컴퓨터 네트워크 무선 네트워크 기술 (Wireless Network)

1. 컴퓨터 네트워크무선 네트워크 기술(Wireless Network) 20062479 오 헌경 20071683 이 재훈 20071754 최 태순

2. 무선 네트워크란? • 무선 네트워크의 장-단점 • 무선 네트워크 기술 • 이동 통신 기술 • 무선 통신 목차

3. 신호를 전하는 케이블 대신에 전파를 이용하는 통신 네트워크를 통틀어 이르는 말이다. 1. 무선 네트워크란?

4. 무선 네트워크의 특징 • 신호 세기 감소 : 송신자와 수신자 사이의 거리가 증가함에 따라 신호 세기가 감소. • 다른 근원지들로부터의 간섭 : 동일 주파수 대역으로 전송하면 무선 전파 근원지들은 서로 간섭 현상을 일으킴. • 다중경로 전파 : 송신자와 수신자 간에 경로 길이가 다른 여러 경로를 거쳐가는 현상. 1. 무선 네트워크란?

5. 장점 • 호환성: 기존에 유선네트워크와 달리 무선은 표준규격을 준수한 제품이라면 타 제품과 완벽하게 호환이 됩니다. • 사용자 편리성 :특별히 복잡한 배선을 하지 않아도 되며 관리자들은 무선랜 의 이동성을 이용하여 어느 곳이든 전체 네트워크를 관리 감독 할 수 있습니다. • 단점 • 유선 랜에 비해 상대적으로 낮은 전송속도. • 한정된 무선 주파수를 공용 사용함에 따라 신호 간섭이발생. 2. 무선 네트워크의 장-단점.

6. 이동 통신 기술 3. 무선 네트워크 기술

7. AMPS AMPS(Advanced Mobile Phone System)1세대 – 아날로그 이동 통신 표준 3-1 이동 통신 기술(1G)

8. 벨 연구소에서 개발 되었고 1983년 미국, 1986년 이스라엘, 1987년 호주에서 공식적으로 발표되었다. • AMPS는 1980년대부터 2000년대까지 북미와 다른 지역의 주된 아날로그 이동 전화 시스템이었다. • 2008년 2월 18일자로 미국에서 해당 주파수는 더 이상 AMPS를 지원하지 않았고, AT&T와 Verizon 같은 회사는 서비스를 영구적으로 중단하였다. 호주에서는 2000년 9월에 AMPS 서비스가 중단되었다. • 국내에서는 1984년 5월 한국이동통신서비스주식회사(현 SKT)가 AMPS 셀룰러(*)시스템으로 차량전화 서비스를 개시하고 1999년 중단되었다. 3-1 이동 통신 기술(AMPS)

9. 특징 • 아날로그 주파수 변조(FM) 방식을 사용. • 각 채널당 대역폭은 30kHz 이격. • 주파수 분할 다중 접속(FDMA*) 방식. • 통화 채널과 별도의 제어 채널을 사용. • 기지국 사이를 이동하면서 통화할 때 통화 채널 전화기능이 있어 통화 절단 없이 연속적인 통화가 가능. 3-1 이동 통신 기술(AMPS) * FDMA [ frequency division multiple access ] : 데이터 통신에서, 전송 하고있는 신호의 대역폭보다 전송 매체의 사용 가능한 대역폭이 더 클 때, 사용 가능한 대역폭을 주파수 단위의 영역으로 나누어 사용하는 것을 말한다.

10. 단점 • 통신할 때 자신의 신호와 다른 방해신호가 동일한 주파수로 섞이면 혼신이 생기고 주파수를 효율적으로 사용할 수 없음. • 증가하는 사용자수를 감당하기 어려움. 3-1 이동 통신 기술(AMPS)

11. CDMA CDMA(Code Division Multiple Access - 코드 분할 다중 접속)2세대 이동 통신 3-1 이동 통신 기술(2G)

12. 특징 • SMS/E-Mail 등의 데이터 전송 가능. • 개인간의 간섭/보안에 강하다. • 코드화된 신호를 직접 확산함으로 인접 기지국 사이의 신호 간섭이 적다. • 소프트 핸드오프(Soft Hand-off*) : 하나의 기지국이 이동전화 이용자의 신호를 가지고 있다가 다른 기지국이 신호를 접수 받은 뒤 기존 신호를 끊는 방식. • 단말기 소비전력이 적은 편이다. • 레이크 수신기(지연이 있는 신호를 구분할 수 있는 수신기)를 사용할 수 있다. • 단말기와 기지국 간에 시간이 정확하게 동기화되어 있어야 한다. 3-1 이동 통신 기술(CDMA) * 핸드오프[Hand-Off] : 통화 채널을 자동으로 전환해 주는 기능을 일컫는 용어.

13. 국내 발전 과정 CDMA One(IS-95) CDMA2000 1xRTT (IS-2000) EV-DO RevA,B 3-1 이동 통신 기술(CDMA)

14. CDMA One(IS-95) • 음성 통화만 가능. • 여러 사용자들이 하나의 주파수를 분할해 사용하는 시스템. 1993년 IS-95로 표준화 되었고 1996년 우리나라에서 첫 상용 서비스를 시작했다. • 소수의 셀로 많은 이동전화기의 번호에 서비스를 제공할 수 있게 함으로 CDMA 기반의 규격은 주파수 분할 다중방식의 TDMA* 기반의 표준 또는 다른 구형 셀룰러 표준보다 중요한 경제성을 보유. 3-1 이동 통신 기술(CDMA) * TDMA[Time Division Multiple Access] : 데이터 통신에서, 하나의 중계기에 여러 사용자가 접속하여 동시에 데이터를 송수신 할 수 있게 해주는 기술이다. 동일한 주파수를 작은 시간들로 나눠서, 사용자는 자신에게 주어진 시간에 주파수를 독점하게 된다.

15. CDMA20001xRTT(IS-2000) • 미국 퀄컴이 독자적으로 개발한 IMT-2000 기술표준. • 2000년 5월 국제통신연합(ITU)으로부터 5개 기술표준으로 공식 중 하나로 채택됐다.  • 기존의 국내 PCS사업자는 14.4Kbps의 전송속도를 기반으로 한 'IS-95A'로, 셀룰러 사업자는 9.6Kbps의 전송속도를 기반으로 'IS-95'로 서비스를 제공해왔다. 그러다 99년 가을부터 IS-95B시스템을 이용한 고속 무선 데이터 통신 서비스를 실시해왔다. 'IS-95B'는 기존에 10Kbps에 머물렀던 무선 데이터전송속도를 64Kbps로 업그레이드 시킨 것이다. 3-1 이동 통신 기술(CDMA)

16. CDMA2000 1xEV-DO (IS-856), Rev.A, B WCDMA(Wideband CDMA)3세대 이동 통신 3-1 이동 통신 기술(3G)

17. CDMA2000 1xEV-DO(Evolution Data Optimized) (IS-856) • 주파수 채널 구조는 기존 시스템과 동일하게 유지. • 고속, 대용량 데이터 전송에 최적화된 무선 접속 기술 표준. • 음성 서비스 배제로 모든 채널은 시분할 다중화되며, 기지국은 항상 최대출력으로 송신. • CDMA 기술에 TDM*의 장점을 이용하여 사용자에게 데이터 전송. • 채널 환경에 따른 가변적인 data rate 할당 : 38.4 Kbps - 2.4 Mbps. • 인터넷 트래픽 특성에 적합한 비대칭 링크 구조. • 다양한 변조 방식을 이용하여 채널환경 변화 대응. • 고속의 실시간 멀티미디어 서비스 제공. • CDMA2000 1x와 1xEV-DO 간의 핸드오버 지원. • 이중모드 단말기로 음성 및 고속 패킷 데이터 서비스 제공. 3-1 이동 통신 기술(CDMA) * TDM [ time division multiplexer ] : 컴퓨터 통신에서, 하나의 통신회선을 여러사람이 동시에 사용할 수 있게 하기 위해 사용하는 방식이다. 사용자들이 회선을 사용하는 시간을 나누어, 순서대로 돌아가며 짧은 시간씩 회선을 사용하게 된다.

18. CDMA2000 1xEV-DO(Evolution Data Optimized) (IS-856) • Rev.A , Rev.B : 기존 EV-DO에서 개량하여 데이터 전송속도를 높인 기술. • Rev.A : 하향 3.1Mbps 상향 1.8Mbps. • Rev.B : 하향 9.3Mbps 상향 5.4Mbps. 3-1 이동 통신 기술(CDMA)

19. 3-1 이동 통신 기술(CDMA) CDMA 기술 발전에 따른 데이터 전송률

20. WCDMA(Wideband CDMA) • USIM기반 이동통신 서비스: USIM chip으로 가입자 인증. • 저장매체, 금융, 전자주민증 등이 탑재된 통합 매체로 활용이 가능함 • 영상전화 및 영상부가서비스: 기존의 '듣고/말하는 전화'에서 '보고/말하는 전화'로 진화. • 자유로운 글로벌 로밍: 전 세계적으로 가장 많이 사용하는 글로벌 표준. • 고속/저가의 데이터 서비스: 저비용/고성능 장비를 사용. • 서로 다른 QoS*를 가지는 2개의 서비스를 동시에 제공하는 기술로서, Circuit Switching방식의 음성호와 Packet Swtiching방식의 data호 접속이 동시에 가능하며, 이를 활용한 다양한 서비스 제공가능 3-1 이동 통신 기술 * QoS [ quality of service] 서비스 품질 - 통신 네트워크에서 데이터를 전송하는 품질을 나타내는 규격.

21. WCDMA(Wideband CDMA) : 다운로드2Mbps 업로드 384Kbps. • HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) : 다운로드 14.4Mbps까지 상향. • HSUPA(High Speed Uplink Packet Access) : 업로드를 5.8Mbps까지 상향. • HSPA(High Speed Packet Access) : 현재 일반적인 3G를 나타내며 HSDPA와 HSUPA가 합쳐진 기술. • HSPA+: HSPA를 다운로드는 21Mbps, 업로드는 11Mbps까지 발전시킨 3.5G내지 3.9G라고 불림. 3-1 이동 통신 기술(W-CDMA)

22. 3-1 이동 통신 기술(W-CDMA) W-CDMA 기술 발전에 따른 데이터 전송률

23. 3-1 이동 통신 기술 LTE(Long Term Evolution) Wibro(Wireless Broadband Internet) 4세대 이동통신

24. LTE(Long Term Evolution) • LTE는 WCDMA기반의 3세대 이동통신기술을 장기적으로 발전 진화시킨 기술. • 현재 3G 통신규격으로 널리 보급된 WCDMA의 확장기술로 OFDMA*(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)과 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output:다중 안테나 기술)가 핵심 요소. • 위의 2가지 기술을 얹어 전송속도와 주파수 이용효율을 높이고 Network를 수평적으로 구성해 전송지연시간 단축. • 채널 대역폭은 1.25~20㎒이며, 20㎒ 대역폭을 기준으로 하향링크의 최대 전송속도는 100Mbps, 상향링크의 최대 전송속도는 50Mbps. • LTE는 WCDMA에서 발전했기 때문에 기존 Network를 활용할 수 있다. 덕분에 한 세대를 넘어오면서도 기지국 설치 등 투자비와 운용비를 크게 줄인다는 장점이 있어 통신사들이 Wibro보다 많이 이용. • 단말기와 시스템 사이에 신호 지연시간을 기존의 3세대 이동통신(HSPA)의 2ms보다 빠른 1ms, 이동할 때 속도는 최고 350km/h까지 보장. 3-1 이동 통신 기술(LTE) * OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access - 직교주파수 분할 다중접속) : 다중반송변조(Multi-Carrier Modulation- 데이터를다수의 컴포넌트로 나누어 각각의 반송파 신호에 실어 보내는 데이터 전송 방식)방법의 일종이다. 이 통신방식은 주파수에 따라 다른 이득과 잡음효과를 가진 채녈의 주파수대역을 여러개로 나누어 각 대역마다 적절한 data bit의 개수를 할당함으로써 대역폭을 넓히지만 전력면에서 효율을 도모할 수 없다 * MIMO(Multiple-Input Multiple-Output:다중 안테나 기술) : 다중의 입출력이 가능한 안테나 시스템을 이르는 말이다.

25. Wibro(Wireless Broadband Internet) • 2002년 10월 우리나라에서 최초로 개발. • IEEE 표준 802.16e에 정의. • 해외에서는 모바일와이맥스(Mobile WiMAX)로 부름. • 120Km/h의 이동속도를 지원. • 최대 전송거리 1Km 최대 전송속도 25Mbps. • 변조 방식으로는 광대역OFDM*을 사용. • LTE가 기존 이동통신 서비스를 토대로 출발한 반면 와이브로는 자체 기술을 토대로 했기 때문에 기술 기반이 탄탄하며, 3세대 이동통신(HSPA)과 무선랜의 장점을 합친 덕분에 속도는 180Mbps 무선랜에 가깝고 기지국당 서비스 지역범위가 5~10km로 넓은 3세대 이동통신과 비슷함. • 와이브로는ITU지정 3G 이동통신의 6번째 기술표준이고 국내에서는 처음 상용화한 3.9세대 이동통신기술. 3-1 이동 통신 기술 * OFDM[Orthogonal Frequency Division Multiplexing - 직교주파수분할 ] : 고속의 송신 신호를 다수의 직교(Orthogonal)하는 협대역(데이터 통신에 사용되는 주파수 대역 중에서 음성 신호에 비해 대역폭이 좁은 대역. 소량의 데이터만을 전송할 수 있다) 반송파(라디오나 텔레비전을 비롯하여 무선통신에서 정보를 실어 보내는 사인(sine)파 또는 펄스(pulse)파)로 다중화시키는 변조 방식을 말한다

26. 2. 무선 통신 3-2. 무선 통신 기술

27. 블루투스(bluetooth) 무선 통신 기기 간에 근거리에서 저전력으로 무선 통신을 하기 위한 표준 3-2 무선 통신

28. 블루투스는 각종 전자기기 간의 통신에 물리적인 케이블 없이 무선 주파수를 이용, 고속으로 데어트를 주고받을 수 있는 무선 디지털 통신 규격. • 2.4GHz의 주파수를 사용하며, 저가격, 저전력으로 근거리 무선 통신에 활용되기 위해 고안되었다. 3-2 무선 통신(블루투스)

29. 특징 • Ad-hoc: 사전에 주소를 할당해 주지 않아도 임의로 주변의 기기들과 네트워크를 형성. • 주파스호핑: 1Mhz의 채널을 79개 설정, 1초간 1,600회 채널을 바꾸는 주파수 호핑 방법. • 전파 간섭 최소 : 스펙트럼 확산 방식을 사용하여 전파를 송신함으로 전파 간섭을 적게 받음. • 소형/저전력 : 소형이고 전력소모가 적어서 배터리 용량이 크지 않은 휴대용 기기에 적합. 3-2 무선 통신(블루투스)

30. ZigBee 저전력 ,저가의 무선통신 방식 3-2 무선 통신(ZigBee)

31. ZigBee통신은 저전력, 근거리, 저속(250K), 저가의 무선 통신 방식. • 초소형 저전력 저가격으로 경쟁력을 확보한 지그비는홈네트워크 솔루션으로 가장 적합. • IEEE802.15.4표준 중 하나로 가정 사무실 등의 무선 네트워킹 분야에서 반경 30 미터 내외의 근거리통신과 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 기술. • 각통신망은 10M정도를 기준으로 통신이 가능하도록 규정되어 있고 주파수 출력과 통신 특성에 따라 좀더 넓은 영역까지 통신이 가능. 3-2 무선 통신(ZigBee)

32. 특징 • 단순 기능이 요구되는 초소형 저전력 저가격 시장에 적합. • 저 전력으로 수 천개의 장치를 지원. • 블루투스는1비트 전송속도가 723 kbps에 비해 지그비는 전송속도가 250 kbps. • 블루투스는5개정도  네트워크 구성이 가능하지만 ZigBee는 최대 255/단일 네트워크 구성이 가능. • 네트워크 액세스 : 충돌회피를 지원하는 CSMA-CA사용(WiFi와 동일). • Qos보장 : GTS (Guaranteed Time Slot)데이터 전송 매커니즘지원. 3-2 무선 통신(ZigBee)

33. IrDA(Infrared Data Association) 적외선 무선 통신 기술 3-2 무선 통신

34. 장점 • 전파가 아닌 빛을 사용. 주파수 사용 허가가 필요 없음. • 넓은 대역폭, 높은 전송 속도. • 보안성이 뛰어남. • 소비전력이 적고 가격이 저렴. • 블루투스 보다 적은 비트 에러율(Bit Error Rate). • 지원 되는 하드웨어,소프트웨어 범위가 넓음. • 다른 전자장비와 간섭이 없음. 3-2 무선 통신(IrDA)

35. 단점 • 안개와 같은 기상현상과 대기중의 먼지에 의해 사용이 제한 된다. • 직사 광선이나 형광등 같은 여러 가지 빛들이 잡음으로 작용. • 한정된 거리. • 1:1, 30°의 좁은 각도와 거리. 3-2 무선 통신(IrDA)

36. RFID(Radio-Frequncy-IDentification) 다양한 개체의 정보를 관리할 수 있는 차세대 인식 기술 3-2 무선 통신

37. RFID는 생산에서 판매에 이르는 전과정의 정보를 IC칩에 내장시켜 이를 무선주파수로 추적할 수 있도록 한 기술로서, '전자태그' 혹은 '스마트 태그' '전자 라벨' '무선식별' 등으로 불린다. 3-2 무선 통신(RFID)

38. 특징 • 판독 및 해독 기능을 하는 판독기와 정보를 제공하는 태그로 구성. • 1초에 수백 개까지 RF태그가 부착된 제품의 데이터를 읽을 수 있다. • 활용범위도 무궁무진하다. (우리나라는 교통카드) • 단점 • 기존의 바코드는 저장용량이 적다. • 실시간 정보 파악이 불가능하고 근접한 상태에서만 정보를 읽을 수 있다. 3-2 무선 통신(RFID)

39. NFC 근거리에서 데이터를 교환할 수 있는 비접촉식 무선통신 기술 3-2 무선 통신

40. NFC는 10Cm 이내 거리에서 디바이스간 데이터를 송수신 할 수 있는 기술로 2002년 소니와NXP가 개발한 13.56cm 대 근거리 무선 통신 규격을말한다. • 현재까지는 마트에서 사용하는 결제기와 같은 기기에 적용되고 있었으나 현재 여러 이동통신사와 단말제조사를 중심으로 NFC가 각광을 받음으로서 NFC칩이 속속 상용화되고 있다. 3-2 무선 통신(NFC)

41. 특징 • 보안성이뛰어남. • 근거리통신기술 중 칩 wake-up시간이 짦음. • 3가지모드지원: Card emulator mode, RFID read/write mode, Peer-to-peer mode가 있다. 3-2 무선 통신(NFC)

42. 3가지 모드. • Card emulator mode • 외부 결제기에 핸드폰 결제 정보 제공. • RFID read/write mode • 외부 전자 칩의 정보 획득을 통한 서비스 제공. • Peer-to-peer mode • 디바이스간의 정보를 송수신 할 수 있는 서비스. 3-2 무선 통신(NFC)