MIMO 기술과 새로운 변조방식으로 빠른 무선 속도 구현
  • 2013-09-02
  • 김창수 기자, cskim@elec4.co.kr

스마트폰의 발전 속도가 가히 놀랍다. CPU부터 메모리, 디스플레이 등, 일일이 나열하기 힘들 만큼 놀라운 발전 속도를 보이고 있다.
이 같은 상황에서 갤럭시S4가 출시되면서 차세대 무선 랜(Wireless Local Area Network) 규격 IEEE802.11ac에 많은 관심이 집중되고 있다.




무선 랜은 두 대 이상의 컴퓨터가 유선이 아닌 무선전파를 통해 전송하는 네트워크를 말한다. 1980년대 초반 미국은 전화망을 사용해 데이터를 통신할 경우 모뎀을 통해 컴퓨터를 연결했다. 전화 네트워크를 대신해 컴퓨터가 휴대용 무전기에 연결하는 것이 무선 랜의 시작이었다. 무선 랜은 케이블 배선 공사 등을 작업할 필요 없이 쉽게 네트워크를 구축 및 확장할 수 있다. 특히 최근에는 무선통신 기술의 발전과 함께, 무선 랜용 통신 장비의 소형화 및 저가격화로 높은 인기를 끌고 있다. 오늘날 무선 랜은 노트북이나 스마트폰, 태블릿 등의 모바일 기기를 통해 인터넷에 액세스하는 것이 보편적이며, 최근에는 액세스 포인트(AP: Access Point)가 도시 전체에 구축되어 언제, 어디서나 원할 때 인터넷을 이용할 수 있다.



고속 무선 통신을 위한 규격
IEEE 802.11ac는 433 Mbps ~ 6.93 Gbps의 고속 무선 통신을 위한 표준으로 5 GHz 주파수에서 높은 대역폭(80 MHz ~ 160 MHz)을 지원하고 2.4 GHz에선 IEEE 802.11n과의 호환성을 위해 40 MHz까지 대역폭을 지원한다. 또한 한층 강화된 MIMO 기술과 새로운 변조 방식 지원 등의 많은 이점을 제공한다. 기존의 MIMO 기술은 한명의 사용자가 여러 개의 스트림을 사용해 속도를 높이는 데 집중했다. 이 경우, 액세스 포인트에 안테나를 최대 8개 달아서 스트림 수를 8개까지 늘릴 수 있더라도 단말에서 안테나 8개를 지원하는 것은 거의 불가능하다. IEEE802.11n 표준에서 스트림을 4개까지 지원하지만, 실제로 그러한 제품이 나오지 않는 이유는 가장 대표적인 단말인 PC에서 스트림을 3개까지만 지원하고 있기 때문이다. 고사양의 PC에서는 스트림을 3개까지 지원하고 있으나, 일반적인 PC는 스트림을 2개까지, 스마트폰은 스트림을 1개만 지원한다. MU-MIMO에서는 8개의 스트림을 여러 사용자가 나누어 사용하는 것이 가능하다. 즉, 스트림 2개를 지원하는 단말기가 있다면, 하나의 액세스 포인트에서 동시에 4개의 단말기까지 통신이 가능하다.
IEEE 802.11ac의 장점으로는 단연 속도 향상을 꼽을 수 있다.  예를 들어 IEEE 802.11n은 블루레이 디스크 리코더에서 풀 하이비전의 동영상을 랜 내의 스마트폰이나 컴퓨터로 재생하면  전파 환경에 의해 데이터 전송이 늦어져 전파의 강도에 따라 끊길 수도 있다. 하지만 IEEE 802.11ac는 IEEE 802.11n과 비교하면 같은 전파 환경에서도 고속 접속이 가능하다. 또한 IEEE 802.11ac는 전파 방해를 위한 새로운 기능이 추가되어 캐리어의 Wi-Fi 스팟과 인접한 지역에서 발생하기 쉬운 Wi-Fi 충돌을 방지할 수 있다.



기존 규격과의 차이점
802.11ac의 통신 원리는 기존 802.11n과 크게 다르지 않다. 둘 다 공통적으로 MIMO의 통신 원리를 적용해 한 번에 여러 개의 입/출력을 받을 수 있다. 이는 송신부와 수신부의 안테나 수를 늘려 무선으로 데이터를 주고 받아 그만큼 신호 대역폭이 넓다. 따라서 MIMO 통신 기술이 적용되지 않은 802.11a와 802.11b를 사용하는 단일형 무선 통신보다 전송 속도에서 월등히 빠르다.



제품 소개
프리스케일은 지난 5월 802.11ac용 코어아이큐(QorIQ) P1020 기준 플랫폼을 출시했다. 802.11ac는 까다로운 성능 요구사항과 무수한 개인 무선 장치를 네트워크에 도입하면서 액세스 문제가 발생한다. 프리스케일의 무선랜(WLAN) 기준 플랫폼은 최첨단 802.11ac 무선 기술을 프리스케일의 새로운 보티카(VortiQa) AIS(애플리케이션 식별 소프트웨어)와 코어아이큐(QorIQ) P1020 통신 프로세서의 프로세싱 성능을 결합해 이러한 문제를 해결한다. 플랫폼은 SMP(대칭형 멀티프로세싱) 리눅스(Linux짋)에서 실행되어 멀티 코어 코어아이큐(QorIQ) P1020 통신 프로세서를 활용해 CPU 활용률을 낮추고 애플리케이션 수준 소프트웨어 내에서 차별화를 위해 최적의 성능을 제공한다.
최근 시스코도 초당 최고 1.3기가비트 속도를 지원하는 ‘에어로넷 3600 시리즈용 802.11ac 웨이브 1 모듈(Wave 1 Module for the 3600 Aironet Series)’을 출시했다. 초당 1기가비트 속도는 동영상 스트리밍 업체가 동시에 여러 계정의 비디오 스트리밍을 지원 가능한 수준의 빠른 속도이다. 이에 기업들은 증가 일로에 있는 무수한 무선 접속기기는 물론, HD 스트리밍 비디오, 웹컨퍼런싱, 데이터 백업 및 전송 등과 같이 고대역폭을 요구하는 애플리케이션도 무선 환경에서 원활하게 지원할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 시스코는 향후 표준화가 진행될 경우 802.11ac 웨이브 2 표준에 대해서도 필드 업그레이드 모듈을 통해 시스코 에어로넷 3600 시리즈에서 지원할 예정이다. 이 모듈은 무선 환경에서 스위치와 같은 성능을 발휘하며, 추가 SS(Spatial Stream) 및 채널을 통해 더 높은 대역폭을 지원할 수 있도록 MU-MIMO를 포함할 예정이다.
브로드컴은 802.11ac 엔터프라이즈 액세스 포인트(AP)용 시스템온칩(SoC) 스트라타GX BCM58522 시리즈를 출시했다. 이 제품은 듀얼코어 ARM 프로세서와 이더넷 스위치, 가속 엔진, 고속 입출력(I/O) 장치가 통합된 형태다. 통합 하드웨어 암호화와 가상사설망(VPN), 고성능을 보장하기 위한 고대역폭을 지원한다. 네트워크를 통해 전원을 공급받는 PoE(Power over Ethernet)도 저전력 모드에서 지원된다. 브로드컴은 리눅스 개발 키트와 레퍼런스 보드 디자인, 표준 오픈소스 소프트웨어 도구가 제공돼 스트라타GX BCM58522를 탑재한 엔터프라이즈 무선랜 AP의 설계 및 출시 시간이 단축될 수 있을 것이라고 설명했다.




다양한 서비스 출시 예정
지난 4월 SKT가 이동통신사 3사 중 처음으로 ‘Giga Wi-Fi’ 서비스를 발표했다. ‘Giga Wi-Fi’는 기존 IEEE 802.11n 규격으로 나온 무선 랜 환경(최대 450 Mbps)보다 최대 4배 빠른 속도로 Wi-Fi를 이용할 수 있는 차세대 무선 랜 서비스다. SKT는 작년 5월부터 ‘802.11ac’에 대응되는 무선 네트워크 장비 개발에 착수해 12월에 이를 마쳤다. KT는 3월 말, LG유플러스는 오는 하반기부터 802.11ac 기반의 초고속 무선 랜 서비스 출시를 목표로 하고 있다. 이에 따라 802.11ac 규격을 지원하는 장비와 제품이 출시되고 있다. 또한 와이파이 얼라이언스(Wi-Fi Alliance)는 지난 6월부터 802.11ac 인증 프로그램을 본격적으로 운영해 올 하반기부터 802.11ac를 지원하는 다양한 기기를 출시할 예정이다.  ES

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