글 싣는 순서
1. RToWLAN의 개요
2. 셀 디자인 고려사항
3. QoS
4. 보안
5. 로밍
6. 지금은 FMC를 시작할 때 (애플 + 시스코)
시작하며
책상 위에 이더넷 케이블없이 무선랜으로 모든 통신이 가능한 사무실을 생각합니다. 요즘은 직원들이 자유롭게 자리를 옮겨 다니면서 끊김없이 사내 인트라넷 또는 인터넷에 항상 연결되어야 합니다. 네트워크 케이블이 없는 사무실을 디자인할때 가장 큰 걸림돌은 IP 전화기입니다. 음성통화는 기업 커뮤니케이션에서 가장 중요한 위치를 차지하기 때문에 무선랜 환경에서도 잘 동작해야 합니다.무선랜 환경에 실시간 트래픽인 음성과 영상을 잘 전달할 수 있도록 하는 기술 및 설계 방식을 Wireless IP Telephony 또는 RToWALN 라 부릅니다.
이번 연재는 RToWLAN 을 이해하기 위해 UC 엔지니어가 알아야 할 기초적인 WLAN 지식을 포함하여 정리합니다.
RToWLAN 관련 용어 초간단 정리
기술을 이해하는 좋은 방법 중에 하나는 용어를 정확하게 이해하는 것입니다.
- RToWLAN
Real-time Traffic over WLAN의 약어로 실시간 트래픽을 처리하는 단말과 실시간 트래픽을 수용하는 애플리케이션 및 서비스를 지원하는 802.11 무선 네트워크 - Real-time traffic (실시간 트래픽)
음성 및 영상 데이타를 포함한 네트워크 트래픽 및 근 실시간에 가깝게 처리되어야 하는 기타 네트워크 트래픽 - Real-time traffic application and services (실시간 트래픽용 애플리케이션 및 서비스)
고품질 단대단 및 다자간 음성 및 영상 커뮤니케이션, 데스크탑 가상화 및 상태정보 등과 같은 애플리케이션 및 서비스
Real-time Traffic over WLAN 구축하는 이유
RToWLAN은 음성 및 영상과 같은 실시간 데이타를 불안정한 WLAN을 통해 안정적으로 송수신하도록 합니다. 왜 우리는 WLAN을 이용하여 음성 및 영상을 전달하려고 할까요?
- LTE 보다 통화비용이 저렴한 모바일 기기의 사용
WLAN 은 기업이 구축하므로 음성 및 영상에 대한 통화료가 없습니다. 영상 및 음성 통화를 자주해야 하는 상황에서 RoWLAN은 비용 절감 효과가 있습니다. - 완벽한 보안
기업들은 연구소와 같은 환경에서 스마트폰의 사용을 제한합니다. 연구소 내에서 직원들이 음성 및 영상통화를 하더라도 LTE 나 외부망을 이용하지 않으므로 효과적인 보안을 제공합니다. - BYOD 단말 사용
기업내에서 WLAN 을 이용한 음성 및 영상 통화가 품질을 보장받는다면 BYOD를 이용한 직원들의 만족도 및 생산성이 높아질 것입니다. - 기업의 보안 직원을 보안성 강화
기업 내 보안 직원들은 회사의 모든 곳을 다닐 수 있어야 하면서 사내번호로 통화가 가능해야 합니다. 영상의 사용은 경우에 따라 제한되어야 합니다. - 네트워크 케이블의 제거
네트워크 케이블 구축 비용 및 스위치 포트 사용량이 감소합니다.
RToWLAN을 구축하려고 결정했다면 하나씩 문제를 해결해 나가 봅시다.
RToWLAN Architecture
실시간 음성 및 영상을 위한 WLAN 환경은 크게 3개의주요 컴포넌트로 나눌 수 있습니다.
3개의 주요 컴포넌트를 간단하게 짚어보겠습니다.
- 협업 애플리케이션 및 서비스
실시간 음성 및 영상을 처리하기 위한 IP PBX, Voice Gateway, 음성 사서함, IM&P 서버, 다자간 회의 시스템과 같은 애플리케이션으로 UC 엔지니니어에게 가장 친숙한 서버들입니다. 모를리가 없으므로 세부설명은 생략합니다.
- 실시간 트래픽을 처리하는 무선 단말
무선 IP 전화기, 무선 단말에서 구동되는 소프트웨어 클라이언트 등입니다.
- 802.11 무선랜 인프라스트럭쳐
WLAN Controller, AP, 관리 애플리케이션 등을 포함합니다. 단독형 AP는 별도의 제어없이 단독으로 사용합니다. AP의 수가 증가하면 중앙 집중형 관리를 위해 WLC (Wireless LAN Controller) 가 필요합니다. WLC를 이용하면 AP는 인텔리전트한 기능을 수행하지 않고 더미가 되며, WLC 의 제어와 실제 트래픽은 CAPWAP (Control and Provisioning of Wireless Access Points) 프로토콜로 통신합니다.
AP를 지나는 모든 트래픽은 WLC를 통하여 전달되므로 데이터 헤어핀 문제를 일으키지만, AP 관리 및 주파수 자원 관리 (RRM, Radio Resources Managemet) 등의 장점이 있어서 일반 기업에서 주로 사용하는 무선랜 설계 방식입니다.
WLAN 솔루션 환경을 위한 관리 솔루션으로 ISE (Identity Services Engine)은 유무선 네트워크의 사용자 및 단말 인증을 수행하고, BYOD 환경에 맞는 정책을 설정하여 적용합니다. Cisco Prime Infrastucture는 전체 무선랜 환경을 관장합니다.
RToWLAN 관련 802.11 표준 프로토콜
AP (Access Points)와 무선 단말이 같은 제조사라면 QoS 등 다양한 이슈에 대한 임의적 해결이 가능하지만, 서로 다른 제조사의 단말을 사용하는 것이 많으므로 표준을 지원하는 단말을 사용해야 합니다. 실시간 음성 및 영상 품질을 기준으로 생각할 때 다음 세 가지 표준은 중요합니다.
- 802.11e QoS 보장을 위한 무선 구간의 QoS
지연에 민감한 실시간 트래픽을 무선 구간에서 우선순위를 부여하여 전달 - 802.11k 핸드오프 시점을 알려주는 무선 주파수 관리
이용률이 적은 AP로 네트워크 부하를 분산시킬 수 있는 주파수 관리 기술 - 802.11r 무선 장비 간 안전하고 최적화된 로밍 지원
802.11r은 로밍전 클라이언트 사전 인증과 로밍 중 클라이언트와 AP간 교환되는 패킷 수를 줄이는 기술입니다. 시스코의 CCKM (Cisco Centralized Key Management) fast roaming 기술을 표준화한 것입니다.
새롭게 RToWLAN 환경을 구현하려고 한다면, 단말과 AP가 위의 표준을 지원하는 지부터 살펴야 할 것입니다.
또한, 무선 구간으로 전달되는 실시간 트래픽을 위해 다음 기준을 요구합니다. 아래 기준을 준수하지 못하면 음성 및 영상 품질이 급격히 떨어지게 됩니다.
- 1% 이하의 패킷 손실
- 30ms 이하의 평균 지연 및 지연 편차
- 150 ms 이하의 단방향 패킷 지연
무선 인프라스트럭쳐 (WLAN Infrastructure) 개요
실시간 트래픽에 효과적인 무선랜 디자인을 살펴보기 위해 기본적인 WLAN 디자인에 대해 살펴보겠습니다. UC 엔지니어가 알아야하는 기본적인 내용만을 다룹니다.
- Autonomous AP (단독형 AP)
WLC (Wireless LAN Controller) 가 없는 환경으로 AP는 각각 독립적으로 동작하며, 중앙에서 관리할 수 없습니다. RRM(주파수 자원 관리, Radio Resource Mange)가 매우 제한적이고, 비인가 AP의 존재여부를 관리자가 알수 없습니다. - Centralized (중앙집중형)
중앙의 WLC에 의해 중앙 집중식 AP관리 및 구성이 가능합니다. 비인가 AP를 검출하여 제거하거나 RRM, ClientLInk, CleanAir 등의 기술 적용됩니다. 단점으로는 WLAN Controller로 모든 트래픽이 집중되므로 브랜지나 원격 사무소의 AP를 통하는 트래픽이 모두 본사로 헤어핀되는 문제가 발생하여 WAN구간의 대역폭 사용량이 증가합니다.
Cisco CleanAir 기술은 AP에 의해 주파수 간섭을 일으키는 원인을 찾아 내 회피할 수 있는 정보를 WLC로 전달하여 WLC가 AP가 최적의 채널을 자동으로 선택할 수 있도록 합니다. ClientLink는 시스코의 독자적인 빔포밍 기술로 데이터 다운링크 성능을 향상시킵니다. AP와 통신하는 단말의 위치와 방향을 확인하여 신호의 세기를 조절하여 안정성 및 데이타 속도를 향상시키는 기수입니다. - Flex Connect
중앙 집중형 설계의 데이터 헤어핀 문제점을 해결하는 디자인입니다. 중앙에 WLC를 이용하는 장점을 그대로 이용하면서 지점의 AP 내의 단말간 송수신 트래픽은 중앙의 WLC 까지 전달하지 않고 AP내에서 처리합니다. - Converged Access
중앙의 WLC로 모든 AP를 관리하는 것이 아니라 각 지점의 스위치에서 WLC 기능을 수행하도록 하여 트래픽 가시성을 증가시키고 데이터 헤어핀 문제를 해결합니다. 유선과 무선 트래픽을 분리하지 않고 하나의 스위치에서 처리하며 트래픽 분산 및 부가 기능을 동시에 처리합니다. 시스코가 추천하는 가장 이상적인 유무선 환경을 결합한 방식입니다.
무선 단말의 이해
무선단말은 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다.
구분 |
전용 무선 IP 전화기 |
소프트 클라이언트 |
단말 유형 |
전용 하드웨어 |
무선을 장착한 일반 PC 또는 스마트폰 |
기능 |
단일 기능 제공 |
다수의 앱과 동시에 제공 |
목적 |
음성 및 영상 중심의 사용자 |
음성 및 영상을 가끔 쓰는 사용자 |
QoS | L2 및 L3 QoS 마킹 | OS에 의한 QoS 마킹 가능 |
예 |
Cisco DX Series, 8861 IP Phone |
스마트폰 및 Windows PC용의 재버 |
단말을 기준으로 볼때, 음성 및 영상 품질은 전용 무선 단말일수록 음성 및 영상 품질이 좋고, 소프트웨어 클라이언트는 약간 상대적으로 낮습니다. 시스코의 대표적인 전용 무선 단말은 다음과 같습니다.
- 8861 및 8865 무선 데스크탑 전화기
데스크탑 형태의 전화기로 10/100/1000 이더넷과 802.11 a/b/g/n/ac 를 지원합니다. 특히, 8865는 무선랜을 이용하여 HD급 영상 통화가 가능합니다.
8821 무선 이동 단말기
최근 출시된 무선 IP 전화기로 802.11 a/b/g/n/ac 및 802.11r 을 지원합니다. 데스크탑형은 로밍을 위한 표준을 지원할 필요가 없지만, 이동형 단말은 반드시 지원해야 합니다.
DX Series 데스크탑 영상 단말
최대 Full HD 영상을 지원하는 데스크탑 영상단말입니다. 무선으로 Full HD 영상 통화를 할 경우에는 제대로된 무선 디자인을 하지 않을 경우에 약간의 패킷 손실로 인한 픽셀라이제이션이 발생할 수 있습니다.
Site Survey의 중요성
기업의 WLAN이 구축된 상황에서 실시간 트래픽이 효과적으로 송수신되기 위해서는 사이트 서베이는 필수적입니다. 빈 사무공간과 가구 및 사람들이 있는 업무환경에서의 사이트 서베이는 전혀 다른 결과를 나타내므로 한번이 아닌 여러번에 결쳐 시행하여 효율적인 방안을 찾아야 합니다.
마치며
이더넷 케이블없는 사무실을 만들기 위해 RToWLAN에 기본적인 내용을 짚어보았습니다.
참고문헌
Cisco Live : BRKCOL-2275 Real-time Traffic Applications and Service over WLAN
시스코 무선랜 및 통합 액세스 솔루션 소개.pdf
Real-Time Traffic over WIreless LAN SRND.pdf
라인하트 유씨누스 (CCIEV #18487) __________________________________________________
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