엔지니어, 전원 무결성과 신호 무결성 충돌 피해야 하는 과제 안아
간섭 효과, 링크 버짓 등 이해 위해 정확한 측정 제품 필요해

전원 무결성이냐, 신호 무결성이냐! 이것이 문제로다?

최근, 사물인터넷(IoT) 디바이스가 급속도로 확산되면서 전원 무결성과 함께 신호 무결성 요구가 늘어나 이에 대한 대책이 시급한 것으로 나타났다.

이는 디바이스들이 사물인터넷 환경에서 최장의 배터리 수명 유지를 위한 저전류를 구현하면서 신호 무결성을 달성하기가 어려워졌기 때문이다. 현장의 엔지니어들은 디바이스 설계상에서 저전류 구현을 위한 최고의 전원 무결성과 고속 신호 무결성이 충돌하는 문제를 해결해야하는 상황에 처해졌다는 것.

실제 설계에서 느끼는 사물 인터넷 디바이스의 신호 무결성 효율은 배터리의 전압 및 전류 성능에 매우 민감한 것으로 알려졌다. 더구나 데이터 속도가 초당 Gbps로 증가하면서 이러한 문제가 더욱 심각해지고 있다. 속도가 높아지면 더 많은 전력이 소모되고 이를 최소화하기 위해 엔지니어들은 위상(토폴로지)에 의지하게 된다.

이를테면, 고화질 멀티미디어(HDMI) 및 많은 표준들의 송신기에는 미스매칭 정도를 최소화하기 위한 역매칭 저항기를 쓰는데 이를 사용하면 전압의 진폭이 늘어나 전력의 손실이 생길 수 있다.

특히 신호 무결성이 떨어지면 데이터 속도에도 문제가 생길 수 있으며 빈번한 통화 끊김 현상과 TV 화면상의 픽셀 오류가 발생할 수 있다. 모든 소음 및 불안정성 또한 고속 신호의 저하를 초래할 수 있다. 또한 고속 신호들은 사물인터넷 기기보다 밀도 높게 배치되는데, 그 결과로 혼선 및 커플링과 같은 문제들이 일어날 수 있다.

업계의 관계자들은 수많은 하위시스템들이 이러한 방식으로 공존하는 경우, 상호 간섭이 발생하게 되며 한 디바이스의 최적화는 설계의 다른 부분에서 나쁜 결과로 초래할 수 있어 무선주파수 간섭 및 디지털 혼선은 흔히 발생하는 난제들이라고 밝혔다.

분석 위한 크로스톡 파악, 정량화 및 디자인 검증 위한 소프트웨어 사용해야

다시 말해 무선 주파수 간섭을 추가적인 차폐로 해결하면 ‘비용’이 많이 들고, 상이한 전압 및 온도, 전압 수준에서 고속 신호를 정확하게 작동하기 위해 매번 인터페이스를 확인해야 한다면 ‘시간’이 많이 소요된다는 점이다.

이를 해결하기 위해서는 최소한의 측정으로는 환경의 모델링과 디스털 시스템, 크로스톡 등에 대한 링크 버짓(link Budget)의 측정과 예측이 필요하다고 전문가들은 한 지적한다.

키사이트 테크놀로지스의 브라이언 펫츠(Brian Fetz)는 “엔지니어들이 사물인터넷을 성공적으로 설계하려면 간섭 효과, 링크 버짓들을 이해하는 것이 필수적”이라며, “이를 위해선 정확한 측정 제품을 찾고 분석을 위한 크로스톡을 신속하게 파악하고, 정량화 및 디자인을 신속하게 검증하기 위한 소프트웨어 솔루션을 사용하여 테스팅, 프로빙 및 분석을 하는 것이 중요하다”고 말했다.

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