IEEE 802.11ac-2013은 5 GHz 대역에서 작동하며, 더 넓은 채널 대역폭, 다중 사용자 MIMO (MU-MIMO), 256-QAM 변조 방식 등을 도입하여 데이터 전송 속도를 향상시킨 무선 통신 표준이다. 이 표준은 최대 8개의 공간 스트림을 지원하며, 빔포밍 기술을 통해 신호 전송 효율을 높인다. 802.11ac는 다양한 장치에 적용되었으며, Wave 1과 Wave 2로 구분되며, Wave 2는 더 높은 처리량을 제공한다.
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IEEE 802.11ac-2013
기술 사양
표준 명칭
IEEE 802.11ac
다른 이름
Wi-Fi 5
개발 그룹
IEEE
발표일
2013년
이전 표준
IEEE 802.11n
다음 표준
IEEE 802.11ax
주파수 대역
5 GHz
최대 링크 속도
6.93 Gbit/s
채널 대역폭
20, 40, 80, 160 MHz
변조 방식
OFDM
MIMO
최대 8x8
공간 스트림
최대 8개
특징
더 넓은 채널 대역폭 더 높은 변조 밀도 (256-QAM) 빔포밍 개선 MU-MIMO (선택 사항)
개요
설명
IEEE 802.11ac는 IEEE 802.11 표준 제품군에서 무선 네트워킹을 위한 표준이다.
목적
5 GHz 대역에서 높은 처리량의 무선 근거리 통신망(WLAN)을 제공하는 것을 목표로 한다.
개선 사항
802.11n에 비해 더 넓은 채널 대역폭, 더 높은 변조 밀도, 빔포밍 개선 및 MU-MIMO와 같은 기술을 사용하여 성능을 향상시킨다.
OFDM 변조 방식을 사용하며, 더 높은 변조 밀도 (256-QAM)를 통해 더 많은 데이터를 전송할 수 있다.
MU-MIMO
MU-MIMO 기술을 지원하여 여러 장치에 동시에 데이터를 전송함으로써 네트워크 효율성을 향상시킨다.
빔포밍
빔포밍 기술을 개선하여 신호 강도와 범위를 향상시킨다.
웨이브 (Wave)
웨이브 1
초기 802.11ac 장치는 웨이브 1으로 알려져 있으며, 최대 80 MHz 채널 대역폭과 3개의 안테나를 지원한다.
웨이브 2
웨이브 2 장치는 더 넓은 160 MHz 채널 대역폭과 MU-MIMO를 지원하여 더 높은 데이터 처리량을 제공한다.
성능
최대 링크 속도
최대 링크 속도는 6.93 Gbit/s이다.
실제 속도
실제 속도는 네트워크 조건, 장치 구성 및 기타 요인에 따라 달라질 수 있다.
활용
일반적인 용도
고화질 비디오 스트리밍, 온라인 게임, 대용량 파일 전송과 같이 높은 대역폭을 필요로 하는 애플리케이션에 적합하다.
장치
스마트폰, 태블릿, 노트북, 데스크톱 컴퓨터, 스마트 TV, 무선 라우터 및 액세스 포인트와 같은 다양한 장치에서 사용할 수 있다.
시장 동향
보급률
802.11ac는 널리 채택되었으며, 최신 무선 장치에 널리 사용되고 있다.
대체
802.11ax(Wi-Fi 6)와 같은 최신 표준으로 대체되고 있다.
2. 새로운 기술
802.11ac에서 도입된 새로운 기술은 다음과 같다.[5][11]
채널 대역폭: 802.11n (최대 40 MHz)보다 넓은 80 MHz 및 160 MHz 채널 대역폭을 제공한다. 80 MHz는 의무적이며, 160 MHz는 선택 사항이다.
MIMO (다중 입출력): 802.11n (최대 4개)보다 많은 최대 8개의 공간 스트림을 지원한다.
다중 사용자 MIMO (MU-MIMO): 여러 스테이션(STA)이 각각 하나 이상의 안테나를 가지고, 독립적인 데이터 스트림을 동시에 송수신할 수 있다.
** 공간 분할 다중 접속(SDMA) 방식을 사용하여, 스트림이 주파수로 분리되지 않고 공간적으로 분석된다.
** 다운링크 MU-MIMO (하나의 송신 장치, 여러 수신 장치)는 선택적 모드이다.
변조 방식: 802.11n (최대 64-QAM)보다 향상된 256-QAM 변조 방식을 사용하며, 변조율 3/4과 5/6이 선택적으로 포함된다. 일부 제조사는 비표준 1024-QAM 방식을 제공하여 더 높은 데이터 전송 속도를 구현하기도 한다.
기타 요소 및 기능:
* 빔포밍을 위한 표준화된 측량 및 피드백 형식을 사용한다. (802.11n에서는 비표준)
* 위의 변화를 지원하기 위한 매체 접근 제어(MAC) 계층 수정
* 20/40/80/160 MHz 채널, 11ac 및 11a/n 장치와의 공존을 위한 구조
* 동적 주파수 선택(DFS)은 5 GHz 대역에서 기상 레이더 시스템과의 간섭을 줄이기 위해 채널 52와 144 사이에서 의무화되었다.
2. 1. 채널 대역폭
802.11ac는 802.11n (최대 40 MHz)보다 넓은 80 MHz 및 160 MHz 채널 대역폭을 제공한다.[5][11] 80 MHz 대역폭은 의무 사항이며, 160 MHz는 선택 사항이다.
2. 2. MIMO (다중 입출력)
802.11ac는 최대 8개의 공간 스트림을 지원하여 802.11n (최대 4개)보다 향상된 MIMO 기술을 제공한다.[5][11] 여러 개의 안테나를 사용하여 데이터를 동시에 송수신하여 전송 속도를 높인다.
다중 사용자 MIMO (MU-MIMO): 각각 하나 이상의 안테나를 가진 여러 단말(스테이션)이 동시에 독립적인 데이터 스트림을 송수신한다.
** 공간 분할 다중 접속(SDMA): 스트림이 주파수에 의해 구분되지 않고, 공간적으로 분석된다. (11n 형식의 MIMO와 유사)
** 하향 MU-MIMO (하나의 송신 장치, 다수의 수신 장치)는 선택적 모드로 포함된다.
2. 3. MU-MIMO (다중 사용자 MIMO)
802.11ac는 다운링크 MU-MIMO (다중 사용자 MIMO)를 지원하여, 여러 장치가 동시에 데이터를 송수신할 수 있도록 한다.[5][11] 각 장치는 독립적인 데이터 스트림을 통해 통신하여 네트워크 효율성을 향상시킨다. 이는 특히 여러 사용자가 동시에 접속하는 환경(예: 공공장소, 사무실)에서 유용하다.
여러 스테이션 (STA)은 각각 하나 이상의 안테나를 가지고 있으며, 독립적인 데이터 스트림을 동시에 송수신한다.
공간 분할 다중 접속 (SDMA): 주파수로 분리되지 않고, 11n 스타일의 MIMO와 유사하게 공간적으로 해결되는 스트림이다.
다운링크 MU-MIMO (하나의 전송 장치, 여러 수신 장치)는 선택적 모드로 포함된다.
2. 4. 변조 방식
802.11n은 최대 64-QAM 변조 방식을 사용하지만, 802.11ac는 256-QAM 변조 방식을 사용하며, 변조율 3/4과 5/6이 선택적으로 포함된다.[5][11] 일부 제조사는 비표준 1024-QAM 방식을 제공하여 256-QAM보다 25% 더 높은 데이터 전송 속도를 구현하기도 한다.
2. 5. 기타 요소 및 기능
IEEE 802.11ac-2013에는 다음과 같은 요소 및 기능이 포함되어 있다.[5][11]
빔포밍: 공급업체 간 호환성을 위해 표준화된 측량 및 피드백 방식을 사용한다. (802.11n에서는 비표준이어서 다른 공급업체 제품 간의 빔포밍이 효과적으로 작동하기 어려웠다.)
매체 접근 제어(MAC) 계층 수정: 위의 여러 변경 사항을 지원하기 위한 수정이 이루어졌다.
공존 메커니즘: 20/40/80/160 MHz 채널, 11ac 및 11a/n 장치와의 공존을 위한 구조를 갖추고 있다. 802.11n의 고속 처리량(HT) 또는 이전 버전과 달리 프레임을 매우 높은 처리량(VHT) 프레임으로 식별하는 PPDU 헤더에 4개의 새로운 필드를 추가하여, 헤더의 처음 3개 필드는 레거시 장치에서 읽을 수 있도록 하여 공존을 돕는다.
동적 주파수 선택(DFS): 5 GHz 대역에서 동일 주파수를 사용하는 기상 레이더 시스템과의 간섭을 줄이기 위해 채널 52와 144 사이에서 의무화되었다.
3. 특징
802.11ac는 이전 표준인 IEEE 802.11a, IEEE 802.11g, IEEE 802.11n의 특징을 일부 차용하고, 새로운 특징을 추가하여 더 빠른 속도와 향상된 성능을 제공한다. 802.11ac는 의무적 특징과 선택적 특징으로 구분되며, 선택적 특징은 제조사 및 제품에 따라 지원 여부가 다를 수 있다.
3. 1. 의무적 특징
IEEE 802.11a/IEEE 802.11g 규격에서 다음 특징을 차용함:
* 800 ns 일반 보호 간격
* 이진 컨볼루션 부호화 (BCC)
* 단일 공간 스트림
IEEE 802.11ac 규격에서 새롭게 도입된 특징:
* 80 MHz 채널 대역폭
3. 2. 선택적 특징
구 분
내 용
IEEE 802.11n 사양에서 차용
802.11ac 사양에서 새로 도입
4. 새로운 시나리오와 설정
802.11ac에서 지원되는 단일 연결 및 다중 단말 기능 향상은 몇 가지 새로운 무선 랜 사용 시나리오를 가능하게 하였다. 예를 들어, 가정에서 HD급 영상을 여러 사용자에게 동시에 전송하거나, 대용량 데이터 파일을 빠르게 동기화 및 백업하고, 무선 디스플레이, 대규모 캠퍼스/강당 배치, 현장 시스템 자동화 등이 있다.[58]
4. 1. 활용 사례
IEEE 802.11ac는 향상된 단일 연결 및 다중 단말 기능을 통해 다음과 같은 다양한 무선 랜 활용 사례를 제공한다.[58][12]
가정 내 HD급 영상 동시 스트리밍: 여러 사용자에게 고화질 영상을 끊김 없이 제공한다.
대용량 데이터 파일의 빠른 동기화 및 백업
무선 디스플레이: 스마트폰, 태블릿 등의 화면을 TV, 모니터 등에서 무선으로 시청한다.
대규모 캠퍼스/강당에서의 와이파이 서비스
현장 시스템 자동화
802.11ac 액세스 포인트와 라우터는 무선 랜 용량을 최대한 활용하기 위해 비디오 스트리밍, FTP 서버 및 개인 클라우드 컴퓨팅 서비스와 같은 다양한 서비스를 제공하기 위해 USB 3.0 인터페이스를 포함할 정도로 충분한 처리량을 갖추고 있다.[13] USB 2.0을 통해 로컬로 연결된 저장 장치로는 802.11ac가 제공하는 대역폭을 채우는 것이 쉽지 않았다.
4. 2. 설정 예제
(MU-MIMO)
핸드헬드
각 단말 당 867Mbit/s
3.47Gbit/s
8-안테나 AP, 160 MHz (MU-MIMO) -- 4-안테나 단말 1개 -- 2-안테나 단말 1개 -- 1-안테나 단말 2개
디지털 TV, 셋탑박스, 태블릿, 랩탑, PC, 핸드헬드
4-안테나 단말 3.47Gbit/s 2-안테나 단말 1.73Gbit/s 각 1-안테나 단말 당 867Mbit/s
6.93Gbit/s
8-안테나 AP, 2-안테나 단말 4개, 160 MHz (MU-MIMO)
디지털 TV, 태블릿, 랩탑, PC
각 단말 당 1.73Gbit/s
6.93Gbit/s
모든 속도는 256-QAM, 변조율 5/6을 가정한다.
5. Wave 1 vs. Wave 2
Wave 2는 2016년에 출시된 제품을 지칭하며, 2013년부터 출시된 기존 Wave 1 제품보다 더 높은 처리량을 제공한다. Wave 1의 최대 물리 계층 이론적 속도는 1.3Gbit/s인 반면, Wave 2는 2.34Gbit/s에 도달할 수 있다. 따라서 Wave 2는 실제 처리량이 이론적 속도의 50%에 불과하더라도 1Gbit/s를 달성할 수 있다. Wave 2는 또한 더 많은 수의 연결된 장치를 지원한다.[10]
6. 데이터 속도
IEEE 802.11ac는 다양한 변조 및 코딩 방식(MCS)을 사용하여 데이터를 전송하며, 이에 따라 데이터 속도가 달라진다. 아래 표는 MCS 인덱스, 변조 방식, 코딩 비율, 채널 대역폭(20/40/80/160 MHz), 공간 스트림 수에 따른 데이터 속도(Mbit/s)를 보여준다.[14]
변조 및 코딩 방식 (MCS)에 따른 데이터 속도
MCS 인덱스
공간 스트림
변조 방식
코딩 비율
데이터 속도 (Mbit/s)
20 MHz 채널
40 MHz 채널
80 MHz 채널
160 MHz 채널
800 ns GI
400 ns GI
800 ns GI
400 ns GI
800 ns GI
400 ns GI
800 ns GI
400 ns GI
0
1
BPSK
1/2
6.5
7.2
13.5
15
29.3
32.5
58.5
65
1
1
QPSK
1/2
13
14.4
27
30
58.5
65
117
130
2
1
QPSK
3/4
19.5
21.7
40.5
45
87.8
97.5
175.5
195
3
1
16-QAM
1/2
26
28.9
54
60
117
130
234
260
4
1
16-QAM
3/4
39
43.3
81
90
175.5
195
351
390
5
1
64-QAM
2/3
52
57.8
108
120
234
260
468
520
6
1
64-QAM
3/4
58.5
65
121.5
135
263.3
292.5
526.5
585
7
1
64-QAM
5/6
65
72.2
135
150
292.5
325
585
650
8
1
256-QAM
3/4
78
86.7
162
180
351
390
702
780
9
1
256-QAM
5/6
180
200
390
433.3
780
866.7
0
2
BPSK
1/2
13
14.4
27
30
58.5
65
117
130
1
2
QPSK
1/2
26
28.9
54
60
117
130
234
260
2
2
QPSK
3/4
39
43.3
81
90
175.5
195
351
390
3
2
16-QAM
1/2
52
57.8
108
120
234
260
468
520
4
2
16-QAM
3/4
78
86.7
162
180
351
390
702
780
5
2
64-QAM
2/3
104
115.6
216
240
468
520
936
1040
6
2
64-QAM
3/4
117
130.3
243
270
526.5
585
1053
1170
7
2
64-QAM
5/6
130
144.4
270
300
585
650
1170
1300
8
2
256-QAM
3/4
156
173.3
324
360
702
780
1404
1560
9
2
256-QAM
5/6
360
400
780
866.7
1560
1733.3
0
3
BPSK
1/2
19.5
21.7
40.5
45
87.8
97.5
175.5
195
1
3
QPSK
1/2
39
43.3
81
90
175.5
195
351
390
2
3
QPSK
3/4
58.5
65
121.5
135
263.3
292.5
526.5
585
3
3
16-QAM
1/2
78
86.7
162
180
351
390
702
780
4
3
16-QAM
3/4
117
130
243
270
526.5
585
1053
1170
5
3
64-QAM
2/3
156
173.3
324
360
702
780
1404
1560
6
3
64-QAM
3/4
175.5
195
364.5
405
1579.5
1755
7
3
64-QAM
5/6
195
216.7
405
450
877.5
975
1755
1950
8
3
256-QAM
3/4
234
260
486
540
1053
1170
2106
2340
9
3
256-QAM
5/6
260
288.9
540
600
1170
1300
2340
2600
0
4
BPSK
1/2
26
28.8
54
60
117.2
130
234
260
1
4
QPSK
1/2
52
57.6
108
120
234
260
468
520
2
4
QPSK
3/4
78
86.8
162
180
351.2
390
702
780
3
4
16-QAM
1/2
104
115.6
216
240
468
520
936
1040
4
4
16-QAM
3/4
156
173.2
324
360
702
780
1404
1560
5
4
64-QAM
2/3
208
231.2
432
480
936
1040
1872
2080
6
4
64-QAM
3/4
234
260
486
540
1053.2
1170
2106
2340
7
4
64-QAM
5/6
260
288.8
540
600
1170
1300
2340
2600
8
4
256-QAM
3/4
312
346.8
648
720
1404
1560
2808
3120
9
4
256-QAM
5/6
720
800
1560
1733.3
3120
3466.7
GI: 보호 구간 (Guard Interval)
표에서 볼 수 있듯이, 더 높은 MCS 인덱스, 더 넓은 채널 대역폭, 더 많은 공간 스트림을 사용할수록 더 높은 데이터 속도를 얻을 수 있다. 예를 들어, MCS 9, 160 MHz 채널, 4개의 공간 스트림을 사용하는 경우 최대 3466.7 Mbit/s의 데이터 속도를 얻을 수 있다.
802.11ac 표준은 아니지만, 일부 회사에서는 1024-QAM 변조 방식을 사용하는 MCS-10 및 MCS-11을 지원하는 칩셋을 제공한다. 이는 802.11ax 표준에서 공식화되었다.
일부 국가에서는 규제 문제로 인해 160 MHz 채널을 사용할 수 없는 경우도 있다.
7. 광고 속도
802.11ac급 기기의 무선 속도는 흔히 AC 뒤에 숫자를 붙여 광고된다. 이 숫자는 기기에서 동시에 사용할 수 있는 모든 라디오의 가장 높은 링크 속도(Mbit/s)를 합산한 값이다. 예를 들어, AC1900 액세스 포인트는 2.4GHz 라디오에서 600 Mbit/s, 5GHz 라디오에서 1300 Mbit/s의 성능을 가질 수 있다. 단일 클라이언트 기기는 1900 Mbit/s의 처리량을 연결하고 달성할 수 없지만, 각각 2.4GHz 및 5GHz 라디오에 연결된 별도의 기기는 1900 Mbit/s에 가까운 결합된 처리량을 달성할 수 있다. 서로 다른 가능한 스트림 구성이 동일한 AC 숫자로 합산될 수 있다.
유형
2.4 GHz 대역[15] (Mbit/s)
2.4 GHz 대역 구성 [모두 40 MHz]
5 GHz 대역 (Mbit/s)
5 GHz 대역 구성 [모두 80 MHz]
AC450[15]
-
-
433
1 스트림 @ MCS 9
AC600
150
1 스트림 @ MCS 7
433
1 스트림 @ MCS 9
AC750
300
2 스트림 @ MCS 7
433
1 스트림 @ MCS 9
AC1000
300
2 스트림 @ MCS 7
650
2 스트림 @ MCS 7
AC1200
300
2 스트림 @ MCS 7
867
2 스트림 @ MCS 9
AC1300
400
2 스트림 @ 256-QAM
867
2 스트림 @ MCS 9
AC1300[16]
-
-
1,300
3 스트림 @ MCS 9
AC1350[17]
450
3 스트림 @ MCS 7
867
2 스트림 @ MCS 9
AC1450
450
3 스트림 @ MCS 7
975
3 스트림 @ MCS 7
AC1600
300
2 스트림 @ MCS 7
1,300
3 스트림 @ MCS 9
AC1700
800
4 스트림 @ 256-QAM
867
2 스트림 @ MCS 9
AC1750
450
3 스트림 @ MCS 7
1,300
3 스트림 @ MCS 9
AC1900
600[18][19]
3 스트림 @ 256-QAM
1,300
3 스트림 @ MCS 9
AC2100
800
4 스트림 @ 256-QAM
1,300
3 스트림 @ MCS 9
AC2200
450
3 스트림 @ MCS 7
1,733
4 스트림 @ MCS 9
AC2300
600
4 스트림 @ MCS 7
1,625
3 스트림 @ 1024-QAM
AC2400
600
4 스트림 @ MCS 7
1,733
4 스트림 @ MCS 9
AC2600
800
4 스트림 @ 256-QAM
1,733
4 스트림 @ MCS 9
AC2900
750
3 스트림 @ 1024-QAM
2,167
4 스트림 @ 1024-QAM
AC3000
450
3 스트림 @ MCS 7
1,300 + 1,300
3 스트림 @ MCS 9 x 2
AC3150
1000
4 스트림 @ 1024-QAM
2,167
4 스트림 @ 1024-QAM
AC3200
600
3 스트림 @ 256-QAM
1,300 + 1,300
3 스트림 @ MCS 9 x 2
AC5000
600
4 스트림 @ MCS 7
2,167 + 2,167
4 스트림 @ 1024-QAM x 2
AC5300[20]
1000
4 스트림 @ 1024-QAM
2,167 + 2,167
4 스트림 @ 1024-QAM x 2
8. 제품
IEEE 802.11ac-2013 기술은 라우터, 노트북, 스마트폰, 태블릿 등 다양한 전자기기에 널리 사용되고 있다. 2011년 11월 Quantenna사에서 세계 최초로 802.11ac 칩셋을 발표했고,[59] 곧이어 2011년 12월 Redpine Signals사에서 스마트폰용 저전력 802.11ac 기술을 발표했다.[60] 2012년 1월 브로드컴이 최초의 802.11ac Wi-Fi 칩과 협력사를 발표하면서 본격적인 제품 출시 경쟁이 시작되었다.[61]
8. 1. 상용 라우터 및 액세스 포인트
Quantenna는 2011년 11월 15일에 소매용 Wi-Fi 라우터와 가전 제품을 위한 세계 최초의 802.11ac 칩셋을 발표하였다.[59] Redpine Signals는 2011년 12월 14일에 스마트폰 애플리케이션 프로세서를 위한 최초의 저전력 802.11ac 기술을 발표하였다.[60] 2012년 1월 5일, 브로드컴(Broadcom)은 최초의 802.11ac Wi-Fi 칩과 파트너를 발표했고,[61] 2012년 4월 27일, 넷기어(Netgear)는 최초의 브로드컴 기반 라우터를 발표하였다.[24] 2012년 5월 14일, 버팔로 테크놀로지(Buffalo Technology)는 무선 라우터 및 클라이언트 브리지 어댑터를 출시하여 세계 최초의 802.11ac 제품을 시장에 출시했다.[25] 2012년 12월 6일, 화웨이(Huawei)는 업계 최초의 엔터프라이즈급 802.11ac 무선 공유기(Access Point)의 상용화를 발표하였다.[26]
8. 2. 상용 노트북
에이수스는 2012년 6월 7일 ROG G75VX 게이밍 노트북을 공개했으며, 이는 802.11ac를 완벽하게 준수하는 최초의 소비자용 노트북이 될 것이라고 보도되었다.
애플은 2013년 6월 맥북 에어를 시작으로 802.11ac를 구현하기 시작했으며,[30][31] 그 해 말 맥북 프로와 맥 프로가 뒤를 이었다.[32][33]
휴렛 팩커드는 2013년 12월 기준으로 랩탑 컴퓨터에 802.11ac 준수를 통합했다.[34]
마이크로소프트(Microsoft) 서피스 프로 3은 2014년 6월 20일에 출시되었으며, Avastar 88W8897 칩셋을 사용하여 802.11ac를 지원하는 터치스크린 컴퓨팅 장치이다.[59] 애플 아이패드 에어 2는 2014년 10월 24일에 출시되었으며, Broadcom BCM4350 칩셋을 탑재하여 최초로 802.11ac를 지원하는 iOS 태블릿 장치가 되었다.[60]구글넥서스 9는 2014년 11월 3일에 출시되었으며, Nvidia 테그라 K1 칩셋을 사용하고 2x2 MIMO를 지원한다.[61]
Quantenna는 2011년 11월 15일 세계 최초로 소매용 Wi-Fi 라우터와 가전 제품을 위한 802.11ac 칩셋을 발표하였다.[59] Redpine Signals는 2011년 12월 14일 최초로 스마트폰 애플리케이션 프로세서를 위한 저전력 802.11ac 기술을 발표하였다.[60] 2012년 1월 5일, 브로드컴은 최초의 802.11ac Wi-Fi 칩과 협력사를 발표하였다.[61]
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