Whitepaper Samsung Smart WLAN Solution Smart Capacity & Security for Smarter Mobility
Overview ITU 전권회의는 193 개국의 ICT 장관과국제기구수장들이세계정보통신분야의주요이슈를논의하고글로벌 ICT 정책방향을결정하는 UN 산하 ITU 의최고의사결정회의입니다. 금번부산벡스코에서열린전권회의는페이퍼리스 (Paperless) 회의로참석자들의스마트디바이스를이용하여회의를진행하거나별도의모바일어플리케이션을이용하여편의성을높였습니다. 페이퍼리스회의는지난 4년전전권회의에도도입했지만무선랜은보조네트워크수준이었고무선품질문제로인해널리활용되지못하였습니다. 금번 ITU 전권회의는회의장의메인네트워크를무선랜으로공식선정하였으며, 무선랜장비성능이성공적인회의진행의핵심으로간주되었기에무선랜인프라구축에만반의준비가필요한상황이었습니다. ITU 는이를위해무선랜에대한매우엄격한기술요구조건을내걸었으며, 삼성전자는수개월에걸쳐사전모의실험및최적화작업을하였고, 삼성전자의 R&D 인력을직접투입하는등 ITU 전권회의행사기간동안최상의무선통신환경을제공하기위해심혈을기울였습니다. 이로인해 2014 ITU 전권회의에서의네트워크인프라는대내외관계자들에게호평을받았으며, 삼성전자의무선랜솔루션또한그기술력을세계에널리알릴수있었습니다. 삼성전자는다양한 Enterprise 환경뿐만아니라대규모국제행사에서도안정적이고우수한성능의무선랜서비스를제공할수있음을증명하였습니다. 본자료에서는 ITU 전권회의와같이다양한디바이스들이밀집된현장에서고품질의무선통신서비스를제공하기위해삼성전자는어떤점을고려하고어떠한과정을거쳐무선랜을구축하였는지그리고이를통해삼성전자의무선랜솔루션이가지는강점이무엇인지를설명드리고자합니다. ITU s Requirement ITU 전권회의의무선랜서비스요구사항은단순명료하였습니다. ITU 전권회의가열리는장소인벡스코 1전시장내대회의장 ( 회의장 A) 을비롯하여총 22개의회의장과 87개의사무실, 로비, 휴게실등모든공간에서음영지역없이무선랜서비스가이용가능하기를원했습니다. 그리고노트 PC 기준 3Mbps 의 bandwidth 보장을요구했습니다. 또한구축비용을고려하여최소한의 AP를설치하면서도최적의성능을낼수있도록요청하였습니다. 이를위해서는기존국제행사에서는볼수없었던대규모의무선랜인프라구성이필요하였고, 이에삼성전자는장소별수용인원에따라디바이스의종류와수량을예상하였습니다. 뿐만아니라무선랜사용형태와이용어플리케이션등을고려하여디바이스별요구 Throughput의타당성을평가하고, 동시트래픽발생비율을반영하였습니다. 그리하여설치환경에대한 RF 특성을분석하여각장소별최적의 AP 수량을산출하였습니다. 회의장소 서비스면적 수용인원 최대단말수량 PC 주 ) Tablet + 스마트폰 공간내전체요구용량 (Mbps) 회의장 A 4,000 m2 2,000 1,000 3,000 1,500 사무실 & 회의실 (89 개독립공간 ) 7,600 m2 600 300 900 450 회의장 B 1,680 m2 800 400 1,200 600 회의장 C 940 m2 500 250 750 375 회의장 D 450 m2 300 150 450 225 회의장 E 170 m2 100 50 150 75 회의장 F 170 m2 100 50 150 75 회의장 G 170 m2 100 50 150 75 회의장 I 170 m2 100 50 150 37.5 고위인사사무실 (8 개독립공간 ) - 100 50 150 75 < 그림 1. ITU 전권회의행사장입구 > VIP room & 기타 (7 개독립공간 ) - 50 25 75 37.5 < 표 1. ITU 전권회의장소별무선랜요구용량산출 > ( 주 : 각회의장에는수용인원수의 50% 정도의유선 Ethernet 설치되었음.)
대회의장전참가자를수용할수있는대회의장 ( 회의장 A) 은 2,000 명의인원이동시에참석할수있고, 디바이스기준으로는노트PC, 스마트폰, 태블릿등최대 4,000 여개의디바이스가동시접속할수있어야했습니다. 따라서각세션이열릴때마다 2,000 여명이동시에인터넷에서회의자료를다운받는순간트래픽이폭주하는경우를대비해야했습니다. 이에삼성전자는대회의장에최대 5,000 대의무선디바이스가접속할수있음을가정하고동일한좌석배치하의모의시험을수차례진행하였고, ITU 전권회의인프라담당자는실험결과에크게만족하였습니다. 이에삼성전자는기존의삼성전자인재개발원의무선랜구축경험을살려바닥에 AP를설치하는공법을적용하려했습니다. 바닥설치가밀집환경에서천장에비해인테리어를해치지않고, 의자나책상과같은설치물이나사람에의한신호감쇄로인해채널중첩이줄어드는유리한면이있습니다. 그러나전권회의회의장은바닥공사가불가능하고참가자들의통행에방해가될수있기때문에 AP 설치위치를책상으로변경하기로하였습니다. 삼성전자는책상위, 아래, 서랍안등수차례의모의시험을거친뒤에책상앞에설치함으로써쉬운설치, 인테리어와성능을모두보장하는최상의결과를얻을수있었습니다. 게다가삼성전자 AP에탑재된 IBSA(Intelligent Beam Selectable Antenna) 기술을통해 AP가어떤방향으로설치되더라도디바이스에게최적의 RF 패턴을제공하여만족할수있는 Capacity 를확보할수있습니다. Mounting Location 대형회의장의무선랜설치시기본적으로겪는어려움중하나는전시장의높은천장입니다. ITU 전권회의의대회의장 ( 회의장 A) 역시 20 ~ 25 m에달하는높은천장을가지고있습니다. 이와같은환경에서는일반적으로 AP를천장에설치하고, 패치안테나를사용하여무선랜서비스를제공하는방법을사용하지만, 공사의어려움과별도방향성안테나사용으로인해추가비용이많이발생하게되는단점이있습니다. Channel Assignment 대회의장은천장이높고장애물이거의없는 Open 된공간이기때문에거리에따른신호감쇄가적어서최소한의송신파워를사용해도동일채널간간섭이발생할우려가높습니다. 이러한공간에 AP를추가설치할경우, 채널중첩이발생하게되어무선랜의전체적성능이떨어질수있기때문에최적의무선랜서비스를제공할수있도록 2.4GHz 대역의 4개채널과 5GHz 대역의 19개채널을모두배치하였습니다. 그리고삼성전자의 SON 기술은 LTE 기술을기존 WiFi 의송신파워및채널의자동최적화기술에더하여셀구성시높은품질을보장하므로무선랜구축과운영에편리함을제공합니다. 인접 AP 채널간최대한이격된채널을사용하여동일채널 / 인접채널 Interference 에따른 Capacity 감소를최소화하였습니다. 그러나무선랜 5GHz 대역의경우에는국가별주파수정책이상이하여 5GHz 대역에서전국가가공통으로쓸수있는채널이없기때문에채널배치에어려움이예상되었습니다. 이에삼성전자는 193 개국에서사용하는주파수사용현황을조사하고국가별좌석배치도를분석하여모든참가자들이최적의무선랜서비스를사용할수있도록고민하였습니다. 5GHz 대역의 19개채널중대부분의국가에서사용가능한 8개채널을분산시키고셀내에설정된채널을지원하지않는국가의 ICT 대표는인접셀에접속되도록채널을배치하였습니다. < 그림 2. 책생앞배치된 AP>
149 157 이로써디바이스의성능을최상으로이끌어낼수있으며, 2.4GHz 대역에남은디바이스들도훨씬쾌적한환경의무선네트워크를이용할수있게되어전체적인가용 Throughput이증가하게됩니다. 금번 ITU 전권회의대회의장에서도채널중첩문제로 2.4/5GHz 모든채널이접속가능한무선랜을구축하였습니다. ITU 전권회의에서사용된많은 Dual Band 디바이스들은 Band Steering 을통하여 5GHz 대역에효율적으로접속할수있었으며결과적으로전체무선랜성능향상을가능하게하였습니다. Channel category A(8ch):36-64 Available for most of countries Channel category B(5ch):100-116 Not Available for some countries Channel category C(2ch):120-124 Available for some countries Channel category D(4ch):149-161 Available for some countries < 그림 3. 국가별사용가능주파수를고려한채널배치예시 > Band Steering 무선랜에서사용하고있는 2.4GHz 대역은 802.11b/g/n 외에도동일주파수대역을사용하는 Bluetooth, 무선전화기등에의한잠재적인간섭요인이많이있습니다. 많은 IT 담당자들은채널간섭이우려되는 2.4GHz 대신간섭이적고가용채널이더많은 5GHz 를더선호합니다. 그러나 2.4/5GHz 주파수대역을모두지원하는디바이스들중에서일부디바이스는 5GHz 가아닌 2.4GHz 로우선접속을시도합니다. Band Steering은이러한디바이스들이 2.4GHz 에우선접속을시도하더라도좀효율적인통신이가능한 5GHz 에접속할수있도록유도합니다. Load Balancing 일반적으로무선랜에서디바이스가어떤 AP에접속할지는디바이스가결정하지만특정AP 에사용자가몰리게되면단말당 Throughput이감소할수있습니다. 이때문에다수사용자가접속하는무선랜환경에서는각 AP마다적절한부하가분산될수있도록해주는 Load Balancing 기능이필요합니다. 삼성전자는각 AP 별부하의기준으로서트래픽양이아닌접속한디바이스의수를사용하여 Load Balancing 을구현했습니다. 무선랜디바이스가과거에발생시킨트래픽양을근거로 Load Balancing을적용하는방식은 5초후의사용자트래픽조차도예측하기어렵다는점때문에 AP 별균등한부하를보장하기어렵다는한계가있기때문에오히려관리자가직관적으로인지하고제어할수있는 AP 별접속디바이스수를적용했습니다. 또한삼성전자의 Load Balancing 은디바이스들로부터발생하는 Probe Request에대한응답을제어함으로써무선자원을효율화시켰습니다. 디바이스의접속시도시신호품질이양호한 AP 들만 Probe Response 하도록하여특정 AP에과부하가발생하지않도록하는데집중하였습니다. 이외에도 Load Balancing은 Roaming을지원하지못하거나디바이스송신출력이양호하지못해서좋은신호품질의주변 AP로접속하지못한채낮은 Throughput으로통신하는 Sticky 디바이스를최대한좋은신호조건의 AP에접속할수있도록유도합니다. 이로써 ITU 전권회의기간동안대회의장에서최대 2,400 대의디바이스들이동시접속하더라도대회의장내의 AP들에균등하게접속하여안정적으로무선랜서비스를이용할수있게하였습니다. 또한행사장내각구역마다사용자의행동패턴을예측하고 Load Balancing 설정값을최적화하여사용자만족도가높은무선랜서비스를제공할수있었습니다.
AirEqualizer 802.11ac 를지원하는디바이스가점점확산되고, 노트PC/ 태블릿 / 스마트폰등각각의단말이가지는성능이다르기때문에삼성전자는 WiFi 규격이나성능이다른사용자의만족도를어떻게하면높일수있을지를고민해왔습니다. 그결과가바로 AirEqualizer 입니다. 무선랜이 802.11 표준구현만으로동작한다면송수신속도가각기다른디바이스가무선랜서비스를이용시에송수신속도가느린디바이스가더많은시간을소비하고송수신속도가빠른디바이스는통신을위해상대적으로적은 Airtime을할당받게되고사양이좋은단말임에도높은 Throughput을기대하기어렵게됩니다. 삼성전자는각디바이스에게할당하는 Airtime을균등하게분배함으로써이러한문제를해결하였고다수의사용자가일정한수준의서비스를이용할수있는무선환경조성하고, 전체무선랜의성능이저하되는것을방지합니다. 금번 ITU 전권회의는 520 기종의무선디바이스가삼성전자의무선랜에접속하였고, 그수는최대 6,300 대에달했습니다. 이렇게많고다양한디바이스들이안정적으로무선랜서비스를이용할수있도록전세계모든디바이스의특성을분석하였고이로써전세계어떤디바이스도지원할수있는삼성전자무선랜솔루션의호환성을선보였습니다. 또한, 스마트폰, 태블릿, 노트PC 가가지는 WiFi 성능과국가별상이한주파수정책으로지원하는 WiFi 규격이다름에도장애한번없었다는점은초고밀도환경의국제행사에서도완벽한무선랜서비스를제공할수있는삼성전자의기술력을증명하였습니다 Optimization 부산벡스코전시장은행사장공사로 ITU 전권회의 1주일전에야무선네트워크구축이가능하였습니다. 때문에삼성전자는사전준비대책을철저히수립하여무선랜구축일정에차질이없도록하였습니다. 4차에걸친사전모의실험을진행하였고유무선장비연동시험은회의 1개월전에미리완료하였습니다. 삼성전자가가지고있는확립된최적화프로세스를적용하고다양한유형별 Trouble shooting guide를참조함으로써전체무선랜구축의효율성을높이고최적화기간을단축할수있었습니다. 이러한이유로 ITU 뿐만아니라미래창조과학부, 한국정보화진흥원, KT의담당자들은삼성전자무선랜에 200% 만족하였습니다. 그리고본사의 R&D 인력들이직접현장에투입된점은외산벤더로서는할수없는대응이었고무선랜구축및운영에도안정성을더할수있었습니다. 일반적인무선랜 AP 의동작 삼성무선랜 AP 의동작 무선랜 1 무선랜 2 무선랜 3 삼성무선랜 150 Mbps 150 Mbps PHY Rate 450 Mbps 450 Mbps PHY Rate 150 Mbps 450 Mbps PHY Rate 150 Mbps 450 Mbps 58 Mbps 58 Mbps TCP throughput 135 Mbps 135 Mbps TCP throughput 82 Mbps 82 Mbps TCP throughput 58 Mbps 135 Mbps 무선랜 3 의속도는 164Mbps 로무선랜 1 과무선랜 2 의평균속도 (116/2+270/2=193Mbps) 보다작음 삼성 AP 는각디바이스에게 Airtime 을공평히나눠전체무선랜의데이터처리율이 193Mbps 가됨 < 그림 4. AirEqualizer 적용에따른 Throughput 비교 >
Wireless Intrusion Prevention System (WIPS) 안정적인무선랜서비스와는별개로참석자들은 ITU 본부에있는서버를통해회의자료를다운받거나각이슈에관한중요자료를자신의국가에전송합니다. 이때문에 ITU 는무선랜의완벽한보안을위해 WIPS 를도입할필요가있었습니다. 삼성전자의보안 AP는전용 WIPS 모듈이추가로내장되어있습니다. 즉, 별도의 WIPS 모듈이보안모니터링을수행하고무선랜서비스용모듈이무선랜서비스를충실히수행하게됩니다. 그리고 WIPS 모듈내별도의 WiFi Chip 이있어보안 AP 내에서모니터링한데이터를직접분석하고탐지 / 차단을결정함으로써더욱신속한보안기능을제공합니다. 탁월한성능뿐만아니라별도의 WIPS 센서가필요하지않기에 WIPS 센서구입비용및설치비용이소요되지않습니다. 덕분에 ITU 는효율적인예산집행과해킹위협으로부터자유로운무선랜서비스제공이라는두마리토끼를모두잡을수있었습니다. 맺음말 ITU 전권회의의성공적인개최로삼성전자는무선랜솔루션공급업체로서의입지가탄탄해졌습니다. 전세계의최첨단모바일 IT 기기들이집합하여삼성전자의 AP에접속되었고사상유례없는규모의무선랜이구축되었으며운영또한차질없이수행하여전세계 ICT 대표들에깊은인상을남겼습니다. 삼성전자는이번 ITU 전권회의의성공을발판삼아앞으로의대단위규모의무선랜구축이필요한행사에반드시고려해야할무선랜솔루션업체로서거듭날것입니다. Multi-Antenna 12 개의서비스용안테나 (2x2 모델은 8 개 ) 2.4/5GHz 별도안테나 Monitoring Antenna 보안모듈전용안테나 3 개 (11n 모델은 2 개 ) < 그림 5. 모니터링용전용안테나 >