802.11ax (WiFi 6 : HEW(고효율 WLAN : High Efficiency WLAN))

 IEEE 802.11ax 표준은 802.11ac의 진화입니다. 주로 데이터 자체 전송속도 증가에만 중점을 두었던 이전 표준과 달리 802.11ax는 더 나은 효율성, 용량 및 성능에 중점을 둡니다. 이를 통해 사용자당 평균 처리량이 4배 향상되고 사용자 경험이 향상됩니다. 이는 밀집된 실내/실외 사용/설치의 경우에도 마찬가지입니다. 더 높은 변조, 더 많은 OFDM 부반송파 및 더 긴 OFDM 심볼을 포함하는 여러가지 변경 사항을 사용함으로써 이를 가능하게 합니다. MU-MIMO, 빔포밍 및 OFDMA를 통한 다중화 사용자 (업링크 스케줄링) 및 BSS 컬러 코드를 통해 동일 채널 간섭을 완화하는 단계를 포함합니다.

802.11ac는 5GHz 대역만 사용했지만 802.11ax는 2.4 및 5GHz 대역을 모두 처리하므로 이전 버전과의 호환성을 유지하고 802.11n 및 802.11ac 장치 모두가 마이그레이션되도록 합니다.

IEEE 802.11ax는 Wi-Fi 6 또는 HEW(고효율 WLAN : High Efficiency WLAN)라고도 합니다.

IEEE 802.11ac는 데이터 자체의 전송속도를 높였지만 몇가지 문제를 해결하지 못했습니다. 업링크 액세스는 주로 경합 (Contention)을 기반으로 합니다. 밀집된 네트워크에 많은 장치가 있거나 밀접하게 배치된 여러 액세스 포인트가 있는 경우 충돌, 백오프가 발생할 수 있으며 이에 따라 유효 처리량이 감소할 수 있습니다. 사용자 경험은 모든 장치에 영향을 미칩니다.

이러한 일이 발생하는 일반적인 사용 사례는 붐비는 공공 핫스팟(공항) 또는 이벤트 장소(축구 경기장)입니다. 아파트 단지, 학교 및 교육 캠퍼스에서도 발생할 수 있습니다. 또한 2022년까지 최대 50개의 Wi-Fi 장치가 스마트홈에 포함될 것으로 예상됩니다. 이러한 성장은 주로 가전 제품과 가제트가 IoT를 지원하게 되었기 때문입니다. IEEE 802.11ax는 전체 네트워크 용량 활용, 효율성, 성능, 사용자 경험 및 대기 시간 감소의 관점에서 이러한 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다.

802.11ax는 2.4GHz 및 5GHz 대역을 모두 지원합니다. 따라서 802.11n 및 802.11ac 모두와 백워드 호환됩니다. 즉, 레거시 클라이언트도 802.11ax AP에 연결할 수 있으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 802.11ax는 부반송파 수를 늘리지만 부반송파 간격을 좁혀 채널 대역폭을 보존함으로써 4배 더 큰 FFT를 사용합니다. OFDM 심볼 기간 및 Cyclic Prefix는 실외 환경에서 더 나은 성능을 위해 증가되었습니다. 실내 환경에 대한 더 높은 데이터 전송률을 위해 1024-QAM 및 더 짧은 Cyclic Prefix가 도입되었습니다.

802.11ac Wave 2에서는 동시에 4개의 MU-MIMO 스트림만 가능했지만 802.11ax에서는 8개로 늘었습니다. 업링크에서 MU-MIMO가 도입되었지만 802.11ac Wave 2에서는 다운링크에서만 가능했습니다. AP는 업링크 MU-MIMO를 조정하기 위해 트리거 프레임을 보냅니다.

OFDMA는 4G 셀룰러에서 수행되는 방식과 유사하게 Wi-Fi에서 처음으로 도입되었습니다. OFDMA를 사용하면 여러 사용자가 동시에 할당된 OFDM 부반송파 세트를 사용하여 전송할 수 있습니다. 부반송파는 RU(Resource Units)로 그룹화되어 할당됩니다.

802.11ax는 고밀도 네트워크의 사용 사례를 해결하기 위한 것이므로 업링크 액세스는 경합 (Contention)을 기반으로 하지 않으면서 스케쥴링됩니다. TWT(Target Wake Time)라는 새로운 기능을 사용하여 스테이션을 슬립, 절전 및 예정된 시간에 깨울 수 있습니다. 따라서 AP는 스테이션간의 경합 (Contention)을 최소화하는 방식으로 스케줄링을 수행할 수 있습니다. 이는 혼잡을 완화하기 위한 로드 밸런싱 기법으로도 볼 수 있습니다.

밀집된 네트워크에서 인접 AP는 동일 채널 간섭을 일으킬 수 있습니다. 겹치는 영역의 스테이션은 과도하게 백오프됩니다. 이것은 BSS Color라는 기능에 의해 802.11ax에서는 완화됩니다. 이것은 스테이션이 다른 네트워크에서 전송되었는지 식별하여 올바른 처리를 하는데 도움이 됩니다.

MU-MIMO는 여러 스트림이 동시에 전송되기 때문에 전체 용량을 증가시킵니다. 이것은 대역폭을 요구하는 애플리케이션에 이상적입니다. 각 사용자에 대한 전송은 빔포밍을 통해 설정됩니다. OFDMA는 용량을 늘리지 않고 사용자의 필요에 따라 부반송파를 할당하여 더 효율적으로 사용합니다. OFDM을 사용하면 사용자가 보낼 것이 많지 않더라도 주어진 시간 동안 모든 부반송파를 차지하게 됩니다. OFDMA를 사용하면 각각 다른 부반송파 세트를 사용하여 여러 사용자를 동시에 다중화할 수 있습니다. 이는 OFDMA가 저대역폭 애플리케이션에 적합하다는 것을 의미합니다. 사용자는 또한 OFDMA를 사용하여 대기 시간을 줄일 수 있습니다. OFDMA를 사용하면 대역폭 요구 사항이 다양한 여러 사용자를 동시에 예약할 수 있습니다.

따라서 MU-MIMO와 OFDMA는 서로를 보완합니다. 일반적인 사용에서 802.11ac Wave2의 MU-MIMO 성능은 AP와 클라이언트 사이의 거리, 채널 선택, 안테나 성능, 다른 클라이언트의 존재 및 기능 등에 따라 달라지는 것으로 나타났습니다. 일부에서는 MU-MIMO가 낮은 처리량을 야기하기도 합니다.

OFDM 부반송파 간격이 78.125kHz로 더 좁은데, 이는 발진기가 더 나은 위상 잡음 성능을 가져야 하고 RF 프론트엔드가 더 나은 선형성을 가져야 함을 의미합니다. 1024-QAM이 가능하기 때문에 EVM 요구 사항이 더 엄격합니다. 우수한 성능을 위해서는 긴밀한 주파수 동기화와 클록 오프셋 보정이 필요합니다. 스테이션은 또한 전송이 트리거 프레임에 표시된 대로 정확하게 조정되어야 하기 때문에 클록을 기반으로 프레임 타이밍을 유지해야 합니다.