Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 1 유비쿼터스 무선 엑세스 기술 2003. 11. 14 세 종 대 학 교 정 보 통 신 공 학 과 송 형 규 Tel.) 02-3408-3736, 011-306-1037.

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1 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 1 유비쿼터스 무선 엑세스 기술 2003. 11. 14 세 종 대 학 교 정 보 통 신 공 학 과 송 형 규 Tel.) 02-3408-3736, 011-306-1037 E-mail) songhk@sejong.ac.kr

2 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 2 목 차 uT 진화 과정 uT 기술 체계 및 구성 요소 uT 표준화 연구 동향 uT 개발 현황 uT 서비스 영역 uT Architecture & Environment uT Applications

3 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 3 유선 / 서버 : 망기반 자율 슈퍼서버, 고속 대용량 정보 수렴 필요 무선, 유무선통합, 포스트 PC : 가상망 (P2P,Grid 개념 포함 ), 단말의 다양화, 광대역고속 접속 근거리무선 / 센서 : 지능형 공간, 지능형 객체, 자율 서비스, 단말의 확산에 따른 대량 정보 발산 야기 근거리무선 유 무선통합 무선 유선 서버 클라이언트 포스트 PC Cyber-Real Convergence Network Appliance Variety ( 통합, 융합 ) ( 다양화, 특화 ) 센서 MEMS 소형 내장형 컴퓨팅 객체 Seamless, 망통합, 서버중심 (Any* 의 세계 ) Broadband, 광대역접속, 단말중심 Smart, 자율 컴퓨팅 환경, 인간중심 ( 유비쿼터스 컴퓨팅 영역 / Just Its 의 세계 ) uT 진화 과정 uT 기술의 진화 Any* : Anytime, Anywhere, Anyservice, Anydevice, Anynetwork

4 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 4 사용자가 서비스를 이용하기 위한 기술 - WWW, Java. WAP, XML, Peer-to-Peer 기술 - WWW, Java. WAP, XML, Peer-to-Peer 기술 기초 기술 하드웨이 기술 액세스 기술 응용 기술 하드웨어를 네트워킹 및 장치 기술 - 네트워킹, 근거리 무선 기술, 디바이스 접속 기술 - 네트워킹, 근거리 무선 기술, 디바이스 접속 기술 하드웨어의 성능 향상 및 인터페이스 기술 - 입출력장치, 소형화, 저전력화, 내장형 기술 - 입출력장치, 소형화, 저전력화, 내장형 기술 어디에서든지 안전하게 컴퓨터에 연결하기 위한 기술 - 개인 인증 기술, 보안 기술 - 개인 인증 기술, 보안 기술 모바일 기술 ( 휴대폰, PDA, …) uT 기술 체계 및 구성 요소 uT 기술 체계 유통 콘텐츠의 대용량화 네트워크에 접속되는 기기의 증대 모바일 IPv6 사용자와 네트위크의 관계성 다양화 상시접속 배리어프리 I/F 브로드밴드 + 동영상 + 음성 + 사진 문자 사람 사물 PC( 직장 가정 ) MMK 센서 휴대전화 상품 개발 참가 N 옥션 N One2One N U e-mail N U U U uT 주요 구성 요소 및 기술적 변화  Broadband, Mobile, 상시접속, IPv6, Barrier Free Interface

5 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 5 표준화 연구 동향 IEEE 표준화 동향 IEEE 802.11 WLAN Working Group IEEE 802.16 WMAN Working Group IEEE 802.20 Mobile BWA Working Group IEEE 802.18 Radio Regulatory TAG IEEE 802.19 Coexistence TAG IEEE 1451.5 Working Group for Wireless Sensors

6 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 6 Bluetooth – 802.15.1 Data rates : 720kbps Star(Master/Slave) operation 7 active nodes TDMA channel access Synchronous voice links ( SCO ) 75channels in the 2.4GHz Multi-hour to Multi-month battery life Applications  Headset  Handsfree  Object Push  File Transfer  Data Synchronization  Dial-up Networking  Human Interface Device

7 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 7 ZigBee – 802.15.4 Data rates : 20kbps to 250Kbps Star or Peer to Peer operation 16 to 1024 active nodes CSMA/CA channel access Low power consumption, Very low duty-cycle ( < 0.1% ) 16channels in the 2.4GHz, 10 channels in the 915MHz, 1 channel in 868MHz Multi-month to Multi-year battery life Applications  Sensors & actuators  Interactive toys  Smart badges  Health monitoring  Computing peripherals  Remote control  Home automation  Automatic meter reading

8 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 8 WiMedia – 802.15.3 Data rates : 11, 22, 33, 44, 55 Mbps (to be increased by TG3a up 480Mbps using UWB) Coordinator (PNC) / Device (DEV) topology  PNC assigns time for connections  Communication is peer-to-peer Support for multimedia QoS ( TDMA & CSMA/CA ) 243 active nodes 3 or 4 channels in the 2.4GHz Applications  Streaming audio and video  Digital Imaging & Printing  Projector

9 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 9 Majority of Application Requirements High bit rate >100 Mb/s Range< 10 meters (WPAN™) Low costComparable to Bluetooth™ Co-location> 4 piconets PowerLow consumption (100mW) InterferenceRobust link CoexistenceWith 802.11a/b/g & 802.15 ScalableBit rate scales (higher & lower) Form factorSmall (e.g. Compact Flash) QoS / SecurityImplements 15.3 MAC LocationAwareness Technology> 1 vendor source RegulatoryInternational Several Application Scenarios Real-time wireless video transmission Cable replacement (e.g. USB, 1394) Direct print from digital cameras Wireless digital projector Wearable computing Wireless Desktop Home Networking Wearable Computing UWB – 802.15.3a (1)

10 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 10 DS-CDMA technique  M-ary bi-orthogonal keying (MBOK) coding data rates : 28.5 Mbps to 1.2 Gbps  Multiple access via ternary CDMA coding  Operation with up to 8 simultaneous piconets  Provide high range resolution, simple transmitter structure  Rake receiver (implementation complexity is high) 34567891011 High Band 34567891011 Low Band  Low Band (3.1 to 5.15 GHz) - 28.5 Mbps to 400 Mbps - Supports low rate, longer range services  High Band (5.825 to 10.6 GHz) - 57 Mbps to 800 Mbps - Supports high rate, short range services GHz UWB – 802.15.3a (2)

11 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 11 MBOFDM basic idea: divide spectrum into several 528 MHz bands. OFDM system with time-frequency hopping  128-point IFFT/FFT, limiting the constellation size to QPSK  Using convolutional codes with puncturing (55, 80, 110, 160, 200, 320, 480 Mb/s)  60.6 ns cyclic prefix, 9.5 ns guard interval (switching bands)  Robust to multipath channel (effectively collecting multhpath energy, simple 1- tap EQ)  Channelization for different piconets (using different time-frequency codes) UWB – 802.15.3a (3)

12 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 12 Industry Associations

13 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 13  Smart Dust : 1 ㎣ 크기의 실리콘 모트 (silicon mote) 라는 입방체 안에 완전히 자 율적인 센싱 (autonomous sensing) 과 통신 플랫폼 (communication platforms) 능력을 갖춘 보이지 않는 컴퓨팅 시스템  응용분야 : 에너지 관리, 제품의 품질관리 및 유통 경로 관리, 군사목적으로 이용 ( 기상 상태, 생화학적 오염, 병력과 장비의 이동을 감지 ) Smart Dust (Berkeley University) uT 개발 현황 – Smart Dust

14 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 14  컴퓨터가 산소와 같이 흔한 것이 되어 언제 어디서나 쉽게 이용  이용자가 특별한 지식 없이도 언어 나 시각과 같은 자연 인터페이스를 매개로 언제 어디서나 목적에 맞는 서비스를 이용할 수 있는 컴퓨팅 환경 구현  응용분야 : 자연어에 의한 그룹작 업 지원, 가전 등의 제어, 정보 엑세 스 등 Project Oxygen(MIT Computer Science Lab) uT 개발 현황 – Oxygen Project

15 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 15  컴퓨터가 우리의 일상 생활 속으로 들어가 그것들의 협조를 통해 인간 의 삶을 지원하는 미래 컴퓨팅 비전을 실현  인간 중심의 컴퓨터 환경 구축 - 인간을 주인으로 섬기는 지능화된 사물 및 컴퓨터 연구 - 사물들은 사용자의 언어, 행동, 생활습관 등을 스스로 이해하고, 적합한 서비스 제공 예 ) 사람들의 커피 기호를 파악하는 커피메이커, 수분조절 하는 화분 Things That Think (MIT Media Lab) uT 개발 현황 – TTT Project

16 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 16  21 세기형 바코드 연구 개발을 목적으로 MIT 와 UCC, 국방성 등의 46 개 협력사가 공동으로 설립  Auto ID 기술은 “ 스마트 태그 (Smart Tag)” 를 각종 상품에 부착해 사물을 지능화하여 사물간, 또는 기업 및 소비자와 커뮤니케이션을 통해 자동화된 공급망 관리 시스템 개발에 기여 Smart Tag(MIT Auto-ID Center) 스마트 태그 (Smart Tag) 스마트 태그 (Smart Tag) : - RFID tag. 해당 상품의 세부 정보 (ID) 를 담고 있으며, 고주파 (RF) 신호를 받으면 내장된 정보를 전송 - 사물에 지능 + ID + 인터넷 연결성을 식재 uT 개발 현황 – Smart Tag

17 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 17  유 / 무선 통신 네트워크 기술과 웹기반 의 정보통신기술을 기반으로 하는 미 래 도시 모델 - 맞춤형 커스터머 서비스, e 비즈니스, 원 격교육, 원격의료, ITS, 화재 및 방재 등 을 위한 대응상황 서비스 등을 제공 CoolTown Project (Hewlett-Packard) uT 개발 현황 – CoolTown Project

18 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 18  목 표 - 일상사물의 지능화 : 사물에 소형의 내장형 - 일상사물의 지능화 : 사물에 소형의 내장형 디바이스인 “Smart-Its” 를 삽입하여 감지, 디바이스인 “Smart-Its” 를 삽입하여 감지, 인식, 컴퓨팅 및 무선통신 등의 기능을 지닌 인식, 컴퓨팅 및 무선통신 등의 기능을 지닌 정보 인공물 (Information Artefacts) 개발 정보 인공물 (Information Artefacts) 개발 - 지능화된 사물간의 커뮤니케이션 - 지능화된 사물간의 커뮤니케이션 : 사물간의 협력적인 상황인식 및 활동 : 사물간의 협력적인 상황인식 및 활동 Smart-Its Project  Disappearing Computer Initiative 의 16 개 연구 프로젝트 중에서 가장 대표적임 uT 개발 현황 – Smart-Its Project

19 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 19 2Wear Project  활동 중 적응하고 확장할 수 있는 무선 입 는 및 소지품 컴퓨터  여행중에 길을 잃을 때, 주변의 도로 안내 게시판 등의 장치를 발견하면, 입고 있는 컴퓨터는 발견된 장치가 제공하는 정보 를 통하여 길 안내를 받거나 또 다른 도로 안내 장치와 연결하여 길 안내 정보를 이 어폰을 통하여 전달받음 uT 개발 현황 – 2Wear Project

20 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 20 Paper++ Project  영국의 Kings College, HP 연구소, 독일의 Anitra, 스위스 연방기술연 구소와 프랑스의 Arjo Wiggins 등 이 공동으로 진행  센서와 위치기반장치가 내장된 전 자학습자료로, 종이보다 유용한 전 자교재  종이 책에 전자펜을 대면 그 책의 그림에 대한 여러 가지 자료와 애니 메이션이 전자펜에 연결된 장치에 나타남 uT 개발 현황 – Paper++ Project

21 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 21 u-Network Project (Japan) “ 무엇이든, 어디서든 네트워크 ” 의 요소기술의 확립을 위한 연구개발 프로젝트 추진 uT 개발 현황 – u-Network Project

22 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 22  Tron Project –1984 년 동경대 겐 사카무라교수 추진 – 초기 일본 국내의 다양한 내장형 커널 S/W 의 스펙 통일 시도 – 트론 칩 개발과 영역별 스펙 제시 – 지능형 지역분산형 시스템 추구 (TRON : The Real-time Operating System Nucleus) Tron Project ( 동경대 ) uT 개발 현황 – Tron Project

23 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 23 uT 서비스 영역 Wide Area Network (WAN) -Large coverage -High cost Local Area Network/Access - Hot Spots - High speed - Moderate cost IEEE802.11 Mbps 1101000.1 Outdoor Stationary Walk Vehicle Indoor Stationary/ Desktop Walk 1,000 Personal Area Network - Small area - Very low speed - Low cost 3G cellular LAN 2G cellular IEEE802.15 IEEE802.15.3a (UWB)

24 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 24 Ubiquitous Environment (1) Anything-to-anything network by wire, wireless network and ubiquitous computing Every service offering anytime, anywhere, by anydevice, etc.

25 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 25 Ubiquitous Environment (2) U-environment by seamless roaming among the wire/wireless network and etc.

26 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 26 Ubiquitous Network Architecture Ubiquitous network includes the ubiquitous platform, wire/ wireless network, ubiquitous computing and terminal

27 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 27 전기 원유 수도 가스 제조업 / 공장 교육 기관 학원 훈련 쇼핑몰 보험회사 금융기관 물류센터 창고관리 교통 환경 관리 공공시설 장비관리 스키장 등 레저시설 공항 및 터미널 의료, 복지 방법, 응급구조 가정 국방 uT Applications

28 Sejong University Ubiquitous Research Center 과학기술부 21 세기 프론티어연구개발사업 28  uT Scale-free uPAN Systems Multiple-Access Transmission Technology Intelligent Scale-free Networking Scale-free Modem & RF Technology Core IP  uT Scale-free uPAN Systems Multiple-Access Transmission Technology Intelligent Scale-free Networking Scale-free Modem & RF Technology Core IP 경청해 주셔서 감사합니다 ! Thank you ! Innovation Interaction Inspiration Innovation Interaction Inspiration