무선 LAN 구현 방식의 기술적 고찰

　

요 약

무선 LAN(Wireless LAN)에 접속할 수 있는 이동 단말은 비즈니스의 여러 분야에서 그 유용성이 점점 증대되고 있다. 본 논문에서는 무선 LAN을 구현하는 여러 가지 기반 기술들을 소개하고, 업계의 표준 기술로 부상하고 있는 확산 대역(Spread Spectrum) 기술, 특히 주파수 도약 확산 대역(FHSS) 방식에 대해 자세히 알아 보았다. 마지막으로 두 가지 확산 대역 기술의 장단점을 비교 분석해 보고, 무선 LAN 구현 방식에 우수하게 적용되는 FHSS 방식을 중심으로 상용화되고 있는 PortLAN을 이용한 무선망의 구축 예를 소개한다.

　

1. 서 론

무선 LAN은 건물이나 학교 내부의 유선 LAN의 대안 내지는 확장판으로 구현된 유연성이 뛰어난 데이터 통신 시스템이다. 무선 LAN은 라디오 주파수(RF) 기술을 사용하여 최소한의 회선 연결만으로 무선으로 데이터를 주고받을 수 있게 되었다. 이와 같이 무선 LAN은 간단한 설비만으로 사용자가 마음대로 이동하면서 데이터를 주고받을 수 있는, 이른바 움직이는 LAN을 가능하게 한 것이다(<그림 1>).

지난 7년간, 무선 LAN은 건강 산업, 생산 공장, 웨어하우징, 학계 등을 포함한 여러 분야에서 괄목할 만한 성장을 이루어 왔다. 이러한 산업들은 휴대용 단말과 노트북 컴퓨터를 가지고 실시간으로 정보를 전송하고 처리함으로써 많은 생산성의 향상을 가져 왔으며, 오늘날 무선 LAN은 점점 더 많은 사업 분야에 필요성이 증대되어 가고 있다.

<그림 1> 무선 LAN 개념도

무선 LAN은 유선 LAN을 대체하기 보다는 기간망과 이동(Mobile) 사용자간의 수십 미터 이내의 종단 연결점을 제공한다는 개념으로 구성되며, 이동성(Mobility)과 확장성(Scalability)을 발휘할 수 있다는 장점으로 많은 응용 분야에서 각광을 받고 있다.

그러나, 현재 무선 접속 장비(사용자 유닛에 필요한 정합부와 무선 안테나로 구성)와 무선 액세스점(Access Point) 사이의 통신 방식에 대한 산업 표준이 없기 때문에 망 관리자들은 이 두 가지 장비를 같은 공급업체의 제품으로 구입해야 하는 실정이다. 이러한 문제는 비단 망 관리자로 하여금 무선 LAN 기술의 도입을 가로막을 뿐만 아니라 공급업체에게도 투자를 망설이게 하는 요소가 되고 있다.

현재 무선 LAN의 기술 기준안은 계속 논의되고 있지만, 각 업체들이 자사 제품의 기존 특성을 살리기 위한 기준안을 마련하기 위해 노력하고 있다. 예를 들어, 1996년 6월 Proxim은 WLIF(Wireless LAN Interoperability Forum)를 발족해 다른 업체의 무선 장치가 Proxim의 무선 접속 장비와 통신되는 것을 보증하기 위한 작업을 시작했다. 이 회사는 그들 회사 제품의 특성치 규격을 공개해 다른 업체에서도 자사 제품 구조를 지원하는 제품을 만들 수 있게 한 것이다. 역시 1996년 6월에 Lucent Technologies, Aironet, Digital Ocean 등은 산업 표준으로 무선 접속 장비간을 하나의 스테이션에서 임의로 로우밍(Roaming)할 수 있게 하는 IAPP(InterAccess Point Protocol)의 구성을 위한 모임을 제안했다.

아직까지 무선 LAN용 표준 규격이 확정된 것은 없지만 상당히 많은 제품들이 서로 시장 확대를 위하여 경쟁하고 있다. 앞으로 무선 LAN의 시장 보급이 늘고 표준 규격이 완성되면 이러한 상황은 바뀌게 될 것이다. 무선 LAN 장비가 본격적으로 사용되는 시점은 대략 2 - 4년 후로 예상되고 있다. 업계에서 무선 LAN 기본 규격과 제품간의 상호 접속 규약이 잠정적으로나마 제정된다면, 유선 LAN의 연장된 한 부분이 아니라 무선 LAN 자체적인 시장 영역을 확보해 나갈 것으로 기대된다.

지금까지 무선 LAN의 출현 배경과 시장 및 기술 상황에 대해 간략히 살펴 보았다. 본론에서는 현재 무선 LAN 구현에 사용되고 있는 여러 가지 기술 방식들을 소개하고, 그 효율성과 성능으로 인하여 업계의 이슈가 되고 있는 확산 대역(Spread Spectrum) 방식에 대해 자세히 알아볼 것이다.

　

2. 무선 LAN 기술

무선 LAN은 협대역(Narrowband) 마이크로웨이브, 적외선(Infrared), 그리고 확산 대역(Spread Spectrum)을 기반으로 한 기술을 사용한다. 확산 대역과 협대역 무선 LAN은 ISM(Industrial, Scientific, Medical) 대역을 사용하며, 적외선 LAN은 가시광선 바로 아래의 주파수 대역을 사용한다. 산업, 과학, 의료계의 용도를 위해 지정된 ISM 대역은 902-928 MHz, 2.4-2.484 GHz, 5.725-5.850 GHz의 주파수 대역을 포함한다. 신호를 확산하는 확산 대역 방식을 사용할 경우 많은 주파수 대역을 사용하게 되어 그 효율은 떨어지지만 안정성과 신뢰성을 유지할 수 있기 때문에 현재 많은 상용화 제품이 확산 대역 전송 기술을 사용한다.

무선 LAN이 좀 더 활성화되기 위해서는 이동성 뿐 아니라 유선 LAN의 속도에 버금가는 전송율을 제공할 수 있어야 한다. 현재 대부분의 상용 무선 LAN 제품은 유선 LAN에 비해 상당히 낮은 전송율을 제공하고 있다. 전송율의 향상을 위해서는 라디오 변조 기법을 향상시키고 RF(Radio Frequency) 부품과 DSP(Digital Signal Processor)와 같은 기본적인 하드웨어 기술의 발달이 따라야 한다.

협대역 마이크로웨이브 방식

마이크로웨이브 주파수 대역은 스펙트럼 상에서 라디오파와 적외선의 중간에 위치하고 있다. 일반적으로 고주파를 사용하면 저주파보다 넓은 대역폭을 쓸 수 있으므로 이더넷(Ethernet)의 데이터 전송율(10Mbps) 정도의 성능을 지니는 LAN을 구현할 수 있다. 18 GHz나 19GHz 주위의 주파수를 사용하는 마이크로웨이브 LAN은 미국의 FCC(연방 통신 위원회)나 영국의 DTI(영국 통산성)가 요구하는 가장 높은 주파수 대역에서 동작한다. 대부분의 경우 마이크로웨이브는 전자기적 스펙트럼 상에서 높은 주파수를 사용하기 때문에 직진성 기반의 기술이다. 그럼에도 불구하고 이 대역을 사용하는 전자기적 장비가 거의 없어서 간섭이 없다는 장점이 있다.

무선 채널에서 제공되는 물리적 연결성이 간헐적이라는 점이 무선 매체의 가장 두드러진 특징이다. 그 반면에 유선 매체는 연속적인 물리적 연결성을 유지해 준다. 마이크로웨이브 주파수대에서는 사무실 또는 공장에서 움직이는 사람이나 장비에 의한 신호의 블로킹이 간헐성의 주요 원인이다.

무선 통신에서는 반송파를 이용하는 변조 신호를 사용하므로 신호 파형을 벡터와 같이 크기와 위상의 두 개의 양수로 이루어지는 복소수로 나타낸다. 위상 성분 때문에 소거(Cancellation)와 같은 효과가 나타나기도 한다. 즉, 같은 데이터 스트림을 전달하는 두 개의 베이스밴드 신호가 더해지면 신호는 항상 두 배가 된다. 그러나 변조된 두 개의 신호를 더하면 위상차 때문에 결과가 다르게 나타난다. 만약 위상차가 180°라면 두 신호의 합을 뺀 것과 마찬가지가 되므로 두 신호가 없어지게 된다. 이러한 위상차에 의한 소거 효과는 무선통신에서 매우 중요하다. 무선통신 신호는 데이터 통신에 이용되는 RF 반송 주파수의 신호와 데이터 주파수(데이터 비트 속도)에 관련된 신호로 특정지어 진다. 보통 반송파의 파장과 데이터 신호의 파장은 수천 배의 차이가 나는데, 이것은 다중경로(Multi-path)에 의한 간섭에서 매우 중요한 요소이다(<그림 2>).

<그림 2> 다중경로(Multi-path) 현상

이 방식을 이용할 경우 가장 문제가 되는 특성은 신호가 송신측에서 수신측까지 여러 경로(Multi-path)를 통하여 전달된다는 점이다. 따라서 수신측에서는 전송 신호의 여러 복사 신호의 합을 수신하게 된다. 이 다중경로에는 두 가지 종류가 있다. 하나는 Local Scattering으로서 수신기 주위의 가구나 칸막이 벽 등에서 산란되는 것인데, 이로 인해 발생하는 것은 신호의 Fading 현상이다. 즉, 수신기에 도달하는 신호들 사이의 위상차이 때문에 Fading이 생기게 되는 것이다. 이것보다 더 파괴적인 다중경로의 형태는 신호가 벽에서 반사되어 오는 경우이다. 이 때의 반사벽의 거리가 데이터 신호의 파장과 비슷한 경우가 많으므로 직접 수신되는 신호와 반사파 신호 사이의 도착 시간 차이가 크게 된다. 이렇게 지연 확산된 다중경로에 의해 ISI(InterSymbol Interference)가 생기게 된다. ISI는 반사파의 비트가 직접 수신되는 신호의 다음 비트와 겹치는 현상이다. 이러한 지연확산 다중경로는 Fading도 야기시키는데 Local Scattering보다 더 복잡한 형태로 나타난다.

적외선 방식

적외선의 파장은 8300 Ångstroms 정도로서 가시광선 파장과 비슷하며 특성도 거의 비슷하다. 즉, 적외선은 장애물을 만나면 신호가 완전히 약해져 버리는 직진성을 가지며, 주파수가 낮은 전파보다 더 잘 반사되는 성질을 갖는다. 이러한 특성은 단점이 될 수도 있는 반면에, 전자기적 간섭에 강하며, 반사 특성으로 말미암아 적외선이 딱딱한 표면에 반사될 수 있는 개방된 사무실 환경에서는 통신망 상의 모든 스테이션에 신호가 쉽게 도달할 수 있으므로 장점이 될 수도 있다.

신호를 적외선으로 전송하는 데는 두 가지 방식이 있는데, 레이저를 사용하는 것과 LED를 사용하는 것이 있다. 레이저를 사용하는 경우는 적외선을 매우 밀집된 빔으로 전송하며 변조가 용이하다. 레이저 적외선은 10 mile까지 도달할 수 있어서 실외에서의 응용에 적합하다. LED는 레이저보다 강도가 약하지만 시스템을 구현하기가 비교적 쉽고 경제적이다. 비록 도달 범위는 짧지만, 무선 LAN 같은 실내의 응용에는 이상적이다. 적외선을 전송하기 위해서 사용되는 매체는 자유 공간이기 때문에 대기의 환경이 신호에 영향을 준다. 이 문제는 실외의 개방된 대기에서는 예민하지만 LAN과 같이 실내에서는 중요하지 않다. 햇빛에 직접적인 노출은 전송단에 영향을 줄 수 있으므로 전송단이 남쪽의 창문을 향하지 않도록 한다. 레이저 적외선 LAN은 직진성을 요구하기 때문에 개방된 사무실 환경이나 광학적으로 투명한 유리로 구분된 환경에서 효과적일 수 있다. 이제까지 이 방식은 전자기 간섭이 적고, 인가가 필요 없으며, 속도가 빠르다는 장점에도 불구하고 신호가 물체를 통과할 수 없어 제한된 범위에서만 동작된다는 단점으로 말미암아 인기를 별로 끌지 못하였다. 하지만 벽이나 천장을 반사체로 이용하거나 반사장치를 이용하는 제품이 발표되고 고속통신의 요구가 증대되면서 이 방식에 대한 관심이 증대되고 있다.

확산 대역 방식

확산 대역 기술은 1940년대부터 연구가 시작되었으며, 장거리 데이터 통신에 관련된 다중경로 문제를 해결하기 위해 제안된 이래로 강력한 비화성과 간섭, 방해에 강하다는 특징 때문에 군용으로 널리 이용되고 있다. 1960년대 이후에는 비동기로 다중 접속이 가능하다는 점에서 위성간의 통신 방식에도 이용되고 있으며, 무선 LAN 및 이동통신 등에서도 사용되고 있다.

확산 대역 방식은 자연적으로 생기는 잡음이나 고의적인 전파 방해 같은 간섭에 강하다. 하지만 이 의미는 단지 탐지당할 확률이 적다는 것이며, 안전한 데이터 전송 환경을 완벽히 보장하지는 못한다. 만일 확산 대역을 사용해도 신호가 탐지된다면, 암호화 기법을 사용하여 데이터를 안전하게 전송할 수 있다.

이와 같은 장점으로 인하여 1985년 FCC에서 ISM 대역으로 허가 받지 않고 사용할 수 있는 확산 대역 방식을 인가함으로서 무선 LAN 시스템에 본격적으로 적용되게 되었다. 인가가 필요 없는 ISM 밴드 대역 내에서 2.4 GHz 주파수대는 여러 제조업체들에게 유용하게 사용되고 있다. 이 주파수대는 무선 LAN에 있어서 편리하고 빠른 속도를 보장할 수 있는 가히 혁신적인 기회를 제공하고 있다. 특히 우리 나라에서는 902 MHz대가 이동통신 영역으로 사용되고 있기 때문에 2.4 GHz대의 사용은 필연적이다.

확산 대역 방식은 전송하고자 하는 정보를 필요한 대역폭에 비해 훨씬 넓은 대역폭으로 신호를 송신하고, 수신측에서는 원래의 정보 대역폭으로 수신된 신호를 복원하는 방식으로, 이 협대역 신호와 광대역 신호간의 변/복조가 이 방식의 핵심 기술이다.

확산 대역 방식의 특징은 다음과 같다.

확산 대역 기술은 직접 시퀀스 확산 대역(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS) 방식과 주파수 도약 확산 대역(Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) 방식으로 분류할 수 있다. DSSS 방식은 데이터 대역폭보다 훨씬 넓은 대역폭으로 원래의 신호를 변조하여 확산시킨다. FHSS 방식에서 데이터는 프로그램된 순서나 랜덤한 시퀀스에 의해서 한 주파수에서 다른 주파수로 이동하며, 수신단에서는 주파수가 이동하는 상황을 파악하고 있어야 한다. 이 기술은 상당히 안전하지만 수신단과 송신단이 정확히 동기가 맞아야 하므로 구성하기가 복잡하여 가격이 좀더 비싸진다. 하지만 이 방식은 DSSS 방식보다 간섭 현상에 대해 강하다는 장점을 지니고 있다(<표 1>).

기술

확산 대역

협대역 마이크로웨이브

적외선

방법

 스테이션들은 데이터 신호를 확산 대역 변조를 하여 넓은 주파수 대역을 전송한다. 스테이션들은 데이터 신호를 여러 특정 주파수 중 하나의 좁은 주파수 대역으로 전송한다. 스테이션들은 데이터 신호를 적외선 빔으로 전송한다.

장점

 보안성이 강함

사물 투과 가능

사물 투과 가능

동일 지역서 복수 LAN 공존 가능

속도가 가장 빠름

신호 간섭 문제없음

복수 LAN 동일 지역서 공존 가능

단점

 속도가 다소 느림
잡음과 간섭에 의해 주파수 이용 효율이 낮다. 전달 범위가 작다

사물 투과성이 없음

<표 1> 무선 LAN 기술의 비교

　

3. 확산 대역 기술

통신 시스템 설계자들은 시스템의 효율성을 논할 때, 주로 시스템이 신호의 에너지와 대역폭을 이용하는 것에 대해 고려한다. 물론 대부분의 통신 시스템에 있어서 그것은 중요한 이슈이다. 하지만 그 외에도 시스템이 외부적인 간섭 현상에 대항하고, 낮은 스펙트럼 에너지를 취급하며, 외부 제어 없이도 다중 접속 능력을 제공하고, 외부에서 접근할 수 없는 비밀 채널도 제공해야 하는 상황이 있을 수가 있다. 여러 가지 무선 통신 기술 중에서 확산 대역 기술은 이러한 목적을 가장 잘 만족시키는 기술이다.

확산 대역 기술은 안정되고 보안성이 뛰어난 무선 통신 환경을 제공하는 통신용 제품들에 주로 적용되고 있다. 확산 대역은 과거에 군사용 디지털 통신용으로 사용되던 기술이었다. 현재는 확산 대역을 무선 LAN에 적용한 상업적 응용들도 다수 존재한다. 웨어하우징을 위한 통합 바코드 스캐너, 팜탑 컴퓨터, 라디오 모뎀 장치와 디지털 셀룰러 전화 통신, 그리고 팩스 교환, 컴퓨터 데이터, 전자우편, 멀티미디어 데이터 등을 위한 광대역 네트워크를 구축한 소위 "정보화 사회"를 위한 핵심 기술이 바로 확산 대역 기술인 것이다.

확산 대역 기술은 협대역 방식과는 정반대로 전송하고 싶은 정보를 필요한 최저 한도의 대역폭으로 전송하는 것이 아니라 의도적으로 그것보다 더 확실하게 넓은 주파수 대역폭을 사용하여 정보를 전송한다. 송신측에서는 PSK(Phase Shift Keying: 위상 변조)와 FSK(Frequency Shift Keying: 주파수 변조)라고 하는 일반적인 변조 방식을 사용하여 일차 변조를 행한다. 또한 이 일차 변조파의 대역폭을 넓히기 위해서 이차 변조를 행한다. 이 과정을 확산 변조라고 한다. 수신측에서는 확산 변조된 신호를 원래대로 받기 위해서 이차 복조 혹은 역확산시킨다. 역확산된 신호는 송신측에서의 일차 확산된 신호와 거의 동등하기 때문에 마지막으로 일차 복조(통상적인 복조)를 행한다(<그림 3>).


<그림 3> 확산 대역의 기본 구조

확산 대역은 광대역이며 잡음과 유사한 신호를 사용한다. 이러한 특성 때문에 신호를 다른 사람이 감지하기가 상당히 어렵다. 또한 확산 대역 신호는 가로채거나 복조하기도 비교적 어렵다. 나아가서 협대역 신호에 비해 좀처럼 방해받지 않는다. 이러한 낮은 차단 가능성(LPI: Low Probability of Intercept)과 잼(Jam) 방지 특성은 과거 오랫동안 군사용 목적으로 사용된 확산 대역 방식의 유용성을 말해주는 것이다. 확산 대역의 통신 방식에는 DSSS 방식과 FHSS 방식 두 가지가 주로 사용되고 있다.

직접 시퀀스 확산 대역(DSSS)

DSSS 방식은 전달될 각 비트에 대해 여분의 비트 패턴을 발생시킨다. 이 비트 패턴은 칩(chip)이나 chipping code라고 불린다. 칩이 크면 클수록, 원래의 데이터가 복원될 가능성이 커진다(물론, 더넓은 대역폭이 요구된다). 칩 안에 있는 하나 혹은 그 이상의 비트가 전송될 동안 손상을 입을 수 있지만, 무선 장치에 적용된 통계적인 기술로 신호를 재 전송할 필요 없이 복원이 가능하다. 관계없는 수신기에 대해서는 DSSS는 저 에너지의 광대역 노이즈로 인식되며, 대부분의 협대역 수신기들은 DSSS 신호를 무시한다.

다시 말해, DSSS 방식은 스펙트럼을 확산시켜야 할 신호에 이 신호가 갖는 대역폭에 비해 충분히 넓은 스펙트럼을 가진 확산 부호를 이용하여 협대역 신호에서 광대역 신호로 변환하는 방식이다. DSSS 방식은 신호를 확산함으로서 그 에너지를 분산시킨다.

<그림 4> DSSS 방식의 비트 패턴(chip)

데이터 시퀀스로 변조된 반송파를 광대역 확산 신호(spreading signal)로 직접 변조하여 주파수 대역을 확산시키는 것을 DSSS 방식이라 한다. 이 +1과 -1로 구성된 확산 신호는 확산 시퀀스, 확산 코드, 또는 코드 시퀀스라고 부른다. 주파수 대역에 확산된 신호를 전송하면 전송 신호는 잡음, 간섭, 신호 방해 등에 의해 변형되어 수신기에 도달한다. 수신기에서는 송신기에서 사용한 것과 동일한 확산 신호를 이용하여 수신 신호의 확산된 대역을 대역환원(despread)한다. 이 대역환원된 신호를 복조하면 원하는 데이터 시퀀스가 얻어진다. +1, 또는 -1을 곱하는 것은 위상을 반전시키는 것과 같으므로, 변조에 위상 변조 방식인 BPSK(Binary Phase Shift Keying), QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 또는 MSK(Minimum Shift Keying) 등이 주로 사용된다.

주파수 도약 확산 대역(FHSS)

FHSS 방식은 발신기와 수신기 모두가 알고 있는 패턴의 범위 내에서 주파수를 변화시키는 협대역의 반송파를 사용한다. 수신기와 발신기 양측이 적절하게 동기화되면, 하나의 논리적인 채널로 유지되는 효과를 얻을 수 있다. 관계없는 수신기에 대해서는 FHSS는 지속성이 짧은 임펄스 노이즈로 인식된다.

다시 말해, FHSS 방식은 스펙트럼을 확산시켜야 할 신호의 반송파 주파수를 어떤 특정한 패턴에 따라 시간적으로 전환해 감으로서 시간평균으로 협대역 신호를 광대역 신호로 변환하는 방식이다.

<그림 5> FHSS 방식의 주파수 호핑 패턴

데이터 시퀀스로 변조된 반송파의 주파수를 주파수 합성기에 의하여 불규칙적으로 바꿈으로서 주파수 대역을 확산시킨다. 송신기에서 하는 변조 작업을 주파수 도약이라 하고 이 장치를 주파수 도약기라고 한다. 수신기에서는 주파수 환원기(dehopper)가 송신기와 정반대의 방법으로 반송파 주파수를 도약환원(Dehopping)함으로써 주파수 대역을 환원시킨다. 변조에는 주파수 변조 방식인 BFSK(Binary Frequency Shift Keying) 또는 MFSK(M-ary FSK) 등이 주로 사용된다.

DSSS와 FHSS 방식의 비교

DSSS와 FHSS 방식은 기술적으로 상호 보완적인 장단점을 가지고 있다. 그러므로 두 방식의 장단점을 열거해 보는 것이 DSSS 방식과 FHSS 방식을 비교하는 가장 좋은 잣대가 될 것이다(<표 2>).

방 식

장 점

단 점

DSSS

 ● 우수한 잡음과 잼 방지 성능을 가지고 있다.

● 가로채기가 어렵다.

● 다중경로(Multipath: 신호가 여러 경로로 분산되어 도달하는 효과) 효과에 강력하다.

● 상대적으로 작은 위상 왜곡과 함께 큰 대역폭 채널을 필요로 한다.

● 긴 PN(Pseudo Noise) 코드 때문에 오랜 포착 시간(Acquisition Time)을 필요로 한다.

● Near-to-far problem이 상존한다. Near-to-far problem이란 여러 송신기 중에서 수신기에 보다 가까운 송신기의 과도한 전력이 신호를 파괴하는 효과를 일컫는다.

FHSS

 ● 방대한 양의 확산을 제공한다.

● 스펙트럼의 분할을 피하기 위한 조정이 가능하다.(예를 들어, 다른 시스템에 넘기거나, 주파수 선택성 페이딩의 적용을 받을 수 있다)

● Chip rate가 현저하게 적기 때문에 상대적으로 짧은 포착 시간을 요구한다.

● DSSS가 가지고 있는 Near-to-far problem에 영향을 받지 않는다.

 ● Hop을 생성하기 위한 복잡한 주파수 합성기가 필요하다.

● 에러 보정이 필요하다.

<표 2> DSSS와 FHSS 방식의 비교

무선 LAN 구현 방식에 우세한 FHSS 방식

FHSS 방식은 무선 LAN 구현에 핵심적인 기능 및 속성의 측면에서 DSSS 방식에 비하여 다음의 여러 가지 우수한 성능을 보이고 있다.

현재 무선 LAN 시장을 선도해 나가고 있는 여러 업체들의 확산 대역 기술의 적용 사례를 보면 대부분의 회사가 FHSS 방식에 신규 투자를 하고 있다. 불과 몇 년 전의 두 방식의 적용율이 비슷하던 상황과는 반대로, 지속적인 연구 개발로 FHSS 방식의 결점들이 많이 개선되어 이제는 시장에서 압도적인 우위를 점하고 있다(<표 3>). 명실공히 FHSS 방식은 무선 LAN을 구현하는 여러 기술 중에서 가장 많이 사용되는 우수한 기술이다.

FHSS 방식 우선 업체

DSSS 방식 우선 업체
AMD, Apple, IBM, Intermec, LXE,

LANNAIR, Motorola, Norand, NTT(日),

Proxim (902MHz의 DSSS 제품에서 전이)

Symbol (902MHz의 DSSS 제품에서 전이)

RDC, Xircom, Zenith Data Systems

 AT&T GIS

Telxon

<표 3> 2.4 GHz 대 FHSS와 DSSS 방식의 우선 투자 현황

FHSS 기술 적용 사례 - RDC PortLAN

2.4GHz의 ISM 주파수 대역 상에서 FHSS 기술을 적용한 무선 LAN 제품으로 당사가 상용화하고 있는 이스라엘의 무선 LAN 업체인 RDC Communication의 PortLAN 시스템을 소개한다. 이 시스템은 휴대형 컴퓨터 사용자들에게 사내 기간망 상의 망 자원과 연결된 상태에서 최대한의 이동성을 제공한다는데 주안점을 둔 제품이며, 무선 LAN 제품군에서 안정된 성능을 인정받고 있다.

이 시스템은 두 가지 요소로 구성되어 있다. Access Point(AP)는 무선 셀을 제어하며 이더넷 기간망과의 브리지 역할을 수행한다. User Unit은 ISA나 PCMCIA 정합장치로 구성되어 있으며, 랩탑 컴퓨터에 부착할 수 있을 정도로 작고 가벼운 정합장치가 추가된다. PortLAN 소프트웨어는 노벨 네트웨어, LAN 메니저 등, TCP/IP 기반의 대부분의 네트워크 운영체제를 지원하는 드라이버로 구성되어 있다. 또한 SNMP 네트워크 메니지먼트 에이전트도 포함한다. 그리고, 네트워크를 모니터링하고 관리하기 위한 HP OpenView 기반의 그래픽 어플리케이션도 포함되어 있다. 부가적으로 고급 보안 기능과 포터블 컴퓨터의 10%에 달하는 저전력 소모 기능도 가지고 있다.

PortLAN의 주요한 특징을 열거해 보면 다음과 같다.

구 성

라 디 오

일 반
User: 386 PC 이상; DOS or Windows; ISA or PCMIA Type II 인터페이스; Card and Socket Services 지원

AP: 386/40 MHz PC 이상; DOS 5 이상; 4MB RAM; 최소 2 ISA 슬롯 (Radio Digital Board, Ethernet Card)

Distance: 환경에 따라 다름

Free Space: 820 m (2,700 ft.) (AP에서 사용자까지의 반경)

Office: 100-150 m (300-450 ft.) (AP에서 사용자까지의 반경)

Cell 당 사용자 수: 일반 20 - 64까지. 디자인에 따라서 무한대

유선 LAN: 이더넷. IEEE 802.3 과 이더넷 패킷

NOS 지원: Novell Netware 3.X, 4.X, Lan Manager TCP/IP, Windows for Workgroup, etc.

Drivers: ODI, NDIS

 주파수 밴드: 2,400-2,500 MHz (무허가 ISM 밴드)

적용기술: Frequency Hopping Spread Spectrum (FHSS)

변조방식: FSK(주파수 변조)

출력: 10 mW or 100 mW, 소프트웨어 제어 가능

안테나: 전방향 수신 가능

옵션: 거리 확장이 가능한 고품질 안테나; 전송율 1 Mb/s 가 허용되는 지역에서 사용 가능; 최대 3 Mb/s 까지도 사용 가능

 면적: 11.5 x 8 x 2 cm (User Unit Radio)

무게: 170 g. (User Unit Radio)

전력 소비: 포터블 컴퓨터의 배터리 소모량의 15% 정도

사용온도: 0 - 50°C

<표 4> PortLAN의 기술적 규격

<그림 6>은 광주에 소재하는 대형 백화점의 Point Of Sale(POS) 망을 PortLAN을 이용하여 구축한 구성도이다. 이 8층짜리 백화점은 총면적이 24,000 평방미터이며, 당면 문제는 네트워크의 오류를 방지하면서 어떻게 POS의 이동성을 보장하느냐에 있었다. 즉, 구성 네트워크의 핵심 요구 사항은 백화점의 POS 환경의 특성을 그대로 반영한 '고밀집 멀티-셀 환경에서 비용의 증대없이 쉽게 POS 터미널을 재배치할 수 있어야 한다'는 것이었다.

무선 LAN을 이용하면 이 문제는 쉽게 해결된다. 케이블이 연결되어 있지 않으므로 기존 유선 LAN으로 구축했을 경우에 비하여 POS 단말기를 마음대로 이동시킬 수 있을 뿐 아니라, 심지어는 상점의 바깥에서도 POS 단말기를 사용할 수 있게 된다.

이 사례에서는 초고속의 데이터 전송이 필요없으며 물품이나 고객에 의한 전파 방해 상황이 많이 발생할 수 있는 POS 통신망의 성격을 최대한 고려하여 FHSS 방식의 PortLAN을 최적의 솔루션으로 결정하였다. 이 프로젝트의 개요는 다음과 같다.


<그림 6> PortLAN을 이용한 POS 무선 통신망의 예

　

4. 결 론

무선 LAN 기술은 실세계의 많은 산업 분야에서 생산성과 품질, 수익을 증대시켜주는 여러 가지 유용한 응용 제품들의 구현을 가능하게 해 준다. 무선 LAN을 구현하기 위해서는 협대역(Narrowband) 마이크로웨이브 방식, 적외선(Infrared) 방식, 그리고 확산 대역(Spread Spectrum) 방식 등의 세 가지 방식을 사용한다. 각 방식이 나름대로의 장단점을 지니고 있으나, LAN에 적합한 여러 특성 때문에 대부분의 업체들이 확산 대역 기술을 적용하고 있다.

확산 대역 기술은 무선 LAN 뿐만 아니라, CDMA, 위성통신, 이동통신, 그리고 장거리 데이터 통신 등에 널리 응용되고 있는 우수한 무선통신 기술이다. 확산 대역 기술에는 DSSS 방식과 FHSS 방식이 있는데, 본문에서 언급하였듯이 무선 LAN 구현 방식에 있어서 FHSS 방식은 여러 면에서 DSSS 방식보다 월등하다.

실제로 요즘의 무선 LAN 시장에서 업체들의 대부분이 이미 FHSS 방식을 적용하였거나 DSSS 방식의 제품을 FHSS 방식으로 전환하고 있는 것도 FHSS 방식이 무선 LAN 구현 방식의 표준 기준안으로 점점 자리잡아 가고 있는 좋은 길목에 서 있다고 하겠다.

참고문헌

[1] IEEE 802.11 Draft Standard 2.0, "Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications", May 1995.

[2] Proxim Web Site, "Selecting a Wireless LAN Technology", July 1996.

[3] Spread Spectrum Scene Magazine, "The ABCs of Spread Spectrum", February 1997.

[4] Spread Spectrum Scene Magazine, "Spread Spectrum Primer", February 1997.

[5] Witold Jachimczyk, "Spread Spectrum", 1996.

[6] WLANA Web Site, "Intro to Wireless LANs", 1996.

[7] Yankee Group Web Site, "Press Room", 1996.

[8] 重野 寬, 無線 LAN 技術 講座, 1994.

[9] Eurotrade Computer, "RDC Ships Wireless LAN Product", May 1995.

[10] RDC Web Site, "PortLAN Success Story: Hyundai Selects PortLAN for Wireless Points of Sale", November 1995.

　

♥ 필자: 쌍용정보통신 연구소 이춘길

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