2013. 06 김 형 진 (kim@jbnu.ac.kr) 전북대학교 IT응용시스템공학과 무선 통신과 미래기술 Chapter 09 2013. 06 김 형 진 (kim@jbnu.ac.kr) 전북대학교 IT응용시스템공학과

1-1 무선 통신의 개념 무선통신 1. 무선 통신의 원리 및 개념 1837년 사무엘 핀리 브리즈 모스(Samuel Finley Breese Morse, 1791.4.27~1872.4.2)에 의해 전신기가 탄생 1887년 독일 과학자 하인리히 헤르츠(Heinrich Rudolf Hertz, 1857.2.22~1894.1.1)가 전자파의 존재를 입증하면서 시작

1-1 무선 통신의 개념 무선통신의 정의 1. 무선 통신의 원리 및 개념 통신 케이블로 주고받았던 유선통신과는 달리 전파를 전송 매체로 정보를 주고받는 방식 사용자가 전달하고 싶은 정보를 공기 속에 존재하는 전파에 실어 보내면, 상대방이 그 전파를 받아 원래의 정보 신호로 검출하는 방식으로 의사소통

1-2 전파 전파 맥스웰(James Clerk Maxwell, 1831.6.13~ 1879.11.5) 1. 무선 통신의 원리 및 개념 1-2 전파 전파 공간에 존재해서 이동하는 전기에너지 3000GHz 이하의 주파수를 가진 전자파 맥스웰(James Clerk Maxwell, 1831.6.13~ 1879.11.5) 전파의 존재를 최초로 예언한 사람 전류에서 발생하는 전계는 시간적으로 변하면서 자계를 낳고 그것은 또 전계를 낳아 그 변화가 차례로 전해가서 파도와 같은 파동이 발생한다는 “맥스웰 방정식” 이론을 발표 1871년에 파동이 바로 전파라고 발표

1-3 헤르츠 전파기초 실험 최초로 전파를 발견 1. 무선 통신의 원리 및 개념 1888년 독일의 물리학자 헤르츠는 맥스웰의 학설을 바탕으로 하여 전파로 포착하는 실험에 성공

2-1 아날로그 신호를 이용한 무선 통신 방식 아날로그 신호 재생 라디오들 AM과 FM 방식의 비교 구 분 AM 방송 2. 무선 통신 방식 2-1 아날로그 신호를 이용한 무선 통신 방식 아날로그 신호 재생 라디오들 AM과 FM 방식의 비교 구 분 AM 방송 FM 방송 변조 진폭 변조 음의 진폭이 반송파에 그대로 반영 주파수 변조 음의 진폭은 주파의 고저로 변형 사용 주파수 530KHz ~ 1600KHz 88MHz ~ 108MHz 음질 그리 좋지 않다 매우 좋다(하이파이 방송)

2-2 디지털 신호를 이용한 무선 통신 방식 디지털 통신의 장점 2. 무선 통신 방식 디지털 통신은 외부 신호의 방해에 대한 저항력이 크다. 디지털 통신은 신호를 통신 채널 조건에 맞추는 지능적인 성격을 갖는다. 디지털 통신은 소프트웨어에 의해 제어되는 유연성을 갖는다. 디지털 통신은 어떤 형태의 신호도 전송할 수 있는 창조성을 갖는다. 디지털 통신은 비용 및 전송매체 이용의 효율성이 뛰어나다. 디지털 통신의 보안성

3-1 CDMA CDMA 방식의 특징 3. 무선 통신 기술 확산코드를 이용해서 대역확산을 하므로 보안 특성이 매우 우수하다. 확산과 역 확산 과정을 거치기 때문에 외부의 협대역 간섭에 매우 강하다. 주파수 대역이 넓어서 주파수 다이버시티(diversity) 효과를 얻을 수 있어서 페이딩(fading)에 강하다.

3-1 CDMA 페이딩(fading)과 다이버시티(diversity) 3. 무선 통신 기술 페이딩 다이버시티 수신되는 전파가 지나온 매질의 변화에 따라 그 수신전파의 강도가 급격하게 변동되는 현상 다이버시티 전파의 전파 도중에 일어나는 페이딩을 제거하고 항상 일정한 강도로 수신할 수 있게 하는 방식

3-2 IMT-2000 IMT-2000(International Mobile Telecommunication) 서비스 3. 무선 통신 기술 3-2 IMT-2000 IMT-2000(International Mobile Telecommunication) 서비스 2000MHz 대역에서 2000년에 서비스를 시작한다는 목표를 가지고 개발을 시작 1992년 WARC-92(세계 전파 통신회)에서 2GHz대 총 230MHz(1885~2025MHz, 2100~2200MHz)를 IMT-2000 대역으로 지정 2000년 10월 한국에서 세계 최초로 CDMA2000 방식으로 IMT-2000 서비스를 시작

3-2 IMT-2000 IMT-2000 도입에 따른 서비스 구현 목표 ITU가 정의한 IMT-2000 기술 표준 3. 무선 통신 기술 3-2 IMT-2000 IMT-2000 도입에 따른 서비스 구현 목표 유무선 통합화와 세계공통의 주파수 사용을 통하여 자유로운 이동성을 보장하기 위한 국제로밍 제공을 추진하고 있으며 최종적으로 멀티미디어 서비스가 가능한 진정한 네트워크의 구현 ITU가 정의한 IMT-2000 기술 표준 ITU-R M.1457 권고안에서 기본 규격을 정의

3. 무선 통신 기술 3-2 IMT-2000 IMT-2000 시스템의 일반적인 구성도

3-3 Wi-Fi Wi-Fi는 3. 무선 통신 기술 Wireless Fidelity의 약어 무선접속장치(AP, Access Pointer)가 설치된 곳을 중심으로 일정 거리 이내에서 PDA, 스마트 폰, 태블릿 PC, 노트북 등의 무선 기기를 통해 초고속 인터넷을 이용 무선주파수를 이용하므로 전화선이나 전용선이 필요 없으나 PDA나 노트북 컴퓨터에는 무선 랜 카드가 장착돼 있어야 함

3. 무선 통신 기술 3-3 Wi-Fi Wi-Fi 무선인터넷 형태

3-3 Wi-Fi 무선랜의 발전 기술방식 802.11b 802.11a/g 802.11n 상용서비스 시기 2002 2004 3. 무선 통신 기술 3-3 Wi-Fi 무선랜의 발전 기술방식 802.11b 802.11a/g 802.11n 상용서비스 시기 2002 2004 2006

3-3 Wi-Fi IEEE 802.11n ACK(Acknowledge) 3. 무선 통신 기술 IEEE 802.11n은 최대 실효속도가 100Mbps(기존보다 3~ 5배 빠른 속도)인 차세대 무선 LAN 규격으로 IEEE 802.11n에 적용되는 기술 복수의 안테나를 사용한 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 채널 폭을 2배로 하여 2배의 전송속도를 실현 MAC용 고속화 기술 프레임 송신의 효율화와 QoS(Quality of Service) ACK(Acknowledge) 컴퓨터가 데이터를 네트워크를 통해 다른 컴퓨터로 보낼 때, 데이터 전송이 성공적이었다면 수신 측 컴퓨터가 ACK 코드 값을 송신 측에 되돌려준다. 전송에서 에러가 발생하였다면 이때에는 negative ACK를 의미하는 코드, 즉 NAK 코드 값이 되돌려진다 송신 측 컴퓨터가 ACK 코드 값을 받지 못했거나, 또는 NAK 코드 값을 받은 경우에는 원래의 데이터가 재송신

3-3 Wi-Fi IEEE 802.11e 3. 무선 통신 기술 가까운 시일 내에 규격화뿐만 아니라 제품화까지 이루어질 전망 일부 무선 LAN 제품은 일찍 규격화를 끝낸 QoS 기술을 장착 IEEE 802.11e가 목표로 하는 QoS의 포인트 어느 데이터에 송신권을 우선적으로 할당할 것인가? 데이터 송신을 어떻게 효율화할 것인가?

3-4 HSDPA HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 기술 3. 무선 통신 기술 고속 하향 패킷 접속이라는 뜻 기존의 비동기 IMT-2000 표준의 진화 단계에 위치하는 3.5세대 이동통신 기술 이론상 1초당 최대 14Mb를 전송 받을 수 있지만 업로드 속도가 초당 최대 2Mb로 상대적으로 낮은 편

3-5 WiMAX WiMax(World interoperability for Microwave access) 3. 무선 통신 기술 3-5 WiMAX WiMax(World interoperability for Microwave access) IEEE 802.16의 별칭 Wi-Fi(802.11a/b/g)의 공간적인 한계를 극복하기 위해 개발된 기술 안테나 하나로 도시 전역을 커버하는 광대역 초고속 인터넷 최대 48km에서 7Mbps 데이터 전송이 가능

3-6 WiBro WiBro(Wireless Broadband Internet) 3. 무선 통신 기술 언제, 어디서나, 이동 중에도 초고속 인터넷을 무선으로 자유롭게 이용할 수 있는 서비스 무선 광대역 인터넷, 무선 초고속 인터넷, 휴대 인터넷 등으로 풀이되고 휴대전화와 같이 언제 어디서나 이동하면서 인터넷을 이용할 수 있는 서비스

3-6 WiBro WiBro, 무선 LAN, 이동전화와 비교 3. 무선 통신 기술 구 분 WiBro 무선 LAN 이동전화 응용 서비스 무선인터넷 음성 및 무선인터넷 전송속도 약 1Mbps 1Mbps 이상 약 100Kbps 이동성 60km/h 이상 보행 250km/h 이상 단말기 노트북, PDA, 휴대폰 PC, 노트북, PDA 휴대폰, 일부 PDA

3-7 블루투스 블루투스(Bluetooth) 3. 무선 통신 기술 명칭은 10세기 덴마크와 노르웨이를 통일한 바이킹 헤럴드 블루투스(Harald Bluetooth, 910~985)의 이름에서 유래 탄생 배경을 살펴보면 1994년 세계적인 통신기기 제조회사인 스웨덴의 에릭슨에서 휴대폰과 그 주변장치를 연결하는 무선 솔루션을 고안해 케이블을 대체하기 위한 연구를 시작하는 데에서부터 출발 장점 블루투스는 저렴한 가격에 저전력으로 사용할 수 있다. 블루투스는 주파수 대역을 나누기 때문에 데이터 전송을 여러 주파수에 걸쳐서 분할해 보낼 수 있다. 블루투스 신호는 벽이나 가방 등을 통과해서 전송될 수 있다. 파수가 전 방향으로 신호가 전송된다. 전 세계 수많은 국가가 블루투스 표준 규격을 준수한다.

3. 무선 통신 기술 3-7 블루투스 블루투스(Bluetooth)

3-8 Zigbee ZigBee 3. 무선 통신 기술 IEEE-SA에 의해 승인된 802.15 규격에 기반을 두고 있는 기술 868 MHz, 902~928 MHz 및 2.4 GHz에서 작동하는 무선 개인 영역 통신망 규격 무선 개인 영역 통신망 주변장치 접속이 무선으로 이루어지는 개인 영역 통신망