Transcript 15.1 IEEE 802.11(계속)

컴퓨터네트워크
- 무선랜 -
충북대학교 컴퓨터교육과
박 찬 교수
2012년 5월 22일
15. 무선랜
• IEEE 802.11
• 블루투스
2
15.1 IEEE 802.11
• IEEE 802.11
– 무선 LAN에 대한 명세
• 구조
– 기본 서비스 세트(BSS, basic service set)
– 확장 서비스 세트(ESS, extended service set)
15.1 IEEE 802.11(계속)
• 기본 서비스 세트(BSS)
– 무선국과 접근점(AP, access point)으로 구성
15.1 IEEE 802.11(계속)
• 확장 서비스 세트(ESS)
– AP를 가진 2개 이상의 BSS로 구성
– 유선 LAN인 분산 시스템을 통해 연결
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• 지국 유형
– 무전이 이동성(No-Transition Mobility)
– BSS 전이 이동성(BSS-Transition Mobility)
– ESS 전이 이동성(ESS-Transition Mobility)
• 물리층
– 비트를 신호로 변환에 대한 명세(무선주파수)
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• IEEE 802.11 FHSS
– 2.4GHz ISM 영역에서의 신호생성을 위한 주파수 도약 확산
스펙트럼(FHSS, frequency-hopping spread spectrum) 방법
– FHSS
– 대역(band)
• 2.4GHz 산업, 과학 및 의료를 위한 대역, 1MHz의 79개 부대역
– 변조와 데이터율
• 1Mbaud/s 의 FSK를 사용
• 1또는 2bits/baud를 허용, 1또는 2Mbps 데이터율
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• IEEE 802.11 DSSS
– 2.4GHz ISM 대역에서의 신호 생성을 위한 직접 순서 확산 스펙트럼
(DSSS, direct sequence spread spectrum) 방법
– DSSS
– 대역
• 2.4GHz ISM 대역, 비트열은 전체 대역 사용
– 변조 및 데이터율
• 1Mbaud/s에서 PSK사용
• 1또는 2bits/baud(BPSK또는 QP나) 허용, 1또는 2Mbps 데이터율
15.1 IEEE 802.11(계속)
• IEEE 802.11a OFDM
– 5GHz ISM 대역에서 신호 생성을 위한 직교 주파수분할 다중화
(orthogonal frequency-division multiplexing) 방식
– OFDM
• FDM과 같지만 모든 부대역은 주어진 시간 동안 한 송신자에 의해 사용
– 대역
• 5GHz ISM대역으로 52개의 부대역(48개-비트그룹 송신, 4개-제어 정보 송신
)
– 변조 및 데이터율
• PSK와 QAM 사용
• PSK에서 18Mbps, QAM에서 54Mbps
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15.1 IEEE 802.11(계속)
• IEEE 802.11b HR-DSSS
– 2.4GHz ISM 대역에서 신호 생성을 위한 고속의 DSS(HR-DSSS,
high-rate DSSS) 방법
– HR-DSSS
• CCK(complementary code keying) 부호화를 제외하고 DSSS와 유사
• CCK는 4또는 8비트를 하나의 CCK 심벌로 부호화
– 대역
• 2.4GHz ISM 대역
– 변조 및 데이터율
• 1, 2, 5.5. 11Mbps의 4가지 데이터율 정의
• 5.5Mbps BPSK, 4비트 CCK 부호화, 1.375Mbaud/s
• 11Mbps QPSK, 8비트 CCK 부호화, 1.375Mbaud/s(10Mbps 이더넷)
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• IEEE 802.11g OFDM
– 2.4GHz ISM 대역에서 OFDM을 이용
– 54Mbps 데이터율
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• MAC 계층
– 분산 조정함수(DCF, distributed coordination function)
• CSMA/CA와 유사
– 포인트 조정함수(PCF, point coordination function)
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• CSMA/CA
– 전송에 필요한 시간을 예약하기 위해 특별한 패킷 전송(충돌 회
피)
– 충돌 검출은 데이터 송신과 동시에 충돌 신호의 수신
– 숨겨진 단말 문제(hidden node problem)
– 신호 감쇠 현상
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• 프레임 교환 시간선(frame exchange time line)
–
–
–
–
DIFS(distribute interframe space)
SIFS(short interframe space)
RTS(request to send)
CTS(clear to send)
임의접속(Random Access)(계속)
• 충돌 검출 반송파 감지 다중접송(CSMA/CD; Carrier
sense multiple access with collision detection)
–
–
–
–
충돌을 처리하는 절차를 더함
충돌 발생시 재전송을 요구
두번 째 충돌을 줄이기 위해 대기
지속적인 백오프 방법에서 대기 시간
• 0과 2N×최대전송시간 사이만큼 대기(N: 전송 시도 회수)
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임의접속(Random Access)(계속)
• CSMA/CD 절차
방해신호
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임의접속(Random Access)(계속)
• 충돌 회피 반송파 감지 다중접속(CSMA/CA)
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• 네트워크 할당 벡터(NAV: Network allocation vector)
– RTS 프레임 내에 채널 점유에 필요한 시간을 포함
– 전송에 영향을 받는 지국은 NAV 타이머 생성
– 채널 확인을 위해 물리매체 감지전에 NAV 타이머 검사
• 핸드셰이킹(handshaking) 동안의 충돌
– RTS(request to send) 또는 CTS(clear to send) 제어 프레임 전송
중 충돌
– 충돌 감지 수단이 없기 때문에 CTS 프레임을 받지 못하면 충돌
이라고 가정
• 단편화(fragmentation)
– 무선 환경의 잡음으로 인한 훼손
– 큰 프레임을 작은 프레임으로 나누는 단편화 권고
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• 프레임 구성
15.1 IEEE 802.11(계속)
 프레임 제어(FC, frame control)
Field
Explanation
Version
The current version is 0.
Type
Type of information: management (00), control (01), or data (10).
Subtype
Defines the subtype of each type (see ).
To DS
Defined later.
From DS
Defined later.
More flag
When set to 1, means more fragments.
Retry
When set to 1, means retransmitted frame.
Pwr mgt
When set to 1, means station is in power management mode.
More data
When set to 1, means station has more data to send.
WEP
Wired equivalent privacy. When set to 1, means encryption implemented.
Rsvd
Reserved.
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• 기간(D, duration)
– NAV의 값을 설정시 사용되는 전송 기간
• 주소(address)
– 각각 6 바이트 길이의 4개 주소 필드
• 순서 제어(SC, sequence control)
– 흐름 제어에 사용되는 프레임의 순서 번호
• 프레임 몸체(frame body)
– 0에서 2,312바이트 길이, FC필드의 유형과 부유형에 정의한 정
보
• FCS
– CRC-32 오류 검출 시퀀스 포함
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• 프레임 종류
– 관리 프레임(Management Frame)
– 제어 프레임(Control Frame)
Subtype
Meaning
1011
Request to send (RTS)
1100
Clear to send (CTS)
1101
Acknowledgment (ACK)
– 데이터 프레임(Data Frame)
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• 주소 체계
To
DS
From
DS
Address
1
Address
2
Address
3
Address
4
0
0
Destination
station
Source
station
BSS ID
N/A
0
1
Destination
station
Sending
AP
Source
station
N/A
1
0
Receiving
AP
Source
station
Destination
station
N/A
1
1
Receiving
AP
Sending
AP
Destination
station
Source
station
15.1 IEEE 802.11(계속)
• case 1
– ToDS : 0, FromDS : 0
15.1 IEEE 802.11(계속)
• case 2
– ToDS : 0, FromDS : 1
15.1 IEEE 802.11(계속)
• case 3
– ToDS : 1, FromDS : 0
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• case 4
– ToDS : 1, FromDS : 1
15.2 블루투스
• 서로 다른 기능을 가진 장치를 연결하기 위해 설계된 무
선 LAN 기술
• IEEE 802.15 표준안
• 무선의 개인 영역 네트워크(PAN, personal-area
network)로 정의
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15.2 블루투스 (계속)
• 구조
– 피코넷(piconet)
 스캐터넷(scatternet)
– 블루투스 장치
• 2.4GHz 대역에서 1Mbps
• IEEE 802.11b 무선 LAN과 간섭 가능성
15.2 블루투스(계속)
• 블루투스 계층
15.2 블루투스(계속)
• 무선층(radio layer)
– 대역
• 79개의 채널의 2.4GHz ISM 대역
– FHSS
•
•
•
•
물리층의 주파수 도약 확산 스펙트럼 방식
초당 1,600번 도약
다른 주파수로 도약하기전 625ms(1/1,600s)동안 주파수 사용
거주 시간(dwell time)은 625ms
– 변조
• GFSK(가우시안 대역 필터)라고 불리는 FSK사용
• 비트 1은 반송 주파수보다 높은 값으로 표현
• 비트 0은 반송 주파수 보다 낮은 값으로 표현
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15.2 블루투스(계속)
• 기저대역층(baseband layer)
– LAN에서의 MAC 부계층과 비슷
– 마스터와 슬레브는 타임 슬롯(time slot)을 사용 통신
– 타임 슬롯길이는 거주시간(625ms)와 동일
• TDMA
– 접근 방식으로 TDMA 사용
– TDD-TDMA(time division duplexing TDMA)
– 반이중 양방향 통신
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15.2 블루투스(계속)
• 단일 슬레이브 통신(single-slave communication)
15.2 블루투스(계속)
• 다중 슬레이브 통신(multi-slave communication)
15.2 블루투스(계속)
• 물리링크
– SCO 동기 연결 기반(synchronous connection-oriented) 링크
– ACL 비동기 무연결(asynchronous connectionless link) 링크
15.2 블루투스(계속)
• 프레임 형식
– 1-슬롯 626ms – 259ms = 366ms 필요
– 2-슬롯 3 x 625ms – 259 ms = 1,616ms
– 5-슬롯 5 x 625ms – 259ms = 2,866ms
15.2 블루투스(계속)
• 접근 코드(access code)
– 피코넷의 프레임간의 구별
• 헤더
–
–
–
–
–
–
주소 : 7개까지 슬래이브 지정
유형 : 상위 계층 데이터 유형 정의
F. : 흐름 제어
A. : 확인 응답
S. : 순서 번호
HEC. : 헤더 오류 정정
• 페이로드
– 0 ~ 2,740비트의 길이
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15.2 블루투스(계속)
• 논리적 링크 제어 및 적용 프로토콜(L2CAP)
–
–
–
–
–
LAN에서의 LLC 부계층과 비슷
다중화
분할 및 재조립
서비스 품질
그룹 관리