이대영 기자
20세기말, 많은 이들이 21세기에는 무선의 시대가 올 것이라고 예상한 것처럼 현재 무선 기술은 우리 주변에 널리 확산되고 있다. 특히 1980년대부터 발전한 이동통신기술은 1990년대부터 폭발적인 성장과 함께 우리네 생활 패턴마저 바꿨으며, 기술 발전에 대한 기대는 나날이 더 커져만 갔다. 2000년 이전 대부분의 무선 기술들이 새로움으로 가득 차 있었지만, 2007년 현재 차세대라 불리는 무선 기술 중에는 최근에 발명된 기술은 거의 없다. 달리 말하자면, 2000년 이후 차세대 무선 기술은 시장 가능성에 초점이 맞춰진 것이다.
2000년도 차세대 무선 기술
2000년은 PAN, 무선 LAN, WAN 등의 전송거리별로 구분되어진 무선 기술들이 급속도로 상용화에 접어드는 시기였다. PAN 영역에서는 블루투스가, 무선 LAN에서는 최대 11Mbps 전송속도의 IEEE 802.11b가 상용화를 앞두고 있었다. 그러나 무선 통신 기술의 차세대의 대표주자는 WAN에서의 IMT 2000이었다.
이동통신은 무엇보다도 새로운 시장을 개척해야 하는 PAN이나 유선 인터넷이 들어갈 수 없는 곳을 무선으로 대체하는 무선 LAN보다 시장이 훨씬 컸으며, 시장접근성에서도 뛰어났다.
100년이라는 긴 세월의 통신 역사가 이동통신 기술의 발전 가능성을 대신 증명하고 있었다. 긴 세월동안 일반인에게 전화가 필수적인 통신 수단으로 자리잡고 있었기 때문에 이동성이 덧붙여진 이동통신을 받아들이는 데는 그리 오랜 시간이 걸리지 않았다.
초기 이동통신은 기존 유선 전화를 무선으로 사용한다는 것이 주된 목적이었지만, 차세대 이동통신은 아날로그 방식에서 IP 방식으로 전환하고 음성 커뮤니케이션뿐만 아니라 데이터와 동영상을 포함한 멀티미디어의 수단으로써 가능성을 열었다. 통신업체들을 인터넷이 보여준 막대한 비즈니스 기회를 이동통신에서도 맞이하기 위해 막대한 투자를 감행했다.
무선 통신의 대표 주자, IMT 2000
2000년 전송거리별 무선 기술 중 가장 빠른 진화와 시장 성장세를 보인 부문이 바로 WAN 영역에서의 차세대 무선기술로 불리워진 IMT 2000이었다. 2000년 당시 이동통신시장은 고도의 성장세를 구가하고 있었으며, 1990년대부터 차세대 이동통신 기술에 대해 막대한 투자를 감행했다.
IMT 2000(International Mobile Telecommunication 2000) 기술은 기존 전화나 ISDN과 같은 고정 통신망 서비스에 하나 이상의 무선 링크를 사용해 접속하도록 하는 이동통신 시스템이다. 또한 기존 통신 시스템의 가장 큰 문제점인 단말기의 이동성과 전송속도의 한계를 극복하고 세계 표준을 통해 전 세계 어디서나 동일한 단말기로 통화를 할 수 있는 시스템이다.
IMT 2000이 가장 크게 개선된 점은 데이터 서비스의 보편화다. 이는 음성 위주로 서비스를 할 수 있도록 제공했던 이동통신 시스템 구조에 근본적인 변화를 가져 왔다. 데이터를 음성과 분리해 서비스를 제공하는 새로운 시스템이 추가되기 시작한 것이다.
이는 1990년대 이후 급격히 증가하는 인터넷의 데이터 사용을 무선 분야까지 확대하기 위함이었다. 즉 기지국으로 들어오는 음성과 패킷 데이터는 기지국 제어기에서 분리돼 음성은 과거의 교환기로, 데이터는 패킷 교환기로 별도의 경로로 서비스가 이뤄지면서 인터넷에 적합한 빠른 무선 접속 기술을 요구하게 됐다. 이런 요구가 IMT 2000 시스템 개발에 더욱 박차를 가하게 됐다.
1985년부터 IMT 2000을 개발한 ITU는 2GHz대역에서 2000년에 서비스를 시작한다는 목표였기 때문에 2000이라는 이름이 붙여졌다.
당시 국제전기통신연합(ITU)의 규격에 따르면, IMT 2000은 휴대폰 사용자가 정지하거나 걷는 정도의 속도로 움직일 때는 최고 384Kbps, 고속 이동에서는 128Kbps, 고정 또는 장착된 2Mbps까지 전송속도를 낼 수 있는 기능을 갖고 있어야 한다는 것이었다.
ITU는 2000년에 5개의 무선접속규격을 표준으로 승인했는데, 북미 방식의 CDMA2000과 유럽 방식의 WCDMA 방식이 표준으로 포함됐다. 핵심 네트워크는 ANSI-41의 북미식과 GSM-MAP의 유럽식으로, 2개의 기술 표준을 사용하고 향후 IP 기반의 네트워크로 통합할 것을 권고했다. ITU가 정의한 IMT 2000 기술 표준은 ITU-R M.1457 권고안에서 기본 규격을 정의하고 있으며, 상세한 규격은 규격을 제안한 표준화 기관을 참조하고 있다.
1992년 WARC 92에서 2GHz대 총 230MHz(1885~2025MHz, 2100~2200MHz)를 IMT 2000 대역으로 지정하게 됐으며, 2000년 10월 국내에서 세계 최초로 CDMA2000 방식으로 IMT 2000 서비스를 시작했다.
호환 안되는 3G 이동통신, 동기식과 비동기식
IMT 2000은 크게 CDMA 2000인 동기식과 WCDMA인 비동기(Asynchronous)식으로 나뉜다. 1990년 말 국내에서는 IMT 2000 선정 과정에서 동기식이냐, 비동기식이냐를 놓고 치열한 논쟁이 벌어진 바 있다.
통신을 하기 위해서는 우선 정보를 받는 사람은 보내는 사람이 언제 보냈는지를 알아야 한다. 이와 같이 정보를 보낸 시각을 정확히 맞추는 기능이 동기(Synchronization)라고 한다. 이 동작은 비트 단위로 데이터를 보내는 디지털 통신에서 필수적인데 통신 네트워크 상에서 데이터 송수신 시각을 일치시켜 오류가 없는 정보를 송수신하는 것은 매우 중요하다.
그런데, IMT 2000 시스템의 동기식과 비동기식의 구분은 동기를 하는가, 안 하는가의 기준이 아니라 동기를 위해 GPS 신호를 사용하는 것인가, 아닌가의 차이다.
동기식이든 비동기식이든 CDMA 방식이므로 기지국과 이동국이 통신하기 위해서는 기지국의 고유한 코드가 있어야 한다. 그런데 기지국과 기지국이 서로를 구별하는 방법으로 동일한 코드를 가지고 시작점을 달리하는 방식과 완전히 다른 코드를 사용하는 방식이 있다.
CDMA 2000의 경우 동일한 코드를 사용하면서 시작점을 달리하는 방법을 이용했다. 이것은 모든 기지국이 동일한 코드를 발생하는 회로를 가지면서 출력되는 코드의 시작점만 다르게 해 사용한다는 것을 의미한다. 이때 기지국간의 코드가 구분되기 위해서는 시간 지연에 의해 동일한 코드가 되지 않도록 코드 값이 차이가 나야 하는데 CDMA 2000의 경우 64칩(chip)만큼 차이가 나며 1칩의 지연은 약 244m이므로 15.6km 떨어진 점의 기지국이 동일한 코드를 갖게 됨을 의미한다. 한편 동일한 코드를 이용하므로 항상 모든 기지국이 동일한 시간을 기준점으로 삼기 위해 GPS 위성을 사용하게 되는데, 이것을 동기식이라고 한다. 동기식의 원천 기술은 미국 퀄컴이 보유하고 있다.
비동기식의 WCDMA는 기지국을 구별하기 위해 GPS를 사용하지 않으며 동일한 코드를 이용하지도 않는다. 각 기지국은 단말기의 데이터 수신 시간을 알려주기 위해 모든 기지국이 사용하는 특수코드를 전송한다.
단말기는 시간을 맞춘 후 해당 기지국 그룹의 식별코드를 통해 8개의 기지국이 속한 그룹을 확인한다. 그리고 8개 기지국 가운데 자신이 접속할 기지국을 최종 확인한다. 이 경우 동기식과 같이 동일한 기준 시간을 확인할 필요가 없다.
GPS를 이용하지 않으므로 WCDMA는 기지국을 구별하기 위해 별도의 기지국 식별 코드를 이용해야 한다. 단말기가 자신이 접속하는 기지국을 찾기 위해 여러 기지국 코드를 비교하는데 기지국 코드의 생성회로가 기지국마다 다르므로 동기 방식과 비교해 작업이 복잡하다. 비동기식은 유럽의 에릭슨, 노키아 등의 기술력을 바탕으로 하고 있다.
두 방식 모두 CDMA 기술에 기반하고 있고, 음성과 화상서비스는 교환기를 통해, 데이터 서비스는 IP 방식으로 처리하는 원리까지는 동일하지만 무선 주파수와 데이터를 처리하는 과정이 달라 어떤 방식을 채택하느냐에 따라 단말기와 기지국, 시스템 등의 장비와 모뎀칩셋과 무선칩 등 내부 부품이 달라지게 돼 호환이 불가능하다.
이 두 방식의 차이를 요약하면, 휴대폰으로 통화할 때는 송신자와 수신자의 신호주기가 일치해야 하는데, 동기식은 GPS 인공위성을 이용해 지상에 있는 이동통신 기지국의 신호주기를 항상 똑같게 동기화한다. 반면 비동기식은 통화할 때만 인위적으로 맞춰준다.
일반적으로 동기식은 비동기식에 비해 전송효율이 높다는 것이 장점이며, 데이터 전송시 문자를 조립하는 별도의 기억장치가 필요하기 때문에 가격이 다소 높다는 단점이 있다고 전해진다.
동기식을 선호하는 국가는 미국, 멕시코 등 북미이며, 비동기식을 따르고자 하는 지역은 유럽, 남미, 아시아(일본, 중국 등), 아프리카, 오세아니아 등이다.
국내에서는 2세대 이동통신에서 동기식인 CDMA만을 채택했다. 3세대에서는 비동기와 동기를 모두 채택했다. 비동기식 사업자에는 SK텔레콤과 KTF가, 동기식에는 LG텔레콤이 선정됐다 그러나 동기식의 경우 LG텔레콤에 떠맡기는 상황을 연출해 지난해 IMT 2000 사업권을 포기하기에 이르렀다. 국내 차세대 이동통신 시장은 사실상 3세대에는 비동기식으로 돌아선 것이라고 봐야할 것이다.
IEEE 802.11 표준, 무선 LAN 기술 발전의 토대 마련
이동통신 시장의 급속한 성장과 달리 무선 LAN 시장은 좀처럼 성장하지 못했는데, 본격적인 성장의 토대를 이루게 된 것은 1997년 무선 LAN의 표준화 성공이다. 물론 무선 LAN 기술은 표준 이전부터 10년 이상 기술이 축적됐으며, 그 기반이 되는 스프레드 스펙트럼(Spread Spectrum) 방식은 미국 국방부에서 사용해 검증된 기술이므로, 가장 신뢰성 높은 무선 데이터 통신 기술이었다는 점도 성장의 토대가 된다.
2000년에 들어서면서부터 무선 LAN 시장은 성장을 시작했는데, 이는 IEEE 802.11b 호환성 보장 인증인 와이파이(Wi-Fi)의 활성화에서부터였다.
무선 LAN 기술이 처음 시장에 소개된 것은 1990년대 초로 거슬러 올라간다. 군수용으로 무선기기를 제조하던 프록심(Proxim), 심볼(Symbol) 등의 무선 장비 업체들은 1980년대 말 비허가대역(unlicensed band)이 개인 용도로 활용할 수 있도록 허가되자 무선 LAN 장비 시장에 처음 뛰어들었다. 이 업체들에 의해 주로 OEM 형태로 대기업에 납품되던 초기 무선 LAN 제품은 기술적으로 구현하기 쉽고 성능이 우수한 FHSS 변조 방식에 1.6Mbps의 전송 속도를 지원하는 제품들이 대부분이었으며, 주로 유선 선로를 포설하기 어려운 백화점, 창고, 호텔 등의 특수한 장소나 업무상 무선이나 이동성이 요구되는 작업 환경에서 제한적으로 사용돼 왔다.
무선 LAN 기술이 새로운 전환을 맞이하게 된 것은 그동안 별다른 표준 없이 업체 독자 기술로 개발돼 오던 무선 LAN 기술을 1997년 미국 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)에서 통합해 IEEE 802.11로 표준화한 것이다.
하지만 IEEE 802.11에서는 FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum), DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum), IR(Infrared) 등의 3가지 물리 계층만을 규정하고 있다. 특히 각 물리 계층 간에는 호환성이 보장되지 않았기 때문에, 한때 FHSS 지지 업체와 DSSS 지지 업체 간에 대립은 치열했었다.
FHSS 방식의 승리로 굳어지는 것처럼 보였던 무선 LAN 시장은 1999년 9월 IEEE에서 루슨트 등이 제안한 DSSS/CCK(Complementary Code Keying) 변조 방식을 기반으로 하는 IEEE 802.11b 고속 무선 LAN 규격이 표준화되면서 대세는 급격히 DSSS 진영으로 넘어오게 된다.
표준화 당시 DSSS 방식만이 표준으로 선정될 수밖에 없었는데, 그 이유는 기존의 FHSS 방식은 채널 당 대역폭이 1MHz로 제한되어 있어 미국 FCC 규정을 위반하지 않고는 2Mbps 이상의 고속 전송이 불가능했기 때문이다.
와이파이, 무선 LAN 시장 성장의 원동력
1999년 9월 기존의 802.11 표준에 덧붙여 새로운 고속 물리 계층 규격으로 개발된 IEEE 802.11b는 CCK 변조 방식을 사용해 2.4GHz ISM(Industrial, Scientific, and Medical) 대역에서 물리 계층에서 최대 11Mbps까지 전송할 수 있도록 설계됐다. IEEE 802.11b는 802.11 표준의 MAC 계층과 DSSS 물리 계층 규격을 그대로 사용하면서 5.5/11Mbps의 고속 데이터 전송 시 확산 대역 방식으로 CCK 변조 방식을 사용하므로 기존의 DSSS 방식 장비와 하위 호환성을 유지할 수 있다.
1997년 표준으로 제정된 IEEE 802.11의 표준 기술이 무선 LAN 시장에 많은 제조업체의 참여를 앞당겼다면, 실질적으로 제조업체들의 제품 호환성을 보장해주고 무선 LAN 기술과 시장을 급격하게 성장시키는 동력이 된 것은 IEEE 802.11b였다. 유선 LAN과 비슷한 11Mbps급의 속도를 제공하고 높아진 안정성, 와이파이 인증을 통한 호환성 보장, 그리고 낮아진 가격을 제공함으로써 사용자들이 무선 LAN을 도입하는데 어려움을 느끼던 장벽을 없앴다.
OFDM 방식의 IEEE 802.11a
IEEE 802.11a 표준은 802.11b와 함께 1999년 9월 5GHz UNNI(Unlicensed National Information Infrastructure) 주파수 대역에서 동작하는 고속 물리 계층 표준으로 확정됐다.
802.11b와 달리 802.11a는 전통적인 확산 대역 기술을 사용하지 않고 오피스와 같은 옥내 환경에 더 적합한 직교 주파수 분할 다중화(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용해 10~50m 정도의 짧은 거리에서 6~54Mbps의 고속 데이터 전송을 실현할 수 있다. 무선에서 고속 전송을 실현하기 위해서는 보다 높은 주파수를 사용해야 하며, 이럴 경우 특히 장애물이 많은 옥내 환경에서는 전송 효율이 크게 저하돼 전송 거리가 심각하게 줄어들게 된다. 이 문제를 해결하기 위해 802.11a에서는 OFDM 방식을 사용해 하나의 고속 반송파를 여러 개의 저속 부반송파로 나눠 병렬로 전송함으로써 어느 정도 실효성 있는 전송 거리를 확보할 수 있게 됐다.
802.11a는 FCC에서 비허가 주파수 대역으로 할당한 총 300MHz의 UNNI 주파수 대역(5.150~5.250GHz, 5.250~5.350GHz, 5.725~5.825GHz)을 사용한다. 이 중 첫째와 둘째 200MHz 대역은 각각 50mW, 250mW의 전송 전력으로 제한돼 있어 옥내용으로 사용되고, 마지막 100MHz 대역은 최대 전송 전력이 1W로 옥외용으로 분류된다.
각국마다 다른 주파수 대역
802.11a 표준도 802.11b와 마찬가지로 고속전송이 가능한 반면 몇 가지 단점을 포함하고 있었다. 첫째, 전세계적인 주파수 호환성 문제가 제기된다. 802.11b 기술은 2.4GHz 비허가 주파수 대역이 전세계 대부분의 국가에서 이용 가능하기 때문에 장비 사용에는 큰 문제가 없다. 2.4GHz ISM 대역의 경우 국가별로 주파수가 약간씩 다르기는 하나 소프트웨어적으로 간단하게 처리할 수 있다. 하지만 5GHz 주파수 대역에서는 상황이 다르다.
802.11a 기술은 기본적으로 미국 주파수 환경에 맞게 정의된 표준으로, 다른 국가의 주파수 환경은 고려되지 않았다. 이 때문에 5GHz 무선 LAN 표준은 지역, 국가마다 다른 주파수 정책으로 인해 미국 IEEE의 802.11a, 유럽 ETSI BRAN의 HIPERLAN/2, 일본 MMAC-PC의 HiSWAN 규격으로 나뉘어 연구가 진행됐다. 802.11a의 경우 802.11의 MAC 계층을 그대로 사용하므로 물리 계층 라디오만 설계하면 되기 때문에 타 표준보다 상용화 진전 속도는 빠른 편이다.
둘째, 전송 효율성이 낮다. 802.11a의 경우 헤더 부분을 1Mbps가 아닌 6Mbps 속도로 전송하기 때문에 전송 속도에서 조금은 개선의 여지가 있는 편이다. 그렇지만 54Mbps 전송모드에서 실제 3계층 전송 속도는 32Mbps 정도에 불과하다. 이는 마찬가지로 802.11 MAC 계층의 비효율성에 기인한다. 셋째, 전송 거리는 더욱 짧아져 36~54Mbps 고속 전송 모드를 사용할 경우 액세스 포인트 당 10~15m 정도 밖에 서비스할 수 없다. 802.11b 액세스 포인트로 구성된 네트워크를 802.11a 액세스 포인트로 구성할 경우 동일한 속도(9Mbps)에서도 3대가 더 필요하며, 이 보다 더 빠른 고속 전송 모드를 사용할수록 훨씬 더 많은 액세스 포인트가 필요하게 된다.
5GHz 대역의 유럽식 무선 LAN 표준, HIPERLAN/2
2000년 4월 1차 표준화가 완료된 HIPERLAN/2(High Performance Radio Local Area Network type 2)는 1991년 시작된 ETSI HIPERLAN/1 프로젝트와 연계해 BRAN(Broad Radio Access Network) 프로젝트의 일환으로 개발됐다. IEEE 802.11a와 유사하게 5GHz 주파수 대역에서 OFDM 방식을 이용해 6~54Mbps의 전송 속도를 갖는 무선 LAN 표준 규격이다.
HIPERLAN/2 표준은 IEEE 802.11 표준과 달리 무선 ATM 기술을 기반으로 하고 있으며 IP 네트워크뿐만 아니라 ATM, IEEE 1394, UMTS 네트워크와도 연결이 가능한 것이 특징이다. HIPERLAN/2는 물리 계층으로 IEEE 802.11a와 동일한 OFDM을 채택했으며, MAC 방식으로 HIPERLAN/1에서 사용하는 EY-NPMA 분산채널접근 방법이 아닌 중앙집중 방식의 동적 예약식 시분할 다중접속과 이중화(Dynamic Reservation TDMA/TDD) 방식을 채택해 ATM과 IP 네트워크에서 요구하는 다양한 QoS를 보장할 수 있도록 했다.
장점보다 단점이 많은 무선 LAN
2000년에 접어들면서 국내 무선 LAN은 호텔, 커피숍, 컨벤션 센터, 공항, 백화점, 창고뿐만 아니라 학교와 PC방, 일반 기업들을 중심으로 그 활용 범위가 점차 확대됐다. 사실 이 당시 무선 LAN의 확산은 사용자의 필요성이나 요구보다는 시장 개발 단계에 있는 무선 LAN 시장의 활성화를 위해 무선 LAN업체와 통신업체의 공격적인 마케팅 전략에 의해 진행된 것이다.
이런 공격적인 마케팅에는 2001년 정통부가 그 동안 개인적인 용도로만 사용할 수 있었던 ISM 대역을 통신업체들이 상업적인 용도로 사용할 수 있도록 허가함으로써 새로운 사업 기회를 확보함에 따른 것이다. 이런 정책적 변화에 발맞춰 KT, LG데이콤, 하나로텔레콤 등 통신업체들은 공항, 버스 터미널, 쇼핑몰, 컨벤션 센터, 호텔 등 유동 인구가 많으며 시장성이 높은 장소들을 중심으로 상용 공중 무선 LAN 서비스에 많은 투자를 했다.
공중 무선 LAN 서비스(Public Wireless LAN Service)는 일정 구역을 커버하는 여러 개의 액세스 포인트 장비를 설치하기만 하면 되기 때문에 오히려 기지국과 안테나 설치 등으로 비용과 시간이 많이 소요되는 이동 통신 서비스보다 네트워크 구축이 간단하다. 사용자들은 단지 무선 LAN NIC가 장착된 노트북이나 PDA만 있으면 서비스 지역 내에서 장소에 구애를 받지 않고 편리하게 무선으로 인터넷에 접속할 수 있다. 최근 기대를 모으고 있는 3세대 이동 통신 서비스가 불과 384kbps~2Mbps의 전송 속도를 제공하는 것과 비교한다면 전송 대역폭 관점에서 공중 무선 LAN 사업의 가능성은 사업 전개 방식에 따라 시장 규모가 예상보다 더욱 확대될 수 있는 충분한 가능성을 가지고 있었다.
그러나 무선 LAN은 아직은 노트북이나 PDA 같은 크거나 비싼 이동 통신 단말을 필요로 하고 있으며, 현재 2세대 이동 통신 네트워크와 같은 전국적인 영역이 아닌 일부 제한된 영역에서만 서비스를 받을 수 있다는 단점을 가지고 있다. 또한 기술적으로도 저전력과 보안 문제를 해결해야 하는 숙제를 안고 있었다.
근거리 무선 통신의 대표, 블루투스
2000년 당시 근거리용 무선 데이터 통신에 사용되는 대표적인 기술로는 당시 널리 사용됐던 IrDA(Infrared Data Association)와 IEEE802.11의 무선 LAN, 홈네트워킹 시장을 겨냥하고 있는 SWAP(Shared Wireless Access Protocol) 등을 꼽을 수 있다. 그러나 차세대 근거리 무선 기술은 다름아닌 블루투스였다.
IrDA는 윈도우 95부터 드라이버 소프트웨어가 기본으로 탑재돼 이미 수백만 대의 PC나 PDA, 휴대폰 등에 IrDA 인터페이스가 탑재됐지만, 실제 파일 전송 등의 소프트웨어 동작시 많은 오류가 발생하며 속도도 느리다는 점이 단점이었다.
무선 홈네트워킹 시장을 겨냥한 SWAP은 당시 컴팩, 에릭슨, HP, MS, 모토로라, 필립스, 프록심, 심비오닉스 등이 참여했으며, 1Mbps의 데이터 전송속도와 최대 50m의 도달 거리를 제공한다.
불루투스가 이같은 유사 기술과 가장 큰 차별화를 보이는 부분은 상호 접속성의 확보다. IrDA나 IEEE 802.11 등은 아직도 상호 접속성에 많은 문제를 보이고 있지만, 블루투스는 처음 설계 시부터 이를 확보하기 위해 스펙을 꼼꼼하게 규정해 놓았다.
블루투스는 근거리에서 저렴한 비용으로 노트북 PC, 휴대폰을 비롯한 다양한 휴대 장비를 무선으로 연결하기 위한 기술이다. 다시 말해 각종 디지털 장비 사이를 물리적인 케이블 없이 전파를 이용해 데이터를 주고받게 한다.
블루투스의 최대 데이터 전송속도 1Mbps, 최대 전송거리 10m, 무면허로도 이용할 수 있는 2.4GHz의 ISM(Industrial Scientific Medical) 주파수 대를 사용하며, 1MHz의 대역폭에서 79개의 채널 초당 1600번씩 호핑하는 스펙트럼 확산 기술을 사용한다.
일반적으로 휴대폰과 노트북 PC, PDA 등을 연결할 때는 직렬 케이블이나 IrDA 방식을 사용하게 된다. 그러나 블루투스는 직렬연결 케이블을 들고 다니지 않아도 될 뿐 아니라 IrDA처럼 반드시 두 기기 사이에 장애물 없이 마주보고 있어야 한다거나 1m의 짧은 도달거리 등을 걱정하지 않아도 된다. 휴대폰은 가방이나 주머니에 넣어둔 채, PDA나 노트북 PC를 사용해 이동 중에도 인터넷에 접속 웹 검색이나 전자우편 송수신이 가능한 것이다.
블루투스는 1994년 에릭슨의 이동통신그룹은 휴대폰과 주변기기 사이를 연결하기 위한 소비 전력이 적고 가격이 저렴한 무선 인터페이스를 연구하기 시작한 것이 그 시초였다. 1997년 초 다른 업체와 접촉을 시작해 마침내 1998년 2월 에릭슨, 노키아, IBM, 도시바, 인텔로 구성된 블루투스 SIG(Special Interest Group)가 발족됐다. 사실 블루투스는 단순한 초기 프로젝트의 코드명에 불과했지만 기억하기 좋고 흥미를 유발할 수 있어 SIG에 의해 공식 명칭으로 결정됐다. 그 후, 루슨트테크놀로지, 모토로라, 마이크로소프트, 3Com 등이 SIG에 가세했고, 2년 만에 회원사는 2000여 개를 넘어서는 등 블루투스는 근거리 무선 통신을 위한 표준으로 확고한 자리를 굳혔다.
블루투스가 여러 무선 통신 기술 중 PAN의 기본 기술로 각광을 받는 이유는 작은 모듈 크기, 저렴한 가격, 적은 전력 소모 등의 장점으로 휴대폰이나 노트북 PC, PDA 등에 쉽게 장착할 수 있기 때문이다.
블루투스는 도달 거리면에서 사무실과 사용자 주변 공간 내에서 작동할 수 있도록 개발됐다. 따라서 사용자의 요구에 따라 다양한 거리를 지원하는 장치와 10m터의 도달 거리를 제공한다. 그리고 경우에 따라서는 개방된 공간에서 100m의 도달 거리를 제공할 수도 있다.
2007년도 차세대 무선 기술
불과 몇 년 전까지만 하더라도 무선 기술은 전송거리에 따라 표준을 나누고 있었고, 이런 기술 표준은 각 무선 기술 간의 시장이 확연히 구분되는 듯 보였다. 현재 무선 기술들이 이런 전송거리의 한계를 벗어나게 됨에 따라 각 표준들은 상호 보완과 경쟁의 갈림길에 서게 됐다.
먼저 IEEE 802.11 계열은 일반적으로 무선 LAN 혹은 제품간 호환성이 보장된 와이파이라는 이름으로 널리 불리고 있으며, 현재는 가장 많이 보편화된 802.11b를 거쳐 전송 속도에서 큰 향상을 보인 802.11g 기술이 확대 보급되고 있는 상황이다. 802.11b가 2.3GHz 주파수 대역에서 11Mbps의 데이터 전송속도를, 802 11a는 5GHz에서 54Mbps, 802 11g는 2.4GHz 주파수 대역에서 54Mbps로 데이터를 전송한다.
2002년, 2003년을 거치면서 국내 54Mbps 무선 LAN 시장의 주도권은 802 11g가 장악한 바 있다. 최근 차세대 무선 LAN 표준인 802.11n은 기존 무선 LAN 가운데 가장 빠른 속도를 지원하는 802.11g보다 10배 이상인 최고 600Mbps 전송 속도를 보여주며, 전송거리도 최장 120m로 전송거리가 8배나 넓어졌다.
기존 802.11a, b, g의 무선 LAN은 통신 과정에서 속도가 저하돼 실제 사용자의 체감속도는 유선 인터넷보다 많이 느렸다. 하지만 최고치에 매우 근접한 속도를 낸다는 것이 802.11n 무선 LAN이다. 이에 따라 802.11n에서는 다중 HDTV, 디지털 비디오 스트리밍 등 높은 대역폭의 동영상도 문제없이 처리할 수 있다. 이미 많은 무선LAN 장비 업체들은 802.11n 제품을 내놓고 있다.
이동통신 기술과 경쟁하는 모바일 와이맥스
2000년 이후, 가장 많은 진화를 보인 것은 다름 아닌 802.16 계열인 MAN(Metropolitan Area Network) 기술이다. 802.16 계열인 와이맥스(WiMAX)는 802.11 계열에 비해 보다 넓은 전송거리를 바탕으로 하는데, 기존 유선 광대역 네트워크가 감당하기 힘든 저밀도 인구의 넓은 지역을 커버하는 기술로 주목받으며 성장했다. 이 기술은 2001년 6월에 설립된 산업 단체인 와이맥스 포럼에서 와이맥스(Worldwide Interoperability for Microwave Access)라는 이름을 땄다.
그러나 이동성에 대한 기술적 한계를 극복하게 된 모바일 와이맥스의 등장은 기존 3G 이동통신 시장에 있어서도 새로운 바람을 불어일으키고 있다. 모바일 와이맥스의 기초는 802.16e-2005 표준인데, 와이맥스가 갖고 있던 이동성의 한계를 극복해 노트북PC, PDA, 이동전화 등 이동형 기기를 통해 접속할 수 있도록 개발되는 표준안이다.
그간 와이맥스는 셀 간 이동과 관련한 핸드오프 문제가 가장 큰 이슈로 대두됐는데, 이를 극복하고 2GHz~6GHz 대역을 바탕으로 각국에서 상용화 서비스를 준비하고 있다. 세계 최초로 상용화 서비스를 시행하고 있는 국내 와이브로 서비스가 바로 모바일 와이맥스다. 현재 802.16-2005 버전의 제반 요소 가운데 공중 인터페이스에서 완벽하게 호환이 가능한 공통분모가 큰 기술이다.
이처럼 이동성이 강화된 802.16e는 포괄할 수 있는 전송거리 역시 확대됨에 따라 MAN의 영역을 넘어 WAN 개념으로 인식되고 있다. 최근 모바일 와이맥스는 3G 이동통신의 6번째 국제표준 등극을 위한 마무리 작업에 들어간 상황이다.
3.5G의 HSDPA 상용화로 본격 멀티미디어 시대
이동통신기술에 있어서 3G 기술의 안정화를 막바지에 둔 시점에서 표준화 단체, 이동통신업체, 솔루션 업체, 시스템과 휴대폰 제조업체 등 관련 업체들은 보다 빠르고 안정적인 데이터 서비스 제공 방법에 대한 숙제를 안고 있다.
3G로 보았을 때는 동기식의 행보가 현재까지 다소 빠른 편이었으며, 비동기식에서는 동기식과 유사하거나 더 나은 사용자 체험을 위한 노력이 필요했다. 동기식 진영의 3G는 EV-DO에 이어 EV-DO Rev A로 진화하면서 순방향 데이터 속도를 3.2Mbps까지 지원한다.
동기식에 대한 인프라가 없는 유럽과 같은 GSM/GPRS 기반의 경우, 비동기 방식의 WCDMA로의 진화를 선택했으며, 3GPP의 R99(Release99) 규격 기반의 기술로 된 WCDMA의 경우에는 다운속도 384Kbps와 업로드 384Kbps의 데이터 속도를 지원할 수 있게 됐다. 이를 통해 기존 사용자들은 더 나은 데이터 서비스를, 특히 화상전화와 음성, 데이터의 동시 접속을 체험할 수 있다.
한발 더 나아가 WCDMA에 이어 상용화가 진행된 것은 3GPP R5(Release5)에서 진행된 HSDPA(High Speed Downlink Packet Access)다. HSDPA는 순방향 최대 14.4Mbps, 실제 속도 2~3Mbps까지 지원할 수 있는 초고속 통신방식으로 보통 3.5G라고 한다.
최대 속도 2Mbps, 실제 속도 300~400Kbps에 불과한 WCDMA에 비하면 엄청난 진보라고 할 수 있다. HSDPA에서의 전송 속도는 현재 유선 통신의 초고속인터넷망인 ADSL이나 케이블 모뎀에 맞먹는 수준이다. 지난해 5월 세계 최초로 국내에서 HSDPA 상용화 서비스가 시작됐다.
HSUPA, 양방향 무선 통신 시대 개척
HSDPA가 다운로드 속도개선을 목적으로 진화하고 있다고 한다면, 3GPP의 R6(Release 6)로 대변되는 HSUPA(High Speed Uplink Packet Access)는 업로드 속도 개선을 위한 목적으로 진화한 표준으로 볼 수 있다.
사용자들의 데이터 욕구는 더 많은 데이터를 더 빨리 받아보고자 하는데 있었고, 우선적으로 이에 대응하기 위해 HSDPA가 출현했다. 이와 함께 최근 휴대폰 기술의 발전에 따라 고화질 사진, 영상, 음악 등을 사용자가 휴대폰을 통해 제작할 수 있게 되면서, 이런 데이터의 사용자간 공유를 위해 역방향 통신 속도에 대한 요구도 커질 것으로 예상된다.
이에 대응하기 위해 출현한 기술이 HSUPA로, 최대 5.76Mbps 서비스가 가능하다. HSUPA는 이미 상용화된 HSDPA와 결합해 진정한 의미의 양방향 무선 고속 데이터 통신 시대를 만들어 낼 것으로 보인다. HSUPA는 올해 말을 시작으로 2008년 정도에 활성화될 것으로 보고 있다.
이와 같은 비동기 3G진영은 WCDMA를 시작으로 해 HSDPA와 HSUPA로의 기술발전을 이루고 있으며, 이와 더불어 더욱 더 나은 데이터 서비스뿐 아니라, 유무선 통합과 통신 가전의 통합 등에 대한 시장을 위해 LTE(Long Term Evolution) 기술에 대한 표준화 연구도 진행 중에 있는 실정임을 감안할 때, 사용자들은 언제 어디서나 원하는 정보를 손쉽고 빠르게 사용할 수 있게 되는 시대가 오고 있음을 예상할 수 있다.
진화해가는 지그비, 이전 버전과는 다른 표준
저가, 저전력, 소형 네트워크에 대한 무선 기술 표준을 위해 2000년 IEEE 802.15 워크그룹에 제안된 지그비 기술은 2002년 10월 모토로라와 허니웰을 중심으로 지그비 얼라이언스(ZigBee Alliance)가 설립되고, 2003년에 12월에 IEEE 802.15.4 표준으로 채택됐다.
로우레이트 WPAN인 IEEE 802.15.4/LR-WPAN은 무선 LAN과 블루투스에서는 고려하지 않은 아주 낮은 전력 소모와 가격으로 산업용, 가정용, 의학용 애플리케이션을 목표로 제정됐다.
지그비 기술사양과 관련해 지그비 얼라이언스는 2004년에 발표한 지그비 2004를 보완하고 새로운 기술 요구를 수용한 지그비 2006을 지난해 공개했다. 지그비 기술사양에 대한 표준을 세부적으로 구분하는 것은 목표하는 애플리케이션에서 요구되는 기술 요구사항을 수용하는데 있어 단일 표준으로는 이를 지원하는데 한계가 있기에 기술사양을 구분해 차기 표준을 추진하고 있다.
이번에 향상된 지그비 표준은 세계적으로 공개된 2.4GHz 대역과 선택적으로 사용할 수 있는 868/915MHz 대역에서 메시 네트워킹을 통해 통신한다. 지그비 프로토콜은 하나의 네트워크 상에서 6만 5000개의 기기들을 수용할 수 있고 업무 자동화나 무선 제어와 같은 새로운 기회 창출이 가능하도록 디자인됐다.
새로운 지그비 표준의 향상된 기능으로는 ▲기기들의 그룹화 ▲쉬워진 유지보수 ▲통신의 타깃화 ▲Over-the-Air 설정 등이 있지만, 이전 버전과의 호환이 어렵다는 점에서 버전의 연속성이 떨어진다.
블루투스, UWB와의 공존
모바일와이맥스처럼 대립하는 무선 기술이 있는 반면에 자체 기술의 한계를 극복하기 위해 다른 무선 기술과의 공생을 꾀하는 기술도 있다. 블루투스의 재탄생이 바로 그것이다. 지난 몇 년 간 저가, 저전력, 소비자 위주의 편리함을 앞세워 헤드셋과 핸즈프리, 노트북, 휴대폰, 프린터 등과 같은 휴대용 기기 시장에서 눈부신 성장을 해 온 블루투스는 UWB와의 결합을 통해 초고속 대용량 데이터 전송 기술로 거듭나게 됐다.
UWB 기술은 저전력으로 넓은 주파수 영역에서 최고의 속도로 디지털 데이터를 전송할 수 있는 차세대 WPAN 기술이다. 예를 들어, 수 미터 내의 무선 기기 사이에서 480Mbps 속도의 데이터 전송이 가능하며, 약 10미터 사이의 거리에서는 100Mbps 속도의 전송이 가능하다. 이처럼 무선 기술 간 융합은 향후 무선 기술의 주요 관전 포인트가 될 것으로 예상된다.
출처 : onthenet(문제가 있을시 삭제 하겠습니다.)