STUDY/사물인터넷

#7. 802.11 ac / 802.11ax /802.11be

LEESEUNGYEUL 2022. 10. 10. 22:01
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| 22.10.10 First Upload

지난 포스팅에서..

802.11p 규격에 대해서 살펴보았다면

이번 포스팅에서는 802.11n에 이은 802.11ac와 802.11 ax에 대해서 살펴볼 예정이다.

어느 부분에서 발전이 이루어졌는지, 개선된 기능은 어떠한 것이 있는지에 대해서 중점을 두고 공부하자.

 

802.11 ac

 

802.11ac 규격은 Wave 1과 Wave 2로 나눌 수 있다.

보통 Wave 와 같은 말은 단계를 나눌 때 사용을 하는데

Wave1과 2가 어떠한 차이가 있는지를 알아보자.

Single User MIMO

Wave 1 과 같은 경우는 말 그대로 싱글 유저 MIMO이다.

즉, 한 번에 한 명씩 통신을 한다는 것이다. 

AP가 있는 안테나는 4개이며, 보통 휴대폰도 4개의 안테나를 가지고 있다.

이를 통해서 소통을 한다.

 

Multi user MIMO

Wave 2와 같은 경우는 다유저 MIMO이다.

AP가 BEAM을 쏴서 여러 유저들과 동시에 소통을 할 수 있다.

따라서 휴대폰과 같은 STA들은 안테나가 1개여도 상관이 없다.

 

Wave 1과 Wave 2의 차이점.

802.11ac의 wave 1과 wave 2를 비교하기 전에 

먼저 802.11n의 스펙을 먼저 살펴보면 다음과 같다.

 

802.11n

- PHY Rate : 450 Mbps

- Modulation : 64 QAM

- Channel Width : 20/40 MHz

 

Modulation의 방법

 

- BPSK

- 여기서 앞에서의 B는 Binary의 B이다.

- 따라서 2^1의 속도만큼 modulation의 속도가 난다고 보면 된다.

- QPSK

- 여기서 앞에서의 Q는 Qudurature의 Q이다.

- 따라서 2^2의 속도만큼 앞에 BPSK보다는 2배의 속도가 난다고 보면 된다.

- 16 QAM

- 여기서부터는 16이니까 2^4 즉 BPSK 보다는 4배의 속도가 난다.

- 64 QAM

- 256 QAM

 

** 하지만 속도가 빠르면 에러가 많이 난다는 단점도 존재함으로 장단점이 존재한다.

 

802.11ac Wave1

- PHY Rate :  1.3 Gbps

- # of Spatial Streams (안테나의 최대 개수) : 3

- Modulation : 256 QAM

- Channel Width : 20, 40 , 80 MHz

- MIMO : Single User

- 802.11 Protocol Support : a, n, ac (즉 5 GHz 대역을 지원하는 규격만 가능하다.)

 

802.11ac Wave 2

- PHY Rate : 2.6 Gbps, 3.5 Gbps

- # of Spatial Streams (안테나의 최대 개수) :3,4

- Modulation: 256 QAM

- Channel Width : 20,40,80,80+80, 160 Mhz

           (즉 Channel Bonding을 지원한다.)

- MIMO : Single User, Multi User

- 802.11 Protocol Support : a, n, ac (즉 5 GHz 대역을 지원하는 규격만 가능하다.)

 

실제 공유기에서 쓰여져 있는 규격

802.11 ax

802.11 ax에서 가장 잡으려고 했었던 두 가지의 개념이

고밀도와 고효율이다.

 

이번에도 802.11ac에서 어떠한 점이 개선이 되어서 802.11ax에 적용이 되었는지

표로 한번 알아보자.

802.11 ac 와 802.11 ax의 비교

 

1) Frequency

  •  802.11 ac에서는 5GHz 에서만 지원했지만, ax에서는 2.4 GHz도 지원을 하였다.

 

2) OFDMA

OFDM 과 OFDMA의 차이.

  •  802.11 ac 에서는 OFDM을 사용, ax에서는 OFDMA를 사용하였다.
  •  OFDM
    • 여기에서의 M은 Multiplexing의 M이다.
    • 하나의 운반체에다가 여러 개의 데이터를 넣는다고 생각하면 된다.
    • 정확히는 한 Symbol Duration에 한 STA가 차지를 하는 것이다.
  • OFDMA
    • 여기서의 MA는 Multiple -Access이다.
    • Multiplexing의 진화된 개념이다.
    • 다수의 사용자에게, 다수의 데이터를 주는 것이라고 생각하면 된다.
    • 정확히는 한 Symbol Duration에 여러 개의 STA가 보내는 것이다.
    • LTE, 5G에서 많이 사용이 된다.

   

3) MU- MIMO

  • 802.11 ac에서는 Downlink Direction을 적용했다.
  • 802.11 ax에서는 Downlink Direction과 Uplink Direction을 모두 적용했다.

4) Spatial frequency Reuse

  • 802.11 ac에서는 적용이 되지 않았다.
  • 802.11 ax에서는 이웃 네트워크를 고려해서 사용했다.

5) NAV (기다리는 친구)

  • 802.11 ac에서는 Single NAV를 사용하였다.
  • 802.11 ax에서는 Two NAV를 사용하였다. 즉 이웃 네트워크를 고려한 것이다.

 

6) Target Wake Time (TWT)

  • 이는 전력 소모를 줄이기 위한 방법이다.
  • 802.11 ac에서는 적용되지 않았다.
  • 802.11 ax에서는 전력 소모를 줄이기 위해서 도입이 되었다.

7) Fragmentation

  • 802.11 ac에서는 Static Fragmentation을 사용하였다.
  • 802.11 ax에서는 Dynamic Fragmentation을 사용하였다. 즉 다른 사이즈의 fragment를 사용하였다.

8) Subcarrier Spacing

  • 802.11 ac의 1/4을 한 것이 802.11 ax이다.

Subcarrioer Spacing

9) OFDM Symbol Time

  • 802.11 ac의 4배가 802.11ax이다.

10) Modulation

  • 802.11 ac는 Max 가 256 QAM이고, 802.11 ax는 1024 QAM이다.

11) Max # of Stream (안테나의 개수)

  •  802.11 ac는 4개이다.
  •  802.11 ax는 8개이다.

802.11 be (Wi-Fi 7)

  • 다음으로 알아볼 규격은 이제 나오게 될 Wi-Fi 7 의 예상규격이다.
  • 최대속도는 30Gbps 이상이다.
    • 5G 와 6G 이동통신의 WLAN 영역 확장에 대응하기 위해서 이다.
  • 변조는 최대 4096 QAM 이다.

  • 그림과 같이 변조를 이해할때는 목소리의 예시를 들면 좋다.
    • 점 하나당 말을 할 수 있는 목소리라고 가정한다면
    • 점이 많을수록 목소리를 다양하게 낼 수 있다.
  • 하지만 이는 가깝고 노이즈가 없으면 굉장히 좋지만, 멀리가면 에러가 생긴다는 단점이 있다.

 

  • 스트림수는 최대 16x16 MIMO 를 사용한다.
  • 채널 대역폭의 확장은 최대 320 MHz 이다.
  • 802.11 be 장치는 2.4GHz, 5GHz 및 6GHz 대역에서 작동한다.