프리스케일 반도체가 스레드(Thread) 지원 기기를 개발할 수 있는 소프트웨어 및 베타 개발 키트를 발표했다. ZigBee, Z-Wave, Bluetooth, HomeKit 등 스마트홈 구현을 위한 무선 표준이 군웅할거하는 가운데, 프리스케일의 움직임이 스레드 지원 기기가 증가하는 계기가 될지 귀추가 주목된다. 스레드는 구글 산하 홈오토메이션 전문 업체인 네스트랩스(Nest Labs)가 추진하고 있는 스마트홈을 위한 새로운 통신 프로토콜이다. 스레드 그룹의 창립 회원사 중 하나인 프리스케일 반도체가 스레드 소프트웨어 및 평가 플랫폼을 제공한다고 최근 밝혔다. 프리스케일의 스레드 베타 개발 프로그램 발표는 스레드를 지원하는 회사에게 중요한 이정표가 될 것으로 전망된다. 새로운 무선 메시 프로토콜이 단지 문서가 아닌 드디어 실제로 채용할 수 있는 기술이 됐기 때문이다. 프리스케일 MCU 그룹의 엠마누엘 샘뷔스(Emmanuel Sambuis) 커넥티비티 제품 이사는 “다양한 기능을 갖춘 가정용 IP 커넥티비티 솔루션을 제공하고자 하는 기업들과 협력할 준비가 돼 있다”고 말했다.
스레드는 IPv6 기반의 6LoWPAN 소프트웨어 스택을 실행하고 IP 라우팅을 지원한다. 또한 IEEE 802.15.4에서 노드마다 암호화/인증이 필요한 최대 250개의 노드를 지원하는 메시 네트워크를 지원한다. 스레드는 IEEE 802.15.4의 MAC 계층에서 AES(Advanced Encryption Standard) 암호화 기능도 채택하고 있다. 크리스 보로스(Chris Boross) 스레드 그룹 대표는 “스레드 네트워크는 항상 보안을 보장할 뿐만 아니라 모든 트래픽을 암호화하고 기본적으로 모든 노드 인증을 진행한다”고 말했다. 스레드는 UDP 수준에서 동작하고 IPv6 애플리케이션 계층 프로토콜을 모두 지원한다. 따라서 안드로이드 단말기나 iOS 단말기, 윈도우즈 기반 PC, 휴대폰, 태블릿 PC 등 IPv6 지원 단말기를 사용해 Wi-Fi를 통해 스레드 기기를 제어할 수 있다. 스레드 그룹은 일부 기기의 경우에 Wi-Fi와 IEEE 802.15.4 호환 네트워크 사이의 가교 역할을 담당할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 프리스케일의 스레드 베타 개발 키트에는 저전력 마이크로컨트롤러 키네티스(Kinetis) W 시리즈와 스레드 스택 소프트웨어가 제공된다. 또한 스레드 지원 제품을 평가 및 개발하고 멀티 노드 네트워크 환경에서 해당 제품을 테스트하는 데 필요한 모든 요소를 포함하고 있다. 예를 들어 타워 보드 Kinetis KW2x, USB 동글, 샘플 및 스레드 스택 등 다른 사전 컴파일된 스레드 라이브러리 및 데모 애플리케이션 코드도 포함돼 있다. 키네티스 W 시리즈는 ARM 프로세서 코어 Cortex-M0+와 Cortex-M4를 기반으로 하며 2.4 GHz RF 트랜시버를 통합했다. 스레드 인증 제품 출시 임박 스레드는 클라우드에서 최종 디바이스에 IP를 기본 지원하기 때문에 IPv6, 6LoWPAN과 같은 검증된 기술로도 구현 가능하다. 스레드의 저전력 무선 메시 네트워크 프로토콜은 IEEE 802.15.4 표준을 지원한다. 시장조사 회사인 넥스트마켓 인사이트(NextMarket Insights)의 마이클 울프(Michael Wolf) 설립자겸 수석 애널리스트는 “백지 상태에서 시작하는 경우, 스레드가 ZigBee나 Z-Wave보다 장점이 많다”며 “ZigBee는 많은 업계 관계자들의 복잡한 이해관계가 얽혀 있으며, 반대로 Z-Wave는 실질적으로 단일 기업에 의해 관리되는 상황이다”고 말했다. 반면 스레드는 실제로 적용 제품이 아직 없다는 점을 열세로 지적했다. 시장조사 회사인 IHS의 리 래틀리프(Lee Ratliff) 커넥티비티 부문 수석 애널리스트는 “스레드 로고가 찍힌 제품이 출시되는 시점은 빨라도 2015년 중반이나 크리스마스 시즌이 될 것”이라고 전망했다. ZigBee는 현재 Wi-Fi 및 블루투스 기기 등과 주파수 간섭이 증가하고 있으며 IoT 서비스를 충족하기에 서비스 반경과 IP 통신 환경 지원에 한계를 보이고 있다. Z-Wave는 국내에서는 생소한 기술이지만 유럽과 미국에서는 가전기기에 저전력 무선 기술로 많이 활용되고 있는 기술이다. 국내에서도 900 MHz 비면허 대역에서 3개 채널을 사용할 수 있게 됐으나 고출력 RFID와의 주파수 간섭 때문에 활용할 수 있는 주파수 채널이 부족하고 제공할 수 있는 데이터 전송률이 낮아 다양한 IoT 서비스에 활용하는 데 한계로 지적되고 있다. 이런 상황에서 프리스케일의 베타 개발 프로그램은 Zigbee에 실망하고 있는 회사에 새로운 길을 열어줄 것으로 전망된다. ZigBee와 스레드는 모두 IEEE 802.15.4를 지원하기 때문이다. 또한 프리스케일은 다이버시티 안테나를 갖춘 듀얼 PAN 기반의 단일 무선 칩을 제공한다. 네트워크의 전환이 가능하다는 의미다.
넘어야할 산 그러나 스레드가 다른 무선 네트워크 표준과 경쟁하기 위해서는 아직 넘어야할 산이 있다. 바로 ‘제3의 무선이 필요한가?’라는 시장의 반문이다. 현재 홈오토메이션 기기의 99%는 IEEE 802.15.4를 지원하지 않는다. 대부분 무선 LAN과 블루투스를 지원한다. 무선 LAN과 블루투스 지원 기기는 광범위하게 보급돼 있으며 안정성을 확립하고 있다. 게다가 모든 홈오토메이션 기기에 메시 네트워크가 꼭 필요한 것은 아니다. 설령 특정 용도의 메시 네트워크가 필요하다고 하더라도 블루투스 표준화 단체인 Bluetooth SIG가 블루투스 메시 네트워크 개발에 박차를 가하고 있는 중이다. 현재 Bluetooth SIG가 CSRmesh 기술의 채용을 결정할지 여부는 아직 알 수 없다. 그러나 퀄컴이 지난 10월 CSR을 25억 달러에 인수함으로써 CSRmesh의 입지가 커질 가능성도 있다. 블루투스는 계속 진화하고 있는 표준이다. 현재 블루투스 4.1이 최신 버전이다. 1세대 블루투스와 가장 큰 차이는 전송 속도다. 1세대 블루투스의 전송 속도는 721 kbps에 불과했다. 2세대 블루투스는 EDR(Enhanced Date Rate)의 적용을 통해 최대 3 Mbps의 전송 속도를 지원하고 1세대의 단점으로 지적됐던 제한적 기기 연동은 SSP(Secure Simple Pairing) 적용으로 해소됐다. 또한 NFC와의 호환 기능도 탑재됐다. 3세대 블루투스의 가장 큰 특징은 이전 버전 대비 8배 빠른 전송 속도로, PAL(Protocol Adaptation Layer)을 적용해 최대 24 Mbps까지 속도를 높였다.
블루투스가 4세대에 와서는 획기적인 변화가 있었다. 기존의 블루투스를 계승하는 ‘클래식 블루투스, Wi-Fi 기반을 통해 속도에 집중한 ‘하이스피드 블루투스, 저전력과 반응성에 초점을 둔 ‘로우 에너지(LE) 블루투스’ 등 3가지 블루투스 세분화를 시도한 것. 이것이 다가 아니다. 변조 지수(Modulation Index)의 증가로 최대 100미터에 달하는 안정적 데이터 전송 지원이 가능해졌다. 또한 타 무선 신호와의 간섭을 최소화하고, 신호 간섭 시 빠른 연결 복구 등 다양한 개선 작업이 이뤄졌으며 메시 네트워크 구성까지 제공한다. 이러한 특징은 4세대 블루투스가 IoT의 기반 기술이 될 수 있는 토대를 마련한 것이기도 하다.
올해 초 출시된 CSRmesh 프로토콜은 스마트폰, 태블릿 PC 및 컴퓨터를 통해 무제한에 가까운 블루투스 스마트 기기를 제어할 뿐만 아니라 모든 기기 간의 메시 네트워크 구성을 제공한다. CSR에 따르면, 하나의 네트워크와 여러 개의 상호 접속 네트워크에 대해서 최대 65,000노드를 지원한다. CSRmesh 프로토콜은 블루투스 스마트 기능을 이용해 네트워크 상의 다른 블루투스 스마트 기기에 메시지를 보내고, 해당 메시지를 받은 기기는 다시 재전송하는 기능을 수행한다. 이러한 메시징 방식을 이용해 하나의 기기 혹은 그룹으로 제어가 가능하며, 각각의 기기는 하나 이상의 그룹에 소속될 수 있다. 지난 7월 CSR은 CSRmesh 블루투스 스마트 프로토콜을 익힐 수 있는 CSRmesh 개발 키트를 출시했다. 이 회사에 따르면, CSRmesh는 조만간 주요 조명 제조업체들의 스마트 조명 솔루션에 탑재돼 출시될 예정이다. 스레드와 CSRmesh 간에도 몇 가지 차이점이 있다. 프로토콜을 IP 패킷으로 변환해야 하는 다른 기술과 달리 스레드는 클라우드에서 최종 디바이스로 IP를 고유한 형식으로 전달한다. 반면 CSRmesh는 네트워크 내의 패킷을 전송하는 것이 전부다. 래틀리프 수석 애널리스트는 ZigBee를 배제하고 CSRmesh를 도입하기로 결정하기엔 아직 시기상조라고 지적한다. CSRmesh가 최근 몇 달 사이 주목을 받고 있는 것은 사실이지만 구글 생태계를 등에 업고 있는 스레드 그룹이 우위를 점할 가능성도 있다는 것이다. 스레드 그룹에는 삼성전자, ARM, 프리스케일 반도체, 실리콘랩스, 빅애스팬스(Big Ass Fans), 에일(Yale) 등이 참여하고 있다. 그렇다고 ZigBee와 Z-Wave의 존재를 무시할 수 없다. 이미 상당수의 제품이 나와 있기 때문이다. 상호 운용성이 관건 스레드 그룹에 따르면, 2014년 7월 현재 홈페이지에 등록된 기업 수는 800개 사에 이른다. 스레드 지지 기업들은 IoT 세계의 네트워크 계층에서 상호 운용성을 확보하기 위한 새로운 프로토콜로 스레드를 주목했다. 경쟁상대로는 기기 간 통신(M2M)을 위한 소프트웨어 프레임워크 ‘올조인(ALLJoyn)’과 IoT 관련 컨소시엄 ‘Open Interconnect Consortium(OIC)’, ‘홈키트(HomeKit)’ 등을 들 수 있지만, 모두 스레드와 마찬가지로 각각 독자적으로 API 상에서 구축한 일련의 애플리케이션을 권장하고 있다. 하지만 스레드 지원 기업에 의하면, 각 그룹은 스레드가 커넥티드 홈용으로 제안한 IP 기반의 메시 네트워크 소프트웨어 스택을 이용하고 있다고 한다. IoT의 상호 운용성 문제와 관련하여 업계에서는 IoT 벤더에게 가장 어려운 점은 네트워크 계층이 아니라 애플리케이션 계층에 대한 결단을 내리는 것이라고 주장한다. 사실 이것이 어려운 문제다. 비록 스레드가 추천하는 메시 네트워크 소프트웨어 스택에 대한 업계의 합의를 얻는다 해도 업계에서 실제로 최종 제품의 상호 운용성을 확보할 수 있을 것이라고는 단언할 수 없기 때문이다.
