Wi-Fi보다 고속 통신할 수 있는 차세대 규격의 「Li-Fi」는?

Wi-Fi보다 고속 통신할 수 있는 차세대 규격의 「Li-Fi」는?

인터넷 통신을 이용하는 데 필수적인 기술이 되고 있는 「Wi-Fi」='와이파이'와는 다른 차세대 무선 통신 기술이 'LiFi'입니다. Wi-Fi의 표준규격을 책정하는 IEEE가 발행하는 잡지 IEEE Spectrum이, Li-Fi는 도대체 어떤 무선통신기술인지에 대해 정리한 내용입니다.
*IEEE(아이 트리플 이, Institute of Electrical and Electronics Engineers)는 < /span>표준화기관 모두를 말하며, 미국전자전자기술자협회,미국 전기전자학회이다. 
*IEEE Spectrum은전기 및 전자 엔지니어연구소에서 발간하는 잡지다.

 

The recent adoption of IEEE 802.11bb has launched light fidelity, or Li-Fi, which opened the door into an era of wireless communication for advanced Wi-Fi technologies. Li-Fi enables Wi-Fi to use light waves instead of radio waves to transmit and receive data.

Wi-Fi는 전파를 이용해 데이터 통신을 실현하는 규격이지만 스코틀랜드의 pureLiFi가 개발하는 차세대 무선통신기술인 「Li-Fi」는 전파 대신에 광파를 이용해 데이터의 송수신을 실시합니다. 2023년 7월 IEEE는 Li-Fi의 표준규격으로 IEEE 802.11bb를 승인했습니다.

IEEE802.11bb는 Li-Fi 지원 디바이스가 서로 통신하는 방법이나 데이터 전송속도에 관한 규칙을 정의하는 것입니다. IEEE에 따르면 IEEE 802.11bb에서는 10Mbps~9.6Gbps의 속도로 데이터 송수신이 가능하게 됩니다. IEEE802.11bb는 고속으로 신뢰성 높은 무선통신을 실현하고, 「인터넷 통신에 혁명을 가져오게 될 것이다」라고 IEEE Spectrum은 기술하고 있습니다.

Li-Fi는 빛을 이용한 무선 통신 기술입니다. 빛은 벽을 투과하지 않기 때문에 Li-Fi는 공간 내에 가두는 것이 가능합니다. 따라서 방 밖에서 중간자 공격을 가할 수 있는 위험도 없습니다. 또한 Li-Fi는 기본적으로 군용 수준의 보안을 제공하는 것이 계획되어 있기 때문에 Li-Fi는 Wi-Fi보다 매우 안전한 무선통신기술이라고 pureLiFi는 설명하고 있습니다.
*중간자 공격: 암호 이론에서중간자 공격(man-in-the-middle attack, MITM로 약칭될 수 있음) 또는 버킷 릴레이 공격은 능동적인도청의 방법이다. 중간자 공격에서는 공격자가 희생자와 독립적인 통신 경로를 설정하고 희생자 간의 메시지를 중계하며 실제로 모든 대화가 공격자에 의해 제어될 때 희생자에게 비공개 연결로 직접 대화하고 있다고 생각하게 한다. 공격자는 두 명의 희생자 사이에 교차된 모든 메시지를 가로채고 사이에 다른 메시지를 끼운다. 

또, 무선 주파수를 이용한 기존의 무선통신기술에서는, 전파의 간섭이나 폭주, 복수인 이용시에 열화가 일어나는 등 몇가지 함정이 있습니다. 이것이 무선통신 이용 시 공식명칭 그대로의 퍼포먼스(패키지에 적혀 있는 것과 같은 통신속도)를 체험할 수 없는 이유입니다. 한편, Li-Fi는 완전히 일관되게 신뢰성 높은 접속을 제공할 수 있어 간섭, 폭주, 복수의 사람이 이용시의 품질저하에 고민되는 것 없는 고대역폭의 무선통신을 실현할 수 있을 것입니다.

Li-Fi는 소형제어 유닛, 솔리드 스테이트 발광체와 감광성 수광기를 갖춘 특별한 조명기구를 이용합니다. 기구는 광파를 이용해 데이터를 송수신하고, Li-Fi에 접속하려면 스마트폰·태블릿·기타 디바이스에 광신호를 송신하기 위한 이미터와 센서가 필요할 것입니다. 그리고 하이엔드(high-end)의 스마트폰에서는 얼굴 인증기능이나 레이저 거리측정시스템의 LiDAR등에서, 이미 에미터(emitter)나 센서가 이용되고 있습니다.

Li-Fi의 일반적인 셋업의 경우 로컬 영역 네트워크(LAN)를 통해 인터넷에 접속합니다. LAN은 천장이나 전기 스탠드 내 등에 설치되어 Power over Ethernet(PoE) 또는 전력선 통신을 통해 연결된 Li-Fi 지원 액세스 포인트를 통해 새로운 무선 액세스 기회를 제공한다고 합니다. Li-Fi 액세스 포인트는 배터리 구동 디바이스와 양방향 통신을 가능하게 하여 심리스(seamless)하고 견고한 무선경험을 제공합니다.

무선통신 규격에는 와이파이, 블루투스, 지그비 등 여러 가지가 있는데 모두 전파를 이용하기 때문에 간섭이라는 문제가 발생합니다. 이에 반해 Li-Fi는 빛을 이용하기 때문에 경합하는 것도 적습니다.

Li-Fi 채택을 추진하는 중요한 요소 중 하나는 Wi-Fi와 동일한 고도의 변조 기술을 사용하여 데이터를 광파로 인코딩함으로써 피클레이트를 실현할 수 있다는 것입니다. Li-Fi에서는 직교주파수분할다중방식(OFDM)이라고 불리는 멀티캐리어 변조 기술을 이용할 것으로 보인다고 합니다.
*직교주파수분할다중방식 : orthogonal frequency-division multiplexing, OFDM)는디지털 ​​변조의 일종이다. 코딩된 OFDM (COFDM)는 실질적으로 동일하다. 프랑스의 Centre Commun d'Etudes de Télévision et de Télécommunications(방송통신연구소, 약칭:CCETT)에서 3세대 이동통신시스템용으로 개발되었지만, 본격적으로 도입된 것은제3.9세대 이동통신 시스템으로부터이다.

IEEE 802.11의 표준책정을 실시하는 워킹그룹에 소속되어 있으며 IEEE 802.11bb의 추진에 있어서 중요한 역할을 담당했다고 하는 프라운호퍼 HHI연구소 소속의 연구자인 Volker Jungnickel는 Li-Fi의 이점과 결점에 대해 설명하고 있습니다.

Jungnickel에 따르면, 「Li-Fi는 1평방미터당 최대 100 Mbps의 데이터 전송속도로 무선통신을 가능하게 해, 인구 밀집지, 즉 회의실이나 교실에서의 이용에 최적입니다. 전파 기반 무선통신기술과 간섭하지 않는 것도 특징입니다. 또 Li-Fi는 물리적 경계에서 끊기는 특징을 갖고 있어 통신감청이 어려워 보안면에서도 뛰어납니다.」라고 설명했습니다.

한편, Li-Fi의 결점에 대해서는 「통신범위가 비교적 좁고, 통상은 하나의 방 안(수 미터 이내) 정도로 제한되는 점입니다. 즉, 광범위를 커버하려면 여러 액세스 포인트에 의한 네트워크를 구축해야 합니다. 더불어 이용 가능한 대역폭은 광원과 검출기의 기능에 의해 제한될 수 있습니다. 또, Li-Fi 인프라스트럭처의 도입은, Wi-Fi와 비교해 최고 비용이 된다고 생각할 수 있을 것입니다」라고 말했습니다.

Jungnickel는 IEEE가 Li-Fi 표준규격을 책정함으로써 Li-Fi의 세계적인 도입이 촉진될 가능성을 지적하고 있습니다. 새로운 기술이 보급되려면 정부와 주요 시장 관계자, 연구기관 등의 협력이 필수적입니다. 연구 프로젝트나 시험적 대처에 대한 정부의 자금 제공은 경쟁 전 단계의 기술 개발이나 시장 확립을 자극할 수 있습니다. 한편, 소규모 기업에 있어서는 기업간의 경쟁이 장애물이 되는 경우가 있지만, 경쟁전의 단계에서 협력해 수익성 높은 시장을 형성하는 것으로 과제를 극복하는 것도 가능합니다. 

 

특히 표준화는 독자적인 기술을 극복하고 상호 운용성을 가능하게 하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 사용자는 동일한 네트워크에 통합된 다양한 벤더의 제품을 구매할 수 있게 되고, 고객과 벤더 모두가 새로운 기술에 투자할 위험이 줄어들게 되는 것입니다.

덧붙여 IEEE Spectrum은 미래에는 Li-Fi가 텔레비전이나 스마트폰등의 일상적인 디바이스에 통합되기를 기대하고 있습니다.

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Why Li-Fi Might be Better than Wi-Fi - IEEE Spectrum
https://spectrum.ieee.org/li-fi-better-than-wi-fi

Why Li-Fi Might be Better than Wi-Fi