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무선 홈 네트워크, 어떤 것들이 있나!

홈 네트워크 시장은 새로운 신흥시장으로 2010년까지 상당히 빠른 성장세를 보일 것으로 전망되고 있다. 특히 홈게이트웨이와 홈 서버 시장이 높은 성장률을 나타낼 것으로 예상된다. 가트너그룹에 따르면 홈 네트워크의 세계시장은 2002년 407억달러에서 2007년 1,026억달러, 2010년에는 1,620억 달러로 연평균 19%대의 성장을 예상하고 있다. 산업 분야별 성장에서도 기기 성장률의 강세 속에 서비스, 솔루션분야의 큰 성장과 함께 게이트웨이와 서버 분야가 지속적인 성장이 기대된다.

시장조사 기관인 IDC는 2003년부터 전 세계적으로 홈 네트워크 가구수는 연평균 25% 성장을 기록, 2008년에 이르면 전 세계 가구 가운데 1억1,000만 가구가 홈 네트워킹을 구축할 것으로 전망했다.

홈 네트워크 핵심기술은 a) 홈서버와 홈 게이트웨이 등 가정내 정보 가전기기를 하나로 묶어주고 외부의 네트워크와 연결시켜 주는 역할을 하는 홈 플랫폼, b) 유무선 홈 네트워킹, c) 지능형 정보가전, d) 상이한 기기들과 하드웨어, e) 응용프로그램간의 차이를 메워 네트워킹이 가능하도록 하는 지능형 미들웨어 등으로 구분된다.
홈 네트워크에서 가장 빠른 기술발전이 이루어지고 있는 분야는 무선 네트워크 분야라 할 것이다. 다양한 무선 네트워크 기술들이 시장선점에 나서고 있다. 이에 무선 홈 네트워크의 종류와 각 특징들을 살펴본다.

1. WLAN

무선주파수 기술을 이용한 무선 홈네트워킹 기술이다.

무선기술인 IEEE802.11x는 IEEE(The Institute of Electrical and Electronics Engineers, INC.)에서 규정한 무선LAN규격이다. 당초 규격은 2.4Ghz대역의 전파를 이용한 방식과 적외선을 이용한 방식이 표준화 되었고 전송속도는 1-2Mbps, 전송거리는 100m정도였다. 전송속도의 고속화 등의 요청에 따라 2.4GHz대 상에서는 11Mbps의 전송속도를 실현한 IEEE802.b 및 54Mbps의 전송속도를 실현한 IEEE802.11g, 5GHz대를 사용한 IEEE802.11a등의 확장사양이 있다. 이외에도 QoS를 지원하는 IEEE802.11e, 보안 기능을 높인 IEEE802.11i, 100Mbps의 고속화를 도모하는 IEEE802.11n등의 규격화가 진행되고 있다. IEEE802.11은 무선LAN의 규격으로 현재 보급이 진행되고 있는 공중무선LAN에도 이용되고 있다.

향후 4세대 이동통신 인프라와 연계되고 홈에서는 초고속 유선 네트워크와 연계되어 끊김 없는 데이터 전송서비스를 제공할 것이다.

2. WPAN

PAN(Personal Area Networks)은 대개 10 m 안팎의 개인 영역 내에 위치한 정보기술 장치들 간의 상호 통신을 말한다. 예를 들면 노트북 컴퓨터와 PDA 및 휴대용 프린터를 가지고 여행하는 사람은 일종의 무선 기술을 이용하여 서로 간에 플러그를 꼽지 않고서도 이 장치들을 상호 연결시킬 수 있게 되는 것이다. PAN은 일반적으로 인터넷이나 기타 다른 네트워크에도 회선 없이 연결시킬 수 있다. 무선이라는 의미의 Wireless라는 단어를 앞에 붙여 만든 WPAN이라는 용어도 PAN과 같은 뜻으로 사용되고 있는데, 그것은 어떤 종류의 PAN이라 하더라도 무선 기능을 갖추는 것은 기본이기 때문이다. 개념적으로 PAN과 무선 LAN과의 차이는 PAN이 한 개인을 지원하는 것에 초점을 맞춘 것에 비하여, 무선 LAN은 회선 연결 없이 다수의 사용자를 지원하는 것이다.

PAN의 또 다른 용례로는, 인간 신체의 전도성을 데이터 네트워크로 활용하여 인접한 컴퓨터들과 디지털 정보를 교환 할 수 있는 착용식 컴퓨터 장치를 가능하게 한다는데 있다. 예를 들어, 명함 크기의 송수신 장치를 각각 착용하고 있는 두 사람이 악수를 하는 동안 정보를 교환하는 것을 상상해 볼 수 있다. 이렇게 악수를 하는 것과 같이, 신체 접촉을 통한 데이터 전송을 링크 업이라고 말한다. 인간 신체의 자연 염도는 몸을 양호한 전기 도체로 만들어준다. 전기장은 두 사람이 악수를 할 때 신체접촉을 통해 수 피코 암페어 정도의 아주 작은 전류를 전달할 수 있다. 악수는 전기회로를 구성하여 전자우편 주소와 전화번호 등과 같은 개인 데이터를 다른 사람의 노트북 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치들에 전송하게 된다. 사람들의 의복도 이러한 데이터 전송의 원리로 작용할 수 있다.

WPAN(Wireless Personal Area Networks)은 비교적 짧은 거리 내에서 비교적 적은 사용자간에 정보를 전달하는 데 목적이 있다. WPAN은 기반시설과 거의 상관이 없으므로 다양한 장치에 구현할 수 있는 값싸고 전력효율이 좋은 솔루션이다. 그리고 적용되는 장치는 컴퓨터, PDA, 휴대용 컴퓨터, 프린터, 마이크, 스피커, 헤드셋, 바코드 판독기, 센서, 디스플레이, 호출기, PCS폰과 같이 몸에 지니거나, 가지고 다니면서 사용할 수 있는 것 들이다. IEEE 802.15.3 TaSKT Group에서 표준으로 채택된 High Rate WPAN기술은 70m의 짧은 거리에서 고속의 데이터 전송을 요구하는 기기들간의 무선 네트워킹 기술이고, IEEE 802.15.4의 Row Rate WPAN은 20kbps, 40kbps, 250kbps의 세 개 속도만을 지원하는 기술로 초저가의 센서 네트워크를 구현하기에 적합한 기술이다.

3. UWB

3.1GHz부터 10.6GHz까지 7.5GHz의 초 광대역 주파수 밴드를 사용하여 초고속 디지털통신, 위치추적 및 지질탐사, 충돌방지 시스템 등에 광범위하게 사용되는 기술이다.
무선 디지털 펄스라고도 알려져 있는 초광대역은 단거리 구간에서 저전력으로 넓은 스펙트럼 주파수를 통해 많은 양의 디지털 데이터를 전송하기 위한 무선 기술이다.
초광대역 무선장치는 0.5 mW 정도의 저전력으로 70m의 거리까지 대용량의 데이터를 전송할 수 있을 뿐 아니라, 고전력과 좀 더 제한적인 대역폭에서는 신호를 반사하는 문이나 기타 다른 장애물들을 통과하여 그 너머까지 신호를 전송할 수 있다. 초 광대역은 포켓용 무선장치 등을 데스크탑 컴퓨터와 접속시켜주는 또 다른 표준 단거리 무선 기술인 블루투스와 비교될 수 있다.

초광대역은 매우 넓은 스펙트럼에 걸쳐 반송파에 매우 정확히 시간이 맞추어진 디지털 펄스를 동시에 퍼뜨린다. 송신기와 수신기는 1018분의 1의 정확도로 신호를 송수신하기 위해, 서로 조화롭게 동작해야 한다. 이미 사용되어지고 있는 어떤 주파수 대역에서, 일반적인 경우보다 전력을 적게 소모하고, 예측 가능한 배경 잡음이 적어서 이론적으로 아무런 간섭현상이 없는 초 광대역 신호를 만드는 것도 가능하다. 초 광대역 기술을 사용하려고 시도하고 있는 타임 도메인이란 회사는 IBM이 만든 1.25 Mbps 속도로 전송하는 것이 가능한 마이크로칩을 사용하고 있지만, 수십 Mbps의 데이터 전송도 가능한 잠재력이 있다고 말한다. 참고로 미연방통신위원회는 초 광대역을 상업적으로 이용하는 것을 2002년 2월 승인했다.

4. Bluetooth

약10m 이내의 거리에서 다양한 기기간에 통신을 가능하게 하는 저전력, 저가의 근거리 무선통신기술이다.

가장 각광 받았던 홈 네트워크 기술이었으나 낮은 데이터 전송률과 동시에 통신에 참여할 수 있는 기기수가 8개로 제한되는 등 한계가 있어 크게 활성화 되지 못하고 있다. 근거리에 놓여 있는 컴퓨터와 이동단말기 가전제품 등을 무선으로 연결하여 쌍방향으로 실시간 통신을 가능하게 해주는 규격을 말하거나 그 규격에 맞는 제품을 이르는 말이다.

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1994년 스웨덴의 에릭슨(Ericsson)사가 처음 연구하였으며, 1998년 2월 에릭슨이 주축이 되어 IBM, 인텔, 노키아, 도시바 등이 참여하여 결성한 블루투스 SIG(Special Interest Group)에 의해 본격화되었다. 2001년 12월 마이크로소프트와 3Com, 루슨트테크놀러지, 모토롤라 등의 참여로 전 세계적 규격으로 자리 잡았다.

10세기 덴마크와 노르웨이를 통일한 바이킹 헤럴드 블루투스(H a r a l d Bluetooth;910~985)의 이름에서 따온 명칭으로, 블루투스가 스칸디나비아 반도를 통일한 것처럼 개인용 컴퓨터와 휴대전화 및 각종 디지털 기기 등을 하나의 무선통신 규격으로 통일한다는 상징적 의미를 지닌다. 처음에는 프로젝트명으로 사용했으나 브랜드 이름으로 발전하였다.

휴대폰과 노트북 컴퓨터에 우선적으로 적용되는데, 휴대폰의 응용분야는 무선헤드셋과 인터넷 접속, 인터콤, 무선전화, 휴대폰의 복합기능을 갖는 전화를 들 수 있다. 복합기능의 경우, 집에서는 무선전화기 모드로 자동전환되며, 사무실 등에서는 사설 교환망과 연결되어 인터콤으로 사용할 수 있다. 무선 헤드셋의 경우, 휴대폰을 꺼내지 않고도 전화를 걸거나 받을 수 있다. 또한 휴대폰으로 자판기를 이용하거나 지하철 승차시 요금을 자동적으로 지불하는 등 휴대폰을 이용한 전자상거래에도 적용된다.

노트북 컴퓨터의 경우에는 휴대폰을 통한 인터넷 접속을 들 수 있다. 또한 휴대폰과 노트북 컴퓨터 간의 데이터 교환이 가능해진다. PCMCIA 카드나 USB Dongle 형태의 제품으로 보급되거나 신규 출시되는 노트북 컴퓨터에는 본체 내에 내장될 수도 있다. 이외에도 컴퓨터 주변기기는 물론 가전제품, 자동차 등에까지도 적용될 수 있다.

5. ZigBee

저가, 저전력으로 가정, 빌딩, 공장 자동화 등을 목표로 개발된 저속 무선 통신기술로 868 MHz, 902-928 MHz 및 2.4 GHz에서 동작하는 무선 개인영역 통신망 규격이다. 무선 개인영역 통신망이란 주변장치 접속이 무선으로 이루어지는 개인영역 통신망을 말한다.

ZigBee를 사용하면 무선 개인영역 통신망 내에서 통상 50m 이내의 거리에 떨어져 있는 주변장치들 간에 최고 250 Kbps의 속도로 데이터를 주고받을 수 있다. 1mW의 낮은 출력에도 10m거리 이내에서 무선통신이 가능하여 댁내에 산재해 있는 센서들을 하나의 네트워크로 구성할 수 있는 센서 네트워크로서 가장 가능성이 높은 기술이다. ZigBee는 IEEE-SA에 의해 승인된 802.15 규격에 기반을 두고 있다.

ZigBee는 충격계수가 낮은 환경에서 높은 데이터 처리 효율을 제공한다. 따라서 ZigBee는 가정과 기업 그리고 제어기기와 센서가 주로 사용되는 산업자동화 등의 분야에 이상적이다. 이러한 주변장치들은 낮은 전력에서도 동작하며, 이러한 특성은 통상 0.1% 이하로 매우 낮은 충격계수와 더불어 배터리를 보다 오랫동안 쓸 수 있게 해준다는 것을 의미한다. ZigBee에 잘 맞는 활용 예로는 HVAC, 조명 시스템, 침입탐지, 화재 감지, 그리고 비정상 사태의 감지 및 통보 등의 분야가 있다. ZigBee는 피어투피어, 성형, 망형 등 대부분의 네트웍 형상과 호환성이 있으며, 단일 무선 개인영영 통신망에서 최대 255개의 주변장치를 다룰 수 있다.

6. Wireless 1394

멀티미디어 데이터를 54Mbps의 속도로 고속 무선 전송함으로써, IEEE 1394 크러스터간 또는 방과 방간의 통신 기능을 제공한다.

IEEE1394 기술은 오디오/비디오 기기의 디지털화에 따라, 멀티미디어 서비스의 전개에 따라 이들간의 공통된 새로운 인터페이스가 필요하고, 이로 인해 발생한 직렬 버스 방식을 이용한 디지털 인터페이스 기술이다. 이는 대량의 멀티미디어 데이터를 실시간으로 전송할 수 있는 통신 기술로서, 등시성 전송이 가능하지만, 상대적으로 먼 거리에 위치한 IEEE1394 장치까지 네트워크를 구성하려면 전송 거리에 한계가 있고 새로운 전송 선로를 포설해야 하는 단점을 가지고 있다. 따라서 IEEE1394 기술을 탑재한 정보가전기기들이 증가하고 이 기기들이 10m 이상 떨어진 가정 내의 여러 장소에 존재함에 따라 IEEE1394로 연결된 클러스터를 무선 랜이나 UWB와 같은 무선 기술로 연결하여 홈네트워크를 구성하려는 요구가 증대하고 있다.

그러나 현재의 무선랜 기술은 일반 데이터의 전송에만 국한되기 때문에 대량의 멀티미디어 통신에는 부적합하다. 따라서, 무선 1394 기술은 유선 영역을 IEEE1394로 접속하고, 무선 영역을 UWB로 접속하는 방식으로 IEEE1394와 무선 기술과의 프로토콜 정합을 통하여 하나의 시스템으로 구성하게 된다.

아이씨엔 매거진 2008년 06월호

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