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조윤순의 무선랜 이야기(1회)-무선랜 시장과 기반 기술
무선랜 시장과 기반 기술

연/재/목/차
1회 무선랜 시장과 기반 기술(이번호)
2회 고속 무선랜의 표준화(10월호)
3회 무선랜 이슈(11월호)

조윤순 상무 ysjo@airbb.com
에어 브로드밴드 커뮤니케이션 코리아 채널 매니저






경기 불황의 골이 깊어만 가고 있는 지금도 꾸준하게 성장하고 있는 시장 중 하나가 무선랜 시장이다. IDC 자료에 의하면 아시아태평양지역(일본 제외)의 무선랜 장비시장은 2001년 대비 2002년 성장률이 78.5%에 달했고, 그 중에서도 한국시장은 무려 145%나 성장했다. 특히 한국은 이 지역에서의 시장점유율을 약 30%나 차지하고 있어 규모 면에서 보나, 성장률 면에서 보나, 다시 한번 인터넷 강국임을 입증했다.

국내 무선랜 시장 2002년 145% 성장

특기할만한 것은 이러한 무선랜의 성장이 과거와는 달리 공중망사업자에 의해 주도된다는 것이다. 무선랜의 초기시장은 특수한 환경, 예를 들어 이동성이 많은 곳, 유선공사가 곤란한 곳, 단말 대비 공간이 큰 곳, 또는 임시로 구성이 필요한 곳에서의 요구에 의해 형성되었는데, 무선랜의 속도와 품질이 개선되면서 빠르게 유선시장을 대체하는 수단으로까지 발전하게 된 것이다. 마치 휴대전화시장이 초기 카폰과 같은 특수목적에서부터 형성되어 품질이 개선되고 가격이 내려가면서 빠르게 대중화가 되었던 양상과 흡사할 것이다.

무선이란 그 특성상 자유로운 이동성을 가장 큰 장점으로 하고 있으나, 유선에 비해 상대적으로 비싼 구축비용, 속도의 열세에 따른 품질의 저하가 큰 걸림돌이 되어 왔다. 하지만 데이터통신의 대세가 되어버린 IP를 기반으로 한, 무선랜에 대한 시장의 요구는 끊임없이 증대해왔고, 표준화 기구 및 업체들의 노력에 의해 소위 수용할만한 솔루션으로 등장하게 된 것이다. 미국을 비롯한 선진국의 경우에는 수년 전부터 무선랜에 의한 공중 인터넷 접속지역 (Hot Spot) 서비스가 개시되었고, 일본의 경우에도 초고속인터넷의 케이블/DSL 대체 수단으로 무선랜 기술이 이용되었다.

왜 공중망사업자는 무선랜에 눈을 돌리는가?

컴퓨터 통신이 발전하면서 사람들의 생활형태는 크게 변모되었다. 인터넷과 휴대전화는 사람들의 생활에 있어 없어서는 안될 중요한 요소로 자리매김한지 이미 오래다. 특히 인터넷은 비즈니스 형태를 급격하게 바꿔놓고 있을 뿐만 아니라 개인의 생활양식에도 커다란 영향을 미치고 있다. 업무적이든 개인적이든 우리는 언제 어디서나 인터넷을 접속할 필요성을 항상 느끼는 것이다. 여기서 말하는 인터넷이란 IP를 기반으로 한 통신망 뿐만이 아니라 그것을 통해 전달되는 수많은 정보와 이를 위한 프로토콜들을 포함한다.

그 정보는 E-mail일 수도 있고 검색자료일 수도 있고 다양한 컨텐츠일 수도 있다. 이러한 것들은 대부분 PC 단말을 기준으로 만들어져 있기 때문에 다른 단말 형태로는 정보취득에 상당한 어려움을 느낀다. 이동통신단말기를 통해 인터넷을 접속하여 간단한 E-mail 또는 텍스트 기반 웹 정보들을 얻기 위하여 WAP(Wireless Application Protocol)이 제시되었지만 웹 페이지 형태를 변환하는 게이트웨이의 개입이 필요하고, 단말의 크기 및 전송속도에 의해 제한적일 수밖에 없다. 하지만 휴대전화의 뛰어난 이동성과 편리성은 개인휴대통신에서 여전히 강력한 고객 흡입력을 가지고 있어, 이에 대응한 다양한 콘텐츠의 개발이 활발하게 이루어지고 있다.

직장이나 가정에서 사용하던 인터넷을 이동 중에도 그대로 사용하기 위해서는 우선 이동통신망에 PC 단말을 직접 접속하는 방법이 있을 것이다. 하지만 이동통신망의 전송속도, 다르게 말하면 대역폭이 협소하기 때문에 많은 시간과 비용이 발생하게 된다. LAN, 케이블 모뎀, DSL등의 초고속통신망에 익숙한 사람들이 과연 저속 모뎀을 사용하려 할 것인가? 여기에 공중망사업자는 무선랜에 주목하게 되었다.
무선랜은 유선랜과 유사한 기반에서 동작할 뿐만 아니라, 주파수 사용료의 부담이 없어 싸고 간편하게 서비스를 제공할 수 있기 때문이다. 이를 위하여 공중망사업자는 호텔, 공항, 카페, 대형매장, 또는 공원 등 사람들이 많이 모이는 곳에 Hot Spot을 설치하여 서비스를 제공하기 시작하였고 초고속통신망의 고객인 가정과 기업에게로 점차 그 영역을 넓혀가고 있다.

이동통신망에서의 속도 경쟁도 가속화되어, IMT2000을 위시로 한 3세대이동통신(3G)에서는 2Mbps 이상을 낼 것으로 기대되지만 이미 54Mbps급의 표준이 제정된 저렴한 무선랜에 대항해서 IP시장까지 넘보기에는 힘이 부치는 듯하다.

미국의 이동통신사업자인 스프린트(Sprint)사는 자사의 PCS사용자가 Hot Spot에서는 무선랜 규격인 WiFi로 접속할 수 있도록 새로운 소프트웨어를 제공하고, 연내에 2천 개 이상의 Hot Spot을 설치해 무선랜 Hot Spot 사업자인 웨이포트(Wayport)사와 함께 서비스를 개시할 것이라고 발표했다. 미국의 또 다른 통신사업자인 SBC사도 3년 안에 2만 개 이상의 Hot Spot을 보급할 계획을 내놓았다. <표2>는 IDC가 예상한 아시아태평양 지역의 Hot Spot 숫자다.

기업 네트웍의 또 하나의 선택, 무선랜

시장조사기관인 Infonetics Research에 의하면 2002년도 무선랜을 설치한 북미 대기업의 비중이 38%에 이르고, 소규모 기업도 19%가 무선랜을 설치한 것으로 조사되었다. 또 다른 조사기관인 Synergy Research에 의하면 기업에서의 무선랜 AP(Access Point)의 숫자도 매년 15% 이상 성장할 것으로 보인다.<표3>

무한경쟁의 시대에서 기업은 보다 신속한 정보공유와 의사결정이 필요하게 되고, 그 방편의 하나로 무선랜을 채택하여 기업의 생산성을 높여가고 있는 것이다. 많은 조사기관들이 무선랜의 생산성 향상에 대하여 연구했는데 대략 개인당 월 100달러 이상의 가치를 가지는 것으로 조사되었다. 종업원들은 동료 또는 파트너와 보다 신속하게 정보를 공유하고 정확하고 효율적인 협업체계를 구축할 수 있으며, 향상된 고객대응 방식에 의해 서비스의 품질을 개선시킬 수 있다.
더군다나 무선랜은 유선랜에 비해 추가, 이동, 변경이 손 쉬울 뿐만 아니라 시간적, 공간적 효율성에 의해 전체적인 설치 및 유지비용이 저렴한 것으로 밝혀졌다.
다음은 WLANA(Wireless LAN Association)에서 밝힌 통계자료다.

- 무선랜 초기 설치비용의 투자회수 기간은 평균 8.9개월이다.
- 실 사용자의 97%가 무선랜이 회사의 경쟁력 제고에 기여하고 있음에 동의한다.
- 산정된 생산성 이익의 가치는 전체 투자회수에 48% 기여한다.
- 92%의 사용자가 명확한 경제적, 사업적 이익을 제시한다.
- 사용자의 92%는 향후 지속적인 무선랜 확장계획을 가지고 있다.

대부분의 기업네트웍 전문가들은 무선랜이 유선랜을 대체할 것이라고 생각하지는 않는다. 하지만 종업원 접점 네트웍에서는 무선랜이 빠르게 확산될 것이라는데 동의한다. 또한 데이터 처리에만 머무르지 않고 음성과 영상 등의 멀티미디어 정보를 처리하는 컨버전스(Convergence) 기술과 접목되어 또 다른 영역을 열 것으로 기대하고 있다.

무선랜의 기반 기술

무선랜이란 단말과 단말 또는 Hub(AP) 간을 무선으로 IP통신하는 것이다.<그림1> 또한 무선 브릿지 기술을 이용해 LAN과 LAN 사이를 연결할 수도 있다.

이 때 사용하는 무선주파수는 ISM(Industrial, Scientific, and Medical) 대역을 활용하는데 ISM 대역은 원래 국제협약에 의해 약한 전계강도를 이용하여 산업, 과학 및 의료용으로 사용할 수 있도록 비 면허로 할당된 대역이다. 하지만 각 국가의 상황에 따라 다르게 주파수가 분배되는데 미국의 연방통신위원회(FCC)는 902~928MHz, 2.4~2.4835GHz, 5.15~5.35GHz, 5.725~5.825GHz를 비 면허로 허용하고 있다. 한국의 경우 정보통신부 고시에 의해 무선랜용 주파수 대역을 규정하고 있는데 <표4> 와 같다.

무선랜의 기반 기술은 대역확산(Spread Spectrum) 기술인데, 미군이 이차대전 중 안전한 무선전화통신을 위해 개발한 전송기술이다. 이 기술은 보내려는 신호를 넓은 주파수대역으로 확산시켜 전송하는데 송신자가 어떻게 확산했는지 모르면 수신자는 그 신호를 복원 (Despreading) 할 수 없는 특성을 가지게 된다.
또한 넓은 주파수대역으로 전송하기 때문에 잡음에 대한 내성이 강하며, 협대역보다 큰 출력이 허용되어 원거리를 고속으로 전송할 수 있는 장점을 가지게 된다. 대역확산 기술은 신호의 확산방법에 따라 DS(Direct Sequence) 방식과 FH(Frequency Hopping) 방식으로 나눈다.

·DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)

전송 데이터 비트(bit) 각각에 Chipping Code라 불리는 확장된 bit 패턴을 직접 발생시켜 대역을 확산시키는 방식이다. 무선랜의 초기 표준인 IEEE 802.11에서는 1bit의 정보를 Barker Sequence라 불리는 11bit의 Chipping Code로 변환한다. FHSS방식보다 넓은 서비스지역과 높은 전송속도를 가질 수 있다.

·FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)

허용 주파수대역 내를 여러 협대역 채널로 구분하여 일정한 패턴으로 대역을 옮겨 다니는 방식이다. IEEE 802.11에서는 허용된 2.4GHz 주파수대역 내를 79개의 1MHz 채널로 구분하여 초당 최소 2.5회 이상 채널간 이동을 규정하고 있다. DSSS 방식에 비해 우수한 반향 및 주파수 간섭에 대한 내성을 갖는다.

1997년에 제정된 무선랜 표준인 IEEE 802.11에는 위 두 방식의 대역확산기술 외에도 적외선 통신방식을 물리적 계층으로 허용하고 있다. 전송품질의 우수성으로 FHSS 방식이 대세를 이룰 것으로 예상했으나 1999년 제정된 IEEE 802.11b에 의해 DSSS방식이 확실한 표준으로 정착되었다. IEEE 802.11의 MAC(Media Access Control) 계층에는 IEEE 802.3에서 사용하는 CSMA/CD(Carrier-Sense Multiple Access/Collision Detection)와는 다른 CSMA/CA(Carrier-Sense Multiple Access/Collision Avoidance) 프로토콜을 사용하는데, 이것은 무선랜이 전송 중 충돌을 감지할 방법이 없기 때문이다.

무선랜의 AP는 유선랜과 비교하여 보면 Sharing Hub와 같고, 정보를 전달하는 매체(Media)는 유선랜이 Ethernet Cable이라면 무선랜은 특정 주파수대역일 것이다. 이 매체를 여러 사용자가 사용하기 위해서는(Multiple Access) 규정된 통제능력(Access Control)이 필요하게 되는데 유선랜의 Half-duplex 통신시에는 송신 중 충돌을 수신 단에서 감지하는 것이 가능하지만, 무선의 경우에는 특정 주파수대역에서 송신과 수신을 동시에 할 수 없기 때문에 송신 중 일어나는 충돌을 감지할 수가 없다.

따라서 송신자는 매체가 유휴상태인지를 먼저 확인한 뒤 그로부터 임의시간 후에 데이터를 전송하고 수신자로부터 전송확인(ACK)신호를 받는다. 만일 어떠한 이유에 의해 전송확인이 되지 않을 경우에는 또다시 임의시간 후에 재전송을 시도한다. 이러한 오버헤드는 실 전송속도를 크게 떨어뜨리게 되는데 이러한 현상은 CSMA/CD를 사용하는 유선랜에서도 마찬가지이다. 대략 매체의 최대 전송속도의 50% 내외가 최대 실 전송속도가 될 것이다.

무선랜에서의 문제점 중 하나로 Hidden Node 현상이 있다.<그림2>
정상적인 동작상태에서는 AP를 포함하여 모든 단말들은 매체가 유휴상태인지를 확인하기 위하여 귀를 열고 있다. 하지만 때로는 단말들의 위치에 따라 단말들 사이가 너무 멀어 서로 상대의 상태를 듣지 못하는 경우가 있다. 이 때 AP가 어느 단말(A)로부터 인식되지 않은 다른 단말, 즉 숨겨진 단말로부터의 정보를 이미 수신할 준비하고 있음에도 불구하고 A는 그 사실을 눈치채지 못하고 AP에 정보를 전송하기 시작한다.
이러한 충돌문제를 해결하기 위하여 IEEE 802.11에는 RTS/CTS 방식을 선택적으로 채택할 수 있다. 하지만 모든 단말들은 AP에 데이터를 전송하기 전에 보내도 좋은지(Request To Send)를 물어보고 AP로부터 보내도 좋다(Clear To Send)는 허락을 받는다. 결국 이러한 메커니즘은 추가적인 오버헤드를 야기할 수 있다.

무선랜 스위치 시장 확대 전망

무선랜의 성장과 더불어 여러 가지 관련기술들도 발전하게 되었다. 무선랜 설치를 용이하게 하기 위하여 이더넷 케이블 상으로 전원을 공급하는 PoE(Power over Ethernet) In-line Power 기술에 대한 규격이나 단말들의 동작시간을 최대화하기 위하여 Power Saving Protocol을 적용한 규격들이 마련되었다. 채널 설계를 용이하게 하기 위한 여러 가지 도구들도 등장했고, 무선 구간을 감시하기 위한 분석기 또한 시장에 많이 선보였다.

원거리의 AP들을 수용하기 위하여 xDSL기술과 결합한 AP시장이 크게 성장하였고 보안성을 강화하기 위한 보안 Gateway 장비들도 많이 출시되었다. 그러나 가장 주목할만한 것은 무선랜 스위치의 등장이라고 할 수 있겠다. 무선랜의 많은 문제점을 직면한 사업자들은 유선랜 스위치와 AP만으로는 문제가 해결 불가능함을 인식하였고 이의 해결책으로 무선랜 스위치를 요구하기 시작했다.

최근 많은 제조사들이 이 시장에 이미 진입하거나 또는 제품을 개발할 계획을 가지고 있어 향후 무선랜스위치 시장은 더욱 뜨겁게 달아오를 것으로 전망된다.

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