Transcript 무선 Access 기술

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이번 시간에는...
25. 무선 Access 기술
지난 시간에는 무선 네트워크 기술의 성장 요인, 성장 효과, 무선 네트워크 발전 Map 등, 무선
네트워크 기술과 무선 대역폭의 증가가 e-Business 산업에 미치는 영향에 대해서 알아보았습
니다.
이번 시간에는 무선 Access 기술 소개와 무선 네트워크의 종류 및 특징에 대해서 알아보도록
하겠습니다.
한국산업기술대학교
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학습 목표
25. 무선 Access 기술
25 회차 강의에서 다루게 되는 내용은 다음과 같습니다.
무선 Access 기술
이번 장의 학습 목표
한국산업기술대학교
1)
무선 Access 네트워크와 종류에 대해 알 수 있다.
2)
각 세대별 무선 이동통신 네트워크에 대해 알 수 있다.
3)
무선 네트워크 다중화 접속 방식에 대해 알 수 있다.
4)
무선 네트워크의 발전 방향에 대해 알 수 있다.
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이동통신 Generations
25. 무선 Access 기술
 각 세대별 이동통신
• 1G
– Analog, FDMA, circuit-switched (AMPS)
• 2G
– Digital, circuit-switched (GSM, Palm) 10 Kbps
• Advanced 2G
– Digital, circuit switched (CDMA), Internet-enabled (WAP)
10 Kbps
• 2.5G
– Digital, packet-switched, TDMA (GPRS, EDGE) 40-400 Kbps
CDMA 2000 1x 115 Kbps
• 3G
– Digital, packet-switched, wideband CDMA (UMTS)
0.4 - 2 Mbps, 5.2 Mbps
• 4G
– Data rate 100 Mbps; achieves “telepresence”
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1세대 무선 Access 기술
25. 무선 Access 기술
 Frequency Division Multiple Access (FDMA)
 주파수 분할 다중 접속 방식 (FDMA) 은 주파수 분할 다중화 방법을 이동통신망의 기지국과 단말기 사이
에 적용한 것
 사업자에 할당된 주파수를 통신에 필요한 최소한의 주파수 대역으로 잘게 나눈 뒤에 이를 각 가입자에게
할당하는 아날로그 방식의 이동통신 기술
 FDMA 방식에서 사용하는 통화채널의 대역폭은 20KHz - 30KHz정도
 음성 신호를 그대로 사용하면, 무선 구간에서 음성 품질이 너무 떨어지기 때문에 음성 품질을 어느 정도
유지하기 위하여 음성 신호를 먼저 잡음에 강한 FM(주파수 변조)를 한 후에 FM 변조된 신호로 기지국
과 단말기 사이의 통신
 FDMA는 통신 전파 Interruption, 통신의 비효율성 등의 문제점을 가짐
 FDMA 통신 방식
 각 통신 전파를 각기 다른 Frequency Slot 및 채널에 할당
 Frequency Slots은 Uplinks 와 Downlink로 구성  Uplink (사용
자에서 무선 기지국으로의 전파 처리 채널), Downlink (기지국에서
사용자로의 전파 처리 채널)
 FDMA는 Uplink 또는 Downlink 통신이 발생할 때 마다, 빈
Frequency Slot을 찾아 전파 채널을 Assign
 통신 전파가 Assigned되어 있는 채널은 통신이 완료될 때까지 다른
사용자 사용불가
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2세대 무선 Access 기술
25. 무선 Access 기술
 Time Division Multiple Access (TDMA)
 GSM, CDMA 등과 함께 전세계적으로 널리 사용되는 이동통신 네트워크 기술로, 시분할 다중 접속 방식
 TDMA는 다수의 Call을 받아들여, 이들을 같은 Radio Frequency를 사용하는 각기 다른 Time Slot에
Assign  각 가입자의 통화를 서로 다른 Time Slot에 할당
 1992년 TIA에 의해 채택되었고 1993년 미국에서 최초로 상용화 됨  미국은 초기에 아날로그 방식과
디지털 방식을 혼용할 수 있는 TDMA 방식의 IS-54 규격이 표준으로 결정
 DMA방식을 채택하고 있는 GSM, JDC, IS-54 등은 수용능력이 아날로그 방식보다 3배 (GSM은 1.5배)
정도는 많으나, 주파수 및 변조방식, 음성부 호화 방식이 서로 달라 각 방식간 상호호환성이 없어 표준으
로 채택 어려움
 TDMA 통신 방식
 TDMA는 Frequency-Division Duplex (FDD)와 Time-Division Duplex
(TDD) 기술 이용
 TDD
 모든 Station을 위한 하나의 Frequency Band 사용
 각 Station은 같은 Frequency Band에 Time Slot을 Assign
 FDD
 두개의 다른 Frequency Band 사용
 각 Station은 두개의 Time Slot 할당 (송신 및 수신 전용 Slot 분리)
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2세대 무선 Access 기술
25. 무선 Access 기술
 Code Division Multiple Access (CDMA)
 전세계적으로 널리 이용되고 있는 무선 이동통신 네트워크 기술로, 코드분할 다중 접속 방식
 아날로그 FDMA 방식에 비해 대역폭당 사용자 채널을 최대 10~20 배 증가 가능하며, 기존 방식보다 가입
자 수용 용량을 증대시킬 수 있는 대용량이므로 대도시에 적합하고, 또한 서비스 지역의 광역화에 따른 셀
수의 감소와 주파수 계획이 간단한 장점 가짐
 CDMA는 1989년 미국 퀄컴사에 의해 제안된 디지털 셀룰러 시스템으로 기존의 AMPS 방식과 같은 아날로
그 시스템은 셀룰러 통신을 위해 할당된 현재의 제한적인 주파수 스펙트럼만으로는 지금의 휴대 전화 시장
의 성장 속도를 소화시킬 수 없다는 점에서 개발된 셀룰러 시스템
 우리나라는 1993년 11월에 체신부 고시를 통해 디지털 이동전화방식의 표준이 CDMA로 공식 결정되었으
며, 세계 최초로 CDMA 상용화에 성공한 나라
 CDMA 방식 특징
 CDMA는 '광대역주파수 확산기술'을 바탕으로 셀룰러 주파수의 전체에
걸쳐 다수의 통화가 가능하도록 설계
 CDMA 방식은 각각의 전화 및 데이터 호(Call)를 동일한 주파수 스펙트럼
내에서 동시에 전송되는 다수의 화자와 구별시키기 위해 고유한 코드를
부여
 CDMA에서 사용되는 코드는 동시에 수많은 대화가 이루어진다 하더라도
수신자의 의도에 따라 대화의 선택이 가능하다는 원리가 적용
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2세대 무선 Access 기술
25. 무선 Access 기술
 다중화 접속 방식 (Multiple Access) 비교
 어떤 모임 장소에서 여러 사람이 모여서 이야
기를 한다고 가정
Power
 FDMA 방식은 모든 사람이 같은 언어를 사용
하고, 모임 장소를 이야기를 할 수 있도록 작은
구역으로 나누어, 각각의 대화실에 차례를 기
다렸다가 들어가서 이야기를 하는 것
 TDMA 방식은 역시 같은 언어를 사용하지만,
모든 사람이 동시에 이야기를 하는 것이 아니
라 각각 이야기하는 시간을 정해서 자기에게
할당된 시간 동안에만 이야기
 CDMA 방식은 다른 두 방식과 비교해 보면, 여
러 사람이 같은 장소에 모여서 동시에 이야기
를 하는 것과 같음. 다만 서로 다른 언어를 사
용하기 때문에 자기가 알 수 있는 언어로 이야
기하는 내용만 알아들을 뿐이고, 다른 사람이
이야기하는 것은 단지 잡음으로만 느끼는 것과
같다.
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FDMA
Time
y
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u
q
Fre
Power
TDMA
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CDMA
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2세대 무선 Access 기술
25. 무선 Access 기술
 Global System for Mobile Communications (GSM)
 1989년 유럽전기통신표준협회(ETSI)로 이관되어 범유럽 표준규격으로 제정  ETSI/GSM이라고도 불
리며, 협대역 시분할다중접속(TDMA) 방식을 적용하여 유럽 17개국을 단일 통화권으로 묶음
 종합정보통신망(ISDN)과 연결되므로 모뎀을 사용하지 않고도 전화 단말기와 팩시밀리, 랩톱 컴퓨터, 텔
리 텍스트 터미널 등에 직접 접속하여 이동 데이터 서비스 수신 가능
 하나의 Frequency에 더 많은 Call 수용 및 더 빠른 속도를 보장하며, 기존 아날로그 방식과는 호환성 없
음
 Roaming 기술로, 같은 통화권내 어디서나 수용 가능  이동통신사에 의한 Roaming 재설정 구현 시, 통
신 Cost 증가
 최초 SMS Text 데이터 서비스 제공
 SIM 방식 사용
 SIM (Subscriber Identity Module) 사용자 인증 모듈 방식
 스마트 카드 또는 휴대폰에 플러그인 할 수 있는 카드 모듈로, 사용자 정보, 인증 정보, 사용 네트워
크 정보, 보안 키 정보 등 저장
 모바일 인터넷 통신을 위해 ISDN 방식 사용, 최고 9.6 kbps
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GSM & CDMA
25. 무선 Access 기술
 GSM & CDMA 네트워크 비교
 유럽 주도 및 미국 주도로 분류 가능
 CDMA는 GSM과 비교하여, 음성품질, 배터리 사용시간, 통신 보안성, 주파수 이용효율 등 여러가지 측
면에서 우수  이론적으로 CDMA방식은 GSM과 비교할 때 동일전지를 사용할 경우 배터리 사용시간이
20∼30% 정도 연장
 통신 보안성 측면에서는 GSM과 비교할 수 없을 만큼 우수한 기능을 발휘한다.
 CDMA는 주파수 이용효율이 높아 이론적으로는 기존 아날로그 방식보다 9∼10배, GSM보다 3∼5배의
더 많은 가입자 수용 가능
러시아: 일부 CDMA
유럽: GSM
중국: GSM 완승
CDMA 완패
한국: CDMA
*CDMA 시범서비스
북미: CDMA, TDMA 혼용
일본: TDMA, CDMA 혼용
상용화 불투명
동남아: GSM
(태국, 싱가포르, 홍콩 등 일부 CDMA)
남미: TDMA, GSM 석권
(페루등 극소수 CDMA)
베네수엘라, 브라질 등
CDMA 채택 불투명
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3세대 무선 Access 기술
25. 무선 Access 기술
 GSM 기반 3G 무선 Access 기술
 High Speed Circuit-Switched Data (HSCSD)
 2.5G 이동통신 기술
 패킷 스위칭 데이터 통신의 Alternative  64 Kbps 전송 속도
 GSM의 Upgrade 통신 방식
 General Packet Radio Service (GPRS)
 2.5G 기술 기반 GSM 네트워크 Enhancement  170 kbps 전송 속도
 패킷 데이터 트래픽 채널 (PDCHs: Packet Data Traffic Channels) 이용
 SMS와 같은 데이터 패킷 송수신
 항시 접속 상태 유지 가능 (Always On connectivity)
 Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE)
 3G 기술로, 384Kbps 데이터 통신 스피드 제공
 항시 접속 상태 유지 가능 (Always On connectivity)
 기존 네트워크 상에 구축 가능한 장점
 무선 통신의 채널 할당 제약과 Bandwidth의 제약 극복
 데이터 전용 통신망과 음성 기술의 융합
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3세대 무선 Access 기술
25. 무선 Access 기술
 GSM 기반 3G 무선 Access 기술
 GSM에서 UMTS 까지
 UMTS (Universal Mobile Telecommunications System)는 정지 속도 2Mbps, 이동 속도는
EDGE와 같은 GSM 계열의 WCMDA 기반 3세대 이동통신
PACKET
SW ITCHED
Kbps
HSCSD = High Speed
Circuit Switched Data
2000
384
GMSK
64
TECHNOLOGY
WCDMA
8 PSK
170
43.2
UMTS
BUILT ON TOP
OF GSM
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VoIP
GPRS
2000
2001
EDGE = Enhanced
Data Rates for GSM
Evolution
UMTS = Universal
Mobile Telecomm
System
HSCSD
GMSK
1999
EDGE
GPRS = General
Packet Radio System
2002
2003
CIRCUIT
SW ITCHED
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3세대 무선 Access 기술
25. 무선 Access 기술
 CDMA 2000
 2.5G 이동통신 기술
 CDMA2000은 다음 무선 Access 기술의 총칭
 CDMA 1xMC
 GSM 기반의 EDGE와 유사
 1xMC  음성 및 데이터 수용 능력 향상
 CDMA 1xEV
 음성과 데이터 망을 분리하여 두개의 채널로 각각 서비스
 1xEV-DO: 데이터 전용 전송 채널 사용
 1xEV-DV: 1xEV-DO의 데이터 전용 전송 채널을 음성 전송을 포함하기 위해 확장
 CDMA 3xMC
 CDMA 1xMC를 3G 네트워크로 확장
 UMTS와 유사 – 음성 및 데이터 채널
 CDMA2000의 단점
 이동통신사들은 경쟁사와 각기 다른 방식의 CDMA 2000 네트워크 구성으로, 호환성 없음
 CDMA 2000 Access Network의 사실상 업계 표준이 없음
 CDMA 2000은 현재 W-CDMA와 경쟁
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3세대 무선 Access 기술
25. 무선 Access 기술
 WCDMA
 Wideband Code Division Multiple Access 의 약자로 CDMA 기술 기반 3G 무선 이동 통신
 ITU의 UMTS(Universal Mobile Telecommunications System) 표준으로 새로운 Frequency
Spectrum 사용
 WCDMA는 서킷 데이터 교환 방식 및 패킷 데이터 교환 방식 모두 사용
 모든 통신이 같은 Frequency 사용
 개별 통신 시그널의 속도와 경로 설정 방식
 현재 일본 NTT DoCoMo에서 상용화
 Uses Single Wave Transmissions 사용
 Continuous-Burst 방식에서 Short-Bursts 방식으로 전환
 통신 Call은 통신 채널을 단시간동안 차지

WCDMA 특징
 WCDMA는 높은 음성 품질을 가지고 이동성을 보장하며 시속 100km 정도의 이동 속도에서 통신
가능
 강력한 통신 품질과 최고 10Mbps의 통신속도로, 이동 중 멀티미디어 데이터 서비스 가능
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네트워크 Access 발전 방향
25. 무선 Access 기술
 이동통신 성능 발전 방향
 TDMA 및 CDMA 방식 모두 제 4세대 이동통신인 HSDPA (High Speed
Downlink Packet Access)로 발전 중
Capacity / Throughput
 국내 HSDPA는 2005년경 상용화 예정 (IMT-2000)
HSDPA
1XEV-DV
WCDMA
cdmaOne Based
1X EV-DO
1X
IS-95A
IS-95B
EDGE
GSM
IS-136
GPRS
TDMA/WCDMA Based
Peak Data Rate
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요약 정리
25. 무선 Access 기술
이번 시간에 소개했던 내용을 정리해 봅시다.
1)
무선 Access 네트워크와 종류에 대해 알아 보았습니다.
2)
제 1세대 무선 네트워크와 제 2세대 무선 네트워크를 알아 보았습니다.
3)
CDMA와 GSM을 비교하고 각각의 특성에 대해 알아 보았습니다.
4)
GSM 기반의 제 3세대 무선 네트워크와 CDMA 기반의 제 3세대 무선 네트워크
에 대해 알아보았습니다.
다음 시간에는 IMT-2000 에 대하여 학습하시게 될 것입니다.
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평가 하기
문제1
25. 무선 Access 기술
CDMA는 무엇입니까?
정답은 다음과 같습니다.
코드분할 다중 접속 방식 이동통신 네트워크
해설내용: Code Division Multiple Access (CDMA)는 전세계적으로 널리 이용되고
있는 무선 이동통신 네트워크 기술로, 코드분할 다중 접속 방식이며, 기존 방식보다
가입자 수용 용량을 증대시킬 수 있는 대용량이므로 대도시에 적합하고, 서비스 지역
의 광역화에 따른 셀 수의 감소와 주파수 계획이 간단한 장점이 있습니다.
문제2
2.5세대 이동통신 네트워크 방식을 나열하시오
정답은 다음과 같습니다.
HSCSD, GPRS, CDMA 1xEV-DO 등
해설내용: GSM 기반의 2.5세대 무선 네트워크에는 HSCSD, GPRS가 있으며, 패킷
스위칭을 지원하며 제한된 크기의 데이터 전송을 수행할 수 있습니다. CDMA 기반의
2.5세대 무선 네트워크에는 CDMA 1xMC, CDMA 1xEV-DO, 1xEV-DR, CDMA
3xMC 가 있으며, 음성과 데이터 망을 분리하여 두개의 채널로 각각 서비스하는 특징
이 있습니다.
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문제3
25. 무선 Access 기술
WCDMA는 무엇입니까?
정답은 다음과 같습니다.
Wideband Code Division Multiple Access의 약자로, 제 3세대 무선 이동통신 네트
워크
해설내용: WCDMA는 CDMA 기술 기반의 3G 무선 이동 통신 방식으로, 서킷 데이터
교환 방식 및 패킷 데이터 교환 방식을 모두 사용하며, 높은 음성 품질을 가지고 이동
성을 보장하며 시속 100km 정도의 이동 속도에서 통신이 가능하여, 강력한 통신 품
질과 최고 10Mbps의 통신속도로, 이동 중 멀티미디어 데이터 서비스를 가능하게 합
니다.
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