네트워크 기본개념 학습(#1) IPv6, TCP/IP, OFDMA, MIMO

ㆍTCP/IP란 무엇인가

- UDP는 신뢰성없고 IP없는 통신
- TCP/IP는 ack신호, 응답으로 핸드쉐이킹하여 IP주소에대한 경로설정한 후 신뢰성있는 통신을 수행

ㆍIPv4와 IPv6의 차이점은

- 확장성 보안성 패킷리스
- 확장성 : 주소가 32비트, 128비트
- 보안성 : IPv6에는 보안머시기가 있다
- 패킷리스 : 패킷길이가 더 짧아져 전송데이터 효율적

 

  *IPv6

    - 주소길이 128bits

    - IPv6패킷 구성 : 기본헤더(40Bytes)+  확장헤더

    - 기본헤더 구성 : 8bytes(헤더정보) + 128bits(출발지주소) + 128bits(도착지주소) = 40bytes(고정)

 

 

ㆍ IPv4와 비교되는 헤더정보

  - [★new]Flow Label (24bits)

    : 패킷의 특성그룹을 Flow라고 함. 동일한 Flow의 패킷을 그룹지어 취급할 수 있음. ex) 특정 라우터에 특정 목적성의 패킷들을 관리하여 동일하게 취급

 

  - [명칭변경]Traffic class

    : 패킷 처리 우선순위 값을 정의 (IPv4에서는 Type of Service의 개념이 있었음)

 

  - [없어짐]헤더길이값이 없어짐

    : 기본헤더길이가 고정이고 확장헤더만 변경점이기에 사라짐

  - 패킷분할을 위한 패킷들이 확장패킷에 포함됨(필수가 아니게됨)

 

  - [★없어짐]Checksum필드 제거

    : 헤더에러검출기능 제거. 패킷 에러에 대해 상관하지 않는다.

  - [구조 변경]프로토콜 필드를 확장패킷에 포함 → 유연성을 부여함

    * 유연성 HOW  : Next Header필드가 기본헤더에 포함(8bits)되고, Next Header가 확장헤더의 프로토콜 해당하는 코드값을 저장하여 참조할 수 있게 함.(각 코드에서도 Next Header를 포함한다)

 

 

 

ㆍ주파수, 각속도, 대역폭

- 주파수는 초당 진동수. 높을수록 고속, 수반하는 데이터양 증가
- 대역폭은 최대진동수와 최소진동수의 차이만큼. 대역폭이 넓을수록 수반할수있는 데이터양 증가.

 

* 주파수(f) = 초당 진동수(Hz) = 1/T(주기 역수)

  주파수(ω) = 초당 각속도(rad/s) = 2πf = 2π/T

* 주파수 = 속도 / 주기(파장)

 

ㆍmmWave

- 주기가 10mm이하인 파형. 주파수는 30Ghz쯤 된다.

 → 주기 x 주파수 = 초당 속도

 → 10mm x 주파수 = 0.01m x 주파수 = 빛의속도 = 3 x 10^8m.    주파수 = 빛의속도 x 100
구하는 공식은 빛의속도/주파수가 주기이기 때문에 빛의속도에 100을 곱하면 주파수인 30Ghz가 도출됨.
mmWave는 24Ghz에서 100Ghz쯤을 의미.

ㆍ1G to 5G

- Multiple Access(MA): 다수 입력 Signal을 하나의 경로(link)에서 나누어진 경로로 전송

cf) Multiplexing: 다수 입력 Signal을 합쳐 하나의 Output 도출 (다수pipe → 단일pipe / 단일매체) 

 

→ [1G] FDMA : Frequency Division MA

→ [2G] TDMA : Time Division MA

→ [2~2.5G] CDMA : Code Division MA

→ [3G] WCDMA : Wide Code Division MA

  :  대용량 미디어 전송필요성에 따라 변경 필요성 생김 → 대용량 신호 전송과정에서 Reflect, Diffracted 과정에서 손실이 커짐

 

→ [4G] OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing

→ [4G] OFDMA : Orthogonal Frequency Division Multiple Access ( 주파수대역 유동적으로 할당 )

  :  FDMA의 고도화.

  - 수많은 subcarrier로 나누어 대용량데이터를 전송할수있음.

     (how? 특정 시점에 Peak신호는 하나, 나머지 신호는 전부 0이 되도록 파형을 구성함)

  - 신호(subcarrier)간의 주파수간격(space/Peak to Peak)을 15kHz로 고정 (guard band가 필요없다)

※ PAPR(Peak to Average Power Ratio : Peak신호가 평균신호에 비해 너무 크기에 전력문제 발생) Issue로 인해 기지국 Power로 인해 DL에서 사용 가능하지만 Hadnset의 UL에서는 사용 불가. UL은 Multiple Subcarriers RB, DL은 Single Subcarriers RB

 

→ [5G] OFDMA

  :  신호간 주파수간격이 자유롭다.

  - 주파수간격이 좁을수록 → URLLC(고신뢰,저지연), 초연결성 상승

  - 주파수간격이 넓을수록 → 커버리지 넓음

※ PAPR Issue 해결 : Signal Clipping + Companding(Compressing, Expanding) 넓은 신호세기 간격을 압축하여 전력효율성 높일 수 있음

 

 

 

ㆍ5G MIMO

- 주파수 대역폭은 한정적. 대역폭을 더 늘릴 수 없으니 경로 갯수 늘림. (안테나갯수를 늘림)

→ 다중 안테나를 어떻게 할당해서 쓸건가 A신호를 보내고자 한다.

   1. Spacial multiplexing : A신호를 여러개로 쪼개서 여러 안테나의 각 경로로 나눠 전송. 속도↑ 커버리지↓
   2. Diversity : A신호를 여러안테나 경로에 중복해서 보낸다.(각 경로가 같은 신호를 송신). 속도변화X 통신신뢰성↑

* 5G에서 MIMO가 가능한 물리적 이유 : 주파수가 높아 안테나가 짧기때문. 작은공간에 MIMO로 안테나 구성.

- BeamForming
다수안테나가 MIMO기술로써 특정 대상단말에 송신하여 집중적으로 더 멀리 고용량의 신호를 송신

- SA / NSA
ㆍNW구조→ Core Network ▶▶▶▶▶ Radio Network
: 사용자정보 수반 역할 ▶▶▶▶▶ 주파수 전송 역할
ㆍLTE → EPC(MME-SPGW) ▶▶▶▶▶ eNB
ㆍ5G(SA) → NGC ▶▶▶▶▶ NR(NewRadio)
ㆍ5G(NSA) → EPC ▶▶▶▶▶ eNB + NR(NewRadio)

* NSA
CP(Control Plane) : EPC to eNB to NR 통신단 제어정보
UP(User Plane) : NR eNB EPC 자유로움 사용자단 정보
* NSA Option 3, 3a, 3x
: 3(EPC(core) → eNB(Radio)), 3a(EPC → NR 5G / eNB), 3x(EPC → NR 5G)
: 3x가 제일 많이 쓰임.

- ENDC : 4G 5G Radio network (eNB, NR Dual Connectivity)
- CA(Carrier Aggregation)
- 5G NSA Pcell, Scell : 유저가 4G Scell에 연결되어도 Scell이 NR이라면 5G사용중인 개념임.

- DSS : Dynamic Spectrum Sharing
: 이미 구축된 low spectrum을 NR에서 동적으로 할당해 같이사용. 커버리지 넓힐수있고 점진적으로 5G대역을 넓히는 단계로 작용가능
- MBMS : Reference Signal을 동적으로 송신하기위한 DSS에서의 NR의 방식