amplengine님의 이글루

연■재■순■서
1. 생 초보의 무선 네트워크 이야기 (2006년 9월호)
2. 생활 환경 변화의 선봉, 무선 PAN (2006년 10월호)
3. 무선 네트워크의 대명사, 무선 LAN (2006년 11월호)
4. 유선과 무선 양쪽에서 경쟁하는 무선 MAN (2006년 12월호)
5. 4세대를 꿈꾸는 무선 WAN(2007년 1월호)

무선 네트워크라면 이해하기 힘들고 어디서부터 공부해야할 지 막막하다. 이런 무개념의 방향성은 무선 네트워크는 어렵다는 선입견을 주기에 충분하다. 특히 IEEE 802로 시작하는 숫자 조합과 MHz나 GHz 주파수 대역 등에 달려있는 숫자를 보면 아직도 한숨부터 나온다. 이동통신의 HSDPA에서부터 와이브로, DMB, 디지털 홈, RFID/USN, 텔레매틱스, 무선 LAN, 블루투스, 적외선 통신, 지그비 등이 모두 무선 네트워크인데, 이렇게 나열하고 보면 더욱 혼란스러워진다. 그러나 눈 딱 감고 몇 개의 단어와 용어만 외우면 무선 네트워크 초보로 입문할 수 있을 것같다. 이번 호에서는 전체 무선 네트워크에 대해 분류하고, 대략적인 의미를 설명해본다.

단말기에서 중계기까지만 무선
무선 네트워크는 사용자가 정보에 접근하고 통신을 할 때 선 없이도 할 수 있는 것이다. 한마디로 선이 없는 네트워크다.

네트워크 망을 구분할 때 가장 큰 카테고리로서 기준이 되는 것이 바로 선, 즉 케이블의 유무를 통해 유선 네트워크와 무선 네트워크로 나뉜다. 선이 없다고 해서 무선 네트워크망 전체에 걸쳐 케이블이 없는 것은 아니다. 사용자의 최종 단말기에서 유선 네트워크 망까지 접속하게 되는 연결체, 모뎀이나 중계기 정도까지만 무선이다. 물론 이 밑단에서도 무선 네트워크를 사용할 수 있긴 하지만, 유선 네트워크망을 사용하는 것이 훨씬 비용 효율적이기 때문이다.

예를 들면, 일반인이 가장 많이 접하는 무선 네트워크는 이동통신망이다. 국내 3000만 명이 사용하고 있는 이동통신 또한 각 거점에 설치된 중계기에서 사용자의 휴대폰까지만 무선일 뿐, 그 이하는 모두 유선 전용회선을 사용한다. 요컨대, 무선 네트워크가 아무리 발전한다고 하더라도 유선 네트워크의 모든 영역을 대신할 수 없다는 것이다. 그렇다고 해서 무선 네트워크의 의의를 폄하하는 것은 아니다. 무선 네트워크는 사용자의 이동의 자유를 확보함으로써 생활상의 혁신을 일으켰다는 점이다. 무선 네트워크는 유선 네트워크가 케이블 설치라는 물리적인 환경으로 인해 적용하지 못했던 생활 영역에까지 네트워크를 확장하는 한편, 비용 효율적인 선택에 의해 그간 유선 네트워크가 갖고 있었던 영역까지도 침범해 세력을 넓히고 있는 중이다.

전송 거리별 분류
무선 네트워크는 우선 적용 범위와 전송 거리에 따라 분류할 수 있다.

전송 거리에 따라 무선 WAN(Wide-Area Network), 무선 MAN(Metropolian Area Network), 무선 LAN(Local Area Network), 무선 PAN(Personal Network), 그리고 단거리 무선으로 분류한다. 벌써 어려워지기 시작한다. 하지만 이 정도는 외워야 한다. 말 그대로 기초 중의 기초이기 때문이다.

좀더 설명하면, 이런 분류는 서비스 적용 범위에 따른 것으로, 국가나 대륙과 같은 넓은 범위에 걸쳐 서비스를 제공하는 무선 WAN, 하나의 도시 전체를 포괄할 수 있는 무선 MAN, 사무실이나 건물, 공장, 집안과 같은 특정 지역을 커버하는 무선 LAN, 그리고 한 사람이 자신의 직접적인 활동을 나타내는 범위를 갖는 무선 PAN 등이 있다. 이와 함께 무선 PAN보다 더 짧은 전송 거리를 가진 단거리 무선도 있다.

과거 모 휴대폰 제조업체의 CF에서 국민여동생이라는 모 배우가 대학 캠퍼스에서 무선 핸드프리 헤드셋으로 음악을 듣다가 통화를 하는 장면은 무선 WAN과 무선 PAN 기술을 동시에 적용한 적절한 예일 것이다. 만약 그 배우가 노트북을 켜 인터넷에 접속한다면, 무선 LAN까지 사용하게 되는 셈이다.

이런 분류는 서로 다른 다양한 요구 사항을 만족시키기는 하지만, 때때로 상호 중첩되는 경우가 없지 않으며, 구별하기가 힘든 경우도 많다. 예를 들어 무선 LAN을 통해 무선 PAN이 제공하는 서비스를 할 수 있으며, 무선 PAN과 단거리 무선은 통신 거리만으로는 나누기 힘들다. 또한 최근 상용 서비스를 시작한 와이브로 서비스는 무선 MAN에 속하는데, 무선 WAN에 속하는 HSDPA 서비스와 차세대 이동통신 시장을 두고 경쟁 관계에 있다. 물론 이들의 기술과 표준은 확실히 구분돼 있다.

·무선 WAN
무선 WAN은 일명 이동통신망이라고도 하는데, 나라 또는 대륙과 같은 넓은 지역에 걸쳐 서비스를 제공한다. 무선 WAN의 성능은 보통 56Kbps에서 170Kbps로 그리 높지 않지만, 고속 이동 중에도 끊김없는 네트워크 연결이 장점이다. 또한 이동통신 업체간의 제휴를 통해 전세계에 걸쳐 서비스가 제공되는데 국제 로밍 서비스가 바로 그것이다. 하지만 기반 구조가 야외에 있기 때문에 실내에서는 동작하기 어려워 별도의 중계기를 통해 이를 해소한다. 최근 3.5세대를 겨냥한 표준은 3GPP(3rd Generation Partnership Projects)가 추진하고 있는 HSDPA와 3GPP2가 추진하고 있는 EVDO(Evolution Data Only)가 있는데, 이미 상용화 서비스에 들어갔다. 두 표준은 모두 3Mbps 정도의 통신이 가능해 그간 데이터 전송에서 취약했던 무선 WAN의 약점을 극복했다는 점에서 의미를 두고 있다. 한편 100Mbps의 서비스가 가능한 4세대 이동통신망에 대해서는 2010년 서비스를 목표로 연구를 진행하고 있다.

·무선 MAN
무선 MAN은 대략 반경 50Km를 아우르는 무선 네트워크로 한 도시 전체나 일정한 교외 지역과 같은 범위에 적합하다. 무선 MAN은 다른 무선 네트워크보다 최근인 2004년에 표준화가 됐으며, 올해부터 상용 서비스가 시작됐다. 지난해까지만 하더라도 무선 MAN은 중계기 간 핸드오프가 되지 않아 고정된 사용자나 실외의 고정된 점을 연결하는데 사용될 것이라고 예상됐다. 하지만 지난해 와이브로가 이를 극복한 시범서비스를 선보여 이동형 무선 네트워크로도 주목받기 시작했다. 무선 MAN 서비스 업체는 값비싼 케이블을 임대하거나 설치하지 않아도 되기 때문에 투자에 대한 수익률이 높다. 그래서 무선 MAN은 기존 이동통신망이 설치되지 않은 국가나 지역, 유선 네트워크망이 제대로 갖춰지지 않은 도시 외곽 지역의 서비스를 중심으로 자리를 굳혀나갈 것으로 예상된다. 종국에는 무선 WAN과의 경쟁이 불가피할 것으로 보이며, 차세대 이동통신 시장을 두고 치열한 경쟁 관계를 형성할 것으로 보인다.

·무선 LAN
무선 LAN은 무선 네트워크의 대표적인 서비스로 사무실이나 공장, 집안과 같은 대략 100m 이내의 지역에서 고성능의 무선 통신을 제공한다. 무선 LAN은 성능이나 구성 요소, 비용, 동작 원리 등이 유선 네트워크의 이더넷과 유사해 빠른 성장률을 보이고 있다. 최근 노트북의 대부분에 무선 LAN 어댑터가 장착돼 있기 때문에 대부분의 공공 무선 네트워크 업체는 공항이나 호텔, 또는 특정 거리를 중심으로 사용자들이 자유롭게 이메일 확인이나 인터넷 검색을 할 수 있는 핫 스팟 지역을 만들었다. 공중 무선 LAN의 빠른 성장은 보다 많은 사람이 무선 LAN을 통해 인터넷 접속을 할 수 있는 여건을 제공한다. 그간 무선 LAN 표준 간 상호 호환에 있어 문제점이 있었지만, 와이파이 표준을 통해 무선 LAN 제품에 대한 상호 운용이 가능해졌다. 최근에는 표준화가 완료되지 않은 상황에서 100Mbps급의 무선 LAN 제품이 출시되면서 다시금 호환에 대한 문제가 대두되고 있다. 

·무선 PAN
무선 PAN은 작은 방안이나 개인 영역처럼 20m이하의 짧은 거리의 통신 요구 사항을 가장 효율적으로 만족시킨다. 블루투스, 적외선 통신, 지그비, UWB 등이 바로 그것이며, 이는 데이터 전송율이 높고 비교적 저전력이기 때문에 주변 환경을 획기적으로 변화시킬 수 있는 가능성을 갖고 있다. 특히 100Mbps 이상의 전송이 가능한 UWB의 등장은 PC와 가전 제품간의 연결, 가전 제품의 인터넷 접속, 데이터 전송 등 생활 환경의 무선 네트워크화를 가속화시킬 것으로 보인다. 

·단거리 무선
단거리 무선은 예전부터 업무용 바코드나 상품 태그 관리용으로 사용해오던 것이 최근에는 비접촉 IC카드, 비접촉 센서 등 다양한 형태의 제품이 나오고 있다. 단거리 무선은 소전력 무선, 미약 전파 무선이 대표적이다. 특히 미약 무선의 한 종류인 RFID는 주파수 변조 방식으로 기기의 설계가 자유롭고 목적에 따라 효율적, 경제적인 이용이 가능해 최근 유비쿼터스 시대의 첨병 역할을 해낼 것으로 기대하고 있다. 그러나 전파가 약하기 때문에 해당 범위가 한정돼 있으며, 건조물이나 금속물에 의해 반사되거나 감소하는 단점이 있다.

IEEE 802, 무선 표준의 대명사
이와 함께 각 무선 네트워크 표준화를 통한 분류 방법이나 주파수 대역 별로 무선 네트워크는 분류할 수 있으며, 쓰이는 역할에 따라 애드 혹 네트워크와 센서 네트워크로 구분하기도 한다. 하지만 주파수별 분류는 각 국의 주파수 정책에 의해 주파수 사용 내역이 다르기 때문에 좋은 분류 방법은 아니다.

표준화와 관련한 분류로 대표적인 것이 IEEE 802로 시작하는 IEEE의 표준화를 통한 분류 방법이다. 이 위원회에서는 무선 WAN을 제외한 대부분의 무선 네트워크에 대한 표준을 논의한다. 

IEEE의 약어는 The Institute of Electric and Electronic Engineers이며, 802는 위원회의 발족시기를 말한다. IEEE 802 위원회는 LAN 표준화를 위해 1980년 2월에 IEEE에 설치됐다. IEEE 802는 세계 각국의 참가에 의해 진행하고 있지만, 미국의 위원회다. 802 위원회가 설립할 당시인 1980년에는 유선 LAN밖에 존재하지 않았고, 유선 LAN의 경우 3가지 종류가 표준화됐지만, 1990년대부터 이더넷으로 일원화됐다.

무선 LAN은 1990년에 802.11이 발족하고, 표준화가 진행된 1990년대 말 이후에서야 무선 LAN 이외에 무선 PAN, 무선 MAN에도 확대했다. 무선 PAN은 802.15, 무선 LAN은 802.11, 무선 MAN은 802.16과 20 위원회에서 표준화가 진행되고 있다. 그러나 이 표준 위원회에 따른 분류에서는 무선 WAN이 빠져 있다.

표준화의 대상에 대해 설명하자면 조금 어려운 얘기들이 나오게 된다. 어렵다면 그냥 넘어가더라도 상관없다. IEEE 802 위원회의 표준화 대상은 ISO(International Organization for Standardization)에서 규정된 7계층으로 구성되는 OSI(Open Systems Interconnection) 기본 참조 모델의 제 1계층인 물리 층과 제 2계층인 데이터 링크 제어 계층이다. 3계층 네트워크 층 이상은 IETF(Internet Engineering Task Force)에서 표준화된다. 무선 LAN의 경우 2계층은 하위에 위치한 LAN 특유의 MAC(Media Access Control) 계층과 하위 계층의 윗 계층을 흡수하기 위해 설치된 MAC 계층의 상위 계층에 위치한 LLC(Logical Link Control) 계층으로 구성된다.

·IEEE 802.11
IEEE 802.11는 무선 LAN 기술 중 가장 많이 사용되는 표준이며, 이 규격에는 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n 등이 있다. 이 기술은 2.4GHz 주파수에서 운용되며 데이터 최대 전송 속도는 802.11b의 경우 11Mbps이며 보수 코드 방식(CCK)을 사용한다. 802.11a는 무선 비동기 전송 방식(ATM) 시스템에 적용되고 5~6GHz의 주파수에서 운용되며 변조 방식으로는 직교 주파수 분할 다중(OFDM) 방식을 사용한다. 데이터 속도는 최대 54Mbps이나 공통적으로 통신 시에는 6Mbps, 12Mbps, 24Mbps가 된다.

802.11n은 다중 안테나 방식(MIMO)과 다중 반송파를 이용해 데이터 전송 속도를 비약적으로 발전시킨 무선 LAN 기술이다. 이 기술은 802.11a의 변조방식인 OFDM 방식을 사용하면서 2.4Ghz대역과 5Ghz 대역을 함께 사용하고 전송속도는 100Mbps 이상으로 발전시켰다.

·IEEE 802.15
IEEE 802.15는 IEEE 802.11에서 분리된 PAN을 위한 표준화 위원회 명칭으로 전력 소모가 적고 비교적 간단한 무선 통신 네트워크를 담당하고 있다.

802.15.1은 블루투스에 기반한 방식으로 2.4GHz ISM 대역에서 1Mbps 전송속도를 가진다. 802.15.2는 기존 802.11b 또는 g의 무선 LAN과 802.15.1의 무선 PAN과 사이에 라이선스가 없는 대역을 사용하는 것을 목표로 만들어졌다. 이 때문에 802.11에서 2.4GHz 대역을 이용하는 b와 g 방식과 공존하도록 되어 있다. 802.15.3은 무선 PAN-HR(High Rate)를 위한 표준으로 높은 전송속도(55Mbps)를 제공하며, TDMA 방식을 이용한 안정적인 네트워크 전송이 가능하다. 이와 반대로 802.15.4는 무선 PAN-LR(Low Rate)를 위한 표준으로 소전력으로 CPU, 메모리 등에 제한이 있는 장비를 동작함으로써 낮은 전송 속도를 제공하게 되는데 이는 센서 네트워크에 주로 이용된다.

802.15.5는 메시 토폴로지를 이용해 전력의 증가없이 네트워크 범위를 넓힐 수 있도록 하는 표준이다. 특히 IEEE 802.15.3a의 경우 110Mbs 이상(최대 480Mbps)의 전송 속도를 가지며, 대용량 말티미디어 관련 데이터 전송에 쓰인다. 전송거리는 짧지만 집이나 교실 등에서 개인망/ 학급망 구성에 적합하다.

·IEEE 802.16
IEEE 802.16 표준은 고정 광대역 무선 네트워크를 바탕으로 하는 무선 MAN 기술로, 802.11의 네트워크를 확장하는 기술을 뜻한다. 점대다 지점 구조로 10~66GHz 범위에서 동작하며 120Mbps 이상의 데이터 전송속도를 지원한다. 802.11에서 와이파이와 같이 상호 운용성을 위해 제품 인증을 목표로 하는 와이맥스가 설립돼 활발한 활동을 하고 있다. IEEE 802.16a는 고정형 무선 MAN으로 최대 75Mbps 속도까지 지원하며 전송 거리는 최대 50Km까지다. IEEE 802.16e는 이동형 무선 MAN으로 최대 15Mbps까지 지원한다. 전송 거리는 5Km밖에 되지 않는 대신, 중계기간 끊김없는 연결, 즉 핸드오프가 가능해 사용자의 자유로운 이동이 보장된다는 점에 특징이 있다.

·IEEE 802.20
IEEE 802.20는 MBWA(Mobile Broadband Wireless Access)로도 불리며, 3.5GHz 대역에서 무선 MAN 데이터 전송률을 1Mbps까지 끌어올려 주는 것이 특징이다. IEEE 802.20은 IEEE 802.16(BWA)산하 특별그룹으로 출발했으나, 인터넷 접속 시 유비쿼터스와 이동성을 보장할 수 있는 장점과 802.16의 고정 서비스와는 달리 이동 서비스라는 점에서 서로 다른 시장이 인정돼 2002년에 독립 워킹그룹으로 본격적인 활동을 시작하게 됐다.

IEEE 802 산하에는 고정 통신 개념인 802.16에서 이동성 문제를 보완하고자 802.16e 표준과 서로 비슷한 것처럼 보이지만, 기존 진행에 대한 업그레이드와 새로운 방식의 추가라는 차이점을 가지고 있다. 802.16은 고정 방식의 경우 최대 50km/75Mbps, 이동 방식의 경우 5km/15Mbps에 80Km의 차량 이동성을 지원해 DSL, 케이블 모뎀, 와이파이 서비스와 경쟁하며, 802.20은 250km의 고속 이동 속도에서 1Mbps 정도의 대역폭 제공을 목표로 하므로 이동통신 기술과 경쟁 관계에 있다. 그러나 802.16e의 급속한 발전을 통해 상용 서비스를 시작한 모바일 와이맥스는 3.5세대 이동통신이라는 HSDPA와 경쟁관계를 이루면서 개념 구분을 더욱 모호하게 만들었다.

또한 현재 802.20은 각 업체들간의 이해 관계가 첨예하게 대립하고 있어 조기 표준화는 요원한 상태이며, 현재 IEEE 802.20 워킹그룹은 공정성과 투명성이 문제시돼 10월 1일까지 그룹활동이 중지됐다. IEEE의 예비조사에 따르면, 802.20 표준화 과정에 퀄컴이 깊게 관여한 것으로 나타났다. 퀄컴은 자사와 관련된 인물들을 워킹그룹에 조직적으로 참여시켜 기술 선정에 유리한 활동을 하도록 했으며, 워킹그룹 의장인 제리 업튼도 퀄컴의 상담역으로 활동 중인 것으로 드러났다.

·IEEE 802.21
IEEE 802.21는 서로 다른 무선 네트워크 망사이에 끊기지 않는 핸드오버를 지원하기 위해 IEEE 802.21에서 표준화하고 있는 기술이다. 이 기술은 다중 무선 인터페이스를 가진 이동 단말기를 통해 자동으로 이용 가능한 최상의 망 접속 유형을 선택하게 하고, 다른 무선 네트워크 망 간에 끊기지 않게 핸드오프시킬 수 있도록 하기 위해 이벤트 서비스, 커맨드 서비스 그리고 정보 서비스 등을 제공한다.

IEEE에서 무선 표준화를 다루게 된 것은 1990년. 불과 15년만에 무선 네트워크는 유선 네트워크의 경쟁 관계를 형성할 만큼 빠르게 성장했다. 지난 10여 년동안 무선 네트워크 전송 속도는 유선의 그것과 가까워졌으며, 무선 네트워크 서비스를 통해 생활 환경마저 변했다. 하지만, 오늘날 무선 네트워크 서비스의 모습은 10년 전 예상했던 것과는 조금 다른 모습인 것은 사실이다. 앞으로 10년 후 우리가 상상하는 것과는 조금 다른 모습의 무선 네트워크로 발전할 것이라는 막연한 예상을 하면서 무한한 가능성을 담고 있는 무선 네트워크 서비스를 기대해본다.  월간 온더넷 2006년 9월호