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네트워크 / 모바일

MU-MIMO 와이파이 6에 대해 알아야 할 10가지

Eric Geier | Network World 2019.09.20
MU(Multi-user)-MIMO를 사용하면 여러 대의 와이파이 장치로 다중 데이터 스트림을 동시에 수신할 수 있다. 예를 들어 무선 액세스 포인트(AP)는 데이터를 와이파이 장치 4대로 동시에 전송할 수 있다. MU-MIMO는 네트워크 처리량을 큰 폭으로 높일 수 있으며 고밀도 네트워크에 유용하다.

MIMO(Multiple Input Multiple Output)는 다중 입력 및 다중 출력을 의미한다. 10년 전 802.11n 무선 표준과 함께 단일 사용자 모드(SU-MIMO)가 도입된 후 지속적으로 발전했다. 와이파이 5(02.11ac) 표준은 MU-MIMO를 선택적으로 도입했고, 와이파이 6(802.11ax)은 개선된 기술을 지원한다. 

네트워크 속도를 높이는 MU-MIMO에 대한 10가지 사실을 알아보자. 
 
ⓒ Getty Images Bank
 

1. MU-MIMO는 와이파이 표준에 따라 단방향 또는 양방향으로 나뉜다

와이파이 5에서 MU-MIMO는 SU-MIMO와 달리 다운링크 무선 연결로만 작동한다. 무선 라우터와 AP만 1개 이상의 데이터 스트림을 다중 사용자에게 동시에 전송할 수 있다. 스마트폰이나 태블릿, 노트북과 같은 무선 장치는 무선 라우터나 AP로 데이터를 전송할 때 차례를 기다려야 한다. 해당 장치의 순서가 오면 SU-MIMO로 다수의 스트림을 전송할 수 있다. 

와이파이 6 표준에서는 무선 클라이언트 장치 역시 동시 스트림 전송에 참여할 수 있다. 따라서 다수의 클라이언트가 무선 AP로부터 데이터를 수신하면서 동시에 데이터 반송도 할 수 있는 것이다. 수신 확인 메시지를 전송하는 것은 사소한 기능이지만 통신 속도를 높이는 데 유용하다. 


2. OFDMA 기술은 MU-MIMO를 보완한다 

OFDMA(Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) 기술은 LTE 네트워크와 마찬가지로 와이파이 6의 일부다. 기본적으로 채널을 작은 세그먼트로 분할하고 여러 장치가 각각의 채널 세그먼트(기술 용어로 RU(Resource Unit)라고 한다) 안에서 동시에 통신할 수 있도록 허용하는 기술이다.

데이터 속도가 직접적으로 빨라지는 것은 아니지만, 장치와 통신하면서 신속한 조정이 가능하기 때문에 전반적으로 채널을 더 효율적으로 사용할 수 있다. 

OFDMA와 MU-MIMO는 다중 장치의 동시 전송을 허용하지만, 이들은 매우 상이하다. OFDMA는 낮은 처리량 또는 작은 패킷 애플리케이션, 예를 들어 사물 인터넷(IoT) 센서 등이 있는 고밀도 환경에서 유용하고, 반면 MU-MIMO는 높은 처리량의 애플리케이션에 유용하다.


3. 와이파이 6은 더 많은 동시 MU-MIMO 스트림을 지원한다

와이파이 5는 하나의 MU-MIMO 그룹에서 최대 4개의 클라이언트를 지원했기 때문에 AP가 한 번에 4개의 장치로만 동시 전송할 수 있다. 와이파이 6은 최대 8개의 클라이언트를 한 그룹으로 지정하기 때문에 연결 속도와 처리량을 높이는데 도움이 된다.


4. 와이파이 6의 MU-MIMO는 2.4GHz와 5GHz 대역에서 작동한다 

와이파이 6에서 MU-MIMO와 OFDMA는 2.4GHz와 5GHz 대역에서 작용한다. 이전 버전은 5GHz 대역에서만 SU-MIMO를 지원했다. 두 대역이 모두 지원되면서 여러 해 동안 정체가 심했던 2.4GHz 대역에서의 정체가 크게 개선되었다. 이 대역은 한 번에 중복되지 않는 채널 3개까지만 지원하며 작은 구형 채널폭을 사용한다. 와이파이 6의 MU-MIMO는 속도를 높이고, 밀집된 환경에서 사용성을 높여 낮은 대역을 절약한다. 


5. 빔포밍은 신호 방향을 정하는 데 유용하다 

MU-MIMO는 신호를 모든 방향으로 무작위 전송하는 것이 아니라 지정된 무선 장치를 향해 전송하는 빔포밍(beamformning) 기술을 이용한다. 빔포밍은 와이파이 5 및 와이파이 6의 별도 기능이다. 신호가 한층 효율적으로 사용되므로 와이파이 범위와 속도를 높이는 데 도움이 된다. 

빔포밍은 802.11n에서 옵션으로 제공되었지만 대부분 공급업체는 각자의 버전만을 적용했다. 표준 규격 버전은 와이파이 5 및 6 제품에서 빔포밍과 MU-MIMO 기능을 사용하는 데 도움이 된다. 


6. 이용자 장치는 업링크 MU-MIMO를 위해 다수의 안테나를 필요로 한다 

와이파이 5와 마찬가지로 무선 클라이언트 장치는 AP로부터 MU-MIMO를 수신하는 데 안테나를 여러 개 사용할 필요가 없다. 장치에 하나의 안테나만 있더라도 AP로부터 하나의 MU-MIMO 데이터 스트림을 수신할 수 있다. 그러나 업링크 MU-MIMO의 경우 단일 스트림 연결이라 하더라도 무선 장치에 최소 2개의 안테나가 있어야 MU-MIMO를 통해 AP 혹은 무선 라우터로 반송할 수 있다.
 
안테나가 많을수록 더 많은 데이터 스트림을 동시에 지원할 수 있다. 일반적으로 안테나 1개당 하나의 스트림을 지원하기 때문에 안테나가 많으면 와이파이 성능이 좋다. 하지만 하나의 장치에 안테나를 여러 개 탑재하려면 더 많은 전력과 공간이 필요하고, 따라서 원가가 늘어난다. 와이파이 6 클라이언트 기능을 최대한 활용하려면 8개의 안테나가 필요하다.


7. 구형 장치도 혜택을 볼 수 있다

구형 와이파이 802.11n 및 와이파이 5 장치가 와이파이 6 AP에 접속할 때 성능 또는 서비스 범위가 직접적으로 좋아지지는 않지만, 간접적인 혜택을 볼 수 있다. 와이파이에서는 전파 점유 시간이 중요하다. 연결 속도가 빠른 장치가 하나 있으면, 다른 장치가 사용할 수 있는 시간이 그만큼 늘어난다. MU-MIMO, OFDMA 같은 신기술을 사용하면 전파 점유 시간이 더 빨라지고, 많아진다. 구형 장치도 이런 이점을 활용할 수 있다. 


8. MU-MIMO는 네트워크 용량을 높이는데 도움이 된다

와이파이 속도가 빨라지면 네트워크의 용량도 증가한다. 장치 연결 속도가 빨라지기 때문에 더 많은 장치를 위한 전파 점유 시간을 확보할 수 있다. 따라서 MU-MIMO는 와이파이 핫스팟 등 번잡하거나 밀집된 네트워크에서 정체를 완화하는 데 유용하다.


9. 어느 채널 폭이든 지원된다

와이파이 채널에서 처리량을 높이는 방법 중 하나는 채널 본딩이다. 인접한 채널 2개를 연결해 단일 채널을 생성함으로써 와이파이 속도를 2배로 늘리는 기술이다. 와이파이 6은 40MHz, 80MHz, 160MHz 폭 채널을 지원한다.

따라서 네트워크가 더 좁은 20MHz 또는 40MHz 폭 채널을 사용하더라도 MU-MIMO는 일부 클라이언트를 동시에 연결해 네트워크 속도를 높일 수 있다. 속도는 네트워크가 지원하는 장치와 스트림 개수에 달렸다. 하지만 넓은 채널을 이용하지 않고도 MU-MIMO를 사용하면 각 장치의 다운링크 처리량 2배 이상 가능하다.


10. 신호 처리로 보안을 강화한다 

MU-MIMO의 흥미로운 부작용은 AP가 채널을 통해 데이터를 전송하기 전에 데이터를 스크램블링하며 지정된 수신 장치만 스크램블링을 해제할 수 있다는 점이다. 다른 장치로 트래픽을 처리하는 툴이 개발될 수도 있겠지만, 현재까지 MU-MIMO는 근거리 도청 장치로부터 데이터를 보호한다. MU-MIMO는 이런 방법으로 와이파이 보안을 높이는 데 일조한다. 핫스팟 등 개방형 네트워크나 개인용 또는 사전 공유 키로만 보호하는 WPA·WPA2에서 특이 도움이 된다.

와이파이 5에서는 MU-MIMO가 유일하게 지원되는 방향인 다운링크 연결에서만 스크램블링을 실현할 수 있었다. 와이파이 6에서는 업링크 연결에서도 스크램블링이 가능하다. editor@itworld.co.kr
 Tags OFDMA 빔포밍 802.11ac 802.11ax MU-MIMO 와이파이 6 와이파이 5
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