n LBS(Location based service)는 위치정보를 이용한 서비스로서, 이동통신망이나 GPS를 통해 얻은 위치정보를 활용하여 사용자에게 여러 가지 서비스를 제공하는 시스템이나 서비스를 지칭한다. 예를 들면 어떤 정보 기기 사용자가 현재 위치에 관한 정보 등을 얻거나 사용자 가 단말기로부터 위치 정보를 활용하여 원하는 목적지 정보 및 항법에 대한 설명을 들을 수 있으며 긴급 상황에서 구조대가 환자의 위치를 파악하여 긴급 출동이 가능하게 할 수도 있다. 이러한 LBS는 전 세계 이동통신 시장에서 가장 활발히 논의되고 있는 차세대 기술 분야로서 무선 인터넷의 주력사업으로 각광받고 있으며 초기에는 이동통신 기기의 부가적 인 서비스 개념에 국한되었으나, 향후 다양한 산업과의 연계 및 응용분야를 통해 거대시장 으로 확대될 전망이다. 현재 위치추적 시스템은 다양한 응용분야에서 상용화가 시도되고 있 으며 30여 년 전 GPS (Global positioning system)의 개발이 시작된 이래 급속한 발전을 하 였다. 최근에는 GPS와 휴대폰의 기지국 정보를 결합하여 휴대폰 사용자의 위치정보를 제공 하는 LBS가 상용화되고 있다. 전 세계적인 민간사용의 확대로 인해, 다양한 분야에서의 보 다 정확하고 신뢰할 수 있는 위성항법시스템 및 응용서비스에 대한 요구가 증대하고 있는 실정이다. 하지만 현재 이용되고 있는 위치추적 시스템들은 다음과 같은 한계를 가지고 있 다.
n RF를 이용한 측위 기술의 무선주파수 간섭, 회절 및 반사 등 외부잡음 문제
-현재 개발된 근거리 위치추적 시스템에서 사용하는 Wi-Fi, Zigbee, UWB, RFID등의 무선 주파수 기반의 통신
․ 주파수가 회절, 반사가 되기 쉽고 한정된 주파수 자원에 대한 수요가 민간뿐만 아니라 공공서비스 등의 전 분야에 걸쳐 확산됨
․ 주파수 자원의 회소성이 가중되고 무료사용 주파수 대역을 이용하는 통신이 많기 때문에 발생하는 데이터 전송의 혼선이 야기되는 문제가 발생함
-가시광통신을 이용한 데이터 전송 및 실내 측위 기술은 무선 주파수 사용과는 무관함
․ 무선 주파수 특성과 관련된 문제가 발생하지 않게 되며, 가시광 통신의 주파수 사용에 대한 제제가 없기 때문에 통신방식에 대한 제약이 없음
n RF를 이용한 측위 기술의복잡한 하드웨어 설치 문제
-Zigbee, RFID와 같은 근거리 통신방법을 이용한 위치추적 기술은 하드웨어가 간단한 대신 전송 대역폭이 매우 작으며, 위치추정 시 정밀도가 좋지 않은 문제가 있음
․ Wi-Fi 및 UWB 기반의 근거리 위치추적 기술은 Zigbee와 RFID 통신과 비교 시 높은 측 위 정밀도를 가지나 해당 시스템 구현 시 케이블 설치를 비롯하여 복잡한 하드웨어 설치 가 요구됨
n 취약한 보안성 문제
-보안솔루션을 해당 개발 업체에서 여러 가지 방법으로 제시하고 있으나 근본적인 해결책 이 되지 못하고 있음
-데이터 전송이 필요치 않는 부분에 가시광을 비추지 않으며 되기 때문에 매우 높은 수준 의 보안성을 가지게 되는 장점이 있음
-외부의 잡음이 거의 없는 통신으로 보안성이 매우 취약한 기존의 무선통신 기반의 위치추
적/인식 기술의 대안으로 부각 될 수 있음
⟹ 새로운 전파자원 개발 및 전파자원 활용의 극대화를 위한 응용기술 필요
n 따라서 위와 같은 기존의 RF기반 위치추정 시스템의 문제점들을 해결하기 위하여 가시광 통신기술을 이용하여 실내 LBS를 위한 기술을 개발함
-가시광 통신은 조명용 LED에서 나오는 빛의 밝기 변화, 즉 밝은 빛은 검출기가 신호 1로 인식하고 밝기가 감소된 빛은 신호 0으로 인식하여 빛의 밝기로 1과 0의 무선 신호를 검 출할 수 있으며 이런 밝기 변화는 초당 수천 번에서 수백만 정도 변하여 사람이 느낄 수 없기 때문에 조명과 통신 기능을 함께 할 수 있는 장점이 있다. 가시광 통신 및 이를 활용 한 위치기반 서비스의 장점과 응용기술로는 다음과 같다.
n 가시광통신(Visible Light Communication; VLC) 기술
-눈에 보이는 빛인 디지털 LED 조명과 무선 통신이 융합된 통신기술 -가시성을 이용한 다양한 실내 무선 통신 서비스 가능
-별도의 인프라 투자 없는 친환경성 유비쿼터스 조명 통신 인프라 -네트워크 인프라가 RF 보다 확장용이
-주파수 간섭 현상 없음 (cf. 2.4GHz ISM 대역)
-위치추정 서비스 기술 적용 시 추가 송, 수신기 설치비용 없는 이상적 Access point 제공 -보이기 때문에 유지 및 관리용이 (cf. 무선 LAN AP, 스위칭 장비)
그림 1.1 무선 가시광 통신 기술의 개념
n LED 조명을 이용한 가시광통신 및 응용 기술
-실생활 조명과 함께하는 통신 융합 멀티미디어 통신 및 실내 위치 서비스를 제공 -백열등, 형광등 등에 비해 전력소비가 적고 수은이 없어 환경오염 문제를 해결 -LED 조명 인프라를 이용하여 통신 및 응용 서비스 환경 조성 가능
․ 반도체기술의 발달로 인해 일본, 유럽 등의 선진국에서 기존의 백열등 및 형광등 을 대 신하여 LED 광원을 이용한 조명으로 대처해 나가고 있는 추세임
․ LED 조명과 통신을 융합한 가시광통신 기술이 최신 유비쿼터스 환경을 조성하는 최신 기술로 각광을 받고 있는 추세임
-기존의 RF기반 무선통신 기술과 상호 보완하여 정보 및 실내 측위 등의 유비쿼터스 네트 워크 환경 구현 가능
-최근의 이슈인 유비쿼터스 네트워크 구현에 있어 한정된 RF자원의 규제로 인해 유사대역 의 RF 무선 기술의 밀집으로 무선통신 간 혼선과 보안성 취약 문제가 대두 됨
-RF 통신의 단점인 주파수 밀집과 보안 문제 해결을 위한 상호 보완적인 기술로서 LED 조
명을 이용한 실내 LBS 기술의 중요성 부각
-통신의 매체로 빛을 사용하기 때문에 인체에 무해하며, 주파수 허가를 받을 필요가 없고, ISM과의 간섭도 없으며, 물리적으로 보안기능을 제공하고, 초정밀 측위에 사용할 수 있는 장점을 가짐
그림 1.2 가시광통신 적용분야 및 응용 기술
n 실내 조명 LED를 이용한 위치정보서비스 기술 -장소나 위치를 특정 지을 수 있는 광태그 인프라
-실내복도, 지하실, 터널 등에서 위치 정보 제공 (광 LBS 서비스)
-위치정보 서비스 및 관련 기술 응용 분야에서 GPS, RF 기반 위치 인식 성능과 비교하여 매우 우수한 분해능을 가짐
-가시광은 RF기반의 기술보다 보다 정밀하게 위치를 인지하는 것이 가능함
-정밀한 알고리즘과 송수신 장치를 이용하면 cm 단위의 위치검출 오차 확보 가능 -음성과 결합하여 시각 장애인에게도 위치 정보 제공
그림 1.3 가시광 통신을 활용한 위치정보 서비스의 개략도 [2010 TTA 미래기술 소개자료 응용]
n 본 과제에서는, 표 1.1에서 보여지 듯 가시광 통신의 장점을 이용하여 다음과 같은 실내조 명 LED를 이용한 위치정보 서비스를 위한 기술을 개발
n 실내 LBS location을 위한 근거리 가시광통신기술은 눈에 보이는 빛인 디지털 LED 가시광 조명과 무선 통신이 융합된 통신기술로, 향후 가시성을 이용한 다양한 무선 LBS서비스가 가능한 기술임
n 현재 LED 조명 시장이 급성장 하면서 이를 활용한 융합 산업에 관심이 집중됨에 따라 실 내 조명 LED를 이용한 위치정보서비스 기술은 기존 GPS 등의 무선위치기반 서비스기술의 문제점을 보완할 수 있는 차세대 융합 기술임
n 또한 기존 Radio Frequency(RF) 기술은 비보안성 및 비친환경적이라는 한계점을 가지며, 실
내에만 국한시키기 어려운 넓은 커버리지를 가지면서 해외기술에 대한 종속성을 상당부분
n 세계 시장 신규 창출의 경제적 효과
-가시광 무선통신은 LED 시장과 ID 시장, ITS, WPAN 등의 응용 영역 시장으로 개척할 수 있음 -가시광 무선통신의 실내 측위 시장, M-to-M 시장, ISM 대역이 아닌 새로운 대역의 주파수 시장 등을 감안하면, 신규 시장 창출의 경제적 효과가 발생할 것으로 전망되어 그 중요성 이 매우 클 것으로 예상됨
n 경제적으로는 현재 D램 반도체 시장 규모와 동일한 300억 달러의 조명 시장 인프라를 활용 할 수 있음
-국내 년 1조 6천억원의 전력이 절감되며, 가시광 무선통신 및 실내 측위 서비스 시장이 열 리도록 하기 위하여 정부의 지원을 통한 연구 선점이 필수적임
n 현재 LED 조명의 보급이 활발히 이루어지고 있으며 정부가 2015년까지 조명의 30%를 LED 조명으로 대체하고 2020년 까지 공공기관 조명의 100%를 LED 조명으로 대체할 예정임
-가시광 통신 및 실내 측위 관련 원천 기술 연구가 시급하게 이루어져야 LED 조명의 인프 라를 충실히 활용할 수 있음
n RF 무선 실내 위치정보 서비스 기반 Localization Infra 설치의 비용문제 해결 -Ubiquitous Infra (LED 조명등)를 활용한 복잡한 설치 문제 및 비용 해결 n 친환경 가시광통신을 활용한 Eco-Friendly 무선네트워크 구성
n LED 조명 기반의 가시광통신을 사용하여 주파수 잡음 문제 해결 n 보안성이 강화된 무선통신 서비스 구현
-가시광통신의 특성(Hot-spot 서비스 영역)을 이용한 보안강화 무선통신
n 기존 RF 기술의 비보안성 및 비친환경, 너무 넓은 서비스 영역, 해외기술 종속성 대체 -가시광 통신을 이용한 실내 LBS Localization 기술: 신기술의 상용화 및 기술우위 점유 n LED 조명과 IT 기술의 융합을 통하여 위치추정/인식 등 유비쿼터스 응용 기술 선점을 위해
서는 이에 대한 기술 확보가 절실함
-매우 큰 폭의 성장세가 예상되는 홈 네트워트 분야와 LED 조명 분야 상호 간의 교류를 통하여 시너지 효과가 예상되며 신성장 산업을 창출할 것으로 예상됨
-매우 큰 폭의 성장세가 예상되는 홈 네트워트 분야와 LED 조명 분야 상호 간의 교류를 통하여 시너지 효과가 예상되며 신성장 산업을 창출할 것으로 예상됨