09.20
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유비쿼터스(2회)/유비쿼터스 컴퓨팅 기술
유비쿼터스(2회)/유비쿼터스 컴퓨팅 기술

이근호 geunholee@korea.com
R&BD 대표컨설턴트
필 / 자 / 소 / 개
이근호 박사는 현재 IT 신기술 관련 전략기획 및 비즈니스 개발 컨설턴트로 연세대학교 전자공학과 겸임교수로 재직중이다. 한국무선네트워크 사업개발 전문위원, 지에이코리아텍 CEO, 광운대학교 정보통신연구원 교수, 정보통신부 연구관, Georgia Institute of Technology 전자공학과 초빙연구원을 역임했으며 Johns Hopkins University에서 Ph.D.를 받았다.
저서 : 「차세대 무선 인터넷 기술」
역서 : 「유비쿼터스 컴퓨팅 핸드북」, 「유비쿼터스 모바일 컴퓨팅」

연/재/목/차
1회: 유비쿼터스 컴퓨팅 개요(지난호)
2회: 유비쿼터스 컴퓨팅 기술(이번호)
3회: 유비컴 비즈니스(8월호)






어디든 가지고 다닌다: 스마트 기기

핸드헬드 컴퓨터, PDA, 스마트 폰, 모바일 폰 등은 흔히 사용되는 유비컴 기기이다. 또한 게임 콘솔과 MP3 플레이어 같은 다양한 종류의 엔터테인먼트 기기, GPS 네비게이터 또한 유비컴을 위한 스마트 기기이다. 미래에는 무선기능이 장착된 터치스크린 형태의 '스마트 디스플레이 라는 얇고 가벼우며 접었다 펼쳐놓을 수 있는 형태가 유행할 것이다. 이러한 스마트 유비컴 기기의 주요 기술 요소는 다음과 같다:

●배터리 기술(2차 전지): 최근까지 니켈-카드뮴(NiCad) 배터리는 최신의 충전식 배터리였다. 이 배터리는 무게가 무겁고 이른바 메모리 효과로 인해 용량을 잃는 경향이 있다. 니켈-금속 하이브리드(NiMH)와 같은 좀더 새로운 기술은 좀더 적은 무게와 환경 친화적 구성요소를 사용하여 보다 나은 용량을 제공했다. 오늘날 리튬 이온(Li ion) 배터리는 모든 종류의 전자기기에서 쓰인다. 종전의 배터리에 비해서 이것은 더 가볍고 뛰어난 에너지 밀도를 가지고 있어서 동일한 크기로 더 많은 전력을 사용할 수 있다.
최신의 배터리 기술은 리튬 폴리머 배터리이다. 이 배터리는 전해질로 젤 물질을 사용한다. 이것은 몇 개의 얇고 유연한 막으로 만들며, 누출 방지 케이스가 필요 없다. 즉, 이 배터리는 거의 모든 형태 및 크기로 만들 수 있다. 차세대용으로 리튬 설퍼 배터리도 개발 중이다.

●디스플레이 기술: 제조기술의 진보로 LCD는 더욱 커지고 읽기도 좋아졌으며, 무게, 크기, 전력소비 등의 이점은 이들의 높은 가격의 단점을 보완한다. 현재 사용되는 PDA들은 보통 패시브 매트릭스(passive matrix) 방식을 통해 각각의 디스플레이 구성분자를 통제하는 이중 스캔(DSTN) 디스플레이 기능이 특징이다. 이 기술은 박막 트랜지스터(TFT) 액티브 매트릭스(active matrix) 기술보다 상당히 낮은 전력을 소비한다. 액티브 매트릭스 기술은 좀더 비싸지만 아주 뛰어난 디스플레이 성능을 갖고 있어서 일반적으로 핸드헬드 컴퓨터에 사용된다.

발광 유기 다이오드(OLED)나 발광 폴리머(OEP) 기술에 기초한 보다 얇고 우수한 디스플레이도 나오고 있다. OLED 기술은 약 15년 전에 발명되었다. 이것은 수명 및 효율성과 관련된 초기의 문제가 해결된 최근에 와서야 비로소 상업적으로 매력을 가지게 되었다. 이것은 정질 반도체 물질 대신에 유기 화합물을 사용한다. 단순화된 소형 구조물 제조 공정 및 선택이 다양한 유기 화합물은 거의 모든 크기 및 색상의 OLED 제조를 가능하게 한다. 이로써 제조업들은 필요에 따라 구부려서 여러 가지 모양으로 만들 수 있을 정도로 유연한 아주 얇은 디스플레이를 생산할 수 있게 되었다.

CoG(chip-on-glass)나 LCoG(liquid-crystal-on-glass)와 같은 새로운 디스플레이 기술들은 사진 요소를 얇은 유리 위에서 트랜지스터와 결합시킨다. 이 기술은 10마이크로미터 크기의 픽셀을 갖는 극히 작은 디스플레이의 제조를 가능하게 한다. 이런 디스플레이는 입는 컴퓨터와 함께 사용되는 머리 부착식 디스플레이에서 사용될 수 있다

●칩 기술: 스마트 폰이나 PDA 같은 기기들은 운영체계 코드와 애플리케이션 데이터를 비휘발성 플래시 메모리 및 배터리가 지원하는 RAM에 저장한다. 이런 반도체 기반 기술은 적은 전력을 요구하며, 디스크 드라이브보다 접근 속도가 빠르다. 모바일 기기의 통상적인 메모리 용량은 2-6MB이다. 플래시와 저전력 SRAM(Static random-access memory)을 결합하여 사용하면 빈번하게 바뀌는 데이터만이 SRAM에 저장된다.

SRAM이 DRAM(dynamic random-access memory)보다 좋은 점은 어드레싱 방법이 단순하고 주기적인 갱신이 필요 없다는 것이다. 새로운 Ut-RAM(Uni-transistor ramdom-access memory)은 하나의 틀에서 이 두 가지의 기술을 함께 사용함으로써 비교적 적은 전력으로 소형의 칩 상에서 보다 큰 기억 용량을 제공한다. 또 새로운 추세로 MRAM(magneto-resistive random access memory)에서 볼 수 있는 자기 메모리와 반도체 메모리의 결합이 있다. 이는 오늘날 많이 사용되는 휘발성 및 비휘발성 메모리의 일반적인 결합을 대체하게 된다. 소니, 도시바, IBM은 연구개발비 4억달러를 들여 차세대 프로세서 칩인 '셀(Cell)'을 개발해 왔다. 셀은 '유비쿼터스 컴퓨팅 칩' 또는 '슈퍼컴퓨터 온칩' 등으로 불리며 주목 받고 있는 차세대 칩이다. 이는 초당 1조번의 부동소수점 연산이 가능하고 전력소모가 매우 적게 설계되고 있다.

●사용자 인터페이스 기술: 유비컴 기기의 흔한 사용자 인터페이스로는 기존의 키보드 형태 외에 문자 인식 및 음성인식 시스템이 있다. 현재 사용할 수 있는 문자인식 기술들은 요구하는 처리 능력과 입력의 정확도에서 차이가 많이 난다. 흘려 쓴 글씨를 인식하는 것은 인쇄된 문자를 인식하는 것보다 훨씬 복잡한 일이다.
음성 인식은 모바일 기기가 갖춰야 하는 공간을 최소한으로 요구하는 가장 자연스러운 입력 방법이라는 이점을 갖고 있다. 가장 간단한 형태의 음성인식은 몇 개의 단어만을 인식하는 것이다. 이것은 차를 운전하면서 기기들을 작동하거나 은행 잔고를 전화를 통해 확인하는 데 등에 사용된다. 연속 음성을 인식하기 위해서는 단어 인식보다 훨씬 큰 어휘가 필요하며, 인간의 말에서 나타나는 복잡함과 모호함을 처리할 수 있어야 한다. 미래에는 동작을 인식하는 모션 인식 시스템의 등장도 예견된다. 기타 웹서핑을 위한 마이크로 브라우저 기술도 중요한 사용자 인터페이스 요소 중 하나이다.

●운영체계(OS): 모든 유비컴 기기의 핵심 기능성은 운영체계에 의해 결정된다. 사용자의 시각에서 볼 때 운영체계들의 주요 차이는 사용자 인터페이스와 작업실행 속도이다. 유비컴 기기의 경우에는 당분간 윈도우즈나 인텔의 독점과 같은 것은 없을 것이다. 왜냐하면 이들은 매우 제한적인 하드웨어를 사용하여 다양한 적용 사례(모바일 폰으로부터 셋톱박스까지)를 제공하기 때문이다. 그러므로 다양한 칩(예: ARM, MIPS, 모토롤라, SH3/4, 트랜스메타) 및 여러 종류의 운영체계들이 사용될 것이다(예: 팜 OS, EPOC, 윈도우즈CE, 임베디드 리눅스).

●보안기술: 유비컴 기기의 보안은 상당히 다양하다. 어떤 기기들은 아주 안전한 것으로 평가 받아서 금융 거래에도 사용되지만 다른 기기들은 아주 낮은 수준의 보안만을 제공한다. 한 기기의 보안은 많은 요소들에 달려 있다. 어떤 기기들은 변경할 수 없는 소프트웨어를 운영하지만 어떤 것들은 임의적 소프트웨어가 기기에 들어오는 것을 허락한다.

많은 기기들이 메모리 보호방안을 갖고 있지 않다. 이 때문에 한 응용 데이터를 다른 응용의 것과 분리하지 않으며 이것은 잠재적으로 위험할 수 있다. 어떤 기기들은 안전하다고 볼 수 없는 짧은 길이의 키를 이용한 서명과 암호화만을 지원할 수 있으며, 반면에 다른 기기들은 아주 높은 수준의 보안을 제공하는 길이의 키를 지원하는 데 충분한 컴퓨팅 능력을 갖고 있다. 몇몇 기기들은 개인키를 저장할 수 있도록 만들어진 안전한 하드웨어 모듈을 갖고 있다. 스마트 카드 기술(USIM, UIC C 등)은 높은 보안성과 이동성을 제공 할 수 있을 것이다.

어느 컴퓨터도 OK; 머신 인디펜던트 소프트웨어

유비컴 기기들은 아주 다양한 하드웨어와 운영체계들을 갖고 있다. 그러므로 자바와 같이 사용 기기에 독립인 공통 프로그래밍 플랫폼을 필요로 한다. 자바 표준 에디션은 상당한 컴퓨팅 자원을 요구하는데 유비컴 기기는 자원에 제약이 있으므로 과제는 작고 성능 좋은 자바 도구를 갖는 것이다. 유비컴 기기를 위한 두 종류의 자바 버전으로는 자바 2 마이크로 에디션과 실시간 자바가 있다. 또한 가상머신(VM)으로는 선 마이크로시스템의 KVM, Waba, IBM의 비주얼에이지 마이크로 에디션이 있다
자바2 마이크로 에디션은 실시간 실행요건을 갖지 않은 유비컴 기기를 목표로 한다. 보통 이런 기기들은 다음과 같은 특징이 있다.
- 소량의 가용 메모리(128-512KB)
- 제한된 전력(배터리 작동방식)
- 네트웍에 연결되어 있음
- 제한적인 그래픽 디스플레이 능력

이런 기기들은 스마트카드부터 전화나 셋톱박스에 이르기까지 다양하다. 이런 다양한 기기들을 지원하기 위해서 여러 가지의 기기 환경구성과 기술들이 존재한다. 여기서 환경구성이란 모든 기기에서 이용 가능하다고 기대되는 최소한의 자바 기술 라이브러리 및 VM 능력을 정의하는 것이다.

표준 자바는 실행시간을 예측할 수 없고, 시스템 메모리를 직접 읽고 쓰는 것을 허락하지 않기 때문에 실시간 응용에는 적합하지 않다. 실시간 자바(real-time)는 실시간 애플리케이션에 필요한 기능들을 갖춘 자바이다. 기업들의 협력으로 자바의 실시간 버전인 RTSJ(Real-time Specification for Java)가 만들어졌다. 실시간 자바는 표준 자바와 후방 호환되며, 엄격한 실시간 요건을 가진 시스템을 구축하는 데 필요한 모든 기능들을 가지게 될 것이다.

일반적으로 미들웨어는 개별 응용, 소프트웨어 객체, 기기를 연결하고 그들간에 데이터와 요구사항을 전달하는 소프트웨어 또는 소프트웨어 시스템이다. 일반적으로 미들웨어는 SOAP, CORBA, 자바 RMI, 또는 지니와 같은 컴퓨터 네트웍 내에서의 분산 컴퓨팅을 위한 기술에 의해 가장 잘 설명된다. 그들은 서비스 발견, 객체 발견, 데이터 교환, 메소드 도움요청을 위한 메소드와 프로토콜을 제공한다. 모바일 컴퓨팅 분야에서의 미들웨어는 협력과 상호연동성을 허용하고 기본적 통신을 제공하는 광범위한 소프트웨어 시스템을 일컫는다.

모바일 미들웨어는 대역폭 조정, 유효 지연, 사용자의 위치를 변경하기 위하여 응용을(다른)모바일 네트웍과 OS에 연결하기 위한 소프트웨어의 계층이다. 대표적인 유비컴 기기용 미들웨어는 다음과 같다:

● WAP: 무선 사용을 위한 여러 애플리케이션 프로토콜이 있다. 다른 무선 네트웍, 기기, 애플리케이션 소프트웨어들 사이에서 상호운용성을 가능 하게 하는 대표적 모바일 미들웨어가 WAP이다. WAP은 모바일 기기 사용자에게 빠르고 효율적인 인터넷 접속을 제공하기 위해 디자인되었다. WAP은 전화 서비스와 브라우저 기술을 통합하며, 휴대용 기기로부터 사용이 편리한 양방향 인터넷 접속을 가능하게 한다. 이것은 마이크로브라우저를 클라이언트 소프트웨어로써 사용하고 텍스트, 그래픽, 표준 웹 컨텐츠를 지원한다. WAP 요구를 다른 편에 있는 정보 서버에 의해 고용된 프로토콜로 바꾸면서, 게이트웨이는 모바일 클라이언트를 위한 프록시 서버 역할을 한다. 인코더는 서버로부터 오는 컨텐츠를 무선의 네트웍 상에서 자료의 크기를 감소시키는 간결한 형식으로 부호화한다.

●지니: 이 기술은 여러 가지 자바 기능들을 사용하는 분산 시스템으로의 접근이다. 특히 지니 환경은 한 자바 환경에서 다른 것으로 객체를 이동시키기 위해 자바를 비중 있게 사용한다. 지니는 넓은 범위의 기기들이 네트웍 접속이 쉽고 신뢰할 수 있는 환경을 만들어 내는 것을 목표로 한다. 즉 지니는 네트웍을 통하여 필요가 있는 소프트웨어를 끌어들이는 것과 기기간의 데이터 공유를 가능하게 함으로써, 기기들이 네트웍에 쉽게 접근하도록 설계 되었다.

지니가 가능한 기기는 자바 VM을 실행하거나 네트웍 상의 다른 기기의 자바 VM에서 사용될 수 있다. 이것은 네트웍 집중적이지만 작은 메모리 자원을 갖는 기기로 통신을 가능하게 하는 접근법이다. 한 기기가 지니 네트웍 안으로 도입될 때, 탐색 서비스에 의해 디렉토리 서비스 계층에 네트웍의 회원으로써 곧 등록된다. 지니는 WAP보다 더 컴퓨팅 기능이 강화 되어 PDA와 핸드헬드 컴퓨터와 같은 기기에 더 자연스럽게 상주하게 된다. 지니는 아직 작은 유비컴 기기를 위해서 설계되어 있지 않다. 지니는 CORBA로 알려진 미들웨어 기술과 비슷하지만, 쉬운 설정 및 등록과정과 새로운 서비스의 동적 발견을 갖는다.

지니는 기기가 네트웍을 통한 서비스를 공유하고 교환하기 위해 통신을 동적으로 설정하는 것을 허용한다. 지니가 작동되는 기기들은 네트웍 안으로 접속되고 사용자 및 다른 기기에 의해 즉시 공유되기 위해서, 소형의 자바 VM을 지원하는 마이크로칩 임베디드 OS를 자체에 설치할 필요가 있다. 지니가 작동되는 기기는 IP나 다른 유효한 네트웍 주소(IPv6 등)를 가지고 있어야 한다. 자바 기술이 소프트웨어를 어떤 기기에서도 실행할 수 있게 하는 것과 같은 방식으로 지니 소프트웨어는 어떤 기기든지 기기 종류나 기기의 OS에 상관없이 네트웍에 접속할 수 있게 한다.

선이 없는 세상을 위하여; 무선집권 시대

최근 인텔은 펜티엄 M 프로세서, 855PM 칩, 802.11 무선 네트웍을 하나로 묶은 센트리노 모바일 기술을 발표했다. 센트리노 모바일 기술은 차세대 노트북PC에 모바일 기술의 통합을 시도한 첫 사례로 모바일 유비컴의 대표적 시도라 할 수 있다. 이와 같이 유비컴 패러다임에서 가장 중요한 기술이 무선이다. 무선랜을 비롯하여 블루투스 등 우리에게 잘 알려진 무선기술뿐만 아니라 Zigbee, UWB 등 새로운 무선기술이 개발 중이며 공간도약 메쉬네트웍과 같은 새로운 동적 네트웍 기술도 개발 되고 있다. 궁극적으로는 이러한 다양한 무선기술은 서로 연동되는 하나의 유비쿼터스 무선기술이 될 것으로 예상된다. 바야흐로 무선이 지배하는 무선의 전성기가 시작되고 있다. 대표적 유비쿼터스 무선기술을 살펴보면 다음과 같다:

●블루투스: 블루투스는 모바일 폰, 컴퓨터, 핸드헬드, PDA, 헤드세트, 다른 입는 기기들, 프린터를 포함한 컴퓨터 주변장치, 데이터 패드와 마우스와 같은 휴먼 인터페이스 장치를 위한 근거리 무선 접속용 글로벌 산업 표준이다. 이러한 기술을 사용함으로써, 모바일 폰, 호출기, PDA 사용자들은 집에서 또는 사무실에서 동시에 쓸 수 있고, 신속하게 데스크톱 또는 노트북 컴퓨터에서의 정보를 동기화 시켜 얻을 수 있으며, 팩스의 송수신이나 프린트 출력을 시작할 수 있고, 일반적으로 모든 이동용 및 고정용 컴퓨터 장치를 통합시킬 수 있는 세 가지 기능이 하나로 된 휴대폰을 살 수 있을 것이다. 13개의 프로파일이 블루투스 응용을 위해 현재 존재하고 추가적인 12개는 논의 중이다.

각각의 기기는 전 세계적으로 이용 가능한 2.4에서 2.4835.GHz의 ISM 주파수 대역에서 데이터를 송신하고 수신하는 마이크로 칩 송수신기가 장착되어 있다. 데이터뿐만 아니라, 3 개까지의 음성 채널이 사용 가능하다. 표준 통신 거리는 10m이고 총 전송율은 1Mbps이다. 주파수 도약 변조방식 많은 양의 전자기 간섭을 받는 공간에서도 기기가 통신할 수 있도록 허용한다. 내장 암호화 및 검증은 올바른 정보가 올바른 파트너에게 안전하게 도달하는 것을 확실히 할 수 있다. 블루투스의 마스터-슬래이브 네트웍 구성은 점대점 통신, 피코넷(여덟개 장치의 클러스터), 스캐터넷(상호연결된 피코넷, 최대 10개의 클러스터)을 허용한다. 현재 진행 되고 있는 많은 유비컴 관련 많은 프로젝트가 블루투스를 주요 무선접속으로 이용하고 있고 향후 좀더 기술이 성숙됨에 따라 가장 중요한 유비쿼터스 무선기술이 될 것으로 예상되고 있다.

●IEEE 802.11 무선랜: 무선랜은 주로 회사의 업무부서에서 사용되지 만 작은 사무실 환경이나 집에서도 사용된다. 176 × 54 × 5/10 mm (PC 카드 확장형 II)의 크기를 갖는 무선랜 카드는 이론적으로 11Mbps까지의 속도로 랩탑과 데스크탑 사용자에게 무선 데이터 접속을 제공한다. 카드는 또한 type II나 type III PC 카드 슬롯이 장치된 광의의 핸드헬드 컴퓨터와 휴대용 장치(PDA)와 호환된다. 그들은 액세스 포인트를 통해 유선 이더넷 네트웍으로 연결되는데 점대점 혹은 ad hoc 네트워킹을 지원한다. IEEE 802.11b 는 2.4에서 2.4835.GHz의 ISM 주파수 대역을 이용하고 직접 스펙트럼 확산(DSSS) 변조방식을 이용 도달거리 200m와 전송율 11Mbps 까지 가능하다. 802.11a는 직교 주파수분할 다중접속(OFDMA)방식을 사용함으로써 54-Mbps 전송율에 제공하며 802.11b 보다 더 나은 보안 기능 제공과 한꺼번에 더 많은 사용자들이 사용할 수 있다는 장점을 가지고 있다.
그러나 802.11a는 802.11b 네트웍에서는 호환되지 않는다. 802.11a 제품은 미국에서 5.8에서 5.9GHz 주파수에서와, ITU 에 따르면 5.47-5.725GHz와 5.15-5.35GHz 범위에서 또한 동작될 것으로 예측된다. 802.11g는 802.11b와 같은 주파수 대역을 사용하며 호환된다는 이점을 추가시켰다.

●Honeywell, Invensys, 모토로라, 미쯔비시, 필립스 등 5개 프로모우터와 30여개 회원사는 ZigBee 연합이라는 단체를 만들어 새로운 근거리 무선통신 기술인 Zigbee의 기술개발 및 표준화를 진행하고 있다. ZigBee는 기존 전력선을 사용하는 단방향 저속 PLC(Power Line Carrier)인 X-10 기술 및 PLC(Power Line Communication) 기술에 대한 무선 대안 기술로도 볼 수 있다. 즉, 무선컨트롤 되는 전등, 무선 센서 네트웍 등에 사용할 수 있도록 매우 작은 크기, 저전력, 저가격을 주 목표로 하고 있다.

Zigbee는 근거리(10 cm - 10 m)에서 낮은 데이터 전송율(20 - 250 kbps)을 갖고 하나의 네트웍에 255대의 기기를 연결할 수 있다. Zigbee는 PHY로 2.4 GHz 대역(QPSK 변조방식)의 16 채널, 915 MHz 대역(BPSK 변조방식)의 10 채널, 868 MHz 대역의 한개 채널을 이용하며 매우 낮은 duty-cycle(< 0.1 %)을 유지한다.
MAC/LLC로는 WLAN과 같은 CSMA-CA 방식을 사용하며 dynamic device addressing을 이용하여 네트웍을 형성한다. ZigBee 연합은 IEEE 802.15.4와 협력하여 2004년 초까지 표준규격을 확정해 2004년 중순부턴 새 표준을 채택한 Zigbee 기기를 시장에 내놓는다는 계획이다.

●Appairent, 이스트만 코닥, HP, 모토로라, 필립스, 삼성전자, 샤프, STMicro, Time Domain, XtremeSpectrum 등 10개사가 주축이 된 WiMedia 연합은 UWB라는 100Mbps 이상의 대용량 멀티미디어 통신을 위한 무선기술 개발 및 표준화를 추진하고 있다. UWB라는 용어는 초광대역(Ultra Wideband)의 약자로 이 기술의 스펙트럼 특성에서 인용되었다. UWB는 연속적인 RF 반송파를 사용하는 기존의 무선 통신 방식과 달리 임펄스라고 불리우는 기저대역(Baseband)의 매우 짧은 펄스를 발생하여 전송, 매우 넓은 주파수 대역(0 Hz~수 GHz)에 걸쳐 전력 스펙트럼이 존재하는, 무반송파(Carrier-Free) 통신 방식이다.

이러한 초광대역의 특성을 갖는 펄스를 이용하여 정보를 송신하면, 주파수 스펙트럼은 마치 기저대역 잡음과 같은 형태로 존재하여 타 통신 시스템에 간섭을 주지 않고 통신이 가능하며, 또한 대역폭을 광대역으로 취할 수 있기 때문에 데이터의 전송 면에서 기존의 무선 통신 방식에 비해 유리하다.
그리고 기존의 무선 통신 방식에서 필수적으로 사용되었던 반송파를 사용하지 않으므로 송수신기의 소비 전력을 현격하게 줄일 수 있으며, 기본적으로 호모다인 방식을 사용하므로 기저대역 신호를 상향 변조 없이 바로 송신하고 이 신호를 직접 복조하기 때문에 송수신기를 간략화 시킬 수 있다.

UWB 무선 기술을 이용한 응용 분야는 다양하다. 일반 상용화 응용 분야는 레이더 분야와 통신 분야로 크게 분류할 수 있다. 레이더 응용 제품은 항공기/차량 충돌 방지 장치 및 고도계, 건물 벽 속의 구조물 및 지하 매설물 또는 광산물을 찾기 위한 GPR, GPS 없이 실내와 같은 좁은 공간에서 정밀한 위치를 추적할 수 있는 정밀 위치측정 시스템(Precision Geolocation System) 등이 대표적이며, 보안 시스템인 Intrusion Detection 레이더에 널리 응용 가능하다.
통신 분야 응용은 사무실이나 가정의 작은 공간에서 10m 정도의 근거리에 있는 홈씨어터 등의 실시간 비디오 스트리밍 및 고속전송의 USB 2.0 대용으로 개인용 컴퓨터와 주변기기 또는 가전제품 등을 무선 인터페이스로 연결하는 등에 응용 가능하다.

난 네가 누군지 다 알아; AutoID 기술

AutoID란 원거리에서 모니터링이나 트랜잭션을 할 때 인간의 개입 없이 인식 및 상호작용을 하는 자동화 시스템을 말한다. AutoID 시스템의 목적은 전자태그에 데이터를 운반하는 것과, 특정 응용을 만족하기 위하여 기계가 읽을 수 있는 방법으로 적절한 시간 및 장소에서 데이터를 회수하는 것이다. 전자태그 안에 있는 데이터는 제조, 운송 중인 상품, 위치, 차량, 동물, 또는 개인의 특성에 관한 항목의 인식을 제공한다.

또 태그를 부착한 아이템들의 네트워킹을 통하여 실시간 아이템의 모니터링이 가능하고 인간의 개입 없는 통신을 통한 아이템간의 정보교환이 가능하다. 기본적인 AutoID 시스템은 전자태그라 불리는 고유 정보를 전기적으로 저장하는 트랜스폰더, 해독기를 가진 송수신기(리더기), 호스트 컴퓨터와 응용의 세 부분으로 구성된다.

인식 및 상호작용의 자동화

안테나는 태그를 활성화시키기 위해 무선 신호를 방출하고 그것을 통해 데이터를 읽거나 쓴다. 안테나는 태그와 송수신기 사이에 시스템 데이터를 획득하거나 통신을 제어하는 통로이다. 안테나는 다양한 모양과 크기로 사용할 수 있다. 전자태그가 전자장 지역을 통과할 때, 그것은 리더기의 활성화 신호를 찾아낸다. 리더기는 태그의 집적회로에서 부호화된 데이터를 해독하고 처리용 호스트 컴퓨터에 그 데이터를 전달한다.

전자태그는 다양한 모양이나 크기가 있다. 동물을 추적하기 위해 피부 아래에 이식된 태그는 직경이 연필심만큼 작으며 길이는 0.5 인치밖에 안된다. 물리적인 크기가 태그의 유일한 구별은 아니다. 또한 메모리 크기(25 비트에서 512 KB 이상), 메모리 형태(읽기 전용, 읽고 쓰기가 가능한 형, 한번만 쓰며 여러 번 읽기가 가능한 형태), 메모리 종류(EEPROM, 퓨즈가 없는, 강유전체 RAM(FRAM)), 조정가능여부(충돌에 강함: 한번에 읽고 쓰기가 가능한 개체가 하나나 그 이상의 태그), 가격에 따라 다르다.

전자태그는 전지의 유무에 따라 능동 혹은 수동 방식으로 분류할 수 있다. 현재 가장 소형인 전자태그용 칩은 히다찌가 powder like IC 기술을 이용하여 개발한 'Meu chip'으로 그 크기는 0.4mmx0.4mmx0.06mm로 38디지트의 메모리와 128비트 ROM을 갖고 있으며 가격은 10~20센트이다.

유비쿼터스 컴퓨팅의 핵심은 스마트한 상황인식과 장소에 구애 받지 않고 네트워킹을 가능케 하는 무선기술이다. 여기서 AutoID는 상황 및 환경을 인식 및 감지하고 무선을 통해 네트웍에 연결하여 이러한 상황인식을 가능하게 한다. 또 전자태그는 모든 사물에 부착, 네트웍으로 연결하여 사물들의 인터넷을 구성한다. 즉 모든 아이템에 개별적으로 전자태그를 부착함으로써 공급사슬상의 물건에 대한 정보를 실시간으로 알 수 있고(SCM) 전체적인 자산의 가시화(TAV; Total Asset Visibility)는 언제 어디서나 실시간으로 모든 물건들의 현 위치와 상태를 알 수 있게 해줄 것이다.

BlueTags의 실내 위치 추적 시스템

이동물체에 부착된 전자태그의 경우 정확한 위치정보를 필요하게 되는데 최근의 LBS(Location Based Service) 시스템 구축에 이를 적용할 수 있을 것이다. 모바일 LBS에서 위치 확인 방법으로는 독자적인 새로운 네트웍을 이용하는 방법 및 GPS를 이용하는 방법 등 3가지로 진행되고 있다. 이러한 기술 개발 방법에 대해 위치확인을 수행하는 일반적인 방법은 네트웍 기반 방식, 단말기 기반 방식, 이들을 혼합하여 사용하는 혼합 방식으로 분류할 수 있다.

이러한 방식에 대해 위치 결정을 하는 방법으로는 기지국에서 단말기로부터 들어오는 신호의 도래각을 측정하여 단말기의 위치를 구하는 AOA(Angle of Arrival) 방법, 전파의 도달 시간을 이용하는 방법으로 전파 전달 시간을 측정하여 위치를 구하는 TOA(Time of Arrival)방법, 두 개의 기지국으로부터 전파 도달 시각의 상대적인 차를 이용하는 TDOA(Time Difference of Arrival) 방법, 단말기에 GPS를 부착하여 위치를 결정하는 GPS 방식(WAG : Wireless Assisted GPS) 등이 있다.

또 블루투스, 무선랜, UWB 무선 시스템을 이용 모바일 네트웍을 이용한 LBS 시스템을 실내구간에도 연장하려는 시도도 이루어지고 있다. BlueTags의 실내 위치 추적 시스템은 전자태그와 블루투스 무선을 결합한 것으로 특정 지역내에서 이를 부착한 모든 물체를 실시간으로 추적할 수 있다.

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