무선 이동 네트워크

7.2 무선 랜과 네트워크의 특징

 

◾ 신호 세기의 감소

물체를 통과하거나 송신자에게서 거리가 멀어질수록 전자기파 신호의 세기는 감소한다.

 

◾ 다른 출발지로부터의 간섭

동일한 주파수 대역으로 전송되는 무선 신호들은 서로 간섭하게 된다.

 

◾ 다중경로 전파

송수신자간에 전송되는 전자기파가 물체나 지표에 부딪혀서 갈라져서 길이가 다른 여러개의 경로를 거쳐간다.

 

충돌 검출이 매우 어렵기때문에 CSMA/CD는 사용할 수 없다.

 

 

7.3 WiFi: 802.11 무선 랜

 

1) 802.11 구조

서브넷, AS라는 구성단위가 존재하는 것처럼 802.11의 기본 구성단위는 BSS이다.

 

BSS 내부에서 AP의 도움 없이 호스트들끼리 데이터를 교환하는 것을 애드 혹 네트워크라고 한다.

하나의 서브넷에는 다수의 BSS가 존재할 수 있다.

 

 

2) 802.11 MAC 프로토콜

CSMA/CA 프로토콜을 사용한다. 충돌 검출이 아닌 충돌 회피(collision avoidance)를 한다.

또한 무선 채널은 비트 오류율이 상대적으로 크기 때문에 이더넷과 달리 링크 계층 ACK/재전송(ARQ) 방식을 사용한다.

 

짧은 임의의 대기시간을 거친 후에 프레임 전송이 시작되면 중단되지 않고 끝까지 전송된다. 단, ACK 메시지를 받지 못한다면 프레임이 AP에 도달하지 못했다고 판단하고 다시 CSMA/CA 프로토콜로 채널 접근을 한 뒤에 재전송을 한다.

일정 횟수의 재전송 이후에도 ACK 피드백을 수신하지 못하면 포기하고 프레임을 폐기한다.

여기서의 ACK 피드백은 트랜스포트 계층의 ACK 피드백이 아닌 링크 계층만의 ACK 피드백이다.

 

두 스테이션이 서로 숨은 터미널이거나 임의의 백오프 값이 너무 가까울 경우 충돌이 계속 발생할 수 있다.

 

◾ 숨은 터미널 해결 방안: RTS(Request to Send)와 CTS(Clear to Send)

크기가 아주 작은 RTS와 CTS 제어 프레임을 AP와 주고 받아서 채널 접근을 예약한다.

한 스테이션이 RTS로 채널 접근을 예약하면 AP는 접속한 모든 스테이션들에게 CTS 프레임을 브로드캐스팅해서 채널이 예약중이라고 알린다.

 

 

 

3) IEEE 802.11 프레임

프레임에 주소가 4개가 존재한다. 4번째 주소는 애드 혹 네트워크에서 사용되므로 우선은 무시한다.

1번은 수신자(AP), 2번은 송신자(노드)의 MAC 주소이고 3번은 AP가 연결된 라우터의 MAC 주소이다.

AP에게 전달된 프레임은 라우터를 거쳐서 이더넷 프레임으로 변환되어야 하기 때문에 주소가 3개 사용된다.

 

Type은 RTS, CTS, ACK, data 4가지 중 한가지를 명시한다.

 

주소를 여러개 받는 이유는 AP가 링크 계층 장비이기 때문이다.

만약 이더넷 프레임처럼 주소를 2개만 사용한다면 목적지 경로를 찾을 때, IP 패킷의 목적지를 보고 포워딩 테이블을 참조해서 출력 링크를 선택해야 하는데, 네트워크 계층이 없어서 IP 패킷을 해석할 수 없으므로 경로를 찾을 수 없다.

 

ARP, 포워딩 테이블은 네트워크 계층에 존재한다.

 

AP는 BSS 내부의 호스트들과 무선으로 연결될때는 MAC가 존재하지만 라우터와 유선으로 연결되는 네트워크 인터페이스에는 MAC 주소가 없는 스위치로 취급된다.

 

 

4) 동일한 IP 서브넷 내에서의 이동성

동일한 서브넷 내에서 BSS를 이동하는 경우 IP는 변하지 않고 유지된다.

TCP/IP 통신은 송수신자의 주소와 포트가 모두 필요하기 때문에 정보가 변하지 않으면 TCP 연결은 계속 유지된다.

다만 스위치 테이블의 정보는 업데이트 되어야한다.

 

 

5) 802.11의 진전된 특징

◾ 802.11 전송률 적응

일반적으로 AP로부터 거리가 멀어질수록 SNR(signal-to-noise rate)은 낮아지고 BER(bit error rate, 비트 오류율)은 높아진다.

전송률이 낮을수록 SNR대비 BER이 낮아지는데(인코딩 기법이 다름), 프레임 전송 시 ACK 피드백을 연속적으로 일정 횟수 받지 못하면 전송률을 낮추고 연속적으로 일정 횟수 받으면 전송률을 높여서 실시간으로 전송률을 적응시킨다.

 

TCP 혼잡제어 기법과 같은 개념을 공유한다.