IEEE 802.15
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- 1. 개요
- 2. IEEE 802.15 워킹 그룹 및 표준
- 2.1. IEEE 802.15.1: WPAN/블루투스
- 2.2. IEEE 802.15.2: 공존
- 2.3. IEEE 802.15.3: 고속 WPAN
- 2.4. IEEE 802.15.4: 저속 WPAN
- 2.5. IEEE 802.15.5: 메시 네트워킹
- 2.6. IEEE 802.15.6: 체내 통신망
- 2.7. IEEE 802.15.7: 가시광 통신
- 2.8. IEEE 802.15.8: 피어 인식 통신
- 2.9. IEEE 802.15.9: 키 관리 프로토콜
- 2.10. IEEE 802.15.10: 레이어 2 라우팅
- 2.11. IEEE 802.15.13: 다중 기가비트/s 광 무선 통신
- 참조
1. 개요
IEEE 802.15는 다양한 WPAN(Wireless Personal Area Network) 기술 표준을 개발하고 관리하는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)의 워킹 그룹이다. 각 표준은 특정 응용 분야와 요구 사항에 맞춰져 있으며, IEEE 802.15.1(블루투스), IEEE 802.15.4(저속 WPAN, 지그비 기반 사양), IEEE 802.15.6(체내 통신망), IEEE 802.15.7(가시광 통신) 등 여러 표준을 포함한다. 이 외에도 메시 네트워킹, 키 관리 프로토콜, 레이어 2 라우팅 등 다양한 기술을 다루며, 지속적인 개정 및 새로운 표준 개발을 통해 무선 통신 기술 발전에 기여하고 있다.
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IEEE 802.15 | |
---|---|
IEEE 802.15 | |
종류 | 작업 그룹 |
분야 | 무선 개인 영역 네트워크 (WPAN) |
상태 | 활성 |
표준 | IEEE |
모체 표준 | IEEE 802 |
표준 | |
IEEE 802.15.1 | 블루투스 |
IEEE 802.15.4 | 지그비 |
2. IEEE 802.15 워킹 그룹 및 표준
IEEE 802.15 워킹 그룹은 WPAN 기술 표준을 개발하고 유지 관리한다. 각 표준은 특정 응용 분야 및 요구 사항에 맞춰져 있다.
명칭 | 영문명 | 개요 |
---|---|---|
IEEE 802.15.1 | Bluetooth | 블루투스 버전 1.1 (2002년), 버전 1.2 (2005년)와 동일. 이후 유지 관리되지 않음. |
IEEE 802.15.2 | Coexistence | 블루투스와 동일 주파수 대역을 사용하는 IEEE 802.11b와의 호환성 유지 사양 책정 (2003년) |
IEEE 802.15.3 | High Rate WPAN | 고속 무선 PAN |
IEEE 802.15.4 | Low Rate WPAN | 저속 무선 PAN, 지그비 등의 기반 사양 |
IEEE 802.15.5 | Mesh Networking | 메시 네트워크 |
IEEE 802.15.6 | WBAN | 체내 통신망 |
IEEE 802.15.7 | Visible Light Communication | 가시광 통신 |
IEEE 802.15.8 | Peer Aware Communications | P2P 통신 |
IEEE 802.15.9 | Key Management Protocol | 키 교환 |
IEEE 802.15.10 | Layer 2 Routing | 레이어 2 라우팅 |
그룹 | 제정 연도 | 개요 |
---|---|---|
15.3a | 철회 | UWB, 중단으로 인해 철회(2006년) |
15.3b | 2006년 | MAC 확장 개정 |
15.3c | 2009년 | 밀리미터파 |
15.3d | 2017년 | 300GHz 대역 |
15.3e | 2017년 | 60GHz 대역, 최대 13.1Gbps |
15.3f | 2017년 | 밀리미터파 물리 계층 확장 개정 |
그룹 | 제정 연도 | 개정 대상 | 개요 |
---|---|---|---|
15.4a | 2007 | 2006 개정 1 | PHY 유형 추가 |
15.4c | 2009 | 2006 개정 2 | 중국용 대응 |
15.4d | 2009 | 2006 개정 3 | 일본용 대응 |
15.4e | 2012 | 2011 개정 1 | MAC 확장 개정 |
15.4f | 2012 | 2011 개정 2 | RFID 대응 |
15.4g | 2012 | 2011 개정 3 | SUN 대응 |
15.4j | 2013 | 2011 개정 4 | 의료용 WBAN 대응 |
15.4k | 2013 | 2011 개정 5 | 인프라 감시 대응 |
15.4m | 2014 | 2011 개정 6 | TV화이트 스페이스 대응 |
15.4p | 2014 | 2011 개정 7 | 철도 제어 대응 |
15.4n | 2016 | 2015 개정 1 | 중국용 대응 |
15.4q | 2016 | 2015 개정 2 | 초저전력 PHY |
15.4u | 2016 | 2015 개정 3 | 인도용 대응 |
15.4t | 2017 | 2015 개정 4 | 2Mbps 통신 대응 |
15.4v | 2017 | 2015 개정 5 | 각 지역용 대응 |
15.4s | 2018 | 2015 개정 6 | 대역 점유율(SRU) 측정 |
15.4x | 2019 | 2015 개정 7 | SUN 확장 |
15.4z | 2020 | 2020 개정 1 | UWB 거리 측정 |
15.4w | 2020 | 2020 개정 2 | 인프라 감시의 WAN 확장 |
15.4y | 2021 | 2020 개정 3 | 암호화 확장 |
15.4aa | 2022 | 2020 개정 4 | SUN의 일본용 대응 |
2. 1. IEEE 802.15.1: WPAN/블루투스
블루투스 기술을 기반으로 하며, 개인 운영 공간 내 또는 진입하는 고정, 휴대, 이동 장치를 위한 무선 연결에 대한 물리 계층(PHY) 및 매체 접근 제어(MAC) 명세를 정의한다. 표준은 2002년과 2005년에 발행되었다.[1][2]명칭 | 영문명 | 개요 |
---|---|---|
IEEE 802.15.1 | Bluetooth | 블루투스 버전 1.1 (2002년), 버전 1.2 (2005년)와 동일하며, 이후에는 유지 관리되지 않는다. |
2. 2. IEEE 802.15.2: 공존
무선 개인 통신망(WPAN)과 무선 LAN(WLAN) 등 비면허 주파수 대역에서 작동하는 다른 무선 장치 간의 공존 문제를 다룬다. IEEE 802.15.2-2003 표준은 2003년에 발표되었고[3], 작업 그룹은 "동면" 상태이다.[4]명칭 | 영문명 | 개요 |
---|---|---|
IEEE 802.15.2 | Coexistence | 블루투스와 동일한 주파수 대역을 사용하는 IEEE 802.11b와의 호환성을 유지하기 위한 사양을 책정함 (2003년) |
2. 3. IEEE 802.15.3: 고속 WPAN
IEEE 802.15.3-2003은 고속(11~55Mbit/s) WPAN(무선 개인 통신망)을 위한 MAC(미디어 접근 제어) 및 PHY(물리 계층) 표준이다.[5] 2003년에 초판이 발표되었고, 이후 여러 개정판이 발표되었다.IEEE P802.15.3a는 이미징 및 멀티미디어를 포함하는 응용 분야를 위해 IEEE 802.15.3에 대한 더 빠른 속도의 초광대역 PHY 향상 개정을 제공하려는 시도였다. 그러나 태스크 그룹 구성원들이 두 가지 기술 제안(멀티밴드 직교 주파수 분할 다중화(MB-OFDM)와 직접 시퀀스 UWB(DS-UWB)) 사이에서 합의를 이루지 못해 2006년 1월에 철회되었다.[6]
IEEE 802.15.3b-2005 부록은 2006년 5월 5일에 출시되었다. 이는 MAC의 구현 및 상호 운용성을 향상시키기 위해 802.15.3을 개선한 것으로, 이전 버전과의 호환성을 유지하면서 많은 최적화, 오류 수정, 모호성 해소 및 편집상의 명확성을 추가했다. 이 부록은 다음과 같은 새로운 기능을 정의했다:[8]
- 새로운 MAC 계층 관리 엔티티(MLME) 서비스 접근점(SAP)
- 폴링을 허용하는 암시적 승인 정책
- 논리 링크 제어/서브 네트워크 액세스 프로토콜(LLC/SNAP) 헤더
- 멀티캐스트 주소 할당
- 슈퍼프레임 내의 여러 경쟁 기간
- PAN에서 다른 장치에 채널 시간을 넘겨주는 방법
- 피코넷 코디네이터(PNC)가 갑자기 연결 해제될 경우 더 빠른 네트워크 복구
- 장치가 수신된 패킷의 신호 품질에 대한 정보를 반환하는 방법.
IEEE 802.15.3c-2009는 2009년 9월 11일에 발표되었다. 이는 기존의 802.15.3 WPAN 표준 802.15.3-2003을 위한 밀리미터파 기반의 대체 물리 계층(PHY)을 개발한 것이다. 2005년 3월에 결성된 IEEE 802.15.3 태스크 그룹 3c(TG3c)는 57–66 GHz 범위에서 작동하는 mmWave WPAN을 정의했다. 지리적 위치에 따라 2~9 GHz의 대역폭을 사용할 수 있다(예: 북미에서는 57–64 GHz). 밀리미터파 WPAN은 고속 인터넷 접속, 스트리밍 콘텐츠 다운로드(주문형 비디오, HDTV, 홈 시어터 등), 실시간 스트리밍 및 케이블 대체용 무선 데이터 버스를 포함한 애플리케이션에 대해 매우 높은 데이터 전송률과 짧은 거리(10m)를 허용한다. 표준에는 총 3가지 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 Std 802.15.3d-2017은 스위치 방식의 지점 간 링크를 위해 252 GHz에서 325 GHz 사이의 낮은 THz 주파수 대역에서 대체 물리 계층(PHY)을 정의한다. 2.16 GHz에서 69.12 GHz 사이의 8가지 다른 대역폭을 사용하여 최대 100 Gb/s의 데이터 속도를 가능하게 하는 두 가지 PHY 모드가 정의된다.
IEEE Std 802.15.3e-2017는 대체 물리 계층(PHY)을 제공하며, 수정된 매체 접근 제어(MAC) 계층이 이 개정판에 정의되어 있다. 60 GHz 대역을 사용하여 최대 100 Gb/s의 데이터 속도를 지원하는 두 가지 PHY 모드가 정의되었다. 최대 통신 속도를 높이기 위해 MIMO 및 집성 방식이 정의되었다. 두 장치 간의 점대점(P2P) 토폴로지에서 사용될 때 매체 접근 제어(MAC) 효율성을 향상시키기 위해 스택 승인이 정의되었다.
IEEE Std 802.15.3f-2017은 밀리미터파 PHY의 RF 채널화를 확장하여 최대 71GHz까지의 스펙트럼 사용을 허용한다. 802.15.3f는 여러 규제 도메인에서 면허 없이 사용할 수 있는 60GHz 대역을 71GHz까지 확장하면서 시작되었다.
그룹 | 제정 연도 | 개요 |
---|---|---|
15.3a | 철회 | UWB, 중단으로 인해 철회(2006년) |
15.3b | 2006년 | MAC 확장 개정 |
15.3c | 2009년 | 밀리미터파 |
15.3d | 2017년 | 300GHz 대역 |
15.3e | 2017년 | 60GHz 대역, 최대 13.1Gbps |
15.3f | 2017년 | 밀리미터파 물리 계층 확장 개정 |
2. 4. IEEE 802.15.4: 저속 WPAN
IEEE 802.15.4-2003(저속 WPAN)는 낮은 데이터 전송률을 가지지만 매우 긴 배터리 수명(수개월 또는 수년)과 매우 낮은 복잡성을 특징으로 한다. 이 표준은 OSI 모형의 물리 계층(계층 1)과 데이터 링크 계층(계층 2)을 모두 정의한다.[10] 802.15.4 표준의 첫 번째 버전은 2003년 5월에 출시되었다. IEEE 802.15.4 기반 네트워크 상에서는 지그비, 스레드, 6LoWPAN, WirelessHART, ISA100.11a를 포함한 여러 표준 및 독점 네트워크(또는 메시) 계층 프로토콜이 실행된다.2020년 현재 심의가 완료된 주요 내용은 다음과 같다.
명칭 | 영문명 | 개요 |
---|---|---|
IEEE 802.15.4 | Low Rate WPAN | 저속 무선 PAN, 지그비 등의 기반 사양 |
그룹 | 제정 연도 | 개정 대상 | 개요 |
---|---|---|---|
15.4a | 2007 | 2006 개정 1 | PHY 유형 추가 |
15.4c | 2009 | 2006 개정 2 | 중국용 대응 |
15.4d | 2009 | 2006 개정 3 | 일본용 대응 |
15.4e | 2012 | 2011 개정 1 | MAC 확장 개정 |
15.4f | 2012 | 2011 개정 2 | RFID 대응 |
15.4g | 2012 | 2011 개정 3 | SUN 대응 |
15.4j | 2013 | 2011 개정 4 | 의료용 WBAN 대응 |
15.4k | 2013 | 2011 개정 5 | 인프라 감시 대응 |
15.4m | 2014 | 2011 개정 6 | TV화이트 스페이스 대응 |
15.4p | 2014 | 2011 개정 7 | 철도 제어 대응 |
15.4n | 2016 | 2015 개정 1 | 중국용 대응 |
15.4q | 2016 | 2015 개정 2 | 초저전력 PHY |
15.4u | 2016 | 2015 개정 3 | 인도용 대응 |
15.4t | 2017 | 2015 개정 4 | 2Mbps 통신 대응 |
15.4v | 2017 | 2015 개정 5 | 각 지역용 대응 |
15.4s | 2018 | 2015 개정 6 | 대역 점유율(SRU) 측정 |
15.4x | 2019 | 2015 개정 7 | SUN 확장 |
15.4z | 2020 | 2020 개정 1 | UWB 거리 측정 |
15.4w | 2020 | 2020 개정 2 | 인프라 감시의 WAN 확장 |
15.4y | 2021 | 2020 개정 3 | 암호화 확장 |
15.4aa | 2022 | 2020 개정 4 | SUN의 일본용 대응 |
2. 5. IEEE 802.15.5: 메시 네트워킹
IEEE 802.15.5는 WPAN 장치가 상호 운용 가능하고 안정적이며 확장 가능한 무선 메시 네트워킹을 촉진할 수 있는 아키텍처 프레임워크를 제공한다.[1] 이 표준은 저속 WPAN 메시 및 고속 WPAN 메시 네트워크의 두 부분으로 구성된다.[1] 저속 메시는 IEEE 802.15.4-2006 MAC을 기반으로 구축되었으며, 고속 메시는 IEEE 802.15.3/3b MAC을 사용한다.[1] 두 메시의 공통 기능에는 네트워크 초기화, 주소 지정 및 멀티홉 유니캐스팅이 포함된다.[1] 또한 저속 메시는 멀티캐스팅, 안정적인 브로드캐스팅, 이식성 지원, 트레이스 경로 및 에너지 절약 기능을 지원하며, 고속 메시는 멀티홉 시간 보장 서비스를 지원한다.[1]IEEE 802.15.1 네트워크의 메시 네트워킹은 IEEE 802.15.5의 범위를 벗어나 블루투스 메시 워킹 그룹 내에서 수행된다.[1]
2. 6. IEEE 802.15.6: 체내 통신망
IEEE 802.15.6 태스크 그룹은 2011년 12월 체내 통신망(BAN) 기술 표준 초안을 승인했다. 이 초안은 2011년 7월 22일 서면 투표를 통해 승인되어 스폰서 투표 절차를 시작했다.[14] 태스크 그룹 6은 2007년 11월에 설립되었으며, 의료, 소비 전자 제품 및 개인 엔터테인먼트 등 다양한 응용 분야에 사용하기 위해 인체(인간에만 국한되지 않음) 위, 내 또는 주변에서 작동하도록 최적화된 저전력 단거리 무선 표준에 중점을 두었다.2. 7. IEEE 802.15.7: 가시광 통신
Task Group 7의 창립 회의는 2009년 1월에 개최되었으며, 가시광선을 이용한 자유 공간 광 통신에 대한 표준을 제정하는 임무를 부여받았다.[15] 802.15.7-2011 표준은 2011년 9월에 발표되었다. 2015년에는 광학 카메라 통신(OCC) 및 라이트 피델리티(LiFi)를 지원하기 위해 여러 새로운 PHY 계층과 MAC 루틴을 포함하는 802.15.7 표준 개정을 위한 새로운 Task Group이 시작되었다. 새로운 초안이 너무 커지면서, 2017년 3월 802.15 워킹 그룹은 OCC만을 사용하여 802.15.7을 계속 진행하기로 결정했고, 이는 방송 전용이며, 새로운 PHY 외에도 크게 수정된 MAC 계층이 필요한 LiFi에 대한 새로운 표준 작업을 위해 새로운 Task Group 802.15.13을 만들기로 결정했다. 802.15.7-2018의 개정판은 2019년 4월에 발표되었다. 2020년 9월에는 OCC의 데이터 속도 증가 및 장거리 통신을 목표로 하는 첫 번째 수정안 P802.15.7a 작업을 위해 새로운 Task Group이 시작되었다.2. 8. IEEE 802.15.8: 피어 인식 통신
IEEE 802.15.8은 2012년 3월 29일 IEEE 표준 위원회의 승인을 받아 11 GHz 미만의 대역에서 작동하는 완전 분산형 조정 기능을 갖춘 P2P 및 인프라리스 통신에 최적화된 피어 인식 통신(Peer Aware Communications, PAC) 표준 개발을 위한 태스크 그룹이다.[1] 제안된 표준은 100 kbit/s 이상의 데이터 속도를 목표로 하며, 최대 10 Mbit/s까지 데이터 속도를 확장할 수 있다.[1] 제안된 표준의 특징은 다음과 같다.[1]- 연관 없이 피어 정보 검색
- 네트워크 내 장치 수 검색
- 여러 그룹에 동시 멤버십을 갖는 그룹 통신(일반적으로 최대 10개)
- 상대적 위치 파악
- 멀티홉 릴레이
- 보안
초안 표준이 개발 중이며, 자세한 내용은 [http://www.ieee802.org/15/pub/TG8.html IEEE 802.15 태스크 그룹 8 웹 페이지]에서 확인할 수 있다.[1]
2. 9. IEEE 802.15.9: 키 관리 프로토콜
IEEE P802.15.9는 2011년 12월 7일 IEEE 표준 위원회의 승인을 받아 키 관리 프로토콜(KMP) 데이터그램 전송을 위한 권장 실무 지침을 개발하기 위한 태스크 그룹이다.[16] 이 지침은 정보 요소를 기반으로 하는 메시지 프레임워크를 KMP 데이터그램 전송 방법으로 정의하고, IEEE Std 802.15.4에서 일부 기존 KMP의 사용에 대한 지침을 제공한다.[16] 새로운 KMP를 만들지는 않는다.[16]IEEE Std 802.15.4는 데이터그램 보안을 지원하지만, 사용되는 키를 설정하는 메커니즘을 제공하지 못했다. IEEE Std 802.15.4에서 키 관리 지원이 부족하면 약한 키가 생성될 수 있으며, 이는 보안 시스템을 공격하는 일반적인 경로이다. 따라서 KMP 지원을 추가하는 것은 적절한 보안 프레임워크에 매우 중요하다. 이 지침에서 다룰 수 있는 기존 KMP의 예로는 IETF의 PANA, HIP, IKEv2, IEEE Std 802.1X, 4-Way-Handshake 등이 있다.
권장 실무 지침 초안은 개발되었으며, 자세한 내용은 [http://www.ieee802.org/15 IEEE 802.15 웹 페이지]에서 확인할 수 있다.
2. 10. IEEE 802.15.10: 레이어 2 라우팅
IEEE P802.15.10은 2013년 8월 23일 IEEE 표준 위원회의 승인을 받아, 동적으로 변화하는 802.15.4 무선 네트워크(분 단위의 시간 변화)에서 최소한의 경로 처리 영향으로 패킷 라우팅을 위한 권장 실무 지침을 개발하기 위해 형성된 태스크 그룹이다. 목표는 노드 수가 증가함에 따라 커버리지 영역을 확장하는 것이다.[17]권장 실무 지침이 제공할 경로 관련 기능은 다음과 같다.
- 경로 설정
- 동적 경로 재구성
- 새로운 노드 발견 및 추가
- 설정된 경로 중단
- 경로 손실 및 재발
- 링크 상태의 실시간 수집
- 네트워킹 계층에서 단일 홉 외관 허용 (표준 L3 메커니즘을 깨지 않음)
- 브로드캐스트 지원
- 멀티캐스트 지원
- 효과적인 프레임 전달
권장 실무 지침 초안은 개발 중이며, 자세한 내용은 IEEE 802.15.10 웹 페이지에서 확인할 수 있다. 2020년 현재 심의가 완료되었다.
2. 11. IEEE 802.15.13: 다중 기가비트/s 광 무선 통신
Task Group 13의 첫 번째 회의는 2017년 3월에 개최되었으며, 빛을 이용한 모바일 통신 기술인 Li-Fi에 대한 새로운 표준을 목표로 하였다. 이 목표는 차세대 사물 인터넷(IoT)을 위한 매우 안정적이고, 짧은 지연 시간을 가지며, 지터가 거의 없는 연결을 포함한 산업 응용 분야를 다루는 것이다. 802.15.7과 비교하여, 이 그룹은 이러한 목표를 달성하기 위해 기존 및 새로운 기여를 기반으로 표준을 완전히 다시 작성하기로 결정했다. 이 그룹은 먼저 주파수 영역 등화(FDE)를 사용한 On-Off-Keying(OOK)을 사용하는 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. 또한, 이 그룹은 인프라의 액세스 포인트와 서비스 영역의 모바일 사용자를 분산 다중 입력 다중 출력(D-MIMO) 링크의 입력 및 출력으로 간주하여 이동성을 구현하기로 결정했다. 802.15.13은 특수 응용 분야에 적합한 최소 설계로 D-MIMO를 기본적으로 지원한다. 이는 저가형 FPGA 및 기성품 컴퓨팅 하드웨어에서 구현할 수 있다. 작업 그룹 서면 투표와 IEEE SA 투표는 각각 2019년 11월과 2020년 11월에 시작되었다. 출판은 2022년 중반으로 예상된다.참조
[1]
서적
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)
https://web.archive.[...]
IEEE Standards Association
2011-06-30
[2]
웹사이트
IEEE IEEE 802.15 WPAN Task Group 1 (TG1)
http://www.ieee802.o[...]
IEEE Standards Association
2004-02-09
[3]
서적
IEEE Std 802.15.2-2003 – Part 15.2: Coexistence of Wireless Personal Area Networks with Other Wireless Devices Operating in Unlicensed Frequency Bands
https://web.archive.[...]
IEEE Standards Association
2011-06-30
[4]
웹사이트
IEEE 802.15 WPAN Task Group 2 (TG2)
http://www.ieee802.o[...]
IEEE Standards Association
2011-06-30
[5]
웹사이트
Get IEEE 802®: local and metropolitan area network standards
https://web.archive.[...]
IEEE Standard Association
2015-08-20
[6]
웹사이트
Re: withdrawal of the 802.15.3a PAR
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