[Network] IEEE 802.11 표준과 발전과정

IEEE 802.11(Wi-Fi(WLAN)에 사용되는 표준 규격)에 대해서 세미나를 진행했습니다. IEEE 802.11 표준뿐만 아니라, 무선 LAN의 동작 절차, 매체 접근 제어 방식, WiFi-Authentication, Security에 대해서도 발표하였지만, 하나의 포스팅으로 기록하기에는 너무 내용이 방대해 차근차근 기록할 예정입니다.

 

IEEE 802.11 표준이 왜 생겨났는지, 표준이 지속적으로 바뀌면서 어떠한 기술들이 생겨났는지에 대해서 알아보려고 합니다.

우선, IEEE 802.11의 기술 도입 배경과 정의에 대해서 알아보고, 해당 표준에서 사용된 기술들에 대해서 상세하게 설명드리도록 하겠습니다

 

IEEE 802.11 표준은 이더넷과 같이 한정된 공간에서만 통신을 할 수 있는 유선 LAN의 단점을 보완하기 위해 생겨난 기술입니다. 유지, 보수적인 측면과 확장성 측면에서 무선 LAN은 현재까지도 매우 각광받고 있는 기술입니다. Infrasturcture Mode에서는 주로 Access Point(핫스팟)을 중심으로 네트워크 장치 간 통신이 이루어지는데, 이러한 AP가 많이 있어야 대규모 네트워크를 손쉽게 형성할 수 있습니다. 하지만, AP가 많을수록 한 단말이 AP에 접속하는 경우, Hidden Node에 의한 프레임 충돌을 고려해야 하는 번거로움이 존재하게 됩니다.  

IEEE 802.11 역사 및 표준(출처:https://www.passgeeker.com/kr/the-most-common-wi-fi-standards-and-types-explained)

 

 

IEEE 802.11 (Wi-Fi 0, 1997)

1. 1997년 처음으로 도입된 IEEE 802.11 표준은 Legacy라고 불리는 최초 규약입니다.
2. 2.4GHz 주파수 대역, 2 Mbps의 속도
3. 무선 LAN에서는 충돌을 감지하기 어렵기에, 이더넷과 같이 CSMA/CD 기술을 적용하지 않고, CSMA/CA 기술 적용 
4. 이때 당시에 수많은 회사들이 802.11 규격에 맞는 제품들을 출시했지만, 서로 다른 회사들 간 호환성이 떨어져서 곧바로 802.11b 표준이 생겨났습니다.

IEEE 802.11b(Wi-Fi 1, 1999)

1. 1999년에 도입된 802.11b 표준은 11 Mbps 속도를 자랑하고, Legacy보다 약 5.5배의 속도 향상
2. 5 GHz 주파수 대역, 11 Mbps의 속도
3. 하지만, CSMA/CA 기술 구현 과정에서 6~7 Mbps의 효율을 나타냈기에, 실질적으로 3~3.5배의 속도를 향상시켰다고 볼 수 있습니다.
4. DSSS(직접 확산) 변조 기술 적용
5. 이 시기부터 가정이나 사무실에서 무선 네트워크 사용이 가능해졌습니다.

IEEE 802.11a (Wi-Fi 2, 1999)

1. 802.11b 표준과 함께 출시된 802.11a 표준은 5GHz 주파수 대역을 사용함으로써 전송속도와 대역폭을 개선하였지만, 커버리지 측면에서는 2.4 GHz 주파수 대역보다 성능이 떨어졌습니다.
2. 5 GHz 대역에서 54 Mbps의 속도 자랑
3. OFDM(직교 주파수 분할 다중화) 변조 기술 적용
4. Wi-Fi 1, Wi-Fi 3와 호환이 되지 않아 널리 사용되지 않았습니다.

IEEE 802.11g (Wi-Fi 3, 2003)

1. 802.11a와 스펙적으로는 동일하지만, 주파수 대역이 2.4 GHz인 점에서 차이가 있습니다.
2. Wi-Fi 1과 호환이 되어 비교적 오랫동안 사용되었습니다.

IEEE 802.11n(Wi-Fi 4, 2009)

1. 2009년에 도입된 802.11n 표준은 개인적으로는 802.11 표준에서 큰 변화가 일어난 표준이라고 생각합니다.
2. MIMO 기술을 도입해서 무선 통신 용량, 신호 품질, 속도 등을 개선시켰습니다.
3. 2.4 GHz, 5 GHz 주파수 대역을 모두 지원하고, 최고 속도 또한 600 Mbps를 자랑합니다.

IEEE 802.11ac (Wi-Fi 5, 2013)

1. 2013년에 도입된 이 버전은 5GHz 대역에서 약 1 Gbps의 속도를 낼 수 있었습니다.
2. MIMO 기술을 확장하여 멀리 떨어진 디바이스와의 통신 범위를 확장하였습니다.
3. 현재 가정에서 사용하고 있는 무선 라우터가 하나의 예시가 될 수 있습니다. 

IEEE 802.11ax(Wi-Fi 6, 2019)

1. 802.11ac 버전까지는 2.4GHz, 5 GHz 주파수 대역을 지원했지만, 이 시기부터는 6 GHz의 주파수 대역도 사용하였습니다.
2. MU-MIMO 기술을 적용하였고, 동시에 수 많은 사용자들이 여러 디바이스에 대한 데이터 전송을 지원하고, 대역폭을 개선시킬 뿐만 아니라 복잡한 네트워크에서도 더욱 빠르고 안정적인 통신을 제공하였습니다.
3. OFDMA 기술을 도입하여 데이터 전송을 세분화하여 더 많은 디바이스가 동시에 데이터를 송, 수신할 수 있었습니다.
4. 최대 9.6Gbps의 속도를 자랑했습니다.

IEEE 802.11be(Wi-Fi 7, 2024 출시 예정)

1. 2024년에 최종적으로 승인될 예정인 802.11ax의 후속 표준입니다.
2. 4차 산업 혁명 시대를 대비해 저지연성과 광활한 전송 속도 구현(30 Gbps)을 목표로 개발 중에 있습니다.
3. Wi-Fi에서 full-duplex를 지원하는 최초의 표준입니다.

이상으로 IEEE 802.11 표준의 정의와 발전과정에 대해 알아보았습니다. 다음 포스팅으로는 동적으로 ip를 할당하게 해주는 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)의 정의 및 단말과 DHCP Server 간 상세한 동작과정에 대해 포스팅하도록 하겠습니다.