[컴퓨터 네트워크] Wireless : Intro, CDMA

# 컴네 11일차 - 뒷부분

지금까지는 유선을 기본으로 살펴보았는데 이제 무선에 대해 알아볼 것이다. 
wireless와 mobility는 비슷하지만 다르다. wireless는 링크가 무선인 네트워크를 의미하고 mobility는 사용자가 움직이는 것이다.

무선 네트워크는 wireless hosts, base station, wireless link, infrastructure mode로 구성된다.

wireless hosts(무선 호스트)는 노트북, 스마트폰 같은 장치를 의미한다. 애플리케이션을 실행하고, stationary(고정형, 비이동) 혹은 mobile(이동형)이다. 무선이 항상 mobility만을 의미하는 것은 아니다.

Base Station(기지국)은 주로 유선 네트워크에 연결된다. 중계 역할을 수행하며, 유선 네트워크와 자신의 영역 내 무선 호스트 간의 패킷을 전송한다.

wireless link(무선 링크)는 주로 모바일 장치를 기지국에 연결하는 데 사용된다. Multiple Access Protocol(다중 접근 프로토콜)을 사용해서 링크 접근을 조정하고, 다양한 데이터 속도와 전송 거리를 가진다.

infrastructure mode(인프라 모드)는 기지국이 모바일 장치를 유선 네트워크에 연결하고 있는 구조이다. handoff란 모바일 장치가 이동하면서 연결된 기지국을 변경하는 것이다.

 

그리고 ad hoc mode란 기지국 없이 노드들 간에 스스로 네트워크를 구성하고 이들이 라우팅을 수행하는 것이다.

 

무선 네트워크를 위와 같이 분류할 수 있다.

infrastrucure은 인프라가 있는 네트워크를 의미한다.
호스트는 기지국과 연결되어 더 큰 인터넷과 연결된다. WiFi가 여기에 속한다. 
multiple hops에서는 호스트가 더 큰 인터넷에 연결되기 위해 여러 무선 노드를 지난다.(릴레이해야 한다) mesh network가 여기에 속한다.

no infrastructure는 인프라가 없는 네트워크를 의미한다.
기지국이 없고, 더 큰 인터넷에 연결되지 않는다. 블루투스, ad hoc 네트워크가 여기에 속한다.
multiple hops에서는 더 큰 인터넷에 연결되지 않으며 주어진 무선 노드에 도달하기까지 릴레이 할 필요가 있다. (여러 중간 노드들을 거쳐야 한다)

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유선과 구분되는 무선 네트워크의 중요한 특징은

- decreased signal strength : 무선 신호는 매질을 통과하면서 전파됨에 따라 점점 감소한다.
- interference from other sources : 주파수 대역을 많은 디바이스들이 사용하다보면 간섭이 발생한다.
- multipath propagation : 무선 신호는 여러 object들로 전파되며 각각의 object들에게 도착하는 시간은 조금씩 다를 수 있다. 그래서 signal의 명확도가 떨어질 수 있다.

 

SNR은 노이즈 대비 신호의 비율이다. SNR이 클수록 노이즈로부터 신호를 추출해내는 것이 더 쉽고, 데이터의 정확도가 높고, 에러 발생률이 낮다는 것을 의미한다. 따라서 SNR은 클수록 좋은 것이다.
SNR과 BER(Bit Error Rate)는 tradeoff관계를 가진다. BER은 전송된 비트 중 잘못 전송된 비트의 비율을 나타낸다. 따라서 BER이 낮다는 것은 전송 오류가 적다는 것이고, BER은 낮을수록 좋다.

전송 전력을 증가시키면 SNR이 증가하고 이로 인해 BER이 감소한다. 항상 세게 signal을 보내주면 좋겠지만 비용이 비싸다. 계속 센 시그널만을 보내줄 수는 없으므로 상황에 따라 선택을 잘 해야한다.

 

무선 네트워크에서는 hidden terminal problem, signal attenuation 문제가 있을 수 있다.
hidden terminal problem은 중간에 있는 노드 때문에 인접한 노드여도 직접적으로 신호를 주고 받을 수 없다는 것이고,
signal atteunuation은 중간에 있는 노드의 간섭 때문에 A와 C사이의 시그널이 깨지는 문제가 발생하는 것이다.

그래서 CDMA(Code Division Multiple Access)를 한다. 코드 분할 다중 접속, CDMA는 각 사용자들에게 코드를 할당해주는 방식이다. 각각의 사용자는 고유의 chipping sequence를 가지고 있다. 각 사용자는 이 chipping sequence를 이용하여 데이터를 인코딩한다. 이렇게 하면 여러 사용자가 동시에 신호를 보내어 신호가 중첩되고, 데이터가 섞여도 이 중에서 본인이 보낸 데이터를 추출해낼 수 있다. 수신 측에서도 인코딩된 신호와 동일한 chipping sequence를 사용하여 디코딩을 수행하고, 이렇게 원본 데이터를 복구해낸다.

 

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참고한 블로그

https://velog.io/@dltmdrl1244/%EB%84%A4%ED%8A%B8%EC%9B%8C%ED%81%AC-7-2.-Wireless-Network-2-CDMA

[네트워크] 7-2. Wireless Network #2, CDMA