802.11 WiFi 5, 6, 7

WiFi가 지금과 같이 엄청 빨라질 수 있었던 이유가 뭘까?

앞서 정리한 QAM과 같은 모듈레이션 기법, 기본적으로 넓어진 대역폭이 있지만 두 가지가 더 있다.

OFDM

과거에는 FDM에서 신호끼리 간섭이 나지 않도록 간격을 조금 벌리는 이른바 가드 밴드라는 기법이 있었다. 이는 손해보는 기법이기에 상당히 좋지 않았다고 한다. 그런데 서로 분할된 여러 대역폭을 동시에 사용하는 MCM(multi - carrier - modulation) 기법이 나오면서 겹쳐도 상호 간섭이 일어나지 않게 중첩시키는 방법을 찾아냈다. 이는 동일한 대역폭을 2배 조금 넘는 효율을 볼 수 있도록 한다.

OFDM

 

802.11a 가 OFDM 기법이 처음 적용된 WiFi 버전이다. 48개의 서브캐리어가 존재하고 250K의 symbol rate를 갖는다. 

CONVOLUTIONAL CODE라고 앞서 배운 CRC처럼 에러 검출 코드가 있는데 모든 코드는 에러 검출을 위해 CRC에서 배웠던 것처럼 중복 코드를 전송해야 한다고 한다. 그래서 원본 코드와 중복 코드가 어느 정도의 비율인지를 coding rate라고 하는데 이 중복률을 함께 전송한다. 

그러면 데이터 전송 속도는 다음과 같다.

Data rate = bits per symbol * coding rate * 서브캐리어 수 * symbol rate

bits per symbol은 앞서 배운 모듈레이션 기법에 따라 정해진다. (BPSK, QAM 등)

802.11a의 전송속도

MIMO

WiFi의 속도가 빨라지는데 기여한 두 번째 기술은 미모이다. 모든 디바이스에는 내장된 안테나가 있는데(우리 핸드폰에도 있다) ap의 안테나의 개수와 device에 내장된 안테나의 개수만큼 데이터를 송수신하여 그만큼 속도를 빠르게 하는 것이다.

SU(single user)-MIMO와 MU(multi-user)-MIMO가 있는데 SU-MIMO에서는 싱글 디바이스와 ap의 미니멈 안테나 개수만큼 빨라지고, MU-MIMO에서는 ap의 안테나 개수 내에서 연결된 모든 device의 안테나들의 합만큼 빨라진다.

 

802.11n에서 MIMO가 처음 적용이 되고 WiFi 5라 불리우는 802.11ac의 성능표를 보자.

spatial stream이 안테나 개수인데 정확하게 안테나 개수만큼 속도가 증가하는 것을 볼 수 있다. 

여기서의 전송속도 또한 

link rate = coding rate * 서브캐리어 수 * symbol rate * bits/symbol(모듈레이션) * spatial stream(안테나 갯수)이다.

 

이걸로 데이터통신 정리를 마친다. 기회가 되면 bluetooth도 정리해보려고 한다.