7. 다중화 및 다중접속방식 - 대역확산통신 (FHSS, DSSS)

[그륵]

대역확산(Spread spectrum)통신은 신호가 차지하는 주파수 대역폭을 원래 필요한 것보다 휠씬 더 넓게 넓혀서(확산) 전송하는 기술

FHSS와 DSSS는 데이터를 안전하고 잡음(간섭)에 강하고 보내기 위해 주파수를 넓히는 대표적인 방식

군사용 보안통신으로 처음개발 되었으나,현재는 Bluetooh와 wifi, 과거 3G 이동통신(CDMA)의 핵심 전송기술

대역확산 통신의 핵심원리

"얇게 넓게 펴 발라서 숨겨 보내기"

신호를 특정 주파수에 뭉쳐서 보내면 (협대역), 적이 도청하기 쉽고, 송신 주파수에 방해전파 (재밍)을 쏘면 통신이 먹통 됨

대역확산은 데이터를 아주 넓은 주파수 대역에 먼지처럼 얇고 넓게 흩뿌려 보냅니다. 신호가 주변의 자연소음보다 낮아지기 때문에 제3자가 보며 통신 중인디 알 수 없어 도청이 불가능. 받는 사람은 미리 약속된 규칙을 이용해 흩뿌려진 먼지를 다시 하나로 모아 (역확산) 깨끗한 데이터로 복원

1. FHSS(Frequency Hopping spead specturm, 주파수 도약 대역확산)

"주파수를 이리저리 메뚜기처럼 번쩍번쩍 뛰어다니며 보내는 방식"

송신기와 수신기가 미리 약속된 패턴(순서)에 따라, 아주 짧은 시간 마다 보내는 주파수를 계속 바꾸며(hopping)데이터를 전송

• 작동원리 : 1초에는 1번 채널, 2초에는 5번 채널, 3초에는 3번 채널로 이동하며 데이터를 쪼개 송신. 중간에 해커가 특정 채널을 엿듣고 있더라도 다음 순간 주파수가 튀어버리므로 전체 내용을 알 수 없음
• 주요특징

      - 간섭에 매우 강함 : 특정 주파수에 심한 방해 전파가 와도, 그 순간의 데이터마 조금 손상될 뿐 다음 주파수로 이동하면 정상적인 통신

     - 장비구조가 비교적 단순 : 주파수를 바꾸는 스위칭 기술 중심이라 구현이 편리

• 사례 : 무선이어폰이나 키보드에 쓰이는 블루투스 : 주변에 wifi신호가 많아도 블루투스가 끊기지 않는 비결이 바로 초당 수천번 주파수를 옮겨 다니는 FHSS(구체적으로 AFH)기술 덕분

2. DSSS(Direct sequence spread spectrum, 직접 시퀀스 대역확산)

"데이터에 고속의 비밀 코드를 곱해서 주파수를 통째로 넓혀버리는 방식"

주파수를 옮겨 다니지 않음. 대신 원래 데이터 비트에 아주 속도가 빠르고 주파수가 넓은 고유의 비밀코드 (PN 코드, 의사잡음코드)직접 곱해버려서 신호자체를 넓은 대역으로 짝 펴서 송신

• 작동원리 : '1'이라는 데이터를 보낼 때, 겉보기에는 무작위 잡음처럼 보인 "101101001...."같은 긴 코드를 덧 입혀서 전송. 수신측은 똑같은 코드를 다시 곱해서 원래 데이터로 되돌림. 코드가 맞지 않은 제3자는 무의미한 잡음으로 보임
• 주요특징

       - 강력한 보안성과 도청방지 : 신호가 잡음 수준으로 낮게 가라앉아 전송되므로 탐지 자체가 어려움

       - 동시 사용자 수용력 우수 : 사용자 마다 서로 다른 비밀 코드를 주면, 같은 주파수 공간을 공유하면서 데이터를 완벽히 구별 (앞서 배운 CDMA의 핵심 기반 기술)

• 사례 : 초기 WIFI, 군용무전기,GPS위성신호, 3G이동통신