IEEE 802

많은 기술들에 표준이 있듯이, 컴퓨터 네트워크 기술에도 IEEE 802라는 기준(Standard)이 있다. 그중에서 802.11이 흔히 사용되는 무선 네트워크(Wi-Fi 등)에 대한 표준이다.

IEEE 802.11 Wikipedia(EN)

IEEE 802.11 Wikipedia(KR)

Frequency

무선 통신을 하기 위해서는 송수신측이 같은 주파수를 사용해야 하는데, 다른 통신 주체와 동일한 주파수를 사용하게 되면 간섭으로 인한 문제가 발생할 수 있으므로 주파수를 임의로 설정하여 사용해서는 안된다. 그렇기 때문에 국가/기관으로 부터 주파수 대역에 대한 권한(Licence)을 획득한 후에 사용하게 된다.

이동통신사들은 주파수 경매를 통해 특정 주파수 영역에 대한 사용권한을 얻어온다. 주파수 대역이 넓을 수록 원활한 서비스를 제공할 수 있기 때문에, 경쟁이 치열하다.

별도의 협약, 권한없이 사용할 수 있는 주파수 대역도 있는데 대표적으로 ISM(Industrial, Science and Medical) Band가 있다. Wi-Fi, BlueTooth, Zigbee 등의 기술들도 ISM Band를 사용한다.

Channel

IEEE 802.11의 기본 채널 폭은 20Mhz이고 총 14개의 채널이 있지만, 대부분 중첩되는 영역이 많기 때문에 여러 무선 네트워크를 중첩되지 않게 사용하려면 1,6,11 혹은 1,5,9,13 채널을 사용하면 된다.

주변에 다른 무선 네트워크가 없다는 가정하에

Carrier Aggregation

안정성이나 전송속도를 높이기 위해서 2개 이상의 채널을 결합하여 1개의 채널 처럼 사용하거나, 2개 이상의 채널을 통해 데이터를 분산 전송하는 기술. 결합하기 위해서는 채널들의 주파수 영역이 연속적이어야 한다.

채널 결합은 Channel Bonding 으로 불렸던 기술이지만 보다 넓은 의미의 용어인 Aggregation에 흡수되었다.

Data Rates

802.11b의 최대 전송 속도는 11Mbps, 11g는 54Mbps, 11n은 600Mbps이지만 이는 말 그대로 최대 속도(이론상의)이며, 거리와 간섭상황 등 환경에 따라 가변적이다.

Variable Rates

흔히 전송율을 설명할 때, 고속도로와 트럭에 비유를 많이 하는데, 전송율은 고속도로에서 일정 시간당 지나갈 수 있는 트럭의 수라고 생각할 수 있다. 고속도로에 트럭은 계속 일정량 존재하지만, 각 트럭에 적재된 짐의 양은 다를 수 있다.

전송율(속도)가 높아질 수록 간섭에 취약해져, 유효 전송 거리가 짧아지는 문제가 생긴다.

주파수가 높아질 수록 데이터 전송률이 높아지지만 그 만큼 파장이 짧아져 회절 현상과 같은 간섭에 취약해진다.

Archtecture

무선 네트워크를 사용하려는 장치들은 모두 WNICs(Wireless Network Interface Controllers)를 가지고 있어야 하며 각 장비는 무선 AP(Access Point, 일반적으로 Router , 공유기)이거나 무선 Client이다(인터넷을 사용하는 기기, 스마트폰, 노트북 등).

  • Infrastructure Mode
    • BSS(Basic Service Set) : 각 Client들은 반드시 AP를 통해서만 통신할 수 있기 때문에 Client끼리 직접 통신할 수는 없다.
    • ESS(Extended Service Set) : 복수 개의 BSS를 묶은 형태 이며 각 BSS의 AP에 데이터를 분배해줄 DS가 필요하다
    • DS(Distribution Service) : ESS에서 AP들을 연결하여 서비스 영역을 확장시키는 역할을 한다.
  • Ad hoc Mode
    • AP 없이, 각 장치(Peer)가 서로 통신하는(Peer-to-Peer, P2P) 방식이다. IBSS(Independent BSS)라고도 불린다.

DS와 각 AP간의 연결을 무선으로 구축하는 무선 메시 네트워크 (Wireless Mesh Network)라 한다. 간섭과 같은 문제를 해결할 수 있다면 케이블을 설치하지 않아도 되기 때문에 상대적으로 매우 저렴하게 네트워크를 구축할 수 있다.

WiDi(Wi-Fi Direct) 기술은 표준에 컨셉으로만 있던 Ad Hoc Mode를 구현한 기술이다. Soft AP 방식으로도 불린다.

Scanning

Client들이 Network(AP)들을 찾고 참여하는 과정이다. Client의 행동에 따라 두가지 방식이 있다

  • Passive Scanning
    • 각 AP들은 자신의 정보를 담은 신호(Beacon)를 발산하고, Client들은 Beacon을 수집하여 그 정보로 AP에 연결한다.
  • Active Scanning
    • Client가 AP를 찾는 신호(Probe)를 각 채널에 보내고 AP로 부터 돌아오는 신호(Probe Response)에서 정보를 받아 AP에 연결한다.

Reference

본 문서는 부산대학교 정보컴퓨터공학부 김종덕 교수님의 컴퓨터 네트워크 강의의 내용을 기반으로 작성됩니다.