Wireless Components

무선 네트워크는 유선 네트워크로 연결되는 게이트웨이를 제공하는 '액세스 포인트(AP)'(또는 '무선 액세스 포인트(WAP)')와, 무선 클라이언트 PC와 AP 사이의 연결을 제공하는 '무선 로컬 영역 네트워크 어댑터(WLAN 어댑터' 또는 간단히 '무선 어댑터')를 사용합니다.

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'무선 라우터'는 액세스 포인트와 라우터를 결합한 제품으로, 가정이나 SOHO(소규모 사무실/가정 사무실) 네트워크에 적합합니다. 대부분의 무선 라우터에는 여러 개의 이더넷 허브나 스위치 포트가 포함되어 있어 유선 이더넷 어댑터를 라우터에 연결할 수 있는 올인원 솔루션을 제공합니다. 라우터는 외부 침입으로부터 네트워크를 보호하고, 무선 AP는 무선 클라이언트를 호스팅하며, 이더넷 허브나 스위치 포트는 유선 PC를 연결할 수 있는 공간을 제공합니다. 무선 라우터는 단일 목적 구성 요소보다 가격이 조금 더 비쌀 뿐이라 매우 인기가 높습니다. 저희는 D-Link DI-624 무선 라우터를 사용하여 SOHO 네트워크를 관리하고 있습니다.

Jim Cooley의 조언

많은 케이블/DSL 모뎀은 이제 USB 출력 잭만 제공되어 WAP/라우터에 연결하기 어렵습니다. 이더넷 잭을 제공하는 모뎀으로 교체하거나, 일부 케이블/DSL 공급업체에서 제공하는 다양한 모뎀 중에서 선택해야 할 수도 있습니다. 공급업체가 선택권을 제공한다면 이더넷 잭이 포함된 모뎀을 요청하세요.

AP는 유선 네트워크(또는 케이블/DSL 모뎀에 직접) 연결되며 여러 무선 어댑터에 무선 링크를 동시에 제공할 수 있습니다. 일반적인 AP는 32개 또는 64개의 무선 어댑터를 동시에 연결할 수 있습니다. AP에 연결된 모든 무선 어댑터는 해당 AP가 제공하는 무선 대역폭을 공유합니다. 예를 들어, AP가 54 Mb/s의 무선 대역폭을 제공하는 경우, 각 어댑터의 최대 개별 대역폭이 54 Mb/s 이상이더라도 연결된 모든 무선 어댑터가 54 Mb/s를 공유하게 됩니다.

특정 순간에 하나의 무선 어댑터만 데이터를 전송하는 경우, 해당 어댑터가 사용 가능한 전체 대역폭을 모두 얻습니다. 여러 어댑터가 동시에 데이터를 전송하는 경우, 사용 가능한 대역폭이 그들 사이에서 공유됩니다. 따라서 특정 어댑터에 사용할 수 있는 순간 대역폭은 그 순간 대역폭을 사용하는 다른 어댑터가 몇 대인지, 그리고 그들이 얼마만큼의 대역폭을 사용하고 있는지에 따라 동적으로 변합니다.

공유하는 것은 좋지 않습니다

대역폭 공유는 무선 네트워킹이 실시간 고대역폭 통신이 필요한 비디오 스트리밍과 같은 애플리케이션에는 적합하지 않을 수 있음을 의미합니다. 현대 무선 구성 요소의 대역폭은 이상적인 조건에서도 DVD 화질의 비디오를 스트리밍하기에 겨우 충분한 수준입니다. 하나 이상의 다른 무선 클라이언트가 대역폭을 사용하고 있다면 제공되는 비디오는 끊김 현상이 발생할 것입니다. 이러한 이유로 비디오를 위한 유선 네트워킹을 사용하거나, 전용 또는 802.11a 무선 네트워킹 연결을 사용하는 것을 항상 권장합니다.

무선 네트워크는 하나 또는 여러 개의 AP를 가질 수 있습니다. 대부분의 가정이나 SOHO 네트워크는 하나의 AP로도 충분하지만, 두 번째 AP를 사용하면 추가적인 영역 커버리지가 제공되고, 더 많은 무선 어댑터가 네트워크에 동시에 연결될 수 있으며, 추가적인 공유 대역폭을 제공합니다. 예를 들어, 하나의 AP는 특히 석재, 강철 스터드, 두꺼운 회반죽 벽 또는 전파를 차단하는 기타 재료로 지어진 대형 주택을 커버하기에 범위가 부족할 수 있습니다. 32개 또는 64개로 제한된 무선 어댑터 연결 수가 가정이나 SOHO 환경에서 문제가 될 것이라고는 생각하기 어렵지만, 제한된 공유 대역폭은 문제가 될 수 있습니다.

첫 번째 AP와 어느 정도 거리를 두고 두 번째 AP를 추가하면 커버리지 영역이 확장되고 무선 클라이언트 간에 공유할 수 있는 대역폭이 두 배가 됩니다. 위치에 따라 일부 무선 어댑터는 두 AP의 범위 내에 있을 수 있고, 다른 어댑터는 둘 중 하나 또는 다른 AP의 범위 내에만 있을 수 있습니다. 무선 네트워크가 올바르게 구성되면 클라이언트 무선 어댑터는 사용자 개입 없이 사용 가능한 AP에 투명하게 연결됩니다. 예를 들어 클라이언트가 이동 중이라면, 방에서 방으로 노트북 컴퓨터를 옮길 때 클라이언트가 커버리지 영역 내에서 이동함에 따라 연결이 한 AP에서 다음 AP로 자동으로 전환됩니다.

그림 14-2는 가정이나 소규모 사업용으로 제작된 일반적인 AP를 보여줍니다. D-Link DWL-2100AP 모델인 이 AP는 대부분의 무선 기기에서 사용하는 범용 저이득 무지향성 "러버 덕(rubber duck)" 안테나를 사용합니다. 이러한 안테나용 마운트는 신호 강도를 극대화하고 커버리지 영역을 최적화하기 위해 안테나를 3차원 모두에서 방향을 잡을 수 있게 합니다. 일부 AP는 안테나가 영구적으로 부착되어 있습니다. 이 모델을 포함한 다른 모델은 외부 안테나를 위한 소켓을 제공합니다. 옥외 설치에 적합한 모델, 표준 러버 덕 안테나보다 더 높은 이득을 제공하는 모델, 고지향성 모델 등 다양한 외부 안테나가 제공됩니다.

그림 14-2: 일반적인 AP인 D-Link DWL-2100AP

클라이언트는 무선 어댑터를 사용하여 무선 네트워크에 연결하며, 이는 유선 네트워크에서 사용하는 표준 이더넷 어댑터와 기능적으로 유사합니다. 무선 어댑터는 PCI(데스크톱 시스템용), 'CardBus'(노트북용), 'PCMCIA(People Can't Memorize Computer Industry Acronyms) 카드 어댑터(구형 노트북 및 휴대용 기기용), USB(모든 시스템용)를 포함한 다양한 인터페이스로 제공됩니다. AP와 마찬가지로 PCI 및 USB 무선 어댑터는 일반적으로 외부 고이득 또는 지향성 안테나로 교체할 수 있는 저이득 무지향성 러버 덕 안테나가 함께 제공됩니다. 그림 14-3은 일반적인 PCI 무선 어댑터인 D-Link AirPlus ExtremeG DWL-G520을 보여줍니다. 그림 14-4에 표시된 D-Link DWL-G650과 같은 CardBus 무선 어댑터는 내부 저이득 무지향성 안테나를 가지고 있으며 외부 안테나를 사용할 수 있는 기능은 없습니다. 그러나 일부 Proxim Orinoco 카드와 같은 특정 모델의 CardBus(또는 PCMCIA) 어댑터에는 외부 안테나 포트가 포함되어 있습니다.

그림 14-3: 일반적인 PCI 무선 어댑터인 D-Link DWL-G520

그림 14-4: 일반적인 CardBus 무선 카드인 D-Link DWL-G650

무선 구성 요소 상호 운용성

AP와 무선 어댑터는 하나 이상의 802.11 표준을 지원하며 독점 프로토콜도 지원할 수 있습니다. 서로 다른 회사의 표준 기반 AP와 무선 어댑터는 사소한 예외를 제외하고 일반적으로 상호 운용이 잘 됩니다. 예를 들어, 두 제품이 모두 동일한 표준이나 표준들을 위해 설계되었다면 일반적으로 NETGEAR 또는 무선 어댑터로 D-Link AP에 연결할 수 있으며 그 반대도 가능합니다. 일부 AP와 무선 어댑터는 단일 표준(예: 802.11g 또는 802.11a)이며, 다른 AP와 무선 클라이언트는 다중 표준(예: 802.11a/b/g)을 지원합니다.

일부 무선 공급업체, 특히 기업에 집중하는 업체들은 아직 표준으로 비준되지 않았거나 결코 비준되지 않을 수도 있는 독점적인 기능을 추가하여 표준화 과정을 예측합니다. 이러한 향상된 제품은 추가된 기능 때문에 기업에 매력적이며 일반적으로 표준 기반 제품과 상호 운용될 수 있지만, 일반적으로 최소 공통 분모 수준에서만 가능합니다. 예를 들어 Belkin은 "Pre-N" AP 및 무선 어댑터라고 불리는 제품을 도입하여 떠오르는 802.11n 표준을 앞질렀습니다. 이러한 Pre-N 제품은 완성되었을 때 802.11n 표준과 호환될지 아닐지 알 수 없지만 함께 사용하면 더 빠른 속도와 더 긴 범위를 제공합니다. 하지만 802.11g 또는 이전 구성 요소와 함께 사용하면 표준 구성 요소처럼 작동합니다.

일반적으로 필요한 수준의 기능을 제공하기 위해 독점 확장 기능에 의존하는 무선 구성 요소는 피하는 것을 권장합니다. 현재의 표준 기반 무선 구성 요소는 가정이나 소규모 기업 환경에 적절한 보안과 관리성을 제공합니다.

무선 연결의 범위는 속도, 간섭 양, 신호 경로의 장애물, 사용된 안테나 유형 등 여러 요인에 따라 달라집니다. 모든 조건이 동일하다면 연결 범위는 송신기가 얼마나 강력한지, 수신기가 얼마나 민감한지에 의해 결정됩니다. 무선 구성 요소의 브랜드와 모델마다 이 두 가지 측면에서 크게 다를 수 있습니다.

무선 네트워킹 구성 요소의 송신기 전력은 일반적으로 'dBm' 단위로 표시되며 0 dBm(1밀리와트(mW)로 정의됨)에서 30 dBm(1,000 mW를 약간 넘음)까지 범위가 지정될 수 있습니다. 약 3 dBm의 증가는 송신 전력이 두 배가 되거나 절반이 되는 것과 대응됩니다. 예를 들어, 3 dBm의 출력은 약 2 mW에 해당합니다. 10 dBm의 증가는 송신기 전력을 10배 증가시키거나 감소시키는 것과 대응됩니다. 예를 들어, 10 dBm의 출력은 약 10 mW, 20 dBm은 약 100 mW, 30 dBm은 약 1,000 mW입니다. 다른 모든 조건이 동일할 때 전력 출력을 높이면 범위와 전송 속도가 증가합니다.

무선 기기는 고정된 송신 전력을 사용하거나, 펌웨어 제어하에 송신 전력을 동적으로 설정하거나, 송신 전력을 수동으로 설정할 수 있습니다. 필요한 송신 전력의 양은 기기 간의 거리, 수신기의 감도, 링크의 데이터 속도, 신호 경로의 장애물 양 및 기타 요인에 따라 다릅니다. 일반적으로 기기 간의 거리가 멀고 데이터 속도가 높을수록 더 많은 송신 전력이 필요합니다.

모든 기기가 항상 최대 송신 전력을 사용하는 것이 가장 좋다고 생각할 수 있지만 높은 전력이 항상 바람직한 것은 아닙니다. 필요한 것보다 더 많은 전력을 사용한다고 해서 무선 링크의 속도나 품질이 향상되지는 않습니다. 이는 단순히 주변 환경에 불필요한 RF(무선 주파수)를 도입하여, 그렇지 않으면 충돌 없이 동일한 채널을 사용할 수 있었을 다른 무선 기기를 방해할 수 있습니다.

따라서 일부 무선 기기의 펌웨어는 송신기 전력을 포함하여 다른 무선 기기와 링크 특성을 협상하도록 프로그래밍되어, 최소 필요 전력 수준에서 최적의 연결을 설정합니다. 이 협상은 매우 낮은 데이터 속도에서 수행될 수 있으므로 기기 간의 초기 접촉은 낮은 전력에서 발생할 수 있습니다. 각 기기는 자신이 지원하는 가장 빠른 링크 속도를 포함하여 자신의 기능에 대해 상대방에게 알립니다. 그런 다음 기기는 가장 높은 공통 데이터 속도를 지원하는 데 필요한 최소 수준까지 송신 전력을 높입니다. 최대 가용 송신기 전력이 가장 높은 공통 데이터 속도를 지원하기에 부족한 경우, 더 낮은 데이터 속도로 되돌아가고 그 낮은 데이터 속도를 지원하는 데 필요한 전력 수준을 사용합니다.

다른 무선 기기는 보통 몇 mW에서 최대 100~200 mW 범위 내에서 송신 전력을 수동으로 설정할 수 있습니다. 종종 출력 전력은 숫자로 표시되지 않고 대신 이름(Full, Half, Quarter, Eighth 등)으로 지정되거나, 출력 전력을 절반으로 줄이는 3 dB 단계의 시리즈로 감소시키는 옵션이 있는 최대 출력 전력으로 표시됩니다. 또 다른 무선 기기는 송신 전력을 조정할 수 있는 기능이 전혀 없으며 대신 약 30 mW 정도의 고정 송신 전력을 사용합니다.

송신기 전력의 반대 측면은 수신기 감도입니다. 다른 모든 조건이 동일할 때, 감도가 높은 수신기는 감도가 낮은 수신기보다 더 약한 신호로도 연결을 유지할 수 있습니다. 감도가 좋은 수신기는 강력한 송신기만큼이나 중요합니다. 신호 강도는 송신기로부터 거리가 멀어질수록 빠르게 감소하고 더 높은 데이터 속도에는 더 강한 신호가 필요하기 때문입니다.

범위가 중요한 무선 네트워크를 구축하는 경우, 특히 신호 경로가 방해를 받는다면 고려 중인 구성 요소의 수신기 감도에 주의를 기울이는 것이 좋습니다. 예를 들어 D-Link DWL-2100AP는 뛰어난 수신기 감도를 제공합니다. 저렴하고 이름 없는 구성 요소는 실제 수신기 감도가 D-Link 모델보다 10 dBm 낮을 수 있습니다(싸구려 AP에 대한 문서에서는 인정하지 않겠지만 현실적인 이야기입니다). 이는 D-Link AP가 54 Mb/s 링크를 유지하기 위한 최대 범위에 있을 때 저렴한 AP는 24 또는 36 Mb/s 링크만 유지할 수 있음을 의미합니다. 더 나쁜 것은 D-Link AP가 36 Mb/s 링크를 지원하기 위한 최대 범위에 있을 때, 저렴한 AP는 6 또는 9 Mb/s 링크만 유지할 수 있을 수 있다는 점입니다.

대부분의 주류 무선 구성 요소는 일반적으로 무지향성이라고 설명되는 표준 "러버 덕" 안테나와 함께 제공됩니다. 어느 정도는 사실이지만 표준 안테나는 주로 하나의 평면에서 무지향성으로 방사합니다. 예를 들어 그림 14-5와 같이 안테나를 수직(수평면에 대해 90°)으로 배치하면 방사 패턴은 수평으로 모든 방향으로 확장되는 도넛 모양과 유사합니다. 예를 들어 이 AP가 집의 한 층에 설치되면 커버리지 영역은 같은 층의 모든 방을 포함할 수 있지만, 위층과 아래층에 있는 방은 약한 신호를 받게 됩니다.

그림 14-5: 수평 커버리지를 최대화하기 위해 수직으로 배치된 안테나

안테나 방향은 커버리지 영역에 큰 영향을 미치므로 대부분의 안테나 마운트는 안테나를 모든 방향으로 회전할 수 있도록 허용합니다. 예를 들어 그림 14-6은 이전 이미지와 동일한 수직 평면에 있지만 수평면에 대해 45°로 방향이 잡힌 안테나를 보여줍니다. 안테나가 이렇게 배치되면 AP는 위치한 층에서 더 작은 커버리지 영역을 제공하며, AP 오른쪽 위에 있는 층 부분에 추가 커버리지를 제공하고 AP 왼쪽 아래에 있는 층 부분에 추가 커버리지를 제공합니다.

그림 14-6: 수평 커버리지의 희생을 감수하고 추가 수직 커버리지를 제공하기 위해 기울어진 안테나

마찬가지로 그림 14-7은 첫 번째 이미지에 대해 수평 및 수직 평면 모두에서 45° 기울어진 안테나를 보여줍니다. 안테나가 이렇게 배치되면 AP는 위치한 층에서 어느 정도 수평 커버리지를 제공하며, AP 앞쪽 오른쪽에 있는 위층 부분에 추가 커버리지를 제공하고 AP 뒤쪽 왼쪽에 있는 아래층 부분에 추가 커버리지를 제공합니다.

그림 14-7: 수평 및 수직 좌우 커버리지의 희생을 감수하고 추가 전후 수직 커버리지를 제공하기 위해 기울어진 안테나

AP 안테나 방향은 커버리지 영역에 큰 영향을 미칩니다. 안테나 방향을 몇 도만 변경해도 커버리지 영역 전체의 신호 강도에 큰 차이가 발생하여 특정 영역에는 이득이 되지만 다른 영역에는 손해가 될 수 있습니다. 또한 장애물은 안테나 방향이 다를 때 반드시 동일하게 방해하는 것은 아닙니다. 무선 네트워크를 설치할 때는 단순히 AP 안테나를 수직으로 배치하고 행운을 빌지 마십시오. 안테나 방향을 조정하며 이것이 전체 커버리지 영역의 신호 강도에 어떤 영향을 미치는지 살펴보는 데 시간을 할애하십시오. 무선 어댑터가 장착된 노트북을 사용하여 무선 어댑터와 함께 제공되는 사이트 조사 소프트웨어 또는 Network Stumbler(http://www.stumbler.net)와 같은 패키지를 실행하여 커버리지 영역을 최적화하십시오.

무질서하고 거친 2.4 GHz 대역

대부분의 무선 형태는 2.4 GHz 대역을 사용하는데, 이는 비면허 대역이며 누구나 자유롭게 사용할 수 있습니다. 무선 구성 요소는 이 대역을 전자레인지부터 베이비 모니터, 무선 전화기, 무선 보안 시스템, 차고 문 개폐기까지 수백만 개의 다른 전자 구성 요소와 공유해야 하므로 간섭이 매우 많습니다.

이 사실은 Robert가 Super G 무선 어댑터 구성 유틸리티의 화면 캡처를 찍기 위해 노트북 컴퓨터를 사용하고 있을 때 뼈저리게 느껴졌습니다. Barbara가 전자레인지를 켜기 전까지는 신호 품질과 데이터 속도가 최고였습니다. D-Link 무선 어댑터와 AP는 연결을 유지했지만 신호 품질과 데이터 속도는 곤두박질쳤습니다. 마치 누군가 방해 전파를 켠 것 같았는데, 물론 실제로 일어난 일이 바로 그것이었습니다.

무선 네트워킹을 사용한다면 스펙트럼 충돌을 해결하기 위해 타협할 준비를 하십시오. 2.4 GHz 무선 전화기를 900 MHz 또는 5.8 GHz 모델로 교체하는 등 다른 전자 장비 일부를 교체해야 할 수도 있습니다.

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