이동통신은 넓은 지역을 작은 구역(셀)으로 나누고, 구역마다 기지국을 두어 휴대 단말기와 잇는 방식이다. 서로 떨어진 셀은 같은 주파수를 다시 써서, 한정된 전파로 많은 사람을 받는다. 대신 사용자가 셀 경계를 넘을 때 끊기지 않게 담당 기지국을 바꿔 주어야 한다(핸드오프). 세대가 올라갈수록 셀은 작아지고 음성 회선에서 패킷 통신으로 바뀌었다.
예시로 보기
고속도로를 달리며 통화한다. 휴대폰은 처음에 셀 A의 기지국과 통신한다. 셀 B로 들어가면 두 셀이 겹치는 곳에서 셀 B의 기지국으로 넘어간다. 이 겹치는 구역이 있어야 끊기지 않고 넘길 수 있다.
셀을 그리는 방식은 세 가지다. 실제 전파는 원 모양으로 퍼져 서로 겹친다(Overlapping circular cells). 계산하기 좋게 빈틈없는 육각형으로 그린다(Idealised hexagonal network). 사람이 많은 곳에는 큰 셀 안에 작은 셀을 더 둔다(Microcells within a network).
이 장면에서 휴대폰이 단말기, 기지국의 전파가 닿는 범위가 셀이다.
정의
기지국과 단말기가 무선으로 통신한다.
- 셀: 하나의 기지국이 관할하는 지역.
- 핸드오프: 단말기가 셀 사이를 옮길 때 관할하는 기지국을 바꾸는 문제. 핸드오프를 위해 셀 사이에 겹치는 지역이 있다.
- 공간 분할 다중화: 공간(셀)을 나눠, 떨어진 셀끼리 같은 주파수를 다시 쓴다. 인접한 셀은 서로 다른 주파수를 써야 한다.
| 세대 | 기술 | 특징 |
|---|---|---|
| 1 | AMPS | 아날로그. 음성 전화 |
| 2 | PCS (GSM / CDMA) | 디지털 |
| 3 | W-CDMA | 코드 분할(Code Division) 다중화 |
| 4 | 4세대 이동통신 | 패킷 통신으로 전환 |
| 5 | 5G | 셀이 더 작아짐 |
4·5세대로 오면서 셀이 작아지는 경향이 있다. 망의 비용 대비 성능과 유지비를 위한 선택이다. 고속을 내는 높은 주파수를 쓰기에 작은 셀이 유리하고, 작을수록 같은 주파수를 더 자주 다시 쓸 수 있다.
연결
확인 문제
C1 셀과 핸드오프를 정의하고, 셀 사이에 겹치는 지역을 두는 이유를 쓰라.
답: 셀은 기지국 하나가 관할하는 지역이다. 핸드오프는 단말기가 셀을 옮길 때 관할 기지국을 바꾸는 문제다. 겹치는 지역에서는 두 기지국의 전파가 모두 닿아서, 연결을 끊지 않고 새 기지국으로 넘길 수 있다.
C2 4·5세대 이동통신에서 셀이 작아지는 이유를 두 가지 쓰라.
답: ① 고속을 위해 높은 주파수를 쓰는데, 높은 주파수는 멀리 가지 못하고 장애물에 약해 작은 셀이 유리하다. ② 셀이 작을수록 같은 주파수를 더 여러 번 다시 쓸 수 있어, 같은 전파로 더 많은 사용자를 받는다.
C3 다음은 어떤 다중화인가? (a) 이웃 셀은 다른 주파수를 쓰고, 멀리 떨어진 셀은 같은 주파수를 다시 쓴다 (b) 1세대 AMPS에서 한 셀 안의 통화마다 서로 다른 주파수 대역을 준다 (c) 3세대에서 같은 주파수를 쓰는 여러 단말기를 서로 다른 코드로 구별한다
답: (a) 공간 분할 다중화. 공간(셀)이 키다. (b) 주파수 분할 다중화1. (c) 코드 분할 다중화(CDMA).
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AMPS는 30 kHz 채널을 쓰는 아날로그 FDMA 방식이다(Kurose & Ross, Computer Networking: A Top-Down Approach, 7장). ↩