최근 무선랜의 발전으로 공공의 사용자 밀집 지역에서 무선랜의 이용이 가능해졌다. 이러한 사용자 밀집 지역에서는 엑세스 과밀 현상이 발생하므로 기존의 무선랜 방식보다 차별화된 엑세스 관리 방법이 요구된다. 본 논문에서는 무선랜의 표준인 IEEE 802.11 에서 제안된 DCF(Distributed Coordination Function)와 PCF(Point Coordination Function) 두가지 전송 방식의 데이터 전송과 폴링 방법을 핫스팟 환경에 맞추어 효과적으로 개선하는 방법으로 노드에 의해서 폴링을 관리하는 스킴을 제안한다.
본 논문에서는 IEEE 802.11 무선 랜의 QoS 보장을 위해 EDCA 방식의 MAC 프로토콜을 이용해서 음성 서비스를 수행하는 경우 기존의 MAC 프로토콜인 DCF 방식을 사용하는 단말들로 인해 발생하는 음성 서비스의 영향을 시뮬레이션을 통해서 알아본다. DCF 방식 단말들이 존재 할 때 음성 서비스의 QoS를 유지하는 최대 음성 세션수를 lEEE 802.11b와 IEEE 802.11a의 물리계층을 사용하는 경우에 대해서 각각 알아본다.
2009년 9월 IEEE에서 802.11n 규격이 최종 승인된 바 있으며, 이로 인해 현재 11n 기반의 무선랜 보급이 더욱 본격화 되고 있다. 하지만 초고화질의 영상을 압축하지 않고 전송하려면 Gbps 이상의 전송 속도가 필요하며, 이를 위해 IEEE에서는 802.11n의 뒤를 이은 무선랜 규격인 802.11ac에 대한 표준을 개발하고 있다. IEEE 802.11ac는 다중 사용자 동시 접속 및 Gbps 급 이상의 고성능 지원에 초점을 맞추고 있으며, 802.11ac는 블루레이 및 압축되지 않은 초고화질 비디오 서비스를 실시간으로 제공할 수 있게 된다. 802.11ac규격은 현재 Draft 5.0까지 나와있는 상태로 표준 개발이 거의 완료되어 가고 있으며, 본 고에서는 이러한 IEEE 802.11ac 무선랜의 주요 기술 요소들에 대해 기술하고자 한다.
무선랜은 매체의 특성상 유선보다 메시지의 도청 및 변조가 쉬우므로, 안전한 무선랜의 사용을 위해 IEEE 802.11i, IEEE 802.1x/1aa 등의 표준이 마련되었다. 이들 프로토콜은 RADIUS, EAP-TLS 등과 함께 무선채널의 메시지 인증 및 기밀성을 보장하며 사용자 인증 및 접근제어를 담당한다. 이 논문에서는 무선랜의 상용서비스를 위한 accounting 세션을 IEEE 802.1x의 인증 세션을 이용해 구현하는 방법을 제안하고, 이를 이용해 accounting을 수행하는 state machine을 설계한다. 또한, 무선랜에서 AP와 스테이션간의 무선 보안 채널을 생성하기 위한 키교환 메커니즘을 제시한다. 이 키 교환 메커니즘은 IEEE 802.1aa와 연동이 되도록 설계하였다.
UWB 무선기술은 초광대역 특성에 의한 높은 전송속도와 기존의 무선장치들과 상호 간섭영향 없이 주파수를 공유하여 사용할 수 있다는 장점 때문에 새로운 방식의 근거리 무선통신 기술로 급부상되고 있다. 특히 IEEE802.15.3에서 UWB 무선기술을 WPAN으로 사용하기 위한 표준화 작업이 진행되고 있어 현재 가장 널리 사용되고 있는 IEEE802.11 및 Bluetooth 장치와 향후 실내 환경에서 공존할 가능성이 매우 높아지고 있으며 이에 따른 장치 상호간 간섭영향 평가가 요구되고 있다. 본 논문에서는 2.4 GHz 대역 IEEE 802.11b 무선랜 장치를 사용하는 실내 환경에서 UWB 무선장치가 공존할 경우 무선랜 장치의 Packet Failure Rate 및 Throughput 측정을 통해 UWB 신호가 무선랜 장치에 미치는 간섭영향을 분석하였다.
향후 수년 내에 흠, 오피스 및 핫스팟 영역에서 초고속 멀티미디어의 서비스 수요가 폭발적으로 증가할 것으로 전망됨에 따라 IEEE 802.11에서는 200-500Mbps급의 차세대 초고속 무선랜 표준으로서 IEEE 802.11n의 표준안을 제정하는 작업을 진행하고 있다. 새로운 표준에는 무선통신의 다양한 기술들이 표준으로 채택될 전망이다. 논의되고 있는 기술들로는 물리계층에서의 다중 안테나의 사용, 송신 빔 형성, 듀얼 밴드 그리고 LDPC (Low Density Parity Check) 등의 기술과 MAC (Media Access Control) 계층에서의 집합 전송, 블록 전송, 링크 적응 기법 등의 채택이 논의되고 있다. 기존의 무선랜 시스템에서 널리 사용되어온 IEEE 802.11a/b/g와의 호환성을 보장한다. 또한 차세대 무선랜은 차량용 통신 장치를 위한 고속 이동성을 보장하는 표준인 IEEE 802.11p에 대한 논의도 함께 이루어지고 있다. 본 고에서는 표준회의에서 논의되고 있는 후보 기술들과 차세대 무선랜의 기술동향을 살펴본다.
IEEE 802.11ah 무선랜 환경에서 Restricted Access Window는 단말간 충돌을 완화시켜 수면 동작의 효율성을 높이기 위하여 도입되었다. 모의실험을 통해 Restricted Access Window (RAW)의 길이에 영향을 주는 무선랜 단말의 동작 방식을 관찰하고 적정한 RAW의 값을 설정하기 위해 무선랜 단말의 동작을 어떻게 제어하는 것이 필요한지 알아본다.
지난 수년간 IEEE 802.11 DCF 처리율 분석에 대한 연구가 진행되어 왔다. 그러나 이들 연구 결과들은 IEEE 802.11g 물리계층 ERP-OFDM 파라미터를 정확히 반영하고 있지 않아 오늘날 대부분이 사용하고 있는 무선랜 802.11g의 처리율 분석을 기존 결과를 이용해 예측할 수밖에 없다. 특히, 이러한 단순 예측은 실제 운영 중인 무선랜 환경에서는 다른 결과를 가져올 수도 있다. 따라서 본 논문에서는 운영 중인 무선랜 환경에서 IEEE 802.11g ERP-OFDM 물리계층 파라미터를 직접 측정하고 이를 기준으로 포화상태 트래픽 조건하에서 802.11 DCF 처리율을 분석하였다 또한 FTP 서비스를 이용한 실제 트래픽을 발생시켜 운영 중인 무선랜에서 측정한 DCF 처리율과 이들 분석적 모델 분석결과와의 차이를 확인함으로써 포화상태를 가정한 DCF 처리율 분석 모텔의 적용 가능성을 확인하였다.
메쉬 라우터들이 무선 멀티 홉 메쉬 형상으로 자동설정 연결되어 동작되는 메쉬 무선 랜(Mesh WLAN)은, 유선으로 AP(Access Point)를 연결하여 무선랜을 확장하는 기존 방식보다 구축의 편리성 및 신속성, 운용의 유연성 면에서 장점을 갖는다. 하지만, 멀티 홉 메쉬 무선 랜에서 인접 홉 간의 전파 간섭으로 인한 망 성능의 저하 및 기존의 무선 네트워크 프로토콜이 그대로 재활용될 수 있는지 등의 미해결 기술 과제가 남아 있다. 본 연구에서는 멀티 무선 인터페이스를 적용한 IEEE 802.11a/g 기반 선형 메쉬 무선랜의 VoIP 지원 성능을 모의 실험을 통해 분석한다. 분석 결과를 통해, 메쉬 라우터의 홉 위치에 따라 VoIP 패킷 지연 등 네트워크 성능의 불공평성(unfairness)이 존재함을 보이고, 음성 패킷의 페이로드 크기를 증가시켜 프로토콜 오버 헤드를 줄임으로써 네트워크의 호 수용 용량은 증가되지만, 기대치에는 미치지 못함을 보인다. 이는 기존 무선랜을 위해 고안된 802.11 MAC 프로토콜이 메쉬망에 그대로 적용되었을 때의 한계를 드러내는 것이며, 기존 프로토콜의 개선 및 새로운 프로토콜의 개발이 요구됨을 암시한다.
인터넷 전화 사용의 급증에 따라, 무선랜으로 접속되는 인터넷 전화도 그 사용이 급속히 늘고 있다. 모든 통신망에서 긴급 서비스의 지원이 중요하듯이, 무선랜 접속 인터넷 전화에서 긴급 서비스 지원도 매우 중요한 이슈이다. 본 논문은 최근 IEEE 802.11에서 추진된 무선랜에서 긴급 서비스 지원 프로토콜 개발 동향을 요약한다. 802.11 워킹 그룹은 긴급 서비스 호 시 네트워크 접속을 다룬 11u 표준과 단말의 위치 정보 결정 및 전달 프로토콜을 다룬 11v 표준을 개발하고 있다. 본 논문은 11u와 11v 표준을 개략한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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