Wi-Fi 표준에 대한 간략한 소개: Wi-Fi 6 및 Wi-Fi 7

Wi-Fi 6은 IEEE 802.11ax의 알려진 이름입니다 . 2021년 초에 완전히 승인되고 20년 넘게 802.11 프로토콜의 누적된 개선을 통해 혜택을 받은 Wi-Fi 6는 빠른 교체 후보로 보이지 않는 강력한 표준입니다.

Qualcomm의 블로그 게시물은 Wi-Fi 6를 "최대한 많은 데이터를 동시에 많은 장치에 전달하는 것을 목표로 하는 기능 및 프로토콜 모음"으로 요약합니다. Wi-Fi 6에는 주파수 도메인 다중화, 업링크 다중 사용자 MIMO, 데이터 패킷의 동적 조각화 등 효율성을 향상하고 처리량을 높이는 다양한 고급 기능이 도입되었습니다.

 

Wi-Fi 6에는 OFDMA(직교 주파수 분할 다중 접속) 기술이 통합되어 있어 다중 사용자 환경에서 스펙트럼 효율성이 향상됩니다. Cisco 에서 사용된 이미지

 

그렇다면 802.11 작업 그룹이 이미 새로운 표준 개발에 착수한 이유는 무엇입니까? 첫 번째 Wi-Fi 7 데모 에 대한 헤드라인이 이미 나오는 이유는 무엇입니까 ? 최첨단 무선 기술이 집약되어 ​​있음에도 불구하고 Wi-Fi 6는 적어도 일부에서는 데이터 속도와 대기 시간이라는 두 가지 중요한 측면에서 압도적인 것으로 인식됩니다.

Wi-Fi 7 설계자는 Wi-Fi 6의 데이터 속도와 대기 시간 성능을 개선함으로써 이더넷 케이블을 통해 더욱 쉽게 얻을 수 있는 빠르고 원활하며 안정적인 사용자 경험을 제공하고자 합니다.

 

Wi-Fi 프로토콜과 관련된 데이터 속도와 지연 시간

Wi-Fi 6은 10Gbps에 가까운 데이터 전송 속도를 지원합니다. 이것이 절대적 의미에서 "충분히 좋은지" 여부는 매우 주관적인 질문입니다. 그러나 상대적인 의미에서 Wi-Fi 6의 데이터 속도는 객관적으로 부족합니다. Wi-Fi 5는 이전 제품에 비해 데이터 속도가 1,000% 증가한 반면 Wi-Fi 6는 데이터 속도를 50% 미만 증가시켰습니다. Wi-Fi 5와 비교.

이론적 스트림 데이터 속도는 확실히 네트워크 연결의 "속도"를 정량화하는 포괄적인 수단은 아니지만 Wi-Fi의 지속적인 상업적 성공을 담당하는 사람들의 세심한 관심을 끌 만큼 중요합니다.

 

지난 3세대 Wi-Fi 네트워크 프로토콜 비교. 사용된 이미지: 인텔 제공

 

일반적인 개념으로서의 지연은 입력과 응답 사이의 지연을 의미합니다.

네트워크 연결의 맥락에서 과도한 대기 시간은 제한된 데이터 속도만큼(또는 그 이상) 사용자 경험을 저하시킬 수 있습니다. 웹 페이지를 보기 전에 5초를 기다려야 한다면 초고속 비트 수준 전송은 큰 도움이 되지 않습니다. 로드가 시작됩니다. 지연 시간은 화상 회의, 가상 현실, 게임, 원격 장비 제어와 같은 실시간 애플리케이션에 특히 중요합니다. 사용자는 결함이 있는 비디오, 느린 게임 및 확장되는 기계 인터페이스에 대해 너무 많은 인내심을 가지고 있습니다.

 

Wi-Fi 7의 데이터 속도 및 지연 시간

IEEE 802.11be에 대한 프로젝트 승인 보고서에는 데이터 속도 증가와 대기 시간 감소가 모두 명시적인 목표로 포함되어 있습니다. 이 두 가지 업그레이드 경로를 자세히 살펴보겠습니다.

 

데이터 속도 및 직교 진폭 변조

Wi-Fi 7의 설계자는 최소 30Gbps의 최대 처리량을 원합니다. 어떤 기능과 기술이 확정된 802.11be 표준에 통합될지는 알 수 없지만 데이터 속도를 높이는 가장 유망한 후보로는 320MHz 채널 폭, 다중 링크 작동 및 4096-QAM 변조가 있습니다.

6GHz 대역의 추가 스펙트럼 리소스에 액세스하면 Wi-Fi는 최대 채널 폭을 320MHz까지 늘릴 수 있습니다. 320MHz의 채널 폭은 Wi-Fi 6에 비해 최대 대역폭과 이론상 최대 데이터 속도를 2배 증가시킵니다.

멀티링크 작동에서 자체 링크가 있는 여러 클라이언트 스테이션은 네트워크의 논리적 링크 제어 계층에 대한 하나의 인터페이스를 갖는 "멀티링크 장치"로 집합적으로 기능합니다. Wi-Fi 7은 세 가지 대역(2.4GHz, 5GHz, 6GHz)에 액세스할 수 있습니다. Wi-Fi 7 다중 링크 장치는 여러 대역에서 동시에 데이터를 보내고 받을 수 있습니다. 다중 링크 작업은 처리량을 크게 증가시킬 수 있는 가능성이 있지만 몇 가지 중요한 구현 문제를 수반합니다.

 

멀티링크 작동에서 멀티링크 장치는 둘 이상의 STA(스테이션을 의미하며 노트북이나 스마트폰과 같은 통신 장치를 의미함)를 포함하더라도 하나의 MAC 주소를 갖습니다. IEEE 에서 사용된 이미지

 

QAM은 직교 진폭 변조를 나타냅니다. 이는 위상과 진폭의 특정 조합이 서로 다른 이진 시퀀스에 해당하는 I/Q 변조 방식입니다. (이론적으로) 시스템의 "성상도"에서 위상/진폭 포인트 수를 늘려 기호당 전송되는 비트 수를 늘릴 수 있습니다(아래 다이어그램 참조). 

 

이것은 16-QAM의 성좌도입니다. 복소 평면의 각 원은 미리 정의된 이진수에 해당하는 위상/진폭 조합을 나타냅니다. IEEE 에서 사용된 이미지

 

Wi-Fi 6은 기호당 10비트를 지원하는 1024-QAM을 사용합니다(2 ¹⁰ = 1024이기 때문). 4096-QAM 변조를 사용하면 시스템은 성공적인 복조가 가능하도록 수신기에서 충분한 SNR을 달성할 수 있는 경우 기호당 12비트를 전송할 수 있습니다.

 

지연 시간 기능: MAC 계층 및 PHY 계층

실시간 애플리케이션의 안정적인 기능에 대한 임계값은 최악의 경우 5~10ms의 대기 시간입니다. 일부 사용 시나리오에서는 1ms만큼 낮은 대기 시간이 유용합니다. Wi-Fi 환경에서 이렇게 낮은 지연 시간을 달성하는 것은 쉬운 일이 아닙니다.

MAC(Medium Access Control) 계층과 물리 계층(PHY) 모두에서 작동하는 기능은 Wi-Fi 7 지연 시간 성능을 10ms 미만 영역으로 끌어올리는 데 도움이 됩니다. 여기에는 다중 액세스 포인트 조정 빔포밍, 시간에 민감한 네트워킹, 다중 링크 작동이 포함됩니다.

 

Wi-Fi 7의 주요 기능. IEEE 에서 사용된 이미지

 

최근 연구에 따르면 다중 링크 작업이라는 일반적인 제목에 포함된 다중 링크 통합은 Wi-Fi 7이 실시간 애플리케이션의 대기 시간 요구 사항을 충족하는 데 중요한 역할을 할 수 있는 것으로 나타났습니다.