무선통신

Wireless Standartd, IEEE 802.11

와이파이 종류

 

다음은 무선 통신의 종류로 

이 중 블루투스를 가장 많이 사용한다.

zigbee는 블루투스에 비해서 저전력으로 이용이 가능하다.

 

Wireless와 유선의 차이점에 대해서 알아보자

1. 배터리 전원(전력관리 기법, 에너지 효율화 중요)

2. 동적인 토플로지 : 여러가지 장비가 블루투스로 통신하기 때문에 네트워크가 동적으로 변한다.

따라서 통신이 끊김없이 지속되어야만 한다.

3. 신호간섭 회피방법이 마련되어야 한다.

 

WLAN

WLAN 프로토콜은 

1. contention service

2. contention-free service

두가지 종류가 있다.

 

위 이미지를 보면

contention-free service는 AP가 중앙제어를 하기 때문에 경쟁이 필요없다는 것을 알 수 있다.

contention service는 경쟁이 필요한 서비스이다, 경쟁이 필요한 이유는

다른 단말기와 공유해서 사용하기 때문이다, 무선통신에서는 전송매체가 특정 주파수 대역으로

전자기파를 쏠 때 전하고자 하는 정보를 실어서 전송한다.

 

물리계층(PHY)에서는 변조, 인코딩 방법(신호변환) 방법으로 신호를 송/수신한다.

 

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물리계층(PHY)에서의 신호변환 기법을 알아보자...

무선 PHY 계층 신호변환 기법에는 총 세 가지 기법이 있다.

1. FHSS

FHSS : Frequenct Hopping Spread Spectrum, 여기서 Hopping이란 뛰어다닌다는 의미로 주파수를 뛰어다닌다는 의미를 담고 있다. 위 이미지처럼 우선 시간, 주파수를 등분하여 각각 채널, time slot으로 나눈다, 그 후 각 단말은 시간과 채널을 각각 다르게 사용하여

겹치지 않도록 사용한다.

2. DSSS

DSSS : 에를 들어 전송하고자하는 데이터가 101이라면, 각각의 숫자를 확산시켜 1111, 0000, 1111로 만든다.

그 후 미리 정한 확산코드 1010을 가지고 XOR하여 추출한 0101 1010 0101을 보낸다.

이 코드를 수신한 단말은 다시 확산코드를 이용해 XOR하여 1111 0000 1111을 추출한다.

그 후 이를 다시 되돌려 101을 추출하는 방식이다.

 

이 방식은 신호 잡음지를 개선 방식으로, 보내고자 하는 오리지널 데이터 대신 변조코드가 기기 때문에 보안성이 증가시킨 방식이다.

하지만 그만큼 작업이 늘어나 복잡하다는 단점이 있다.

 

3. OFDM

OFDM : FDM이란 주파수를 분할하는 기법으로 한 주파수 대역을 여러 채널로 나누어 동시에 많은 신호를 전송하는 다중화 기법이다.

OFDM은 FDM에 추가로 주파수들을 겹쳐 작은 대역폭으로 사용하여 더 많은 대역폭 공간을 확보할 수 있게 한 방식이다.

보통 채널을 겹치지 않는 이유는 겹쳐있게 되면 간섭이 일어나기 때문에 가드밴드로써 띄어놓는것이다.

하지만 이 방식에서는 간섭이 무조건 생기지는 않는다,  그 이유는 신호의 직교성이 있기 때문이다.

신호의 직교성이란 신호의 세기로 구분하는 것을 말한다, 따라서 이를 통해 간섭을 방지 할 수 있다.

 

매체접근방식에 대해 알아보자,,,,

 

여러 무선 노드들이 충돌하지 않고 전송하기 위한 매체접근방식은 총 3가지이다.

1. DIFS

2. DCF

3. PCF

 

DIFS : 대기하는 시간을 의미하는 IFS의 한 종류로, 

무선노드는 지속적으로 carrie sense를 한 후 매체가 idle이면 신호 충돌을 피하기 위해

대기하는 시간이 필요하다.

우선순위가 높으면 빨리 보내고 낮으면 천천히 전송한다,

따라서 이에 따라 IFS를 구분한다,

 

 

DCF(경쟁방식) : 충돌 회피 방식, CSMA/CA  

아무도 통신하지 않는 경유 = 반송파가 감지 안될 때 : 

A가 체크 -> IFS만큼 기다림 -> 확인 후 전송 -> B가 수신 후 응답(iFS만큼 기다린후) 

이 때 전송한 프레임과 응답 프레임은 모든 단말에게 전송됨

C가 이미 사용중인 경우 = 반송파가 감지 될 때 : 

A는 체크(IFS만큼)를 반복 -> 더이상 사용중이지 않을 때 한번 더 IFS만큼 기다린다 -> 전송한다.

 

DFS - RTS/CTS

이 방식은 통신할 것을 미리 알리고 충돌을 회피하는 것이다.

만약 A가 B에게 데이터 전송을 하려고 할 때 A는 RTS를 만들어 전송한다, 이 때 모든 단말이 이를 수신한다 

-> 당사자가 아닌 단말은 기다리고 B는 수신 후 CTS를 만들어 전송한다.

-> CTS를 다른 노드들도 수신한다, 당사자인 A는 이를 수신 후 데이터프레임을 전송한다.

 

PCF

AP를 이용해 중재하면서 경쟁없이 통신하는 기법이다.

 

우선 모순도느의 모드를 알아야한다. 

2가지 모드 sleep mode, Active mode가 있다.

 

예시 A 와 B가 통신는 경우

1. A가 sleep 모드일 때 

AP는 beacon 신호를 A,B,C에게 날린후 A에게 전송할 데이터의 유무를 체크한다 

-> A는 sleep 모드이므로 대답하지 못한다.

2. A가 Active 모드일 때

AP는 다음 비콘신호까지 기다린 후 다시 전송한다 -> A가 이를 수신한다 -> 전송데이터 여부 체크

-> A가 데이터의 존재를 알린다 -> 데이터를 AP에게 전송한다. -> AP는 이를 임시로 저장후 응답한다.

-> AP는 저장한 데이터를 B에게 전송한 -> 이를 수신한 B는 응답한다. -> AP는 수신한 응답을 A에게 전송한다.

 

결론 중간에서 AP가 작업을 중재하기 때문에 경쟁방식이 아니다.