Wi-Fi 6E를 위한 최신 ‘6 GHz’ 주파수 대역 도입
휴대폰 Wi-Fi를 연결할 때 다른 사람이 설정해 놓은 Wi-Fi 이름이 목록에 같이 뜨는 경우가 있는데요. “층간소음 유발자 604호” “와이파이 끄고 공부해라” 등 신박한 Wi-Fi 이름들을 보면 한숨만 나옵니다. 주변 다른 집 네트워크가 많이 노출된다는 것은 서로 간 신호 간섭이 일어날 확률이 높다는 뜻입니다. 신호 간섭이 일어나면 자연스럽게 인터넷 속도는 느려지고 지연시간은 길어지게 됩니다.
여러 네트워크 대역을 사용함으로 신호 간섭을 막으면 어떨까요? 하지만 아쉽게도 모든 대역을 사용할 수 있는 것은 아닙니다. 많은 기기가 동일한 주파수 대역을 이용하며, FCC(연방통신의원회)와 같은 규제 기관이 제한된 주파수 대역을 엄격하게 관리하기 때문입니다. 아쉽게도 오늘날 대부분의 가용 Wi-Fi 트래픽은 2개의 주파수 대역(2.4 GHz와 5 GHz)으로 한정되어 있습니다.
하지만 앞으로는 이런 걱정을 안 해도 될까요? 대역폭 집중 현상을 해결하기 위해 FCC가 6 GHz 대역을 상용화하는 규정을 새로 제안했습니다. 이 새로운 규정은 네트워크 장비 제조업, Wi-Fi 제휴업체 그리고 일반 소비자들에게 시사하는 바가 큽니다. 바로 이 새로운 주파수 대역에서 사용할 수 있는 Wi-Fi 기기들을 곧 일반 가정에서도 만나볼 수 있다는 의미입니다.
Wi-Fi 장치는 현재 하나 또는 그 이상의 주파수 대역에서 작동하도록 특정 표준을 따르고 있습니다. Wi-Fi 표준은 수년에 걸쳐 발전되어 왔으며 최신 대역을 더 잘 이해하기 위해서는 먼저 현재 사용 중인 2.4 GHz, 5 GHz 대역에 대한 이해가 필요합니다.
2.4 GHz 대역
아래 그림1을 보시면 2.4 GHz 대역의 채널 범위는 22 MHz입니다. 인접 채널은 중간 주파수가 2.422 GHz인 ‘채널 1 + 5’와 같이 40 MHz 채널로 결합될 수 있습니다. 국가 및 지역에 따라 허용되는 채널은 달라집니다.
그리고 인접한 채널 사이에는 상당한 중첩이 생깁니다. 한 위치에서 생기는 중첩 채널은 서로 간에 간섭을 유발합니다. 예를 들어, 두 개의 액세스 포인트를 가깝게 배치했을 때, 채널 1을 사용하는 액세스 포인트 한 대와 채널 2를 사용하는 다른 하나의 액세스 포인트는 연결된 클라이언트 장치 사이에서 심각한 속도 저하 현상을 유발할 수 있습니다.
이러한 간섭을 제거하기 위해 한 위치에서 동시에 사용되는 특정 채널의 조합이 있습니다.
바로 아래와 같은 채널 1, 채널 6, 채널 11이 특정 채널의 조합입니다.
그림 1: 2.4 GHz 대역
5 GHz 대역
5GHz 대역에는 40MHz, 80MHz 또는 160MHz 채널로 결합된 여러 20MHz 채널이 있습니다. 물론, 허용되는 채널은 지역마다 다를 수 있습니다.
6 GHz 대역이란 무엇인가요?
6 GHz 대역은 그림 2와 같이 5.925 GHz와 7.125 GHz 사이의 주파수 대역을 의미합니다. 6 GHz 대역은 2.4 GHz와 5 GHz 대역에 비해 1,200MHz의 가장 넓은 주파수 범위를 가지고 있습니다. 또한 세 가지 대역 중 가장 많은 채널을 보유합니다. 특히, 6 GHz 대역은 간섭에 강하며 신호의 연속성(끊어지지 않는 성질)이 뛰어나다는 특징이 있습니다.
그림 2: 6 GHz 대역
표 1: 이론상으로 가능한 각 대역의 채널 수
6 GHz 대역에는 많은 이점이 있음에도 불구하고 새로운 대역을 개방하는데 왜 그렇게 오랜 시간이 걸렸을까요? 확실하게 말할 수 있는 한 가지 이유는 최근 Wi-Fi 장치 사용이 급격히 증가하면서 새로운 대역이 필요해졌기 때문입니다.
6 GHz 대역 작동에 필요한 요구 사항
새로운 대역 개발이 늦어진 이유 중 하나는 기존 6 GHz 대역을 사용하던 수많은 애플리케이션에 대한 정리가 필요했기 때문입니다. 6 GHz 대역이 Wi-Fi 장치에 적용되기 전에 모든 관련 산업이 대역을 공유할 수 있어야 하고 서로 간의 간섭을 예방하기 위한 메커니즘도 필요합니다.
기존 애플리케이션은 ‘고정 서비스’와 ‘이동식 서비스’ 둘로 분류할 수 있습니다. 고정 서비스는 중요한 서비스를 지원하는 안정적인 지점 간의 마이크로파 중계 회선입니다. 고정 서비스의 일반적인 예시로는 경찰을 위한 백홀, 소방차 파견 및 철도 열차 이동간 조정 등이 있습니다.
한편, 이동식 서비스는 모바일 송신기가 센터와 통신하는 경우 사용됩니다. 예시로 텔레비전 방송국은 사건 현장에서 스튜디오로 프로그래밍 작업을 재전송합니다.
그림 3과 표 2는 대역이 서로 다른 조건과 요구 사항에 따라 4개의 하위 대역으로 분할됨을 보여줍니다. 이때 각 하위 대역을 공유해서 사용할 수 있는 메커니즘을 파악할 필요가 있습니다.
메커니즘에는 하위 대역 U-NII-5 및 U-NII-7에 적용되는 AFC(Automated Frequency Coordination)을 포함합니다. 하위 대역 U-NII-6 및 U-NII-8의 모든 Wi-Fi 장치는 LPI(Lower Power Indoor)에서만 사용이 가능합니다.
이동식 서비스는 일반적으로 대역 조합에 최대한의 유연성을 부여하기 위해 넓은 영역에서 작동할 수 있는 라이센스가 부여됩니다. 따라서 표 2와 같이 이동식 서비스가 우세한 하위 대역에 AFC를 적용하는 것은 비현실적입니다.
표 2: 6 GHz 하위 대역의 조건 및 요구사항
6 GHz 대역이 갖는 이점은 무엇인가요?
좁은 범위에서의 더 빠른 속도
6 GHz 대역은 기존의 대역보다 더 높은 데이터 송신율과 속도를 제공하는 높은 작동 주파수를 제공합니다. 하지만 6 GHz Wi-Fi는 더 좁은 신호 범위를 가집니다. 이것은 더 높은 주파수의 무선 신호가 장애물 등 전파 경로를 따라 더 빨리 줄어들 수 있음을 의미합니다.
결과적으로 6 GHz을 사용하는 Wi-Fi 6E는 최근 출시되는 VR/AR, 비디오 스트리밍, IoT 등 과 같은 짧은 거리에 높은 처리량 그리고 낮은 지연 속도의 특징을 갖고 있는 작업 환경에 적합합니다.
더 정확한 위치 설정
6 GHz 대역은 Wi-Fi 장치 전용으로 개방된 가장 넓은 대역입니다. 일반적으로 더 넓은 대역이 더 정확한 위치 서비스를 제공한다고 생각하면 됩니다. Wi-Fi 6E는 청소 로봇과 같은 실내 위치 설정 기능을 보유한 애플리케이션에 유용합니다.
기존 레거시(Legacy) 장치에 의한 간섭 감소
Wi-Fi 6E의 가장 흥미로운 사실은 최신 표준 802.11ax(Wi-Fi 6) 전용이라는 점입니다. Wi-Fi 6E 이전의 Wi-Fi 표준을 기반으로 하는 기존 장치는 이 새로운 대역을 사용할 수 없습니다. 이 때문에 장치가 6 GHz 대역에서 작동하는 경우 다른 기존 장치와 경쟁할 필요가 없습니다. OFDMA와 같은 새로운 기능은 훨씬 더 효과적이기 때문에 Wi-Fi 6의 잠재력을 완전히 실현할 수 있습니다. 새로운 대역의 탄생은 Wi-Fi의 판도를 바꿀 것입니다.
