글 싣는 순서
 1. RToWLAN의 개요
 2. 셀 디자인 고려사항
 3. QoS
 4. 보안
 5. 로밍 
 6. 지금은 FMC를 시작할 때 (애플 + 시스코)


시작하며
이더넷 케이블이 없는 사무실을 위한 가장 큰 걸림돌. 실시간 음성 및 영상 트래픽을 위한 WLAN 주파수 및 셀 설계에 대한 시스코 가이드라인에 대해 살펴보겠습니다. 기본적으로는 조금 더 촘촘한 AP 설치와 음영지역 제거이지만, UC 엔지니어라면 알아야 할 주요 키포인트를 중심으로 정리합니다.


802.11 WLAN 전송 방식 비교 
WLAN은 2.4GHz 과 5GHz 주파수 대역을 사용합니다. 

 구분

2.4 GHz 주파수

5GHz 주파수 

 비고

 주파수 간섭

높음

낮음

 

 단말 집적도

낮음

높음

 

 동시 호용량

낮음

높음

 

 데이타 전송 속도

낮음

높음

 

 대표 802.11

802.11 b / g /n

802.11 a / n / ac 

 

2.4GHz 대역은 블루투스, 전자렌지, 의료기기 등의 다양한 무선 기기들이 사용하는 대역으로 간섭이 심한 반면에 5GHz 대역은 콘크리트벽을 투과하지 못하므로 음영지역이 많이 생깁니다. 단순하게 주파수 대역만을 기준으로 본다면 시스코는 5GHz 스펙트럼 채널을 사용할 것을 강하게 권고하며, 만일 2.4GHz 주파수 대역으로 실시간 트래픽을 디자인해야 할 경우에는 블루투스 사용을 제한하고, 낮은 데이타전송 속도를 비활성화할 것을 권고합니다. 


802.11 무선랜 표준을 기반으로 전송 방식별로 차이를 간단하게 살펴보겠습니다. 

 프로토콜

 배포시기

주파수대역
(Ghz)

 대역폭
(Mhz)

 최대속도
(Mbps)

 MIMO Stream

 실내범위
(m)

비고

 802.11 a

 1999년 09월

5

20

54

1

35

 

 802.11 b

 1999년 09월

2.4

20

11

1

35

 

 802.11 g

 2003년 01월

2.4

20

54

1

38

 

 802.11 n

 2009년 10월

2.4/5

20/40

150

4

70 

 

 802.11ac

 2012년 12월

5

20/40/80/160 

 866.7

8

 

 

 802.11ad

 2014년 02월

2.4/5/60

 

 7000

 

 

 

시스코가 권고하는 5GHz 주파수 대역을 기준으로 802.11a,  802.11n, 802.11ac 이지만, 현재 일반적으로 많이 사용하는 기술은 802.11n 이며 요즘은 802.11ac를 적용하고 있습니다. 이론상 802.11n 150 Mbps *4 MIMO 안테나로 최대 600 Mbps의 전송속도가 가능하고, 802.11ac는 866.7 Mbps *8 MIMO 안테나로 최대 6.93 Gbps의 전송속도가 가능합니다. 

MIMO (다중 입출력, Miltiple Input Multiple Out)은 AP 및 모바일 기기가 하나의 안테나를 사용하는 것이 아니라 여러개의 안테나를 사용하여 데이타 전송 속도를 비약적으로 증가 시킨 기술입니다.  


호 용량 설계 (Call Capacity planning)
호 용량(Call capacity)은 AP에서 지원 가능한 RToWLAN 상의 동시 호 수입니다. 동시 호 수는 무선환경, 단말 기능, WLAN 시스템 등에 크게 영향을 받습니다.아래 호 용량은 802.11n 기준으로 AP당 호 용량이며, 채널본딩 및 블루투스가 없는 이상적인 환경을 기준으로 합니다. 

  • 영상통화의 기준 호 용량 설계
    영상통화는 사용하는 해상도에 따라 점유 대역폭이 다릅니다.  


  • 음성통화 기준 호 용량 설계
    음성통화는 64 Kbps의 대역폭을 사용하는 G.711 및 G.722을 기준으로 합니다.



  • 2.4Ghz 대역의 802.11 b/g 기준 호 용량 설계
    AP 당 동시 호 수를 9 Call 입니다. 과거 802.11n/ac 가 일반적이지 않은 환경에서 RToWLAN 은 사용대수의 제한으로 확장성이 좋지 않았습니다.  


WLAN에서 AP 설계  
무선 네트워크를 설계하는 분들은 기존의 관성대로 데이타 네트워크를 기준으로 설계를 하기 때문에 UC 엔지니어가 실시간 트래픽에 대한 고려를 조언해야 합니다. 그러나 AP 설계 시 UC 엔지니어들이 아주 당연하고 기본적인 사항을 놓치는 경우가 있습니다. AP설계를 할 때 항상 아래와 같이 디자인을 합니다.


이상적인 환경일 뿐이며, 실제는 사무실의 회의실 칸막이와 벽때문에 주파수 왜곡이 발생합니다. 

그리고 AP기준 주파수 설계는 이차원 평면이 아닌 3차원 공간입니다.


3차원 공간에서 입체적 설계를 위해 무선랜 구축 전문가에게 어떻게 조언해야 할까요? 


RToWLAN 설계
실시간 트래픽은 지연과 지터에 민감하므로 무선 구간에서도 지원가능한 구조의 AP 설계가 필요합니다. UC 엔지니어가 조언할 수 있는 사항들은 다음과 같습니다. 

  • 패킷손실을 최소화 하기 위해 셀 경계 주파수 세기는 -67dB
  • 같은 채널을 사용하는 셀간 간섭을 최소화하기 위해 신호세기의 차이는 19dB 




  • 채널간 로밍 보장을 위해 최소 20% 정도의 채널 중첩 
    한 셀에서 다음 셀로 이동하는 단말의 부드러운 로밍을 위해 최소한 채널간 20% 정도의 중첩구간이 필요합니다. 





  • 802.11n 및 802.11ac 무선랜을 사용한다면, ClientLink 및 빔포밍 기술을 적용
    빔포밍 (Beamforming) 기술은 스마트안테나에서 사용하는 기술 802.11n 및 802.11ac에 적용되는 기술입니다. 데이타를 많이 사용하는 특정 단말의 방향으로 신호세기를 강하게 해주어 전송 속도 및 안정성을 향상시킵니다. 



    스마트폰을 위한 LTE (Long Term Evolution) 및 HSDPA 등에서 스마트 안테나기술이 적용되었되면서 빔포밍과 같은 기술이 새로울 것은 없습니다. 당연히 적용하고 있을 것입니다.  

  • 12 Mbps 이하의 데이타 속도는 비활성화
    채널 사용률 (Channel Utilization)은 50% 이하를 유지하도록 I Mbps, 2 Mbps, 5.5 Mbps, 6 Mbps, 9 Mbps 등의 낮은 데이타 전송 속도를 비활성화합니다. 예를들면, 802.11b를 사용하는 기기를 없애고, 802.11b를 비활성화하는 것도 좋습니다.  


802.11n 과 802.11ac 환경에서 고려사항
802.11n 및 802.11ac 전송 방식은 아무리 데이터 처리 용량이 증가하더라도 기존의 디자인 고려사항들은 그래도 적용됩니다. 

802.11n이 기존 802.11프로토콜과 동일한 2.4GHz 및 5GHz 주파수 대역을 사용하면서 더 많은 데이타를 전송할 수 있었던 이유는 채널본딩, 빔포밍, MIMO 안테나 등의 기술때문입니다. LTE 망을 좀 아시는 분들에게는 매우 친숙한 용어일 것이지만, 채널 본딩은 좀 설명이 필요합니다. 

채널본딩 (Channel Bonding)은 기존의 20Mhz 단위의 분리된 별도의 채널을 인접채널끼리 합쳐서 동시에 사용하여 이론상 두 배의 데이타 전송 속도를 올리는 것입니다. 802.11ac는 80Mhz (802.11ac WAVE 1) 및 160Mhz (802.11ac WAVE 2) 까지 채널 본딩을 할 뿐만아니라 비인접채널끼리도 채널 본딩이 가능합니다. 


채널본딩은 AP 뿐만 아니라 단말도 동시에 지원해야 가능합니다. RToWLAN 클라이언트 수가 많다면 채널본딩을 피할 것을 권고합니다. 채널본딩은 대역폭을 증가시키지만, AP 당 클라이언트 수가 급격히 떨어지기 때문입니다.  


RToWLAN 상의 VLAN
802.11 SSID (service set idenfiers) 는 유선 네트워크에서 VLAN (가상랜, Virtual LAN)과 비슷하게 무선 구간의 네트워크를 구분하게 합니다. SSID는 일반적을  보안, QoS, 로밍 요구에 따라 네트워크를 구분합니다. 디바이스 종류별로 SSID를 생성하거나 복잡한 구조를 만들지 않도록 합니다. 

음성 및 영상을 위한 WLAN 설계는 기본적으로 데이타 망보다는 촘촘하게 AP를 구축해야 하며, 데이타와 Voice는 SSID를 명확히 구분하고, QoS가 확실히 보호되어야 할 단말에는 별도의 SSID를 구축해야 합니다.


마치며
WLAN 을 지원하는 8821와 8861의 데이타시트에 쓰여있는 알수없는 용어들을 하나씩 정리하는 듯합니다. 다음에 정리할 QoS 및 보안 부분의 용어만 이해해도 데이타시트를 쉽게 읽을 수 있습니다.  


참고문헌

Cisco Live : BRKCOL-2275 Real-time Traffic Applications and Service over WLAN


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Posted by 라인하트

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