<테마특강>무선 LAN기술 동향과 전망

◆정한욱 한국통신 연구개발본부 가입자망연구소 실장 hanuk@kt.co.kr　

　무선랜(LAN)은 정보통신부고시 제2001-31호(2001년 5월29일)에서 개정 고시된 무선 데이터 통신 시스템을 포함하는 특정 소출력 무선국 용도의 주파수, 즉 2.4∼2.4835㎓대역을 포함하는 비허가 대역의 주파수를 이용하는 근거리 무선통신 시스템이다. 2.4㎓ 이외의 무선랜 주파수 대역으로는 5.725∼5.825㎓(100㎒), 17.705∼17.735㎓(30㎒), 17.725∼17.735㎓(10㎒), 19.265∼19.275㎓(10㎒), 19.285 ∼19.295㎓(10㎒)가 있다.

　이들 대역에서 사용할 수 있는 장비는 무선설비규칙 제24조 제2항 제5호의 규정에 의해 방송·해상·항공 및 전기통신 사업용 외의 기타 업무용 무선설비 기술기준 고시 중 제3장(허가 받지 아니하고 개설할 수 있는 무선국의 무선설비) 제5조(특정 소출력 무선국용 무선설비) 제4호(무선 데이터 통신 시스템 및 무선랜용 특정소출력 무선기기)의 규정을 준수하여 제작되어 시험 인증 받은 후 시장에 출하, 유통되어 이용자는 별도의 무선국 허가 없이 사용할 수 있도록 되어있다.

　이들 무선랜시스템의 주파수 채널 사용은 DS(Direct Sequence) 및 FH(Frequency Hopping)방식의 대역확산 방식을 사용토록 규정하여 동 시스템을 사용하는 무선랜시스템간 상호간섭을 최소화할 뿐만 아니라 허가된 대역내에서 복수개의 시스템이 공존할 수 있도록 하고 있다. 특히 출력을 DS방식의 경우 10mW/㎒, FH방식의 경우 3mW로 제한, 전파의 도달범위를 일정 영역내로 작게 제한하여 건물 등 개인사업장 영역 내에서 주로 사용될 수 있도록 하여 인접한 타 개인사업장 건물에서는 동일한 대역과 채널을 재사용할 수 있도록 하고 있다. 반면 사업장간 및 주거공간의 거리가 한국과 일본과는 달리 비교적 큰 미국의 경우에는 출력을 크게, 1000mW로 규정하고 있다. 현재 출력의 기준은 안테나 급전선의 출력에 대하여 규정하고 있다. 안테나 이득을 6dBi 이하로 규정하고 있고, 그 이상의 고이득의 안테나를 이용하여 수∼수십 킬로미터간 점대점 통신으로 사용할 경우 출력을 3dB 증가할 경우 공중선 전략을 1dB씩 저감토록하고 있다. 상용 전방향 Dipole 및 Omni 안테나의 이득은 일반적으로 2dBi, 지향성 패치안테나, 파라볼라 안테나 및 야기 안테나의 경우 8dBi, 24dBi, 15dBi 내외의 이득을 가진 안테나가 제품으로 나와 있다.

　무선랜의 제품구성은 크게 PDA, 노트북 및 PC 등의 단말에 부착되는 PC 랜카드 형태의 무선랜카드와 이더넷 통신망에 접속되어 망과 단말간 브릿지 및 라우터 역할을 담당하는 무선랜 액세스포인트(AP)로 구성된다. 무선랜카드와 AP간 통신망 구성은 △AP 없이 무선랜카드간, 클라이언트간 통신을 하게 되는 통신망 구성형태 △복수의 랜카드와 AP간에 통신망을 구성하는 클라이언트-액세스포인트간 통신망 구성형태 △ 유선랜망간을 일대일로 연결하는 중계 브릿지 통신망 형태로 크게 구분된다. 이러한 망구성은 전적으로 이용자의 요구에 따라 무선랜을 설정 구성하여 사용하게 된다. 이들 3가지 기본 구성방식을 근간으로, 클라이언트가 복수개의 AP간 이동이 가능한 형태의 구성 등도 가능하다. 로밍이 가능해지려면 모바일 IP 등의 부가 기능이 무선랜에 구현되어 있어야 한다.

　무선랜은 한개의 AP와 복수개의 단말이 동시에 통신이 가능하토록 하기 위해서는 무선자원매체의 공유프로토콜, 즉 미디어 액세스 컨트롤(MAC)이 필요하다. 이러한 무선랜 시스템의 통신 프로토콜은 IEEE과 ETSI 표준화를 따르고 있다.

　5㎓ 무선랜 제품은 몇개의 제조업체는 터보모드를 탑재하여 최대 72Mbps까지 지원하고 있다. IEEE802.11a는 미국에서 채택한 표준이고 유럽에서는 하이퍼(Hiper)랜 표준을 채택하고 있다. 현재 IEEE802.11 ‘H’작업반에서는 동적 주파수 선택기능 및 출력 제어 기능과 같은 하이퍼랜의 기능을 802.11a에 추가하는 작업을 진행하고 있다. 현재로서는 802.11a 제품은 유럽에서는 사용할 수 없도록 돼있다. 5㎓대역의 주파수도 국가별로 상이하다. 유럽에서는 5.15∼5.30㎓와 5.47∼5.725㎓대역이 비허가로 사용가능하며, 일본에서는 5.15∼5.25㎓에서, 미국에서는 5.15∼5.35㎓대역과 5.725∼5.825㎓대역을 비허가로 사용할 수 있도록 되어있다. 한국은 아직까지 5.725∼5.825㎓대역만 사용가능하다.

　97년에 승인된 IEEE802.11 표준에 따른 무선랜은 FH방식과 DS방식의 제품이 출하되어 상용화되었으나, 제품이 고가인 탓에 특수환경에서 주로 사용되었다. 99년에 승인된 11Mbps급의 IEEE802.11b 제품은 유선 이더넷(Ethernet)의 속도와 동일하게 무선으로 전달할 수 있고 또한 제품의 저가화가 촉진되면서 무선랜시장은 활기를 띄기 시작했다. IEEE802 표준의 범위는 물리계층과 MAC계층을 대상으로 하고 있다. 그러나 실제 제품은 이들 두가지 주요 계층 이외의 프로토콜이 탑재되어 무선랜 제품으로 되어있다. 가령 모바일 IP, 로드 Banancing, 주파수 자동선택, DHCP, NAT, 매니지먼트기능, 보안기능 등이 추가적으로 구현되어 있다. 이러한 추가 기능은 무선랜 제품별로 사용환경과 용도가 다르기 때문에 이용자들은 자신의 용도에 맞는 제품을 선택하는 것이 옳다.

　무선랜카드, 즉 네트워크 인터페이스 카드(NIC)의 종류는 최근 무선랜이 탑재되는 단말장치가 다양화 되면서 PCMCIA, PSI, ISA 카드 이외에 USB, Mini-PCI, Compat Flash 형태의 NIC카드의 상용화가 되었기 때문에 PDA 혹은 노트북에 무선랜탑재가 확산되고 있다. AP의 기능은 2001년도 작아지고 저가화됨과 동시에 무선라우터, 스위치, 라우터·스위치 콤보형 및 공공서비스를 위한 접근제한 서버가 탑재된 AP 등이 소개되었다.

　무선랜 칩 공급업체로서는 802.11b용은 인터실, 아기어, 필립스 세미컨덕터가 있고, 802.11g용은 인터실, 텍사스인스트루먼츠(TI)에서, 802.11a용은 인터실, 아기어, Atheros, 시스코(Radiata), 시스코·심볼, 필립스 세미컨덕터, Raytheon, 텍사스인스트루먼츠, Envara, Resonest, IceFRYE, Systemonic에서, Hiper랜용 칩은 에릭슨, Systemonic 등에서 공급하고 있다. 20Mbps 이상 가능한 IEEE802.11g는 인터실에서 제안하였으며 OFDM를 기반으로 하고 있다. 인터실의 제안은 2002년 3분기에 IEEE에서 승인을 획득하여야 하며 또한 FCC 승인이 날 경우에만 사용가능한 제품이 될 전망이다.

　이들 업체에서 다양한 무선랜의 표준이 급속히 발전되어 가는데 대처하기 위한 방안으로는 802.11b와 802.11a 동시 지원 가능한 칩을 개발하거나 아니면 이중모드 AP를 개발하는 정도로 제품측면에서 대처하고 있다.

　허가되지 않은 무선랜카드의 AP접근을 방지할 수 있는 방안으로는 IEEE802.11표준에서 제안한 캐릭터기반의 ESS-ID, AP에 등록된 MAC-ID만을 허용하는 방식과 무선랜의 보안기술로서 사용되는 WEP(Wired Equivalent Privacy)이라는 인증·암호화 메커니즘이 있다. 공중접속 용도로 무선랜을 이용될 때 즉 불특정 다수의 MAC-ID단말이 불특정 AP를 경유하여 통신망에 접속하고자 하는 경우에는 기존 IEEE802.11무선 규격과는 별개의 시스템적인 가입자 인증체계가 필요로 하게 된다. 최근 널리 사용되고 있는 방식 중 하나는 Radius프로토콜 기반의 클라이언트 서버로 구성된 가입자 인증 시스템이다.

　또다른 방식은 IEEE802.1x방식이다. 802.11에서 제안하고 있는 WEP방식은 비밀키 방식으로 AP와 AP내 모든 NIC가 동일한 WEP키를 사용한다. 따라서 개별 무선랜 NIC는 자신이 WEP키를 알지 못하는 AP를 경유해서는 망에 접속할 수 없게된다. 이런 문제점을 개선한 방식이 2001년 6월에 표준화된 IEEE802.1x이다. IEEE802.1x는 IEEE802.11b 표준과는 별개의 표준으로 IEEE802.11a와도 결합되어 사용될 수 있다. 그뿐만 아니라 최근에는 Envara라는 회사에서 AES비호 알고리듬을 자사의 802.11a칩에 내장하려는 계획을 하고 있다. 또한 파나소닉과 넷기어에서는 802.11b와는 호완이 되지않는 셰어웨이브의 Whitecap 프로토콜을 이용하여 QoS를 보장하고 있다. IEEE802 TG-I에서는 보안을 담당하고 있으면 WEP키를 향상시키는 임무를 갖고 있다. 현재 AES, RADIUS, Kerberos, IEEE802.1x를 검토중이며 2002년 상반기에 비준계획을 갖고있다. QoS담당은 TG-G에서 하고 있으면 특히 802.11a표준은 54Mbps급의 고속통신이 가능하기 때문에 음성, 음악, 및 비디오 전송의 필요성이 커지면 거기에 따른 QoS보장이라는 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 즉 무선랜상에서의 QoS분야는 많은 연구가 이루어져야 할 중요분야로 인식되고 있다.

　

　<표> 무선랜 기술 비교　

　

　 IEEE802.11 Wi-Fi제품 5㎓제품 Home RF제품

　 IEEE802.11b IEEE802.11g IEEE802.11a Hiper랜2 Home RF

　기술 FH·DS·IR 세방식 공통의 MAC 사용 보안과 QoS를 위해 MAC보완중 802.11 작업반 G에서 작업중 OFDM사용 하이퍼랜2와 MAC이 틀림. 커넥션리스 DFS기능 갖춘 OFDM. Connection-oriented. QoS보장. 주파수 플랜 필요없음 음성