IEEE 802.11n-2009
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1. 개요
IEEE 802.11n-2009는 데이터 전송 속도와 신뢰성을 향상시키기 위해 MIMO 기술, 채널 본딩, 프레임 집적, MCS 등의 기술을 사용하는 무선 네트워크 표준이다. 이 표준은 2.4 GHz 및 5 GHz 주파수 대역에서 작동하며, 802.11a/b/g와 같은 이전 표준과의 호환성을 위해 혼합 모드를 지원한다. 802.11n은 최대 600 Mbit/s의 데이터 전송률을 제공하며, 2009년 10월에 최종적으로 출판되었다.
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IEEE 802.11n-2009 |
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2. 주요 기술
IEEE 802.11n-2009은 기존 IEEE 802.11 표준을 기반으로, 물리 계층(PHY)에 MIMO(다중 입출력) 기술과 40 MHz 채널 대역폭을 도입하고, MAC 계층에 프레임 집합(frame aggregation) 기술을 추가하여 데이터 전송 속도와 안정성을 크게 향상시킨 개정판이다.[46][8] 이전에도 Xpress, 슈퍼 G, 니트로와 같이 MIMO나 40 MHz 채널을 활용한 독점적인 기술들이 있었으나, 802.11n은 이를 표준화하여 여러 제조사의 장비 간 호환성을 확보했다는 점에서 의미가 있다.
주요 기술은 다음과 같다.
- MIMO: 여러 개의 안테나를 사용하여 데이터를 동시에 송수신하는 기술이다. 공간 분할 다중화(SDM) 방식을 통해 데이터 스트림 수를 늘려 전송률을 높인다. 각 스트림마다 별도의 안테나와 RF 회로가 필요하여 구현 비용이 증가한다.
- 40 MHz 채널 대역폭: 기존 802.11 물리 계층에서 사용하던 20 MHz 채널 대역폭을 두 배로 넓혀 물리 계층 데이터 전송률을 두 배로 높인다. 주로 5 GHz 대역에서 사용되며, 2.4 GHz 대역에서는 다른 무선 시스템과의 간섭을 피할 수 있을 때 제한적으로 사용된다.[45][7]
- 프레임 집합: MAC 계층에서 여러 개의 데이터 프레임을 하나로 묶어 전송함으로써 프로토콜 오버헤드를 줄이고 실제 사용자 수준의 전송률을 높이는 기술이다.
이러한 기술들의 조합을 통해 802.11n은 802.11a(5 GHz)나 802.11g(2.4 GHz) 표준에 비해 향상된 물리 계층 전송 속도를 제공한다.[46][8]
2. 1. MIMO (다중 입출력)
MIMO(Multiple-Input Multiple-Output, 다중 입출력)는 여러 개의 안테나를 사용하여 하나의 안테나를 사용하는 것보다 더 많은 정보를 송수신하는 기술이다. 이는 802.11n 표준의 핵심 기술 중 하나로, 기존 802.11 표준에 비해 데이터 전송률과 통신 안정성을 크게 향상시킨다.MIMO 기술을 구현하는 주요 방식 중 하나는 공간 분할 다중화(SDM, Spatial Division Multiplexing)이다. SDM은 여러 개의 독립적인 데이터 스트림을 하나의 주파수 채널 내에서 동시에 전송하는 방식으로 작동한다. MIMO SDM 기술을 사용하면, 동시에 전송하는 데이터 스트림의 수가 늘어남에 따라 데이터 처리량을 크게 높일 수 있다. 각 데이터 스트림은 송신기와 수신기 양쪽 모두에서 별도의 안테나를 필요로 한다. 또한, 각 안테나마다 별도의 무선 주파수(RF) 회로와 아날로그-디지털 변환기(ADC)가 필요하기 때문에, MIMO 기술은 기존 방식보다 구현 비용이 더 많이 든다.
MIMO 통신의 성능을 최대한 활용하기 위해 송신기와 수신기는 각각 프리코딩(precoding)과 포스트코딩(postcoding) 기술을 사용한다. 프리코딩에는 빔포밍(Beamforming)과 공간 코딩(spatial coding)이 포함된다. 빔포밍 기술은 신호의 방향을 조절하여 수신 측에서의 신호 품질을 개선하는 역할을 한다. 공간 코딩은 공간 다중화(Spatial Multiplexing)를 통해 데이터 처리량을 높이거나, 시공간 블록 코드(Space-Time Block Code, STBC) 같은 기술을 이용하여 다이버시티(diversity) 효과를 얻어 통신 가능 거리를 늘리는 데 사용된다.
전송 가능한 최대 데이터 스트림의 수는 송신기와 수신기의 안테나 개수 중 더 적은 수에 의해 제한되며, 무선 장치의 사양에 따라 더 적은 수의 스트림만 지원할 수도 있다. 특정 무선 장치의 MIMO 능력을 표현하기 위해 `a x b : c` 와 같은 표기법이 사용된다. 여기서 'a'는 최대 송신 안테나 또는 RF 체인 수, 'b'는 수신 안테나 또는 RF 체인 수, 'c'는 해당 장치가 지원하는 최대 공간 스트림 수를 의미한다. 예를 들어, 송신 안테나 2개와 수신 안테나 3개를 가지고 있고 최대 2개의 데이터 스트림을 송수신할 수 있는 장치는 `2 x 3 : 2`로 표기한다. 802.11n 표준은 이론적으로 최대 `4 x 4 : 4` 구성을 허용하지만, 일반적인 802.11n 장비는 `2 x 2 : 2`, `2 x 3 : 2`, 또는 `3 x 3 : 2` 구성을 주로 사용한다. 이 세 가지 구성은 모두 동일한 최대 데이터 전송률을 가진다.
MIMO 기술은 40 MHz 채널 대역폭과 함께 사용될 때, 802.11a (5 GHz)나 802.11g (2.4 GHz) 표준보다 향상된 물리 계층 전송 속도를 제공한다.[46][8]
2. 2. 채널 본딩 (40 MHz 채널)
802.11n 표준의 주요 특징 중 하나는 40 MHz 채널 대역폭을 사용하는 것이다. 이는 기존 IEEE 802.11 물리 계층(PHY)에서 데이터를 전송하는 데 사용하던 20 MHz 채널 대역폭을 두 배인 40 MHz로 확장한 기술이다. 채널 대역폭이 두 배로 늘어나면서 물리 계층에서의 데이터 전송 속도 역시 단일 20 MHz 채널을 사용할 때보다 이론적으로 두 배 향상된다.40 MHz 채널 대역폭은 주로 5 GHz 주파수 대역에서 사용된다. 2.4 GHz 주파수 대역에서도 사용할 수 있지만, 이 경우 해당 채널을 사용하는 다른 IEEE 802.11 시스템이나 블루투스와 같은 비-802.11 시스템과의 간섭을 피할 수 있을 때만 가능하다.[45][7] 2.4 GHz 대역은 이용 가능한 채널 수가 적고 혼잡도가 높아 40 MHz 채널 사용 시 간섭 문제가 발생할 가능성이 더 크기 때문이다.
2. 3. 프레임 집적 (Frame Aggregation)
물리 계층에서의 전송 속도 향상은 802.11 프로토콜의 오버헤드(경합 과정, 인터프레임 간격, PHY 계층 헤더(프리앰블 + PLCP), 응답 프레임 등) 때문에 사용자 수준에서의 전송률을 일정 수준 이상으로 높이는 데 한계가 있다. MAC 계층에서 성능 향상을 위해 제공하는 가장 주된 방법 중 하나가 프레임 집적(frame aggregation)이다.프레임 집적은 여러 개의 MSDU나 MPDU 패킷을 하나로 묶어 전송함으로써, 여러 패킷을 각각 따로 전송하는 데 드는 오버헤드를 줄여 사용자 수준의 전송률을 향상시키는 기술이다. 프레임 집적에는 두 가지 종류가 정의되어 있다.
# A-MSDU (Aggregate MSDU): MAC 서비스 데이터 유닛의 집적이다. 우선순위가 같고 동일한 목적지로 향하는 여러 MSDU를 모아 하나의 A-MSDU 패킷으로 전송하는 방식이다. A-MSDU 내의 각 MSDU는 서브프레임(sub-frame) 헤더에 의해 구분되며, A-MSDU 패킷 자체는 일반 MSDU 패킷과 동일하게 취급된다.
# A-MPDU (Aggregate MPDU): MAC 프로토콜 데이터 유닛의 집적이다. A-MPDU 집적은 802.11e에서 도입되고 802.11n에서 최적화된 블록 응답(Block Acknowledgement)을 요구한다.
2. 4. 데이터 변조 및 부호화 (MCS)
MIMO 기술은 여러 개의 안테나를 사용하여 하나의 안테나를 사용할 때보다 더 많은 정보를 송수신할 수 있게 해준다. 이를 구현하는 방법 중 하나는 공간 분할 다중화(Spatial Division Multiplexing, SDM) 기술로, 여러 개의 독립적인 데이터 스트림을 동시에 전송하여 데이터 전송률을 크게 향상시킨다. 각 데이터 스트림은 송신기와 수신기 모두에 별도의 안테나를 필요로 하며, 각 안테나마다 별도의 무선 주파수(RF) 체인과 아날로그-디지털 변환기가 필요하기 때문에 구현 비용이 더 높다.[7]MIMO 연결의 성능을 최대한 활용하기 위해 송신기와 수신기는 각각 프리코딩(precoding)과 포스트코딩(postcoding) 기술을 사용한다. 프리코딩은 빔포밍(beamforming)과 공간 코딩(spatial coding)을 포함하는데, 빔포밍은 수신 신호 품질을 향상시키고 공간 코딩은 데이터 처리량을 높인다. 공간 코딩은 공간 다중화를 통해 처리량을 늘리거나, Alamouti 코딩과 같은 다이버시티 기술을 활용하여 통신 범위를 넓힐 수도 있다.
동시에 전송할 수 있는 데이터 스트림의 수는 송신기와 수신기가 사용하는 안테나 개수 중 더 적은 수에 의해 제한된다. 특정 무선 장비의 안테나 및 스트림 처리 능력을 나타내기 위해 와 같은 표기법을 사용한다. 여기서 는 최대 송신 안테나 수, 는 최대 수신 안테나 수, 는 최대 동시 데이터 스트림 수를 의미한다. 예를 들어, 송신 안테나 2개와 수신 안테나 3개를 가지고 최대 2개의 데이터 스트림을 처리할 수 있는 장비는 로 표기한다. 802.11n 표준은 최대 구성을 지원하지만, 일반적인 장비는 , , 구성을 많이 사용한다. 최근에는 더 높은 처리량을 위해 구성도 사용되고 있다.[9]
802.11n은 다양한 변조 방식과 부호화율(Coding Rate) 조합을 사용하여 데이터 전송 속도를 최적화한다. 이러한 조합은 MCS(Modulation and Coding Scheme) 인덱스라는 번호로 정의된다. 전송 환경에 따라 최적의 MCS 인덱스를 선택하여 데이터를 전송한다. 최대 데이터 속도인 초당 600 Mbit는 40 MHz 채널 대역폭에서 4개의 공간 스트림을 모두 사용해야 달성 가능하다.[10]
20 MHz 채널에서는 64개의 FFT를 사용하며, 이 중 56개는 OFDM 부반송파이다. 52개는 데이터 전송에 사용되고 4개는 파일럿 신호로 사용된다. 각 부반송파는 BPSK, QPSK, 16-QAM, 또는 64-QAM 변조 방식 중 하나를 사용할 수 있다. 총 채널 대역폭은 20 MHz이며 실제 사용 대역폭은 17.8 MHz이다. 심볼 전송 시간은 3.6 또는 4 마이크로초이며, 여기에는 0.4 또는 0.8 마이크로초의 보호 구간(Guard Interval, GI)이 포함된다. 0.4 마이크로초 보호 구간은 단축 보호 구간(Short Guard Interval, SGI)이라고도 한다.
아래 표는 MCS 인덱스에 따른 변조 방식, 부호화율, 공간 스트림 수, 채널 대역폭, 보호 구간(GI)에 따른 최대 데이터 속도를 보여준다.
MCS 지수 | 공간 스트림 | 변조 유형 | 코딩 속도 | 데이터 속도(Mbit/s) | |||
---|---|---|---|---|---|---|---|
20 MHz 채널 | 40 MHz 채널 | ||||||
800ns GI | 400ns GI | 800ns GI | 400ns GI | ||||
0 | 1 | BPSK | 1/2 | 6.5 | 7.2 | 13.5 | 15 |
1 | 1 | QPSK | 1/2 | 13 | 14.4 | 27 | 30 |
2 | 1 | QPSK | 3/4 | 19.5 | 21.7 | 40.5 | 45 |
3 | 1 | 16-QAM | 1/2 | 26 | 28.9 | 54 | 60 |
4 | 1 | 16-QAM | 3/4 | 39 | 43.3 | 81 | 90 |
5 | 1 | 64-QAM | 2/3 | 52 | 57.8 | 108 | 120 |
6 | 1 | 64-QAM | 3/4 | 58.5 | 65 | 121.5 | 135 |
7 | 1 | 64-QAM | 5/6 | 65 | 72.2 | 135 | 150 |
8 | 2 | BPSK | 1/2 | 13 | 14.4 | 27 | 30 |
9 | 2 | QPSK | 1/2 | 26 | 28.9 | 54 | 60 |
10 | 2 | QPSK | 3/4 | 39 | 43.3 | 81 | 90 |
11 | 2 | 16-QAM | 1/2 | 52 | 57.8 | 108 | 120 |
12 | 2 | 16-QAM | 3/4 | 78 | 86.7 | 162 | 180 |
13 | 2 | 64-QAM | 2/3 | 104 | 115.6 | 216 | 240 |
14 | 2 | 64-QAM | 3/4 | 117 | 130 | 243 | 270 |
15 | 2 | 64-QAM | 5/6 | 130 | 144.4 | 270 | 300 |
16 | 3 | BPSK | 1/2 | 19.5 | 21.7 | 40.5 | 45 |
17 | 3 | QPSK | 1/2 | 39 | 43.3 | 81 | 90 |
18 | 3 | QPSK | 3/4 | 58.5 | 65 | 121.5 | 135 |
19 | 3 | 16-QAM | 1/2 | 78 | 86.7 | 162 | 180 |
20 | 3 | 16-QAM | 3/4 | 117 | 130 | 243 | 270 |
21 | 3 | 64-QAM | 2/3 | 156 | 173.3 | 324 | 360 |
22 | 3 | 64-QAM | 3/4 | 175.5 | 195 | 364.5 | 405 |
23 | 3 | 64-QAM | 5/6 | 195 | 216.7 | 405 | 450 |
24 | 4 | BPSK | 1/2 | 26 | 28.8 | 54 | 60 |
25 | 4 | QPSK | 1/2 | 52 | 57.6 | 108 | 120 |
26 | 4 | QPSK | 3/4 | 78 | 86.8 | 162 | 180 |
27 | 4 | 16-QAM | 1/2 | 104 | 115.6 | 216 | 240 |
28 | 4 | 16-QAM | 3/4 | 156 | 173.2 | 324 | 360 |
29 | 4 | 64-QAM | 2/3 | 208 | 231.2 | 432 | 480 |
30 | 4 | 64-QAM | 3/4 | 234 | 260 | 486 | 540 |
31 | 4 | 64-QAM | 5/6 | 260 | 288.8 | 540 | 600 |
32 | 1 | BPSK | 1/4 | — | — | 6.0 | 6.7 |
33 – 38 | 2 | 비대칭 변조 | 별도 정의 | 별도 정의 | 별도 정의 | 별도 정의 | |
39 – 52 | 3 | 비대칭 변조 | 별도 정의 | 별도 정의 | 별도 정의 | 별도 정의 | |
53 – 76 | 4 | 비대칭 변조 | 별도 정의 | 별도 정의 | 별도 정의 | 별도 정의 | |
77 – 127 | style="text-align: center;" | | 예약됨 | — | — | — | — |
802.11n 표준은 다양한 네트워크 환경과 요구 사항에 맞춰 여러 동작 모드를 지원한다. 주요 동작 모드는 다음과 같다.
3. 동작 모드
각 모드에 대한 자세한 내용은 아래 해당 섹션에서 확인할 수 있다.
3. 1. Non-HT 모드
Non-HT 모드는 802.11a, 802.11b, 802.11g와 같은 기존 IEEE 802.11 표준과의 통신을 지원하는 방식이다. 이는 802.11n 표준이 이전 세대 장비와의 하위 호환성을 유지하기 위해 포함된 기능이다.
3. 2. Mixed 모드
Mixed 모드는 IEEE 802.11n 표준에서 정의된 작동 방식 중 하나로, 기존의 802.11a, 802.11b, 802.11g 표준을 사용하는 기기와의 통신과 IEEE 802.11n에서 새로 채택된 HT(High Throughput) 모드를 모두 지원한다. 이 모드는 802.11n 지원 기기와 이전 표준만 지원하는 기기가 혼재된 네트워크 환경에서 호환성을 유지하며 통신할 수 있도록 한다.
3. 3. Green Field 모드
Green Field 모드는 IEEE 802.11n 표준에서 정의된 작동 모드 중 하나로, HT(High Throughput) 방식만을 지원한다. 이 모드는 주변에 IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g와 같은 기존 무선랜 표준을 사용하는 기기가 없고, 오직 IEEE 802.11n 기기만 존재하는 환경에서 사용하도록 설계되었다. 기존 표준과의 호환성을 위한 부가적인 신호 없이 통신하므로, IEEE 802.11n의 최대 성능을 발휘할 수 있다는 장점이 있다. 반면, 기존 방식만을 지원하는 Non-HT 모드나 두 방식을 모두 지원하는 Mixed 모드와 달리 하위 호환성은 제공하지 않는다.
4. 하위 호환성
802.11g 표준은 기존 802.11b 장치와의 하위 호환성을 보장하는 방법을 포함했다. 802.11n은 이를 확장하여 802.11g, 802.11b, 802.11a 등 이전 표준을 사용하는 장치와의 통신을 보호하기 위한 공존 관리 기능을 제공한다. 주요 보호 메커니즘은 물리 계층(PHY)과 매체 접근 제어(MAC) 계층에서 작동한다.
- PHY 레벨 보호 (혼합 모드 형식 보호): 혼합 모드(Mixed Mode)에서는 각 802.11n 전송 시작 부분에 802.11a 또는 802.11g 형식의 신호(L-SIG)를 포함시킨다. 이를 통해 20MHz 대역폭을 사용하는 경우, 802.11a/g 장치들이 802.11n 신호를 인식하고 충돌을 피할 수 있다. 하지만 802.11b 장치는 이 신호를 인식하지 못하므로, 별도의 CTS 보호가 필요할 수 있다.
- PHY 레벨 보호 (40MHz 채널 사용 시): 802.11a/g 장치가 함께 사용되는 환경에서 40MHz 채널을 사용할 경우, 기존 장치와의 간섭을 막기 위해 40MHz 채널을 구성하는 두 개의 20MHz 채널 모두에서 CTS 보호 메커니즘을 사용해야 한다.
- MAC 레벨 보호: RTS/CTS 프레임 교환이나 CTS 프레임 전송을 이전 표준(legacy) 속도로 전송하여, 이후에 이어지는 고속의 802.11n 전송 시간 동안 다른 장치들이 채널을 사용하지 않도록 보호할 수 있다.
5. 사용 전략
IEEE 802.11n 네트워크의 성능을 극대화하기 위한 핵심 전략은 가용한 주파수 대역과 장비 호환성을 고려하는 것이다. 이론적으로는 간섭이 적고 채널 확보가 용이한 5 GHz 대역을 전용으로 사용하는 것이 가장 이상적이지만[11], 802.11b/g만 지원하는 구형 장비와의 호환 문제로 인해 실제 환경에서는 혼합 모드 운영이 불가피한 경우가 많다. 이러한 혼합 환경에서는 듀얼 밴드 액세스 포인트를 활용하여 트래픽을 분산시키거나, '''대역 스티어링''' 같은 기술을 통해 5 GHz 대역 활용을 유도하는 접근 방식이 고려될 수 있다.[12][13] 구체적인 대역 활용 및 채널 선택 전략은 하위 섹션에서 더 자세히 다룬다.
5. 1. 5 GHz 대역 활용
가장 빠른 전송률을 얻기 위해서는 IEEE 802.11n 5 GHz 네트워크를 사용하는 것이 좋다.[46] 5 GHz 대역은 2.4 GHz 대역에 비해 무선 간섭이 적고, 중첩되지 않는 채널이 많아 상대적으로 더 나은 성능을 제공한다.[47][11]하지만 상당수의 컴퓨터가 802.11b/g 모드만 지원하기 때문에, 802.11n만을 허용하는 네트워크(802.11n-only) 구성은 비효율적일 수 있다.[48] 구형 기기에서 802.11n 전용 네트워크를 사용하려면 호환되지 않는 기존 Wi-Fi 카드를 교체하거나 컴퓨터 전체를 교체해야 하는 문제가 있다.[48] 따라서 단기적으로는 802.11n 하드웨어가 널리 보급될 때까지 802.11b/g/n 혼합 모드 네트워크를 사용하는 것이 현실적인 대안이다.[48]
혼합 모드 환경에서 최적의 성능을 내기 위한 방법 중 하나는 듀얼 라디오 액세스 포인트를 사용하는 것이다. 이 방식은 802.11b/g 트래픽은 2.4 GHz 대역으로 처리하고, 802.11n 트래픽은 5 GHz 대역으로 분리하여 운영한다.[48][12] 다만, 이 설정은 모든 802.11n 클라이언트가 5 GHz를 지원한다는 전제가 필요하지만, 실제로는 Wi-Fi 4 표준에서 5 GHz 지원은 선택 사항이었기 때문에 2.4 GHz만 지원하는 802.11n 장치도 상당수 존재한다.[12]
일부 기업용 AP는 '''대역 스티어링'''(Band Steering) 기술을 사용하기도 한다. 이 기술은 듀얼 밴드(2.4 GHz, 5 GHz 동시 지원) 클라이언트가 우선적으로 5 GHz 대역에 접속하도록 유도하고, 2.4 GHz 대역은 구형 클라이언트를 위해 남겨두는 방식으로 작동한다. AP가 듀얼 밴드 클라이언트의 2.4 GHz 접속 요청에는 응답하지 않고 5 GHz 접속 요청에만 응답하는 방식으로 구현된다.[13]
5. 2. 채널 선택
2.4 GHz ISM 대역은 상당히 혼잡하다. 802.11n에서는 채널당 대역폭을 40 MHz(팻 채널, Fat Channel)로 두 배로 늘릴 수 있으며, 이는 데이터 속도를 두 배 이상으로 높이는 결과를 낳는다. 그러나 북미에서는 2.4 GHz 대역에서 40 MHz 채널 옵션을 활성화하면 비면허 대역의 최대 82%를 사용하게 되어 간섭 문제가 심화될 수 있다. 예를 들어, 주 채널 3을 사용하고 상위 채널을 보조 채널(SCA, Secondary Channel Above)로 사용하는 40 MHz 채널(표기: 3+7)은 사용 가능한 11개 채널 중 1번부터 9번까지를 점유하게 된다.유럽 등 채널 1부터 13까지 사용 가능한 지역에서는 40 MHz 채널을 사용해도 대역 점유율이 상대적으로 낮다. 예를 들어, 채널 1을 주 채널로 하고 상위 채널을 보조 채널로 사용하는 1+5 조합은 전체 채널의 절반 정도만 사용한다. 또한, 채널 9를 주 채널로 하고 상위 채널을 보조 채널로 사용하는 9+13 조합은 대역의 가장자리에 위치하여 다른 네트워크와의 중첩 가능성이 낮다. 따라서 송신기가 물리적으로 매우 가깝지 않다면, 유럽 등지에서는 두 개의 40 MHz 대역을 동시에 사용하는 것이 비교적 용이하다.
802.11n 사양은 40 MHz 채널 운용 시, 하나의 20 MHz 주 채널(Primary Channel)과 주 채널 중심 주파수에서 ±20 MHz 떨어진 곳에 위치한 20 MHz 보조 채널(Secondary Channel)을 사용하도록 규정한다. 주 채널은 40 MHz 모드를 지원하지 않는 기존 클라이언트(예: 802.11g 장비)와의 통신에 사용된다. 40 MHz 모드로 동작할 때 실제 통신이 이루어지는 중심 주파수는 주 채널과 보조 채널의 중심 주파수의 산술 평균 값이다.
다음 표는 2.4 GHz 대역에서 주 채널과 보조 채널의 조합 및 해당 40 MHz 채널이 점유하는 주파수 범위를 보여준다. '위'는 주 채널보다 높은 주파수 대역을 보조 채널로 사용하는 경우(Secondary Channel Above), '아래'는 주 채널보다 낮은 주파수 대역을 보조 채널로 사용하는 경우(Secondary Channel Below)를 의미한다.
주 채널 | 20 MHz 사용 채널 범위 | 40 MHz 위 (SCA) | 40 MHz 아래 (SCB) | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
보조 채널 | 중심 채널 | 사용 채널 범위 | 보조 채널 | 중심 채널 | 사용 채널 범위 | ||
1 | 1–3 | 5 | 3 | 1–7 | — | ||
2 | 1–4 | 6 | 4 | 1–8 | — | ||
3 | 1–5 | 7 | 5 | 1–9 | — | ||
4 | 2–6 | 8 | 6 | 2–10 | — | ||
5 | 3–7 | 9 | 7 | 3–11 | 1 | 3 | 1–7 |
6 | 4–8 | 10 | 8 | 4–12 | 2 | 4 | 1–8 |
7 | 5–9 | 11 | 9 | 5–13 | 3 | 5 | 1–9 |
8 | 6–10 | 12 | 10 | 6–13 | 4 | 6 | 2–10 |
9 | 7–11 | 13 | 11 | 7–13 | 5 | 7 | 3–11 |
10 | 8–12 | — | 6 | 8 | 4–12 | ||
11 | 9–13 | — | 7 | 9 | 5–13 | ||
12 | 10–13 | — | 8 | 10 | 6–13 | ||
13 | 11–13 | — | 9 | 11 | 7–13 |
지역별 규정에 따라 특정 채널의 사용이 제한될 수 있다. 예를 들어, 북미에서는 채널 12와 13을 주 채널 또는 보조 채널로 사용할 수 없다. 자세한 내용은 WLAN 채널 목록 문서에서 확인할 수 있다.
6. 칩셋
현재 출시된 11n 라우터 혹은 공유기는 대부분 RealTek, Atheros(Qualcomm), MediaTek(Ralink) 사의 칩셋을 사용하고 있다. 이 외에도 Broadcom, Marvell, Intel 등의 회사도 칩셋을 개발하여 출시하고 있다. 11n 표준이 확정된 지 얼마 되지 않았기 때문에, 칩셋에 따라 적용된 11n 표준이 다른 경우가 있을 수 있다. 따라서 같은 제조사의 칩셋으로 구성된 장비를 함께 사용하는 것이 호환성 문제를 줄이는 데 도움이 될 수 있다.
7. 보안
802.11n 표준은 보안상 취약점이 발견된 WEP(Wired Equivalent Privacy)와 TKIP(Temporal Key Integrity Protocol)의 사용을 제한한다. 특히, 802.11n의 핵심 기술인 높은 처리량(HT, High Throughput) 모드에서는 이들 보안 프로토콜을 사용하지 않도록 규정하고 있다. 만약 802.11n 환경에서 WEP나 WPA(Wi-Fi Protected Access) TKIP으로 접속을 시도할 경우, 전송 속도는 최대 54Mbps로 제한된다. 이는 이전 표준인 802.11g 모드에서 동작하는 것과 같은 속도이다.
8. 발전 과정
2006년 IEEE 802.11n 표준 초안이 발표된 이후, 많은 제조사들은 표준이 최종 승인되기 전에 이 초안을 따른다고 주장하는 이른바 '''draft-n''' 제품을 출시하기 시작했다. 이는 표준이 정식으로 확정된 후 IEEE 802.11 표준에 따라 생산된 제품과 서로 호환되지 않거나, 심지어 draft-n 제품끼리도 호환성이 보장되지 않을 수 있다는 문제를 야기할 수 있었다.[15] 이에 Wi-Fi 얼라이언스는 2007년 중반부터 IEEE 802.11n draft 2.0 버전을 기반으로 제품 인증 프로그램을 시작했다.[16][17] 이 인증 프로그램은 draft-n 제품들이 일정 수준 이상의 기능과 상호 운용성을 갖추도록 기준을 제시하여 호환성 문제를 해결하려 했다. 기본 인증은 20 MHz 및 40 MHz 채널 대역폭과 최대 2개의 공간 스트림을 지원하는 것을 포함했으며, 이를 통해 짧은 가드 간격을 사용할 경우 20 MHz 채널에서 최대 144.4 Mbit/s, 40 MHz 채널에서 최대 300 Mbit/s의 처리 속도를 목표로 했다. 많은 소비자 및 기업용 제품 제조사들이 이 인증을 받은 제품을 개발했다.[18]
802.11n 표준 개발의 주요 과정은 다음과 같다.[19]
;2002년 9월 11일
: 고처리량 연구 그룹(High-Throughput Study Group, HTSG)의 첫 회의가 열렸다. 이보다 앞서 무선 차세대 상설 위원회(Wireless Next Generation standing committee, WNG SC)에서는 표준 개정의 필요성과 목표 처리량에 대한 논의가 있었다.
;2003년 9월 11일
: IEEE-SA 신규 표준 위원회(NesCom)는 802.11-2007 표준을 개정하기 위한 프로젝트 승인 요청(Project Authorization Request, PAR)을 승인했다. 새로운 802.11 태스크 그룹(Task Group n, TGn)이 결성되어 새로운 개정안 개발을 맡게 되었다. TGn 개정안은 물리 계층(PHY)과 매체 접근 제어(MAC) 계층을 수정하여 MAC 데이터 서비스 접근점(SAP)에서 측정 시 최대 100 Mbit/s 이상의 처리량을 목표로 했다.
;2003년 9월 15일
: 새로운 802.11 태스크 그룹(TGn)의 첫 회의가 개최되었다.
;2004년 5월 17일
: 제안 요청(Request for Proposal)이 발행되었다.
;2004년 9월 13일
: 1차로 32개의 제안이 발표되었다.
;2005년 3월
: 여러 제안 중 단일 제안을 선택하려 했으나, 75%의 동의를 얻지 못해 실패했다. 이후 세 차례의 회의에서도 합의에 이르지 못했다.
;2005년 7월
: 이전에 경쟁했던 그룹들(TGn Sync, WWiSE, MITMOT)이 각자의 제안을 병합하여 단일 초안을 만들겠다고 발표했다. 표준화 완료 목표 시점은 2009년 2분기로 예상되었다.[20]
;2006년 1월 19일
: IEEE 802.11n 태스크 그룹은 여러 제안을 통합한 공동 제안 사양(Enhanced Wireless Consortium, EWC의 초안 사양)을 승인했다.[20]
;2006년 3월
: IEEE 802.11 워킹 그룹은 802.11n 초안(Draft 1.0)에 대한 첫 번째 서신 투표(letter ballot)를 시작하여 500명 이상의 투표권자들이 문서를 검토하고 의견을 제출할 수 있도록 했다.
;2006년 5월 2일
: 초안 1.0에 대한 투표 결과, 찬성률이 46.6%에 그쳐 통과 기준인 75%를 넘지 못하고 부결되었다. 이 과정에서 예상보다 훨씬 많은 약 12,000개의 의견이 제출되었다.
;2006년 11월
: TGn은 이전까지 승인된 기술적, 편집적 의견들을 반영하여 통합한 초안 1.06 버전을 수락하기로 투표했다.
;2007년 1월 19일
: IEEE 802.11 워킹 그룹은 새로운 초안 2.0 발행 요청을 만장일치(찬성 100, 반대 0, 기권 5)로 승인했다. 초안 2.0은 이전 버전(1.10)에 수천 건의 변경 사항이 누적된 결과였다.
;2007년 2월 7일
: 초안 2.0에 대한 15일간의 절차 투표(서신 투표 95)가 97.99%의 찬성으로 통과되었다.
;2007년 3월 9일
: 초안 2.0 승인을 위한 30일간의 기술 투표(서신 투표 97)가 마감되었다. 투표 결과 83.4%의 찬성으로 통과 기준(75%)을 넘겼다. 그러나 여전히 약 3,076개의 의견이 남아 다음 개정판에 반영해야 했다.
;2007년 6월 25일
: Wi-Fi 얼라이언스는 초안 2.0을 기반으로 하는 장치에 대한 공식 인증 프로그램을 발표했다.
;2007년 9월 7일
: 태스크 그룹은 초안 2.07에 대한 모든 미해결 문제에 합의하고, 초안 3.0을 승인했다.
;2007년 11월
: 초안 3.0이 후원자 투표(sponsor ballot)를 통과했다(찬성 240, 반대 43, 기권 27). 초안 3.01 제작을 승인했다.
;2008년 1월
: 초안 3.02가 승인되었다. 이 버전은 이전에 승인된 기술 및 편집 의견을 통합했다.
;2008년 5월
: 초안 4.0이 승인되었다.
;2008년 7월
: 초안 5.0이 승인되었다.
;2008년 9월
: 초안 6.0이 승인되었다.
;2008년 11월
: 초안 7.0이 승인되었다.
;2009년 1월
: 초안 7.0이 후원자 투표를 통과했으나(찬성 158, 반대 45, 기권 21), 241개의 새로운 의견이 접수되었다.
;2009년 3월
: 초안 8.0이 후원자 투표 재순환(recirculation)을 80.1%의 찬성률로 통과했다(75% 필요). 접수된 77개 의견을 해결하고 초안 9.0 제작을 승인했다.
;2009년 4월 4일
: 초안 9.0이 후원자 투표 재순환을 80.7%의 찬성률로 통과했다.
;2009년 5월 15일
: 초안 10.0이 후원자 투표 재순환을 통과했다.
;2009년 6월 23일
: 초안 11.0이 후원자 투표 재순환을 통과했다.
;2009년 7월 17일
: 최종 워킹 그룹(WG) 승인 투표가 통과되었다(찬성 53, 반대 1, 기권 6).[21] 최종 초안 11.0을 표준 검토 위원회(RevCom)에 제출하는 것이 만장일치로 승인되었다.[22]
;2009년 9월 11일
: RevCom 및 표준 위원회(Standards Board)에서 최종 승인되었다.[23]
;2009년 10월 29일
: IEEE 802.11n-2009 표준이 공식적으로 출판되었다.[6]
9. 802.11 표준 비교
범위 또는
유형
날짜[24]
데이터 속도[25]
MIMO 스트림
(20 MHz 대역폭 기준,
10 및 5 MHz는 각각 1/2, 1/4)
(Wi-Fi 4)
(64-QAM)
(Wi-Fi 5)
MU-MIMO OFDM
(256-QAM)
(Wi-Fi 6,
Wi-Fi 6E)
MU-MIMO OFDMA
(1024-QAM)
(Wi-Fi 7)
(예정)
MU-MIMO OFDMA
(4096-QAM)
(80+80)
(160+80)
(160+160)
(Wi-Fi 8)
(예정)
42, 60, 71
100000
(100 Gbit/s)
MU-MIMO OFDM
(8192-QAM)
(62.5 kbit/s, 250 kbit/s)
(WiGig)
(2.16 GHz)
(8 Gbit/s)
(3.75 Gbit/s)
1080
(15 Gbit/s)
(8.64 GHz)
(303 Gbit/s)
0.79
0.9
(@2 MHz)
(Li-Fi)
(VLC/OWC)
(예정)
(IrDA)