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정보통신공학
정보통신공학
2012. 1
2012. 1학기
학기
14
14장
장 WPAN
WPAN과
과 WiBro
WiBro 기술
기술
김용화
(yhkim@mmu.ac.kr)
목차
목차
1
2
3
1
2
홈 네트워킹 및 WPAN에 대한 개념을 이해하고 IEEE 802.15 WPAN 기술의 종류와 특성에 대해 이해한다 IEEE 802.15.1 블루투스 프로토콜의 구조 및 각 계층의 기능과 초광대역(UWB) 기술에 대해 학습한다.2
3
와이브로 기술의 개념과 기능 그리고 서비스 특성에 대하여 알아본다. 2WPAN
WPAN과
과 홈네트워킹
홈네트워킹 기술
기술
• 등장배경
• 최근 홈 네트워크 및 유비쿼터스에 대한 관심이 크게 증가하면서
10 m 내외의 단거리에서 사용하는 개인 무선네트워크에 대한 해 결방안으로 WPAN (WPAN, Wireless Personal Area Network) 기술에 대한 관심이 커지고 있음.
• WPAN이란?
• 무선링크를 사용하는 개인영역 무선 네트워크 • PC, 개인 휴대 정보 단말기, 무선 프린터, 저장 장치, 무선 전화기, 페이저, 셋톱 박스 등 다양한 종류의 전자 장비들과 같은 휴대용 장 비들을 지원하기 위해 설계된 근거리 무선 네트워크로서 정의 • 대표적인 WPAN 기술로 분류되는 ZigBee 기술, 초광대역 기술, 블루투스 기술 등은 이동 통신 단말기는 물론, 홈 오토메이션, 홈 엔터테인먼트 제품 등 (홈 네트워킹)에서 널리 사용. 3WPAN
WPAN 기술의
기술의 분류
분류
• WPAN 기술의 분류
• 저속 WPAN 기술 • 무선 센서네트워크에 주로 응용되어 사물에 내재되거나 혹은 부착, 착용할 수 있는 소형, 경량, 저비용, 저전력 및 간편한 휴대 등의 특 성을 갖춘 센서노드들 간의 네트워킹을 제공하는 기술. • 고속 WPAN 기술 • 저속 WPAN 기술의 특성을 포함하고, 또한 PC 주변기기, 가전기기, 이동성 기기간의 고속 데이터 전송을 가능하도록 하는 기술3
WPAN
WPAN 표준
표준
•
IEEE 802.15.1 블루투스 TG(Task Group)의 블루
투스 기술
•
IEEE 802.15.2 주파수공존 TG의 주파수공존 기술
•
IEEE 802.15.3 고속 WPAN TG의 UWB(Ultra
Wideband) 기술
•
IEEE 802.15.4 저속 WPAN TG의 지그비(ZigBee)
기술
•
IEEE 802.15.4 메쉬(mesh) 네트워킹기술과
SGmBAN(Study Group Medical Body Area
Network)위원회의 BAN기술에 대한 표준 등
5
IEEE 802.15 WPAN
IEEE 802.15 WPAN 기술
기술 특성
특성
WPAN
WPAN과
과 무선
무선 LAN
LAN과의
과의 비교
비교
•
무선 LAN
• 노트북 컴퓨터와 같은 휴대형 장치들로 구성 • WPAN에서 처럼 저전력과 이동성이라는 특성은 강조되지 않음.•
커버 범위와 전력소모
• 무선 LAN의 경우: 100 mW의 전송전력을 사용했을 때 100 m 정도 • 무선장치에 의한 전력소모가 커서 휴대형 장치들이 고정된 장소에서 사용하 도록 설계 • WPAN의 경우: 1 mW의 전력으로 10 m 정도의 커버범위를 가지며, 주 로 배터리를 사용하고 전력소모가 낮음.•
WPAN 장치
•
하나 혹은 다수의 다른 장치들과 연결이 가능하고,
저렴
•
저소비 전력과 서비스 품질을 효과적으로 만족시키
는 네트워크 구성 가능
7ZigBee
ZigBee 기술
기술
•
저가이면서 하나의 칩셋으로 구성할 수 있고, 매우 저전
력이며, 다수의 노드들 간에서 자가
구성(self-organizing)기능을 갖춘 애드혹 네트워크에 대한 필
요성 대두.
•
2000년에 IEEE 802.15 워크그룹에서 ZigBee 기술
표준이 제안되어, 2003년에 12월 IEEE 802.15.4 표
준으로 채택.
•
IEEE 802.15.4/LR-WPAN)
• WLAN 또는 블루투스에서는 고려하지 못했던 아주 낮은 전력 소모와 가격으로 산업용, 가정용, 의학용 응용을 목표로 제정5
ZigBee
ZigBee 기술
기술
ZigBee Stack Utility MAC Layer Data Link Layer Network Layer Application interface Application MAC Layer PHY Layer ZigBee Modem 9 ZigBee Stack무선네트워크
무선네트워크 기술
기술
(WLAN/WMAN/WPAN)
(WLAN/WMAN/WPAN)의
의 특성
특성 비교
비교
10블루투스
블루투스 ((Bluetooth)
Bluetooth) 기술
기술
• 블루투스의 개념
• IEEE 802.15.1 블루투스 표준 • 휴대폰, MP3 플레이어 등 모바일 기기와 가정용 오디오 헤드세트, 차 량용 오디오까지 확대 적용. • [그림] 블루투스(Bluetooth 2.0) 기술을 이용한 스테레오 헤드셋 제품 11블루투스
블루투스 구조
구조
• 피코넷이란? 하나의 주(master) 디바이스와 7개까지의 종속 (slave) 디바이스로 구성된 기본 네트워크 단위 • 종속 디바이스의 동작 • 주 디바이스가 폴링(polling) 신호를 보냈을 경우 • 주 디바이스가 이전 패킷에 대하여 브로드캐스트 패킷을 보냈을 경우, • 종속 디바이스가 미리 예약을 하였을 때에만 데이터 전송이 가 능7
•
Scatternet 이란?
•
피코넷은 최대 7개까지의 종속 노드로 구성되는데, 만일 디 바이스 수가 7개를 넘게 되면 여러 개로 확장되어 구성 되는 네트워크 Scatternet.•
3개의 피코넷으로 구성된 Scatternet
•
B12, B13, B23 : 브리지 역할블루투스
블루투스 Scatternet
Scatternet
13•
블루투스 물리계층(Bluetooth PHY Layer)•
블루투스 프로토콜 계층구조의 최하위 계층•
블루투스 무선(radio) 영역에서의 기술적 특성 정의•
ISM 대역인 2.4 GHz ISM 대역에서 동작•
피코넷의 구성 관리.•
링크제어기(LC, Link Controller)•
기저대역(baseband) 프로토콜 기능, 미디어접근 기능, 링 크제어 기능 등을 제어.•
링크관리 프로토콜 (LMP:Link Manager Protocol)•
서로 다른 디바이스에서 링크관리 기능 수행•
즉 링크의 설정, 링크제어 및 구성, 인증(authentication), 데이터 암호화(encryption), 저전력 모드관리 등의 기능 수 행블루투스
블루투스 프로토콜의
프로토콜의 계층구조
계층구조(1)
(1)
14•
호스트 제어기 인터페이스(Host Controller Interface) 계층•
기저대역 제어기와 링크관리 프로토콜 사이의 명령 인터페이 스 제공.•
L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol)•
기저대역 프로토콜에 대한 링크기능을 제공•
상위레벨 프로토콜에 다중화 기능, 패킷의 단편화와 재조립, QoS 등의 기능을 제공.•
RFCOMM(RF communications)•
케이블 대체 프로토콜•
L2CAP상에서 가상의 직렬포트를 구성하여, 직렬포트에 대 한 대리시행(emulation) 기능을 수행•
SDP (Service Discovery Protocol)•
SDP는 휴대형 블루투스 디바이스에서 어떤 서비스가 이용 가능한가를 찾도록 해주는 기능 제공.•
블루투스 응용•
이동전화와 통신이 가능한 핸즈 프리 헤드셋이 있으며, 무선 마우스, 무선 키보드, 무선 프린터 등에 응용.블루투스
블루투스 프로토콜의
프로토콜의 계층구조
계층구조(2)
(2)
15블루투스
블루투스 프로토콜의
프로토콜의 계층구조
계층구조(3)
(3)
9
UWB (초광대역: Ultra Wideband) 기술
• 멀티미디어 기기들의 고속 무선 데이터 접속 지원 (480 Mbps) • 다양한 이동성 응용 디바이스들 사이의 접속 지원 • UWB는 블루투스의 약 20배 정도의 전력 사용 • 블루투스보다 비트당 낮은 전력을 이용하면서도 데이터를 빠르게 전송하는 것이 가능 • UWB는 3미터 범위 내에서 동작 (블루투스의 동작범위 100미터 정도) 블루투스와 UWB 기술 비교(정리) • UWB : 매우 짧은 범위내에서 고속 데이터 전송속도를 지원하나, 높은 전력을 요 구. • 블루투스: 동작범위가 보다 더 넓고 저전력을 이용하나, 상대적으로 저속의 데이 터 전송속도를 지원 • 블루투스와 UWB기술은 서로 상이하지만, 상호 보완적인 기술
블루투스와
블루투스와 UWB
UWB 기술
기술
17근거리
근거리 무선
무선 네트워킹
네트워킹 기술의
기술의 특성
특성
비교
비교
18와이브로란?
• 와이브로(WiBro, Wireless Broadband Internet)는 무선 광대역 휴대인터넷
서비스 • 휴대형 단말기를 통하여 언제, 어디서나, 정지 및 이동 중에도 고속으로 인터넷에 접속하여 필요한 정보나 멀티미디어 컨텐츠(contents)를 이용할 수 있도록 하는 데이터통신 서비스.
와이브로
와이브로((WiBro
WiBro)
) 기술
기술
19 와이맥스 등장 배경•
Wi-Fi의 최대 단점은 커버리지가 협소하고, 이동하며 사용할 수 없다는 점•
넓은 지역에서 무선 브로드밴드 네트워크를 구축하기 위한 새로 운 무선 데이터통신 기술에 대한 필요성으로 등장 와이맥스 (WiMAX) : 802.16 규격•
802.16a는 고정형 와이맥스로 2~11GHz의 대역을 사용하며, 75 Mbps의 전송속도•
개활지에서 45 km, 도심에서 2 km까지 커버리지를 구현.•
802.16e는 기존 802.16a에 이동성을 강화한 것•
시속 60 km에서도 15 Mbps 속도로 데이터 통신이 가능 와이맥스•
기존의 Wi-Fi에 비해 그 기능과 커버리지가 확장된 개념의 기술•
고정 무선서비스 기술과 이동 무선서비스 기술(모바일 와이맥스) 로 구분와이맥스와
와이맥스와 와이브로
와이브로
11
•
와이브로는 모바일 와이맥스에 해당하는 표준, 우리나
라가 독자적으로 개발한 기술.
•
와이브로는 2.3 GHz 주파수 대역을 이용하여 60
km/h 이상 이동 시에도 끊김 없는 무선인터넷 서비스
의 제공이 가능. ( 가입자당 전송속도는 약 1 Mbps)
•
휴대인터넷(와이브로) 서비스의 데이터 전송률은 무선
전화보다 높고, 이동성은 무선 LAN보다 높음
•
와이브로는 전파 전달 거리가 최대 30마일(48 Km)
•
무선 LAN인 와이파이(WiFi)의 신호 전송거리 :
200피트
와이브로
와이브로 기술
기술 및
및 서비스
서비스 특성
특성(1)
(1)
21와이브로
와이브로 기술
기술 및
및 서비스
서비스 특성
특성(2)
(2)
22와이브로 서비스(정리)
•
전송속도와 이동성, 저렴한 요금, 다양한 콘텐츠 등•
와이브로의 전송속도는 현재 ADSL(약 1 Mbps) 정도의 전송속 도가 가능하여, 이동통신사의 무선 인터넷이나 3.5G HSDPA보 다 데이터 전송에 유리.•
와이브로는 이동 중에도 사용이 가능. 와이브로 서비스의 분류•
미디어 서비스 : 웹 미디어, VOD(주문형 비디오), 주문형 음악, 게임, P2P(peer-to-peer) 서비스 등•
데이터 서비스 : 전자학습(e-learning), 전자뱅킹(e-banking), 웹 탐색 등.•
통신서비스: 웹 메시지 서비스, 비디오폰 서비스, 이메일과 같은 서비스를 포함.와이브로
와이브로 서비스의
서비스의 분류
분류
23와이브로
와이브로 서비스
서비스
13
•
WPAN 기술은 속도의 차이를 기준으로 저속의 무선 센서네트워킹 기술과 고속의 미디어데이터 전송기술로 구분.
•
WPAN 표준은 IEEE 802.15.1 블루투스 기술, IEEE802.15.2 주파수공존 기술, IEEE 802.15.3 초광대역(UWB) 기술, IEEE 802.15.4 지그비 기술, IEEE 802.15.4 메쉬 네트 워킹 기술과 BAN 기술 등에 대한 표준으로 구분.
