Wi-Fi 6 (IEEE 802.11ax) 규격이 표준화됨에 따라 다양한 모바일 디바이스부터 일상 생활에서 쉽게 찾아볼 수 있는 공유기까지 새로운 무선통신 프토로콜 도입에 앞장서고 있습니다.
삼성의 갤럭시S10, 애플의 아이폰11등 스마트폰 제조사에서는 발빠르게 Wi-Fi 6를 도입했으며 스마트폰과 연계되는 공유기 제조사들의 제품 또한 고급형 제품에 먼저 Wi-Fi 6규격을 도입하므로써 이 글을 읽는 분들중 이미 Wi-Fi 6 무선 네트워크 망을 갖춘 유저분들도 있으리라 생각합니다.
오늘은 Wi-Fi 6 도입 배경과 기술 이론을 다뤄보고 Wi-Fi 6로 인한 향후 전망을 서술하면서 앞으로 우리 일상에 깊게 스며들 Wi-Fi 6에 대해 조금 더 친숙해져보는 시간을 가질까 합니다.
Wi-Fi 5의 문제점과 Wi-Fi 6의 필요성
기존 Wi-Fi 5(IEEE 802.11ac)의 경우 5GHz 대역만 한정적으로 사용하고 낮은 송출 파워, 부족한 Wi-Fi 커버리지 등의 문제점이 있으며 특히 데이터 속도가 3.5 Gbps에 달하는 프로토콜 규격 속도와 달리 사용자의 실질적인 속도(QOS)는 한참 모자란 속도를 보였습니다.
특히 기업, 매장과 같은 복수의 사용자가 동일한 Wi-Fi 네트워크 망을 활용하거나 미디어 스트리밍과 같은 트래픽 비중이 상대적으로 높은 환경등에서는 기존 Wi-Fi 5의 한계점이 여실히 드러나곤 했습니다.
< 고출력 증폭기를 갖추고 넓은 커버리지를 확보할 수 있는 공유기 >
이러한 Wi-Fi 5의 단점을 보완하고자 가정에서는 사용자들이 커버리지를 확보하기위해 Wi-Fi 증폭기 등 하위 노드를 갖춘 제품들을 사용하거나 매장용, 기업용 공유기의 경우 복수의 채널을 혼용하거나 고출력 증폭기와 복수의 안테나를 갖추고 메시 네트워크를 지원하는 등 다양한 시도를 하였습니다.
물론 위 사진과 같이 고가의 유무선 공유기를 사용하여 Wi-Fi 5를 지원하는 보편적인 유무선공유기의 단점을 보완할 수 있지만 이러한 기능을 갖추기위해 다양한 설계기술이 적용되어 이는 곧 사용자의 지출 비용 증가로 이어질 수 밖에 없습니다.
Wi-Fi 4/5/6 사양
|
Wi-Fi 4 (802.11n) |
Wi-Fi 5 (802.11ac Wave 2) |
Wi-Fi 6 (802.11ax) |
Bands |
2.4GHz & 5GHz |
5GHz |
2.4GHz & 5GHz |
Channel Bandwidth |
20MHz,40MHz |
20MHz, 40MHz, 80MHz, 80+80MHz, 160MHz |
20MHz/40MHz (2.4GHz), 80MHz, 80+80MHz, 160MHz(5GHz) |
FTT Sizes |
64, 128 |
64, 128, 256, 512 |
64, 128, 256, 512, 1024, 2048 |
Subcarrier Spacing |
312.5kHz |
312.5kHz |
78.125kHz |
Highest Modulation |
64-QAM |
256-QAM |
1024-QAM |
Data Rates |
54Mbps~600Mbps(Max 4 spatial streams) |
433Mbps ~ 6933Mbps(Max 8 spatial streams) |
600Mbps~9607.8Mbps(Max 8 spatial streams) |
MIMO |
SU-MIMO-OFDM |
SU-MIMO-OFDM Wave1, MU-MIMO-OFDM Wave2 |
MU-MIMO-OFDMA |
Wi-Fi 6 주요 특징
앞서 살펴본 Wi-Fi5의 단점을 개선한 차세대 통신 프로토콜인 Wi-Fi 6(IEEE802.11ax)는 크게 아래와 같은 특징을 지닙니다.
BBS Coloring
복수의 엑세스 포인트(ex : 여러개의 유무선 공유기)를 둘때 스마트폰과 같은 포터블 디바이스는 사용자가 이동함에 따라 최적의 Wi-Fi 망을 갖추기위해 상시 엑세스 포인트를 재검색합니다. 이때 복수의 유무선 공유기가 감지되어 채널간섭이 일어나는것을 방지하고자 0~7까지 8개의 색상코드를 두고 채널 간섭에 따른 신호 강도 저하를 막아 동일한 커버리지 내 신호품질을 향상시킬 수 있습니다.
짧게 축약하여 표현한다면 공간 사용성이 증가되었다고도 표현할 수 있습니다.
MU MIMO(Multi-User Multiple Input Multiple Output), 8 Spatial Streams
5GHz 주파수 대역을 사용하는 Wi-Fi 통신 프로토콜의 특징중 하나로 Wi-Fi 6에도 도입되어 복수의 유저에게 데이터를 전송시키는 기술입니다.
스마트폰으로 미디어 스트리밍을 진행하며 태블릿으로 게임을 즐기는 등 Wi-Fi를 사용하는 디바이스의 효율성을 증대시킬 수 있습니다.
향후 Wi-Fi 6는 네트워크 타이밍, 주파수를 동기화 하여 Multi-User MIMO에서 개선된 기술인 Uplink MU-MIMO까지 지원할 계획을 갖추고 있습니다.
최대 8 공간 스트림까지 지원하여 최대 9607.8Mbps(약9.6Gbps) 링크 속도를 지원합니다.
OFDMA(Orthogonal Frequency division multiple access)
동일 채널에서 Wi-Fi 5 대비 더 많은 사용자를 지원하고 높은 처리량과 짧은 지연 시간등으로 효율성을 개선시켰고 주파수를 세분화하여 채널을 늘려 IoT 디바이스와 같은 복수의 디바이스를 연결할때 이상적인 환경을 제공할 수 있습니다.
Beamforming
빔포밍(Beamforming)은 공연장 등 무대에서 특정 배우에게 스포트라이트를 비추는 효과를 무선 통신 프로토콜환경에 적용시킨 기술로 전파 지향성을 갖추고 특정 디바이스에게 방사할 수 있는 기술로 Wi-Fi 6 이전 무선 통신 프로토콜에서도 적용된 기술입니다.
특정 디바이스가 많은 트래픽을 요구할때 전파를 집중시켜 전송속도를 개선시키거나 일부 공유기의 경우 게임을 즐기는 PC에게 낮은 지연시간과 안정적인 엑세스를 위해 활용되기도 합니다.
Wi-Fi 6에서는 2개의 주파수(2.4GHz, 5GHz)를 동시에 활용하며 대역폭이 개선된 만큼 빔포밍 기술 또한 개선될 것으로 예상됩니다.
160MHz Channel BandWidth
160MHz 대역폭을 지원하여 낮은 대기시간과 전송속도 개선이 이루어졌습니다.
1024-QAM
동일한 스펙트럼 영역에서 더 많은 데이터를 인코딩하여 Wi-Fi 5 대비 처리량이 25% 개선되었습니다.
Target Wake Time
Wi-Fi 6부터 도입되는 기술로 연계되는 기기의 전력 효율성을 향상시킵니다.
이전 Wi-Fi 통신 프로토콜의 경우 장치가 지속적으로 데이터신호를 검색하며 발생하는 전력소모가 커지고 특정 예약 시간에 Wake 시키는 트리거가 발생하기전까지 연결된 디바이스는 Wi-Fi 네트워크 망을 검색하지 않고 절전 상태로 진입하여 불필요한 전력 낭비를 줄일 수 있습니다.
스마트폰, 태블릿, 노트북과 같은 포터블 디바이스에서도 유용한 기능이지만 IoT, 소형 디바이스 등 전력 소모에 기민하게 대응해야하는 디바이스에게 매우 유용한 기술입니다. 이러한 특징덕에 불필요한 대역폭 낭비가 없어 활용성이 다른 여러 디바이스들간의 효율성 또한 증가한다고 볼 수 있습니다.
향후 전망
6GHz 도입 가능성
Wi-Fi 6의 복합적인 특징들과 규격 속도를 최대한 이끌어 내기위해 추가적인 대역폭을 다뤄야한다고 퀄컴(Qualcomm)과 같은 여러 기업에서 의견을 냈고 기존 2.4GHz의 경우 이미 다수의 디바이스 및 무선공유기에서 사용하고 있으며 5GHz 대역의 경우 스펙트럼 확장성이 충분하지 못하다는 문제로 추가적인 비면허 스펙트럼을 확보해야 서비스 품질을 보일 수 있다고 주장합니다.
무선 통신 IC에 깊이 뿌리박은 여러 기업들이 입을 모아 주장하는만큼 현재 규격화된 2.4GHz, 5GHz 외 6GHz 대역이 추가될 가능성이 높다고 생각합니다.
저전력 디바이스 생태계 활성화
TWT의 특징을 포함한 저전력 Wi-Fi 모듈까지 설계가 된다면 IoT, 스마트팜과 같은 분야의 접근성이 조금 더 유연해지지 않을까 생각합니다.
물론 Wi-Fi 6 이외에 RF, LoRa 등 Wi-Fi에 비해 커버리지가 월등히 넓은 무선 통신 프로토콜이 존재하지만 기존 Wi-Fi 커버리지의 단점과 LoRa와 같은 장거리 무선 통신의 느린 통신속도를 조금씩 보완할 수 있는 영역에서 W-Fi 6를 활용하는 디바이스들이 늘어나갈 것 같습니다.
특히 기업, 공공기관 등 복수의 유저 및 디바이스들이 엑세스하고 데이터를 주고 받을때 이러한 이점들이 잘 나타날 것으로 보입니다.
해결해야할 여러 문제
앞서 설명한 것 처럼 Wi-Fi 6는 최대 9.6Gbps의 링크 속도를 지원하지만 유무선공유기 등 유선 네트워크 망이 아직까지도 100Mbps, 1Gbps에 머물어있는 현 상황에서 통신 규격의 변화가 일반 사용자에게 크게 다가오지 않을 수 있습니다.
더 빠른 유선 네트워크 망의 품질 개선이 뒷받침하고 공유기 및 엑세스되는 디바이스들의 통신모듈부터 이를 처리하는 프로세서의 처리능력, 메모리의 속도까지 뒷받침 해줘야 규격 최대치에 조금 더 가까워지지 않을까 싶습니다.
본문은 Wi-Fi 얼라이언스 문서들을 기반으로 작성되었으며 아래 링크를 통해 보다 자세한 정보를 살펴볼 수 있습니다.
https://www.wi-fi.org/discover-wi-fi/wi-fi-certified-6
Wi-Fi 6 인증 디바이스 검색
https://www.wi-fi.org/wi-fi-certified-6-products
