본문
❖ 무선랜 전파관리 및 기술기준 개정방향
ETRI 기술기준연구팀 박승근
1. 서 론
최근 국내에서는 인터넷의 인프라로 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)에서 VDSL(Very-High-Data-Rate Digital Subscriber Line)로 의 전이가 이루어지고 있으며, ALL-IP(Internet Protocol)망 개념의 틀 안에서 IMT-2000 이후의 차세대 이동통신 망이 논의되고 있다.
이러한 통신망의 변화 속에서 무선랜(Local Area Network)은 수직시장(Vertical Market)의 한계로부터 벗어나 공중 통신서비스(Public Communication Service)의 인프라로 부상하고 있다.
특히, 2001년 4월에 정보통신부는 2.4GHz ISM (Industrial,Scientific,Medical) 대역의 상용화를 유권해석 형태로 허락함으로서, 한국통신, 하나로 통신, 두루넷, 데이콤 등의 국내 초고속 인터넷 접속 사업자들은 2.4GHz 무선랜을 이용한 공중 인터넷접속서비스를 제공하기 시작하였다.
이와 관련하여, 본 글에서는 보다 좋은 국내 무선랜의 전파환경 마련을 목적으로 전파관리 측면에서 무선랜의 전파간섭 문제를 다루고, 새로운 무선랜 기술발전과 연계하여 무선랜용 기술기준의 체계에 관한 개선 방향을 제언한다.
2. 전파관리
정보통신부는 국내 모든 무선기기를 인증과 사후관리로 관리하는데, 무선 통신기기의 인증에는 형식검정, 형식등록, 전자파 적합등록이 있으며, 유선 통신기기의 인증에는 형식승인이 있다.
무선랜은 전파연구소 또는 산하 지정시험기관에서 정보통신부 고시 제2001-117호의 기술적 조건을 바탕으로 시험되며, 그 결과에 따라 전파연구소가 형식등록 번호를 부여하는 형식등록 대상 기기이다.
현행 국내 무선랜의 기술기준은 정보통신부 고시 제2001-117호의 제 5조 중 스펙트럼 확산 통신방식(Spread Spectrum)의 기술적 조건에 속하는데, 구체적인 내용은 주파수 허용편차, 점유주 파수대폭, 불요발사 등과 같은 전파의 질과 타 무선기기와의 전파혼신 발생 가능성을 경고하는 문구로 구성되어 있다.
무선랜에 경고문구를 부착하는 이유는 무선랜은 비면허 (Unlicensed)무선국으로 누구나 자유롭게 어디에서나 전파를 발사할 수 있으므로, 동일지역에서 공통채널 또는 인접채널을 사용하는 무선랜간에 전파간섭이 발생할 수 있음을 밝히기 위한 것이다. 여기서, 비면허라는 용어는 무선국의 개설 단계에서 체신청의 허가가 필요없어 검사시험 업무가 면제되므로, 누구나 인증된 무선기기로 어느 곳에서나 자유롭게 전파를 발사할 수 있는 것을 의미한다.
국내 2.4GHz ISM 대역 비면허 무선기기에는 무선랜 뿐만 아니라 블루투스, 무선 마우스, 무선 키보드, 영상전송장치 등과 같은 다양한 소출력 무선기기들이 있으므로, 이러한 2.4GHz 비면허 소출력 무선기기의 수가 증가될수록 무선랜의 전파간섭 발생 가능성은 높아진다.
그리고 이러한 현상은 세계적으로 같은 양상을 띄고 있는데, 이는 각 국가들이 ITU-R의 주파수 용도규정에 의거하여 2.4GHz 용도를 ISM으로 지정하고, 그 틀안에서 비면허 소출력 무선기기 를 운영하고 있기 때문이다. 또한, ITU-R을 통한 글로벌 조화 주파수 (Global Harmonized Frequency)는 동 대역에서 사실상의 표준화가 이루어지면, 글로벌 무선시장이 형성되는 중요한 특징을 가지고 있다.
그러나 ISM 대역은 통신용 주파수가 아니라 주파수를 이용한 특정용도, 즉 전자레인지, 살균기, 온열기, 플라즈마 전구 등에 이용되는 전파자원으로서, 산업이 발전할수록 ISM기기의 수는 증가하여 무선랜과 전파간섭을 일으킬 수 있다.
대표적인 예로 2.4GHz 무선랜과 전자레인지간의 전파간섭을 들 수 있으며, 최근에는 2.4GHz Magnetron을 이용하는 플라즈마 전구가 등장하여 무선랜에 심각한 전파간섭을 미칠 수 있음이 밝혀졌다. (그림 1)은 플라즈마 전구의 스펙트럼으로 무선랜의 채널들과 겹치는 것을 알 수 있다. 그리고 ITU-R의 전파규칙(Radio Regulation)에서는 ISM 대역의 전파 사용우선권을 통신기기가 아닌 ISM기기에 주고 있다. 그러므로 국내 전파관리 측면에서 우선적으로 고려해야 할 것은 공중 무선랜의 운영방안을 명확히 마련하는 것이다.
즉, 전파간섭의 피해로부터 공중 무선랜 이용자를 보호 또는 구제할 수 있는 장치를 도입할 필요가 있다. 특히, 동일장소에서 공중 무선랜 사업자와 자가 무선랜 이용자간의 전파간섭에 대비할 수 있는 전파관리 체계가 필요하다.
이와 관련하여, 현재 영국 RA (Radio communication Agency)에서는 비면허 스펙트럼(Unlicensed Spectrum)의 상용 통신서비스 도입에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 2002년도 말에 정보통신부는2.3 ~ 2.4GHz 대역을 휴대 인터넷용으로 분배하였으므로, 현행 2.4GHz ISM 대역의 전파관리를 폭넓게 검토할 필요가 있다.
3. 통신방식과 기술기준
초기의 무선랜 통신방식은 앞서 언급한 바와 같이 전파간섭의 가능성이 큰 상황에서 통신을 해야 하므로, 간섭에 관한 내성(Immunity)이 좋은 스펙트럼 확산방식을 채택하였다. 스펙트럼 확산방식은 크게 직접 열(Direct Sequence)방식과 주파수 호핑 방식으로 구분된다.
즉, IEEE 802.11(무선랜의 표준 화 기관)에서는 전파간섭을 고려하여 스펙트럼 확산 방식으로 2Mbps급 무선랜 표준을 확정하는데, 이를 802.11이라고 부른다. 그러나 전송속도 2Mbps에서 통신제어용 오버헤드를 제외하면, 실제 최대 전송속도는 1Mbps이므로, IEEE 802에서는 보다 높은 전송속도를 제공할 목적으로 직접 열방식의 Barker Sequence를 Complementary Code Keying 로 변경한 802.11b를 마련하여 무선랜의 최대 전송속도를 11Mbps(실제 전송속도=5Mbps)로 향상시켰다.
또한, IEEE 802에서는 2.4GHz ISM 대역의 나쁜 전파환경과 영상전송 등을 고려하여 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)통신방식의 5GHz 무선랜 표준으로 802.11a를 마련하였는데, OFDM은 비 스펙트럼 확산방식(Non Spread Spectrum)이다.
OFDM의 장점은 여러 개의 서브 채널로 데이터를 전송함으로서, 20Mbps 이상의 전송속도를 확보하고, 간단한 등화기(Equalizer)로 다중경로 페이딩에 의한 전송 품질의 열화를 방지할 수 있는 것이다. OFDM의 단점으로는 위상오차에 대한 높은 민감성과 송신 증폭기의 낮은 효율성 등이 있다.
즉, 위상오차가 크면, 각 서브채널의 스펙트럼에 관한 직교성이 나빠지는데, 현재 위상오차의 문제는 좋은 오실레이터의 사용으로 해결하고 있으 며, 송신 증폭기의 효율문제는 수신부의 저잡음 증폭기 성능을 향상시키는 방법으로 풀고 있다.
또한, IEEE 802는 2.4GHz 대역에서 5GHz OFDM 통신방식을 사용할 수 있도록 802.11g 표준초안을 마련하였다. 그리고 현재 차세대 OFDM 기술과 관련하여 MIMO (Multiple Input Multiple Output)와 FH-OFDM 방식 등이 주목받고 있다.
MIMO는 여러 개의 송·수신 안테나를 이용하여 공간적으로 형성된 각 채널을 통하여 데이터를 전송함으로서, 전송속도를 증가시키는 통신방식이다. FH-OFDM (Frequency Hopping OFDM)은 서비스 셀과 인접 셀의 서브채널을 서로 다르게 호핑시켜 서비스 셀과 인접 셀이 동시에 동일채널을 사용할 수 있도록 하는 기술로서, 이동통신망의 셀 구조에 응용될 수 있다.
이와 같이 무선랜의 통신방식에는 ‘Hot spot 의 고속 인터넷 접속’ 을 목표로 다양한 통신기술이 출현하고 있으므로, 스펙트럼 확산방식 중심의 현행 무선랜 기술기준은 새로운 무선랜의 통신방식을 보다 폭넓게 수용할 수 있는 체계로 개선할 필요가 있다. 특히, 2.3GHz 휴대 인터넷용 무선설비의 통신방식이 IEEE 802의 무선랜 표준방식을 수용하느냐는 매우 중요한 문제로 이에 관한 경제성 분석이 필요하다.
최근에 무선랜의 RF구조로 직접 변환(Direct Conversion)이 소개되고 있는데, 직접 변환은 기저대역(Baseband)의 주파수가 중간 주파수 (Intermediate Frequency)를 거치지 않고, 직접 RF(Radio Frequency)로 변환되는 기술을 말한다. 직접 변환의 장점은 중간 주파수 구조가 없어 비용을 줄이고 제품을 소형화할 수 있으므로, 최근에 출시되는 무선랜의 RF 칩셋은 직접 변환의 구조로 되어 있다.
그러나 (그림 2)를 보면, 직접 변환 방식은 수신부의 합성기(mixer)에서 자기 믹서(Self-mixing) 현상이 발생하여 수신기의 성능이 나쁘게 되는 단점이 있 다. 그러므로, 현행 무선랜의 기술기준도 새로운 통신기술의 출현에 따라 전통적인 송신기의 전파의 질 규제에서 벗어나 수신기의 성능도 고려되어야 한다. 이와 관련하여 2002년 11월, 미국 FCC스펙트럼 정책 실무반(Spectrum Policy Task Force)은 수신기의 최소성능 규제화를 위한 의견수렴(Inquiry)을 권고하고 있다.
4. 결 론
본 글에서는 공중 무선랜의 도입 을 계기로 국내 비면허 스펙트럼의 운영방안 필요성을 언급하였다. 특히, 미국, 일본, 유럽 등을 고려해 볼 때, 비면허 스펙트럼의 상용화 이용은 국제적인 큰 흐름이라는 것을 알 수 있으므로, 국내에서도 그에 맞는 전파관리체계를 조속히 마련해야 할 것이다.
그리고 새로운 무선랜 기술을 폭 넓게 수용할 수 있는 구조로 현행 무선랜 기술기준의 체계를 개선하여 국내 무선랜의 산업체를 활성화 시켜야 한다. 또한, 현행 송신기의 스펙트럼 중심의 기술기준 항목들을 수신기 성능관점에서 평가하여 이를 기술기준에 반영시키는 검토가 필요하다.
참고 문헌
[1] 박승근, ‘무선랜 운영권고(안)과 AP 자동채널 선택기법’, 초고속 무선랜 포럼 하계 발표집, 2002
[2] 박승근· 김동호· 조평동· 조경록, ‘소출력 무선통신을 위한 주파수 정책 및 기술 기준 개선방향’, Telecommunications Review, 12권 3호, pp.420-432, 2002
[3] 정보통신부 홈페이지 http:://www.mic.go.kr
[4] FCC, Spectrum Policy Task Force Report, ET Docket 02-125, 2002
※ 자료출처 : 에트리정보센터 정보화기술 동향분석 (http://www.itfind.or.kr)
ETRI 기술기준연구팀 박승근
| 목차 1. 서론 2. 전파관리 3. 통신방식과 기술기준 4. 결론 참고 문헌 |
1. 서 론
최근 국내에서는 인터넷의 인프라로 ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line)에서 VDSL(Very-High-Data-Rate Digital Subscriber Line)로 의 전이가 이루어지고 있으며, ALL-IP(Internet Protocol)망 개념의 틀 안에서 IMT-2000 이후의 차세대 이동통신 망이 논의되고 있다.
이러한 통신망의 변화 속에서 무선랜(Local Area Network)은 수직시장(Vertical Market)의 한계로부터 벗어나 공중 통신서비스(Public Communication Service)의 인프라로 부상하고 있다.
특히, 2001년 4월에 정보통신부는 2.4GHz ISM (Industrial,Scientific,Medical) 대역의 상용화를 유권해석 형태로 허락함으로서, 한국통신, 하나로 통신, 두루넷, 데이콤 등의 국내 초고속 인터넷 접속 사업자들은 2.4GHz 무선랜을 이용한 공중 인터넷접속서비스를 제공하기 시작하였다.
이와 관련하여, 본 글에서는 보다 좋은 국내 무선랜의 전파환경 마련을 목적으로 전파관리 측면에서 무선랜의 전파간섭 문제를 다루고, 새로운 무선랜 기술발전과 연계하여 무선랜용 기술기준의 체계에 관한 개선 방향을 제언한다.
2. 전파관리
정보통신부는 국내 모든 무선기기를 인증과 사후관리로 관리하는데, 무선 통신기기의 인증에는 형식검정, 형식등록, 전자파 적합등록이 있으며, 유선 통신기기의 인증에는 형식승인이 있다.
무선랜은 전파연구소 또는 산하 지정시험기관에서 정보통신부 고시 제2001-117호의 기술적 조건을 바탕으로 시험되며, 그 결과에 따라 전파연구소가 형식등록 번호를 부여하는 형식등록 대상 기기이다.
현행 국내 무선랜의 기술기준은 정보통신부 고시 제2001-117호의 제 5조 중 스펙트럼 확산 통신방식(Spread Spectrum)의 기술적 조건에 속하는데, 구체적인 내용은 주파수 허용편차, 점유주 파수대폭, 불요발사 등과 같은 전파의 질과 타 무선기기와의 전파혼신 발생 가능성을 경고하는 문구로 구성되어 있다.
무선랜에 경고문구를 부착하는 이유는 무선랜은 비면허 (Unlicensed)무선국으로 누구나 자유롭게 어디에서나 전파를 발사할 수 있으므로, 동일지역에서 공통채널 또는 인접채널을 사용하는 무선랜간에 전파간섭이 발생할 수 있음을 밝히기 위한 것이다. 여기서, 비면허라는 용어는 무선국의 개설 단계에서 체신청의 허가가 필요없어 검사시험 업무가 면제되므로, 누구나 인증된 무선기기로 어느 곳에서나 자유롭게 전파를 발사할 수 있는 것을 의미한다.
국내 2.4GHz ISM 대역 비면허 무선기기에는 무선랜 뿐만 아니라 블루투스, 무선 마우스, 무선 키보드, 영상전송장치 등과 같은 다양한 소출력 무선기기들이 있으므로, 이러한 2.4GHz 비면허 소출력 무선기기의 수가 증가될수록 무선랜의 전파간섭 발생 가능성은 높아진다.
그리고 이러한 현상은 세계적으로 같은 양상을 띄고 있는데, 이는 각 국가들이 ITU-R의 주파수 용도규정에 의거하여 2.4GHz 용도를 ISM으로 지정하고, 그 틀안에서 비면허 소출력 무선기기 를 운영하고 있기 때문이다. 또한, ITU-R을 통한 글로벌 조화 주파수 (Global Harmonized Frequency)는 동 대역에서 사실상의 표준화가 이루어지면, 글로벌 무선시장이 형성되는 중요한 특징을 가지고 있다.
그러나 ISM 대역은 통신용 주파수가 아니라 주파수를 이용한 특정용도, 즉 전자레인지, 살균기, 온열기, 플라즈마 전구 등에 이용되는 전파자원으로서, 산업이 발전할수록 ISM기기의 수는 증가하여 무선랜과 전파간섭을 일으킬 수 있다.
대표적인 예로 2.4GHz 무선랜과 전자레인지간의 전파간섭을 들 수 있으며, 최근에는 2.4GHz Magnetron을 이용하는 플라즈마 전구가 등장하여 무선랜에 심각한 전파간섭을 미칠 수 있음이 밝혀졌다. (그림 1)은 플라즈마 전구의 스펙트럼으로 무선랜의 채널들과 겹치는 것을 알 수 있다. 그리고 ITU-R의 전파규칙(Radio Regulation)에서는 ISM 대역의 전파 사용우선권을 통신기기가 아닌 ISM기기에 주고 있다. 그러므로 국내 전파관리 측면에서 우선적으로 고려해야 할 것은 공중 무선랜의 운영방안을 명확히 마련하는 것이다.
즉, 전파간섭의 피해로부터 공중 무선랜 이용자를 보호 또는 구제할 수 있는 장치를 도입할 필요가 있다. 특히, 동일장소에서 공중 무선랜 사업자와 자가 무선랜 이용자간의 전파간섭에 대비할 수 있는 전파관리 체계가 필요하다.
이와 관련하여, 현재 영국 RA (Radio communication Agency)에서는 비면허 스펙트럼(Unlicensed Spectrum)의 상용 통신서비스 도입에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 2002년도 말에 정보통신부는2.3 ~ 2.4GHz 대역을 휴대 인터넷용으로 분배하였으므로, 현행 2.4GHz ISM 대역의 전파관리를 폭넓게 검토할 필요가 있다.
3. 통신방식과 기술기준
초기의 무선랜 통신방식은 앞서 언급한 바와 같이 전파간섭의 가능성이 큰 상황에서 통신을 해야 하므로, 간섭에 관한 내성(Immunity)이 좋은 스펙트럼 확산방식을 채택하였다. 스펙트럼 확산방식은 크게 직접 열(Direct Sequence)방식과 주파수 호핑 방식으로 구분된다.
즉, IEEE 802.11(무선랜의 표준 화 기관)에서는 전파간섭을 고려하여 스펙트럼 확산 방식으로 2Mbps급 무선랜 표준을 확정하는데, 이를 802.11이라고 부른다. 그러나 전송속도 2Mbps에서 통신제어용 오버헤드를 제외하면, 실제 최대 전송속도는 1Mbps이므로, IEEE 802에서는 보다 높은 전송속도를 제공할 목적으로 직접 열방식의 Barker Sequence를 Complementary Code Keying 로 변경한 802.11b를 마련하여 무선랜의 최대 전송속도를 11Mbps(실제 전송속도=5Mbps)로 향상시켰다.
또한, IEEE 802에서는 2.4GHz ISM 대역의 나쁜 전파환경과 영상전송 등을 고려하여 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)통신방식의 5GHz 무선랜 표준으로 802.11a를 마련하였는데, OFDM은 비 스펙트럼 확산방식(Non Spread Spectrum)이다.
OFDM의 장점은 여러 개의 서브 채널로 데이터를 전송함으로서, 20Mbps 이상의 전송속도를 확보하고, 간단한 등화기(Equalizer)로 다중경로 페이딩에 의한 전송 품질의 열화를 방지할 수 있는 것이다. OFDM의 단점으로는 위상오차에 대한 높은 민감성과 송신 증폭기의 낮은 효율성 등이 있다.
즉, 위상오차가 크면, 각 서브채널의 스펙트럼에 관한 직교성이 나빠지는데, 현재 위상오차의 문제는 좋은 오실레이터의 사용으로 해결하고 있으 며, 송신 증폭기의 효율문제는 수신부의 저잡음 증폭기 성능을 향상시키는 방법으로 풀고 있다.
또한, IEEE 802는 2.4GHz 대역에서 5GHz OFDM 통신방식을 사용할 수 있도록 802.11g 표준초안을 마련하였다. 그리고 현재 차세대 OFDM 기술과 관련하여 MIMO (Multiple Input Multiple Output)와 FH-OFDM 방식 등이 주목받고 있다.
MIMO는 여러 개의 송·수신 안테나를 이용하여 공간적으로 형성된 각 채널을 통하여 데이터를 전송함으로서, 전송속도를 증가시키는 통신방식이다. FH-OFDM (Frequency Hopping OFDM)은 서비스 셀과 인접 셀의 서브채널을 서로 다르게 호핑시켜 서비스 셀과 인접 셀이 동시에 동일채널을 사용할 수 있도록 하는 기술로서, 이동통신망의 셀 구조에 응용될 수 있다.
이와 같이 무선랜의 통신방식에는 ‘Hot spot 의 고속 인터넷 접속’ 을 목표로 다양한 통신기술이 출현하고 있으므로, 스펙트럼 확산방식 중심의 현행 무선랜 기술기준은 새로운 무선랜의 통신방식을 보다 폭넓게 수용할 수 있는 체계로 개선할 필요가 있다. 특히, 2.3GHz 휴대 인터넷용 무선설비의 통신방식이 IEEE 802의 무선랜 표준방식을 수용하느냐는 매우 중요한 문제로 이에 관한 경제성 분석이 필요하다.
최근에 무선랜의 RF구조로 직접 변환(Direct Conversion)이 소개되고 있는데, 직접 변환은 기저대역(Baseband)의 주파수가 중간 주파수 (Intermediate Frequency)를 거치지 않고, 직접 RF(Radio Frequency)로 변환되는 기술을 말한다. 직접 변환의 장점은 중간 주파수 구조가 없어 비용을 줄이고 제품을 소형화할 수 있으므로, 최근에 출시되는 무선랜의 RF 칩셋은 직접 변환의 구조로 되어 있다.
그러나 (그림 2)를 보면, 직접 변환 방식은 수신부의 합성기(mixer)에서 자기 믹서(Self-mixing) 현상이 발생하여 수신기의 성능이 나쁘게 되는 단점이 있 다. 그러므로, 현행 무선랜의 기술기준도 새로운 통신기술의 출현에 따라 전통적인 송신기의 전파의 질 규제에서 벗어나 수신기의 성능도 고려되어야 한다. 이와 관련하여 2002년 11월, 미국 FCC스펙트럼 정책 실무반(Spectrum Policy Task Force)은 수신기의 최소성능 규제화를 위한 의견수렴(Inquiry)을 권고하고 있다.
4. 결 론
본 글에서는 공중 무선랜의 도입 을 계기로 국내 비면허 스펙트럼의 운영방안 필요성을 언급하였다. 특히, 미국, 일본, 유럽 등을 고려해 볼 때, 비면허 스펙트럼의 상용화 이용은 국제적인 큰 흐름이라는 것을 알 수 있으므로, 국내에서도 그에 맞는 전파관리체계를 조속히 마련해야 할 것이다.
그리고 새로운 무선랜 기술을 폭 넓게 수용할 수 있는 구조로 현행 무선랜 기술기준의 체계를 개선하여 국내 무선랜의 산업체를 활성화 시켜야 한다. 또한, 현행 송신기의 스펙트럼 중심의 기술기준 항목들을 수신기 성능관점에서 평가하여 이를 기술기준에 반영시키는 검토가 필요하다.
참고 문헌
[1] 박승근, ‘무선랜 운영권고(안)과 AP 자동채널 선택기법’, 초고속 무선랜 포럼 하계 발표집, 2002
[2] 박승근· 김동호· 조평동· 조경록, ‘소출력 무선통신을 위한 주파수 정책 및 기술 기준 개선방향’, Telecommunications Review, 12권 3호, pp.420-432, 2002
[3] 정보통신부 홈페이지 http:://www.mic.go.kr
[4] FCC, Spectrum Policy Task Force Report, ET Docket 02-125, 2002
※ 자료출처 : 에트리정보센터 정보화기술 동향분석 (http://www.itfind.or.kr)
추천 0
