“802.11ax, 802.11be…?” 알쏭달쏭한 와이파이 표준 및 특징 총정리

현재 무선 업계의 중요한 화두는 올해 초로 예정된 IEEE 표준 기구의 와이파이 7(802.11be) 정식 승인이다. 일부 벤더는 승인에 앞서 이미 와이파이 7 장비를 출시하고 있으며, 와이파이 얼라이언스(Wi-Fi Alliance)는 지난 1월 와이파이 7 제품 인증을 시작했다고 발표했다. 
 

무선 시장에 가장 큰 영향을 미칠 요소는 와이파이 7 도입이지만, IEEE는 다른 무선 표준과 관련해서도 부지런히 작업을 진행 중이다. 2023년 동안에만 IEEE는 광파를 통한 통신 표준인 802.11bb, 위치 정확도를 대폭 높여주는 802.11az, 그리고 차량 간 무선 통신을 위한 802.11bd를 발표했다. 

현재 IEEE 워킹 그룹은 향상된 데이터 개인정보 보호(802.11bi), 무선랜 감지(802.11bf), 무작위 및 가변 MAC 주소(802.11bh) 등 미래를 위한 새로운 기술 분야도 연구 중이다. 

또한 IEEE는 열과 같이 환경에서 얻은 에너지를 사용해 IoT 디바이스에 전력을 공급하는 방안을 연구하기 위한 특별 관심 그룹도 출범했다. 그 외에 증강 현실/가상 현실과 같은 고처리량 저지연 애플리케이션을 위한 표준을 다루는 연구 그룹과, AI/ML 애플리케이션을 지원하기 위한 새로운 알고리즘을 개발 중인 그룹도 있다. 

와이파이 표준은 ▲현재 광범위하게 배포된 핵심 표준 ▲새로 승인되어 주류로 부상하고 있는 표준 ▲틈새 표준 ▲현재 개발 중인 미래 표준 4가지로 분류할 수 있다. 여기서는 4가지 같은 범주에 따라 와이파이 표준을 살펴본다. 

1. 와이파이 핵심 표준 

와이파이 5(802.11ac) 

2013년에 처음 등장한 와이파이 5는 5GHz 주파수 대역에서 작동하며, 다중 입력 다중 출력(multiple input multiple output, MIMO) 기술을 지원해 데이터 전송 속도를 높이고 전체적인 유효 거리를 늘렸다. 와이파이 5의 이론적인 최대 데이터 전송 속도는 3.5Gbps지만 1Gbps 이상의 속도는 이상적인 환경에서만 달성할 수 있는 수치다. 와이파이 5 디바이스는 주로 소비자 및 홈오피스 환경에서 아직 널리 사용되고 있다. 

와이파이 6(802.11ax) : 고효율성 

2021년 발표된 와이파이 6 표준은 스포츠 경기장, 공항, 사무실 등 밀집한 환경에 초점을 둔다. 2.4GHz와 5GHz 스펙트럼에서 모두 작동하며, 스펙트럼 사용 효율성을 높여 와이파이 5보다 이론적으로 4배 더 높은 처리량을 제공한다. 와이파이 6은 여러 디바이스로 9.6Gbps 데이터 전송 속도를 분할할 수 있게 해주는 다중 사용자 메커니즘을 사용한다. 또한 라우터가 하나의 브로드캐스트로 여러 디바이스에 데이터를 전송하도록 지원하며, 와이파이 디바이스가 라우터를 향한 전송을 예약하는 기능도 구현할 수 있다. 이런 여러 기능이 결합돼 총 처리량을 높여주고 데이터 사용량이 많은 환경에서의 와이파이 사용, 그리고 비디오 및 클라우드 액세스와 같이 실시간 성능과 배터리 구동 디바이스를 위한 낮은 전력 소비가 필요한 애플리케이션을 지원한다. 

와이파이 6E : 향상된 와이파이 6 

향상된 와이파이 6이라고 하면 와이파이 6을 간단히 확장한 것처럼 들리지만, 사실 기술적으로 중대한 이정표를 달성한 표준이다. 와이파이 6E는 최근 FCC(Federal Communications Commission)가 사용을 승인한 6GHz 주파수 대역을 활용하는 최초의 기술이다. 6GHz 대역에서는 80MHz 채널이 14개 추가되고 부가적으로 7개의 MHz 채널을 더 사용할 수 있어 가용한 전파의 수가 4배로 늘어난다. 와이파이 6E의 이론적 최대 속도는 와이파이 6과 동일한 9.6Gbps지만 와이파이 6에 비해 실제 환경에서의 속도가 더 빠르고 범위도 더 넓다. 와이파이 6E는 온라인 게임, HD 비디오, 텔레프레즌스 및 통합 커뮤니케이션을 지원할 수 있다. 다만 새로운 하드웨어가 필요하다. 

2. 새롭게 부상하는 와이파이 표준 

와이파이 7(802.11be) : 초고처리량 

와이파이 7은 EHT(Extremely High Throughput)로 불리며, 6GHz 주파수에서 실행되도록 처음부터 새롭게 만들어진 최초의 표준이다(아직 와이파이용으로 6GHz 대역을 승인하지 않은 국가를 위해 2.4 및 5GHz 스펙트럼에서도 동작한다). 와이파이 7의 특징은 320개의 울트라와이드 채널, 높은 처리량과 낮은 지연을 위해 디바이스에서 데이터 송수신을 동시에 할 수 있게 해주는 멀티 링크 동작(Multi-Link Operation, MLO), 1024 QAM보다 20% 더 높은 전송 속도를 위한 4K QAM 등이다. 와이파이 6보다 5배 이상 빠르며, 이론적인 최대 속도는 46Gbps, 실제 환경에서의 추정 최대 속도는 6Gbps다. 사용례에는 다중 사용자 AR/VR, 몰입형 3D 훈련, 전자 게임, 하이브리드 작업, 산업 IoT, 자동차 등이 포함된다. 

IDC의 전 세계 와이파이 기술 전망에 따르면, 와이파이 7은 향후 방대한 생태계에 걸쳐 빠르게 도입되면서 2024년에 2억 3,300만 개의 기기가 시장에 진입하고, 2028년에는 그 수가 21억 대에 달하게 될 것으로 예상된다. 와이파이 7을 가장 먼저 채택할 디바이스는 스마트폰, PC, 태블릿, 액세스 포인트(AP)다. IDC는 고객 댁내 장치(Customer Premises Equipment, CPE)와 AR(Augmented Reality) 및 VR(Virtual Reality) 기기도 초기 시장의 동력을 얻을 것으로 전망했다. 

와이파이 7 기기에 대한 와이파이 얼라이언스의 공식 인증 프로그램은 잠재적인 기업 사용자에게 중요한 이정표다. 2024년 1월에 발표된 와이파이 인증 7(Wi-Fi CERTIFIED 7) 프로그램은 와이파이 얼라이언스가 와이파이의 각 세대마다 거치는 긴 표준화 과정이 꽤 안정적인 단계까지 이르렀음을 나타낸다. 공식 인증 테스트가 시작되었다는 것은 이제 OEM이 제품을 제출해서 와이파이 7을 준수하는지 여부에 대한 검사를 받을 수 있음을 의미한다. 

802.11bb : 라이파이(LiFi)

2023년 11월 발표된 글로벌 광통신 표준(Global Light Communication Standard)은 라이파이 기술 개발의 중요한 이정표다. 라이파이 기술은 무선 주파수가 아닌 빛을 사용해서 데이터를 전송한다. 빛 스펙트럼을 활용해서 와이파이 및 5G보다 더 빠르고 안정적인 무선 통신이 가능하며, 보안도 더 강력하다. IEEE 802.11bb 표준은 라이파이의 물리 계층 사양과 시스템 아키텍처를 정의하고 라이파이 시스템과 와이파이 간의 상호운용성을 위한 토대를 마련한다. 

802.11az : 차세대 위치 추적 

AR, 개인 추적, 소셜 네트워킹, 건강 모니터링, 재고 관리 및 기타 애플리케이션의 사용이 증가하면서 와이파이에 기반한 정확한 실내 위치 추적의 중요성도 커졌다. 새로운 IEEE 802.11az 표준은 위치 정밀도를 현재의 1~2m에서 cm 수준까지 높여준다. 

이 새로운 표준을 통해 실현 가능한 사용례로는 매장 내 고객을 위한 더 정확한 위치 안내, 창고의 자산 추적 개선, 스마트워치를 통해서만 컴퓨터를 켤 수 있도록 하는 등의 보안 개선, 차량에 가까이 접근해야 작동하는 키리스(keyless) 차량 탑승 등이 대표적이다. 또한 안전한 POS 결제에도 사용할 수 있으며, 사용자가 집안 이곳저곳으로 이동할 때 그에 맞춰 모바일 디바이스가 홈 메시 네트워크의 적절한 액세스 포인트에 더 쉽게 연결할 수 있게 된다. 

802.11bd : 차세대 차량 간 통신 

스마트 차량 분야와 관련된 개념 중 하나는 서로 근접한 차량 간에 안전 및 교통량 관리와 관련된 정보 공유를 위해 임시 차량용 네트워크를 생성할 수 있다는 것이다. 2023년 3월 발표된 802.11bd 표준은 차세대 V2X 통신을 위한 향상된 기능을 제공한다. 802.11p를 대체하는 802.11bd는 802.11p에 비해 2배 더 높은 처리량, 더 긴 통신 거리, 향상된 위치 추적 지원을 제공하며 802.11p 디바이스와의 하위 호환성도 제공한다. 

3. 틈새 와이파이 표준 

802.11ah : 와이파이 할로우(HaLow) 

802.11ah는 TV 유휴 대역을 제외한 1GHz 미만 주파수 대역(일반적으로 900MHz 대역)의, 면허가 불필요한 네트워크 운영을 정의하는 표준이다. 미국의 경우 908~928MHz가 포함되며, 국가에 따라 주파수는 다르다. 802.11ah의 목적은 2.4GHz와 5GHz 영역의 일반적인 네트워크를 넘어서는 확장된 범위의 와이파이 네트워크를 생성하는 것으로(주파수가 낮을수록 거리는 늘어남), 데이터 속도는 최대 347Mbps다. 

이 표준은 낮은 에너지 소비량을 추구하므로 에너지를 많이 사용하지 않으면서 긴 거리를 가로질러 통신해야 하는 사물인터넷 디바이스에 유용하며, 에너지 요구량이 낮은 만큼 실내 블루투스 기술과도 경쟁 관계다. 

802.11ad : 높은 처리량, 짧은 거리 

60GHz 주파수에서 최대 6.7Gbpos의 매우 빠른 데이터 전송 속도를 제공할 수 있지만, 그 대가로 거리를 희생한다. 6.7Gbps 속도는 클라이언트 디바이스가 액세스 포인트로부터 3.3m(11ft)이내에 위치할 때만 가능하다. 

802.11ay : 차세대 60GHz 

이 표준은 60GHz 주파수 내에서 20Gbps 이상의 최대 처리량을 지원하며(802.11ad의 현재 최대 속도는 7Gbps), 거리와 안정성도 개선했다. 2021년 7월 발표됐다. 

4. 승인을 앞둔 와이파이 표준 

802.11bf : 무선랜 감지 

주어진 환경에서 무선 신호를 감지해서 대상의 특징(범위, 속도, 각도, 움직임, 존재 여부 또는 근접도, 제스처 등)을 파악할 수 있는 무선랜 표준이다. 대상은 사람이나 동물, 환경은 방이나 집, 차량 또는 사무실일 수 있다. 최종 승인은 2024년 말 또는 2025년 초에 이뤄질 전망이다. 

802.11bh : 무작위 및 가변 MAC 주소 

802.11bh는 802.11 스테이션의 MAC 개인정보 보호를 공식화한 표준이다. MAC 주소 변경, 무작위 MAC 주소 사용하기 등이 포함된다. 그러나 이 표준의 영향은 802.11 네트워크에 그치지 않고 관련된 많은 서비스까지 폭넓게 확산될 수 있다. 사용자 개인정보 보호의 이점을 유지하는 동시에 이 영향을 완화하기 위한 수정안을 개발할 목적으로 워킹 그룹이 구성됐다. 최종 승인은 2024년으로 예정돼 있다. 

802.11bi : 데이터 개인정보 보호 강화 

802.11 MAC 사양을 수정해서 사용자 개인정보 보호를 개선하는 새로운 메커니즘을 만드는 데 목표를 둔 표준이다. 오늘날 사용자와 각국 정부는 위치, 이동 현황, 연락처, 활동과 같은 개인정보 보호에 많은 관심을 갖고 있다. 최종 승인은 2024년 말 또는 2025년 초에 이뤄질 전망이다. 

현재 개발 중인 미래의 와이파이 표준 

• 배터리가 필요 없는 IoT 네트워크 : IEEE는 환경 동력(주변 환경에서 얻은 동력)을 전기로 변환해서 분산된 IoT 디바이스에 전력을 공급하는 데 사용할 방안을 연구하기 위한 워킹 그룹을 편성했다. 배터리를 사용하지 않는 IoT 네트워크는 농업, 스마트 그리드, 광업, 제조, 물류, 스마트 홈, 운송을 비롯한 많은 산업에 도움이 될 수 있다. 
• AR/VR과 메타버스 : AR/VR에는 극히 높은 데이터 처리량과 초저지연이 필요하다. IEEE 802.11 초고처리량(Extremely High Throughput) 연구 그룹은 이런 까다로운 응용 분야를 지원하기 위해 최대 처리량을 늘릴 수 있는 1~7.125GHz 사이의 대역에서 새로운 와이파이 기능을 연구할 목적으로 구성됐다. 
• AI/ML : AI/ML에서는 카메라, 스마트폰, 게임 기기와 같은 데이터 소스와 데이터가 분석되는 중앙 서버 사이에서 많은 데이터가 이동한다. 이에 대처하기 위해 새로운 AI/ML 알고리즘을 개발해서 소스에서 더 많은 분석을 수행하고 네트워크를 통해 옮겨야 하는 데이터의 양을 줄일 수 있다. 

와이파이 8 현황 

마지막으로 아직 와이파이 7도 공식적으로 승인이 되지 않은 시점이지만 IEEE는 이미 와이파이 8, 초고안정성(Ultra-High Reliability) 표준을 위한 작업도 진행 중이다. 

와이파이 8은 안정성을 목표로 서비스 가용성과 지연 보장에 초점을 맞추고 있다. 구체적으로 와이파이 8 연구 그룹은 분산 멀티 링크 동작(multi-link operation, MLO)을 통한 끊김 없는 연결, 통합된 밀리미터파 운영을 통한 풍부한 스펙트럼, PHY 및 MAC 향상을 통한 결정성, AP 조율을 통한 최악(worst-case) 지연 통제를 연구하고 있다. 

와이파이 8 표준(802.11bn)은 2028년 완성될 예정이다. 
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