초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
o (최종 목표) 고신뢰성(10^-6) 및 확정적 실시간성(125μs)이 보장되는 비면허대역 주파수 기반 산업용 무선 IoT 네트워크(URTDN) 기술 및 국내/국제 표준 개발
※ URTDN: Ultra Reliable & Time Deterministic local area Network

o 최종 결과물
- 시간 확정적(deterministic) 무선전송 알고리즘(SW)
- 고신뢰 무선전송 알고리즘(SW)
- 확정적·고신뢰 무선

□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
o (최종 목표) 고신뢰성(10^-6) 및 확정적 실시간성(125μs)이 보장되는 비면허대역 주파수 기반 산업용 무선 IoT 네트워크(URTDN) 기술 및 국내/국제 표준 개발
※ URTDN: Ultra Reliable & Time Deterministic local area Network

o 최종 결과물
- 시간 확정적(deterministic) 무선전송 알고리즘(SW)
- 고신뢰 무선전송 알고리즘(SW)
- 확정적·고신뢰 무선전송을 위한 단말, AP 및 네트워크 서버 시작품(HW)
- 확정적·고신뢰 무선 IoT 네트워크 PoC(Proof of Concept) 시스템(SYS)

o 국내/국제 표준화
- 확정적·안정적 무선연결성 제공을 위한 비면허대역 주파수 기반 무선 IoT 네트워크 기술의 국내/국제표준 개발 및 국제표준 IPR 확보

o 주요 성능
- 시간 동기 정밀도: 네트워크 내 모든 노드들이 1μs 이하의 정밀도로 시간 동기 유지
- 사이클 타임: 최소 125μs 단위의 데이터 전송 주기의 제공
- 확정적 지연시간: 125μs 사이클 타임 및 45μs 이내의 worst-case 지연시간
- 신뢰성: 10^-6 이하의 무선 패킷 에러
- 동작 주파수 밴드 수: 총 3개의 주파수 대역(2.4GHz/5GHz/6GHz) 지원
- 국제 표준기고서 제출 12건 이상, 채택 3건 이상 달성(IEEE 802)
- 국내 표준 승인 1건 이상 달성(TTA)

◎ 전체 내용
o 확정적(deterministic) 무선전송 핵심기술 개발
- 확정적 무선전송 및 멀티 QoS 지원을 위한 무선 프레임 구조
- 트래픽 특성(예: isochronous, hard/soft real-time, best-effort)을 고려한 하이브리드 무선 채널 접근 기술
- 다중채널/밴드를 활용한 무선 채널 접근 기술
- 네트워크 노드간 고정밀 시간 동기 기술
- 시인지 트래픽 세이핑 및 트래픽 클래스별 버퍼 관리 기술
- 확정적 무선전송 기술의 자체 검증을 위한 시험환경 구축 및 기능·성능 검증
- URTDN PoC 시스템 적용을 위한 확정적 무선전송 기술규격 개발

o 안정적(reliable) 무선전송 핵심기술 개발
- 비면허대역 전파규제 정합 다중채널/밴드 무선 채널 접근 기술
- 다중채널/밴드 기반 패킷 송수신 기술
- 다중채널/밴드 기반 동시/복수 송수신 무선자원 관리 기술
- 다중채널/밴드/링크 활용 패킷 식별/복제/삭제/재정렬 기술
- 다중 AP 협력기반 패킷 송수신 기술
- 안정적 무선전송 기술의 자체 검증을 위한 시험환경 구축 및 기능·성능 검증
- URTDN PoC 시스템 적용을 위한 안정적 무선전송 기술규격 개발

o URTDN PoC 시스템 개발
- 실험실 환경에서 URTDN 기술의 기능·성능 검증을 위한 시스템(단말, AP, 서버) 개발
- 단말·AP용 공통 HW 콤포넌트 개발
- 확정적·안정적 무선전송 기능 구현(FPGA 기반)
- 기능·성능 검증을 위한 노드간 연동시험 및 URTDN 시스템 통합 연동시험

o URTDN 테스트베드 개발
- 실환경 또는 모사환경에서 URTDN 기술의 기능·성능 검증을 위한 시스템 개발
- 사업화 및 적용대상의 환경 분석을 통한 검증대상 내역 도출(noise 발생 요소 및 종류 등) 및 분석
- 테스트베드 환경에서 URTDN의 기능·성능 시험 및 검증
- 테스트베드 환경에서 기존 통신기술(예: Wi-Fi)과 URTDN의 통신 성능 비교

o 국내/국제 표준화
- 확정적·안정적 무선전송 핵심기술의 표준 제안 및 채택을 위한 국제 표준화 활동(IEEE 802)
- 산업용 무선 IoT 기술의 국내 기술 보급 및 확산을 위한 국내 표준화 활동 (TTA, IEEE802포럼)

□ 연구개발성과
o 주요 연구개발 성과
- 확정적 무선전송을 위한 핵심기술 개발
· URTDN 무선 프레임 구조 및 동기 기술 개발
· URTDN 노드 간 유무선 네트워크 시각 동기 기술 개발
· 싱글 채널/다중 채널 하이브리드 채널 접근 기술 개발
· 국내 특허 출원 7건, 국제 특허 출원 5건
· 국제 학술지(SCI) 게재 1건, 국내 학술지 게재 1건, 국내 학술대회 발표 5건

- 안정적 무선전송을 위한 핵심기술 개발
· 소형 패킷 전송을 위한 최적의 채널 코딩 기술 개발
· 다중채널/밴드/링크 활용 패킷 송수신 기술 개발
· 다중 링크/AP 협력 기반 패킷 송수신 기술 개발
· URTDN 네트워크의 간섭 저감을 위한 저복잡도 최적 AP 배치 알고리즘 개발
· 중앙집중형 무선자원 관리 및 노드 수락 제어 기술 개발
· 최적의 AP 배치 기술 적용 시스템 시뮬레이터 개발
· 국내 특허 출원 4건, 국내 특허 등록 1건, 국제 특허 출원 3건
· 국제 학술지(SCI) 게재 3건, 국내 학술지 게재 2건, 국제 학술대회 발표 1건, 국내 학술대회 발표 2건, 프로그램 등록 1건

- 확정적·안정적 무선전송 핵심기술의 국내·국제 표준화
· IEEE 802.11be(Wi-Fi 7) 국제 표준화 및 표준 IPR 확보
· IEEE 802.11bn(Wi-Fi 8) 국제 표준화 및 표준 후보기술 제안
· IEEE 802.15 NG-SUN 국제 표준화 및 표준화 대상 기술 제안
· TTA PG907 국내 표준화 및 국내 단체 표준안 제정
· 국제 학술지 논문 1건, 국내 학술대회 발표 1건
· 국제 표준기고서 제출 13건, 국제 표준기고서 채택 3건, 국내 표준기고서 제출 4건, 국내 표준기고서 채택 4건, 국내 표준안 채택 2건

- 비면허대역 기반 확정적·안정적 무선 IoT 네트워크 PoC 시스템 개발
· URTDN AP/단말용 다중대역 소형 다이버시티 안테나 개발
· URTDN AP/단말용 다중대역 RF Front-End 모듈 개발
· URTDN AP/단말용 공통 하드웨어 컴포넌트 개발
· URTDN AP/단말용 PHY/MAC 계층 기술 개발
· URTDN 제어서버 개발
· URTDN PoC 시스템(클래스 B, C) 개발 (단말, AP, 제어서버)
· 상용 WiFi 기반 URTDN PoC 시스템(클래스 A) 개발
· URTDN PoC 시스템 기반 산업용 응용 시스템(모터 제어 시스템) 개발
· 시험 성적서 3건, 시작품 제작 9건, 프로그램 등록 3건
· 국내 학술대회 발표 2건, 국제 학술대회 발표 1건

- 사업화 대상 레퍼런스 모델 구축
· 상용 WiFi 기반 TDMA(오버레이) MAC 모듈 개발
· 오버레임 MAC 모듈 기반 URTDN PoC 시스템(클래스 A) 구축
· URTDN PoC 시스템 연계 사업화 대상 레퍼런스 모델 테스트베드 개발 및 구축 (휠소터 분류 및 영상 스트리밍 서비스)
· 테스트베드 통합 모니터링 SW 개발
· 시작품 제작 3건

o URTDN PoC 시스템 성능
- 동작 주파수 밴드 수: 3개 (2.4GHz, 5GHz, 6GHz)
- PER: 10^-6 이내
- 노드별 전송 속도: 2Mbps 이상
- 최소 사이클 타임: 125 μs
- 최소 확정적 지연 시간: 45 μs 이내
- 클럭 동기 정밀도: 1 μs 이내

o 정량적 연구개발 성과

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
[활용계획]
o 비면허대역 기반 산업용 무선 IoT 네트워크 기술을 다양한 산업융합 서비스 제공을 위한 기반 인프라 기술로 사업화 추진
- 1단계 사업화(2024년): 환경 영향 저밀도, 제어 요구 정밀도가 낮은 분야(스마트팜/스마트양식)
- 2단계 사업화(2025년): 환경 영향 고밀도, 제어 요구 정밀도가 높은 분야(스마트 공장)
o 다중 밴드/채널/링크/AP 무선전송 핵심 요소기술 기반 Multi-AP 제품 및 라이센싱 사업화 추진
- [제품] IEEE 802.11 기반 Multi-AP 최적 다중 AP 운영 컨트롤러 SW 제품
- [서비스] ISP/Telco 사업자 가정/SOHO/산업용 Multi-AP 무선랜 서비스
- [기술] 다중채널/밴드/AP/링크 기반 확정적·안정적 무선 송수신 표준기술 및 특허

[기대효과]
o 산업용 무선 통신 원천기술 확보로 글로벌 무선 통신 시장에서의 기술 경쟁력 확보
o 확정적·고신뢰 무선전송 기술 개발을 통해 산업 자동화 영역의 핵심기술 선점 및 IPR 확보
o 국내 스마트공장 시장 규모는 2016년 3조 8천억 원에서 2021년 6조 3천억원 규모로 전망
- 산업용 무선 네트워크 시장의 경우 2024년 2,085억원 규모로 예상
o 산업간 융합을 위한 기반 인프라 기술로 다양한 산업에 확대 적용 가능
- 산업 자동화, 스마트 자동차, 오디오/비디오 응용 분야, 실시간 게임 분야, 스마트 ICT 분야 등
o 중소 제조업 부문의 스마트공장 도입 및 확산 환경 확보 가능
o 스마트공장 실현을 통해 제조비용(10~20%), 물류비용(10~20%) 재고절감(30~50%), 품질관리비용(10~20%) 등의 개선 효과 기대

(출처 : 요약문 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 2
• 요 약 문 ... 5
• 목차 ... 9
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 10
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 14
• 1) 연차별 연구개발목표 및 연구개발 수행 내용 ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 68
• 1) 연구수행 결과 ... 68
• 2) 목표 달성 수준 ... 93
• 4. 목표 미달 또는 미흡한 사항에 대한 원인분석 ... 95
• 1) 목표 미달 또는 미흡한 연구결과에 대한 원인(사유) 자체분석 내용 ... 95
• 2) 미달 또는 미흡한 결과물에 대한 보완 활동 ... 95
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 95
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 96
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 96
• 1) 향후 5년간 성과활용·확산 활용방안 및 계획(활동계획) ... 97
• 2) 주요 성과활용 (기대)성과목표 ... 99
• 3) 성과활용·관리 추진체계 ... 102
• 7. 연구개발성과에 대한 후속연구 및 추가 개발 계획 ... 103
• 7. 연구개발비 사용실적 ... 104
• 1) 연구개발비 사용명세서 ... 104
• 2) 발생이자 사용명세서 ... 104
• 3) 반납액 명세서 ... 104
• 끝페이지 ... 117