Ubiquitous Networks - 4 - WLAN & Bluetooth-

Ubiquitous Networks - 4- WLAN & Bluetooth- Laboratory ofIntelligent Networks (LINK)@KUT http://link.koreatech.ac.kr Youn-Hee Han 한국기술교육대학교

무선 LAN • 무선 LAN(IEEE 802.11) • 건물, 대학 캠퍼스, 상가, 가정 등과 같이 일정 공간이나 건물 내·외부에서 유선 케이블 대신 무선 주파수나 빛을 사용하여 접근점(Access Point)으로부터 각 단말까지 통신을 제공하는 기술 • 케이블에 구속되지 않고도 전통적인 LAN 기술의 모든 기능을 제공 • 무선 LAN 기술의 변화 과정 • 1990년대 초 미국의 연방통신위원회에서 ISM을 위한 비인가 주파수 대역을 전세계적으로 무료 사용할 수 있도록 허가 • 1997년 6월 IEEE에서 각종 무선 LAN 기술을 통합하여 802.11로 표준화함 • 1999년 9월 IEEE에서 고속 무선 이더넷 표준 IEEE 802.11b를 승인

무선 LAN • 무선 LAN(IEEE 802.11)의세부 종류 • IEEE 802.11b • 최고 전송속도는 11Mbps • 실제로는 CSMA/CA 기술의 구현 과정에서 6-7Mbps 정도 • ISM 밴드의 2.4GHz 대역 사용. • IEEE802.11a • 54Mbps까지의 전송 속도를 갖는 직교 주파수 분할 다중 방식(OFDM) 사용 • ISM 밴드의 5GHz 대역 사용 • 잠깐 상품화되었다가 사라짐 • IEEE802.11g • 기존 802.11b의 낮은 전송률을 보완하여 속도를 54Mbps정도로 향상 • 간섭 등의 문제가 802.11a에 비해 개선됨. • 802.11a의 OFDM 채용 • 2.4GHz대역 사용. • IEEE 802.11n • 2.4Ghz 대역과 5Ghz 대역에서 모두 작동. • 최고 300Mbps까지의 속도를 지원.

무선 LAN 무선 LAN 표준화 동향

무선 LAN • 무선 랜의 특징 • 저전력을사용하여 동작 • 전세계적으로 인정된 비인가 주파수대역 (ISM 밴드)사용 • 신호 간섭이 존재하는 곳에서도 수신강도가 강한 속성을 가짐 • Access Point(AP)의 수에 의해 적용 범위 확장 가능 • AP 수: 적용 범위나 서비스 대상이 되는 이용자의 숫자와 형태를 고려하여 결정 • AP당 반경 20~500m 정도의 영역에서 동시에 25~50개의 단말을 서비스함 • 처리량: 주변 환경과 제품의 품질에 영향을 많이받음 • 이용자수, 범위와 멀티패스 등의 채널 요인, LAN 연결 지점에서의 지연과 병목

무선 LAN 구축 방식 • 1. 기반 구축형 (Infra 방식) • 하나의 AP에 여러 대의 단말기들이 무선망으로 연결된 형태 • 무선 단말기가 새로운 접근점이 있는 영역으로 이동할 때 기존 접근점의 접속을 끊고 새로운 접근점으로 자연스럽게 접속되게 함 • 주어진 전력 범위 내에서 얼마나 멀리 신호가 전달되는가에 의해 한계가 정해짐 • 무선 접속의 범위를 확장하기 위해 마이크로 셀을 이용 (AP수 증가)

무선 LAN 구축 방식 • 2. 애드 혹(Ad-hoc) 방식 • 유선망과의 연결없이 무선 LAN 카드를 장착한 2대 이상의 단말기로 구성 • 인프라가 구축되지 않은 장소에서 손쉽게 무선 LAN 환경을 구축할 수 있음 • AP가 필요없음 • 각 단말기가 대등한 관계의 위치에서 상호 통신 • 통신 가능 구역 20~100m

무선 LAN 구축 방식 • 3. 메쉬 (Mesh)방식 (IEEE 802.11s) • Municipal Wireless Networks 구축에 활용되는 추세 • http://blog.daum.net/eusebio1/1 • http://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=cooooler&logNo=40072427064 • http://www.hyundaihds.co.kr/product/product06.jsp • 멀티홉 라우팅 (Multi-hop Routing) 기술필요 • 자동 망 구성 기능 (Self discovery & Configuration) • 자동망 복구 기능 (Self Healing) • 고속로밍 기술 (Fast Roaming) • 300Km/h 속도에서 핸드오버 가능 • 비면허 통신을 통한 광역 커버리지네트워크 구축

무선 LAN 구축 방식 • 3. 메쉬 (Mesh)방식 (IEEE 802.11s) • 도시에 메쉬네트워크 구축을 위한 Cell Planning

무선 LAN 구축 방식 • 3. 메쉬 (Mesh)방식 (IEEE 802.11s) • 도시에 실제 설치된 다양한형태의 메쉬형 무선 랜

무선 LAN 구축 방식 • 3. 메쉬 (Mesh)방식 (IEEE 802.11s) • 일반 무선랜(기반 구축형)vs. 무선메쉬 • 우리나라에서 무선랜 메쉬가 왜 활성화가 안될까?...

차세대 무선 LAN • 차세대 무선랜 • 차세대 무선랜 최신 기술동향 (ETRI) • http://ettrends.etri.re.kr/PDFData/27-2_001-010.pdf

차세대 무선 LAN • 차세대 무선랜 • 차세대 무선랜을 위한 IEEE 802 산하 주요 규격 동향 정보

차세대 무선 LAN • 차세대 무선랜 • IEEE 802.11ac (also known as VHT – Very High Throughput) • MAC 상위계층 전송 속도인 1Gbps 이상을 지원 • 압축되지 않은 HD 급동영상 전송 가능 • 대역폭의 대폭확장 및 다수사용자 동시접속(multi-user MIMO) 기술 도입 • 802.11n와 비교할 때 개선된 커버리지와 전력 소모 감소 기능 지님 • 기존 무선랜 사양들에 대한 backward compatibility를 지원 • 5GHz 대역 • 향후 2~3년 내에 IEEE 802.11ac 제품은 전 세계 시장에서 기존 IEEE 802.11n 주력 제품들을 압도적으로 대체해 나갈 것으로 전망

차세대 무선 LAN • 차세대 무선랜 • IEEE 802.11af • TV 유휴대역(TV White Space)을 활용하는 무선랜 • 한국과 미국에서는 54~698MHz에 해당하는 밴드 • 한국은 54~806MHz까지 2012년까지 DTV 및 아날로그 TV가 사용하고 있었으나, 아날로그 방송 종료 후인 2013년 부터 54~698MHz까지만 DTV가 사용하고, 아직논란 중에 있는 698~806MHz은 추후에 사용용도를 결정할 예정 • 무선랜 커버리지가 100 ~ 500m 정도 • IEEE 802.11af의 기술 적용 주파수 할당 정책에 따라 그 도입시기가 정해짐 • 참고 블로그 • http://blog.daum.net/hirhee/33

차세대 무선 LAN • 차세대 무선랜 (출처: 삼성종합기술원)

Bluetooth • 블루투스(Bluetooth): IEEE 802.15.1 • 단거리라디오 전파 통신을 사용하여 무선으로 여러 기기들을 연결하는 기술 • 전자 장치들이 서로 통신할 수 있는 수단을 제공 • 15m 이내 근거리에서 기기와 기기가 연결 및 동기화 • 컴퓨터와 통신 산업계를 연결하는 전 세계적인 기술 표준 • 장소에 구애받지 않고, 모든 장치가 자동 인식됨 • 블루투스 사용 가능 기기 • 프린트, 키보드, 마우스, 스마트폰, 디지털카메라, 핸드폰 등 Bluetoothmobilephoneheadset. Bluetooth USB dongle.

Bluetooth 역사 • Bluetooth의 탄생과 현재 • 94년 스웨덴의 에릭슨(Ericsson)社 무선 인터페이스 연구 • 98년 2월 IBM • 인텔 • 노키아 • 도시바 등이 참여 SIG (Special Interest Group) 결성 • 2001년 12월 Microsoft • 3Com • 루스테크놀러지 • 모토롤라 회사 합류 • Bluetooth SIG • 블루투스의 개발을 이끌 통신 / 컴퓨터 회사들의 컨소시엄 • 현재 2000여개 회원사 • 로열티 없는 라이센스의 자격 • 2003년 3월 국내 46개사 참여 • ETRI, KETI, 삼성전자, LG이노택 등

Bluetooth 명칭의 유래 • 블루투스는 영어로 ‘푸른 이빨’이라는 뜻을 갖고 있는데 이 이름은 10세기 스칸디나비아 국가인 덴마크와 노르웨이를 통일한 바이킹으로 유명한 헤럴드 블라트란트(Herald Blatland)에서 유래된 것이다. 그는 블루베리를 즐겨 먹어 치아가 항상 푸른색을 띄어 ‘헤럴드 블루투스(Herald Bluetooth)’라는 애칭으로 불렸는데 이 이름을 따 만든 것이다. • 이는 헤럴드가 스칸디나비아를 통일한 것처럼 블루투스 기술이 서로 다른 통신장치들 간에 선이 없고 단일화 된 연결 장치를 이룰 것이라는 뜻을 지니고 있다. 또한 그가 여행가로도 유명했던 것처럼 호환성을 지닌 블루투스 기술이 전 세계 어디를 여행하든 단일 장비로 통신이 가능하도록 모든 통신 환경을 일원화 시켜 주기를 바라는 뜻도 함께 포함돼 있다. • 블루투스는 초기에 진행 중이던 프로젝트 이름에 불과했으나 기억하기 좋고 흥미를 유발할 수 있어 공식명칭으로 결정됐다.

Bluetooth Spec. • ISM Band 중 2.4GHz 대역 사용 • 700Kbps ~ 1Mbps 전송속도로 10m 내 무선접속 • GFSK 변조 방식 • 매체접근방식 - 주파수 호핑 방식 (1600 호프/초) • 5~10$ 대의 가격

Bluetooth 네트워크 구성 • 블루투스의 구성 • ISM 대역폭인 2.4~2.48GHz 사이의 주파수 대역 사용 • 전 세계적으로 누구나 정부의 허가 없이 무료로 사용할 수 있음 • 하나의 블루투스 장치가 10m 이내에 있는 다른 블루투스 장치를 발견하면 두 장치는 자동으로 연결됨 피코넷(Piconet) 형성 • 피코넷 • 하나의 블루투스 장치가 마스터 (Master) 역할을 함 • 나머지 다른 블루투스 장치는 슬레이브 (Slave) 역할을 함 • 슬레이브는 동시에 7개까지 지원 • 마스터는 각 장치 사이의 데이터 통신을 조정 • 블루투스 신호 • 라디오파를 이용해 송수신되므로, 어느 정도 두께의 벽은 그대로 통과 • 적외선 (IrDA)통신의 경우는 간단한 장벽 통과도 불가능

Bluetooth 네트워크 구성 • 블루투스의 링크와 네트워크 • 마스터(mster)-슬레이브(slave) 방식으로 링크 구성 • 한대의 마스터는 7대까지 슬레이브를 연결하여 사용할 수 있음  피코넷 • 여러 개의 피코넷이 모여 계층적이고 규모가 큰 네트워크를 구성  스캐터넷

What Does Bluetooth DoFor You? • 사용모델 (1/2) • 무선 데스크탑 컴퓨터 (Cordless Desktop) • 데스크탑과 주변 장치간에 선을 제거 • http://www.bastof.co.kr/903 • 인터넷 브리지 (Internet Bridge) • 파일 전송 (File Transfer) • 스마트폰과 PC 사이에서의 데이터 송수신과 같은 데이터 전달 • 데이터 동기화/자동 동기화(Automatic synchronization) • 하나의 블루투스 장치 내의 데이터가 범위내에 들어온 다른 블루투스 장치와 자동으로 동기화되는 시나리오 • 즉, 사무실 PC에 있는 스케줄러 정보나 주소록 정보가 스마트폰으로 자동 동기화됨 • 모바일 프린터 • http://www.kuccblog.net/517 [참고] http://www.microvision.co.kr/bluetooth/lecture/lecture_1.htm

What Does Bluetooth DoFor You? • 사용모델 (2/2) • 헤드셋 • 귀에 장착 가능한 헤드셋. 이 모델을 통해 가정에서 무선 전화기의 수화기로 사용이 가능하다. • Three-in-One 폰(Three-in-One Phone) • 가정 내에서는 무선 전화기 • 실외에서는 휴대폰 • 다른 블루투스 전화기와는 무전기로 작동하는 전화기를 의미 • 즉석 엽서(Instant Postcard) • 이 모델에서는 블루투스가 탑재된 디지털 카메라를 사용하여 취득한 사진 이미지를 인터넷을 통해서 상대방의 PC로 자동 전송하는 서비스 • 무선 스피커(Codeless Speaker) • http://category.gmarket.co.kr/listview/List.aspx?gdsc_cd=300020495 • 자동차 핸즈프리 장치(Hands-Free Car kit) • 자동차에 탑승하면 전화기를 핸즈프리에 연결하지 않아도 자동으로 연결되어 통화가 가능한 시나리오

통신 기술들의 비교 WPAN(Wireless Personal Area Network) 기술들

Bluetooth 4.0 • 차세대 Bluetooth – Bluetooth 4.0 • 2010년에 제정 • 다음과 같이 3가지 기능으로 설명 • 클래식 블루투스 (Classic Bluetooth) • 1.0부터 2.1로 이어져온 기존 블루투스 기술들과의 호환 • 고속 블루투스 (Bluetooth High Speed) • 기존 Bluetooth3.0에서 더해진 와이파이를 활용한 HS 고속전송 기술의 연장 • HS 고속전송 기술 • Bluetooth로 데이터를 전송할 기기를 확인한 후 더 빠른 속도의 802.11로 대신 접속해서 데이터를 전송 • 24Mbps 급으로 전송 • 저전력 블루투스 (Bluetooth Low Energy) • 전력소모를 최소화하고 배터리 수명을 연장 • 만보계나 혈당체크 기기 등 몸에 오랜 시간 차고 다녀야 하는 기기에 적합 • 2013년 현재 대부분의 Bluetooth 기기들이 Bluetooth 4.0 기술 채용 한국기술교육대학교

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