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  유동관
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                    목차

• Home Network의 개념
• Home Network 관련 기술
   • 제어 방식 (Middle ware)
   • 연결 방식 – 유선
   • 연결 방식 - 무선
• Home Network 관련 기술 비교
• Wi-Fi ( IEEE802.11 )
   • 기본 개요
   • 네트워크 구성
   • 구현
• 결론

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           Home Network

• 등장
  • 인터넷 및 컴퓨터 자원 공유에 대한 요구
       • 가정에서 2대 이상의 PC를 연결하여 컴퓨터의 자원 뿐만 아니라
        인터넷까지 공유하고자 하는 요구에서 출발
  • 정보가전 네트워크의 원격 제어 요구
       • 단순한 컴퓨터 자원의 공유 차원을 넘어 궁극적으로 가정의 모든
        가전 제품을 연결 및 제어하는 홈 오토메이션으로 발전


• 정의
  • PC에서부터 TV, 디지털 카메라, 냉장고 등등의 모든 가전 제품을 유
   선 또는 무선으로 연결하여 각종 자원의 공유 및 원격 접속과 원격
   제어까지도 지원하는 네트워크

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  Home Network 관련기술

• 제어방식 (Middle ware)
   • 컴퓨터가 필요없는 시스템 (HAVi)
   • 컴퓨터를 중심으로 한 시스템 (U P&P)
• 연결 방식 – 유선
   • IEEE802.3 CSMA/CD
   • Home PNA (Phoneline Networking Alliance)
• 연결 방식 – 무선
   • IEEE 802.11 CSMA/CA (Wi-Fi)
   • Home RF
   • Bluetooth™

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                 제어 - HAVi

• 컴퓨터가 필요없는 제어 시스템 (디지털 TV)

  •   HAVi (Home Audio Video Interoperbility) 진영이 주축
  •   소니, 필립스, 톰슨, 그룬디히 등의 가전 업체가 중심
  •   일본을 중심으로해서 태동
  •   IEEE1394 표준을 사용
  •   컴퓨터 없이도 네트워크를 구성하여 TV, DVD기기, 오디오를 조작
       • 디지털TV가 정보화기기의 총아로 등장
       • 디지털 TV를 중심으로 디지털 가전제품의 네트워크 구성 및 제어




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          제어 - U P&P

• 컴퓨터를 중심으로 한 제어 시스템 (컴퓨터)

  • MS는 자사의 OS를 기반으로 한 유니버셜 플러그 앤 플레이
   (Universal Plug and Play)를 홈 네트워킹의 중핵으로 삼으려 함
  • 컴퓨터를 통해 가전기기와 통신시스템 등을 통제
  • 미국을 중심으로해서 태동
  • 디지털 TV에 대응하는 새로운 개념의 컴퓨터로 네트워크 컴퓨터 또
   는 초간편 PC, 레거시 프리PC 등을 준비
    • 신개념의 PC는 TV처럼 값싸고 손쉽게 사용할 수 있도록 하는것이 목적




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   유선 연결 - Home PNA

• 기존 가정의전화선을 매개체로 사용하여 전화 통화를 방해하지
  않고 데이터를 전송하는 기술
  • 3Com, IBM, Intel, Lucent, 터트시스템, 에피그램 등이 참여하여 표
     준화 작업


• 홈 PNA 1.0
   • 150m의 전송거리에 1Mbps의 전송속도 지원
• 홈 PNA 2.0 발표
   • 10Mbps의 속도와 600m의 전송거리 지원



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           무선 연결 – Wi_Fi

• IEEE802.11b , Wi-Fi (Wireless Fidelity)
   • 현재 5GHz대에서 6~54Mbps의 전송 속도를 갖는 OFDM
      (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식 준비
   • 현재 가장 선호하는 무선 홈 네트워킹 솔루션
   • 설치의 용이성, 이동성, 미관상 깨끗함 등의 장점 (무선의 이점)

• 현재 출시되는 제품의 특징
   • 최대 500피트 범위에서 최고 11Mbps의 데이터 속도 지원
   • 최고 128대의 네트워크 장치 지원
   • 보안 기능 : 인증 및 암호화


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      무선 연결 - Home RF

• 가정용 저가 무선 네트워크 기술 표준
  • Motorola, Microsoft, butterfly-communication, Proxim 등이 참여
    하고 있는 Home RF working Group이 주도
  • 가정에서 유선설치의 번거로움을 해결하고 이동성을 높이기 위한 저
    속 저가의 가정용 무선 네트워크 기술 표준
  • 2.4GHZ의 무선대역폭을 이용

• 특징
  •   현재 최대 450피트 범위내에서 최고 2Mbps의 속도 지원
  •   향후 50피트 범위내에서 10Mbps의 속도 지원 예정
  •   최대 128개의 무선장치를 지원
  •   보안기능 : Blowfish 암호화, 56비트 암호화

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     무선 연결 - Bluetooth

• 근거리, 저전력, 개인용 무선 기술 규격
   • 각종 전자기기 간의 통신을 물리적인 케이블 없이 무선 주파수를 이
     용하여 고속으로 데이터를 주고 받을 수 있도록 한 규격
   • 데이터 통신 뿐만 아니라 보이스 통신도 가능하도록 디자인
   • 개인용 장치에 적용하기 위한 근거리 무선 통신 표준

• 1998년 설립된 Bluetooth SIG (Special Interest Group)가 개발
   • 3Com, Intel, Motorola, IBM, Ericsson 등 등의 1300개의 정보통신,
     컴퓨팅, 네트워킹 관련업체 후원




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    무선 연결 - Bluetooth

• Bluetooth란 이름의 유래 및 의미
  • 10세기의 북유럽에서 두 지역을 통일한 왕과 관련된 명칭으로 퍼스
    널 컴퓨터와 휴대 전화를 연결을 나타냄


• 특징
  • 2.4GHz의 Industrial Scientific Medical 대역을 사용
  • 전송범위는 최고 30피트(9미터)이며 1Mbps 데이터 속도지원
  • 최대 8개의 무선 장치 지원




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     무선 연결 - Bluetooth

• 등장 (IrDA와 Bluetooth)
   • 1994년 스웨덴에서 이동전화기와 주변 장치간의 저전력, 저비용 무
     선 인터페이스에 대한 가능성 연구에 착수
      • 기존의 휴대용 장치들간의 통신은 주로 적외선 (IrDA)를 사용
   • IrDA의 문제점
      • 제한된 영역(전형적으로 1~2m)
      • 방향에 민감하여 직접 가시거리를 필요
      • 원칙적으로 2개의 장치간에만 사용
   • Bluetooth
      • 2.4GHz의 무선주파수를 이용하므로 방해물이 있어도 통신이 가능
      • 소비저력이 IrDA의 150mW에 비해 100mW 이하에 불과함


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      무선 연결 - Bluetooth

• 블루투스 관련 제품
  • 액세스 포인트, USB 어댑터, 헤드세트, 모바일 어댑터, 프린터 어댑터

• 액세스 포인트
  •   유선망의 최종지점에서 각종 무선기기로 데이터나 음성 지원
  •   사용자의 요구에 따라 PSTN 망과 접속 ADSL 망과 접속
  •   전화선 인터페이스는 한국통신, ADSL 모뎀은 하나로에서 선호
  •   홈 오토메이션 및 시큐리티지원
       • 무선 네트워크를 형성한 가전 제품들을 리모컨이나 인터넷 또는      전
        화기를 통해 제어
       • 집안 부착된 각종 센서를 체크함으로써 가스누설, 외부 침입을 감시
  • VoIP 및 로밍을 지원하는 제품도 등장

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     홈 네트워킹 기술 비교

• Home Network 방식의 성능비교

       Etherent    전화선(PNA)       전력선            무선

속도    10~100Mbps    10Mbps    0.005~0.35Mbps   1~11Mbps

비용     $75~$150    $50~$130     $75~$200       $250~$500

장점   빠르고, 안정됨        간편함          간편함          간편함,이동성
      가정용으로는                  전송방해,        저
단점    고가
                   전화잭 필요
                              속대역폭
                                                 고비용

요구   케이블 필요,       전화잭 주변에    같은 전원회로를         반경 300피트
사항   새로 설치에 적합     위치해야함      사용해야 함           이내 존재


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 Wi-Fi : H-RF : Bluetooth

• 무선 Home Network 방식의 성능비교


             Wi-Fi    HomeRF     Bluetooth

  최대 거리     330 피트    150 피트      30 피트


   전송률      11Mbps    1.6Mbps     1Mbps


  전송 파워     30mWatt   125mWatt   10mWatt



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             Wi_Fi – 기본 개요

• IEEE802.11 MAC - CSMA/CA
   • Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance
   • 충돌을 감지할 수 없으므로 충돌을 회피하는 방식을 제안
       •   송신 station은 전송을 위해 carrier sense를 수행
       •   매체가 idle이면 random 시간을 선택
       •   선택한 시간 동안에 매체가 idle인가를 체크하고 idle이면 전송을 시도
       •   매체가 busy이면 채널이 빌때까지 기다린 후 backoff 알고리즘을 시도
   • 프레임간의 우선 순위
       • 1순위- short priority : ACK, CTS, Burst
       • 2순위- PCF(Point Coordination Function) priority : 비경쟁 서비스
       • 3순위- DCF(Distributed Coordination Function) priority : 경쟁서비스
   • 경쟁 서비스와 비경쟁 서비스를 지원
                                                                    16
           Wi_Fi – 기본 개요

• IEEE802.11 PHY – Spead Spectrum 변조 기법
   • ISM 밴드 (902-928MHz, 2.4-2.484GHz, 5.725-5.850GHz) 사용
      • 1985년 FCC에서 전송 출력이 1Watt를 넘지않는 조건에서 전파 사용을
        자유롭게 허가한 대역


   • Direct sequencing
      • 신호를 아주 짧은 시간만 연속되도록 위상을 변경
          => PN코드를 데이터 코드와 결합시켜 처리
      • 5개의 17MHz 채널이 존재
   • Frequency hopping
      • 송신시 채널간의 주파수를 Random하게 변경
      • 75 Channel in a 30 second period (2.5 hops/second)
      • 79개의 1MHz 채널 존재

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          Wi_Fi – 기본 개요

• RF 기술
  • 확산대역 (Spred Spectrum), 마이크로웨이브, 적외선


기술        확산대역       마이크로웨이브              적외선

     데이터신호를 확산대역   데이터 신호를 여러 특정     데이터 신호를 적외선 빔
방법   변조를하여 넓은주파수   주파수 중 하나의 좁은 주    으로 전송한다
     대역을 전송한다      파수 대역으로 전송한다
      보안성이 강함      사물 투과 가능          고속 및 신호간섭 없음
장점    사물 투과 가능     복수 개의 LAN이 동일 지   복수 개의 LAN이 동일
                   역 내에 공존 가능        지역 내에 공존 가능
      속도가 다소 느림     잡음과 간섭에 영향        사물 투과성이 없음
단점
                    FCC 승인 필요
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             Wi_Fi – 기본 개요

• IEEE802.11 – RF 기술
   • Spread Spectrum – Direct Sequencing


               우수한 잡음 및 잼 방지 성능
        장점     우수한 보호 기능 (가로채기가 어렵다)
               우수한 다중경로 (Multipath) 효과
 DSSS          작은 위상 왜곡 및 큰 대역폭을 요구
 방식
               오랜 포착 시간(Acquisition Time)이 필요
        단점     여러 송신기 중에서 수신기에 보다 가까운 위치에
                있는 송신기의 과도한 전력이 신호를 파괴하는
                Near-to-far problem


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             Wi_Fi – 기본 개요

• IEEE802.11 – RF 기술
   • Spread Spectrum – frequency hopping


              방대한 양의 확산을 제공
              스펙트럼의 분할을 피하기 위한 조정이 가능
        장점
 FHSS         Chip rate가 현저하게 적기 때문에 짧은 포착 시간
 방식            (Acquisition Time) 을 요구

              Hop을 생성하기 위한 복잡한 주파수 합성기가 필요
        단점
              에러 보정이 필요



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             Wi-Fi 네트워크

• IEEE802.11 네트워크의 구성요소
  • 무선 LAN 어댑터 ( Station )
  • 무선 LAN HUB ( Access Point )

• IEEE802.11 네트워크의 종류
  • Infrastructure
      • AP의 중계에 의한 station 간의 통신
  • Ad-hoc
      • AP의 도움없이 station 들만의 통신




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         Wi-Fi Specification

• IEEE802.11 – Function
   •   BSS Service / ESS Service
   •   Buffering / Filtering / 무선 Repeating
   •   유무선 Bridging
   •   AP Communication
   •   Power Management
   •   Network Management
        • Fault management
        • Performance management
        • Account Management
        • Configuration management
        • Security management

                                              22
        Wi-Fi Specification

• IEEE802.11 – Function
   • BSS Service / ESS Service
        • BSS 안의 모든 스테이션들의 정보나 상태를 관리
        • ESS는 여러 BSS의 관리 및 다른 망과 연동을 처리
   •   Buffering / Filtering / 무선 Repeating
        • 무선 LAN의 기본 기능으로 송신, 수신, 중계를 처리
   •   유무선 Bridging
        • 종래의 유선망 (IEEE802.3)과 연동을 처리
   •   AP Communication
        • 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동하는 경우를 처리 (Roaming)
   •   Power Management
        • 휴대용 장비에 대한 전력관리 기능
   •   Network Management
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           Wi-Fi Component

• IEEE802.11 - Function - Component Layer
   • 802.11 Physical Part ( RF – Spread Spectrum )
   • 802.11 MAC Part
       • BSS (Basic Service Set) Service
       • Buffering / Filtering
       • Power Management
   • AP application SW
       •   BSS (Basic Service Set) Service
       •   ESS (Extended Service Set) Service
       •   Buffering / Filtering / 무선 Repeating / 유무선 Bridging
       •   AP Connection (Roaming)
       •   Power Management / Network Management

                                                                 24
                Wi-Fi 구현

• IEEE802.11 무선 LAN 어댑터


                  802.11 Station SW

                      LAN Driver

          BSS    PM        Buffering / Filtering

                      802.11 MAC

                      802.11 PHY
                      802.11 PHY

                                                   25
                Wi-Fi 구현

• IEEE802.11 무선 LAN HUB (Access Point)

            IP + UDP + SNMP     AP communication
                       유 무선 BRIDGING
            802.11 LAN Driver   802.3 LAN Driver
              REPEATE
              REPEATE
                  BUFFER /
          BSS PM                   802.3 MAC
                                   802.3 MAC
                   FILTER
              802.11 MAC
              802.11 MAC
              802.11 PHY
              802.11 PHY           802.3 PHY
                                   802.3 PHY
                                                   26
               Wi-Fi 구현

• IEEE802.11 무선 LAN HUB (Access Point)


                     Management
                      Roaming
                      Bridging

                   802.3    802.11




  b1    b2    b3                     a1   a2   a3
                                                    27
                결론 - 1

• 가전과 컴퓨터 업체들의 홈 네트워크 경쟁은 계속될 것이지만
  결국 언제가는 정보가전과 컴퓨터가 하나로 융합
  • 정보가전과 컴퓨터 모두를 만족시키는 홈 네트워킹 시스템이 등장
  • 정보가전은 컴퓨터의 그늘을 벗어나 디지털 혁명의 주역

• 현시점의 가정용 무선LAN 시장의 승자는 ?
  • 3Com은 IEEE802.11b를 승자로 예상
     • 데이터 전송 속도에서 우위에 있음
     • 가정뿐만아니라 폭 넓은 비즈니스 환경을 지원

• Wi-Fi와 Bluetooth의 공존 가능성?
  • Bluetooth는 무선네트워크에 탈착을 자주하는 장치에 적합
  • Wi-Fi는 장기간 무선네트워크에 부착될 장치에 적합
                                         28
                    결론 - 2

• 기존의 유선 네트워크와 연동
  • Wi-Fi Access Point : IEEE802.3 + IEEE802.11
     • 가장 빠른 전송속도
     • 기존의 유선 네트워크와 완벽한 호환성
     • 개인 휴대장비와 연결은 아직 지원 안함
  • Bluetooth Access Point : Bluetooth + (PSTN or ADSL)
     • 유선망의 최종지점에서 무선으로 데이터나 음성을 지원
     • 리모콘이나 전화를 통해 무선 네트워크의 제어가 가능
     • 홈 오토메이션 또는 시큐리티쪽에 중심




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                    결론 - 3

• 홈 네트워크 요소기술
  • 제어 방식 ( Middle ware)
  • 연결 방식 – 유선, 무선, 유무선 연동


• 홈 네트워크 향후 과제
  • 호환성 및 확장성
    • Wi-Fi Access Point : IEEE802.3 + IEEE802.11 + Bluetooth
       => 무선 LAN + 개인 휴대장비 연결 + 홈 오토메이션 & 시큐리티
  • 안정성 및 편리성
  • 암호화


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