무선네트워크 이해 (5) - Chapter3. 802.11n (2)

무선네트워크 이해 (5) - Chapter4. 802.11n (2) 

 

   802.11n 의 속도증가에 대한 이해는 어느 정도 하셨으리라 생각이 됩니다. 안테나당 최대 150Mbps! 라고 머리 속에 기억해 두시면

  이해하기 쉬우실 겁니다. 802.11n 기술을 마무리 하는 걸로 빔포밍, MAC Aggregation, Block Ack 에 대해 알아 보도록 하겠습니다.

 

1.빔포밍 (beamforming)

 - 빔포밍이라는 것은 AP의 안테나에서 방사되는 신호를 수신단말로 몰아서 방사하는 기술 입니다. 일반적으로 AP들의 안테나는 무지향성

  안테나 형태로 빔패턴을 형성하게 되는데 이를 좀 더 효과적으로 사용하기 위해서 AP에 접속된 사용자 쪽으로 안테나를 지향해 무선신호를

  좀 더 좋게 할 수 있습니다.

 

 - 접속되어 있는 사용자 단말에게만 빔포밍을 사용하기 때문에 AP 커버리지가 넓어지거나 하는 효과는 없습니다. 단지 빔포밍을 지원하는

  AP에 연결된 사용자의 수신감도가 조금 더 좋아지는 정도라고 이해 하시면 되실 듯 합니다. 또 한, 사용자가 하나의 AP에 다수 연결되어

  있는 환경이거나 수신단말의 이동이 빈번할 경우에는 효과가 미비한 편 입니다.

 

 

2.MAC Aggregation 

 - 프레임 통합, MAC 집적 기술이라고도 표현 하고 있습니다. 802.11n 무선랜에서 데이터의 높은 처리율을 지원하기 위하여 미디어 접근 제어

  (MAC) 계층에서 A-MSDU(Aggregate-MAC Service Data Unit)와 A-MPDU(Aggregate-MAC Protocol Data Unit)을 채택하고 있습니다.

  시중에 출시되는 무선단말기종들은 기본적으로 Rx(수신) 에 대해서는 A-MSDU와 A-MPDU를 모두 지원 합니다. 두 기술 따로 쓸 수도 있고 

  동시에 사용하는 Two-level aggregation 을 구현 할 수도 있습니다. 각각 어떤 기술인지 소개해 보도록 하겠습니다. 

 

 - A-MSDU (Aggreagted MAC Service Data Unit)

  MAC Aggregation 기술은 AP와 단말(Station) 들이 이더넷(MAC)기반 통신을 하는 것을 기반으로 한다는 것을 전제로 합니다.

  목적지 (Destination)의 주소가 동일한 여러 개의 이더넷 프레임을 하나의 프레임 처럼 만들어서 전송하는 것이 A-MSDU 입니다. 그림으로 표

  현 하면 아래와 같습니다.

 

  - 그림은 A-MSDU 과정을 간단하게 표현한 것 입니다. 데이터가 P1 하나라고 했을 때에는 동일한 형태로 MAC Header + P1 으로만 구성되는 것이

  일반적인 MSDU -> MPDU 과정이며 목적지 주소가 동일할 경우 MSDU과정에서 P1~P3 들을 합쳐서 전송하는 것이 A-MSDU입니다.

  합치는게 왜 효율적이냐면 아래 그림과 같이 이더넷(802.3) 헤더가 802.11n 헤더보다 크기가 작기 때문입니다.

  - A-MSDU에서는 하나의 프레임으로 인식하기 때문에 한 번의 암호화만 발생하게 되며 데이터의 최대 크기는 7,935 Byte 입니다. 아래는 좀 더

  상세하게 표현된 A-MSDU 과정입니다. 

 

 

 - A-MPDU(Aggregate-MAC Protocol Data Unit)

 A-MPDU 도 하나의 목적지(Destination)로 향하는 이더넷 프레임들을 통합하는 방식 입니다. 그러나 MSDU와 다르게 각 프레임에 802.11n 헤더를

 추가합니다. A-MSDU보다 비효율적으로 보이나 Block Ack (뒤에서 설명) 를 사용하여 에러율이 높은 환경에서 효율적인 방식 입니다.

 크기는 8,192 ~ 65,535 Byte 입니다.

 - 아까와 그림이 조금 다르지요? 프레임 사이에 각각의 MAC Header 가 붙는 것을 보실 수 있습니다. 이 프레임들은 2us 간격으로 한꺼번에

  전송되어 지게 됩니다.  자세한 내용은 아래를 참고 하세요.

 - Two-level aggregation

  A-MSDU와 A-MPDU를 동시에 사용하는 경우 입니다. A-MSDU 과정 후 A-MPDU로 다시 만들어 지는 겁니다. 이런식으로 MAC 프레임을 집적하여

  전송하면 Air상에 불필요한 주파수 사용을 줄일 수 있으며 데이터를 한꺼번에 보네어 고속의 데이터처리를 할 수 있게 되는 것 입니다.

  A-MPDU, A-MSDU 가 무엇인지 대략적인 개념은 알아 두시기 바랍니다.   

3. Block Acknowledgement (Block ACK)

  - 우리가 아는 TCP/IP의 ACK 와는 좀 다른 친구 입니다. ACK라는 의미는 동일 하지만 Block ACK (차단 응답 아닙니다. ㅠ_ㅠ) 즉, ACK를 뭉텡이로 보내

  겠다는 겁니다. 바로 A-MPDU 를 지원하는 802.11n 환경일 때 사용하는 특수한 방식 입니다.

  A-MPDU사용 시 실제 무선에서 전송 될 때의 형태는 아래와 같습니다. A-MPDU로 한꺼번에 전송 할 때 추가로 합쳐진 데이터가 더 있으면 More Bit를 

  1로 하고 데이터가 없으면 More Bit를 0으로 해서 전송 하는 겁니다. 유선네트워크에서 패킷을 잘라 전송하는 것과 큰 차이가 없습니다. ^-^ 

 

 - 일단 무선에서는 송신쪽에서 한번 데이터가 보내지면 반드시 수신측에서 한번의 ACK 를 보내야 한다는걸 기억하시기 바랍니다. 만약 데이터를 32번을

 보냈다면 그것에 대한 응답도 32번이 있어야 하는게 무선의 기본입니다. 이렇게 매번 ACK가 있으면 전송효율이 떨어지는 A-MPDU 로 데이터가 전송 될

 때는 이 ACK를 한꺼번에 보내는 겁니다. 아래 그림처럼 전송측에서 데이터를 32개 한꺼번에 보냈을 때, 수신 단말은 이걸 쭉~ 받고만 있다가 ACK를

 Block Ack(BA) 형태로 한번에 보내게 되어 전송 효율을 높히는 것 입니다.   

  - 중간에 데이터를 손실 했을 시에는 아래 처럼 동작을 하게 됩니다. 만약 64번 까지 데이터를 받아야 하는데 29번이 중간에 유실되었다면~!?

  수신 단말은 29번은 받은 적이 없다고 BA를 보내게 됩니다. 29가 없는 BA를 받은 전송단말은 29번을 다시 전송하여 데어티 전송을 완료

  하게 됩니다.

 

4. 마치며

 - 기본적인 무선(RF)기술 소개는 끝났네요. 이제 무선네트워크 기본으로 넘어가 보도록 하겠습니다.