[정보통신공학]10 무선LAN

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정보통신공학

2012. 1

2012. 1학기

학기

Chapter 13

Chapter 13 무선

무선 LAN

LAN과

과 IEEE 802.11

IEEE 802.11 프로토콜

프로토콜

김용화

(yhkim@mmu.ac.kr)

1. 무선 LAN(Wireless LAN)과 무선 미디어

2. 무선 LAN의 전송기술

3. IEEE 802.11 WLAN 표준화

학습

학습 목표

목표

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무선

무선 LAN

LAN과

과 무선

무선 미디어

미디어

• 무선 LAN 기술이란?

• 어느 기관 내의 사용자로 하여금 어느 곳에서든지 어떠한 물리적인 연결 없이도 기관 내의 네트워크에 접속이 가능하도록 하는 새로운 LAN 기술 • 무선접속장치(AP:Access Point)가 설치된 곳의 일정 거리 안에서 두 대 이상의 컴퓨터가 무선으로 연결된 상태의 LAN • 전자기파 기반의 주파수도약 확산스펙트럼 기술이나 또는 직접시 퀀스 확산스펙트럼 기술, 혹은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Modulation) 변조 기술을 사용하여, 제한된 지역 안에 있 는 장치나 기기끼리 상호간 데이터통신을 가능하게 하는 LAN 기술 • OFDM은 직교 주파수 분할 다중화 방식으로, 기본적으로는 FDM 과 동일하나 모든 부대역(sub band)이 주어진 시간 동안 하나의 전 송측에 의해 사용되는 변조방식 4

무선

무선 LAN

LAN

• 무선 LAN을 이용하면 무선접속장치가 설치된 곳을 중심

으로 일정 거리 이내에서 PDA나 노트북 컴퓨터를 통해

초고속 인터넷을 이용할 수 있음

• 무선주파수를 이용하므로 물리적 회선은 필요 없으나,

PDA나 노트북 컴퓨터에는 무선 LAN 카드가 장착되어 있

어야 함.

• 무선접속장치(AP) 필요

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무선

무선 LAN

LAN과

과 관련된

기술적 사항들

사항들

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무선

무선 미디어

미디어--무선장애

무선장애

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무선

무선 LAN

LAN의

의 전송기술

전송기술

• IEEE 802.11 물리 계층(Physical layer)

• IEEE 802.11 물리 계층은 각 비트를 신호로 변환하는 것에 대한 명 세(specification)를 정의 • 적외선 주파수에 대한 명세와 무선(radio) 주파수에 대한 명세로 구 분되며, 802.11 FHSS, 802.11 DSSS, 802.11a OFDM, 802.11b HR-DSSS, 802.11g OFDM 등 5개의 기술 표준으로 구분 8

주파수

주파수 도약

도약 확산스펙트럼

확산스펙트럼

• 주 파 수 도 약 확 산 스 펙 트 럼 (FHSS: Frequency-Hopping

Spread Spectrum) 기법이란?

• 2.4 GHz ISM 주파수 대역(band)에서 전송 신호를 만드는 기법 • 전송측은 하나의 캐리어 주파수를 사용하여 일정시간 동안 데이터 를 만들어서 전송 • 그 다음은 또 다른 캐리어 주파수로 도약하여 변경된 주파수를 사용 하여 데이터를 만들어서 첫 번째와 같은 시간동안 데이터를 전송 • 이러한 방법으로 n번 반복해서 수행한 다음에는 다시 첫 번째 과정 부터 반복

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IEEE 802.11 DSSS

IEEE 802.11 DSSS 표준

표준

• IEEE 802.11 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 표준은 2.4 GHz ISM 대역에서의 신호 생성을 위한 직접시퀀스 확산스펙트럼에 관한 것

• 전송측의 원시(source) 데이터는 Pseudorandom binary sequence와 XOR를 수행

• Pseudorandom binary sequence는 짧은 주기의 펄스로 구성되는데, 이를 칩핑 시퀀스(chipping sequence) 혹은 의사 잡음(Pseudo-noise) 시퀀스라 함 • 원시 데이터와 칩핑 시퀀스와의 XOR은 보다 넓은 주파수대역을 갖 는 신호로 만듬 10

IEEE 802.11 MAC

IEEE 802.11 MAC 계층

계층

• 무선 LAN과 숨겨진 단말문제

• B는 기지국(base station),혹은 AP(access point)

• A 단말기와 C 단말기는 기지국 B의 신호감지 영역(coverage area) 내에 있음. • A 단말기는 C 단말기의 신호감지 영역 밖에 있고, 또한 C 단말기는 A 단말기의 신호감지 영역 밖에 있음. • A 단말기가 기지국 B와 데이터를 주고받는 경우 • 먼저, 기지국 B가 A 단말기로 데이터를 전송하는 경우 C 단말기는 기지국 B의 신호를 감지할 수 있으므로 무선 미디어의 사용이 가능 해질 때까지 기다림 • 그러나 A 단말기가 기지국 B로 데이터를 전송하는 경우, C 단말기 는 A 단말기의 신호를 감지할 수 없으므로 무선 미디어가 사용 가 능한 상태라고 판단하여 데이터를 전송하게 됨 ---> 데이터 충돌 (collision)이 발생 • “숨겨진 단말문제”(C 단말기 입장에서 A 단말기는 숨겨진 상태이기 때 문) 이러한 문제 해결하기 위해서 CSMA/CA는 RTS(request to send) 와 CTS(clear to send)라는 신호를 사용.

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6

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CSMA/CA

CSMA/CA 기법

기법 ((숨겨진

숨겨진 단말

단말)

)

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노출된

노출된 단말문제

단말문제

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CSMA/CA

CSMA/CA 기법

기법

• 전송측(source) 단말기가 목적

지 단말기로 데이터를 전송하고

자 하는 경우.

• 전송측 단말기는 무선 미디어의 상 태를 확인하여 사용 가능하면, 목적 지 단말기로 RTS라는 메시지를 보 냄. • 목적지 단말기가 데이터 전송할 준 비가 되면, CTS 신호를 전송측으로 보냄. • 이때 RTS 혹은 CTS 신호를 감지한 다른 모든 단말기들은 RTS 혹은 CTS 신호에 포함된 정보로부터 NAV시간을 계산하고 NAV 타이머 를 설정하여 그 시간 동안 미디어 사 용을 제한. 14

IEEE 802.11

IEEE 802.11 프레임

프레임 구성

구성

• 기간(D, duration)영역: NAV의 값 설정시 사용되는 전송 기간과 관련. • 주소(address) 영역: 각각 6바이트 길이의 4개 주소(Address 1, Address

2, Address 3, Address 4)영역이 있음

• 순서제어(SC, sequence control) 영역: 흐름 제어에 사용되는 프레임의 순서 번호가 들어감

• 프레임 본체(frame body): 0에서 2,312바이트 길이로 구성 • FCS: CRC-32 오류 검출 시퀀스를 포함.

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8

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IEEE 802.11 WLAN

IEEE 802.11 WLAN 표준화

표준화

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IEEE 802.11

IEEE 802.11 무선

무선 LAN

LAN 기술표준

기술표준

• IEEE 802.11a (35m커버)

• IEEE 802.11a는 5 GHz UNII (UNlicensed National Information Infrastructure) RF 주파수 대역(band)에서 동작하는 물리 계층과 MAC계층의 표준규격으로, 1999년에 발표됨. • OFDM이라는 방식을 이용하여 최소 6 Mbps에서 최대 54 Mbps까지 데 이터 전송률이 가능.

• IEEE 802.11b (WiFi) (38m커버)

• IEEE 802.11b는 기존 2.4 GHz 대역을 사용하는 무선 LAN의 낮은 전송 률(1Mbps 와 2 Mbps의 전송률)을 보완하는 규격으로, 5.5 Mbps와 11Mbps의 물리 계층(PHY)에서의 전송률을 제공. • 현재 2.4 GHz ISM 밴드를 이용하고 DSSS방식으로11 Mbps의 전송속 도를 제공

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IEEE 802.11

IEEE 802.11 무선

무선 LAN

LAN 기술표준

기술표준 특성

특성 비교

비교

표준안 특 성 802.11a • 5 GHz 대역에서 6~54 Mbps의 전송속도 • OFDM 방식, 멀티미디어 지원 • 35 m 커버범위 • 주파수 간섭이 상대적으로 적음 802.11b • 2.4 GHz에서 11 Mbps의 전송속도 • DSSS방식, 표준 802.11 MAC 구조에 기반 • 802.11a보다 넓은 38 m 커버범위 802.11d • 새롭게 논의되는 표준 • 미국 이외의 규제영역에서 관련 장비 채택 허용 802.11e • QoS 지원 802.11g • 54 Mbps까지의 전송속도, OFDM • 2.4 GHz에서 38 m의 커버범위 802.11h • 5 GHz 대역에서 전파 간섭을 방지하는 DFS와 TCC기능 지원 802.11i • 보안기능 향상, AES 채택 802.11n • 600 Mbps까지의 전송속도, OFDM • 2.4 GHz 또는 5 GHz 에서 70 m의 커버범위 • 2010년 6월 완료예정 (차세대 무선 LAN 표준) 18

IEEE 802.11 TG

IEEE 802.11 TG의

의 연대표

연대표

(Timeline)

(10)

10

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요약

요약(1)

(1)

• 무선 LAN(Wireless Local Area Network)이란 어느 기관내의 사

용자로 하여금 어느 곳에서든지 어떠한 물리적인 연결 없이도 기

관내의 네트워크에 접속이 가능하도록 하는 새로운 LAN 기술.

• 무선 LAN을 구성하는 방식 중 하부구조(Infrastructure) 방식은

유선 LAN과 연결되어 있는 서버 컴퓨터와 접속하기 위해서

AP(access point)를 사용

• 애드혹(Ad-hoc) 방식은 AP와 같은 장치의 사용 없이 무선 장치

들을 직접 연결하여 구성하는 방식

• 무선주파수는 라디오, 텔레비전과 셀룰러 전화 네트워크와 같은

많은 응용에서 광범위하게 이용되는데 무선 스펙트럼 사용시 정

교한 제어가 필요.

• IEEE 802.11 물리 계층은 각 비트를 신호로 변환하는 것에 대한

명세 (specification)를 정의

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