컴퓨터 네트워크 7 : Wireless and Mobile Networks

1. Introduction

• wireless network 구조
  
  • 무선랜 access network
    • AP(Access Point)가 존재
    • 중계해주는 역할
  • 이동통신망 access network
    • BS(Base Staion) 기지국 존재
• wireless links 들의 특징
  
  • wifi는 범위는 좁지만 속도는 빠름
  • bluetooth는 범위도 좁고 속도도 느림
  • 이동통신망은 범위가 넓다.
• wireless network의 동작 mode
  • infrastructure mode
    • 공유기와 같은 인프라의 도움을 받아서 데이터를 주고받음
  • ad hoc mode
    • 기지국과 같은 것이 존재하지 않음

2. Wireless

• 무선 네트워크의 특징
  • 무선 링크의 에러 발생확률이 높다
  • 사용자의 이동성이 크다
• 이동통신망의 연결 동작 방식
  
  • handoff : 하나의 cell에서 거리가 멀어저 BS와 연결이 끊어지면 다음으로 가까운 cell의 BS와 연결된다.

2-1. Wireless Links and network characteristics

• Wireless Link Characterisitics
  • 신호 감소 (path loss)
  • 다른 시스템의 영향을 받음 (interference)
  • sender가 방사형으로 신호를 전파함 -> 이 특성으로 인해 receiver는 다양한 시간대의 data를 수신받아 원래의 모양과 다른 신호를 수신받게 된다.
  • SNR이 클수록 좋은 신호!
    • SNR이 높다면 BER이 낮아진다. / SNR이 고정되어있다면 BER이 가장 작은 것을 선택하기
    • SNR (Signal to Noise Ratio)
      • $SNR = \frac{S}{N}=\frac{신호전력}{잡음전력}$
    • BER (Bit Error Rate)
  • Hidden Terminal Problem
    
    • CSMA 가정
    • A->B 전송함에 있어서 idle 상태이므로 전송을 함
    • C->D 전송함에 있어서 idle 이므로 전송을 하지만 C의 전송범위는 B까지 포함하기 때문에 C->D를 수행하는 순간 B에서 충돌이 발생한다.

2-2. WiFi: 802.11 wireless LANs

• 정의

  • 공식 무선랜 표준
  • wifi라는 용어는 표준을 통과했을 때 주는 인증표시를 말한다.

• 802.11 LAN 구조
  

  • infrastructure 모드일때는 BS(=AP)의 도움을 받아 통신한다.
  • BSS(Basic Service Set)

• 802.11: Channels, association

  • AP의 admin이 사용할 수 있는 주파수를 선택하는 방식
    -> 채널을 scan 하고 beacon을 들으면서 AP를 선택함 (DHCP)
  • scan의 방식
    • passive
      • 모바일 기기는 아무것도 하지 않음
      • 각 주파수마다 beacon을 보내는지 아닌지 확인
      • 연결이 필요할 때 request 보냄 (association request)
      • response 오면 연결 (association response)
    • active
      • AP가 있는지 probe request
      • probe response
      • association request
      • association response

• 802.11 다중접속

  • CSMA/CA (2-frame)
    

    • DIFS 동안 idle 인지 확인함
    • idle 이면 전송 시작
    • busy라면 끝날때 까지 기다림
    • DIFS 동안 idle인지 확인
    • idle 이면 backoff 실행->작은 backoff 한 station이 전송 시작
      

  • RTS, CTS 방식(4-frame) -> hidden terminal 방지
    

    • A->B 과정에서 RTS를 통해 A의 전송범위에 broadcast
    • B는 CTS 응답주면서 B의 전송범위에 broadcast
    • A->B data 전송 & B->A ack 전송
      

• 802.11 frame: addressing
  

  • head에 주소가 4개인 이유는 아래 정보들를 담아야 하기 때문
    • 보내는 station의 주소
    • AP의 주소
    • 도착지 station의 주소
    • ad hoc mode를 위한 주소

• 802.11: mobility within same subnet

  • 한 subnet 아래 bss에서는 이동해도 커버가 가능하다. (작은 범위의 이동성)
  • bss1->bss2로 이동하는 것은 이동할 때마다 association을 하기 때문에 해당 기기가 이동했는지 알 수 있다.

• 802.11: advanced capabilities

  • rate adaptation
    • 와이파이의 연결상태가 좋으면 고속으로 전송하고 그렇지 않다면 저속으로 전송하는 시스템
    • 자동으로 해줌, 저속으로 전송하는 이유는 bit error를 줄이기 위해서
  • power management
    • 베터리에 의존하기 때문에 power관리를 해야함!
    • node to AP : node가 자신은 sleep 할거라고 AP에게 알려주어서 해당 node에게 전송할 필요 없게 되어 power를 save한다.
    • beacon frame : AP가 보낸 list를 확인해서 자신이 받을 packet이 없다면 해당 기기는 쉬기