컴퓨터통신 - 16. 토큰링, 무선랜

1. 토큰링

- 이더넷처럼 MAC으로 경쟁방식을 채택하는 것 말고 신호등처럼 제어하는 역할을 수행하는 토큰링을 가볍게 알아보자.

- 프레임은 이 링을 한 방향으로만 돈다.

- 맨 위에 있는 노드가 Token을 가지고 있다. 이 토큰을 가지고 있는 애가 링을 사용하게 된다. 어느정도 사용하고 나면 링을 다음 노드로 전달한다.

- 토큰을 받은 노드는 보낼 프레임이 있으면 링을 사용하고 만약 없거나 다 사용했다면 토큰을 다음 노드에게 넘겨준다.

- 이런 방식을 라운드 로빈이라고 한다.

- 이더넷의 매체접근 방식은 경쟁이 핵심이기 때문에 효율을 떠나서 공평하게 내 차례가 보장되는지 확신할 수 없다. 반면 토큰링은 내 기회가 분명히 보장되지만 효율은 장담하기 어렵다.

2. 무선랜 (Wireless LANs)

- 무선도 시간이 지남에 따라 속도를 개선하며 발전하며 새로운 표준이 등장하고 있다.

- 무선랜은 물리적 매체로 옛날에는 적외선을 사용하였지만 지금은 2.4GHz, 5GHz의 공용 주파수 대역을 사용한다.

- 크게 두가지 구조로 사용된다.

3. Infrastructure mode

- 무선랜의 한가지 architecture이다.

- 기지국, AP(base station)을 두고 기기들이 AP와 무선으로 연결되는 구조이다.

- 동일한 Basic Service Set(BSS, Cell)에 있는 노드들도 AP를 거쳐서 서로 통신한다.

- 우리가 평소에 와이파이를 찾을때 여러 wifi목록이 뜨는건 경험했을 것이다. 그 각각이 BSS이다.

4. ad hoc mode

- 무선랜의 또 다른 architecture이다.

- AP없이 host끼리 통신하는 무선랜의 구조이다.

5. 확산 스펙트럼

- 무선랜은 public band를 사용하기 때문에 여러 사용자가 다양한 대역폭으로 통신하면서 간섭/충돌이 일어날 수 있다. 따라서 의도적으로 기술적 제약을 걸어둔다. 이 기술적 제약이 Spread Spectrum이다.

- 모든 무선랜 기술은 이 제약을 받는다.

- 누군가 특정 주파수 대역만을 사용하면 그 주파수를 사용하는 다른 사람이 생길때 간섭/충돌 때문에 영영 통신이 불가능해진다.

- 따라서 특정 주파수 대역만을 사용하지 못하고 넓은 주파수 대역으로 확산해서 사용하도록 한다.

- 원래는 2차 대전중에 신호 방해(재밍)를 무산시키기 위해 주파수 대역을 계속 옮겨가며 통신하기 위한 목적으로 설계되었다.

 

- 주파수를 펼쳐서 사용하는 예인 블루투스를 알아보자.

- 블루투스가 사용할 수 있는 79개의 채널을 짧은 시간씩 계속 이동해가면서 사용한다. 이렇게 하면 한 주파수 대역만 사용해서 발생하는 충돌 간섭을 피할 수 있다.

- 송신자와 수신자만 대역을 옮겨다니는 패턴을 동일하게 하면 송수신이 끊어지지 않을 수 있다.

- 무작위로 대역폭을 이동하되 송수신자만 seed를 공유한다.

- 이렇게 주파수를 건너뛰는 것을 Frequency Hopping이라고 한다. 

- 조금씩 충돌 간섭이 생길수는 있으나 이정도 오류는 감수한다.

 

- 무선랜은 어떻게 확산 스펙트럼을 사용하는지 알아보자.

- 무선랜은 채널을 이동하는 방식이 아니라 사용 가능한 11개의 차선을 모두 사용한다.

- 물론 일부 차선에서는 간섭/충돌이 발생할 수 있으나 다른 차선에서의 통신을 바탕으로 오류를 복구해서 사용한다.

- 이런 방식을 Direct Sequence라고 한다.

- 자 1010을 보낸다고 해보자. 

- 한개의 비트를 4비트로 chipping code로 랜덤하게 쪼갠다. 그리고 xor연산을해서 보내는데

- 저 4 비트중 누군가 간섭이 일어나더라도 일부를 받아서 오류복구하여 통신이 유지되는 개념이다.

- 무선랜은 11bit chinpping code를 사용하고 있고 특정 대역을 11개로 쪼개서 모두 동시에 사용하는 것이다.

 

- 예전에 우리가 공부한 TDMA는 시간으로 분할해서 모든 주파수를 사용했고 FDMA는 주파수를 분할해서 모든 시간을 사용했었다.

- 확산스펙트럼, CDMA방식은 모든 주파수 대역을 시간으로도 나누지 않고 쭉 사용하되 주파수 대역을 펼치는 규칙(code)에 따라서 band를 사용하는 것이다. 약간의 간섭을 감내하는 Code division Multiplexing access이다.

- 물론 CDMA도 무한으로 사용자 탑을 쌓을 수는 없지만 주파수, 시간분할보다는 훨씬 많은 사용자를 커버할 수 있다.

- 이 경우는 6bit의 chipping code를 사용한다.

- A와 B가 둘다 확산 스펙트럼을 사용하고 있다.

- A,B의 신호가 합쳐지고 수신자는 A+B를 받게 된다.

- A가 받고나서 자신의 key를 가지고 신호를 꺼낸다.

- 즉 보낼 비트를 잘 펼쳐서 보내면 다른 신호와 간섭이 일어나도 원래 의미를 살려서 수신할 수 있다.