WiFi? 위피?? 정확한 와이파이가 뭔지 아니???

 

집에서도, 카페에서도, 지하철에서도 사용하는 와이파이
사용은 하는데 뭔지 대충은 알겠는데 자세히 모르시는분들 많으시죠?
그럼 여기서 WiFi에 대해 자세히 알아보아요!!

 

와이파이(WiFi)란?

와이파이(WiFi)란 무선접속장치(AP)가 설치된 곳의
일정 거리 안에서 초고속 인터넷을 할 수 있는
근거리통신망(LAN)이라고 할수 있습니다

기존에 사용하던 유선 통신과는 다른 무선 통신이 가능하다는 것이 가장 큰 특징이겠죠!
하지만 와이파이는 무선 통신인 반면에 이동 중에 통신을 보장하지는 않습니다

아래 그래프에서 보면, 와이파이는 속도가 빠른 대신에 이동성에서 취약합니다
물론 이동중에 통신이 가능하긴 한데, 완벽하게 보장되지 않을 뿐이죠

와이파이의 명칭은
정확하게는 와이파이 얼라이언스(WiFi Alliance)의 상표명으로
IEEE 802.11 기반의 무선랜 연결과 장치간 연결(와이파이 P2P)
PAN/LAN/WAN
구성등을 지원하는 기술을 뜻합니다

 

 

와이파이의 역사에 대해 알아볼까요?

와이파이(WiFi)는 1991년부터 개발이 시작되어 현재까지 20년 넘게 연구되어져 온 기술이고 이름은 1999년에 붙여졌습니다

나라마다 부르는 이름이 다른데 영어권, 독어권에서는 와이파이라 부르고, 프랑스어권, 이탈리아권에서는 위피라고 부릅니다

규격 802.11부터 시작해서 802.11ax까지 수많은 규격들이 진행되어져 왔는데 여기서 몇가지 살펴보자면

802.11은 Legacy라 불리는 최초의 규약으로 1997년 6월에 제정되었습니다

최대 속도는 2Mbps!!

말도안되게 느린 이 속도!!!

현재는 연결이나 WiFi 기기 검색시에만 사용된다고 하네요

1999년 9월에 제정된 802.11b는 최대 속도 11Mbps로 회절이 잘 되는 2.4GHz 주파수 특성을 가지고 있었답니다 

주파수가 높아질수록 전송속도에는 유리하지만 전파의 직진성이 강해져서 도달거리는 좁아집니다

2003년 6월에 제정된 802.11g는 혁신의 시작을 알립니다

54Mbps를 지원한 이 규격은 이후 무선랜 노트북의 등장과 스마트폰 등장의 배경이 됩니다

그렇다면 와이파이의 특징은 무엇이 있을까요?

먼저 와이파이는 사용하기 위해 무선 인터넷 공유기(AP)가 필요합니다

와이파이는 데이터 전송 규약인 만큼 표준만 준수하면 스마트폰, 태블릿, 컴퓨터, 노트북, PDA 등 어떤 장치에도 사용이 가능합니다

현재는 닌텐도3DS나 PS Vita같은 휴대형 게임기부터, 플레이스테이션 4 , 엑스박스 원, Wii U 같은 콘솔형 게임기, 스마트 TV등도 Wi-Fi를 지원합니다

기본적으로는 Access Point에 기반을 둔 일대다 통신 방식(Infrastructure mode)을 사용합니다

중앙 AP에 각 장비가 별 모양으로 연결되는 방식!

연결 장비가 증가하면 전송 속도는 반비례하여 감소하며,  2~3개 연결해서는 체감하기 힘들고 11개가 넘어가면 본격적으로 버벅거림을 느낄 수 있습니다

 솔직히 11개가 안 돼도 인터넷 각자 쓸거 다 쓰면 느려지긴 해요... 

 그 외에 기기 간 연결 방식인 Ad-Hoc mode을 사용할 수도 있습니다

전에는 Ad-Hoc mode에 P2P가 링크되어있었지만 P2P는 엄연히 Ad-Hoc과는 다른 기술입니다

상용 명칭인 Wireless LAN에서 볼 수 있듯이, 근거리 통신을 전제로 제정된 규약이기 때문에 커버리지가 개활지에서 200m 정도밖엔 되지 않습니다

이더넷은 UTP 케이블을 100m 이상 사용하지 말 것을 권장하고 있습니다

물론 중간에 리피터를 설치해서 확장할 수 있지만, 이쯤 되면 광케이블을 까는 게 훨씬 더 유리합니다
LAN보다 더 좁은 범위(PAN)를 커버하는 블루투스는 기본 커버리지가 10m 이내입니다
물론 2.0 EDR에서는 100m까지 커버하도록 확장되었지만...

 최근에는 802.11r(Fast Roaming) 이라는 규격을 이용하여 이동 중에도 와이파이를 사용할 수 있습니다. SSID가 같고 제일 신호가 쎈 AP를 자동으로 연결하여 인터넷이 끊기지 않게 하는 방식이고, 당연히 일반 SOHO 이하용 공유기(AP)에선 이런 기능을 기대하긴 어렵습니다

공공 와이파이 설치 갯수가 해마다 증가하고 있는 모습이네요

이밖에도 수많은 와이파이들이
우리주변에 설치되어있습니다

당장 스마트폰을 켜서 와이파이를 눌러봐도 수십개의
와이파이가 주변에 있는 것을 검색할 수 있는데요,

와이파이는 배선 문제로 통신이 곤란했던
욕실, 주방, 창고 같은 데에서도 통신이 가능하도록 하는데
큰 힘을 보탰다고 하네요

 

기본적으로 설치는 유선 연결을 통해 와이파이 기기에
연결을 해주면기에서부터 일정 범위만큼
무선 통신이 가능하도록 해주는 구조입니다

와이파이(WiFi) 기술은 눈에 보이지 않는 공간이라는 매체로 통신하는 것인데
'단일 캐리어 DSSS(Single Carrier Direct Sequence Spread Spectrum)'라는
대역확산 방식의 무선통신 기술과
'다중 캐리어 OFDM(Multi Carrier Orthogonal Frequency Division Multiplexing)'이라는
직교 주파수 분할 방식의 무선통신 기술을 사용합니다

DSSS는 전송하려는 데이터와 랜덤하게
생성한 듯한 잡음(Noise)과 같은 형태를 띠는 데이터를 섞어 보내는 것인데,
이 잡음이라는 것은 원래 데이터보다 훨씬 자주 바뀌는 성질을 가지며(주파수가 높다)
전송하려는 데이터와 잡음이 섞여진 최종 신호는
원래 데이터보다 매우 자주 바뀌는 정보가 되기 때문에
'주파수 확산'이라는 용어를 사용하게 됩니다

다음 그림에서 보이듯이 원래 데이터는
Ts라는 상대적으로 긴 시간에 하번씩 느리게 변하지만,
잡음은 Tc라는 매우 짧은 시간 단위로 빠르게 변하고 있습니다

가장 중요하게 볼 것이 잡음인데,
잡음은 수신자가 전송자와 동일한 잡음을 알고 있어야만 원래 데이터를 알 수 있습니다 

예를 들어 1*1도 1이지만 -1*-1 또한 1입니다 
여기서 곱하기 뒤에 넣은 1과 -1이 잡음이라고 하면,
수신자는 이러한 잡음을 알아야만
전송자가 보내고자 했던 원래 데이터인 1과 -1을 복원할 수 있습니다

OFDM은 관현악단이 음악을 연주하는 것에 자주 비유하곤 합니다

서로 간섭하지 않는 범위 내에서 여러 악기를 동시에 연주해도
관객들은 각각의 악기들이 내는 소리를
구분해서 들을 수 있을 것입니다
이 때 간섭으로 인한 오류가 없는 상태를 기술적으로
'직교한다'라고 합니다

여기서 악기들이 내는 소리를 정보라고 하고
악기를 전달자(carrier)라고 하면

전달자가 많을수록 단위 시간에 관객들이 들을 수 있는 정보량은 증가합니다
즉 전송 속도가 높아지는 것이죠

따라서 정보 전송에 필요한 주파수(Frequency)는 1개의 전달자를 사용 할 때보다
여러 전달자를 사용할 때가 주파수의 폭이 좁고, 필요 주파수를 절감시키는 효과도 있습니다

이래서 OFDM 기술이 주파수 효율이 좋은것이죠!

상황에 따라 관현악단을 구성하는 악기의 종류나 수, 구성원 수가 다르듯이
와이파이 또한
802.11a, 802.11g, 802.11n 등
속도가 다른 버전별로 주파수의 폭이나 범위가 다르게 만들어져 있습니다

지금까지 와이파이에 대하여 알아보았는데요
가까운 듯 하면서도 잘 몰랐던 와이파이!
오늘을 계기로 조금 더 다가갈 수 있었다면 좋겟네요!!