가장 이상적인 홈 네트워크 무선근거리통신 기술

유비쿼터스 네트워크 부품기술

최근 정보통신부는 동영상 시대에 걸맞는 고화질의 대용량 데이터 전송이 가능한 최적의 근거리 무선 통신 기술인 UWB(초광대역)의 상용화를 위해 관련 주파수를 분배한다고 전격적으로 밝힌 바 있다. 이에 따라 삼성전자를 비롯한 중소기업 등에서도 UWB를 적용한 제품 상용화에 적극 나서고 있는 상황이며, 이에 대한 관심이 매우 높아져 관련 제품 개발 및 출시가 기다려지고 있다.UWB는 블루투스나 지그비보다 전송 속도가 매우 빠르며, 10m 내 480Mbps까지 데이터 전송속도를 낼 수 있는 큰 이점이 있어, 휴대전화는 물론 PC 주변기기, TV, AV 기기 등 각종 가전 제품에 장착될 혁신적인 기술이다. 그렇다면, 이렇게 세상의 관심을 한 몸에 받고 있는 UWB 기술이 경쟁 관계에 있는 다른 근거리 통신 기술들을 모두 제치고 과연 홈 네트워크의 주인공이 될 수 있을까?이에 대한 답은 “예”에 가깝다. 이미 업계와 시장에서 정의하고 있는 것과 마찬가지로, UWB의 높은 데이터 전송 속도가 주는 잠재력은 예측 이상으로 클 것이며, 이에 대한 상당한 기대감이 UWB를 미래의 근거리 통신기술의 대세로 만들고 있기 때문이다. 하지만 현재의 UWB 기술 스스로 홈 네트워크 시장을 주도하기에는 애플리케이션이 절대적으로 부족하다는 사실과 많은 가전제품에 탑재되었을 때 전력소모량의 효율성 등 풀어야 할 과제들이 남아 있는 것도 사실이다. 그렇다면 UWB가 홈 네트워크의 핵심 기술로 자리잡기 위해서는 위와 같은 도전 과제들을 어떻게 풀어나가야 할 것인가? 우리는 그 해결과정을 기술하기 이전에, 홈 네트워크의 구현을 위한 가장 이상적인 무선 통신 기술이 있다면 어떤 것들이 있을까를 먼저 살펴보고자 한다. 그리고, UWB의 도전 과제들을 풀어갈 수 있는 방법을 여기에서 찾아 보고자 한다.호환성, 안정성의 근거리 무선 기술먼저 일반적으로 말하는 홈 네트워크에 필요한 무선 통신 기술은 PC와 주변기기, 가전 제품, 그리고 모바일 기기 간의 데이터 공유가 주된 목적이라고 할 수 있다. PC와 TV, 그리고 AV 기기 등의 가전제품, 그리고 모바일 기기간의 네트워크를 무선으로 효율적으로 구성하는 것, 이를 위해 호환성과 안정성이 보장된 근거리 무선 기술이 있어야 할 것이다. 그리고 안정된 무선 통신 링크를 통해 필요한 모든 콘텐츠를 빠른 속도로 그리고 동시다발적으로 송수신할 수 있는 고속 데이터 통신이어야 하겠다. 그리고 마지막으로, 이러한 기술은 다른 제품들로 간단히 상용화되기 위해 경제적이며, 전력소모량이 낮으면서 저렴한 비용으로 구현될 수 있는 기술이어야 한다. 사용자들은 대부분 사용하는 기기가 당연히 저전력을 소모하며, 많은 양의 데이터를 생각할 겨를도 없이 빠르고 간단하게 전송하기를 바라며, 그들의 기대에 따라 더 많은 가치와 편리한 접속성을 제공하는 무선 통신 기술을 필요로 할 것이다. 최근 많은 무선 통신들이 경쟁을 하면서, 수많은 PC 주변기기와 모바일 기기, 그리고 전자 제품들이 각기 다른 환경과 용도에 따라 다른 무선 통신 기술들을 사용하는 복잡한 환경에 놓여 있다. 그러므로, 이러한 ‘만능’의 무선 통신은 현재 사용되고 있는 무선 표준들을 모두 구현하거나 호환이 가능해야 할 것이다. 하지만 그것은 여전히 어려운 일이다.이러한 이유로, 이 분야에서 업계가 꿈꿔온 이상적인 솔루션은 여러 가지 서로 다른 무선 통신 표준들을 하나로 통합할 수 있도록 하는 소프트웨어를 가진 무선 통신 기술이다. 그러나 이러한 접근에는 이러한 소프트웨어를 가진 무선장치가 또 다른 장치를 찾는 데 시간이 오래 걸릴 수 있다는 문제가 있다. 왜냐하면 그러한 장치는 주변 환경에 사용되는 모든 표준 통신 기술들은 물론 각각의 설정 상태를 모두 검색해야 하기 때문이다. 이러한 이유로 신속한 검색 능력과 높은 데이터 전송속도를 가진 하나의 유비쿼터스 표준에 대한 요구가 주목을 받게 되었다. 또한 소비재 전자 제품들이 소비자들에게 폭 넓게 이용되려면 상호 운용성을 강화할 수 있는 단일 기술이 필수적으로 요구되고 있는 것이다.블루투스의 진화그렇다면, 무선 근거리 통신 중 가장 널리 사용되고 있는 블루투스 기술은 어떨까? 작은 크기와 적은 전력 소비, 탄탄한 통신 표준 덕분에 블루투스 기술은 휴대전화, 스테레오 헤드셋, MP3 플레이어, 디지털 카메라, 무선 헤드셋 등의 휴대용 소비자 전자제품 시장에서 강력한 입지를 굳히고 있다. 또한, 블루투스 기술이 처음 개발된 이래로 본 기술은 수많은 변형을 보여왔는데, 이미 블루투스 칩셋 선적량이 연간 5억 개를 초과하는 것만 보더라도 블루투스 기술 자체의 진화는 시장에서 가장 안정적이고 널리 확산되어가고 있는 기술이란 증거가 될 것이다. 그러나 블루투스 기술은 홈 엔터테인먼트를 위한 대용량의 동영상을 재생하거나 고화질의 이미지를 빠른 속도로 전송하는 데는 한계가 있다.이러한 한계를 빠르게 인지한 블루투스 기술을 정의하는 무역 기구인 블루투스 SIG(Special Interest Group)는 2006년 초, 차세대 블루투스 규격으로 UWB 기술을 통합하겠다는 공식 성명을 발표했다. 대부분의 통신이 그렇듯이 블루투스 역시 빠른 속도와 적은 전력 소모량을 요구하는 소비자들의 욕구를 파악하고 급변하는 시장 및 기술 상황 속에서도 더 새로운 것을 찾기 위한 기술 개발의 속도는 늦춰지지 않고 있다. 이러한 과정에서 나온 블루투스와 UWB 기술의 통합은 어찌 보면 당연한 결과라고 여겨질 수도 있겠다. 그러면 이러한 두 기술이 통합된 형태의 무선 기술은 어떠한 장점이 있을까?블루투스와 UWB는 서로 다르면서도 매우 보완적인 기술이다. 블루투스는 지금껏 저비용, 저전력으로 낮은 데이터 전송 속도를 제공해 왔다. 현재의 Bluetooth v2.0+EDR(Enhanced Data Rate)버전의 최대 속도는 3Mbps로, 작동상태에서 25A의 전력을 사용하고 유휴(활동정지)상태에서 수십 마이크로 암페어만을 사용한다. UWB 전파는 작동 상태일 때 블루투스보다 20배 이상 많은 전력을 사용하지만, 최대 480Mbps까지의 데이터 속도를 제공하여 점점 더 늘어나는 대용량의 콘텐츠를 수용하기에 충분하다. 이것은 블루투스 기술 보다 비트 당 더 낮은 전력으로 신속하게 데이터 전송을 가능하도록 해준다. 한편, 블루투스 기술의 작동범위가 100m인데 반해, UWB는 3m 범위에서만 효과적으로 작동한다. 즉, UWB는 단거리 범위에서 작동하지만 데이터 속도와 전력 소모량이 높은 데 반해, 블루투스는 낮은 전력 소모량으로 장거리 범위에서 작동하지만 데이터 전송속도가 상대적으로 보잘 것 없다. 그러나 블루투스와 UWB를 결합하면, 기기 제조업체들은 대부분 저전력, 저비용으로 작동하고, 필요할 때는 비트 당 데이터 고속 전송 속도가 높은 '단일' 무선 솔루션을 구현할 수 있다.블루투스와 UWB를 결합하면 두 개의 기술은 서로 다른 역할을 각각 담당하게 될 것이다. 블루투스는 제어신호 채널로 이용되어, 소비자들의 입장에서는 정지상태에서도 ‘on’ 상태를 유지하게 된다. 비트 당 저전력으로 고용량의 데이터를 전송하기 위해, UWB는 고용량 데이터에 대한 고속 전송자 역할을 하며 1.5GHz정도의 데이터 전송용 간이 네트웍 전송자가 되고, 이 전송자는 블루투스에 의해 협상과 조율이 이루어진다. UWB 기술은 Wi-Fi와 같은 다른 RF 기술을 사용하는 것보다 이런 용도에 훨씬 더 적합하다. 왜냐하면 임시로 Wi-Fi 연결을 구성하는 것은 매우 어렵고 시간이 걸릴 수 있어 소비자들의 사용 욕구를 떨어뜨리기 때문이다.블루투스와 UWB의 만남, 홈 네트워크 가속이러한 통합 표준으로 나아간다는 것은 기기 제조업체들이 다른 개인용 기기를 연결할 때, 블루투스처럼 간단한 저비용 기술을 이용할 수 있게 된다는 것을 의미한다. 자동차의 하이브리드 엔진처럼, 블루투스 기술은 정지상태에서도 작동을 하며, UWB를 지원하지 않는 기기와도 연결이 가능하며 데이터 송수신량이 극히 적은 블루투스 기기들과도 호환이 가능하다. 고속의 데이터 전송이 필요한 애플리케이션의 경우에는 블루투스가 UWB 주파수를 활성화하여 소위 '팻 파이프(fat pipe)'라 불리는 고속 데이터 링크를 열고 데이터를 고속으로 송수신하게 된다. 일단 데이터가 전송되고 나면, 기기는 UWB 라디오의 전원을 차단하고 블루투스로 다시 전환된다. 이러한 방식은 데이터 용량에 따라 사용자가 인지하지 않는 상태에서 지능적으로 가장 최적의 무선통신 기술을 사용하는 ‘만능’의 솔루션을 가능하게 한다.새로운 무선통신 표준은 다른 기기들을 찾아내기 위해 값비싼 기술로 치장할 필요가 없어야 한다. 데이터를 매우 빠르고, 매우 멀리까지, 매우 낮은 전력과 비용으로 전송할 수 있는 능력만 갖추면 된다. 블루투스를 이용하면 새로운 무선통신 표준을 위한 접합 기술을 따로 개발할 필요 없이 모든 표준 요건에 맞는 입증된, 저비용의 저전력 기술이 가능해질 것이다. 블루투스와 같은 입증된 기술을 신호 채널로 사용하면, 향후 무선 통신 표준의 진화를 가속화할 수 있다.UWB가 블루투스 기술을 촉진자나 제어신호 채널로써 이용한다면, 간편한 페어링, 향상된 검색 능력, 안정된 연결성으로 인해 홈 네트워크 시장에서 보다 빠르고 광범위하게 채택될 수 있을 것이다. 이 UWB와 블루투스가 통합된 솔루션은 음악 재생, 파일 교환, 고화질 인쇄와 같은 이미 입증된 블루투스 프로파일들과 애플리케이션들을 고속 UWB 기술에 적용할 수 있어 다른 어느 형태의 무선 근거리 통신 기술보다 홈 네트워크에 이상적이라고 할 수 있겠다. 표준의 블루투스 애플리케이션들은 계속 블루투스 기술을 이용하며 보다 넓은 범위와 저전력으로 작동되는 이점을 누리게 되겠지만, 블루투스와 UWB의 통합된 형태의 무선 통신 솔루션은 홈 네트워크의 핵심적인 시장 분야들 즉, 모바일 기기, PC 시장, 소비자 전자제품, 홈 엔터테인먼트 제품들은 물론 완전히 새로운 응용제품의 시대를 열게 될 것이다.

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이혜원 (webmaster@techworld.co.kr)

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