차세대 인터넷 전송방식 Li fi

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차세대 인터넷 전송방식 Li fi

  1. 1. 주간기술동향 2014. 3. 12. www.nipa.kr 42 차세대 인터넷 전송방식 LiFi* 1. 가시광통신(Visible Light Communication)이란 ◈ 빛에 정보를 실어 통신하는 기술로 LED(발광다이오드)가 발전함에 따라 무선개인통신 망(Wireless Personal Area Networks: WPAN) 기술의 하나로 주목 ○ 일본 게이오대학 나카무라 교수가 처음 제시(1998 년)하였고, 영국 에든버러대 해럴드 하스 교수가 WiFi 를 꺾을 새로운 근거리 통신기술이라는 뜻으로 LiFi(Light Fidelity) 라는 용어를 사용(2011 년) - 벨의 광선전화(1980 년)는 200m 떨어진 곳에 태양광을 이용하여 음성을 전달한 최 초의 실험이었으며 기본적으로 빛의 깜박임을 이용하여 디지털 정보를 전송 ※ 사람의 눈은 1 초에 100 번 이상 깜빡거리면 인식할 수 없지만 컴퓨터는 인식 가능 ○ 가시광은 파장이 380~780nm, 주파주가 385~789THz(1THz=1,000GHz)인 대역을 의미하며 무선통신 전체 주파수보다 1 만 배 이상 넓은 폭을 지님 ◈ 저비용, 고속통신, 안정선, 보안성 등 다양한 장점을 가지고 있으며 非 허가 대역으로 주파수 사용대가가 무료 ※ LTE-A 서비스를 위해 20MHz 이용권을 사는데 1 조 원에 가까운 사용료를 지급 ○ 조명이 있는 곳이면 어디에서나 사용이 가능하며 인체에 무해하고 짧은 도달 거리로 * 본 내용과 관련된 사항은 산업분석팀(☎ 042-710-1126, berg76@nipa.kr)으로 문의하시기 바랍니다. ** 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 NIPA 의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다. ICT Report <자료>: encyber.com, kbench.com (그림 1) 가시광 스펙트럼 및 활용 시나리오
  2. 2. ICT Report 43 정보통신산업진흥원 많은 장점을 보유하고 있으나 장애물이 있거나 어두운 곳에서는 통신할 수 없는 것이 기술적인 걸림돌 ○ 무선 주파수 사용은 늘어나고 있지만 제한된 자원으로 막대한 사용료를 지불해야 하나 가시광은 전세계 공통 주파수인데다가 무료인 점이 매력 ◈ 기술개발/상용화는 아직 초기 단계이나 가장 빠른 무선랜(802.11ac, 6.93Gbps)보다 약 1.4 배 빠른 속도(10Gbps)를 자랑 ○ 옥스퍼드, 케임브리지 등 영국 주요대학에서 기존 독일 연구소에서 구현한 3Gbps 보다 3 배 이상 높은 10Gbps 속도 구현(30 초 안에 풀 HD 영화를 다운) ○ 반사광이나 간접 조명에서도 13km 떨어진 곳과 160Mbps 통신에 성공하였고(2010 년) 중국 푸딘 대학은 1 와트 LED 전구로 150Mbps 실현(2013 년) ○ 한국 가시광통신기술이 일본을 제치고 세계 표준(IEEE 802.15.7)으로 채택되어 ICT 융합(조명+통신)의 중요한 교두보를 확보 ◈ 가시광통신의 활용은 ▲ 지능형 교통 시스템, ▲ 고속 통신, ▲ 음악이나 영화 등 콘텐 츠 전송, ▲ 유비쿼터스 실현을 위한 4 대 분야로 구분 가능 ○ 자동차 전조등과 후미등에 고출력 LED 가 장착되는 추세로 이를 활용해 안전한 자동 차 운행 서비스 제공 가능 ○ 기존 스마트폰 카메라를 이용해 저속 가시광통신이 가능하며, 4,000 자 수준의 QR 코 드보다 많은 양의 데이터를 양방향으로 동적 제공 가능 <표 1> 가시광통신 활용방안 서비스 종류 세부내용 지능형 교통 시스템 - 가로등/신호등에서 차량으로 영상, 음성, 교통정보 등을 제공하거나 자동차와 자 동차 간에 통신을 통해 자율주행시스템 지원 - 등대-선박 통신, 선박간 통신, 충돌방지 시스템 등에 활용 가능 고속통신 - 고화질 영상(HD, 4K 등) 전송, 백본망 구성, 사용자 밀집지역에서 무선통신환경 개선 등 콘텐츠 전송 - 박물관 전시물에 대한 설명, 매장 안내 및 상품 정보 제공, 다국어 제공, 실내 내 비게이션, 청소 로봇 등에 활용 - 고객위치를 활용해 정보를 제공하거나 마케팅에 활용 유비쿼터스 실현 - 단거리 홈네트워크, 센서네트워크, M2M(Machine-to-Machine), 핸드폰간 파일 공유 등 - 전력선통신과 결합해 기존 시설물 변경 없이 무선통신환경 제공 <자료>: NIPA 재구성(일본 야노 경제 연구소 등)
  3. 3. 주간기술동향 2014. 3. 12. www.nipa.kr 44 2. 가시광통신 개발 현황과 경쟁자들 ◈ (유럽) 범국가적인 활발한 활동을 보이지 않다가 2008 년 EU 경쟁력혁신 정책지원사 업으로 일환으로 추진 ○ 전력선 통신, 전자파 무선 통신, 적외선 통신, 가시광통신을 포함하여 배선을 새로이 하지 않고 1Gbps 전송 속도를 제공하는 홈네트워크 국제 표준 추진(OMEGA Project) ○ 옥스퍼드 대학, 지멘스, 프라운호퍼 연구소 등에서 고속화를 위한 기술을 연구중에 있 으며 2010 년에 5 미터 500Mbps 시연 ○ 올래드컴(OLEDCOMM)은 CES 2014 에서 스마트폰 전면 카메라에 광센서를 탑재해 영상, 이미지 등을 전송할 수 있는 솔루션을 공개 - 광센서가 없는 경우 기존 단말기의 경우 이어폰 단자에 관련 센서를 장착하면 동일 한 기능 구현 ◈ (일본) LED 원천기술과 제조기업이 많아 활발한 연구가 진행되고 있으며, 총무성 지원 하에 2003 년부터 컨소시엄을 구성 ○ 광-ID 서비스, 가시광통신을 지능형 교통 시스템(ITS-Intelligent Transport Systems), 전력선 통신과 융합하는 방안 등 추진 ○ 램프서브는 야외에서 가시광통신을 선보였으며 LED 가로등을 활용하여 200m 100Mbps 서비스 지원을 목표로 에스토니아에서 추진 중 ◈ (한국) 2000 년 중반부터 한국전자통신연구원, 삼성전자 등이 개발하여 앞서 시작한 일 본을 제치고 국제표준에 채택 <자료>: www.engadget.com (그림 2) 올래트컴(OLEDCOMM) CES 2014 시연 모델
  4. 4. ICT Report 45 정보통신산업진흥원 ○ 쇼핑센터에서 쿠폰, 원하는 상품, 할인 정보 등을 기사광통신으로 스마트폰에서 안내 받을 수 있어 디지털 조명 정보에 의한 쇼핑의 새로운 서비스를 구현 ○ 빛의 밝기(조도)를 조절하는 디밍(Dimming)과 무선통신이 동시에 가능하도록 하여 전 력 소모를 절약 ◈ 가시광통신과 같은 무선통신기술에는 무선랜, 블루투스, Zigbee, NFC(Near Field Communication), UWB(Ultra WideBand) 등이 존재 ○ 사용자 입장에서는 전송거리, 전송속도가 주된 차별 요소이며 가장 빠르고 넓은 영역 을 커버하는 무선랜이 가장 보편화된 기술 - UWB 는 빠른 속도와 낮은 전송 파워로 인해 고화질 영상 무선 전송 등에 사용되고 있으나 802.11ac 가 더 높은 속도를 제공하고 하나의 기기에서 기존 802.11b/n 둥 을 같이 제공할 수 있어서 입지가 약해진 상황 - 블루투스는 컴퓨터 주변기기 케이블을 대체하려 했지만 칩셋의 대부분은 스마트폰, 노트북 등에 장착되는 것으로 주변기기, 악세서리 등에 보급은 저조한 상황 - NFC 는 개발목적에 맞게 초근거리와 빠른 인식속도로 인해 결재, 도어락 등 보안이 요구되는 서비스에서 경쟁력 보유 ◈ 이미 상용화/대중화된 기술이지만 무선랜, 블루투스, NFC 등은 스마트폰에 정착되면서 폭발적인 성장을 이룸 ○ 가장 많이 보급된 무선랜은 약점으로 꼽히는 인식속도, 전송거리 등을 보완한 802.11ai/af/ah 등 차세대 기술을 준비하고 있어 마켓 포지셔닝 경쟁은 더욱 치열해 질 것으로 예상 <EU-홈네트워크> <일본-가로등> <한국-쇼핑센터> <자료>: 각 기관 발표자료 (그림 3) 주요국 가시광통신 개발 현황
  5. 5. 주간기술동향 2014. 3. 12. www.nipa.kr 46 <표 2> 가시광통신 경쟁기술 구분 WLAN WPAN ZigBee 블루투스 UWB NFC RFID 개발목적 기기간 무선통신 저전력 기기제어 근거리 유선 케이블 대체 근거기 기기간 고속통신 초근거리 무선통신 주변정보 인식 전송거리 ~약120m 30m 10m 2~10m ~0.2m 1.8~100m 전송속도 2/11/54/ 600Mbps, 6.93Gbps 20, 40, 250Kbps 24Mbps 500Mbps 424kbit/s 1.65/26.49Kbps 주파수대역 2.4/5Hz 868/915MHz, 2.4GHz 2.4GHz 3.1~10,6GHz 13.56MHz 13.56/33.92/90 8.5~915MHz, 2.45Ghz 표준 IEEE 802.11 a/b/g/n/ac IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.1 IEEE 802.15.3 ISO 13157 ISO/IEC <자료>: NIPA 재구성(전송거리는 프로파일 설정, 안테나 성능, 장애물 등에 따라 차이 발생) 3. 가시광통신, 근거리 무선통신의 강자가 될까? ◈ 인터넷-무선랜(WiFi), 결재-NFC, 리모콘(제어)-적외선/Zigbee, 주변기기-블루투스 등 애플리케이션별로 경쟁자들이 존재 ○ 전송거리, 전송속도 등은 기술적으로 개선되어지고 있지만 장애물을 통과할 수 없는 빛의 성질은 치명적인 약점 - M2M, 차량간 이동통신 등에서도 가능성은 제시되고 있으나 현재 제공 가능한 서비 스로는 기존 무선통신기술 대비 낮은 경쟁력 보유 ○ 가시광통신은 무선랜과는 전송속도, NFC 와는 보안에서 장점이 겹치게 되므로 현재 기 술발전 상태로는 초근거리 고속통신이 유력한 포지션 ◈ 교토의정서, WEEE, RoHS 등으로 가시광통신을 위한 LED 보급은 부가적인 노력이 없 이도 세계적인 인프라 구축이 가능 ○ 1998 년에 주변기기 대체를 목표로 추진했던 블루투스는 초반에 고전을 겪었으나 스 마트폰이라는 강력한 인프라를 만나면서 헤드셋, 스피커, 키보드 등 다양하게 활용 ○ NFC 는 2005 년에 도입되었지만 이를 지원하는 기기가 없어 실효를 거두지 못하다가 2011 년 진저브레드로 인해 활용이 가능한 기반이 마련된 후에야 선보이기 시작 ○ 사람이 머무는 곳에는 대부분 조명이 존재하고 인허가가 필요 없는 공통적인 대역을 사용하기 때문에 인프라의 가치는 타 무선통신기술보다 우위
  6. 6. ICT Report 47 정보통신산업진흥원 - 10 년마다 발광 다이오드(LED) 가격은 10 배씩 하락하고 성능은 20 배씩 개선된다는 하이츠 법칙에 따라 가격 경쟁력 또한 높아지는 상황 ◈ 현재 무선통신에 비해서는 무한에 가까운 대역폭을 지니고 있어 장애물, 전송거리 등 이 기술적으로 해결될 경우 폭발적인 성장잠재력을 보유 ○ 국내 무선통신 트래픽 양은 통신사업자 기준 2013 년 12 월 84,087TB(테라바이트)이 며 2012 년 1 월 대비 약 2.8 배(매월 4.6%) 증가 - 10 년 후에는 20 배 이상 증가할 것으로 예측되며 필요한 주파수 대역은 약 1.5GHz 로 기존 공급된 주파수 외에 추가로 1GHz 폭 이상을 확보해야 하는 상황(가시광통신 대역폭의 약 40 만 분의 1 수준) ◈ 빛의 성질로 인한 단점이 해결되지 않은 만큼 기존 기술/서비스와의 경쟁보다는 보완 적인 역할을 통해 부가가치를 높이는 방향으로 접근 필요 ○ 기존 기술과 충돌되거나 이동통신사의 수익을 감소시키는 경쟁적 관점보다는 커버리지 확대, 네트워크 과부하 해소, 부가가치 증대 등을 위한 수단으로 활용 - 카페, 패스트푸드, 서점 등 외부사업자와 파트너쉽으로 새로운 비즈니스 모델 창출하 며 기존 시설물 변경을 최소한으로 할 수 있는 장점을 이용 ○ LED 조명, 자동차 헤드램프, 스마트폰(디스플레이(송신)-카메라(수신)) 등 기존 제품에 부가적인 서비스를 더해 경쟁력을 강화 - QR 코드와 비슷하게 사진 또는 동영상을 찍으면 원하는 정보를 얻을 수 있고 후면 플래시를 이용하여 인터렉티브 서비스 제공(판플렛, 브로셔 대체 가능) - 가정, 사무실에서 무선랜을 대체하기보다는 고화질 영상 전송, 신호등/가로등-차량간 통신, 실내 네비게이터, 주자장(광-Tag) 등 니치 마켓으로 접근

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