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미래의 스마트 스페이스에서 LAN과 WLAN의 공존 방식

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자료제공/Arrow Electronics

Digitally connected signals-WLAN and LAN

스마트 스페이스의 인기가 커지면서 이러한 설비에 필요한 모든 인프라를 갖추도록 보장하는 것이 중요해질 것이므로 하나의 단일 네트워크 솔루션으로 하려 한다면 실패할 것입니다. 스마트 스페이스의 당면 과제는 무엇일까요? LAN과 WLAN이 함께 미래의 네트워크를 지원하게 될까요? 그리고 LAN 옵션을 위한 솔루션은 어떤 것이 있을까요?

스마트 스페이스가 당면한 문제

IoT 장치가 증가하고 있는 것은 확실하며, 머지 않아 전 세계에 IoT 장치가 200억 개가 될 것이지만 개별 센서마다 이점이 있어 함께 작동하는 여러 센서를 모은다면 큰 변화가 생길 것입니다. 예를 들어, 개별 IoT 온도 조절장치는 단일 실내 공간의 온도를 제어할 수 있지만 건물 전체의 환경 센서를 사용하면 실내 공간 사이의 공기 흐름, 공기의 질, 최적의 난방 방식을 파악할 수 있습니다.

그러나 이런 시스템을 만들려면 전력과 연결 기능이 모두 가능한 탄탄한 기본 인프라가 있어야 합니다. 엔지니어들은 다양한 옵션을 사용할 수 있는데 이런 옵션은 무선과 유선의 두 범주 중 하나에 들게 됩니다. 각 기술은 나름의 장단점이 있지만 엔지니어들이 한 기술만 선택해야 할 것입니다. 잘못 선택할 경우 향후 업그레이드에 비용이 많이 들거나 업그레이드 자체가 불가능할 수 있어 이런 결정을 쉽게 내려서는 안 됩니다.

케이블 문제

케이블은 시공과 운영이 비교적 간단해 일세기 이상 주요 통신 수단으로 사용되어 왔습니다. 케이블은 제조가 용이하기 때문에 단거리 통신에 케이블을 사용하면 비용 효과가 상당히 좋습니다. 장거리 케이블 설치에는 인건비가 많이 들지만 수천 킬로미터 거리로 메시지를 전송하는 데 필요한 인프라는 무선 인프라에 비해 구현하기가 쉽고 비용이 적게 듭니다.

그러나 케이블은 다양한 물리적 현상의 영향을 받기 때문에 고속 데이터 전송이 어렵습니다. 예를 들어, 고속 데이터 신호는 차동 꼬임 쌍선에 전적으로 의존하여 공통 모드 노이즈를 없애는데, 이러한 쌍선을 잘 맞추지 못할 경우 신호 무결성에 문제가 생길 수 있습니다. 설상가상으로 오래된 케이블은 최신 데이터 속도를 감당하지 못해 시스템을 업그레이드하려면 모든 데이터 케이블을 교체해야 할 수 있습니다. 예를 들어, 오래된 이더넷 케이블은 최대 100Mbps의 속도를 지원할 수 있지만 이런 케이블은 최신 1Gbps 연결에는 사용하지 못합니다.

케이블의 또 다른 당면 문제는 설치하기가 물리적으로 힘들어 케이블을 매립하거나 기둥을 세워 케이블을 공중에 달아야 할 경우 시추 장비가 필요합니다. 데이터 센터에도 대형 케이블 어셈블리와 라우팅 시스템이 필요한데 이 모두 설치와 보수가 매우 어렵습니다.

기술에 따라 전기 신호를 사용하는 케이블은 케이블당 장치 한 개만 지원할 수 있어 여러 장치에 연결하려면 추가 케이블이 필요할 수 있습니다. 물론 여러 장치를 단일 와이어에 연결할 수 있는 버스 프로토콜이 있지만 이렇게 배치하면 케이블 광역폭이 크게 감소합니다.

마지막으로 오래된 LAN 네트워크 대부분은 공격에 매우 취약합니다. 사용되는 인프라에 따라 다르겠지만 대부분의 LAN 네트워킹 기술은 기본적으로 자격 증명을 시행하지 않아 네트워크에 연결할 수 있는 장치는 모두 그 사용 권한이 있습니다. 이점 때문에 해커들이 아직 활발하게 사용되지 않고 있는 노출된 LAN 포트를 찾는 것입니다.

무선 기술에 생길 수 있는 문제

케이블과 달리 무선 솔루션은 실제로 채널 분리에 서로 다른 주파수를 사용할 수 있고, 지향성 안테나를 사용해 주파수가 같은 다른 빔에 간섭을 주지 않는 빔을 만들 수 있어 여러 문제를 해결할 수 있습니다.

따라서 케이블에 이렇게 많은 문제가 있다면 엔지니어들은 논리적으로 무선을 선택하는 것이 맞지 않을까요? 케이블이 문제가 될 수 있다면 무선 네트워크도 문제가 될 수 있습니다. 특히 5G가 도입되면서 많은 간섭 문제가 보고되었으며 주민들이 자신의 집 밖에 세워진 셀룰러 타워를 보면 부정적인 압박을 가했습니다.

우선, 무선 시스템에서 사용하는 무선 주파수에 따라 그 유효 범위가 결정되므로 주파수는 범위에 반비례합니다. 따라서 저주파 무선 시스템은 수십 킬로미터 떨어져도 통신할 수 있지만 고주파 무선 시스템은 단거리 통신만 가능합니다. 그러나 이와 동시에 전파의 광역폭(또는 초당 제공할 수 있는 데이터의 양)은 해당 주파수에 비례합니다. 따라서 장거리 통신은 광역폭이 적고 단거리 통신은 광역폭이 좋습니다.

이것이 문제가 되는 것을 잘 보여주는 예가 5G입니다. 4G보다 높은 주파수를 사용하면 훨씬 더 많은 광역폭을 사용할 수 있지만 주파수가 늘면 5G 범위가 상당히 좁아집니다. 따라서 더 많은 셀 기둥을 사용자 근처(즉, 주택 밖)에 세워야 합니다.

무선 네트워크에 생길 수 있는 또 다른 문제는 원격 공격에 취약하다는 것입니다. 이더넷 케이블은 물리적으로 접근해야 하지만 무선 네트워크는 원격으로 쉽게 공격할 수 있습니다. 설상가상으로 공격자들이 무선 패킷 스니퍼를 사용해 무선 네트워크의 트래픽을 모니터링할 수 있는데 트래픽이 끊길 경우 공격자가 장치와 전송 중인 데이터를 식별할 수 있습니다.

이와 동시에 무선 네트워크는 동시에 너무 많은 장치가 연결될 경우 정체될 수 있습니다. 셀룰러 네트워크는 동시에 수천 개의 연결을 처리하도록 설계되었기 때문에 Wi-Fi에 비해 정체에 덜 취약하지만 공용 주파수를 사용하는 홈 네트워크는 정체를 경험할 수 있습니다. 그리고 수천 개의 장치가 단일 액세스 포인트에 연결되어 있으면 지연이 급증할 수 있는데 실시간 성능을 요하는 시스템에는 피해를 일으킬 수 있습니다. 

leekh@seminet.co.kr
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