[네트워크 목차]

 

  • 개념 : IEEE 802.15
    • 비교적 짧은 거리(약 10m 이내)인 개인활동공간 내의 저전력 휴대기기 간의 무선 네트워크
    • 10m 이내의 짧은 거리에 존재하는 컴퓨터 및 주변기기, 휴대폰, 가전제품 등 디지털 장치를 식별하고, 기기 사이의 데이터 전송 및 제어가 가능한 ad-hoc 기반의 무선 네트워크 기술 
  • WPAN의 특징
특징 설명
ad-hoc 네트워크 AP(Access Point)와 같은 통신 중계기의 도움 없이 기기(단말)간 직접 무선 데이터 교환이 가능하며, WPAN 영역 접근 시 자동 동기화 기능으로 사용상의 편의성 제공
저전력 통신 센서의 전력소비를 최소화해 배터리 교체에 따른 유지보수 부담 경감
전송거리/속도 비교적 단거리에서 빠른 데이터 속도를 요구함
간섭 최소화 여러 네트워크에서 통신이 이루어지기 때문에 혼선 등의 간섭 작용이 없어야 함
저비용 센서를 분산시키기 위해서 저비용의 chip 사용
  • WPAN 기술

Bluetooth vs. UWB vs. Zigbee

구분 Bluetooth UWB Zigbee
표준 IEEE 802.15.1 IEEE 802.15.3 IEEE 802.15.4
서비스 범위 약 10~40m
(5.0에서 400m까지 지원)
약 10m 이내 약 10m ~ 1km
통신속도 중속(약 1Mbps ~ 2Mbps)
(5.0에서 2Mbps 지원)
고속(11Mbps ~ 500Mbps) 저속(20bps ~ 250kbps)
동작 주파수 2.4GHz 3.1 ~ 10.6GHz 868MHz, 900~928MHz, 2.4GHz
사용 대역폭 1MHz 수십 MHz 20~250KHz
변조 FHSS QFK/PAM/PPM DSSS
접속방식 TDMA CDMA/OFDM CSMA/CA
음성지원 가능 지원 가능 사용 대역폭에 따라 가능/불가능
전력관리 저전력 저전력 초저전력
네트워크 구성 P2P, Star P2P P2P, Star, Mesh

 

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[네트워크 목차]

1. 공용 주파수 대역, ISM Band의 개요

1-1) ISM( industrial Science Medical ) 의 정의

- ITU-T에서 통신 용도가 아닌 산업, 과학, 의료 분야를 위해 예약이나 사전 허가 없이 사용 가능한 공용 주 파수 대역

1-2) ISM band의 특징

구분 특징 설명
환경적 사용비용 무료  공용 주파수 허용대역으로 사용료 없음
사전허가 불필요 제도권에 사전에 신고하지 않고 사용 가능
신규영역 개척 신규 출입의 자유로 신기술 개발 대역 활용
기술적 주파수 사전분배 제한된 영역의 주파수 사전 분배
근거리 저전력/출력 근거리 단파통신용, 긴시간 사용기술 주력
상호간섭 문제 동일대역 사용으로 간섭/충돌 발생
주파수 대역 용도 : 산업, 과학 , 의학
허용 대역 : 902~928Mhz, 2.4 ~ 2.5Ghz,  5.72~5.85Ghz, 5.925~7.127Ghz(for wifi 6e)

2. ISM Band의 주요 기술 및 활용 분야 

 2-1 ) ISM Band의 주요 기술 

구분 요소기술 설명
주파수 
간섭회피
FHSS 주파수를 고정하지 않고 시간에 따라 변화시켜 송신하는 스펙트럼 확산
DSSS 하나의 신호 심볼을 일정한 시퀀스로 확산시켜 통신하는 방법

네트워크
Bluetooth 무선 통신 기기간에 근거리에서 저전력 무선 통신을 하기 위한 표준
UWB 단거리 구간에서 낮은 전력으로 넓은 스펙트럼 주파수 이용,대량의 데이터 전송기술
Zigbee 저속 전송속도를 갖는 홈 오토메이션 및 데이터 네트워크를 위한 표준 기술 
근거리
통신망
Wi-FI AP가 설치된 곳의 일전거리 안에서 초고속 인터넷을 할수 있는 근거리 통신망
IEEE 802.11b WLAN IEEE 802.11의 차세대 규격으로 전송속도가 11Mbps로 향상
USN RFID 소형 반도체 칩을 이용, 사물의 정보와 주변 환경 정보 전송 처리하는 비 접촉식 인식 시스템 

 2.2) ISM Band의 활용 분야

활용분야 설명
저전력 무선통신 모바일 RFID의 능동형 태그 인식 등 산업적 활용의 경제성 제공
Home RF 가정내 기기간 근거리 커뮤니케이션 망 구축
무선 LAN 노트북, PDA등 무선 단말기에서 무선으로 인터넷 연결
블루투스 휴대 단말간의 연결선 없이 무선으로 통신 가능 

 

3. ISM Band응용 기술간 비교 

구분 Bluetooth 저젼력 UWB Zigbee
대역 2.4 ~ 2.48 Ghz 915Mhz, 2.4Ghz 915Mhz, 2.45Ghz
표준 IEEE 802.15.1 IEEE 802.15.4a IEEE 802.15.4
장점 가전기기에 범용
추가설치 불필요
로열티 없음
전송속도 우수
송수신회로간단
보안성 우수
저전력
저비용
다수 노드로 N/W구성
단점 벤터별 독립적
통신 구조
국제 표준 부재
현재 상용 없음
보안문제
주파수 자원 부족

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[네트워크 목차]

1. Wi-Fi 6E 개념

  - IEEE802.ax 규격의 Wi-Fi  6에 비면허대역의 6GHz대역을 추가한 무선통신 표준

  - 특징) 대역폭 확장, 채널 증대, 간섭 영향 최소화

Wi-Fi 발전 방향

2. Wi-Fi 6E 프로토콜 스택구조와 기술요소

  1) Wi-Fi 6E 프로토콜 스택구조

  2) Wi-Fi 6E 기술요소

구분 기술요소 설명
MAC BSS Color Color 기반 코드를 사용해 공간을 재사용 및 AP 충돌 방지
CCA 레벨 제어 CCA 임계값 제어를 통해 각 단말기에 전송되는 파워를 조절
Target Wake Time 지속적 연결 대신, 데이터 전송 빈도를 조절하여 배터리 수명 개선
PHY OFDMA 부반송파 불할 사용으로 효율성 증대 및 지연 최소화
MU-MIMO 한번에 많은 DownLink전송으로 AP가 다수의 기기 동시 처리
Beam Foring 안테나의 빔이 특정 단말에게만 국한되는 스마트 안테나 기술

 

* 용어정리

직교주파수분할 멀티플렉싱(OFDM)

직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA)

다중 사용자 다중 입력 다중 출력(MU-MIMO)

목표 기상 시간(TWT)

1024 직교진폭변조(QAM) 

FFT, Fast Fourier Transform, 고속 푸리에 변환, FFT Length

 FFT는 "Discrete Fourier Transformation"(DFT) 구현을 위한 최적화된 알고리즘

 

[네트워크 목차]

 

 

 

 

 

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[네트워크 목차]

 

거리벡터 라우팅(Distance Vector Routing) 개요

정의: 거리와 방향만을 유지하며 이웃 라우터와 주기적으로 라우팅 테이블을 교환
두 노드 사이의 최소 비용 경로의 최소 거리를 갖는 경로, 벨만 포드 알고리즘 사용

* 벨만 포드 알고리즘:

  • 가중 유방향 그래프(Weighted-Directed Graph)에서 노드 사이의 최단 경로를 찾는 알고리즘
  • 그래프의 Edge가 가중치, 방향이 있을때 한 노드에서 나머지 다른 노드까지의 최단 경로를 찾는 알고리즘

거리벡터 라우팅 기본 동작

내가 아는 전체 AS 정보를 이웃하는 라우터와 주기적으로 주고 받는다.

1) 정보교환
  • 라우터들은 직접 연결된 이웃 라우터와 최소 경로 비용 정보를 주기적 송수신
2) 업데이트
  • 수신된 정보로 해당 라우터에서 모든 목적지 라우터로의 최소 경로 비용 재계산
  • 특정 목적지로 최소 경로 비용이 갱신되면 라우팅 테이블에 반영
3) 반복
  • 라우팅 테이블의 갱신이 없을 때까지 업데이트 수행
  • 주기적 정보 교환으로 라우팅 테이블 최신화


예) A는 A가 1,2,3번 네트워크가 연결되어 있다고 이웃한 B,F, E 라우터에게 주기적으로 알려준다.

라우팅 테이블 구성:

1. 자신과 AS내의 모든 라우터와의 거리를 구한다.

 

2. 초기 라우터 값에서 근처의 라우터C에서 받은 정보에 라우터C와의 거리를 더한 수정 테이블을 구성하고
기존 테이블 값과 비교해서 작은 값으로 새로운 라우팅 테이블을 구성한다.

3. 모든 테이블에 대해서 반복하여 라우팅 테이블 완성

거리벡터 라우팅 장점:

  • 라우터의 메모리 절약
  • 구성이 간단

 

거리벡터 라우팅 단점:

  • 주기적인 라우팅 테이블 교환으로 인한 트래픽 낭비
  • 최대 홉 카운트 제한으로 인한 대규모 네트워크 부적합

 

거리벡터 라우팅 특징

  • 전체 네트워크 토폴로지는 알지 못하고 자신과 이웃의 라우터 갱신정보로 최소 비용계산
  • 경로 비용에 변화시, 이웃에게 새로운 거리 비용 백터 보냄, 정보 갱신
  • 비동기적, 반복적으로 변화업을 때까지 수행
  • 대표적알고리즘: 벨만포드 알고리즘

 

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[네트워크 목차]

 

 

1. 가중치를 통한 QoS의 공정성 확보, WFQ 개요

 가. WFQ(Weighted Fair Queuing)의 정의

     - 특정 기준에 따라 가중치를 정하여 같은 양의 트래픽을 가진 플로우 간에서도 차별을 두는 스케쥴링 기법

     - Fair Queuing(공정 큐잉)의 변형

 나. WFQ의 특징

     - 적은 양의 트래픽 우선처리

     - 가중치를 결정하는 방식은 구현 방식에 의존적( 예) IP Precedence: IP 우선순위)

     - 확장성 한계

 

2. WFQ의 개념도 및 동작 방식 

 가. WFQ의 개념도

 

     - 큐1_1 -> 큐2_1 -> 큐3_1 -> 큐1_2 -> 큐2_2 -> 큐1_3->큐2_3->큐3_2 등의 가중치 주어서 출력 순서로 서비스

     - PQ로 한다면 큐1에 계속 패킷이 들어오면 큐2에 있는 패킷들은 서비스 못함(기아현상 발생)

     - WFQ를 이용해 서비스를 하면 우선순위가 높은 패킷을 먼저 서비스하면서 우선순위가 낮은 패킷에 대해서도 

       서비스를 제공

 

  나. WFQ의 동작 방식

동작1 동작2
100Mbps Fast Ethernet Port에 3개의 출력 Queue가 있다고 가정함.(가중치: Q1->5, Q2->3, Q->2)
- Q1의 데이터가 없으므로 전송하지 않음
- Q2와 Q3가 3:2로 분할하여 트래픽 전송
- Q2는 100*3/5=60Mbps 전송, 40Mbps drop
- Q3는 100*2/5=40Mbps 전송, 60Mbps drop
- Q1은 먼저 20Mbps 전송 완료
- 나머지 80Mbps를 Q2와 Q3 가 분할 전송
- Q2는 90*3/5=48Mbps 전송, 42Mbps drop
- Q3는 90*2/5=32Mbps 전송, 58Mbps drop

3. WFQ의 확장

 가. CBWFQ (Class-Based Weighted Fair Queuing)

 

- CBWFQ = WFQ + CQ 

-  혼잡 회피(Drop정책)도 Tail Drop과 병행해 WRED(Weighted Random Early Detection) 사용

 

나. LLQ (Low Latency Queuing)

 - 위의 그림(시스코사의 IOS의 Qos LLQ)에서 출력 큐 2,3, 4는 일반 CBWFQ 스케줄러에 연결되고 (가중) 라운드 로빈 방식으로 제공됩니다. 그러나 대기열 1은 LLQ 스케줄러에 연결되어 CBWFQ 스케줄러를 우회합니다. 이것은 대기열 1을 우선순위 대기열 로 바꿉니다 . 대기열 1에 있는 모든 것은 다른 대기열보다 먼저 제공됩니다.     - 끝-

 

 

 

 

PS 

[2004년 05월] - 04.큐잉 매커니즘의 이해와 활용.pdf
0.31MB

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