무선 입력 장치의 핵심 기술 'UWB'

[쇼핑저널 버즈] PC에 연결되는 키보드, 마우스, 프린터 등 다양한 기기에 무선 기능이 추가되고 있다. 근거리 고속 데이터 전송기술(UWB)을 기반으로 하는 무선 USB 기술이 개발되면서 유선 케이블이 무선으로 빠르게 대체되고 있는 것이다. 본지에서는 고속 데이터 전송기술을 기반으로 하는 무선 USB 플랫폼 기술을 알아보고, 이를 적용해 실제 생활이 얼마나 편리해질 수 있는지 살펴본다.

PC에 연결해 사용하는 무선 키보드, 무선 마우스 등은 유선 제품에 비해 가격이 비싸지만 사용의 편리함 때문에 많은 소비자들이 찾고 있다. 특히 침대 위에서 영화를 감상하는 소비자들에게 무선 키보드, 무선 마우스는 더없이 편리하다. 이런 기기들은 무선 USB(Universal Serial Bus) 수신기를 PC 뒤의 USB 슬롯에 꼽아서 사용하는 것이 대부분이다. PC 주변기기를 연결할 때 사용하는 USB 기술이 무선 USB 플랫폼까지 발전한 것이다.

그렇다면 USB는 언제부터 사용했을까? 한 10년 전만해도 PC에 마우스나 키보드를 연결할 때 9핀 시리얼 포트를 장착해줘야 했다. 언제부터인가 장착부가 USB로 변경되고 최근에 내놓는 모든 주변기기의 장착부는 USB 슬롯으로 구성된다.

USB는 사용의 편리성, 넓은 확장성, 이동통신을 기반으로 PC 역사상 가장 성공적인 접속 장치로 평가되고 있다. 현재까지 20억 개 이상이 이용되고 있고, USB가 장착된 장치의 종류 및 사용 개수도 빠르게 증가하고 있는 추세다. USB의 발전에 힘입어 유선의 속도와 보안성에 무선의 편리함을 추가한 무선 USB 1.0 규격이 2005년 5월 12일 발표되었으며, 상용 제품도 속속 출시되었다.

이후 USB 기술은 계속 진화하여 PC, PC 주변 기기, 가전기기 및 이동통신 기기에 널리 사용되고 있으며, 무선 USB 기술을 적용한 기기도 속속 출시되고 있다. 최근에는 ETRI에서 다기능 무선 USB 플랫폼을 발표해 향후 좀 더 많은 분야에 무선 USB 플랫폼 기술이 적용될 것으로 보인다.

본지에서 무선 USB 기술의 특징을 살펴보고, 국내외 무선 USB 플랫폼 적용 사례를 알아보았다. 또 국내 무선 USB 기술의 표준화 과정 및 실제 적용 사례를 살펴보고, 미래 무선 USB 플랫폼의 발전 과정을 전망해봤다.

■ ETRI, 다기능 무선 USB 플랫폼 개발

지난 2월 4일 ETRI(한국전자통신연구원)에서 차세대 근거리 초고속 무선통신으로 주목받고 있는 무선 USB 기술을 적용한 다기능 '무선 USB 플랫폼' 개발에 성공했다고 밝혔다.

무선 USB 플랫폼은 PC 및 주변기기, 캠코더 등 가전기기, 이동통신기기 등을 케이블 없이 전송하는 무선 USB 기술이다. 무선 USB 기술을 적용한 것중 우리 주변에서 가장 흔히 볼 수 있는 기기에는 무선 키보드, 무선 헤드셋, 무선 마우스 등이 있다.

다기능 무선 USB 플랫폼의 기술 구현

이번에 개발된 다기능 무선 USB 플랫폼은 기존 유선 USB 제품을 변형하지 않고, 그대로 사용하면서 무선 전송 서비스를 이용할 수 있다. 이는 무선 USB 허브 장치(DWA;Device Wire Adapter)를 구동하는 소프트웨어 기술 및 멀티 카드리더를 탑재했기 때문에 가능한 것이다.

다기능 무선 USB 플랫폼은 기술적으로 인텔의 UWB 기술을 기반으로 한다. UWB 기술은 고속 전송이 가능하고, 소비전력이 낮으며, 도청이 어렵고, 보안성이 우수하며, 정확한 위치 인식이 가능하다.

무선 USB 허브 장치(DWA)의 경우 현재 국내 시장에 출시된 유선 USB 장치들을 무선으로 수용하기 위한 장치로 유선기술이 무선기술로 완전히 대체되기 전까지 한시적으로 시장상황에 맞게 사용할 수 있도록 개발되었다. 무선 USB 허브 장치는 4포트 USB, CF 카드 인터페이스, 멀티 카드 리더로 구성되어 있다.

세계 가전 박람회 CES 2008 전시회에 ETRI에서 선보인 다기능 무선 USB 플랫폼 적용 기술이 공개되었다.

ETRI의 소프트웨어 컴퓨팅부문 김채규 수석연구단장은 "다기능 무선 USB 플랫폼은 기존의 유선 USB 제품을 변형하지 않고 그대로 사용하면서 무선 전송 서비스를 제공하며, 이동통신 기기, 가전기기, PC 주변기기 등 다양한 USB 응용제품에 적용할 수 있고, 무선 USB와 IP 서비스 기술을 동시에 지원할 수 있는 WPAN 분야의 핵심 원천기술"이라고 말했다.

이번에 공개된 '다기능 무선 USB 플랫폼'은 지난 1월 미국 라스베가스에서 열린 'CES 2008'에도 선보인 바 있다. CES 2008에서 무선 USB 허브 장치 기술을 이용한 무선 프린팅 기능, 무선 USB와 IP 서비스 지원 기술을 이용하여 윈도우 호스트에서 동시에 멀티미디어 동영상을 재생하는 기능을 선보여 방문객들의 주목을 받았다.

■ 무선 혁명의 기술, UWB

무선 USB 플랫폼의 기술 기반인 UWB가 상용화되면 PC의 대용량 데이터를 선 없이 다른 정보기기에 수백 Mbps 속도로 전송이 가능해진다. 특히 UWB칩이 내장된 휴대전화 및 무선 USB가 출시되면 휴대폰 상호간 대량의 정보전송은 물론 USB를 PC에 꼽지 않아도 데이터를 고속으로 주고받을 수 있다.

UWB 무선 플랫폼 구성

UWB는 단거리 무선 통신을 구현하지만, 대용량 데이터의 초고속 전송에 유리하다는 점에서 단거리 무선 통신 규격 내에서도 특별한 대우를 받고 있다. 본지에서 소개하고자 하는 무선 USB 플랫폼은 UWB 애플리케이션 분야의 하나로 고속 시리얼 인터페이스를 통해 무선화를 추진시키는 것이다.

UWB 기술을 이용하면 900MHz 대역의 가정용 무선전화기도 디지털코드리스 폰(DCP)을 통해 디지털화시킬 수 있다. 가정용 무선전화기의 디지털화는 그동안 음성 위주의 서비스만 가능했던 것에서 데이터, 화상통신, 홈모니터링 등 다양한 멀티미디어 서비스를 지원할 수 있게 된다. 이는 유선전화 기반의 무선전화기를 통해서도 저렴한 가격에 현재 이동전화를 통해 서비스되는 동영상 서비스나 무선인터넷 등의 서비스가 가능해진다는 것을 의미한다.

용어 설명

무선 USB(Wireless USB) : 무선 USB는 USB-IF 산하 무선 USB 프로모터 그룹에서 표준화를 추진하고 있는 기술로, USB 유선 기술의 보안성과 빠른 속도의 장점을 무선 기술의 편리성과 접목한 기술이다. 무선 USB는 WiMedia Alliance에서 표준화하고 있는 인텔의 MB-OFDM 방식의 UWB를 이용함으로써 초고속 무선 연결을 지원한다.

UWB(Ultra Wide Band) : UWB 무선 기술은 500MHz 이상의 신호를 넓은 대역폭에 걸쳐 낮은 전력 밀도의 스펙트럼으로 분산시켜 송수신함으로써 허가를 받지 않고 사용할 수 있는 근거리의 고속 데이터 전송 기술을 일컫는다.

WLP(WiMedia Logical link control Protocol) : 이더넷(IEEE 802.3)과 같은 IEEE 802 특성을 UWB 무선 플랫폼에서 지원하기 위한 논리적 링크 제어 계층의 네트워킹 프로토콜로, IEEE 802 환경에서 수행되는 응용 프로그램이 변형 없이 UWB 환경에서도 쉽게 사용될 수 있도록 한다. 예를 들면 IEEE 802.3 환경에서 사용되는 TCP/IP 프로토콜 스택을 UWB 환경에서도 그대로 사용할 수 있는 것이다.

HWA(Host Wire Adapter) : 동글 형태의 무선 USB 호스트 제품으로, 유선 USB 호스트인 PC, 노트북 컴퓨터, 홈서버 등에 USB 인터페이스로 연결되어 유선 USB 호스트가 무선 USB 디바이스와 무선으로 통신할 수 있도록 한다.

DWA(Device Wire Adapter) : 동글 형태의 무선 USB 디바이스 및 다기능 카드를 지원한다. 유선 USB 디바이스인 이동식 하드디스크, 디지털 카메라, 디지털 캠코더, 메모리 스틱 등이 무선 USB 호스트와 무선으로 통신할 수 있다.

WPAN(Wireless Personal Area Network) : 10m 이내의 근거리에서 무선 서비스를 제공하기 위한 무선 개인 통신망으로서, 여기에 사용될 수 있는 무선 기술로는 UWB, ZigBee, 블루투스 등이 있다.

■ 해외 시장의 무선 USB 현황

무선 USB 플랫폼 개발은 국내 시장 뿐 아니라 해외 시장에서도 관심이 높은 기술이다. 해외 시장의 경우 UWB 기술의 표준화를 추진하는 WiMedia Alliance 회원 업체들의 주도로 무선 USB의 기술 개발이 활발히 이루어지고 있다.

UWB 기술은 2002년 FCC(미 연방통신위원회)에서 상용화가 허용된 이후 IEEE802.15.3a에서 표준화가 시작되어 모토로라의 DS-CDMA(Direct Sequence-Code Division Multiple Access) 방식과 MB-OFDM(Multiband Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식이 제안되었으나 표준안 도출에는 성공하지 못했다. 때문에 UWB 포럼이나 WiMedia에서 별도로 표준화 작업을 진행하고 있다.

인텔에서 내놓은 것으로 무선 USB PCI 카드의 프로토 타입 형태 PDK 모델이다.

무선 USB는 이 중에서 MB-OFDM 방식을 기반으로 UWB 기술을 개발하고 있는 인텔, Wisair, Alereon, Staccato, NEC, 필립스 등과 같은 칩 개발 업체의 기술 개발을 바탕으로 하고 있다.

인텔은 무선 USB 프로모터 그룹 및 WiMedia Alliance의 선도자로서 무선 USB 1.0 규격, WiMedia의 MAC 및 PHY 규격, WiNet (WiMedia Network Protocol Adaptation Layer) 규격, WiMCA 규격의 표준화를 주도하고 있다.

마이크로소프트는 윈도우 운영체제 기반의 무선 USB 장치 드라이버를 개발했으며, 인텔은 무선 USB 활성화를 위한 PCI 카드 형태의 PDK (Peripheral Developers Kit)를 개발해 시장에 내놓았다.

무선 USB 디바이스를 개발하는 업체들에게 인텔에서 내놓은 PDK를 제한적으로 판매하고 있으며, USB-IF 주도하에 무선 USB 개발자 컨퍼런스(WUSB Developers Conference)를 통한 무선 USB 및 UWB 표준 동향과 기술 세미나도 개최하고 있는 상황이다.

UWB 기술의 업계 선구자들에 의하여 설립된 Alereon에서도 무선 USB의 다양한 어플리케이션 개발을 위해 SDK(Software Development Kit)를 보급, 자사 플랫폼을 활용한 다양한 무선 USB 어플리케이션 개발을 진행하고 있다.

국외

Wisair에서도 UWB 기술에 기반한 고성능 무선 통신용 칩셋 솔루션을 개발하고 있으며, DVD, PDA, TV, 캠코더, 디지털 카메라 등과 같은 다양한 종류의 가전에 설치될 UWB 칩셋을 공개했다.

Wisair의 무선 USB 기술은 자사의 칩을 최적화하기 위한 솔루션으로서, 씨게이트와 공동 개발을 통해 이동식 하드 디스크에 동글 형태의 무선 어댑터를 적용한 제품을 시장에 출시했다.

모바일 폰, 블루투스, 와이파이 등의 상업용 솔루션을 성공적으로 제공한 무선 업계의 베테랑으로 구성된 Staccato는 SC3100D을 개발하였는데, 무선 USB에 사용할 수 있고, IP 및 기타 프로토콜을 위해 확장시킬 수 있다.

7개의 무선 USB 프로모터 그룹 중 하나인 NEC에서는 USB의 선도 기업들과 함께 USB 2.0 표준 개발을 추진했다. 현재 NEC에서 USB 시장의 50%를 점유하고 있고, 무선 USB 프로모터 그룹 뿐 아니라 MBOA 및 IEEE의 활동적인 회원으로서 올해 무선 USB 규격을 표준화하기 위하여 인텔과 다른 선도 회사들과 밀접하게 접촉하고 있다.

호스트, 디바이스, 허브 등 USB의 모든 영역에 대한 실리콘을 만드는 필립스에서는 UWB 기술 개발에 있어 다양한 PHY 기술을 활용하여 무선 USB 디바이스 MAC을 개발하고 있다. 지난 2006 CES에서는 필립스의 디바이스 와이어 어댑터와 인텔의 호스트 간에 파일 전송 서비스를 시연한 바 있다.

■ 국내 시장의 무선 USB 기술 현황

무선 USB 기술에 대한 국내의 기술 현황을 살펴보면, WiMedia Alliance의 회원인 ETRI, TTA, 삼성전자, LG전자, 삼영전자공업 등 국내 연구소 및 기업체들이 적극적으로 국내 시장에 대한 가능성 모색과 기술 개발을 주도하고 있다.

국내

ETRI는 2003년 2월부터 MBOA와 DS-CDMA 방식의 UWB 칩을 개발하였고, 국내의 무선통신 부품 및 모듈사업체인 삼영전자공업과의 공조를 통해 무선 USB 전송 플랫폼 기술 개발을 가속화하고 있다.

삼성전자는 모토로라에 이어 세계에서 두 번째로 개발한 UWB폰을 발표했다. 삼성전자의 UWB폰은 모토롤라의 자회사인 프리스케일이 개발한 DS-CDMA 방식의 UWB 칩을 탑재했다.

LG전자 역시 상용제품 출시를 목표로 UWB폰 개발을 진행 중이다. LG전자가 선보일 UWB폰은 전력소모가 적고 고속 데이터 전송이 가능한 중고가 제품인 것으로 알려졌으며, 종전 블루투스나 적외선데이터통신(IrDA, Infrared Data Association) 등 기술을 탑재한 휴대전화보다 경쟁력이 있어 매출확대에 크게 기여할 것으로 전망되고 있다.

무선통신 부품 및 모듈사업에 신규 진출한 삼영전자공업은 2006년 1월 세계 최초로 LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics) 방식의 UWB PHY 모듈 개발에 이어 무선 USB를 지원하는 HWA 개발에 성공하였다. 이는 Alereon의 UWB PHY를 이용하여 개발하였고 현재 Alereon과 인텔을 통해 연동 시험을 진행하고 있다.

■ 무선의 편리함, 다기능 무선 USB 플랫폼

무선 USB는 USB-IF 산하의 무선 USB 프로모터 그룹에서 표준화를 진행하고 있다. 무선 USB 플랫폼은 기술적으로 3m 이내에서 최대 480Mbps, 10m 이내에서 110Mbps의 속도를 제공한다.

WPAN 환경에서 초고속 무선 멀티미디어 스트리밍 및 파일 송?수신 서비스 등도 가능하다. 무선 USB 기술을 이용하면 캠코더나 유선 USB 저장장치의 정보를 PC로 다운로드받을 때, USB 케이블로 PC에 연결하지 않아도 된다.

또한 UWB 기반 WLP 기술은 무선으로 IP 서비스를 지원하는 것으로 집안에서 IPTV 등을 무선으로 볼 수 있고, 무선 인터넷을 사용할 수도 있다. UWB 기반 DWA 기술은 무선 USB 장치들이 내장되기 전까지 기존의 유선 USB 장치들을 무선으로 수용하기 위한 장치로 기존에 출시된 캠코더, 프린터, 외장형 하드디스크 장치, PMP 장비를 무선 USB 기술을 이용해 PC를 통해 제어가 가능하다.

현재 무선 USB 기술은 국제표준기구인 USB-IF(Universal Serial Bus Implementers Forum)에서 인텔 방식의 UWB 기술에 의한 무선 USB 규격으로 표준화되고 있다. 이와 더불어 Alereon, Wisair, Staccato 등에서도 무선 USB 장치를 개발하고 있으며, 마이크로소프트에서 윈도우 비스타 운영체제에 무선 USB 기능을 탑재했다.

■ 무선 USB, 생활에 어떤 편리함을 주나?

무선 USB는 PC 시장에서의 유선 USB의 성공과 가전기기 시장에서의 무선 기술에 대한 요구의 증대라는 이점을 제공한다. 무선으로의 이동은 기존의 시장에 새로운 활력을 주고 특히 고속 전송 속도를 이용하는 멀티미디어 장치들을 위한 새로운 시장의 창출에 기여한다.

예를 들어 무선 USB는 무선으로 고화질 비디오를 송신할 수 있는 디지털 AV 장치뿐만 아니라, 더 적은 수의 I/O 커넥터와 더욱 밀집된 설계의 차세대 노트북 PC 제작을 가능하게 한다. 그렇다면 실제 생활에서 무선 USB 플랫폼에 어떻게 적용되는지 살펴보자.

PC, 프린터, 스캐너, 모니터, 디지털 카메라 등과 같은 PC 주변 기기들과, 입체 음향 기기, HDTV, STB, DVD 플레이어, 비디오 레코더, 디지털 AV 기기 등의 가전기기, 휴대폰, PDA 등의 모바일 기기들이 무선으로 대체될 수 있다. 무선 USB 플랫폼을 적용한 미래의 가정은 오락, 사무실 장치, 게임, 오디오 장치 등을 위하여 개인적인 고속 무선 네트워크인 WPAN을 지원할 것이다.

무선 USB 플랫폼은 사무실 환경을 보다 깔끔하게 만들어준다. 유선의 연결성 문제와 불편함으로 인하여 대부분의 사무실 환경은 생산성이 낮아지고 새로운 장치의 채택이 느린 편이다. 특히 노트북 컴퓨터와 PDA 사용자들은 이동하면서 프린터나 다른 장치들을 사용할 때 연결 문제에 직면하게 된다. 이때 무선 USB는 사무실의 생산성을 높일 수 있도록 시간 절약과 고속 연결을 제공함으로써 좀 더 빠른 일 처리를 가능케 한다.

무선 USB의 댁내 사용 시나리오 무선 USB의 사무실 사용 시나리오

기업체의 상무, 전무, 대표이사 등과 같은 중역들은 망에서 일반적으로 제공되는 것보다 더 빠르고 특성화된 서비스를 필요로 한다. 무선 USB를 사용하면 프린터, 스캐너, 외부 저장 장치 및 PC 카메라들이 서로 간에 빠르게 연결되어 고속으로 데이터를 교환할 수 있다.

또한 동료들 간에 장치 공유를 더욱 쉽게 함으로써, 그 환경 내에 있는 스캐너, 프린터, 저장 장치 및 기타 주변 기기들을 사용자들이 쉽게 공유할 수 있도록 한다. 즉 무선 USB를 이용함으로써 동료들 간에 큰 사이즈의 파일 전송이 전자우편이나 망을 통하지 않아도 가능해진다.

사용자들이 쓰고 있는 디지털 카메라의 사진을 무선으로 컬러 프린터에 전송할 수 있다. 예를 들어 놀이 공원에서 찍은 디지털 카메라의 사진을 무선 USB를 통해 프린터로 전송함으로써 사진을 케이블 연결없이 인화할 수 있다.

또 디지털 캠코더로부터 디스플레이 장치의 비디오 및 오디오 포트와 무선으로 연결해 비디오를 친구들이나 가족들과 쉽게 공유할 수 있다. 이 외에도 MP3 플레이어를 고품질 서라운드 사운드 스피커들과 어느 곳에서나 연결하여 음악을 들을 수 있다.

무선 USB를 이용하면 PVR 및 셋톱박스로부터 PVP로 수 시간 분량의 디지털 콘텐트를 수 분만에 무선으로 전송할 수 있다. 따라서 어느 곳에서나 아침 뉴스, 영화 및 시트콤 등을 볼 수 있다.

■ 다기능 무선 USB, 미래 기본 기술로 적용될까?

현재 유선 USB는 PC 역사상 가장 성공적인 접속 장치로서 약 20억 개 이상의 디바이스에 적용되고 있다. 이러한 유선 USB의 성공과 인텔의 UWB 무선 기술이 결합된 무선 USB는 PC 및 PC 주변기기, 가전기기, 이동단말기 등 다양한 분야에 적용시킬 수 있다.

MP3 플레이어를 고품질 서라운드 사운드 스피커들과 어느 곳에서나 연결하여 음악을 들을 수 있다.

지난 2월 ETRI 통해 국내에 다기능 무선 USB 플랫폼은 발표되었으나 아직까지 무선 USB 상용 제품이 시장에 나오지 않은 상태이고, 무선 USB와 WLP 기능을 동시에 지원하는 제품도 나오지 않은 상황이다. 때문에 이번 ETRI에서 개발한 UWB 기반 무선 USB 프로토콜, WLP 및 DWA 기능을 탑재한 무선 USB 플랫폼 기술은 WPAN 분야의 핵심 원천기술로 기대된다.

ETRI 디지털홈연구단 센서네트워킹연구팀장인 허재두 박사는 "다기능 무선 USB 플랫폼은 기존의 유선 USB 제품을 변형하지 않고 그대로 사용하면서 무선 전송 서비스를 제공하며, 이동통신 기기, 가전기기, PC 주변기기 등 다양한 USB 응용에 적용할 수 있고, 무선 USB와 IP over UWB 서비스를 동시에 지원할 수 있는 최초의 무선 USB 핵심 기술"이라고 설명했다.

허박사는 이어 "다기능 무선 USB 플랫폼은 궁극적으로 초고속 무선 멀티미디어 스트리밍 서비스를 위한 WPAN 핵심 원천기술 개발을 통해 적기에 무선통신시장에 진출하여 성공할 수 있는 좋은 계기가 될 것"이라고 전망했다.

무선 USB의 궁극적인 목표는 다양한 이동통신 기기들을 무선으로 연결해 번거로운 선 없이 고속 데이터 교환을 가능하게 하는 것이다. 전문가들은 "무선 기술의 발달로 인해 이런 목표가 빠른 시일 내에 이뤄질 것"이라고 평가하고 있다. 향후에는 모든 기기에 무선 디지털 환경을 적용시킬 수 있을지 다기능 무선 USB 플랫폼 기술의 적용 사례에 관심을 가져볼만 하겠다.

장수연 월간 PC라인 기자(jjang@pcline.co.kr)

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