무선 규격인 802.11 에 대한 전반적인 정보를 정리했다.

소개

무선랜, Wi-Fi 라고 부르는 좁은 지역을 위한 컴퓨터 무선 네트워크에 사용되는 기술이다.

용어설명

무선매체(Wireless medium) 단말과 단말 또는 단말과 액세스포인트 간의 ISM 밴드라고 불리우는 허가없이 사용가능한 저전력 주파수 대역 중 2.4GHz Ehsms 5.7GHz 의 주파수 대역을 사용
액세스포인트(Access points) 무선 단말로부터 전달된 프레임을 다른 단말에게 중계하는 브리지기능을 수행, 요즘에는 DHCP 서버, IP 방화벽기능이 추가된 라우터로도 동작
단말(Stations) 무선 LAN Card 를 장착하여, IEEE802.11 표준에 기반한 물리계층 및 MAC 계층의 동작을 수행, 다른 단말에 직접연결되거나, 액세스 포인트에 연결하여 데이터 프레임을 전송
분배시스템(Distribution System) 여러 개의 AP 를 연결하는 백본 망으로서 일반적으로 이더넷이 사용
BSS(Basic Service Set) 하나의 AP 와 이것에 접속된 단말로 구성된 그룹, BSS_ID 는 해당 AP 의 링크계층 주소(MAC Address)
ESS(Extended Service Set) 여러개의 BSS들, 즉, 여러개의 AP들이 이더넷을 사용한 분배망에 연결되어 각 단말들간에 상호접속이 가능한 확장된 그룹, ESS_ID 는 논리적으로 ESS 를 구분하는 문자열 형식의 식별자임, 동일한 ESS 에 속한 단말들은 서로 다른 AP에 결합되어 있더라도 상호간에 통신할 수 있음

네트워크 유형

  1. 가장 많이 사용되는 네트워크 유형
  2. BSS 를 제어하고 관리하는 Master

역할을 수행하는 AP 와 Client 로 구성

  1. P2P 연결인 경우에도 흔히 사용(모든 Data Traffic 은 AP 를 거침

- STA 간 통신 시 Channel 대역폭을 차지함, Packet 이 두 차례 Destination 에 전송됨
)

  1. AP 없이 Station 간 통신 가능
  2. 각 기기가 AP 처럼 동작
  3. 다른 Vendor 무선랜 기기간 연결이

잘 안 되는 경우가 있음(Scanning 방법 차이)

802.11 프로토콜 아키텍처

  1. LLC sub layer - 물리적 매체 상에서 흐름제어와 에러제어 등의 트래픽 관리에 관여
  2. MAC sub layer - 여러 대의 단말과 AP 간에 공유하는 하나의 무선매체의 사용권을 제어하면서 이들이 균등하게 대역을 공유하면서 상위계층 패킷들을 전송
  3. Physical layer - 전기적, 기계적, 절차적인 규격을 정의함으로써 통신 채널을 통한 비트열의 전송을 제공

IEEE 802.11 a/b/g/n 특징

  1. 기본적인 무선 LAN 시스템의 동작 절차
  2. 탐색 - 비컨이나 프로브 메시지를 사용하여 주변의 AP를 찾는 과정
  3. AP - 자신에 접속하려는 단말들을 위해, 자신이 지원할 수 있는 여러가지의 능력(속도, 암호화 등)과 이 AP 가 속한 서비스 그룹명인 SSID 등이 포함된 비컨 메시지를 주기적으로 브로드캐스트함
  4. 단말 - 각 단말은 먼저 자신의 주변에 어떤 AP가 있는지 탐색한다. 이를 위해 AP가 전송하는 비컨메시지를 수동적으로 수신하여 해당 AP의 지원능력이나 SSID를 알게됨
  5. Join - 탐색된 AP 중에서 적당한 것을 선택하는 과정으로서 선택한 AP로부터의 비컨메시지를 수신하여 이 AP가 지원하고 있는 동작 값(속도, 변조방법, 암호방법등)들을 추출하는 과정
  6. 인증 - AP와의 인증절차와 암호방식을 협상하는 과정으로 전송매체에 대한 보안이 취약한 무선망에서 인증을 거치지 않은 단말은 무선채널을 사용할 수 없도록하기 위함


  1. 결합 - AP와 단말간의 식별 가능한 연결을 설정하는 것으로써 결합이 완료된 단말만이 AP를 경유하여 다른 단말과의 통신에 참여할 수 있음, AP는 결합을 요청한 단말에 대하여 다른 단말과 구분될 수 있는 Association ID(AID)값을 포함한 결합응답 메시지를 송신함
  2. 데이터 전송과정 - 데이터 메시지는 AP를 경유하여 다른 장치에 전달됨.

※ 재결합 - 단말이 이동 중에 결합된 AP의 신호가 약해지면 다른 AP와의 새로운 결합을 설정하는 과정. 그리고, 결합해제는 현 AP와의 결합을 해제하는 과정임.
※ 전원관리 -단말이 Sleep 모드에 있을 경우, 해당 단말로의 프레임을 AP가 일시 저장함. 이후, 단말이 동기화된 시간정보를 이용하여 주기적으로 깨어날 때 저장된 프레임을 전달하는 과정을 수행함.

  1. 어떤 단말이 전송하고자 할 때 먼저 전송매체를 검사하는 캐리어 감지동작을 수행한 후 프레임을 전송함.

서로의 단말 간에 캐리어를 직접 감지할 수 없기 때문에 Hidden-node 문제가 발생함.
이로 인해 AP 는 동시에 수신되는 프레임간의 충돌로 유효 프레임을 수신할 수 없음

  1. 단말은 자신이 데이터 프레임의 송신이 완료될 때까지의 채널점유 기간인 NAV(Network Allocation Vector) 의 시간 값이 명시된 RTS 프레임을 AP에 송신한다.

  1. AP 는 RTS 프레임에 대한 응답으로 CTS 메시지를 주변에 있는 모든 단말들에 송신한다.
  2. 이로 주변의 단말들은 채널점유 기간 동안 침묵한다.

※ 여러 단말들이 거의 동시에 RTS 를 송신하여, 실패할 경우 각 단말들은 랜덤한 시간 동안 지연한 후 재시도 한다.
※ RTS/CTS 절차는 오버헤드가 많으므로, 짧은 패킷의 전송 시에는 사용되지 않고, 일정 길이 이상의 프레임에서만 수행된다.

  1. 단말이 송신할 때와 수신될 프레임이 있을 때에만 전력을 사용
  2. 주기적으로 깨어나서 자신에게 전달되어야 할 프레임을 AP가 보관하고 있는지를 AP 비컨 메시지를 통해 검사함
  3. 있다면, Power-Saving Poll 메시지를 AP에 보내 프레임을 보내도록 함
  4. 그렇지 않다면, 다시 전원 절약모드로 전환함
  5. 비컨메시지를 검사하기 위해서는 전송주기를 알고 있어야 가능하기 때문에 AP와의 시간동기를 맞춰야 함

디바이스 드라이버 동작 순서

  1. 타겟 부팅
    1. 타겟 부팅 시, 스크립트에 의해 자동으로 모듈(wl.ko)이 커널에 로딩됨
    2. Wi-Fi Dongle 의 VID / PID 값, Probe, Disconnect 함수 등록 및 usb_driver 구조체에 해당 드라이버 함수 등록
  2. Plug-in Wi-Fi Dongle
    1. Root-hub 에 등록 및 USB information 을 통한 Probe 함수 실행
    2. Firmware 다운로드 및 인터페이스 초기화(open)
  3. 기본동작
    1. AP Scan 및 접속(Infrastructure / ad-hoc mode)
  4. Plug-out Wi-Fi Dongle
    1. Root-hub 에서 Plug-out 감지 및 해당 디바이스드라이버의 Disconnect 함수 실행
    2. 해당 인터페이스 해제

무선 보안 기술

아직도 많은 가정에서는 보안에 대한 인식이 부족하여, 인증 작업 없이 무선접속장치에 접속하고 또한 무선 구간을 평문으로 전송하는 방식을 취하고 있다. 이러한 방식은 단순하게 인터넷 서핑만 사용한다면 문제가 되지 않을 수 있지만, 악의적인 사람에 의해 서비스 거부 공격이나 전송 중인 프레임의 변조나 도청 등의 공격을 받기 쉽다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 미국 전기전자학회 IEEE 에서 초기 IEEE 802.11b 의 표준으로 WEP 암호 방식을 도입하였지만, 아래와 같은 특징을 가지고 있어 WEP 역시 보안에 취약하다.

  1. 암호화를 위해 사용하는 초기화 벡터(Initialization Vector)의 평문 전송
  2. 고정된 키값 사용
  3. 알려진 평문 공격에 취약함

WEP 의 보안문제가 대두됨에 따라, 이의 대응책으로 다시 RSN(Robust Secure Network)이라고 하는 IEEE802.11i 무선 LAN 규격 표준 프로토콜을 발표하였다. 발표 이전에 사용하던 인증방식을 Pre-RSN 802.11i 으로 불리고 있으며, 발표된 인증방식을 RSN 이라고 부른다. 이 보안 기술은 TLS(Transport Layer Security) 기반에서 상호 인증과 강력한 암호방식을 제공하고 있다.

Wi-Fi Alliance 에서도 WPA(Wi-Fi Protected Access)라고 하는 무선 LAN 보안 규격을 제정하여 802.11i 보안 표준에 포함했다. WPA 는 아래와 같이 3가지 보안구성요소를 가지고 있다.

  1. 인증(Authentication)
  2. 키 관리(Key Management)
  3. 암호화 방식(Encryption and decryption)

그리고 위의 3가지 보안구성요소 가운데 인증과 키 관리하는 부분에 있어, 아래와 같이 2가지 인증 절차를 규정하였다.

  1. 기업용 WPA-Enterprise 는 아래 그림과 같이 EAP(Extensible Authentication Protocol) 프로토콜을 사용하여 사내 Radius 인증서버로부터 인증을 받아야 접속할 수 있다.
  2. 소호(SOHO)용 WPA-Personal 는 인증서버를 사용하지 않고 사전에 정한 키를 사용하는 PSK(Pre-Shared Key) 방식으로 인증을 받고 접속할 수 있다. 키 값은 무선접속장치 내에 보관된다.

EAP 프로토콜은 클라이언트와 인증 서버 사이에 인증 정보를 전달하는데 사용되는 프로토콜이다. 실제 인증 작업은 EAP 유형에 따라 정의된다.

가장 널리 사용되는 EAP 인증 유형으로는 EAP-MD5, EAP-TLS, EAP-PEAP, EAP-TTLS 및 Cisco LEAP 가 존재한다.

기본적인 수준의 EAP 를 제공하는 EAP 인증 유형이다. 이 인증 유형은 실제 무선 클라이언트와 네트워크를 제공하는 서버에 대한 상호 인증 단계가 없이 단방향 인증만 제공한다.
그리고 EAP-MD5 는 외부에서 사용자 암호를 알아낼 수 있어 일반적으로 무선랜 구현에는 권장하지 않는다.

클라이언트 및 네트워크를 제공하는 서버에 대한 인증서 기반 상호 인증 기능을 제공한다. EAP-TLS 의 한가지 단점은 클라이언트와 서버 모두에서 인증서를 관리해야 한다는 점이다.

EAP-TLS 를 보강하여 개발한 방법으로 서버의 인증서를 기반으로 하여 암호화된 채널 또는 터널을 클라이언트에게 제공하고 클라이언트와 서버가 연결하게 된다. 따라서 EAP-TLS 와 달리 EAP-TTLS 에는 서버측 인증서만 있으면 된다.

주로 Cisco WLAN 에서 사용하는 EAP 인증 유형으로, 동적으로 생성된 WEP 키를 사용하여 전송 데이터를 암호화하여 상호 인증을 지원한다.

EAP-PEAP 는 Microsoft, Cisco 및 RSA Security 에서 개발한 방법으로 앞에서 설명한 EAP-TTLS 와 같이 서버 측 인증서만을 사용하여 클라이언트와 연결하게 된다.

그리고 암호화 방식에 있어서는 스트림 사이퍼 암호방식인 TKIP(Temporal Key Integrity Protocol)를 사용하는 WPA 와 블록암호방식인 CCMP(Counter Mode CBC MAC Protocol)를 사용하는 WPA2 를 규정하고 있다.
CCMP 는 AES(Advanced Encryption Standard) 암호화 알고리즘을 사용하기 때문에, CCMP 를 단순하게 AES 라고 표현하기도 한다. WPA2 에서는 CCMP 사용을 강제 규정으로 정하고 있으나, WPA 에서는 옵션사항으로 규정하고 있다.

WPA 와 WPA2 는 모두 TKIP 와 CCMP 를 선택할 수 있다. 다만, WPA 에서 TKIP 으로만 인증받는 방식이고, CCMP는 옵션 사항으로 인증을 받지 않는다. 따라서 TKIP 암호화를 사용한다면, WPA 와 WPA2 는 차이가 없다고 할 수 있다.

802.11n

LAN 및 MAN 의 표준 규격을 작성하는 IEEE 802 위원회에서 현재 100Mbps 이상의 스루풋 실현을 목표로 하는 차세대 무선 LAN 규격(IEEE 802.11n)의 표준화 작업이 진행되고 있다. 지금까지 무선 LAN 은 주로 노트북 PC 에 응용되고 있었지만 IEEE 802.11n 에 의한 통신속도의 고속화와 통신품질의 안정성 향상으로 무선 LAN 의 응용 영역이 영상이나 음성 및 휴대단말에 까지 확대되고 있다.

IEEE 802.11 에 근거하는 무선 LAN 은 최근, 대부분의 노트북 PC 에 표준 장비되고 있으며 Wi-Fi Alliance 에 의하면 2005년에는 1억개 이상의 칩셋이 출시될 만큼 널리 보급되고 있다. 또, 그 이용 영역도 사무실이나 가정, 공공장소뿐만 아니라 항공기내에 까지 확대되고 있어 유비쿼터스 사회를 실현하는 인프라의 하나가 되고 있다. IEEE 802.11 의 확장에서 중요한 방향의 하나로 통신 속도의 향상이 있다. 1997년에 승인된 최초의 IEEE 802.11 은 전송레이트가 최대 2Mbps 였다. 현재는 최대 54Mbps의 전송레이트를 각각 2.4GHz 대와 5GHz 대에서 실현하는 IEEE 802.11g/a 가 널리 사용되고 있다. 이와 같은 전송레이트의 향상은 IEEE 802.11 의 적용 영역을 넓히는 데 크게 기여해 왔다고 생각한다.
현재 IEEE 802.11 워킹그룹에서는 100Mbps 이상의 쓰루풋 달성을 목표로 하는 차세대 무선 LAN 규격(IEEE 802.11n)의 책정 작업이 진행되고 있다. 지금까지 무선 LAN 은 주로 노트북 PC에 응용되고 있었지만, IEEE 802.11n 에 의한 통신속도의 고속화와 통신품질의 안정성 향상으로 무선 LAN 의 응용 영역이 영상/음성 게다가 휴대단말에 까지 확대되고 있다.
IEEE 802.11n 의 표준화 동향과 기술 및 IEEE 802.11n 에 있어서 중요한 MIMO(Multiple Input Multiple Output), Aggregation 수법 및 채널 대역 확장에 관한 기술에 대해 소개한다.

IEEE 802.11 을 확장하여 실질적으로 100Mbps 를 넘는 스루풋을 달성하기 위해서는 물리층은 물론이고 MAC(Media Access Control)층의 확장도 필요하게 된다. 여기서 스루풋(throughput)이란 MAC층 상에서 계측한 실질 통신 속도를 말한다. 통신 속도 향상을 위해 물리층에 더하여 MAC 층을 확장하는 점에 있어서 IEEE 802.11n 은 지금까지의 IEEE 802.11 a/b/g 와는 다르다. IEEE 802.11n 의 물리층에 대한 확장은 다음과 같은 방향으로 검토가 진행되고 있다. 물리층 및 MAC 층에 있어서의 오버헤드를 고려하면 종래의 IEEE 802.11a 나 IEEE 802.11g 와 비교하여 물리층의 전송레이트를 2배로 해도 100Mbps 의 스루풋은 실현할 수 없다. 그러나 무선 LAN 으로서 허가된 채널 대역과 송신전력의 제약 범위에서 이것을 달성하는 것은 그리 쉬운 일이 아니다. 이 과제를 극복하기 위해 송신측과 수신측에 각각 복수의 안테나를 갖는 MIMO 라고 불리는 방식을 적용한다. MIMO 기술의 적용에 의해 같은 대역에서 복수 스트림을 사용하여 통신을 할 수 있어 주파수 이용 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 이에 따라 무선 LAN 에서 허용되는 제약 조건내에서 스루풋 100Mbps 를 실현할 수 있다.
한편 MAC 층에 대한 확장에 대해 다음에 언급한다. 100Mbps 의 스루풋을 달성하기 위해서는 물리층의 전송레이트를 높이는 것만으로는 불충분하며 MAC 층의 오버헤드도 삭감할 필요가 있다. 여기서, IEEE 802.11 의 오버헤드는 각 프레임에 부속된 물리층과 MAC 층의 헤더 및 프레임간의 간격등이다. IEEE 802.11a 의 파라미터를 이용하여 송신레이트만 증대시켜 프레임마다 1,500 바이트의 데이터를 보낸다고 했을 경우, 만일 송신레이트를 무한대로 해도 스루풋은 80Mbps 이하로 머문다는 것을 알 수 있다. 즉, 오버헤드를 삭감할 필요가 있다. 오버헤드를 삭감하는 기술로서는 이미 IEEE 802.11e 에서 도입된 버스트 송신, 선택 재송 방식인 Block Ack 가 있지만, 100Mbps 스루풋을 실현하기 위해서는 충분하지 않다. 복수의 MAC 프레임을 집약하여 오버헤드를 삭감하는 Aggregation(프레임 집약) 수법의 도입이 필요하게 된다.

High Throughput Study Group 에 의한 표준화 작업 범위의 규정 등과 같은 준비를 거쳐 MAC 층 상에서 100Mbps 이상을 달성하도록 IEEE 802.11 의 물리층과 MAC 층을 확장하는 표준 사양의 작성을 목적으로 IEEE 802.11 태스크그룹 n(TGn) 이 2003년 9월에 발족했다.
TGn 은 제안을 채택하기 위한 절차를 결정한 후 2004년 5월에 CFP(Call For Proposal)를 제출했다. 당초는 4건의 제안이 있었지만 제안에 대한 투표나 제안의 병합등을 반복한 결과 2006년 1월에 하나의 제안으로 정리했다. 향후, IEEE 802.11WG 에 있어서의 상세한 기술적 리뷰를 거쳐 2007년의 전반에는 표준화가 완료될 예정이다. 또한, 합의를 형성하는 가운데 당초는 PC 와 영상/음성의 응용으로 MIMO 에 의한 전송레이트 향상이 주목적이었지만 “휴대단말 지향으로 안테나 1개를 인정해야 한다”고 하는 의견도 강하게 대두되어 조건부로 인정하게 되었다. 이 경우, 스루풋은 100Mbps 에 도달하지 않지만 나중에 언급하는 시공간 부호화에 의한 로버스트성의 향상과 Aggregation 수법 등에 의해 IEEE 802.11n 의 혜택을 받을 수 있다. 이하, 2006년 시점에서 IEEE 802.11 TGn 에 제안되어 있는 대략적인 사양을 설명한다.
제안되어 있는 사양에서는 2.4GHz 대 및 5GHz 대의 사양이 규정되어 있어 기존의 IEEE 802.11a/b/g 와의 상호 운용성이 확보된다. 단, 단일의 장치가 2.4GHz 대와 5GHz 대 양쪽 모두를 실장한다고는 단정할 수 없다. 물리층은 OFDM 의 각 톤으로 64QAM 까지의 변조방식을 이용하여 대역폭 20MHz 의 채널로 MIMO 에 의해 2개의 스트림을 다중하는 것이 기본 구성이다. 이에 따라 기존의 IEEE 802.11a/g 의 최대 전송레이트의 약 2.5 배에 상당하는 130Mbps 의 전송레이트가 달성된다. 게다가 전송레이트 향상을 위한 옵션으로서 MIMO 다중수의 확대(최대 4다중)나 지금의 법률에서는 이용할 수 없지만 40MHz 채널 등이 준비되어 있어 모든 옵션을 조합한 최대의 전송레이트는 600Mbps 에 이른다. 또 로버스트성을 향상시키는 옵션으로 송수신기 간의 전파 전반의 환경정보를 이용하여 송신측이 최적하게 빔을 형성하는 TxBF(Transmission Beam Forming)나 복수 안테나 간에서 데이터에 장황성을 갖게 한 시공간 부호화 기본 구성의 접어 넣기 부호보다 오류정정 능력을 강화하는 LDPC(Low Density Parity Check) 부호 등이 채용되고 있다. 또, 물리층의 제어에 필요한 정보를 포함하여 프레임 선두에 부가되는 프리앰블은 IEEE 802.11a/g 와의 호환성을 확보한 것이 기본이며 호환성은 없지만 오버헤드가 적은 것이 옵션으로 준비된다. MAC 층은 Aggregation 수법이 코어 기술이다. AMPDU(Aggregated MAC Protocol Data Unit)는 단일 물리 프레임에 집약되는 복수 패킷을 개별적으로 재송 제어가 가능하기 때문에 긴 패킷의 집약에 유효하다.
A-MSDU(Aggregated MAC Service Data Unit)는 개별의 재송 제어는 할 수 없지만 오버헤드가 작고 짧은 패킷의 집약에 유효하다. RIFS(Reduced InterFrame Space)는 프레임 간격 단축만으로 효율 향상은 한정되지만 프레임마다 전송레이트를 변경할 수 있다. 또 이 Aggregation 수법과 조합한 프레임 교환에 의한 오버헤드의 삭감 수법이나 LA(Link Adaptation)라고 불리는 전송레이트 선택 및 앞서 언급한 TxBF를 실현하기 위해 필요한 정보 피드백 수법, 핸드헬드 용도를 의식한 저전력화 수법, 새로이 도입된 40MHz 채널의 장치와 기존의 20MHz 채널 장치간의 공존 수법 등 다수의 기술을 포함한다. MAC 층의 상위에서 실현되는 실효 스루풋은 전달 환경이나 어플리케이션에 크게 의존하지만 풍족한 조건하에서는 기본 구성으로 IEEE 802.11a/g(30Mbps 이상)의 약 3배를 옵션을 조합한 구성에서는 10배 이상을 달성할 수 있을 것으로 기대된다.

IEEE 802.11n 에서는 복수의 안테나를 이용하여 다른 정보를 병렬로 전송하는 MIMO 기술이 전제가 되고 있는 한편, 단일 안테나로부터의 송신이 전제인 기존의 IEEE 802.11a/g 와의 후방 호환성이 중요하게 된다. 즉, IEEE 802.11n 의 단말은 IEEE 802.11a/g 의 단말과 통신할 수 있어야 하며 또, IEEE 802.11n 의 신호를 교환하려면 그 사이에 IEEE 802.11a/g 의 단말이 제멋대로 송신하지 않도록 제어할 필요가 있다. 그 때문에 물리층에 있어서는 데이터 신호 전에 송신되는 프리앰블(복수 기지신호의 조합)의 일부를 IEEE 802.11a/g 단말에 이해시켜 제어하는 것이 고안되어 있다. 도시바는 이와 같은 IEEE 802.11a 의 단말이 이해 가능한 후방 호환성을 가진 프리엠블에 IEEE 802.11n 단말의 실장에 유용한 기지신호 삽입을 제안했다.

선두의 L-STF(Legacy Short Training Field)부터 L-SIG(Legacy SIGnal Field)까지는 기존의 IEEE802.11a 규격과 완전히 같은 것이다. 이 부분은 IEEE 802.11a 단말에 제대로 이해시킨다고 하는 제약상, 단일의 안테나로 송신하는 것이 바람직하지만 나중에 오는 IEEE 802.11n 용의 신호는 복수 안테나로부터 송신되기 때문에 복수의 안테나로부터 보내게 된다.
그 때문에 IEEE 802.11a 용의 신호는 지향성을 가지게 되어 나중에 오는 지향성이 작은 IEEE 802.11n 용의 신호와는 수신 전력에 큰 차이가 생기는 문제가 있다.
그래서 도시바는 HT-STF(High Throughput Short Training Field)라고 하는 기지신호를 IEEE 802.11a/g 를 이해할 수 있는 부분과 IEEE 802.11n 을 이해할 수 있는 부분의 사이에 삽입하는 것을 제안하고 있다. 이 기지신호는 IEEE 802.11n 용의 송신 형태로 복수의 안테나에서 보내지며 나중에 오는 IEEE 802.11n 의 수신신호의 수신 전력을 정확하게 조절하는 데에 이용된다. 이 HT-STF 를 사용한 경우와 사용하지 않는 경우를 비교하면 아래 그림과 같이 수신 신호에 전력차가 생긴다. 이 차는 수신기의 아날로그/디지털 변환기에 있어서 디지털 신호처리에서 필요하게 되는 비트수에 효과가 나타난다. HT-STF 를 도입함으로써 필요한 비트수를 삭감할 수 있어 회로규모나 소비전력의 저감으로 이어진다.

앞서 언급한 바와 같이 MAC 층의 코어 기술로서 Aggregation 수법이 있다. 이것은 한마디로 말하면 복수의 프레임을 정리하여 프레임 간을 구절하는 시간이나 물리층 헤더 등의 오버헤드를 삭감하여 송신의 효율화를 꾀하는 기술이다. 그 때, 선택 재전송 기술이 깊이 관계한다. 현재의 IEEE 802.11e 에서는 아래 그림과 같이 데이터 프레임을 송신할 때 우선 채널에 액세스한 후 동일 행선지에 대해 동일 특성 데이터 프레임을 버스트적으로 송신하고 그 후 이들의 데이터의 송달을 확인하기 위해 송달 확인 요구(BAR : Block Ack Request) 프레임을 송신하여 수신측이 송달 확인 응답(BA : Block Ack) 프레임을 돌려주는 BA 방식이 있다. 또 전송로 상태에 따라 재송의 리스크를 경감하기 위해 프레임을 작은 fragment 로 분할하는 기술이 있다. 이 기술에서는 IEEE 802.11e 의 BA 프레임에서는 최대 프래그먼트수(16) 까지 대응하기 위해 송달 확인을 나타내는 필드를 128바이트나 준비할 필요가 있다. 아래 그림과 같이 Aggregation 수법을 적용한 경우 원래 하나의 프레임과 같이 정리하여 송신하려고 하기 때문에 프래그먼트 처리는 장황하게 된다. 그래서 프래그먼트화를 중지시킴으로써 송달 확인의 필드를 1/16 로 즉 8 바이트로 압축할 수 있다. 이것이 Compressed BA 방식의 제안이다. 또, Aggregation 프레임으로 BAR 로 대체하여 BAR 프레임을 생략할 수 있다. 이것이 이 회사의 Implicit BAR 방식이다. 데이터 수신측에서는 Aggreagtion 프레임내의 데이터 프레임의 수신 상태를 BA 프레임으로 돌려주는 동작을 하여 BA 프레임 생성시의 처리 부하를 경감하는 효과가 있다. 이것이 Partial State BA 방식의 제안이다.

물리층에서의 전송레이트 향상 기술로서 MIMO 가 주목받고 있다는 것은 앞서 언급한 바와 같으며 또 하나 채널 대역폭을 확장하여 전송레이트를 향상시키려고 하는 움직임이 있다.
지금까지 무선 LAN 의 채널 대역폭은 20MHz 였지만 인접하는 20MHz 채널 2개를 이용하여 40MHz 채널 대역폭을 이용한다는 것이다. 현재, 법률상 적용할 수 없지만 미국 등에서 이 채널 대역 확장을 사용할 수 있다. 이 경우, 기존의 무선 LAN 에서 실시되는 20MHz 채널 대역폭에서의 통신과 공존이 중요해진다. 20MHz 통신에 대해 40MHz 통신을 혼재시키는 경우, 40MHz 통신에서는 2 채널이 동시에 비기를 기다려야 하므로 송신 기회를 좀처럼 얻을 수 없는 한편, 40MHz 통신과 20MHz 통신이 겹쳐 버리면 간섭에 의해 통신품질이 열화 하는 등의 문제가 있다. 그래서 도시바사는 20MHz 와 40MHz 의 양통신 방식을 공존시키기 위한 제안을 하고 있다.

대략 설명하면 위의 그림과 같이 기지국은 20MHz 의 2개 채널을 순차 예약하여 40MHz 통신 기간을 개시하고 반대로 2개 채널을 순차 개방하여 40MHz 통신 기간을 종료한다.
이렇게 해서 기지국이 20MHz 통신 기간과 40MHz 통신 기간을 설정한다. 여기서 예약과 개방을 실시하는 방법은 IEEE 802.11 에서 준비되어 있는 가상 캐리어 센스(NAV : Network Allocation Vector)의 구조를 응용한다.

VHT Study Group 은 MAC Service access point(SAP)에서 1Gbps 이상의 throughput(처리율)을 100m 이상의 범위까지 제공하기 위한 연구를 목적으로, physical layer, medium access layer 를 정의하기 위해 2007년 3월 Orlando 미팅에서 승인되었다.
IEEE 802.11n 의 후속 표준으로 2010년 이후를 바라보며 1Gbps 이상의 throughput 을 위한 표준화가 진행되어야 할 시점이라고 판단되고 있다.
IEEE 802.11n 기술에서 채널을 두 배로 늘리면 이론적으로 1.2Gbps(2 * 600Mbps)의 throughput 제공이 가능하다. 하지만, 실제 MAC layer 에서 발생하는 protocol overhead 를 고려하면 실제 얻을 수 있는 throughput 은 크게 낮아질 것이다. 때문에, 이와 관련해 다양한 의견들이 나오고 있다. 예를 들어, CSMA/CA 방식의 MAC protocol 을 계속 사용하거나, 또는 대체 MAC protocol 을 정할지 여부이다. 또한, management 프레임, control 프레임, action 프레임과 같은 control plan 을 data plan 과 분리해서 다른 채널을 사용하도록 하는 것도 언급되었다. 하지만, 이러한 논쟁은 비공식적인 의견들로 5월 Montreal 미팅에서 시작될 VHT Study Group 의 활동 내용을 살펴볼 필요가 있다.

VTS Study Group 은 IEEE 802.11 WLAN 에서 비디오 전송을 효율적으로 지원하기 위한 목적으로 2007년 3월 Orlando 미팅에서 승인되었다. IEEE 802.11e 에서 정의된 EDCA, HCCA 기법은 무선 LAN의 서비스 품질을 향상시킬 수 있다. 하지만 HD 급 화질의 비디오 전송의 경우, IEEE 802.11e 만으로는 서비스 품질에 있어 제한이 따른다. 따라서, 고화질 비디오 전송을 위한 최적화된 MAC protocol 개발을 목적으로 표준화가 시작되었다. 아래 그림은 VTS SG 의 응용 시나리오를 보여주고 있다. DVD player, STB 등으로부터 HD 급 고화질 영상을 받아 WLAN 을 통해 project, DTV 등으로 전송하는 것이다.

비공식적으로 논의된 사항으로, 비디오 프레임의 중요도에 따라 채널 접근 확률을 다르게 적용하는 방법이다. 예를 들어, I 프레임, P 프레임, B 프레임이 있을 때, I,P,B 순으로 전송 우선권을 제공하는 것이다. 또한 모든 프레임에 대해 ARQ(Automatic Repeat Request, 자동 재송 요구) 재전송 방식을 동일하게 사용하는 것보다, 중요도에 따라 선별적으로 재전송을 요청하는 것이다. I 프레임이 손상될 경우, I 프레임에 발생한 에러가 다음에 수신한 P 프레임과 B 프레임에까지 전달된다. 따라서, I 프레임에 대해서는 보다 많은 재전송 기회를 제공하고, 상대적으로 중요도가 떨어지는 B 프레임에 대해서는 재전송 횟수를 제한하는 것이다.
또한, 비디오 프레임의 경우, 대부분의 비디오 응용에서 에러복구 기능이 제공되기 때문에, 무선 채널 에러로 일부 내용이 손상 되었다 할지라도 손상된 데이터 프레임을 MAC 계층에서 버리지 않고 응용 프로그램으로 전달하는 것도 논의 중이다.

DLS Study Group 은, 2006년 11월 Dallas 미팅에서 승인되었다. DLS란, BSS(Basic Service Set, 기본 서비스 세트) 안에서 단말간 직접 통신을 지원하기 위한 것으로 이미 IEEE 802.11e 표준에 포함되어 있다. Study Group 을 만드는 목적은 AP 가 DLS 를 지원하지 않는 경우에도 단말들이 DLS를 사용하기 위함이다.
DLS 프로토콜의 동작 방식을 보면,

  1. DLS initiator 는 DLS request action 프레임을 AP 에 전달한다.
  2. AP 는 DLS request action 프레임을 DLS recipient 에게 전달한다.
  3. DLS recipient 는 DLS response 프레임을 AP 에 전달한다.
  4. AP 는 DLS response 프레임을 DLS initiator 에게 전달한다.

따라서, AP 가 DLS 를 지원하지 않는 경우, DLS 를 지원하는 단말들은 그 기능을 실제 사용하지 못하게 된다. 이것은 DLS 의 확산을 방지하는 중요 요인이 된다.
현재 논의 중인, new DLS 제안서는 DLS request, DLS response, DLS teardown action 프레임을 data 프레임을 사용해서 encapsulation(캡슐화)하는 방식이다.
즉, DLS initiator 는 DLS request action 프레임을 데이터 프레임의 payload 에 포함하여 DLS recipient 로 전송하는 것이다. DLS recipient 역시 DLS response 프레임을 데이터 프레임의 payload 에 포함하여 DLS initiator 로 전송하는 것이다. 이 때, DLS request, DLS response 프레임들이 encapsulation 되었다는 것을 알려주기 위한 방식으로 아래 그림과 같은 encapsulation format 이 제안되었다.

QSE Study Group 은 2007년 1월 London 미팅에서 승인되었으며, WiFi Alliance 에서 제정된 WiFi Multimedia(WMM)와 IEEE 802.11e 표준을 하나로 통합하기 위한 목적으로 2008년 5월 Montreal 미팅에서 첫 회의가 있었다.

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