[네트워크] 무선이동 네트워크(4) - Cellular Network

이번 포스팅에서는 Cellular network에 대해서 살펴보겠습니다.

 

Cellular network의 구성 요소

Cellular network는 지역을 셀로 나눠서 셀 하나에 기지국을 하나 심어놓고, 그 셀에 속하는 사용자들에게 무선으로 네트워크에 접속할 수 있는 서비스를 제공하는 방식입니다. 

 여기서 Cell이란 작은 구역이라고 생각할 수 있습니다. 그리고 Cell에는 Base Station이 존재하고 mobile host가 Base Station(기지국)에 붙어있는 구조입니다. 

 

 각 Base Station은 MSC(Mobile Switching Center)와 연결되어있습니다. MSC는 Public Telephone Network와 연결되어, cell이 유선 네트워크와 연결하게끔 해줍니다.

 

 

 

Multiple access 기술

Cellular Network : the first hop

Cellular Network는 mobile과 Base Station 사이의 first hop에서만 무선으로 연결되어 있습니다.

 

 mobile과 Base Station이 radio 스펙트럼을 공유하는 기술은 크게 FDMA/TDMA 방식과 CDMA 방식으로 나뉩니다.

해당 방식은 지난 포스팅에서 다루었습니다.

 

 위 그림은 각각의 방식을 time과 frequency를 축으로 나눈 것인데, FDMA는 Frequncy, TDMA는 time, CDMA는 channel을 기준으로 서로 충돌하지 않는 것을 볼 수 있습니다.

 

 

 

Cellular network의 발전 과정

 Cellular는 위 방식으로 발전을 해왔습니다. 전송 속도를 기준으로 2G, 3G, 4G로 나뉘었습니다. 

 

multiple access 방식은 FDMA가 1G, TDMA가 2G, CDMA가 3G로 발전했습니다. 

 

 

세대별 네트워크 구조

3G (voice + data) network architecture

3G Cellular Network 의 구조입니다.

 

 host의 주변에는 많은 Base Station이 있고, 이 기지국들은 radio network controller를 통해 MSC와 연결되어 유선 네트워크와 연결됩니다.

 

 그리고 2G에서는 Telephone Network에만 연결되어 있었지만, 3G에서는 SGSN을 통해 Public Internet에 접속할 수 있게 되었습니다.

 

 여기서 Host가 생성한 IP 패킷이 Cellular Network를 지나갈때는, RNC, MSC, Gateway MSC, SGSN와 같은 Cellular 만의 프로토콜을 사용해 전달됩니다.

 

 

 

 

4G LTE network architecture

4세대 LTE가 되면서 telephone network와의 연결이 사라지고, Internet과의 연결만이 남아 사실상 인터넷 망이 되었습니다.

 

 그리고 GateWay(GW) 라는 것이 기지국에 추가되었습니다. S-GateWay, P-GateWay, MME, HSS와 같은 것이 새롭게 등장하였습니다. 여기서 MME는 Mobility Management Entity의 약자로, 여러가지 mobile 단말들을 컨트롤 하기 위한 서버이고, HSS는 모든 사용자의 데이터베이스를 관리하는 역할을 합니다. 

 

 

 

 

 

참고자료

[컴퓨터 네트워크 - 한양대학교 이석복 교수님]
http://www.kocw.net/home/cview.do?cid=6166c077e545b736

https://inyongs.tistory.com/84

https://broship.tistory.com/206

Computer Networking _ A Top Down Approach, 7th