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UWB (Ultra-Wide Band, 초광대역통신)

2005.03.10 10:09:03

2003년 7월 하순에 샌프란시스코에서는 무선통신분야의 개념을 바꿀 수도 있는 새로운 통신방식에 대한 논의가 이루어졌다. 이더넷과 무선랜으로 잘 알려져 있는 IEEE 802 표준화 위원회에서 개인활동영역에서의 무선 네트워크 구축을 목표로 하는 무선통신 방식으로서 초광대역통신(UWB, Ultra-Wide Band)을 채택하기 위한 논의를 벌인 것이다. 이러한 논의는 2002년에 본격화되기 시작하여 그 해 말에 미국 FCC(Federal Communications Commission; 미국 연방 통신 위원회)의 주파수 사용 제약에 대한 승인이 나면서 더욱 활발하게 이루어져 왔다. 그러던 것이 이번 7월말의 회의를 통하여 통신방식에 대한 결정을 내리려 하였던 것이다.

UWB 기술 개요
UWB란 문자 그대로 통신을 하기 위하여 사용하는 주파수 대역이 아주 넓은 것을 의미한다. FCC에서 정의하고 있는 형태로는 중심주파수 대비 대역폭이 20% 이상이거나 500MHz 이상의 주파수 대역폭을 차지하는 통신방식을 의미한다. 현재 FCC에서는 3GHz에서 10GHz 사이의 주파수 대역에 대하여 UWB 방식의 통신 신호가 송출할 수 있는 신호 전력의 한계를 규정하고 있다. UWB 방식의 신호는 넓은 주파수 대역을 사용할 수 있으므로 주파수 영역에서의 전력 밀도 값을 아주 작은 값으로 할 수 있어 다른 통신신호가 존재하는 주파수에 중첩되어 사용하더라도 간섭을 거의 주지 않을 수 있다는 점에 착안하고 있다. 초기에 제안된 UWB 방식 신호는 아주 짧은 신호 펄스를 사용함으로써 넓은 주파수 대역을 얻었으나 현재는 CDMA(Code Division Multiple Access; 부호 분할 다중 접속), OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing; 직교 주파수 분할 다중) 등의 여러 가지 변형된 형태의 UWB 방식이 제안되어 있는 상태이다.

UWB 기술 표준화의 주요 이슈
IEEE 802에서 지금까지 UWB 기술의 표준화와 관련된 주요 이슈는 크게 보아 두 가지라고 할 수 있다. 첫 번째는 UWB 신호의 넓은 주파수 대역폭에 기인한 타 통신 시스템에 미치는 간섭의 영향이다. 이러한 간섭을 최소화 하기 위하여 FCC에서는 UWB 방식 통신 기기 송출 전력의 한계를 아주 낮은 값으로 제시하고 있는 상태이다. 두 번째 이슈는 구현 복잡도 및 가격에 관한 것으로서 UWB 방식의 주 수요처로 예상되는 짧은 도달 거리에서의 무선 네트워크 채용을 위해서는 구현 복잡도와 가격을 블루투스 이하로 만들 수 있어야 한다는 것이다. 이것은 구현과 관련된 문제로서 아직도 표준의 후보 기술로 제안되고 있는 기술들 사이의 논란 사항 중의 하나이다.

UWB 기술 표준화 현황 및 향후 계획
이번 회의 기간 중에는 그 동안 UWB 기술로 제안되었던 후보 기술들에 대한 선택이 투표를 통하여 이루어졌다. 이번 회기 들어서 남아 있었던 최종 6개의 후보 기술들에 대한 투표 결과 Xtreme Spectrum 사의 CDMA 방식을 채용한 UWB 시스템과 Texas Instrument, Intel, Time Domain, Samsung 등이 공동으로 제안한 Multi-Band OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식이 경합하는 양상을 보였다. 최종 투표의 과정에서 MB-OFDM 방식이 선정되기는 하였으나 여전히 많은 이슈 사항들을 남겨 두고 있어서 9월의 interim 회의에서도 최종적으로 MB-OFDM 방식이 UWB 표준으로 선정될 지는 의문이라고 할 수 있겠다.
현재 MB-OFDM에 제기되어 있는 주요 이슈사항들은 첫째, FCC 에 의하여 제기된 송출 전력 제한 요소를 충족할 수 있는가, 둘째, MB-OFDM 방식이 cm 단위의 정밀도를 요구하는 위치 기반 시스템에 적용될 수 있는가, 셋째, MB-OFDM 방식의 완성도가 시장의 조기 출시 요구를 만족할 수 있을 정도로 성숙되어 있는가, 넷째, 이 방식의 복잡도가 어느 정도일 것인가, 즉, 복잡도를 기준으로 저 가격 구현이 가능할 것인가, 그리고 마지막으로 여러 가지의 매체 접근 제어와 관련된 이슈들이 제기되어 있는 상태이다. MB-OFDM 진영이 이러한 이슈 사항들에 대하여 답변 자료를 만들어 9월의 interim 회의에서 발표하고 이를 회의 구성원들이 받아 들일 경우, UWB 표준은 MB-OFDM으로 확정될 수 있을 것이다. 그러나 Xtreme technology 사에서 제기하고 있는 이슈들이 상당히 어려운 부분이 많고 빠른 출시를 바라는 제조업체들의 요구가 거센 편이어서 9월의 회의 결과를 미리 예단하기에는 어려움이 있다고 해야 할 것이다.

표준화 쟁점 사항 및 향후 전망
UWB 표준으로 제안된 여러 기술 중에서 하나를 선택하기 위한 논의 및 투표의 과정은 앞으로 크게 확대될 것으로 기대되는 UWB를 이용한 시장, 특히 가전 시장의 크기로 볼 때 각 진영간의 이해관계가 첨예하게 대립될 수 밖에 없는 구조를 안고 있었으며 이러한 결과가 이번 회기의 UWB 표준 선택 과정에 그대로 나타났다고도 볼 수 있다. 현재의 잠정 결론은 MB-OFDM 진영의 일차적인 승리로 보이나 지금까지 표준을 주도해 오던 Xtreme Spectrum사의 대응과 UWB 제품의 빠른 채용을 기대하고 있는 가전 사업자들의 대응이 어떻게 되느냐에 따라서 9월의 회의에서는 또 다른 양상으로 발전할 수도 있다고 생각된다.

표준화를 위한 제언
UWB 기술이 목표로 하는 전송률은 기본이 100Mbps 이상이다. 비롯 짧은 거리(약 10m 이내)에서의 통신을 목표로 하고는 있지만 이 기술이 갖는 가능성은 이미 많은 사람들이 주목하고 있는 상황이다. 따라서 이 기술에 대한 표준의 동향파악과 분석 및 빠른 국내 표준의 도입이 필요할 것으로 생각된다. 그것을 통하여 관련 국내 산업체의 기술 개발을 유도할 수 있어야 할 것으로 생각된다. 다만 아직 UWB 기술의 국제 표준화가 이루어지지 않은 단계이므로 국제 표준화의 진행 정도를 지켜볼 필요는 있다고 보여진다.

안재민 ( 충남대학교 전기정보통신공학부 교수 , jmahn@cnu.ac.kr)

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