Transcript 초고속 무선랜(802.11n)의 기술

초고속 무선랜(802.11n)의 기술
Intelligent Convergences Networking Lab
석사 2학기 유 승 학
[email protected]
Contents
1. 초고속 무선랜(802.11n)의 개요
2. 초고속 무선랜(802.11n) 기술
2-1.
2-2.
2-3.
2-4.
2-5.
2-6.
802.11 b/a/g/n
스마트 안테나
다중 채널 전송
다중 공간 전송
OFDM
무선 전송 방식
3. 초고속 무선랜(802.11n)의 실제 속도와 거리
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1.1.스마트
초고속 그리드란?
무선랜(802.11n)의 개요
1-1. 초고속 무선랜(802.11n)의 개요
IEEE 802.11n-2009 는 기존 표준인 802.11a와 802.11g의 대역폭을 향상시키기
위한 IEEE 802.11-2007 무선 네트워킹 표준의 개정판
IEEE802.11n-2009는 40MHz의 채널 대역을 사용함으로써 최대 데이터 전송률을
초당 54 Mbit에서 초당 600 Mbit로 상당히 향상
802.11n은 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부
양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)
기술에 기반을 둠
이 표준은 데이터 신뢰성을 높이기 위해 중복되는 사본을 여러 개 전송하는
코딩 방식을 사용할 뿐 아니라, 속도를 증가시키기 위해 OFDM을 사용 가능
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1-1. 초고속 무선랜(802.11n)의 개요
802.11n의 비준과정은 이를 두고 경쟁하는 공급자 그룹들이 IEEE 내에서
서로 다른 제안을 지지하는 바람에 난항을 겪어옴
공급자 그룹들은 기술적 관점에서는 대부분 동의, 무선 스펙트럼 사용량에 있어서는 이견을 보임
한 그룹은 2.4 GHz 밴드에다 802.11b 및 802.11g와의 호환성을 위해 20 MHz 채널을
사용할 것을 주장 , 다른 한 그룹은 5 GHz 밴드에 데이터 처리율을 높이기 위해 채널폭을
40 MHz로 넓힐 것을 제시
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1. 스마트
2. 초고속그리드란?
무선랜(802.11n) 기술
2-1. 802.11 b/a/g/n
802.11b
802.11a
최고 전송속도는 11Mbps이나 실제로는 CSMA/CA
기술의 구현 과정에서 6-7Mbps 정도의 효율을 나타냄
OFDM 기술을 사용해 최고 54Mbps까지의 전송 속도를
지원, 5GHz 대역의 전파를 사용
표준이 확정되자마자 시장에 다양한 관련 제품이 등장,
이전 규격에 비해 현실적인 속도를 지원해 기업이나 가정
등에 유선 네트워크를 대체하기 위한 목적으로 폭넓게
보급
5GHz 대역은 2.4GHz 대역에 비해 다른 통신기기와의
간섭이 적고, 더 넓은 전파 대역을 사용할 수 있다는 장점
이 있지만, 신호의 특성상 장애물이나 도심 건물 등 주변
환경의 영향을 쉽게 받음
802.11g
802.11n
802.11a 규격과 전송 속도가 같지만 2.4GHz 대역
전파를 사용한다는 점만 다름
널리 사용되고 있는 802.11b 규격과 쉽게 호환되어
현재 널리 쓰이고 있음
2.4GHz 대역과 5GHz 대역을 사용하며 최고 600Mbps
까지의 속도를 지원
2009년 9월 11일에서야 IEEE 802.11n-2009이 표준안
으로 제정
IEEE 802.11n-2009 표준은 최대 600Mbps까지 대역폭
을 넓힐 수 있음
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2-2. 스마트 안테나 ( 1 / 3 )
노이즈로 인해 신호의 정확성이 떨어짐
(그림 1) 송.수신간 노이즈 발생의 예
(그림 2) 노이즈가 섞인 경우 수신 오류의 예
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2-2. 스마트 안테나 ( 2 / 3 )
여러 개의 안테나를 통해 신호 송신, 여러 개의 신호를 받아 연산
(그림 3) 송.수신간 다중 안테나 사용의 예
(그림 4) 다중 안테나 사용시 신호 연산
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2-2. 스마트 안테나 ( 3 / 3 )
(그림 5) 신호 감도에 따른 무선랜 속도
수신 감도가 낮다는 것은 무선 장비 사이의 거리가 멀거나 장애물이 많다는 것을 의미
스마트 안테나 기술이 적용된 경우, 표준 무선랜으로는 통신이 되지 않는 -90dBm 지점에서도
18Mbps 이상의 속도로 통신이 가능
표준 무선랜으로 24Mbps까지 속도가 떨어지는 구간에서도 스마트 안테나 기술이 적용된
경우는 최대 속도 54Mbps가 유지
스마트 안테나 기술은 무선랜의 통달 거리를 50%가량 확장
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2-3. 다중 채널 전송 ( 1 / 2 )
802.11b/g/n 무선랜 표준에 따라 우리는 2.4GHz의 주파수에서 14개 채널 중 하나를 선택하여
사용, 국가에 따라서 14개 채널 중 일부를 사용하지 못하는 경우도 있으며 우리나라의 경우
1 ~ 13개까지 13개의 채널을 사용
무선랜 채널은 TV 채널과 같이 분리된 무선 통신 선로와 같아서 여러 개의 채널에 데이터를
전송하면 사용한 채널 수만큼 빨리 데이터를 전송 가능
(그림 6) 단일 채널 전송
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2-3. 다중 채널 전송 ( 2 / 2 )
802.11n에서는 2개의 채널을 동시에 사용하는 것을 표준화
802.11n 제품이 기존 11g 제품보다 2배 빠른 속도를 얻을 수 있는 근거를 마련
(그림 7) 다중 채널 전송
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2-4. 다중 공간 전송
다중 공간 전송 기술은 1개의 무선 주파수에 다수개의 신호를 전송하는 방법
1개의 수신기로는 전송된 원 신호를 수신할 수 없으나 다수개의 수신기로 신호를 수신하면
수신기의 공간상의 위치에 따라 각각 다른 식으로 중첩된 신호를 얻을 수 있고 이 신호들을
이용하면 원래의 신호를 복원 가능
802.11n 표준에서 사용된 다중 공간 전송 기술은 n개의 송신기와 n개의 수신기를 쌍으로
설치한다면 단일 채널에 n개의 신호를 송출할 수 있어 결과적으로 n배의 속도 향상을 얻을
수 있다는 이론
(그림 8) 다중 공간 전송의 예
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2-5. OFDM
OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술은 주파수 및 시간을 분할해
할당하는 기술로, 광대역 전송시스템에 유리하다는 점에서 유럽의 차세대 디지털오디오방송(DAB)
및 TV방송(DVB) 등에서 채택
OFDM 방식의 장점
하나의 정보를 여러 개의 반송파로 분할하고 분할된 반송파 간 간격을 최소화하기 위해
직교성을 부가해 다중화해 전송
여러 개의 서브 반송파로 구성되어 있으며, 하나의 서브 반송파는 주파수 대역이 좁은 대신
전송시간이 김
다중 반송파가 되어도 단일 반송파와 대등한 주파수 이용 효율을 확보가 가능
OFDM 방식은 최대 100Mbps급 전송속도를 깁곤으로 기지국에서 단말기까지
무선데이터를 다운로드 할 수 있음
다중입출력(MIMO)기술과 더불어 100Mbps급 전송속도를 구현할 수 있는
차세대형 'LTE(Long Term Evolution)' 기술의 핵심
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2-6. 무선 전송 방식 ( 1 / 3 )
802.11g 표준은 2.4GHz의 주파수 대역에 OFDM이라는 무선 전송 방식을 사용하여 최대
54Mbps의 무선 통신 속도를 제공하도록 설계
802.11g와 802.11n 모두 무선 통신 거리가 멀어지거나 주변 전파 노이즈가 심한 경우 8단계에
걸쳐서 속도를 조정
특히 802.11n에서의 통신 속도는 다중 채널 전송, 다중 공간 전송 모드에 따라 다시 8단계로
속도가 세분화
802.11n에서는 802.11g의 무선 전송 방식을 더욱 개선하여 최대 65Mbps의 무선 통신 속도를
제공할 수 있도록 설계
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2-6. 무선 전송 방식 ( 2 / 3 )
다중 공간 전송이 없고 단일 채널(20MHz)일 때, 802.11n 통신 속도
11g
54
48
36
24
18
12
9
6
11n(20MHz)
65
58.5
52
39
26
19.5
13
6.5
11n(20MHz)
+ 고속옵션
72.2
65
57.8
43.3
28.9
21.7
14.4
7.2
802.11g와 동일한 상태이나 무선 전송 방식을 개선하여 802.11g 최대 속도인 54Mbps를 65Mbps
또는 선택적으로 72.2Mbps까지 가능하게 하여 33% 수준의 효율 향상이 이루어진 것을 확인
다중 공간 전송이 없고 다중 채널(40MHz)일 때, 802.11n 통신 속도
11g
54
48
36
24
18
12
9
6
11n(20MHz)
135
121.5
108
81
54
40.5
27
13.5
11n(20MHz)
+ 고속옵션
150
135
120
90
60
45
30
15
802.11g 최대 속도인 54Mbps를 135Mbps 또는 선택적으로 150Mbps까지 가능하게 하여
약 2.8배의 효율 향상이 이루어진 것을 확인
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2-6. 무선 전송 방식 ( 3 / 3 )
다중 공간 전송(N=2)과 단일 채널(20MHz)일 때, 802.11n 통신 속도
11g
54
48
36
24
18
12
9
6
11n(N=2 / 20MHz)
130
117
104
78
52
39
26
13
11n(N=2 / 20MHz)
+ 고속옵션
144.4
130
115.6
86.7
57.8
43.3
28.9
14.4
802.11g 최대 속도인 54Mbps를 130Mbps 또는 선택적으로 144.4Mbps까지 가능하게 하여
약 2.7배의 효율 향상이 이루어진 것을 확인
다중 공간 전송(N=2)과 다중 채널(40MHz)일 때, 802.11n 통신 속도
11g
54
48
36
24
18
12
9
6
11n(N=2 / 40MHz)
270
243
216
162
108
81
54
27
11n(N=2 / 40MHz)
+ 고속옵션
300
270
240
180
120
90
60
30
802.11g 최대 속도인 54Mbps를 270Mbps 또는 선택적으로 300Mbps까지 가능하게 하여
약 5.6배의 효율 향상이 이루어진 것을 확인
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1.3.스마트
그리드란?
초고속 무선랜(802.11n)의
실제 속도와 거리
3. 초고속 무선랜(802.11n)의 실제 속도와 거리
향상된 무선 전송 방식은 802.11g의 무선 속도 54Mbps를 65Mbps로 향상
무선 채널 본딩 기술로 다시 이 속도를 2배로 증가
802.11n에서 가장 두드러진 기능인 다중 공간 전송 기술은 향상된 모든 속도를
다시 n배로 증가
결론적으로 잘만들어진 802.11n 무선랜 장치는 기존 무선랜 보다 150% 이상 넓은
무선 통신 거리와 6배 빠른 통신 속도를 제공
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Q&A