용량에 직접적인 영향을 미치는데, 낮은 주파수(예: 700 MHz)는 장애물 투과성이 좋아 광범위한 커버리지에 유리하며, 높은 주파수(예: 2600 MHz)는 대역폭이 넓어 고용량 서비스 제공에 적합하다.

LTE는 주로 두 가지 듀플렉싱 방식을 사용하여 업링크와 다운링크 통신을 구분한다. 첫 번째는 주파수 분할 듀플렉싱(FDD) 방식으로, 서로 다른 주파수 대역을 업링크와 다운링크에 각각 할당하여 동시에 양방향 통신이 가능하게 한다. 이 방식은 대칭적인 트래픽에 효율적이며, 기존의 3GPP 네트워크와의 공존이 비교적 용이하다. 두 번째는 시간 분할 듀플렉싱(TDD) 방식으로, 하나의 주파수 대역을 시간 슬롯으로 나누어 업링크와 다운링크에 번갈아 할당한다. TDD는 업/다운링크 트래픽 비율을 유연하게 조정할 수 있어 비대칭 트래픽(예: 동영상 시청)에 효율적이다.

주파수 대역과 듀플렉싱 방식의 조합은 지역별로 차이를 보인다. 다음 표는 주요 조합의 예시를 보여준다.

이러한 유연한 주파수 정책과 듀플렉싱 방식의 지원은 LTE가 전 세계 다양한 환경에 성공적으로 배포되는 데 기여했다.

LTE 네트워크는 크게 무선 접속 네트워크인 E-UTRAN과 핵심망인 EPC로 구성된다. 이 두 계층의 분리된 구조는 기존 3G 네트워크에 비해 더욱 평평하고 효율적인 아키텍처를 제공하여 데이터 처리 지연을 줄이고 네트워크 성능을 향상시켰다.

E-UTRAN은 사용자 장치와 무선으로 연결되는 부분으로, eNodeB 또는 eNB라고 불리는 하나의 네트워크 요소로만 구성된다. 기존 UMTS의 Node B와 RNC가 수행하던 기능이 통합된 eNodeB는 무선 자원 관리, 사용자 스케줄링, 핸드오버 제어 등을 직접 담당한다. 이로 인해 네트워크 구조가 단순화되고, 장비 간 신호 지연이 감소하여 빠른 데이터 전송이 가능해졌다.

EPC는 패킷 교환 방식의 핵심망으로, 음성 통화를 포함한 모든 서비스를 IP 기반으로 처리한다. 주요 구성 요소로는 MME, S-GW, P-GW, HSS 등이 있다. MME는 사용자의 이동성 관리 및 세션 설정을 담당하는 제어 요소이다. S-GW와 P-GW는 사용자 데이터의 경로를 설정하고, 외부 인터넷 등 PDN과의 연결을 제공하는 데이터 전송 요소이다. HSS는 가입자 정보 데이터베이스 역할을 한다.

이 구성 요소들은 다음과 같은 상호작용을 통해 서비스를 제공한다.

LTE의 무선 접속 기술은 높은 데이터 속도와 효율성을 실현하기 위해 OFDMA와 SC-FDMA라는 두 가지 핵심 변조 및 다중 접속 방식을 채택했다. 이 두 기술은 각각 다운링크와 업링크에 최적화되어 적용되었다.

다운링크(기지국에서 단말기로의 전송)에서는 OFDMA 방식을 사용한다. OFDMA는 직교 주파수 분할 다중 접속 방식으로, 넓은 주파수 대역을 수많은 좁은 부반송파로 나누어 여러 사용자가 동시에 다른 부반송파를 통해 데이터를 전송받을 수 있게 한다. 각 부반송파는 서로 직교하여 간섭 없이 효율적으로 스펙트럼을 활용할 수 있다. 이 방식은 멀티패스 페이딩[3]에 강하고, 높은 주파수 대역에서도 안정적인 고속 데이터 전송을 가능하게 하는 장점이 있다.

반면, 업링크(단말기에서 기지국으로의 전송)에는 SC-FDMA 방식이 사용된다. SC-FDMA는 단일 반송파 주파수 분할 다중 접속 방식으로, OFDMA와 유사한 주파수 효율성을 유지하면서도 중요한 차이점을 가진다. SC-FDMA는 전송 전에 DFT(이산 푸리에 변환) 과정을 추가함으로써 신호의 PAPR (피크 대 평균 전력비)을 낮춘다. 낮은 PAPR은 단말기의 전송 전력 증폭기가 더 효율적으로 작동하게 하여 배터리 수명을 연장하고, 단말기의 구현 복잡도와 비용을 줄이는 데 기여한다. 따라서 전력 제약이 큰 이동 단말기에 더 적합한 기술이다.

이 두 기술의 조합은 LTE 시스템의 성능을 정의하는 핵심이다. 주요 특성을 비교하면 다음과 같다.

LTE의 최대 이론적 하향링크 데이터 전송 속도는 100Mbps, 상향링크는 50Mbps에 달한다. 이는 이전 세대인 HSDPA/HSUPA 기반의 3.5G 기술에 비해 약 5배에서 10배 이상 빠른 속도이다. 실제 상용망에서 사용자가 체감하는 속도는 네트워크 부하, 기지국과의 거리, 단말기 성능 등 여러 요인에 따라 달라지지만, 초고속 모바일 인터넷 서비스 제공이 가능한 수준이다.

지연 시간 측면에서 LTE는 패킷 전송 지연을 크게 줄여 10ms 미만의 매우 낮은 지연을 목표로 설계되었다. 이는 3G 네트워크의 일반적인 지연 시간인 50ms~100ms에 비해 획기적으로 개선된 수치이다. 낮은 지연은 실시간 응용 서비스의 품질을 결정하는 핵심 요소로, VoLTE를 통한 고품질 음성 통화나 실시간 온라인 게임, 원격 제어 등에 필수적이다.

성능은 주파수 대역폭에 비례하여 향상된다. LTE는 1.4MHz부터 20MHz까지 유연한 대역폭을 지원하며, 일반적으로 10MHz 또는 20MHz 대역폭을 사용할 때 최고 속도를 달성한다. 주요 속도와 지연 지표는 다음과 같이 요약할 수 있다.

이러한 높은 데이터 속도와 낮은 지연 시간은 모바일 환경에서 고화질 비디오 스트리밍, 대용량 파일 전송, 클라우드 기반 응용 프로그램의 원활한 사용을 실현하는 기반이 되었다.

LTE의 핵심 목표 중 하나는 주어진 주파수 대역으로 더 많은 데이터를 전송할 수 있도록 스펙트럼 효율성을 극대화하는 것이다. 이는 제한된 주파수 자원을 효율적으로 활용하여 네트워크 용량을 증가시키기 위한 필수적인 요소이다. LTE는 OFDMA와 SC-FDMA를 기반으로 한 무선 접속 기술, 고급 MIMO 안테나 기술, 그리고 유연한 채널 대역폭 할당(1.4MHz ~ 20MHz)을 통해 3G 기술 대비 스펙트럼 효율성을 크게 향상시켰다.

구체적인 성능 지표로, LTE의 하향링크 최대 스펙트럼 효율성은 16.3bps/Hz/cell, 상향링크는 4.3bps/Hz/cell 수준에 달한다[5]. 이는 HSDPA와 같은 3.5G 기술보다 약 2~4배 향상된 수치이다. 이러한 효율성 향상은 단위 셀 당 동시 접속 가능한 사용자 수와 처리할 수 있는 총 데이터 트래픽량, 즉 네트워크 용량을 직접적으로 증가시킨다. 용량은 셀 반경, 사용자 분포, 서비스 유형 등 다양한 요소에 영향을 받지만, LTE는 고밀도 도시 지역에서도 높은 데이터 요구를 수용할 수 있는 기반을 마련했다.

그러나 LTE 네트워크의 실제 용량과 효율성은 기지국(eNodeB)의 배치 밀도, 백홀 링크 용량, 그리고 사용자들의 트래픽 패턴에 크게 의존한다. 특히 셀 경계 지역이나 실내에서는 신호 강도가 약해져 스펙트럼 효율성이 저하될 수 있으며, 이는 소형 셀(Small Cell) 도입 등을 통해 해결하고자 한다. 결국, 향상된 스펙트럼 효율성은 LTE-Advanced와 같은 후속 기술의 기반이 되며, 캐리어 어그리게이션 등 추가 기술을 통해 더욱 확장되었다.

LTE 네트워크에서 모빌리티는 단말기가 이동 중에도 끊김 없이 서비스를 계속 이용할 수 있는 능력을 의미한다. 이를 가능하게 하는 핵심 메커니즘이 핸드오버이다. 핸드오버는 이동 중인 단말기의 접속을 현재 서비스 중인 기지국(eNodeB)에서 인접한 다른 기지국으로 원활히 이전하는 과정이다. LTE는 주로 네트워크 제어 핸드오버 방식을 채택하여, 단말기가 주변 무선 환경을 측정한 정보를 기지국에 보고하면, 네트워크가 최적의 시점과 목표 기지국을 결정하여 핸드오버를 실행한다.

LTE의 핸드오버는 연결 상태(RRC Connected)의 단말기에 대해 수행되며, 주요 유형은 다음과 같다.

고속 이동성 지원은 LTE의 중요한 목표 중 하나였다. 표준은 시속 최대 350km에서도 안정적인 서비스 제공을 목표로 설계되었다[6]. 이를 위해 빠른 핸드오버 결정(일반적으로 50~100ms 내)과 무선 자원 제어(RRC) 프로시저의 최적화가 이루어졌다. 또한, X2 인터페이스를 통한 기지국 간 직접 통신은 핸드오버 시 제어 신호의 지연을 줄이고 데이터 포워딩을 효율적으로 처리하여 서비스 중단 시간을 최소화한다.

한편, 연결 대기 상태(RRC Idle)의 단말기는 핸드오버 대신 셀 재선택 과정을 통해 이동한다. 단말기가 주변 셀의 신호 품질을 주기적으로 측정하여, 현재 셀보다 더 나은 셀을 자발적으로 선택하는 방식이다. 이는 배터리 소모를 줄이면서도 단말기가 최적의 셀에 캠핑할 수 있도록 한다.

LTE 네트워크의 가장 기본적이고 핵심적인 응용 분야는 고속 모바일 인터넷 접속, 즉 모바일 브로드밴드 서비스이다. 이전 세대인 3G나 HSPA에 비해 월등히 향상된 데이터 전송 속도와 낮은 지연 시간은 스마트폰의 보급과 함께 모바일 데이터 소비 패턴을 근본적으로 변화시켰다. 사용자는 이동 중에도 고화질 동영상 스트리밍, 대용량 파일 다운로드, 실시간 온라인 게임, 소셜 미디어 활성화 등 데스크톱 환경에 버금가는 풍부한 인터넷 경험을 할 수 있게 되었다.

모바일 브로드밴드 서비스는 다양한 형태로 제공된다. 가장 일반적인 형태는 스마트폰, 태블릿, USB 데이터 카드를 통한 개인 사용자 서비스이다. 또한, LTE 네트워크를 이용한 모바일 와이파이 핫스팟 또는 가정용/이동식 라우터를 통해 여러 기기가 동시에 인터넷에 접속할 수 있는 휴대용 브로드밴드 서비스도 중요한 부분을 차지한다. 이는 유선 인터넷 인프라가 부족한 지역이나 임시 체류지에서의 인터넷 접속 수단으로 활용된다.

서비스 제공 방식은 주로 데이터 요금제 형태를 띤다. 사업자들은 속도 제한 유무, 월간 제공 데이터 용량(데이터 캡), 속도에 따라 계층화된 요금제를 운영한다. 예를 들어, 특정 데이터 사용량 초과 후 속도가 제한되는 요금제나, 최고 속도를 보장하는 프리미엄 요금제 등이 있다. LTE의 높은 스펙트럼 효율성은 단위 주파수 대역당 더 많은 데이터를 처리할 수 있게 하여, 상대적으로 낮은 비용으로 더 많은 데이터를 제공하는 요금제의 등장을 가능하게 한 요인 중 하나이다.

VoLTE는 LTE 네트워크를 통해 음성 통화 서비스를 제공하는 기술이다. 기존의 LTE 네트워크는 데이터 전송에 최적화된 패킷 교환 방식으로 설계되어, 음성 통화와 같은 실시간 서비스를 제공하기 어려웠다. 초기에는 LTE 사용자가 통화를 할 때 3G나 2G 같은 기존 회선 교환 네트워크로 전환되는 CS 폴백 방식을 사용했다. VoLTE는 이러한 문제를 해결하여 음성 통화도 LTE의 패킷 교환망에서 IP 패킷으로 처리할 수 있게 한다.

VoLTE는 IMS라는 표준화된 IP 멀티미디어 서브시스템 위에서 구현된다. 이를 통해 음성 데이터를 효율적인 코덱(예: AMR-WB)으로 압축하여 IP 패킷에 실어 보낸다. 주요 장점은 통화 연결 시간이 기존 방식보다 훨씬 짧고, 통화 중에도 고속 LTE 데이터 서비스를 동시에 사용할 수 있다는 점이다. 또한 고품질의 HD 음성 통화를 제공하여 음질이 현저히 개선된다.

다음은 VoLTE와 기존 음성 통화 방식의 주요 차이점을 비교한 표이다.

VoLTE의 도입은 통신사업자에게도 이점을 제공한다. 음성 트래픽을 효율적인 IP 네트워크로 통합함으로써 유지보수 비용을 절감하고, 주파수 대역을 더 효율적으로 사용할 수 있게 한다. 또한 향후 RCS와 같은 풍부한 커뮤니케이션 서비스의 기반이 된다. 그러나 초기에는 호환되는 단말기와 네트워크 인프라 구축이 필요했으며, 통신사 간 상호연결이 완전히 보편화되기까지 시간이 걸리는 과제가 있었다.

LTE 네트워크는 고속 데이터 서비스에 최적화되어 설계되었지만, 저전력·저비용·대규모 연결이 요구되는 M2M 및 사물인터넷 통신을 지원하기 위한 기능도 점진적으로 표준에 포함되었다. 초기 LTE는 주로 스마트폰과 같은 고성능 단말을 염두에 두었으나, IoT 기기의 급증에 따라 Cat-1, Cat-M1, NB-IoT와 같은 저전력 광역 통신 표준이 3GPP 릴리즈에 정의되었다. 이러한 기술들은 기존 LTE 인프라를 재활용하면서도 IoT 기기의 특수한 요구사항을 충족하도록 진화했다.

주요 LTE 기반 IoT 기술은 다음과 같이 구분된다. LTE Cat-1은 초기 IoT 연결을 위해 상대적으로 낮은 복잡성과 비용으로 표준 LTE 네트워크를 사용하는 방식이다. LTE-M 또는 Cat-M1은 전력 소모를 크게 줄이고 실내 커버리지를 향상시킨 기술로, 저전력 광역 네트워크의 한 범주에 속한다. NB-IoT는 가장 극단적인 저전력·저비용·저데이터레이트 시나리오를 위해 설계된 기술로, 기존 GSM 주파수 대역이나 LTE 보호 대역에서도 동작할 수 있다.

이러한 기술들은 다양한 IoT 애플리케이션을 가능하게 한다. 스마트 미터 읽기, 스마트 시티의 가로등 제어 및 환경 감시, 물류 추적, 웨어러블 기기, 원격 모니터링 시스템 등에 활용된다. LTE-M과 NB-IoT는 특히 배터리 수명이 수년에서 십 년 이상 지속되어야 하는 애플리케이션에 적합하며, 지하실과 같은 깊은 실내에서도 신호 접근성이 우수하다는 특징을 가진다. 따라서 LTE 네트워크는 고속 모바일 브로드밴드와 함께 대규모 사물인터넷 생태계를 수용하는 통합 플랫폼의 역할을 수행하게 되었다.

LTE의 상용 서비스는 2009년 12월 14일, 텔리아소네라가 스웨덴 스톡홀름과 노르웨이 오슬로에서 세계 최초로 시작했다[8]. 이후 2010년에 미국의 버라이즌, 일본의 NTT 도코모 등 주요 통신사업자들이 차례로 서비스를 개시하며 글로벌 보급이 본격화되었다.

초기에는 주로 북미, 유럽, 동아시아의 선진 시장을 중심으로 배포가 진행되었다. 시간이 지남에 따라 서비스 지역은 빠르게 확대되어 2010년대 중반까지 대부분의 국가에서 LTE 네트워크가 구축되었다. 기술 진화에 따라 초기 LTE 네트워크는 이후 LTE-Advanced 및 LTE-Advanced Pro로 업그레이드되어 성능과 용량이 지속적으로 향상되었다. 2020년대 초반 기준, 전 세계 모바일 연결의 상당수가 LTE를 통해 이루어지며, 많은 지역에서 여전히 주력 모바일 브로드밴드 기술로 사용되고 있다.

다음 표는 주요 지역별 초기 상용화 시기와 특징을 보여준다.

보급 현황은 국가별 주파수 정책, 기존 인프라, 시장 경쟁 구도에 따라 차이를 보인다. 일부 개발도상국에서는 도시 지역을 중심으로 LTE가 도입되었으나, 광대한 농촌 지역의 커버리지는 제한적인 경우가 많다. 전 세계적으로 LTE는 3G에서 5G로의 전환기에 있는 과도기 기술로서, 5G 네트워크가 구축되는 지역에서도 LTE는 여전히 중요한 보완망 역할을 하고 있다.

전 세계적으로 LTE 네트워크의 구축과 운영에는 주요 통신사업자와 장비 제조업체들이 핵심적인 역할을 했다. 초기 상용화 단계에서는 북미, 일본, 한국의 사업자들이 선도적으로 서비스를 출시했으며, 이후 유럽, 중국, 인도를 비롯한 전 세계로 빠르게 확산되었다.

주요 통신사업자로는 미국의 AT&T와 버라이즌, 일본의 NTT 도코모, 한국의 SK텔레콤, KT, LG U+ 등이 있다. 특히 한국 사업자들은 2011년 7월 세계 최초로 상용 LTE 서비스를 시작하며 기술 선점에 성공했다[9]. 중국에서는 차이나모바일, 차이나유니콤, 차이나텔레콤이 대규모 네트워크를 구축하며 급속한 보급을 이끌었다.

장비 시장에서는 에릭슨, 노키아, 화웨이, 중싱통신(ZTE), 삼성전자 등 몇 개의 글로벌 업체들이 주도권을 차지했다. 이들 업체는 기지국, 코어 네트워크, 단말기 칩셋 등 종단간 솔루션을 제공했다. 특히 삼성전자는 초기 LTE 장비 시장에서 강력한 경쟁자로 부상하며 시장 점유율을 확대했다.

이러한 사업자와 업체들 간의 경쟁과 협력은 LTE 기술의 빠른 진화와 가격 경쟁력을 높이는 데 기여했다. 또한, 글로벌 로밍 협정과 단말기의 다중 대역 지원은 사용자가 국가 간 이동 시에도 원활한 서비스를 이용할 수 있는 기반을 마련했다.

LTE는 3G 기술, 특히 WCDMA와 HSDPA/HSUPA에 비해 여러 측면에서 상당한 발전을 이루었다. 가장 두드러진 개선점은 데이터 전송 속도이다. 3G의 이론적 최대 속도가 수십 Mbps 수준이었던 반면, LTE는 최대 300Mbps의 다운링크 속도와 75Mbps의 업링크 속도를 제공하여 고화질 동영상 스트리밍과 대용량 파일 전송을 실용화하는 데 기여했다. 또한 지연 시간이 3G의 100ms 이상에서 10ms 미만으로 크게 단축되어 실시간 응용 서비스의 사용자 경험을 획기적으로 개선했다.

네트워크 효율성 측면에서도 큰 진전이 있었다. OFDMA와 SC-FDMA를 기반으로 한 새로운 무선 접속 기술은 스펙트럼 효율성을 높여 주파수 대역당 더 많은 데이터를 전송할 수 있게 했다. 이는 제한된 주파수 자원을 더 효과적으로 활용함을 의미한다. 네트워크 아키텍처도 패킷 교환 중심의 간소화된 플랫 네트워크 구조로 진화하여 데이터 처리 효율을 높이고 전송 경로를 단축시켰다.

서비스 제공의 유연성도 향상되었다. LTE는 FDD와 TDD 듀플렉싱 방식을 모두 지원하여 사업자가 가용 주파수에 따라 유연하게 네트워크를 구축할 수 있게 했다. 또한, 모빌리티 관리가 개선되어 고속 이동 중인 단말에서도 안정적인 연결을 유지할 수 있게 되었다. 이러한 기술적 진보는 모바일 브로드밴드 서비스의 대중화를 가속화하는 토대가 되었다.

아래 표는 3G(HSDPA/HSUPA 기준)와 LTE의 주요 성능 지표를 비교한 것이다.

LTE 네트워크의 구축과 운영에는 상당한 자본 투자가 필요하다. 기지국(Node B의 진화 형태인 eNodeB)을 새로 설치하거나 기존 3G 인프라를 업그레이드해야 하며, 핵심망(EPC)도 구축해야 한다. 특히 고주파수 대역을 사용하는 경우, 같은 면적을 커버하기 위해 더 많은 기지국이 필요해져 기반 시설 투자 비용이 크게 증가한다[12].

주파수 대역과 지형에 따른 커버리지 문제도 존재한다. LTE는 주로 700MHz, 1800MHz, 2600MHz 등의 대역을 사용하는데, 낮은 대역(예: 700MHz)은 넓은 커버리지와 실내 침투력이 우수하지만, 고용량을 필요로 하는 도심 지역에서는 고주파수 대역이 주로 활용된다. 고주파수 대역의 전파는 도달 거리가 짧고 건물 내부로의 침투력이 상대적으로 약해, 실내나 지하, 지형이 복잡한 농어촌 지역에서는 커버리지 품질이 떨어지거나 서비스 공백 지역이 발생할 수 있다.

이러한 커버리지 문제를 해결하기 위해 소형 기지국, 증폭기 설치, 주파수 대역별 캐리어 어그리게이션 활용 등 다양한 기술적 보완책이 적용된다. 그러나 이는 다시 추가적인 네트워크 복잡성과 비용을 초래하는 딜레마를 만들어낸다. 결국, 높은 데이터 속도와 용량이라는 LTE의 장점은 도시와 같은 인구 밀집 지역에서 가장 두드러지게 나타나는 반면, 광범위하고 균일한 커버리지를 확보하는 데는 경제적·기술적 한계가 따르게 된다.