[이론] 무선 통신 프로토콜이란?

무선 통신 프로토콜의 종류

1. Zigbee

 사물인터넷에서 많이 사용하는 연결 기술이다. 특히 저전력, IPv6, *Meshing 등 작으면서 간단한 프로토콜을 가지고 다양한 기능을 지원한다는 장점이 있다. (가격도 매우 저렴함) 이러한 장점 덕에 산업용 제어, 임베디드 센서, 의학자료 수집, 화재 및 도난, 빌당 자동화 홈 오토메이션 등의 분야에서 널리 사용되고 있다. 

 그러나 서로 호환이 되지 않는 다양한 프로파일의 존재와 보안이 취약하다는 단점이 있다. 

*Meshing : 각각의 노드가 네트워크에 대해 데이터를 리레하는 네트워크 토폴리지

2. Wi-Fi

 Zigbee 대비 높은 전력 소모와 가격, 조작의 복잡성 등의 단점이 있다. 그러나 스마트폰을 비롯한 다양한 기기에서 널리 이용되는 보편성과 높은 보안으로 인하여 다양한 최종 디바이스에도 많이 적용되고 있다. 

3. Bluetooth

Wi-Fi와 동일하게 Zigbee 대비 높은 전력 소모와 가격 단점이 있다. 예전엔 사물인터넷 기술에 적용하기엔 거리가 짧아 많이 사용하지 않았지만, Bluetooth 5가 되며 도달 거리가 최대 400m로 더 길어져 스마트홈 솔루션, 생체센서 등 많이 사용되고 있다.

4. RFID 및 NFC

RFID는 주파수를 이용해 ID를 식별하는 방식으로 일면 전자태그로 불린다. 저렴한 가격으로 각종 물류 및 출입 제어에 많이 사용되고 있다. 특히 바코드 판독기처럼 짧은 거리에서만 작동하지 않고 먼 거리에서도 태그를 읽을 수 있고, 심지어 사이에 있는 물체를 통과해서 정보를 수신할 수 있다는 장점이 있다. 

 그러나 국가별 주파수가 다르고, 전파의 적용 범위가 한정된다는 단점이 있다. 특히 모든 정보가 유출될 수 있고 개인 프라이버시 침해 가능성 등 보안에 취약하다는 것을 알 수 있다.

 

드론과 무선 통신 네트워크

1. Bluetooth

산업, 과학, 의료용 등으로 할당된 ISM(Industrial Scientific and Medical) 대역인 2,400 ~ 2,483 Mhz를 사용한다. (다른 주파수와의 충돌을 방지하기 위한 몇 MHz를 제외하고 총 79개 채널을 사용.) 하지만 2,400MHz는 이미 다른 시스템에서 많이 사용 중이기 때문에 블루투스에서는 간섭 문제를 피하기 위해 FS(frequency hopping) 기법을 사용한다.

일반적으로 Wi-Fi에 비해 전송 속도가 느린 대신 저전력 통신을 제공하기 때문에 데이터 전송이 필요하지 않은 드론 제어에 사용되기 적합하다.

2. Cellular

이동 무선 통신에서 기지국이 넓은 영역을 셀이라 불리는 구역으로 나누어 통신 서비스를 제공하는 것으로 통신사와 연계되어야 사용할 수 있다. 즉, 사용자 입장에서는 매달 통신료가 청구된다는 문제점이 있다. 그러나 국내의 경우 촘촘한 망으로 인해 어느 장소에서던 통신이 끊기지 않는다는 장점이 있다. 특히 드론처럼 이동성이 높은 기기에는 유리한 장점으로 작용된다. 그러나 공중에 망이 개설되어 있지 않기 때문에 망을 사용하기 위해서는 고도에 제한을 받는 등의 어려움이 있다.

3. Wi-Fi

앞으로 주로 다룰 될 내용이다. 

Fi-Fi(High Fidelity)에 무선 기술을 접목한 것으로 근거리 컴퓨터 네트워크 방식인 랜(LAN, Local Area Network)을 무선화 한 거서이다. 무선랜 표준인 IEEE 802.11을 따르고 있으며, 최근에 여러 기기에 적용되어 IoT(Internet of Things) 환경을 구축하고 있다.

고속의 데이터 전송이 가능하여 하나의 채널로 제어 신호와 함께 실시간으로 영상 전송이 가능하다는 장점이 있다. 그러나 드론에 사용하기엔 몇 가지 단점이 있다.

1. Wi-Fi 모듈들은 출력이 제한되기 때문에 제한된 출력으로 드론을 제어하기에는 통신 범위의 제약이 존재한다.
2. 비 허가대역인 ISM 대역을 사용하기 때문에 통신 범위가 넓어지면 같은 채널을 사용하는 기기들과의 간섭 문제가 발생한다.

이러한 한계점들로 인해 Wi-Fi는 특수 목적용 드론에서 사용되지 않는다. 그러나 모바일과의 연결 편리성 등의 이유로 레저용 드론에서 주로 사용된다.

4. 위선통신

위성통신이란 인공위성이 중계소 역할을 담당하는 장거리 통신 방법으로 대기권 밖의 상공에 쏘아 올린 인공위성을 통해 통신 신호를 중계한다.

통신위성은 통신 가능 범위가 넓고(특정국가 전역), 전리층을 통과하기 위래 주파수가 1GHz 이상으로 높은 마이크로파를 사용하기 때문에 고속, 대용량 통신이 가능하다. 또한 재해가 발생해도 통신의 제약을 받지 않는다는 장범이 있지만 전파의 왕복 시간이 길어 음성 통신을 할 때 지연이 발생한다는 단점이 있다.

 

드론과 Wi-Fi - 마저 작성하기

Wi-Fi 통신 방법

 

 

발생하는 취약점