13-1 무선 LAN과 무선미디어

13장. 무선 LAN과 IEEE 802.11 프로토콜

목포해양대 해양컴퓨터공학과 1

무선 LAN (1)

무선 LAN 기술이란?

일정 범위 내의 사용자로 하여금 어느 곳에서든지 어떠한

물리적인 연결 없이도 네트워크에 접속이 가능하도록 하는

새로운 LAN 기술

무선접속장치(AP)가 설치된 곳의 일정 거리 안에서 다수의

컴퓨터가 무선으로 연결된 상태의 LAN

주파수 도약 확산 스펙트럼 기술이나 직접시퀀스 확산스펙트럼

기술, 혹은 OFDM 변조 기술 등을 사용하여 제한된 지역 안에 있는

장치나 기기끼리 상호 간 데이터통신이 가능해짐

무선주파수를 이용하므로 물리적 회선은 불필요

PDA나 노트북 컴퓨터에는 무선 LAN 카드가 장착되어

있어야 함

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무선 LAN (2)

무선 LAN의 발전

1970년, 무선(radio) 주파수를 사용하는 네트워크 시스템인

ALOHANET 개발

1980년, 페럿(P. Ferret)은 IEEE 국제 전자통신협회에서 무선

터미널 데이터통신을 위한 단일 코드의 확산 분광 라디오

주파수에 관한 실험적인 응용에 대해 발표

1985년 5월 미국 연방통신위원회(FCC)는 이와 같은 분광

기술의 응용과 활용을 위해 ISM 주파수 대역을 선언

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무선 LAN (3)

무선 LAN의 발전 (계속)

1991년, 개최된 무선 LAN IEEE 워크숍은 무선 LAN 기술 발전을

촉진하는 계기가 됨

1999년 9월, 미국 무선 LAN 협회인 WECA (2002년 Wi-Fi로

변경됨)가 표준으로 정한 IEEE 802.11b와 호환되는 제품에

WiFi(와이파이) 인증을 부여 무선 LAN 기술은 더욱 급속하게

발전

2009년 10월, IEEE 802.11n 표준을 따르는 100Mbps 무선 LAN에

대한 표준 완료

2013년 12월, 데이터 전송률이 최대 866Mbps까지 가능한 IEEE

802.11ac 표준 완료

무선 LAN 확산 배경

사용자의 편의성

휴대성 / 확장성

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무선 LAN (4)

무선 LAN 구조

하부구조 방식

유선 LAN과 연결되어 있는

서버와 접속하기 위해 무선

접속장치인 PAU (Portable

Access Unit) 또는 무선 AP(WAP)

라고 하는 장치 사용

PAU의 수렴 반경은 50 ~ 100m

사이가 되며, 유효

범위(coverage)가 더 넓어지면

다수의 PAU를 사용

휴대용 단말기나 휴대용

컴퓨터 등은 PAU 장치를

이용하여 무선 LAN에

접속하게 됨

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무선 LAN (5)

무선 LAN 구조 (계속)

애드혹 방식

AP와 같은 장치의 사용

없이 무선 장치들을

직접 연결하여 구성.

고정된 PC들로 이루어진

SOHO (Small

Office/Home Office)

방식의 무선 LAN도

애드혹 방식을 사용하여

구성

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무선 LAN (6)

무선 LAN과 관련된 다양한 기술적 사항(issues)들

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무선미디어와 기술적 사항 (1)

무선 주파수 특성

무선(radio) 주파수는 라디오 방송, TV, 휴대전화와

같은 수많은 응용 시스템에서 광범위하게 이용

무선파장이 쉽게 벽이나 문과 같은 피사체를 통과하여

전달될 수 있어서 무선 스펙트럼 사용 시 정교한 제어가

필요

무선 주파수의 광범위한 응용 분야에서의 사용은 곧

무선 주파수 대역의 부족으로 이어지게 되므로 무선

주파수의 사용에 따른 제한성을 고려해야 함

그 결과 무선 주파수를 사용하는 시스템에 대한 회로설계가

복잡해짐

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무선미디어와 기술적 사항 (2)

무선 주파수 특성 (계속)

경로 손실

수신 측에서의 신호 크기는

전송신호 크기에 따라

변하는, 즉 전송신호의

크기에 대한 함수일 뿐만

아니라 거리에 대한 함수임

피사체에서 나오는

반사신호에 의해 발생되는

간섭효과로 무선 채널의

경로손실 발생

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무선미디어와 기술적 사항 (3)

무선 주파수 특성 (계속)

인접 채널간섭

무선 LAN은 거의 동일한 주파수

대역에서 동작하므로, 동일한 건물

내에 혹은 다른 건물에 위치해 있는

다른 전송장치로부터 간섭현상이

발생

기본 하부구조 무선 LAN에서는 이용

가능한 대역폭을 여러 종속

대역으로 나누어 사용

‘ 3셀 반복패턴’이라고 함

대역폭의 크기를 선택할 때 해당

지역 내에서 예측 가능한 실제

이용자들의 수를 고려함

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무선미디어와 기술적 사항 (4)

무선 주파수 특성 (계속)

다중경로

광 신호와 마찬가지로 무선 신호 역시 다중경로에 의한

영향을 받음

전송 측에서 생성된 무선신호가 전송될 때, 수신 측은

직접 수신된 신호와 함께 다른 경로를 거쳐서 들어온

신호를 함께 수신

이를 ‘다중경로 분산’ 혹은 ‘지연확산(delay spread)’이라고 함

다중경로 분산현상은 전 단계의 비트/기호 체계와 관련

있는 신호들이 다음 단계의 신호들과 서로 간섭하는

효과로 인해 일어나므로 신호간 간섭 (ISI : InterSymbol

Interference) 현상이라고 함

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무선미디어와 기술적 사항 (5)

무선 주파수 특성 (계속)

다중경로 (계속)

수신한 신호들의 경로 길이 변이는

‘주파수 선택적 페이딩 (frequency-

selective fading)’이라는 손실 발생

이는 무선 주파수에서 다른 수신

신호들 간의 위상 이동현상을

일으켜서 직접 전송되는 경로

신호가 다른 경로로 반사되어온

신호로 인해 감쇄

레일레이(Reyleigh) fading

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무선미디어와 기술적 사항 (6)

무선 주파수 특성 (계속)

실제 반사파의 진폭은 직접 전송되어 온 신호의

일부분이며, 감쇄량은 반사 물질에 따라 결정

(해결 방안) 무선 주파수와 관련된 파장의 길이가

매우 짧다는 사실을 이용

짧은 파장은 안테나의 작은 위치 변화 정도에도 무척

민감하게 반응하므로 1/4 파장 마다 두 대의 안테나를

설치하고, 양쪽 안테나에서 수신한 신호들은 합성한

수신 신호를 만들기 위해서 재결합

‘공간 분기(space diversity)’ 기술

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적외선 장치 (1)

적외선 장치는 800nm 또는 1,300nm의 파장을 주로

이용

적외선은 가시광선과 유사한 파장을 가지며,

가시광선과 유사한 특성을 보임

적외선 방출기: 전기-광 (electrical-to-optical) 전환

효율이 다소 낮음큰 전력필요

잡음을 줄이기 위해서 전송신호의 주파수 대역이

아닌, 외부에서의 적외선 신호를 감쇄하는 광-

대역통과 필터를 통해 합성한 수신 신호를

통과시키는 것이 일반적인 방법임

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적외선 장치 (2)

적외선 장치의 사용 예 : 무선 LAN 장치

작동모드

무선 LAN의 작동 모드로 전기적인 변조 신호를

이용한 방사체(emitter)의 적외선 강도를 조절하는

방식

적외선 신호의 강도에서의 변이는 직접적으로

동급의 전기적 신호로 전환하는 검출기에 의해

수신

이러한 작동 모드를 IMDD (Intensity Modulation with

Direct Detection)라고 함

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적외선 장치 (3)

적외선 방사체에는 두 가지 종류, 즉 레이저 다이오드와 빛

방출 다이오드(LED)가 있음

레이저 다이오드는 광섬유 전송 시스템에서 광범위하게 이용

매우 작은 주파수 대역(약 1 ~ 5 nm)을 가진 빛을 생성시키고, 빛이 적은

장소에서 사용될 때 아주 높은 전력밀도를 얻을 수 있음

LED는 25 ~ 100mm 사이의 주파수 대역을 갖는 빛을 만들어냄

LED의 이용 가능한 변환 주파수는 20MHz로 제한 10Mbps까지의 최대

비트 전송률을 얻을 수 있는 값

10Mbps까지 비교적 적은 비용이 소요되는 LED 사용

10Mbps 이상의 보다 높은 비트율을 요구할 때 레이저

다이오드 사용

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