상위 문서: Wireless and Mobile Networks
개요
셀룰러 네트워크(Cellular network)는 WiFi의 AP에 접속할 수 없지만, 무선 인터넷에 접속하고자 하는 수요를 충족시키기 위해 등장하였다. 이를 위해서 셀룰러 전화망이 전 세계 많은 지역에서 널리 보급되어 있는 상황에서, 셀룰러 네트워크를 확장하여 음성 통신뿐 아니라 무선 인터넷 접속까지 지원하도록 만들었다. 이를 통해, 합리적으로 높은 속도를 제공하고 모빌리티(moblity)을 지원하여, 예를 들어 버스나 기차를 타고 이동하면서도 TCP 세션을 유지한다.
1G/2G network architecture
1G는 미국의 1세대 아날로그(analog) 음성 시스템으로, 아날로그를 기반으로 하기 때문에 보안성/음성 품질/배터리 수명 등에서 매우 낮은 퀄리티를 보여주었다.
따라서 이를 대체하기 위해서 2G 기반의 보이스(voice) 네트워크 아키텍쳐가 개발되었으며, 비로소 음성 통화가 디지털 방식으로 전환되었다. 이는 BS, BSC, MSC gateway MSC로 구성된다. 위에서 설명했듯이, BS는 사용자와 직접 통신하고, BSC는 여러 BS를 제어하며, MSC는 음성 연결과 스위칭을 담당하며, gateway MSC는 공중전화망 연결 지점으로 사용된다. 이때 2G는 FDM/TDM 결함 시스템을 사용한다. 이때 FDM과 TDM을 통해서 2G가 구현되는 것은 아래와 같이 구현된다:
- 순수 FDM: 채널을 여러 개의 주파수 대역으로 나누고, 각 대역이 하나의 통화에 할당된다.
- 순수 TDM: 시간을 프레임 단위로 나눈 뒤, 각 프레임을 다시 슬롯 단위로 분할한다. 각 통화 연결은 프레임 내의 특정 슬롯을 사용한다.
따라서 FDM/TDM 결합 시스템에서는 채널을 여러 개의 주파수 대역으로 나눈 뒤, 각 대역 내에서 시간을 프레임과 슬롯 단위로 나눈다. 즉, 채널이 F개의 대역폭으로 나뉘고, 각 대역폭이 T개의 시간 슬롯을 가진다면, 전체 채널은 F x T개의 통화를 동시에 처리할 수 있다. Figure 1은 2G가 어떠한 방식으로 구성되어있는지에 대한 대략적인 개요도를 보여준다. 해당 figure에 나온 용어들은 아래와 같은 의미를 가진다[1]:
- 셀(cell):하나의 기지국이 커버하는 지리적인 영역을 의미한다.
- BS(base station)[2]: 이때 셀을 구성하기 위해서 사용되며, 해당 셀 내의 모바일 단말들로 부터의 신호를 전송하고 수신하는 역할을 한다.[3]
- BSC(Base System Controller): 수십개의 BS를 관리한다.
- 사용자를 추적하고, BS 채널을 사용자에게 할당하는 등의 일들을 한다.
- MSC(Mobile Switching Center): 셀을 유선 전화망(Public telephone network)과 연결하며, 통화 연결(call setup)과 모빌리티를 관리한다.
- ISP는 여러 개의 MSC를 가지고 있으며, 그중 gateway MSC는 ISP의 셀룰러 네트워크를 더 큰 공중 전화망과 연결하는 역할을 한다.
- gateway MSC: 어떤 ISP는 여러 개의 MSC를 가지고 있는데, 그중 gateway MSC는 ISP의 셀룰러 네트워크를 더 큰 전화망과 연결하는 역할을 한다.