13 장 다중접속(Multiple Access)

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1 13 장 다중접속(Multiple Access)
13.1 임의접속 13.2 제어접속 13.3 채널화 13.4 요약

2 다중접속(계속) 다중접속(Multiple Access) 다중접속 프로토콜
노드나 지국이 멀티포인트나 공통 링크를 사용할 때 링크에 대한 접속을 조절할 수 있는 다중접속 프로토콜이 필요 다중접속 프로토콜

3 13.1 임의접속(Random Access) 임의접속 충돌을 피하기 위한 절차
각 지국은 다른 어느 지국에 의해 제어받지 않은 매체 접근 권리를 가지고 있음 충돌을 피하기 위한 절차 언제 지국이 매체에 접속할 수 있는가? 만약 매체가 사용된다면 지국은 무엇을 할 수 있는가? 어떤 방법으로 지국은 전송의 실패와 성공을 파악할 수 있는가? 만약 매체 충돌이 발생한다면 지국은 무엇을 할 수 있는가?

4 임의접속(Random Access)(계속)
임의접속 방법의 진화

5 임의접속(Random Access)(계속)
최초의 다중접속 방법 ALOHA 9,600bps를 가진 무선 LAN에 사용되도록 설계

6 임의접속(Random Access)(계속)
ALOHA 규칙 다중접속 : 송신할 프레임을 가진 모든 지국은 프레임을 송싱 확인응답 : 프레임 전송 후 확인응답을 기다리고 시간내에 호가인응답을 받지 못하면 프레임을 잃어버렸다고 간주하고 재전송을 시도

7 임의접속(Random Access)(계속)
ALOHA 프로토콜의 순서

8 임의접속(Random Access)(계속)
반송파 감지 다중접속(CSMA; Carrier Sense Multiple Access) 충돌 가능성을 줄이기 위해 개발 각 지국은 전송 전 매체의 상태를 점검 충돌 가능성을 줄일수는 있지만 제거는 할 수 없음 전파지연 때문에 출동 가능성은 존재

9 임의접속(Random Access)(계속)
CSMA에서의 충돌

10 임의접속(Random Access)(계속)
지속성 전략(persistence strategy) 매체가 사용될 때 지국의 진행 절차를 정의 비지속성 지속성

11 임의접속(Random Access)(계속)
비지속성 전략(nonpersistent strategy) 회선을 감지해서 사용중이 아니면 즉시 전송 사용중이면 임의의 시간 동안 대기하다 다시 회선을 감지 지속성 전략(persistent strategy) 1-지속성 : 회선이 사용중이 아니면 1의 확률로 프레임을 전송 P-지속성 : 회선이 사용중이 아니면 p의 확률로 전송하거나 1-p의 확률로 전송하지 않음 P가 0.2일때 회선이 사용중이 아니면 0.2(시간의 20%)확률로 전송하고 0.8(시간의 80%)의 확률로 전송을 중단

12 임의접속(Random Access)(계속)
충돌 검출 반송파 감지 다중접송(CSMA/CD; Carrier sense multiple access with collision detection) 충돌을 처리하는 절차를 더함 충돌 발생시 재전송을 요구 두번 째 충돌을 줄이기 위해 대기 지속적인 백오프 방법에서 대기 시간 0과 2N×최대전송시간 사이만큼 대기(N: 전송 시도 회수)

13 임의접속(Random Access)(계속)
CSMA/CD 절차

14 임의접속(Random Access)(계속)
충돌 회피 반송파 감지 다중접속(CSMA/CA)

15 13.2 제어접속(Controlled Access)
어느 지국이 송신 권한을 가지고 있는지 서로 협력 예약(Reservation) 폴링(Polling) 토큰전달(Token passing)

16 제어접속(Controlled Access)(계속)
예약(Reservation) 지국은 데이터를 송신하기 전에 예약을 필요로 함 N개의 지국이 존재하면 N개의 예약된 미니 슬롯(mini slot)들이 예약 프레임안에 존재 예약을 한 지국은 데이터 프레임을 예약 프레임 뒤에 전송 예약접속 방법

17 제어접속(Controlled Access)(계속)
폴링(Polling) 주국과 종국으로 구성되어져 있는 토폴로지에서 동작 폴링(polling) 주국이 데이터 수신을 원할 때 종국 장치에게 문의 선택(selection) 주국이 데이터 송신을 원할 때 종국장치에게 알려줌

18 제어접속(Controlled Access)(계속)
선택(selection) 주국이 언제든지 송신할 것이 있을 사용 예정된 전송을 위해 주국은 종국의 준비 상태에 대한 확인 응답을 대기 주국은 전송 예정된 장치의 주소를 한 필드에 포함하고 선택 프레임(SEL)을 만들어 전송

19 제어접속(Controlled Access)(계속)
폴 주국이 종국으로부터 전송을 요청하는데 사용

20 제어접속(Controlled Access)(계속)
토큰 전달(Token passing) 토큰을 가진 지국이 데이터 송신할 권한을 가짐 토큰 전달 네트워크

21 제어접속(Controlled Access)(계속)
토큰 전달 절차

22 13.3 채널화(channelization) 채널화(channelization)
서로 다른 지국들 사이에 사용 가능한 링크의 대역폭을 시간, 주파수 또는 코드를 통해서 공유할 수 있도록 하는 다중접속 방법 FDMA TDMA CDMA

23 채널화(channelization)(계속)
주파수 분할 다중접속(FDMA) 사용 사능한 대역폭은 모든 지국들에 의해 공유 각 지국들은 할당된 대역을 사용하여 데이터를 전송 각각의 대역은 특정 지국을 위해 예약되어 있음 FDMA에서 대역폭음 채널들로 나누어진다.

24 채널화(channelization)(계속)
시분할 다중접속(TDMA) 전체 대역폭이 단 하나의 채널 각 지국들은 시간상으로 채널의 용량을 공유 각 지국들은 데이터를 보낼수 있는 시간 슬롯을 할당 받음 TDMA는 대역폭이 시간적으로 공유된 단 하나의 채널이다.

25 채널화(channelization)(계속)
코드 분할 다중접속(CDMA) 링크이 전체 대역폭을 하나의 채널에서 점유 모든 지국들은 시분할 없이 동시에 데이터를 송신 가능 CDMA는 하나의 채널로 모든 전송을 동시에 운송한다.

26 채널화(channelization)(계속)
코드 분할 다중접속(CDMA) 부호 이론 각 지국에 칩(chip)이라는 숫자의 순서로 된 코드가 할당 0비트를 전송할려면 -1을 전송, 1비트를 전송하려면 +1을 전송 보낼 비트가 없으면 0으로 표현되면 신호를 전송하지 않음

27 채널화(channelization)(계속)
다중화기(Multiplexer)

28 채널화(channelization)(계속)
역다중화기(Demultiplexer)

29 채널화(channelization)(계속)
관찰(observation) 세 번째 송진자 지국은 데이터를 송신하지 않았기 때문에 세 번째 수신자는 데이터를 수신하지 않음 직교순서(orthogonal sequence) 칩의 순서

30 채널화(channelization)(계속)
순서생성 윌시(Walsh) 테이블을 사용 한 개의 칩으로 된 순서인 W1 N순서 WN을 안다면 2N 순서 W2N의 테이블을 알 수 있음

31 채널화(channelization)(계속)
순서생성

32 채널화(channelization)(계속)
직교 순서들의 성질 한 순서를 -1로 하면 순서에 있는 모든 값들은 보수화 된다 두 개의 순서들을 원소 대 원소로 곱하고 그 결과를 더하면 내젹(innerproduct)이라는 숫자를 갖는다 두 개의 순서들이 같으면 순서의 개수인 N을 얻음 A•A는 N 두 개의 순서들이 다르면 0을 얻음 A•B는 0 한 순서에 대한 그 순서의 보수에 대한 내적은 –N A•(-A)는 -N

33 채널화(channelization)(계속)
예제 1 직교 코드에 대한 두 번째 성질이 CDMA에서도 지켜지는지 조사하라 풀이 각 코드의 자체 코드에 대한 내적은 N이다. 여기에서는 코드 C에 대한것을 보인다. C•C = [+1, +1, -1, -1] • [ +1, +1, -1, -1] = = 4 만약 순서들이 서로 다르다면 내적은 0이 된다. B•C = [+1, -1, +1, -1] • [+1, +1, -1, -1] = 1 – 1 – = 0

34 채널화(channelization)(계속)
예제 2 직교 코드의 세 번재 성질이 CDMA 예제에서도 지켜지는지 조사하라 풀이 보수에 의한 각 코드의 내적은 –N이다. 이것은 코드 C에 대하여 증명하였다. C•(-C) = [+1, +1, -1, -1] • [-1, -1, +1, +1] = = 4 다른 코드의 보수와 내적곱을 한다면 그 값은 0이 된다. B•(-C) = [+1, -1, +1, -1] • [ -1, -1, +1, +1] = = 0

35 채널화(channelization)(계속)
CDMA에서의 직교 코드 다중화기에서 지국 1은 –A를 전송하고, 지국 2는 –B를 전송하고, 지국 3은 모든 값이 0인 비어 있는 순서를 전송하고, 지국 4는 D를 전송 다중화기에서 나오는 순서는 모든 순서들의 합 S = -A –B +D

36 채널화(channelization)(계속)
역다중화기에서 지국 1은 S와 내적을 구함 S•A(-A-B+D) •A = -A •A-B •A+D = = -4 그 결과를 4로 나누면 -1이 되고 비트 0으로 해석 지국 2는 S와 내적을 구함 S •B = (-A-B+D) •B = -A •B-B •B+D •B = = -4

37 채널화(channelization)(계속)
역다중화기에서 지국 3은 S와 C의 내적을 구함 S•C = (-A-B+D) •C = -A•C-B•C+D = = 0 이것은 데이터를 전송하지 않은 지국으로 해석 지국 4는 S와 D의 내적을 구함 S •D = (-A-B+D) •D =-A•D-B•D+D = = 4 그 결과를 4로 나누면 -1이 되고 비트 1로 해석

38 13.4 요약