IEEE 802.15
IEEE 802.15는 무선 특수 네트워크(WSN) 표준을 규정하는 전기전자공학자협회(IEEE) IEEE 802 표준 위원회의 실무단이다. 이 실무단은 과거에 무선 개인 통신망(WPAN) 실무단으로 알려져 있었다.
IEEE 802.15의 태스크 그룹 수는 활성화된 프로젝트 수에 따라 달라진다. 현재 진행 중인 프로젝트 목록은 IEEE 802.15 웹사이트에서 확인할 수 있다.
IEEE 802.15.1: WPAN / 블루투스
[편집]태스크 그룹 1은 블루투스 기술을 기반으로 한다. 개인 동작 공간 내에 있거나 진입하는 고정형, 휴대용 및 이동형 장치 간의 무선 연결을 위한 물리 계층(PHY) 및 매체 접근 제어(MAC) 사양을 정의한다. 표준은 2002년과 2005년에 발행되었다.[1][2]
IEEE 802.15.2: 공존성
[편집]태스크 그룹 2는 무선 개인 통신망(WPAN)과 무선랜(WLAN)처럼 비면허 주파수 대역에서 동작하는 다른 무선 장치 간의 공존 문제를 다룬다. IEEE 802.15.2-2003 표준은 2003년에 출판되었으며[3] 이후 태스크 그룹 2는 "휴면" 상태에 들어갔다.[4]
IEEE 802.15.3: 고속 WPAN
[편집]IEEE 802.15.3-2003
[편집]IEEE 802.15.3-2003은 고속(11 ~ 55 Mbit/s) WPAN을 위한 MAC 및 PHY 표준이다. 이 표준은 IEEE Get 프로그램을 통해 내려받을 수 있으며,[5] IEEE 802 자원봉사자들이 자금을 지원한다.
IEEE 802.15.3a
[편집]IEEE P802.15.3a는 이미징 및 멀티미디어 애플리케이션을 위해 IEEE 802.15.3에 고속 초광대역 PHY 개선안을 제공하려는 시도였다. 태스크 그룹 회원들은 서로 다른 산업 연합이 지지하는 두 가지 기술 제안인 멀티밴드 직교 주파수 분할 다중화(MB-OFDM)와 직접 시퀀스 UWB(DS-UWB) 사이에서 합의에 도달하지 못해 2006년 1월에 철회되었다.[6] IEEE 802.15.3a 개발과 관련된 문서는 IEEE 문서 서버에 보관되어 있다.[7]
IEEE 802.15.3b-2006
[편집]IEEE 802.15.3b-2005 개정안은 2006년 5월 5일에 발표되었다. 이는 802.15.3을 강화하여 MAC의 구현 및 상호운용성을 개선했다. 이 개정안은 이전 버전과의 호환성을 유지하면서 많은 최적화, 오류 수정, 모호성 해소 및 편집상의 명확화를 포함한다. 다른 변경 사항들 중에서도 이 개정안은 다음과 같은 새로운 기능을 정의했다:[8]
- 새로운 MAC 계층 관리 개체(MLME) 서비스 접근점(SAP)
- 폴링을 허용하는 암시적 확인 응답 정책
- 논리 링크 제어/서브네트워크 접근 프로토콜(LLC/SNAP) 헤더
- 멀티캐스트 주소 할당
- 슈퍼프레임 내 다중 경쟁 기간
- PAN 내의 다른 장치에 채널 시간을 양보하는 방법
- 피코넷 조정자(PNC)가 갑자기 연결을 끊었을 때 빠른 네트워크 복구
- 장치가 수신된 패킷의 신호 품질에 대한 정보를 반환하는 방법
IEEE 802.15.3c-2009
[편집]IEEE 802.15.3c-2009는 2009년 9월 11일에 출판되었다. 태스크 그룹 TG3c는 기존 802.15.3 WPAN 표준 802.15.3-2003을 위한 밀리미터파 기반의 대체 물리 계층(PHY)을 개발했다. IEEE 802.15.3 태스크 그룹 3c(TG3c)는 2005년 3월에 결성되었다. 이 mmWave WPAN은 57~66 GHz 범위에서 작동하도록 정의되었다. 지리적 지역에 따라 2~9 GHz의 대역폭을 사용할 수 있다(예: 북미에서는 FCC 47 CFR 15.255에 의해 정의된 비면허 대역으로 57~64 GHz를 사용할 수 있음). 밀리미터파 WPAN은 고속 인터넷 접속, 스트리밍 콘텐츠 다운로드(주문형 비디오, HDTV, 홈 시어터 등), 실시간 스트리밍, 케이블 대체를 위한 무선 데이터 버스 등 다양한 애플리케이션을 위해 초고속 데이터 전송과 짧은 거리(10m)를 허용한다. 표준에는 총 세 가지 PHY 모드가 정의되었다:[9]
- 단일 반송파(SC) 모드(최대 5.3 Gbit/s)
- 고속 인터페이스(HSI) 모드(단일 반송파, 최대 5 Gbit/s)
- 오디오/비주얼(AV) 모드(OFDM, 최대 3.8 Gbit/s)
IEEE 802.15.3d-2017
[편집]IEEE Std 802.15.3d-2017은 이 개정안을 통해 252 GHz와 325 GHz 사이의 낮은 THz 주파수 범위에서 스위칭 지점 간 링크를 위한 대체 물리 계층(PHY)을 정의한다. 2.16 GHz와 69.12 GHz 사이의 여덟 가지 대역폭을 사용하여 최대 100 Gb/s의 데이터 속도를 가능하게 하는 두 가지 PHY 모드가 정의되어 있다.
IEEE 802.15.3e-2017
[편집]IEEE Std 802.15.3e-2017은 이 개정안을 통해 대체 물리 계층(PHY)과 수정된 매체 접근 제어(MAC) 계층을 제공한다. 60 GHz 대역을 사용하여 최대 100 Gb/s의 데이터 속도를 가능하게 하는 두 가지 PHY 모드가 정의되었다. 최대 달성 가능한 통신 속도를 높이기 위해 MIMO 및 집성 방법이 정의되었다. 두 장치 간의 지점 간(P2P) 토폴로지에서 사용할 때 매체 접근 제어(MAC) 효율성을 높이기 위해 스택 확인 응답이 정의되었다.
IEEE 802.15.3f-2017
[편집]IEEE Std 802.15.3f-2017은 밀리미터파 PHY의 RF 채널화를 확장하여 최대 71 GHz까지의 스펙트럼 사용을 허용한다. 802.15.3f는 여러 규제 영역에서 면허 면제 60 GHz 대역을 최대 71 GHz까지 확장함에 따라 시작되었다.
IEEE 802.15.4: 저속 WPAN
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IEEE 802.15.4-2003(저속 WPAN)은 낮은 데이터 전송률이지만 매우 긴 배터리 수명(수개월 또는 수년)과 매우 낮은 복잡성을 다룬다. 이 표준은 OSI 모형의 물리 계층(계층 1)과 데이터 링크 계층(계층 2)을 모두 정의한다. 802.15.4 표준의 첫 번째 판은 2003년 5월에 출시되었다. IEEE 802.15.5, 직비, 스레드, 6LoWPAN, WirelessHART, ISA100.11a를 포함하여 여러 표준화 및 독점적 네트워크(또는 메시) 계층 프로토콜이 802.15.4 기반 네트워크 위에서 실행된다.
WPAN 저속 대체 PHY (4a)
[편집]IEEE 802.15.4a(공식적으로 IEEE 802.15.4a-2007)는 원래 표준에 추가적인 물리 계층(PHY)을 지정하는 IEEE 802.15.4의 개정안이다. 주된 관심사는 더 높은 정밀도의 거리 측정 및 위치 파악 능력(1미터 이하의 정확도), 더 높은 총 처리량, 데이터 속도의 확장성 추가, 더 넓은 범위, 더 낮은 전력 소비 및 비용을 제공하는 것이었다. 선택된 기준은 UWB 펄스 라디오(비면허 UWB 스펙트럼에서 작동)와 첩 확산 스펙트럼(비면허 2.4 GHz 스펙트럼에서 작동)으로 구성된 두 가지 선택적 PHY이다. 펄스 UWB 라디오는 연속 펄스 UWB 기술(참조 C-UWB)을 기반으로 하며 통신 및 고정밀 거리 측정을 제공할 수 있다.[10]
개정 및 강화 (4b)
[편집]IEEE 802.15.4b는 2006년 6월에 승인되었으며 2006년 9월에 IEEE 802.15.4-2006으로 출판되었다. IEEE 802.15 태스크 그룹 4b는 모호성 해소, 불필요한 복잡성 감소, 보안 키 사용의 유연성 증가, 새롭게 가용해진 주파수 할당 고려 사항 등과 같은 IEEE 802.15.4-2003 표준에 대한 구체적인 개선 및 명확화를 위한 프로젝트를 생성하도록 승인받았다.
중국을 위한 PHY 개정안 (4c)
[편집]IEEE 802.15.4c는 2008년에 승인되어 2009년 1월에 출판되었다. 이는 중국 내 무선 PAN 사용을 위해 314-316 MHz, 430-434 MHz 및 779-787 MHz 대역을 개방한 중국의 규제 변경 사항을 해결하기 위해 새로운 RF 스펙트럼 사양을 추가하는 PHY 개정안을 정의한다.
일본을 위한 PHY 및 MAC 개정안 (4d)
[편집]IEEE 802.15 태스크 그룹 4d는 802.15.4-2006 표준에 대한 개정안을 정의하도록 승인받았다. 이 개정안은 새로운 PHY와 일본의 새로운 주파수 할당(950 MHz - 956 MHz)을 지원하면서 해당 대역의 수동 태그 시스템과 공존하는 데 필요한 MAC의 변경 사항을 정의한다.
산업 애플리케이션을 위한 MAC 개정안 (4e)
[편집]IEEE 802.15 태스크 그룹 4e는 기존 표준 802.15.4-2006에 대한 MAC 개정안을 정의하도록 승인받았다. 이 개정안의 목적은 802.15.4-2006 MAC의 기능을 강화하고 추가하여 a) 산업 시장을 더 잘 지원하고, b) 중국 WPAN 내에서 제안된 수정 사항과 호환성을 허용하는 것이다. 채널 호핑과 ISA100.11a와 호환되는 가변 시간 슬롯 옵션을 추가하기 위해 구체적인 개선이 이루어졌다. 이러한 변경 사항은 2011년에 승인되었다.
능동형 RFID를 위한 PHY 및 MAC 개정안 (4f)
[편집]IEEE 802.15.4f 능동형 RFID 시스템 태스크 그룹은 능동형 RFID 시스템 양방향 및 위치 결정 애플리케이션을 위해 새로운 PHY를 지원하는 데 필요한 새로운 무선 물리(PHY) 계층과 802.15.4-2006 표준 MAC 계층에 대한 개선 사항을 정의하도록 승인받았다.
스마트 유틸리티 네트워크를 위한 PHY 개정안 (4g)
[편집]IEEE 802.15.4g 스마트 유틸리티 네트워크(SUN) 태스크 그룹은 802.15.4에 대한 PHY 개정안을 작성하여 유틸리티 스마트 그리드 네트워크와 같이 최소한의 인프라로 지리적으로 다양한 대규모 네트워크를 지원할 수 있고 잠재적으로 수백만 개의 고정 종단점을 지원할 수 있는 대규모 프로세스 제어 애플리케이션을 촉진하는 표준을 제공하도록 승인받았다. 2012년에 그들은 802.15.4g 라디오 표준을 출시했다.[11] 미국 전기통신공업회 TR-51 위원회는 유사한 애플리케이션을 위한 표준을 개발한다.[12]
향상된 초광대역(UWB) 물리 계층(PHY) 및 관련 거리 측정 기술 (4z)
[편집]2020년에 승인된[13] UWB PHY 개정안(예: 코딩 옵션 포함)으로, 정확도를 높이고 참여 장치 간 거리 측정 관련 정보를 교환한다.
IEEE 802.15.5: 메시 망
[편집]IEEE 802.15.5는 WPAN 장치가 상호운용 가능하고 안정적이며 확장 가능한 무선 메시 망을 촉진할 수 있도록 하는 아키텍처 프레임워크를 제공한다. 이 표준은 저속 WPAN 메시와 고속 WPAN 메시 네트워크라는 두 부분으로 구성된다. 저속 메시는 IEEE 802.15.4-2006 MAC을 기반으로 구축되고, 고속 메시는 IEEE 802.15.3/3b MAC을 활용한다. 두 메시의 공통 기능에는 네트워크 초기화, 주소 지정 및 다중 홉 유니캐스트가 포함된다. 또한 저속 메시는 멀티캐스트, 안정적인 브로드캐스트, 이동성 지원, 경로 추적 및 에너지 절약 기능을 지원하며, 고속 메시는 다중 홉 시간 보장 서비스를 지원한다.
IEEE 802.15.1 네트워크를 위한 메시 망은 IEEE 802.15.5의 범위를 벗어나며, 대신 블루투스 메시 실무단 내에서 수행된다.
IEEE 802.15.6: 신체 영역 통신망
[편집]2011년 12월, IEEE 802.15.6 태스크 그룹은 신체 영역 통신망(BAN) 기술에 대한 표준 초안을 승인했다. 초안은 스폰서 투표 프로세스를 시작하기 위해 2011년 7월 22일 서면 투표로 승인되었다.[14] 태스크 그룹 6은 2007년 11월에 결성되어 의료, 가전 제품, 개인 엔터테인먼트를 포함한 다양한 애플리케이션을 지원하기 위해 인체 위, 내부 또는 주변(인간에게만 국한되지 않음)에서 작동하는 장치에 최적화된 저전력 및 단거리 무선 표준에 집중하도록 구성되었다.
IEEE 802.15.7: 가시광 통신
[편집]태스크 그룹 7의 첫 회의는 2009년 1월에 열렸으며, 가시광을 사용하는 자유 공간 광통신 표준을 작성하도록 승인되었다.[15] 802.15.7-2011 표준은 2011년 9월에 출판되었다. 2015년에는 광 카메라 통신(OCC) 및 라이파이(LiFi)를 지원하기 위해 여러 새로운 PHY 계층과 MAC 루틴을 포함하여 802.15.7 표준을 개정하는 새로운 태스크 그룹이 시작되었다. 새로운 초안이 너무 방대해짐에 따라 2017년 3월, 802.15 실무단은 802.15.7을 브로드캐스트 전용인 OCC로만 계속 진행하고, 새로운 PHY 외에도 상당히 수정된 MAC 계층이 필요한 라이파이(LiFi)를 위한 새로운 표준 작업을 위해 새로운 태스크 그룹 802.15.13을 만들기로 결정했다. 802.15.7-2018 개정판은 2019년 4월에 출판되었다. 2020년 9월, 새로운 PAR이 승인되었으며, OCC를 위한 향상된 데이터 전송률과 더 긴 범위를 목표로 하는 첫 번째 개정안 P802.15.7a 작업을 위한 새로운 태스크 그룹이 시작되었다.
IEEE P802.15.8: 피어 인식 통신
[편집]IEEE P802.15.8은 2012년 3월 29일 IEEE 표준 위원회로부터 피어 투 피어(P2P) 및 인프라가 없는 통신을 위해 최적화된 피어 인식 통신(PAC) 표준을 개발하기 위한 태스크 그룹을 결성하도록 승인받았으며, 11 GHz 미만의 대역에서 완전히 분산된 조정 방식으로 작동한다. 제안된 표준은 100 kbit/s 이상의 데이터 속도와 최대 10 Mbit/s까지 확장 가능한 데이터 속도를 목표로 한다. 제안된 기능은 다음과 같다:
- 연결 없는 피어 정보 검색
- 네트워크 내 장치 수 검색
- 다중 그룹(일반적으로 최대 10개)에 동시 멤버십을 포함하는 그룹 통신
- 상대적 위치 파악
- 다중 홉 릴레이
- 보안
초안 표준은 개발 중이며, 자세한 내용은 IEEE 802.15 태스크 그룹 8 웹 페이지에서 찾을 수 있다.
IEEE P802.15.9: 키 관리 프로토콜
[편집]IEEE P802.15.9는 2011년 12월 7일 IEEE 표준 위원회로부터 키 관리 프로토콜(KMP) 데이터그램 전송을 위한 권장 관례를 개발하기 위한 태스크 그룹을 결성하도록 승인받았다. 권장 관례는 키 관리 프로토콜 데이터그램 전송을 위한 방법으로서 정보 요소(IE) 기반의 메시지 프레임워크와 IEEE Std 802.15.4에서 기존의 일부 KMP를 사용하기 위한 지침을 정의한다. 권장 관례는 새로운 KMP를 생성하지 않는다.[16]
IEEE Std 802.15.4는 항상 데이터그램 보안을 지원했지만, 이 기능에 사용되는 키를 설정하는 메커니즘을 제공하지 않았다. IEEE Std 802.15.4에서 키 관리 지원이 부족하면 보안 시스템을 공격하는 일반적인 경로인 약한 키가 발생할 수 있다. KMP 지원을 추가하는 것은 적절한 보안 프레임워크에 매우 중요하다. 해결할 수 있는 기존 KMP 중 일부는 IETF의 PANA, HIP, IKEv2, IEEE Std 802.1X 및 4-Way-Handshake이다.
초안 권장 관례는 개발 중이며, 자세한 내용은 IEEE 802.15 웹 페이지에서 찾을 수 있다.
IEEE P802.15.10: 계층 2 라우팅
[편집]IEEE P802.15.10은 2013년 8월 23일 IEEE 표준 위원회로부터 역동적으로 변화하는 802.15.4 무선 네트워크(1분 단위의 변화)에서 경로 처리에 미치는 영향을 최소화하며 패킷을 라우팅하기 위한 권장 관례를 개발하기 위한 태스크 그룹을 결성하도록 승인받았다. 목표는 노드 수가 증가함에 따라 커버리지 영역을 확장하는 것이다.[17] 권장 관례가 제공할 경로 관련 기능은 다음과 같다:
- 경로 설정
- 동적 경로 재구성
- 새로운 노드 검색 및 추가
- 설정된 경로 끊김
- 경로 손실 및 복구
- 링크 상태의 실시간 수집
- 네트워크 계층에서 단일 홉 모습 허용(표준 L3 메커니즘을 깨지 않음)
- 브로드캐스트 지원
- 멀티캐스트 지원
- 효과적인 프레임 전달
초안 권장 관례는 개발 중이며, 자세한 내용은 IEEE 802.15.10 웹 페이지에서 찾을 수 있다.
IEEE 802.15.13: 멀티 기가비트/초 광 무선 통신
[편집]태스크 그룹 13의 첫 번째 회의는 2017년 3월에 열렸으며, 라이파이(LiFi), 즉 빛을 이용한 모바일 통신에 대한 새로운 표준을 목표로 했다. 목표는 차세대 IoT를 위한 매우 신뢰할 수 있고 지연 시간이 짧으며 지터가 무시할 수 있는 연결인 산업용 애플리케이션을 다루는 것이다. 802.15.7과 비교하여, 그룹은 이러한 목표를 달성하기 위해 기존 및 새로운 기여를 바탕으로 표준을 완전히 다시 작성하기로 결정했다. 그룹은 먼저 주파수 영역 등화(FDE)를 사용하는 온-오프 키잉(OOK)을 이용한 저전력 펄스 변조 PHY(PM-PHY)와 ITU-T G.9991에서 채택된 직교 주파수 분할 다중화(OFDM) 기반의 고대역폭 PHY(HB-PHY)에 대해 작업했다. 그룹은 또한 인프라의 액세스 포인트와 서비스 영역의 모바일 사용자를 분산 다중 입력 다중 출력(D-MIMO) 링크의 입력 및 출력으로 고려하여 이동성을 구현하기로 결정했다. 802.15.13은 특수 애플리케이션에 적합한 최소화된 설계로 D-MIMO를 기본적으로 지원한다. 저비용 FPGA 및 기성 컴퓨팅 하드웨어에서 구현할 수 있다. 실무단 서면 투표와 IEEE SA 투표는 각각 2019년 11월과 2020년 11월에 시작되었다. 출판은 2022년 중반으로 예상된다.
차세대 무선 상설 위원회
[편집]IEEE P802.15 차세대 무선 상설 위원회(SCwng)는 새로운 802.15 표준화 프로젝트의 주제가 될 수 있는 새로운 무선 관련 기술에 대한 발표 및 토론을 촉진하고 자극하거나, 기법 또는 기술에 대한 문제나 우려 사항을 전체 802.15 실무단에 전달하도록 승인받았다.[18]
같이 보기
[편집]각주
[편집]- ↑ 《IEEE Std 802.15.1-2005 – Part 15.1: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications for Wireless Personal Area Networks (WPANs)》. IEEE 표준 협회. doi:10.1109/IEEESTD.2005.96290. ISBN 0-7381-4707-9. 2014년 2월 3일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2011년 6월 30일에 확인함.
- ↑ “IEEE IEEE 802.15 WPAN Task Group 1 (TG1)”. 《official web site》. IEEE Standards Association. 2004년 2월 9일. 2011년 6월 30일에 확인함.
- ↑ 《IEEE Std 802.15.2-2003 – Part 15.2: Coexistence of Wireless Personal Area Networks with Other Wireless Devices Operating in Unlicensed Frequency Bands》. IEEE Standards Association. 2003. doi:10.1109/IEEESTD.2003.94386. ISBN 0-7381-3703-0. 2014년 1월 17일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2011년 6월 30일에 확인함.
- ↑ “IEEE 802.15 WPAN Task Group 2 (TG2)”. IEEE Standards Association. 2011년 6월 30일에 확인함.
- ↑ “Get IEEE 802®: local and metropolitan area network standards” (PDF). 《IEEE Get Program》. IEEE Standard Association. 2016년 3월 5일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2015년 8월 20일에 확인함.
- ↑ Heile, Bob (2006년 2월 23일). “Re: withdrawal of the 802.15.3a PAR” (PDF). 《IEEE Standards Association》. 2016년 4월 8일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2017년 9월 13일에 확인함.
- ↑ “Documents”. 《IEEE Standards Association - Mentor》. 2018년 4월 12일에 확인함.
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- ↑ “IEEE 802.15 WPAN Low Rate Alternative PHY Task Group 4a (TG4a)”. IEEE Standards Association. 2011년 12월 9일에 확인함.
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- ↑ “TR-51 Smart Utility Networks”. 《Committee web site》. TIA. 2014년 2월 10일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2013년 11월 16일에 확인함.
- ↑ “IEEE 802.15.4z-2020 - IEEE Standard for Low-Rate Wireless Networks--Amendment 1: Enhanced Ultra Wideband (UWB) Physical Layers (PHYs) and Associated Ranging Techniques”. 《IEEE》. 2021년 7월 1일에 확인함.
- ↑ “IEEE 802.15 WPAN Task Group 6 (TG6) Body Area Networks”. IEEE Standards Association. 2011년 6월 9일. 2011년 12월 9일에 확인함.
- ↑ “IEEE 802.15 WPAN Task Group 7 (TG7) Visible Light Communication”. IEEE Standards Association. 2011년 4월 9일. 2011년 12월 9일에 확인함.
- ↑ “IEEE 802.15.9 Project Authorization Request (PAR)” (PDF). IEEE Standards Association. 2015년 9월 3일. 2015년 9월 25일에 확인함..
- ↑ “IEEE 802.15 .10 Project Authorization Request (PAR)” (PDF). 2013년 8월 23일. 2015년 9월 24일에 확인함.
- ↑ “IEEE 802.15 WPAN SCwng Wireless Next Generation Standing Committee”. Nov 2011. 2011년 12월 9일에 확인함.
외부 링크
[편집]- (영어) IEEE 802.15 웹사이트
- (영어) IEEE 802.15 표준 다운로드
