무선랜 (Wireless LAN) 2006. 11. 28

무선랜(Wireless LAN) 이란? 케이블 대신 전파(RF)나, 빛(적외선) 등을 이용하는 네트워크 구축 방식 Hub에서 Client까지 케이블의 연결 없이 무선으로 LAN 환경을 구현 전파기술을 이용한 RF 방식 스프레드 스펙트럼 방식 협대역 마이크로웨이브 방식 빛을 이용한 적외선 방식

유선랜의 단점 시스템 배치를 변경할 때에 문제가 발생한다. 시스템의 신뢰도를 보장할 수 없다. 휴대용 시스템에 간편히 적용하는 방법이 없을까?

무선랜의 장/단점 장 점 단 점 LAN 설치 및 네트워크 구축이 용이하다. 케이블 배선이 없다. 추가 단말기 설치가 간편하다. 유지 보수가 비교적 편하다. 단 점 유선 LAN에 비해 속도가 느리다. 접속카드가 비싸다. 한정된 주파수만 지원한다. 신뢰성 및 보안성을 고려해야 한다.

무선랜의 구성요소 단말 (STATION) 무선매체에 대한 적합한 MAC 인터페이스 및 물리 계층 인터페이스를 갖는 장치 액세스 포인트 (access point) 각 단말간, 각 셀 간의 프레임 연계 제공 단말과 유선 LAN간의 연계 제공 다양한 NOS를 지원 안테나 (antenna) 무지향성 안테나 : 전파지역의 중심에 위치 반구형 안테나 : 전파지역의 한편 끝에 위치 지향성 안테나 : 매우 긴 거리도 통신이 가능 무선 LAN카드 PC를 무선 LAN에 연결하기 위한 별도의 기기 무선 LAN 소프트웨어 무선 LAN의 효율적인 관리 및 타 유선, 무선망과의 접속 호환성을 제공

무선랜의 MAC 계층 충족사항 하나의 MAC 계층 프로토콜만으로 다중의 물리계층을 지원할 수 있어야 한다. 같은 영역에서 다수의 네트워크 중복이 가능하다. IEEE 802.3에서 표준화된 CSMA/CD와 유사한 프로토콜로 정한다.

유선랜과 무선랜의 MAC 유선랜의 MAC층은 CSMA/CD을 사용한다. 충돌시 반사된 반송파의 level차에 따라 일정시간을 갖고 패킷을 재전송한다. 무선랜의 경우 충돌 검출이 어렵다. CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidence)을 사용한다.

CSMA/CA의 원리

IEEE 802 계열의 표준들

IEEE 802.11 IEEE 그룹이 개발한 무선랜을 위한 규격 802.11, 802.11a, 802.11b, 802.11g 등 CSMA/CA을 사용한 경로를 공유

IEEE 802.11기반의 무선랜 - BSS

IEEE 802.11기반의 무선랜 - ESS

IEEE 802.11 세부 표준 802.11 802.11b 802.11a 2.4GHz 대역 기초적인 무선랜 표준안 CSMA/CA, DSSS, FHSS를 지원 최대 속도는 2Mbps 802.11b 2.4GHz 대역 11Mbps의 최대 속도 DSSS 방식의 무선랜 표준 802.11a 5GHz 대역 유럽방식의 HyperLAN2

IEEE 802.11 세부 표준(2) 802.11e 802.11g 802.11x 802.11i QoS 기능을 강화한 표준 DFSP방식의 무선랜 표준 802.11g DSSS 대신에 OFDM을 사용 54Mbps 까지 지원 802.11x Port Based Network Access 표준안 유선 이더넷 포트의 인증을 위한 표준 현재 윈도우 XP에서 지원 802.11i Security extention 표준안 현재 AES 알고리즘을 추가하는 작업 진행중

무선랜 표준의 비교 Standard 802.11b 802.11a HIPERLAN/1 HIPERLAN/2 Access Method CSMA/CA SSMA CSMA/CA TDMA/ET -NPMA TDMA/TDD Modulation CCK(8 comp Lex chip Spreading) 64-QAM-OFDM 16-QAM-OFDM QPSK-OFDM BPSK-OPDM 52 subcarriers occupied bandwidth 16.6 MHz GMSK/FSK 64-QAM-OFDM 16-QAM-OFDM QPSK-OFDM BPSK-OPDM 52 subcarriers occupied bandwidth 16.6 MHz Data Rate 1, 2, 5.5 and 11 Mbit/s 6,9,12,18,24,36,48 and 54Mbit/s 23 Mbit/s 1.4 Mbit/s 6,9,12,18,24,36,48 and 54Mbit/s Frequency band 2400~2483.5 MHz 5150~5250 MHz 5725~5825 MHz 5250~5350 MHz 5150~5300 MHz 5150~5350 MHz 5470~5725 MHz

무선랜 기술 Spread Spectrum LAN 협대역(Narrow Band) 마이크로 LAN NCR의 웨이브 LAN 협대역(Narrow Band) 마이크로 LAN -모토로라의 알테어 적외선 LAN (Infra Red) - BICC사의 인프라 LAN, 포토닉스사의 포토링크

Spread Spectrum 2차대전 중 보안 통신을 하기위해 군대에서 개발 ISM 주파수 대역(915Mhz, 2.4Ghz)을 사용 전송하고자 하는 메시지의 대역을 확산시킴- 전파방해나 도청을 방지 FCC(연방통신위원회)의 허가를 받지 않아도 됨 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) FHSS(Frequency Hopping Spread Spectrum)

Direct Sequence Spread Spectrum 2진 디지털 신호를 칩(chip)코드로 변조하여 사용주파수 전역으로 확산시킴 관계없는 수신기에 대해서는 저 에너지의 광대역 노이즈로 인식됨 전송될 전송시 사용한 칩 코드를 모르면 신호를 복원하는 것이 불가능함 전대역폭을 이용하기 때문에 대역폭 이용효율이 떨어짐 향상된 잡음비 제공, 주파수 자원을 재활용 낮은 오버헤드로 FHSS보다 처리능력이 높다.

DSSS PN code

DSSS 통신시스템

Frequency Hopping Spread Spectrum 신호의 반송파 주파수를 어떤 특정한 패턴에 따라 시간적으로 전환함 변조된 반송파의 주파수를 불규칙적으로 바꿈으로서 주파수 대역을 확산함 수신기는 송신과 동일한 Hopping code를 사용->전파방해나 잡음간섭 방지 Hopping code만 다르면 여러 FHSS시스템을 동일한 장소에서 사용이 가능->주파수 자원 재활용이 가능

FHSS 방식

FHSS 통신시스템

DSSS와 FHSS의 비교 방식 장점 단점 DSSS FHSS 우수한 잡음, 잼 방지 성능 가로채기가 어려움 다중경로 효과에 강력함 상대적으로 작은 위상 왜곡, 큰 대역폭 채널이 필요 긴 PN 코드 때문에 오랜 포착시간이 필요함 Near-to-far problem이 상존함 FHSS 방대한 양의 확산을 제공 스펙트럼의 분할을 피하기 위한 조정이 가능 Chip rate가 현저하게 적기 때문에 상대적으로 짧은 포착시간을 요구 Hop을 생성하기 위한 복잡한 주파수 합성기가 필요함 에러보정이 필요

OFDM coding Orthogonal Frequency Division Modulation 다수 반송파로 신호를 전송한다. 광대역 무선채널을 다수의 협대역 무선채널로 분리하여 사용한다. 채널 왜곡 대처가 용이하다.

OFDM의 장•단점 장 점 단 점 대역폭 사용의 효율이 증가한다. 고속의 데이터 전송에 유리하다. 동기가 정확하지 않으면 비트 에러율이 증가한다. 성능이 우수한 선형 증폭기가 필수적이다.

협대역 마이크로 LAN Narrow band Micro wave을 사용 좁은 대역을 한 개의 채널 단위로 이용 18GHz 사용(라디오와 적외선의 중간에 위치) 미국에서는 FCC 승인이 요구됨 전자기적 스펙트럼상에서 높은 주파수 사용 -> 직진성, 전파 간섭에 강함 미디엄 액세스 방식: TDMA

적외선 LAN 적외선을 이용한 방식 Wavelength 780 또는 950nm 대역폭이 풍부, 전파 사용허가를 받을 필요가 없음 적외선 소자들은 크기가 작고 저렴, 전력소비가 적음 산란과 반사 현상- 유리 통과, 벽 통과못함

무선LAN 기술의 비교 기술 확산대역방식 협대역방식 적외선방식 방법 확산대역변조를 이용하여 넓은 주파수 대역을 전송 여러 특정 주파수중 하나의 좁은 주파수 대역으로 전송 적외선 빔으로 전송 장점 보안성, 사물투과가 가능 사물투과가 가능. 동일지역에서 복수 LAN이 공존 속도 빠름 신호간섭 없음 복수LAN공존 단점 속도가 다소 느림 잡음과 간섭에 의해 주파수 이용율이 낮음 전달범위가 적고, 사물투과성 없음

무선LAN의 국내현황(1) 정보통신부가 2.3GHz대역+ 5GHz 대역의 주파수를 할당 KT - ‘네스팟’ 공항, 터미널, 공원 등에 인터넷 액세스를 제공 핫스팟을 1만개로 확대 계획 하나로통신-하나포스 애니웨이 ADSL서비스에 무선 LAN장비를 함께 제공 무선랜에 지능망서비스+ VoIP(음성데이터통합) 음성통화기능 구현

무선LAN의 국내현황(2) 온세통신- 샤크에어 데이콤 두루넷 SK텔레콤 2.3GHz 주파수 확보에 주력함 광+동축 혼합망, 무선랜 전송방식 인천공항, 주요호텔, 아파트 지역을 중심으로 서비스 데이콤 3월부터 무선랜 서비스 시작 가정용 시장을 겨냥, 현재 200여개의 핫스팟을 운영중 두루넷 2.3GHz 주파수 확보에 주력함 5GHz 대역의 서비스도 개발 중 SK텔레콤

무선LAN의 국내현황(3) 무선랜 이용 : 노트북PC, 개인휴대단말기(PDA), 태블릿PC 등 무선랜 카드, 액세스포인트 등 무선랜 장비산업 해마다 40%이상 급성장할 전망 어바이어 코리아가 5GHz 대역을 지원하는 무선 액세스 포인트를 개발