컴퓨터 네트워크

무선 네트워크 기술(Wireless Network)

20062479 오 헌경20071683 이 재훈20071754 최 태순

목차1. 무선 네트워크란 ?2. 무선 네트워크의 장 - 단점3. 무선 네트워크 기술1. 이동 통신 기술2. 무선 통신

1. 무선 네트워크란 ?신호를 전하는 케이블 대신에 전파를 이용하는 통신

네트워크를 통틀어 이르는 말이다 .

1. 무선 네트워크란 ?무선 네트워크의 특징

◦신호 세기 감소 : 송신자와 수신자 사이의 거리가 증가함에 따라 신호 세기가 감소 .

◦다른 근원지들로부터의 간섭 : 동일 주파수 대역으로 전송하면 무선 전파 근원지들은 서로 간섭 현상을 일으킴 .

◦다중경로 전파 : 송신자와 수신자 간에 경로 길이가 다른 여러 경로를 거쳐가는 현상 .

2. 무선 네트워크의 장 - 단점 .장점

◦호환성 : 기존에 유선네트워크와 달리 무선은 표준규격을 준수한 제품이라면 타 제품과 완벽하게 호환이 됩니다 .

◦사용자 편리성 : 특별히 복잡한 배선을 하지 않아도 되며 관리자들은 무선랜 의 이동성을 이용하여 어느 곳이든 전체 네트워크를 관리 감독 할 수 있습니다 .

단점◦유선 랜에 비해 상대적으로 낮은 전송속도 .◦한정된 무선 주파수를 공용 사용함에 따라 신호 간섭이 발생 .

3. 무선 네트워크 기술1. 이동 통신 기술

3-1 이동 통신 기술 (1G) AMPS

AMPS(Advanced Mobile Phone System)1 세대 – 아날로그 이동 통신 표준

3-1 이동 통신 기술 (AMPS) 벨 연구소에서 개발 되었고 1983년 미국 , 1986년 이스라엘 , 1987년 호주에서

공식적으로 발표되었다 . AMPS는 1980년대부터 2000년대까지 북미와 다른 지역의 주된 아날로그 이동

전화 시스템이었다 . 2008년 2월 18일자로 미국에서 해당 주파수는 더 이상 AMPS를 지원하지 않았

고 , AT&T 와 Verizon 같은 회사는 서비스를 영구적으로 중단하였다 . 호주에서는 2000년 9월에 AMPS 서비스가 중단되었다 .

국내에서는 1984년 5월 한국이동통신서비스주식회사 (현 SKT)가 AMPS 셀룰러(*)시스템으로 차량전화 서비스를 개시하고 1999년 중단되었다 .

3-1 이동 통신 기술 (AMPS)특징

◦아날로그 주파수 변조 (FM) 방식을 사용 .◦각 채널당 대역폭은 30kHz 이격 .◦주파수 분할 다중 접속 (FDMA*) 방식 .◦통화 채널과 별도의 제어 채널을 사용 .◦기지국 사이를 이동하면서 통화할 때 통화 채널 전화기능이

있어 통화 절단 없이 연속적인 통화가 가능 .* FDMA [ frequency division multiple access ] : 데이터 통신에서 , 전송 하고있는 신호의 대역폭보다 전송 매체의 사용 가능한 대역폭이 더 클 때 , 사용 가능한 대역폭을 주파수 단위의 영역으로 나누어 사용하는 것을 말한다 .

3-1 이동 통신 기술 (AMPS)단점

◦통신할 때 자신의 신호와 다른 방해신호가 동일한 주파수로 섞이면 혼신이 생기고 주파수를 효율적으로 사용할 수 없음 .

◦증가하는 사용자수를 감당하기 어려움 .

3-1 이동 통신 기술 (2G)CDMA

CDMA(Code Division Multiple Access - 코드 분할 다중 접속 )2 세대 이동 통신

3-1 이동 통신 기술 (CDMA)

특징◦ SMS/E-Mail 등의 데이터 전송 가능 .◦ 개인간의 간섭 /보안에 강하다 . ◦ 코드화된 신호를 직접 확산함으로 인접 기지국 사이의 신호 간섭이 적다 .◦ 소프트 핸드오프(Soft Hand-off*) : 하나의 기지국이 이동전화 이용자의

신호를 가지고 있다가 다른 기지국이 신호를 접수 받은 뒤 기존 신호를 끊는 방식 .

◦ 단말기 소비전력이 적은 편이다 .◦ 레이크 수신기(지연이 있는 신호를 구분할 수 있는 수신기)를 사용할 수 있다 .◦ 단말기와 기지국 간에 시간이 정확하게 동기화되어 있어야 한다 .

* 핸드오프 [Hand-Off] : 통화 채널을 자동으로 전환해 주는 기능을 일컫는 용어 .

3-1 이동 통신 기술 (CDMA)국내 발전 과정

CDMA One(IS-95)

CDMA2000 1xRTT (IS-2000) 

EV-DO Rev A,B

3-1 이동 통신 기술 (CDMA)

CDMA One(IS-95)◦ 음성 통화만 가능 .◦ 여러 사용자들이 하나의 주파수를 분할해 사용하는 시스템 . 1993 년 IS-

95 로 표준화 되었고 1996 년 우리나라에서 첫 상용 서비스를 시작했다 .◦ 소수의 셀로 많은 이동전화기의 번호에 서비스를 제공할 수 있게 함으로

CDMA 기반의 규격은 주파수 분할 다중방식의 TDMA* 기반의 표준 또는 다른 구형 셀룰러 표준보다 중요한 경제성을 보유 .

* TDMA[Time Division Multiple Access] : 데이터 통신에서 , 하나의 중계기에 여러 사용자가 접속하여 동시에 데이터를 송수신 할 수 있게 해주는 기술이다 . 동일한 주파수를 작은 시간들로 나눠서 , 사용자는 자신에게 주어진 시간에 주파수를 독점하게 된다 .

3-1 이동 통신 기술 (CDMA)

CDMA2000 1xRTT(IS-2000)◦ 미국 퀄컴이 독자적으로 개발한 IMT-2000 기술표준 .◦ 2000 년 5 월 국제통신연합 (ITU) 으로부터 5 개 기술표준으로 공식 중 하나로 채택됐

다 . ◦ 기존의 국내 PCS 사업자는 14.4Kbps 의 전송속도를 기반으로 한 'IS-95A' 로 , 셀룰러

사업자는 9.6Kbps 의 전송속도를 기반으로 'IS-95' 로 서비스를 제공해왔다 . 그러다 99 년 가을부터 IS-95B 시스템을 이용한 고속 무선 데이터 통신 서비스를 실시해왔다 . 'IS-95B' 는 기존에 10Kbps 에 머물렀던 무선 데이터전송속도를 64Kbps 로 업그레이드 시킨 것이다 .

3-1 이동 통신 기술 (3G)

CDMA2000 1xEV-DO (IS-856), Rev.A, BWCDMA(Wideband CDMA) 3 세대 이동 통신

3-1 이동 통신 기술 (CDMA)CDMA2000 1xEV-DO

(Evolution Data Optimized) (IS-856)

◦ 주파수 채널 구조는 기존 시스템과 동일하게 유지 .◦ 고속 , 대용량 데이터 전송에 최적화된 무선 접속 기술 표준 .◦ 음성 서비스 배제로 모든 채널은 시분할 다중화되며 , 기지국은 항상 최대출력으로 송신 .◦ CDMA 기술에 TDM* 의 장점을 이용하여 사용자에게 데이터 전송 .◦ 채널 환경에 따른 가변적인 data rate 할당 : 38.4 Kbps - 2.4 Mbps.◦ 인터넷 트래픽 특성에 적합한 비대칭 링크 구조 .◦ 다양한 변조 방식을 이용하여 채널환경 변화 대응 .◦ 고속의 실시간 멀티미디어 서비스 제공 .◦ CDMA2000 1x 와 1xEV-DO 간의 핸드오버 지원 .◦ 이중모드 단말기로 음성 및 고속 패킷 데이터 서비스 제공 .

* TDM [ time division multiplexer ] : 컴퓨터 통신에서 , 하나의 통신회선을 여러사람이 동시에 사용할 수 있게 하기 위해 사용하는 방식이다 . 사용자들이 회선을 사용하는 시간을 나누어 , 순서대로 돌아가며 짧은 시간씩 회선을 사용하게 된다 .

3-1 이동 통신 기술 (CDMA)CDMA2000 1xEV-DO

(Evolution Data Optimized) (IS-856)

◦Rev.A , Rev.B : 기존 EV-DO 에서 개량하여 데이터 전송속도를 높인 기술 .◦Rev.A : 하향 3.1Mbps 상향 1.8Mbps.◦Rev.B : 하향 9.3Mbps 상향 5.4Mbps.

3-1 이동 통신 기술 (CDMA)

CDMA 기술 발전에 따른 데이터 전송률

3-1 이동 통신 기술WCDMA(Wideband CDMA)

◦ USIM 기반 이동통신 서비스 : USIM chip 으로 가입자 인증 .◦ 저장매체 , 금융 , 전자주민증 등이 탑재된 통합 매체로 활용이 가능함◦ 영상전화 및 영상부가서비스 : 기존의 '듣고 / 말하는 전화 ' 에서 ' 보고 / 말하는 전

화 ' 로 진화 .◦ 자유로운 글로벌 로밍 : 전 세계적으로 가장 많이 사용하는 글로벌 표준 .◦ 고속 /저가의 데이터 서비스 : 저비용 / 고성능 장비를 사용 .◦ 서로 다른 QoS* 를 가지는 2 개의 서비스를 동시에 제공하는 기술로서 , Circuit

Switching 방식의 음성호와 Packet Swtiching 방식의 data 호 접속이 동시에 가능하며 , 이를 활용한 다양한 서비스 제공가능

* QoS [ quality of service] 서비스 품질 - 통신 네트워크에서 데이터를 전송하는 품질을 나타내는 규격 .

3-1 이동 통신 기술 (W-CDMA) WCDMA(Wideband CDMA) : 다운로드 2Mbps 업로드 384Kbps. HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) : 다운로드

14.4Mbps 까지 상향 . HSUPA(High Speed Uplink Packet Access) : 업로드를 5.8Mbps

까지 상향 . HSPA(High Speed Packet Access) : 현재 일반적인 3G 를 나타내며

HSDPA 와 HSUPA 가 합쳐진 기술 . HSPA+ : HSPA 를 다운로드는 21Mbps, 업로드는 11Mbps 까지 발전시킨

3.5G 내지 3.9G 라고 불림 .

3-1 이동 통신 기술 (W-CDMA)

W-CDMA 기술 발전에 따른 데이터 전송률

3-1 이동 통신 기술

LTE(Long Term Evolution)Wibro(Wireless Broadband Internet)

4 세대 이동통신

3-1 이동 통신 기술 (LTE)LTE(Long Term Evolution)

◦ LTE는 WCDMA기반의 3세대 이동통신기술을 장기적으로 발전 진화시킨 기술 .◦ 현재 3G 통신규격으로 널리 보급된 WCDMA의 확장기술로 OFDMA*(Orthogonal

Frequency Division Multiple Access) 과 MIMO(Multiple-Input Multiple-Out-put:다중 안테나 기술 )가 핵심 요소 .

◦ 위의 2가지 기술을 얹어 전송속도와 주파수 이용효율을 높이고 Network를 수평적으로 구성해 전송지연시간 단축 .

◦ 채널 대역폭은 1.25~20㎒이며 , 20㎒ 대역폭을 기준으로 하향링크의 최대 전송속도는 100Mbps, 상향링크의 최대 전송속도는 50Mbps.

◦ LTE는 WCDMA에서 발전했기 때문에 기존 Network를 활용할 수 있다 . 덕분에 한 세대를 넘어오면서도 기지국 설치 등 투자비와 운용비를 크게 줄인다는 장점이 있어 통신사들이 Wibro보다 많이 이용 .

◦ 단말기와 시스템 사이에 신호 지연시간을 기존의 3세대 이동통신 (HSPA)의 2ms보다 빠른 1ms, 이동할 때 속도는 최고 350km/h까지 보장 .* OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access - 직교주파수 분할 다중접속 ) : 다중반송변조 (Multi-Carrier Modulation- 데이터를 다수의 컴포넌트로 나누어 각각의 반송파 신호에 실어 보내는 데이터 전송 방식 ) 방법의 일종이다 . 이 통신방식은 주파수에 따라 다른 이득과 잡음 효과를 가진 채녈의 주파수대역을 여러개로 나누어 각 대역마다 적절한 data bit 의 개수를 할당함으로써 대역폭을 넓히지만 전력면에서 효율을 도모할 수 없다

* MIMO(Multiple-Input Multiple-Output: 다중 안테나 기술 ) : 다중의 입출력이 가능한 안테나 시스템을 이르는 말이다 .

3-1 이동 통신 기술Wibro(Wireless Broadband Internet)

◦ 2002 년 10 월 우리나라에서 최초로 개발 .◦ IEEE 표준 802.16e 에 정의 .◦ 해외에서는 모바일 와이맥스 (Mobile WiMAX) 로 부름 .◦ 120Km/h 의 이동속도를 지원 .◦ 최대 전송거리 1Km 최대 전송속도 25Mbps.  ◦ 변조 방식으로는 광대역 OFDM* 을 사용 .◦ LTE 가 기존 이동통신 서비스를 토대로 출발한 반면 와이브로는 자체 기술을 토대로 했기 때문에 기술 기반이 탄탄하며 , 3 세대 이동통신 (HSPA) 과 무선랜의 장점을 합친 덕분에 속도는 180Mbps 무선랜에 가깝고 기지국당 서비스 지역범위가 5~10km 로 넓은 3 세대 이동통신과 비슷함 .◦ 와이브로는 ITU 지정 3G 이동통신의 6 번째 기술표준이고 국내에서는 처음 상용화한 3.9 세대 이동통신기술 .

* OFDM[Orthogonal Frequency Division Multiplexing - 직교주파수분할 ] : 고속의 송신 신호를 다수의 직교 (Orthogonal) 하는 협대역 ( 데이터통신에 사용되는 주파수 대역 중에서 음성 신호에 비해 대역폭이 좁은 대역 . 소량의 데이터만을 전송할 수 있다 ) 반송파 ( 라디오나 텔레비전을 비롯하여 무선통신에서 정보를 실어 보내는 사인 (sine) 파 또는 펄스 (pulse) 파 ) 로 다중화시키는 변조 방식을 말한다

3-2. 무선 통신 기술2. 무선 통신

3-2 무선 통신블루투스 (bluetooth)

무선 통신 기기 간에 근거리에서 저전력으로 무선 통신을 하기 위한 표준

3-2 무선 통신 ( 블루투스 ) 블루투스는 각종 전자기기 간의

통신에 물리적인 케이블 없이 무선 주파수를 이용 , 고속으로 데어트를 주고받을 수 있는 무선 디지털 통신 규격 .

2.4GHz 의 주파수를 사용하며 , 저가격 , 저전력으로 근거리 무선 통신에 활용되기 위해 고안되었다 .

3-2 무선 통신 ( 블루투스 )특징

◦ Ad-hoc : 사전에 주소를 할당해 주지 않아도 임의로 주변의 기기들과 네트워크를 형성 .

◦ 주파스 호핑 : 1Mhz 의 채널을 79 개 설정 , 1초간 1,600 회 채널을 바꾸는 주파수 호핑 방법 .

◦ 전파 간섭 최소 : 스펙트럼 확산 방식을 사용하여 전파를 송신함으로 전파 간섭을 적게 받음 .

◦ 소형 / 저전력 : 소형이고 전력소모가 적어서 배터리 용량이 크지 않은 휴대용 기기에 적합 .

3-2 무선 통신 (ZigBee)ZigBee

저전력 ,저가의 무선통신 방식

3-2 무선 통신 (ZigBee)ZigBee  통신은 저전력 ,  근거리 , 저속 (250K), 저가의 무선 통신 방식 .초소형 저전력 저가격으로 경쟁력을 확보한 지그비는 홈네트워크 솔루션으로 가장 적합 .  IEEE802.15.4 표준 중 하나로 가정 사무실 등의 무선 네트워킹 분야에서 반경 30  미터 내외의 근거리통신과 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 기술 . 각통신망은 10M 정도를 기준으로 통신이 가능하도록 규정되어 있고 주파수 출력과 통신 특성에 따라 좀더 넓은 영역까지 통신이 가능 .

3-2 무선 통신 (ZigBee)특징

◦단순 기능이 요구되는 초소형 저전력 저가격 시장에 적합 .◦저 전력으로 수 천개의 장치를 지원 . ◦블루투스는 1 비트 전송속도가 723 kbps 에 비해 지그비는 전송속도가 250 kbps.◦블루투스는 5 개정도 네트워크 구성이 가능하지만 ZigBee는 최대 255/ 단일 네트워크 구성이 가능 .◦네트워크 액세스 : 충돌회피를 지원하는 CSMA-CA 사용

(WiFi 와 동일 ).◦Qos  보장 : GTS (Guaranteed Time Slot) 데이터 전송 매커니즘 지원 .

3-2 무선 통신IrDA(Infrared Data Association)

적외선 무선 통신 기술

3-2 무선 통신 (IrDA)장점

◦전파가 아닌 빛을 사용 . 주파수 사용 허가가 필요 없음 .◦넓은 대역폭 , 높은 전송 속도 .◦보안성이 뛰어남 .◦소비전력이 적고 가격이 저렴 .◦블루투스 보다 적은 비트 에러율 (Bit Error Rate).◦지원 되는 하드웨어 , 소프트웨어 범위가 넓음 .◦다른 전자장비와 간섭이 없음 .

3-2 무선 통신 (IrDA)단점

◦안개와 같은 기상현상과 대기중의 먼지에 의해 사용이 제한 된다 .

◦직사 광선이나 형광등 같은 여러 가지 빛들이 잡음으로 작용 .◦한정된 거리 .◦1:1, 30° 의 좁은 각도와 거리 .

3-2 무선 통신RFID(Radio-Frequncy-IDentification)

다양한 개체의 정보를 관리할 수 있는 차세대 인식 기술

3-2 무선 통신 (RFID)RFID 는 생산에서 판매에 이르는 전과정의 정보를

IC칩에 내장시켜 이를 무선주파수로 추적할 수 있도록 한 기술로서 , ' 전자태그 ' 혹은 ' 스마트 태그 ' ' 전자 라벨 ' ' 무선식별 ' 등으로 불린다 .

3-2 무선 통신 (RFID) 특징

◦판독 및 해독 기능을 하는 판독기와 정보를 제공하는 태그로 구성 .◦ 1초에 수백 개까지 RF태그가 부착된 제품의 데이터를 읽을 수 있다 .◦활용범위도 무궁무진하다 . ( 우리나라는 교통카드 )

단점◦ 기존의 바코드는 저장용량이 적다 .◦ 실시간 정보 파악이 불가능하고 근접한 상태에서만 정보를 읽을 수 있다 .

3-2 무선 통신NFC

근거리에서 데이터를 교환할 수 있는 비접촉식 무선통신 기술

3-2 무선 통신 (NFC)

NFC 는 10Cm 이내 거리에서 디바이스간 데이터를 송수신 할 수 있는 기술로 2002 년 소니와 NXP 가 개발한 13.56cm

대 근거리 무선 통신 규격을 말한다 .

현재까지는 마트에서 사용하는 결제기와 같은 기기에 적용되고 있었으나 현재 여러 이동통신사와 단말제조사를 중심으로 NFC 가 각광을 받음으로서 NFC칩이 속속 상용화 되고 있다 .

3-2 무선 통신 (NFC)특징

◦보안성이 뛰어남 .◦근거리통신기술 중 칩 wake-up 시간이 짦음 .◦3 가지모드지원 : Card emulator mode, RFID read/write mode, Peer-to-peer mode 가 있다 .

3-2 무선 통신 (NFC)3 가지 모드 .

◦Card emulator mode 외부 결제기에 핸드폰 결제 정보 제공 .

◦RFID read/write mode 외부 전자 칩의 정보 획득을 통한 서비스 제공 .

◦Peer-to-peer mode 디바이스간의 정보를 송수신 할 수 있는 서비스 .