Ubiquitous Networks - 4 - WLAN, Bluetooth, UWB- Laboratory of Intelligent Networks (LINK)@KUT http://link.kut.ac.kr Youn-Hee Han 한국기술교육대학교

근거리 무선 네트워크 (Ch.10)

무선 LAN 무선 LAN: IEEE 802.11 건물, 대학 캠퍼스, 상가, 가정 등과 같이 일정 공간이나 건물 내·외부에서 유선 케이블 대신 무선 주파수나 빛을 사용하여 접근점으로부터 각 단말까지 통신을 제공하는 기술 케이블에 구속되지 않고도 전통적인 LAN 기술의 모든 기능을 제공 무선 LAN 기술의 변화 과정 1990년대 초 미국의 연방통신위원회에서 ISM을 위한 비인가 주파수 대역을 전세계적으로 무료 사용할 수 있도록 허가 1997년 6월 IEEE에서 각종 무선 LAN 기술을 통합하여 802.11로 표준화함 1999년 9월 IEEE에서 고속 무선 이더넷 표준 IEEE 802.11b를 승인 IEEE 802.11b: 최고 전송속도는 11Mbps이나 실제로는 CSMA/CA 기술의 구현 과정에서 6-7Mbps 정도. ISM 밴드의 2.4GHz 대역 사용. IEEE 802.11a: ISM 밴드의 5GHz 대역에서 54Mbps 까지의 전송 속도를 갖는 직교 주파수 분할 다중 방식 사용 IEEE 802.11g: 기존 802.11b의 낮은 전송률을 보완하여 속도를 20Mbps 이상으로 향상시켰고, 간섭 등의 문제가 802.11a에 비해 개선됨. 2.4GHz 대역 사용. IEEE 802.11n: 2.4Ghz 대역과 5Ghz 대역에서 모두 작동. 최고 300Mbps 까지의 속도를 지원. 다른 규격보다 승인 규격이 엄격하고 출력 규제가 심함.

무선 LAN 무선 LAN 표준화 동향

무선 LAN 무선 랜의 특징 저전력을 사용하여 동작 전세계적으로 인정된 비인가 주파수대역 (ISM 밴드)사용 대역확산 기술 사용 신호 간섭이 존재하는 곳에서도 수신강도가 강한 속성을 가짐 Access Point(AP)의 수에 의해 적용 범위 확장 가능 AP 수 : 적용 범위나 서비스 대상이 되는 이용자의 숫자와 형태를 고려하여 결정 AP당 반경 20~500m 정도의 영역에서 동시에 25~50개의 단말을 공유 처리량: 주변 환경과 제품의 품질에 영향을 많이 받음 이용자수, 범위와 멀티패스 등의 채널 요인, LAN 연결 지점에서의 지연과 병목

무선 LAN 구축 방식 1. 기반 구축형 (Infra 방식) 하나의 AP에 여러 대의 단말기들이 무선망으로 연결된 형태 무선 단말기가 새로운 접근점이 있는 영역으로 이동할 때 기존 접근점의 접속을 끊고 새로운 접근점으로 자연스럽게 접속되게 함 주어진 전력 범위 내에서 얼마나 멀리 신호가 전달되는가에 의해 한계가 정해짐 무선 접속의 범위를 확장하기 위해 마이크로 셀을 이용

무선 LAN 구축 방식 2. 애드 혹(Ad-hoc) 방식 AP가 필요없음 각 단말기가 대등한 관계의 위치에서 상호 통신 통신 가능 구역 20~100m 소규모 사용자가 낮은 가격의 무선 LAN 시스템을 구축하는 경우에 적합한 방식

블루투스 블루투스(Bluetooth): IEEE 802.15.1 단거리 라디오 전파 통신을 사용하여 무선으로 여러 기기들을 연결하는 기술 전자 장치들이 서로 통신할 수 있는 수단을 제공 15m 이내 근거리에서 PDA와 컴퓨터가 연결 및 동기화되고, 자동으로 통신이 연결됨 컴퓨터와 통신 산업계를 연결하는 전 세계적인 기술 표준 장소에 구애받지 않고, 모든 장치가 자동 인식됨 블루투스 사용 가능 기기 프린트, 키보드, 마우스, PDA, 디지털카메라, 핸드폰 등 Bluetooth mobile phone headset. Bluetooth USB dongle.

블루투스 블루투스의 구성 ISM 대역폭인 2.4~2.48GHz 사이의 주파수 대역 사용 전 세계적으로 누구나 정부의 허가 없이 무료로 사용할 수 있음 하나의 블루투스 장치가 10m 이내에 있는 다른 블루투스 장치를 발견하면 두 장치는 자동으로 연결됨  피코넷(Piconet) 형성 피코넷 하나의 블루투스 장치가 마스터 (Master) 역할을 함 나머지 다른 블루투스 장치는 슬레이브 (Slave) 역할을 함 슬레이브는 동시에 7개까지 지원 마스터는 각 장치 사이의 데이터 통신을 조정 블루투스 신호 라디오파를 이용해 송수신되므로, 어느 정도 두께의 벽은 그대로 통과 적외선 (IrDA)통신의 경우는 간단한 장벽 통과도 불가능 대부분의 사무실 내에서 사용 가능

블루투스 블루투스의 링크와 네트워크 마스터(mster)-슬레이브(slave) 방식으로 링크 구성 한대의 마스터는 7대까지 슬레이브를 연결하여 사용할 수 있음  피코넷 여러 개의 피코넷이 모여 계층적이고 규모가 큰 네트워크를 구성  스캐터넷 주파수 호핑(Frequency Hopping) 방식 사용, 초당 1,600번 호핑

UWB UWB(Ultra Wideband): IEEE 802.15.3 기존 무선 LAN에 비해 5~10배 빠른 100~500Mbps 무선 전송 속도와 매우 낮은 소비 전력으로 인해 향후 홈 네트워크를 완성시킬 차세대 전송 기술 기존 통신 시스템과 상호 간섭 없이 주파수를 공유하여 사용하는 차세대 무선 기술로 급부상

UWB UWB(Ultra Wideband) 기술 특징 출력이 매우 낮다  소비전력이 낮다. 매우 넓은 주파수 대역에 걸쳐 전력 스펙트럼 밀도가 존재하여, 상대적으로 전력 스펙트럼 밀도가 낮음 주파수를 효율적으로 사용 고화질 영상 데이터를 포함한 거의 모든 현존하는 데이터를 무리없이 송수신하기에 지장이 없음 출력이 매우 낮다  소비전력이 낮다.

UWB 장점 단점 다중 전파경로에 의한 신호의 퍼짐이나 중첩 현상이 적다. 장애물이 많은 장소에서도 신호 감퇴에 강함 대부분의 회로를 디지털로 구현 가능, 회로가 간단하고 송수신기의 소비 전력이 적음 정밀한 위치 인식 및 추적이 가능 단점 송수신에 정확한 시간 동기가 요구됨, 광대역 주파수 특성이 우수한 특수 안테나를 사용해야 함 광대역에 걸쳐 신호가 분산되므로 타통신에 영향을 줄 수 있음 전자파 유기 등에 의해 타시스템에 장애를 일으킬 가능성이 있음

UWB UWB 기술의 응용 분야 레이더 응용 분야 UWB는 초창기부터 군사적 목적의 Radar 분야에 활용되어 왔으며 응용 사례로는 항공기 충돌 예방장치, 차량 충돌 방지 장치, 폭발물 매설 탐지, 지하탐사 레이더, 벽 침투 레이더, 고정밀 위치 추적, 접근에 따른 보안 시스템, 분실 방지 시스템 등이 있다. 2002년 2월에 FCC가 상업적 용도의 활용을 승인하여 다양한 활용 분야가 나타날 수 있는 기반이 마련되었다. 그래서, 최근에는 주로 사무실 및 개인 공간의 전자 기기 관련 통신 서비스 계열로 활용 분야가 집중 개발되고 있는 분위기이다. GPR: Ground Penetrating Radar IDR: Intrusion Detection Radar PGS: Precision Geolocation System

Haier's UWB-enabled HDTV media server 댁내 가전 통신 Haier's UWB-enabled HDTV media server

UWB UWB 기술의 응용 분야 USB Dongle UWB  Wireless USB http://www.youtube.com/watch?v=L2v58E8S71o