무선 네트워크

Wireless network
무선 아이콘

무선 네트워크는 네트워크 [1]노드 간에 무선 데이터 연결을 사용하는 컴퓨터 네트워크입니다.

무선 네트워킹은 가정, 통신 네트워크 및 비즈니스 설치에서 건물에 케이블을 도입하거나 다양한 기기 [2]위치 간의 연결로 비용이 많이 드는 프로세스를 피하기 위한 방법입니다.관리 통신 네트워크는 일반적으로 무선 통신을 사용하여 구현 및 관리됩니다.이 실장은 OSI 모델네트워크 [3]구조의 물리 레벨(레이어)에서 행해집니다.

무선 네트워크의 예로는 휴대 전화 네트워크, 무선 로컬 영역 네트워크(WLAN), 무선 센서 네트워크, 위성 통신 네트워크, 지상파 마이크로파 [4]네트워크가 있습니다.

역사

무선 네트워크

최초의 전문 무선 네트워크는 1969년 하와이 대학에서 ALOHAnet이라는 브랜드로 개발되어 1971년 6월에 가동되었습니다.최초의 상용 무선 네트워크는 1986년 NCR에 의해 개발된 WaveLAN 제품 패밀리입니다.

  • 1973 – 이더넷 802.3
  • 1991 – 2G 휴대전화 네트워크
  • 1997년 6월– 802.11 "Wi-Fi" 프로토콜 첫 출시
  • 1999 – 803.11 VoIP 통합

기반이 되는 테크놀로지

주요 기사:무선 혁명

MOSFET(MOS 트랜지스터) 무선 기술의 발달로 디지털 무선 네트워크의 발전이 가능해졌다.RF CMOS(무선 주파수 CMOS), 전력 MOSFET 및 LDMOS(횡단 확산 MOS) 장치의 광범위한 채택은 1990년대까지 디지털 무선 네트워크의 개발과 확산으로 이어졌으며, MOSFET 기술의 진보는 2000년대(에드홀름의 법칙)[5][6][7]에 대역폭 증가로 이어졌다.무선 네트워크의 대부분의 필수 요소는 모바일 트랜시버, 기지국 모듈, 라우터, RF 파워앰프,[6] [8]통신회로, RF회로, 무선 트랜시버 [7]등 2G, 3G,[5][6] 4G 등의 네트워크에서 MOSFET에서 구축됩니다.

무선 링크

컴퓨터는 무선 링크(WLAN 등)를 사용하여 네트워크에 접속하는 경우가 많습니다.
  • 지상파 마이크로파 – 지상파 마이크로파 통신은 위성 안테나와 유사한 지구 기반 송신기와 수신기를 사용합니다.지상파 마이크로파는 낮은 기가헤르츠 범위로 모든 통신이 시야에 제한된다.중계국은 약 48km(30mi) 간격으로 배치되어 있습니다.
  • 통신 위성 – 위성은 지구의 대기에 의해 편향되지 않는 극초단파 전파를 통해 통신합니다.인공위성은 일반적으로 적도 상공 35,400 km (22,000 mi)의 지구 동기 궤도에 있는 우주에 배치되어 있다.이러한 지구 궤도 시스템은 음성, 데이터 및 TV 신호를 수신하고 중계할 수 있습니다.
  • 셀룰러 및 PCS 시스템은 여러 무선 통신 기술을 사용합니다.시스템은 대상 지역을 여러 지리적 영역으로 나눕니다.각 영역에는 한 영역에서 다음 영역으로 통화를 중계하는 저전력 송신기 또는 무선 중계 안테나 장치가 있습니다.
  • 무선 및 확산 스펙트럼 테크놀로지– 무선 로컬 영역 네트워크는 디지털 셀룰러와 유사한 고주파 무선 테크놀로지 및 저주파 무선 테크놀로지를 사용합니다.무선 LAN은 스펙트럼 확산 기술을 사용하여 제한된 영역 내의 여러 장치 간의 통신을 가능하게 합니다.IEEE 802.11은 Wi-Fi라고 불리는 오픈 스탠다드 무선 전파 테크놀로지의 일반적인 맛을 정의합니다.
  • 자유 공간 광통신은 가시광선 또는 보이지 않는 빛을 통신에 사용합니다.대부분의 경우 가시선 전파를 사용하여 통신 디바이스의 물리적인 위치를 제한합니다.

무선 네트워크의 종류

무선 PAN

무선 퍼스널 에리어 네트워크(WPAN)는, 일반적으로 사람의 손이 [9]닿는 비교적 좁은 영역내에 디바이스를 접속합니다.예를 들어 Bluetooth 무선과 투명 적외선은 모두 헤드셋을 노트북에 상호 연결하기 위한 WPAN을 제공합니다.ZigBee는 WPAN [10]애플리케이션도 지원합니다.기기 설계자가 다양한 가전제품에 Wi-Fi를 통합하기 시작하면서 Wi-Fi PAN은 일반화되고 있습니다(2010년).인텔의 「My WiFi」및 Windows 7 의 「가상 Wi-Fi」기능에 의해, Wi-Fi PAN 의 셋업과 [11]설정이 심플해졌습니다.

무선 LAN

무선 LAN은 로컬 리소스 및 인터넷에 연결하기 위해 자주 사용됩니다.

Wireless Local Area Network(WLAN; 무선 로컬에리어 네트워크)는 무선 분배 방식을 사용하여 단거리 2개 이상의 디바이스를 링크합니다.보통 인터넷접속용 접근포인트를 경유하여 접속을 제공합니다.확산 스펙트럼 또는 OFDM 테크놀로지를 사용하면 사용자는 로컬커버리지 영역 내에서 이동하면서 네트워크에 접속된 채로 있을 수 있습니다.

IEEE 802.11 WLAN 표준을 사용하는 제품은 Wi-Fi 브랜드명으로 판매됩니다.고정 무선 테크놀로지는, 2개의 먼 장소에 있는 컴퓨터나 네트워크간에 포인트 투 포인트 링크를 실장하고 있습니다.대부분은 전용 마이크로파 또는 변조된 레이저 광선을 가시 경로상에서 사용합니다.도시에서 유선 링크를 설치하지 않고 두 개 이상의 건물에 있는 네트워크를 연결할 때 자주 사용됩니다.모바일 기기를 사용하여 Wi-Fi에 연결하려면 무선 공유기와 같은 장치나 다른 모바일 기기의 전용 핫스팟 기능을 사용할 수 있습니다.

무선 애드혹 네트워크

무선 애드혹네트워크는 무선 메쉬 네트워크 또는 모바일애드혹 네트워크(MANET)라고도 불리며 메시 토폴로지로 편성된 무선 노드로 이루어진 무선 네트워크입니다.각 노드는 다른 노드를 대신하여 메시지를 전송하고 각 노드는 [12]라우팅을 수행합니다.애드혹 네트워크는 '셀프 힐링'이 가능하며 전원이 끊긴 노드 주위에서 자동으로 재루팅됩니다.디스턴스 시퀀싱된 거리 벡터 라우팅, 어소시에이티비티 기반 라우팅, 애드혹 온디맨드 거리 벡터 라우팅, 다이내믹소스 라우팅 등 애드혹모바일 네트워크를 실현하기 위해서는 다양한 네트워크층 프로토콜이 필요합니다.

무선맨

무선 메트로폴리탄 에리어 네트워크는, 복수의 무선 LAN을 접속하는 무선 네트워크의 일종입니다.

무선 WAN

무선 와이드 에리어 네트워크는, 일반적으로 인근 마을과 도시, 또는 도시와 교외 등, 넓은 지역을 커버하는 무선 네트워크입니다.이러한 네트워크는 지사 또는 공용 인터넷 액세스 시스템으로 연결하기 위해 사용할 수 있습니다.액세스 포인트 간의 무선 접속은 보통 소규모 네트워크에서 사용되는 전방향 안테나가 아닌 2.4GHz 및 5.8GHz 대역의 포물선 접시를 사용하여 포인트 투 포인트 마이크로파 링크를 사용합니다.일반적인 시스템에는 기지국 게이트웨이, 액세스포인트 및 무선 브리징 릴레이가 포함됩니다.그 외의 설정은 메시 시스템입니다.각 액세스포인트는 릴레이로서도 기능합니다.태양광 발전 태양 전지판이나 풍력 시스템과 같은 재생 에너지 시스템과 결합하면 독립형 시스템이 될 수 있다.

셀룰러 네트워크

주요 기사: 셀룰러 네트워크
빈도 재사용 계수 또는 패턴 1/4의 예

셀룰러 네트워크 또는 모바일 네트워크는 셀이라고 불리는 육상 지역에 분산된 무선 네트워크이며, 각각은 셀 사이트 또는 기지국으로 알려진 최소 1개의 고정 위치 트랜시버에 의해 서비스됩니다.셀룰러 네트워크에서, 각 셀은 어떠한 간섭을 피하기 위해 특징적으로 모든 인접 셀로부터 다른 무선 주파수 세트를 사용합니다.

이러한 셀이 결합되면 넓은 지리적 영역에 걸쳐 무선 커버리지를 제공합니다.이것에 의해, 복수의 휴대 트랜시버(휴대전화, 호출기 등)가 송신중에 복수의 셀을 개입시켜 이동하는 경우에서도, 네트워크내의 어느 장소에서도, 고정 트랜시버나 전화기와 통신할 수 있게 됩니다.

원래 휴대 전화용으로 제작되었지만 스마트폰의 발달로 휴대 전화 네트워크는 전화 통화 외에 일상적으로 데이터를 전송합니다.

  • GSM(Global System for Mobile Communications): GSM 네트워크는 스위칭 시스템, 기지국 시스템 및 운영 및 지원 시스템의 세 가지 주요 시스템으로 나뉩니다.휴대 전화는 베이스 시스템스테이션에 접속하고, 다음으로 조작 스테이션과 지원 스테이션에 접속합니다.그 후, 콜이 필요한 곳으로 전송 되는 스위칭스테이션에 접속합니다.GSM은 가장 일반적인 표준으로 대부분의 [14]휴대폰에서 사용됩니다.
  • Personal Communications Service(PCS):PCS는 북미와 남아시아의 휴대 전화에서 사용할 수 있는 무선 대역입니다.마침 스프린트가 PCS를 처음 설치한 서비스였다.
  • D-AMPS: AMPS의 업그레이드 버전인 Digital Advanced Mobile Phone Service가 기술의 진보로 인해 단계적으로 폐지되고 있다.새로운 GSM 네트워크가 오래된 시스템을 대체하고 있습니다.

개인 LTE/5G 네트워크

사설 LTE/5G 네트워크는 LTE 또는 5G 셀룰러 네트워크 기지국, 소형 셀 및 기타 무선 액세스 네트워크(RAN) 인프라 덕분에 허가, 공유 또는 무면허 무선 주파수를 사용하여 엣지 장치(스마트폰, 임베디드 모듈, 라우터 및 게이트웨이)에 음성과 데이터를 전송합니다.

3GPP는 5G 프라이빗 네트워크를 일반적으로 조직의 신뢰성, 접근성 및 유지 보수성 요구를 충족하기 위해 소규모 배치를 사용하는 비공용 네트워크라고 정의합니다.

오픈 소스

오픈 소스 프라이빗 네트워크는 공동 커뮤니티 주도의 소프트웨어를 기반으로 합니다.이 소프트웨어는 피어 리뷰와 실가동에 의존하여 소스 코드를 사용, 변경 및 공유합니다.

OAI는[15] 무선 셀룰러 무선 액세스 네트워크(RAN) 및 코어 네트워크(CN) 테크놀로지를 구축하기 위해 전 세계 인재를 활용한 오픈 소스 소프트웨어를 제공합니다.

Firecell은[16] 세계 최초의 오픈 소스 4G 및 5G 프라이빗 네트워크 솔루션을 제공합니다.그들은 OAI의 전략적 멤버입니다.

글로벌 에리어 네트워크

Global Area Network(GAN; 글로벌지역 네트워크)는 임의의 수의 무선 LAN, 위성 커버리지 영역 등에서 모바일을 지원하기 위해 사용되는 네트워크입니다.모바일 통신의 주요 과제는 사용자 통신을 한 지역 커버리지 영역에서 다른 지역으로 전달하는 것입니다.IEEE Project 802 에서는, 이것은 일련의 지상 무선 LAN을 [17]수반합니다.

스페이스 네트워크

우주 네트워크는 우주선 사이의 통신에 사용되는 네트워크이며, 보통 지구 근처에 있습니다.이것의 예는 나사의 우주 네트워크입니다.

사용하다

사용 예로는 일상적인 무선 네트워크의 일부인 휴대 전화를 들 수 있으며, 개인 통신이 용이합니다.또 다른 예로는 대륙간 네트워크 시스템이 무선 위성을 사용하여 전 세계에 통신합니다.경찰과 같은 긴급 서비스도 무선 네트워크를 이용하여 효과적으로 통신합니다.개인과 기업은 무선 네트워크를 사용하여 소규모 오피스 빌딩이든 전 세계든 신속하게 데이터를 전송 및 공유합니다.

특성.

일반

일반적인 의미에서 무선 네트워크는 비즈니스 사용자와 가정용 [18]사용자 모두에게 다양한 용도를 제공합니다.

「현재, 업계에서는 몇개의 무선 테크놀로지를 채용하고 있습니다.각 무선 테크놀로지는 OSI 모델의 물리 레이어와 데이터 링크 레이어 양쪽에서 고유한 기능을 기술하는 표준에 의해 정의됩니다.이들 규격은 특히 지정된 시그널링 방식, 지리적 범위 및 주파수 사용 방법이 다릅니다.이러한 차이로 인해 홈 네트워크에 적합한 테크놀로지와 대규모 [18]네트워크에 적합한 테크놀로지가 있을 수 있습니다.

성능

각 규격은 지리적 범위가 다르므로 무선 네트워크에서 [18]달성하려는 기준에 따라 어떤 규격이 다음 규격보다 더 이상적입니다.무선 네트워크의 퍼포먼스는, 음성이나 비디오등의 다양한 애플리케이션을 만족시킵니다.이 기술의 활용은 또한 4세대와 5세대 휴대폰 이동통신 표준을 의미하는 2G에서 3G로, 4G와 5G 기술과 같은 확장의 여지가 있다.무선 네트워킹이 보편화됨에 따라 네트워크 하드웨어와 소프트웨어의 구성을 통해 정교도가 높아지고 더 많은 양의 데이터를 더 빠르게 송수신할 수 있는 더 큰 용량이 실현됩니다.이제 무선 네트워크는 4G 이동 통신 표준인 LTE에서 실행되어 왔다.LTE 네트워크 사용자는 3G [19]네트워크보다 10배 빠른 데이터 속도를 가져야 한다.

공간

공간은 무선 네트워크의 또 다른 특징입니다.무선 네트워크는 거리나 강 건너, 구내 반대편에 있는 창고, 물리적으로 분리되어 있지만 하나로 [19]동작하는 건물 등 통신하기 어려운 지역에 많은 이점을 제공합니다.무선 네트워크에서는, 유저가 그 네트워크를 개입시켜 다른 디바이스와 통신할 수 있는 특정의 공간을 지정할 수 있습니다.

또한 [20]배선의 잡동사니를 제거함으로써 가정 내 공간도 창출됩니다.이 기술을 통해 TP, 동축 또는 광섬유와 같은 물리적 네트워크 매체를 설치할 수 있습니다. 또한 비용이 많이 들 수 있습니다.

집입니다

집주인에게 무선 테크놀로지는 프린터, 스캐너, 고속 인터넷 접속을 공유하기 위한 이더넷에 비해 효과적인 옵션입니다.WLAN을 사용하면 케이블미디어 설치 비용을 절감하고 물리적인 설치 시간을 절약할 수 있습니다.또,[20] 네트워크에 접속되어 있는 디바이스의 모빌리티도 향상할 수 있습니다.무선 네트워크는 심플하고 라우터를 [18]통해 인터넷에 직접 접속할 수 있는 무선 액세스포인트는 1개만 필요합니다

무선 네트워크 요소

물리층에서의 통신 네트워크도 다수의 상호접속 유선 네트워크 요소(NE)로 구성됩니다.이러한 NE는 독립형 시스템 또는 단일 제조업체에서 공급하거나 서비스 공급자(사용자) 또는 시스템 인테그레이터에 의해 여러 다른 제조업체의 부품과 함께 조립된 제품일 수 있습니다.

무선 NE는 백홀네트워크 및 Mobile Switching Center(MSC; 모바일스위칭센터) 지원을 제공하기 위해 무선통신사업자가 사용하는 제품 및 디바이스입니다.

신뢰성 높은 무선 서비스는 모든 운용환경 및 애플리케이션으로부터 보호되는 물리층의 네트워크 요소에 의존합니다(GR-3171 "무선 네트워크에서 사용되는 네트워크 요소의 일반 요건 - 물리층 기준"[21] 참조).

특히 중요한 것은 Base Station(BS; 기지국) 캐비닛의 셀타워에 있는 NE입니다.부착 하드웨어와 안테나 및 관련 폐쇄 및 케이블의 위치는 적절한 강도, 견고성, 부식 저항 및 바람, 폭풍, 결빙 및 기타 기상 조건에 대한 내성을 가져야 한다.하드웨어, 케이블, 커넥터 및 폐쇄와 같은 개별 구성 요소에 대한 요건은 이들이 부착되는 구조를 고려해야 한다.

애로

방해다

유선 시스템에 비해 무선 네트워크는 전자파 간섭의 대상이 되는 경우가 많습니다.이것은, 통신에 사용되는 무선 대역내에 있거나, 또는 그 부근에 있는 전파를 발생시키는 다른 네트워크나 그 외의 타입의 기기에 의해서 발생할 가능성이 있습니다.간섭에 의해 신호가 저하되거나 시스템이 [4]고장날 수 있습니다.

흡수 및 반사

일부 재료는 전자파의 흡수를 유발하여 수신기에 도달하는 것을 방해하며, 다른 경우에는 특히 금속 또는 전도성 재료 반사가 발생합니다.이로 인해 수신이 불가능한 데드존이 발생할 수 있습니다.현대식 주택의 알루미늄 포일 열 절연은 실내 모바일 신호를 10dB까지 쉽게 줄일 수 있으며, 이는 장거리 시골 셀 신호의 수신 불량으로 인한 불만 사항으로 이어집니다.

멀티패스 페이딩

멀티패스 페이딩에서는 리플렉션에 의해 신호가 취하는 여러 루트가 서로 상쇄되어 다른 장소에서는 신호가 강해질 수 있습니다(업페이드).

숨겨진 노드 문제

숨겨진 노드의 문제에서는 스테이션A는 스테이션B와 통신할 수 있습니다.스테이션 C는 스테이션 B와도 통신할 수 있습니다.단, 스테이션A와 스테이션C는 서로 통신할 수 없지만 그 신호는 B에서 간섭할 수 있습니다.

숨겨진 노드 문제는 무선 액세스포인트(AP)에서 노드가 표시되지만 해당 AP와 통신하는 다른 노드에서는 표시되지 않는 경우에 일부 유형의 네트워크에서 발생합니다.이로 인해 미디어 액세스 제어(충돌)에 문제가 생깁니다.

노출된 터미널 노드 문제

Exposed terminal problem.svg

노출된 단말기의 문제는 다른 네트워크상의 노드로부터의 동일 채널 간섭으로 인해 네트워크상의 노드가 송신할 수 없는 경우입니다.

공유 리소스 문제

무선 스펙트럼은 제한된 리소스로 송신기 범위의 모든 노드에서 공유됩니다.여러 사용자가 참여하면 대역폭 할당이 복잡해집니다.많은 경우 사용자는 광고된 번호(예를 들어 IEEE 802.11 기기 또는 LTE 네트워크용)가 자신의 용량이 아니라 다른 모든 사용자와 공유되므로 개별 사용자 비율이 훨씬 낮다는 것을 알지 못합니다.수요가 증가함에 따라 용량 부족 현상이 점점 더 발생할 가능성이 높아집니다.UIL(User-in-the-Loop)은 과도한 프로비저닝을 위해 새로운 테크놀로지로 업그레이드하기 위한 대체 솔루션이 될 수 있습니다.

용량.

채널.

주요 기사:무선 통신 채널 용량
SISO, SIMO, MISO, MIMO를 이해하면 여러 안테나를 사용하여 서로 다른 주파수 채널로 전송함으로써 페이딩을 줄이고 시스템 용량을 크게 늘릴 수 있습니다.

섀넌의 정리는 단일 무선 링크의 최대 데이터 레이트를 설명할 수 있습니다.이것은 대역폭(헤르츠 단위) 및 채널 상의 노이즈와 관련되어 있습니다.

MIMO 기술을 사용하면 채널 용량을 크게 늘릴 수 있습니다.MIMO 기술을 사용하면 여러 안테나 또는 여러 주파수가 수신기에 대한 여러 경로를 이용하여 각 끝의 주파수 및 공중 다양성의 곱에 따라 훨씬 높은 처리량을 달성할 수 있습니다.

Linux 에서는 Central Regulatory Domain Agent(CRDA)가 [22]채널 설정을 제어합니다.

네트워크

총 네트워크 대역폭은 미디어가 얼마나 분산되어 있는지(일반적으로 분산 매체가 간섭을 최소화하므로 총 대역폭이 더 우수함), 사용 가능한 주파수 수, 소음, 안테나 수 및 지향성 안테나의 사용 여부, 노드가 전력 제어를 사용하고 있는지 등에 따라 달라집니다.

셀룰러 무선 네트워크는 일반적으로 방향성 안테나를 사용하고 인접하지 않은 셀에서 무선 채널을 재사용할 수 있기 때문에 용량이 우수합니다.또한, 셀은 저전력 송신기를 사용하여 매우 작게 만들 수 있습니다. 이는 인구 [4]밀도에 따라 선형적으로 확장되는 네트워크 용량을 제공하기 위해 도시에서 사용됩니다.

안전.

다음 항목도 참조하십시오.무선 전자 장치와 건강

무선 액세스 포인트도 인간과 가까운 경우가 많지만, 역제곱 [23]법칙에 따라 거리에 따른 전력의 저하가 빠릅니다.영국 보건국(HPA)의 입장은 "...WiFi에 의한 무선 주파수(RF) 노출은 휴대 전화에 의한 노출보다 낮을 수 있다"는 것입니다.또한 "학교나 다른 학교들이 와이파이 장비를 사용하지 말아야 할 이유가 없다"[24]고 밝혔다.2007년 10월 HPA는 최근까지 언론에 나타난 우려를 잠재우기 위해 영국 정부를 대신해 와이파이 네트워크의 효과에 대한 새로운 "체계적인" 연구를 시작했다.[25]HPA의 마이클 클라크 박사는 휴대전화와 돛대에 관한 발표된 연구는 와이파이를 [26]기소하는 데 도움이 되지 않는다고 말합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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추가 정보

외부 링크