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| 802.11bb (Li-Fi) | 802.11mc (Wi-Fi Location) | |||
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| Wi-Fi 4 와이파이 4 | |
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1. 개요
Wi-Fi 4 또는 IEEE 802.11n(이하 802.11n)은 유선망의 품질에 버금가는 무선망을 구현하기 위한 Wi-Fi 규격으로, 2009년 9월 중순 Draft 단계에서 최종 승인되었다.2018년 10월, Wi-Fi 얼라이언스에서는 기존 802.11n에 Wi-Fi 4라는 네이밍을 병용하기로 하였다.
2. 필요성
2009년 당시에는 아시아권을 중심으로 100 Mbps 유선망이 보급되어 있었고 Wi-Fi의 이전 규격들은 유선망의 속도를 100% 전달하기가 어려울 정도로 기술적으로 뒤처져 있었다. 이에 따라서 Wi-Fi 얼라이언스가 유선망의 품질을 그대로 무선망으로 구현할 수 있는 후속 규격을 개발해야 할 필요성을 느끼게 되어 등장한 것이 802.11n(Wi-Fi 4)이다.802.11n의 등장은 스마트폰의 보급과 더불어서 무선 인터넷의 급진적인 발전을 이뤄내는 데에 크게 일조하였다.
후기 규격에서 5 GHz 주파수 대역의 도입으로 Wi-Fi 5로 넘어가기 직전에는 이 규격으로 100 Mbps의 유선망 속도를 완벽하게 송출할 수 있는 인프라가 갖춰지게 되었다.[1]
이때부터 100 Mbps 이더넷의 속도를 따라잡기 시작했으나, 이더넷의 속도가 업링크와 다운링크가 동시에 가능한 Full Duplex인 데 반해서 Wi-Fi는 업이나 다운 둘 중 하나만 가능한 Half Duplex 방식인 데다가 신호 간섭 및 손실 문제로 이론상 속도와 실효 속도의 차이가 큰 편이다.[2] 또한 채널 본딩(40 MHz 대역폭 설정)의 경우 2.4 GHz 주파수 대역에서는 채널 간섭이 심해서 채널 본딩을 하나 안 하나 실제 속도 향상이 거의 없고 윈도우 시스템이 아닌 경우에는 대부분 공유기 설정과 상관없이 채널 본딩을 사용하지 않는 20 MHz 모드로 작동하므로 전파간섭이 적은 곳이라도 속도 향상은 거의 없다.[3][4] 실질적으로는 5 GHz 40 MHz 2Tx-2Rx 이상에서만 유선 100 Mbps를 상회하는 것이 가능하다.
단 일부 Wi-Fi 4 지원 Wi-Fi 장치는 2.4 GHz만 지원하기 때문에, 5 GHz를 지원하는 Wi-Fi 4 장치를 알아보려면 5 GHz 지원이 명시되어 있거나 11a를 같이 지원하는지 여부를 확인하면 된다. 11a / 11n 규격은 서로 독립되어 있지만, 같은 5 GHz 주파수 대역을 사용하기 때문에 11a 규격이 지원되면 11n의 5 GHz 대역도 지원할 가능성이 높기 때문. 또한 11ac를 지원하는 장치는 5 GHz 대역을 무조건 지원한다.
2020년대 이후로는 기가비트(급) 인터넷이 많이 보급되고 차기 규격인 Wi-Fi 5(11ac), Wi-Fi 6(11ax)도 보편화되고 Wi-Fi 7(11be) 규격도 나오면서 500Mbps급 반기가 속도도 전혀 커버하지 못하는 Wi-Fi 4 규격은 최고속도가 중요하지 않은 스마트 가전제품이나 스마트 플러그 같은 IoT 디바이스에서나 쓰일 정도이며, 1인 가구 중에서 웹서핑, 영상시청 같은 간단한 인터넷 사용자일 경우나 간간이 설치하는 정도이다.
3. 보급
가장 쉽게 접할 수 있는 스마트폰에서는 2.4 GHz는 2010년 갤럭시 S, 아이폰 4, 옵티머스 마하, 넥서스 S 시기부터 보급되어 2011년 이후 출시된 대부분의 기기에서 지원하고 있다. 5 GHz는 2011~2012년 갤럭시 S2, 아이폰 5, 옵티머스 LTE, 넥서스 4 시기부터인데 2023년까지(한국 내수용은 2021년 출시된 갤럭시 A12, M12까지) 갤럭시 최하위 라인업에서는 지원하지 않았다.[5] 2024년 이후 출시된 갤럭시 스마트폰은 전 기종이 5 GHz를 지원한다.노트북 컴퓨터에서는 2009년에 IEEE 802.11n이 표준화되기 전부터 Draft-N이라는 이름으로 표준의 초안을 구현한 Wi-Fi 칩셋이 탑재되기도 했다. 대략 인텔 코어 2 듀오 후기부터 코어 i 시리즈 1세대까지가 Draft-N 제품이 출시된 시기였다. 인텔 4965AGN 및 5000 시리즈는 Draft-N까지만을 지원하며, 6000 시리즈부터 정식 802.11n을 지원한다. 퀄컴에 인수되기 전의 Atheros, 브로드컴 등지에서도 Draft-N 제품을 표준화 이전에 출시했다. 규격 표준화 이전의 제품이 출시된 것은 이 세대의 특징이며, 이후 Wi-Fi 세대에서는 그러한 일이 없었다.
4. 스펙
변조 방식은 OFDM을 사용한다.주파수 대역은 초기에는 2.4 GHz만을 지원하였으나 후기 규격에서는 5 GHz도 지원한다. 5 GHz의 고주파 주파수를 도입함으로써 Wi-Fi의 고질적인 문제였던 지연속도(핑) 상승과 속도 손실이 개선되었다. 다만, 5 GHz 대역은 직진성이 강하여 장애물이 있으면 출력이 강하지 않는 이상 2.4 GHz보다 커버리지가 떨어지는 고질적인 문제가 있으며 Wi-Fi 4 규격에서는 이러한 문제를 극복하지 못하는 한계를 보여주었다. 이후 Wi-Fi 5와 Wi-Fi 6에서는 2017년 개정된 전파법으로 허용 출력이 상향되어 5 GHz 대역 커버리지가 다소 개선되긴 했으나 아직 갈 길이 먼데 5 GHz 대역의 일부 채널들은 기상관측/군사용 레이더, 위성통신 등에 우선적으로 사용되기 때문에 모든 채널을 온전히 사용하기 어려운 실정이라 차기 규격들은 6 GHz 대역도 활용하는 방향으로 발전중이다.
Wi-Fi 역사상 가장 혁신적인 변화가 이루어졌는데, 이 규격부터 MIMO 기술(다중 안테나)과 케리어 어그리게이션 기술(채널 본딩)이 사용되기 시작했다.
초기 규격에서는 20 MHz의 채널 대역폭만을 지원하였으나 후기에 와서는 40 MHz의 채널 대역폭을 지원하게 되었다. 20 MHz 채널, 1Tx-1Rx(송신 안테나 1개, 수신 안테나 1개) 구성에서 최대 72.2 Mbps를 지원한다. 여기에서 채널 대역폭을 40 MHz로 늘리면 150 Mbps, 송수신 안테나를 2개로 늘린 2Tx-2Rx 구성에서는 150x2=300 Mbps까지 지원한다.
이론적으로는 4Tx-4Rx(4x4) 구성으로 최대 150x4=600 Mbps까지 지원하나, 저가형은 1Tx-1Rx(1x1)까지[6], 가장 많이 보급된 노트북 및 스마트폰은 대개 2Tx-2Rx(2x2)까지 지원했고 일부 고급형 무선 랜카드 장착 노트북에서야 3Tx-3Rx(3x3) 구성으로 150x3=450 Mbps까지 지원했다. 안테나가 4개 달려 있는 공유기는 대개 4Tx-4Rx(4x4) MIMO 구성이 아닌 2.4 GHz / 5 GHz 각각 안테나를 2개씩 쓰는 경우가 많다.
통신사 쪽에서도 Wi-Fi 4 규격을 이용한 Wi-Fi를 서비스할 당시에 안테나를 두 개 사용하여 링크 속도를 5 GHz 2x2 구성을 통해 300 Mbps로 송출하였다.
| 최고 속도[7] | ||
| 20 MHz | 40 MHz | |
| 1x1 | 72(40~60) Mbps | 150(80~130) Mbps |
| 2x2 | 144(60~120) Mbps | 300(120~260) Mbps |
| 3x3 | 217(90~180) Mbps | 450(180~390) Mbps |
| 4x4 | 289(135~240) Mbps | 600(270~520) Mbps |
[1] 기가비트 이더넷은 Wi-Fi 6/6E 2Tx-2Rx 환경에서야 안정적으로 제 속도로 송출 가능하다.[2] 와이파이7부터는 풀 듀플렉스를 지원한다.[3] 심지어 윈도우 노트북에서도 일부 인텔 랜카드는 설정을 별도로 변경해야 채널 본딩이 적용된다. #1 #2[4] 2.4GHz 대역 기준, 안드로이드나 애플 기기에서는 공유기의 채널 본딩 사용 여부와 관계없이 최대 링크 속도가 72(1Tx-1Rx)/144Mbps(2Tx-2Rx)로 나온다. 반면 윈도우에서는 채널 본딩을 사용한 경우 최대 링크 속도가 150(1Tx-1Rx)/300Mbps(2Tx-2Rx)로 나온다.[5] 다만 이는 의도적인 것으로 로우엔드 AP라도 5 GHz 주파수를 하드웨어적으로는 지원하나 안테나나 SW 등으로 제약을 걸어 급나누기를 한 것이다.[6] 일부 초창기 802.11n 지원 스마트폰은 전력 소모 절감이나 급나누기를 위해서인지 링크속도가 최대 65Mbps로 제한된 경우도 있었다.[7] 소수 첫째 자리에서 반올림. 괄호 밖은 링크(이론상), 괄호 안은 실제 속도