와이파이 6
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1. 개요
와이파이 6는 802.11ax 표준을 기반으로 하는 무선 통신 기술로, 2.4GHz, 5GHz, 6GHz 주파수 대역을 사용하며, 802.11ac에 비해 여러 기술적 개선 사항을 포함한다. 와이파이 6는 OFDMA, MU-MIMO, 공간 주파수 재사용(BSS Coloring), TWT(목표 절전 시간) 등의 기술을 통해 네트워크 효율성과 성능을 향상시킨다. 802.11ax는 1GHz에서 6GHz 사이의 주파수 대역을 다루며, 2.4GHz 대역에서도 작동하여 호환성을 높였으며, 160 MHz 너비의 매우 넓은 채널을 도입했다.
더 읽어볼만한 페이지
- IEEE 802.11 - IEEE 802.11b-1999
IEEE 802.11b-1999는 2.4GHz 대역에서 최대 11Mbps 속도를 제공하는 IEEE 802.11 무선 통신 표준으로, Wi-Fi라는 이름으로 상용화되었으며 CSMA/CA 방식으로 충돌을 최소화하고 Wi-Fi 얼라이언스 결성에 기여했다. - IEEE 802.11 - IEEE 802.11n-2009
IEEE 802.11n-2009는 무선 통신 속도와 효율성을 높이기 위해 IEEE 802.11 표준을 수정한 규격으로, 40MHz 채널 대역폭 확장, 프레임 집적 기술, 다중 입출력 (MIMO) 기술을 통해 데이터 전송률을 향상시키고 기존 표준과의 하위 호환성을 유지하며 다양한 물리 계층 동작 모드를 지원한다.
| 와이파이 6 | |
|---|---|
| Wi-Fi 6 | |
 | |
| 도입일 | 2020년 9월 1일 |
| 연결 장치 | 개인용 컴퓨터 비디오 게임 콘솔 스마트 장치 텔레비전 프린터 보안 카메라 |
| 기술 세부 사항 | |
| 유형 | 무선 네트워크 표준 |
| 이전 표준 | Wi-Fi 5 |
| 기반 | IEEE 802.11ax |
| 주파수 대역 | 2.4 GHz, 5 GHz, 6 GHz |
| 최대 링크 속도 | 9.6 Gbps |
| 채널 폭 | 20 MHz, 40 MHz, 80 MHz, 160 MHz |
| 변조 방식 | OFDMA (직교 주파수 분할 다중 접속) |
| MIMO | MU-MIMO (다중 사용자 다중 입출력) |
| 추가 정보 | |
| 다른 이름 | 802.11ax 고효율 무선랜 (HEW) |
| Wi-Fi 얼라이언스 명칭 | Wi-Fi 6 |
| 용도 | 고밀도 환경에서의 효율적인 무선 통신 |
| 주요 개선 사항 | 처리량 증가 전력 효율 향상 지연 시간 감소 |
| 주요 기술 | OFDMA MU-MIMO TWT (Target Wake Time) BSS Coloring |
| 특징 | Wi-Fi 5 대비 최대 4배 향상된 처리량 향상된 사용자 경험 IoT 장치 지원 강화 |
| 관련 기술 | Wi-Fi 6E (6 GHz 대역 확장) |
2. 속도 체계
802.11ax 표준은 다양한 변조 및 코딩 방식(MCS)을 사용하여 데이터 속도를 결정한다. MCS는 변조 유형, 코딩 속도, 채널 너비, 보호 간격(GI)에 따라 달라지며, 자세한 내용은 하위 섹션에서 표 형태로 제공된다.
2. 1. 변조 및 코딩 방식 (MCS)
| MCS 지수 | 변조 유형 | 코딩 속도 | 데이터 속도 (Mb/s|메가비트/초영어) | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 20 MHz 채널 | 40 MHz 채널 | 80 MHz 채널 | 160 MHz 채널 | |||||||
| 1600 ns GI | 800 ns GI | 1600 ns GI | 800 ns GI | 1600 ns GI | 800 ns GI | 1600 ns GI | 800 ns GI | |||
| 0 | BPSK | 1/2 | 8Mbit/s | 8.6Mbit/s | 16Mbit/s | 17.2Mbit/s | 34Mbit/s | 36Mbit/s | 68Mbit/s | 72Mbit/s |
| 1 | QPSK | 1/2 | 16Mbit/s | 17.2Mbit/s | 33Mbit/s | 34.4Mbit/s | 68Mbit/s | 72.1Mbit/s | 136Mbit/s | 144Mbit/s |
| 2 | QPSK | 3/4 | 24Mbit/s | 25.8Mbit/s | 49Mbit/s | 51.6Mbit/s | 102Mbit/s | 108.1Mbit/s | 204Mbit/s | 216Mbit/s |
| 3 | 16-QAM | 1/2 | 33Mbit/s | 34.4Mbit/s | 65Mbit/s | 68.8Mbit/s | 136Mbit/s | 144.1Mbit/s | 272Mbit/s | 282Mbit/s |
| 4 | 16-QAM | 3/4 | 49Mbit/s | 51.6Mbit/s | 98Mbit/s | 103.2Mbit/s | 204Mbit/s | 216.2Mbit/s | 408Mbit/s | 432Mbit/s |
| 5 | 64-QAM | 2/3 | 65Mbit/s | 68.8Mbit/s | 130Mbit/s | 137.6Mbit/s | 272Mbit/s | 288.2Mbit/s | 544Mbit/s | 576Mbit/s |
| 6 | 64-QAM | 3/4 | 73Mbit/s | 77.4Mbit/s | 146Mbit/s | 154.9Mbit/s | 306Mbit/s | 324.4Mbit/s | 613Mbit/s | 649Mbit/s |
| 7 | 64-QAM | 5/6 | 81Mbit/s | 163Mbit/s | 172.1Mbit/s | 340Mbit/s | 360.3Mbit/s | 681Mbit/s | 721Mbit/s | |
| 8 | 256-QAM | 3/4 | 98Mbit/s | 103.2Mbit/s | 195Mbit/s | 206.5Mbit/s | 408Mbit/s | 432.4Mbit/s | 817Mbit/s | 865Mbit/s |
| 9 | 256-QAM | 5/6 | 108Mbit/s | 114.7Mbit/s | 217Mbit/s | 229.4Mbit/s | 453Mbit/s | 480.4Mbit/s | 907Mbit/s | 961Mbit/s |
| 10 | 1024-QAM | 3/4 | 122Mbit/s | 244Mbit/s | 258.1Mbit/s | 510Mbit/s | 540.4Mbit/s | 1021Mbit/s | 1081Mbit/s | |
| 11 | 1024-QAM | 5/6 | 135Mbit/s | 143.4Mbit/s | 271Mbit/s | 286.8Mbit/s | 567Mbit/s | 600.5Mbit/s | 1134Mbit/s | 1201Mbit/s |
802.11ax에서는 주파수 분할 다중화와 유사한 다중 접속 방식인 OFDMA가 도입되었다. OFDMA는 여러 사용자가 사용 가능한 스펙트럼의 서로 다른 자원 유닛에 할당되도록 한다. 80MHz 채널을 여러 자원 유닛으로 분할하여, 여러 사용자가 동일한 스펙트럼을 통해 서로 다른 유형의 데이터를 동시에 주고받을 수 있다.
802.11ac와 비교하여 802.11ax에서 개선된 주요 기술들은 다음과 같다. 802.11ax는 1 GHz에서 6 GHz 사이의 주파수 대역을 다루며,[8] 와이파이 6E는 6 GHz 또는 그 근처에서 작동하여 160 MHz 너비의 매우 넓은 채널을 도입한다.[9]
3. OFDMA
OFDMA를 지원하기 위해 802.11ax는 802.11ac보다 4배 더 많은 부반송파가 필요하다. 802.11ac 표준은 20, 40, 80, 160MHz 채널에 대해 각각 64, 128, 256, 512개의 부반송파를 가지는 반면, 802.11ax 표준은 각각 256, 512, 1024, 2048개의 부반송파를 가진다. 사용 가능한 대역폭은 변경되지 않았지만, 부반송파 수가 4배 증가했으므로 부반송파 간격은 1/4로 감소한다. இதனால் OFDM 심볼 길이는 4배 더 길어졌다. 802.11ac에서 OFDM 심볼은 전송하는 데 3.2마이크로초가 걸리는 반면, 802.11ax에서는 12.8마이크로초가 걸린다(두 경우 모두 가드 인터벌은 없음).
4. 기술 개선 사항
기능 802.11ac 802.11ax 설명 OFDMA 사용 불가 스테이션당 26, 52, 106, 242, 484, 또는 996 톤을 동적으로 할당 중앙 제어 방식으로, 여러 사용자가 동시에 데이터를 주고받을 수 있도록 하여 효율성을 높인다. (자세한 내용은 OFDMA 참조) MU-MIMO 다운링크 방향에서 사용 가능 다운링크 및 업링크 방향에서 사용 가능 여러 장치가 동시에 데이터를 주고받을 수 있도록 돕는다. (자세한 내용은 MU-MIMO 참조) 트리거 기반 임의 접근 사용 불가 RU를 직접 할당받지 않은 스테이션에서 UL OFDMA 전송 수행 AP가 스테이션에 보류 중인 상향링크 트래픽에 대한 정보가 없을 때 버퍼 상태 보고서를 전송하는 데 유리하다. (자세한 내용은 트리거 기반 임의 접근 참조) 공간 주파수 재사용 사용 불가 색상 지정으로 장치가 자체 네트워크와 인접 네트워크의 전송을 구별 인접 네트워크 간의 간섭을 줄이고 채널 재사용률을 높여 성능을 향상시킨다. (자세한 내용은 공간 주파수 재사용 참조) NAV 단일 NAV 이중 NAV 네트워크 혼잡 상황에서의 충돌을 줄이고 안정성을 높인다. (자세한 내용은 NAV 참조) 목표 절전 시간(TWT) 사용 불가 전력 소비와 매체 접근 경합을 줄임 장치의 전력 소비를 줄이고, 네트워크 효율성을 높이는 기술이다. (자세한 내용은 TWT 참조) 조각화 정적 동적 동적 조각화는 오버헤드를 줄이고 효율성을 높인다. (자세한 내용은 동적 조각화 참조) 보호 간격 기간 0.4 또는 0.8 μs 0.8, 1.6 또는 3.2 μs 확장된 보호 간격으로 실외 환경에서 신호 지연 확산에 대한 보호 강화 심볼 기간 3.2 μs 12.8 μs 부반송파 간격 감소(1/4) 및 OFDM 심볼 기간 증가(4배)로 효율성 향상 주파수 대역 5 GHz만 2.4 및 5 GHz 802.11ac는 2.4 GHz 대역에 대해 802.11n으로 되돌아감
4. 1. OFDMA (직교 주파수 분할 다중 접속)
OFDMA는 802.11ax에서 도입된 다중화 방식으로, 주파수 분할 다중화와 유사하다. OFDMA는 여러 클라이언트가 사용 가능한 스펙트럼의 서로 다른 자원 유닛에 할당되도록 한다. 80MHz 채널을 여러 자원 유닛으로 분할하여, 여러 클라이언트가 동일한 스펙트럼을 통해 서로 다른 유형의 데이터를 동시에 수신할 수 있게 한다.[8]
802.11ax는 OFDMA를 지원하기 위해 802.11ac보다 4배 더 많은 부반송파가 필요하다. 802.11ac 표준은 20, 40, 80, 160MHz 채널에 대해 각각 64, 128, 256, 512개의 부반송파를 가지는 반면, 802.11ax 표준은 256, 512, 1024, 2048개의 부반송파를 가진다. 사용 가능한 대역폭은 변경되지 않았지만 부반송파 수가 4배 증가했으므로 부반송파 간격은 동일한 요인만큼 감소한다. 이로 인해 OFDM 심볼은 4배 더 길어졌다. 802.11ac에서 OFDM 심볼은 전송하는 데 3.2마이크로초가 걸리는 반면, 802.11ax에서는 12.8마이크로초가 걸린다(두 경우 모두 가드 인터벌은 없음).[11]
OFDMA는 스펙트럼을 시간-주파수 자원 단위 (RU)로 분리한다. 중앙 조정 엔티티(802.11ax의 AP)는 관련 스테이션에 수신 또는 전송을 위한 RU를 할당한다. RU의 중앙 스케줄링을 통해 경합 오버헤드를 방지하여 조밀한 배포 시나리오에서 효율성을 높일 수 있다.[8]
4. 2. MU-MIMO (다중 사용자 다중 입출력)
802.11ac에서는 다운링크 방향으로만 MU-MIMO(다중 사용자 MIMO)가 가능했지만, 802.11ax에서는 다운링크 및 업링크 양방향 모두에서 사용 가능하다.[8] MU-MIMO는 여러 장치가 동시에 데이터를 주고받을 수 있도록 돕는다. 다운링크 MU-MIMO는 AP가 여러 스테이션에 동시에 전송할 수 있게 하고, 업링크 MU-MIMO는 AP가 여러 스테이션으로부터 동시에 수신할 수 있게 한다.[8]
MU-MIMO는 장치들을 서로 다른 공간 스트림으로 분리하지만, OFDMA는 수신기를 다른 RU로 분리한다. 802.11ax에서는 MU-MIMO와 OFDMA 기술을 동시에 사용하는 것이 가능하다.[8]
AP는 업링크 MU 전송을 활성화하기 위해 스케줄링 정보(스테이션의 RU 할당, 각 스테이션에 사용될 변조 및 코딩 방식(MCS))를 포함하는 새로운 제어 프레임(트리거)을 전송한다. 이 트리거는 업링크 전송에 대한 동기화를 제공하며, 전송은 트리거 종료 후 SIFS에서 시작된다.[8]
4. 3. 트리거 기반 임의 접근
802.11ax영어 수정안에서 AP는 트리거 프레임을 통해 후속 상향링크(UL) 다중 사용자(MU) 전송에 대한 스케줄링 정보를 지정한다. 그러나 임의 접근을 위해 여러 RU를 할당할 수 있다.[8] 직접 RU를 할당받지 않은 스테이션은 임의 접근을 위해 할당된 RU 내에서 전송을 수행할 수 있다. 두 개 이상의 스테이션이 전송을 위해 동일한 RU를 선택하는 상황, 즉 충돌 확률을 줄이기 위해 802.11ax 수정안은 특수 OFDMA 백오프 절차를 지정한다. AP가 스테이션에 보류 중인 상향링크 트래픽에 대한 정보가 없을 때, 임의 접근은 버퍼 상태 보고서를 전송하는 데 유리하다.[8]
4. 4. 공간 주파수 재사용 (BSS Coloring)
공간 주파수 재사용(Spatial frequency reuse) 또는 BSS Coloring은 인접 네트워크 간의 간섭을 줄이고 채널 재사용률을 높여 성능을 향상시키는 기술이다.[8]
802.11ax에서 지원하는 공간 재사용 기능이 없을 경우, 장치는 다른 인접 네트워크에서 진행 중인 전송과 동시에 전송하는 것을 거부한다. 기본 서비스 집합 색상 지정(BSS 색상 지정)을 사용하면 무선 전송이 시작될 때 표시되어 주변 장치가 무선 매체의 동시 사용이 허용되는지 여부를 결정하는 데 도움이 된다. 새로운 전송에 대한 전송 전력이 적절하게 감소된 경우, 스테이션은 인접 네트워크의 감지된 신호 레벨이 레거시 신호 감지 임계값을 초과하더라도 무선 매체를 유휴 상태로 간주하고 새로운 전송을 시작할 수 있다.[8]
4. 5. 네트워크 할당 벡터 (NAV)
Network Allocation Vector영어 (NAV)는 조밀한 네트워크 환경에서 발생할 수 있는 프레임 충돌 문제를 해결하기 위해 802.11ax 표준에서 도입된 이중 NAV 메커니즘이다. 하나의 네트워크에서 설정된 NAV 값이 다른 네트워크의 프레임에 의해 쉽게 재설정되어 오작동 및 충돌을 유발할 수 있다.[11] 이를 방지하기 위해, 802.11ax를 사용하는 각 스테이션은 두 개의 개별 NAV를 유지한다. 하나는 자신이 속한 네트워크의 프레임에 의해, 다른 하나는 주변의 다른 네트워크 프레임에 의해 수정된다.[11] 이중 NAV를 사용하여 네트워크 혼잡 상황에서의 충돌을 줄이고 안정성을 높인다.
4. 6. 목표 절전 시간 (TWT)
목표 절전 시간(Target Wake Time영어, TWT)은 802.11ah에서 개발된 개념이다. TWT를 통해 장치는 비콘 전송 기간이 아닌 다른 기간에 깨어날 수 있다. 또한 AP는 장치를 다른 TWT 기간으로 그룹화하여 무선 매체를 위해 동시에 경합하는 장치 수를 줄일 수 있다. 이는 장치의 전력 소비를 줄이고, 네트워크 효율성을 높이는 기술이다.[11]
4. 7. 동적 조각화
와이파이 6 (802.11ax)는 정적 조각화 대신 동적 조각화를 사용한다. 정적 조각화에서는 데이터 패킷의 모든 조각이 마지막 조각을 제외하고 동일한 크기를 갖는다. 반면, 동적 조각화를 사용하면 장치가 사용 가능한 최대 기간까지 전송할 수 있는 다른 기회의 사용 가능한 RU를 채울 수 있다. 따라서 동적 조각화는 오버헤드를 줄이고 효율성을 높이는 데 도움이 된다.[11]
4. 8. 보호 간격 (GI) 및 심볼 기간
802.11ac와 비교하여 802.11ax는 보호 간격(GI) 및 심볼 기간에서 다음과 같은 개선이 이루어졌다.
| 구분 | 802.11ac | 802.11ax |
|---|---|---|
| 보호 간격 기간 | 0.4 또는 0.8 μs | 0.8, 1.6 또는 3.2 μs |
| 심볼 기간 | 3.2 μs | 12.8 μs |
802.11ax에서는 확장된 보호 간격을 통해 실외 환경에서 발생하는 신호 지연 확산에 대한 보호를 강화했다.[11] 또한, 부반송파 간격이 1/4로 감소하면서 OFDM 심볼 기간은 4배로 증가하여 효율성을 높였다.[11]
4. 9. 주파수 대역
802.11ax는 1 GHz에서 6 GHz 사이의 주파수 대역을 다룬다.[8] 802.11ac와 달리 2.4 GHz 비면허 대역에서도 작동한다. 와이파이 6E는 6 GHz 또는 그 근처의 주파수에서 작동하며 160 MHz 너비의 매우 넓은 채널을 도입한다.[9] 이러한 채널이 차지할 수 있는 주파수 범위와 채널 수는 Wi-Fi 6 네트워크가 작동하는 국가에 따라 다르다.[10]| 기능 | 802.11ac | 802.11ax | 설명 |
|---|---|---|---|
| 주파수 대역 | 5 GHz만 | 2.4 및 5 GHz | 802.11ac는 2.4 GHz 대역에 대해 802.11n으로 되돌아간다. |
5. 802.11 표준 비교
| 표준 | 주파수 (㎓) | 대역폭 (㎒) | 변조 방식 | 최고 속도 (Mbit/s) | 실효 속도 (Mbit/s) | 출시 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 802.11-1997 | 2.4 | 20 | DSSS, FHSS | 2 | 1 | 1997년 |
| 802.11a | 5 | 20 | OFDM | 54 | 25 | 1999년 |
| 802.11b | 2.4 | 20 | DSSS | 11 | 6 | 1999년 |
| 802.11g | 2.4 | 20 | DSSS, OFDM | 54 | 25 | 2003년 |
| 802.11n | 2.4/5 | 20, 40 | OFDM | 600 | 300 | 2009년 |
| 802.11ac | 5 | 20, 40, 80, 160 | OFDM | 6933 | 3466 | 2014년 |
| 802.11ax | 2.4/5 | 20, 40, 80, 160 | OFDMA | 9608 | 4804 | 2019년 |
참조
[1]
웹사이트
Generational Wi-Fi User Guide
https://www.wi-fi.or[...]
Wi-Fi Alliance
2021-03-22
[2]
웹사이트
Wi-Fi 6E expands Wi-Fi into 6 GHz
https://www.wi-fi.or[...]
Wi-Fi Alliance
2021-03-22
[3]
웹사이트
FCC Opens 6 GHz Band to Wi-Fi and Other Unlicensed Uses
https://www.fcc.gov/[...]
2021-03-23
[4]
학술지
A Tutorial on IEEE 802.11ax High Efficiency WLANs
[5]
웹사이트
802.11 HEW SG Proposed PAR
https://mentor.ieee.[...]
2021-03-22
[6]
웹사이트
Next-generation 802.11ax wi-fi: Dense, fast, delayed
https://www.zdnet.co[...]
2021-03-23
[7]
웹사이트
IEEE 802.11, The Working Group Setting the Standards for Wireless LANs
https://www.ieee802.[...]
2022-01-07
[8]
웹사이트
P802.11ax
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IEEE-SA
2017-01-14
[9]
웹사이트
Wi-Fi CERTIFIED 6 | Wi-Fi Alliance
https://www.wi-fi.or[...]
[10]
웹사이트
Wi-Fi 6E and 6 GHz Update
https://www.wi-fi.or[...]
2021-03-11
[11]
웹사이트
Payload Symbol Size for 11ax
https://mentor.ieee.[...]
IEEE P802.11
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[12]
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802.11ax 고속 무선 기술 High-Efficiency Wireless 소개
https://www.ni.com/k[...]
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Wi-Fi 6(802.11ax) 솔루션 - Cisco
https://www.cisco.co[...]
2019-10-25
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802.11ax - TP-Link
https://www.tp-link.[...]
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웹인용
“모든 와이파이 문제를 해결한다” 802.11ax 가능성과 실익 점검
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2018-04-30
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웹인용
Wi-Fi 6(802.11ax)란 무엇일까요?
https://www.youtube.[...]
2019-05-21
[17]
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다양한 Wi-Fi 프로토콜 및 데이터 속도
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802.11ax(Wi-Fi 6)란?
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802.11ad vs 802.11ax
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웹인용
802.11ax Wi-Fi 란 무엇이며 실제로 10Gbps를 제공합니까?
https://www.extremet[...]
2015-08-07
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