지금 이 순간

,스마트폰 등의 모바일 단말기를 원활하게 사용하기 위해 빌딩내 AP(Access Point)를 설치하고자 한다. 무선랜 구축 시 고려해야 할 기술적 사항을 설명하시오

1. 개요

2. 무선랜

3. 무선랜 구축 시 고려하여야 할 사항

4. 맺음말

1. 개요

  - 최근 스마트폰의 활성화로 무선데이터의 활용이 폭발적으로 증대

  - 3G, LTE 등 이동통신망을 통한 데이터 통신뿐만 아니라 무선랜(Wifi)를 통한 데이터 통신이 증대하고 있음

  - 무선랜은 실내뿐만 아니라 사람이 밀집하는 광장, 버스역, 지하철역등으로 서비스 지역이 확장되고 있는 추세임

  - 무선랜은 이동통신과 달리 구축시 히든노드 문제, 채널 설정문제 등 다양한 형태의 문제를 가지고 있으므로 이를 해결하기 위한 고려사항이 있음

2. 무선랜

  가. 정의

     - 무선접속장치(AP)가 설치된 곳의 일정 거리 안에서 초고속 인터넷을 할 수 있는 근거리통신망(LAN)

     - 유선케이블 대신 전파(RF)ㆍ빛(적외선) 등을 이용하는 네트워크 구축방식으로, 케이블의 연결 없이 무선으로 랜(근거리통신망)환경을 구현하는 개념

  나. 장점

     - 배선 작업이 불필요

     - 유연성, 이동성을 보장하는 네트워크 구축

     - 단시간내 네트워크 구축

     - 기존 네트워크의 확장 용이

  다. 단점

     - 무선 네트워크 보안, 주파수간의 간섭

     - 비싼 초기설치 비용

     - 네트워크 교체 비용(유선->무선)

  라. 기존 무선랜 기술 비교

3. 무선랜 구축 시 고려하여야 할 사항

  가. 숨겨진 노드(hidden node)

     - IEEE 802.11 WLAN (Wireless Local Area Network) 시스템의 경우 무선 노드가 통신을 하기위해서는 주파수 검출을 통해 채널의 상황을 감지하고 채널이 비어있을 경우에만 채널에 접속하여 사용할 수 있게 된다. 만약 채널이 사용 중이라면 임의의 백오프 (Random Backoff) 시간을 기다린 후 다시 주파수 검출을 수행하게 된다 이 때 채널 센싱을 통해서 채널을 검색하더라도 발견되지않는 노드를 HN라 함

     - 이와 같은 HN문제는 잦은 충돌로 인한 네트워크손실과 채널 효율성을 저하시키는 주요 원인이 된다.

     - C 노드가 B 노드에 신호를 전송하고 있는 상황에서 A 노드는 채널 센싱을 수행하더라도 C노드의 전송 여부를 파악할 수 없다. 따라서 A 노드는 채널이 유휴하다고 판단하고 B 노드에게 신호를 전송하게 되어 신호의 충돌이 발생한다.

http://blog.daum.net/iiiiiiiiiiiiiii99/16766015

       - 이러한 HN 문제를 해결하기 위해 IEEE 802.11WLAN 시스템에서는 송신 노드가 RTS 메시지를 수신 노드에게 전송하며, 수신 노드는 주변의 모든노드에게 CTS 메시지를 보내 주위의 다른 노드들의 전송을 막도록 하는 RTS/CTS 프로토콜을 사용한다.

  나. AP당 가입자수

    - 기업 및 회의장에 무선랜을 설치하려면 이용자당 만족할 만한 전송속도를 보장해야 함

    - 한 AP당 너무 많은 이용자가 접속하는 경우 무선랜 AP의 성능 저하 초래

    - 사용환경이나 이용자들의 성향, 주로 이용하는 응용서비스의 종류에 따라 이러한 기준은 변경이 가능

  다. 도달거리

    - 일반적으로 AP의 전파도달 거리는 환경에 따라서 야외의 경우 100~150m, 장애물이 있는 실내의 경우 20~30m

    - 대부분의 무선랜은 실내 혹은 벽과 같은 장애물이 있는 환경에서 사용하게 되는 데 이에 따라 서비스 제공영역은 크게 달라질 수 있음

   - 도달거리 확보를 위해 출력을 조정하거나 외장안테나 이용할 수 있음

  라. 안테나 및 채널 할당
   - 일반적인 AP는 방향성을 지니지 않은 옴니 안테나를 채택하고 있으며 두개 이상의 외부 안테나를 설치해 수신 다이버시티를 구현

   - 이외에도 효율적인 셀 설계를 위해 지향성을 지닌 패치 안테나를 사용할 수 있 음

  마. 동일채널 간섭
    - 동일채널간섭은 채널 용량을 현저하게 떨어뜨림, 따라서 이러한 현상을 가능한 피하는 것이 바람직

 바. 핑퐁현상
   - 회의장과 같이 한정된 좁은 공간에 많은 가입자를 수용하기 위해 AP 신호세기를 줄이고 AP당 커버리지를 줄여서 AP를 많이 설치하게 된다. 

   - 그러나 AP의 파워를 너무 많이 줄일 경우, 특정 지역에서 신호세기가 약한 AP들만 여러개가 잡힐 수 있다.

  사. 원근문제(Near/Far problem)

        - AP로 멀리 떨어져 있는 클라이언트로부터 받은 신호는 가까이 있는 클라이언트로부터 받은 신호보다 훨씬 작아 복조가 불가능, 이를 원근문제라고 함

        - AP에 파워레벨을 조정하거나 AP 밀도를 높여야 함

4. 맺음말

   - 스마트폰의 폭발적 성장에 기인하여 국내 무선랜 시장은 급증함

   - AP의 확산으로 사용자에게 무선 데이터의 접근성을 향상시킴

   - 서비스 사업자의 수익성을 확보하기 위한 킬러어플리케이션은 부재한 상태

<참조>

2012년 제2회 정보통신기술사 기출문제 해설, 김기남 공학원

http://www.koit.co.kr/news/articleView.html?idxno=17739

1. 개요

2. UTP의 주요특성 파라미터

3. Category에 따른 특징

4. Cat 5e의 고속 전송 특성

1. 개요

 - UTP 케이블은 Unshield Twisted Pair 케이블의 약어로서 비차폐평형 꼬임 케이블임

 - 고속 및 초고속 정보통신 케이블로서 전송속도 및 용량에 따라 Cat3, Cat5, Cat5e, Cat6 등으로 구분됨

 - 4Pair의 8가닥 케이블로 구성되어 있으며,  내부는 꼬임형태로 구성되어 있음

2. UTP의 주요특성 파라미터

 - 특성 임피던스(Charateristics Impedence): 케이블 소재에서 나타나는 임피던스 값

 - 근단누화(NEXT: Near End Crosstalk), 원단누화(FEXT:Far End Crosstalk): 와이어를 통해 신호가 전달될 때 전자기장이 형성되어 주변와이어를 통해 흐르는 신호에 간섭을 일으킴, 즉 2개의 Pair간에 발생되어지는 불필요한 신호의 간섭 또는 혼선을 의미, 근단 누화를 경감시키기 위하여 꼬임형태로 제작함, 평소에 전화통화할 시 다른 사람의 통화내용이 들리는 것은 근단누화현상때문임

    Crosstalk: 인접선로간에 inductive/capacitive coupling에 의해 원치 않는 에너지가 교류되어버리는 현상을 의미

<참조>

When a current flows through a wire, an electromagnetic field is created which can interfere with signals on adjacent wires. As frequency increases, this effect becomes stronger. Each pair is twisted because this allows opposing fields in the wire pair to cancel each other. The tighter the twist, the more effective the cancellation and the higher the data rate supported by the cable. Maintaining this twist ratio is the single most important factor for a successful installation.

If wires are not tightly twisted, the result is Near End Crosstalk (NEXT). Most of us have experienced a telephone call where we could hear another conversation faintly in the background. This is crosstalk. In fact, the name crosstalk derives from telephony applications where 'talk' came 'across'. In LANs, NEXT occurs when a strong signal on one pair of wires is picked up by an adjacent pair of wires. NEXT is the portion of the transmitted signal that is electromagnetically coupled back into the received signal. 

  - 감쇄(Attenuation): 케이블의 길이가 길어짐에 따라 신호레벨의 강도가 줄어드는 현상, 일반적으로 100m를 초과지 말아야 함

 - 전달지연: UTP 케이블의 각각의 페어가 꼬임이 서로 다른기 때문에 페어간의 신호전달 속도가 차이를 가지게 되어 전달지연이 발생함

3. Category에 따른 특징

  - 대역폭(최고 주파수와 최저 주파수의 차이)으로 UTP 케이블의 성능을 구분한 구분법

  - 대역폭이 다르기 때문에 전송하는 데이터 량에도 차이가 발생

1) 카테고리 (CAT1) - 아날로그 음성(전화)에 사용 , 데이터 전송에 적합하지는 않습니다.

2) 카테고리 (CAT2) - 4Mbps 데이터 전송 가능. 주로 Token ring에 사용됩니다.

3) 카테고리 (CAT3) - 10BASE-T Ethernet 네티워크에 사용. 10Mbps 까지 데이터 전송이 가능합니다

4) 카테고리 (CAT4) - Token ring에 사용. 16Mbps 까지 데이터 전송이 가능합니다

5) 카테고리 (CAT5) - Fast Ethernet 네트워크에서 사용. 100Mbps 까지 데이터 전송이 가능합니다.

6) 카테고리 (CAT6) - Gigabit Ethernet 네트워크에서 사용. 1000Mbps(1Gbps)까지 데이터 전송이 가능합니다

*10Gigabit Ethernet(10Gbps)이 조만간 상용화 될 예정이라고 합니다 (CAT 7)

4. Cat 5e의 고속 전송 특성

 1) 4 Pair의 사용

    - Cat5까지는 UTP 4 Pair 중 2 Pair만 저속 데이터용으로 사용, 남은 1 Pair는 아날로그 전화용, 1 Pair는 전원용으로 사용

    - Cat5e는 4쌍 8가닥을 송수신 데이터용으로 사용

    - 100MHz*4=400Mhz 주파수 대역으로 대용량 트래픽 처리 가능

 2) 4D-PAM5 인코딩 방식 사용으로 1Pair당 2bit 전송

    - 4Pair*125Mbaud=500Mbaud(1pair 당 전송 가능 symbol rate=125Mbaud)

    - 1개의 Pair당 한 clock에 2bit를 전송하는 방식인 PAM5 인코딩 방식을 사용, 따라서 1Gbps 속도 제공 가능

참조>

The measurement of Ethernet TX/RX pair outputs of PHY on oscilloscope reveals that the frequency of this data is 62.5MHz. That is, for Ethernet, this equates to baud rate being twice the frequency (yes?). This also justifies the question that bandwidth of Ethernet cable being 100MHz is sufficient to carry Ethernet signals, which are much less than 100MHz, i.e. 62.5MHz.

 3) Cat 6에 비해 간단하고 경제적으로 고속 전송 구현

    - Cat 6는 Cat 5에 비하여 케이블 가격이 고가이며, 시공방식도 난이도가 높아서 Cat5e를 사용하는 경우가 많음

 <참조> 

1000BASE-T: 8B1Q4, PAM5

100BASE-TX: 4B5B, MLT-3

10BASE-T: Manchester Coding

<References>

http://wiki.networksecuritytoolkit.org/nstwiki/index.php/LAN_Ethernet_Network_Cable

http://www.rwmonline.org/Metrotek/SC/s2p1_frameset.htm

http://elecmania.com/205

http://docwiki.cisco.com/wiki/Ethernet_Technologies

eznet_chapter2.pdf

1. VLAN 이란

2. VLAN의 필요성

 2.1 Broadcast domain과  Collision domain

 2.2. Broadcast의 문제점

3. VLAN 구성

4. VLAN의 특징

5.  VLAN 구성방법

6. VLAN의 종류

1. VLAN 이란

  - Virtual LAN의 약자

  - 하나의 물리적인 스위치를 논리적인 방법을 사용하여 여러 개의 스위치로 분리하는 기술을 말한다

2. VLAN의 필요성

 2.1 Broadcast domain과  Collision domain

    - Router 포트별 한 개의 Broadcast domain

    - 스위치 포트별 한 개의 Collision domain

    - 스위치의 모든 포트는 한 개의 Broadcast domain에 속함

 2.2. Broadcast의 문제점

   - 네트워크와 관련된 많은 프로토콜이 브로드캐스트를 사용

   - PC, 서버, 라우터 등 네트워크로 연결된 장비들은 브로드캐스트 프레임을 수신하면 일단 자신이 응답해야하는 지를 해독해 보아야 함

   - 따라서 브로드캐스트 트래픽이 많으면 장비및 네트워크의 성능이 저하   

   - VLAN이 없으면 모든 스위치의 모든 포트로 브로드캐스트 프레임이 전송됨

   - VLAN이을 사용하면 필요한 포트에만 브로드캐스트 프레임이 전송

   - 정리하면, VLAN을 사용함으로써 브로드캐스트 영역을 분리하여 쓸모없는 브로드캐스트 데이터로 인해 네트워크의 성능이 떨어지는 것을 막을 수 있다.

3. VLAN 구성

   - 하나의 Switching 장비에 여러 개의 VLAN이 존재 가능

   - N개의 VLAN으로 구성된 스위치는 마치 N개의 다른 스위치가 존재하는 것처럼 보인다

   - VLAN은 여러 개의 스위치에서 설정할 수 있으며, 동일한 VLAN 사이에서는 라우터 없이도 통신할 수 있다(같은 VLAN이라면 다른 스위치라도 통신 가능,

   - 서로 다른 VLAN간에는 라우터를 통해서만 통신 가능

   - VLAN으로 구성된 스위치들을 연결하는 포트는 Trunk라고 하는데 여러 가지의 VLAN 정보를 전송할 수 있다.

   - VTP(VLAN Trunking Protocol): 스위치들이 가진 VLAN 정보를 트렁크 포트를 이용해 교환함으로써 VLAN 정보를 항상 일치시켜주기 위한 프로토콜

4. VLAN의 특징

 - 더 작은 LAN으로 세분화시켜 과부하 감소 가능

 - 보안성 및 안정성 강화

 - 네트워크 구성변경에 유연함

5.  VLAN 구성방법

6. VTP(VLAN Trunk Protocol)

  - 스위치들간에 VLAN 정보를 서로 주고 받아 스위치들이 가지고 있는 VLAN 정보를 항상 일치 시켜주는 프로토콜

  - L2 스위치의 VLAN Trunk port를 이용하여 여러개의 스위치를 직렬로 연결함

  - 트렁크 포트를 이용하여 VLAN 정보 교환

7. VLAN 구성 절차

 - 분류: 단체, 부서별 Grouping

 - VLAN 생성: 수동 자동 설정(주로 Port-Based)

 - Port 할당 및 VLAN 할당

 - VLAN간 통신 고려

 - 장비간, 단말간 통신 최적화

8. VLAN의 종류

  - Static VLAN: VLAN 할당을 관리자가 각 스위치에서 직접 할당

  - Dynamic VLAN: VLAN 할당이 동적으로 이루어짐, 이동장비 MAC 주소 등을 보고 관리서버로부터 VLAN이 자동으로 할당됨

http://www.onwide.com/d_guard_board/board_content.asp?ref=8&step=1&re_level=1&board_id=network&subject=u285&num=2794&page=1

http://xtropx.blogspot.kr/2012/09/all-things-switching.html

http://www.westekcorp.com/vlan.htm

http://www.9tut.com/intervlan-routing-tutorial

2. 특징

3. Gigabit Ethernet Protocol Architecture

4. MAC layer

5. Physical Layer

6. ATM VS Gigabit Ethernet

1. 개요

 - 1000Mbps에서 반이중 또는 전이중 고속동작을 지원하는 초고속 LAN 표준 규격

 - ATM의 접속 지향형 전송방식이 multicast나 broadcast traffic에 부적절하고 가격이 비싸다는 단점을 대체하기위해 등장함

 - 기존의 Ethernet Frame을 그대로 유지하면서 Carrier extension이나 frame bursting  기법등을 추가하여 고속화함

2. 특징

 - 매체접근제어(MAC: Media Access Control, 공유하고 있는 전송 매체를 동시에 사용하려고 할 때 누가, 언제 사용하도록 하는가에 대한 문제를 해결하는 방식(CSMA/CD, Token Bus, Token Ring방식 등이 있음)) 방식

    ◦ 기존의 CSMA/CD 방식을 그대로 사용

    ◦ 충돌(collision)의 감지 및 성능향상을 위해 carrier extension 및 frame bursting 기법이 추가됨

  - 방향성: Half Duplex/Full Duplex 모두 지원

  - 전송속도: 1Gbps

  - 프레임구조: 기존 Ethernet과 동일

  - 프레임길이: 가변(64~1518byte)

  - 물리매체:광케이블(802.3z), UTP(802.3ab)

  - 호환성: 기존 이덧넷 기술과 호환성 유지, 기구축 장비와 호환 가능

  - 선로부호화: 8B/10B(802.3z), 8B1Q4(802.3ab)

3. Gigabit Ethernet Protocol Architecture

   - GMII(Gigabit Media Independent Interface): MAC layer와 Physical layer 사이의 interface

   - Fast Ethernet의 Media Independent Interface와 확장형임

http://www.cs.wustl.edu/~jain/cis788-97/ftp/gigabit_ethernet/#ATM

     나. Packet bursting

5. Physical Layer

http://www.ixiacom.com/sites/default/files/resources/whitepaper/915-6919-01-50-versus-62.5-micron-multimode-fiber.pdf

6. ATM VS Gigabit Ethernet

  - Gigabit Ethernet은 LAN 영역에서 출발했으나 최근에는 MAN, WAN 영역에서 각광을 받으면서 ATM과 경쟁관계에 있음

  - ATM은 Qos 지원이 가능하므로 멀티미디어 전송과 같은 실시간 어플리케이션에 적합

  - 이더넷은 패킷교환방식으로 링크대역폭을 공유함으로써 효율적으로 사용가능

  - 이더넷은 관리 및 운용이 용이하며 오랬동안 LAN 영역에서 사용되어 오면서 망운영자 및 관리자에게 매우 익숙

  - LAN의 95%가 이더넷이므로 MAN, WAN을 이더넷 기반으로 구축하면 Protocol 변환등의 Network overhead가 제거

<References>

http://www.cs.wustl.edu/~jain/cis788-97/ftp/gigabit_ethernet/#ATM

eznet_chapter2.pdf