Summary

1. IR 과 RF 의 장단점을 비교 하시오

주파수 영역, 적외선 영역

통신에서 적외선(IR, Infrared)과 무선 주파수(RF, Radio Frequency) 기술은 각각 특정한 장단점을 가지고 있으며, 사용 목적에 따라 선택됩니다. 여기에 각 기술의 주요 장단점을 비교해 보겠습니다.

적외선(IR) 통신의 장단점

장점

1. 보안: IR 통신은 직선 경로를 따라 전송되기 때문에 다른 방향에서의 간섭을 받지 않으며, 도청이 어렵습니다.
2. 간섭 최소화: IR 기반 시스템은 다른 전자기 신호로부터 영향을 받지 않아 특정 환경에서는 더 안정적인 통신을 제공할 수 있습니다.
3. 비용: IR 장치는 일반적으로 저렴하며 구축이 간단합니다.

단점

1. 전송 거리 제한: IR 신호는 비교적 짧은 거리에서만 효과적으로 작동하며, 장애물에 의해 쉽게 차단될 수 있습니다.
2. 방향성: IR 통신은 발신기와 수신기가 서로 정확히 정렬되어 있어야 하며, 이는 설치와 유지 보수를 까다롭게 만듭니다.
3. 외부 광원 간섭: 강한 햇빛과 같은 외부 광원에 의해 IR 신호가 방해받을 수 있습니다.

무선 주파수(RF) 통신의 장단점

장점

1. 범위: RF 신호는 거리가 멀어도 잘 전송되며, 장애물이 있어도 일정 정도 통과할 수 있습니다.
2. 유연성: RF 통신은 다양한 환경과 애플리케이션에 적용될 수 있으며, 이동성을 필요로 하는 시스템에 이상적입니다.
3. 비방향성: RF 신호는 방향에 구애받지 않고 전송될 수 있어, 발신기와 수신기 사이의 정확한 정렬이 필요하지 않습니다.

단점

1. 간섭: RF 통신은 다른 RF 장치, 전자기 간섭 및 물리적 장벽에 의해 간섭을 받을 수 있습니다.
2. 보안 문제: RF 신호는 더 넓은 범위로 방송되기 때문에 도청 및 간섭의 위험이 더 높습니다.
3. 비용: RF 기반 시스템은 IR 시스템에 비해 일반적으로 비용이 더 많이 들며, 복잡한 기술을 요구할 수 있습니다.

이러한 각 기술의 특성을 고려하여, 특정 애플리케이션의 요구 사항과 환경에 맞게 적절한 통신 방법을 선택하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 보안이 중요한 짧은 거리 통신에는 IR이 적합할 수 있고, 더 넓은 범위와 유연성을 요구하는 경우에는 RF가 더 적합할 수 있습니다.

2. DSSS 방식과 이동통신 CDMA 방식과의 차이점을 설명하고 또한 DSSS 전송 방식인 IEEE 802.11b의 경우 어떻게 데이터 전송률을 1MPs로 부터 11mbps까지 개선하였는지 원리를 설명하시오

• CDMA와 같은 확산 방식과는 달리 DSSS는 하나의 확산 시퀀스(spread sequence)
  만 사용
• 다중 사용자를 지원하기 위해서 복수개의 주파수 대역을 이용한다.
• 11-chips sequence를 사용
• 간섭과 잡음에 강하다.
• 높은 data rate을 제공 한다.
• 비용이 높고, power 소비가 높다.
• 하나의 spread sequence를 사용한다.
• 신호 symbol을 일정한 sequence로 확산 시켜 통신 한다.
  bit sequence(Barker sequence라는 특별한 sequence – 11개의 비트)를 1개만 가져서 채널이 1개(이 개념이 CDMA로 가면 여러 개의 code sequence를 사용하여 채널이 여러 개가 됨), 1bit당 11chip이 되어서(11개의 bit sequence), 즉 11배가 빨라짐

DSSS 방식과 이동통신 CDMA 방식의 차이점

DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 방식과 이동통신에서 사용하는 CDMA(Code Division Multiple Access) 방식은 두 가지 모두 스프레드 스펙트럼 기술을 사용하지만 목적과 사용 방법에 차이가 있습니다.

DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)

• 목적: DSSS는 주로 무선 LAN 통신에서 사용됩니다. 데이터 신호를 특정한 코드 시퀀스로 확산시켜 전송함으로써, 주파수 대역을 넓게 사용하고 간섭에 강하게 만듭니다.
• 작동 원리: DSSS는 데이터 비트 하나하나를 칩(chips)이라고 하는 여러 비트로 확산시켜 전송합니다. 이 확산된 신호는 수신 시 원래의 데이터로 복원하기 위해 동일한 확산 코드를 사용하여 역확산됩니다.
• 용도: 주로 국지적인 무선 네트워크에서 사용되며, 데이터 전송의 무결성을 보장하기 위해 사용됩니다.

CDMA (Code Division Multiple Access)

• 목적: CDMA는 여러 사용자가 동일한 주파수 대역을 공유하면서도 서로 간섭 없이 통신할 수 있도록 하는 이동통신 기술입니다.
• 작동 원리: 각 사용자는 고유한 코드로 데이터를 확산시키고, 이 코드를 사용하여 다른 사용자의 신호와 구분합니다. 이를 통해 다중 접속이 가능하며, 네트워크의 용량을 크게 확장할 수 있습니다.
• 용도: 주로 휴대폰과 같은 광범위한 이동통신에서 사용되며, 대규모 사용자를 수용할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다.

IEEE 802.11b의 데이터 전송률 개선 원리

IEEE 802.11b 표준은 DSSS 방식을 사용하는 무선 LAN 기술로, 초기에 1 Mbps에서 최대 11 Mbps까지 데이터 전송률을 개선하였습니다. 이러한 개선은 다음과 같은 방법으로 이루어졌습니다:

1. 변조 방식 변경: 초기 IEEE 802.11 표준은 주로 DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying)와 DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) 변조 방식을 사용했습니다. 이들은 각각 1Mbps와 2Mbps의 데이터 전송률을 지원합니다. IEEE 802.11b에서는 CCK (Complementary Code Keying) 변조 방식을 도입하여 더 많은 데이터를 같은 주파수 대역에서 전송할 수 있게 되었습니다.
2. 코드 및 채널 활용 최적화: CCK는 더 효율적인 코드 사용으로 높은 데이터 비트를 지원할 수 있게 해줍니다. 이는 기존의 DQPSK에서 사용된 코드보다 더 많은 정보를 한 번에 전송할 수 있도록 해서 전송 효율을 크게 향상시켰습니다.
3. 향상된 에러 수정: CCK는 더 복잡한 에러 검출 및 수정 메커니즘을 도입하여 신호 대 잡음비(SNR)가 낮은 환경에서도 데이터 전송의 정확성을 유지할 수 있도록 합니다.

3. LLC 에서 무선랜에서 사용하는 서비스 설명 하시오

LLC란 더 높은 계층의 인터페이스를 제공하고 플로우 수행과 에러 제어한다.

• 비연결형(Connectionless) ‘LLC Type1’
  • 데이터그램 전송 방식
  • 확인 응답을 하지 않는 비연결성 서비스 (가장 많이 사용됨)
• 연결지향형(Connection-Oriented) ‘LLC Typ2’
  • 신뢰적인 Transport 기능 제공, HDLC-ADM
  • 연결지향성 서비스 (IBM의 통신시스템 등에서 일부 사용됨)
• ** 비연결 확인형(Acknowledged Connectionless) ‘LLC Type3’
  • 점대점 접속, 이전 프레임의 전송완료가 확인시만 다음 진행, 거의 사용 안 됨
  • 확인 응답을 하는 비연결성 서비스
  • !!무선랜에서 쓰는 서비스 !!

4. MA 에대한 3가지 방법 설명 하시오

MA란 유한한 자원인 전파의 효율적인 사용을 위해 할당된 주파수 대역을 이용하여 다수의 국이 공통의 통신로를 설정하는 것.  
여러 사용자가 하나의 공통 채널을 통해서 통신하는 것이다.

FDMA

• 다중채널을 구현하는 방식
• 주파를 나눠 씀
• 각각의 채널이 통화를 원하면 별도의 채널이 필요하다
• 여러 명의 사용자들이 주파수를 다르게 해서 쉐어하고 있는 것을 FMDA라고 한다.
• 1세대에서 사용 되었다

TDMA

• 어떤 채널이 있을 때 User1이 먼저 얘기를 하고
• 유저들에게 TimeSlot을 할당해서 어떤 순간에는 User1만 애기하고, 10m/s 후에는 User2가 얘기하는 형태로
• 여러 명의 사용자들이 시간을 다르게 할당 받아서 채널을 쉐어하는 것을 TDMA라고 한다.

CDMA

• 주파수와 시간은 공유하면서 코드를 달리하는 방식
• User1,2,3에게 특별한 코드를 나눠준다.
• 코드를 반드시 사용해서 통신을 한다.
• 정확한 코드를 알고있으면 User1,2,3이 사용중이더라도 내적을 통해 정확히 내가 원하는 신호를 뽑아낼 수 있다.

5. OFDM 전송 속도 계산 문제

OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing)은 광대역 디지털 통신에서 널리 사용되는 방식으로, 효율적인 데이터 전송을 위해 하나의 데이터 스트림을 여러 개의 서브 캐리어로 분할하여 동시에 전송하는 기술입니다. 이 방법은 간섭과 신호 감쇠에 강하며, 높은 데이터 전송률을 달성할 수 있습니다. OFDM의 전송 속도를 계산하는 방법을 유도하고 설명하겠습니다.

OFDM 전송 속도 계산

OFDM의 전송 속도는 다음과 같은 요소들에 의해 결정됩니다:

1. 서브 캐리어의 수 (N): OFDM 신호는 여러 서브 캐리어로 분할되어 있으며, 각각의 서브 캐리어는 데이터를 독립적으로 전송합니다.
2. 심볼 율 (Symbol rate, Rs): 각 서브 캐리어에서의 심볼 전송률입니다.
3. 비트 로딩 (Bits per symbol, b): 각 심볼당 전송되는 데이터 비트 수입니다. 이는 사용하는 변조 방식에 따라 다릅니다 (예: QPSK는 심볼당 2비트, 16-QAM은 심볼당 4비트 등).

OFDM 시스템의 총 데이터 전송률 R은 다음과 같이 계산할 수 있습니다:

여기서,

예시 계산

예를 들어, OFDM 시스템이 1024개의 서브 캐리어를 사용하고, 각 서브 캐리어의 심볼 전송률이 4 kHz이며, 16-QAM 변조를 사용하는 경우 (심볼당 4비트)의 전송 속도를 계산해 보겠습니다.

OFDM의 효율성

OFDM의 효율성은 주로 다음과 같은 특성 때문에 높습니다:

• 주파수 다이버시티: 각 서브 캐리어는 서로 직교하므로 서로 간에 간섭이 없습니다. 이로 인해 주파수 자원을 효율적으로 활용할 수 있습니다.
• 간섭 및 페이딩 저항: OFDM은 멀티패스 페이딩 환경에서 강합니다. 짧은 심볼 시간으로 인해 간섭의 영향을 줄일 수 있으며, 가드 인터벌 사용으로 ISI (Inter-symbol interference)를 방지할 수 있습니다.

OFDM의 데이터 전송률과 효율성을 이해하는 것은 고속 통신 네트워크를 설계하고 최적화하는 데 중요한 요소입니다. 이 기술은 LTE, Wi-Fi, DVB-T 등 다양한 현대 디지털 통신 시스템에서 핵심적인 역할을 합니다.

6. Control Channel, BSS, DS의 역할

통신 시스템에서 "Control Channel", "BSS (Basic Service Set)", 그리고 "DS (Distribution System)"는 각각 중요한 역할을 수행합니다. 이들 구성 요소는 특히 무선 네트워크의 설계와 관리에 있어 핵심적인 기능을 담당합니다. 이들의 역할을 아래에 상세히 설명하겠습니다.

1. Control Channel

역할

• 신호 제어: Control Channel은 네트워크에서 통신 장치들 사이의 신호를 제어하는 데 사용됩니다. 이 채널을 통해 호출 설정, 유지, 해제와 같은 통신 관리 메시지가 전송됩니다.
• 자원 할당: 네트워크에서 자원을 효율적으로 관리하고 할당하는 메시지가 이 채널을 통해 전송됩니다. 예를 들어, 주파수 할당, 시간 슬롯 배분 등의 작업이 이루어집니다.
• 네트워크 상태 정보: 네트워크의 상태와 관련된 정보(예: 서비스 품질, 네트워크 부하 등)도 Control Channel을 통해 교환됩니다.

2. Basic Service Set (BSS)

역할

• 무선 LAN의 기본 단위: BSS는 하나의 액세스 포인트(AP)와 그것에 연결된 무선 클라이언트들의 집합을 의미합니다. 이는 무선 네트워크에서의 기본적인 구성 단위로서, 하나의 AP가 커버하는 지역 내에서 통신을 가능하게 합니다.
• 데이터 전송 및 수신: 모든 무선 데이터 전송은 BSS 내에서 이루어지며, AP는 이 데이터를 수신하거나, 다른 네트워크로 라우팅하는 역할을 합니다.
• 보안 관리: AP는 BSS 내에서 보안 프로토콜을 관리하며, 네트워크 액세스를 위한 인증 및 암호화를 제공합니다.

3. Distribution System (DS)

역할

• BSS 간 연결: DS는 여러 BSS를 서로 연결하는 역할을 합니다. 이 시스템을 통해 하나의 BSS에서 다른 BSS로 무선 클라이언트가 이동할 때 데이터가 연속적으로 전송될 수 있습니다.
• 데이터 라우팅: DS는 네트워크 내의 다양한 BSS와 연결된 AP 간에 데이터를 라우팅하는 중추적 역할을 합니다. 이를 통해 사용자는 물리적인 위치 변경에 상관없이 일관된 서비스를 경험할 수 있습니다.
• 네트워크 확장성: DS는 무선 네트워크의 확장성을 제공합니다. 추가적인 BSS를 통합하여 네트워크의 범위를 확장할 수 있으며, 이는 큰 캠퍼스나 복잡한 건물 구조에서 특히 중요합니다.

이 세 가지 구성 요소는 함께 작동하여 무선 네트워크의 효율적이고 안정적인 운영을 보장합니다. Control Channel의 효과적인 관리, BSS의 안정적인 데이터 처리, 그리고 DS를 통한 유연한 데이터 라우팅은 통신 네트워크의 기본적인 요소로서 중요한 기능을 수행합니다.

7. CELL 방식에 대해 설명 하시오

Small Zone - Large Zone(고출력의 기지국 1개로 대도시 1개를 다 커버함, 가입자 수가 증가하면 대기인원이 증가)의 대기인원 문제를 해결하기 위한 방법으로 기지국을 여러 개를 세우고 Coverage를 감소시켜서 다수의 Cell로 분할하여 인접하지 않는 영역간의 주파수 재사용(Frequencey Reuse)을 통해 구성된다.

8. 802.11 의 구성요소를 나열 하시오

• Distribution System (DS) (백본의 역할)

  • 서로 다른 BSS 간 연결
  • 유무선망 연결 (백본 인터넷 접근)

• Access Point(AP)

  • • 유선랜과 유선망 사이의 다리 역할을 한다.

• Basic Service Set(BSS)

  • Building Block
    • 조직의 비즈니스 요구를 만족할 수 있는 기능들의 논리적 집합

• Independent basic sercvice set(IBSS)

• Extended service set(ESS)

  • 유선망에 상호 연경되어있는 2개 이상의 BSS

    • 백본의 역활을 설명 하시오

  • 서로 다른 BSS 간 연결

  • 유무선망 연결 (백본 인터넷 접근)
    휴대전화를 받을 때 사용되는 제어 채널은 무엇인가
    BS to MS(전화를 받을때) – 기지국에서 먼저 옴(단말기가 어디 기지국에 속해있는지Paging) -> BS에 접속 -> 트래픽 채널 할당 -> ACK 보냄 -> 대화

9. 1, 2세대 Data통신 비교

* 1세대 – 아날로그 방식, 음성 위주, FDMA 이용
* 2세대 – 디지털 방식, 음성과 저속데이터 위주, TDMA(IS-54, GSM, JDC), CDMA(IS-95) 이용

10. 네트워크 토폴로지 관점에서 IEEE 802.11 무선 LAN은 3가지 종류의 Service Set으로 네트워크 구성이 가능한데 3가지 구성을 설명하시오

• IEEE 802.11 무선 LAN은 네트워크 토폴로지의 구성을 위해 세 가지 종류의 서비스 세트를 제공합니다. 이러한 구성은 네트워크의 규모와 필요에 따라 다양하게 선택할 수 있으며, 각각의 서비스 세트는 특정한 사용 사례와 요구 사항을 충족시키도록 설계되었습니다. 다음은 그 세 가지 서비스 세트의 설명입니다:

• 1. Independent Basic Service Set (IBSS)

• IBSS는 일반적으로 '애드혹(Ad-hoc)' 네트워크라고도 불리며, 중앙의 액세스 포인트(AP) 없이 두 개 이상의 무선 스테이션들이 직접 서로 통신하는 구성입니다. 이 구성은 임시적인 네트워크 환경에 적합하며, 예를 들어, 회의나 현장 작업 중에 빠르게 네트워크를 구성해야 할 때 유용합니다. 스테이션들은 각자 독립적으로 데이터를 전송하며, 서로의 범위 내에서 직접 통신합니다.

• 2. Basic Service Set (BSS)

• BSS는 하나의 액세스 포인트(AP)를 중심으로 구성된 기본적인 무선 네트워크 형태입니다. 이 구성에서 AP는 네트워크의 중심점 역할을 하며, 모든 무선 스테이션은 AP를 통해 서로 및 외부 네트워크와 통신합니다. BSS는 가장 일반적인 무선 네트워크 형태로, 가정이나 소규모 사무실에서 널리 사용됩니다. AP는 데이터의 전달과 네트워크 관리 기능을 수행하여 네트워크의 안정성과 효율성을 높입니다.

• 3. Extended Service Set (ESS)

• ESS는 여러 개의 BSS를 연결하여 더 큰 규모의 네트워크를 구성하는 방식입니다. 각 BSS는 개별적인 액세스 포인트를 갖고 있으며, 이러한 액세스 포인트들은 배킹 시스템(보통 유선 네트워크)을 통해 서로 연결됩니다. 이 구성은 하나의 큰 네트워크처럼 작동하며, 사용자는 하나의 네트워크 내에서도 서로 다른 액세스 포인트 사이를 자유롭게 이동하면서 연결성을 유지할 수 있습니다. ESS는 대학 캠퍼스, 큰 기업 사무실, 병원 등 넓은 지역을 커버하는 네트워크에 적합합니다.
• 각각의 서비스 세트는 특정 환경과 요구에 따라 효율적으로 네트워크를 구성하고 관리할 수 있는 독특한 방법을 제공합니다. 이를 통해 사용자는 자신의 상황에 가장 적합한 네트워크 환경을 선택하고 구축할 수 있습니다.