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Tech World - 모바일 and 무선
2005년 05월 20일 00:00:00
무면허 장비로부터 무선랜 간섭을 막아라

블루투스·휴대폰·무선랜등이 주 소스 … 신중한 계획·배치 필수


무면허 무선 장비들로부터의 간섭은 무선랜에서 가장 치명적이면서도 가장 인식이 덜 돼 있는 문제들 가운데 하나다. 보통 간섭은 무선랜 성능을 떨어뜨리지만 아주 드문 경우 무선랜을 작동 불능상태로 만들 수도 있다. 여기서는 휴대폰, 블루투스 장비, 그리고 심지어 다른 무선 네트워크까지도 범죄자가 될 수 있다.


무선랜 간섭을 어떻게 관리해야, 즉 이것과 어떻게 싸워야 할까? 우선 가장 흔한 간섭 장비들이 운용되는 무선 대역에 대해, 그리고 이들이 성능에 어떤 영향을 미치는지에 대해 어느정도 알고 있어야 한다.

무면허 스펙트럼
1985년 FCC에서는 ISM(Industrial, Scientific and Medical) 대역을 사용할 수 있게 함으로써, 오늘날의 선없는 유비쿼터스와 휴대폰 및 무선랜 장비의 물결을 일으켰다. 이들 주파수 대역에는 2.4GHz에서 2.4835GHz까지 대역폭의 83MHz가 포함된다. 이와 함께 추가로 5.725~5.850GHz 이내의 ISM 대역이 포함 됐다. 어떤 업체든 송신 파워를 제한하고 사용되는 스펙트럼 확산(spread-spectrum) 기술 종류를 한정한 규정을 따르기만 하면 이 주파수에서 송신하는 장비를 만들 수 있다.
고속 데이터 서비스용으로 추가 무면허 스펙트럼을 제공하기 위해 FCC는 최근 U-NII(Unlicensed National Information Infrastructure)란 이름으로 200MHz의 스펙트럼을 할당했는데, 그 주파수는 5.15~5.35GHz와 5.725~5.825GHz 범위다.
무면허 스펙트럼을 사용하는 장비들은 자동 창고문 열림장치(garage door opener)나 휴대폰에서 무선랜 장비까지 다양하다. 비즈니스 쪽에서는 기업들이 무선랜 장비를 이용해 직원에게 이동성을 제공하고, 생산성을 향상시키고 있다. 하지만 무선이 가져다 주는 이러한 자유를 누리기 위해서는 대가를 치러야 하는데, 그것은 바로 이런 장비는 같은 스펙트럼을 사용하기 때문에 서로간에 간섭을 할 수 있다는 점이다.
휴대폰이나 기타 아날로그 장비와 같은 대부분의 무선 전화기들은 협대역 송신을 통해 통신하며, 작은 대역폭과 높은 파워 집중도를 이용한다. 하지만 협대역 송신은 이것이 사용하는 주파수가 정적이기 때문에 전파방해(jamming)와 간섭이 일어나기 쉽다. 항공기가 이륙할 때 대화가 끝길 수 있는 것처럼, MRI 기계나 RF(Radio Frequency) 조명시스템, 혹은 심지어 자동 창고문 열림장치와 같은 고출력 장비들이 휴대폰과 같은 주파수에서 함께 작동할 경우 휴대폰이 밀려날 수 있다.
이것이 바로 무선랜이 대신 스펙트럼 확산 기술을 사용하는 이유기도 하다. 이 기술은 대역폭 이용량을 극대화하면서 다른 장비와의 간섭을 최소화한다. 협대역과 대조적으로 확산 스펙트럼은 데이터를 보내는 데 필요한 것보다 넓은 주파수 범위를 이용하며, 보다 낮은 출력을 사용한다. 여기서는 다른 장비들이 신호를 간섭하기가 더 힘들어지는데, 그 이유는 확산 스펙트럼이 널리 퍼져 있고 협대역 장비들에게는 아무런 의미가 없는 소움처럼 보이기 때문이다.



블루투스의 간섭
하지만 스프레드 스펙트럼에서도 블루투스는 무선랜과 간섭을 일으킬 수 있는데, 그 이유는 이들이 둘 다 같은 RF 영역을 사용하기 때문이다. 무선 개인 네트워크용으로 인기있는 표준인 블루투스는 FHSS(Frequency-Hopping Spread Spectrum)라는 형태의 확산 스펙트럼을 사용하고 있는데, 이것은 채널의 개념을 없애고 2.4GHz 스펙트럼 전체를 사용한다. 이 기술은 특정 주파수 안에서 송신하는 대신 일초에 약 1천600번 서로 다른 주파수들로 호핑을 한다. FHSS를 이용하면 간섭이 제거된다.
802.11b/g 무선랜에서 블루투스 송신이 미치는 영향을 측정하기 위해, 본지에서는 시러큐스 대학 리얼월드 랩에서 블루투스 파일 전송이 무선랜 처리량에 어떤 영향을 미치는지를 모니터링하기 위한 간단한 야외 테스트를 실시해 보았다. 여기에는 블루투스 1.1 사양과 호환 가능한 두 대의 HP 5150 포켓 PC와 802.11g 시스코 1200 액세스 포인트(AP), 그리고 시스코 CB21AG 클라이언트 카드가 사용됐다.
AP는 클라이언트 카드에서 10피트 떨어진 곳에 배치됐으며, 블루투스 장비는 그 사이에 뒀다. 작업처리량을 측정하는 데는 트래픽 생성 및 모니터링 툴인 익시어의 채리엇(Chariot)을 사용했다. 작업처리량은 테스트한 각각의 802.11b/g 채널(1, 6, 11)에서 평균 약 15%가 감소됐다. 이러한 성능 감소는 기본적인 웹 서핑에서는 눈에 띄지 않지만, 파일 공유나 네트워크 백업처럼 높은 무선 처리량이 필요한 곳에서는 다를 것이다.
BSIG(Bluetooth Special Interest Group)에서는 최근 블루투스 1.2 사양을 비준했는데, 여기에는 간섭을 막아주는 사양이 포함될 전망이다. 새로운 AFH(Adaptive Frequency Hopping) 사양은 간섭이 탐지됐을 때 블루투스가 사용하는 수도우 랜덤(pseudo-random) 주파수를 블루투스가 제한할 수 있도록 해줄 것이다.

휴대폰의 간섭
무선랜의 간섭에는 다른 잠재적인 원인들도 있다. 무선랜을 통해 인터넷을 서핑하고 있을 때 전화기가 울려 오프라인이 돼버리는 상황을 상상해 보라. 그리 낯설지 않은 상황이라면 문제의 원인은 2.4GHz 휴대폰일 가능성이 있다. 이것은 이동성을 위해 협대역 송신을 이용하며, 무선 접속을 두절시킬 수 있기 때문이다.
필자는 본지 랩에서 V테크(VTech)의 2.4GHz 아날로그 휴대폰을 테스트해 보았다. 스펙트럼 분석기를 이용해 전화기의 송신 상태를 파악한 후 이 전화기가 802.11b/g 채널 1의 중간에 있는 24.12GHz에서 송신한다는 사실을 알게 됐다. 이것이 어떻게 무선 네트워크에 영향을 미칠까? 간단한 몇 가지 테스트 후 전화기가 채널 1에서 무선 접속을 심하게 방해한다는 사실을 알게 됐다. 다른 비중첩 채널(nonoverlapping channel)인 6과 11은 영향을 받지 않았는데, 그 이유는 간섭하는 장비가 스펙트럼의 협대역을 사용하기 때문이다.
간섭 장비가 근접한 상태에서 첫 테스트를 실시한 후 전화기를 더 멀리 가져가 802.11b/g 채널 1에서 야외 환경 테스트를 실시했다. 50피트 거리에 전화기가 있을 때에는 99%의 처리량 감소가 일어나 이 장비가 가까이 있을 때 Wi-Fi 접속을 거의 완전히 두절시킨다는 사실이 입증됐다. 100피트와 150피트 거리에서는 작업처리량이 각각 20%와 5% 떨어졌다.
이로써 얻을 수 있는 교훈은, 802.11b/g 네트워크와 아날로그 2.4GHz 휴대폰 사이의 상호작동을 피하라는 것이다.



디지털 휴대폰
2.4GHz 휴대폰이 필수품이라면 보다 비싸면서 디지털 2.4GHz 전화기와 간섭이 적은 제품을 택하라. 이런 전화기들은 DSS(Digital Spread Spectrum) 기술을 이용하며, 보다 넓은 범위와 보안, 그리고 간섭에 대한 내구성을 제공한다. 이런 전화기는 보통 디지털, DSS, 혹은 FHSS란 이름이 붙어 있다.
본지에서는 FHSS를 사용하는 지멘스 디지털 2.4GHz 휴대폰을 테스트했다. 이 전화기는 임의로 스펙트럼의 작은 영역을 선택해 사용하고 송신한 다음 다른 영역으로 이동한다. 이 장비는 Wi-Fi 네트워크에 가까워지자 각각의 비중첩 802.11b/g 채널들(1, 6, 11)에서 10%나 되는 처리량 감소를 유발했다. 하지만 장비와 네트워크 사이의 거리가 50피트만 되어도 간섭은 무시할 수 있는 수준으로 줄어든다.
최대 802.11b/g 성능이 그다지 중요하지 않은 조직이라면 디지털 2.4GHz 휴대폰이 좋을 것이다. 이들의 간섭 가능성은 얼마 되지 않으며, 보통 예측 가능하기 때문이다. 하지만 Wi-Fi 네트워크를 사용하고 있다면 이들을 추천하고 싶지 않다. 802.11b/g 네트워크와 휴대폰간에 어떠한 간섭도 원치 않는다면 예전의 900MHz를 사용하는 쪽을 고려해 보라.
아니면 우리가 테스트한 파나소닉 제품과 같은 새로운 5.8GHz 디지털 휴대폰을 사용할 수도 있다. 파나소닉은 전화기가 802.11b/g와 간섭되지 않는다고 약속하고 있지만, 이것이 5GHz 범위의 UNI 1-3 대역을 사용하는 802.11 무선랜과 상호작동을 하는지 여부를 알고 싶었다. 이 전화기로 간섭을 받을 유일한 채널이 UNI 3 대역에 있을 것인데, 그 이유는 이 전화기가 가장 높은 ISM 대역의 5.725~5.850GHz에서 FHSS를 이용해 전송하기 때문이다.
우리는 시스코 1200 시리즈 AP에서 시스코의 RM21 802.11a 무선 업그레이드를 이용해 전화기가 작업처리량에 미치는 영향을 테스트했다. 다른 테스트에서와 마찬가지로 AP와 클라이언트는 움직이지 않게 했으며, 5/50/100/150 피트 거리로 휴대폰을 이동시켰다. 가장 작업처리량 감소가 컸던 것은 채널 153, 157 및 161에서였는데, 이들은 UNI-3과 ISM 대역이 중첩되는 영역에 포함돼 있다. 평균 작업처리량은 약 10%밖에 떨어지지 않았지만, UNI-3 채널에서는 802.11a 네트워크와 함께 이 전화기를 사용하지 않는 편이 좋겠다.
휴대폰의 간섭을 관리하는 데는 몇 가지 간단한 법칙이 있다. 802.11b/g 무선 네트워크를 돌리고 있다면 5.8GHz 휴대폰을 사용하라. 802.11a 무선 네트워크를 돌리고 있다면 2.4GHz 휴대폰을 사용하라. 그리고 802.11a/b/g 무선 네트워크를 배치하고 있다면 5.8GHz 휴대폰을 사용하고, 153에서 161 채널에서는 멀리 떨어져 있으라.

코 채널 간섭
같은 채널이나, 심지어 같은 스펙트럼에서 운영되는 다른 무선랜도 무선 네트워크와 간섭 현상을 일으킬 수 있다. 이러한 간섭을 코 채널(co-channel) 간섭이라고 하는데, 이것은 주파수 재활용으로 인해 야기되며, 802.11b/g 네트워크에서 가장 흔히 볼 수 있다. 802.11b/g 표준은 세 개의 비중첩 채널만을 허용하기 때문에, 세 개 이상의 AP가 필요할 때는 한 건물 안에서 주파수가 재활용될 수 있다. AP들간에 안전 거리를 유지할 수 있다고 하더라도 이웃 회사나 가정, 혹은 심지어 직원이 사용하는 불량 AP에서 오는 코 채널 간섭으로 무선랜의 성능이 떨어질 수 있다.
코 채널 간섭을 시뮬레이팅하기 위해 우리는 같은 802.11b/g 채널에 두 개의 시스코 1200 AP를 구성하고, 장비가 서로 5/50/100/150 피트 떨어져 있을 때 작업처리량 테스트를 실시했다. 평균적으로 작업처리량은 33%가 감소했으며, 150피트에서는 25%까지 떨어졌다. 일단 간섭하는 AP를 범위 밖으로 이동시키자 원래 AP의 작업처리량은 최대 수준으로 복귀했다.
또한 802.11b/g 스펙트럼에 있는 중첩 채널들간에도 코 채널 간섭이 있을 수 있다. 예를 들어 채널 1은 24.01GHz와 24.23GHz 사이에서 운영되며, 채널 2는 24.06GHz에서 24.28GHz를 사용한다. 이는 곧 17MHz가 두 채널 모두에서 사용된다는 뜻이다. 어떤 주어진 주파수에서는 단 하나의 장비만 송신이 가능하기 때문에, 이들은 대역폭의 77%를 효과적으로 공유하며, 이는 곧 무선랜 성능을 급격히 떨어뜨린다.
중첩 채널 간섭의 효과를 직접 보기 위해 우리는 랩에 두 개의 AP를 배치하고, 하나는 일관된 채널(11)에서 유지하면서 간섭 AP의 채널을 변화시켰다(1에서 11까지). 원래 AP에서의 작업처리량 감소를 측정함으로써 중첩이 미치는 영향을 확인할 수 있었다. 가장 크게 작업처리량이 떨어진 곳은 채널 7에서 채널 11 사이였으며 그 폭은 평균 40% 수준이었다. 비중첩 채널인 1에서 6까지는 감소폭이 평균 20%였다.
채널 1에서 6까지가 채널 11에서는 비중첩 채널로 표시되긴 하지만, 사이드 로우브(side lobes: 의도하지 않은 주파수로 출력이 누출되는 현상)라고 불리는 RF 현상 때문에 최소한의 간섭은 각오해야 한다. 하지만 거리가 더 멀어지면 이것도 제거가 된다.
무선랜에 간섭을 일으키는 많은 장비들이 있지만, 인접한 무선랜이야 말로 가장 간과되기 쉬운 범인이다. 무선랜 장비가 운영되는 주파수는 귀중하고 한정적이기 때문에, 아키텍처와 무선 장비를 신중하고 계획하고 배치해야 간섭의 위험을 피할 수 있다.
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