Microsoft Word - 8[1].최은영.doc

Size: px

Start display at page:

Download "Microsoft Word - 8[1].최은영.doc"

갑수 변
5 years ago
Views:

1 IEEE n 차세대무선 LAN 칩셋개발동향 Development Trends of IEEE n Chipset for Next-Generation Wireless LAN 차세대이동통신특집 최은영 (E.Y. Choi) 송경희 (K.H. Song) 이석규 (S.K. Lee) 방승찬 (S.C. Bang) 차세대무선LAN 연구팀연구원차세대무선LAN 연구팀연구원차세대무선LAN 연구팀팀장무선전송기술연구그룹그룹장 목차 Ⅰ. 서론 Ⅱ. IEEE n 표준화동향 Ⅲ. 차세대무선 LAN 칩셋시장 Ⅳ. 차세대무선 LAN 칩개발동향 Ⅴ. ETRI의차세대무선 LAN 칩셋개발 Ⅵ. 맺음말 CDMA 기술을기반으로하는이동통신시스템의발전과 DSL 기반의유선통신시스템의발전은우리나라를세계적인정보통신강국으로성장시키고있다. 세계적으로높은수준의개인용컴퓨터와이동통신단말기보유율을바탕으로폭발적인인터넷서비스사용량의증가뿐만아니라무선인터넷서비스에대한요구사항도증가하고있다. 이에맞춰무선 LAN은고속의가입자전송속도를지원하기위해발전하고있다. 이미 high throughput을목표로하는국제표준화가진행되어마무리단계에있고, 이에세계적인칩셋업체들이앞다투어 IEEE n draft 이전의 EWC 버전을이용한칩셋을발표하고있다. 현재 ETRI에서는 n draft 표준안을기반으로하는칩셋개발이완성단계에이르렀으며, 이미그기능및성능에대해 FPGA를이용한시스템구축으로확인하였다. 앞으로네트워크, 오피스네트워크및휴대폰탑재칩등에대한대규모시장형성이예상되고있어경제적기대효과를기대할수있다. 79

2 I. 서론 초고속무선랜은반경 100m 내외지역에서 200~600Mbps의전송속도를제공하며노트북 PC, PDA 등의단말기를사용해무선으로초고속멀티미디어서비스뿐만아니라셀룰러폰에무선랜칩을탑재하여휴대인터넷및 VoIP 서비스를제공한다. 핫스폿, 오피스및홈네트워킹을위한무선네트워크환경을제공하여, 인터넷및실시간 A/V 데이터송수신서비스를제공하고자하며, 이는유무선네트워크백본과연결되는 AP를중심으로한무선데이터통신인프라구축, AP간또는단말기들간네트워크를스스로구성할수있는 ad-hoc 네트워크를 ( 그림 1) 과같이구성하게된다. 초고속멀티미디어의서비스수요는향후수년내에그수요가폭발적으로증가할것으로전망됨에따라 IEEE 에서는 200~600Mbps급의차세대초고속무선랜표준으로서 IEEE n의표준안을제정하는작업을진행하고있다 [1]. 현재미국 IEEE n에서표준이거의완료단계에와 있고, 홈, 오피스및핫스폿네트워크시장의규모가고속성장하고있음에따라조기에칩셋개발을통해기술및시장을선점하고자무선통신칩셋업체에서는 IEEE n draft 표준안이확정되기전의 EWC 버전을이용한칩셋을앞다투어내놓고있다. 비록 IEEE n 표준을만족하지는못하지만유사한버전을시장에선보임으로써, 향후전개될주도권다툼에우위를점하려는계산이작용하고있다. 현재까지미국의무선랜선도업체들중 4개 용어해설 IEEE : 무선 LAN(WLAN) 기술에서미국전기전자학회 (IEEE) 의작업그룹에서개발한일단의규격. 이규격에는 , a, b, e, f, g, h, i, n 등이있으며, 2GHz 와 5GHz 주파수대역에서최대전송속도 11Mbps 부터 200Mbps 이상의데이터율을지원하는규격이다. 변조방식으로는직교주파수분할다중 (OFDM) 방식을사용하고 n 의경우 200Mbps 의고속데이터율을지원하기위해 MIMO-OFDM 방식을사용한다. Access Point Router BWA Network IP Backbone Network Hotel/ Shopping Mall Router Router Campus Gas Station/ Service Area Access Point Hotspot Network Access Point Router Access Point Office Network Home Network ( 그림 1) 무선랜네트워크구성 80

3 최은영외 / IEEE n 차세대무선 LAN 칩셋개발동향 업체에서이러한버전을내놓고있는데, a/ b/g와는달리원칩솔루션을제공하는것은아니다. 새로운 IEEE n 표준에는무선통신의다양한기술들이표준으로채택될전망이다. 논의되고있는기술들로는물리계층에서의다중안테나의사용, 송신빔형성, 듀얼밴드그리고 LDPC 등의기술과 MAC 계층에서의집합전송, 블록전송, 링크적응기법등의채택이논의되고있다. 기존의무선랜시스템에서널리사용되어온 IEEE a/b/g와의호환성을보장한다 [2]. Ⅱ. IEEE n 표준화동향 오늘날사무실에서사용되는데스크톱 PC 뿐만아니라이동사무실환경을추구하는노트북, PDA 등에서널리사용되는데이터전송을위한무선접속기술중에대표적인것이무선랜 (WLAN) 이다. 고화질 TV, VOD, MP3 파일전송등의사용은광대역무선랜기술의출현을요구하고있다. IEEE 에서는무선랜의표준으로 IEEE b, 11a/g 등의표준화가완성되어상용화되어있고, 물리계층에서의최대전송속도는각각 11Mbps, 54 Mbps이다 [3]-[5]. IEEE a/g의경우최대전송속도에서사용자가느끼는실제스루풋은 IEEE MAC 계층과함께고려되어야하며, 이때프리앰블, 프레임간간격, Ack(Acknowledgement) 프레임같은물리계층과 MAC의오버헤드 (overhead) 가존재한다 [4]. 따라서이와같은효율감소를고려하면사용자가사용할수있는대역폭은최대 27Mbps 정도이다. 고화질 IPTV 등에서요구되는전송대역폭은 20Mbps 정도이며, 이를수용할수있는홈네트워크에서는 IEEE a/g 보다큰대역폭이요구되어왔다. IEEE Working Group에서는이에대한요구에부흥하기위하여 2002년부터차세대무선랜기술표준으로서 IEEE n Study Group을시작으로 2003년에 Task Group을만들어표준화작업을진행하여왔다. 그동안여러개의 proposal 들이나왔으나, 현재는 Intel, Agere, Qualcomm, Atheros, Samsung 등 25개업체가참여하는 TGn- Sync와 Broadcom, Conexant, Airgo, Motorola, Nokia, ETRI 등 19개업체가참여한 WWiSE 그룹등이남아서표준화작업을진행하였고 [6]-[9], 현재는 IEEE n draft 1.0 표준안이발표되었다. 차세대무선랜기술의핵심으로물리계층에서의다중안테나의사용, 송신빔형성, 듀얼밴드그리고 LDPC 등의기술과 MAC 계층에서의집합전송 (aggregation), 블록전송 (block acknowledgement), 링크적응기법 (link adaptation technique) 등은공통적으로사용한다 [7],[8]. 또한, 두그룹모두 IEEE a/g 표준과의호환성 (backward compatibility) 을보장하고있다. 1. PHY 기술동향 MAC SAP에서 100Mbps 이상의 high throughput을목표로차세대무선랜표준화를진행하고있는 TGn 그룹은 2004년 9월 Berlin 회의에서 32개의 complete/partial proposal 발표시간을가진데이어 complete proposal을중심으로표준안을논의하였고, 이중가장많은지지를받고있는 TGnSync와 WWiSE, 두그룹으로크게나뉘어후보기술을발표하고표준안을진행하는과정에서 EWC을구성하여진행하다가 2006년 3월회의를통해 draft 표준안을발표하였다. 고속 device는 a/b/g 표준안을따르고, 2.4GHz 대역과 5GHz 대역을사용하였다. HT OFDM PHY 표준안은기존의 OFDM PHY를기반으로 20MHz 대역폭으로두개에서네개의 spatial stream으로확장하였다. 또한 1에서 4개의 spatial steam 전송은 40MHz 대역폭으로선택적으로확장하여동작가능하여선택적모드인경우최대 600 Mbps(4 spatial streams, 40MHz bandwidth) 가수용가능하다. 모듈레이션방식으로는 BPSK, QPSK, 16-QAM or 64-QAM을사용하고, 전송오류정정코딩으로 convolutional coding 1/2, 2/3, 3/4 또는 81

4 5/6을사용하고 LDPC code를선택적으로사용한다. 다른선택사항으로는 400ns 의 short GI, transmit beamforming, GF mode, STBC, 그리고 40 MHz 대역폭이있다. HT OFDM PHY는 20MHz 대역폭에서 AP에서모든 rate에대해 1~2개의 spatial stream과 STA에서 1개의 spatial stream을 mandatory 로하고있다. 또한선택적으로 40MHz 대역폭을가지고 1개에서 4개의 spatial stream을지원하며최대 A-MPDU 길이는 65,535byte이다. PHY는세가지 mode로동작하게되는데 Non- HT mode, Mixed mode, Greenfield mode를선택적으로사용하도록지원한다. Non-HT mode 는 legacy를지원하고, Mixed mode는 legacy와 HT 용어해설 OFDM: 대역폭당전송속도의향상과멀티패스간섭등의방지를위한디지털변조방식. 특징은수백의반송파를사용하는다반송파변조방식이라는것과각반송파가직교관계에있다는점이다. 그때문에각반송파의주파수성분은상호중첩되어도상관없다. 보통의주파수분할다중방식 (FDM) 에비해훨씬더많은반송파의다중이가능하므로주파수이용효율이높다. 각반송파에직병렬변환된부호화데이터를할당하여디지털변조한다. 반송파가많으면대역폭당전송속도를높일수있다. mode를둘다지원하며, Green field의경우는 HT mode만을지원하게된다. 또한 n draft 표준안에서는 a와의호환성을보장함을원칙으로한다. < 표 1> 은 IEEE n draft 규격요약이다. Mandatory의경우최대전송속도는 2 spatial stream, 20MHz, 64-QAM, 5/6 code rate을사용하는경우 130Mbps 이고 optional mode인경우에는 4 spatial stream, 40MHz, 64-QAM, 5/6 code rate을사용하여 600Mbps이다. 이렇듯무선랜시스템의 high throughput과성능을위해다양한기술이 mandatory 또는 optional로채택되어있다. 주요후보기술은다음과같다 [10]. 대역폭의증가없이다수의안테나를이용하여 spectral efficiency를높이고자 SDM 방식은서로다른데이터, 서로다른안테나를이용하여전송함으로써 n개의안테나를이용하여 n배의전송속도를높인다. Mandatory mode로기본적으로 2개를사용하고최대 4개까지안테나를활용할수있다. 다중의송신안테나에서같은데이터를전송하여전송다이버시티효과로수신신호대잡음비를높이고자하는 STBC 기술은고품질의데이터를얻을수있으며 optional mode로채택되 전송방식 < 표 1> IEEE n Draft 규격요약 11a/g Mandatory 11n Optional 최대전송속도 (Mbps) 대역폭 (MHz) Subcarrier 수 (data + pilot) 11a/g 호환성 52 (48 + 4) 56 (52 + 4) Multi antenna 기법 Signal antenna 2 Tx MIMO Channel coding Modulation Convolutional code 1/2, 2/3, 3/4 보장 Convolutional code 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM 114 ( ) 3, 4 Tx MIMO Tx BF, STBC LDPC 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 Spatial stream 수 1 1~2 1~4 Guard interval(ns)

5 최은영외 / IEEE n 차세대무선 LAN 칩셋개발동향 어있다. Tx beamforming 기술은수신단에서각전송된 spatial stream의수신에너지를최대화하여수신신호대잡음비를향상시키기위한기술로 optional mode로채택되어있다. LDPC code는 1962년 Gallager에의해처음제안되었으나구현의복잡도로인해오랫동안잊혀져있다가 1995년 Mackey, Neal에의해재발견된복호방법으로 Shannon limit에근접한우수한성능, 낮은복호복잡도, 병렬처리에의한고속처리에의한차세대통신시스템에적용되고있다. 이기술은패러티검사행렬을이용하여반복적으로확률값을갱신하여복호하는방법으로 advanced coding 기술로 optional mode에채택되어있다. 대역폭확장은기존의 20MHz 대역폭을 40MH 로확대하여사용하는기술로약두배의부반송파를하나의심볼에실어전송함으로써스루풋을 2배로끌어올릴수있어 optional mode 로채택하고있다. Short GI은기존의 800ns의 GI을절반인 400ns 만사용하여스루풋을향상시키고자 TGnSync 에서 optional mode로제안하고있다. 2. MAC 기술동향 n의 MAC 규격은효율성 (efficiency), 속도적응성 (rate adaptation), 호환성 (interoperability) 지원을기본으로한다. 이와같은목적을위하여, 11n의 MAC 규격에서는공통적으로효율성과속도적응성지원을위하여프레임 aggregation과 BA, LongNAV를채택하고있다. 또한, legacy 장치와의호환성을위하여 e의 EDCA, HCCA 의 QoS 지원기능을포함한다 n에서는기본적으로위와같은원칙을바탕으로, 표준화 (standardization), 제품화 (productization), 호환성으로의빠른진행을위하여단순함 (simplicity) 을강조한다 n의 MAC 계층의 aggregation 방안으로는 A-MSDU 와 A-MPDU 방식이있다. A-MSDU 는우선순위 (priority) 가같고, 동일한 DA로향하는다수의 MSDU를하나의 MSDU로 aggregation하는방법이며, A-MPDU는하나이상의 MPDU를 aggregation하여구성한다. A-MSDU 내의각 MSDU는 MSDU 길이, SA, DA로구성되는 subframe 헤더에의해서구분된다. 구성된 A-MSDU 는일반 MSDU와동일하게취급되어프레그멘테이션이수행될수있으며, MPDU로구성되어전송된다. A-MSDU 기법은전송하려는패킷의크기가작고, 짧은시간에동일한 DA로향하는다수의패킷을전송하는경우에효율적이다. 이와같은이유는전송과정에서소요되는시간 (PLCP preamble, MAC header, IFS, backoff 등 ) 의횟수를감소시킬수있기때문이다 n의 A-MSDU 기법을지원하기위해서는 legacy MAC-PHY 의인터페이스에별도의수정이필요없어서, 비교적구현이용이하다. A-MPDU는 MAC 계층의하위부에서위치하여하나이상의 MPDU를 aggregation하여하나의 PPDU로구성하는방식이다. A-MPDU 의길이는해당프레임의우선순위에따른 AC의 TxOP 기간동안에전송가능한사이즈로제한된다. 이와같은 A-MPDU 방식에서는과도하게큰 A-MPDU 가생성될수있으며, 이러한긴길이의프레임에대한수신단의복조과정의동기손실에의한패킷손실확률이높은단점이있다. 또한, A-MPDU 내에존재하는각 MPDU의처리를위하여, MPDU 변별자 (delimiter) 의 unique pattern scan 과정으로인하여복잡도및처리시간이증가될수있다 n MAC은기본적으로 BA 정책을사용하는것을원칙으로한다. A-MPDU의 BA 방식은 e에서정의한 Block Ack-No Ack 정책의향상된 BA(enhanced BA) 방식이다. 즉, A-MPDU 수신후 SIFS 시간내에 BA MPDU를전송하는 immediate Ack 방식을채택한다. 기존 e 의 BA은 16개의 MDPU로구성된 64개의 MSDU 정보를저장할수있는 152바이트로되어있다. 그 83

6 러나, enhanced BA 방식은 A-MPDU 구성시하나의 MSDU는하나의 MPDU를구성하여 64개의 MSDU 정보만을저장하여 32바이트길이를갖는다. 또한 aggregation된프레임을전송시다른단말의송신을막기위하여 ( 그림 2) 와같이 LongNAV 정책을사용한다. 기존 RTS/CTS에서사용하던 NAV 방식과같게 n을지원하지못하는단말및다른단말의송신에서보호하기위하여예측되는 aggregation 프레임송신시간동안채널을예약하게된다. Ⅲ. 차세대무선 LAN 칩셋시장 무선랜칩셋시장은이동단말같은새로운시장에서의적용으로인한발전이기대되어, 시장조사기관인 IDC는 2004년부터 2009년까지무선랜시 장의연평균성장률을 21% 로예상하고있다 [11]. 현재무선랜칩공급자들은모바일폰과같은새로운임베디드응용으로인한무선랜시장의성장과차세대무선랜의성능향상으로인한수요증가에중점을두고있다, 여러개의안테나를채택하여송신데이터효율을향상시키는방법인 MIMO 기술은지난 2004년부터시장에등장하여 800만달러의매출을기록하였다. MIMO를채택한차세대무선랜의표준인 IEEE n은 2006년 3월회의를통해드래프트안을내놓았다. 이에따라오랫동안논의되었던 n의기본전송방식이대부분결정되어빠르면 2006년안에 n 칩셋이등장할전망이다. 또한게임기, DVD, 디지털셋톱박스, 오디오등의새로운전자제품에서의무선랜칩셋수요와저전력과저렴한무선랜솔루션을탑재한 VoIP 기술은무선랜칩셋시장의영역을더욱넓혀갈것이다. ( 그 Block Ack Protocol Duration Field Value are Equal of Each MPDU in Aggregation=Remaining TxOP Ack Policy of Each MPDU is Normal ACK NAV=Duration Field Value NAV=Duration Field Value Initiator Tx Activity PHY Tx MAC Tx Basic Rate Non-agg RTS Agg PPDU Agg PPDU Nominal End of TxOP NAV=Duration Field Value NAV=Duration Field Value NAV= Duration Field Value Responder Tx Activity PHY Tx MAC Tx Basic Rate Non-agg CTS Non-agg PPDU Block Ack Non-agg PPDU Block Ack ( 그림 2) 프레임 Aggregation 및 LongNAV 84

7 최은영외 / IEEE n 차세대무선 LAN 칩셋개발동향 ($M) 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1, b a g Dual band(802.11a+b/g) Pre-n, MIMO-based, and future standard n < 자료 >: ( 그림 3) 표준규격별전세계무선랜반도체수익, 2004~2009 림 3) 은표준규격별전세계무선랜반도체수익을나타낸것이다. 세계무선랜칩판매량은 2009년까지 4억8 천7 백만대로급등할것으로예상된다 b 시장은모바일폰같은저렴하고저전력이필요한곳에만공급하여연평균성장률이 -46% 로 2009 년에는천만달러의매출액이예상된다. 한편 g 매출액은꾸준히성장하여 2007년 12억달러를기록할것이다. 그러나 2007년이후로는 n 시장의증가로 2009년엔매출액이 5억6800만달러로연평균성장률이 -7% 가될것으로전망한다 a+b/g 듀얼밴드칩셋은 2억5900만개의 15억달러매출액으로연평균 68% 의성장률을보일것으로예상한다 n 은 2009년까지연평균 157% 성장률을보여 9억1300만달러의매출액을기록할것이다. 2004년무선랜칩시장은 AP가 30% 정도를차지하고, 클라이언트시장이무선랜시장의 70% 를차지하였다. 그러나, ( 그림 4) 에서도보듯이 2009년까지무선랜시장은데스크 PC, 전자제품같은유선랜대체로서의무선랜과모바일폰같은새로운응용의무선랜클라이언트시장이전체무선랜시장의 85% 까지증가할것으로기대된다. ($M) 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1, Aftermarket NIC, PCI, and USB Printer/MFP Access point/gateway/bridge Desktop PC(PCI/LOM) Mobile device(handset/handheld) Mobile PC(Mini PCI/bundled) Consumer device < 자료 >: ( 그림 4) 전세계응용시장의무선랜반도체수익, 2004~2009 이처럼무선랜칩셋시장은 n의높은성능향상으로다양한서비스를지원할수있게되어매출량이나응용범위가좀더다양화되어시장규모가꾸준히증가할것으로예상된다. Ⅳ. 차세대무선 LAN 칩개발동향 현재차세대무선랜의 IEEE 표준안인 n 이표준화작업을마무리하고있고, 이에맞추어무선통신칩셋업체에서는시장선점을위해 EWC 규격이 IEEE n draft와일치하고있지않음에도불구하고앞다투어칩셋을내놓고있다. IEEE n 표준을완전하게적용한칩셋은 2006년하반기에나올것으로전망된다. 현재발표된칩셋으로는 Broadcom사의 Intensi-fi TM family인 BCM- 4321, BCM2055와 Atheros사의 AR5008 solution을 2006년 1월에 Marvell 사의 88W836X family를 2005년 10월에발표하였으며 [12], Metalink 사는 MtW8150, MtW8170 제품을 2005년에선보였다. 다음으로 EWC 규격이나또는자사의규격안에기반하여개발된칩셋을살펴본다. 85

8 1. Broadcom 사의 Intensi-fi TM Family 유선 / 무선광대역통신칩셋시장에서미국최대의반도체설비사인 Broadcom은 EWC 규격을따르는 WLAN의 Intensi-fi TM family를 2006년 1월발표하였다. Intensi-fi TM 는가정이나오피스에서 voice, video, data application을지원하는차세대 Wi-Fi device 를가능하게하는무선연결과성능을지원하는기술로현재의 a/b/g와호환성을갖는다. 현재가능한첫번째 Intensi-fi TM 칩셋에는 ( 그림 5) 에서와같이 BCM4321과 BCM2055가있고, 이들의특징은다음과같다. BCM draft n 의 MAC와 baseband processor 로 300Mbps 이상의 data rate 를제공하고 PCI, Cardbus, PCI-Express hosts와 interface를이루고있다. BCM2055 Broadcom 의 fifth-generation radio로 2 2, 3 3 또는 4 4 antenna configuration을가지는 draft n 제품을 위해동시에 spatial streams 을지원하기위한 2.4GHz와 5GHz radio를구성한다. 이칩셋을이용하여 EWC product family 를구성하였고그특징은다음과같다. All CMOS implementation of the world s most advanced system architecture for draft n networks Fully backwards-compatible with IEEE a/b/g legacy devices Allows cost-effective system design using low-cost PCB and single-sided assembly High-performance features across the Intensi-fi TM product line High-performance whole house wireless coverage - OneDriver TM - SecureEasySetup TM - SmartRadio TM - WPA TM /WPA2 TM - Cisco compatible extensions(ccx4) Flash Memory EBI Host UART USB 1.1 Host or Device JTAG 2.5V Reg 1.8V Reg DDR/SDR SDRAM Modem/ Audio/ GPIO SDRAM I/F 264~300MHz MIPS32 Core with MMU PCI 2.3 Host 1 PCI Express PCI V2.3 USB 1.1 Host Internal Bus Intensi-fi TM Draft n MAC Security Intensi-fi TM Draft n PHY/AFE BROADCOM. BCM2055 RF Radio 10/100 MAC 10/100 MAC BCM4704 LED GPIO SPROM I/F 4kb OTP BCM4321 AP/Router CardBus/Mini-PCI/PCI Express BROADCOM. BCM5325E/F Magnetics 10/100 WAN RJ-45 Quad Magnetics 10/100 LAN RJ-45 < 자료 >: 브로드컴사홈페이지 ( 그림 5) 미국브로드컴사의 BCM4321 and BCM2055 AP/Router 블록다이어그램 86

9 최은영외 / IEEE n 차세대무선 LAN 칩셋개발동향 - Full-rate Advanced Encryption Standard (AES) engine in hardware - WMM for quality of service 2. Atheros - XSPAN Family Atheros사는 WLAN 기술의 XSPAN family를개발하고있고첫번째칩셋시리즈 AR 5008을출시했다 [13]. AR5008 solution은세개의안테나를통해수신감도를최대로높일수있는 WLAN 칩으로 EWC 규격안을기반으로기존의 g와 a/g에기반한제품들에비해 6배의처리속도를보이며이는물리계층에서 300Mbps 의속도를가지고실제 end-user에게는 150에서 180Mbps의속도를지원하는것이다. Baseband와 MAC을갖는 triple-radio 칩에기반한투칩솔루션으로 PCI와 PCI-express를지원한다. Baseband/MACs - AR5416 with PCI host interface - AR5418 with PCI Express host interface Triple Radios - AR2133(3 Tx, 3 Rx, single-band 2.4GHz) - AR5133(3 Tx, 3 Rx, dual-band 2.4/5GHz) 새로운 EWC 규격안에정의된다음과같은특징을갖는다. 2.4/5GHz dual-band operation 40MHz channel mode operation, packet aggregation and packet bursting Transmit beamforming and maximal radio combining(mrc) Leading integration: a single-chip 2.4/5GHz dual-band device(ar2133, AR5122) with three complete transmitters and receivers 3. Marvell - 88W836X Family IEEE n 표준화과정에서 draft 표준안을하나로수렴하기위한여러업체들이모여 EWC을 구성하였다. 참여업체중하나인 Marvell 사는 EWC 규격안에기반한 88W836X family를 2005년 10월발표하였다 [14]. Marvell사의 WLAN 칩셋 solution은 PCs, laptops, access points, routers, gateways 등을목표로 300에서 600Mbps의 data rate 를갖고넓은영역을제공한다. Solution은 baseband와 MAC solution 으로 88W8360과 88W8361 의 SoC를포함하고 88W8060의통합회로 radio 를포함한다. 또한 PCI Express mini card, dual band CardBus, Mini PCITM dual-band를지원하고있다. 4. Metalink WLANPlus Metalink사의 WLANPlus MtW8150은세계처음의 Real-MIMO RFIC로소개되었다 [15]. MtW8150 은 MIMO 을사용하는새로운 IEEE n 표준안을지원하기위해두개의완벽한 RF channel을채택하고있으며, 4.9GHz에서 5.9GHz 까지주파수대역에서동작한다. 또한 legacy a와 n 과공용가능하다. 그뒤를이어 WLANPlus MtW 8170은 n 표준안을목표로 Metalink의 Real-MIMO baseband와 MAC 칩으로 residential gateways, DTV, HDTV, set-top boxes, media adaptors, DVR, 휴대용 display appliance, 그리고 game console 등다양한제품을위한 highthroughput wireless interface 이다. 이러한 highbandwidth digital entertainment content를지원하기위해 MtW8170은 100Mbps 이상의효율적스루풋을가지고 MtW8150과조합하여 ( 그림 6) 에서와같이 Real-MIMO solution을만든다. WLANPlus의주요특징은다음과같다. Targeted at the emerging n standard Complete WLAN architecture in a two chip solution - RFIC MIMO chip(mtw8150) - Baseband MIMO PHY and MAC chip (MtW8170) 2 2 or 2 3 MIMO technology to deliver 87

10 Optional External Memory (EEPROM, SDRAM) MtW8170 MtW8150 MIMO RFIC MIMO Base Band Memory Interface On-Chip Memory MIMO RF Front End Rx Tx Sync RF Interface Analog Front End Control Interface WLANPlus MIMO Transceiver MIPS CPU WLANPlus MAC PCI/Card Bus Application JTAG LED Interface ( 그림 6) Metalink 사의 WLANPlus 블록다이어그램 extended throughput and quality of service System design with extensive support of A/V streaming applications Operation in the 4.9~5.9GHz band Increased range PHY bit rates of up to 243Mbps - Maximum bit rates achieved using channel-bonding(with 40MHz channels) - PHY bit rates of up to 135Mbps while using 20MHz channels Backwards compatibility with a Support of security schemes(wpa2, i) Support of Quality of Service schemes(wireless Multi-Media(WMM), Scheduled Access(WMM-SA), e) Built-in support of PCI-family and other interfaces V. ETRI 의차세대무선 LAN 칩셋개발 1. ETRI 의칩셋개발 ETRI 는지난 2005 년말에 270Mbps 급 IEEE n 차세대무선랜표준을적용한모뎀및 MAC FPGA 개발을완료하고, 2006년 3월부터 2009년 2월까지산업체와공동으로 200Mbps급 IEEE n 모뎀및 RF 칩셋개발과제를수행중에있다. 상기에설명한바와같이, 몇몇선도업체들이비록 IEEE n 규격을모두만족하는것은아니지만, 차세대무선랜칩셋을 2006년초에선보임으로써적어도 2006년하반기에정식버전을내놓을것으로예상되어, ETRI에서도그보다앞서칩셋을내놓기위한계획을진행하고있다. 2006년도에는우선 PCI 인터페이스를갖는모뎀칩셋을개발하고 2007년도에는산업체와공동으로임베디드프로세서를탑재한 AP를우선시장에내놓을계획이며, 2008년도에는전력소모를최소화한모뎀및 RF 칩셋을개발하여 AP와 LAN-Card 를개발하여성능및가격면에서세계최고수준의경쟁력있는칩셋개발을내놓을방침이다. 2. Modem a와호환성을가지며 40MHz 대역폭에서 2 3 MIMO-OFDM 시스템으로최대전송속도 270 Mbps에이르는모뎀을개발하고현재 ASIC 을위한작업을진행하고있다. 사용된표준안은 n 에서논의되고정형화되는표준안을따르고있으며 88

최은영외 / IEEE 802.11n 차세대무선 LAN 칩셋개발동향 mandatory mode 외에일부 optional mode를지원한다. 주요특징은다음과같다.

11 최은영외 / IEEE n 차세대무선 LAN 칩셋개발동향 mandatory mode 외에일부 optional mode를지원한다. 주요특징은다음과같다. 최대전송속도 : 270Mbps 대역폭 : 20/40MHz Multiple antenna: 2 3 MIMO 11a와호환성보장 Forward error correction code: Convolutional encoder 1/2, 2/3, 3/4, 5/6 Modulation: BPSK, QPSK, 16-QAM, 64-QAM Spatial stream 수 : 1~2개 Guard interval: 800ns 2 Tx 안테나를사용하여 2 spatial stream 을지원하고 20MHz 대역폭에서 40MHz 대역폭으로확장하여 5/6 code rate을사용하는경우최대 270 Mbps의전송속도를가지며이는기존의 a 시스템에비해 4배이상의전송속도를갖는것이다. 3. MAC n에서요구되는 MAC SAP에서의 100 Mbps 전송속도를지원하고표준안에서논의되고있는 mandatory 기능을모두지원한다. 주요특징은다음과같다. MAC SAP에서의최대전송속도 : 130Mbps e: EDCA - Qos 지원 (4개의 access category) - Block ack 데이터전송 - TxOP 전송 n - Aggregation 데이터전송 - Enhanced block ack - LongNAV 이러한특징을갖는시스템은현재 FPGA를통해검증을완료하여 2005년도에멀티미디어서비스를이용한시연을통해발표하였다. ( 그림 7) 에서 보듯이하나의 AP 에서 3 개의 STA 을지원하는환 ( 그림 7) 차세대무선 LAN 시스템을이용한 1 AP, 3 STA 시연 경에서실험이이루어졌다. 현재 ASIC을위한작업을진행중에있으며 6월 Fab-in 예정에있다. Ⅵ. 맺음말 a/g에이어다양한멀티미디어서비스를위한초고속무선랜시스템을위해 IEEE n 중심으로 high throughput에대한표준안화가진행되었고, 현재 IEEE n에서는 draft 1.0 표준안을 2006년 3월회의를통해발표하였다. 이는수년내에 high throughput을요구하는무선랜칩셋시장의기대에만족시킬만한 200Mbps 이상의전송속도를보장하고실제 end-user 에게 100Mbps 이상의서비스를제공할수있게되었다. 이에광대역무 선칩셋업체는앞다투어 draft 표준안에기반한칩셋을선보이고있고표준안을완성해가고있다. 현재 ETRI에서는 n draft 표준안을기반으로하는칩셋개발이완성단계에이르렀으며, 이미그기능및성능에대해 FPGA를이용한시스템구축으로확인하였다. 앞으로네트워크, 오피스네트워크및휴대폰탑재칩등에대한대규모시장형성이예상되고있어경제적기대효과를기대할수있다. 또한선도기술확보에의한기술독점배제및통신시장개방에의한가격경쟁력확보, 초고속정보화시대에알맞은무선다중매체시대로의유도등사회적기대효과를예상할수있다. 이렇듯향후예측되는수요에대처하여경제적, 사회적으로발전을도모할수있다. 89

12 A-MPDU A-MSDU AC BA BPSK CDMA DA DSL DVR EDCA EWC GF GI HCCA 약어정리 Aggregated MPDU Aggregated MSDU Access Category Block Acknowledgement Binary Phase Shift Keying Code Division Multiple Access Destination Address Digital Subscriber Line Digital Video Recoders Enhanced Distributed Coordination Channel Access Enhanced Wireless Consortium Green Field Guard Interval Hybrid Coordination Channel Access HT OFDM High Throughput Orthogonal Frequency Division Multiplexing LDPC Low Density Parity Check MAC Media Access Control MIMO Multiple Input Multiple Output OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing QAM Quadrature Amplitude Modulation QPSK Quadrature Phase Shift Keying SA Source Address SAP Service Access Point SoC System on Chip STBC Space Time Block Codes TXOP Transmission Opportunity VOD Video on Demand WLAN Wireless Local Area Network WWiSE World Wide Spectrum Efficiency 참고문헌 [1] IEEE P802.11n/D1.0 Draft Amendment to STAN- DARD[FOR] Information Technology-Telecommunications and information exchange between systems-local and Metropolitan networks-specific requirements-part 11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) specifications: Enhancements for Higher Throughput, Mar [2] IEEE Part 11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications, Aug [3] IEEE b Part 11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) specifications: Higher-Speed Physical Layer Extension in the 2.4GHz Band, Sep [4] IEEE a Part 11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications: High-Speed Physical Layer the 5GHz Band, Sep [5] IEEE g Part 11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications Amendment 4: Further Higher Data Rate Extension in the 2.4GHz Band, June [6] Cenk Kose et al., WWiSE Proposal: High throughput Extension to the Standard, IEEE WG Mtg., Atlanta, GA, Doc. No.: n, Mar [7] Sean Coffey et al., WWiSE IEEE n Proposal, IEEE WG Mtg., Atlanta, GA, Doc. No.: n, Mar [8] Syed Aon Mujtaba et al., TGn Sync Proposal Technical Specification, IEEE WG Mtg., Atlanta, GA, Doc. No.: n, Mar [9] John Egan et al., Project: n TG High Throughput WLAN, IEEE WG Mtg., Berlin, Germany, Doc. No.: n, Nov [10] 민승욱, 최은영, 류득수, 이석규, 차세대고정및이동무선랜의기술동향, 통신학회지, [11] IDC Market analysis, Doc. No 33257, [12] &source=home [13] [14] do;jsessionid=dy363cfg0fv4jnp4h1tgnv40v1y HWMX38b21YQGWTyDJLnsNhCpd! ?re leaseid=544 [15] MtW8150.asp 90

슬라이드 1

슬라이드 1 Broadband IT Korea Standardization & Chip Development of IEEE 802.11n 2006.06.27 이석규 IEEE 802.11n 표준화동향 (1) IEEE 802.11n 802.11a/g 의전송속도를높이자는의도에서출발, 그후 MAC Throughput 향상목적추가 2002 년 5 월 HTSG (High Throughput