# data[].attributes.body
4장 [ cellular systems ]

cellular VS wifi

one big cell < 100 clusters
-higher capacity ,higher number of users
-기지국과 단말사이의 거리가 작아서 좋음
-기지국 하나에서 고장이 나더라도 다른 곳에서 사용
-비용의 문제가 있음.

handoff (기지국 변환)
soft : 통신이 연속적으로 이루어지게 함 (make - before break)
hard : 통신이 연속적으로 이루어지지 않음(break before make )

5장  [ Lan & WLan ]
유선 LAN : 버스형, 성형, 링형, 망형, 계층형, 선형

MAC(Medium Access Control) -> contention  --> CSMA/CD

hub : 한 포트로 들어온 신호를 받아 증폭 후 나머지 포트로 출력
repeater : 들어온 신호를 증폭한 후 출력
switch : 한 포트로 들어온 신호에서 패킷을 분석해 목적지의 MAC주소를 파악하여 해당 포트로 출력
라우터 : 네트워크 사이의 스위칭 담당
bridge : 연결하여 같이쓸수 있게
WIFI
IEEE 802.11

# data[].attributes.body
무선으로 인터넷을 연결할 수 있는 방식은 wifi, cellular

cellular : 회사에서 제공하는 시스템 적용범위가 넓음 기지국이 바뀌어도 로밍이 끊어지지 않음 안정적 통신

Wifi : 회사가 따로 없는 시스템, 적용범위가 좁음

Cellular 개념
- 거리에 따라 transmit power 감소
- 기지국으로 불리는 수많은 저전력 송신기 사용
- 인접한 셀은 주파수가 다름
- 각각의 cluster는 N개의 셀로 구성
(N값이 크면 노이즈가 적음. 그러나 주파수를 나눠쓰기 때문에 쓰는 주파수가 작음.
N값이 작으면 노이즈가 많음. 그러나 쓰는 주파수가 커서 더 많은 사용자들이 통신할 수 있음)

LAN
• Bus, Star, Ring, Mesh, Tree, Point-to-Point
MAC
- Bus의 경우, 한 노드가 신호를 보낼 때, 다른 노드가 같이 신호를 보내면 충돌함
• 가장 효율적인 방법 : contention
Bridge
• 주소를 파악하여 충돌을 더 잘 피함

WLAN
• 무선, 적은 지역
•  Infrastructure network : 기지국을 통해 통신
•  Synchronization : 주기적으로 비콘에 신호를 보내 통신
•  Power Management : 배터리를 아낌

# data[].attributes.body
Cellular vs Wireless LAN

무선으로 인터넷을 연결할 수 있는 가장 대표적인 방식은 Cellular 와 Wifi

Cellular 회사에서 제공하는 시스템 적용범위가 넓음 기지국이 바뀌어도 로밍이 끊어지지 않음 안정적 통신

Wifi 회사가 따로 없는 시스템 ****적용범위가 좁음 ex. 방, 사무실 기지국이 바뀌면 로밍이 끊어짐 무료이므로 주파수를 활용

Cellular Concept

Cell 구조로 이루어진 시스템 : 기지국의 전송범위를 Cell로 봄

Cell 크기에 따른 장단점 : Cell이 작으면 배터리 소모가 적음 하지만, 여러 기지국이 필요해 돈이 많이 듦
Cell이 크면 배터리 소모 큼, 기지국이 고장나면 넓은 지역에서 사용 불가

Cluster 크기에 따른 장단점 : Cluster이 작으면 주파수가 커서 더 많은 사용자들이 이용가능 : Cluster이 크면 nosie가 작음

경계 부분의 간섭 문제 해결 필요 : 인접한 Cell의 주파수를 다르게 함
(충분한 거리가 있을 때는 같은 주파수 사용 가능)

LAN
• Bus, Star, Ring, Mesh, Tree, Point-to-Point
WLAN
• 무선, 적은 지역
•  Infrastructure network : 기지국을 통해 통신
•  Synchronization : 주기적으로 비콘에 신호를 보내 통신
•  Power Management : 배터리를 아낌

# data[].attributes.body
[4강]  Cellular system

Wireless LAN System(wifi)
- 작은 지역을 커버하는 통신 시스템
- 핸드오프나 로밍이 불가능
- 유저가 핫스팟 공간안에 있어야 한다.

Cellular
- 넓은 지역을 커버하는 통신 시스템
- 글로벌 로밍과 빠른 속도 등의 장점
- 통신사에 구독료 지불 시 안정적인 통신 사용 가능
- 주파수를 효율적으로 활용하기 위해 인접한 셀들이 다른 주파수를 사용
- 기지국을 통해서 정해진 거리만큼을 할당해 송신전력을 나눠주자는 아이디어
- 기지국 당 커버범위를 셀로 분할하여 통신망을 확장
- cell의 구조는 주파주 재사용 기준과 셀크기 기준으로 분류할 수 있다.
- 주파수가 겹쳐 간섭을 일으키는 경우를 방지하기 위해 n개의 cell을 하나의 cluster로 만들어 관리한다 cluster당 셀의 개수가 많으면 간섭이적고, 반대의 경우 간섭 발생우려가 높다.
- 셀크기 기준으로는 하나의 셀이 커버하는 범위를 얼마만큼 늘릴것인가에 대한 것으로 하나의 기지국당 커버범위를 크게잡으면 여러사람이 이용할 수는 있지만, 사람당 송신전력은 떨어진다. 범위를 줄이고 기지국을 많이 만드는경우에는 비용은 많이들지만 사람당 더 많은 송신전력을 할당할 수 있다.

핸드오프(Handoff)
- 한 기지국에서 다른 기지국으로의 전환하는 기술
- 소프트 핸드오프: 신호가 끊기기전에 새로 연결 (기지국 끼리 범위가 겹침)
- 하드 핸드오프: 신호 끊긴 다음 빠르게 새로 연결 (기지국 끼리 범위가 겹치지 않음)
- 핸드오프 전략
1. RSS : 1번째 기지국 보다 2기지국의 신호세기가 커지면 handoff
2. TTT : RSS의 상황이 지정된 시간만큼 지속되면 handoff

Cellular Generations
1G
- analog, 유선전화 대체하는 무선전화기, 목소리만, 부의 상징
- circuit-switch 방식으로 회선을 연결하고 끊는 방식이다. 따라서 회선을 이용중이라면 다른사람은 사용할 수 없다 이는 효율성이 매우 떨어진다.

2G
- 1G와 동일한 circuit-switch 방식으로 효율성이 떨어진다.
- Data의 전송이 가능해진다 (SMS 서비스)

3G
- packet switch 방식: 작은 패킷단위로 데이터를 전송하며 전송하는 동안만 네트워크자원을 활요하기 때문에 circuit방식에 비해 효율성이 매우 높다.
- MIMO(안테나를 늘리는방식), Beam-formint(수신자 방향예측 후 , 해당 방향으로만 신호 전송)데이터 송수신이 빨라졌다.

- HSPA, HSPA+, LTE 서비스로 진화하면서 데이터의 전송, 수신속도가 매우 빨라졌다. 특히 LTE의 경우 기존의 계층 통신구조에서 P2P와 유사하게 통신방식을 진화시켜 큰 속도발전을 이루었다.

4G
- LTE가 LTE-A로 발전하면서 4G가 되었다.
- Femto : IP망을 통해 기지국에 접속하는 방법
- 중계기 전송방식
- 여러 방식을 도입하면서 속도가  1Gbps까지 증가했다.

5G
- 전송속도의 혁신으로 1Gbps보다 빠른 속도로 통신한다.

[5강] LAN & WLAN

LAN
- 근거리 통시망으로 동일한 건물이거나 지리적 연속성을 가지는 영역내에 포함된 내트워크이다.

LAN Topology
- Bus: 모든 노드들이 버스에 T자형으로 연결된 방식으로 신뢰성과 확장성이 좋다.
- Ring: ring형태로 연결된 방식으로 통신제어가 간단하고 거리제약이 적다.
- Star: 중앙제어방식으로 문제해결은 쉽지만 중앙 제어장비가 고장나면 모든 시스템이 마비된다.
- Mash : 네트워크상 모든 컴퓨터들이 연결된 형태 어느하나가 고장나도 통신가능 하지만, 관리 복잡, 케이블사용량이 많다.
- Tree: bus와 Star의 합성된 구조
이외에도 여러가지 구조가 있다.

Repeter
- 물리계층에서 동작하는 장비로 신호를 수신하여 증폭한후 다음구간으로 재전송한다.

Hub
- 물리계층에서 동작하는 장비로 다수의 PC와 장치들을 묶어서 관리할 때 PC에 연결된노드를 한곳으로 모으는 역할을 한다.
- 연결된 모든 장치에게 Brodcast한다.

MAC(Media Access Control)
- 매체 접근제어로 각 단말장치들을 연결하는 통신 회선에 대한 접근 방식이다
1. CSMA: 각 노드가 데이터를 송신하기 전 사용중이면 대기하고 그렇지 않으면 송신하는 방식
2. CSMA/CD: CSMA의 발전된 방식으로 충돌을 방지하는 기능이 추가된다. 충돌이 발생하면 모든 노드에 Jamming Signal을 보내고 일정시간이 경과된 이후 데이터를 재송신하는 방식
3. Token Bus: 토큰이 논리적으로 형성된 링을 따라 순서대로 전달되며 토큰을 점유한 노드만 정보를 전송한다. 전송이 끝나면 토큰을 다음 노드로 전달한다.
이외에도 여러가지 방식이 있다.

하나의 컴퓨터에서 일정지역에 도달할 수 있는 신호를 주변 모든 컴퓨터에 전달하려고 한다. 이때, 신호를 전달할 수 있는 범위를 세그먼트라고 한다.
하나의 세그먼트는 하나의 신호를 보낼 수 있고, 세그먼트가 동시에 두개의 신호를 보낼 수 는 없다.

세그먼트의 크기가 크면 데이터 전송효울이 떨어지니까 이를 분리하기위해 다음과 같은 방식이 등장한다.

Bridge
- MAC주소를 기반으로 네트워크의 패킷을 필터링한다.(세그먼트를 분리해 연결해주고 패킷을 전달한다.)
- 최대 16개의 포트만 사용하고 프레임처리를 소프트웨어를 사용하기 때문에 속도가 떨어진다.

Switch
- 데이터 링크 계층에서 동작하는 장비로 PC에 LAN이 제공하는 대역폭을 연결된 PC에 그대로 전달한다.
- 이장치는 허브보다 빨리 정보를 보내고 받으며, MAC주소와 포트번호가 기록된 MAC주소 테이블을 가지고 있다.
- MAC주소를 가진 장비가 연겨로딘 포트로만 데이터프레임을 전송한다.
- bridge 보다 빠르다.

Wireless LAN
- 무선랜은 무선 신호 전달 방식으로 두 대 이상의 장치를 연결하는 기술이다.
- 대부분 네트워크 제공자가 아닌 일반 개인이 실행한다.
- wifi라는 이름으로 불린다.

네트워크 인프라 구성방식
infrastructure network
- 기기는 기기간으로 직접적 통신을 하지 않는다.
- 각 기기가 access point 에서 서로 소통한다.
- ap는 앞서배운 LAN의 Bridge처럼 동작한다.

Ad-hoc network
- 각 기기 끼리 직접적으로 통신한다.
- 매우 복잡하다.

무선랜 기본 절차
1. synchronization: 동기화를 위해서 자신의 정보를 주기적으로 전송한
2. channel scanning: passive/active 주변에 어떤 기지국이 있는지 찾기
3. authentication: 암호 인증
4. association: 단말을 기지국에 연결
5. data transfer: 데이터를 전송

Power Management
- Power Saving Mode: 데이터 주고받지 않을 때 일정 시간 동안 거의 끈 것처럼 sleep
Adaptive PSM: 일어나면 자는 동안에 왔던 data 보내주면 안자고 받다가 tail-time 동안 새로운 거 안 오면 다시 sleep

Rate Adaptation(dynamic rate shifting)
- 무선 신호의 강도를 거리기준으로 정한다
- hot spot area에 가까울 수록 신호가 세지고 멀어질수록 약해진다.

IEEE 802.11 standards 에서 데이터의 전송속도가 매우 빨라졌는데 이는 Modulation과 QAM, PSK의 영향이다.

배운점 : 유선망과 무선망의 통신방식에 대해서 공부할 수 있는 중요한시간이었다. 각 영역에서 실제 값을 이용해서 overhead 값과 효율성을 비교한다면 현재 해당방식을 사용하는 이유가 더 잘 이해될 것 같다.

# data[].attributes.body
Cellular System

넓은 지역을 커버

로밍, 핸드오프 : 사람이 움직여도, 기지국을 바꿔도 연결이 끊어지지 않게 서비스

Wireless LAN System (와이파이)

커버리지가 좁음

핸드오프나 로밍 X

속도, 이동성 제공 X

Cell

기지국과 그 안에 있는 단말들이 통신할 수 있는 영역

Cellular System → cell 구조로 이루어진 네트워크

기지국들은 유선으로 연결되어 있음 → 외부로부터 도는 신호를 받아서 단말에 전송 → 단말이 전송하는 데이터는 기지국이 받아서 유선망으로 보내는 구조

인접한 cell의 주파수를 다르게 함 → 경계 부분에서의 간섭 문제를 해결하기 위해

Frequency re-use

충분히 먼 cell (간섭 영역이 없거나 적음)에서 동일한 주파수를 재사용할 수 있음

같은 주파수의 cell 거리가 멀면 멀수록 노이즈가 적음

한 클러스터 안의 cell 사이즈가 작을수록 주파수가 커서 더 많은 사용자들이 통신을 할 수 있음

Cell Structure → cell size

소형 cell 구조의 장점

1. 대용량, 사용자 수 증가

2. 필요한 전송 전력 감소

3. 더욱 강력하고 분산된 환경

소형 cell 구조의 단점

1. BS(base stations) 수 증가 → 비용 증가

2. 핸드오프 횟수 증가

Handoff

전화 통신 중에 셀 경계를 넘어가는 것

Soft Handoff

이전 연결이 끊어지기 전에 새 연결이 새로 설정됨 (Make-before-break)

Hard Handoff

새 연결이 설정되기 전에 이전 연결이 끊어짐 (Break-before-make)

# data[].attributes.body
셀룰러 시스템 :
cell : 기지국 안에 있는 영영 내 즉, 통신할 수 있는 영역
기지국 간 유선으로 연결함.
인접한 cell간의 주파수를 다르게 함.

hand off : 무선 단말이 접속 돼있는 통신망의 기지국에서 다른 기지국으로의 접속을 바꾸어주는 것.

Cellular : cell을 활용하는 시스템

1G : 아날로그 통신 기능
2G : 디지털 통신으로 짧은 data 통신이 가능함.
3G : 네트워크 방식으로 비디오 data도 전송이 가능하다는 특징.

LAN
Bus : 한 노드를 통해 다른 노드들이 함께 수신가능.
Repeater : Bus간의 연결
Mac : 네트워크에서 여러 장치들이 교유하는 물리적 매체에서 데이터 전송하기 위한 접근 제어기

IEEE 802.11 standards
1) IEEE 802.11b : 2.4 GHz, 최대 데이터 속도 11Mbps
2) IEEE 802.11g : 2.4 GHz, 최대 데이터 속도 54Mbps
3) IEEE 802.11a : 5 GHz, 최대 데이터 속도 54Mbps
4) IEEE 802.11n : 2.4 및 5GHz
5) IEEE 802.11ac : 5GHz
6) IEEE 802.11ax : 많은 와이파이 기지국에서 max 속도로 통신가능하게 도와줌.

# data[].attributes.body
[4 강]

셀룰러 시스템(Cellular System)

넓은지역 커버

로밍, hand off 연결 끊어지지 않음(기지국을 변경해도 끊어지지 않음)

통신사 구독 기반

와이파이
local 좁은 지역 커버

이동성 제공 약함

unlicensed bands

[셀룰러 시스템]

1. cell 개념 -> 기지국과 그 안에 단말기들이 통신할 수 있는 영역 cell을 활용한 시스템(기지국과 그 안에 있는 단말들이 통신할 수 있는 영역)

2. cell구조로 이루어진 network

3. 기지국들은 backbone망에 유선으로 연결됨

4. cell에서 다른 cell로 이동시 (데이터 전송시) 다른 셀의 기지국이 대신 전송

5. 셀 별 주파수는 다름, 인접한 셀의 주파수를 다르게 함 => 간섭을 방지하기 위함

6. 충분히 떨어진 셀끼리는 같은 주파수 사용해도 됨=>frequency re-use

7. n-cell cluster (3,4,7 …) 거리가 멀면 멸수록 좋음

8. 7cell cluster 장점 : 노이즈 적음, 3 cell cluster 노이즈가 심할 수 있음.

9. 21개의 주파수를 사용할 수 있으면 7cell은 3개씩 사용할 수 있음 => 주파수 적게 사용(적은 사용자)

10. cell  하나 size 에 따른 장단점

1. cell 사이즈 작음

1. 기지국과 단말 사이 거리가 짧기 때문에 적은 배터리 소요

2. 기지국 고장시 나머지 지역에서는 통신 가능

11. 단: 기지국 많아서 투자 비용 많음

12. higher capacity

1. 잘게 cell을 쪼개면 쪼갤수록 한 사람을 support할 수 있는 주파수는 많아짐

2. cell 사이즈 큼

1. 단 : 멀리 있는

3. Handoff (handover) - 계주의 바톤터치:  한기지국으로부터 다른기지국으로부터 이동하게 되는 것

1. 통신이 연속으로 유지될 수 있도록 자연스럽게 연결

4. soft handoff 지연이 거의 없음(통신area 겹치는 경계 유) make before break

5. hard handoff break before make

끊어졌다가 재 연결한다.

1. 어느 시점에서 Hand Off를 진행할 것인가?

1. 길이 꼬불꼬불하면 handoff pingpong 발생

2. 어느 일정한 threshold 값보다 크게 될 때 hand off 발생 (최근까지 사용)

3.  + 일정 시간동안 유지되는지 (HO margin and time- to - hand off)

[셀룰러 시스템]

앞 숫자가 바뀌면 통신망사업자는 새로운 망 구조를 다시 만들게 됨

1.  1세대 - 전화통신 방식

2.  2세대 - 디지털 시스템, SMS

1. TDMA

1. CDMA (Qualcomm)

2. GSM (유럽표준)

1. GSM architecture

3. MSC( 핸드오프 flow 조절)

4. AuC(인증)

3.  3세대 - packet 목소리, 데이터, 비디오

1. global 로밍

4. 3GPP

1. HSPA (HSDPA) 기지국으로 (HSUPA) 단말에서 기지국으로

1. MIMO (안테나 개수 증가하는 안테나 기법)

2. Beam-forming (수신지의 방향 예측하여 수신지의 방향에만 쏴서, 거리가 멀어질 수록 신호가 약해지는 문제 해결

5. LTE

6. UMTS (전국을 커버하는 망을 새로 다시 깔게 됨)

7. 3GPP2

8.  4세대 - IP based, 1Gbps

1. Relaying - 중계기를 두는 것 (멀리 있는 곳에 신호를 잘 전달)

1. 신호 커버리지 밖에 있는 사람을 위해 새롭게 기지국을 만드는 것은 비효율적이므로 기지국으로 전

9. Femto - 집에 있는 와이파이로 통신하는 것과 유사

1. wifi를 가지고 전화통신을 사용하는 것처럼 집이 산골(기지국 서비스를 받지 못하는 상황)이면 femto셀을 사서 core network를 사용하는 것

10. 5세대 - 연결성이 좋기 때문에 IoT에서 매우 중요

[5강]

LAN 한 라인에 있는 모든 정보를 함께 듣는다 == 같이 보내면 충돌함/ 동시에 보낼 수 없음

Topologies

bus

데이터 전송하는 것을 랜에 올리면 모든 정보를 공유함/

Repeater (bus,bus 연결) - 다른 방, 다른 층과 연결하여 다른 버스에 연결/ 하나의 선이 연결된 것처럼 하게 역할

받는 즉시 신호 증폭해서 뿌림 (segment 연결에 많이 사용) 포트 두 개

HUB 포트가 많음

star

HUB사용하여 연결/ 연결되어있는 모든 수신지에 데이터를 받거나 보낼 수 있음

tree

Bus를 여러 개 연결

MAC(충돌 해결)
round robin

reservation

contention

그냥 보내고 충돌을 감지하면 멈추키 (SCMA/ CD/ Ethernet) 유선 LAN의 대표적인 기술

collision detection

binary

Bridge(주소까지  봄, 충돌이 덜 발생하도록 만듦) 포트가 2개

Switch(Hub와 비슷하게 생김, 주소를 봄, 동시에 보냄) 포트가 여러개

[6강]

Wireless Lan(WIFI)

Power Mangement[표준 protocol]

power saving (sleeping 모드)

Static PSM(거의 사용되지 않음)

Adaptive PSM

[Rate Adaptation]

가까이 있으면 신호가 세서 빠른 속도로 통신

802.11b

11 Mbps

802.11g

54 Mbps

802.11n

600 Mbps

802.11ac

802.11ax

와이파이 표준

access point(유선으로 연결) =. 기지국(번역사 역할, 여러 프로토콜을 알고 있음)

802.11 protocol Layer

MAC

충돌 해결방법 등 명시

충돌해결 정의 프로토콜은 많지만 Mandatory만 설명하심

CSMA/CA(Collision avoid)

5개의 station이 데이터를 보내는 예시, BackOff 개념

IFS(우선순위 정하기) - 기다리는 시간, 앞의 프레임과 뒤 프레임의 시간 차이를 주겠다는 뜻
SIFS 우선순위가 높음(조금 기다리게 함)
DIFS

PHY
신호를 보내는 역할

802.11 1 or 2Mb/s

좁은 지역 커버

[Transmission]

infrared Trainsmission

벽통과 X secure

Radio Transmission
2.4, 5GHz => 전송 세기에 제한을 받음, 벽을 통과하는 주파수대, 가까운 지역에만 사용 가능

[Mode]

infrastructure Network Mode

유선으로 연결된 기지국과 함께 통신하는 구조

BSS(Basic Service Set)기본 단위 =유선으로 연결, 별도의 섬처럼 기지국과 단말이 통신

ESS BSS를 감싼 것

Synchronization

동기화를 위해 clock정보 송출, Beacon signal 주기, SSID(BSS마다 있는 아이디), channel num

Channel Scanning(주변에 어떤 기지국이 있는지 찾는 행위)

Passive

비콘신호가 올 때까지 기다림,

채널 바꿔가면서 기다림(기다리는 시간은 표준에 명시)

낭비가 심함

Active

기지국 있다고 먼저 응답

1,2,3 ~ n, 모든 AP 탐색

Authentication 암호 인증

Association, 단말 정보를 DB에 넣고 서비스 제공

Ad-hoc network mode

IBSS

기지국 없음

재난 상황이나 전쟁 중 사용하는 구조(infrasturcture가 없을 때)

매우 복잡함

# data[].attributes.body
[[[ 4강 ]]]

Cellular System : 커버하는 지역 넓음 / 글로벌 로밍가능 / 안정적인 통신

Wireless LAN: 비교적 좁은 지역 커버 / 이동성X

Cellular란 :

Cell: 기지국과 그 안의 단말들이 통신할 수 있는 영역 / 셀들간의 주파수가 같으면 간섭이 일어남 / 따라서 인접한 셀들의 주파수는 다르게 해야함 / 충분한 거리가 있는 셀들 사이에서는 Frequency Reuse 가능

Handoff

soft handoff ( 신호가 끊기기 전 새로 연결 / cell 사이 이동 중 지연 없음 )

hard handoff ( 신호가 끊긴 다음 빠르게 새로 연결 / cell 사이 이동 중 지연 있음 )

[[[ 5강 1부 ]]]

LAN : Bus, Star, Tree

Bus/Tree : Bus끼리 리피터로 연결

Star: 허브를 사용하여 연결 / Hub는 리피터 대비 포트가 많음

MAC(Medium Access Control) : contention 방식으로 충돌해결, 매체에 대한 엑세스 제어

Bridge, Switch

[[[ 5강 2부 ]]]

* Power Management : 지속적으로 모듈을 읽어들이는것은 배서리 수명에 치명적이므로 활동이 없을 때 배터리 절약모드로 돌릴 수 있다

* Power Saving Mode

1. Static PSM (자주 안쓰임)

2. Adaptive PSM (자주 쓰임)

* 2가지 파워상태

- Awake

- Sleep 끄기 직정

# data[].attributes.body
[4강]
Cellular System
- 넓은 지역을 커버
- 기지국을 통해
- 로밍 hand off 연결 안끊김(기지국 변경해도)
* 핑퐁핸드오프를 위해 마진을 둠 => TTT

Wireless LAN System (와이파이)
- 커버리지가 좁음, 거리에 제한
- 핸드오프나 로밍 X
- 속도, 이동성 제공 X

Cell
- 기지국과 그 안에 있는 단말들이 통신할 수 있는 영역
- Cellular System → cell 구조로 이루어진 네트워크
- 기지국들은 유선으로 연결되어 있음
→ 외부로부터 도는 신호를 받아서 단말에 전송
→ 단말이 전송하는 데이터는 기지국이 받아서 유선망으로 보내는 구조
- 인접한 cell의 주파수를 다르게 함
→ 경계 부분에서의 간섭 문제를 해결하기 위해

Frequency re-use
- 충분히 먼 cell (간섭 영역이 없거나 적음)에서 동일한 주파수를 재사용할 수 있음
- 같은 주파수의 cell 거리가 멀면 멀수록 노이즈가 적음
- 한 클러스터 안의 cell 개수가 적을수록 주파수가 커서 더 많은 사용자들이 통신을 할 수 있음

Cell Structure → cell size
- 인접한 cell끼리는 주파수를 다르게 (∵간섭 문제)

충분히 떨어진 cell끼린 같은 주파수 가능 (주파수 재활용)

셀 개수 ↓ = 노이즈 ↑ but 더 많은 사람이 통신 가능

- 셀 하나의 사이즈가 클 때(one big cell)

기지국 끝에 데이터를 전송하기 위해 신호를 강하게 (배터리 ↑)

기지국 하나가 불통되면 전체가 X (비용은 ↓)

한 셀당 사용 가능한 주파수 ↓ (셀을 잘게 쪼개면 쪼갤 수록 ↑) → 인구가 많은 지역은 셀을 많이 쪼갬

Soft Handoff

이전 연결이 끊어지기 전에 새 연결이 새로 설정됨 (Make-before-break)

Hard Handoff

새 연결이 설정되기 전에 이전 연결이 끊어짐 (Break-before-make)

[5강]
LAN(Local Area Network)
- Repearter : bus와 bus를 연결 → bus를 확장, 하나의 선으로 연결된 것처럼, 가장 많이 씀
- star: HUB(여러 개의 port) 사용 → 확장 가능
- MAC(Medium Access Contorl) : 동시에 데이터 전송 시 발생하는 충돌을 해결
- Ethernet / CSMA/CD

CS: 데이터 전송 전에 누가 보내고 있는지 안 보내고 있는지 확인

CD(Collision Detection): 데이터를 전송했을 때 충돌 감지

Binary Exponential Back Off Algorithm : 충돌을 다른 노드에 알리고 충돌이 일어난 노드들 간에 순서를 정함

- Bridge(repeater 대신)

주소를 보고 해당 주소로 전송 → 충돌 ↓ (모든 노드를 다 돌면서 아니면 넘기는 식)

두 LAN을 연결하는 디바이스

- Switch

주소를 보고 해당 주소로 전송 (다른 노드에 전송 X, 동시에 전송 가능) → 효율 ↑, 비용 ↑

포트를 여러 개 연결해 사용하는 방식

WLAN(Wireless LAN)
- 일부 지역 지원

- 기술

Infrared Transmission

Radio Transmission: ISM, 2.4GHz/5GHz

- 네트워크 모드

Infrastructure Network Mode: 기지국 간 유선으로 연결

Ad-hoc Network Mode: 기지국 없이 기기들간 네트워크(IBSS)를 구성 → 다른 기기에 데이터를 전송해야 함 (재난상황에 사용)

- WiFi 동작 단계

Synchronization: AP는 Beacon이란 신호를 주기적으로 보냄

Channel Scanning: 기지국이 있는 곳에 단말이 오면 진행

Passive Scanning: 채널을 바꿔가며 신호가 올 때까지 기다림 → 낭비 多

Active Scanning: 채널에 순서대로 물어보고 답변이 오지 않으면 넘어감

Authentication & Association: Active Scanning으로 가장 좋은 기지국을 선정 → 암호를 알맞게 입력하면 연결

Data Transfer

- Physical Layer: 신호를 보냄, 3 versions(FHSS, DSSS, Infrared)

- MAC Layer : 데이터 전송 시 충돌 발생 확인

대기 시간 조정 - SIFS(Short IFS), DIFS(DCF IFS-우선순위가 낮은 트래픽은 길게 기다림)

DFWMAC(DCF using CSMA/CA; Mandatory): 무선 상에선 충돌 발생 X(CA)

- Adaptive PSM(Power Saving Mode)

Awake: fully powered (Tx;보냄, Rx;받음, Idle;보내거나 받을 게 없을 때)

Sleep: 일정 시간 이후 깨어나는 끄기 직전의 모드(≠Idle), 데이터가 전송되면 기지국이 버퍼를 깨어날 때까지 저장해둠

Tail-time: 미리 정해진 만큼 데이터를 기다리는 시간

Null Frame: 데이터를 받을 준비·다시 Sleep Mode로 갈 때 기지국에 알림

- Rate Adaptation (Dynamic Rate Shifting): 가까이 있으면 신호가 강하고 멀리 있으면 신호가 약함
- IEEE 802.11 표준 - b/g/a/n/ac/ax

# data[].attributes.body
Chap 4 - Celluar Systems

Cellular Sysem v.s. Wireless LAN System

1. Cellular Sysem

1. 사람이 움직여도 연결됨

2. 인접한 셀의 주파수를 다르게 → 같으면 간섭이 일어남 → 멀리 떨어진 셀에서는 같은 주파수 가능

3. 셀이 작으면 작을수록 한사람당 사용할 수 있는 주파수가 많아짐 → 돈이 많이 듦

4. 인구가 없는 시골에서는 셀이 듬성듬성 / 도시에서는 밀집하게 셀

5. Handoff → 셀 사이에서 자연스럽게 이어지는 기능

1. Wireless LAN System

1. 범위가 가까움

2. 기지국 내에서만 사용

2. MIMO(Multiple Input Multiple Output)

3. MIMO는 Multiple Input Multiple Output의 약자로, 무선 통신 시스템에서 성능을 향상시키고 데이터 처리량을 증가시키기 위해 사용되는 기술입니다. MIMO는 송신측과 수신측 양쪽에서 여러 개의 안테나를 활용하여 시스템의 용량과 신뢰성을 향상시킵니다.

4. 일반적인 통신 시스템에서는 송신측과 수신측에 각각 하나의 안테나가 있어 한 번에 하나의 데이터 스트림을 전송하거나 수신하는 것이 일반적입니다. 그러나 MIMO는 여러 개의 안테나를 사용하여 동일한 주파수 대역에서 여러 개의 데이터 스트림을 동시에 전송하고 수신합니다.

5. MIMO의 핵심 원리는 공간 다중화(spatial multiplexing)입니다. 이는 무선 채널의 변동으로 인해 다른 안테나에서 송신 신호의 다른 버전을 수신하는 점을 이용합니다. 수신측은 이러한 다중 수신 신호를 정확하게 처리하고 결합하여 개별 데이터 스트림을 분리하고 추출함으로써 전체 데이터 전송률을 향상시킵니다.

6. MIMO 기술은 다음과 같은 여러 가지 이점을 제공합니다:

1. 증가된 데이터 처리량: 여러 개의 데이터 스트림을 동시에 전송함으로써 MIMO는 무선 통신 시스템의 데이터 전송률과 전체 용량을 크게 증가시킬 수 있습니다.

2. 향상된 신뢰성과 거리: MIMO는 여러 개의 안테나를 활용하여 신호 품질을 향상시키고 시스템의 견고성을 높이는 데 도움을 줌으로써 감쇠와 간섭의 영향을 완화합니다.

3. 향상된 주파수 효율: MIMO는 동일한 주파수 대역에서 여러 개의 데이터 스트림을 전송함으로써 사용 가능한 무선 주파수 스펙트럼을 보다 효율적으로 사용할 수 있습니다.

Chapter 5 - LAN & WLAN

1. LAN(Local Area Network)

1. BUS

Repeater → 하나의 선으로 연결된 것처럼 뿌려줌

동시에 데이터를 보낼 수 없음 → 충돌 발생 → 이를 해결하기 위한 MAC(Medium Access Control)

Switch → 동시에 여러 정보 전달 가능

1. WLAN(Wireless LAN)

1. 로컬이기 떄문에 넓은 지역을 커버하지 못함

2. Channel Scannng

1. Passive Scanning

2. Active Scanning

3. Power management

1. Static → 거의 쓰지 않음

2. Adaptive → Awake / Sleep

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[4 강]

셀룰러 시스템

넓은지역 커버

로밍, hand off 연결 끊어지지 않음

통신사 구독 기반

와이파이
local 좁은 지역 커버

이동성 제공 약함

unlicensed bands

[셀룰러 시스템]

1. cell 개념 -> 기지국과 그 안에 단말기들이 통신할 수 있는 영역 cell을 활용한 시스템

2. cell구조로 이루어진 network

3. 기지국들은 backbone망에 유선으로 연결됨

4. cell에서 다른 cell로 이동시 (데이터 전송시) 다른 셀의 기지국이 대신 전송

5. 셀 별 주파수는 다름, 인접한 셀의 주파수를 다르게 함 => 간섭을 방지하기 위함

6. 충분히 떨어진 셀끼리는 같은 주파수 사용해도 됨=>frequency re-use

7. n-cell cluster (3,4,7 …) 거리가 멀면 멸수록 좋음

8. 7cell cluster 장점 : 노이즈 적음, 3 cell cluster 노이즈가 심할 수 있음.

9. 21개의 주파수를 사용할 수 있으면 7cell은 3개씩 사용할 수 있음 => 주파수 적게 사용(적은 사용자)

10. cell  하나 size 에 따른 장단점

1. cell 사이즈 작음

1. 기지국과 단말 사이 거리가 짧기 때문에 적은 배터리 소요

2. 기지국 고장시 나머지 지역에서는 통신 가능

11. 단: 기지국 많아서 투자 비용 많음

12. higher capacity

1. 잘게 cell을 쪼개면 쪼갤수록 한 사람을 support할 수 있는 주파수는 많아짐

2. cell 사이즈 큼

1. 단 : 멀리 있는

3. Handoff (handover) - 계주의 바톤터치:  한기지국으로부터 다른기지국으로부터 이동하게 되는 것

1. 통신이 연속으로 유지될 수 있도록 자연스럽게 연결

4. soft handoff 지연이 거의 없음(통신area 겹치는 경계 유) make before break

5. hard handoff break before make

6. 어느시점에서 HandOff를 진행할 것인가?

1. 길이 꼬불꼬불하면 handoff pingpong 발생

7. 어느 일정한 threshold 값보다 크게 될 때 hand off 발생 (최근까지 사용)

8.  + 일정 시간동안 유지되는지 (HO margin and time- to - hand off)

[셀룰러 시스템]

앞 숫자가 바뀌면 통신망사업자는 새로운 망 구조를 다시 만들게 됨

1.  1세대 - 전화통신 방식

2.  2세대 - 디지털 시스템, SMS

1. TDMA

1. CDMA (Qualcomm)

2. GSM (유럽표준)

1. GSM architecture

3. MSC( 핸드오프 flow 조절)

4. AuC(인증)

3.  3세대 - packet 목소리, 데이터, 비디오

1. global 로밍

4. 3GPP

1. HSPA (HSDPA) 기지국으로 (HSUPA) 단말에서 기지국으로

1. MIMO (안테나 개수 증가하는 안테나 기법)

2. Beam-forming (수신지의 방향 예측하여 수신지의 방향에만 쏴서, 거리가 멀어질 수록 신호가 약해지는 문제 해결

5. LTE

6. UMTS (전국을 커버하는 망을 새로 다시 깔게 됨)

7. 3GPP2

8.  4세대 - IP based, 1Gbps

1. Relaying - 중계기를 두는 것 (멀리 있는 곳에 신호를 잘 전달)

1. 신호 커버리지 밖에 있는 사람을 위해 새롭게 기지국을 만드는 것은 비효율적이므로 기지국으로 전

9. Femto - 집에 있는 와이파이로 통신하는 것과 유사

1. wifi를 가지고 전화통신을 사용하는 것처럼 집이 산골(기지국 서비스를 받지 못하는 상황)이면 femto셀을 사서 core network를 사용하는 것

10. 5세대 - 연결성이 좋기 때문에 IoT에서 매우 중요

[5강]

LAN 한 라인에 있는 모든 정보를 함께 듣는다 == 같이 보내면 충돌함/ 동시에 보낼 수 없음

Topologies

bus

데이터 전송하는 것을 랜에 올리면 모든 정보를 공유함/

Repeater (bus,bus 연결) - 다른 방, 다른 층과 연결하여 다른 버스에 연결/ 하나의 선이 연결된 것처럼 하게 역할

받는 즉시 신호 증폭해서 뿌림 (segment 연결에 많이 사용) 포트 두 개

HUB 포트가 많음

star

HUB사용하여 연결/ 연결되어있는 모든 수신지에 데이터를 받거나 보낼 수 있음

tree

Bus Bus를 여러개 연결

MAC(충돌 해결)
round robin

reservation

contention

그냥 보내고 충돌을 감지하면 멈추키 (SCMA/ CD/ Ethernet) 유선 LAN의 대표적인 기술

collision detection

binary

Bridge(주소까지  봄, 충돌이 덜 발생하도록 만듦) 포트가 2개

Switch(Hub와 비슷하게 생김, 주소를 봄, 동시에 보냄) 포트가 여러개

[6강]

Wireless Lan(WIFI)

Power Mangement[표준 protocol]

power saving (sleeping 모드)

Static PSM(거의 사용되지 않음)

Adaptive PSM

[Rate Adaptation]

가까이 있으면 신호가 세서 빠른 속도로 통신

802.11b

11 Mbps

802.11g

54 Mbps

802.11n

600 Mbps

802.11ac

802.11ax

와이파이 표준

access point(유선으로 연결) =. 기지국(번역사 역할, 여러 프로토콜을 알고 있음)

802.11 protocol Layer

MAC

충돌 해결방법 등 명시

충돌해결 정의 프로토콜은 많지만 Mandatory만 설명하심

CSMA/CA(Collision avoid)

5개의 station이 데이터를 보내는 예시, BackOff 개념

IFS(우선순위 정하기) - 기다리는 시간, 앞의 프레임과 뒤 프레임의 시간차이를 주겠다는 뜻
SIFS 우선순위가 높음(조금 기다리게 함)
DIFS

PHY
신호를 보내는 역할

802.11 1 or 2Mb/s

좁은 지역 커버

[Transmission]

infrared Trainsmission

벽통과 X secure

Radio Transmission
2.4, 5GHz => 전송 세기에 제한을 받음, 벽을 통과하는 주파수대, 가까운 지역에만 사용 가능

[Mode]

infrastructure Network Mode

유선으로 연결된 기지국과 함께 통신하는 구조

BSS(Basic Service Set)기본 단위 =유선으로 연결, 별도의 섬처럼 기지국과 단말이 통신

ESS BSS를 감싼 것

Synchronization

동기화를 위해 clock정보 송출, Beacon signal 주기, SSID(BSS마다 있는 아이디), channel num

Channel Scanning(주변에 어떤 기지국이 있는지 찾는 행위)

Passive

비콘신호가 올 때까지 기다림,

채널 바꿔가면서 기다림(기다리는 시간은 표준에 명시)

낭비가 심함

Active

기지국 있다고 먼저 응답

1,2,3 ~ n, 모든 AP 탐색

Authentication 암호 인증

Association, 단말 정보를 DB에 넣고 서비스 제공

Ad-hoc network mode

IBSS

기지국 없음

재난상황이나 전쟁중 사용하는 구조(infrasturcture가 없을 때)

매우 복잡함

Q) RX TX RX가 더 많은 전력을 소모하는 이유

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<4강>

무선으로 인터넷을 연결하는 방법
1. Cellular System
- Wide coverage
- 기지국을 바꿔도 연결이 끊어지지 않음.
- Licensed bands

2. Wireless LAN System
- Local coverage
- 한 기지국안에서 사용하다 다른곳으로 이동하면 다른 시스템 사용.
- Unlicensed bands

셀룰러 시스템 : 주파수 자원을 효율적으로 활용하며 기지국을 공간적으로 확장시키는 이동통신 시스템.
- Cell : 기지국과 그 안에 있는 단말들이 통신할 수 있는 영역.
* 경계 부분에서 간섭문제를 해결하기 위해서 인접한 셀들은 주파수를 다르게해서 사용.

<One big cell>
장점
- 비용 소모 적음.
단점
- 기지국과 단말 사이의 거리가 길어 배터리 소모 많음.
- 기지국이 고장나면 전체 지역이 통신 X.

<100 clusters>
장점
- 기지국과 단말 사이의 거리가 짧아 배터리 소모 적음.
- 기지국 하나가 고장나도 나머지 지역에서는 통신 가능.
단점
- 기지국을 많이 설치해 비용 소모 큼.

Handoff : 한 기지국으로부터 다른 기지국에, 서비스를 받는 쪽으로 이동하게 되는 것.
- Soft handoff : 통신이 연속적이고 지연이 거의 없음.
- Hard handoff : 끊어졌다가 재연결.

<5강>

LAN
- Bus / Tree / Star
- Hub / Repeater
- MAC (Medium Access Control) : contention 방식이 가장 효율적.

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<4강>

Cellular System

- wide area coverage
- 글로벌 로밍
- subscription-based

Wireless LAN System

- local coverage
- no handoff or roaming
- 핫스팟 지역의 사용자

Cellular Concept

- 거리에 따라 Transmit power 떨어짐

- Mobile communication system은 base station(BS)이라고 불리는 수 많은 저전력 transmitter를 사용함

- BS는 정보를 transmitting/receiving 유닛에 전달하고 전달받음

Handoff
- 한 기지국에서 다른 기지국으로 넘어가는 것을 의미함

<5강>

LAN(local area network)
: 하나의 노드가 보내는 것을 안에 있는 모든 노드들이 함께 듣는 것

-Bus/Tree
: 길이에 제한이 있어서 Repeater 라고 하는 것을 이용함

-Star
: Hub라고 불리는 중앙 노드에 직접적으로 연결함

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<4강 Cellular Systems>

셀룰러 시스템

넓은 지역

로밍 가능

통신 밴드 주파수 사용 → 안정적

Cell

기지국 기준으로 신호를 전송하여 통신할 수 있는 범위[영역]

기지국끼리는 유선으로 연결

인접한 cell끼리는 주파수를 다르게 (∵간섭 문제)

충분히 떨어진 cell끼린 같은 주파수 가능 (주파수 재활용)

셀 개수 ↓ = 노이즈 ↑ but 더 많은 사람이 통신 가능

셀 하나의 사이즈가 클 때(one big cell)

기지국 끝에 데이터를 전송하기 위해 신호를 강하게 (배터리 ↑)

기지국 하나가 불통되면 전체가 X (비용은 ↓)

한 셀당 사용 가능한 주파수 ↓ (셀을 잘게 쪼개면 쪼갤 수록 ↑) → 인구가 많은 지역은 셀을 많이 쪼갬

Handoff[Handover]

통신 중에 한 기지국으로부터 다른 기지국으로 이동하면 전달해줘야 함

Soft Handoff: 두 셀이 연결되어 있어서 끊어짐 X → 지연이 거의 X (Make-Before-Break)

Hard Handoff: 두 셀이 떨어져있어 잠깐 연결이 끊어짐 (Break-Before-Make)

어느 시점에 전달해줘야 하는지

RSS(Relative Signal Strength): 두 신호만을 비교

Relative RSS with threshold

RSS with handoff margin: 신호 세기의 차이(HM)>threshold(특정값) → handoff

HO margin and TTT(time-to-trigger): 일정시간동안 HM이 유지되는지 확인

셀룰러의 변화 과정

1G - 유선 대신 무선, 아날로그, 기존의 전화통신 방식(Circut-Switched), 목소리만

2G - 디지털, 기존의 전화 방식, 짧은 데이터 전송 가능(SMS; Short Message Service)

1. TDMA(Time Division Multiple Access)방식의 GSM(Global System for Mobile communications)

2. CDMA(Code)

2.5G

2→3G로 가는 데 시간이 많이 걸려 가입자들의 요구로 만들어짐

멀티 미디어, 웹 기반의 텍스트를 주고 받는 수요 ↑ → Interim Solution(2.5G, 2.75G)을 통신사들이 만들어 냄

3G

컴퓨터 통신망(IP, Packet-Switched)

2가지 표준 - 3GPP(TDMA), 3GPP2(CDMA)

HSPA(High-Speed Packet Access) - HSDPA(down;기지국에서 단말기로 가능 방향), HSUPA

1. MIMO: 안테나 개수를 늘려서 받은 신호를 합함 → 전송 속도 ↑

2. Beam-Forming: 360º로 동일한 세기의 신호가 원 형태로(기존방식) → 수신지 방향을 예측해서 수신지의 방향으로만 신호를 전송 ⇒ 기지국으로부터 멀리 있어도 신호가 잡힘

LTE(3.9G): Packet Only System으로 IP 네트워크 구조로 사용, 1 Gbps를 못 맞춤

트리 구조 → P2P(대등한 구조)로 변경

EV-DO: 3GPP2가 제공

4G

LTE-A(LTE Advanced) → MIMO, 다양한 크기의 셀, Relaying(중계기-멀리 있거나 coverage 밖의 사용자)

5G

Femto Cell: 기지국의 서비스를 받지 못하는 구역에 있을 경우 유선전화망(femto)을 이용해 연결하면 사용 가능

<5강 LAN & WLAN>

LAN(Local Area Network)

Repearter: bus와 bus를 연결 → bus를 확장, 하나의 선으로 연결된 것처럼

star: HUB(여러 개의 port) 사용 → 확장 가능

MAC(Medium Access Contorl) : 동시에 데이터 전송 시 발생하는 충돌을 해결

Ethernet / CSMA/CD

CS: 데이터 전송 전에 누가 보내고 있는지 안 보내고 있는지 확인

CD(Collision Detection): 데이터를 전송했을 때 충돌 감지

Binary Exponential Back Off Algorithm: 충돌을 다른 노드에 알리고 충돌이 일어난 노드들 간에 순서를 정함

Bridge(repeater 대신)

주소를 보고 해당 주소로 전송 → 충돌 ↓ (모든 노드를 다 돌면서 아니면 넘기는 식)

두 LAN을 연결하는 디바이스

Switch

주소를 보고 해당 주소로 전송 (다른 노드에 전송 X, 동시에 전송 가능) → 효율 ↑, 비용 ↑

포트를 여러 개 연결해 사용하는 방식

WLAN(Wireless LAN)

일부 지역 지원

기술

1. Infrared Transmission

2. Radio Transmission: ISM, 2.4GHz/5GHz

네트워크 모드

1. Infrastructure Network Mode: 기지국 간 유선으로 연결

2. Ad-hoc Network Mode: 기지국 없이 기기들간 네트워크(IBSS)를 구성 → 다른 기기에 데이터를 전송해야 함 (재난상황에 사용)

WiFi 동작 단계

1. Synchronization: AP는 Beacon이란 신호를 주기적으로 보냄

2. Channel Scanning: 기지국이 있는 곳에 단말이 오면 진행

3. Passive Scanning: 채널을 바꿔가며 신호가 올 때까지 기다림 → 낭비 多

4. Active Scanning: 채널에 순서대로 물어보고 답변이 오지 않으면 넘어감

5. Authentication & Association: Active Scanning으로 가장 좋은 기지국을 선정 → 암호를 알맞게 입력하면 연결

6. Data Transfer

Physical Layer: 신호를 보냄, 3 versions(FHSS, DSSS, Infrared)

MAC Layer: 데이터 전송 시 충돌 발생 확인

대기 시간 조정 - SIFS(Short IFS), DIFS(DCF IFS-우선순위가 낮은 트래픽은 길게 기다림)

DFWMAC(DCF using CSMA/CA; Mandatory): 무선 상에선 충돌 발생 X(CA)

Adaptive PSM(Power Saving Mode)

1. Awake: fully powered (Tx;보냄, Rx;받음, Idle;보내거나 받을 게 없을 때)

2. Sleep: 일정 시간 이후 깨어나는 끄기 직전의 모드(≠Idle), 데이터가 전송되면 기지국이 버퍼를 깨어날 때까지 저장해둠

3. Tail-time: 미리 정해진 만큼 데이터를 기다리는 시간

4. Null Frame: 데이터를 받을 준비·다시 Sleep Mode로 갈 때 기지국에 알림

Rate Adaptation (Dynamic Rate Shifting): 가까이 있으면 신호가 강하고 멀리 있으면 신호가 약함

IEEE 802.11 표준 - b/g/a/n/ac/ax

# data[].attributes.body
셀룰러 시스템
무선
선을 넓은 지역 커버
4G,5G
사람이 움직여도, 기지국을 바꿔도 끊어지지 않음
벤드라는 주파수 사용(안정적)

WIFI
무선
방, 사무실 근처 가까운곳(커버 범위가 좁음)
이동성 제공하지 않음
특정 돈을 주고 사지 않음

Cellular Concept
셀(기지국) 구조로 이루어진 시스템(셀룰러 시스템)
기지국 사이는 유선으로 이어져있음
경계별로 인접한 셀에는 주파수를 다르게 함(주파수가 같은 경우 인접한
셀에 간접문제가 있기 때문)

큰 지역을 하나의 셀로 이루어짐
: 거리가 멀수록 신호를 강하게 쏴야됨 -> 배터리가 많이 듬
기지국 하나가 고장나면 전체가 불통이 됨

위와 같은 지역을 여러 개의 셀로 나눠 이루어짐
: 기지국과 단말 사이가 짧기 때문에 배터리가 적음
기지국 하나가 고장나면 다른 기지국을 쓰면 됨
기지국을 여러개 써야 되니까 비용이 많이 듬
셀을 더 많이 쪼갤수록 더 많은 사람들을 서포트할 수 있음

핸드오프
한 기지국으로부터 다른 기지국으로 이동하는 것
소프트 핸드오프 : 셀이 잘 오버랩된 것. 통신이 연속적으로 잘 이루어짐
하드 핸드오프 : 셀 커버 범위가 떨어져 있는 것

길이 구불한 경우 핑퐁 핸드오프가 일어남

일정시간동안 핸드오프마진이 유지가 될때 -> 핸드오프 실시

1G : 아날로그
2G : 디지털방식
3G : 컴퓨터 통신망 형식, 목소리 뿐만 아니라 비디오 전송 가능
4G : LTE, 속도가 상당히 빨라짐, 1Gbps
5G : 전송속도 10Gbps

# data[].attributes.body
무선으로 인터넷을 연결할 수 있는 방법 중에서 가장 많이 이용되는 방법
1. cellular systems
2. Wireless LAN System

1. 셀룰러 시스템 (Cellular System)

셀(Cell) 구조의 기지국을 이용한 이동 통신 시스템

주파수 자원을 효율적으로 활용하며 기지국을 공간적으로 확장시키는 이동통신 시스템

전체 서비스 영역을 셀로 잘게 나누고, 각 영역 마다 고정 기지국을 두어 그 해당 셀 영역만을 담당하도록 하여, 멀리 떨어진 셀(기지국) 마다 반복 사용토록 주파수 채널을 할당(주파수 재사용)하며, 기지국을 다수화하면서 공간적으로 확장시키는 기술

﻿

셀룰러 시스템의 특징

주파수 재사용(Frequency Reuse)

핸드오프(Hand-Off) 기능

다중 셀 또는 다중 기지국의 활용 등

이동통신 시스템은 기지국이라는 저전력 송신기를 많이 사용

﻿셀 구조는 충분히 떨어진 셀에서 동일한 주파수를 재사용할 수 있음(간섭 영역이 없거나 거의 없음)

셀룰러 시스템의 분류
아날로그 셀룰러시스템 : 1세대
- FDMA 방식 : AMPS 등
디지털 셀룰러시스템   : 2세대 ~
- TDMA 방식 : GSM 등, CDMA 방식 : IS-95 등

2. 무선 LAN (WLAN, Wireless LAN)

유선 LAN과 무선단말 사이를 무선주파수를 이용하여 전송하는 제반 기술 및 시스템

무선 LAN의 구성요소

AP (Access Point) : 무선단말내 RF 모뎀 카드, 무선 공간 영역

무선 LAN 표준화

무선접속기술 표준화 : IEEE 802.11

응용기술 표준화 : Wi-Fi Alliance (WFA)

핸드오프(﻿Handoff)

무선 단말이 접속되어 있는 무선 LAN의 AP 혹은 이동통신망의 기지국에서 다른 AP나 기지국으로 접속을 바꾸는 것

hard handoff : 새 연결이 설정되기 전에 이전 연결이 끊어짐.﻿ (Break-before-make)

soft handoff : 이전 연결이 끊어지기 전에 소프트 핸드오프 새 연결이 설정됨. (Make-before-break)

Cellular Generations
1G : 아날로그, circuit-switched
2G : 디지털, circuit-switched
3G : Packet-Switched
4G : IP-based, 최대 1Gbps의 더 높은 데이터 속도
5G : 1Gbps보다 높은 데이터 속도

서킷 스위칭(Circuit-Switching)

하나의 회선(서킷)을 할당받아 데이터를 주고 받는 방식

서킷(Circuit) 이라는 연결을 두 장비간 사이에 만들어서 통신에 사용.

서킷이 먼저 만들어 진 다음 데이터가 그 서킷을 통해 두 장비간 사이를 이동할 수 있음.

패킷 스위칭 (Packet-Switching)

데이터를 패킷(Packet)이라는 단위로 분할하여 전송.

패킷은 다음 노드로 전송하기전 저장 후 전달하는 store and forward 방식을 따름.

패킷의 헤더에는 출발지, 목적지 정보가 있음 → 갈수록 IP주소가 쌓여서 오버헤드 발생.

라우팅 알고리즘을 이용하여 경로를 설정

최종 목적지에 도달하기전 라우팅되고 결합되고 분할함(조각된 패킷들이 결합)

*FDMA (Frequency Division Multiple Access, 주파수분할 다중접속) : 정해진 주파수 대역폭 안에서 음성의 대역폭 정도의 단위로 잘게 나누어 사용하는 기술
*FDD(Frequency Division Duplexing, 주파수 분할 이중화) : 주파수를 나누어 업링크(UL), 다운링크(DL)를 동시에 사용하도록 하고 일정 보호 대역을 두어 두 채널을 구분하는 통신방식
*AMPS(Advanced Mobile Phone System)은 벨 연구소에서 개발된 아날로그 이동 전화 시스템 표준
*TDMA (Time Division Multiple Access, 시분할다중접속) : 하나의 전송 용량을 다수의 사용자가 시간을 배정받아(TD) 접속하는 다중 접속(MA) 방식.

HSDPA -> HSUPA -> HSPA -> HSPA+

HSPA(High Speed Packet Access, 고속 패킷 접속) : 3세대 이동통신에서 사용하는 무선 통신의 방식

HSPA+(Evolved High Speed Packet Access, 진화형 고속 패킷 전송) : 기존 3G의 무선통신 기술인 HSPA 보다 다운로드 및 업로드 속도를 향상시킨 무선 통신 기술

MIMO(Multiple Antenna Technology, 다중 안테나 기술)

무선 통신의 용량을 높이기 위한 스마트 안테나 기술

기지국과 단말기에 여러 안테나를 사용하여, 사용된 안테나수에 비례하여 용량을 높이는 기술

이동통신에서 채널 손실과 사용자간의 간섭을 최소화

Beam forming(빔포밍)

연결된 단말기에만 개별적으로 안테나 빔을 비추는 방식

사용자간의 다른 안테나 빔을 수용하여 신호간섭을 최소화할 수 있으며 기지국의 통화용량을 증가시킬 수 있음.

TDMA 방식의 시스템의 발전 순서
GSM, GPRS, EDGE, UMTS

3GPP Long Term Evolution (LTE) Motivation

LTE(Long Term Evolution)

3세대 이동통신(WCMA)의 진화 기술로 차세대 통신기술

GPRS 코어 네트워크를 대체하도록 설계된 간소화된 패킷 교환 IP 네트워크 아키텍처

LTE-Advanced

2개의 주파수를 하나로 묶어서 속도를 올리는 기술

5G

기존의 4세대 이동통신인 LTE(Long-Term Evolution)에 비해 방대한 데이터를 아주 빠르게 전송하고 실시간으로 모든 것을 연결하는 4차 산업혁명의 핵심 기반

5G가 IoT를 연결시켜주는 백본망으로써 아주 중요한 역할을 하게됨.

백본 네트워크

소형 네트워크들을 묶어 대규모 파이프라인을 통해 극도로 높은 대역폭으로 다른 네트워크들의 집합과 연결되는 네트워크

각기 다른 LAN이나 부분망간에 정보를 교환하기 위한 경로를 제공

LAN & WLAN(wireless LAN, 무선랜)
무선 LAN(WLAN)은 근거리 통신망(LAN)의 한 유형

LAN Topologies
대표적으로 사용되는 네트워크 토폴로지는 버스(bus)형, 하이브리드(hybrid)형, 망(mesh)형, 링(ring)형, 성(star)형

*Topology(토폴로지) : 컴퓨터 네트워크의 요소들을 물리적으로 연결해 놓은 것, 또는 그 연결 방식

MAC(Medium access control, 매체 접근 제어)

여러 단말들 간에 `공유 매체(Shared Medium)`의 동시 사용에 대한 단말 간 충돌(경합) 발생을 제어(경감)하는 방식을 총칭

CSMA/CD(Carrier-sense multiple access with collision detection, 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지)

LAN의 통신 프로토콜의 종류중 하나이며, 이더넷 환경에서 사용

Ethernet

컴퓨터 네트워크 기술의 하나로, 일반적으로 LAN, MAN 및 WAN에서 가장 많이 활용되는 기술 규격

Jam Signal
[이더넷] (Collision Enforcement Jam Signal)
이더넷 프레임의 송출 노드가 최대 왕복 전파 시간 이내에 즉, 최소 크기 프레임을 다 보내기도 전에 자신이 보낼 수 있는 신호 전압 보다 더 큰 전압을 감지하면, 충돌이 발생하였다는 사실을 인지하게 되며, 이를 다른 노드에게 강조하여 알리는 32 비트의 별 의미 없는 데이터로 짧게 구성된 신호

# data[].attributes.body
[4강]
Cellular system
- 넓은 지역을 커버하는 통신 시스템
- 글로벌 로밍과 빠른 속도 등의 장점
- 통신사에 구독료 지불 시 안정적인 통신 사용 가능
- 주파수를 효율적으로 활용하기 위해 인접한 셀들이 다른 주파수를 사용
- 일정 거리 이상 떨어져 있으면 주파수를 재사용
- 셀 크기의 결정은 한 사람당 사용할 수 있는 주파수와 관련이 있음
- 셀↑ 주파수 할당량↓,  셀↓ 주파수 할당량↑  but 설치 비용↑

핸드오프(Handoff)
- 한 기지국에서 다른 기지국으로의 전환
- 소프트 핸드오프: 신호가 끊기기전에 새로 연결
- 하드 핸드오프: 신호 끊긴 다음 빠르게 새로 연결

Cellular Generations
1G: analog, 유선전화 대체하는 무선전화기, 목소리만, 부의 상징
2G: Digital, 그전과 동일
3G: 컴퓨터 통신망 같은 packet switched, 영상도 가능
4G: Ip망, 속도가 1Gbps까지
5G: 1Gbps보다 빠른 속도

MIMO, Beam-forming, LTE 등의 기술이 도입되어 성능 향상됨

[5-1장]
LAN
- 유선 네트워크 시스템
-BUS/Tree: 리피터 사용하여 네트워크 확장
- Star: 허브를 사용하여 연결
- MAC(Medium Access Control): 충돌을 해결하고 공유 매체에 대한 액세스 제어하는 데 사용
- CSMA/CD: MAC 프로토콜의 예시입니다.
- 브릿지,스위치: 트래픽을 제어하고 데이터 전달하는 역할 수행
- 브릿지: 주로 스위치와 스위치 연결
- 스위치: 주소를 받아서 그 주소지에만 보냄, 브릿지와의 차이

[5-2장]
WLAN
- 무선 로컬 에어리어 네트워크 시스템
- 적은 지역 커버
- 적외선 전송, 라디오 전송 (하지만 대부분 적외선 전송)
- 적외선(infrared): 벽을 통과하지 않아 secure
- 라디오(radio): 강한 주파수 대를 사용하면 주변에 피해

- Infrastructure network: 기지국을 통해 통신이 이루어짐,
- Ad-hoc network: 기지국 없이 기기들 끼리 네트워크 만들어 통신(재난 상황, 전쟁중에 사용)

동작 절차:
동기화(synchronization): 단말들이 자기와 싱크 맞추게
채널 스캔(channel scanning): 패시브: 비콘 신호 올 때까지 기다림, 액티브: 기지국이 있는지 신호를 계속 보내봄(주로 액티브 사용)
인증 및 연결(autehntication & association): 암호 요구하면 비밀번호 입력 후 데이터 전송

- IEEE 표준: 무선 통신 성능을 최적화하기 위해 전력 관리 기술과 전송 속도 조정 등이 사용됨

Power Management: 전원을 거의 끄다싶이 해 배터리 세이브함
- Adaptive 주로 사용됨

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[4강]

Cellular System
- Wide area coverage.
- Global roaming.
- Mobile users at vehicular speeds.
- Subscription-based
- Licensed bands.

Wireless LAN System
- Local coverage.
- No handoff or roaming.
- Users in hot-spot area
- Revenue through equipment sales.
- Unlicensed bands.

Cellular concept
- 기지국의 단위 법위 = cell
- 인접한 cell의 주파수를 다르게 하여 간섭을 줄임

Cell Structure - cell size
Small Cell
- 기지국과의 짧은 거리로 인한 송수신 시의 적은 배터리 사용량
- 많은 투자비용
- 한사람이 사용가능한 주파수 대역폭이 큼
- 인구가 많은 지역은 셀을 작게 함

Handoff(Handover)
- 통신 중 이동하여 셀의 범위가 바뀔 때 새로운 셀로 바뀌는 것

Soft Handoff
- Make before break

Hard Handoff
- Break before make

[5강]
LAN Topologies
- Bus
- Star
- Ring
- Mesh
- Tree
- Point-to-Point

Bridge
- 주소를 확인

LAN Switch
- 주소를 확인하여 직접 전송

WIFI
- 작은 지역을 커버
- 주로 Radio transmission 사용

Power Saving Mode - Adaptive PSM
- 자는 동안 버퍼에 패킷을 저장했다가 깨면 데이터를 보냄
- Tail-time동안 새로운 패킷이 오지 않으면 슬리핑 모드로 바뀌는 것을 알려주고 다시 슬리핑 모드로 들어감

Rate Adaptation
- 가까우면 속도가 빠르고 멀면 느림

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CHAP4 Cellular System
Cellular vs Wireless LAN
셀룰러
- 넓은 커버리지
- 비용을 내고 사용하는 서비스
- 사용자가 위치를 옮겨도 연결 유지 가능
와이파이
- 비교적 좁은 커버리지
- 사용자가 위치를 옮길 시, 연결도 옮겨야 함

셀룰러 concept
- 셀의 개념
- 기지국끼리 인접해있으면 간섭 존재

celll size
cell 사이즈가 크면 한 사람 당 사용 가능한 주파수가 작음. 인구가 적은 동네에서 좋다
cell 사이즈가 작으면 한 사람당 사용 가능한 주파수가 틈

2G기반 셀룰러 시스템
- TDMA 기반 : GSM, IS-136
- CDMA 기반 : IS-95
3G
- 글로벌 로밍
- 3GPP
4G
- LTE

CHAP5 LAN&WLAN
LAN
- Local Area Network

- bus/tree
- star
- hub

WLAN
- 무선 연결
- 넓은 지역을 커버못함

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[4강]
Licensed bands(주파수 대역)을 사용한다. Wifi는 누구나 사용할 수 있는 주파수 대역을 사용한다.

하나의 기지국이 담당할 수 있는 영역을 cell이라고 부른다.

주파수가 같으면 간섭이 일어나기 때문에 인접한 기지국의 주파수를 다르게 한다. 경계부분의 간섭문제를 해결하기 위해서이다. 충분한 거리가 있으면 간섭이 일어나지 않기 때문에. Frequency Reuse가 가능하다. 정해진 구역 밖으로 약하더라도 신호가 퍼져나가기 때문에.

Cell Structure 잘게 쪼개면 기지국을 자주 설치해야 되기 때문에. 돈이 많이 들지만. 사용자의 배터리 소모량을 줄일 수 있으므로(거리=에너지)에너지 효율적이다. 더 많은 사용자를 부담할 수 있다.

Hand Off

hard handoff와 soft handoff가 있다. soft handoff는 기지국의 범위가 일정부분 겹쳐 새로운 연결이 기존의 연결이 끊기기 전에 연결된다.

1G 전화통신만 가능했다. 2G는 전화통신과 약간의 데이터 사용이 가능했다. 실용성이 0에 수렴한 수준이었다.. 2.5G 이메일을 확인하고 웹브라우징을 지원했다. 하지만 속도가 너무 느렸다.

3G는 2Mbps정도의 통신속도를 사용할 수 있었다.

MIMO 송신탑에서 2개 정도 기기가 동시에 신호를 보내고 수신자는 그 신호를 합쳐 거의 약 두배의 신호세기를 파악함.

Beam-forming 수신기가 위치한 부분에 집중해서 전파를 보냄, 속도를 높임

Femto cell 집에서 와이파이를 가지고 통신하는 것과 비슷함. 산골이여서 기지국의 서비스를 받을 수 없다고 하면. femto를 가지고 있으면 인터넷이 가능하다.
[5-1~2강]
Bus는 한줄로 연결된 긴 선. 하지만 길이에 제한이 있어서 버스와 버스를 Repeater를 사용해서 연결해준다. 하나의 버스에서 송출된 신호는 마치 하나의 버스로 이루어진 것 처럼 Repeater에서 중폭되서 모든 버스에 전송된다. 버스와 버스가 연결된 모습을 트리라 부른다.

Hub는 Reapeater와 역할이 비슷하다. 허브라는 중앙 집중된 공간에서 신호를 받아 수신 기기에 신호를 보내준다. 마치 기지국과 비슷한 역할.

MAC에서 Contention은 버스의 한계를 극복하기 위해 개발되었다. 충돌되면 멈춘다. 충돌이 일어나면 우선순위를 정하기 위해 2^n만큼 증가하는 경우의 수에서 임의추출을 해 우선순위를 비교한다.
와이파이 표준은 802.11이다.
맥은 데이터 충도링 일어날때 충돌을 해결하는데 중요한 역할을 한다.
DIFS는 스테이션에서 데이터를 보내기 전에 기다리는 량. SFIS는 데이터를 보내 후에 기다리는 시간이다. DIFS 끝난 후 충돌 방지를 위해 랜덤 백오프 타임만큼 기다린다. 충돌이 일어나면 2^n만큼 증가한 경우의 수(우선순위)에서 하나를 선택한 후 그 시간만큼 기다린다(새로운 랜덤 백오프)
IDLE listening상태일때 송수신이 일어나지 않는데도 절반가량의 에너지를 소모하기 때문에 Sleep 모드를 도입힌다. Adaptive PSM 비콘에게 메세지를 받고 슬리핑 모드에 들어간다. 이 시기에 데이터가 오면 기지국이 버퍼에 저장한다. Tail time도 회사마다 다르다.
Rate Adaption 거리에 따라 속도를 느리게 한다. 와이파이는 802.11뒤에 알파벳이 바뀌며 표준이 바뀌는데 표준이 바뀜에 따라 속도가 크게 증가한다. 이는 MIMO로 불리는 안테나 사이즈와 모듈레이션기법이 발전했기 때문이다.

ㅇㅇㅇㅇㄹㄹ

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4강. cellular systems

*Cellular System vs Wireless LAN

-Celluar system: 넓은 지역 커버하고 글로벌 로밍 가능(기지국이 변경되어도 연결이 끊어지지 않게 서비스 함), 비용 지불하고 산 주파수를 활용해 안정적으로 통신이 이뤄지게 함

-Wireless LAN: 좁은 지역 커버하고 이동성을 제공하진  않음(걸어 다니면서 가능한 건 기지국 내에서만 가능), 누구나 쓸 수 있는 주파수 사용

*Cellular 개념

-Cell: 기지국과 그 안에 단말들이 통신할 수 있는 영역

-Cell 구조로 이뤄진 네트워크= Cellular System

*Cell Structrue

1)Frequency re-use: 충분히 떨어진 경우, 간섭 발생하지 않아 같은 주파수를 사용할 수 있는 것

2)Cell size: 작을수록 더 많이 지원할 수 있음. 인구가 많은 대도시의 경우 셀 작게 함

*Hand off: 한 기지국으로부터 다른 기지국으로 이동할 때 자연스럽게 연결하게 해주는 것

-soft handoff: 통신이 연속적으로 이뤄지게 함

-hard handoff: 끊어졌다가 재연결됨

-handoff Triggering Strategies: 기존의 경우 HM에 handoff를 시켰지만, 최근에는 HM+TTT조건을 만족하면 그때 handoff 시행

*Cellular Henerations

1G: 아날로그, circuit-switched, voice-only

2G: 디지털, circuit-switched, voice&data

3G: 강화된 2G, Packet-switched, 멀티미디어 데이터

4G: IP-based, higher data rate up to 1Gbps

5G: higher data rate up to 1Gbps

5-1/5-2강. LAN & WLAN

LAN Topologies에는 bus, star, ring, mesh, tree, point to point 방식이 있지만, bus, star, tree형이 많이 쓰임

1)bus / tree(버스 여러 개)

*Hub VS Repeater

두 개의 하는 일은 비슷함

Hub는 여러 개의 포트를 가지고 있고 Repeater는 2개의 포트를 가지고 있음

*WIFI 동작하는 단계

1.Synchronization

2.Channel scanning: 기지국 있는 곳에 단말이 오게 되면 수행하는 것으로 주변에 어떤 기지국 있는지 찾음

-passive scanning: 수동적으로 비콘 신호가 올 때까지 기다림.
-active scanning: 최근에 사용되는 것으로 짧은 시간에 답변이 오지 않으면 해당 번호에 쓰는 기지국이 없다 생각하고 다음 번호로 신호보냄. 빠르게 기지국 찾는 방법

3.Authentication and Association

4.Data transfer

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4강 Cellular System

Cellular

-wide area coverage

-Gaolbal roaming

wireless LAN

- Local coverage

- No handoff or roaming

Cellular Concept

기지국 안에 통신할 수 있는 영역 = Cell

기지국은 유선으로 신호를 받아 단말기에 전달해줌

인접한 셀들은 주파수를 다르게 쓴다.

충분히 멀 때는 같은 주파수 사용 가능 = frequency re-use

7 cell 보다 3cell 이 하나가 쓸 수 있는 주파수가 커서 더 많은 사용자가 이용 가능

Cell Structure

one big cell

- 기지국에 문제가 생기면 큰일남

- 한사람 당 서포트 할 수 있는 주파수가 작다

- 돈이 적게 든다

700cells

- 기지국 하나에 문제가 생겨도 다른 곳에 문제 없음

- 한사람 당 서포트 할 수 있는 주파수가 크다

- 기지국을 세우는데 돈이 많이 든다

Handoff

- 한 셀로부터 다른 셀로 이동하는 것

Cellular System

1G : Analog, Circuit-switched

2G : Digital, TDMA(GSM), CDMA(Qualcomm)

3G : Global roaming, 2Mbps, 3GPP, 3GPP2, LTE

- MIMO : 데이터 보내는 신호선을 늘린다.

- Beam-forming : 기기의 위치를 파악해서 그곳만 통신을 강하게 보낸다.

LTE : P2P구조

4G : LTE-A, 다양한 cell 사이즈

- Relaying : 가까이 있으면 속도가 빠르지만 멀리있으면 느림 -> 중계기를 둬서 이를 보완할 수 있다.

- FemtoCell : FemtoCell 기지국을 사서 cellular network 연결

5G : 속도가 엄청 빨라짐, IoT에서 엄청 중요한 통신망

5장 1부

LAN

연결방법 : Bus, Star, Tree

Bus/Tree : 연결된 모든 노드가 공유함, Bus끼리 Repeator로 연결 = 하나의 선으로 연결하는 역할, 동시에 데이터를 보내면 충돌함

Hub는 Repeator에 비해 포트가 많음

MAC : contention 방식으로 충돌을 방지하기 위해 사용

CSMA : 사용 중인지 아닌지를 확인

Bridge : 포트가 2개, 주소까지 확인함. 충돌이 덜 일어나게 함

Switch : 포트가 여러 개 있으며 주소를 기억해서 거기에 해당하는 기기에게만 보냄

Radio Transmission

- 2.4Ghz and 5GHz 사용 = 누구나 사용가능

Infrastructure network : 기지국을 통해서 통신

- BSS가 유선으로 연결되어 있고 BSS를 합친게 ESS, BSS안에서 단말기들끼리 통신

Ad-hoc network : 기지국 없이 기기들 끼리 알아서 통신(재난 시 사용)

기지국에 단말기가 오면 Channel Scanning(Active scanning : 주변에 어떤 기지국이 있는지 직접 찾으러 다닌다)을 한다.

SIFS > DIFS 순으로 통신이 빠름

MAC : DFWMAC-DCF using CSMA/CA

5장 2부

Power Management : 배터리가 빨리 닳는 것을 해결하기 위한 프로토콜

Adaptive PSM을 많이 사용

비콘을 받고 온 데이터가 없으면 sleeping 모드 다음 비콘에 TIM is set 모드로 해주고 데이터를 받음

IEEE 802.11b/g/a : b,g는 2.4GHz a는 5GHz n은 둘 다 사용

현재 ac, ax 등 다양한 기준이 생김

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4강. Cellular systems

4.1 Cellular vs. Wireless LAN

Cellular

넓은 지역을 커버(5G, 4G 기지국 멀리 있어도 통신 가능)

Global roaming(지역 이동으로 기지국 변경되어도 연결 가능)

빠른 속도로 이동해도 서포트 가능(vehicular speed)

구독 기반 서비스

licensed bands(통신사가 구입한 주파수 대역 사용)

Wireless LAN(WIFI)

좁은 지역을 커버(와이파이 방 안에 있어야)

No handoff or roaming

기지국 반경 내 걷는 정도의 속도 서포트(hot-spot area)

장비 구입에서 수익 발생

unlicensed bands(누구나 사용할 수 있는 주파수 대역)

4.2 Cellular concepts

거리가 멀어질수록 transmit power 감소

다수의 low power trasmitters = BS(Base Stations)를 이용하여 모바일 통신 이루어짐

Cell : 모바일 통신 시스템의 지리적 기본 영역 - 기지국(백본망에 유선 연결)과 기지국 전송범위(transmission range)로 구성

가까운 BS는 서로 다른 주파수 할당 - interference(간섭) 피하기 위하여

데이터 전송 중 두 셀에 걸쳐 이동 → 만약 두 셀의 주파수 동일하다면 경계에서 둘 다 들리는 간섭 발생

4.3 Cell structure

4.3.1 frequency re-use

cell structure는 충분히 떨어진(distant) 셀에 대하여 같은 주파수를 재사용하도록 할당 : frequency re-use

reuse factor = 1/N (N : 한 클러스터 내 셀의 개수)

주파수는 총 21개(21MHz)라고 가정

7 cell cluster

(장) 동일 주파수를 재사용하는 클러스터의 거리가 멀어지므로 interference, noise 감소

(단) 각 셀은 21/7 = 3개의 주파수만을 사용 가능

3 cell cluster

(장) 각 셀은 21/3 = 7개의 주파수 하용 가능(더 많은 사용자 커버)

(단) interference, noise 증가

4.3.2 cell size

동일면적 하 700MHz & 700명의 사람 가정

One big cell

700/700 = 1MHz 1인당 1개 주파수 사용

7 cell cluster * 100 cluster = 700 cells

700셀 700명이므로 평균 1셀당 1명 존재를 가정

700/7 = 100MHz 1인당 100개 주파수 사용

→ cell이 작을수록 1인당 서포트 가능한 주파수 증가

(주파수는 통신사 투자 자산이므로 동일 자산으로 보다 많은 사용자를 서포트 할 수 있게 되는 것)

small sized cell의 장점

Higher capacity, higer number of users

less transmission power needed(셀 하나의 크기 넓어질수록 멀리까지 신호 보내야 하므로 배터리 소모 큼)

more robust, decentralized(셀 하나가 넓은 지역 커버하면 해당 셀 기지국 고장났을 때 해당 지역 통신 전부 불통)

small sized cell의 단점

많은 BS 필요 → higher cost

more frequent handoffs

인구 적은 시골의 cell은 넓게 듬성듬성, 인구 많은 도시의 cell은 작고 촘촘하게 구성하여 capacity 문제 해결4

4.4 Handoff(Handover)

<aside> 📌 Handoff란? 통신 중 셀 간 이동 발생할 때 새로운 셀의 기지국을 확인하고 채널을 할당하여 신호를 연결해주는 것

</aside>

handoff의 종류

hard handoff : 이전 연결이 잠시 끊어진 후 새로운 연결이 이루어짐(break-before-make)

soft handoff : 새로운 연결이 이루어진 후 이전 연결이 끊어짐(make-before-break) - 거의 지연 없음

handoff triggering strategies

1. RSS(Relative Signal Strength) : 신호 세기 비교하여 더 큰 쪽으로 연결 ~ 신호의 세기가 일정하지 않고 경계가 구불구불할 경우 pingpong handoff 발생

2. RSS with handoff margin : (새로운 BS 신호 세기 - 기존 BS 신호 세기) > handoff margin(=threshold)인 경우 handoff ~ 최근까지 사용된 방식

3. HO margin and TTT(Time To Trigger) : 2의 방법 + 이러한 신호 관계가 일정시간 유지되는지(TTT) 기다린 후 handoff

4.5 Cellular generation

4.5.1 1G

기존 유선 전화 대체가 목적

Analog system(1980s)

circuit-switched : 기존 전화 통신 방식

voice only

4.5.2 2G

digital system

circuit-switched

voice and data : SMS(Short Message Service)

주요 표준 → 3세대까지 분화되어 각자 발전하게 됨

1. TDMA(Time Division Multiple Access)

1. GSM(Global System for Mobile communications) : 전체 가입자의 80% 이상 차지(EU, Asia)

1991년 핀란드에서 런칭 - 여러 나라가 국경을 맞댄 유럽 특성상 로밍 등 각종 표준 만들기 좋은 환경

2. IS-136(North America) : 대부분의 사용자가 GSM으로 넘어가게 됨

2. CDMA(Code Division Multiple Access)

1. IS-95(Interim Standard 95)(US, Asia)

1994년 홍콩에서 런칭 - 퀄컴 사의 첫 번째 CDMA 기반 디지털 표준

한국에서 많이 사용되었음(1996년 가입자 1M)

3G 도입까지 많은 시간 소요 → 사용자들의 요청에 따라 데이터 전송 속도 높인 2.5G(표준 GPRS), 2.75G(표준 EDGE) 등장

비교

GSM

circuit switched network(IP 기반에 반대)

end to end 연결

동일 대역폭으로 서비스 - 낭비

시간 단위로 청구

GPRS(General Packet Radio Service)

packet switched domain to core network

data traffic support 기술 추가

효율적 자원 사용, 다양한 속도로 애플리케이션 효율적

높은 전송 속도

→ MSC : BS 간 handoff 할당 관리

→ VLR + HLR : 위치 추적 위해 사용되는 DB

→ AuC : 인증, 과금 위해 사용되는 DB

→ GMSC : 유선전화망으로 연결

→ Um에서 A 노드로 : 전화망 사용 시 / Um에서 Gh 노드로 : 데이터 전송 시(2G와 달리 2.5G는 각각 따로 보냄)

→ 빨간색 상자 : 2G 서비스 당시 미디어 전송 등을 원하던 고객 수요 위하여 data 통신 위한 백본망 설비를 추가

(그냥 3G로 넘어갈 수도 있지만 그 경우 백본망 설비 전국단위 교체가 필요하므로 천문학적 비용 발생)

4.5.3 3G

global roaming : 3G 개발의 궁극적 목적

packet-switched : 컴퓨터 통신망 방식

voice, data and video : multimedia support

increased data rates : 2 Mbps

2가지 파트너십 프로젝트 - 글로벌하게 적용 가능한 3G 시스템 목표로 (두 프로젝트 많은 부분 유사)

1. 3GPP(3G Partnership Project) from TDMA

standardization group for UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) : 2G GSM 기술에 기반

2.  3G 통신 위하여 백본방 새로 설비(빨간색 박스)

family

HSPA(High-Speed Packet Access) : 개선된 변조 방식 및 프로토콜로 다운링크 최대 14Mbps, 업링크 최대 5.7Mbps 지원

HSDPA(기지국→단말, downlink 속도 개선)

HSUPA(단말→기지국, uplink 속도 개선)

HSPA+(Evolved HSPA)

MIMO(Multiple Input Multiple Output)

안테나 개수를 늘여 하나일 때보다 성능 개선하는 것

Beam-forming

기존 방식 : 멀수록 수신 성능 저하

수신지 방향 예측하여 해당 방향으로 신호를 보내는 방식으로 개선

LTE(3.9G)

3. 3GPP2(3G Partnership Project 2) from CDMA

standardization group for CDMA2000 : 2G 퀄컴 CDMA(IS-95) 기술에 기반

famliy : EV-DO

4.5.4 4G

IP based

Higher data rate up to 1Gpbs

3GPP Long Term Evolution(LTE) - motivation

IP 통신망으로 packet only system으로 UMTS evolve

LTE-A(LTE Advanced)

4.5.5 5G

Higher data rate than 1Gpbs

5강. LAN&WLAN

5.1 LAN(Local Area Network)

LAN Topolgies

1. Bus : repeater(증폭하여 얻은 신호 뿌림 ~ segment 연결 시 많이 사용)

2. Star : Hub(repeater와 기능 거의 유사하고 포트가 여러 개)

3. Ring

4. Mesh

5. Tree

6. Point-to-Point

→ Bus와 Star, Tree 구조가 가장 많이 사용됨

충돌 처리 방식

MAC : 데이터를 동시에 보낸다면 충돌 일어나 통신 실패 → 이를 해결하고자

contention : 데이터 그냥 보낸 후 충돌 감지 이후 처리 방식 결정 ~ Ethernet

Bridge vs. Switch

브릿지 : repeater와 비슷한 역할 하되 주소까지 확인 가능(2 레이어 디바이스)

스위치 : 브릿지와 유사한 기능이면서 포트가 여러 개

5.2 Wireless LAN

특징

넓은 범위는 커버할 수 없음

2가지 전송 기술

1. Infrared transmission(거의 사용되지 않음)

벽을 통과할 수 없음

2. Radio transmission(일반적으로 사용)

벽을 통과할 수 있음

누구나 사용할 수 있는 주파수 대역 - 신호 세기에 제한

2가지 네트워크 모드

1. Infrastructure network mode(일반적으로 사용)

유선으로 연결된 기지국의 전송범위 내에서 통신

2. Ad-hoc network mode(거의 사용되지 않음)

기지국 없이 단말기끼리 서로 연결하여 통신

여러 기기 걸쳐 통신이 이루어지므로 일반적으로 매우 어려운 방식 → 전시상황에 적용 가능

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<AIOT 4강>
셀룰러
- 상당히 넓은 지역 커버
- 기지국을 바꿔도 연결이 끊어지지 않음

와이파이
- 로컬 커버리지
- 누구나 사용할 수 있는 주파수 (unlicensed bands)

셀룰러  개념
- 셀을 활용하는 시스템
- 원 하나하나를 셀 이라고 함
- 한 기지국이 커버가능한 범위로 셀 구분
- 인접한 기지국과 주파수가 같으면 간섭이 존재
- 기지국들은 백본망에 유선으로 연결

N cell cluster : n개의 셀 단위로 구성된 클러스터

Handoff : 한 기지국에서 다른 기지국으로 넘어가는 것

soft handoff
- 다른 기지국으로 넘어갈 때 신호가 끊기기전에 새로운 신호를 만든 다음 이전 신호를 끊음

hard hadoff
- 신호 끊어진 다음에 다시 신호를 만듦

2G 셀룰러 시스템
- TDMA 기반 : GSM, IS-136
- CDMA 기반 : IS-95
(둘 중 TDMA가 우세)

3G 파트너쉽 프로젝트
- 3GPP : GSM 기반의 TDMA 방식
- 3GPP2 : 퀄컴의 CDMA 방식

통신시스템 비교
2세대 - GSM
2.5세대 - GPRS
2.7세대 - EDGE
3세대 - UMTS

<AIOT 5강 1부>

LAN Topologies
- Bus
- Star
- Ring
- Mesh
- Tree
- Point-to-Point

Bus/Tree
- 한 노드가 보내는 것을 모든 노드가 함께 들음
- 자기가 수신자가 아니라면 무시하고, 수신자라면 수신받음
- 라인 길이가 제한되어 있기 때문에, 각 라인들을 repeater로 연결

MAC
- 통신에서 충돌이 일어날 때 해결하는 방식
- contention이 가장 많이 쓰임

CSMA/CD 작업
1. 누가 신호보내고 있으면 보내지 않고 기다리고, 아무도 사용하지 않을 때 데이터 전송
2. cd충돌이 되면 보내는 걸 중단
3. jam signal이 일어났다는 것을 다른 노드에 알림
4. 충돌 일으킨 노드 중 누구 먼저 보낼건지 순서 정함

binary exponential Back off Algolithm
- A,B가 충돌하면 숫자를 부여해서 우선순위를 매김
- 우선순위가 같을 경우 2^(n+1)으로 다시 진행

Bridge
- 주소까지 확인하는 디바이스
- 다른 라인에 수신받을 station이 없으면 전달하지 않음
(repeater의 경우는 수신받을 station이 없어도 전달함)

Two transmission technologies
- Infrared transmission : 주파수 벽 통과 X
- Radio transmission : 누구나 쓸 수 있는 주파수 대역 사용

Two network modes
- Infrastructure network
- Ad-hoc network : 기지국 X

Synchronization
- Timestamp : clock을 통해 싱크를 맞춤
- Beacon : 얼마마다 비콘 신호 보낼지의 주기
- SSID : BSS마다의 ID
- The channel number used by the network : 자기 채널 넘버

channel scanning : 자기 주변 기지국 찾는 과정
- Passive scanning : beacon 신호 올 때 까지 기다리기
- Active scanning : 계속 채널 바꿔가면서 기지국 찾아나감

IEEE 802.11 : 무선 LAN에 대한 일련의 표준규격

<AIOT 5강 2부>
Two power saving models : 데이터 보내거나 받지않을때 꺼둔 것처럼 배터리 절약
- Static PSM
- Adaptive PSM

Two power states
- Awake : 깨어있는 모드
- Sleep : 절약 모드

Adaptive PSM
- Beacon이 주기적으로 신호보냄
- Beacon 신호받고 들어올 테이터 없으면 sleep 모드
- sleep 일때 데이터 오면 buffer에 저장
- Tail-Time 동안 데이터 들어오면 시간 연장

IEEE 802.11n
- 2.4GHz, 5GHz (듀얼밴드)
- data rate : 600Mbps

IEEE 802.11ac
- 5GHz
- data rate : 6.9Gbps

IEEE 802.11ax
- 모듈레이션 기법 사용

# data[].attributes.body
#4 Cellular system

- Cellular: 넓은 지역, 이동가능, 안정적

- Wireless(Wi-Fi) : 근거리, 기지국 내에서 사용

- Cell : 기지국의 전송범위 각각을 셀이라 함.

- Frequency re-use : 충분한 거리가 있을 때 같은 주파수를 씀(원래는 같은 주파수 사용 불가)

- Handoff : 한 셀로 부터 다른 셀로 이동할 수 있게 하는 것

Soft Handoff와 Hard Handoff가 있음

- Cellular Generations

1G: 아날로그

2G, 2.5G : 디지털, 짧은 데이터 전송

3G: 비디오등 전송가능

4G: 1Gbps

5G: 1Gbps

MIMO: 안테너 기법, 속도 향상

Beam- forming : 기기 방향으로만 신호를 보냄

#5 LAN&WLAN

LAN

Repeater: Bus와 Bus를 연결 하나의 선 처럼 가게함. 포트가 2개

Hub: Repeater와 하는 일 비슷, 포트 개수 따라 갈린다. 포트가 여러 개

MAC: 동시에 통신 가능

Bridge : 충돌방지, 주소 역할이 있는 Repeater

Switch :  주소 역할 있는 Hub

WLAN

보통 radio를 사용한다.

Radio transmission : 벽을 통과함 누구나 사용

Infrastructure network : 기지국 있음

Ad – hoc network : 기지국 없음, 각각 보냄

와이파이 단계

- Synchronization

- Channel scanning

- Authentication and Association

- Data transfer

- IEEE 802.11 Standard : 와이파이 표준

- Power Management: 기기를 쓰지 않을 때 배터리를 쓰지 않는 모드로 전환하여 배터리 세이브

- Adaptive PSM : data가 오지 않으면 알리고 잠시 기다렸다가 sleep모드로 들어감

- Rate Adaptation: 가까울수록 신호가 세고 빠름

# data[].attributes.body
[4장]

Cellular system
넓은지역을 커버
통신사에 돈을 내고 사용(유료)
roaming, handoff
=> 사람이 움직여도 연결이 끊어지지 않음
=> 기지국을 바꿔도 연결이 끊어지지 않음

Wifi
좁은 영역
무료
roaming, handoff X
=> 사람이 움직이면 연결 끊어짐
=> 하나의 기지국안에서 사용
=> 누구나 쓸 수 있는 대역 사용

- cellular
: cell을 활용하는 시스템, 경계부분에서 간섭이 생김
- cell
: 기지국과 그 안의 단말들이 통신할 수 있는 영역이며 간섭이 일어나기때문에 인접한 셀들의 주파수를 다르게 설정해야 한다.
: 충분히 먼 거리에서는 간섭 X => 동일한 주파수 재사용 가능
: cell이 작을수록 한사람당 서포트할 수 있는 주파수가 크다.

-hand off
: 통신 중의 한 셀로 부터 다른 셀로 서비스를 이동하게 되는 것
1) soft hand off
: 연결이 끊어지기 전에 새로운 셀과 연결된다
2) hard hand off
: 다른 셀로 넘어가기 전에 이전의 연결이 끊어진다.

[5장]
LAN(local area network)
: 하나의 노드가 보내는 것을 안에 있는 모든 노드들이 함께 듣는 것
- repeater [bus/tree사용]
:2개씩 bus들을 연결하며 받는 즉시 증폭되어 다른 bus에게 전달한다
:2개의 포트를 가짐
: 충돌이 일어나기 때문에 동시에 신호를 보낼 수 없음
- hub
: 포트가 많으며 연결되어진 한 기기가 다른 허브로 정보를 보내면 정보를 받은 허브에서 그 정보를 다른 모든 허브로 전송

mac(medium access control)
: 충돌을 해결하는 방법
csma,cd : mac protocol
ethernet : lan technology

bridge
: 충돌이 덜 일어나게 하는 device, 주소를 파악하고 전달할 필요가 없으면 무시함
switch
: 주소를 확인해서 필요한 곳에만 전달하며 동시에 전송 간으함

wlan( wireless local area network) - wifi
전송 기술
좁은 커버리지안에서 사용
1) infrared transmission
보통 잘 안쓰는 방식이며 벽을 통과하지 못함(보안)
2) radio transmission
우리가 보통 사용하는 방식이며 누구나 사용할 수 있는 주파수 대역을 사용, 벽을 통과할 수 있으며 전송세기에 제한을 받음
전송 방식
1) infrastructure network
기지국을 통해서 통신함
2) ad-hoc network mod
통신하기 어려우며 고난이도의 네트워크, 기지국 없음(재난, 전쟁 중 사용)

wifi 동작 단계
1) synchronizaion
기지국에서 AP가 주기적으로 비콘이라고 하는 신호를 보내서 새로운 기기에 정보를 알려줌
2) channel scanning
passive scanning) 주변의 기지국을 찾는 과정이며 수동적 -> 낭비 심함
active scanning) 기지국에서 먼저 신호를 보냄
=> 요즘은 거의 active scanning을 사용함
기지국 있는 곳에 단말이 오면 채널 스캐닝을 시작함
3) authentication & association
암호 인증 및 연결
4) data transfer

power management
-power saving system
=> 데이터를 주고받지 않을 때, 일정시간 동안 sleep
-adaptive psm (주로 사용)
-static psm ( 잘 사용하지 않음)
-sleep
: 끄기 직전 mode, 배터리 사용량 낮음
- awake
: 켜져 있는 mode, 배터리 사용량 높음

rate adaptation
가까우면 신호를 빠른 속도로, 멀면 신호를 느린속도로
(멀어질수록 낮은 속도로 통신함, 거리가 멀수록 에러가 잘 나기 때문에)
(기지국에서 떨어진 거리에 따라 속도를 다르게)

# data[].attributes.body
4. Cellular System
(1) Cellular, Wireless LAN 차이점
* Cellular
- 넓은 범위 사용 가능
- 글로벌 로밍
- 구독 기반
- 라이센스가 있음

* Wireless LAN
- 국부 범위 사용 가능
- Handoff나 로밍 불가
- 이동성 제공X, 핫스팟 내에서만 사용 가능
- 누구나 쓸 수 있는 주파수 대역

(2) Cellular 개념
- 거리에 따라 transmit power 감소
- 기지국으로 불리는 수많은 저전력 송신기 사용
- 인접한 셀은 주파수가 다름 (간섭이 일어나지 않을 정도의 거리는 주파수 재사용, frequency re-use)
- 각각의 cluster는 N개의 셀로 구성
(N값이 크면 간섭이 일어날 수 있는 거리가 멀기 때문에 노이즈가 적음. 그러나 주파수를 나눠쓰기 때문에 쓰는 주파수가 작음.
N값이 작으면 간섭이 일어날 수 있는 거리가 가깝기 때문에 노이즈가 많음. 그러나 쓰는 주파수가 커서 더 많은 사용자들이 통신할 수 있음)

(3) Cell 구조 - 셀 크기
* 크기가 큰 경우
- 기지국과 단말기 사이의 거리가 길어, 강한 신호를 보내야 한다.
- 기지국이 고장나면 전체 지역 불통
- 1MHz/person

* 크기가 작은 경우
- 기지국과 단말기 사이의 거리가 짧아, 강한 신호 보낼 필요 X
- 기지국 하나가 고장나도 나머지 지역은 통신 가능
- 기지국을 많이 설치해야 하므로 서비스 공급자의 많은 돈이 필요
- 100MHz/person (frequency re-use) : 셀이 작으면 작을수록 한 사람당 쓸 수 있는 주파수가 큼(Higher capacity)

(4) Handoff
- 단말기가 연결된 기지국의 서비스 공간에서 다른 기지국의 서비스 공간으로 이동할 때, 다른 단말기가 다른 기지국의 서비스 공간에 할당한 통화 채널에 동조하여 서비스가 연결되는 기능

* Hard handoff : 새 연결이 설정되기 전에 이전 연결이 끊어짐 (Break-before-make)

* Soft handoff : 연결이 끊어지기 전에 새 연결이 설정됨 (Make-before-break)

5. LAN & WLAN
(1) LAN (Local Area Network)
<Bus/Tree>
- 길이에 제한이 있어서 ‘Repeater'라고 하는 것을 이용 (신호를 증폭해서 나머지 노드에 전달)
<Star>
- Hub라고 불리는 중앙 노드에 각각이 직접적으로 연결됨
<Hub, Repeater의 차이점>
* Hub
- 여러 개의 포트를 가짐 (일반적으로 8~24개)
- 멀티 포트 리피터로 불림
- 신호를 받아 증폭한 후, 모든 포트로 전송
* Repeater
- 2개의 포트 (하나는 수신용, 하나는 송신용)

<MAC(Medium Access Control)>
- Bus의 경우, 한 노드가 신호를 보낼 때, 다른 노드가 같이 신호를 보내면 충돌함
- 가장 효율적인 방법 : contention (random access)

<Bridge>
- 주소를 파악하여 충돌을 더 잘 피함
* Bridge, Switch 차이점
- Bridge의 경우, 한 물리적 네트워크에서 다른 물리적 네트워크로 L2 프레임을 전달하는 장치이며 LAN을 동일한 프로토콜을 사용하는 다른 LAN에 연결해 사용
- Switch의 경우, 프레임이 도착하면 대상 주소를 검색하고 필요한 연결로 프레임을 전달하며 고성능 인터페이스 브릿지로 불림 (많은 수의 인터페이스를 가짐)

(2) WLAN (Wireless LAN)
- 방, 건물, 캠퍼스 등 직경 제한
- 특별한 권한이나 라이센스가 필요하지 않음
- 일반적으로 네트워크 서비스 공급자가 아닌 개인이 운영
- 두 가지 전송 기술 존재 (Infrared transmission, Radio transmission)
- 두 가지 모드 존재 (Infrastructure network mode, Ad-hoc network mode)

* Radio transmission
- 일반적으로 2.4GHz 및 5GHz의 주파수 사용 (누구나 사용 가능)
- 벽을 통과할 수 있어 더 넓은 지역 커버 가능

* Infrastructure network
- 모바일 노드 간의 직접적인 통신 x
- 노드와 액세스 포인트 간에 통신이 이루어짐
- AP는 유선 테느워크에 대한 브릿지 역할도 수행

# data[].attributes.body
Cellular

넓은 지역에서 활용

기지국이 바뀌어도 끊어지지 않음

유로

주파수를 활용하여 안정적

WIFI

좁은 영역

이동성x

누구나 사용 가능한 대역

셀룰러 시스템 : 셀을 활용하는 시스템

셀 : 기지국의 통신 영역

셀이 겹칠 때 두 셀의 주파수 간섭이 발생할 수 있으므로 주파수를 다르게 함

frequency re-use : 충분히 범위가 떨어지면 다시 같은 주파수 사용

n cluster : n이 커지면 간섭이 낮아짐 / 작으면 하나당 주파수가 커짐

smaller-sized cell(대도시)

좁은 범위이기에 배터리 소모 작음

기지국 하나가 이상이 생겨도 괜찬음

하나당 사용가능한 주파수 큼

기지국을 많이 설치해야 하니 돈이 많이 듬

Handoff : 통신 중 기지국 변경

3G, 3GPP, 3GPP2

MIMO : 안테나 수를 늘려서 전송속도를 높힘

Beam-forming 수신지 방향을 예측해서 전송

LTE-A : 안테나가 더 많은 MIMO, 다양한 크기의 cell활용

5장

LAN (local area network)

한 노드에서 쏘면 모두가 받음, 동시에 통신 불가능

Bus : 리피터로 버스와 버스를 연결해서 증폭

스타 : 허브 사용

CSMA/CD : 누가 사용중이면 중지, 사용안할때 보내기 / 알고리즘을 통해 순서 정함

Bridge : 주소를 파악해서 충돌 방지

Switch : 포트를 여러 개해서 동시에 사용

WLAN
Infrastructure 방식
1. synchronization : 동기화를 위해 정보를 계속 전송
2. channel scanning : passive/active 주변의 기지국 찾ㄱ;
3. authenticatiom : 암호
4. association : 최적의 AP와 접속
5. data transfer

# data[].attributes.body
cellular
- 넓은 지역 커버
- 기지국이 바뀌어도 연결이 끊어지지 않음
- 회사에게 돈을 내고 사용
- band로 안정적 통신

vs

wifi
- 좁은 영역
- 벗어나면 끊김(이동성 x)
- 기지국만 사면 사용 가능
- 누구나 쓸 수 있는 대역 사용

[4장] Cellular Systems
cellular: cell을 활용한 system
cell: 한 기지국과 그 통신 영역
cell들의 경계에서 두 cell의 주파수가 같다면 간섭이 일어나기 때문에 인접한 cell들은 주파수를 다르게 함
frequency re-use: 충분히 떨어져 있으면 같은 주파수를 다시 사용
n cluster -> n이 크면 간섭이 적지만 n이 작으면 한 셀 당 할당되는 주파수가 커짐
smaller-sized cell
- 지역이 좁기 때문에 세게 쏠 필요 없어서 배터리가 적게 든다.
- 기지국 하나가 고장나도 피해 범위가 적음.
-  cell이 작을수록 한 사람당 사용가능한 주파수가 커짐
- 기지국을 많이 지어야 하기 때문에 돈이 많이 든다.

handoff: 통신 중에 한 기지국에서 다른 기지국으로 이동 (이동하면 그 기지국에서의 정보를 못 얻기 때문에 옆 기지국이 받아서 넘겨줌)
soft / hard handoff
방법: BSS -> BSS + HM -> TTT

3G
3GPP(GSM)
- HSPA: HSDPA / HSUPA
- HSPA+

MIMO: 안테나 개수를 늘려 전송 속도 높임

Beam-forming: 수신지의 방향을 예측해서 그 방향으로 전송

- LTE: packet only system (비계층적)

4G
LTE-A
- 다양한 크기와 환경의 cell 사용
- Relaying: 멀면 속도가 느린 점을 해결하기 위해 중간에 중계기를 둠
- Femto cell: 기지국의 서비스를 받지 못하는 곳도 femto cell 기지국을 사면 core network에 접근 가능

[5장] LAN & WLAN
LAN(Local Area Network) 유선
- Bus / Tree
한 노드에서 다른 노드로 보낼 때 그 안에 있는 모든 애들이 듣게 됨, 동시에 보낼 수 없음(충돌)
Repeater: bus들을 연결(2개씩만), 받는 즉시 증폭해서 다른 bus에 전달

- Star
Hub: 여러 개 한번에 연결 가능

- MAC(Medium Access Control)
contention: 보내다가 충돌이 일어나면 감지해서 중지하고 해결
CSMA/CD:

CSMA: 함께 쓰는 누군가 지금 사용하고 있는지 확인.

CD : 충돌이 일어나면 멈추고 jam signal 전송

binary exponential back off algorithm: 충돌난 노드들 중 누구를 먼저 처리할건지(순서)

-Bridge: 주소를 파악해서 전달할 필요 없으면 무시
-Switch: 주소를 보고 해당 수신자에게만 전송, 여러 개 동시에 가능

Wireless LAN
infrastructure network
1. synchronization: 동기화를 위해서 자신의 정보를 주기적으로 전송
2. channel scanning: passive/active 주변에 어떤 기지국이 있는지 찾기
3. authentication: 암호 인증
4. association: 단말을 기지국에 연결
5. data transfer
IEEE 802.11 Standard

Power Management
- Power Saving Mode: 데이터 주고받지 않을 때 일정 시간 동안 거의 끈 것처럼 sleep
Adaptive PSM: 일어나면 자는 동안에 왔던 data 보내주면 안자고 받다가 tail-time 동안 새로운 거 안 오면 다시 sleep

Rate Adaptation(dynamic rate shifting)
가까우면 신호가 세기 때문에 빠른 속도로
멀면 신호가 약하기 때문에 천천히

배운 점: LTE나 wifi는 매일 써왔지만 원리와 동작 방법은 처음 배우게 되어 흥미로웠다.

# data[].attributes.body
4강 Cellular Systems

무선 인터넷 연결 방법

1. Cellular Systems

넒은 지역

로밍, 기지국이 바뀌어도 연결이 끊겨지지 않음

회사에서 구독 → 안정적

VS
2.  Wifi

방, 사무실 등 가까운 위치

한 기지국 안에서 사용 → 이동성 X

누구나 쓸 수 있는 주파수

Cellular Systems

기지국과 그 안에 단말들이 통신할 수 있는 영역 = cells

cell들이 연결된 네트워크

기지국은 유선 연결 → 외부 신호를 단말이 받아 연결

경계부분은 간접 문제 때문에 인접한 셀의 주파수를 다르게 함

frequency re-use

충분히 떨어진 거리에서는 같은 주파수 사용

7 cell cluster: 노이즈가 적음 but 주파수가 적음

4, 3 cell cluster: 노이즈가 심함 but 주파수가 커서 더 많은 사용 가능

cell Structure

1. One big

기지국에서 멀어질수록 단말의 신호 더 강하게 쏴야함

하나가 고장나면 모든 통신 불가

700명이 있다고 가정할 때 1MHz/person

VS
2. cell 100 clusters

더 많은 사람 서포트 가능

더 높은 비용

700명이 있다고 가정할 때 100MHz/person

Handoff

통신 중에 다른 기지국으로 이동하는 것

통신이 연속적으로 이루어질 때 자연스럽게 연결해줘야 함

Soft Handoff → 지연이 없음, 끊기기 전에 만들어짐 (Make- before -break)

Hard Handoff → 끊어진 후 새로 만들어냄 (Break- berore-make)

일정시간동안 기다려보고 커진 값이 유지가 된다면

Cellular Generations

1G - 목소리만을 전달하기 위한 통신, 아날로그

2G - 디지털, SMS, 짧은 데이터 전송

TDMA: GSM, 유럽 표준

CDMA: qualcomm

2.5G - packet-switched

3G

글로벌 로밍

멀티미디어

2 Mbps

packet-switched

3GPP family

HSPA

MINO: 안테나 기법(수를 늘림)

Beam-forming: 수신지의 방향 예측

LTE

4G

LTE

LTE -A

진정한 4세대

MINO

다양한 cell

Relaying: 중계기를 두어 멀리 있는 단말에 빠르게 전송, 외부의 기지국과 연결

Femto cell: 기지국의 서비스를 받지 못하는 곳에 있을 때 기지국의 유선전화망을 통해서 인터넷을 연결해 사용

1Gbps

5G

전송속도 10Gbps

IoT

5강 LAN & WLAN

LAN

BUS / Tree

Repeater: 포트 2개를 사용하여 버스와 버스 연결

Star

Hub: 포트가 많음

MAC

동시에 데이터 전송을 보낼 수 있도록 한 방식

Contention: 보내고 - 충돌이 일어나면 멈추고 - 어떻게 충돌을 회피할까

CSMA/CD

데이터를 누가 보내고 있으면 기다리고 누가 보내지 않으면 데이터를 전송 → 누가 사용하고 있는지 check

충돌이 일어날 때 보내고 있는 노드 중단

binary exponential back off algorithm

충돌이 일어날 때 노드의 순서를 정하는 알고리즘

Bridge

주소를 파악하여 통신량 조절

2개의 LAN연결

Switch

주소를 파악하며 동시 전송 가능 → 효율 좋음

포토가 여려개

Wireless LANs

infrared transmission

Radion transmission: 누구나 쓸 수 있는 주파수, 벽을 통과, 주파수 제어

infrastructure network: 기지국이 있음

Ad-hoc network: 기지국이 없음, 재난상황에서 사용

Basic Operation Procedure

1. Synchronization: 주기적으로 비콘 신호를 보내서 통신

2. Channel Scanning: 주변에 있는 기지국을 찾는 것 → 더 좋은 신호를 찾음

Passive scanning: 수동적으로 기다림

Active scanning: 채널을 바꿔가며 빠르게 찾음 → 최근 많이 사용

3. Authentication & Association

인증 + 연계

4. Data Transfer: 데이터 전송

802.11-Protocol Layers

802.11-Physical layer

802.11 - MAC

우선순위를 통한 충돌방지: IFS - SIFS - PIFS - DIFS

CSMA

Power Mangement

power saving modes

Awake: full power

Sleep: 일정한 시간 후 깨어남

Adaptive mode

Rate Adaptation

멀리 있으면 신호가 약함 - 낮은 속도로 통신

IEEE 802.11 표준

1. IEEE 802.11b

2. IEEE 802.11g

3. IEEE 802.11a

4. IEEE 802.11n

5. IEEE 802.11ac

6. IEEE 802.11ax : 기지국이 많을 때 최대 속도로 통신

-> 안테나 & 모듈레이션 기법을 통해 속도 빨라짐

# data[].attributes.body
[4강]
cellular
-넓은 지역 커버
- 기지국이 바뀌어도 연결이 끊어지지 않음
- 유료

wifi
- 좁은 지역
- 벗어나면 끊김
-  무료

cellular : cell을 이용한 시스템
cell : 하나의 기지국 통신 범위, cell들 간의 간섭을 방지하기 위해 인접한 cell은 주파수를 다르게 사용

7cell cluster : 노이즈가 적다
3cell cluster : 노이즈가 크지만 주파수가 커서 더 많은 사용자들이 통신을 할 수 있다

cell size가 작을수록
- 배터리 소모가 적다
- 한개의 기지국이 고장나도 다른 기지국으로 커버 가능
- 초기 비용이 많이 듬
- 한사람당 사용할 수 있는 주파수가 작다.

handoff: 통신 중 한 기지국에서 다른 기지국으로 이동하는것
soft handoff(이동 중 지연이 X)
hard handoff(이동 중 지연 O) // 지형을 고려하여 선택할것

2세대
TDMA(GSM)
CDMA

3세대
3GPP
3GPP2
HSPA - HSDPA(다운)/HSUPA(업)
MIMO: 안테나 수를 늘려서 전송속도를 높임
Beam-forming: 수신기의 위치를 예측, 그 방향으로 전송

4세대
다양한 크기의 cell, 환경을 사용
relaying: 거리에 따른 속도가 느려지는 것 -> 해결을 위해서 중계기를 사용
femto cell: 집에 와이파이를 통해 통신

[5강]
LAN
bus/tree
한 노드가 보내면 안의 다른 노드도 다 듣게 됨.
- repeater를 통해 노드의 길이를 확장

star
- hub: 는 여러개의 포트를 가짐, 신호를 받으면 모든 포트로 전송한다.

MAC
- contention: 데이터 전송 중 충돌이 일어나면 감지해서 중지하고 해결

CSMA: 함께 쓰는 사용자가 현재 사용중인지 확인
CD: 충돌이 일어나면 멈추고 jam signal 전송
binary exponential back off: 충돌난 노드들 중 누구를 먼저 처리할지 순서를 정하는 역할

bridge: 주소를 파악해서 전달
switch: 주소를 보고 전달(비쌈)

Wireless LANs
infrastructure network
1. synchronization: 자기의 정보를 주기적으로 전송
2. channel scanning(Passive/Active): 주변에 어떤 기지국이 있는지 찾는것(수동/능동)
3. authentication& association: 단말을 기지국 데이터 베이스에 넣고 서비스
4. Data transfer: 기지국을 통해 데이터 전송

IEEE802.11 standard
- physical layer: 신호 부호화, 복호화, 전송, 수신
- Mac layer: 데이터 오류 감지

power Management: 배터리 닳는 것 방지(PSM, data를 주고받지 않을때 sleeping 모드로 전환)

adaptive PSM

rata adaptation: 가까이 있을수록 빠른 속도로 통신

IEE 802.11 standards

느낀점
통신 시스템과 그 원리에 대해서 처음 배워보는 것이라 흥미로웠다. 실생활에서 매일 쓰던 스마트폰이 이렇게 복잡한 시스템을 거쳐 정보를 수신하고 보내는지 알 수 있어서 신기했다.

# data[].attributes.body
<4강> Cellular Systems

Cellular System :

넓은 지역 커버하기

유료

안정적인 주파수

Wireless LAN System

wifi

비교적 좁은 지역 커버하기

무료

Cellular : cell을 활용하는 시스템

Cell이란

기지국과 그 안의 단말들이 통신할 수 있는 영역

셀들간의 주파수가 같으면 간섭이 일어나 인접한 셀들의 주파수는 다르게 해야함.

충분한 거리가 있는 셀들 사이에서는 다시 같은 주파수 사용 가능（7 cell cluster 등)

Handoff (연속성 기능)

soft handoff ( cell 사이 이동 중 지연 없음 )

hard handoff ( cell 사이 이동 중 지연 있음 )

2세대 (2G cellular systems)

TDMA : 데이터 통신에서, 하나의 중계기에 여러 사용자가 접속하여 동시에 데이터를 송수신 할 수 있게 해주는 기술이다. 동일한 주파수를 작은 시간들로 나눠서, 사용자는 자신에게 주어진 시간에 주파수를 독점하게 된다.

CDMA : 다중접속

3G Transitional

3GPP family

HSPA (high-speed packet access)

- HSDPA ( 기지국에서 단말기로 데이터를 전송규격 개선 )

- HSUPA ( HSDPA에서 업로드 속도를 증가시킨 규격 )

MSC :

VLR

HLR

SGSN

IP Network

GGSN

Femto cell

<5강_1>

LAN & WLAN

( LAN )

BUS/Tree

Repeater :

- segment와 segment 딱 두 개만 연결

Hub:

- 포트가 많음

- 연결된 한 기기에서 허브로 정보를 보내면 허브에서 그 정보를 다른 기기에 뿌림

MAC

- 한 기기가 보낼 때 다른 기기에서 정보를 보낼 때 충돌이 일어나는데

이를 해결하기 위한 방법

- CSMA/CD : MAC protocol

- Ethernet : LAN technology

Bridge : 충돌이 덜 일어나게 하는 디바이스

Switch : 정보를 연결된 모든 포트에 뿌리지 않고 지정된 기기에만 전달

( WLAN )

좁은 지역에서 사용 가능함

Radio transmission, Infrastructure network mode를 주로 사용

Radio transmission : 누구나 쓸 수 있는 주파수 (가까운 지역에서 사용, 벽을 통과함)

Infrastructure : 벽을 통과하지 못함

Infrastructure network : 기지국이 있음

Ad-hoc network : 기지국이 없음 ( 정보 소실이 일어날 수 있음 )

Sychronization

- Timestamp : 단말들이 AP 시간으로 sink를 맞추게 함

- Beacon interval in milliseconds (Beacon 주기)

- SSID (ID를 알려줌)

- channer number (채널 번호)

Channel Scanning

- Passive scanning (한 번 신호를 보내고 기다림, 낭비가 심함)

- Active scanning (신호를 보내고 지정된 시간 안에 연결할 기지국을

찾지 못하면 다른 기지국을 찾음)

MAC : 충돌이 일어났는지 확인하는 프로토콜

- SIFS ( 조금 기다림 ) : 우선순위

- DIFS ( 많이 기다림 )

<5강_2>

power saving mode ( = sleeping mode)

- Static PSM

- Adaptive PSM (주로 쓰임)

- Awake : fully powered

- Sleep

Rate Adaption ( = dynamic rate shifting )

- 기지국에서 떨어진 거리에 따라 측도를 다르게 함

# data[].attributes.body
< 4강 – cellular system >

* 개념

- 간섭 문제 해결하기 위해 인접한 셀의 주파수 다르게 함

* 구조

- frequency re-use

- n개의 셀로 구성된 클러스터 : n이 적으면 간섭이 있을 수 있지만 더 많은 사용자들이 사용할 수 있음

- 셀이 작을 수록 한 사람당 서포트할 수 있는 주파수 높아짐

* handoff

- 한 기지국으로부터 다른 기지국으로 전달 (자연스럽게 통신 연결)

- hard handoff / soft handoff

* 셀룰러 제너레이션

- 1g: 목소리만 전달

- 2g: 디지털 시스템, 셀룰러 보급화, sms, TDMA(win)/CDMA

- 2.5g

- 3g: 보이스, 데이터, 영상 전달 -> universal global roaming / HSPA,LTE

- 4g

- 5g

*MIMO/Beam-forming

- MIMO: 무선 통신 용량 높이기 위한 스마트 안테나 기술

- Meam-forming: 수신지가 있는 방향으로만 신호 쏨

* lte

- femto: 펨토셀 기지국 사서 인터넷 연결해서 기지국의 core network로 휴대폰 사용 가능

* 5g

- 속도 매우 빨라짐

- 동시 커넥션 늘어남

- 다양한 어플리케이션 활용 가능

< 5강 – LAN&WLAN >

* LAN topologies

- bus / star/ ring / mesh / tree

- bus: repeater(받는 즉시 신호 증폭) 써서 버스와 버스 연결 / hub:포트 많음, repeater과 비슷

- star

- mac: contention 방식 가장 효율적

- bridge: 충돌 덜 일으키게 함

- switch

* wireless lan(wifi)

- 넓은 지역은 커버 못함

- radio transmission: 우리가 많이 씀 / 2.4, 5헤르츠

- ad-hoc: 기지국 없음, 재난상황 때 많이 씀

* Synchronization

- 채널 정보 줌

* channel scanning

- 주변에 어떤 기지국 있는지 찾음

- passive 방식

- active 방식

* protocol functions

- physical layer

* csma : 지국이 매체를 사용하려고 시도하기 이전에 매체를 감지하게 되면 충돌의 기회를 줄일 수 있음

* csma/cd: csma + 충돌 처리하는 절차

* csma/ca: IEEE 802.11 무선 LAN(또는 무선 Ethernet)에서 사용하는 프로토콜

*power management

- 거의 꺼놓은 것처럼 배터리 쓰지 않는 것

- static / adaptive 방식

* rate adaptation

- auto rate selection protocol

# data[].attributes.body
Chap 4
Cellullar System
넓은 지역을 커버
기지국을 바꿔도 연결이 끊어지지 않음
속도가 빠르다
돈을 내고 사용
구독 기반
안정적으로 통신이 이루어짐
Wireless LAN System
coverage가 좁다
handoff roaming 안됨
이동성을 제공하지 않는다
돈을 내지 않고 사용
Cellular Concept
cell: 기지국과 그안에 있는 단말들이 통신 할 수 있는 영역
간섭이 일어나기 때문에 인접한 셀의 주파수를 서로 다르게 함
충분히 먼 거리에서는 간섭이 일어나지 않기 때문에 동일한 주파수를 재사용 할 수 있음
7cell cluster 노이즈가 적다.
4cell cluster
3 cell cluster 노이즈가 클 수 있다. 주파수가 훨씬 커서 더 많이 사용자들이 통신을 할수 있는 장점이 있음
cell size
작은 사이즈의 셀 구조
장점:
더 높은 용량
더 많은 사용자 수
전송전력이 적음
기지국 하나가 고장이 나도 나머지 지역에서 통신 가능
문제점:
비용이 많이 듬
인구가 적으면 셀도 적다
Hand off
셀을 넘어갈 때 통신이 끊어지지 않도록 해야함
hard hand off: 다른 셀로 넘어가기 전에 이전의 연결이 끊어짐
soft hand off: 연결이 끊어 지기 전에 새로운 셀과 연결됨
Handoff triggering Strategies

Cellullar System
디지털 시스템
2G:
SMS
TDMA
CDMA: Qualcomm
GSM

3G: 글로벌 로밍
3GPP
3GPP2

Chap 5

bus/tree
repeater 사용

star
hub를 사용

repeater: 두개의 포트 가짐, 충돌이 일어나서 동시에 신호를 보낼 수 없음
hub: 여러개의 포트를 가짐, 신호를 받으면 모든 포트로 전송

MAC: 충돌을 해결하는 방식
가장 효율적인 방법 -->contention
CSMA/CD, Ethernet
전송중에 충돌을 감지하면 전송을 중단하고 신호를 보낸다
무작위로 숫자를 골라서 숫자가 작은 것 부터 먼저 전송
또 다시 충돌이 일어나면 2의n승으로 늘어나면서 숫자를 고름
16번 충돌이 일어나게 되면 전송이 중단됨

Bridge
주소를 파악하여 전송하기 때문에 충돌이 덜 일어남
포트가 두개

Switch
동시에 전송이 가능
포트가 여러개

Wireless LANs
좁은지역만 커버가 가능

infrared transmission
Radio transmission -->우리가 보통 사용하는 것
누구나 사용할 수 있는 주파수 대역을 사용
전송 세기에 제한을 받음
벽을 통과 할 수 있음

infrastructure network mode --> 보통 사용하는 것
기지국이 있음
Ad-hoc network mode
기지국이 없음
재난상황에 쓸 수 있는 구조

Basic Operation Procedure
1. Synchronization
2. Channel Scanning: 주변에 어떤 기지국이 있는지 찾는것
Passive scanning: 수동적으로 기다림
Active scanning: 채널을 바꿔가며 주변에 있는 모든 AP를 검색
3. Authentication & Association
4. Data Transfer

MAC
IFS
SIFS: 가장 짧은 대기 시간
PIFS
DIFS: 가장 기 대기 시간
짧을 수록 높은 우선순위를 가진다.

# data[].attributes.body
< 4강 >
- Cellular System
: 넓은 지역을 커버함
커버리지 넓음
roaming,handoff  -> 사람이 움직여도 연결이 끊어지지 않게 서비스 함
통신사에 돈 내고 사용
- wifi
: 방, 사무실 같이 가까운 지역
커버리지 좁음
roaming,handoff X -> 한 기지국 안에서 씀
돈을 주고 사지 X / 누구나 쓸 수 있는 주파수 대역

[ Cellular ]
- 셀을 활용하는 시스템
- 경계 부분에서의 간섭이 생김(인접한 셀) -> 주파수 다르게 설정
- Frequency re-use : 같은 주파수를 써도 될만큼 충분한 거리가 있을때다시 그 주파수를 써도 된다. (거리가 멀면 멀수록 좋다)
- cell size
: 셀이 작으면 작을수록 잘게 쪼개면 쪼갤수록 한 사람당 서포트 할 수 있는 주파수 크다
transmission power가 적게든다
좀 더 강건하다
- Handoff : 통신중에 한 셀로 부터 다른 셀로 서비스 이동하게 되는 것
soft handoff) Make-before-break / 통신이 연속적으로 이루어지게 함
hard handoff) Break-before-make

MIMO : 안테나 개수를 늘린거
Beam-forming : 가까이 있는 애들은 잘들림 멀리 있는 애들은 신호가 약해져서 잘 안들린다 -> 이문제 해결 -> 수신지의 방향 예측, 그쪽으로만 쏜다!
Relaying : 가장자리에 있는 노드는 전송속도가 좋기 때문에 많은 데이터를 보낼 수 있는 반면 멀리 있으면 속도가 느림 -> 문제 해결 -> 중계기를 둬서 중계를 함
Femto cell : 집에 와이파이를 가지고 통신하는 것

< 5강 >
LAN(Local Area Network,유선) - 한 노드가 보내는 것을 안에 있는 모든 노드가 함께 듣는다
LAN Topologies - Bus(*), Star(*), Ring, Mesh, Tree(*), Point-to-Point
Bus/Tree : repeater(연결해주는거 , 신호 뿌림)
Star : 동시에 보내면 충돌 -> 해결  -> MAC

Bridge : 주소 확인 -> 무시가능 (조금 더 충돌을 덜 일어나게 하는 똑똑한 디바이스)
Switch : 주소 확인해서 필요한 곳에만 전달 /동시 전송 가능

WLAN(Wireless Local Area Network,무선) - wifi
: 넓은 지역 커버 불가능
Infrared transmission - 실제 잘 안씀, 벽 통과 X
Radio transmission - 우리가 쓰는거, 벽 통과 O
Infrastructure network - 기지국 통해서 통신
Ad- hoc network - 기지국 X, 자율적 IBSS 만들어서 통신

Synchronization : timestamp-동기화
Channel Scanning
: Passive scanning - 비콘 신호 올때까지 기다림
Active scanning - 채널에 물어보고 답장 X -> 사용중X
Authentication & Association : 정보입력 ->  연결절차

IEEE 표준 사용

Power management
: 배터리가 중요 / 배터리가 빨리 닳는 문제 해결
- static PSM
- Adaptive PSM
Awake : 켜져있음. 안쓸때도 배터리 사용
Sleep : 끄기 직전 모드 -> 배터리 사용량 낮음
Rate Adapatation
: Ap와 Ms 사이의 거리 증가함에 따라 신호 강도는 현재 데이터 속도를 유지할 수 없는 지점까지 감소

# data[].attributes.body
[4강]
-셀룰러 : 넓은 지역, 기지국이 바뀌어도 끊어지지 않음, 주파수 활용->안정적
-와이파이 : 가까운 지역, 이동성 제공X,

-셀룰러
셀을 활용하는 시스템, 기지국이 신호를 쐈을 때의 범위(원), 셀 구조로 이루어진 네트워크
기지국은 유선으로 연결됨, 외부로부터 도는 데이터를 받아서 단말에 넘겨줌, 단말이 전송하는 데이터를 기지국이 받아서 유선망으로 보냄
인접한 셀의 주파수를 다르게함(경계 부분에서의 간섭 문제 해결)
충분히 떨어진 지역에서는 같은 주파수를 씀(frequency reuse)
7cell cluster 는 노이즈가 적음, 주파수를 7이서 나눠가짐
3cell cluster 는 노이즈가 클 수 있지만, 하나당 주파수가 커서 더 많은 사용자들이 통신 가능
한 cell이 크면 transmission power 가 강해야함.
한 cell 이 작으면 배터리가 적게 들고, 기지국 하나가 고장나도 괜찮, 많이 설치해야하니까 비용 많이듦.
"Higher capacity"  셀이 작을수록 한사람당 서포트할 수 있는 주파수가 커짐(비용多)
인구가 많은 대도시에서는 셀을 작게해서 문제 해결
Handoff : 전화통신 중에 다른 기지국으로 이동 가능(연결)
soft handoff(make-before-break)
셀룰러 시스템 : 3G ip 네트워크 방식으로, 4G
3G 최종 목적 : 완벽한 글로벌 로밍
3GPP, 3GPP2
MIMO:안테나 기법->전송속도 향상
Beam-forming : 수신지의 방향 예측해서 쏘기->속도 향상
LTE : 계층이 아닌 동등한 구조,
LTE-A : 안테나가 더 늘어난 MIMO , 셀 사이즈의 다양화,
Femto Cell : 기지국 유선전화망을 통해서 인터넷 연결, core 망으로 들어가게 되면 c셀룰러 폰 쓸 수 있음
5G : 속도 빨라짐

[5-1장]
유선랜-무선랜
-유선랜
버스형 :  길이에 제한->리피터로 버스와 버스 연결->버스가 확장되는 효과, 받는 즉시 증폭
스타 : 허브 사용
동시에 전송 x -> MAC 은 충돌감지하고 멈추고 회피 (EX. 이더넷)

CSMA/CD : 누가 사용안하면 보내고 충돌일어나면 보내는거 중단, binary exponential back off 알고리즘에 의해
Bridge : 주소 파악해서 충돌을 덜 일어나게
Switch : 포트가 여러 개, 동시에 전송 가능

-infrastructure 와이파이 동작 절차
-synchronization : AP는 주기적으로 비비콘 신호 보냄
-channel scanning
-authentication and association
-data transfer

[5-2장]
power management
power saving : 데이터를 보내거나 받지 않을 때 거의 꺼놓은 것처럼
adaptive : 비콘을 받고 데이터가 없으면 sleeping 모드, 그 사이에 데이터가 발생하면 저장해놓고 있음, tail time 안에 데이터가 오면 tail time 연장

IEEE 802.11b
IEEE 802.11g
IEEE 802.11a
IEEE 802.11n
IEEE 802.11ac
..
IEEE802.11ax
와이파이도 표준이 다양하게 있음. mimo라고 불리는 안테나 사이즈, 모듈레이션 기법이 발전->속도 빨라짐

# data[].attributes.body
Ch4. Cellular System

1. Cellular System

넓은 지역 커버

기지국을 바꿔도 연결이 끊어지지 않음(global roaming)

빠른 속도

통신사에 돈을 내고 사용하므로 안정적으로 통신을 이용

2. Cellular

기지국과 그 안에 있는 단말들이 통신하는 것이 Cell

이러한 Cell 들이 모여있는게 Celllular

인접한 셀을 주파수를 다르게 하여 경계에서 간섭이 일어나지 않도록 함

frequency re-use

일정 수준 이상 떨어져 있으면 주파수를 재사용

7cell vs 3cell → 3cell은 노이즈가 많지만 많은 사용자가 쓸 수 있음

cell size

cell size가 크면 한 사람당 쓸 수 있는 주파수가 작음, 인구가 적을 때 유리

cell size가 작으면 한 사람 당 쓸 수 있는 주파수가 큼, 많은 사람을 커버할 수 있음, 비쌈

Handoff

한 기지국으로부터 다른 기지국으로 넘겨주는 역할

soft Handoff: 지연이 없음, make-before-break

hart Handoff: 지연이 있음, break-before-make

1G ~ 5G로 발전

MIMO: 안테나 기법

Beam-forming: 수신지의 방향을 예측해서 신호를 쏨

LTE: 트리 구조를 대등한 구조로 전환

Femto cell: 집의 wifi와 통신하는 것과 비슷, Femto cell의 기지국을 사서 core network에 연결

Ch.5 LAN&WLAN

1. LAN

LAN Topologies: Bus, Star, Ring, Mesh, Tree, Point-to-Point

Bus/Tree: repeater를 써서 bus와 bus를 연결→ bus가 확장됨

star: hub를 통해 확장

repeater vs hub → 2개 vs 여러개

MAC

round-robin, reservation

contention이 가장 효율적 → 충돌을 감지해서 회피

CSAM/CD

Bridge: 주소를 파악하는 repeater

switch: 주소를 파악하는 hub

2. WLAN(wifi)

적은 지역 커버, 무선

radio transmission: ISM(2,4 GHz, 5GHz), 벽을 통과함

Infrastructure network

기지국을 통해서 통신

BSS가 유선으로 연결되어 통신

Synchronization: 주기적으로 비콘 신호를 보내서 통신

Channel scannig: 어떤 기지국이 있는지 찾음

Passive scanning: 수동적으로 기다림

Active Scanning: 주변에 어떤 기지국이 있는지 찾음

Authentication & Associaton: 인증을 통해 단말을 기지국에 인증하여 통신

Data Transfer: 기지국을 통해 데이터 전송

IEEE 표준을 사용

Power Management: wifi는 배터리가 중요해서 파워에 대한 표준을 정의함, 배터리를 거의 사용하지 않는것처럼 해서 배터리를 아낌

Static PSM

Adative PSM

Rate Adaptation: 거리가 가까우면 빠른 속도로 통신하고 멀리 있으면 느린 속도로 통신

# data[].attributes.body
AIoT 4강

Cellular System

- 광범위한 지역 범위

- 글로벌 로밍 (기지국이 바껴도 사용 가능, handoff기능)

- 차량 속도, 아주 빨리 이동해도 사용 가능

- 회사에 돈을 내고 구독형식으로 사용

- 특정 통신 주파수 사용

Wireless LAN System

- 좁은 지역 범위

- handoff 없음, 기지국이 바뀌면 새로운 것에 따로 연결

- 구독형식X

- 아무나 사용 가능한 주파수 사용

Cell 구조

- 인접한 cell이 같은 주파수를 사용하면 간섭이 일어나므로 다른 주파수를 사용

- 충분히 멀리 있는 cell에서는 동일한 주파수를 재사용 할 수 있도록 함

다수의 소형 Cell구조 장/단점

- 기지국 설치 비용 증가

- 하나의 기지국에 문제가 생겨도 다른 지역들은 문제가 발생하지 않음

- 빠른 속도로 많은 사용자가 사용 가능

(하나의 큰 cell구조를 사용하면 기지국 설치 비용은 적지만, 사용 가능한 사람이 줄고 속도가 매우 낮으며 멀리 있는 사용자는 배터리가 많이 듬)

Handoff(중요)

- 사용 중 각 cell의 경계를 통과해 다른 셀로 넘어갈때 새로운 기지국의 주파수를 할당하는 것

Hard handoff: 새 주파수를 할당하기 전에 이전 연결이 끊어지는 것

Soft handoff: 이전 연결이 끊어지기 전에 새로운 주파수가 할당되는 것

1G cellular systems

- 1980년대 도입, 보편적으로 보급되지 않음

- 무선전화, 소리만을 전달

2G cellular systems

- SMS문자 서비스 가능

- TDMA(GSM), CDMA(IS-95) 두가지 방식 사용 (나중에는 TDMA방식만 사용됨)

CDMA(IS-95)

- 한국에서 주요 성공, 퀄컴의 최초 CDMA기반 cellular

TDMA(GSM)

- 가장 인기 있는 2G

- 핀란드에서 처음 서비스 시작

2.5G cellular systems

- 기존의 2G에서 업그레이드, 3G이전의 단계

- 알려진 제품 기종으로 ‘Nokia 2330’

3G cellular systems

- 우리가 흔히 아는 스마트폰의 형태를 띄기 시작

- 음성, 데이터, 비디오 지원

- 데이터 전송속도 2Mbps

MIMO

- 안테나 수를 늘려서 전송속도 향상

Beam-forming

- 360도로 방향없이 전파를 방출하면 멀리 있는 기기에는 신호가 약해짐 -> 기기가 있는 방향으로만 신호를 보냄으로써 멀리 있는 기기에도 신호가 잘 잡힘

LTE

- Relaying: 가까이 있으면 빨리 정보를 보낼 수 있지만 거리가 멀면 속도가 느림, 따라서 중간 위치에 중계기를 둠

- Femto cell: 집에서 쓰는 와이파이 단말기라고 생각, 기지국의 범위에 없는 곳에서 기지국 유선전화망을 통해 인터넷을 연결.

5G

- 속도,범위,기능 가능한 속도 등 훨씬 빨라짐

AIoT 5강

LAN(유선), WLAN(무선, wifi)

LAN Topologies

- Bus, Star, Tree를 가장 많이 사용

- 기본적인 형태 Bus, Tree는 Bus들의 연결

- 버스 사이를 repeater가 연결(repeater: 신호를 받아서 뿌려주는 역할)

- Star: 충돌 때문에 동시에 신호를 보낼수 없음 (이 상황을 MAC이 해결)

Bridge: 주소 확인해서 무시/전달 가능

Switch: 대상 주소를 검사해서 필요한 연결로 전달, 포트가 여러 개여서 동시 전송 가능

Wireless LAN (WiFi)

- 무선이며 넓은 범위는 커버 불가

Infrared transmission: 벽을 뚫지 못함, 높은 데이터 전송 가능, 서로의 간섭 감소, 조명/햇빛 등에 의한 간섭이 있을 수 있음

Radio transmission: 더 넓은 지역 커버 가능, 벽 통과 가능, 다른 장치와 간섭 가능

WiFi 작동 순서

1. Synchronization: 기지국에 AP는 비콘 신호를 주기적으로 보냄

2. Channel scanning: 기지국을 찾는 과정

3. Authentication and Association: 단말을 기지국 데이터베이스에 넣고 서비스

4. Data transfer: 기지국을 통해 데이터 전송

IEEE 802.11 Standard

- physical layer: 신호 부호화,복호화, 전송,수신

- MAC layer: 데이터 오류 감지, 해결에 중요한 역할

Power management

- 배터리가 중요한 와이파이에서 배터리가 빨리 닳는 문제를 해결하기 위한 관리

Awake: 완전한 가동중인 깨어있는 상태

Sleep: 데이터를 수신,전송X, 매우 낮은 전력 소비

Static PSM: 거의 안씀

Rate Adaptation

- 거리가 멀어지면 신호가 줄어들고, 가까이 있으면 속도가 빠름.

# data[].attributes.body
<4강>

cellular system

상당히 넓은 지역을 커버

기지국이 끊겨도 서비스 가능

회사에서 돈을 주고 산 주파수를 활용하기 때문에 안정적으로 통신이 가능

wireless LAN system

좁은 지역 커버

기지국 내에서만

돈을 내지 않고 누구나 쓸 수 있는 주파수 사용

cell : 기지국과 통신할 수 있는 영역 기지국은, 유선으로 연결,

경계부분에서 간섭이 일어남 -> 인접한 부분에서는 주파수가 다름

frequency re-use : 인접하지 않은 부분은 같은 주파수 사용 가능

셀의 크기

one big cell

- 기지국에서 멀리 떨어져있으면 신호를 보낼 때 가장 신호 필요하여 배터리가 많이 든다.

하나의 기지국이 고장나면 전체 지역이 불통

100 clusters

- 셀이 많으면 배터리가 적게 든다

- 기지국 하나가 고장나도 커버 가능

- 기지국이 많으면 돈이 많이든다

- 셀이 작으면 작을수록 한사람당 서포트할 수 있는 주파수가 크다 더 많은 사용자 서포트 가능 대도시에서는 인구가 많기 때문에 셀이 작아야함

handoff : 통신 중에 한 셀로부터 다른 셀로 이동하는 것

hard handoff : 교집합이 없는 경우, 떨어진 거리만큼 지연 발생 - > 끊어진 다음에 새로 만듬

soft handoff : 교집합이 있는 경우, 지연이 거의 없음, 통신이 연속적으로 이루어짐

1G : analog, 목소리만 전달

2G : digital 짧은 데이터를 보낼 수 있음 문자 서비스 제공, TDMA, CDMA

3G : IP 네트워크 방식 비디오 데이터도 가능 글로버 로밍이 목적

MIMO : 안테나 기법, 전송속도를 높힘

Beam-forming : 수신지의 방향을 예측해서 수신 노드가 있는 방향으로 쏴서 신호를 잡음

LTE : UMTS(트리 구조)에서 EPC(대등한 구조)로 변환

4G : 속도가 빨라짐

LTE-A(4세대): 안테나 숫자가 늘어서 전송속도가 빨라짐

relaying : 중계기를 두어서 빠른 속도로 전송하도록 함, 커버리지 밖에 집은 새로 지었을 때 , 기지국을 새로 짓는 것은 돈낭비이니 중간에 중계기를 두어서 relaying 시켜서 기지국으로 전송하게함

femto cell : femto 셀 기지국을 사서 유선전화망을 통해 인터넷을 연결해서 셀룰러의 core network에 접속하여 휴대폰 사용함

5G : 속도가 4G보다 빠름, 지금은 너무나 다용한 곳에서 쓰임

<5강 1부>

LAN(local area network)

버스(bus) : 한 노드가 들으면 모든 노드가 다 듣게 된다

hub(포트가 많은)

-허브를 여러개 사용하면 10대의 컴퓨터가 하나의 버스에 있는 것처러 사용 가능

동시에 데이터를 보낼 수 없음

repeater: 신호를 받으면 증폭해서 나눠줌

MAC

round-robin

reservation

contention(random access) : 충돌이 있으면 충돌을 감지해 회피하는 방법

CSMA/CD : MAC protocol

ethernet : LAN technology

jam signal 충돌이 일어났다고 알려주는

bridge

주소까지 확인

switch

주소를 보고 원하는 곳에만 전송 가능

동시에 전송을 할 수 있어 효율이 높음

wifi

넓은 지역을 커버하지는 못함

two transmission technologies

infrared transmission : 벽 통과 안 함

radio transmission

ISM(누구나 사용할 수 있는 주파수)

가까운 지역에서만 사용

two network modes

infractructure network mode

ad-hoc network mode

기지국 없이 자기들끼리 네트워크 만들어서 사용

infractructure network mode 단계

synchronization : 동기화

channel scanning : 주변에 기지국이 있는지 찾는 것

passive: 신호가 올 때까지 기다림

active : 채널1부터 20이 있으면 기지국 있냐고 물어보면 짧은 시간안에 답장이 안 오면 기지국이 없다고 간주하여 다른 채널로 넘어감

Authentication & Association(암호 확인)

data transfer

MAC

SIFS(조금 기다리고) DIFS(많이 기다리고) -충돌이 일어났을 때 문제 해결

<5강 2부>

power saving – 데이터를 받지 않을 때 꺼놓은 것처럼 배터리를 쓰지 않는 방식

static PSM

adaptive PSM

-비컨을 받고 받은 데이터가 없으면 슬리핑 모드로 들어감 슬리핑 모드로 들어가면 받을 수도 보낼 수도 없음 그 사이에 데이터가 들어오면 기지국이 깨어날 때까지 저장을 해놓음 비컨을 보낼 때 TIM이라는 것을 세팅함 너한테 보낼 패킷이 있다고 알려줌 데이터가 몇 개만큼 있는 지 모르니 tail 시간만큼 기다리는데 그 시간동안 데이터가 안 들어오면 다시 슬리핑 모드로 들어감 만약에 기다리는 시간동안 데이터가 또 들어오면 다시 tail 시간이 연장됨 그 시간에 데이터가 들어오지 않으면 다시 슬리핑 모드로 들어간다고 알려줌

tail time도 회사마다 다름

rate adaptation

멀어질수록 신호가 약해짐 -> 낮은 속도로 통신을 함

거리에 따라서 속도를 달리함

IEEE 802.11 standards

IEEE 802.11b

max data rate : 11 Mbps

IEEE 802.11g ,IEEE 802.11a

max data rate : 54 Mbps

IEEE 802.11n

max data rate : 600 Mbps

속도를 빨리 하는 MIMO, modulation 기법

IEEE 802.11ac

max data rate : 6.9Gbps

IEEE 802.11 ax : 촘촘하게 와이파이 기지국이 많을 때, 훨씬 더 빠른 속도로 통신이 가능해짐

# data[].attributes.body
AIOT 4강. Cellular Systems

Cellular System vs WiFi

Cellular System: 넓은 Coverage, Global roaming, 특정주파수 사용

Cellular concept: Cell 활용, 여러 개 Cell활용(기지국), 기지국간 유선연결, 인접cell의 주파수 다르게 설정하여 경계부분 간섭 제거/ 7cell 3cell 4cell cluster (3cell: 간섭 있을 수 있음 but 주파수 범위 커서 많은 사람들 커버가능, 일장일단 있음)

Cell structure-cell size

One big cell vs 700cell

One big cell: 경계부분에서 신호 강하게 쏴야 해서 배터리 빨리 닳고, 기지국 하나 고장나면 통신 안된다.

700cell(7cell cluster*100): 많은 기지국 설치로 돈이 많이 듦

700MHz 700명

One big cell: 1MHz/person

700cell (7cell cluster*100): 100MHz/person

Handoff: 다른 기지국으로 이동시 자연스럽게 옮겨주는 것

Soft handoff vs Hard handoff

Soft handoff: 미리 연결하고(오버랩 된 부분 있음) 전의 기지국 끊는다. Make-before-break

Hard handoff: 기지국 사이의 오버랩 안되고 끊어진 부분이 있다. Break-before-make

Handoff margin: 두기지국 신호 감소 증가 파악 후 같아지는 지점에서 margin을 두어 margin보다 커질 때 다음 기지국으로 옮김

time-to-trigger margin이후 좀더 일정한 시간동안 기다린 후 옮김

1G: 무겁, 부의상징

2G: 작고 가격이 싼/ 보급화/ SMS/ TDMA > CDMA

CDMA by Qualcomm/ TDMA by GSM

2.5G: 어느정도 웹서비스 가능함

3G: 스마트폰 나옴/

3GPP: HSPA-HSDPA/HSUPA, LTE

3GPP2: EV-DO

MIMO: 안테나 개수 늘림 à 전송속도 늘림

Beam-forming: 수신지의 방향을 인식해서 그 방향으로 쏨/ 기존은 동심원 크기 차례대로

Comparison(GSM, GPRS, EDGE, UMTS)

GSM: 9.6 kbps / GRPS: 115 kbps / EDGE: 384 kbps / (3G)UMTS: 2 Mbps

MSC: handoff 결정(VLR,HLRà위치 추적)

3G, 4G, 5G à 기지국 새로 깐다

LTE: p to p 대등한 구조

LTE-A(진정한 LTE): MIMO(안테나 수 늘림à전송속도 빠르게), cell size 다양하게 다양한 환경에 구축/ Relaying: 중개기를 두어서 기지국에서 멀어질 때 속도 느려짐 해결/ coverage 밖의 사람à중개기를 둔다

Femto cell: wifi와 같이 Femto 사서 인터넷 연결해서 core network로 연결됨

5G: 속도가 매우 빨라짐

AIOT 5강. LAN & WLAN

1부

LAN: Bus, Star, Tree가 가장 많이 쓰임

Bus(기본적 형태) Bus에서 선을 따다가 씀/ 방과 방 연결 Repeater을 사용하여 연결, Bus가 확장됨

Repeater & Hub: 증폭시켜 확장, 신호연결

Star: Hub 이용

MAC: 동시에 신호 보내면 충돌 일어나는 문제 해결/ CSMA/CD(MAC protocol) 누가 보내고 있는지 확인하고 아무도 사용 안하면 그때 보냄, CD가 체크해서 binary exponential back off 알고리즘에 따라 먼저 보냄

Bridge: 주소까지 파악/ 위쪽에는 1~10, 아래는 11~20 주소 읽어서 위 아래 어디로 보낼지 앎

Switch: 허브하고 비슷 but 동작 다름/ 주소를 파악 / 주소 수신할 특정 server에만 보냄/ 효율 높음

WiFi(Wireless Lan): radio transmission & infrastructure network mode가 일반적

Radio à 2.4GHz and 5GHz 벽 통과함 insecure/ 전송 세기에 제한을 받음 (다른 신호 간섭 못하도록)

infrastructure network: 기지국 통해서 통신/ AD-hoc(IBSS)은 기지국X(재난 or 전쟁 중)

BSS: 기본적 단위 AP와 전송범위 안에 있는 단말기/ 인접한 한 기관에서 만든 것 = ESS

동작 단계

1.     Synchronization: 어떤 기지국이 있는 곳에 가면 AP는 주기적으로 신호보내 새로운 기기에 자기 정보 알려줌 (Timestamp: 동기화하기 위해 정보 보내 싱크를 맞추게 함, Beacon interval: Beacon signal 보내는 주기, SSID: 자신의 ID, Channel number알려줌)

2.     Channel Scanning: Passive(신호 수동적으로 기다림) vs Active(먼저 기지국 있는지 신호 보냄, 검색)/ 요즘엔 거의 Active Scanning

3.     Authentication and Association: 암호 요구시 입력(Authentication) à Association(더 좋은 신호 판단)

4.     Data transfer: 데이터 전송

IEEE 802.11 Standard 표준정리/ 두가지 포인트를 다 알고 있다 (LLC)

Physical layer: 신호 보냄/ 802.11

MAC layer: data 충돌에 대한 역할

IFS: 기다리는 시간

SIFS: 조금 기다림

PIFS: 중간정도 기다림

DIFS: 오래 기다림

CSMA/CA: AP가 수신지 CSMAà 보내나 안보내나 DIFS 후 Data 보냄/ AP SIFS만큼 기다리고 확인/ DIFS 후 random backoff time 정해서/ 남은 기다림 수 만큼/ 충돌 나면 다시 순서 정해서 보냄

2부

Power Management: 배터리 닳는 것 방지/ PSM(Power Saving Mode)/ data 전수송 안할 시 sleeping 모드로 전환/ Static & Adaptive 거의 Adaptive 사용/ Awake & Sleep mode/ 배터리 소모 차이à 원래 310 그런데 sleep일 때 20/ Adaptive: Sleep일 때 수신할 것들 Access Point가 모아 놓다가 깨어났을 때 전송 시킴, Tail Time 기다리고 더 이상 전송 없으면, N(Sleep) 신호 보내고 다시 Sleep mode/ Tail Time 기기마다 회사마다 다르다

Rate Adaptation: 거리 멀어짐에 따라 신호세기 달라짐/ 가까운 곳 신호 셈 à 빠른속도로 통신, 멀때는 à 낮은속도로 통신

802.11b à 2.4GHz 5단계 최대 11Mbps/ 11gà 2.4GHz 최대 data rate 54 Mbps, b사용자, g사용자 소통가능/ 11aà 5GHz 이외에는 다 11g랑 같다/ 11nà 2.4GHz, 5GHz 모두 지원 최대 600Mbps, MIMO & Modulation 기법이 속도 빠르게/ 11acà 5GHz만 쓴다, 6.9Gbps/ 11ax: 와이파이 기지국이 많고 촘촘할 때 최대속도로 통신 가능

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<4장>
Cellular Systems : 넓은 지역을 커버, 기지국을 바꿔도 연결이 끊기지 않음. 차량에 타고있는것과 같은 빠른 속도로 이동 중에도 이용 가능. 통신사에 비용 지불.
WiFi : 좁은지역 커버, 로밍 불가능, 누구나 쓸 수 있는 주파수 영역 사용.

*기지국이 커버할 수 있는 영역 = Cell
*셀로 구성되어있는 망 = Cellular
-다른 셀로 넘어가면 다른 기지국에서 신호를 받음. 각각의 셀(인접한 셀)은 주파수가 다름. 인접하지 않았다면 같은 주파수를 사용해도 됨.(충분한 거리가 있어야됨. = frequency re-use)
ex) 7,4,3 cell cluster
-7cell은 노이즈가 적음. 하지만 4cell과 3cell은 노이즈가 많이 발생할 수 있음.

Cell 크기에 따른 장단점.
셀 크기가 클 때 : 하나의 셀.  한 사람당 쓸 수있는 hz가 작음. 인구가 적을 때 유리.
셀 크기가 작을 때 : 많은 7셀. 한 사람당 쓸 수 있는 hz가 큼.  인구가 많을 때 유리.

hand off = 바통을 넘겨주는 것처럼 한 기지국에서 다른 기지국으로 넘어갈 때 다른 신호를 받는 것.
soft hand off : 지연이 적음. 끊기 전에 새로운 주파수를 보내고 끊음.
hard hand off : 지연 발생. 새로운 주파수 받기 직전 끊김.

1G : 아날로그
2G : 디지털 SMS 제공. (TDMA(유럽의 표준), CDMA(퀄컴의 표준))
2.5G : 멀티머디어나 웹 기반의 정보 주고받을 수 있었음.
3G : 최종목표 = Universal global roaming , UMTS부터 2 Mbps 데이터 전송속도 제공.  iphone과 같은 스마트폰에 적용됨. HSPA→ HSPA→LTE로 발전됨.
MIMO : 안테나 개수 늘림.
Beam-Forming : 수신자를 향해 신호를 쏜다.

<5장1부>
LAN&WLAN

LAN Topologies : bus, star, tree가 가장 많이 사용됨.
물리적 연결
-bus/tree : 한 노드가 보내면 다른 노드가 다 함께 받음.
-Repeater : bus와bus를 연결→bus 확장. bus를 여러개 연결한것이 tree.
-Hub : Repeater와 하는일은 비슷함.  Repeater보다 포트 개수가 많다. Hub를 사용하면 star.
-MAC : 충돌을 해결. 가장 효율적인 방식은 contention → Ethernet.
-CSMA/CD, Ethernet: 유선랜의 대표적인 기술. 함께 쓰는 매체가 데이터 전송중일때는 충돌 방지를 위해 보내고 있는 노드의 전송을 중단하고 먼저 보낼 순서를 정해 데이터 전송.(Binary exponential back off algorithm)
-Binary exponential back off algorithm : 충돌 방지를 위해 노드에 번호를 매겨 우선순위 정함. 16번 전송에 실패하면 전송 실패 메시지 전송.
-Bridge : 주소까지 함께 전송. 보내는 station의 주소를 파악하여 데이터 전송.
-Switch : 한 노드에서 데이터를 받으면 주소를 확인해 해당 노드로만 보냄. 전체 노드로 한번에 다 보내는 Hub와는 방식이 다름 하지만 Hub와 비슷하게 생김.

Wireless LAN
-넓은지역 커버하지 못함. ex) 빌딩 내부, 캠퍼스 안
-Radio transmission : 2.4GHz , 5GHz
-Infrastucture network mode : 기지국과 함께 통신. BSS가 기본적인 단위. BSS가 유선으로 연결되어 있음. 별도의 섬처럼 되어있음. BSS 내부의 기기들이 AP로부터 신호를 받음.
-BSS를 묶은것이 ESS.

Synchronization: 기지국의 비콘 신호를 동기화 시키기 위해 단말기와 싱크를 맞춘다. 데이터 전송 주기를 설정하고 신호의 SSID(아이디)와 채널 넘버를 알려줌.
-Channel Scanning : passive scanning, active scanning으로 나뉘어짐.
1)passive scanning : 비콘 신호가 올 때 까지 수동적으로 기다림. 채널마다 기다리기 때문에 시간이 오래걸려 비효율적
2)active scanning : 모든 채널을 기다리는것이 아니라 신호를 보내는 기지국을 스스로 찾는다. 암호를 인증해야 하는 경우가 있음.  두가지 기지국에서 동시에 신호를 찾으면 더 좋은 쪽을 이용.
IEEE 802.11 표준 : WiFi 표준. 두개의 프로토콜을 모두 이해하고 있다.
Physical layer : FHSS, DSSS,Infrared의 3가지 방식.
MAC : 충돌이 일어났을 때 어떻게 할 지 정의하는 프로토콜.
-mandatory가 주로 사용.
-SIFS(조금만 기다림, 우선순위 높음), DIFS(많이 기다림, 우선순위 낮음)는 기다리는 시간에 따라 나뉨.

* CSMA/CA 중요!!

<5장 2부>

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4장 celluar system

celluar vs wireless LAN
1) celluar
wide area
기업이 담당 -> 유료

2) wireless LAN
local
휴대불가
기지국이 있는 장소만 가능
무료

2. Cell
한개의 기지국이 담당하는 지역범위
넓은 범위를 cell단위로 나누어 네트워크 담당
각 기지국의 네트워크는 유선으로 연결되어있음
기지국 -> 단말 무선망
인접한 cell과 다른 주파수 사용

3. Cell 크기에 따른 통신
1) 작은 경우
기지국과 단말 사이의 짧은 거리(효율적)
기지국 고장나도 다른 기지국 사용 -> 작은 손실,
한 사용자당 사용가능한 주파수가 크다
기지국을 많이 설치해야함 -> 많은 자원 필요

2) 큰 경우 : 기지국 설치가 비교적 적음 -> 자원 적게 요구

4. Handoff
기지국간 데이터 전송
1) hard handoff
기지국과 기지국사이에서 통신 끊긴 후 새로 연결

2) soft handoff
- 기지국간 통신 끊기지 않고 이동
- 신호 세기에 따라 기지국 선정

5. cellular system
1세대 : 크고 무거운 전화기(아날로그)
2세대 : 소형화, 디지털, 전화
2.5세대 : 패킷 - 스위치 통신 시작
3세대 : 완전한 패킷망 , 멀티미디어 전송 지원
4세대 : LTE-A
5세대 : 전송속도 비약적 증가

5-1장

1. LAN Topology
- bus / tree
: 호스트로부터 신호를 받으면 해당 segement에 있는 모든 호스트들에게 신호 전송됨
: repeater을 통해 다른 segement의 호스트에게 신호 전달
- star : 허브를 통해 각 호스트들에게 신호 전달.

2. MAC
- 동시에 신호 전달시 충돌 발생 -> 충돌을 줄이기 위함
- CSMA/CD : 누가 먼저 신호 전달할 지 순서 지정
충돌 발생시 다른 노드에게 알림.

3. bridge / switch
- 호스트와 호스트 사이 정확한 정보전달을 위해 주소에 따라 전송

4. wireless LAN (wifi)
- 한쪽에서 보낸뒤 받았다는 신호 기다림. 일정시간동안 신호 피드백이 없을경우 신호 유실로 판단 -> 재전송

5-2장
1. power mangement
- adaptive PSM
: ap로부터 신호가 발생하면 대기시간(tail time)을 가진다.
: 일정시간동안 계속해서 대기하며서 데이터 수신하고 일정 시간이 지나면 sleep mode

2. rate adaptation
- ap에서부터 거리가 멀어질 수록 신호 세기 약해짐
- 데이터 전송 에러발생 -> 속도 낮춘후 안정성 확보

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4강
1)  Cellular System / Wifi
- Cellular System : 넓은 범위에서 사용 가능, 기지국이 변경되어도 연결이 끊기지 않게 함, 주파수를 활용하며 통신사에 돈을 내고 사용하기에 안정적인 사용 가능
- Wifi : Local 범위에서 사용 가능, 누구나 쓸 수 있다.

2) Cellular Concept : 기지국이 신호를 보낼 수 있는 영역을 원모양이라 할 때, 그것을 Cell이라 부른다. 기지국 간에 같은 주파수를 사용하면 간섭이 생길 수 있기 때문에 인접한 셀은 주파수를 다르게한다. 이 때 모든 기지국이 다른 주파수를 사용하는 것이 아닌 frequency re-use를 사용하여 인접한 Cell만 다르게한다.

3) Cell Size
- Size가 클 때
장점 : 기지국의 수가 적어 경제적이다
단점 : 하나의 기지국이 책임지는 범위가 넓기에 오류가 생길 경우 영향이 크다, 멀리 있는 경우 신호를 세게 보내 배터리 사용량이 커진다, 같은 면적의 같은 사람 수로 계산할 경우 한사람당 쓸 수 있는 주파수의 양이 작다.
- Size가 작을 때
장점 :  하나의 기지국이 오류가 나더라도 책임지는 범위가 좁기에 영향이 작다, 같은 면적의 같은 사람 수로 계산할 경우 한사람당 쓸 수 있는 주파수의 양이 더 크다
단점 : 한 Cell당 하나의 기지국이 필요하여 비용이 많이 든다.
4) Handoff : 임의의 기지국의 범위 안의 사용자가 다른 기지국으로 이동하게 될 때 연결이 끊기지 않게 만들기 위해 정보를 다른 기지국으로 옮겨주는 것
- Hard handoff (두 기지국의 범위가 겹치지 않을 때)
-> 범위가 떨어져 있어 잠깐 끊어졌다가 다시 연결된다.
- Soft handoff (두 기지국의 범위가 겹칠 때)
-> 범위가 떨어져 있지 않기 때문에 다른 기지국으로 갈 때 보내던 정보를 옮겨주어 끊어지지 않게 한다. 여기서 언제 Handoff를 할지가 중요하다

5) Handoff의 기준
-> 간단하게 생각하여 이동하고 있는 쪽의 기지국의 신호가 더 세질 때 Handoff를 하면 되지만 신호의 크기는 계속 변경되고 지형에 따라 달라질 수 있다.
- 과거 방법 : 신호세기의 차이가 일정 크기가 된다면 Handoff를 한다
_ 최신 방법 : 신호세기의 차이가 일정 크기가 되어도 외부의 영향이나 잠깐일 수 있으니 어느 정도 기다리고 계속 차이가 난다면 그 때 Handoff를 한다.

6) MIMO : 안테나 기법으로 하나의 안테나만 신호를 보내는 것이 아닌 여러 안테나가 신호를 보내게 하여 속도를 높이는 기법

7) Beam-forming : 360도로 신호를 보내는 것이 아닌 수신자의 방향을 예상하여 신호를 집중하여 보내는 기법

8) Relaying : 중간에 중계기를 설치하여 전송속도를 올리는 방법, 기지국 범위 밖에 사람이 이사를 왔다고 가정할 때 기지국을 설치하는 것이 아닌 중계기를 설치하여 전송이 가능하게 할 수 있다.

9) Femto cell : 소형기지국과 같은 무선 통신 기기, 셀룰러 네트워크의 신호를 강화하여 개인 사용자들이 더 좋은 통신서비스를 제공 받을 수 있다.

5강
1) LAN : 한 노드가 보내는 것을 모든 노드가 들음(신호를 받은 노드는 자신이 수신자라면 받고 아니라면 무시한다)
종류 : Bus, Star, Ring, Mesh, Tree, Point-to-Point
Bus, Star, Tree가 자주 사용된다.

2) Repeater : 신호를 받으면 증폭해서 나눠준다. 포트가 두개다. 확장시킬 때 사용한다.

3) Hub : Repeater와 하는 일은 비슷하고 포트가 여러개다. Star에서 사용한다.

4) MAC : 방법 중 가장 효율적인 방법은 contention으로 일단 보낸 후 충돌이 일어날 경우 멈추고 어떻게 해결할지 판단한다.

5) CSMA/CD : 누군가 사용하고 있는지 확인 후 사용하고 있지 않다면 보낸다. 충돌이 일어날 경우 jam signal을 보내 알려주고 누가 먼저 보낼지를 정한다.(binary exponential back off algorithm)

6) binary exponential back off algorithm : 충돌이 일어난 A와 B가 랜덤넘버 0과 1 중 하나를 고른다. 하지만 랜덤 넘버이기에 둘다 0이나 1을 고르는 경우가 발생할 수 있다. 이럴 경우 2의 N(시도횟수)승으로 랜덤넘버의 수를 늘리고 선택하게 하여 다시 진행한다. 랜덤넘버의 수는 2의 10승까지만 늘린다. 15번 실패하면 전송에 실패한다.

7) Bridge : 확장할 때 사용한다. 하지만 위의 Repeater와 Hub와 다르게 주소를 확인하여 확장한다.

8) Switch : Bridge와 기능은 유사하다. 포트가 여러개다.

9) Wifi : 무선, Local에서 사용한다.

10) Infrastructure network : 기지국과의 통신
- BSS : 기본단위(AP와 전송 범위 안에 있는 단말들을 의미)
- ESS : BSS끼리의 유선 연결

11) Ad-hoc network : 기지국과의 통신이 아닌 자신들끼리의 통신
-> 단말의 이동에 따라 통신이 안정적이지 않을 수 있다. (재난 상황에 사용)

12) Wifi 동작 단계
- Synchronization
-> Timestamp(동기화 시키기 위해서 clock에 대한 정보를 주어서 싱크를 맞추게 한다), 얼마 주기로 보낼지 알려준다, 아이디를 알려준다(SSID), 어떤 채널을 쓰는지 채널넘버도 보내준다.

- Channel Scanning
-> Passive scanning : beacon 신호가 올 때 까지 기다린다.
-> Active scanning : 채널에 신호를 쓰는지 물어보고 일정 시간 동안 답장이 오지 않으면 거긴 사용 중이 아니라고 생각하고 가장 좋은 채널을 사용한다.

- Authentication & Association
-> 암호를 요구할 때 올바른 정보를 입력했다면 연결에 들어가는 절차가 이뤄진다.

13) Power Management
- Static PSM : 잘 사용하지 않는다.
- Adaptive PSM
-> Awake : 켜져있는 모드이다. 안쓸때도 Idle모드로 배터리를 꽤나 사용한다.
-> Sleep : 끄기 직전에 모드로 배터리 사용량이 낮다

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[4강 배운점]

1. Cellular과 Wireless LAN
1) Cellular
- 이동 통신에 사용되는 기술로, 모바일 기기와 통신 사이에 사용
- 셀룰러 네트워크는 기지국이라는 고정된 기지국을 중심으로 구성되어 있으며, 네트워크 간의 로밍이 가능
- 넓은 범위를 커버하며, 이동성이 높은 사용자들에게 편리, 높은 전송 속도와 대역폭을 제공
2) Wireless LAN
- 로컬 영역에서 무선 네트워크를 구성하는 기술로, 주로 가정, 사무실, 학교 등에서 사용 (작은 범위 내에서 로컬 네트워크를 구성하는 데 사용)
- 무선 라우터를 중심으로 구성되며, 유선 네트워크와 연결되어 인터넷에 접속할 수 있다.
- 작은 범위 내에서 무선 연결을 제공하며, 대부분의 기기는 Wi-Fi를 지원 → 대역폭과 전송 속도는 네트워크 구성과 기기 성능에 따라 다르다.

2. Cellular Concept
1) 기지국으로 구성된 셀이라는 작은 영역들을 격자 형태로 배치하여 전체 지역을 커버하는 것
2) 각 셀은 기지국을 통해 무선 신호를 전송하고, 이동 통신 기기(ex - 휴대폰)는 가장 강한 신호를 수신하는 셀과 연결된다.
3) 셀룰러 시스템의 특징
- 주파수 재사용 - 셀들이 주파수를 공유하면서도 각 셀 간의 간섭을 최소화하여 효율적인 주파수 활용을 가능하게 함(= 인접한 셀의 주파수를 다르게 한다) → 인접한 셀들 간에는 간섭이 발생할 수 있기 때문에, 주파수를 다르게 할당하여 간섭을 최소화함 → 또한 주파수를 다르게 할당함으로써 대역폭을 더 많은 사용자에게 할당할 수 있음 (동일한 지역에서 다수의 셀이 동시에 동작할 수 있기 때문)
- 핸드오프(=핸드오버) - 이동 중에도 기기가 다른 셀로 이동할 때 신호 전환을 원활하게 처리하여 연결이 유지 → 사용자는 이동 중에도 연결이 끊기지 않고 서비스를 계속 이용할 수 있다. → 셀의 크기에 따라 핸드오프의 범위가 결정 (작은 셀의 경우, 셀 간의 핸드오프가 자주 발생)
- 라우팅 및 네트워크 관리 - 각 셀을 관리하는 기지국들은 통신 흐름을 조절하고, 사용자들을 관리하며, 데이터 전송을 처리

3. MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)와 Beamforming
1) MIMO는 다중 안테나를 사용하여 동시에 여러 개의 신호를 전송하고 수신하는 기술 → 무선 통신의 대역폭을 효과적으로 이용할 수 있으며, 신호 간의 간섭을 줄이고 전송률과 신호 품질을 향상시킬 수 있음 → 다중 안테나를 활용하여 신호 강화와 안정성을 높이는 데 중점
2) Beamforming은 안테나의 방향성을 조절하여 전송 신호를 원하는 방향으로 집중시키는 기술 → 전송 신호의 강도와 방향성을 최적화하여 신호의 도달 거리를 늘리고, 간섭과 잡음을 줄이며, 통신 품질을 향상시킬 수 있음 → 안테나의 방향성을 조절하여 신호를 집중시키는 데 중점

4. 펨토셀(Femto cell)
1) 소형 기지국으로, 주로 가정이나 소규모 사업장과 같은 작은 지역에서 사용되는 무선 통신 기기
2) 셀룰러 네트워크의 신호를 강화하여 통화나 데이터 서비스의 품질을 향상
3) 개인 사용자들이 자신의 집에서 더 좋은 통신 서비스를 제공받기 위해 사용된다. → 셀룰러 신호를 강화하여 통화 품질을 향상, 안정적인 데이터 연결 등

[5강 배운점]

1. LAN (Local Area Network)과 WLAN (Wireless Local Area Network)
1) LAN (Local Area Network)
- LAN은 한정된 지리적 영역 내에서 컴퓨터 및 기타 네트워크 기기들이 연결되어 통신하는 네트워크
- 일반적으로 가정, 사무실, 학교, 건물 등 소규모 지역에서 사용 (유선 방식으로 연결되는 경우가 많음)
- LAN은 고속의 데이터 전송과 안정성을 제공하며, 내부적인 자원 공유와 로컬 서비스에 적합
2) WLAN (Wireless Local Area Network)
- WLAN은 무선 기술을 사용하여 컴퓨터 및 기타 네트워크 기기들이 연결되어 통신하는 네트워크 (무선 기기들이 Wi-Fi를 통해 통신 - 주로 노트북, 스마트폰 등)
- WLAN은 유연성과 편의성을 제공하며, 사용자들이 이동하면서도 네트워크에 접속하여 인터넷이나 로컬 서비스를 이용할 수 있음

2. 버스(Bus)와 트리(Tree)
1) 버스 구조
- 여러 장치가 단일 통신 경로인 버스에 연결되는 형태 → 여러 장치가 단일 버스를 공유하는 형태로 간단하고 저렴한 구성이지만 여러장치가 동시에 통신하려고 할 때 충돌이 발생할 수 있음
2) 트리 구조
- 계층적인 구성을 가진 형태로, 중앙의 루트 노드에서 시작하여 여러 개의 하위 노드로 분기되는 형태 → 계층적으로 조직화되어 효율적인 데이터 전달과 확장성을 제공하지만, 장애가 전체 네트워크에 영향을 줄 수 있음

3. 허브(Hub)와 리피터(Repeater) → 네트워크에서 데이터 신호를 증폭하거나 전달하기 위해 사용되는 장치
- 허브는 네트워크에서 데이터 신호를 받아 복제하여 모든 포트로 전달하는 역할 → 허브는 단순히 신호를 복제하여 여러 장치에 전송하므로 충돌이 발생할 수 있음 → 따라서 허브를 사용하는 네트워크는 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 방식을 사용하여 충돌을 감지하고 처리함
- 리피터는 신호의 감쇠를 방지하고 거리를 연장하기 위해 사용되며, 수신된 신호를 증폭하여 전달 → 주로 유선 네트워크에서 사용되며, 네트워크의 전송 거리를 연장하기 위해 중간에 배치

4. MAC (Medium Access Control)
-> 네트워크에서 여러 장치들이 공유하는 물리적인 매체(미디엄)에서 데이터를 전송하기 위한 접근 제어 기
1) Contention (Random Access)은 MAC에서 사용되는 접근 제어 방식 중 하나 (*이더넷과 같은 유선 네트워크에서 많이 사용) → 데이터 전송 시점을 임의로 선택하여 미디엄에 접근 여러 장치가 동시에 데이터를 전송하려고 할 때, 충돌이 발생할 수 있으므로 충돌 감지 및 해결을 위한 알고리즘이 사용
2) CSMA/CD는 충돌이 발생한 경우에만 감지하고, CSMA/CA는 충돌을 방지하기 위해 데이터 전송 전에 감지 단계를 거침 → 즉, CSMA/CD는 충돌을 감지하고 해결하는 기술을 사용하여 데이터 전송을 조절함 충돌이 발생하면, 충돌된 장치들은 랜덤한 시간 동안 대기한 후 다시 전송을 시도 이 과정을 반복하여 충돌이 최소화되고 데이터 전송이 성공적으로 이루어짐

5. Bridge(브리지)
1) 네트워크에서 충돌을 덜 일어나게 하는 역할을 수행하는 디바이스
2) 여러 개의 포트를 가지고 있어 다양한 네트워크를 연결하고, 충돌을 최소화하여 데이터 전송의 안정성과 성능을 향상시킴

6. AP (Access Point)
1) 무선 네트워크에서 기기들이 접속할 수 있는 접속 지점
2) AP는 주기적으로 비콘 신호를 보내는 역할을 수행 → 주변에 있는 기기들에게 네트워크의 존재를 알리고 통신 가능한 상태임을 알려줌

7. 채널 스캐닝(Channel Scanning) → 무선 통신에서 사용 가능한 채널을 탐색하고 확인하는 과정
1) 패시브 스캐닝(Passive Scanning)
- 무선 기기가 주변에서 발생하는 신호를 수신하고 분석하는 방법 (수동적)
2) 액티브 스캐닝(Active Scanning)
- 무선 기기가 특정 채널에 신호를 발송하고, 그에 대한 응답을 기다리는 방법 (’기지국 있어요?’ 라고 묻고 찾는 과정 - 능동적)

8. 무선 통신 표준인 IEEE 802.11에서 무선 매체 접근을 관리하기 위해 사용되는 시간간격
1) DIFS (분산 인터프레임 스페이스) - 무선 통신할 때 기다려야 하는 가장 긴 시간, 기기가 데이터를 보내려면 이 시간을 기다려야 함
2) PIFS (포인트 코디네이션 기능 인터프레임 스페이스) - DIFS보다 조금 더 짧은 시간, 특별한 기기들이 데이터를 빠르게 보낼 수 있는 시간
3) SIFS (짧은 인터프레임 스페이스) - 가장 짧은 시간, 중요한 데이터나 신호를 빠르게 보낼 때 사용

9. MAC (Media Access Control)은 무선 통신에서 데이터가 어떻게 전송되고 접근 권한을 어떻게 관리하는지를 담당하는 부분
1) 채널 감지 - 기기는 데이터를 보내기 전에 채널을 감지하여 다른 기기가 현재 데이터를 전송하고 있는지 확인, 채널이 사용 중인 경우, 기기는 기다리게 됨
2) 백오프 - 채널이 비어 있을 때 데이터를 보내려는 기기는 랜덤한 시간 동안 기다림(다른 기기와의 충돌을 피하기 위함) 기기들은 서로 다른 백오프 시간을 가지므로 동시에 데이터를 전송하려고 시도하는 충돌을 방지할 수 있음
3) 데이터 전송 - 기기는 백오프 시간이 끝나면 데이터를 전송 이때 다른 기기들은 채널을 감지하여 데이터 충돌을 피하기 위해 대기
4) 확인 응답 - 데이터를 받은 기기는 확인 응답 프레임을 보내어 송신자에게 데이터가 정확히 전송되었음을 알려줌

10. 전력 관리 기술 - 적응형 전력 관리 (Adaptive Power Save Mode, PSM)
1) 무선 기기가 일시적으로 수면 모드로 전환하여 전력을 절약하는 방법
2) 기기가 일정 시간 동안 통신이 없는 경우에 적용
- 기기는 주기적으로 통신 가능성을 확인하기 위해 "수면 간격"을 설정
- 기기는 주기적으로 "비콘 신호"를 수신하여 네트워크의 활성화 상태를 확인
- 만약 기기가 특정 시간 동안 비콘 신호를 수신하지 못하면, 기기는 수면 모드로 전환
- 수면 모드 동안, 기기는 전력 소비를 최소화하고, 데이터 전송을 중단
- 기기는 다시 비콘 신호를 수신하거나 특정 이벤트가 발생하면 깨어나서 활성 모드로 전환

# data[].attributes.body
Cellular System

1. 넓은 영역에서 사용 가능

2. 주파수를 활용하고 기지국을 바꿔도 연결이 끊기지 않음

3. 통신사에서 주파수를 돈을 주고 사서 안정적인 통신이 가능

Wireless LAN System

1. 좁은 영역에서 사용 가능

2. 이동성을 제공하지 않고 구매 없이 쓸 수 있음

Cellular

: Cell을 활용하는 시스템으로 기지국을 유선으로 연결함

Cell 크기가 작으면 멀리 있을 때 신호를 보내는 배터리 소모가 적고 한 사람당 쓸 수 있는 주파수의 양이 작아지지만 비용이 많은 소모된다.

Handoff : 한 기지국과 다른 기지국으로 이동하는 것

cell이 떨어지면 통신이 끊어지고 다른 cell에 다시 연결되므로 Handoff를 어느 시점에서 할지 정하는 게 중요함

Soft Handoff : 셀이 자연스럽게 이동 연결된다.

Hard handoff : 셀이 서로 분리되어 있음

MINO: 안테나 수 늘려 속도가 빨라짐

Beam-forming: 수신지 방향을 예측하여 신호를 전달함

Fento Cell: 가정이나 사무실을 위해 기지국에 접근하여 사용가능하게함

5강

-LAN Topologies: bus, Star, Ring, Mesh, Tree, Point-to-Point

-Hub는 repeater와 비슷하지만 포트가 많고 Star는 Hub를 사용험

-MAC : Bus에서 충돌이 일어나면 그것을 감지함

-Reapeater : 버스-버스 연결 및 확장하는 역할을 하며 길이 제한이 있기 때문에 사용함

-Tree : Bus를 여러개 연결함

-power saving modes: 자는 것처럼 배터리를 절약하는 방식으로 static mode와 Adaptive mode가 있음

-Rate Adaptation: 가까우면 신호가 강하지만 멀면 신호가 약해지므로 에러가 발생함

-IEEE 802.11 표준

# data[].attributes.body
Cellular System : 넓은 지역/통신 가능한 영역/밴드 주파수를 사용하여 안정적 통신

Wifi: 좁은 지역/Roaming 없음/다른 곳에 가서는 다른 와이파이 사용/이동성 제공x/누구나 쓸 수 있는 주파수 대역 사용

Cellular : Cell을 활용하는 시스템/ Cell 구조로 이루어진 네트워크
-Cell : 기지국과 그 안에 있는 단말 들이 통신할 수 있는 영역
외부로부터 오는 데이터
Frequency re-use : 충분히 거리가 있는 지역에서는 간섭이 일어나지 않는다. -> 같은 주파수를 사용할 수 있음

Handoff(Hand-over)
: 통신 중에 한 기지국에서 다른 기지국으로 이동하는 것
Soft Handoff : 셀이 잘 겹친 경우. 끊김없이 자연스럽게 데이터를 받음. 통신이 연속 (Make-before-make)
Hard Handoff: 셀이 끊겨있는 경우. 두 기지국에서 닿지 않는 부분이 있으므로 일시적으로 끊어졌다가 다시 연결 (Break-before-break)
Handoff 방식 : 현재 셀보다 다른 셀의 값이 특정한 값보다 커짐

Beam-forming : 360도 신호를 보내는 경우 가까이 있는 단말에는 잘들림// 멀리에는 안들림
GSM
2G (Backbone망 설치)/ 3G / 4G /5G

5장
LAN Topologies
Bus/Tree
LAN
Star
Hub
MAC
contention 방식: 보내고 충돌 발생시 멈춤
Exponential 알고리즘
Bridge
Switch
Wifi
두 전송 기술 - 적외선 transmission/ 라디오 transmission: 주로 라디오 transmission 사용
Infrared transmission
Radio transmission - ISM
Infrastructure network - 기지국과 통신
BSS: AP와 전송 범위 안에 있는 단말 들이다.
Ad-hoc network

Synchronization
Timestamp: 기지국 -> AP는 주기적으로 신호를 보내 새로운 단말에 자신의 정보를 알려준다
Channel Scanning
Passive
Active
802.11: 와이파이의 표준
Physical layer
FHSS/DSSS/Infrared
MAC layer: 충돌을 방지해줌
SIFS(우선순위 높음)/DIFS(낮음)

# data[].attributes.body
4강

Cellular vs wirelss

Cellular

기지국을 바꿔도 연결이 안끊김

넓은 지역 커버

돈을 주고 산 통신 주파수를 활용해서 안정적 통신

Wirelss

기지국을 바꾸면 연길이 끊김

좁은 지역 커버

돈 안주는 주파수 활용, 기존 유선통신망 활용

Cell

기지국 전송범위(원 크기)

여러개 모인게 셀룰러

기지국은 유선으로 연결

주파수 같으면 접점에서 간섭

인접한 영역은 주파수 다르게 해야된다.

충분한 거리가 있으면 같은 주파수 가능

3cell 노이즈가 심할 수 있다. 주파수가 커서 더 많은 사용자가 통신 가능

4cell

7cell 노이즈가 적다.

셀 사이즈

one big cell

기지국과 경계의 단말기와의 거리가 말어서 배터리 소모 심함

한 사람의 주파수 작다.

100 clusters

한 사람이 쓸 수 있는 주파수가 높아 더 많은 사용자가 쓸 수 있다

돈이 많이 든다

Handoff

인접한 기지국으로 이동 연결

soft handoff

경계가 겹쳐있어서 지연 거의 없고 자연스럽다.(Make- before-break)

hard handoff

끊어지고 다시 연걸(break-before-make)

두개의 신호만 비교하면 좋지않다

cellular Generations

1G 아날로그 목소리만

2G 디지털 목소리 데이터 SMS 문자서비스 TDMA-GSM CDMA

2.5G

3G 목소리 데이터 영상 글로벌 로밍 2Mbps 3GPP- HSPA,LTE() 3GPP2-

4G 1Gbps

5G 1Gbps 그이상

MIMO

안테나 개수를 늘려서 전송 속도 높여 신호를 보냄

Beam -forming

방향을 예측해 신호를 보냄

LTE: 컴퓨터 통신망처럼 쓰겠다- P2P, 대등한 구조

LTE Advanced(4G)

Advanced MIMO 안테나숫자 더 늘어남-

셀 사이즈 다양화

Relaying: 먼 단말기를 위해 중계기 이용

Femto cell: WiFi로 인터넷 쓰듯이, Femto cell기지국을 사서(유선전화망) core network로 들어감

5.1

LAN 유선 랜

bus/tree

버스와 버스 repeater로 연결

세그먼트 연결할때 쓰이는 디바이스

hub

포터가 많다

hub 사용하면 Star

hub는 버스와 별 차이가 없다.

버스 여러 개 연결하면 트리

MAC

가장 효율적인 방법 contention

일단 보내고 층돌 일어나면 멈추고 충돌 회피

처음에는 0, 1로 해서 빠른거 고르는 노드 먼저 보내게 해줌

근데 랜덤이라 똑같은 숫자 고를 수 있음

그러며 2^2 해서 4개의 경우 중 고르고 또 똑같으면

2^3해서 8개 경우 중 고르고 이를 반복해

2^10 = 1024까지 감

2^11~2^15는 1024까지 감

16번 모두 실패하면 걍 전송 실패로 판단, 전송 중지됨

bridge

버스 여러개를 하나로 연결

주소를 파악해서 불필요한곳에 전송하는건 막아 충돌 가능성을 낮춤

repeater보다 똑똑하다.

Switch

hub와 비슷하게 생겼고 차이점은 주소를 기억한다.

Wireless LANs : WIFI

Radio transmission

2.4 GHz 5GHz - 누구나 사용 할 수 있고 전송의 세기에 제한을 받음

가까운 지역에서만 가능

벽을 통과

infrastructure network

기지국 통해 보낸다

WIFI 동작 단계

synchronization

어떤 기지국이 있는 기지국에 가면 AP는 주기적으로 비콘이라고 하는 신호를 보냄

channel scanining

주변 기지국을 찾는 과정

기지국이 있는 곳에 단말이 오게 되면 채널 스캐닝함

Passive 채널 바꿔가면서 그냥 기다림(수동적) => 낭비 심함

Active 많이 쓰는 거(능동적)

와이파이 표준 802.11

기지국 Access point 유선연결

기다리는 시간을 가지고 우선순위

SIFS Short IFS 짧게 기다림 - 우선순위가 높은 트래픽 이거!

DIFS DCF IFS 길게 기다림

5.2

WIFI 배터리가 중요

power saving

거의 꺼놓은거처럼 배터리를 거의 안 씀

awake 그냥 풀파워

sleep 꺼놓은거처럼

adaptive PSM

rata adaptaion

가까울수록 신호가 강하고 멀리 있으면 신호가 약함

그래서 에러 많이 발생해서 느린 속도로 통신함.

IEEE 802.11b 2.4GHz밴드 4단계 구성 11 Mbps

IEEE 802.11g 54 Mbps 2.4GHz밴드

IEEE 802.11a 54 Mbps 5GHz밴드

IEEE 802.11n 600 Mbps 2.4 or 5GHz 듀얼 밴드

IEEE 802.11ac 6.9 Gbps 5GHz

IEEE 802.11ad/af

IEEE 802.11ax

기지국이 많을 때 최대 속도로 통신을 만들어주는 표준

# data[].attributes.body
4강

Cellular vs Wireless LAN

Cellular

넓은 지역

Roaming-사람이 바뀌어도 연결이 끊어지지 않게 서비스

빠른 속도. 이동성

통신사에 돈을 내고 사용

밴드 주파수 사용 → 안정적 통신

Wifi

방, 사무실 근처 등 근처. 좁은 범위

Roaming 없음. 한 기지국 안에서 쓰다가 다른 곳에 가서는 다른 와이파이 사용

이동성 제공x

기존에 있는 유선 통신망에 연결

돈을 주고 사지 않은, 누구나 쓸수 있는 주파수 대역 사용

Cellular란?

: Cell을 활용하는 시스템/ Cell 구조로 이루어진 네트워크(기지국끼리는 유선으로 연결되어 있음)

-Cell : 기지국과 그 안에 있는 단말들이 통신할 수 있는 영역

외부로부터 오는 데이터 → 기지국 → 단말

단말 → 기지국 → 유선망

단말이 다른 셀로 이동하면 이동한 셀의 기지국에서 데이터를 받음

but, 다른 기지국끼리 주파수가 같으면 인접해 있을 때 단말이 셀 간을 이동할 때 경계 부근에서 간섭이 일어남 → 인접한 셀의 주파수를 다르게 함

Frequency re-use

충분히 떨어진 지역에서는 간섭이 일어나지 않으므로 같은 주파수를 사용할 수 있음

7 cell cluster - 7개의 셀마다 주파수를 다르게 하고 멀리 떨어진 셀 간에는 같은 주파수를 사용(7개씩 같은 주파수 사용)

4 cell cluster/ 3 cell cluster

간섭되는 신호는 멀리까지 갈 수도 있음 → 7 cell cluster는 노이즈가 적음

주파수를 나눠 쓰므로 클러스터를 얼마나 나누냐에 따라 각 셀마다 사용하는 셀이 다름 → 21mhz 주파수를 쓸 수 있을 때 7cell cluster는 3인데 반해 3 cell cluster는 셀마다 7만큼 사용 가능 → 더 많은 사용자들이 통신을 할 수 있음

셀 크기에 관해 - 커다란 셀 하나 vs 여러 개로 쪼갠 셀

셀이 큰 경우 기지국에서 멀어질 수록 단말에 신호를 강하게 쏴야함 → 단말의 배터리가 빨리 닳음

기지국 하나인 경우 하나가 고장나면 모든 통신이 불가 - 여러개의 기지국이면 하나가 고장나도 다른 기지국은 사용가능

셀을 쪼갤 경우 기지국을 여러 개 설치해야 하므로 제공자가 돈이 많이 듬

700MHz 사용 가능, 700명이 있을 때

셀이 하나 인 경우 한 사람 당 1MHz

셀이 여러 개인 경우 (7 cell cluster 100개) 셀 당 (1명) 100MHz 사용 가능

셀을 더 쪼갤 수록 더 많은 사람을 서포트 가능

인구가 없는 시골은 셀이 듬성듬성/ 도시에서는 셀의 크기가 작음

Handoff(Hand-over)

: 통신 중에 한 기지국에서 다른 기지국으로 이동하는 것

Soft Handoff : 셀이 잘 겹친 경우. 끊김없이 자연스럽게 데이터를 받음. 통신이 연속 (Make-before-make)

Hard Handoff: 셀이 끊겨있는 경우. 두 기지국에서 닿지 않는 부분이 있으므로 일시적으로 끊어졌다가 다시 연결 (Break-before-break)

Handoff 방식

현재 셀보다 다른 셀의 값이 특정한 값보다 커질 때 handoff

→ 일정시간보다 더 기다려보고 커진 값이 유지가 되면 handoff

Cellular 역사

1. 2G

-TDMA → GSM-핀란드에서 처음 나옴

-CDMA-Qualcomm

초기에 두 표준은 서로 따로 발전함

1. 2.5G

멀티미디어, 웹 기반 메시지

1. 3G

글로벌 로밍

멀티미디어 서포트

데이터 레이트 증가 (2Mbps)

스마트폰 등장

3GPP → HSPA/LTE

3GPP2 → EV-DO

MIMO

안테나 기법. 속도를 높이는 데 기여

Beam-forming

360도 신호를 보낼경우 가까이 있는 단말에는 잘들리지만 멀리 있는 단말에는 안들림 → 수신지의 방향을 확인, 단말이 있는 방향으로만 신호를 집중

GSM → MS/ RAN/CN/External Network

2G → CN 데이터 통신을 위한 Backbone망 설치 - 이전 폰을 사용하는 사람은 기존 네트워크 사용, 2G 폰은 일반 전화와 데이터트래픽은 새로운 망으로 따로 가도록

3G 이후 - RAN 새로운 망을 전부 설치

1. LTE - 구조의 변화

4세대는 LTE-A(Advanced) : 안테나 수가 증가하여 더 빠른 통신 가능/ 셀의 사이즈를 다르게 하여 다양한 환경에 구축/ 중계기를 설치하여 멀리까지 있는 단말에 빠르게 전송/ 셀 범위 밖에 있는 단말에 중계기를 설치하여 기지국을 설치하지 않고도 서비스를 사용 가능하게 함(Femto cell)

1. 5G

속도가 빨라짐/ 다양한 애플리케이션 사용

5장

LAN Topologies - Bus/Star/Tree 가 많이 쓰임

Bus/Tree

LAN은 한 노드가 보낸 것을 그 안에 노드가 다 같이 들음 → 수신자가 아니면 무시하고 수신자면 받음

버스의 전송 통로에서 선을 통해 각 노드와 연결

Repeater(포트 2개)를 사용하여 버스와 버스 연결 → 버스가 확장됨

Star

Hub(포트가 많음)를 사용하면 Star

MAC

한 노드가 보내면 다 같이 들음 → 동시에 보낼 수 없음! 충돌이 일어남

contention 방식: 일단 보내고 충돌이 일어나면 감지하여 멈춤

= CSMA/CD: 누가 보내고 있는지 확인하고, 보내고 있으면 끝날 때까지 기다리다 전송

만약 두 노드가 동시에 전송한다면 충돌이 일어남 → 보내는 노드들은 전송 중단 → jam signal를 다른 노드들에게 보냄

충돌이 일어난 노드 중 누가 먼저 보낼 것인가? → Binary Exponential 알고리즘

Bridge

Repeater와 비슷하게 포트가 두개지만 동작은 다름. 위 아래로 노드가 나뉘어져 있으며 Bridge 디바이스로 연결되어 있음

위나 아래 노드에서 신호가 보내졌을 때, Bridge가 주소를 확인해 자신을 거쳐 아래나 위로 가는 신호일 경우 보내고 아닐 경우 무시함

Switch

Bridge와 유사함. 포트가 여러개로 Hub와 비슷하게 생겼지만 동작은 다름. 노드에게 주소를 받으면 Switch는 다른 노드가 아닌 주소가 가리키는 노드에만 전송

Wifi

두 전송 기술 - 적외선 transmission/ 라디오 transmission: 주로 라디오 transmission 사용
Infrared transmission - 벽을 통과 못함 → 보안적
Radio transmission - ISM: 2.4GHz와 5GHz 같이 누구나 쓸 수 있는 주파수대 사용 → 전송 세기 제한
-벽을 통과 할 수 있음
두 네트워크 모드 - 적외선 네트워크 모드/Ad-hoc 네트워크 모드 : 주로 적외선 네트워크 모드 사용
Infrastructure network - 기지국과 통신
BSS: AP와 전송 범위 안에 있는 단말들. 기본 단위
BSS끼리 유선 연결 → 인접한 한 기관 ESS
Ad-hoc network - 기지국x, 자신들끼리 통신 → 단말의 이동에 따라 통신이 어려울 수 있음- 주로 전쟁이나 재난 상황 사용
IBSS

Wifi의 동작 단계

Synchronization
Timestamp: 기지국에 있는 곳에 가면 AP는 주기적으로 Beacon이라는 신호를 보내 새로운 단말에 자신의 정보를 알려줌 → 단말들이 자신과 싱크를 맞추도록 함
Beacon 주기(초)/SSID(이름)/채널 number 등 정보를 줌
Channel Scanning
Passive - 비콘 신호가 올 때까지 채널을 바꿔가며 일정 시간 기다림 → 채널이 많은데 와이파이는 적을 경우 낭비가 심함
Active - 먼저 채널에 기지국이 있는지 확인. 주변에 있는 모든 AP 검색 → 가장 좋은 채널 선택후 연결 시도 → 암호를 요구하여 입력하면 연결

802.11: 와이파이의 표준

단말 ←(무선 Wifi)→access point(기지국) ←(유선 Ethernet)→서버

Physical layer: 신호를 만들어서 보냄

FHSS/DSSS/Infrared
다양한 헤더 붙음

MAC layer: 충돌이 일어났는지, 일어났다면 어떻게 해결하는지

기다리는 시간으로 우선순위 결정 → 충돌 방지
SIFS- 조금 기다림. 우선순위 높음
DIFS- 많이 기다림. 우선순위 낮음
CSMA/CA를 사용하는 DFWMAC(mandatory)-DCF

Power Management

돌아다니며 사용하는 wifi는 배터리가 중요
power saving mode : 데이터를 보내거나 받지 않을 때 꺼 둔 것처럼 배터리를 거의 쓰지 않는 상태로 전환 - Static/Adaptive (주로 Adaptive)
Awake - 풀 파워 상태 (Tx, Rx, Idle)
Sleep - 거의 꺼놓은 상태
Tail-time - 패킷이 더 오는지 확인하기 위해 기다리는 시간. 새로운 패킷이 도착하면 연장 됨

Rate Adaption

: 가까이 있을수록 빠른 속도로 통신. 거리가 멀어질 수록 신호 세기가 약하므로 낮은 속도로 통신

802.11 표준

802.11b - 최대 11 Mbps 데이터 레이트, 2.4GHz 밴드, 레이트 시프팅 1, 2, 5.5, 11 (4단계)
802.11g - 최대 54 Mbps, b사용자도 g와 통신 가능(기지국이 g라도 같은 주파수사용하므로 b와 통신가능)
802.11a - 최대 54 Mbps, 5 GHz 밴드 표준
802.11n - 최대 600 Mbps, 2.4GHz와 5GHz 듀얼밴드 제공, MIMO와 모듈레이션 기법들 사용으로 속도 빠름
802.11ac -최대 6.9Gbps, 5GHz
802.11ax - 와이파이 기지국이 촘촘하게 많을 때 최대 속도로 통신 가능하게 해주는 표준

# data[].attributes.body
4강
- 와이파이가 끊어지는 원리에 대해 알 수 있었다.
하지만 Cellular의 개념은 아직 명확치 않다.
- LTE-A가 진정한 4세대임을 알았다.(추억이 새록새록)

5강
- 처음듣는 내용이라 아리송했다....

Chapter 4. Cellular Systems

1. Cellular vs Wireless LAN

1) Cellular

넓은 지역 커버

로밍 기지국을 바꿔도 끊어지지 X

이동성 제공

회사에 돈내고 씀

허락받고 씀

2) Wireless LAN

방, 사무실 등 좁은 지역 커버

이동하면 끊어짐

이동해서 끊어지면 다른 와이파이를 사용해야함

누구나 쓰는 주파수

허락 no

2. Cellular Concept

- 원하나가 셀임(기지국 전송범위)

기지국 끼리 유선으로 연결됨. Q. 어떻게?

기지국 주파수 다름. 같으면 경계에서 간섭일어남

인접한 셀은 주파수 다르게 씀

3. Cell Structure – frequency re-use

셀이 n개 있을 때 1/n만 쓰는가?

충분히 떨어져 있을 때 같은 주파수 써도 됨.

7cell cluster vs 3cell cluster 일장일단이 있다

작은 셀의 이점

cell size : higher capacity, higher number of users (가장 큰 차이점)

혼자 커버하기 vs 잘게 자른 셀들이랑 커버하기

4. Hand off (중요개념)

- 한 기지국에서 다른 기지국으로 이동하는 것

자연스럽게 연결시키는 것

5. Hand off Triggering Strategies

Hand off 어디서 끊을건데? A신호 약해지고 B 신호 세지는 구간이 얼마나 유지되는지까지 확인 (TTT)

6. Cellular Generations

2G : 디지털 시스템, 짧은 데이터 보낼 수 있음

4G : 속도가 빨라짐.

2G

주요 기준 : TDMA(win)/ CDMA

3G

목표 : 완벽한 글로벌 로밍

2개의 표준 : 3GPP/3GPP2

3G transitional system : HSPA/ LTE

MIMO vs Beam Forming

MIMO : 안테나 기법/ 안테나 2개씀

Beam – forming : 수신지 방향 예측해서 쏘기

7. Comparison : GSM, GPRS, EDGE, UMTS

7-1) GSM

7-2) GPRS

7-3) EDGE

7-4) UMTS

8. LTE

9. LTE – A

진정한 4세대

Chapter5. LAN & WLAN

Local Area Network

1) LAN Topologies

유선랜을 만드는 Topology : Bus/ Star/ Ring/ Mesh/ Tree/ Point-to-Point

- Bus, Star, Tree 많이 씀

Bus

- 다른애들이 보낼때 같이 보내기 불가

Star

- 다 뿌리고 수신자가 자기면 받기
- repeater vs Hub : 하는 일 비슷

- MAC
- CSMA
- Bridge : 똑똑해/ 주소를 알아볼 줄 앎
- LAN switch

- 802.11 : wifi 표준 정의함 (이 표준에 따라 와이파이 랜카드 제조)

*** 들어도 이게 맞나 싶고 이해안돼서 수업 다듣고 GPT한테 다시 물어봄

1. 802.11b/g/a:

802.11b: 2.4GHz 주파수 대역을 사용하며 최대 11Mbps의 속도를 제공합니다.

802.11g: 2.4GHz 주파수 대역을 사용하며 최대 54Mbps의 속도를 제공합니다.

802.11a: 5GHz 주파수 대역을 사용하며 최대 54Mbps의 속도를 제공합니다.

2. 이러한 표준들은 오래된 표준으로, 현재는 네트워크 속도와 범위의 제한 때문에 많이 사용되지 않습니다.

3. 802.11n:

2.4GHz와 5GHz 주파수 대역을 모두 지원하며, MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술을 사용합니다.

최대 600Mbps의 속도를 제공하며, 범위와 신호 강도가 이전 표준들보다 개선되었습니다.

실제로 많은 무선 공유기와 장치들이 802.11n 표준을 지원하고 있습니다.

4. 802.11ac:

5GHz 주파수 대역을 사용하며, MIMO와 대역폭 채널 결합(Bonding) 등의 기술을 사용합니다.

최대 1.3Gbps의 속도를 제공하며, 더 큰 대역폭을 사용하여 데이터 전송량이 향상되었습니다.

802.11ac은 대부분의 현대적인 무선 공유기와 장치들에서 지원됩니다.

5. 802.11ad:

60GHz 주파수 대역을 사용하여 매우 높은 데이터 전송률을 제공합니다.

최대 7Gbps의 속도를 제공하지만, 주파수의 특성상 범위는 매우 제한적입니다.

주로 접점(P2P) 연결에 사용되며, 새로운 기기 간 빠른 데이터 전송을 지원합니다.

6. 802.11ax (Wi-Fi 6):

2.4GHz와 5GHz 주파수 대역을 모두 지원하며, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)와 MU-MIMO(Multi-User Multiple Input Multiple Output) 기술을 사용합니다.

최대 10Gbps의 속도를 제공하고, 밀집된 환경에서도 네트워크 성능이 향상되었습니다.

배터리 수명을 개선하고, 여러 장치 간의 효율적인 데이터 전송을 지원합니다.

이렇게 각각의 표준은 기능, 속도, 주파수 대역, 신호 범위 등에서 차이가 있습니다. 사용자의 요구 사항과 네트워크 환경에 따라 적절한 Wi-Fi 표준을 선택할 수 있습니다. 현재는 Wi-Fi 6(802.11ax)가 가장 최신이며, 더 빠른 속도와 향상된 성능을 제공합니다.

# data[].attributes.body
<4강 Cellular Systems>

Cellular System

Wide area coverage

Global roaming

Mobile users at vehicular speeds

Subscription-based, Licensed bands

Wireless LAN System

Local coverage

No handoff or roaming

Users in hot-spot area

Unlicensed base

Cellular Concept

기지국 하나하나 원을 cell이라고 함 Cell 구조의 Network

경계에서 혼선이 있지 않도록 인접한 cell의 주파수는 다름

frequency re-use

7 cell cluster : noise 적다, 주파수가 작다

3 cell cluster : noise 크다, 주파수가 더 커서 더 많은 사용자들이 통신할 수 있다

One big cell: 큰 배터리 필요

100 clusters: 기지국 많이 설치해야 해서 돈 많이 듬, 그러나 하나 고장나도 손실 적음

* Handoff

한 셀에서 다른 셀로 이동할 때

통신이 연속해서 이루어질 수 있도록 자연스럽게 연결하는게 포인트

Soft handoff 지연 적음 Make before break

hard handoff 지연 큼 break before make

Handoff Triggering Strategies

교차점 잡고 일정시간 기다린다

<Cellular System>

1. 1G Cellular system

Digital

SMS

<Standards>

TDMA(GSM) : 유럽 표준

CDMA(IS-95) : qualcomm

2. 2.5G

GPRS, EDGE : 2g에서도 인터넷 이용 가능하게

3. 3G

Universal global roaming

UMTS - 2Mbps

<standards>

3GPP : HSPA,(MIMO, Beam-forming) LTE

3GPP2

GSM

UMTS

LTE : packet only system

LTE-A : 1Gbps, MIMO, 다양한 셀 사이즈,

- Relaying : 먼 곳은 신호 약하니까 중계기를 이용해서

- Femto Cell : 집에 있는 인터넷 같이

5G

Chatper5 Lan, wlan

LAN Topologies : bus, star, ring, mash, tree ptp

Bus

repeater로 버스와 버스 연결한다. -  버스 확장 효과, 증폭 동시에 데이터 보내는거 안됨

hub : repeater랑 비슷, 포트가 많은거

- star

Hub 사용

동시에 데이터 보낼 때 충돌 해결하려고

1)Ethernet : 충돌을 방지하기 위한 기술

CSMA : carrier sense multiple access / CD : collision detection

Binary exponential back off algorithm

Bridge

MAC주소를 파악해서 충돌 방지 layer단위

- switch

주소를 보고 그 특정 대상한테만 뿌림, 포트 단위

<wifi>

Local area

기술

1)**Radio transmission : 누구나 쓸 수 있는 주파수 대역, 벽을 통과,

2)Infrared transmisssion: 벽 통과 안함

모드

1) **infrastructure network mode : 기지국 잇음

1. Ad-hoc network mode : 기지국 없음 - 재난 전쟁 이럴 때

Infrasturcture network mode 단계

1. Synchronization

동기화 시키려고 timestamp, interval, SSID, channel number,

1. Channel scanning

Passive : 신호 올 때까지 기다림, 채널 바꿔가면서

Active : 내가 먼저 누가 있어요 물어보는거 주변 ap검색

1. Authentication & Association

암호 , 인증 => 단말을 디비에 넣고 기지국이 서비스

4. Data Trnasfer

표준 IEEE 802.11

기지국 access point 두개의 프로토콜 다 이해,

Physical layer :

MAC layter: 동시에 데이터 보낼 때 충돌에 대해

*** DEF using CSMA/CA

1. Power Management

power saving모드

1) Static PSM

2) Adaptive PSM

7. Rate Adaptation

# data[].attributes.body
<4강>

Cellular System : 넓은 지역

사람이 움직여도, 기지국이 바뀌어도 연결됨

안정적 통신

Wireless LAN System : 가까운 지역

이동성 제공하지 않음

*Cellular Concept

기지국이 있고, 전송범위 내에 전송됨 → cell

cell로 이루어진 시스템

기지국들은 유선연결

기지국이 외부로부터 데이터를 받아 단말에 넘김

주파수가 같으면 기지국끼리 간섭이 있으므로 다르게

인접 cell들의 주파수가 다르다.

충분히 떨어진 지역에서는 같은 주파수를 써도 간섭 없음

7, 3, 4 cell cluster 이 있으며 모두 장단점이 있음

7→ 노이즈가 적음,

3→ 노이즈가 심할 수 있음 but 하나의 cell에서의 주파수가 크므로 더 많은 사람이 사용가능

전체 큰 지역을 하나의 기지국 vs 작게 cell로 쪼갠 기지국

데이터를 보낼 때 강하게 보내야함 / 기지국과의 차이가 짧아 배터리 적게

기지국 하나가 고장나면 모두 불통 / 하나가 고장나도 다른 지역은 괜찮음

one big cell vs 100 clusters(700 cells)

전체 700MHz 일 때 700 people

1MHz/person , 100MHz/person

셀이 작으면 작을수록 한 사람이 쓸 수 있는 주파수가 크다

주파수를 잘 활용하는 것이 중요한데 더 많은 사람을 서포트 가능 but 돈이 많이 든다.

대도시는 인구가 많으므로 여러개의 cell

*빈 handoff

한 기지국에서 다른 기지국으로 데이터 이동하는 것

soft handoff

기지국과 기지국이 떨어져 있지 않음

자연스럽게 신호가 이어짐. 통신이 연속적

hard handoff

기지국과 기지국이 떨어져 있음. 신호가 살짝 끊김

단지 두개의 신호세기로 연결하지 않는다.

새로운 cell의 신호세기가 특정 값보다 커지는 시점에 시간 간격을 주자. TTT

*Cellular Generations

1G

2G : TDMA(GSM), CDMA

2.5G : 멀티미디어, 웹기반

3G : 완벽한 글로벌 로밍, 멀티미디어, 2Mbps

HSPA(HSDPA, HSUPA), LTE

HSPA - MIMO(안테나 기법), Beam-forming(수신기의 방향을 예측해 방향으로 신호를 쏜다. 멀리 있어도 신호를 받을 수 있음)

LTE - cell이 다양한 모양으로 구성. Relaying(중계기를 두어 도움으로 전송, 기지국을 또 세우지 말고 중계기로 신호 전송하자). Femto cell(인터넷과 연결하여 네트워크에 연결)

4G : Ip based

5G : 속도가 매우 빨라짐

<5강-1부>

LAN&WLAN

*LAN

Bus, Star, Ring, Mesh, Tree, Point-to-Point

Bus/Tree(버스와 버스 연결한 것 : 트리)

한 노드가 들으면 모든 노드가 다 듣게 된다

방과 방을 연결할 때는 Repeater 사용해서 Bus와 Bus 연결

→ 버스가 확장되는 효과. 한 셀에 모든 노드가 연결되어 있는 효과

통신이 동시에 이루어지지 못한다.

Repeater vs Hub

2개 / 여러 개

Mac - 통신이 동시에 이루어지게

contention : 충돌 있을 시 충돌을 감지해 회피하는 방법

CSMA/CD

- binary exponential back off algorithm

Bridge : 주소를 파악하여 전송. 충돌을 덜 일어나게 함. 두 개의 LAN연결

Switch : 허브와 비슷하지만 주소를 보고 원하는 곳에만 전송. 여러 Station 연결

*Wifi

Wireless LANs

Radio transmission

- 누구나 쓸 수 있는 신호. 간섭때문에 가까운 지역에서만 사용.

Infrastructure network mode

- 기지국과 함께 통신할 수 있는 네트워크

- BSS(단위), AP(수신), DS를 통해 외부로 연결

*절차

Synchronization

Channel Scanning:기지국 찾는 과정(Passive/Active:누가 쓰는지 신호 보내서 확인)

Authentication&Association(암호 확인)

Data Transfer

*IEEE 802.11 Standard (표준주소를 만들어 전송)

802.11 – protocol

Physical layer : FHSS, DSSS, Infrared / PLCP, PMD

MAC

- waiting time control – IFS

우선순위로 SIFS(조금 기다림), DIFS(많이 기다림) → 충돌 방지

- CSMA/CA(충돌을 아예 줄이자)

frame 들어오면(우선) SIFS 기다리고, AP 신호, DIFS 기다리고, random backoff 4 기다리고..

여러가지 신호가 들어왔을 때 우선순위대로 처리한다.

충돌이 아예 일어나지 않는 것은 아니지만 줄일 수 있다.

<5강-2부>

*Power Management

Power saving modes : Static PSM, Adaptive PSM

Awake – fully powered

Sleep - 거의 끈 상태

Adaptive PSM

- sleep 상태에서 data가 들어오면 buffer에 넣어놓고, 깬 후 준비된 신호를 보내면 buffer에 있는 신호를 받는다. 이후 tail-time만큼 깨어있다가(이 상태에서 data가 오면 또 들어오고 tail-time) sleep 신호를 보내고 sleep 상태로 들어간다.

*Rate Adaptation(dynamic rate shifting)

* IEEE 802.11 Standards

b/g/a, n, ac, ad/af, ax

modulation 점점 발전

<소감>
통신 체계에 대해 배울 수 있어 의미 있었던 시간이었다. 전공 수업에서 통신 시스템을 수강한 적이 있어 수업을 들으며 이해와 함께 진행할 수 있었다. 하지만 LAN과 WIFI에 대해 자세히 공부해본 적이 없어 강의를 통해 어떻게 통신이 이루어지는지 알아볼 수 있는 과정이 매우 유익했다.

# data[].attributes.body
Cellular 와 Wifi 각각의 특징을 파악하는 시간이었다. 핸드폰을 기준으로 celluar와 wifi를 구분하고 있었는데 내부에는 많은 기술과 규약으로 이루어져 동작한다는 것을 파악할 수 있었다. 중요한 것만 집어주시긴 하셨으나 보다 더 깊은 이해를 위해서는 어떤 책으로 공부해야 할까 더 찾아보아야겠다.
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[4강]

Celluar vs. Wifi
- Coverage: Celluar >>> Wifi
- Global vs. no hand off
- subscription based vs. equipment sales
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* Celluar
Cell로 구성된 network, service
- 신호를 받아 단말에 넘겨주고 기지국으로 넘기기..
- 인접한 셀은 주파수 다르게 하기
→ 충분히 떨어진 곳은 주파수 다르게 사용 (우선으로 묶기, hand off/over)
n 이 적으면
1) 간섭이 있을 수 있음
2) 주파수를 크게 쓰기 때문에 더 많은 고객이 통신 가능

hand off/over
- soft/hard
- HM (hand off margin) + TTT (time to trigger) 만족시켜야 넘어가게 하지

(cell size)
작으면
band width : support 할 수 있는 주파수가 커짐(higher capacity), 돈이 많이 들긴 함
배터리 작게 듦. 기지국 하나가 멈춰도 다른 곳에서 가능
------------------------------
Celluar Generations
* 1G, 2G 전화 통신과 같은 것 사용
- 2G: TDMA(time division multiple access) / CDMA(code division multiple access, Qualcomm) 분화되어 발전되다가 3G이후 TDMA 선택됨
- 2.5G: GSM(TDMA 방식, 유럽_ 붙어있어서 이런거 활용하기 좋음! 에 적용 Global System for Mobile communications) @ Finland 런칭
* 3G~     인터넷 통신망과 같은 방식 사용
- 목적 universal global roaming : 어디를 가던 잘 터지도록!
→ 3GPP (TDMA) / 3GPP2 (CDMA)
>> 3GPP : 1) HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) 기지국 → 단말, 2) HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access) 기지국 ← 단말 로 가는 방향의 속도를 높이겠다
→ LTE...
→ Mimo: 안테나 갯수를 늘려 하나일 때부터 gain 증가
→ Beam-forming: 수신지의 방향을 예측하여 신호를 집중해서 발사

Data 통신을 위한 backborn을 깜 (3g로의 전환을 위하여, UTRAN을 설치)
- 앞에 설치되어 있던 전화통신망에 일부 추가하는 형태로 감. 전체 다 바꾸면 돈 등 비용이 많이 소요

(LTE) 대등한 구조로의 전환 (이전에는 대등구조 x)
- LTE-A 가 깔리면서 다양해짐,, mimo 증가, cell 사이즈 다양화
→ relaying: 중계기를 두고 중계기가 relay 시키도록 하자
→ femto: wifi같이 femto 기지국을 사서 유선전화망을 통해 core network에 접근하자

(5G)
IoT등에 활용할 수 있을 정도로 발전 ↑

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[5강 - 1부]
LAN: Local Area Network
- bus, star, ring, mesh, tree....

* bus/tree
- LAN은 보내면 한 node에 있는 애들이 다 들음, 그런데 길이의 제한이 있음
- repeater 통해 버스와 버스를 연결함, 버스 확장의 효과가 있음 (하나에 여러개의 seg가 다 연결된 효과가 있음, 신호도 한꺼번에 다 뿌려짐)
- hub:: 하는 일은 repeater와 거의 비슷, star는 hub를 사용해서 함

* MAC (Medium Access Control)
여러 신호를 동시에 보낼 때 신호 간 충돌이 일어나므로 이를 방지하기 위한 것
- contention (가장 효율적) : 충돌이 일어났으면 멈추고 아니면 진행
→ CSMA/CD : Ethernet!
1) 데이터 보내기 전에 누가 보내고 있는지 확인 (CSMA)
2) 충돌이 확인되면 다른 node에게 알리고 (CD)
3) 누가 먼저 보낼지 random으로 정하기 (binary exponential back off)
→ 16 이상 충돌하면 전송실패 메세지 보냄

* bridge: repeater와 유사하나(보통 port 2개) 주소를 파악하여 전달함
* switch: 허브와 비슷하게 생겼으나 주소를 파악함. port 가 여러 개임

---------------------------
(Wifi) 무선랜 local
- Radio transmission 을 주로 사용하고, Infrastructure Network mode를 주로 사용 (ad-hoc은 사용하기 어려움)

* Radio 누구나 사용할 수 있는 주파수, 전송 세기에 제한을 받음(누구나 쏠 수 있으므로 방해받을 수 있어서, 가까운 지역에서만 사용 가능), 벽 통과 가능

* Infrastructure 유선으로 연결된 기지국을 통해 통신하는 것
- BSS (Basic Service Set): AP와 단말기 포함된 기본 범위,
- ESS (Extened Service Set): 여러 BSS 묶은 것
---------------------------
Infrastructure 로  Wifi 동작하는 방법
1) Synchronization
- AP는 주기적으로 beacon 신호 보냄, 신호 주기/time/ID(SSID)/channel #...

2) Channel Scanning
- Passive: channel 바꿔가면서 기다리는 것(낭비 심함)
- Active: 있냐고 먼저 물어보기 → 대부분 이거 씀

3) Authentication and Association
- 기지국을 선정하면 association 아니면 Authentication 으로 암호 쳐서 연결

4) Data Transfer
- 기지국을 통해 데이터 연결

IEEE 802.11 standard
- PHY ~ DLL
→ PHY (physical layer): 2.4Ghz, infrared, ...
신호를 만들어서 보내는 역할
→ DLL : MAC...
1) SIFS: short IFS 기다리는 시간 (우선순위 높은 것)
2) DIFS: 오래 기다림
CSMA/CA (mendatory):  Collision Avoidance,  충돌을 줄이자. AP(기지국)
>> 누가 먼저 보낼지 random으로 정하기 (binary exponential back off)
- ACK (acknowledge character) 왔는지 확인~~!

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[5강 - 2]
Power managenet
- 거의 꺼 놓은 것처럼 배터리 사용
- RX(데이터 받을 때) ~ TX(데이터 보낼 때) 배터리 사용 거의 유사
- idle listening: 받지도, 보내지도 않을 때

(pwr saving modes) - sleeping... mode...
- static PSM: 거의 사용 x
- adaptive PSM: 대부분 사용
→ AP(access point 기지국)이 sleeping mode 일 때 온 거 저장해둠

(rate adaption) 멀리있는 것 속도 다르게 받음
IEEE 802.11 b 최대속도 11Mbps
IEEE 802.11 g 최대속도 54Mbps, 2.4G
IEEE 802.11 a 최대속도 54Mbps, 5G
IEEE 802.11 n 최대속도 600Mbps, 2.4~5G
IEEE 802.11 ac 최대속도 6.9Gbps, 5G
IEEE 802.11 ax

# data[].attributes.body
4강 : Cellular System

Cellular System : 상대적으로 높은 지역 / 로밍 ㅇ / 속도 높

Wireless LAN(와이파이) : 상대적으로 가까운 지역 / 로밍 x / 속도 이동성 x

Cellular

기지국의 신호범위내 영역 = 셀

셀구조의 네트워크

Handoff : 각 셀 사이의 데이터 전송 > 유선망

-hard handoff (통신 연속적 연결되어 있음)

-soft handoff (끊어진 곳을 새로 만들어서)

* 각 셀의 신호세기 시점 조건(TTT)를 맞춰서 handoff 해야함

인접한 셀에서 각각 주파수 다르게 하는 이유 : 셀의 경계에서 같은 게 들림(?)

주파수 재활용 : 먼 지역에서 같은 주파수를 사용하는 것은 가능 (cell cluster 이 작을수록 각각 주파수가 큼)

셀 사이즈

전체 하나의 셀 VS 많은 셀

셀이 작으면 작을수록, 잘게 조갤수록 한 사람이 사용할 수 있는 주파수가 많음 (활용력이 좋은 반면, 돈이 많이 듬)

Cellular Generations

1G(아날로그) 2G(디지털/TDMA CDMA) 3G(글로벌로밍/LTE) ----- 5G(현재)

*GSM > GPRS > EDGE > UMTS(3G)

*LTE Adbanced - Femto cell

5강 : LAN & WLAN

-

1부

LAN

-BUS/Tree
(repeater(2-3)를 통해 노드 연결 가능)

-Star
(Hub(多)를 통해 노드 확장 가능)

-MAC
(bus/tree의 동시에 통신을 보내지 못하는, 충돌 단점 보완)

-Bridge
(주소역할이 있는 repeater) : 충돌을 막을 수 있음 / 2개 연결

-Switch
(선택하여 보낼 수 있는 hub) / 여러 포트

Wireless LAN (와이파이)

인프라(ESS > BSS多) vs 기지국 없(IBSS多 ; 재난상황)

1.Synchronization

2.Channel Scanning (수동적 vs 능동적)

3.Authentication and Association (암호)

4.Data transfer

802.11

MAC (우선순위에 따라 기다리는 시간의 차이 SIFS < DIFS : 이를 통해 충돌 줄임)

5개 섹션 > 기지국AP

-

2부

Power Saving mode (배터리 절약)

Adaptive PSM 주로 쓰임

- Awake / Sleep 모드

802.11 b < g/a < n < ac < ad/af < ax

같은주파수 사용

# data[].attributes.body
1. 배운점

무선으로 핸드폰을 연결할 때 가장 많이 사용하는 방식 -> Cellular, WiFi

[Chap 4] Cellular Systems

Cellular는 상당히 넓은 지역 커버 WiFi는 커버리지 좁음

Cellular는 기지국이 바뀌어도 연결이 끊어지지 않게 함, WIFi는 한 기지국 안에서 연결 가능

- Cellular

Cell: 단말들이 통신할 수 있는 영역

Cell 구조로 이루어진 네트워크

외부에서 들어오는 데이터를 기지국에서 받아 단말에게 넘겨줌

경계부분에서는 간섭문제 때문에 인접한 셀의 주파수를 다르게 함. 간섭문제가 없을 정도로 충분히 멀리 있다면 같은 주파수 사용 가능 = frequency re-use

cell size

큰 지역을 기지국 하나가 전체를 커버하는 방법 vs 여러 기지국이 커버하는 방법

One big cell: 배터리가 적게 듦,

Small size cell: 기지국 하나가 고장나도 나머지 지역에서는 통신 가능, 비용 많이 듦

cell이 작으면 작을수록 한 사람당 서포트 할 수 있는 주파수가 크다

- Handoff

통신 중에 한 cell로부터 다른 cell로 이동하는 것

cell이 잘 오버랩 된 경우 (Soft Handoff)

cell이 떨어져 있는 경우, 통신이 끊어졌다가 다시 연결 (Hard Handoff)

어느 시점에서 Handoff 할 지 정하는 것이 중요함. 단지 두개의 신호만을 비교해서 Handoff 하는 것은 좋지 않음.

옛날에는 이동 중에 새로운 cell의 신호 세기가 현재 서비스 받고 있는 신호 세기보다 특정한 값만큼 커지면 Handoff 했지만, 요즘은 이것도 불안하니 일정 시간을 더 기다리자. 일정 시간동안 Handoff margin이 유지되면 Handoff

- Cellular Generations

1G - 유선전화를 대신하는 무선전화, 아날로그, 목소리만을 전달

2G - 디지털 방식, 짧은 데이터 보낼 수 있게 됨, SMS 제공, 표준: TDMA / CDMA

2.5G - 2G를  좀 더 빠르게 업그레이드

3G - 컴퓨터 통신망 같은 방식, 멀티미디어 데이터 전송 가능, 완벽한 글로벌 로밍이 목적,
HSPA - HSDPA(기지국->단말)/HSUPA(단말->기지국)

MIMO - 안테나 개수 늘린 것, 전송 속도 높임

Beam-forming – 기존에는 360도 똑같이 동심원을 그리면서 신호 -> 멀리 있는 기기에는 신호 약해짐
수신지의 방향을 예측해서 그 방향으로 쏨 -> 속도를 높임

4G - IP망, 속도가 빨라짐, 대등한 구조

LTE

LTE-A

Relaying : 가까이 있으면 빨리/많은 정보를 보낼 수 있는 반면, 멀리 있으면 속도 느림, 이러한 문제를 해결하기 위해서 중계기 둠, 커버리지 밖에 사는 사람을 위해서도 중계기 둠, relaying 시켜서 전달

Femto cell: 집에 와이파이를 가지고 통신하는 거와 비슷, 기지국의 서비스를 받지 못하는 곳에 있을 때, 기지국의 유선전화망을 통해서 인터넷을 연결해서 그리고 셀룰러 망의 코어 쪽 망으로 들어가게 되면 그러면 셀룰러 폰 사용 가능

5G - 속도가 훨씬 빨라짐, 다양한 애플리케이션 사용 가능, 다양한 곳에서 쓰임, IoT를 연결하는 백보드망으로서 중요한 역할

[Chap 5] LAN & WLAN

- LAN Topologies

Bus/Tree

가장 기본적인 형태는 Bus, Tree는 버스와 버스의 연결

한 노드가 보내는 것을 연결 되어 있는 모든 노드가 듣는 것, 듣다가 자기가 수신자가 아니면 무시하고 수신자면 받음,

버스와 버스를 repeater를 사용하여 연결 -> 버스가 확장되는 역할

Repeater: 신호 받는 즉시 확장해서 뿌리는 역할, segment 연결할 때 사용

Star

Hub를 사용하여 확장

충돌이 일어나기 때문에 동시에 데이터를 보낼 수 없음 -> 해결하는 것이 MAC,

Contention: 신호를 보내고 충돌이 일어났다면 감지해서 멈추고, 그 충돌을 어떻게 회피할 것이냐..

Ring

Mesh

Point-to-Point

- Ethernet
유선랜의 대표적인 기능
CSMA: 데이터를 보내려고 하기 전에 누가 보냈는 지 안 보냈는지 확인해보고 보내고 있으면 기다리다가 아무도 사용하지 않으면 데이터를 전송
데이터를 전송했는데 충돌이 일어났을 경우, 보내는 것을 중단하고 jam signal을 다른 노드들한테 알림.
충돌이 일어난 노드들의 순서를 정함

- Bridge vs. Switches

bridge: 주소 확인 하여 무시 / 전달 가능

Switch : 프레임이 도착하면 대상 주소를 검사하여 필요한 연결로 프레임 전달, 주소를 볼 수 있고, 포트가 여러 개여서 동시에 전송 가능

- WiFi

무선, 넓은 지역 커버 못함

Infrared transmission : 표준에는 있지만, 실제로는 잘 쓰지 않음

Radio transmission : 우리가 쓰는 것, 누구나 사용할 수 있는 주파수, 전송세기에 제한, 가까운 지역에서만

Infrastructure network mode : 우리가 사용, 기지국을 통해서 통신,BSS가 유선으로 연결되어 있음,

Ad-hoc network mode : 표준에는 정의되어 있지만 잘 사용하지 않음, 기지국 없음, 재난상황, 전쟁 때 사용, 자율적으로 IBSS 만들어서 통신

- Basic Operation Procedure (Infrastructure 모드로 와이파이가 동작하는 순서)

1. Synchronization - 주기적으로 기지국에 AP가 주기적으로 비콘이라는 신호를 보냄

2. Channel scanning – 어떤 기지국이 있는 지 찾는 것
Passive scanning: 비콘 신호가 올 때까지 기다리는 것, 채널을 바꿔가면서 기다림, 기다리는 최대 시간은 정해져 있음, 낭비가 심함, 수동적
Active scanning: 주변에 있는 AP 검색하여 좋은 것을 찾음. 자기가 효율적으로 찾음

3. Authentication and Association = 단말을 기지국 DB에 넣고 서비스 해줌

4. Data transfer - 기지국을 통해서 데이터 전송

- IEEE 802.11 Standard

Physical layer: 신호를 만들어서 보내는 역할

MAC layer: 데이터가 충돌이 일어났는지 일어나면 어떻게 푸는지에 대한 중요한 역할

SIFS / DIFS: 기다리는 시간, 앞의 프레임과 뒤에 프레임 사이에 기다리는 시간, SIFS는 조금 기다리고 DIFS는 많이 기다림, SIFS가 우선순위가 더 높음,

DFWMAC-DCF using CSMA/CA (mandatory): collision avoidance, 충돌 확률을 줄이자,

- Power Management

와이파이는 배터리 중요, 배터리가 빨리 닳는 문제를 해결하기 위한 power management protocol

Power Saving mode: 데이터를 보내거나 받지 않을 때, 배터리를 거의 꺼놓는, 상태로 전환해서 배터리 세이브

awake: 완전히 깨어 있는 상태

sleep: 끄기 직전, 일정한 시간 뒤에 깨어남

Static PSM: 거의 쓰지 않음 / Adaptive PSM: 사용

- Rate Adaptation
거리가 멀어짐에 따라 신호세기 작아짐, 가까이 있는 애들은 빠른 속도,

멀리 있으면 에러가 잘 나기 때문에 속도를 느리게 한다.

- IEEE 802.11 standards

IEEE 802.11b: 2.4GHz, 최대 데이터 속도 11Mbps

IEEE 802.11g: 2.4GHz, 최대 데이터 속도 54Mbps

IEEE 802.11a: 5GHz, 최대 데이터 속도 54Mbps

IEEE 802.11n: 2.4GHz, 5GHz 둘 다 지원

IEEE 802.11ac: 5GHz 지원

IEEE 802.11ax: 와이파이 기지국이 많을 때, 최대속도로 통신할 수 있게 해줌

2. 느낀점
통신 시스템에 대해서 처음 배우는 거라 이해하기 어려웠지만 그래도 우리 실생활에서 익숙한 Cellular랑 WiFi 관련해서 배우는 거라서 재미있었다. Cellular에서 cell 사이즈가 Small size cell 일 때, 기지국 하나가 고장나도 나머지 지역에서는 통신 가능하고, cell이 작으면 작을수록 한 사람당 서포트 할 수 있는 주파수가 크다는 것이 신기했다.

# data[].attributes.body
5강.

LAN & WLAN

[LAN]
Topologies :
Bus, Star, Ring, Mesh, Tree, Point-to-Point

Bus / Tree
- 한 노드에 있는 data를 공유. 충돌 발생.
- Repeater로 Bus와 Bus를 연결.
- Repeater를 사용하여 신호 증폭
- Repeater는 포트가 2개
- Bus를 여러개 연결하면 Tree

Star
- Hub : 포트 여러개. hub를 사용하면 Star
-

MAC
- contention(random access) : 충돌 회피

CSMA/CD, Ethernet
동작원리
1)
2)
3)
4)

collision #1 -> A, B 2^1
#2 -> 2^2, #3 -> 2^3, ..............
#16 -> fail

Bridge
- LAN 주소를 파악하여 신호 무시. 중첩 방지
- 얜 2개만 (Repeater 느낌)

Switch
- 포트가 여러개임 (Hub 느낌)
-

Wireless LAN (WiFi)

local area

Transmission : IR, RF(2.4 ~ 5 GHz)
Network : Infrastructure network mode

BSS, BSS ->  ESS

Synchronization
- Timestamp, Beacon,  SSID, channel number

Channel Scanning
- Passive : 다 기다려야돼서 낭비 심함
- Active : 주변 모든 ap를 검색, 좋은 것 선택

Authentication & Association
- 인증

Data Transfer

5-2

Power Management
Power Saving Mode
- Static PSM
- Adaptive PSM
- Awake : 활성
- Sleep  : 절전

배터리 소모는 보내거나 받는거 비슷함. idle 상태도 꽤 많은 전력 소모. 그래서 Sleep mode로 1/15수준까지

Adaptive PSM
- Tail-time, sleep

Rate Adaptation (dynamic rate shifting)
- 신호 세기는 거리에 반비례
-

modulation(중요)

# data[].attributes.body
[4강] Cellular Systems
Cellular vs Wireless LAN

Cellular System

넓은 커버리지

글로벌 로밍

Wireless LAN System

로컬 커버리지

로밍X

Cellular Concept

Cell: 기지국과 그 안에 있는 단말기들이 통신하는 영역

Cellular system: 셀 구조로 이루어진 시스템

Cell Structure

Frequency re-use

근접한 셀은 같은 색 씀

숫자가 클수록 노이즈가 작음

셀이 클 때 장단점

장점

큰 수용량, 유저 수 많음

전송 파워가 적게 듬

단점

기지국을 많이 설치해야 해서 비용이 많이 듬

handoff가 잦음

셀이 작으면 작을수록 한 사람당 support할 수 있는 주파수가 큼

인구가 많은 대도시에는 셀을 작게 한다.

Handoff

한 기지국으로부터 다른 기지국으로 셀을 이동

Hard Handoff: 끊어진 다음에 새로운 걸 만듬

Soft Handoff: 새로운 걸 만들고나서 연결을 끊음

2개의 조건을 만족시켰을 때 Handoff

Cellular Generations

1G: 아날로그

2G: 디지털

TDMA

CDMA: 퀄컴이 가지고 있는 표준 활용

3G: 목소리 뿐만 아니라 영상도 가능

완벽한 글로벌 로밍

3GPP

3GPP2

4G: IP망

5G

[5강] LAN & WLAN(무선랜)

Bus

Star

Tree

Hub: 포트가 여러 개

Repeater: 포트 2개

MAC: 가장 효율적인 건 contention based 방식

CSMA/CD, Ethernet

Bridge

주소를 보고 충돌을 줄임

Switch: 주소를 보고 얘한테만 보냄

와이파이의 특징

넓은 지역을 커버하진 못 함

전송 기술

Infrared

Radio

2.4

벽을 통과한다.

네트워크 모드

Infrastructure

Ad-hoc: 기지국X

Infra 모드로 와이파이가 동작하는 방식

Synchronization

Channel scanning: 주번에 있는 기지국을 찾는 과정

Passive scanning: 그냥 기다림. 낭비가 심함

Active scanning: 기지국을 바꿔가면서 빠르게 찾음

Authentication and Association

Data transfer: 기지국에 연결되면 데이터를 보냄

Protocol Layers

Data Link layer

Physical layer: 어려우니 건너뜀

MAC - Waiting Time Control

SIFS: 짧은 대기 시간

DIFS: 긴 대기 시간

# data[].attributes.body
<4강>
Cellular System
- Wide area coverage
- Global roaming
- Mobile users at vehicular speeds
- Subscription-based
- Licensed bands

Wireless Lan System
- Local coverage
- No handoff or roaming
- Users in hot-spot area
- Revenue through equipment sales
- Unlicensed bands

Cellular란 cell 구조로 이루어진 시스템

frequency re-use : cell들끼리 멀리 떨어져있어 서로간에 간섭이 일어나지 않을경우 주파수를 재사용하는 것

cell 구조 - cell의 크기
1)작은 사이즈 cell의 장점
- Higher capacity, higher number of users
- Less transmission power needed
- More robust, decentralized

2) 작은 사이즈 cell의 문제점
- More number of BSs -> higher cost
- More frequent handoffs

Handoff : 무선 단말이 접속되어 있는 무선 LAN의 AP 혹은 이동통신망의 기지국에서 다른 AP나 기지국으로 접속을 바꾸는 것을 의미
- hard handoff
- soft handoff

Cellular Generations
- 1G : 아날로그, voice-only
- 2G : 디지털, voice & data
- 2.5G : packet-switched
- 3G : voice & data & video
- 4G
- 5G

GSM
GPRS
EDGE
UMTS

LTE 중요 특성
- Carrier aggregation : ITU가 승인한 4세대 이동통신 기술 및 서비스인 LTE Advanced를 구성하는 핵심 기술 중 하나
- Advanced antenna techniques(MIMO) : MIMO는 기지국과 단말기에 여러 안테나를 사용하여, 사용된 안테나수에 비례하여 용량을 높이는 기술
- Heterogeneous network(HetNet) : 이종 네트워크 또는 HetNet(Heterogeneous network)는 두 개 이상의 기지국을 혼용하는 '이종' 네트워크
*Fento Cell : 가정이나 소규모 사무실을 위한 초소형, 저전력의 이동통신 기지국
- Relaying
- Coordinated multipoint transmission/reception(CoMP)

5G System
- LTE에 비해 지연 시간이 30~50배 정도 빨라졌고, 처리량은 100배정도 많아졌고, connections도 100배정도, Mobility는 1.5배 빨라졌다.

<5강>
LAN Topologies
- Bus
- Star
- Ring
- Mesh
- Tree
- Point-to-Point

repeater : Bus와 Bus를 연결하는 것 -> Tree
Hub : repeater와 비슷하지만 포트가 많음, Star는 Hub를 사용

MAC(Medium Access Control) : Bus에서 충돌이 일어나면 그것을 감지

CSMA/CD : MAC protocol
Ethernet : LAN technology

Binary Exponential Back off Algorithm
- CSMA/CD 매체  액세스  프로토콜을  사용하는  이더넷에서  프레임  전송  도중에  충돌이  발생할  경우에는  해당  노드들이  일정한  시간을  기다린  후에  재전송을 시도하는  데  기다리는  시간을  결정할  때 사용
- n 번의  충돌이  발생하면(0, 1, 2, ……, 2n－1) 슬롯들  중의 하나를  선택하여  프레임  전송을  시도한다. 그러나 10번  이후의  충돌이  발생하면(0, 1, 2, ……, 1,023)의  슬롯들  중에서  하나를  선택하여  전송한다. 그리고 16번의 충돌이  발생하게  되면  전송을  포기하게  된다

Bridge/Switch
- 포트별로 콜리전 도메인이 나누어져 있다.
- 차이점은 스위치가 브릿지보다 조금 더 비싸며, 하드웨어적으로 프레임들을 처리하기 때문에 브릿지보다 처리속도가 빠름

Wi-Fi
1) 2개의 Transmission Technologies
- Infrared transmission : 가시 광선보다 조금 아래 주파수대의 적외선을 사용하여 신호를 송수신하는 무선 통신 수단.
- Radio transmission : 빛이나 적외선 이외의 전자파 방사에 의한 신호 전송.

2) 2개의 network modes
- Infrastructure network mode
- Ad-hoc network mode

기본 동작 절차
- Synchronization : 모든 모바일 노드들은 접속한 AP와 동기화되어야 AP로부터 여러 기능을 제공받는 것이 가능, 주기적으로 전송되는 비콘을 통해 정보 획득
- Channel scanning : Passive/Active 방식, Wifi 기지국을 찾고, 채널을 하나씩 바꿔가며 특정 신호를 받음
- Authentication and Association : 선택된 최적의 AP와 최종 접속이 이루어지는 과정
- Data transfer

IEEE 802.11
- Protocol Layers : DLL/PHY
- Physical layer : 3 versions - 2radio, 1IR -> FHSS/DSSS/Infrared

IEEE 802.11 Standard - MAC
- IFS(Inter-Frame Space)
- SIFS(Short IFS)
- PIFS(PCF IFS)
- DIFS(DCF IFS)

Power Management : 배터리 소비를 줄이는 효과

power saving mode : 배터리를 거의 사용하지 않는 상태로 전환해서 배터리를 save하는 것, Static과 Adaptive 방식이 있음

Rate Adaptation : 거리가 가까우면 빠른 속도로 통신을하고, 멀리있으면 신호가 약해 에러가 자주 일어나고 낮은 속도로 통신을 함

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4강
(1)Cellular System  *cell : 기지국의 신호 범위로 통신이 가능한 영역
- 와이파이에 비해 넓은 지역 커버
- 기지국을 바꾸어도 연결이 끊어지지 않고 주파수를 활용해 안정적으로 사용 가능
- 기지국의 원 범위가 같으면 주파수가 겹쳐 간섭이 일어나므로 인접한 경우에는 주파수를 다르게 해야함

(2)wifi
- 좁은 지역 내에서 기존의 전화망이나 유선 통신망에 연결하여 활용
- 구매 없이 누구나 쓸 수 있음

(3) 작은 cell 크기
- 장점 : 고용량, 저전력, 더 강력하고 분산됨
- 단점 : handoff 빈번, 설치비용이 많이 듦

* handoff : 통신 중에 한 셀에서 다른셀로 셀 경계를 이동하며 HM을 새로운 셀로 연결하는 것
교집합이 있을 때는 soft handoff로 지연이 거의 없지만 교집합이 없는 hard handoff는 끊어진 이후 새로 연결해야 해서 떨어진 거리만큼 지연이 발생함

5강 LAN& WLAN(유선 & 무선)
(1) LAN Topologies 토폴로지
(Bus, Star, Ring, Mesh, Tree, Point-to-Point)
*Tree = bus + star
- repeater을 통해 버스와 버스를 연결해 tree를 생성하고 star은 hub를 사용함

(2)Bridge vs Switch

Bridge: 주소를 읽어서 받은 데이터를 버스에 모두 전송하지 않고 수신자에게만 보냄, 구멍 두개

-Switch : 브릿지랑 유사한 기능으로 포트 여러개

(3) Power management : 배터리 수명과 수신모듈의 영구적인 준비 상태가 큰 연관이 있음. -> 데이터 속도를 거리 및 신호의 강도에 따라 동적으로 조정하는 Rate Adaption
Static PSM / Adaptive PSM

# data[].attributes.body
4강
cell structure
1)7 cell cluster
장점
실제로 거리가 멀어도 약한 전파가 간섭할 수 있음. 하지만 7 cell
cluster 쓰면 간섭 상당히 적다.

2)3 cell cluster
예로 21메가헤르츠의 주파수면 7 cell에선 각 cell 당 3만 사용
가능하지만 3cell에서는 7씩 사용가능해서 더 많은 사용자가
사용가능.

cell size
잘게 쪼갠거가 좋다. 배터리가 좋다. 하나고장나도 다른곳에서 커버가능

cellular handoff
통신중에 한 cell로부터 다른cell로 이동할때 자연스럽게 연결.

hard handoff
끊고 새로 만듬.

soft handoff
새롭게 만들고 끊음

핸드오프가 핑퐁될수 있음-->신중하게 이뤄져여함.

MiMO
안테나 갯수를 늘림.

Beam-forming
수신지의 방향을 예측해서 수신노드에 맞게 쏜다.

LTE

Relaying
가까이 있는 노드는 전송속도가 좋지만 멀리있으면 속도가 느려서 이를 해결하기 위해
중계기를 둔다.

Femto cell
기지국을 사는거와 같다.

5강 1부
LAN Topologies
1)Bus/Tree

2)Star

3)Bridge
reapter 보다 똑똑함하며 주소를 파악가능하다.

WLAN
1)radio transmission
infrared 적외선,Radio
누구나 사용할 수 있지만 전송의 세기에 제한을 받는다
벽을 통과할 수 있는 주파수대이다.

2)Infrstucture network
Infrastructure의 4가지 basic operation
Synchronization : timestamp, beacon interval 주기,Channel number, Capability info
Channel scanning : 기지국에 단말이 오게 되면 채널 스캐닝을 한다.
passive scanning : 신호 올때까지 기다린다. 채널20개, 와이파이가 2개 있으면 20개를 다 기다려야하기때문에 낭비가 심함.
active scanning : 먼저 물어본다. (ex) 1번 쓰는 기지국 있어요? 라고 물어봐서 답 없으면 넘어감 !) 지금쓰는 방식!

3)Power management
Static PSM
Adaptive PSM

4)IEEE 802.11 표준
IEEE 802.11b:11Mbps
IEEE 802.11g:54Mbps
IEEE 802.11a:5GHz
IEEE 802.11m:600Mbps
IEEE 802.11ax:더 빠른 통신속도

# data[].attributes.body
4강

Cellular systems

-      cellular systems : 넓은 지역, 기지국 이 전부 담당

-      wireless LAN system ( wifi ) : 좁은 지역, 위치에 따라 달라짐

Cell : 기지국의 통신 영역

Cell structure

-      one big cell : 비용이 싸지만 기지국 하나에 문제가 생기면 전부 다 문제발생

-      700 cells : 비용이 비싸지만 기지국이 여러 개라 한곳에 문제 생겨도 괜찮음

Hand off

-      Hard handoff : 이전 연결이 잠시 끊어진 후 새로운 연결이 이루어짐

-      Soft handoff : 새로운 연결이 이루어진 후 이때 이전 연결이 끊어짐

5강

LAN

-      Bus/Tree

Repeater : 포트 2개만 연결

MAC : 통신 충돌이 일어날 때 해결책

Bridge : 네트워크 충돌 방지, 데이터 전송의 안정성과 성능 향상

Switch : 스위칭 허브, 동시 전송 가능

-      Wireless LAN

특별할 권한 필요없음, 보통 개인이 운영

Radio transmission : 2.4GHz 및 5GHz 주파수 사용, 벽 통과 가능

Channel Scanning : 사용가능한 채널 탐색

Power management : 전자기기 등에서 전력소비를 효율적으로 관리하여 에너지 절약, 성능 최적화 하는 방법

Power saving mode : 데이터를 주고 받지 않을 때 휴식모드 이를 통해 배터리 수명 연장 및 전력 소비 절약

Rate Adaptation : 가까우면 신호가 쌔고 멀어지면 신호가 약해지는 부분을 조절하여 속도에 맞춰서 전송

# data[].attributes.body
1. Cellular System

cell: 기지국의 신호 범위, 통신가능한 영역

데이터 전송 중에 다른 cell로 이동하게 되면 현재 cell의 데이터를 받을 수 없

경계에서 간섭이 일어나기 때문에 인접한 셀들은 주파수를 다르게 설정

Frequency re-use: 주파수 재사용

단위 면적 당 사용자 채널 수를 증가시키는 방법, 기지국별로 주파수 채널 그룹의 할당 및 선택 과정을 일컬

cell의 개수가 작을수록 노이즈가 심해짐

cell size

작으면 작을수록 사용할 수 있는 주파수가 커짐 → 더 많은 사람들이 사용 가능

설치 비용이 많이

handoff

통신 중에 한 셀에서 다른 셀로 이동 시 자연스럽게 연결해주는것

soft handoff: 셀이 자연스럽게 오버랩 → 통신이 끊기기 전에 새로 만들어줌

hard handoff: 셀이 분리되어 있음

MIMO: 안테나 수 늘림 → 속도 빨라짐

Beam-forming: 수신지 방향 예측 → 예측 방향대로 신호 전달

GSM

LTE, LTE-Advanced

Relaying: 멀리 있으면 속도 느림 → 중계기

Femto cell: 가정이나 소규모 사무실을 위한 초소형, 저전력의 이동통신 기지국이다. 데이터 트래픽 분산 및 음영지역 해소의 목적으로 사용된다

LAN: Local Area Network, 한정된 공간에서 네트워크를 구

Bus/ Tree

Repeater 사용 시 신호 증폭으로 Bus 범위 확장됨

동시에 신호 보내면 충돌 일어남

Star

Hub 사용 시 데이터를 Hub에 연결된 전체에 전송

Ring

MAC

무선매체로 접근: CSMA/CA

네트워크 탐색

인증과 보안

결합

데이터전송

Ethernet

컴퓨터 네트워크 기술의 하나로 LAN에서 가장 많이 사용되는 기술 규격

OSI 모델의 물리 계층에서 신호와 배선, 데이터 링크 계층에서 MAC 패킷과 프로토콜의 형식 정의

네트워크에 연결된 각 기긱들이 48비트 길이의 고유의 MAC 주소를 가지고 이 주소를 이용해 상호간에 데이터를 주고 받을 수 있도록 만들어짐

기기 연결 장치

허브

스위치

브릿지

리피터

CSMA/CD: 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지

동작

네트워크에 데이터가 있는지 감지

현재 다른 데이터가 전송중이면 사용할 수 있을 때까지 대기, 아니면 전송

여러군데에서 동시에 전송을 시작해 충돌 발생, 최소 패킷 시간동안 전송을 계속해 다른 컴퓨터가 충돌을 탐지할 수 있도록 함

임의 시간동안 기다린 뒤에 다시 신호 감지, 네트워크 사용자 없으면 전송 시작

전송 마치면 전송이 끝났음을 알림

Binary Exponential Back off Algorithm

충돌이 발생했을 때 충돌했던 스테이션끼리 재충돌 확률을 줄이기 위해 재전송을 위해 기다리는 시간들을 랜덤하게 결정

Wireless LAN

무선 → 이동성 높음

전송 기술

Infraed transmission

Radio transmission

전송 방식

Infrastructure network

ad hoc network

Wireless에서는 충돌 감지 못함 → 충돌 회피 노력

CSMA/CA

전송자가 수신자로부터 예상되는 ack를 받지 못할 경우 충돌 발생 인식

충돌 회피를 위해 프레임 간에 여유 간격을 두는 것이 IFS(Inter Frame Space)

● SIFS(Short IFS): ACK 응답등을 위한 높은 우선순위

● PIFS(PCF IFS): PCF 모드에서 중간 우선순위

● DIFS(DCF IFS): 비동기 데이터 서비스를 위한 낮은 우선 순위

Power Management

saving mode

PSM

adaptive PSM

# data[].attributes.body
4강

Cellular System : 와이파이에 비해 상당히 넓은 지역 커버

글로벌 로밍, 이동성 자유, licensed band

Cellur concept : 전송 전력은 거리에 반비례, 이동 통신 시스템은 기지국이라고 하는 많은 수의 저전력 송신기를 사용

Cell structure : 셀 구조는 충분히 떨어져 있는 셀에서 동일한 주파수의 재사용을 허용합니다.

cell size(small) - 이점 : 고용량, 더 적은 전송 전력 필요, 보다 강력하고 분산됨

- 문제점 : 더 빈번한 핸드오프, 가격

Handoff : 전화 통신 중 셀 경계를 넘을 때 MH를 새로운 셀로 이전

- hard handoff : Break-before-make

- soft handoff : Make-before-break

5-1강

LAN Topologies : Bus, Star, Ring, Mesh, tree, Point to point

Bus/Tree : 전송은 매체 전체에 전파. 허브는 모든 나가는 회선에서 들어오는 신호를 반복.

Bridge : 주소를 파악함. 충돌을 덜 일어나게 함.

Switch : 포트가 여러개 존재.

Wifi : 넓은 지역이 아닌 일부 지역만을 커버함.

Infrared transmission, Radio transmission

주로 radio transmission을 사용.

Infrastructure network mode : 모바일 노드 간의 직접적인 통신 없음, 통신은 노드와 액세스 포인트 사이에서 발생함.

Ad-hoc network mode : 인프라가 필요 없음, 각 노드는 물리적으로 서로 도달할 수 있는 경우 다른 노드와 직접 통신함.

Synchronization : MS가 절전과 같은 기능을 수행하기 위해 모든 클라이언트를 AP와 동기화 상태로 유지하는 데 필요.

5-2강

Power management : 수신 모듈의 영구적인 준비 상태는 배터리 수명에 매우 중요.

Power saving mode(Basic operation) : Static PSM, Adaptive PSM

Rate Adaptation(dynamic rate shifting) : 데이터 속도는 거리 및 신호 강도에 따라 동적으로 조정. Ap와 Ms 사이의 거리가 증가함에 따라 신호 강도는 현재 데이터 속도를 유지할 수 없는 지점까지 감소.

# data[].attributes.body
<4장>

1. Cellular systems(4G, 5G)

- 넓은 지역 커버

- 기지국을 바꾸어도 연결이 끊어지지 않음(handoff/로밍)

- 돈을 주고 산 통신 주파수 활용-> 안정적 통신

* Wireless LAN System

- 좁은 지여 커버

- Hot-spot area(기지국 내에서만)

- 기존 유선통신망 활용

- 돈 안주는 주파수 활용

`Cell(기지국 전송범위) 구조로 이루어진 네트워크

`기지국은 유선으로 연결 -> 단말에 연결

`데이터 전송 중에 기지국 변경 시: 인접 셀의 주파수 다르게(경계의 간섭방지)

충분한 거리가 있는 셀 -> 같은 주파수 가능(7cell cluster, 3cell, 4cell)

7 cell cluster(7셀 마다 주파수 공유): 노이즈 적음

3 cell cluster: 노이즈 많음, cell당 큰 주파수를 사용=cell당 더 많은 사용자들이 통신가능

`One big cell

- 기지국과 경계의 단말기와의 거리 멀어서 배터리 많이 듬

- 기지국 하나 고장 시 전체 위험

- 한 사람의 주파수 작다.

`100 clusters

- 기지국과 단말기의 거리 가까워서 배터리 효율적

- 기지국 고장 나도 나머지 지역에서는 통신 가능

- cell이 많을수록 한 사람의 주파수 크다(대도시= cell작게 많이)

- 기지국 많이 필요하니 서비스 프로바이더(skt, kt 등)에서 돈이 많이듬

Handoff: 한 기지국-다른 기지국으로 이동 연결

- Soft handoff: 경계 겹쳐있어서 자연스럽게, 지연 거의 없음(Make-before-break)

- Hard handoff: 끊어지고 다시 연결(Break-before-make)

- RSS(상대적 신호세기) – TTT(신호세기가 같은 지점의 세기가 특정값보다 크고, 유지되는지 일정시간 기다려보고 handoff)

Cellular generations

1G: Analog - 2G: Digital - 3G: Universal global roaming, Multimedia

- HSPA: HSDPA(down-rink:기지국->단말 속도 높이겠다.), HSUPA(up-rink:단말->기지국)

- MIMO: 안테나 늘이기 – 전송속도 높이기

- Beam-forming: 수신지 방향 예측해서 그 방향으로 쏴서 신호 잡기

- GSM – GPRS – EDGE – UMTS

LTE: 컴퓨터 통신망처럼 쓰겠다- P2P, 대등한 구조

LTE Advanced(4G)

- Advanced MIMO 안테나숫자 더 늘어남

- 셀 사이즈 다양화

- Relaying: 먼 단말기를 위해 중계기 이용

- Femto cell: WiFi로 인터넷 쓰듯이, Femto cell기지국을 사서(유선전화망) core network로 들어감

5G – 빨라지고, 지연시간도 줄어듬, IoT에 중요한 역할

+ 기지국들의 역할과 인터넷 프로바이더들의 사업구조에 대해 생각할 수 있는 수업이었습니다. 또한, 아날로그부터 5G까지의 변화를 경험해오면서 전송되는 미디어 종류의 다변화에 늘 놀라웠는데, 다가올 새로운 세대는 속도 이외의 어떤 특징이 추가될지 궁금해졌습니다.

<5장>

1. LAN: 한 노드가 보내면 모든 노드가 다 듣게됨

(1) BUS/TREE

- 길이 제한 -> Repeater(받는 즉시 증폭)사용: BUS를 연결 -> BUS 확장

(2) STAR

- Hub 사용 -> BUS 확장

(3) 동시에 데이터 보낼 수 없음(충돌) -> MAC으로 해결(*contention: 충돌감지 후 멈추고 회피)

- 충돌감지 -> 랜덤넘버 고름(0,1) -> 충돌->랜덤넘버(2^2) -> … -> 16번충돌(전송실패, 중지)

(4) Bridge

- 두 개의 LAN 연결 + 주소 파악: 충돌방지됨

(5) Switch

2. WLAN

(1) Radio transmission

- 누구나 사용: 전송세기에 제약(가까운area만)

(2) Infrastructure network mode

- BSS(AP와 그 전송범위 안 단말기) + BSS => ESS

- Synchronization(timestamp, 신호 주기, SSID(이름), 채널넘버 정보를 줌) -> 채널 Scanning(Passive: 그냥 기다리기-낭비많음, Active: 모든 AP검색) -> Authentication(암호인증)&Association(단말을 기지국에 넣고 서비스를 해줌)

* Ad-hoc: 기지국없이 단말기 서로 주고받음, 재난중에 쓰임

(3) IEEE 802.11 표준

- PHY layer: 시그널을 보내는 것

- MAC: 충돌관련 – 기다리는 시간 우선순위: SIFS, DIFS -> DCF using CSMA/CA(충돌확률을 아예 줄이자)

(4) Power Management

- Power saving modes(거의 꺼놓은 것처럼 전환) – Adaptive PSM

- PSM: 데이터 받을 때(RX), 보낼 때(TX) 비슷, 아무것도 안할 때(Idle)에도 배터리 많이 씀 -> Sleep 많이 절약가능

- Adaptive PSM: sleep동안 온 data 저장해뒀다가 깨어나면 전송

(5) dynamic rate shifting: 거리에 따라 속도를 다르게

(6) IEEE 802.11b/g/a

- IEEE 802.11b: 11Mbps 최고속도, 2.4GHz

- IEEE 802.11g: 54Mbps. b사용자도 g랑 통신가능

- IEEE 802.11a: 54Mbps., 5GHz의 표준

- IEEE 802.11ac: 6.9Gbps

- IEEE 802.11ax: wifi기지국이 촘촘하게 많을 때, 최대속도로 통신할 수 있게 만듬.

+ 무심하게 사용하던 유선/무선 인터넷이 어떤 통로로 data를 전송하고, 효율적인 방식을 찾으면서 발전하고 있는지 알게 되었습니다.

# data[].attributes.body
4강 Cellular Systems

* 무선 인터넷 연결 Cellular Sys, WIFI

- Cellular Sys

상당히 넓은 지역 커버 -> 멀리 떨어져있음

돈 받고 서비스, 로밍

사람이 바뀌어도, 즉 기지국이 바뀌어도 안 끊김

아주 빠른 속도로 가더라도 서포트 가능 => 이동성 제공

주파수 활용, 안정적

- WIFI 커버리지 좁음

이동성 제공 애매

누구나 쓸 수 있는 주파수 대역 활용

* Cellular란?  Cell을 활용하는 시스템

그럼 Cell이란?

기지국의 전송 범위

기지국과 단말기들이 통신할 수 있는 영역

Cell 구조로 이루어진 network - Cellular Sys

기지국은 유선으로 연결, 외부로 부터 도는 신호를 기지국이 받아서 단말에게 보내줌

단말이 전송하는 신호는 기지국이 받아서 외부로 전달

셀끼리 주파수가 같다면 간섭이 일어날 수 있음

경계부분에서의 간섭문제 해결하기 위해 => 인접한 셀끼리 다른 주파수를 사용

frequency re - use

충분히 떨어진 지역에선 간섭X =>  멀리 떨어지면 걍 같은 주파수 사용

거리가 멀면 멀수록 간섭 안일어남

7 cell cluster

단점 :  주파수가 작아짐

3 cell cluster

단점 : 노이즈가 심할 수도 장점 : 주파수 커서 더 많은 사용자 통신 가능

ex. 총 21Hz라면 7 cell cluster는 3만큼,  3 cell cluster는 7만큼 쓸 수 있음

- One Big cell

기지국에서 멀리 떨어져있다면 신호를 보낼때 센 신호 필요 => 배터리 소모 큼

기지국 하나 고장나면 그 넓은 지역은 안녕~불통

- 많은 작은 cells

배터리 one big cell보다 많이 안 듦

기지국하나가 고장이 나도 나머지 곳은 통신 가능

여러 기지국을 설치해야해서 돈이 많이 든다.

셀이 작으면 작을 수록 작게 쪼개면 쪼갤수록 한사람 쓸 수 있는 주파수가 크다.

인구가 적으면 적은 셀 사용, 많으면 많은 셀 사용

** Hand Off / Hand Over

- Soft Handoff : 거의 지연 X  Make before break

새롭게 연결한 후 전의 연결을 끊는다. => 통신이 연속적으로 이루어지게

- Hard Handoff  break before make 중간에 끊겨있어서 어쩔 수 없음

Hand off는 신중하게 이루어져야함

신호가 더 세다고 옮기기 - 신호가 계속 바뀌어서 안됨 핑퐁 핸드오프 일어날 수도

- TDMA Time Division Multiple Access 시 분할 다중 접속

GSM - 유럽 표준

Global System for Mobile communications

- CDMA Code Division Multiple Access 코드 분할 다중 접속

코드를 이용해 하나의 셀에 다중의 사용자가 접속

Qualcomm의 CDMA 표준 사용

Qualcomm : 글로벌 무선 전화통신 연구 개발 및 팹리스 기업

MIMO 안테나 늘리기, 안테나 기법, 전송속도 높임

Beam-forming

수신지의 방향을 예측해서 수신노드가 있는 방향으로 쏘기

이 전은 360방향으로 쏘기 때문에 기지국으로 부터 멀리있다면 신호약함

MSC - HandOff 결정

LTE

packet only sys

IP network 컴퓨터 통신망 처럼 사용하겠다

진정한 4세대 LTE-A(1기가 맞춤)

Relaying

멀리 있는 노드는 속도가 느림 => 중계기 두기

** FemtoCell

기지국의 서비스를 받지 못하는 곳에 있다면 유선 인터넷망을 사용해서 셀룰러의 core network에 접속, 휴대폰 사용 가능해짐

검색 : 가정이나 소규모 사무실을 위한 초소형, 저전력의 이동통신 기지국 펨토셀

5G 짱 빨라짐, 지연시간 적어짐

=> 5G는 다양한 애플리케이션 사용 가능함 , IoT 5G 중요

5강 1부

LAN & WLAN

LAN 유선 랜

가장 흔한 거 Bus, Star, Tree(Tree = Bus + Star?)

옛날에 많이 사용 Ring

LAN는 한 노드가 보내면 그 버스 안에 있는 모든 노드가 들음

수신자면 반응 아니면 무시함

Repeater 버스와 버스 연결, 버스를 확장하는 역할

버스는 길이 제한 있어서 리피터 사용함

동작 : 받는 즉시 신호 증폭 => 세그먼트 연결할 때 사용

리피터랑 허브는 비슷

포트가 많으면 허브, 딱 2개면 리피터

Hub 사용하면 Star

Hub는 버스와 별 차이가 없다

버스 여러 개 연결 => 트리

버스

한 노드가 보내면 버스 안에 있는 모든 노드가 들을 수 있다

=> 동시에 보내면 충돌 발생, 동시 보내기 안 됨!

충돌 = 통신 실패

Mac 위의 문제 해결

가장 효율적인 방법 : contention

일단 보내고 충돌 일어나면 멈추고 충돌 회피하기

-> 이런 방법으로 만들어 진게 Ethernet

CSMA / CD 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 탐지

Carrier Sense Multiple Access / Collision Detection

검색 : 대충 알아서 눈치껏 통신하자

CSMA / CD 유선랜의 대표적인 기술

Carrier Sensing : 누가 보내는지 아닌지 확인, 함께 쓰는 매체에 사용중인 사람 있는지 확인하는거

Collision Detection : 충돌이 탐지 되면 멈추고 다른 노드에게 충돌 되었다고 말함

binary exponential back off algorithm 이진 백 오프 알고리즘

사용 이유 : 재충돌 발생 억제

처음에는 0, 1로 해서 빠른거 고르는 노드 먼저 보내게 해줌

근데 랜덤이라 똑같은 숫자 고를 수 있음 그러며 2^2 해서 4개의 경우 중 고르고 또 똑같으면 2^3해서 8개 경우 중 고르고 그렇게 쭉쭉 가다가

2^10 = 1024까지 감, 숫자는 2^10까지 늘고 시도 횟수는 16번

16번 모두 실패하면 걍 전송 실패로 판단, 전송 중지됨

참고 블로그

https://m.blog.naver.com/PostView.naver?isHttpsRedirect=true&blogId=cni1577&logNo=221551105267

CSMA / CD 매체 엑세스 프로토콜을 사용하는 이더넷에서 프레임 전송 도중에 충돌이 발생한 경우에는 해당 노드들이 일정한 시간을 기다린 후에 재전송을 시도하는 데 기다리는 시간을 결정할 때에 이진 백 오프 알고리즘을 사용

충돌이 발생하여 재전송 할 때에 충돌했던 스테이션들끼리 재충돌 확률을 줄이기 위해서 재전송을 위해 기다리는 시간들을 랜덤하게 결정하자는 것이 이 알고리즘의 기본 개념

Bridge

repeater 보다 똑똑함, 주소 파악 가능

주소 파악이 가능하다는 소리는 같은 버스 내로 신호를 보낸다면

다른 버스에게는 신호를 전달하지 않음 => 충돌 가능성을 낮춤

Bridge와 비슷하게 동작하는 Switch

Switch는 HUB와 비슷하게 생김, 차이점은 주소를 기억

Bridge 구멍 2개

switch 구멍 여러개

Wireless LANs :  WIFI

WIFI는 무선, Local이라 넓은 지역 커버 X

Infrared transmission 적외선 - 잘 사용은 x

radio transmission - 많이 쓰는거

Infrastructure network mode - 많이 씀

Ad-hoc network mode - 통신하기 어려움, 고난도의 네트워크, 기지국 없음

재난사항, 전쟁중에 사용하는 구조

Radio Transmission

2.4 GHz 5GHz - 누구나 사용할 수 있음, 전송의 세기에 제한을 받음

벽을 통과할 수 있는 주파수대

BSS Basic Service Set

무선 서비스가 가능한 제한된 공간에서 기본적인 무선 장치들로 구성된 랜 환경

ESS Extended Service Set

유선랜과 무선랜으로 구성된 네트워크, BSS 보다 규모가 큰 랜 환경을 구성

WIFI 동작 단계

1) Synchronization

어떤 기지국이 있는 기지국에 가면 AP는 주기적으로 비콘이라고 하는 신호를 보냄 - Timestamp(싱크 맞추기용), Beacon interval, SSID, channel number 기타 등등의 정보를 줌

2) Channel Scanning - 주변 기지국을 찾는 과정

기지국이 있는 곳에 단말이 오게 되면 채널 스캐닝함

Passive 채널 바꿔가면서 그냥 기다림(수동적) => 낭비 심함

Active 많이 쓰는 거(능동적)

3) Authentication(암호 인증) & Association(연결)

4) Data Transfer

와이파이 표준 802.11

기지국 Access point는 유선 연결

802.11 표준은 MAC과 Physical Layer의 표준을 정하는 것

MAC은 충돌이 일어나는지 안 일어나는지, 난다면 어떻게 해결할건지

MAC Medium Access Control 매체 접근 제어

여러 단말들 간에 공유 매체의 동시 사용에 대한 단말 간 충돌(경합) 발생을 제어(경감)하는 방식을 총칭

MAC 동시충돌에 관한 내용을 정의한 프로토콜

기다리는거 우선순위

IFS Inter Frame Space 기다리는 시간

SIFS Short IFS 짧게 기다림 - 우선순위가 높은 트래픽 이거!

DIFS DCF IFS 길게 기다림

CSMA / CA ( mandatory : 의무적인) 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 회피

유선LAN에서는 프레임 충돌 검출을 전송매체 상의 전위 변화로 쉽게 알 수 있으나, 무선 LAN에서는 공기 중 전송매체이어서 충돌 감지가 거의 불가능하기 때문에, 전송전에 캐리어 감지를 해보고 일정 시간 기다리며, 사전에 가능한 한 충돌을 회피하는 무선전송 다원 접속 방식

CSMA / CD는 무선에서는 안 됨, 그래서 충돌 일어나면 충돌된 애들은 끝까지 다 보내고 ACK를 기다림, 그러나 돌아오지 않는 ACK => 실패했다는 것을 알게 됨

Backoff time 임의시간지연

참고하면 좋은 사이트 : 정보통신기술용어해설 사이트

http://www.ktword.co.kr/

5강 2부

Power Management

WIFI는 배터리가 중요

Power Saving Mode

안 쓸때 마치 꺼진 것 처럼 배터리를 거의 안 씀 sleeping mode라고 함

데이터 받을 때 RX , 데이터 보낼 때 TX  : 둘 다 배터리를 소모 비슷

Idle listening 보내지도 받지도 않을 때도 꽤나 배터리를 소모한다

Adaptive(적응형) PSM

Rate Adaptation 신호가 약하면 에러가 자주 일어날테니 낮은 속도로 통신함

IEEE 802.11b 2.4GHz밴드 4단계 구성 11 Mbps

IEEE 802.11g 54 Mbps 2.4GHz밴드

IEEE 802.11a 54 Mbps 5GHz밴드

IEEE 802.11n 600 Mbps 2.4 or 5GHz 듀얼 밴드

IEEE 802.11ac 6.9 Gbps 5GHz

IEEE 802.11ad/af

IEEE 802.11ax

기지국이 많을 때 최대 속도로 통신을 만들어주는 표준

QAM

Quadrature Amplitude Modulation

디지털 패킷을 아날로그 신호로 변환하여 데이터를 무선으로 전송하는 기술

속도가 빨라진 이유

MIMO, Modulation기법

소감

정보 처리 기사 공부하면서 봤던 내용이 많이 나와 신기했다. 정보 처리 기사를 공부할 때에는 전공에서 배웠던 부분이 아니라서 이해는 뒤로 미루고 그저 외우기만 하고 시험을 봤었는데, 오늘 플립 러닝 강의를 들으면서, 이론을 제대로 이해할 수 있는 시간이 되어 좋았다. 특히 CSMA/CD와 CSMA/CA 이 부분은 탐지면 CD 회피는 CA 이렇게 피상적으로만 외웠던 부분이라 왜 CSMA/CD가 무선에서 사용할 수 없는지,  CSMA/CA이 어떤 원리로 동작하는지 알게 되어 좋았다.

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4강
* Cellular System: Cell을 활용하는 시스템
* frequency re-use, 7 Cell Cluster, 3 Cell Cluster

* Hand off: 통신 중 한 기지국에서 다른 기지국으로 이동
* Soft Hand off, Hard Hand off

* Cellular Generation: 1g, 2g, 3g, 4g, 5g
* g: generation
* MIMO, Beam-forming

5강
* Lan 토폴로지: bus, tree, star, 리피터, hub, MAC, CSMA/CD: Mac protocol, ring, mesh, point-to-point

* WLAN: 무선
* LAN & WLAN: Power Management, Rate Adaptation

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4강
1) Cellular System / WIFI
Cellular System : 넓은 범위, 통신사에 돈을 내고 쓰는 것, 주파수를 활용하여 안정적으로 사용 가능
WIFI : 좁은 범위, 돈을 내지 않고 누구나 쓸 수 있는 주파수를 사용

2) Cellular Concept : 기지국이 보낼 수 있는 영역이 원인데 이 것 하나하나를 cell이라고 부름, 인접한 셀의 주파수를 다르게하여 간섭이 생기는 것을 막음, frequency re-use 를 사용해서 모든 cell이 다 다른 주파수를 사용하지는 않고 인접한 셀만 다르게한다.

3) Cell Size : Cell의 크기가 크면 멀리 있을 때 신호를 세게 보내기 때문에 배터리가 빨리 따른다. 그리고 기지국 하나가 오류가 생기면 많은 범위가 오류가 난다. Cell의 크기가 작으면 기지국을 많이 지어야 해서 돈이 많이 든다. 가장 중요한 것은 Cell의 크기가 크면 한 사람당 쓸 수 있는 주파수의 양의 작아진다.

4) Handoff : 한 기지국에서 다른 기지국으로 옮길 때 보내고있던 정보를 다른 기지국으로 옮겨주는 것
- Hard handoff : 기지국과 기지국 범위가 떨어져 있으면 끊어졌다가 다시 연결됨
- Soft handoff : 기지국과 기지국 범위가 떨어져 있지 않으면 옮겨질 때 정보를 다른 기지국으로 보내던 정보를 보내주어서 끊어지지 않게 해준다
-> 그래서 언제 Handoff를 할 것인가 !
신호세기가 일정 크기가 차이 나면 Handoff 함 <- 과거 방법
신호세기가 일정 크기가 차이가 나도 어느정도 기다렸다가 Handoff함 <- 최신 방법

5) TDMA, CDMA
TDMA -> 3GPP
CDMA -> 3GPP2

6) MIMO : 안테나 한개만 보내는게 아니라 여러개가 보내서 속도를 좀 더 올리는 것

7) Beam-forming : 수신지의 방향을 예상해서 360도가 아닌 예상한 방향으로만 쏜다.

8) GSM < GPRS < EDGE < UMTS

9) Relaying : 중간에 중계기를 하나 두어서 전송속도를 올림, 기지국 범위 밖에 사람이 이사를 왔다면 새로운 기지국을 세우는 것이 아닌 중계기를 하나 두어서 전송할 수 있게함

10) Femto cell : 기지국 밖에서 Femto cell 을 갖고 있으면 기지국의 코어에 접근하여 사용가능하게 한다.

5강
1) 유선 LAN : 한 노드가 보내는 것을 모든 노드가 듣게됨 -> 자기가 수신자면 받고 아니면 무시 (Bus, Star, Ring, Mesh, Tree, Point-to-Point)
Repeater : 신호를 받으면 증폭해서 나눠줌 (Bus/Tree 에서 다른 선에 보낼 때 사용)

2) Hub vs Repeater : 포트가 많은 것이 Hub 두개만 연결하는 것이 Repeater 하는 일은 비슷하다. Star에서 Hub 사용

3) MAC : 가장 효율적인 방법은 contention -> 충돌이 일어나면 멈추고 어떻게 충돌을 해결할 것인가를 찾는 것

4) CSMA/CD : 누군가 사용하고 있는지 확인하고 사용하지 않을 때만 사용, 충돌이 일어나면 jam signal을 보내 알려주고 누가 먼저 보낼지를 정함(정하는 방법 : binary exponential back off algorithm)

5) binary exponential back off algorithm : A와 B가 랜덤넘버 0과 1 중 고른다. 둘다 0이나 1을 고를 경우 2의 N승으로 고르게 하여 충돌이 발생하지 않게 함 2의 10승까지만 하고 15번 실패하면 전송에 실패

6) Bridge : 위라인이 1~10, 아래 라인이 11~20이라면 위에서 11을 보낼 때 확인해서 보내줌(주소까지 확인하는 똑똑한 녀석) -> 거의 비슷하게 작동하는 것이 Switch

7) WIFI : 무선, room, building, campus처럼 local에서 사용

8) infrastructure network :

9) ad hoc network : 기지국이 없음, 재난상황에 사용 가능

10) WIFI 동작 단계
- Synchronization
-> Timestamp : 동기화 시키기 위해서 clock에 대한 정보를 주어서 싱크를 맞추게 함, 얼마마다 보낼지 알려줌, 아이디를 알려줌(SSID), 어떤 채널을 쓰는지 채널넘버도 줌

- Channel Scanning
-> Passive scanning : beacon 신호가 올 때 까지 기다림
-> Active scanning : 채널에 신호를 쓰는지 물어보고 일정 시간 동안 답장이 오지않으면 거긴 사용 중이 아니라고 생각

- Authentication & Association
-> 암호를 요구할 때 올바른 정보를 입력했다면 연결에 들어가는 절차가 이뤄짐

11) SIFS, DIFS : 기다리는 시간이라고 생각 DIFS가 더 길다 우선 순위에 따라 기다리는 시간에 차이를 주어 충돌이 발생하는 것을 줄여주는 기법

12) Power Management
- Static PSM : 잘안씀
- Adaptive PSM
-> Awake : 켜져있음 안쓸때도 Idle모드
-> Sleep : 끄기 직전에 모드(Idle모드도 꽤나 배터리를 써서 사용한다)

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4강
cellular system
셀이란 기지국이 있고, 기지국의 검은 원이 전송 범위.
기지국이 신호를 쐈을 때 들릴 수 있는 범위
기지국은 유선으로 연결됨
외부로부터 오는 신호를 받아서 단말에게 넘겨주고 보냄
원 모양, 벌집 모양(색이 다르면 주파수 다름)이 있음
원끼리 주파수가 같으면 간섭이 일어남. 그래서 인접한 셀의 주파수를 다르게 함
frequency re-use : 셀 거리가 멀면 같은 주파수 사용 가능

ex) 21MHz 주파수 사용 시
cell cluster는 21/3 7만큼 쓸 수 있음
7 cell cluster보다 3 cell cluster가 더 많은 사람들이 사용 가능

대도시에서는 셀을 작게해서 해결

핸드오프: 통신중에 한 기지국->다른 기지국으로 이동
통신을 자연스럽게 연결해줌
부드럽게 연결 : soft handoff
잠시 끊어지는 경우: Hard Handoff

Cellular Generations
1세대: 아날로그, 목소리
2세대: 디지털, 목소리&데이터, 셀룰러 폰(SMS 제공). TDMA, CDMA(퀄컴)
2.5세대: 멀티미디어/웹 기반 텍스트 주고받음 GPRS(2.5G), EDGE(2.75G)
3세대: ip네트워크 방식, 목소리&데이터&비디오, 글로벌 로밍
4세대: ip망, 속도 1Gbps
5세대: 4세대보다 속도 빠름

MIMO: 안테나 개수 늘린 것. 전송 속도 높임
Beam-forming: 가까이 있으면 잘 들리지만, 거리가 멀어지면 잘 안 들림-> 수신지 방향 예측해서 그 방향으로 쏨.
이러한 기법을 사용해서 속도를 높임.

GSM: 9.6kbps
GPRS 115kbps
EDGE 384 kbps
...

데이터 통신을 위한 백본망을 깜.
일반사용자, 데이터트래픽 분리
3G는 액세스 망을 새로 깜
LTE : packet only system
구조: P2P 대등한 구조.
LTE-advanced (진정한 4세대)
구조는 그대로. 안테나 숫자가 더 증가 -> 전송속도 더 빨라짐
다양한 환경의 셀 구조. 큰 셀, 작은 셀~
relaying : 가까이 있는 노드는 많은 데이터를 보낼 수 있음. 멀리 있으면 속도 느림
집에 와이파이를 가지고 통신하는 것과 비슷하다. femto셀 기지국을 구매해서 기지국 서비스 지역이 아닌 곳에서 femto셀을 이용해서 사용 가능?
5G: 속도가 매우 빨라짐. 전송 중 지연시간 1ms로 감소. Throughput 10Gbps, Connections 1000k, mobility 500km/h
->5G는 다양한 곳에 사용할 수 있다.

5강
유선 LAN 구성 토폴로지
bus, star, ring, mash, tree, point-to-point
버스형: 한 노드가 전송시 모든 노드가 함께 들음. 수신자에 해당시 받음. 버스와 버스를 리피터 사용해서 연결 -> 버스가 확장됨
리피터- 하나로 연결된 것 처럼 해줌. 포트 2개
Hub- 리피터와 하는 일이 비슷. 포트가 많음
star: 허브 사용함.
MAC: 충돌을 해결해줌. contetion 방식- 그냥 보내고 충돌감지시 어떻게 회피할 것인지
CSMA/CD: Mac protocol. 유선 랜의 대표적 기술
브리지: 주소까지 확인. 충돌을 줄이는 디바이스, 2개의 랜을 연결
스위치: 브리지와 비슷. 허브처럼 생김. 포트가 여러개 있다

Wireless LAN (wifi)
무선으로 한다. 넓은 지역을 커버하지 못함
적외선, radio(보통 사용)
Radio transmission - 2.4GHz, 5GHz. 벽을 통과함, 누구나 사용 가능
Authentication
Association
표준 : IEEE 802.11
기다리는 시간 차이를 둬서 충돌시 문제 해결
SIFS(short IFS) - 조금 기다림. 우선순위 높음
DIFS (DCF IFS) - 좀 더 기다림.
MAC
DCF using CSMA/CA (madatory)
랜덤넘버가 다르면 충돌 일어나지 않음
ack 오면 전송완료. 안오면 전송실패

power saving modes : 자는 것 처럼 배터리를 절약하는 것. (static/Adaptive방식)
awake: 깨어있는 상태. full power로 데이터 송수신, Idle
sleep: 일정한 시간후에 깨어나는 모드.
데이터 수신시 전력을 더 많이 소모. 비슷하긴 함
IDLE listening에서도 전력을 50%정도 소모

adaptive 방식
비콘을 받고, 받을 데이터가 없으면 sleep 모드(받지도 보내지도 못해.....)
비콘을 보낼 때 TIM을 세팅함. 자는동안 온 패킷을 받음 Tail time간 기다림. 더이상 받을 데이터가 없으면 sleep, 새 패킷이 오면 Tail time 연장됨. N(sleep 모드로 들어간다~ 알려줌)

Rate Adaptation
가까울수록 신호가 강함. 멀리있으면 신호가 약해서 에러많이 발생. 그래서 느린 속도로 고

802.11이 오리지널
11b - 11a/g -11n -11ac - 11ax 이렇게 새로운 표준이 계속 나왔다.
IEEE 802.11b : 11Mbps
IEEE 802.11g : 54Mbps
IEEE 802.11a : 5GHz 표준
IEEE 802.11n: 600Mbps까지 늘어남 , 듀얼밴드 (2.4GHz, 5GHz)
IEEE 802.11ac: 5GHz만 사용 max 6.9Gbp
IEEE 802.11ax: 더 빠른 속도로 통신 가능

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cellular 와 ethernet 에 대해 많이 들어보긴 하였지만 정확한 개념과 어떻게 동작하는지에 대해서는 몰랐었는데 이번에 강의를 들으면서 작동 방식에 대해 알게 되었습니다.
그리고 단순히 기기에서 데이터를 주고받으면 된다고 생각하였는데 데이터를 전송할 때 충돌이 일어나는 것에 대해서는 전혀 모르고 있었습니다. 이번에 데이터 충돌 방식을 어떻게 해결하는지 보고 데이터 전송 관리가 중요하다는 것을 느꼈습니다.

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4강 Cellular system

1.Cellular vs Wireless LAN(Wifi)

넓은 지역  vs 좁은 지역

기지국 변경에도 서비스 유지(유료) vs handoff/roaming 시 서비스 꺼짐(무료)

회사에서 비용내고 사용 vs 기존 전화망/유선 통신망 연결 활용

회사에서 산 통신 주파수 사용 vs 구매 없이 누구나 사용

2.Cellular Concept

1) Cell을 활용하는 시스템으로 Cell은 기지국이 있고 기지국의 원까지가 적용 범위이다. 기지국이 신호를 쐈을 때 들릴수 있는 범위가 파란색 범위 안이다. 그 다음 기지국도 동일하다.

2) 원 하나를 cell이라고 한다.

3) Cell 구조로 이루어진 것이 Cellular system이라고 한다.

4) 구조 : 기지국은 백업망에 유선으로 연결되어 있고, 외부로부터 들어오는 데이터를 받아서 단말에 넘겨준다. 거꾸로전송하는 데이터는 기지국이 받아서 유선망으로 보내는 구조로 되어있다.

5) 자동차가 움직이면 A기지국이 도와준다. 데이터 전송중에 B기지국으로 이동하면 어떻게 될까? 보내던 신호를 받을수 없게되어서 B기지국이 신호를 대신 받아서 전송을 해야한다. Handsoff라고 한다.

6) 만약 A와 B의 주파수가 같다면 경계부분에서 양쪽에서 들리기 때문에 간섭이 일어난다. 이러한 문제를 해결하기위해a와 b의 주파수를 다르게 설정한다. (인접한 셀의 주파수를 다르게 한다.)

그럼, 셀이 n개 있으면 1/n개 쓰느냐? 아니다. 충분히 떨어진 거리에서는 간섭이 이루어지지 않기 때문에 같은주파수를 사용해도 된다.

>  7cell cluster장단점

장점 : 간섭되는 신호가 멀리갈 수도 있기 때문에 interference가 적다.

단점 : 21만큼의 주파수를 쓸 수 있다. 각각이 1/7이니까 3만큼 쓸 수 있다.

>  3cell cluster 장단점

장점 : 전체 21을 3으로 나누니까 7만큼 쓸 수 있다. - 주파수가 커서 더 많은 사용자들이 통신을 할 수 있다

단점 : 가깝기 때문에 noise가 클 수 있다.

> Cell size 장단점

전체 지역을 기지국 하나가 카바하는 것 (one big cell)

⁃            기지국에서 원 가생이에 가까운 차의 경우 기지국과 단말기 사이 거리가 멀기 때문에 배터리가 많이 든다.

⁃            기지국 고장 시 전체 지역이 불통

⁃            전체 700mhz에 700명 있을 시, 평균 1사람당 1MHz

셀 여러개로 쪼개었을 때(4cell cluster) (100 clusters/700 cells) - 기지국과 단말 사이 거리가 짧아서 배터리가 조금 든다

- 700개의 셀을 쓰는 경우에 한 셀당 100MHz 사용하니까 한 사람이 쓰는 주파수는 100MHz - 기지국 하나가 고장나도나머지 부분에서 통신 가능

*셀을 잘게 쪼갤수록 한 사람이 쓰는 양이 커지게 된다!!(장점)

단점 : 기지국 설치를 많이해야하니까 돈이 많이든다.

*인구가 없는 곳에서는 듬성듬성 있지만, 인구가 많은 곳에서는 여러개를 설치

3.Handoff (중요한 개념)

1) 통신 중에 한 셀로부터 다른 셀(기지국)로 이동하는 것

2) 통신이 연속으로 이루어짐

Ex) 전화통화

교집합이 있는 경우 soft handoff : 지연이 거의 없다.(make-before-break) 통신이 연속적으로 이루어지게 한다.

교집합이 없는 경우 hard handoff : 떨어진 거리만큼 지연이 발생(break-before-make) 끊어진 다음에 새로 만든다.

4.Handoff Triggering Strategies

1) RSS : 두개의 신호만을 비교하는 방법은 쉬운 방법이나 좋지않다.

2)  Other BS`s RSS - current BS`s RSS : 최근까지 사용

이동 중에 새로운 셀의 신호 세기가 현재의 서비스 받는 a의 셀보다 어느 일정 threshold 값(handoff margin)보다 크게되는 시점에 handoff시키자!

3) 위의 것이 불안하니 일정시간을 더 기다리게 하자 ! HM이 유지가 되는지 + TTT 를 만족하는지의 2가지를 만족할때 handoff를 시키자는게 가장 최근의 방법 >> Hand off 하는 시점도 신호세기와 조건을 따져서 한다!

5.Cellular System

1) Cellular Generation - 1G(1 generation) : 아날로그방식, 전화통신방식(서킷), 목소리만전달 - 2G : 디지털방식, 전화통신방식(서킷), 목소리$데이타    SMS, TDMA/CDMA 분화 발전 >CDMA : 퀄컴방식 >TDMA : 가장많은 이용자가 있던 유럽표준 (유럽 다닥다닥 붙어있어서 handsoff/로밍 국제표준만드는데 적합하다.), 핀란드에서 처음 런칭 - 2.5G : 멀티미디어 웹기반 수요 많아지면서 interim solutions (GPRS/EDGE)를 쏟아냄. - 3G : IP 네트워크 방식(packet), 목소리 데이터 &비디오 글로벌 로밍이 최종목적(Universal global roaming) 스마트폰이 등장 ( 3GPP-gsm기반 / 3GPP2-퀄컴 cdma 방식으로 나뉘어짐) >3GPP : 1)HSPA(high-speed-packed-access) : MIMO(안테나를 한개로 주고받던 방식에서 With MIMO방식으로변경하면서 전송속도를 높였다.) + beam-forming(동심원 방식으로써 가까이는 잘 들리고 먼 지역은 잘안들린다. >>> 수신지의 방향을 예측해서 수신노드가 있으면 노드가 있는 방향으로 쏜다. ). SO 속도를높였다. GSM 기반 : mobile station(ms) - base station subsystem(RAN) - core network(CN) - external networks 3G는 전국을 카바하는 망을 설치 (UMTS)
2)LTE : 컴퓨터 통신망으로 사용하겠다! 구조 : 기존 UMTS(트리구조) > EPC (대등한 구조) - 4G : IP망 기반, 속도가 상당히 빠르다 LTE-A(LTE Advanced)     - Advanced MIMO (안테나가 늘어남 8*8 , 4*4 전송속도 빨라짐)     - 다양한 셀 (큰 셀과 작은 셀 그리고다양한 셀)       > Relay cell 방식 : 가장자리에 있는 노드는 멀리 있는 노드에 비해 속도가 느림 (해결방식 : 중계기 줘서 빠른속도 전송하도록 해결)         커버리지 밖에 새로 지었을 때, 기지국을 또 세우지 않고간단하게 중계기 둬서 릴레이시켜서 기지국으로 전송하게 만드는 것
> **Femto cell 방식 : 집에와이파이로 잭에 연결해서 인터넷 쓰는 것처럼 femto 셀 기지국을 사서 유선전화망을 통해 인터넷연결해서 셀룰러 망의 백업 쪽에 들어가서 스마트폰을 쓸 수 있게 하는 것) !
- 5G : 4G보다 속도가 훨씬빠르다 (latency, throughput, connections, mobility, network architecture) 따라서, 5G 시대에는 다양한 곳에쓰인다!

소감 : 휴대폰을 사용하면서 5g(셀룰러)와 wifi에 대해서는 쉽게 접할 수 있었으나 자세한 내용까지는 알 수 없었는데, 본 강의를 통해 많이 알 수 있게 되었다. 통신망의 지속적인 발전이 가져올 삶의 변화가 기대된다!

5-1강 LAN & WLAN (유선랜과 무선랜)

1.LAN Topologies : bus, star, ring, mesh, tree(bus+star), point-to-point

1)    Bus(가장 기본형태) / tree(bus를 연결하면 tree)

-       Repeater : 받는 즉시 증폭시켜서 연결
동시에 데이터를 보낼 수 없음. (충돌이 일어나서)

2)    Star : hub를 사용하면 스타가 된다. (bus와 비슷하다)

-       Hub : 포트가 많은 것이 허브 / repeater : 포트 2개
ex) hub를 이용해서 5개에 연결한다.
MAC(Medium access control) : 데이터 충돌을 방지하기 위해 사용
- round-robin
- reservation
- contention : 충돌을 감지해서 멈추고, 회피하는 방법까지 해내는 것  ex) ethernet – CSMA/CD : 함께쓰는 매체에 누가 사용하는지 확인하는 것이 cs / 데이터를 동시에 보낼 때 충돌이 일어나는 경우에알리는 것 + 충돌된 데이터의 순서를 정하는 것)
10개의 충돌 : 2^10-1해서 1,023
- 새로운 디바이스 Bridge : 주소(station)를 파악해서 충돌을 덜 일어나게 하는 똑똑한 디바이스 (두개의layer연결, 포트2개 리포터처럼)
- Switch : LAN switch : 스위칭 허브라고 하는데 동시에 전송할 수 있어서 효율이 높다. (포트가 여러 개있어서 꽂아서 씀, 포트가 여러 개 있는 것)

2.WLAN (Wireless LAN)

1)    2개의 transmission : infrared 적외선과 Radio (radio가 자주 쓰임)
- radio : 2.4 ghz and 5ghz : 모두가 동일하게 쓰기 때문에 전송의 세기에 제한을 받음. 가까운 지역만가능(벽 통과)

2)    2개의 network : infrastructure와 Ad-hoc (infrastructure이 자주 쓰임)
- infrastructure : 벽 통과 불가능 (기지국 있음)
ESS 안에 섬처럼 BSS가 있다.
- ad-hoc : 기지국 없음, 자율적으로 IBSS로 통신

3)    Infrastructure의 4가지 basic operation
-Synchronization : timestamp, beacon interval 주기, ssid (id알려줌), 어떤 채널을 쓰는지 채널 넘버, Capability info
-Channel scanning : 기지국에 단말이 오게 되면 채널 스캐닝을 한다.
> passive scanning : 신호 올때까지 기다린다. 채널20개, 와이파이가 2개 있으면 20개를 다 기다려야하기때문에 낭비가 심함.
> active scanning : 먼저 물어본다. (ex) 1번 쓰는 기지국 있어요? 라고 물어봐서 답 없으면 넘어감 !) 지금쓰는 방식!
-Authentication and Association : scanning이 끝나면 암호를 써서 인식 + 연결절차에 들어간다. 자기단말을 DB에 넣고 서비스 진행
-Data transfer : 완성되면 데이터 전송
* active scanning + association : 더 좋은 신호에 association을 맺고 기지국을 통해 데이터 전송!
wifi 표준 : IEEE 802.11 standard 표준에 따라 wifi 랜카드를 제작. Mobile terminal – access point 는중국어, 한국어 두가지 언어 모두 알아야된다.
-physical layer : 신호를 보내는 역할 (어려움 그냥 넘겨라!)
> 속도 : 1 or 2 mb/s
> 3개 버전 : FHSS / DSSS / Infrared
> 2 sublayers : PLCP / PMD
-MAC layer : 충돌이 일어나는지 일어나지 않는지, 충돌이 일어나면 어떻게 푸는지 등등에 대해서 중요한역할을 한다.
> DCF using CSMA/CA(mandatory)
- collision detection이 안되니까 avoidance! 아예 줄이자!
- 충돌이 일어나지 않음에도 기다리는 시간 설정
- 동일한 수치에서는 보내지 않고 backoff를 다시 한다!
> Waiting Time Control – IFS (기다리는 시간)
- SIFS 우선순위 높은건 조금 기다리게
- DIFS 우선순위 낮은건 많이 기다리게

소감 : 이번 강의에서는 처음 보는 단어와 영역이 많았기에 다소 쉽지는 않았지만 유선랜과 무선랜에 대해 깊이있게 배운 것 같아 뿌듯하고 좋았다.  그리고 통신망 신호를 보낼 때 충돌이 일어난다는 개념이 신기했다.

5-2강 LAN & WLAN (유선랜과 무선랜)

4)    Power Management : 배터리가 중요하다. (배터리를 거의 쓰지 않는 상태로 전환해서 배터리 세이브 !) 2가지 방식이 있다.
- Static PSM : 거의 쓰지 않는다.
- Adaptive PSM :
> Awake : 완전히 깨어있는 상태라 full powered로 데이터 보내고 받음 (Tx, Rx, Idle)
- rx : 받을때(전력 더 많이 씀)  tx: 보낼때 (받을 때보다 덜씀)
idle : 위 두개의 50% 이상의 전력을 씀!
> Sleep : 끄기 직전의 모습  : awake의 1/10 정도 ! 데이터를 보내거나 받지 않을 때에는 거의 꺼놓는sleeping 모드로 바꾸자!
ex) 비콘 받고 데이터가 fully operation해서 sleeping모드로 들어감. (받거나 보내지 못함) 이때, 기지국이버퍼(저장)를 해놓고 깨어났을 때 데이터를 보낸다. Tail time 만큼 기다리면 데이터가 들어온다. 기다리는사이에 데이터가 없으면 sleeping 모드로 들어감! 근데 기다릴 때 또 오면 tail-time이 연장된다. 이후 또 나잘거야 하고 sleeping mode 들어가는 것이 Adaptive PSM이다.
- tail time은 회사마다 다르다!

5)    Rate Adaptation (dynamic rate shifting)

-       무선 네트웤 에서는 거리가 멀어짐에 따라 신호가 작아짐. 가까이 있으면 신호가 세진다. 빠른 속도로 송신, 멀면 약하니까 느린 속도로 보낸다.

-       802.11b : 12mbps / 11a,11g : 54 mbps가 최대! / 11n 600mbps(메가) / 11ac 부터는 5ghz 한개만 사용 + 6.9gbps(기가) … / 11ax는 빠른 속도~

>  IEEE 802.11 표준 : 1999~2019까지 다양함

>  11b 4단계, 11g 최대속도 5배 늠 g와 b

>  11n은 듀얼밴드 2.4 / 5ghz 모두 지원

안테나(mimo)사이즈, 모듈레이션 기법(QAM)발전해서 속도가 엄청 빨라졌다

소감 : awake 과 sleep 개념을 깨어있는 맥북과 잠자기 모드의 맥북을 생각하며 들었는데 원리가 비슷하지 않을까? 라는 생각이 들었고, rx가 tx보다 전력을 많이 소비한다는 것에 깜짝! 놀랐다. 내일 수업이 기대된다.