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들어는 봤는데... 정확히 어디에 필요할까? '와이파이 6' 이모저모

2022.05.25 Neal Weinberg  |  Computerworld
와이파이 6은 경기장이나 사무실 등 밀집된 장소를 위해 설계된 최신 무선 표준이다. 이보다 더 빠른 표준인 와이파이 6E는 가상현실, 4K/8K 영상 등 첨단 기술을 가능케 한다. 
 
ⓒGetty Images Bank

와이파이가 기업 네트워크에서 매우 중요한 기술로 자리매김한 지 오래다. 특히 와이파이 6으로 불리는 802.11ax 표준은 높은 대역폭과 개별 채널을 제공하여 완전한 무선 네트워크를 보편화했다. 

802.11ax(와이파이 6)란?
와이파이 6은 2020년 정식 인증을 받은 뒤 무선랜 기술(WLAN)의 표준이 돼 와이파이 5(802.11ac)를 사실상 대체했다. 와이파이 6은 와이파이 5에 비해 향상된 성능, 확장된 커버리지, 긴 배터리 수명을 제공한다. 

와이파이 6은 원래 공항, 경기장, 기차, 사무실 등 네트워크 트래픽이 밀집된 환경에서 발생하는 대역폭 부족 문제를 해결하기 위해 설계되었다. 그러나 엣지 장치에 무선으로 연결해야 하는 IoT 기기가 기하급수적으로 증가했고, 대량의 데이터 처리 때문에 높은 대역폭을 필요로 하는 애플리케이션이 우후죽순처럼 쏟아져 나왔다. 일부 사용 사례에서는 와이파이 6보다 더 많은 성능이 필요하게 된 것이다.  

그 결과 와이파이 6은 ‘와이파이 6E’라는 더 새로운 표준으로 보완되고 있다. 6E는 6의 기술을 기반으로 하지만 그간 사용하지 못했던 6Ghz 대역을 활용할 수 있게 됐다는 점이 가장 큰 차이다. 

와이파이 6은 어떻게 작동하는가?
와이파이 6은 그동안 많이 활용됐던 다양한 무선 기술을 결합해 성능을 향상시키면서도 이전 세대의 표준과 호환성을 유지한다. 

와이파이 6은 패킷당 더 많은 데이터를 전송할 수 있는 고차 QMA 변조(higher order QAM modulation) 기술을 활용해 데이터 처리량을 40% 가까이 향상시킨다. 또한 전파 스펙트럼을 더 효율적으로 사용한다. 예를 들어 넓은 채널을 생성한 뒤 다시 여러 개의 좁은 하위 채널로 분할한다. 이렇게 가용 채널의 총개수를 늘려 엔드포인트에 있는 기기가 액세스 포인트에 더 효과적으로 연결될 수 있다. 

사용자가 액세스 포인트에서 데이터를 다운로드할 때 초기 와이파이 표준은 액세스 포인트당 한 번에 하나의 전송만 허용했다. 이 한계를 개선하고자 와이파이 5의 웨이브 2 버전은 MU-MIMO(다중 사용자, 다중 입력, 다중 출력) 기술을 도입했다. 액세스 포인트가 최대 4개의 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있게 됐다. 와이파이 6에서는 8개의 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있다. 여기에 수신하는 기기의 안테나로 신호를 더 집중적으로 송신하는 명시적 빔포밍(explicit beamforming) 기술이 추가되었다. 

더 나아가 와이파이 6은 MU-MIMO 기술을 기반으로 OFDMA(직교 주파수 분할 다중 접근)라고 하는 LTE 셀룰러 기지국의 기술을 활용한다. 각 MU-MIMO 스트림을 4개의 스트림으로 추가 분할하여 사용자당 유효 대역폭을 4배까지 더 늘릴 수 있다. 

와이파이 6과 와이파이 5는 어떻게 다른가?
와이파이 5는 5Hz 대역에서만 작동하는 반면 와이파이 6은 2.4Ghz 및 5Ghz 범위에서 모두 작동하여 가용 채널이 더 많다. 예를 들어 와이파이 6 칩셋은 5Ghz에서 8개, 2.4Ghz 범위에서 4개로 총 12개의 채널을 지원한다.

또한 와이파이 5에서는 MU-MIMO 기술이 다운로드에만 국한되는 반면 와이파이 6에서는 양방향으로 MU-MIMO 연결이 가능하다. 다운링크 MU-MIMO 기술을 사용하면 액세스 포인트는 여러 수신 기기로 동시에 송신할 수 있지만 업링크 MU-MIMO 기술이 적용되면 기기에서 액세스 포인트로 동시에 업로드할 수 있다.

마지막으로 와이파이 6은 스마트폰 등 모바일 기기에서 소모되는 대기 전력을 낮추고자 '타깃 웨이크 타임(target wake time)'이라는 기술을 도입했다. 이 기술은 배터리 사용 시간을 꽤 개선할 것으로 예상된다. 

와이파이 6의 이점은?
와이파이 6은 기업들이 IoT나 IT/OT 통합과 같이 기존 기술을 사용하면서 겪었던 대역폭 및 범위의 한계를 개선한다. 지금까지 기업들은 IoT 기기를 연결하려 지그비(Zigbee)와 같은 비주류의 고속, 저지연성, 단거리 무선 기술을 써왔다. 하지만 이제 와이파이 6가 충분한 성능을 제공해 모든 무선 애플리케이션의 와이파이 기술을 표준화함으로써 복잡성이 줄어들었다.  

또한 와이파이 6은 4K/8K 비디오 및 증강/가상 현실(AR/VR)과 같은 새로운 기술을 원활하게 쓸 수 있도록 해준다. 이 분야에는 원격의료, 원격 사무실, 원격 현장 지원, 가상 교육 및 협업 등 다양한 활용 사례가 있다.

와이파이 6E란?
와이파이 6의 '6'은 해당 기술의 6세대라는 뜻이다. 와이파이 6E는 와이파이 6과 동일한 기술을 사용하지만 이제 와이파이에도 사용할 수 있게 된 6GHz 주파수에서 구동된다. 

2.4GHz 대역은 각각 20 MHz 폭의 11개 채널로 구성되며, 5GHz 대역은 40MHz 또는 80MHz 폭의 채널 45개를 가진다. 6㎓ 대역은 최대 폭이 160㎒에 달하는 60개 채널을 지원해 성능, 신뢰성 그리고 보안이 크게 개선됐다.

아쉬운 점은 와이파이 6E에는 액세스 포인트와 엔드포인트 모두 와이파이 6E 전용 하드웨어가 필요하다는 것이다. 와이파이 6 라우터는 하위 호환되기 때문에 이파이 5 또는 와이파이 6 기기에 연결할 수 있다. 하지만 와이파이 6E 네트워크는 두 기기 모두 연결할 수 없다. 6GHz 대역에는 와이파이 6E를 지원하는 라우터와 기기만 작동할 수 있어서다. 따라서 기업들은 와이파이 6E의 이점이 전면적인 업그레이드 비용을 정당화하는지 상세하게 따져볼 필요가 있다. 

와이파이 6E의 이점은?
와이파이 6E는 다음과 같이 와이파이 6의 핵심 기술을 더욱 향상시킨다. 

성능: 새로 추가된 6Hz 주파수는 방해가 적은 채널을 더 많이 제공한다. 따라서 고밀도 IT 및 IoT 환경에서 성능이 저하되는 경우가 줄어든다. 

안정성: 와이파이 6E는 하위 호환되지 않기 때문에 트워크 설계자는 해당 스펙트럼을 쓰는 다른 기기가 없을 것이라 확신할 수 있다. 다른 기기와 간섭이 일어나거나 대역폭이 부족한 상황을 염려하지 않아도 된다. 

보안: 와이파이 6E 네트워크에서는 WPA3 보안 프로토콜 지원이 필수다. WPA3 보안 프로토콜은 네트워크 인증 방식과 암호화 알고리즘을 제공한다. 

와이파이 6과 5G의 차이는? 
와이파이 6과 5G는 근본적으로 다른 기술이다. 무선 LAN 기술과 셀룰러 네트워크 기술이 다르기 때문이다. 물론 몇 가지 공통점을 공유한다. 각자 분야에서의 최신 기술로서 많은 가능성을 제시한다는 점이다. 이 2가지 네트워크 기술은 공존하며 많은 이점을 제공할 수 있다. 

물론 와이파이가 실외에서 작동하고(근처에 신호가 센 액세스 포인트가 있으면), 셀룰러도 실내에서 작동하지만, 일반적으로 와이파이는 실내에서 (고밀도, 대용량 환경), 5G는 실외에서 작동하도록 설계됐다(운전하며 여기저기 이동해도 커버리지가 매끄럽다).

이상적인 환경에서는 와이파이와 셀룰러가 결합되어, 엔드포인트에 있는 기기가 비용이나 성능 등 미리 정해진 최적의 기준에 따라 자동으로 알맞은 네트워크를 선택할 수 있을 것이다. 

이런 이상을 현실화하려는 시도는 진행 중이다. 무선광대역연합(WBA)과 차세대이동통신망연합(NGMN)은 미래에 와이파이와 5G의 결합을 추진하는 보고서를 2021년 발간했다. 마찬가지로, 와이파이 연합이 후원하는 전기·전자기술자협회(IEEE)는 수년 동안 두 네트워크를 결합할 수 있는 여러 방식을 논의해 왔다.

그러나 현재로선 와이파이와 5G가 완전히 결합되는 이상이 이루어지기는 요원해 보인다. ciokr@idg.co.kr
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