[이현규의 홈 네트워킹 대해부- 3] 무선 통신기술

이번 회는 지난 회에 이어 무선으로 장비를 연결하는 기술에 대해 설명하고자 한다. 통신기술은 전문적인 용어나 표준화 단체 등이 너무 많아 쉽게 설명하기가 곤란하지만 최대한 전문기술을 풀어서 쓰고자 한다.

홈 네트워킹에 도입할 수 있는 무선 통신기술로는 무선랜(WLAN)을 이용하는 기술, HomeRF를 이용하는 기술, Bluetooth를 이용하는 기술 등을 들 수 있다.

1. 무선랜을 이용하는 기술

최근 초고속 통신망 업체들이 학교나 국제회의실, 주요 건물 주변 등의 공용공간에 무선랜을 잇달아 설치하면서 일반인들 사이에 무선랜이 많이 회자되고 있다. 홈 네트워킹의 성공을 위한 주요 요소 중의 하나는 사용자가 네트워크 구성이나 관리를 위한 불편함을 거의 느낄 수 없도록 하고, 사용자들이 일상적인 생활방식에 자연스럽게 스며들도록 하는 것이다. 이러한 의미에서 무선랜이 일반인들에게 자주 노출되고 쉽게 접근할 수 있게 된다는 사실은 매우 고무적이다.

무선랜은 1990년대 초부터 시작되어 최근에 급속도로 보급되고 있는 기술로서 별도의 선로연결 없이 비교적 빠른 속도의 데이터 전송을 가능하게 해주는 기술이다. 하지만 무선랜은 호환성 없는 다수의 접속방식을 그 표준으로 인정하고 있고, 고속화를 위한 방안과 관련하여 다수의 기술이 다툼을 벌이고 있기 때문에 시장전망에 대해서는 판단하기가 쉽지 않다.

현재 가장 많이 사용되는 무선랜 표준은 IEEE 802.11b로서, 이 기술이 폭 넓은 용도에 사용되면서 차차 무선랜의 연동성 부족 문제가 해결되고 있다. 그러나 차세대 무선랜 기술표준을 위해 HiperLAN2와 IEEE 802.11a가 치열한 공방을 벌이고 있고, 이 싸움에 802.11b와 호환성을 지닌 802.11g까지 가세하면서 승패를 가늠하기가 어려운 양상으로 치닫고 있다.

IEEE 802.xx로 표시되는 표준은 IEEE라는 국제 표준기관에서 제정하는 LAN의 국제표준 규격이다. 우리가 일상적으로 컴퓨터 네트워크에 사용하는 Ethernet이나 Token Ring 네트워크와 같은 대부분의 유선 네트워킹에 사용되는 규격이 IEEE 802.3이다.

IEEE 802.11은 1997년에 승인된 규격으로 2.4GHz 주파수 대역을 이용하며, 호환성이 없는 3가지 무선 접속기술을 모두 허용하는 대신, 동일한 기술을 채택한 제품간의 연동성을 위한 지침을 제시하고 있다. 초기 802.11은 2Mbps까지의 제품에 적용되었으나, 1999년 802.11b의 발표와 함께 Ethernet 정도의 속도인 11Mbps의 고속 통신이 가능하게 되었고 본격적인 시장의 호응을 얻기 시작했다. IEEE 802.11에서 승인된 무선접속기술은 무선 주파수를 원시 데이터의 대역폭보다 넓게 확산시키는 방식(Spread Spectrum) 2가지와 적외선을 이용하는 방식이 있는데, 적외선 방식은 거의 사용되지 않고 있다.

주파수 확산 방식으로는 FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum)와 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)가 승인을 얻었다. FHSS 방식은 장비의 접속 시마다 주파수를 임의로 선택하는 방식으로 통신속도는 상대적으로 느리지만(2Mbps) 통신의 보안성이 높은 방식이다. DSSS 방식은 원시 신호보다 훨씬 넓은 범위로 부호를 확산하는 방식으로 보안성은 뒤지지만 FHSS에 비해 훨씬 빠른 전송속도(11Mbps)를 지원한다.

국내의 경우 초고속 통신망 사업자들이 보안성보다는 전송속도를 우선시 하여 대부분 DSSS 방식을 지원하고 있다. 그러나 DSSS 방식은 통신속도가 접속 사용자 수의 증가나 통신거리에 민감하기 반응하며, 벽과 같은 장애물에 대한 전파 투과력이 약하고 잡음 및 전파간섭에 대한 저항력이 부족하기 때문에 종합적인 성능에서는 큰 차이가 없다고 말할 수 있다.

IEEE 802.11에서는 매체접속기술(MAC: Media Access Control)의 개선을 위해 여러 개의 그룹(Task Group)를 유지하고 있는데, 그 중 802.11의 속도 개선에 집중하고 있는 그룹이 그룹-G이다. 그룹-G에서는 다음과 같은 요구사항을 만족시키면서 54Mbps의 고속 통신이 가능한 802.11g 기술을 선택하였고, IEEE에서 잠정안이 승인되어 최종 승인을 기다리고 있다.

- IEEE 802.11b의 확장판

- IEEE 802.11b 물리계층 표준의 모든 필수부문을 구현 명시

- 최소의 사용료로 기술 라이선스 하겠다는 IEEE 특허정책 준수

- IEEE 802.11b와의 하향 호환성 제공

고속 무선랜(54Mbps) 시장에서의 대부분의 논쟁은 5GHz대역의 802.11a와 HyperLAN2를 중심으로 벌어지고 있고, 시장에서는 2.4GHz 대역의 802.11b 제품이 주류를 이루고 있다. 이러한 상황에서 2.4GHz 대역의 가속 모드인 802.11g의 등장은 지금까지의 고속 무선랜에 관련된 논란에 상당한 영향력을 끼칠 가능성이 높다. 즉, 5GHz 대역의 고속 무선랜 제품은 다른 통신방식과 주파수 대역의 충돌이 없기 때문에 매력적이지만 지원장비가 적어 chipset의 가격이 비쌀 것이고, 802.11g는 802.11b와의 호환성을 지니기 때문에 chipset의 가격도 상대적으로 싸고 사용자들도 upgrade의 개념으로 이해하여 구매하고자 하는 욕구를 쉽게 느낄 것이다.

단순히 보면 802.11g가 매우 유리한 위치를 점할 것으로 보이지만, 802.11b 제품과 Bluetooth 제품이 2.4 GHz 대역을 같이 쓰기 때문에 통신에 간섭이 발생하는 공존 문제가 가장 큰 걸림돌이다. 따라서 802.11b에 관련된 업체에서는 802.11b와 불루투스의 공존을 위한 기술개발에 집중하고 있다.

5GHz 대역에서 54Mbps의 속도로 동작하는 무선랜의 표준은 802.11a와 HyperLAN2의 싸움으로 좁혀져 있다. 이 기술들은 데이터 전송을 위해 ODFM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 물리계층을 사용한다는 점에서 비슷하다. OFDM 기술은 특정 주파수에서 일정 간격으로 떨어져 있는 주파수의 전파(반송파)에 데이터를 분산시키는 방식으로 802.11b에서 지원하는 DSSS 기술보다 높은 대역폭을 지원하는 주파수 변조 기법이다.

802.11a는 매체접속방식(MAC)이 802.11b와 같기 때문에 무선 이더넷(Ethernet) 호환성을 강조하는 WESA(Wireless Ethernet Compatibility Alliance) 구성원들이 주로 이 표준을 밀고 있다. 그러나 802.11a가 유럽에서는 불법이고, 두 가지 표준의 존재는 국가간 이동 시 사용자의 혼란과 비용을 증가시키기 때문에, IEEE에서는 HyperLAN2의 일부 요소를 802.11a에 반영하기 위한 그룹(그룹-H)을 결성하였다.

HiperLAN2는 유럽 통신표준 기구인 ETSI의 BRAN 프로젝트에서 개발되고 있는 기술이다. 이 표준화 프로젝트에는 북미, 유럽, 일본의 업체들이 참여하고 있으며, 유럽의 HyperLAN2 전용 주파수 대역인 5GHz (미국과 아시아에서는 사용 불가) 대역에서 동작하는 표준을 만들고 있다. IEEE 802.11과 달리 HyperLAN2는 한번 연결되면 끊길 때까지 계속 연결을 유지하는 Connection-oriented 기술이며, 무선 Ethernet에 가까운 802.11a와 비교하여 무선 ATM으로 불린다.

HyperLAN2는 이동 중 자동으로 가장 가까운 Access Point를 연결해주고(Handover), 인증과 암호화를 포함하는 강력한 보안성을 지원하며, 자동적인 주파수 할당을 위한 기능을 제공한다. 이러한 서비스 품질보장 기능(QoS: Quality of Services)의 지원은 상이한 기술을 필요로 하는 음성, 영상, 데이터와 같은 정보의 복합적 전송을 가능하게 해준다. 또한, HyperLAN2에서는 54Mbps급의 고속 무선접속 / 기업 LAN 접속 / 차세대 무선통신 시스템과의 접속을 지원하며, 멀티미디어 / VoIP / 실시간 동영상을 위한 QoS를 제공한다.

HiperLAN2와 802.11a의 차이점은 매체접속방식(MAC)에서만 나타나며, 벽과 같은 장애물 극복 방안 등은 제품 제조업체들이 설계 및 개발 과정을 통해 자체적으로 해결하도록 하고 있다.

2. HomeRF를 이용하는 기술

HomeRF는 가정에서 PC와 가전장비의 연결을 위하여 1998년 3월에 형성되었으며, 무선 LAN 업체, PC 및 가전기기 제조업체가 주축이 되었다. 이들은 802.11 기반의 제품들이 기업환경에는 문제가 적지만, 가격이 비싸고 전력소모가 많다는 점에서는 가정환경에 적절하지 않다는 문제를 해결하기 위하여 HomeRF를 결성하였다.

HomeRF의 첫번째 산출물은 무선통신을 이용하여 음성 및 데이터 통신용 공통 인터페이스 제공을 위한 SWAP(Shared Wireless Access Protocol) 프로토콜이었다. HomeRF는 물리계층을 802.11로부터 가져와 이를 가정용으로 완화시킴으로써 가격에 민감한 소비자 시장을 겨냥할 수 있도록 하였으며, 음성 부문은 디지털 무선전화(DECT)의 확장으로 처리하였다.

2Mbps 이내의 전송이 가능한 HomeRF 1.0의 차세대 버전은 HomeRF 2.0이다. HomeRF 2.0은 2.4GHz 대역 동작하며, 대역폭이 큰 데이터 전송이 가능하기 때문에 10Mbps의 데이터 전송속도를 지원한다. 그러나 2001년 3월 Intel이 HomeRF 2.0 제품 출시를 취소하는 계획을 발표하면서 HomeRF는 쇠락의 길로 접어 들었다.

3. 블루투스를 이용하는 기술

블루투스는 10세기 덴마크 부족을 통일한 Harald Bluetooth왕의 이름을 딴 것으로 전달거리가 짧은 RF 기술에 기반을 둔 저가의 새로운 무선통신 기술이다. 에릭슨, IBM, 인텔, 노키아, 도시바 등 5개사는 1998년 2월 Bluetooth 모임을 결성하였다. Bluetooth의 목적은 노트북 PC, PDA 장비, 디지털 카메라, 휴대용 게임기, 휴대폰 등의 매우 이동성이 강한 장비들이 임의의 상황에서 네트워크를 형성하여(ad-hoc 네트워크) 통신을 가능하게 하는 표준을 만드는 것이었다. 이 모임에서는 구성원들이 로열티 없이 Bluetooth 시스템을 만들 수 있도록 하기 위한 프로토콜 규격을 제공하였다.

블루투스 기술은 산업/과학/의료용으로 사용되는 2.45GHz ISM(Industrial, Scientific, Medical) 주파수 영역을 사용한다. ISM은 무료이며 가장 까다롭다는 FCC의 허가를 받지 않아도 되기 때문에 전세계 어디서나 사용이 가능하다. Bluetooth 장비들은 소형의 무선 수신 칩(9×9mm 마이크로 칩에 장착 가능)을 통해 10미터 거리 이내에서 최대 1Mbps의 속도로 음성 및 데이터를 교환할 수 있으며, 출력을 높이면 100m까지 데이터를 전송할 수 있다. 일반적으로 Bluetooth는 전송거리가 짧기 때문에 사용자의 이동경로 주변에 있는 장비를 네트워크 엮는 개인공간 네트워크 (PAN: Personal Area Network)을 형성해 주고 통신을 하는 용도에 적합하다.

4. 홈 네트워킹과 무선 통신기술

유선 통신기술은 통신 선로가 반드시 필요하기 때문에 개인이 별도로 선로를 설치하지 않도록 할 수 있는 방향으로 초점을 맞추었었다. 무선통신과 같이 별도의 선로 없이도 장비간의 통신이 가능하다면 사용상의 편리성 뿐만이 아니라 설치 시에도 매우 편리함을 안겨줄 것이다. 그러나 이들 기술의 대량생산을 위한 대중화에는 아직 시간이 필요하다. 따라서 가정용으로 활용하기에는 가격이 비싸고 지원장비가 제한되어 있다.

무선랜은 가정이라는 생활공간 전체를 엮을 수 있는 정도의 전송거리 (50m 정도)를 가졌고, 소비자들에게 점차 익숙해지고 있으며, 11Mbps(802.11b)에서 54Mbps(802.11g, 802.11a)까지의 고속 데이터 통신이 가능하기 때문에 향후의 홈 네트워킹을 위한 접속기술로서 각광을 받고 있다. 표준화 문제의 완벽한 마무리와 보안성 및 장애물 투시성 문제 등의 해결을 통해 홈 네트워킹을 위한 최적의 통신기술이 될 수 있을 것이다.

블루투스는 사용자 주변에서의 통신이 목적이며 전송거리가 상대적으로 짧기 때문에 (10m) PDA나 휴대폰과 같이 가정의 구성원 각자가 휴대하고 있는 장비에 장착하여, 개인의 이동경로 주변의 장비와 통신할 수 있도록 하는 것이 가장 적절할 것이다. 요즈음에는 블루투스를 장착한 PDA나 휴대폰이 속속 등장하고 있으며, 입는 컴퓨터라는 이름으로 Bluetooth가 장착된 안경 모양의 모니터나 무선 헤드폰 등 새로운 개념의 장비가 등장하고 있다.

블루투스를 이용한 장비들은 아직은 일부계층에서만 사용되고 있지만 서서히 일반인 층으로 파고들 것이고, 사용자들은 점차 이러한 장비와 홈 네트워킹의 연계를 요구하게 될 것이다. 결국 무선랜과 블루투스는 그 용도의 차이로 인해 홈 네트워킹에서는 동시에 이용되는 상황이 전개될 것이다. 따라서 무선랜과 Bluetooth가 서로 간섭을 일으키지 않고 동시에 사용할 수 있는 기술의 개발이 시급하다.

다음 회부터는 최근 언론에서도 많이 언급되고 있는 홈 서버나 홈 게이트웨이 관련 기술에 대해 소개할 예정이다.

/이현규 아이크로스테크놀러지 대표 hklee@icrosstech.com