무선 LAN - 반이중화 통신, CSMA/CD

반이중화 통신(Half-Duplex Communication)

• 데이터가 양방향으로 전송될 수 있지만 한 번에 한 방향으로만 전송될 수 있는 통신 방식

특징

• 동시 전송 불가 : 송신과 수신이 동시에 이루어질 수 없음
  • 데이터를 한쪽에서 보내는 동안 다른 쪽에서는 데이터를 보낼 수 없고, 오직 받을 수만 있음
• 전송 방향 전환 필요 : 한쪽이 데이터를 전송하면, 전송이 끝난 후에야 반대쪽에서 데이터를 전송할 수 있음

예시

• 워키토키 : 한 사람이 말할 때 다른 사람은 들을 수 있고, 그 반대도 가능하지만 동시에 말할 수는 없음

A (송신 중) --------------> B (수신 중)
A (수신 중) <-------------- B (송신 중)
(한 번에 한 방향으로만 데이터 전송 가능)

CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection)

작동 원리

1. 감지(Carrier Sense) : 네트워크에 데이터를 전송하기 전에 먼저 다른 데이터가 전송되고 있는지 감지
2. 다중 접속(Multiple Access) : 네트워크에 여러 장치가 접속되어 있음
3. 충돌 감지(Collision Dectection) : 만약, 두 장치가 동시에 데이터를 전송하면 충돌이 발생함, 이를 감지하면 각 장치는 데이터를 전송하는 것을 중지하고 일정 시간 후 재전송을 시도

주요 단계

1. 감시 : 장치가 네트워크 채널을 감시하여 다른 장치가 데이터를 전송 중인지 확인
2. 전송 : 채널이 비어 있으면 데이터를 전송
3. 충돌 감지 : 만약 충돌이 발생하면, 각 장치는 충돌을 감지하고 데이터 전송을 중단
4. 백오프 : 충돌이 발생한 장치는 랜덤한 시간 동안 대기한 후 재전송을 시도

Start
   ↓
K = 0
   ↓
Idle Channel?
   ↓
  No → Idle 상태 대기
   ↓
  Yes → IFS 시간 대기
   ↓
Still Idle?
   ↓
  No → Idle 상태 대기
   ↓
  Yes → 0과 2^k - 1 사이에서 랜덤 수 R 선택
   ↓
Wait R Slots
   ↓
프레임 전송
   ↓
Wait Time-Out
   ↓
ACK Received?
   ↓
  No → K = K + 1
         ↓
     K > Kmax?
         ↓
       Yes → Abort
         ↓
       No → Idle Channel로 돌아감
   ↓
  Yes → Success

유선 및 무선 랜 대표적인 기술

구분	기술	특징
유선 랜	이더넷	속도: 10 Mbps ~ 100 Gbps 매체 접근 제어: CSMA/CD 케이블: Twisted Pair, 광섬유
	토큰 링	토큰 패싱 속도: 4 Mbps, 16 Mbps 충돌 방지
	FDDI	속도: 최대 100 Mbps 이중 링 구조 토큰 패싱
무선 랜	Wi-Fi	표준: IEEE 802.11 시리즈 주파수 대역: 2.4 GHz, 5 GHz 속도: 최대 10 Gbps (802.11ax) 보안: WPA3
	Bluetooth	주파수 대역: 2.4 GHz 속도: 최대 50 Mbps (Bluetooth 5.0) 거리: 최대 100m 저전력: Bluetooth Low Energy (BLE)
	Zigbee	주파수 대역: 2.4 GHz, 900 MHz, 868 MHz 속도: 최대 250 kbps 거리: 10-100m 저전력
	Z-Wave	주파수 대역: 800-900 MHz 속도: 최대 100 kbps 거리: 최대 100m 저전력

무선 LAN 2.4GHz와 5GHz의 차이

• 무선 LAN(WLAN, Wireless Local Area Network)은 무선 신호 전달 방식을 이용하여 2대 이상의 장치를 연결하는 기술

특성	2.4GHz 대역	5GHz 대역
범위	더 넓은 범위 제공	더 짧은 범위 제공
호환성	더 많은 기기와 호환 가능	일부 기기만 호환
혼잡도	높은 혼잡 가능성	낮은 혼잡 가능성
속도	낮은 최대 속도 제공	높은 최대 속도 제공
채널 수 및 간섭	적은 채널 수, 높은 간섭 가능성	많은 채널 수, 낮은 간섭 가능성