WiFi 기본 사항 1 부 : 주파수 및 채널
- 범주: 회로망
1947 년 UN 기관인 ITU (International Telecommunication Union)는 RF 스펙트럼의 특정 대역을 ISM으로 지정했습니다. 아이디어는 산업, 과학 및 의료 장비를 위해 예약 된 주파수의 국제 표준을 갖는 것이 었습니다. 아이러니하게도 통신은 원래 목적이 아니 었습니다.
세부 사항을 논의하기 전에이 기사가 주로 미국 규제 영역을 기반으로한다는 점에 유의하고 싶습니다. 규제 영역마다 전송 주파수 및 전력 설정과 관련된 특정 요구 사항이 있습니다.
12 개의 ISM 밴드가 있지만 지금은 그중 2 개에만 집중하겠습니다. 대부분의 사람들은이를 2.4GHz 및 5GHz 대역이라고합니다.
2.4GHz ISM 대역 (2.400GHz-2.500GHz)부터 시작하겠습니다. 이 작고 혼잡 한 주파수 집합은 지난 몇 년 동안 대부분의 랩톱, 스마트 폰 및 태블릿에 이중 라디오가 장착되어 있음에도 불구하고 가장 많이 사용되었습니다.
그 이유는 물리학입니다. 경험의 일반적인 규칙은 주파수가 낮을수록 전파가 길어지고 침투가 더 잘된다는 것입니다. 다음은 두 가지 실제 사례입니다.
- 당신은 신호등에서 차에 앉아 있습니다. 누군가 라디오가 큰 소리로 울리면서 당신 옆에 세웁니다. 그들의 음악 취향이 마음에 들지 않으면 창문을 굴릴 수 있습니다. 그 소리 중 일부는 감소되지만 여전히 저음 (저주파)을 아주 잘들을 수 있습니다.
- 또 다른 예는 잠수 한 잠수함과 통신하기 위해 군대에서 사용하는 매우 특수한 무선 시스템입니다. ELF (Extremely Low Frequency)라고하며 파장이 너무 길어 필요한 안테나가 수 마일 길이가 될 수 있습니다.
이제 우리는 낮은 주파수가 더 넓은 커버리지 영역을 제공하고 장애물을 통한 더 나은 신호 침투를 제공한다는 것을 알고 있습니다. 2.4GHz 대역이 그렇게 크다면 정말로 5GHz가 필요합니까? 대답은 '예'입니다.
2.4GHz 제한
겹치지 않는 3 개의 채널 만 있습니다. 2.4GHz 대역은 14 개 채널로 나뉘며 대부분은 5MHz 간격입니다. 그 5MHz 간격은 무선 사용 초기에는 문제가되지 않았습니다. 당시 기술은 처리량이 약 1Mpbs로 제한되었습니다. 1990 년대 후반에 확산 스펙트럼 기술이 적용된 802.11b가 표준이되었습니다.
장점은 11Mbps 처리량을 달성 할 수 있다는 것입니다. 단점은 22MHz의 스펙트럼을 사용한다는 것입니다. 예를 들어 채널 6을 사용하는 경우 최소한 채널 4,5,7 및 8은 사용할 수 없습니다. 이 제한은 이전 802.11g를 사용하든 최신 802.11n (2.4GHz) WiFi 장비를 사용하든 관계없이 오늘날에도 적용됩니다. 이것은 가장 중요한 제한 사항 중 하나입니다.
혼잡합니다. 이것은 이전 제한과 함께 진행됩니다. 802.11a (5GHz) 및 802.11b (2.4GHz) 표준이 출시되었지만 비용 차이로 인해 802.11b만이 널리 채택되었습니다. 그 결과 오늘날에도 대부분의 WiFi 트래픽은 2.4GHz 대역을 사용합니다.
적당한 크기의 도시의 시내 거리 모퉁이에 서서 WiFi 스캔 소프트웨어를 실행하십시오. 아마 적어도 20 개의 신호를 보게 될 것입니다. 워싱턴 DC 시내에서 40 명 이상을 보았습니다. 이제 이러한 신호 40 개가 모두 3 개 채널에서 작동하고 있음을 기억하십시오.
이것은 ISM 대역이며 정의에 따라 다른 유형의 장치에 개방되어 있습니다. 전자 레인지, 무선 전화기, Bluetooth 장치, 베이비 모니터, 비디오 카메라, 차고 문 오프너 등 간섭을 일으킬 수있는 비 WiFi 장치가 많이 있습니다.
이러한 것들은 네트워크를 심각하게 방해 할 수 있으며 특수 스펙트럼 분석기 하드웨어 및 소프트웨어 없이는 감지하기가 매우 어렵습니다.
다음으로 5GHz 대역에 대해 이야기하겠습니다.
표준 ISM 대역 (5.725-7.825GHz) 외에도 FCC는 무선 기술 사용을 촉진하기 위해 UNII (Unlicensed National Information Infrastructure) 대역의 스펙트럼을 추가했습니다. 또한 다양한 규제 기관이 5GHz 범위에서 사용 가능한 195MHz의 스펙트럼을 추가하는 과정을 진행하고 있습니다.
5GHz 제한
앞서 논의했듯이 더 높은 주파수는 멀리 전파되지도 않고 장애물도 통과하지 않습니다. 실제 사용시 2.4GHz 대역과 비교해 보겠습니다.
- 야외에서 5GHz 신호는 거리의 약 1/3에서 ½을 커버합니다.
- 사용 가능한 신호 품질은 2.4GHz 신호의 경우 약 3 개의 벽이 아닌 1 개의 내부 벽을 뚫은 후에 크게 저하됩니다.
이것은 또 다른 덜 명백한 단점 인 비용으로 이어집니다. 모든 크기의 5GHz (웰, 듀얼 밴드) WiFi 네트워크를 배포하기위한 가격표는 동등한 2.4 전용 네트워크 비용의 최소 2.5 배입니다. 일반적으로 2.5 배에서 3 배까지 더 많은 액세스 포인트가 필요합니다. 케이블 링, 라이센스, 유지 관리 등을 추가하십시오.
일부 채널은 공용입니다. 특정 채널은 DFS, 동적 주파수 선택으로 지정됩니다. UNII-2 및 -2 확장 대역에 위치한 이러한 채널은 대부분 유럽의 일부 레이더 시스템과 스펙트럼을 공유합니다.
이 때문에 WiFi 시스템은 특정 채널을 사용하기 전에 레이더 펄스를 스캔하도록 설계되어야합니다. 물론 레이더 펄스가 감지되면 영향을받는 채널을 즉시 비활성화합니다.
5GHz 장점
위의 차트에서 알 수 있듯이 3 개 이상의 채널이 있습니다. 또한 채널 간격 (최소 20MHz)을 확인하십시오. 이는 채널이 겹치지 않음을 의미합니다. 모두 동시에 사용할 수 있습니다.
훨씬 덜 혼잡합니다. 2.4GHz 장치와 달리 5GHz 장치는 지난 5 ~ 6 년 내에 널리 배포되었습니다. 인프라를 업그레이드하는 데 시간이 걸린다는 사실도 있습니다. 2.4 네트워크 만 운영하는 기업이 여전히 상당수 있습니다.
간섭 원이 거의 없습니다. 특정 주파수에서 앞서 언급 한 레이더를 제외하고는 Wi-Fi가 아닌 간섭의 가능성이 매우 낮습니다.
더 높은 처리 능력. 이론적으로 둘 다 600Mbps가 가능합니다. 그러나 실제로는 향상된 기능의 대부분이 채널 본딩에 의존하기 때문에 그렇지 않습니다. 장치가 여러 인접 채널을 동시에 사용하는 옵션 모드입니다. 2.4 대역에서 사용할 수있는 비 중첩 채널이 3 개뿐이라는 사실을 이전에 어떻게 논의했는지 기억하십니까?
이 기술은 3 개 중 2 개를 사용합니다. 따라서 실제로 이웃을 짜증나게 할뿐만 아니라 모든 동일 채널 및 인접 채널 간섭으로 인해 네트워크 성능이 훨씬 저하 될 수 있습니다. 요약하면 2.4 대역에서 채널 결합을 활성화하지 마십시오.
다른 주파수 범위를 사용하는 새로운 표준이 나옵니다. 다음 기사에서 이에 대해 논의 할 것입니다.
FCC의 공식 스펙트럼 맵 PDF : http://www.ntia.doc.gov/osmhome/allochrt.PDF
이 기사가 재미 있었기를 바랍니다. 다음은 다른 표준에 대한 논의가 될 것 같습니다.
WiFi 또는 일반 네트워킹과 관련된 주제 제안이 있으면 의견을 통해 알려주십시오.