[ 그림 1] 은 IEEE 진화과정을보여주고있다 년 표준이제정된이후로, 2003 년, 2007 년, 2012 년세번에걸쳐, 각 Task Group 에서만든개정안들이통합되어새로운버전의 표준이발간되어왔다. 현재는, IEEE ac, IEEE ad, IEEE af,

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선경 목
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표준기술동향 Wi-Fi 응용기술의진화 석용호 LG 전자차세대통신연구소 WTS 팀책임연구원 1. 머리말 Wi-Fi 응용기술개발은, IEEE, Wi-Fi Alliance (WFA) 와같은표준, 인증단체를중심으로진행되고있다. Wi-Fi 는근거리무선통신기술로, 2000 년초반인터넷활성화함께노트북을중심으로사용이확대되어왔다.

1 표준기술동향 Wi-Fi 응용기술의진화 석용호 LG 전자차세대통신연구소 WTS 팀책임연구원 1. 머리말 Wi-Fi 응용기술개발은, IEEE, Wi-Fi Alliance (WFA) 와같은표준, 인증단체를중심으로진행되고있다. Wi-Fi 는근거리무선통신기술로, 2000 년초반인터넷활성화함께노트북을중심으로사용이확대되어왔다 년부터시작된스마트폰시장의급속한확대는, Wi-Fi 응용기술을단순웹서비스에서 VoIP, 고화질비디오전송 IEEE 에서는, Wi-Fi 무선접속기술에해당하는매체접속제어 (MAC), 물리계층 (PHY) 프로토콜을개발하고있다. WFA 에서는, Wi-Fi 호환성인증및상위응용기술들을개발하고있다. 등다양한형태로발전시켰다. MAC PHY d Intl roaming a 54 Mbps 5GHz b 11 Mbps 2.4GHz e Qos h DFS&TPC i Security k RRM f Inter AP j JP bands g 54 Mbps 2.4GHz z TDLS r Fast Roam Y Contention Based Protocol p WAVE n High Throughput (>100 Mbps) W Management Frame Security s Mesh u WIEN V Network Management ai FILS ae QoS Mgt Frames aa Video Transport ak General Link aq Pre-association Discovery af TV Whitespace ac VHT 5GHz ad VHT 60GHz ah <1GHz aj 40&60 GHz [ 그림 1] IEEE 진화과정 /

2 [ 그림 1] 은 IEEE 진화과정을보여주고있다 년 표준이제정된이후로, 2003 년, 2007 년, 2012 년세번에걸쳐, 각 Task Group 에서만든개정안들이통합되어새로운버전의 표준이발간되어왔다. 현재는, IEEE ac, IEEE ad, IEEE af, IEEE ah, IEEE ai 와같은 Task Group 들이개정안을준비중에있다. 이에본고에서는, Wi-Fi 응용기술의진화와관련하여 IEEE, WFA 에서기술동향들을살펴본다. 2. Wi-Fi 무선접속기술의진화 Wi-Fi 무선접속기술의진화는전송속도향상, 서비스범위확대, 전력소모감소라는세가지방향성을가진다. 2.1 전송속도향상 IEEE a/b/g/n MAC/PHY 기술이개발되면서, Wi-Fi 는 11Mbps(IEEE b), 54Mbps(IEEE a/g), 600Mbps(IEEE n) 로최대물리계측속도가증가되어왔다. IEEE n 의경우, 최대물리계측속도로 600Mbps 를지원하지만실제상용화되는제품들은평균 155Mbps 정도가지원되는것으로알려져있다. 하지만, 멀티미디어및고화질비디오전송에대한수요가점진적으로증가됨에따라, Wi-Fi 역시기가비트이상의전송속도향상이요구되어왔다. 이에 IEEE 에서는 5GHz, 60GHz 에서동작하는기가비트 Wi-Fi 기술을개발중에있다. 5GHz 에서동작하는기가비트 Wi-Fi 기술을 IEEE ac 라고부르며, 60GHz 에서동작하는기가비트 Wi-Fi 기술을 IEEE ad 라고부른다. 물리계층에서보면, IEEE ac 는최대 6.9Gbps, IEEE ad 는최대 6.7Gbps 를지원한다. 5GHz 에서동작하는 IEEE ac 는, 기존 IEEE a/b/g/n 에서지원되던 Wi-Fi 서비스들의전송속도 를크게향상시킬수있을것으로기대된다. 반면, 60GHz 에서동작하는 IEEE ad 는, 60GHz 전파특성으로인해서비스범위가 5~10m 이하로줄어들게되는데, 단거리에서기기간고속데이터전송등제한된서비스에활용될것으로예상된다. 표준화관점에서 IEEE ac 는 2013 년 4Q 에표준완료가예상되며, IEEE ad 는 2012 년 4Q 에표준완료될예정이다. 제품인증과관련해서, WFA 에서는 Very High Throughput(VHT) 이라는이름으로 IEEE ac, IEEE ad 제품의호환성인증프로그램을준비중에있다. 호환성인증프로그램이준비되는시점을기준으로 IEEE ac 는 2013 년에상용화될것으로예상되며, IEEE ad 는 2014년부터상용화가능할것으로예상된다. 현재시제품으로출시된 IEEE ac 제품의경우, 6.9Gbps 의최대물리계층속도와비교해평균 1.3Gbps 정도까지지원하고있으며, 2013 년에상용화예상되는제품역시비슷한정도의전송속도를지원할것으로보인다. 2.2 서비스범위확대근거리무선통신기술로 Wi-Fi 서비스범위는, 평균 50~60m 정도에해당된다. 하지만, Cellular Traffic Offloading, Smart Grid, Machine to Machine(M2M), Internet of Things(IoT) 와같은신규응용서비스들에대한관심이증가됨에따라, Wi-Fi 서비스범위확대가필요하게되었다. Wi-Fi 에서서비스범위확대는, 1GHz 이하주파수를사용함으로가능하다. 이를위해, IEEE af, IEEE ah 에서는각각 TV 화이트스페이스 ( 예 : 470MHz~698MHz), 1GHz 이하비면허대역 ( 예 : 902MHz~928MHz) 에서동작하는무선접속기술을개발하고있다. IEEE af 에서개발중인 Wi-Fi 무선접속기술은슈퍼 Wi-Fi 라고도많이알려져있으며, TV 화이트스페이스에서비면허사용을위해요구되는규제조건을만족하기위한기술들을개발하고있다. TTA Journal Vol

3 TV 화이트스페이스에서는, 방송사업자들이송출하는방송신호를보호해주기위해비면허장비들이주기적으로스펙트럼센싱을수행하여방송신호를검출하거나, 자신의위치정보를바탕으로사용가능한 TV 채널정보를데이터베이스로부터얻어와방송신호를보호해야한다. 미국연방통신위원회 (FCC) 에서발표한최종전파규제안에따르면, 방송신호는스펙트럼센싱대신데이터베이스를활용하여보호할것을요구하고있다. 무선기지국들은 +/-50meter 오차범위내에서자신의위치정보를계산할수있어야하며, 해당위치에서사용가능한 TV 채널정보를데이터베이스로부터얻어와서비스를시작할수있다. 무선단말의 TV 화이트스페이스동작은, 반드시무선기지국의통제를받아야하며, 이를위해무선기지국으로부터사용가능한 TV 채널정보를전달받아야한다. IEEE af 와달리 IEEE ah 에서개발중인 Wi-Fi 무선접속기술은, Smart Grid, Machine to Machine(M2M) 과같은응용서비스를효과적으로지원하기위해서비스범위확대와더불어수천개의단말들을효과적으로지원하기위한향상된매체접속제어기술들을개발하고있다. 기존 Wi-Fi 에서는, 최대 2,007 개단말까지무선기지국에연결할수있었다. 하지만, Smart Grid, Machine to Machine(M2M) 과같은응용서비스들은 6,000~8,000개이상의단말들이접속하는것을요구하고있다. 8,000 개단말들이동시에전송하는경우, 은닉노드문제 (Hidden Node Problem) 등으로인해매체접속제어효율성이떨어지는문제가발생한다. 이러한문제를해결하기위해, IEEE ah 에서는단말들을몇개의그룹으로구성하고각그룹을서로다른시간간격으로서비스하는방식을사용할계획이다. 표준화관점에서 IEEE af, IEEE ah 는 2014 년에표준완료가예상되며, 제품인증과관련해서는현재 WFA 에서논의중인단계로 2014 년에상용화가가능할것으로예상된다. 2.3 전력소모감소스마트폰시장의급속한확대로인해 Wi-Fi 에대한전력소모감소는, 현재 Wi-Fi 무선접속기술에서요구되는중요이슈중에하나이다 년에 Wireless Network Management 를다루는 IEEE v 표준이완료되었다. IEEE v 에서다루고있는다양한기술중, 전력소모감소와관련된기능을대상으로 WFA 에서는호환성인증프로그램을준비중에있다. 아래는 IEEE v 에서지원하는전력소모감소기능중, 일부에대한설명이다. Proxy Address Resolution Protocol(ARP): 무선기지국이 ARP 요청프레임을단말들에게중계하지않고대신 ARP 응답프레임을회신하는것으로, 단말들이 ARP 요청프레임을수신하면서발생되는전력소모를줄임. BSS Max Idle Period: 단말로부터임의의시간동안프레임을수신하지않으면, 무선기지국은해당단말의연결을끊음. BSS Max Idle Period 기능은, 이러한시간정보를무선단말들에게전달하여보다오랜시간동안전원절약모드에서동작할수있게하는것. Traffic Filtering Service: 단말이수신하기원하는트래픽정보를무선기지국에게전달하고, 해당트래픽정보와일치하지않는트래픽들은무선기지국이단말로전송하기전에버리는기능. Sleep Mode: 단말이 DTIM 간격으로전송되는 Beacon 신호를수신하지않고, 보다오랜시간동안전원절약모드에서동작할수있게하는것. BSS Termination Notification: 무선기지국이서비스를중단할경우, 해당시점을단말에게알리는기능. 3. Wi-Fi 응용기술의진화 3.1 기기간통신파일공유, 고화질비디오전송등기기간통신에대한 /

4 수요가증가됨에따라서, Wi-Fi 에서도 Wi-Fi Direct, Wi-Fi Tunneled Direct Link Setup(TDLS) 과같은기기간통신기술들이개발되었다. Wi-Fi Direct 는무선기지국이없는환경에서, 단말중에하나가무선기지국과같은역할의 Group Owner 가되어단말들을관리하는기술이다. 반면, Wi-Fi TDLS 는무선기지국이존재하는환경에서, 단말들간에사용자간섭없이기기간통신을지원하는기술이다. Wi-Fi Direct 는 WFA 내에서표준제정과호환성인증을모두진행하였다. 하지만, Wi-Fi TDLS 는 IEEE z 에서표준완료하였고이것에대한호환성인증을 WFA 에서 2012 년 3Q 부터시작하고있다. 고화질비디오전송과같이높은수준의서비스품질을요구하는경우, IEEE ac 같은기가비트무선접속기술이요구된다. 5GHz 대역에서는단말이 Wi-Fi Direct 를지원하기어려운문제를가진다. 따라서고화질비디오전송의경우, Wi-Fi Direct 보다 Wi-Fi TDLS 기반의기가비트무선접속기술이사용자에게보다좋은서비스품질을제공할것으로기대된다. 3.2 핸드오프스마트폰시장의급속한확대로인해이동통신망내에데이터사용량이포화상태에이르게되었고, 이로인해데이터사용량을이동통신망에서 Wi-Fi 네트워크로이동시키기위한노력이 Wi-Fi 에서진행되고있다. Wi-Fi Passpoint 는단말이보다향상된서비스품질을받기위해, 이동통신망에서 Wi-Fi 네트워크로핸드오프하는기술을제공한다. Wi-Fi Passpoint 는 2011년에완료된 IEEE u 표준을기반으로하고있으며, Generic Advertisement Service(GAS) 와 Access Network Query Protocol(ANQP) 을기반으로 Association 이전에 Wi-Fi 네트워크에연결된서비스공급자와관련된시스템정보를단말에게제공할수있다. 또한, Access Network 옵션정보를 Beacon 프레임에포함하여단말에제공함으로써, 해당 AP로부터제공될서비스특징을미리알수도있다. 하지만, Wi-Fi Passpoint 를통해사용자에게 Seamless 핸드오프를제공할수있는것은아니며, 사용자가 Wi-Fi 네트워크로핸드오프하는것을돕는역할을수행한다. 3.3 스트리밍 Wi-Fi 를활용한오디오 / 비디오스트리밍서비스는, Wi- Fi 차세대주요응응서비스로많은주목을받아왔다. 이에 2012 년 3Q 부터 WFA 에서는 IEEE n 을기반으로한 Wi-Fi Miracast 호환성인증프로그램을시작하였다. Wi-Fi Miracast 는 Wi-Fi Direct, Wi-Fi TDLS 를사용하여기기간통신을지원하며, 그위에 MPEG2TS(Transport Stream)/RTP/UDP/IP 기반으로오디오 / 비디오스트리밍서비스를구현하였다. 또한, IEEE 802.1as 을사용하여소스단말과싱크단말간에시간동기를맞추고있다. Wi-Fi Miracast 는다양한 AV Codec을지원하며, 선택기능으로 3D 형식의스트리밍서비스도지원가능하다. 향후, IEEE ac 제품의상용화가본격적으로이루어지면, Wi-Fi Miracast 역시기가비트무선접속기술을통한보다높은수준의서비스품질로업데이트될예정이다. 3.4 네트워킹소셜네트워크 (Social Network) 등에 Wi-Fi 를활용하는경우가많아지면서, Wi-Fi 에서는다양한네트워킹기술에대해논의, 개발되고있다. IEEE ai 에서는, 단말이무선기지국에연결하는시간을줄이기위한방법으로무선기지국검색및보안설정과정을최적화하는기술들을개발중에있다. 특히, 유동인구가많은도심에서많은수의단말이동시에 Wi-Fi 에접속하는경우, 단말의무선기지국접속시간을줄이는것이주요이슈중하나이다. IEEE aq 에서는, 단말이무선기지국에연결하기 TTA Journal Vol

5 전에무선기지국이지원하는서비스들을단말에제공하는기술들을개발중에있다. IEEE u 에서제정한 GAS/ANQP를활용하여, 무선기지국에연결된서버 ( 예 : 프린터서버, 파일서버, 웹서버 ) 의존재및접속가능여부등을사전에알려주는기능을하게된다. IEEE ak 에서는, Wi-Fi 를 IEEE 802 의다른망과브리지 (Bridge) 형태로연결시키는것을목적으로기술을개발중에있다. 즉, 단말이무선기지국과연결을갖으면서동시에 IEEE 과같은다른망에연결되어프레임을포워딩하고전달받는기능을하게된다. IEEE ai, IEEE aq, IEEE ak 의활동들은 2012 년부터표준개정작업을시작한것으로 2015 년에표준완료가예상된다. 한편, WFA 에서도 Serial Bus, Docking, Sensor 네트워크같은다양한응용서비스를지원하기위한목적으로, 상위계층에서네트워킹기술을개발중에있다. 4. 맺음말 사용자에보다많은서비스를제공할것으로예상된다. 지속적으로증가하는 Wi-Fi 시장을효과적으로지원하기위해서는, IEEE 및 WFA 에서진행중인표준기술개발및제품인증과별도로주파수확보에대한필요성이요구된다. 현재, 2.4GHz ISM 대역은블루투스등다른무선통신기술과함께사용되고있으며, 이미포화상태에이르고있다. 때문에, 최근들어 5GHz 에서 Wi-Fi 서비스가많은각광을받고있다. 하지만, 국내 5GHz 주파수할당을보면, 비면허대역일부가방송주파수용도로할당되는등, 북미, EU, 일본등다른국가들에사용가능주파수가상대적으로적다는한계를가진다. 북미, EU 등에서는 5GHz 에더많은비면허주파수를개방하여 Wi-Fi 서비스를더욱활성하려는계획을가지고있는것을고려하여, 국내에서도비면허주파수확대에대한관심이요구된다. [ 참고문헌 ] Wi-Fi 는근거리무선통신기술로노트북, 태블릿 PC, 스마트폰의기본사양이되어사용자게많은응용서비스를제공하고있다. 향후에는, 디지털 TV, 가전과같은다른 Consumer Electronics(CE) 장비들에도 Wi-Fi 가탑재되어 [1] Snapshots, November snapshots-san-antonio-november pptx 정보통신용어해설 위치기반앱 Location Based App [ 통신서비스 ] 위치와관련된서비스를제공하는앱. 위치정보를바탕으로이용자에게여러가지서비스를제공하는앱으로스마트폰소지자가특정위치에접근하면해당장소근처에서사용할수있는앱이다. 최근에는특정위치에접근하면사용가능한앱을자동추천하는앱도출시되고있다 /

이도경, 최덕재 Dokyeong Lee, Deokjai Choi 1. 서론

이도경, 최덕재 Dokyeong Lee, Deokjai Choi 1. 서론 2. 관련연구 2.1 MQTT 프로토콜 Fig. 1. Topic-based Publish/Subscribe Communication Model. Table 1. Delivery and Guarantee by MQTT QoS Level 2.1 MQTT-SN 프로토콜 Fig. 2. MQTT-SN