무선통신과 TCP/IP

근거리 무선 개개인 통신 

근거리 무선 개인개인 통신 네트워크인 WPAN(Wireless Personal Area Network)은 사용자와 가까운 거리에서 무선으로 통신하는 방식을 말한다. 대표적인 방식이 와이파이, 블루투스, 초광대역 통신,지그비, 초근거리 통신거리통 등이 있다.

 

근거리 무선 개인 통신 네트워크 방식은 기존의 유선 근거리 홈네트워크 방식에 비해 배선작업 없이 이동성과 속도 향상 및 저전력을 이용한 기술 등의 장점을 이용하여 급속하게 발전하고 있는 추세이다. 커버리지 관점에서 보면, 무선 광역망(WWAN)이 전파 반경이 가장 넓고, 그 다음으로 무 선 메트로망(WMAN), 무선 근거리 망(WLAN)거리망( 등이 있다.

 

10M 내·외의 개인 중심의 전 파반경을 제공하는 무선 개인통신 네트워크보다 전파반경이 더욱 초단거리인 기술로는 무선 인체망(WBAN) 등이 있다. 여기에서, 무선 근거리 망(WLAN)과 무선 개인 통신망 (WPAN)을 통틀어서 근거리 무선 개인통신 네트워크라고 한다. 

 

 

와이파이(WiFi) 

와이파이(WiFi)는 Wireless Fidelity(무선 충실도 또는 무선 정확도)의 약어로 무선랜 간 상호 호환성을 확보하고 표준에 대한 적합성 여부를 검사 및 인증해주는 무선랜 기술규 격의 브랜드명이다. 또한, 무선랜 규격의 표준화는 미국의 IEEE 802.11 위원회에서 전 세계의 표준을 진행하고 있다. 1998년 표준화 완료가 된 후 초기에 2Mbps급 속도에서 최근에는 수~수십 Gbps급까지 약 1,000배의 속도 진화가 되고 있는 보편화된 통신기술이다. 

 

NFC

초근거리 통신(NFC)은신( 초근거리(10Cm 이내)리(1 무선통신으로 모바일 및 PC의 단거리 무 선통신을 말한다. 초근거리 통신은 스마트카드와 리더기를 하나로 합쳐 놓은 개념으로 교통, 결제, 신용카드, 출입카드 및 멤버십 기능 등으로 사용되고 있는 기술이다. NFC는 비허가 대역인 ISM 대역인 13.56 MHz 주파수 대역을 사용하여 전송 거리가 약 10Cm 이 내로 지원 속도는 848 Kbps이하의저속을 지원하는 기술이다. 또한, 수동 및 자동의 2가 지 동작동작 모드를사용하며, 통신거리가 짧기 때문에 전송 과정에서 보안 취약요소를 해결 해결할수 있는 장점도 보유하고 있다. 아울러, 통신을 위한 초기 셋업 타임이0.1초 이하로 매우 짧기 때문에 헬스케어, 모바일 결제, 주차위치, 스마트 쿠폰, 전시관 작품 설명, 개 인 인증,자동차의 스마트키, 길안내 서비스 및 다양한 응용서비스 등으로 확장 가능한 기술이다. 

 

지그비(Zigbee) 

지그비(Zigbee)는 지그재그(Zigzag)와 벌(Bee)의 합성어로 저속 근거리 무선통신 기술의 하나로 블루투스에 비해 저전력, 저가격으로 센서 급의 데이터 전송이 우수한 기술이다. 데이터 전송속도는 20~250 Kbps급으로 저속이고, 물리계층의 구조가 단순하고, 저전력을 구현할 수 있도록 기술 구현이 최적화되어 있다. 또한, 전송거리는 10~75m10~75m 정도로 근거리 무선 통신을 정의하고 있고, 실시간성 보장을 위한 서비스 품질을 제공하고 있다. 아울 러, 칩 가격이 저가이고, 성형·트리형 메쉬형 등 다양한 망구조형태 지원을 통해 망 신뢰도를 향상할수 있는 무선 통신 방식이다. 가령, 지그비 기술은 생활 가전기기에 지그비 모듈을 탑재하여 리모컨으로 사용할 수 있는 등 홈네트워크 및 홈오토메이션 분 야에 활용이 가능하고, 물류창고 재고 관리, 환경 분야 모니터링, 헬스케어, 자동화 빌딩,에너지 효율화 관리, 텔레메틱스 분야 등 다양한 기술로 확장이 가능하다. 

 

초광대역 통신

초광대역 통 식는 근거리에서 100 Mbps급Mbps급 이상의 멀티미디어 정보를 송·수신할 수 있는신방식을 말한다. 초광대역 통신은 무선 반송파를 사용하지 않고, 기저대역에서 수 GHz 이상의 매우 넓은 주파수 대역을 사용하고 있다. 초기에는 미국 국방부의 군사적 목적으로 개발을 시작으로 민간분야로 확장된 기술로 매우 낮은 전력 스펙트럼 밀도를 사용함으로써 상호 간섭 없이 주파수를 공유할 수 있는 장점을 보유하고 있다. 사용기 리가 10m 내·외의 근거리 무선통신방식이며, 전력 소모가 매우 낮고, 수 Cm 이내의 초 정밀도로 거리 계산이 가능하기 때문에 위치 측위 솔루설루션으로 발전될 가능성이 높은 기술이다. 가령, 노약자나 조난자의 위치 파악이나 물류관리에서 사용할 수 있는 초광대역 통 신으로 확장 가능한 기술이다. 

 

블루투스(Bluetooth) 

블루투스는 10세기 스칸디나비아 반도의 덴마크 및 노르웨이를 통일한 바이킹(해적)의 이름을 따서 붙여진 이름으로 다른 통신장치 기기들 간 연결을 통일하자는 의미이다. 블루투스는 근거리 무선데이터 통신을 가능하게 해 주는 기술로 휴대 모바일 장치들 간 양방향 통신을 복잡한 배선 없이도 저가격으로 구현하기 위해 출현한 기술이다. 사용주 파수 대역은 비허가 대역인 2.4 GHz 주파수를 사용하고 있고, 전송방식은 주파수 호핑 대역 확산 방식을 통해 1초당 1,600번의 호핑을 통해 데이터를 송·수신한다. 데이터 전 송속도는 1 Mbps급이지만,지만 최근 고속 통신 전용으로 개발된 기술규격은 최대 24 Mbps급을급 제공하고 있으며 이러한 속도는 초고속으로 확장되고 있다. 또한, 전송거리는 최대 100m를 사용하고 있지만, 개인 통신 거리인 약 30m30m 이내를 지원하는 것이 일반적인 방식 이기 때문에 전력 소모량이 수 mA(대기전력은 0.3mA)로 저전력을 사용하고 있다. 블루 투스를 활용하여 사무실의 내선전화, 가정 내의 무선전화, 외부에서는 휴대전화 형태로 사용할 수 있고, 인터넷 접속이 가능한 휴대전화와 무선 네트워크를 연결할 수 있는 인터넷 브리지가 가능하다. 또한, 마우스, 키보드, 프린터, 스캐너 등 각종 컴퓨터 주변기 기와 무선으로 연결이 가능하고, 상점이나 관광지의 정보 키오스크 단말로 활용이 가능하다. 아울러, 노트북, 휴대형 정보기기, 무선 헤드셋, 디지털카메라 및 사물인터넷(IoT)의IoT)  다양한 무선기기와 데이터 송·수신이 가능한 기술로 확장할 수 있다. 

 

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프로토콜 Protocol 

프로토콜이란 데이터 통신에서 정보의 전송을 수행하는 2개의 시스템 사이에서 상호 간에간 정보의 형식 및 정보 교환을 위해 사용하는 모든 규칙을 말한다. 즉, 두 시스템 간 상호연동과 호환성을 제공하여 송·수신 데이터의 원활한 전달을 하는 통신규약을 말한 다. 가령, 개방형 시스템 상호연동(OSI TLayer) 참조모델의 경우 물리계층, 데이터링크계 층, 네트워크 계층,크계층, 전송계층, 세션 계층, 표현계층표현 계층, 응용계층의 총 7개의 계층이 존재하는 데, 2개의 시스템 간 동일 계층에서 상호연동 및 호환성을 제공하기 위해서는 반드시 미 리 정해진 프로토콜을 사용해야 한다. 이를 통해 국경을 넘어 상호 간 개발한 시스템들 이 서로 의사소통할 수 있는 것이다. 이처럼, 표준 프로토콜을 사용하여야 만이 프로그 램의 개발기간이 단축되고, 기능 추가 및 변경이 쉬울 뿐만 아니라 개발비용이 저렴해질수 있다. 반면에 단순한 프로그램에 적용하기에는 난해한 측면이 존재하기도 한다. 

 

TCP/IP 

전송 제어 프로토콜인 TCP(Transmission Control Protocol)와 인터넷 프로토콜(Internet Protocol)은 1969년 알파넷(Arpanet) 연구 프로젝트에서 처음으로 소개된 후 현재까지 컴퓨터 및 인터넷망에서 사용되는 메시지 교환에 관한 규칙을 정의한 표준 프로토콜로 사용되고 있다. 인터넷 프로토콜로 사용 중인 TCP/IP 프로토콜은 개방형 시스템 상호 연동 참조모델인 OSI 7 Layer와는yer와는 다르지만 그 기본 기능은 매우 유사하다고 볼 수 있다. 가령, TCP는 전송 제어를제어 담당하는 OSI 4 계층,층, IP는 경로 설정설정 및 중계 기능을기능을 담당하는 OSI 3 계층과 많이 유사하다고 볼 수 있다. 컴퓨터는 네트워크로 연결되어 서로 다른 종 류의 컴퓨터, 모바일 기기, 스마트폰 등과 정보통신을 원활히 수행해야 하는데, 이때사 용하는 프로토콜을 TCP/IP라고 한다. 

 

TCP 

 TCP는 데이터 흐름을 관리하고 데이터가 정확한지를 검사하는 기능을 하는 프로토콜이다. 또한, TCP/IP 인터넷 프로토콜에 의해 제공되는 신뢰성이 보장되는 데이터 전송 서비스를 말한다. 즉, 신뢰성이 있는 흐름 전송 서비스가 가능하고, 연결지향형 (Connection Oriented) 및 혼잡 제어(Congestion잡제어( Control) 기능을 수행하는 프로토콜이다. 아울러, TCP 프로토콜은 2개의 시스템 상에서 상호 간 3차례의 신호를 주고받는 3 Way handshaking이 가능한 방식이기 때문에 신뢰성이 있는 것이다. 이처럼 다양한 기능 기능을 담당하기 때문에 전송 포맷이이 복잡하다. TCP 상위 응용계층으로는 HTTP, FTP Telnet, SMTP 등의 응용 프로토콜이 존재한다. TCP 프로토콜의 식별번호는 17번이다. 

 

IP 

인터넷 프로토콜인 IP(Internet Protocol)는 인터넷 상에서 하나의 네트워크 기기를 구 분하기 위해 사용하는 고유번호를 가지고, 출발지에서 목적지까지 경로 설정및 중계를 통해 데이터를 전송하는 프로토콜이다. IP 주소는 2가지 방식이 있는데, 하나는 32비트로 구성되어 있는 IPv4 방식과 다른 하나는 128비트로 구성되어 있는 IPv6 방식이 있다. 최근 에는 무선인터넷 사용자의 증가로 이동성이 보장되어 이기종 간 끊김 없는 서비스가 요 구되고 있기 때문에, 이를 해결하기 위해 등장한 것이 모바일 인터넷 프로토콜(Mobile IP) 방식이다. 이는 유선 인터넷망에서 사용하는 IP를 단말의 이동성을 제공하기 위해 모 바일에서 사용하는 프로토콜로 호스트는 자신의 IP주소를 바꾸지 않고, 이동하면서 상위 계층과 연결성을 유지하여 준다. 최근에는 Mobile IPv4의 주소 부족, 핸드오버(H/O) 문제, 취약한 보안, 라우팅 방식의 제한 등을 극복하기 위해 Mobile IPv6로 전환하여 이동 환경에서도 보안, 최적 라우팅, 끊김 없는 서비스 및 주소 부족문제 해결을 제공하고 있다.

 

UDP 

사용자 데이터그램 프로토콜인 UDP(User Datagram Protocol)는 TCP/IP 프로토콜에 의해 제공되는 신뢰성이 보장되지 않는 데이터 전송 서비스를 말한다. 즉, TCP 프로토콜 이 2개의 시스템 상에서 상호 간 3차례의 신호를 주고받는 3 Way handshaking이 가능 한 방식이지만, UDP는 가능하지 않기 때문에 비연결 지향형(Connectionless Oriented) 기능을 수행하는 단순한 방식의 프로토콜이다. 아울러, 혼잡 제어 수행도 불가능하므로 전송포전송 포맷이 TCP에 비해 상당히 단순하기 때문에 전송속도는 상대적으로 빠르다. UDP 상위 응용계층으로는 DNS, SNMP 등의 응용 프로토콜이 존재한다. UDP 프로토콜의 식별번호는 6번이다.