Wi-fi(와이파이) 어떻게 동작하는지 알아보기

Wi-fi: Wirless Fidelity의 줄임말로, 무선 인터넷 연결 기술을 의미합니다.

일반적으로 라우터(Router)와 같은 무선 네트워크 장치를 통해 인터넷에 접속할 수 있도록 해주는 기술입니다.

와이파이는 IEEE 802.11(정보처리기사에도 나온다.)표준을 기반으로 하며, 2.4GHz,및 5GHz 주파수를 사용하여 데이터를 전송합니다.

 

라고 정리되어있지만, 여기서 모르는 단어가 무더기로 속출합니다.

라우터(무선 네트워크 장치), IEEE 802.11 표준, 2.4GHz, 5GHz 주파수 등.

 

1. 라우터

라우터는 이렇게, 공유기처럼 생겼습니다, 라고 하지만 익히 들어본 공유기, 라우터, 허브, 스위치 네 장비들은 네트워크를 구축하는데 쓰이는 장비이고 사실 다들 비슷하게 생겨선 기능이 조금씩 다릅니다(네트워크 장비 알아보기→)

짧게 요약하자면, 라우터는 네트워크가 인터넷(전세계)에 접속할 수 있도록 하는 장치로, 통신 신호들의 경로를 지정해주는 장치입니다. "Route(경로) + er(를 만들어주는)"

 

집에서의 예시로 설명해보겠습니다.

1. ISP(Internet Service Provider: KT, SK, LG와 같은 인터넷 서비스 제공업체)로부터 유선(광케이블, DSL 등)으로 인터넷 신호를 모뎀으로 공급받습니다.
2. 0, 1의 빛 신호를 모뎀(보통 KT 셋톱박스 등이 이런 역할을 합니다.)에서 디지털 전기신호(Ethernet 신호)로 변환합니다.(해당 내용은 OSI 7계층 알아보기→ 에서 자세히 다룹니다.)
3. 모뎀과 연결된 공유기(혹은 셋톱박스에 포함된 공유기 기능을 통해)가 이 인터넷 신호를 이용해 무선신호(2.4GHz/5GHz)를 생성합니다.
   → 해당 디지털 전기신호에는 정해진 규칙(IEEE 802.11 표준, DIX 2.0 등)에 따라 목적지가 정해져 있습니다. 연결된 스마트폰이나 노트북 등이 이에 해당되는데, 이곳으로 데이터를 보내기 위해 아날로그 전파(무선 주파수, RF 신호)로 데이터를 변환하는 변조(Modulation)과정을 거칩니다(이 때도 OFDM, QAM 등 다양한 데이터 압중 방식이 있습니다.).

이렇게 무선신호를 마구마구 뿌리고 있으면, 스마트폰, 노트북 등은 이 신호를 어떻게 잡아 사용할까요?

 

2. IEEE 802.11와 2.4GHz, 5GHz

무선랜, 와이파이(Wi-Fi)라고 부르는 무선 근거리 통신망 또는, 무선 네트워크에 사용되는 표준 규격으로, IEEE의 LAN/MAN 표준 위원회(IEEE 802)의 11번째 워킹 그룹에서 개발된 표준 기술임을 의미합니다.

즉, '전세계 기기들의 무선통신을 위해 디지털신호에 OSI 7계층 표준을 따를 때, 헤더는 어떻게 어떻게 구성해서 목적지/송신지를 어떻게 표기해서 우리 모두 이 규칙을 따릅시다!' 같은 의미로 알고있으면 이해하기 쉬울 것 같습니다.

 

이 규칙에 따라 2.4GHz 대역 전체 범위 2.400GHz ~ 2.4835GHz중 Wi-Fi는 (2.412GHz ~ 2.472GHz)범위를 따르기로 정한 것이고, 5GHz 역시 (5.180GHz ~ 5.825GHz)범위를 따르기로 정한 것입니다.

1. 공유기(A)가 설정된 규칙을 통해 선언합니다 → "저는 2.437GHz(6번채널)에서 Wi-Fi 신호를 쏘겠습니다 !"
   2.4GHz 내에서도 채널이라는게 존재하는데 보통 (1, 6, 11)채널이 사용됩니다. 0.005GHz단위로 채널이 바뀝니다.
   2.412(1채널) 2.417(2채널) ... 2.437(6채널) ... 2.472(11채널)
   이 때, 공유기는 SSID(네트워크 이름)을 함께 브로드캐스팅(전체송출) 합니다.
2. 스마트폰(B)의 Wi-Fi 모듈은 2.45GHz 대역에서 모든 채널을 스캔합니다.
   이 때, 와이파이 설정 목록에 스캔된 와이파이 목록이 주르륵 새로고침 되겠죠?
   (A의 iptime, B의 wi-fi, 204호 와이파이 ...)
   여기서 내가 원하는 와이파이를 선택하면, 이 SSID를 가진 Wi-Fi의 채널을 고정해 "이 신호만 받겠음!" 처리를 하는것입니다.
3. 이후에는 OSI 7계층을 기반으로 서로 정해진 프로토콜에 따라 데이터를 교환합니다.

이래서 스마트폰 Wi-Fi를 쓰지 않음에도 Wi-Fi기능을 켜두면 와이파이 모듈이 계속 2.4GHz 5GHz 대역을 스캔하느라 배터리가 빨리 닳는다고 이야기하나보다 !

 

 

(블루투스 작동법 알아보기→)