표준기술동향 WiMedia UWB 기반무선 USB 응용기술동향 최은창 TTA WPAN 프로젝트그룹 (PG 304) 의장, ETRI 소셜미디어서비스연구팀 1. 머리말 2. WiMedia UWB 와 WiMedia Alliance 미래유비쿼터스사회는무선기반의근거리통신인 프라를통하여개인공간창조를이룰수있으며이는소형, 저전력, 저비용의 WPAN 기술을통하여진화할것이라고예측되고있다. WPAN (wireless personal area network) 기술은 10~30m 거리에서저전력기반으로저속의센싱및액츄에이션데이터전송을위한저속 WPAN, 음성혹은오디오데이터전송에적합한중속 WPAN, 다양한멀티미디어데이터전송을위한고속 WPAN 으로구분될수있으며지그비, (universal serial bus) 블루투스, WiMedia UWB 기반의무선 USB 등과같은기술이각각해당된다. 최근에는다양한고속의멀티미디어응용의등장과서비스의발달등으로무선기반의데이터고속전송, QoS 보장, 보안등의기능을만족하는고속 WPAN 응용서비스에대한수요가증가하고있다. 본고에서는 MB-OFDM (multiband orthogonal frequency division multiplexing) 기반의 WiMedia UWB 표준및기술동향과이슈사항을살펴보고이의응용솔루션중에하나인무선 USB 표준규격및응용제품에대하여기술하고자한다. 2.1 WiMedia UWB FCC (Federal Communications Commission) 는 2002 년 2월에 3.1~10.6 GHz 주파수대역에서 -41.3dBm/MHz 이하의송신출력으로통신용주파수를허용하면서중심주파수의 20% 이상의점유대역폭을수용하거나 500MHz 이상의대역폭을보장하는무선통신을 UWB (ultra-wideband) 로정의했다. UWB 의가장큰장점은매우낮은출력으로다른통신시스템과의간섭을최소화하면서수백 Mbps 데이터전송속도를제공할수있다는것이다. IEEE 802.15.3a 는이러한고속 UWB 의전송표준을위하여설립된 TG (Task Group) 로서 2003 년모토로라를중심으로이중대역의 direct sequence 기반의 DS-UWB 방식을제안하여가전기기위주의응용서비스제공을위한노력을시작했다. 이와대립하여 PC 및 PC 주변장치에서고속의응용서비스제공을위하여인텔, 삼성전자, TI 등은 14개의부채널을사용하는 MB-OFDM 방식의전송표준을제안하여양진영간의고속 UWB 전송규격표준은약 3년정도의시간을소요하였으나결국은합의점을찾지못하고독자표준을제정하게되었다. 80 July August 2009
IT Standard & Certification WiMedia UWB는 2005 년 3월 WiMedia Alliance 가 MBOA (Multi-band OFDM Alliance) 를통합하면서통용된이름이며, 2005 년 12월 ECMA (Europe Computer Manufactures Association) 를통하여물리계층, MAC 계층, MAC-PHY 연동규격을포함하는고속 UWB 공통무선플랫폼으로자리잡게되었다 [1,2]. WiMedia Alliance 는 2005 년도 7월에물리계층규격 Ver. 1.1, 2008 년 10월에는 WiMedia Spectrum Extension Release(SER-PHY 규격 Ver.1.2) 를공식발표하였고 2010 년 2분기에최대전송속도 960Mbps 를지원하는 WiMedia Data Rate Extension release(dre-phy 규격 V.1.5) 를위한표준작업을진행하고있다. 2.2 WiMedia Alliance 2002 년에다수의 HD급영상콘텐츠를무선으로전송하기위한산업표준제정및시장활성화를위한산업체모임으로처음출발해, 2005 년에 MBOA 와결합하여 UWB 기술을이용하여고속 WPAN 솔루션개발및시장적용을위한 [ 그림 1] 과같은새로운사용자모델과 제품군을제시하면서글로벌산업표준작업을착수하여최근까지이분야의 de facto 표준기구로왕성한활동을했다. 특히 PC, 가전기기, 모바일기기등에 UWB 기술을적용하여다양한응용서비스를제공할수있는공통플랫폼정의, 다른무선기기와의공존및상호호환성을보장을위한인증, UWB 기술의시장진입가속화, UWB 주파수규제등에관하여중립적이며개방적인활동을주도했다. 그러나 2008 년중반기이후미국경제불황등의여파로 UWB 시장및관련개발업체의재정상태도넉넉지않아중도에 UWB 개발을포기하는업체들이발생하였다. 특히 WiMedia Alliance 를주도한인텔은무선 USB 보다는오히려유선 USB3.0 기술개발에집중하면서 WiMedia Alliance 의활동을대폭자제하여 2009 년 3월에는 WiMedia Alliance 가해체되는위기에놓이게되었다. 현재, WiMedia Alliance 는블루투스 SIG 와무선 USB Promoter Group 으로이관작업이진행중이며기존의 WiMedia 에서소유하고있는 IP (Intellectual Property) 이전에대한각기관의차이를줄이고있는중이다. WiMedia Personal Wireless Storage/Wallet Photo Printer Share video clips Music & Photos Photo & Video Clip Display SHARE and EXCHANGE Create New User Models not possible in the Cabled World Connecting PC, CE and Mobile Segments Media Center In Car Media center & video Multi Channel Speakers [ 그림 1] WiMedia UWB 의비전 : 새로운사용자모델과제품군 TTA Journal No.124 81
표준기술동향 멤버사들은비록두그룹으로산업표준이분리되어추진되어도 [ 그림 2] 와같이 One Radio Multi Protocol 기반의공통무선플랫폼개발을원하고있으며, 오히려기존의 WiMedia Alliance 와응용그룹별로이원화된인증체제를일원화할수있어제품및시장접근성이좋아질것으로기대하고있다 [3]. 3. 무선 USB 표준및기술동향 3.1 무선 USB 표준화동향무선 USB 는 Agere 시스템즈, 휴렛팩커드, 인텔, 마이크로소프트, NEC, 필립스, 삼성전자등 7개회사가주축이되는 USB-IF 산하무선 USB 프로모터그룹에서 2004 년 9월규격을개발하기시작해, 2005 년 5월무선 USB 1.0 규격을표준화했다 [4]. 이무선 USB 규격은전송거리 10m 이내에서고속의전송속도를제공하는무선 USB 규격을표준화한것으로, 목표전송속도는유선 USB 2.0 규격의속도와같은최대 480Mbps 를지원한다. 무선 USB 는광대역멀티미디어스트림과데이 터의전송이가능한최초의무선기술이고, 유선 USB 에서무선 USB 로쉽게전환할수있도록유선 USB 의 Host-to-device 구조, 사용모델및단순함을유지한다. 무선 USB 의기본적인전송기술은 UWB 무선플랫폼기반으로, WiMedia Alliance 에서표준화가진행되고있다. 무선 USB 프로모터그룹에서표준화하고있는규격은 < 표 1> 과같다. 무선 USB 프로모터그룹에서는무선 USB 개발자컨퍼런스를개최하여무선 USB 표준화및개발이슈를논의하고, 관련제품을전시하고있다. 2009 년도하반기에무선 USB 버전 1.1 규격이발표될예정이다. 3.2 무선 USB 기술동향및특징무선 USB 의무선전송매체인 UWB 는 10m 정도의근거리에서극초단파를이용해대용량동영상을고속전송할수있는기술이다. 3.1 10.6 GHz대의주파수를사용하는 UWB 의데이터전송속도는초당 100 500Mbps 로서, 종전근거리통신기술인 블루투스 (Bluetooth) 의최고 660 배에달하는속도다. 초광대역이라는뜻의 UWB [ 그림 2] WiMedia UWB 공통무선플랫폼과응용프로토콜 82 July August 2009
IT Standard & Certification < 표 1> 무선 USB 의주요규격 번호 규격명 버전 일자 1 Wireless Universal Serial Bus Specification Revision 1.0 2005. 5 2 Wireless Universal Serial Bus Specification Errata on Revision 1.0 as of July, 2005 Revision 1.0 2007. 2 3 Association Models Supplement to the Certified Wireless Universal Serial Bus Specification Revision 1.0 2006. 3 4 WUSB Command Verifier(WUSBCV) Compliance Test Specification Revision 1.0 2006. 9 5 Device Wire Adapter(DWA) Test Specification Designed using the Certified Wireless USB Base Specification Revision 1.0 2006. 9 광대역통합망 홈시어터클러스터 홈오피스클러스터 무선 LAN 무선 USB PC 클러스터 홈오디오클러스터 게임클러스터 [ 그림 3] 무선 USB 사용모델 는저전력고속전송기술로정확한위치감지를위한레이터응용과단거리 (10m) 고속전송 ( 최대 480Mbps) 응용의두가지용도가예상되며, 휴대폰에서 PC나 PMP (Personal Multimedia Player) 로의동영상전송, 민간항공기의충돌방지장치및고도계, 지하매설물이나광산물추적을위한지반침투레이더시스템, 건물벽속의구조물을찾기위한침투식별레이더시스템등의다양한분야에활용될수있다 [5]. [ 그림 3] 은무선 USB 사용모델을나타내고있다. 무선 USB 는유선 USB 의성공을발판으로삼아유선 USB 의성능과보안기능에무선의편리함을추가한기술이다. 무선 USB 의호스트와디바이스의관계는점 대점으로직접연결되는스타형토폴로지이다. 이러한하나의무선 USB 호스트와여러무선 USB 디바이스들을일컬어클러스터 (cluster) 라고한다. 무선 USB 의호스트는 127 개의디바이스들을논리적으로연결할수있고, 호스트가클러스터내의디바이스들과의데이터전달을시작시키며, 스케줄링을하고, 각각연결된디바이스에게타임슬롯들과대역폭을할당한다. 클러스터들은최소한의간섭을가지고공간적환경에서중첩될수있으므로, 같은무선셀내에서여러개의다른무선 USB 클러스터들이공존할수있다. 무선 USB 는유선 USB 와하향호환성을지원하며, 유선 USB 디바이스들과호스트들을사용할수있다. 같 TTA Journal No.124 83
표준기술동향 은호스트에관련되지않고클러스터들또는디바이스들간의데이터교환을가능하게하는방법이필요할것이다. 이러한방법은두개의호스트들 ( 즉한개의망 ) 간의 2차연결또는같은호스트에의해관리되지않는두개의클러스터들간에데이터를교환하는방법이될것이다. 무선 USB 는무선전송매체로서 UWB 를이용하는데, UWB 는고속전송이가능하고, 소비전력이낮으며, 도청이어렵고, 보안성이우수하며, 정확한위치인식이가능하다는특징을가진다. 무선 USB 의목표전력은초기에는 300mW 이하이고, 최종적으로는 100mW 이하가될것이다. 따라서, 배터리수명이오래갈수있도록 idle 상태에서는전력소모를중지하고 sleep 모드에있다가요청시깨어나도록하는전력관리기술이필요할것이다. 장치연결과관련하여무선 USB 는기존수십억개의유선 USB 에대하여완전한하향호환성유지, 최대 480Mbps 의전송속도유지, 단순하고저렴한가격의구현, 유선 USB 와같은수준의보안을제공, 사용의편리성을위하여복잡도를호스트에한정시키는비대칭호스트중심의호스트 -디바이스연결구조제공등과같은특징을지원하도록설계되어있다. 3.3 무선 USB 응용제품무선 USB 는 PC 시장에서의유선 USB 의성공과가전기기시장에서의무선기술에대한요구의증대라는이점을가진다. 무선으로의이동은기존의시장에새로운활력을주고특히고속전송속도를이용하는멀티미디어장치들을위한새로운시장의창출에기여한다. 예를들어무선 USB 는무선으로고화질비디오를송신할수있는디지털 AV 장치뿐만아니라, 더적은수의 I/O 커넥터와더욱밀집된설계를갖는차세대노트북 PC를가능하게한다. 실제상용제품으로출시되고있는무선 USB 제품은 Hubs & Adapter, Docking station, Laptop, PC 주변장치등으로분류된다. Hubs & Adapter 제품은 BELKIN 사, D-LINK 사, CABLE UNLIMITED 사, OLIDATA 사등의제품이있고무선 USB docking station 은 KENSINGTON 사의제품이있다. 또한무선 USB 기능을가지고있는 Laptop 은 DELL 사, LENOVO 사, TOSHIBA 사의제품이있으며 IMATION 사는 PC 주변장치를시장에출시했다. [ 그림 4] 는 BELKIN 및 D-LInk 사의 Hubs & Adapter 제품과 DELL, LENOVA, TOSHIBA 사의 Laptop 을보여주고있다. Wireless USB Hub&Adapter LENOVO - Thinkpad T61/T61P DELL - Inspiron Series DELL - XPN Notebooks TOSHIVA - Portege R400&Wireless Model 1720 Model 1520 Model 1525 XPS M1730 XPS M1530 XPS M1330 [ 그림 4] 무선 USB 관련상용제품들 84 July August 2009
IT Standard & Certification 4. 맺음말 국내에서는 ETRI, 삼성전자, LG 이노텍등에서관련 칩, 모듈, 응용솔루션을개발하고있으며, 2009 년 7 월 본고에서는 WiMedia UWB 표준및기술동향과이슈사항을살펴보고이의응용솔루션중에하나인무선 USB 표준규격및응용제품에대하여살펴보았다. 2008 년도이후미국을비롯한세계각국의경제위기 현재 TTA 의 PG304 를통해무선 USB 규격 1.0 을국문화하여정보통신단체표준을추진중이며이는이분야와관련된개발자에게무선 USB 표준기술을좀더손쉽게이해할수있는기회를제공할것으로기대한다 [6]. 로인한여파로 UWB 관련개발및시장침체가여전 하고 One Radio Multi Protocol 을지향하는 WiMedia Alliance 의조직이관이분명히결정되지않은상태이지만, 최근 PC/ 디지털기기 / 모바일기기등에서필요로하는멀티미디어콘텐츠의고속 / 고품질 / 저전력전송요구에대한유일한해결책인 WiMedia UWB 기술은무선랜이나블루투스의경우와유사하게잉태의시기를겪은후가까운시일내에우리곁에서보편적으로사용될것으오예측된다. 또한 2008 년도초기부터무선 USB 모듈이실장된노트북, 하드디스크, 허브등의제품이출시되면서케이블이없는깨끗한공간창출및 [ 참고문헌 ] [1] WiMedia Alliance, http://www.wimedia.org [2] ECMA, http://www.ecma-international.org [3] 정창모, 김용석, UWB 표준화동향, 정보처리학회지, 제 16 권 3호, 2009.5, pp12-17 [4] Certified Wireless USB from the USB-IF, http://www.usb. org/developers/wusb [5] 허재두, 이현정, 박광로, 남윤석, WiMedia UWB 기술동향, 전자공학회지, 제34 권제2 호, 2007.2, pp157-168 [6] TTA, http://committee.tta.or.kr/pg304 그린 WPAN 기술로진화될것으로기대된다. 정보통신용어해설 무파일웜 Fileless Worm[ 정보보호 ] 파일형태로존재하지않고기억장소에서만존재하며시스템의취약점을이용해네트워크로전파되는웜. 파일로존재하지않으므로파일검사기반의백신프로그램으로는진단에한계가있다. 코드레드웜 (CordRed worm) 이여기에속한다. TTA Journal No.124 85