UWB (Ultra Wide Band)

1.IEEE 802.15의 개요

가. IEEE 802.15 WPAN의 개념

-블루투스로 대표되던 IEEE 802.15 WPAN은 이제 무선랜의 발전과 더불어 UWB 및 Zigbee 등의 급격한 연구 및 개발경쟁에 따라 근거리 무선통신망으로서의 관심이 증대되고 있다.

- WPAN은 POS(Personal Operating Space), 즉 약 10m 반경을 서비스 영역으로 정의

나. 802.15 구성

-IEEE 802.15 WG은 (그림 1)과 같이 초기 5개(TG1, TG2, TG3, TG3a, TG4)에서 최대 8개의 TG가 활동하였으나, 현재 활발한 활동을 보이는 TG는 TG3c, TG4a, TG4b, TG5, SCwng (TG : Technical Group)

다.802.15.X

- 802.15.1 : SIG(Special Interest Group)를 통해 표준화된 블루투스표준 1999년 표준완료
- 802.15.2 :무선 네트워크 시스템 간의 공존 메커니즘에 대한 연구를 수행, 2.4GHz ISM 주파수 대역에서의블루투스와 무선 랜 등의 전파간섭 분석 및 회피 기술을 연구 802.15.2-2003 표준을 2003년 완료
-802.15.3 :고속 데이터 전송을 지원하기 위해 MAC과 PHY를 개발.50m 이내에서 2.4GHz ISM 대역을 이용하여 20Mbps (최대 55Mbps) 이상의 전송속도를 지원하기 위해서 TDMA를 채택 11, 22, 33, 44, 55Mbps/ QoS를 제공 2003년 8월 IEEE 802.15.3-2003 표준 승인이 완료
-802.15.3a :새로운 PHY를 개발하기 위한 TG로 UWB에 초점을 맞추어 연구가 이루어짐

UWB는 초단시간 펄스를 사용함으로서 약 500MHz 이상의 광대역을 점유하면서도 단독적으로 데이터를 전송할 수 있는 기술. 대상 주파수 대역은 3.1~10.6GHz

- 802.15.4 : 저속의 WPAN 기술인 Zigbee를 표준화하는 TG.최대 250kbps의 낮은 데이터 전송률을 기반으로 개발된 기술로 홈네트워크에 적절한 무선통신 기술로 인정받고 있으며, 2003년 5월 IEEE 802.15.4-2003 표준이 최종 승인
-802.15.4a:이동성을 지원하고, 서비스 영역을 확장하는 등의 내용을 개정하기 위해 ‘Aternative PHY’를 정의하기 위한 TG. PHYs consisting of a UWB Impulse Radio(비면허 UWB 스펙트럼)와 CSS(Chirp Spread Spectrum) (2.4GHz 비면허spectrum에서 운영) 기술을 표준으로 채택
-802.15.4b: Zigbee 관련 표준 IEEE 802.15.4-2003을 각 나라의 시장에 맞게 개정 및 논의
-802.15.5 : 802.11s와 같이 WPAN을 대상으로 Mesh 네트워크를 연구하는 그룹

2. UWB의 개념
가. UWB의 정의
- 초단시간 펄스를 사용함으로서 약 500MHz 이상의 광대역을 점유하면서도 단독적으로 데이터를 전송 할 수 있는 기술로 고속전송이 가능한 무선 홈네트워크 핵심기술
나. UWB의 원리
- 나노초 이하의 극히 짧은 펄스를 이용 대역폭이 광대역이며 기존 무선기술들이 반송파 변조를 사용 전송되는 것과 다르게 반송파를 사용하지 않고 기저대역(baseband) 신호를 이용 반송파 주파수와 위상을 복원하기 위한 과정이 생략 될수있어 간단하고 저가 구현 가능

3. UWB 통신의 목적 및 특징
- 목적 : 다른 통신 시스템에 영향을 주지 않고 신호 에너지를 수Ghz 대역폭에 걸쳐 스펙트럼 분산 송신, 다른 대역 신호에 간섭을 주지 않고 주파수와 관계없이 통신을 할수있도록 하는것
- 특징 : 100~500Mbps 무선전송 1/3이하의 저전력, Ghz 이상의 넓은 주파수 대역을 사용

4. UWB 기술의 응용분야
- 고속 근거리 무선접속망
- 보안용 이동체 추적 시스템
- 의료용 검침기, 자동차 센서, RF인증 추적 시스템