Timing is Everything
여러 사용자가 Wi-Fi 6 AP에 동시에 접속하기 때문에 여러 사용자 간의 타이밍이 정확해야 서브캐리어 간의 간섭을 최소화 할 수 있다. Wi-Fi 6 무선 네트워크가 최고 용량을 달성하려면 동시 사용자 간의 간섭을 최소화해야 한다.
AP는 트리거 프레임 브로드캐스트로 다중 사용자에 대해 동기화한다. 트리거 프레임은 사용할 OFDMA 서브캐리어의 어떤 RU 서브세트인지 그리고 다른 사용자와 장치가 전송할 수 있는 시간에 대한 정보를 갖고 있다. 다른 사용자들 간 그리고 각 AP 내부에서 요구되는 정확한 타이밍은 Wi-Fi 6 내부의 기준 클럭 오실레이터의 중요성을 강조한다. 장기간의 우수한 주파수 안정도 및 극도로 낮은 위상 잡음과 낮은 지터 특성을 갖고 있어야 한다.
방해 또는 간섭 원이 있는 환경의 경우 다중 경로 또는 페이딩으로 인한 데이터 손실을 피하기 위해 사용자 별로 서로 다른 서브캐리어를 사용하여 위치 별로 프로그래밍할 수 있다. 모든 서브캐리어가 동일한 전력 레벨로 전송되는 OFDM과 달리, ODFMA의 서브캐리어는 서로 다른 전력 레벨로 브로드캐스팅 될 수 있다. 작동 환경에서 주파수 스펙트럼의 일부에서 발생할 수 있는 페이딩에 대한 추가적인 무기이다. OFDM과 마찬가지로 OFDMA에서 각 사용자의 다중의 데이터 속도가 낮은 서브캐리어는 해당 사용자가 액세스하기 위해 원래 전송된 고속 데이터를 구성하기 위해 수신기에서 결합된다.
OFDMA AP는 무선 연결 요구에 따라 각 사용자가 사용하는 주파수 스펙트럼 또는 서브 채널의 양을 변경할 수 있다. 예를 들어 전자메일을 보내는 것이 비디오 스트리밍을 Wi-Fi 수신기로 보내는 것보다 적은 대역폭이 필요하다. 이 기능은 Wi-Fi 5와 비교하여 Wi-Fi 6의 효율성을 높이고 무선 네트워크 시스템 구성 요소의 주파수 정렬, 안정성 및 정확성, 타이밍 동기화 및 응답 시간 측면에서 하드웨어의 복잡성을 증가시킨다.
전력 제어
Wi-Fi 6 시스템의 OFDMA와 무선 네트워크에 여러 사용자가 동시에 접속할 수 있기 때문에 전력 제어가 필요하다. AP에서 가까운 사용자는 AP의 감도 한계점에서 동작하는 사용자보다 AP에 더 높은 전력 신호를 보낼 것이다. 다수 사용자들의 전력 레벨이 균형을 이루지 못하면 Wi-Fi 수신기가 넓은 동적 범위에서 여러 신호를 처리하려고 할 때 ICI (Intercarrier Interference) 및 압축으로 인해 네트워크 성능이 저하된다. Wi-Fi 6 장치는 AP로부터의 다운링크 신호에 따라 특정 응답 시간 내에 전송 전력 레벨을 높이거나 낮춘다.
Wi-Fi 6 네트워크의 이 DTPC (Dynamic Transmit Power Control) 기능은 다운 링크 신호에서 전원 제어 명령을 무시하거나 단순히 전원 제어 기능이 없기 때문에 장치에 의해 손상 될 수 있다. 전원 제어량과 각 장치에 대한 전원 제어 방법은 Wi-Fi 6 (802.11ax) 표준에 정의되어 있다. ±3dB 이내에서 전력을 엄격하게 제어하는 기기는 Class A 기기로 간주하고 전력을 ±9dB로 제어하는 기기는 증폭기 선형성 등급 방식으로 Class B 기기라고 한다.
Wi-Fi 6에는 컨벤션 센터 및 기타 공공 장소와 같이 밀집도가 높은 환경에서 용량을 늘리고 가끔 네트워크 액세스만 필요한 IoT 센서와 같은 장치의 전력을 절약 할 수 있는 몇 가지 고유한 기능이 포함되어 있다. 기본 서비스 세트 (BSS) 색상은 각 장치와 AP간에 통신하는 PHY (Network Physical-Layer) 헤더에 포함된 숫자 또는 "색상 코드"로 공유 주파수 스펙트럼을 식별한다. BSS를 사용하면 Wi-Fi 6 장치가 서로 통신하여 공유 채널 대역폭 사용을 최적화할 수 있다. BSS 색상 표시는 둘 이상의 장치가 동일한 색상으로 코딩된 경우 채널을 사용할 수 없음을 나타낸다. 또한 동적 범위 및 전력 제어를 포함하여 CCA (clear-channel-assessment) 매개 변수를 조정하여 혼잡한 지역의 여러 장치 및 사용자를 관리하는 정보를 제공한다.
Wi-Fi 6의 또 다른 고유한 기능인 타겟 웨이크 타임 (target wake time, TWT) 은 AP가 장치 요구 사항을 모니터링하고 필요에 따라 Wi-Fi 6 라디오를 켜고 끄는 방법이다. 예를 들어, Wi-Fi 6 AP 범위 내의 장치 중 하나가 네트워크와의 연속적인 무선 접촉을 필요로 하지않는 IoT 근접 센서 일 수 있다. TWT 기능을 사용하여 IoT 센서를 주기적으로 활성화 할 수 있다. 이러한 방식으로 TWT 기능을 사용하면 휴대용 / 모바일 장치에서 네트워크 효율성을 높이고 배터리를 절약할 수 있다.
무선 장치가 많은 고밀도 환경의 다수의 사용자에게 Wi-Fi 6는 Wi-Fi 5에 사용된 다중 사용자, 다중 입력, 다중 출력 (MU-MIMO) 안테나 구성을 기반으로 확장된 기능을 제공한다. 다중 안테나가 있는 Wi-Fi 5 라우터는 최대 4명의 동시 사용자 또는 데이터 스트림을 처리하도록 설계되었다. 대량의 데이터 전송이 가능하지만 라우터나 AP에서 사용자 장치로의 다운링크에서만 가능하다.
반대로 Wi-Fi 6의 MU-MIMO 안테나 배열은 AP와 무선 장치 사이의 다운 링크와 업 링크 모두에서 버퍼링 지연없이 8명이 동시에 접속할 수 있도록 최대 8개의 동시 공간 데이터 스트림을 지원한다. 결과적으로 Wi-Fi 6 무선 네트워크는 데이터 버퍼 지연없이 무선 장치와 AP 간의 대용량 데이터 전송을 처리 할 수 있다. 따라서 AP 당 Wi-Fi 5보다 많은 사용자가 비디오 스트리밍과 같은 데이터 집중 애플리케이션도 동시에 즐길 수 있다.
대역폭 사용
Wi-Fi 용량과 효율성은 OFDMA 및 MU-MIMO 기술로 향상될 수 있지만 채널당 지원 가능한 사용자 수는 사용 가능한 스펙트럼 및 채널 대역폭으로 시작된다. Wi-Fi 6는 약간의 차이는 있지만 Wi-Fi 5가 사용하는 5 GHz 대역 주파수 스펙트럼 (5.170 ~ 5.185 GHz)을 공유하지만 ISM 대역의 라이센스가 필요 없는 2.400 ~ 2.483 GHz 부분의 기존 가용 주파수 스펙트럼도 사용한다. 2.4 GHz 대역에서 4개와 5 GHz 범위에서 8개 이상의 스펙트럼 스트림으로 20, 40, 80 및 160 MHz의 채널 대역폭을 사용 가능 하며 (더 높은 데이터 속도를 지원하려면 더 넓은 대역폭 채널 사용) Wi-Fi 5의 4가지 스펙트럼 스트림보다 더 많은 사용자를 Wi-Fi 6에서 지원할 수 있다.
Wi-Fi 6의 용량을 늘리기 위해 미국의 FCC (Federal Communications Commission) 및 유럽의 ETSI (European Telecommunications Standards Institute)와 같은 규제 기관은 2022년부터 6 GHz 범위에서 넓은 연속 대역폭 사용을 승인했다. 추가 대역폭은 Wi-Fi 6 장치 및 5G 셀룰러 무선 네트워크 용으로 Wi-Fi 4 (IEEE 802.11n) 및 Wi-Fi 5와 같은 이전의 Wi-Fi 시스템에는 사용되지 않는다.
Wi-Fi 6에 대해 FCC에서 승인한 6 GHz 대역은 5.925 ~ 7.125 GHz의 1,200 MHz 범위이며 UNII (Unlicensed National Information Infrastructure) 무선 주파수 대역 5 ~ 8 (표 2)로 식별된다. 6 GHz에서 연속 대역폭의 이 넓은 부분은 저주파 2.4 GHz 및 5 GHz 대역보다 높은 데이터 전송 속도를 가능하게 하는 더 넓은 광대역 160 MHz 채널을 가능하게 한다. Wi-Fi 채널은 더 많은 레거시 응용 프로그램과 경쟁하기 쉽고 더 협대역 채널 내에서 작동해야 한다.
표 2. Wi-Fi 6에 대한 6 GHz 대역
