무선 LAN Young-Tae Han IEEE 802.11  IEEE 에서 물리층과 데이터링크층을 포함하는 IEEE 802.11 무선 LAN 에 대한 명세사항을 정의  구조  기본 서비스 세트 (BSS, Basic service.

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1 무선 LAN Young-Tae Han {han0tae@gmail.com}

2 IEEE 802.11  IEEE 에서 물리층과 데이터링크층을 포함하는 IEEE 802.11 무선 LAN 에 대한 명세사항을 정의  구조  기본 서비스 세트 (BSS, Basic service set) 고정 또는 이동하는 무선국과 접근점 (AP, Access point) 이 라는 중앙 기지국으로 구성 AP 가 없는 BSS 는 단독네트워크이며 다른 BSS 로 데이터 를 송신할 수 없음  확장 서비스 세트 (ESS, Extended service set) AP 를 가진 2 개 이사의 BSS 로 구성

3 기본 서비스 세트 (BSS) AP 가 없는 BSS 는 애드 혹 (Ad-hoc) 네트워크 라 부르며 AP 를 가진 BSS 는 기반 구조 네트 워크라 부름

4 확장 서비스 세트 (ESS)

5 지국 유형  무전이 이동성 (No-transition mobility)  고정이거나 오직 하나의 BSS 에서만 이동  BSS 전이 이동성 (BSS-Transition mobility)  한 BSS 에서 다른 BSS 로 이동  ESS 전이 이동성 (ESS-Transition mobility) ESS 내에서 다른 ESS 이동 * AP 를 이동시 연속적인 통신을 보장하지 않음

6 MAC 부계층  분산조정함수 (DCF, distributed coordination function) : CSMA/CA 를 사용  지국은 동시에 데이터 송신과 충돌 신호를 수신해야 함  충돌은 숨겨진 단말 문제 때문에 검출할 수 없음  지국간 거리가 매우 커 한쪽 끝 지국은 다른 쪽 끝에서 발생한 충돌을 감지 할 수 없음

7 CSMA/CA 순서도 DIFS : distribute interframe space RTS : Request to send CTS : clear to send SIFS : short interframe space

8 CSMA/CA 와 NAV  네트워크 할당 벡터 (NAV, network allocation vector) : 채널이 사용중인지 확인하기 위해 사용 되는 타이머  매번 지국이 시스템에 접근하고 RTS 를 보낼 때 마다, 다른 지국은 NAV 를 시작

9 포인트 조정함수  PCF, point coordination function  에드 혹 네트워크가 아닌 기반구조 네트워크에 구현되어 있는 선택적인 접근 방법  DCF 의 상위에 구현 되어 시간에 민감한 전송에 일반적으로 사용  중앙집중적이고 충돌 없는 폴링 접근 방법  피기백킹을 사용

10 반복구간의 예

11 단편화  무선 환경은 잡이 많아 프레임 손상율이 높아 큰 프레임을 작은 프레임으로 나누는 단편화 (Fragmentation) 가 이루어짐  프레임 제어 (FC, frame control)  기간 (D, duration)  주소 : 각각 6 바이트 길이의 4 개의 주소 필드가 있음  순서 제어 (SC, sequence control) : 흐름 제어에 사용되는 프레임의 순서 번호를 정의  프레임 몸체 (frame body) : 0~2312 바이트 길이를 갖음  FCS : CRC-32 오류 검출 시퀀스 포함

12 FC 필드의 부 필드 필드설명 Version 현재 0 Type 정보의 유형 : 관리 (00), 제어 (01), 데이 터 (10) Subtype 각 Type 의 하위 유형 To DS 추후 정의 From DS 추후 정의 More flag 단편화가 추가적으로 있는 경우 1 로 설 정 Retry 전송된 프레임을 의미하는 경우 1 로 설 정 Pwr mgt 스테이션이 전력과리 모드인 경우 1 로 설정 More data 스테이션에 전송할 데이터가 있는 경 우 1 로 설정 WEP 유선과 동등한 보안 ( 암호화 구현 ) Rsvd 예약됨

13 프레임 종류  관리 프레임  지국과 AP 와의 통신 초기에 사용  제어 프레임  채널에 접근할 때와 확인 응답 프레임을 위하여 사용  데이터 프레임  데이터 및 제어 정보를 전송할 때 사용 Subtype 의미 1011Request to send (RTS) 1100Clear to send (CTS) 1101Acknowledgment (ACK)

14 주소 체계  Case 1: 분산 시스템으로 나가지 않음  Case 2 : 분산 시스템으로 프레임이 오는 상황  Case 3 : 프레임이 분산 시스템으로 나가는 상황  Case 4 : 프레임은 무선의 분산 시스템 내 한 AP 에서 다른 AP 로 나감 To DSFrom DSAddress1Address2Address3Address4 00DestinationSourceBSS IDN/A 01DestinationSending APSourceN/A 10Receiving APSourceDestinationN/A 11Receiving APSending APDestinationSource

15 주소 체계

16 숨겨진 지국 문제  B 와 C 가 동시에 A 로 전송하는 경우 발생

17 숨겨진 지국 문제를 막기 위한 핸드쉐이킹의 사용 CSMA/CA 핸드쉐이크의 CTS 프레임은 숨겨 진 지국으로부터 충돌을 방지할 수 있다

18 노출된 지국 문제  A 가 B 에 전송 중 일 때 C 는 A 로부터의 전송에 노출되어 D 로 전송을 하지 못하는 경우

19 노출된 지국 문제상의 핸드쉐이 킹 사용

20 물리층 IEEETechniqueBandModulationRate(Mbps) 802.11FHSS2.4GhzFSK1 and 2 DSSS2.4GHzPSK1 and 2 InfraredPPM1 and 2 802.11aOFDM5.725GHzPSK or QAM6 to 54 802.11bDSSS2.4GHzPSK5.5 and 11 802.11gOFDM2.4GHzDifferent22 and 54 Industrial, Scientific, and Medical (ISM) band

21 FHSS  Frequency Hopping Spread Spectrum  2.4Ghz 대역을 사용  1Mhz 의 대역폭으로 79 개 부대역으로 나뉨  의사난수발생기 (PRNG, pseudorandom number gerator) 로 도약 순서를 선택

22 DSSS  Direct sequence spread spectrum  2.4Ghz ISM 대역을 이용

23 802.11 Infrared  800 에서 950 nm 의 적외선 파장을 사용  파동 위치 변조 (PPM, pulse position modulation)

24 802.11a OFDM  직교 주파수 분할 다중화 (OFDM, orthogonal frequency-division multiplexing)  모든 부대역은 주어진 시간 동안 한 송신자에 의해 사용  48 개의 부대역은 48 개의 비트 그룹을 송신하기 위 해 사용, 4 개의 부대역은 제어 정보를 송신하기 위 해 사용  PSK 와 QAM 을 사용, PSK 에서 18Mbps QAM 에서는 54Mbps

25 IEEE 802.11b DSSS  HR-DSSS(high-rate DSSS) 방법을 사용  CCK(complementary code keying) 부호화 방법  1, 2, 5.5, 11Mbps 의 4 가지 데이터율을 정의

26 블루투스  서로 다른 기능을 가진 장치를 연결하기 위해 설계된 무선 LAN 기술  Ad-hoc 네트워크  IEEE 802.15 표준안  무선의 개인 영역 네트워크 (PAN, personal area network) 로 정의

27 네트워크 유형  피코넷 (Piconet)  8 개의 지국을 가짐  주국 (Primary) 1 개  나머지는 종국 (Secondary)  8 개의 종국이 추가적으로 머무르는 상태로 존재  스캐터넷 (Scatternet)  피코넷의 종국이 주국이 됨  한 지국은 두 피코넷에 참가할 수 있음

28 블루투스 층

29 무선층  대역  79 개의 채널의 2.4GHz ISM 대역  FHSS  물리층의 주파수도약확산 스펙트럼 방식  초당 1,600 번 도약  다른 주파수로 도약하기 전 625 μ s(1/1,600s) 동안 주파 수 사용  거주시간 (dwell time) 은 625 μ s  변조  GFSK ( 가우시안 대역필터 ) 라고 불리는 FSK 사용  비트 1 은 반송주파수보다 높은 값으로 표현  비트 0 은 반송주파수보다 낮은 값으로 표현

30  기저대역층  LAN 에서의 MAC 부계층과 비슷  마스터와 슬레브는 타임 슬롯 (time slot) 을 사용  타임 슬롯 길이는 거주시간 (625 μ s) 와 동일  TDMA  접근 방식으로 TDMA 사용  TDD-TDMA(Time division duplex TDMA)  반이중 양방향 통신

31 단일 종국 통신

32 다중 종국 통신

33 물리링크  동기연결지향 (SCO, synchronous connection-oriented)  주국과 종국 간의 규칙적인 간격에서 특정한 슬롯을 예 약하는 것  연결 다위는 각 방향당 한개씩 두개의 슬롯이 사용  패킷이 소산되면 재전송하지 않음  실시간 오디오에 사용  종국은 최대 3 개의 SCO 링크를 만들 수 있으며, 각 링 크당 64Kbps 의 디지털화된 오디오를 전송 가능  비동기 무연결 링크 (ACL, asynchronous connectionless link)  데이터의 무결성이 요구될 때 사용  캡슐화된 페이로드가 손상되면 프레임을 재전송  프레임은 한 개나 세 개, 또는 그 이상의 슬롯을 사용할 수 있음  데이터율은 최대 721Kbps 까지 이를 수 있음

34 프레임 형식  1 슬롯 : 625-259=366( μ s) 필요  3 슬롯 : 3X 625-259=1616( μ s)  5 슬롯 : 5X 625-259=2866( μ s)

35 프레임 형식  접근코드  피코넷의 프레임간의 구별  헤더  주소 : 7 개까지 종국을 정의, 0 인경우 브로드캐스트  유형 : 상위 계층 데이터 유형 정의  F : 흐름제어  A : 확인응답  S : 순서번호  HEC : 헤더오류 정정  페이로드  0~2,740 비트의 길이

36 논리적 링크 제어 및 적응 프로 토콜  L2CAP (Logical link control and adaption protocol)  ACL 링크에서 데이터를 교환하는 사용  SCO 채널은 L2CAP 를 사용하지 않음  다중화  분할 및 재조립  기저대역의 페이로드 필드의 최대크기는 2774 비트, 또는 343 바이트  큰 패킷을 조각으로 나누어 원래 패킷에서 조각의 위치를 정 의하기 위한 별도의 정보를 추가  패킷을 발신지에서 분할 하고 목적지에서 재조립  서비스 품질  지국의 서비스 품질 레벨을 정의하도록 허용  그룹 관리  장치들간의 일종의 논리적인 주소 지정을 하도록 허용