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데이터 통신 

 제

10장  LAN 기술


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2

• LAN을 토폴로지, 전송 매체, 매체 액세스 방식에 따라 분류하고 

표준안을 설명할 수 있다

.

• CSMA/CD, 토큰 링, 토큰 버스를 설명할 수 있다.
• 고속 LAN과 무선 LAN을 설명할 수 있다.
• 블루투스, 지그비, UWB를 설명할 수 있다.

01 LAN의 분류와 표준
02 CSMA/CD 방식 LAN
03 토큰 제어 방식 LAN
04 무선 LAN
05 무선 개인 통신(WPAN)

학습목표 및 목차


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3

    LAN

의 분류

LAN

의 정의

• 제한된 지역 내에 있는 다수의 독립된 컴퓨터 기기들로 하여금 상호 통신이 가능하도록 하는 데이터 

통신 네트워크

LAN

의 분류

1

LAN의 분류

01. LAN의 분류와 표준

토폴로지에 의한 분류

전송 매체에 의한 분류

액세스 방법에 의한 분류

전송 기술에 의한 분류

LAN 분류

스타형, 버스형, 링형, 트리형

트위스트 페어, 동축케이블, 광케이블, 무선

CSMA/CD, 토큰 패싱(토큰 링, 토큰 버스)

베이스밴드, 브로드밴드


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4

토폴로지에 의한 분류

• 토폴로지(Topology) : 네트워크를 구성하는 노드와 이들 노드 간의 연결 상태에 대한 배치를 의미
• LAN

에서 메쉬형(Mesh type)은 사용되지 않는다.

LAN의 분류

01. LAN의 분류와 표준


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5

스타형 LAN

• 각 스테이션이 허브(Hub)라는 중앙 전송 제어 장치와 점대점 링크에 의해 연결된 형태

• 장점

고장 발견이 쉽고 유지 보수가 용이

한 스테이션의 고장이 전체 네트워크에 영향을 미치지 않음

스테이션의 증설과 이전이 용이

• 단점

중앙 전송 제어 장치가 고장이 나면 네트워크는 동작이 불가능

설치 시에 케이블링에 많은 노력과 비용이 듦

통신량이 많은 경우 전송 지연이 발생함

• 네트워크가 고속화됨에 따라 성능 향상을 위해 스위칭 기능을 갖는 허브를 사용하는 추세

LAN의 분류

01. LAN의 분류와 표준


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6

버스형 LAN

• 버스(Bus)라는 공통 배선에 모든 요소가 연결
• 버스 끝에는 종단 장치(Terminator)를 달아 신호 반사에 의한 상호 중첩을 제거
• 이더넷 : 버스형

• 장점

케이블링에 소요되는 비용이 최소 

각 스테이션의 고장이 네트워크 내의 다른 부분에 영향을 주지 않음(신뢰성 향상) 

• 단점

베이스밴드 전송 방식을 사용할 경우 거리에 민감하여 거리가 멀어지면 중계기가 필요함

버스에 결함이 발생하면 전체 스테이션은 모든 전송을 할 수 없음 

스테이션의 수가 증가하면 처리 능력은 급격히 감소함 

네트워크에 부하가 증가하면 응답시간이 늦어짐

 

LAN의 분류

01. LAN의 분류와 표준


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7

링형 LAN

• 닫힌 루프 형태로 각 스테이션이 자신의 양쪽 스테이션과 전용으로 점대점으로 연결된 형태

• 장점

각 스테이션에서 신호를 재생하여 다음 스테이션으로 전달하기 때문에 잡음에 강하다. 

단방향 전송로로 구현할 수 있어 광섬유에 잘 부합된다. 

• 단점

스테이션 변경이나 추가가 비교적 어렵다.

한 스테이션이 고장 나면 전체 네트워크에 영향을 준다. 

LAN의 분류

01. LAN의 분류와 표준


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트리형 LAN

• 성형의 변형으로 트리에 연결된 스테이션은 중앙 전송 제어 장치(1차 허브)에 연결되어 있지만 모든 

장치가 중앙 전송 제어 장치에 연결되어 있지 않은 형태

• 스타형과 비슷하며 2차 허브를 위치시킴으로써 다음과 같은 장점을 얻음

하나의 1차 허브에 더 많은 스테이션을 연결함

각 스테이션 간의 신호의 이동거리를 증가시킴

- 2

차 허브로 네트워크를 분리하거나 해당 네트워크의 우선 순위를 부가함

LAN의 분류

01. LAN의 분류와 표준


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전송 매체에 의한 분류

트위스티드 페어 케이블 LAN

• 2

개 이상의 구리 도선이 꼬인 UTP나 STP 케이블을 사용해 구성하는 형태로 가장 많이 활용

• 가장 값싸고 쉽게 설치할 수 있다.
• 대역폭의 제한이 많고 동축 케이블이나 광케이블에 비해 잡음이 많다.

동축 케이블 LAN

• 넓은 대역폭, 빠른 데이터 전송 속도, 적은 전기적 간섭
• 이 때문에 그동안 많이 사용되었으나 점차 사용 빈도가 줄어들고 있다.

광케이블 LAN

• 넓은 대역폭을 가지며 전송 속도가 매우 높고 오류가 적다. 
• 빛을 이용해 정보를 보내기 때문에 전기적인 간섭을 받지 않으며, 보안성이 우수하다
• 케이블의 크기가 상대적으로 작고 가볍지만 케이블 설치 시 고도의 기술이 요구된다. 
• 주로 백본(Backbone)에 많이 사용된다.

LAN의 분류

01. LAN의 분류와 표준


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전송 매체에 의한 분류(계속)

무선 LAN

• 유선 LAN의 장점과 제약 없는 연결성 제공이라는 편리성을 동시에 지원하는 무선 통신 기술
• 신뢰성 있는 데이터 전송, 유연성, 설치 용이성
• 유선 LAN에 비해 인적·경제적 비용을 현격히 절감
• IEEE 802.11 

위원회에 의해 무선  MAC과 물리 계층 규격에 대한 표준화가 OSI 참조 모델에 준하여 

진행

LAN의 분류

01. LAN의 분류와 표준


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매체 액세스 방식에 의한 분류

• 공유하고 있는 전송 매체에 대한 채널 할당에 대한 문제를 해결하는 방식

• CSMA/CD : 

스테이션이 채널의 상태를 미리 감지해 충돌을 피하는 방식

• 토큰 링 : 토큰이라는 짧은 프레임을 사용하여 데이터를 보낼 권리를 정하여 데이터를 전달하는 

방식

• 토큰 버스 : 토큰 링 방식과 이더넷이 결합된 형태로 물리적으로는 버스 형태를 띄지만 

논리적으로는 토큰 링 방식을 사용하는 매체 접근 제어 방식

LAN의 분류

01. LAN의 분류와 표준


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전송 기술에 의한 분류

브로드밴드(Broadband) LAN

• 주파수 분할 다중화(FDM)  방식을 사용
• 데이터, 음성 등을 동시에 보낼 수 있고 동축 케이블이나 광케이블을 사용
• 한번에 한 방향으로만 전송이 가능(CATV와 유사)
• 거리에는 민감하지 않지만 속도가 느리다는 단점이 있음

베이스밴드(Baseband) LAN

• 디지털 신호를 그대로 전송하는 방식
• 높은 전송율을 가지는 하나의 전송 채널을 사용(TDM 사용)
• 전송 속도가 빠르나 신호 감쇠 현상이 심하여 거리에 민감
• 음성이나 화상 등의 아날로그 신호 전송에 어려움이 있다.

LAN의 분류

01. LAN의 분류와 표준


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    LAN

의 표준(IEEE 802)

IEEE 802 

표준 

• 1985

년 LAN의 표준화

• LAN

의 물리 계층과 데이터링크 계층 기능을 규정

• 데이터링크 계층을 LLC와 MAC 부계층로 분리 

2

LAN의 표준(IEEE 802)

01. LAN의 분류와 표준


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LLC(Logical Link Control)

• 데이터링크 계층의 기본 기능 수행 : 에러 제어 및 흐름 제어 
• HDLC 

프레임 구조를 사용 : 논리 주소, 제어 정보, 데이터로 구성

MAC (Medium Access Control)

• 물리적인 매체와 연결 방식에 따른 제어 : 공유 매체에 대한 접근 제어를 담당
• 종류 : 이더넷(CSMA/CD), 토큰 버스, 토큰 링

LAN의 표준(IEEE 802)

01. LAN의 분류와 표준


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    CSMA/CD LAN

의 기본

• 버스형에 사용되는 매체 접근 방식이며, 이 방식의 LAN을 이더넷(Ethernet)이라고 부른다.

CSMA/CD 

의미

• CS(Carrier Sense) : 

회선을 사용 중인지 감지한다.

• MA(Multiple Access) : 

회선을 사용하고 있지 않다면 누구든지 사용 가능하다.

• CD(Col ision Detection) : 

프레임을 전송하면서 충돌 여부를 조사한다.

1

CSMA/CD LAN의 기본

02. CSMA/CD 방식 LAN


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동작 과정

• 스테이션은 데이터를 전송하기 전에 회선 상태를 점검한다.

CSMA/CD LAN의 기본

02. CSMA/CD 방식 LAN


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재전송 알고리즘

• 프레임 전송 중 충돌이 발생하면 정해진 최대 시도 횟수(N=15)만큼 재전송을 시도
• 충돌이 반복되면 현재 전송 매체의 통신량이 많다는 의미이므로 스테이션은 재전송할 때까지의 대기 

시간을 늘려 매체의 통신량을 조절

• N

번의 충돌이 발생하였다면, [0, 2N-1]사이의 임의의 수(k)를 선택하여 k

ⅹ(슬롯타임) 동안 대기

CSMA/CD LAN의 기본

02. CSMA/CD 방식 LAN

슬롯 타임

(slot time) = 2ⅹ전송 지연시간 + 여유 마진


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지속 방식(Persistent strategy)

• 매체가 사용중인 경우 어떻게 할 것인가?  지속 방법
• Non-persistent, Persistent

Non-persistent

• 회선이 사용 중이면 회선 감시를 중지하고 임의의 시간 동안 기다렸다가 처음부터 다시 시작

Persistent

• 회선이 사용 중이면 회선을 계속 감시

• 1-persistent : 

사용 중이 아니면 즉시 전송 (확률 1로), CSMA/CD에서 사용

• p-persistent : 

회선이 비어있는 경우에도 p의 확률로 전송, 

                       

다른 방법보다 충돌 가능성을 줄이고 효율성을 향상시킴

CSMA/CD LAN의 기본

02. CSMA/CD 방식 LAN


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최소 프레임 크기

• CSMA/CD

에서 하나의 프레임을 모두 전송하기 전에 충돌을 감지할 수 있어야 한다.

• 프레임 전송시간 (T

fr)은 최대 전파시간 (Tp)의 2배 이상이 되어야 한다.

CSMA/CD LAN의 기본

02. CSMA/CD 방식 LAN

2

fr

p

T

T


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최소 프레임 크기

(계속)

• 최소 프레임의 크기는 프레임 전송시간 (T

fr)에 전송율을 곱한 값

• CSMA/CD

를 사용하는 네트워크의 최대 전파 지연시간 T

p = 25.6μs라면 

최소 프레임 전송 시간은 T

fr  = 2ⅹ Tp  = 51.2μs

전송 속도가 10Mbps이면 최소 프레임 크기는 10Mbps

ⅹ51.2μs = 512비트

• 실제로 이더넷의 최소 프레임 길이는 512비트(64바이트)이며 최대 길이는 2,500m로 규정

CSMA/CD LAN의 기본

02. CSMA/CD 방식 LAN


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프레임 형식

• Preamble : 

프레임 동기를 위해 사용. 1과 0을 반복

• SFD(Start Frame Delimiter) : 10101011 

비트 패턴, 프레임의 도착을 알림

• Destination Address : 

목적지 물리 주소(MAC address)

• Source Address : 

발신지 물리 주소(MAC address)

• Length/Type : 

데이터(PDU)의 바이트 수를 나타내는 필드

- 0x0600 = 1,536

10 보다 작으면 Length를, 크면 Type을 나타냄

- Type : 

상위 계층 프로토콜을 규정, Length : 데이터 필드의 길이

• Data : 46 ~ 1,500 

바이트

• CRC : 

오류 검출을 위한 필드, CRC-32 사용

목적지 주소 ~ 데이터 필드까지의 오류를 검사

CSMA/CD LAN의 기본

02. CSMA/CD 방식 LAN


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물리적인 규격

• 첫 번째 숫자 : 전송률, 단위는 Mbps
• BASE : Baseband transmission
• BROAD : Broadband transmission
• 마지막 숫자 또는 문자 : 케이블의 최대 길이(단위 : m) 또는 유형

CSMA/CD LAN의 기본

02. CSMA/CD 방식 LAN


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10BASE-T

로 연결된 스타형의 경우

• 각 스테이션은 허브(Hub)와 연결하는 데 한 쌍의 케이블이 사용
• 전이중 전송이 가능하고 충돌은 허브 내에서만 발생한다.

허브 대신 스위치(Switch)를 이용할 경우

• 충돌이 발생하지 않는다.
• 스위치는 각 회선으로부터 수신되는 프레임을 수신 버퍼에 저장하고 수신 주소를 참조하여 프레임을 

순서대로 목적지 스테이션으로 전달

CSMA/CD LAN의 기본

02. CSMA/CD 방식 LAN


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    CSMA/CD LAN

의 발전 : 고속, 기가비트, 10기가비트 이더넷

• 멀티미디어 서비스의 확산에 따라 고속, 기가비트, 10기가비트 이더넷으로 발전

고속 이더넷 : 100Mbps급

기가비트 이더넷 : 1 Gbps급

- 10

기가비트 이더넷 : 10Gbps급

• 고속 이더넷과 기가비트 이더넷은 초기 이더넷(10Mbps급)과 완벽하게 호환
• UTP

나 광섬유 케이블을 이용하여 반이중 통신의 허브나 전이중 통신을 지원하는 스위치에 연결

2

CSMA/CD LAN의 발전

02. CSMA/CD 방식 LAN


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고속 이더넷(Fast Ethernet)

• 초기 이더넷의 MAC 프로토콜과 프레임 형식을 사용하면서 전송 속도를 100Mbps로 높임
• TP

와 광섬유 케이블을 전송 매체로 사용

• 100Base-TX : 2

쌍의 Category 5 UTP를 사용, 세그먼트 길이 100m

• 100Base-T4 : 4

쌍의 Category 3 UTP를 사용하는 초기 규격 

• 100Base-FX : 2

쌍의 다중 모드 광섬유를 사용

세그먼트 길이 : 반이중 링크인 경우 400m, 전이중 링크인 경우는 2000m

단일 모드 광섬유 케이블을 사용하면 세그먼트 길이는 확장 가능

CSMA/CD LAN의 발전

02. CSMA/CD 방식 LAN


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기가비트 이더넷(Gigabit Ethernet, 1GbE)

• 1Gbps 

전송 속도를 제공하며, 기존의 10/100 Mbps 이더넷과 호환성 유지

• 호환성 유지를 위한 변경 사항

프레임 충돌을 검출하기 위해 최소 프레임 길이가 64바이트에서 512바이트로 확장 

작은 프레임들을 붙여서 한꺼번에 전송할 수 있는 프레임 버스팅(Frame bursting) 기능을 제공 

• 물리 계층 규격(종류)

광케이블 : 1000Base-LX(장거리 용), 1000Base-SX(단거리 용)

구리선 : 1000Base-T, 1000Base-CX

CSMA/CD LAN의 발전

02. CSMA/CD 방식 LAN


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27

10기가비트 이더넷(10Gigabit Ethernet, 10GbE)

• Gigabit Ethernet

보다 10배의 전송 속도(IEEE 802.3ae, 2002년 최초 규격 제정)

• 프레임 형식은 기존과 동일
• 전이중 모드로만 동작하고 스위치를 이용, 반이중 CSMA/CD는 지원하지 않음
• 고속 전송을 위한 목적으로 설계되었으며 주로 백본 네트워크에 사용

CSMA/CD LAN의 발전

02. CSMA/CD 방식 LAN


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10기가비트 이더넷(10Gigabit Ethernet, 10GbE) (계속)

• 기존 네트워크와 호환성을 제공하므로 기존에 설치되어 운용 중인 이더넷 시스템을 변경하지 않고 

새로운 1GbE나 10GbE와 연결하거나 통합하여 확장할 수 있다.

• 최근 10GbE는 LAN, MAN, WAN을 하나의 네트워크로 통합할 수 있는 가장 경제적인 네트워크 

기술로 평가되고 있으며, 40기가비트, 100기가비트 이더넷도 등장

CSMA/CD LAN의 발전

02. CSMA/CD 방식 LAN


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29

• 토큰(Token) : 특정한 비트 패턴을 갖는 제어 패킷. 토큰은 채널 사용권을 의미
• 전송을 원하는 스테이션들 간의 충돌 없이 매체에 접근(CSMA/CD보다 안정적)
• 매체 접근 지연시간이 어느 정도 예측 가능
• 우선순위 개념이 적용 : 우선순위가 높은 스테이션에 토큰을 먼저 제공
• 토큰 제어 방식(토큰 패싱 방식)은 노드 수가 증가하면 토큰의 순회 시간이 길어지므로 네트워크 

속도가 저하된다.

• 구현하기 복잡하고 토큰이 분실되었을 경우 스테이션들이 무한히 기다린다는 단점

토큰 제어 방식

03. 토큰 제어 방식 LAN


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30

    토큰 버스 LAN

• 토큰이 버스 구조의 노드로 형성된 논리적인 링 구조를 따라 돌며, 토큰을 가진 노드는 특정 시간 

동안 통신회선을 점유하여 패킷을 전송함

•  토큰을 가진 노드가 전송을 마쳤거나 일정한 시간이 지나면 토큰은 논리적인 순서대로 다음 노드로 

넘어감

•  IEEE 802.4

로 표준화  이더넷에 밀려서 거의 사용되지 않음

1

토큰 버스 

LAN

03. 토큰 제어 방식 LAN

논리적 링
 A → D → B → C → A


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31

    토큰 링 LAN

• 프리 토큰이 각 노드를 한 쪽 방향으로 순차적으로 옮겨가며 데이터를 전송함
•  IEEE 802.5

로 표준화  STP 케이블 사용, 16Mbps 전송

2

토큰 링 

LAN

03. 토큰 제어 방식 LAN


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32

    토큰 제어 LAN의 발전

FDDI(Fiber Distributed Data Interface)

• 저속 LAN들을 상호 연결하는 기간 LAN의 역할
• 고속의 데이터 전송을 위해 사용되었지만 음성과 데이터 전송도 제공
• 100Mbps 

전송속도를 제공하는 고성능 광케이블 LAN, 이중 링(Dual ring)으로 구성

• 200Km 

범위에서 1,000개의 스테이션을 연결할 수 있고, 노드 간의 거리는 2Km로 제한

• 토큰 링 방식(IEEE 802.5)을 사용 : 토큰 조기 해제 방식  효율적인 정보 전송

3

토큰 제어 

LAN의 발전

03. 토큰 제어 방식 LAN


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33

FDDI의 계층 구조

• PMD 

계층 : 광섬유 종류별로 광 송수신기를 포함한 각종 전송 장비의 내역을 규정

• PHY 

계층 : 부호화 및 고장 난 스테이션의 처리 방식을 규정

부호화 방식 : 4B/5B

스테이션 간의 최대 거리 : 다중 모드 광케이블(2Km), 단일 모드 광케이블(40Km) 

• SMT : 

연결 관리, 링 관리, SMT 프레임 서비스 등의 기능을 수행

토큰 제어 

LAN의 발전

03. 토큰 제어 방식 LAN


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34

DQDB(Distributed-Queue Dual Bus)

• IEEE 802.6

으로 표준화  MAN 표준의 일부

• 이중 버스로 구성  네트워크의 용량을 증가
• 영상  서비스를 위한 MAN용으로 개발

토큰 제어 

LAN의 발전

03. 토큰 제어 방식 LAN


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35

• WLAN(Wireless LAN) : 

- 이동성, 편리성, Ad-hoc 네트워킹, 유선으로 연결되기 어려운 곳에 대한 서비스 등에 대한 요구에 의해 

나타난 기술

케이블이 없어 네트워크 구축과 수정이 용이

유선 LAN에 비해 인적·경제적 비용이 크게 절감

신호 간섭의 영향을 크게 받아 오류율이 높고 전송률이 낮음

열린 공간으로 신호가 전파되기 때문에 도청이 쉽다는 단점이 있음

• IEEE 802.11

로 표준화

적외선 기술(실내)과 무선 주파수 기술(실외, 대부분의 WLAN) 

• 비인가 대역의 무선 주파수 기술(주파수 사용 승인을 받을 필요 없음)

- ISM(Industrial, Scientific and Medical) 

대역  2.4GHz, 5GHz 대역

국내 ISM 대역은 2.400~2.485GHz, 5.725~5.825GHz 

무선 

LAN

04. 무선 LAN


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36

    IEEE 802.11 

표준

• IEEE 802.11

은 1997년에 채택된 무선 LAN(=와이파이)에 관한 규격

1

IEEE 802.11 표준

04. 무선 LAN


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    IEEE 802.11 

네트워크 구조

• 다수의 BSS가 DS에 의해 연결되어 ESS가 된다.
• BSS

에서는 AP를 통해서 DS에 연결

• BSS 

내부에 존재하는 이동 STA(스테이션)들은 AP와 데이터를 송수신한다.

• 기존 유선 LAN과 연결하려면 포털(Portal)이라는 장치를 통해서 DS에 접속

2

IEEE 802.11 네트워크 구조

04. 무선 LAN


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애드혹 네트워크(Ad-hoc Network)

• BSS

가 다른 BSS나 DS 없이 홀로 존재

• 중앙에 AP를 두지 않고 스테이션들이 직접 송수신기를 이용하여 무선 통신을 수행
• 필요에 따라 그룹 구성원들 사이에 잠정적으로 네트워크를 구성하고 작업이 종료되면 없어지는 

네트워크를 의미

• 외부 네트워크와 연결되지 않으며, 자체 네트워크에서만 통신이 이루어지고 작업이 끝나면 해제

IEEE 802.11 네트워크 구조

04. 무선 LAN


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39

    IEEE 802.11 MAC 

계층

PCF(Point Coordination Function)  

비경쟁 방식

• AP

로 스테이션들의 데이터 전송을 중앙에서 제어하는 방식

DCF(Distributed Coordination Function)  

경쟁 방식

• CSMA/CA(CSMA with Col ision Avoidance)

를 사용

    무선에서는 충돌 여부를 검출할 수 없기 때문에 아예 충돌을 회피한다.

3

IEEE 802.11 MAC 계층

04. 무선 LAN


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CSMA/CA

• CSMA/CD

의 변형  무선에서는 충돌 여부를 검출할 수 없어 아예 충돌을 회피하는 방법을 사용

• 반드시 ACK가 필요  수신 스테이션이 데이터를 잘 받았는지 송신 스테이션이 알 수 없기 때문
• 어떻게 충돌 회피가 이루어질까?  그 핵심은 NAV(Network Alocation Vector)에 있다.
• 한 스테이션이 RTS 프레임을 전송할 때, 채널 점유 시간이 포함  이 시간 동안에는 다른 

스테이션들이 전송을 시도하지 않음으로 충돌을 회피

IEEE 802.11 MAC 계층

04. 무선 LAN


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경쟁 윈도(Contention window)

• 전송 시도 전에 충돌을 회피하기 위해 슬롯타임의 정수 배 시간 동안 대기
• 초기에 대기 시간은 슬롯타임 1개 

 대기 시간 이후 매체가 비어 있으면 RTS 프레임 전송

 사용 중이면 다시 이전 대기 시간의 2배에 해당하는 대기 시간 내에서 임의의 슬롯타임 개수만큼 

대기(시도 횟수가 N=3인 경우 0과 7(0과 2N-1) 사이에서 임의의 값을 선택하여 대기

IEEE 802.11 MAC 계층

04. 무선 LAN


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숨겨진 터미널 문제(Hidden terminal problem)

• 중간에 있는 B는 A와 C 모두와 통신할 수 있지만 A와 C는 직접 통신할 수 없는 거리에 있다.
• A

가 B에 프레임을 전송하면 C는 이 사실을 모르므로 C가 B에 전송을 시도할 경우 충돌 발생

• A 

입장에서는 C가 인식되지 않은 숨겨진 터미널로 이해될 수 있다. 

• 해결 방안 : A가 RTS를 전송하고 이를 수신한 B는 응답으로 CTS를 전송한다. 이렇게 하면 C도 

CTS

를 수신할 수 있기 때문에 C는 NAV 기간 동안 전송을 시도하지않고 충돌을 회피할 수 있다.

IEEE 802.11 MAC 계층

04. 무선 LAN


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노출된 터미널 문제(Exposed terminal problem)

• 스테이션 B가 A로 프레임을 전송하면 C도 신호를 감지하여 매체를 사용할 수 없다고 판단
• C

가 D에 프레임을 전달해도 되지만  B의 전송이 완료될 때까지 C는 대기

• 이와 같이 동시 전송이 가능함에도 전송하지 못하는 경우를 의미

IEEE 802.11 MAC 계층

04. 무선 LAN


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프레임 형식

• 무선 통신에서는 잡음에 의한 간섭으로 인해 전송 오류에 의한 재전송 가능성이 높다. 이를 위해 

프레임의 크기를 작게 하는 것이 유리

• IEEE 802.11

에서는 크기가 큰 프레임을 작게 분할하여 사용할 것을 권고

• 프레임 제어(Frame Control) : 프레임 타입과 제어 정보를 정의하고 다양한 부필드로 구성
• 기간(Duration, D) : 충돌 회피를 위한 NAV 값을 나타낸다.

IEEE 802.11 MAC 계층

04. 무선 LAN


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프레임 형식

(계속)

• 주소(Address) : 4개의 주소 필드

• 순서 제어(Sequence Control, SC) : 흐름 제어를 위한 순서 번호
• 프레임 몸체(Frame body) : 프레임 타입에서 정의된 데이터
• FCS(Frame Check Sequence) : 

오류 검출을 위한 CRC-32를 이용하는 필드

IEEE 802.11 MAC 계층

04. 무선 LAN


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46

제어 프레임 형식

IEEE 802.11 MAC 계층

04. 무선 LAN


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• 무선 개인 통신 : Wireless Personal Area Network, WPAN
• 무선 기반의 이동성과 편리성을 제공하고 언제, 어디서나 사용자 맞춤형 서비스를 제공하는 

유비쿼터스 네트워크의 핵심 기술

• 10m 

내외의 비교적 단거리에서 디바이스 간의 무선 연결을 통해 다양한 정보를 전달

• 저전력, 소형, 저가격으로 저속(Kbps)에서 초고속(Gbps)에 이르기까지 다양한 전송 속도를 제공 
• 외부 망과 연동되어 원격지에서도 사용자가 원하는 서비스를 제공하기 위한 인프라를 제공
• IEEE 802.15 

표준화 그룹 : 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), UWB(Ultra-WideBand)

무선 개인 통신

(WPAN)

05. 무선 개인 통신(WPAN)


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    블루투스(Bluetooth)

• 1994

년 스웨덴의 에릭슨 사에서 시작된 무선 통신 기술

• 10m 

정도의 짧은 거리에 위치한 장치들을 연결하는 데 사용되는 무선 LAN의 일종

• 흔히 PC와 마우스, 프린터, 스피커, 오디오 헤드셋 등의 장치를 연결할 때 사용

네트워크 구조

• 일반적으로 블루투스는 기기 간 1:1 데이터 통신을 위해 사용 
• 피코넷(Piconet) : 하나의 마스터를 중심으로 여러 개(최대 7대)의 슬레이브가 연결
• 스케터넷(Scat ernet) :  2개의 피코넷이 겹치는 형태

1

블루투스

05. 무선 개인 통신(WPAN)


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프로토콜 계층 구조

RF(무선 계층)

• 물리 계층. 총 79개의 채널을 사용

주파수 채널 :  f = 2402+k MHz (k=0, 1, 2, … 78)

• 주파수 도약 확산 대역(Frequency Hopping Spread Spectrum, FHSS) 방식을 사용
• 초당 1,600번의 호핑이 발생하므로 각 주파수에서 머무는 시간은 625μs(=1/1600)
 

블루투스

05. 무선 개인 통신(WPAN)


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Baseband(베이스밴드 계층)

• LAN 

프로토콜의 MAC 계층과 유사 

• 마스터와 슬레이브는 슬롯타임(625μs)을 이용하여 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식으로 

매체에 접근

• 마스터와 슬레이브가 번갈아가며 전송(반이중 통신)하는 경우 마스터는 0, 2, 4, 6, … 슬롯타임을 

사용하고 슬레이브는 1, 3, 5, 7, … 슬롯타임을 사용한다.  TDD-TDMA(Time Division Duplex 
TDMA) 

블루투스

05. 무선 개인 통신(WPAN)


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링크 관리자 계층

(Link Manager Layer)

• 두 장치 사이에 링크 설정, 관리, 해제하는 기능을 담당
• 동기 연결형 링크는 오류가 없는 전송보다 지연이 중요한 경우에 사용
• 비동기 비연결형은 지연보다는 오류가 없는 전송이 중요할 때 사용
• 스트림 링크는 데이터를 연속적으로 전달하기 위해 사용

HCI(Host Control er Interface) 계층

• 호스트와 호스트 컨트롤러 사이의 인터페이스를 담당

호스트 컨트롤러는 블루투스 모듈, 호스트는 블루투스를 사용하는 시스템

• HCI 

계층은 블루투스 모듈이 다양한 시스템과 연결하기 위한 표준 인터페이스를 담당

블루투스

05. 무선 개인 통신(WPAN)


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L2CAP(Logical Link Control and Adaptation Protocol) 계층

• LAN 

프로토콜의 LLC 부계층에 해당하는 계층

• 다중화, 분할과 재조립, 서비스 품질 관리 등의 기능을 수행 

RFCOMM/SDP 계층

• RFCOMMRF 

은 해당 계층에서 가상의 직렬 포트를 제공한다. 

• SDP(Service Discovery Protocol)

는 블루투스 기기에서 사용 가능한 서비스 종류 및 서비스 특성을 알 

수 있게 해주는 기능

블루투스

05. 무선 개인 통신(WPAN)


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블루투스 표준의 변화

 

블루투스

05. 무선 개인 통신(WPAN)


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    지그비(ZigBee)

• Zig-zag

와 Bee의 합성어, 벌들이 지그재그로 날아다니며 통신하는 모습에서 유래한 용어

• 소형, 저전력, 저비용 특징의 WPAN을 구성하여 통신하기 위한 표준 기술(IEEE 802.15.4)
• 저속 전송 속도(250Kbps), 긴 베터리 수명, 보안을 요구하는 분야에서 사용
• 주기적 또는 간헐적인 데이터 전송이나 센서 및 입력 장치 등의 단순 신호 전달을 위한 데이터 전송에 

적합

• 128

비트 대칭키 암호화를 이용한 보안 기능 제공 

2

지그비

05. 무선 개인 통신(WPAN)


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지그비 프로토콜 스택 구조

• IEEE 802.15.4

는 물리 계층과 MAC 계층을 정의 

• 응용 서비스를 위한 시스템 개발에 필요한 상위 계층은 지그비 연합(ZigBee Aliance)에서 담당

지그비

05. 무선 개인 통신(WPAN)


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네트워크 토폴로지

• 마스터-슬레이브 구성을 사용. 최대 256개의 노드 허용
• 코디네이터(Coordinator) : 마스터 기능을 수행하고 네트워크에는 한 개의 코디네이터만 존재

네트워크에 관한 정보 저장

임의의 두 노드 사이에서 최적의 전송 경로를 결정

• 라우터(Router) : 항상 활성 모드(Active mode)이고 중간 노드 역할

장치들 사이에서 데이터를 전송하고 전달

• 엔드 디바이스(End device) : 상위 노드와 통신할 수 있는 최소한의 기능을 포함

지그비

05. 무선 개인 통신(WPAN)


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매체 접근 제어(MAC)

• 코디네이터가 있으면 코디네이터에 의한 폴링을 이용하여 경쟁 없는 전송 가능
• 코디네이터가 없는 경우에는 CSMA/CA에 의한 경쟁 기반의 매체 접근 제어

지그비

05. 무선 개인 통신(WPAN)


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MAC 

프레임 형식

• 프레임 제어(Frame control) : 전송되는 프레임 형태를 나타낸다. 비컨 프레임, 데이터 프레임, 확인 

프레임, MAC 명령 프레임

비컨 프레임과 데이터 프레임은 상위 계층으로 전달

확인 프레임과 MAC 명령 프레임은 MAC 계층의 제어를 위해 사용

• 순서 번호(Sequence number) : 프레임의 순서 번호를 나타내며, 흐름 제어와 오류 제어에 사용
• 주소 정보(Address information) : 프레임 제어 정보에 따라 주소 형식이 결정(16비트, 64비트)
• 페이로드(Payload) : 사용자 데이터 부분으로 길이는 가변적
• FCS : 

프레임의 오류 검출에 사용되며, CRC-16 방식 이용

지그비

05. 무선 개인 통신(WPAN)


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물리 계층(PHY)

• 전 세계적으로 2.4GHz에서 250Kbps 전송 속도의 16개 채널을 이용
• 미국에서는 915MHz에서 40Kbps 전송 속도의 10개 채널을 이용
• 유럽에서는 868MHz 주파수에서 20Kbps 전송 속도의 1개 채널을 이용
• 다중화 방식 : 직접 순열 대역 확산(DSSS)을 사용하며, 2.4GHz에서는 OPSK 변조 방식 사용

지그비

05. 무선 개인 통신(WPAN)


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60

    UWB

• 3.1~10.6GHz 

대역에서 100Mbps 이상의 속도로, 기존 스펙트럼에 비해 매우 넓은 대역에 걸쳐 낮은 

전력을 사용해 초고속 통신을 실현하는 근거리 무선 통신 기술

• 특징 : 초광대역을 활용하면서 동시에 출력이 상대적으로 낮다는 점 

3

UWB

05. 무선 개인 통신(WPAN)


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기술 규격 비교

• 높은 전송 속도와 낮은 전력 소모  고성능 휴대용 기기 간의 접속 기술 방식

UWB

05. 무선 개인 통신(WPAN)