[DCN] Ep 9. Wireless LANs

Data Communications and Networking, 5th Edition By Behrouz .A Forouzan, McGraw-Hill Education

지난 두 챕터들에서는 유선 LAN과 WAN에 대해서 설명했다. (MAC, Wired LANs 추후 작성 예정).
이번 챕터에서는 무선 LAN과 WAN에 대해서 알아보자.
우리는 무선 LAN의 2가지 유형에 대해서 공부한다.
첫 번째는 IEEE 802.11 프로젝트(때때로 wireless Ethernet이라 불리는)에 의해 정의된 무선 LAN이다.
두 번째는 PAN(personal area network, 개인통신망)이라 불리는 개인 무선 LAN(개인통신망), Bluetooth이다.

이번 챕터는 3가지 섹션으로 나뉜다.

• 무선 LAN의 일반적인 문제점들을 소개하고 유선과 무선 네트워크를 비교한다. 해당 섹션은 무선 네트워크들의 성격과 이러한 유형의 네트워크에 접속 방식에 대해서 설명한다.
• IEEE 802.11 프로젝트에 의해 정의된 무선 LAN에 대해서 설명한다. 해당 LAN의 유형의 구조를 정의하고 CSMA/CA를 사용하는 MAC 계층에 대해서 설명한다. 이후, 주소 지정 매커니즘에 대해서 설명하고 데이터-링크 계층에서 사용되는 다른 패킷들의 유형에 대해 설명한다.
  마지막으로, 이러한 해당 유형의 네트워크가 사용하는 물리 계층 프로토콜들에 대해서 설명한다.
• PAN으로 간주되는 Bluetooth기술에 대해서 설명한다. 주소 지정 매커니즘과 패킷 구조에 대해서 설명한다.
  해당 프로토콜에서 사용되는 다른 계층들은 또한 간략하게 설명하고 다른 유,무선 LAN에서의 것들과 비교한다.

15.1 인트로 (Introduction)

무선 통신은 가장 빠르게 성장하고 있는 기술들중에 하나이다. 전선의 사용 없이 기기를 연결하는 것에 대한 수요는 모든 곳에서 증가하고 있다. 무선 LAN은 대학 캠퍼스, 회사 건물, 그리고 많은 공공장소에서 찾을 수 있다. 무선 LAN과 관련된 특정 프로토콜에 대해서 이야기하기 전에, 일반적인 내용에 대해서 알아보자.

15.1.1 구조적 비교 (Architectural Comparison)

먼저 유선 LAN에 대해서 공부할 때 우리가 알아봐야 할 필요가 있는 것들에 대한 몇가지 아이디어를 주기 위해서 유선 LAN과 무선 LAN의 구조를 비교해보자.

전송 매체 (Medium)

첫 번째 차이점은 전송매체이다. 유선 LAN에서는, 호스트와 연결하기 위해서 전선을 사용했다. 7장에서는, Ethernet의 세대를 통해서 다중 접속에서 점-대-점 접속으로 변화했다는 것을 보았다. L2 스위치를 가지는 교환형(switched) LAN에서는, 호스트들 간의 통신은 점-대-점 전이중(full-duplex) 통신이다. 전송 매체가 공기인 무선 LAN은, 신호는 브로드캐스트이다. 무선 LAN에 있는 호스트들이 서로 통신을 할 때, 같은 전송 매체를 공유한다(다중 접속). 매우 드물게, 우리는 매우 제한된 대역폭과 양방향 안테나를 사용함으로써 두 무선 호스트들 간의 점-대-점 통신을 생성할 수 있을 것이다.
하지만, 이번 챕터에서 우리가 설명할 것은, MAC 프로토콜을 사용할 필요가 있는 다중 접속 전송매체이다.

호스트 (Hosts)

유선 LAN에서, 호스트는 항상 NIC(Network Interface Card)와 연관된 고정된 링크 레이어 주소와 함께 네트워크에 연결된다. 물론 호스트가 인터넷의 한 지점에서 다른 지점으로 이동할 수 있다. 이러한 경우에, 링크 계층 주소는 변하지 않지만, 네트워크 계층 주소는 변한다. (19장에서 알아보자)
하지만, 호스트가 인터넷 서비스를 사용하기 이전에 물리적으로 연결될 필요가 있다.
무선 LAN에서는 네트워크에 물리적으로 연결되어 있지 않다. 자유롭게 이동할 수 있고 네트워크가 제공하는 서비스를 이용할 수 있다. 그러므로 유선 네트워크와 무선 네트워크의 이동성(Mobility)은 완전히 다른 문제이다.

격리된 LAN (Isolated LANs)

격리된 LAN의 개념은 무선에서의 격리된 LAN과 다르다.
유선의 격리된 LAN은 (이더넷의 최근 세대에서) L2스위치를 이용하여 연결된 호스트들의 집합이다.
무선의 격리된 LAN은 ad hoc network라고 불리는 서로 자유롭게 통신하는 호스트들의 집합이다.
L2 스위치의 개념은 무선 LAN에서 존재하지 않는다.

그림 15.1은 서로 다른 유형의 격리된 LAN을 나타낸다. (유, 무선)

다른 네트워크들과의 연결 (Connection to Other Networks)

유선 LAN은 라우터를 사용하는 인터넷과 같은 다른 네트워크나 네트워크 간 네트워크(internetwork)에 연결될 수 있다.
무선 LAN은 유선 인프라 네트워크, 무선 인프라 네트워크, 또는 다른 무선 LAN과 연결될 수 있다.
첫 번째 상황(유선 인프라 네트워크와 연결)은 이번 섹션에서 설명할 것이다.

이런 경우에, 무선 LAN은 Infrastructure network(기반 구조)라고 불리고, 인터넷과 같은 유선 인프라에 access point(AP, 접속점)라고 불리는 장치를 통해서 연결이 완료된다.
AP의 역할이 유선 환경에서의 L2 스위치의 역할과 완전히 다르다는 점에 유의해라.
AP는 서로 다른 두 환경(유선과 무선)을 연결한다. AP와 무선 호스트간의 통신은 무선 환경에서 일어나고, AP와 기반구조와의 통신은 유선 환경에서 일어난다.

환경 간의 이동 (Moving between Environment)

유선 LAN과 무선 LAN은 TCP/IP 프로토콜의 하위 2계층에서만 동작한다. 이것은 만약 우리가 라우터나 모뎀을 통해 인터넷과 유선 LAN이 건물에 설치되어있다면, 우리는 모두 유선 환경에서 무선 환경으로 이동하기 위해서, 유선 환경을 위해 제작된 NIC를 무선 환경을 위한 것으로 변경해야 하고, L2 스위치를 AP로 변경해야할 필요가 있다는 것을 의미한다. 이러한 변화에서 링크 계층 주소는 변할 것이다(NIC의 변경으로 인해) 하지만, 네트워크 계층 주소(IP addresses)는 동일한 것으로 유지된다.

15.1.2 특징 (Characteristics)

유선 LAN에는 적용되지 않거나 너무 작아서 무시할 정도의 존재들은 무시될 수 있는 무선 LAN의 몇 가지 성격들이 있다.

감쇠 (Attenuation)

신호는 모든 방향으로 퍼지기 때문에, 전자기 신호의 강도는 빠르게 감소한다. 오직 그것의 작은 부분만이 수신자에게 도달한다. 이 상황은 배터리를 통해 동작하고 작은 파워 서플라이를 가지는 모바일 송신자에게 좋지 않다.

간섭 (Interuption)

또 다른 문제는 수신자가 의도된 송신자 뿐 아니라, 같은 주파수 대역을 사용하는 다른 송신자로 부터 신호를 받을 수 있다는 것이다.

다중경로 전파 (Multipath Propagation)

수신자는 전자기파가 벽, 땅, 또는 물체들과 같은 장애물로부터 반사 될 수 있기 때문에, 같은 송신자로부터 하나 이상의 신호를 받을 수 있다.
그 결과 수신자는 (신호들이 다른 경로로 이동하기 때문에)다른 위상(Phase)을 가지는 몇 개의 신호들을 수신할 수 있다. 이것은 신호에 대한 인식이 낮게 되는 원인이 된다.

오류 (Error)

위에서 설명한 무선 네트워크의 성질 중 오류와 오류 검출은 유선 네트워크에 비해 무선 네트워크에서 훨씬 심각한 문제가 된다.
SNR(Signal-to-noise ratio)의 측정과 같은 오류 정도에 대해 생각해 보면, 왜 오류 검출과 오류 교정과 재전송이 무선 네트워크에서 더욱 중요한지 이해하기 쉽다. SNR이 높다면, 신호는 소음(원치 않는 신호)보다 강하다는 것을 의미한다. 따라서 그 신호를 실제 데이터로 변환할 수 있을 것이다. 반면에 SNR이 낮다면, 신호는 소음에 의해 나빠지고 데이터는 복구될 수 없게 된다.

15.1.3 접근 제어 (Access Control)

무선 LAN에서 가장 중요하게 다뤄야 할 것은 접근제어일 것 이다.(무선 호스트가 공유된 전송매체(공기)에 접근할 수 있는지).
우리는 12장에서 표준 Ethernet이 사용하는 CSMA/CD 알고리즘을 설명했다. 해당 방법에서 각 호스트는 전송 매체에 접근하기 위해서 경쟁하고(Contend) 전송 매체가 유휴(Idle)하다라는 것을 발견한다면, 자신의 프레임을 전송한다. 만약 충돌이 발생하면, 충돌이 감지되고, 프레임을 다시 전송하게 된다. CSMA/CD 방식에서의 충돌 감지(Collision detection)는 2가지 목적을 가진다.
충돌이 감지되면, 프레임은 수신되지 못 했고 재전송 할 필요가 있다.
충돌이 감지되지 않으면, 프레임이 수신되었다는 확인 응답의 일종이다.
CSMA/CD 방식은 무선 LAN에서 3가지 이유로 작동하지 않는다.

1. 충돌을 감지하기 위해서, 호스트는 동시에 송,수신할 필요가 있다. (프레임을 보내면서 충돌 신호를 받아야 한다.), 이것은 호스트가 양방향 모드로 동작해야 함을 의미한다. 무선 호스트들은 그렇게 할 충분한 전력이 없다(전력은 배터리에 의해 제공된다). 그들은 오직 보내거나 받기만 할 수 있다.

2. 한 지국이 어떤 장애물이나 범위 문제로 인해서 다른 지국의 전송을 알아차리지 못하는 숨겨진 지국 문제(Hidden station problem)때문에, 충돌이 발생하더라도 알아차리지 못할 수 있다. 그림 15.3은 숨겨진 지국 문제의 예시이다.
   지국B는 왼쪽 타원의 전송 범위를 가지고 있다. 해당 영역의 모든 지국은 B에 의한 모든 신호를 들을 수 있다.
   지국 C는 우측 타원의 전송 범위를 가진다. C는 B의 전송 범위 밖에 존재한다.(B는 C의 전송 범위 밖에 존재한다.)
   지국 A는 지국 B와 C의 영역에 모두 속한다. C는 B의 전송 범위 밖에 존재하기 때문에, B의 전송을 알지 못한다. 따라서, 매체가 사용중이 아니라고 생각하고 A에게 데이터를 전달한다. 이는 곧 A가 B와 C로부터 동시에 데이터를 전송받고 있기 때문에 충돌을 초래한다. 이 경우에 지국 B와 C는 A에 대하여 서로 숨겨져 있다고 말할 수 있다. 숨겨진 지국은 충돌의 확률을 증가시키기 때문에 네트워크의 성능을 떨어뜨릴 수 있다.

3. 지국들 간의 거리가 멀 수 있다. 신호 감쇠는 다른 측에서 발생하는 충돌을 감지하지 못할 수 있다.

위의 3가지 문제를 극복하기 위해서, 반송파 감지 다중 접근/충돌 회피(CSMA/CA, Carrier Sense Multiple Access / Collision Avoidance)가 무선 LAN을 위해 사용된다.

15.2 IEEE 802.11 프로젝트

IEEE는 IEEE 802.11이라고 불리는 무선 LAN을 위한 자세한 사항을 정의했는데, 이는 물리 계층과 데이터-링크 계층을 포함한다.
이것은 때때로 무선 Ethernet이라고도 불린다. 미국을 포함한 몇몇 나라에서는 무선 LAN에 대한 동의어로 WiFi (Wireless Fidelity)가 대중적으로 사용된다. 하지만, WiFi는 무선 LAN의 성장을 도모하는 300개가 넘는 회사들의 세계적인 비영리기구인 와이파이 연합의 인증을 받은 무선 LAN이다.

15.2.1 구조 (Architecture)

표준은 두 가지 서비스를 정의한다. 하나는 기본 서비스 집합(BSS, Basic Servie Set)이고, 다른 하나는 확장 서비스 집합(ESS, Extended Service set)이다.

기본 서비스 집합 (Basic Service Set)

IEEE 802.11은 무선 LAN의 기본 블록으로써 BSS를 정의한다. 기본 서비스 집합은 고정 또는 이동하는 무선 지국과 AP라고 불리는 추가적인 중앙 기지국으로 구성된다. 그림 15.4는 이 표준의 2가지 집합을 보여준다.

AP가 없는 BSS는 독립형(Stand-alone) 네트워크이며, 다른 BSS로 데이터를 송신할 수 없다. 이것을 애드 혹 구조(ad hoc architecture)라고 한다. 이 구조에서, 지국들은 AP없이 네트워크를 구성할 수 있다. 그들은 다른 지국의 위치를 알아낼 수 있으며, BSS에 참여하는 것에 대해 합의할 수 있다. AP를 가진 BSS를 때때로 기반구조(Infrastructure) BSS라고 부른다.

확장 서비스 집합 (Extended Service Set)

확장 서비스 집합(ESS)은 AP를 가진 2개 이상의 BSS로 구성된다. 이 경우 BSS들은 보통 유선 LAN인 분산 시스템을 통해 연결된다. 이 분산 시스템은 BSS의 AP들을 연결한다. IEEE 802.11은 분산 시스템을 제한하고 있지 않다. 이것은 이더넷 같은 어떤 종류의 IEEE LAN이 될 수 있다. 확장 서비스 집합은 이동 또는 고정의 두 가지 형태 지국을 사용하고 있다. 이동 지국은 BSS 안의 통상적인 지국이다. 고정 지국은 유선 LAN의 한 부분인 AP 지국이다. 그림 15.5는 ESS를 보여주고 있다.
BSS들이 서로 연결 될 때, 이 네트워크에서 도달 범위 내에 있는 지국들은 서로 AP 없이 통신할 수 있다. 그러나 서로 다른 BSS 안에 있는 지국 간의 통신은 AP를 통해서 이루어진다. 이 개념은 각 BSS를 하나의 셀로, AP를 기지국으로 바꿔 생각하면 셀 방식의 네트워크(16장 참조) 통신과 유사하다. 이동 지국은 동시에 하나 이상의 BSS에 속할 수 있음을 유의해라.

지국 유형 (Station Types)

IEEE 802.11에서는 무선 LAN에서 그들의 이동성을 기반으로 무-전이, BSS-전이, 그리고 ESS-전이라는 3가지 유형의 지국을 정의하고 있다.
무-전이 이동성(No-transition mobility)을 가진 지국은 고정이거나 BSS 안에서만 움직이는 경우이다.
BSS-전이 이동성(BSS-transition mobility)을 가진 지국은 한 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있지만, ESS 안으로 움직임이 한정된다.
ESS-전이 이동성(ESS-transition mobility)을 가진 지국은 ESS에서 다른 ESS로 이동할 수 있다.
그러나 IEEE 802.11에서는 움직이는 동안 연속적인 통신을 보장하지 않는다.

15.2.2 MAC 부계층 (MAC sublayer)

IEEE 802.11은 두 가지 MAC 부계층을 정의한다.
분산 조정 함수 DCF(Distributed Coordination Function),
점 조정 함수 PCF(Point Coordination Function).
그림 15.6은 두 MAC 부계층과 LLC 부계층, 물리 계층 간의 관계를 보여준다.

분산 조정 함수 (Distributed Coordination Function)

MAC 부계층에서 IEEE에 의해 정의된 2가지 프로토콜중에 하나는 분산 조정 함수라고 불린다. DCF는 CSMA/CA 접근 방식을 사용한다.

프레임 교환 시간선 (Frame Exchange Time Line)

그림 15.7은 시간 축에서 데이터 프레임과 제어 프레임의 교환을 보여준다.

1. 프레임을 보내기 전, 전송국은 반송파의 준위를 검사함으로써 전송 매체를 감시한다.

• 채널이 유휴 상태일때 까지 대기한 후 다시 검사하는 지속성 전략(Persistence strategy)을 사용한다.

• 지국은 채널이 유휴 상태라는 것을 알게 된 후, 분산 프레임 간 공간(DIFS, distribute interframe space)이라 불리는 시간 동안 기다렸다가, RTS(Request to send)라 불리는 제어 프레임을 보낸다.

2. RTS 프레임을 수신한 후, 짧은 프레임 간 공간(SIFS, dhort interframe space)이라고 부르는 시간동안 기다렸다가, 목적지 지국은 CTS(Clear to send)라고 불리는 제어 프레임을 발신지 지국에 전송한다. 이 제어 프레임은 목적지 지국이 데이터를 받을 준비가 되었다는 것을 알려준다.

3. 발신지 지국은 SIFS와 동일한 시간을 기다린 후 데이터를 보낸다.

4. SIFS와 동일한 시간을 기다린 후, 목적지 지국은 프레임을 잘 받았다는 것을 알려주는 확인응답을 보낸다. 이 프로토콜에서 확인응답은 반드시 필요하며, 그 이유는 발신지 지국에서 목적지 지국에 데이터가 잘 도착했는지 알 수 있는 수단이 없기 때문이다. 반면에 CSMA/CD에서는 충돌이 없다는 것이 데이터가 잘 도착했다는 것을 발신지에 알려주는 일종의 표시가 된다.

네트워크 할당 벡터 (Network Allocation Vector)

만약 어느 한 지국이 접근 권한을 가지고 있다면 어떻게 다른 지국은 자신이 보낼 데이터를 뒤로 미루고 있을까? 즉, 이 프로토콜의 충돌 회피(collision avoidance)가 어떻게 이루어질까? 그 핵심은 NAV라고 하는 특징에 있다.

한 지국이 RTS 프레임을 보낼 때, 프레임은 채널 점유에 필요한 시간을 포함하고 있다. 이 전송에 영향을 받는 지국은 네트워크 할당 벡터(NAV, Network Allocation Vector)라고 불리는 타이머를 갖는다. 이것은 다른 지국이 채널이 사용 중인지 확인하기 전에 얼마만큼 시간을 보내야 하는지를 알려준다. 매번 지국이 시스템에 접근하고 RTS를 보낼 때마다, 다른 지국은 NAV를 시작한다. 다시 말해, 각 지국은 채널이 사용 중인지 확인하기 위해 물리 매체를 감지하기 전에 우선 자신의 NAV 타이머가 끝났는지를 검사한다. 그림 15.7은 NAV의 개념을 보여주고 있다.

핸드셰이킹 동안의 충돌 (Collision During Handshaking)

종종 핸드셰이킹 기간(Handshaking period)이라고 불리는 RTS/CTS 제어 프레임이 전송되는 시간 동안에 충돌이 발생하면 어떤 일이 생길까? 동시에 2개 이상의 지국에서 RTS 프레임을 보낼 수도 있다. 이때 이 제어 프레임은 충돌할 것이다. 그러나 충돌을 감지할 수 있는 수단이 없으므로 수신자로부터 CTS 프레임을 받지 못하면, 송신자는 충돌이 발생했다고 가정한다. 백오프(Backoff)전략이 사용되며, 송신자는 재전송을 시도한다.

숨겨진 지국 문제 (Hidden-Station Problem)

숨겨진 지국 문제의 해결은 RTS/CTS 같은 핸드셰이크 프레임을 사용하는 것이다. 그림 15.7은 B에서 A로는 전송되지만, C로는 전송되지 않는 RTS 프레임을 보여준다. 그러나 B와 C 모두 A의 영역 안에 있으므로, B에서 A로 전송되는 데이터의 기간을 포함한 CTS 메시지는 C까지 미친다. 지국 C는 채널을 사용 중인 숨겨진 지국(hidden station)이 있음을 알고 전송 기간이 끝날 때까지 전송을 미룬다.

점 조정 함수 (Point Coordination Function)

점 조정 함수는 애드 혹 네트워크가 아닌 기반구조 네트워크에 구현되는 선택적인 접근 방법이다. 이것은 DCF의 위에 구현되어 있으며, 일반적으로 시간에 민감한 전송에 사용된다.
PCF는 12장에서 설명한 것 처럼 중앙 집중적이고 경쟁 없는(Contention-free) 폴링 접근 방법이다. AP는 선택될 수 있는 지국을 위해 폴링을 수행한다. 지국은 하나씩 선택되어, AP에게 데이터를 전송한다.
DCF보다 먼저 PCF가 우선권을 얻기 위해, 또 다른 프레임 간 공간인 PIFS가 정의되었다.
PIFS(PCF IFS)는 DIFS보다 짧다. 이것은 만약 지국이 오직 DCF를 사용하고 AP가 PCF를 사용할 때, AP에 우선권이 있다는 것을 의미한다.
DCF보다 PCF가 우선권이 있으므로, DCF만을 사용하는 지국은 매체에 접근할 권리를 얻지 못할 수도 있다. 이를 방지하기 위해 경쟁 없는 PCF와 경쟁기반의 DCF 트래픽을 모두 포함하는 반복 구간(repetition interval)이 설계되었다. 계속해서 반복되는 이 반복 구간은 비콘 프레임(Becon Frame)이라는 특별한 제어 프레임에 의해 시작한다. 지국이 비콘 프레임을 감지하면, 반복 구간의 충돌 없는 기간을 위하여 NAV를 시작한다. 그림 15.8은 반복 구간의 예를 보여준다.
반복 구간 중, 점 제어기(Point Controller)는 폴 프레임을 보내거나, 데이터를 받거나, ACK를 보내거나 받거나, 또는 이러한 일을 조합한 작업을 수행한다(802.11은 피기배킹을 한다). 경쟁 없는 기간이 끝나면, 점 제어기는 경쟁 없는 기간이 끝남을 의미하는 CF 종료 프레임을 송신하고, 경쟁기반 지국이 매체를 사용할 수 있도록 한다.

단편화 (Fragmentation)

무선 환경은 잡음이 아주 많아서 프레임이 손상되는 경우가 많다. 손상된 프레임은 재전송되어야만 한다. 그러므로 프로토콜에서는 큰 프레임을 작은 프레임으로 나누는 단편화를 권고하고 있다. 큰 프레임보다는 작은 프레임으로 재전송하는 것이 더 효율적이기 때문이다.

프레임 포맷 (Frame Format)

MAC 계층 프레임은 그림 15.9와 같이 9개의 필드로 구성되어 있다.

• 프레임 제어 FC(Frame Control): 2바이트의 길이를 가지며, 프레임의 종류 및 일부 제어 정보를 정의하고 있다. 표 15.1은 부필드를 기술하고 있다. 이 장의 뒷부분에서 각 프레임의 유형에 관해 설명할 것이다.

• D : 해당 필드는 NAV의 값을 설정할 때 사용되는 지속기간(duration)을 정의한다. 한 제어 프레임에서 이 필드는 프레임의 ID를 정의한다.

• 주소(Address) : 각각 6바이트 길이의 주소 필드가 4개 있다. 각 주소는 To DS, From DS 부필드의 값에 따라 의미가 달라진다. 이 부분은 나중에 설명한다.

• 순서 제어 SC(Sequence Control): 이 필드는 16비트의 값을 갖는다. 처음 4비트는 단편 번호를 정의한다. 마지막 12비트는 순서 번호를 의미하고, 이 순서 번호는 모든 단편에서 같다.

• 프레임 본문(Frame Body): 0에서 2,312바이트의 길이를 갖는 이 필드는 FC 필드에서 유형과 부유형에서 정의한 정보를 포함하고 있다.

• FCS : FCS필드는 4바이트의 길이를 가지고 있으며, CRC-32 오류 검출 순서를 포함하고 있다.

프레임 유형 (Frame Types)

IEEE 802.11에서 정의된 무선 LAN은 관리 프레임, 제어 프레임과 데이터 프레임이라는 세 가지 프레임으로 분류하고 있다.

• 관리 프레임(Management Frames): 관리 프레임은 지국과 AP와의 통신 초기에 사용된다.
• 제어 프레임(Control Frames): 제어 프레임은 채널에 접근할 때와 확인응답 프레임을 위하여 사용된다. 그림 15.10은 프레임 형식을 보여준다. 제어 프레임의 유형 필드 값은 01이다. 앞에서 설명한 프레임의 부유형 필드 값은 표 15.2에 있다.
• 데이터 프레임(Data Frames): 데이터 프레임은 데이터와 제어 정보를 전달하기 위해 사용된다.

15.2.3 주소 체계 (Address Mechanism)

IEEE 802.11 주소 체계는 FC 필드의 To DS와 From DS 플래그 값에 따라 4가지 경우가 정의된다. 각 플래그의 값이 0이거나 1이므로 4가지 서로 다른 상황을 정의할 수 있다. MAC 프레임에서 4가지 주소(주소 1부터 4까지)의 해석은 표 15.3에 있는 것처럼 2개의 플래그의 값에 달려 있다.
주소 1은 항상 프레임이 도착할 다음 장치의 주소인 것을 유의하라.
주소 2는 항상 프레임이 지나온 이전 장치의 주소이다.
주소 3은 주소 1에 의해 정의되어 있지 않으면 최종 목적지 지국의 주소이고, 주소 2에 의해 정의되어 있지 않으면 처음의 발신지 지국의 주소이다.
주소 4는 분산 시스템이 무선일 때 원래 발신지 지국의 주소이다.

• 경우 1: 00 이 경우에 To DS와 From DS는 0이다. 이것은 프레임이 분산 시스템으로 나가지 않는다는 것(To DS = 0)을 의미하고, 또한 분산 시스템으로부터 들어오지 않는다는 것(From DS = 0)을 의미한다. 프레임이 분산 시스템을 거치지 않고 BSS 안의 한 지국에서 다른 지국으로 보내진다.

• 경우 2: 01 이 경우에 To DS는 0이며, From DS는 1이다. 이것은 분산 시스템으로부터 프레임이 오는 상황(From DS = 1)을 의미한다. 프레임은 AP를 거쳐 지국으로 전송된다. 그림 15.11에서 주소를 보여주고 있다. 주소 3이 프레임을 보낸 다른 BSS에 있는 원래의 송신기를 포함한다는 것에 유념하라.

• 경우 3: 10 이 경우에 To DS는 1이며 From DS는 0이다. 이것은 프레임이 분산 시스템으로 나가는 상황(To DS = 1)을 의미한다. 프레임은 지국에서 AP로 나간다. ACK는 원래 지국으로 보내진다. 해당 경우에서 주소 3은 분산 시스템에서 최종 목적지를 포함한다는 것에 유념하라.

• 경우 4: 11 이 경우에 To DS와 From DS는 모두 1이다. 이것은 분산 시스템 또한 무선인 경우이다. 프레임은 무선의 분산 시스템에서 한 AP에서 다른 AP로 나가는 것이다. 여기에서 원래 송신자, 최종 목적지와 중간의 두 AP를 정의하기 위한 4개의 주소가 필요하다.
  

노출된 지국 문제(Exposed Station Problem)

앞서 숨겨진 지국 문제를 어떻게 해결하는지 살펴보았다. 비슷한 문제는 노출된 지국 문제(Exposed Station Problem)이다. 이 문제에서 지국은 실제 사용할 수 있는 채널의 사용을 자제한다. 그림 15.12에서 지국 A는 지국 B에 전송 중이다. 지국 C는 A와 B사이의 전송에 방해 없이 전송할 수 있는, 지국 D에 보낼 데이터를 가지고 있다. 그러나 지국 C는 A의 전송에 노출되어 있다. A가 전송한 것을 감지하고, 따라서 송신을 자제한다. 달리 말하면, C는 너무 신중하고 결국 채널의 전송 용량을 낭비한다. RTS와 CTS 메시지 교환도 이 경우에는 도움이 안 된다. 지국 C는 A로부터 RTS를 감지하고, A와 C 사이의 구역에서 C와 D 사이의 통신이 충돌을 일으키지 않음에도 불구하고 송신을 자제한다. 지국 C는 지국 A의 전송이 C와 D 사이의 구역에 영향을 주지 않는다는 것을 알지 못한다.

15.2.4 물리층 (Physical Layer)

표 15.4와 같이 여섯 가지 규격을 설명한다. 적외선을 제외한 모든 구현은 산업, 과학 및 의료(ISM, Industrial, Scientific and Medical)를 위한 대역을 사용하며, 이것은 902~928MHz, 2.400~4.835GHz, 5.725~5.850GHz의 3역역 3개의 무면허 대역으로 정의되어 있다.

IEEE 802.11 FHSS

IEEE 802.11 FHSS는 6장에서 설명한 주파수 도약 대역 확산(FHSS, Frequency Hopping Spread Spectrum)방법을 사용한다. 이 대역은 1MHz(그리고 약간의 보호 대역)의 대역폭으로 79개의 부대역으로 나뉜다. 의사난수 생성기는 도약 순서를 선택한다. 이 규격에서 변조 기술은 1 또는 2 bits/baud를 가진 2-레벨 FSK 또는 4-레벨 FSK이며, 그림 15.13과 같이 1 또는 2 Mbps의 데이터율을 가진다.

IEEE 802.11 DSSS

해당 방식은 6장에서 설명한 직접 순서 대역 확산(DSSS, Direct Sequence Spread Spectrum)방법을 사용한다. FHSS는 2.400~4.835GHz ISM 대역을 이용한다. 이 규격에서 변조 기술은 1 Mbaud/s에서 PSK이다. 시스템은 1 또는 2 bits/baud(BPSK 또는 QPSK)를 허용하여, 그림 15.14와 같이 1 또는 2 Mbps의 데이터율을 가진다.

IEEE 802.11 Infrared

해당 방식은 800~950 nm의 적외선을 사용한다. 변조 기술은 펄스 위치 변조(PPM, Pulse Position Modulation)라 부른다. 1Mbps 데이터 전송률에는, 4비트 순서가 오직 하나의 비트가 1로 설정되어 있고, 나머지는 0으로 설정된 16비트 순서로 처음에 매핑된다. 2Mbps 데이터 전송률에는, 2비트 순서가 오직 하나의 비트가 1로 설정되어 있고, 나머지는 0으로 설정된 4비트 순서로 처음에 대치된다. 대치된 순서들은 그림 15.15와 같이 밝은 부분은 1이며, 어두운 부분은 0인 광신호로 변환된다.

IEEE 802.11a OFDM

해당 방식은 5.725~5.850 GHz ISM 대역에서 신호 생성을 위해 직교 주파수 분할 다중화(OFDM, Orthogonal Frequency Division Multiplexing)방식을 기술하고 있다. OFDM은 FDM과 같지만, 한 가지 중요한 차이점이 있다. 모든 부대역은 주어진 시간 동안 한 송신자에 의해 사용된다는 것이다. 송신자는 접근을 위해 데이터 링크층에서 다른 송신자와 경쟁한다. 대역은 52개의 부대역으로 나뉘는데, 48개의 부대역은 48개의 비트 그룹을 송신하기 위해서 사용되고, 4개의 부대역은 제어 정보를 송신하기 위해 사용된다. 한 대역을 부대역으로 나누는 것은 간섭 효과를 줄인다. 부대역이 임의로 사용된다면, 보안성 또한 증가될 수 있다. OFDM은 변조를 위해 PSK와 QAM을 사용한다. 일반적인 데이터율은 PSK에서 18Mbps, QAM에서 54Mbps이다.

IEEE 802.11b DSSS

해당 방식은 2.400~4.835 GHz ISM 대역에서 고속 직접 순서 대역 확산(HR-DSSS, High Rate DSSS)방법을 기술하고 있다. HR-DSSS는 CCK(Complementary code keying)라는 부호화 방법을 제외하고는 DSSS와 유사하다. CCK는 4또는 8비트를 하나의 CCK 기호로 부호화한다. DSS와 하위호환이 될 수 있도록, HR-DSSS는 1, 2, 5.5 11Mbps의 네 가지 데이터 전송률을 정의한다. 첫 2개는 DSSS와 같은 변조 방식을 사용한다.
5.5Mbps에서는 BPSK를 사용하며, 4비트 CCK 부호화를 사용하여 1.375 Mbaud/s로 전송한다.
11Mbps에서는 QPSK를 사용하며, 8비트 CCK 부호화를 사용하여 1.375 Mbaud/s로 전송한다.
그림 15.16은 이 표준의 변조 기술을 보여준다.

IEEE 802.11g

이 새로운 규격은 오류 정정과 2.400~4.835 GHz ISM 대역을 사용하는 OFDM으로 정의된다. 변조 기술은 22나 54Mbps 전송률을 이루었다. 802.11b와 하위호환이지만, 변조 기술은 OFDM이다.

IEEE 802.11n

802.11의 개정판은 802.11n(무선 LAN의 다음 세대)이라고 불린다. 목적은 802.11 무선 LAN의 처리량을 늘리는 것이다. 새로운 표준안은 높은 비트율뿐만 아니라 불필요한 오버헤드를 제거하는 데 중점을 두고 있다. 이 표준안은 무선 LAN에서 잡음 문제를 해결하기 위해 다중-입력 다중-출력 안테나(MIMO, Multiple-Input Mulitiple-Output antenna)라고 불리는 기술을 사용한다. 이 개념은 여러 개의 출력 신호를 전송하고 여러 개의 입력 신호를 받을 수 있다면, 잡음을 없애기에 더 좋은 지점에 있다는 것이다. 이 프로젝트의 몇몇 구현은 600Mbps 데이터율에 도달했다.

15.3 블루투스 (Bluetooth)

블루투스(Bluetooth)는 서로 짧은 거리에 있을 때, 전화기, 노트북, 컴퓨터, 카메라 등과 같이 서로 다른 기능을 가진 장치를 연결하기 위해 설계된 무선 LAN기술이다. 블루투스 LAN은 네트워크가 자발적으로 형성되는 애드 혹 네트워크이다. 때때로 가젯(Gadget)이라고 불리는 이 장치들은 서로를 발견하여 피코넷(Piconet)이라는 네트워크를 만든다. 블루투슨 LAN에서 이 장치 중 하나가 연결 기능이 있다면 인터넷에 연결될 수 있다. 따라서 연결하려는 장치들이 많으면 혼란상태가 된다.

블루투스 기술은 몇 가지 응용을 가진다. 마우스나 키보드 같은 컴퓨터의 주변 장치(Peripheral)들은 이 기술을 통해서 컴퓨터와 통신할 수 있다. 작은 규모의 보건소에서 감시 장치는 센서 장치들과 통신할 수 있다.

현재, 블루투스 기술은 IEEE 802.15 표준안으로 정의된 프로토콜의 구현이다. 표준안은 방이나 거실 규모의 지역에서 동작하는 무선의 개인 통신망(PAN, Personal Area Network)으로 정의하고 있다.

15.3.1 구조 (Architecture)

블루투스는 피코넷과 스캣터넷이라는 두 가지 네트워크 유형을 정의하고 있다.

피코넷 (Piconets)

블루투스 네트워크는 피코넷(Piconets)또는 작은 네트워크라고 불린다. 피코넷은 지국을 8개까지 가질 수 있으며, 그 중 하나는 주국(Primary)이라고 하며, 나머지는 종국(Secondary)이라고 부른다. 모든 종국은 클론과 도약 주파수를 주국과 동기화시킨다. 피코넷은 오직 하나의 주국만을 가질 수 있다는 것에 유의하라. 주국과 종국의 통신은 일-대-일 또는 일-대-다로 이루어질 수 있다. 그림 15.17은 피코넷을 보여준다.

비록 피코넷이 최대 7개의 종국을 가지고 있을지라도, 추가적으로 8개의 종국이 머무르는 상태(Parked state)에 있을 수 있다. 머무르는 상태에 있는 종국은 주국과 동기화되지만, 머무르는 상태에서 활성화 상태로 변경되기 전까지는 통신에 참여할 수는 없다. 오직 8개의 지국만이 피코넷에서 활동할 수 있기 때문에, 머무르는 상태에서 활성화 상태로 변경하려는 지국이 있다면 활동 중인 지국은 반드시 머무르는 상태로 가야 한다.

스캐터넷 (Scatternet)

피코넷은 스캐터넷(Scatternet)을 형성하기 위해서 합쳐질 수 있다. 한 피코넷 안에 종국은 다른 피코넷에서 주국이 될 수 있다. 이 지국은 첫 번째 피코넷에서 종국으로서 주국으로부터 메시지를 받을 수 있으며, 두 번째 피코넷에서는 주국으로 동작함으로써 종국에게 그 메시지를 전달할 수 있다. 한 지국은 두 피코넷에 참가할 수 있다. 그림 15.18은 스캐터넷을 보여주고 있다.

블루투스 장치 (Bluetooth Devices)

블루투스 장치는 내부에 장착된 짧은 영역을 가진 무선 전송기를 가지고 있다. 현재 데이터율은 2.4GHz 대역에서 1Mbps이다. 이것은 IEEE 802.11b 무선 LAN과 블루투스 LAN 사이에 간섭이 생길 가능성이 있다는 것을 의미한다.

15.3.2 블루투스 계층

블루투스는 몇 개의 계층을 가지고 있으며, 이 책에서 정의한 인터넷 모델과 정확하게 맞지 않는다.
그림 15.19는 이 계층을 보여주고 있다.

L2CAP

논리 링크 제어 및 적응 프로토콜(Logical Link Control and Adaption Protocol), 또는 L2CAP(L2는 LL을 의미)은 LAN에서 LLC 부계층과 대략적으로 유사하다. 이것은 ACL 링크에서 데이터를 교환하는 데 사용된다.
SCO 채널은 L2CAP을 사용하지 않는다. 그림 15.20은 이 레벨에서 데이터 패킷의 형식을 보여주고 있다.
16비트 길이 필드는 상위층에서 넘어오는 데이터 길이를 바이트 단위로 나타낸다. 데이터는 최대 65,536바이트가 될 수 있다. Channel ID(CID)는 이 레벨에서 가상 채널을 만들기 위해 유일한 식별자를 정의한다(그림 12.20 참조).
L2CAP은 다중화(Multiplexing), 분할(Segmentation) 및 재조립(Reassembly), 서비스 품질(QoS)과 그룹 관리(Group management) 같은 여러 가지 기능을 가지고 있다.

다중화 (Multiplexing)

L2CAP은 다중화를 할 수 있다. 송신자 측에서는 상위 계층 프로토콜 중 하나로부터 데이터를 받아들인 후 프레임 형태로 만들고, 전달을 위해 기저대역 층으로 보낸다. 수신자 측에서는 기저대역 층으로부터 프레임을 받아들여, 데이터를 추출하고, 적합한 프로토콜 계층으로 보낸다. 이것은 가상 채널의 한 종류를 만드는데, 상위 레벨 프로토콜을 설명하는 추후 챕터에서 설명할 것이다.

분할 및 재조립 (Segmentation and Reassembly)

기저대역의 페이로드 필드의 최대 길이는 2,774비트 또는 343바이트이다. 이것은 패킷과 패킷 길이를 정의하기 위해 4바이트를 가진다. 그러므로 상위 계층에서 오는 패킷의 길이는 오직 339바이트이다. 그러나 응용층에서는 때때로 인터넷 패킷과 같은 65,535 바이트 길이의 데이터 패킷을 보낼 수 있다. L2CAP은 길이가 긴 패킷을 단편으로 나누어 원래 패킷에서 단편의 위치를 정의하기 위한 별도의 정보를 추가한다. 이 L2CAP은 패킷을 발신지에서 분할하고 목적지에서 재조립한다.

서비스 품질 (QoS)

블루투스는 지국의 서비스 품질(Quality of Service)레벨을 정의하도록 허용하고 있다. 만약 서비스 품질 레벨이 정의되어 있지 않다면, 블루투스는 상황에 따라 최선을 다하는 최선 노력(best-effort)서비스를 기본으로 한다는 것을 아는 것으로 충분하다.

그룹 관리 (Gruop Management)

L2CAP의 다른 기능은 장치 간에 일종의 논리 주소지정을 하도록 허용하는 것이다. 이것은 멀티캐스팅과 유사하다. 예를 들어 2개 또는 3개의 종국 장치는 주국으로부터 데이터를 받기 위해 멀티캐스트 그룹이 될 수 있다.

기저대역 계층 (Baseband Layer)

기저대역 계층은 LAN의 MAC 부계층과 대략 비슷하다. 접근 방식은 TDMA이다. 주국과 종국은 서로 시간 틈새(Time Slot)를 사용하여 통신한다. 시간 틈새의 길이는 정확하게 체류 시간, 625$\mu s$와 같다. 이것은 한 주파수를 사용하는 시간 동안 송신자는 종국에 프레임을 전송하거나 종국이 주국에 프레임을 전송한다는 것을 의미한다. 통신은 오직 주국과 종국 사이에만 이루어진다는 것을 유의하라. 종국은 다른 종국과 직접 통신할 수 없다.

TDMA

블루투스는 TDD-TDMA(Time Division Duplex TDMA)라고 불리는 TDMA 종류를 사용한다. 해당 방식은 종국에서 반이중 양방향 통신의 한 종류로서 송신자와 수신자가 데이터를 송신하고 수신할 수 있지만, 동시에 이루어지지 않는다(반이중). 그러나 각 방향에 대한 통신은 서로 다른 도약을 사용한다. 이것은 서로 다른 반송 주파수를 사용하는 워키토키와 유사하다.

• 단일 종국 통신
  만약 피코넷에 하나의 종국만 있다면, TDMA는 매우 단순하게 동작한다. 시간을
  625$\mu s$의 틈새로 나누어, 주국은 짝수 틈새(0, 2, 4, ...)를 사용하고 종국은 홀수 틈새(1, 3, 5, ...)를 사용한다. TDD-TDMA는 주국과 종국이 반이중 방식으로 통신하도록 한다. 틈새 0에서 주국이 전송하고 종국은 수신한다. 틈새 1에서는 종국이 전송하고 주국이 수신한다. 이 주기가 반복된다.
  

• 다중 종국 통신
  피코넷에 하나 이상의 종국이 있는 경우 조금 더 복잡해진다. 앞에서처럼 주국은 짝수 틈새를 사용하지만, 한 종국이 이전 틈새(주국이 보낸 틈새)의 패킷에 의해 지정되었다면, 그 종국이 다음 홀수 틈새에 전송한다. 모든 종국은 짝수 틈새를 수신할 수 있지만, 오직 한 종국만 이 홀수 틈새에 전송할 수 있다.

해당 그림을 자세히 보자

• 틈새 0에서 주국은 종국 1에 프레임을 송신한다.
• 틈새 1에서 오직 종국 1만 주국으로 프레임을 송신한다. 왜냐하면, 이전 프레임에 종국 1이 지정되었기 때문이며, 다른 종국은 기다린다.
• 틈새 2에서 주국은 종국 2에 프레임을 송신한다.
• 틈새 3에서 이전 프레임에서 종국 2를 지정했기 때문에 오직 종국 2만 주국에 프레임을 보내고, 다른 종국은 기다린다.
• 이 주기가 계속된다.

이 접근 방식이 예약기능이 있는 폴/선택(Poll/Select)과 유사하다는 것을 알 수 있다. 주국이 종국을 선택했을 때, 주국은 종국을 폴링한다. 다음 시간 틈새는 이전에 폴된 지국이 프레임을 보낼 수 있도록 예약된다. 만약 폴된 종국이 전송할 프레임이 없다면 채널은 사용하지 않는 상태가 된다.

링크 (Links)

주국과 종국 간에 SCO링크와 ACL 링크의 두 가지 유형이 만들어질 수 있다.

• SCO 동기 연결형(SCO, Synchronous Connection-Oriented) 링크는 대기 시간(데이터 전송 시의 지연)을 피하는 것이 무결성(오류 없는 전송)보다 중요할 때 사용된다. SCO에서 물리 링크는 주국과 종국 간에 규칙적인 간격에서 특정한 틈새를 예약하는 것으로 만들어진다. 연결의 기본 단위는 각 방향당 1개씩, 2개의 틈새이다. SCO에서 패킷이 손상되면, 절대 재전송하지 않는다.
  SCO는 지연을 피하는 것이 가장 중요한 실시간 오디오에 사용된다. 종국은 주국과 최대 3개의 SCO링크를 만들 수 있으며, 각 링크당 64kbps의 디지털화된 오디오(PCM)를 보낼 수 있다.

• ACL 비동기 비연결형(ACL, Asynchronous ConnectionLess) 링크는 데이터 무결성이 지연을 피하는 것보다 중요할 때 사용된다. 이 링크 유형은 프레임에 캡슐화된 페이로드가 손상되면 프레임을 재전송한다. 종국은 이전 틈새에 주소가 지정된 경우 사용 가능한 홀수 틈새에 ACL 프레임을 반환한다. ACL 프레임은 1개나 3개, 또는 그 이상의 틈새를 사용할 수 있고, 데이터율은 최대 721 kbps까지 이를 수 있다.

프레임 형식 (Frame Format)

기저대역 층에서 프레임은 1-틈새, 3-틈새, 또는 5-틈새 중 하나의 형태를 가진다. 이전에 말한 것처럼 한 틈새는 625$\mu s$이다.

그러나 1-틈새 프레임 교환에는 도약(hopping)과 제어 절차(control mechanism)를 위해 259$\mu s$가 필요하다. 이것은 1-틈새 프레임은 366$\mu s$만큼 지속될 수 있음을 의미한다. 1MHz의 대역폭과 1 bit/Hz를 가진다면, 1-틈새의 크기는 366비트이다.

3-틈새 프레임은 3개의 틈새를 차지한다. 그러나 259$\mu s$가 도약에 사용되기 때문에, 프레임의 길이는 3 * 625 - 259 = 16,167$\mu s$또는 1,616비트이다. 3-틈새 프레임을 사용하는 장치는 3개의 틈새 동안 같은 반송 주파수에 머물러 있어야 한다. 단지 하나의 도약 숫자가 사용되더라도, 3개의 도약 숫자가 소비된다. 이는 각 프레임의 도약 숫자가 프레임의 첫 번째 틈새와 같다는 것을 의미한다.

5-틈새 프레임 또한 도약하는데 259비트를 사용하므로 프레임의 길이는 5 * 625 - 259 = 2,866비트이다.

그림 15.23에서 세 가지 프레임 형시의 유형을 보여준다.

• 접속 코드(Access code): 이 72비트의 필드는 일반적으로 동기 비트와 한 피코넷의 프레임을 다른 피코넷과 구별하기 위한 주국의 식별자를 포함한다.
• 헤더(Header): 54비트의 필드는 18비트의 형태가 반복된다. 각 형태는 아래의 부필드를 가지고 있다.
  - 주소(Address): 3비트의 주소 부필드는 종국을 7개(1~7)까지 정의할 수 있다. 주소 값이 0인 경우, 브로드캐스트 통신, 즉 주국에서 모든 종국으로 전송하는 경우에 사용된다.
  - 유형(Type): 이 4비트의 부필드는 상위 계층에서 오는 데이터의 유형을 정의한다. 이 유형은 나중에 설명한다.
  - F: 이 1비트의 부필드는 흐름 제어를 위한 것이다. 1로 설정되면, 이것은 장치가 더이상 프레임을 수신할 수 없다(버퍼가 꽉 찬 경우)는 것을 나타낸다.
  - A: 이 1비트의 부필드는 확인응답을 위한 것이다. 블루투스는 정지-후-대기 ARQ(Stop-and-Wait ARQ)를 사용하기 때문에 확인응답을 위해서 1비트로 충분하다.
  - S: 이 1비트의 부필드는 순서 번호를 가지고 있다. F와 마찬가지로 순서 번호를 붙이는 데 1비트로 충분하다.
  - HEC: 8비트의 헤더 오류 정정 부필드는 각 18비트의 헤더 영역에 대한 오류 검출을 위한 검사합이다. 헤더는 동일한 3개의 18비트 영역을 가지고 있다. 수신자는 3개의 영역을 비트 대 비트로 비교한다. 만약 각 3개의 비트(각 영역별 같은 위치의 비트)가 일치하면, 그 비트는 받아들이고, 그렇지 않다면 같은 값을 가진 비트가 많은 쪽을 받아들인다. 이것은 헤더만을 위한 전방향 오류 정정(FEC, Forward Error Correction)의 한 형태이다. 이런 이중의 오류제어는 공기를 통한 통신 자체가 잡음이 많기 때문에 필요하다. 이 부계층에서 재전송이 없음에 유의하라.
  - 페이로드(Payload): 이 부필드는 0~2,740비트의 길이를 갖는다. 여기에는 상위 계층에서 오는 데이터나 제어 정보가 포함된다.

무선 계층 (Radio Layer)

무선 계층(radio layer)은 대체적으로 인터넷 모델의 물리층과 비슷하다. 블루투스 장치는 적은 전력을 사용하며 10m의 반경 범위를 가지고 있다.

대역 (Band)

블루투스는 79개의 채널로 나뉜 2.4GHz ISM 대역을 사용하며, 한 채널 당 1MHz씩 할당된다.

FHSS

블루투스는 다른 장치나 네트워크의 간섭을 피하기 위해 물리층의 FHSS방식을 사용한다. 블루투스는 초당 1,600번 도약을 하는데, 이것은 각 장치가 초당 1,600번 변조 주파수를 바꾼다는 것을 의미한다. 어느 한 장치가 다른 주파수로 도약하기 전에 오직 625$\mu s$동안 한 주파수를 사용하며 체류 시간은 625$\mu s$이다.

변조 (Modulation)

비트를 신호로 바꾸기 위해, 블루투스는 GFSK(FSK with Gaussian bandwidth filtering)라고 부르는 복잡한 FSK를 사용한다. FSK는 반송 주파수를 가지고 있다. 비트 1은 반송 주파수보다 높은 값으로 표현되며, 비트 0은 반송 주파수보다 낮은 수치로 표현된다. MHz 단위의 반송 주파수는 각 채널에서 아래의 식으로 표현된다.

예를 들어, 첫 번째 채널은 2,402 MHz(2.402 GHz)의 반송 주파수를 사용하며, 두 번째 채널에서는 2,403 MHz(2.403 GHz)의 반송 주파수를 사용한다.