가정과 기업 애플리케이션에서 빠르게 WLAN(Wireless Local Area Network)이 확산되고 있다. 새 기술의 도입으로, 고성능에 대한 요구는 시간이 갈수록 커지고 있고 공급업체들은 빠른 시장성장에 자극을 받아 성능개선에 힘을 써야 하는 처지가 됐다.WLAN 기술에 대한 성능을 측정하는 방법은 도달 범위나 무선 802.11 WLAN 디바이스 범위이다. 일반적인 가정용 또는 기업용 WLAN을 설치한 곳에서, 802.11 접속은 가정 또는 사무실에서 접속되지 않는 영역이 존재한다. WLAN 영역에서 인터넷 연결이 잘 되지 않고, 자꾸 끊어지는 ‘데드 스팟(Dead Spot)’은 네트워크 접속을 어렵게 하거나 불가능하게 한다.가능한 솔루션은 여러 개의 액세스 포인트(AP), 중계기 또는 WLAN 신호를 확장하는 스위치에 대한 추가 투자를 하는 방안이다. 그러나 하드웨어 추가는 WLAN의 비용 뿐만 아니라 동작의 복잡도를 증가시켜 결국 WLAN 기술을 대량 시장을 위한 기술적 수단 이상으로 발전시킬 수 있다.범위 확장더 효율적인 솔루션은 WLAN 신호의 출력 전력을 증가시키면서 WLAN 장비의 신호 민감도를 증대시키는 것이다. 두 가지 요소 모두 별도의 하드웨어를 추가함으로써 발생되는 비용 및 복잡도의 증가를 피하면서 특정 WLAN 네트워크 범위에 급격한 효과를 가져다 줄 수 있다. 하지만 단순히 출력 전력을 증가시키는 것은 처리방법을 요구하는 특정 문제를 유발시킨다. 다행히도 이러한 문제들은 쉽게 해결된다. 시스템 설계 수준에 대한 심도 있는 계획과 혁신을 통해, 802.11 WLAN 네트워크 범위를 확장시키는 문제는 출력 전력 및 수신기 민감도를 증대시킴으로써 해결될 수 있다.‘Hot’하지 않은 ‘핫스팟(Hotspot)’새로 구축된 WLAN으로 가정 또는 기업의 소유자가 확인하고자 하는 것은 가정의 2층 침실이나 네트워크로 연결될 수 없는 사무실 뒤에 802.11 접속이 불가능한 영역이 존재한다는 사실이다. WLAN 기술의 급속한 확산으로 이 문제는 점점 일반화되고 있다. 이런 상황을 더욱 악화시키는 것은 수많은 WLAN 공급업체들이 고속의 데이터 처리 속도를 보장하고 있다는 것이다. 더 빠른 처리 속도는 WLAN의 단거리 범위에서 가능하다. 따라서 사용자가 네트워크에 연결될 수 없다면 처리량을 얼마나 빨리 할 수 있는가는 문제가 되지 않는다. 그 이유는 신호 강도가 거리에 따라 분산되기 때문이다.게다가 일반적인 가정이나 소규모 사무실 환경이 WLAN 설치에 항상 도움이 되는 건 아니다. 802.11 신호는 거주 구조에서 나무 소재 및 금속 소재의 구조뿐만 아니라 수많은 사무실에서 볼 수 있는 금속형의 작은 공간에서 ‘에코(echo)’ 현상이 있다. 다양한 경로의 분산효과를 겪게 되는 WLAN 신호는 신호 강도를 감소시키고 WLAN의 효율적인 범위를 축소시킨다.요즘 솔루션은 WLAN 하드웨어 추가 설치와 관련이 있다. 이 전제는 복수 WLAN AP 설치를 갖춘 여러 개의 WLAN ‘셀’로 세분화될 수 있으나. 여러 개의 AP는 네트워크 복잡도를 증가시킨다. 그 이유는 핸드오프 매커니즘이 이러한 설치에 설계되어야 하기 때문이다. 중계기와 스위치는 네트워크의 AP의 범위를 벗어난 지역에서 신호 강도를 강화하기 위해 사용될 수도 있으나 이러한 것은 비용 및 복잡도면에서 정확한 가격표를 동반하게 된다.그렇다 하더라도, 이러한 하드웨어 솔루션의 가장 까다로운 면은 이 솔루션들이 너무 늦다는 사실이다. 소비자들 또는 WLAN 설치로 문제를 해결하려고 하는 소규모 기업의 인력들은 최초의 AP가 설치되어 네트워크의 데드 스팟이 발견될 때까지 추가적인 하드웨어가 필요하다는 사실을 인식하지 못할 것이다. 이때, 전체 WLAN에 발생한 실패를 통해 결단을 내리게 된다.이미 설치된 WLAN에 추가적으로 하드웨어 솔루션을 장착하는 것보다는, 802.11 장비 자체를 위한 기술 혁신이 WLAN의 범위를 효율적으로 확장시킬 수 있고 수많은 불만족스러운 사용자들에게 만족을 줄 수 있다. 이러한 기술 진보는 스마트 안테나 기술이다. 그러나 이것은 비용이 많이 발생하는 계획이 될 수 있으며 구조적인 위치 또는 건축 소재로 발생되는 신호 감쇄 문제를 해결하지 못할 수 있다.802.11 네트워크의 도달범위를 확장시키기 위해 실행할 수 있는 방법은 부품 레벨(FCC 및 기타 정부 규제 기관이 규정한 한계 내)에서 신호의 전송 전력을 증가시키면서 한편으론, 동시에 수신기 민감도를 향상시키는 것이다. 이 솔루션은 단순한 것처럼 보이기 때문에 시스템 계획 및 설계 고려 관점에서 몇 가지 단서가 추가된다.WLAN 허용 한계 올리기전송 전력을 증가시키고 수신기 민감도를 향상시키는 회로 위치는 WLAN AP 내에 있다. 대부분의 기지국(station) 기기는 수명이 제한된 배터리를 꺼지도록 동작시키는 휴대형 또는 핸드 헬드 시스템이다. WLAN을 통해 전송되는 이러한 유형의 디바이스로 소진된 전력을 증가시키는 것은 디바이스의 배터리 수명을 감소시킬 것이며 사용자의 불만족을 증가시킬 것이다.대조적으로 대부분의 AP는 배터리 구동형 디바이스와 동일한 방법으로 소비전력을 제한 받지 않는다. 일반적으로 WLAN 접속 디바이스는 건물의 전력 인프라에 하드웨어로 장착되어 있어 실제로 제한 없는 전원장치를 갖추게 된다.하지만 802.11 신호의 에너지 용량을 증가시키기 위해 WLAN AP에 전력증폭기(PA) 출력 전력을 단순히 증가시키는 것은 단순한 문제가 아니다. 시스템의 나머지 부분에 대해 세심한 고려 없이 그렇게 진행하는 것은 스스로 파괴하는 행위이다. 그 이유는 여러 가지 방법으로 AP의 전반적인 동작에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 그 결과 아마 WLAN 네트워크의 총 처리량은 감소될 것이다. 사실 PA 출력을 증가시키는 것은 솔루션을 AP와 칩셋에 설계하지 않을 경우 문제를 해결하는 것보다 더 많은 문제를 일으킬 수 있다. 다음은 AP 출력 전력이 더 확장된 WLAN 범위를 위해 증가되었을 때 발생되는 기술적 문제들이다.온도에 대한 전송 게인 변화AP 출력 전력을 증가시키는 것은 일반적으로 시스템의 PA에서 몇 가지 게인 단계와 관련될 것이다. PA에서 다양한 게인 단계는 변할 수 있으며 증가할 수 있는 시스템 온도의 원인이 될 것이다.이것은 AP에 의한 출력인 신호 강도에 영향을 미친다. 예를 들어 -25~+85℃의 동작 온도 범위에서, 802.11 신호 강도는 ±5dB까지 다양해 질 수 있다. 이것을 고려한 AP 설계는 변화하는 동작 온도에서 일정한 수준으로 PA의 전력 출력을 유지시킬 수 있는 효율적인 폐쇄형 루프전력제어(CLPC:Closed-loop power control) 서브시스템을 포함시켜야 한다. CLPC는 시스템의 온도를 감시할 것이며 따라서 출력 전력을 조정할 것이다. 이런 방식으로 과열로 인한 AP에 대한 잠재적 손상을 피할 수 있게 된다.CLPC 이외에 PA 및 다른 회로도를 위한 히트싱크(heat sink) 처럼 효율적인 온도 관리 기법은 최고 1W의 무선 주파수 출력 전력의 높은 레벨을 보정하기 위해 구현되어야 한다. 이것은 칩과 보드 설계 레벨에서 몇 가지 첨단 기업을 요구할 것이다.과부하 되는 수신국(receiving station)대부분의 802.11 AP의 정상적인 출력 전력은 1m 당 15~20 데시벨(dBm) 범위 내에 있다. AP의 전력 증폭기의 출력 전력을 이 수준 이상으로 증가시키는 것은 AP에 가깝게 위치한 기지국 기기가 너무 많은 에너지로 과부하 될 수 있다는 가능성을 제기한다. 표 1은 기지국이 802.11 표준을 따르는 최대 신호 강도와 호환되는 이상 이와 같은 상황이 AP에서 1m 이상 떨어진 기지국에 문제가 되지 않을 수 있음을 보여준다. 그러나 심각한 접속 문제는 AP에서 1m 미만의 기지국에서 발생될 수 있다.따라서, 수신국으로 과잉 전송되는 것을 피하기 위해, 수신국 위치에 기반한 주의 깊은 동적 전력 관리가 필수적이다.전송 잡음AP의 PA의 출력 증가는 802.11 신호의 에너지 용량을 증가시킬 뿐만 아니라, 대역 내에서 그리고 대역 밖에서 EMI(Elect- Romagnetic Interference)의 에너지양을 함께 증가시킬 것이다. 실제로, 인접한 채널 잡음은 대역 내 전력 레벨이 증가할 때 함께 증가되곤 한다.이 잡음은 인접한 채널에서 동작하는 또 다른 기지국 수신기가 근처에 있을 경우 기지국 기기에서 수신기를 감지할 수 없다. 그 결과, 기지국 기기 간의 최소의 거리 제한이 필요할 수 있다. WLAN에서 더욱 그렇다. 이 전송 잡음 문제는 AP에서 효율적인 신호 필터링 회로도로 피할 수 있다. 이것은 PA 출력 전력을 증가시킬 수 있는 대역 내 잡음과 대역 외 잡음 모두를 감소시킬 것이다.지능형 전력 게인 조정AP가 WLAN 접속을 몇몇 기지국 기기에 제공할 때, AP는 각 기지국 기기에 각각 전송하기 위한 적절한 전력 출력을 결정할 수 있을 정도로 지능적이어야 한다. 게다가, AP는 전송하는 각각의 개별 패킷에 적합한 가장 효율적인 전력 레벨을 결정해야 한다. 기지국이 상대적으로 AP와 가깝게 있다면, AP 출력 전력은 기지국이 더 멀리 떨어진 것보다 더 작아야 한다.소비전력을 감소시키는 것은 지능형 출력 전력 조정을 위해 유일한 방법은 아니다. 더욱 중요한 것은 AP 상대적으로 가깝게 위치한 기지국으로 보낸 높은 에너지 신호는 다중 경로 환경에서 '에코' 잡음을 불필요하게 증가시킬 것이다. 기지국 근처에서 AP 전력 출력을 지능적으로 낮추는 것은 환경에서 잡음을 감소시킨다. 이것은 802.11 접속의 품질을 높이고 WLAN에서 모든 기지국에 대한 데이터 처리량에 이점을 제공한다.DC 소비전력AP의 PA에 대한 듀티 사이클(duty cycle)의 주의 깊은 분석은 AP의 소비전력에 막대한 영향을 미칠 수 있다. 도달 범위가 확장된 AP에서 고전력 PA는 전송 모드 동안 변경될 수 있으며 다른 시간에는 꺼지게 된다. 가능한 오랫동안 꺼지게 함으로써, PA는 DC 전력을 덜 소비한다.수신기에서 인접한 채널 거부AP 영역의 바깥에 있더라도 기지국 디바이스에서 수신기 게인과 인접한 채널 신호 거부(rejection)를 증가시키는 것은 WLAN 범위에 상당한 영향을 미친다. 앞서 지적했듯이 AP의 PA의 추가적인 전력 출력은 수신기 채널뿐만 아니라 인접한 채널에도 신호의 강도에 영향을 미친다. 인접한 채널에서 신호를 거부할 수 있는 지능형 수신기 설계는 WLAN 네트워크의 효율적인 범위로 확대시킬 것이다.확대된 도달거리 설계하기더 높은 출력 전력과 수신기 민감도를 증가시키는 것이 몇 가지 문제를 발생시킨다 하더라도, 802.11 AP에 이러한 기능을 설계하는 것은 확실히 실행할 수 있으며 일반적인 WLAN 배치 범위를 확대시킬 것이다.DSL, 케이블 또는 VoIP WLAN 게이트웨이 및 가정/사무실 AP 및 라우터를 위한 솔루션은 TI의 TNETW1350A WLAN 디바이스이다. TI의 다양한 RF 솔루션과 TNETW1350A를 이용하면, 설계팀은 특정 애플리케이션을 위한 출력 전력 레벨을 선택할 수 있는 유연성을 얻게 된다. 예를 들어 TNETW3422와 TNETW3428과 함께 이용된 TNETW1350A는 802.11b/g 홈 게이트웨이 애플리케이션을 위해 고출력 전력과 뛰어난 가격/성능의 특징을 제공한다.TNETW1350A는 단일 칩 MAC(Media Access Controller)이자 802.11b/g 홈게이트웨이 및 셋톱박스, 무선 미디어 어댑터와 같은 정지형 소비자 전자 기기에 적합한 베이스밴드 게이트웨이이다. TNETW3422는 매우 고집적의 직접 변환 트랜시버이며 TNETW3428은 완벽한 통합형 무선주파수프론트엔드(RFFE)이다. TNETW3428은 AP의 저잡음 증폭기, 전력 증폭기, 수신 게인 제어 및 전송 커플러 검출기를 하나의 디바이스에 통합시켰다.TNETW3428의 고집적 기능을 통해 바이어스 컨트롤, 게인 레벨, 저 손실 전송/수신 스위치, AGC, 50-ohm 입력/출력 정확 및 기타 기능의 필요성을 없애준다. BOM(Bill Of Materials) 비용은 외장형 부품을 없앰으로써 크게 감소시킬 수 있다. 그 이유는 TNETW3428이 오프-칩 임피던스 정합 회로 또는 외부 네트워크를 위해 임피던스 정합을 요구하지 않기 때문이다.TI의 TNETW1350A 칩셋은 G++™ 기술의 특징이 있다. 이 기술은 전체 가정의 영역을 가능하게 하며 처리율도 기존보다 빠르다. G++ 기술은 23dBM의 TX 출력 전력과 업계 주도형 RX 민감도를 가능하게 하여, 2배 확장된 범위를 제공한다. 네트워크의 강력함(robustness)은 이러한 기법을 사용해 향상되며 마이크로파, 무선 전화, 이웃의 무선 네트워크와 같은 제품에서 간섭을 최소화시킨다. 이 소프트웨어는 고성능 125Mbps 모드의 특징도 있어 실제 환경에서 36Mbps의 TCP/ IP 처리량을 가능하게 한다.
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