7. IEEE802.11ac(WiFi 5), IEEE 802.11ax(WiFi 6)

802.11ac Wave 1 vs Wave2

SU-MIMO

• Single User - Multi Input Multi Output
• 한번에 하나의 장치 간에 여러 데이터 스트림을 보내거나 받아야 함.
• 안테나 4개를 이용해 하나의 신호를 보낼 수 있다.
• 단일 장치가 한번에 패킷을 보내고 받을 수 있다.

 

MU - MIMO

• Multi Uwer - Multi Input Multi Output
• 한번에 여러 장치에서 데이터를 주고 받을 수 있다
• 4개의 안테나를 이용해 Beam을 쏜다.
  • 무선 통신 신호를 한 단말의 방향으로 집중적으로 쏘기 때문에 각자의 방향으로 동시에 발사가 가능하다.
  • 즉!! 여러 단말이 한 AP를 동시에 사용할 수 있다. && 단말은 안테나를 하나만 가져도 된다!!
  • Beam의 방향은 바뀌지 않으므로 단말이 이동하지 않아야 한다.
  • 안테나 4개를 이용하여 단말을 감지하여 beam을 쏠 방향을 결정한다.
• 대기 목록을 줄여 장치로 데이터를 보내는 작업을 효과적으로 수행할 수 있다. 

 

802.11ac Wave 1,2

 

이전의 802.11n을 가볍게 알아보고 가자

802.11n

• 450Mbps
• 64QAM
  • modulation 방식 : BPSK, QPSK, 16QAM, 64QAM, 256QAM
  •  modulation(변조)이란?
    • 정보를 저장, 전송하기 위해 전기적 신호로 변환하는 것을 말한다.
    • 정리하자면 정보에 따라 반송파(carrier) 신호의 진폭, 주파수, 위상 정보를 변경하여 변조된 신호를 얻는 것이다. 
    • modulation과정은 하나의 전송 매체를 여러 사용자가 공유하도록 다중접속을 가능케 할때, 신호의 특성을 전송 매체의 물리적인 특성에 맞출 때 필요하다.
    • 데이터 정보를 신호로 쓸 때 주파수 or 진폭을 바꿔 데이터를 담는 것.
• channel width 20/40MHz

802.11ac Wave1 vs Wave2

1. 전송 속도가 3.5Gbps까지????

2. 안테나의 최대 개수가 4개까지 늘어 속도 빨라짐

3. Modulation

258 = 2^8QAM이되어 802.11n가 6bit를 보낼 때 8bit를 보낼 수 있움

4. channel bonding에 의해 channel width 증가

채널 폭이 늘어 속도도 증가

5GHz라는 잘 사용되지 않는 영역에서 폭을 넓히기 쉬움

5. SU - MIMO vs MU - MIMO

MU-MIMO에 의해 여러 단말에서 한번에 통신이 가능하게 돼 속도 빨라짐.

6. a,n,ac는 5GHz만 가능함..! 

 

802.11ax

고밀도, 고효율을 추구함 => 성능만 높이는 것이 아니라 실용적일 수 있도록!

1. 2.4GHz & 5GHz

5GHz때는 방이나 화장실에 들어가면 성능이 확 떨어지는 문제점이 있었음

2GHz도 선택 가능하게 하여 사용자의 환경에 맞게 선택할 수 있도록 함

 

2. OFDMA

위의 그림으로 설명해보자면

1) OFDM은 시간 단위로 주파수 대역을 사용할 수 있도록 user 한명에게 할당해준다면 != multiple access

2)  OFDMA는 시간 단위로 분할된 주파수 대역을 user들에게 할당해

여러 user가 한번에 사용할 수있도록 한다. == multiple access

 

OFDM vs OFDMA

1) OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)

여러개의 데이터로 분할해 운반

2) OFDMA(Orthogonal Requency Division Multiple Access)

OFDM 디지털 변조 기술의 다중 사용자 버전

==> 둘 다 전송되는 데이터를 여러 개의 작은 패킷으로 분할하여 정보 비트를 이동시킨다.

OFDMA는 채널을 더 세분하여 작은 패킷을 동시에 여러 장치로 병렬 전송할 수 있음

 

**OFDMA는 LTE, 5G의 핵심기술이기도 하니 기억해두자!

3. Available in Downlink and Uplink direction

Downlink란 안테나 4개가 달려있는 AP가 데이터를 전송하면 단말 4개가 받는 것이고,

 Uplink란 하나의 안테나가 내장된 단말 4개가 모여 AP로 데이터를 보낼 수 있다.

4. 이웃네트워크 고려

고효율을 위해 AP간의 영향을 고려함

전에는 같은 BSS내의 단말인지 아닌지 구분하지 않고 csma/ca문제를 해결했다면

이제는 구분을 하며 csma/ca문제 해결~!

 

 

위의 그림으로 예시를 들어보자.

User1은 My Basic Service Set의 AP만 신경 쓰면 되는데 

과거의 규격에서는 이를 신경쓰지 않아

다른 BSS의 같은 채널을 사용하는 AP에 의한 CSMA/CD로 필요없는 충돌을 막으려 한다.

 

따라서 이제는 구분하여 다른 BSS의 AP의 CSMA/CD는 무시한다.

5. Power consumption

wake time을 따로 설정하여 항상 떠들지 않아 채널 clear 효과

 

IoT를 위해

 

(1) Scheduled sleep and wake times

sleep 기간은 길게 가지쥬?

기존에는 beacon이 오면 깨고 아니면 자야 하기 때문에 상당히 자주 깸

이제는 푹 잘 수 있도록 다말이 요청하면 AP가 단말이 오래 잘 수 있도록 허락.

 

(2) 20 MHz-only clients

IoT의 경우에는 데이터가 간단하고 짧기 때문에 bandwidth가 넓을 필요가 없어 가장 작은 20MHz만 사용

근데 얘 떄문에 다 좁게 사용할 필요는 없잖아?

과거에는 AP가 정한 주파수 대역을 사용해야 통신이 가능했는데

802.11ax에서는 클라이언트의 주파수 대역을 지원해준다.

==> 낭비되는 자원(=주파수 대역)이 없도록 함.

 

6. Dynamic fragmentation

채널 상황에 맞춰 fragment 길이를 조절

7. Subcarrier spacing

주파수를 나누는 Subcarrier spacing이 1/4로 줄어들었다.

대신 symbol 길이가 4배로 늘어난다.

8. OFDM symbol time

symbol duration을 증가시켜 fading을 줄인다.

 

7,8 => 시간축을 4배로 늘리고 bandwidth를 줄여 fading을 줄인다.

9. Modulation

1024QAM => just 최대 속도를 늘리는 것

10. Max # of stream

안테나 수가 무려 8개??!?!??!

 

브로드컴 802.11ax 솔루션 발표 => 칩 완성~!

802.11ax = WiFi 6

국내 이동통신사의 802.11ax

삼성전자 갤럭시폰의 802.11ax(WiFi6)

삼성전자 갤럭시폰의 WiFi 6E(6GHz 이용)

IEEE 802.11be(WiFi 7)

• 최대속도 : 30Gbps 이상 => 5G/6G 이동통신의 WLAN 영역 확장에 대응
  • 실제로 아님. 이상적인 환경을 조성해야 함
• 변조(modulation) : 최대 4096QAM
  • VR에서 제공하는 컨텐츠를 이용하려면 요런 성능이 필요함.
  • 하지만 AP를 등에 지고 하는게 아닌 이상 요런 성능은 어렵.....
• 스트림 수 : 최대 16x16 MIMO
  • 안테나가 너무 많으면 번잡할 것 같지만 주파수가 커진 만큼 안테나 길이가 줄어듦
• 채널 대역폭 확장 : 최대 320MHz
  • 6GHz는 완전완전 시골
• 802.11be 장치는 2.4GHz, 5GHz, 6GHz 대역에서 작동

 

* QAM(Quadrature Amplitude Modulation)

(1) 64QAM

(2) 4096 QAM

==> 엄청 가까이 있을 때만 유리함.

저 점들이 하나하나 데이터라 데이터를 보낼 때 정밀도가 증가해 가까이 있다면

큰 bit로 빠르게 많이 정확하게 보낼 수 있지만

거리가 멀 경우 noise가 증가해 구분하기가 어렵다.

따라서 거리가 멀때는 느리지만 정확하게 보내는게 유리하다.

 

짱 빠르지~~