1. Introduction
-
Wired VS Wireless
-
Wired : 통신 선로가 있음 -> Infra가 있다!
-
Wireless : 통신 선로가 없음 -> Ad Hoc Network -> Infraless
-
-
Ad Hoc Network : Network without infrastructure
-> 이동이 가능하고 무선으로만 전송할 수 있는 단말기들로만 구성된 network
-> No need a base network or an access point (only organized by devices)
-> 문제점 : 전송거리 제한으로 A -> B 데이터 전송이 불가능하다.
-
Connection of a Wired LAN
-
Connection of a Wireless LAN
2. Wireless Characteristics
- Attenuation : Signal이 모든 방향으로 퍼져나간다.
- Interference : 무선이므로 방해와 간섭이 많아 Intended sender로부터의 데이터뿐만아니라 other sender들의 데이터도 받을 수 있다.
- Multipath : Signal이 여러 path로 직진, 반사되어 전송될 수 있다.
- Error : SNR (Signal-to-Noise Ratio)
3. Access Control
- Physical layer : wireless 에 맞는 신호가 만들어져야하므로 달라야 한다.
- LLC : node간에 생기는 logical link에 대한 control은 동일할 수 있다.
- MAC
- CSMA / CD 적용 불가능 : Wireless hosts는 동시에 송,수신할 수 있는 power가 충분하지 않다.
-> 안테나를 이용하는데 송신용, 수신용 안테나가 구별 되어있기 때문에!- Hidden station problem이 collision detection을 제한한다.
1. C가 A로 데이터 전송
2. Carrier Sensing
3. Carrier Sensing 이후 충돌되지 않았으므로 B도 A로 데이터 전송
-> 충돌이 A에서 발생!
-> 송신측에서 Collision Detection 불가능!
-> 중간에 물체가 있어서 B, C 상호간의 전송을 방해한다.- stations간 거리가 클 수 있다.
4. IEEE 802.11 Project
- IEEE 802.11: wireless LAN (Wi-Fi)에 대한 specifications
- The standard defines two kinds of services
- BSS (Basic service set) : 하나의 Access Point에서 서비스하는 영역
- ESS (Extended service set) : 두 개 이상의 Access Point들을 서로 연결해서 서비스하는 영역
-> 각각의 Access point들을 연결할 때 유선 또는 무선으로 구성할 수 있다.
- BSS (Basic service set) : 하나의 Access Point에서 서비스하는 영역
- MAC Sub-layer : IEEE 802.11은 두 개의 MAC sublayers, protocol 규정
- PCF : Access point가 Centralized Polling 수행
-> Medium 접근이 특정 point에 의해 control 된다.
-> DCF를 활용하기 때문에 DCF 동작방식에 더해 DIFS보다 데이터 전송 요청하기 / 송신하기 접근이 더 빠른 Polling 방법을 활용한다.
-> Contention-free service - DCF : Medium access 분산 처리, station에 의해 CSMA/CA 수행
-> Medium 접근이 랜덤으로 이루어진다.
-> Contention service- 시간이 흘러감에따라 PCF, DCF을 적당하게 나눠서 사용한다.
- LLC sublayer : 동일하게 IEEE 802.11을 사용
- MAC sublayer : PCF, DCF 모두 access 가능
- 데이터 전송을 위해 Carrier Sensing 이후 carrier busy 확인
- DIFS를 기다린다.
- DIFS : 정해진 일정 기다려야하는 시간
- DIFS 이후에 Minute slot을 기준으로 random 시간 선택 by back_off time
- 본인과 같은 상황에서 같은 시간을 기다리고 접근하는 경우가 생겨 충돌이 일어날 수 있으므로!
- Example
첫번째 node : 5선택 -> 4 -> 3
두번째 node : 2선택 -> 1 -> 0
-> 0이 된 두번째 개체가 전송을 수행하는동안 나머지 개체들은 wait
-> 그러나 선택한 random minute slot이 동일하면 동시에 0이 되므로 충돌 발생 (ACK을 못받았으므로 재전송 필요)
-> 유선에서 Ethernet은 충돌 여부와 상관없이 응답을 해주지 않지만 무선에서 Ethernet은 데이터를 정상적으로 수신한 경우 ACK을 보낸다. - Hidden station problme 해결 불가능
-> Carrier Sensing이 불가능하므로!
- FHSS : 전송할때마다 주파수를 다르게하여 데이터 전송
-> Frequency hopping 패턴을 모르면 데이터를 알 수 없음 (security 강함!) - DSSS : 코드와 보내고자하는 데이터를 operation 하여 전송
-> 초기에는 하나의 barker sequence당 하나의 bit만 보낼 수 있었던 구조에서 CCK-4(칩 코드당 4비트 전송), CCK-8(칩 코드당 8비트 전송) 등으로 발전됨 - Infrared : 적외선 매체를 사용
- OFDM : 주파수를 직교하게 분할, 다르게하여 데이터 전송 (가장 많이 사용되는 방법)
- PCF : Access point가 Centralized Polling 수행
- CSMA/CA and Network Allocation Vector (NAV) : hidden station problem을 해결하기 위해서 RTS, CTS를 사용하는 방법이다.
- RTS : Source가 Destination에게 보내는 현재 전송 가능여부를 묻는 Control message
- CTS : Destination이 현재 수신이 가능함을 broadcast 하는 Control message
-> 데이터 통신량, 진행 시간등이 명시되어 있음 (NAV) - RTS를 송신하고 CTS를 수신한 개체는 이후 data를 전송
- CTS만 수신한 개체들은 다른 개체가 현재 data를 전송하고 있음을 인지하고 NAV동안 wait
-> Hidden station problem 해결! - size: RTS < CTS
-> RTS 길이는 매우 짧아 충돌할 가능성이 낮다. - Virtual Sensing : NAV를 통해 주기적인 Sensing이 필요하지 않다.
<-> Physical Sensing: 주기적인 Sensing을 수행
-
Frame Format
- Address가 4개인 이유 : 상황에 따라 address 필드 사용이 달라진다.
- Frame body : 0 = control message, up to 2312 = 무선 LAN 기술의 발달
- Type : Control, user-data, management-data 등의 여부
- Subtype : 만약 control type이면 RTS? CTS?
- To / From DS : Distribution System으로부터 받거나 보낼 때
-> Distribution System : BSS들을 연결 (무선 or 유선) 해놓은 시스템 - More frag : 1이면 보낼 데이터가 더 있다.
- Retry : 1이면 재전송 데이터이다.
- Pwr mgt : Energy를 saving 하기 위해 access point에게 숙면모드를 알린다.
-> 만약 숙면모드면 Access point가 데이터를 buffering하며, 주기적으로 숙면모드를 깨우기 위해 체크한다. - Rsvd : 추후에 확장성을 대비해서 확보해놓은 공간
- Address가 4개인 이유 : 상황에 따라 address 필드 사용이 달라진다.
-
Exposed Station Problem : Hidden station problem을 해결하기 위해 사용된 RTS, CTS 교환방식이 다른 station 상호간 통신을 방해하는 상황이 발생하는 문제
- A가 B에게 데이터를 보내기 위해 RTS전송을 하는중에 C도 RTS를 들었다.
- A는 B로부터 CTS를 듣고 데이터를 전송한다.
- 만약 C가 D에게 보낼 데이터가 존재했다면 방해를 받은 상황
-
Evolution of WiFi : 시간이 지남에 따라 Data Rate, Throughput 등을 개선해서 무선랜 기술이 발전되어왔다.
-> 끝에 붙는 알파벳은 amendment
- 802.11be features
- 6GHz band : 320MHz wide channel
-> 한 번에 더 많은 데이터를 보낼 수 있게 됨 - OFDMA : 단말기들의 요구사항에 따라 Multiple resource를 할당함
-> 기존에 한 resource (주파수영역)를 하나의 단말기가 전부 차지하는 방식과 차별화 됨 - 4K QAM : 하나의 신호에 12개의 비트를 담아 보낼 수 있음
-> 점의 수가 4000개 (각각의 점마다 위상, 진폭이 다름) - MIMO (Multiple Input Multiple Output) : 안테나를 여러개 사용
-> 동일한 신호를 서로 다른 안테나로 송신, 수신 하므로 데이터 전송 성공 확률이 높음
-> 여러개의 데이터를 동시에 송,수신 할 수 있음
-> 고주파 -> 람다↓ -> 거리확보가 쉬움 -> 안테나 수 증가 가능
-> Massive MIMO Antenna: 하나의 Access Point에 안테나의 수를 증가 시킴 -> 주어진 시간에 통신가능 단말기 수가 늘어남 -> 네트워크 입장에서 Throughput이 높아짐! - Multi-AP Cooperation : 서로 다른 중첩된 Access Point 상호간에 Coordinated scheduling을 가능하게 한다.
-> 간섭으로 부터 자유로울 수 있다.
-> beamforming : 특정 방향으로 에너지를 송신할 수 있는 기술
-> bss-coloring : Access Point에 색깔을 부여함으로써 단말기가 데이터를 수신받을 때 2가지 이상의 색을 받게 되면 중첩되었음을 감지하고 AP들에게 사실을 알린다. (신호의 세기를 통해 판별 -> AP들은 중복을 인지하고 채널을 바꿀 수 있게 됨) - Hybrid Automatic Repeat Request (HARQ) : 데이터 수신시에 에러가 있지만 이를 활용해 Recovery가 가능하다면 데이터를 전송한 단말기에게 에러를 복구할 수 있도록 전체 재전송이 아닌 추가적인 데이터만 요청하는 형태
- TSN : 무선에서도 요청한 데이터들이 정확한 시간에 올 수 있도록 돕는 기능
- MLO : 링크(안테나)가 여러개 있을 때 간섭을 일으키지 않고 독립적으로 송,수신 기능을 할 수 있도록 돕는 기능
- 6GHz band : 320MHz wide channel
- 802.11be features
-
Bluetooth : 무선으로 짧은 거리의 Device들을 상호간에 연결해주는 기능 -> WPAN을 활용!
- Basic Spec
- 2.4GHz ISM, Frequency Hopping (1600hops/sec)
-> Random Frequency Hopping : 랜덤으로 Hopping
-> Adaptive Frequency Hopping : 일정한 패턴을 갖고 Hopping
- 2.4GHz ISM, Frequency Hopping (1600hops/sec)
- Basic Spec
-
Piconet : 1 primary and multiple secondary로 구성된 네트워크
-> Primary가 Hopping pattern 결정!
-
Scatternet : 2개 이상의 Piconet을 연결해놓은 네트워크
