한국전자통신연구원 Electronics and Telecommunications Research Institute
보고서유형
연차보고서
발행국가
대한민국
언어
한국어
발행년월
2012-01
과제시작연도
2011
주관부처
방송통신위원회 Korea Communications Commission
등록번호
TRKO201300020816
과제고유번호
1575000059
사업명
방송통신인프라원천기술개발
DB 구축일자
2013-09-14
키워드
밀리미터파,Gigabit 무선 전송기술,초고속 모뎀,초고속 MAC,플랫폼
초록▼
1. 단계목표 (1) 1단계 1차년도 (2009년도) ○ 개방형 무선 인터페이스 플랫폼 구조 연구 및 핵심 기능 설계 ○ IEEE 802.11ad 핵심 기술 확보 및 성능 검증 시뮬레이터 개발 (2) 1단계 2차년도 (2010년도) ○ 개방형 무선 인터페이스 플랫폼 설계 및 구현 ○ IEEE 802.11ad Draft 기반 핵심 기술 개발 및 플랫폼 테스트베드를 이용한 핵심 기능 검증 (3) 2단계 1차년도 (2011년도) ○ IEEE 802.11ad 규격초안 기반 PHY/MAC 기본기능
1. 단계목표 (1) 1단계 1차년도 (2009년도) ○ 개방형 무선 인터페이스 플랫폼 구조 연구 및 핵심 기능 설계 ○ IEEE 802.11ad 핵심 기술 확보 및 성능 검증 시뮬레이터 개발 (2) 1단계 2차년도 (2010년도) ○ 개방형 무선 인터페이스 플랫폼 설계 및 구현 ○ IEEE 802.11ad Draft 기반 핵심 기술 개발 및 플랫폼 테스트베드를 이용한 핵심 기능 검증 (3) 2단계 1차년도 (2011년도) ○ IEEE 802.11ad 규격초안 기반 PHY/MAC 기본기능 상세 설계 및 구현 ○ IEEE 802.11ad 규격초안 기반 PHY/MAC 기본기능 FPGA 실험시제품 개발 (4) 2단계 2차년도 (2012년도) ○ IEEE 802.11ad 표준규격 기반 Single Carrier PHY/MAC 필수기능 상세 설계 및 구현 ○ IEEE 802.11ad 표준규격 기반 Single Carrier PHY/MAC 필수기능 ASIC 실험시제품 개발 2. 개발내용 및 결과 ○ 본 과제의 제2단계 1차년도에서는 IEEE 802.11ad 규격초안 (Draft 2.0기준) 기반 PHY/MAC 기본기능을 상세 설계/구현 하였고, 이를 검증하기 위해서 FPGA 실험시제품을 개발함. ○ IEEE802.11ad PHY 기본 기능 상세설계서 작성 완료: IEEE 802.11ad 표준규격 물리계층 개발을 위해, TX 및 RX 블록을 구성하는 모듈의 하드웨어 구조를 기술하였음. 본 상세설계를 바탕으로 구현된 Fixed-point C 시뮬레이터로 각 기능 모듈의 동작을 검증하였으며, 설계 성능 검증으로는 최대 전송 속도 2.3Gbps 급 달성 및 BER 성능 달성, 동기 및 수신 알고리즘 성능과 멀티패스페이딩에 대한 성능 검증을 완료함. ○ IEEE 802.11ad PHY 기본 기능 FPGA 구현 완료: PHY 부시스템은 3개의 FPGA(XC6VLX550T 1ea., XC6VLX760 2ea.)로 구성되며, 각 FPGA는 쪽보드 형태로 구성되어 Base 보드에 장착됨. 각 FPGA에 포함되는 기능 블록들은 다음 표와 같음. ○ IEEE 802.11ad PHY 기본 기능 FPGA 구현 내용으로는, DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)방식 Control PHY (MCS 0 : data rate 28.5Mbps), Single carrier PHY 기능 (MCS1~8 : data rate 최대 2.3Gbps)임. ○ IEEE802.11ad MAC 기본 기능 상세설계서 작성 완료: IEEE 802.11ad 규격 초안을 바탕으로 MAC FW (Firmware), MAC HW, MAC SW로 구분하여 규격의 기본 기능을 상세 설계함. MAC FW 설계 기능으로는 CSMA/CA, CBAP(Contention Based Access Period), MAC Header Modification, 송/수신 프레임 분석, ACK프레임 생성, NAV 업데이트, MAC SW 설계 기능으로는 PCIe 및 DMA (Direct Memory Access) 지원 저수준 디바이스 드라이버, 비콘 송/수신 등의 시그널링 프로토콜, 그리고 MAC HW 설계 기능으로는 GCM 보안, 프레임 송/수신, CRC, 백오프, PHY 인터페이스임. MAC 최대 throughput은 PHY 최대 전송 속도의 75%이상을 지원하도록 설계 완료함. ○ IEEE 802.11ad MAC 기본 기능 FPGA 구현 완료: 호스트 인터페이스 최대속도로는 PCIe 4레인을 사용하여 레인당 2.5GHz * 4 = 10 GHz/sec의 PHY 데이터 전송률 달성되며, 8B10B를 제거한 유효 데이터 전송률은 8 GHz/sec임. MAC 데이터 경로 최대속도는 32bit 데이터 버스를 사용하며, 데이터 전송율에 따른 가변클럭(최대 110MHz)을 사용하므로 110MHz * 32bit = 3.020GHz/sec의 최대 데이터 전송률을 지원함. PHY 인터페이스 최대속도는 64bit 데이터 버스를 사용하며, 110MHz 클럭을 사용하므로 110MHz * 64bit = 7.040GHz/sec의 최대 데이터 전송률을 지원함. ○ IEEE 802.11ad MAC 기본 기능 FPGA 구현 내용으로는, 규격 초안 기반 CBAP 동작 기능과 GCM 보안 기능, 호스트와의 인터페이스인 PCIe 및 DMA 동작 기능, 그리고 PHY 인터페이스 기능임. 3. 기대효과(기술적 및 경제적 효과) ○ 밀리미터파 주파수 대역은 최대 약 7GHz ~ 9GHz 대역폭의 광대역을 사용함으로써 저차 변조 기술로도 수 Gbps 전송률을 획득할 수 있고, 또한 고주파수임으로 초정밀 ASIC 공정(현재 60nm 공정 사용 가능)을 통한 RF 구현이 가능하므로 저전력 Green Radio 기술임. ○ 60GHz 대역 Giga-bps급 칩셋 시장은 2009년 3천7백만 개의 생산을 시작으로 ‘09~’13년 동안 연평균 158% 성장을 통해 2013년에는 8.93억 개의 생산이 이루어질 전망하며, 생산액은 연평균 74% 성장을 통해 2009년 370만 달러규모에서 2013년 35.7억 달러 시장을 형성할 것으로 예상함(자료: ABIresearch의 Ultra Wideband, 2006년). ○ 밀리미터파 전송 기술은 PC 중심 Giga Network(라우터/AP, 데스크탑, 랩탑, PDA)과 가전 중심 Giga Network(LCD, PDP, 게임콘솔, DVD와 고급 디스플레이 및 홈씨어터)을 무선으로 연결하는 핵심기술을 확보함으로서 Wireless SAN 분야에 새로운 격변을 가져올 수 있음. 4. 적용분야 ○ Gigabits WLAN 및 무선 Gigabit 이더넷, 무선 HDMI 및 무선 DVI, Wireless SAN, Wireless PCI, 차세대 무선 USB, 휴대단말 초고속 무선 인터페이스 등의 다양한 분야에 적용 가능
목차 Contents
제출문 ... 1
기술개발사업 연차보고서 초록 ... 2
기술개발사업 주요 연구성과 ... 5
목 차 ... 16
표 목 차 ... 19
그 림 목 차 ... 21
제 1 장 서론 ... 24
제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 24
1. 밀리미터파 대역 무선전송 방식 원천기술 개발 ... 24
2. 밀리미터파 대역용 개방형 무선 인터페이스 플랫폼 기술 개발 ... 26
3. 밀리미터파 대역용 개방형 무선 인터페이스 플랫폼 기반 WLAN 구현 ... 27
제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 30
1. 세계 기술 현황 ... 30
가. 미국 ... 31
나. 유럽 ... 32
다. 일본 ... 32
2. 국내 기술 현황 ... 33
3. 국내외 표준화 현황 ... 34
제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적 ․ 경제적 파급효과 ... 34
1. 기술적 기대 효과 ... 34
2. 경제적 기대 효과 ... 35
제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 37
제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 37
1. 최종목표 ... 37
2. 개발기술의 평가방법 및 평가항목 ... 38
3. 표준화 정량적 성과 목표 ... 38
제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 38
1. 1차년도 ... 38
가. 개발목표 ... 38
나. 개발내용 및 개발범위 ... 39
2. 2차년도 ... 39
가. 개발목표 ... 39
나. 개발내용 및 개발범위 ... 40
3. 3차년도 ... 40
가. 개발목표 ... 40
나. 개발내용 및 개발범위 ... 41
4. 4차년도 ... 41
가. 개발목표 ... 42
나. 개발내용 및 개발범위 ... 42
제 3 장 결과 및 향후 계획 ... 44
제 1 절 연구개발 결과 ... 44
1. 연구개발 추진 일정 ... 44
가. 총괄 추진일정 ... 44
나. 1차년도 추진일정 ... 45
다. 2차년도 추진일정 ... 46
라. 3차년도 추진일정 ... 47
마. 4차년도 추진일정 ... 48
2. 연구개발 추진 실적 ... 49
가. IEEE 802.11ad PHY/MAC 기본기능 상세 설계 및 구현 ... 49
나. IEEE 802.11ad PHY/MAC 기본기능 FPGA 실험시제품 개발 ... 155
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