802.11n
1. 개요
'''IEEE 802.11n'''(이하 '''802.11n''' 또는 '''Wi-Fi 4''')은 유선망의 품질에 버금가는 무선망을 구현하기 위한 Wi-Fi 규격으로, 2009년 9월 중순 Draft 단계에서 최종 승인되었다.
2018년 10월, Wi-Fi 얼라이언스에서는 802.11n에 '''Wi-Fi 4'''라는 네이밍을 병용하기로 하였다.
2. 필요성
2009년 당시에는 아시아권을 중심으로 100Mbps 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 802.11n이다.
802.11n의 등장은 스마트폰의 보급과 더불어서 무선 인터넷의 급진적인 발전을 이뤄내는 데에 크게 일조하였다.
후기 규격에서 5GHz 주파수 대역의 도입으로 802.11ac로 넘어가기 직전에는 이 규격으로 100Mbps의 유선망 속도를 완벽하게 송출할 수 있는 인프라가 갖춰지게 되었다.
이 때부터 100Mbps 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. 또한 앞서 말한 채널 본딩(40MHz 대역폭 설정)의 경우 2.4GHz 주파수 대역에서는 채널 간섭이 심해서 채널 본딩을 하나 안 하나 실제 속도 향상이 거의 없기 때문에 실질적으로는 5GHz 2Tx-2Rx 이상에서만 유선 100Mbps를 상회하는 것이 가능.
단 일부 11n 지원 Wi-Fi 장치는 2.4GHz만 지원하기 때문에, 5GHz 지원 11n 장치를 알아보려면 '''5GHz 지원'''이 명시되어 있거나 11a를 같이 지원하는지 여부를 확인하면 된다. 11a/11n 규격은 서로 독립되어 있지만, 같은 5GHz 주파수 대역을 사용하기 때문에 대개 5GHz 지원 장비는 둘 다 지원하거나 둘 다 지원하지 않는다.
3. 보급
가장 쉽게 접할 수 있는 스마트폰에서는 2.4GHz의 경우 2010년 갤럭시 S, 아이폰 4, 옵티머스 마하, 넥서스 S 시기부터 보급되어 2011년 이후 출시된 대부분의 기기에서 지원하고 있다. 5GHz의 경우 2011~2012년 갤럭시 S2, 아이폰 5, 옵티머스 LTE, 넥서스 4 시기부터인데 2020년 기준으로 최하위 라인업에서는 아직까지도 지원하지 않는다.[1]
4. 스펙
변조 방식은 OFDM을 사용한다.
주파수 대역은 초기에는 2.4GHz만 지원하였으나 후기 규격에서는 5GHz도 지원한다. 5GHz의 고주파 주파수를 도입함으로써 와이파이의 고질적인 문제였던 핑튐과 속도 손실이 개선되었다. 다만, 5GHz 대역은 직진성이 강하여 장애물이 있을 경우 출력이 강하지 않는 이상에는 2.4GHz에 비해서 커버리지가 떨어지는 고질적인 문제가 있으며 802.11n 규격에서는 이러한 문제를 극복하지 못하는 한계를 보여주었다. 특히 이전 규격인 802.11a보다도 커버리지가 좁다. 이후 802.11ac와 802.11ax에서는 5GHz 대역에 대한 커버리지가 개선되긴 했으나 아직 갈 길이 멀다.
Wi-Fi 역사상 가장 혁신적인 변화가 이루어졌는데, 이 규격부터 MIMO 기술 (다중 안테나)과 케리어 어그리게이션 기술 (채널 본딩)이 사용되기 시작했다.
초기 규격에서는 20MHz의 채널 대역폭만 지원하였으나 후기에 와서는 40MHz의 채널 대역폭을 지원하게 되었다. 20MHz 채널, 1Tx-1Rx(송신 안테나 1개, 수신 안테나 1개) 구성에서 최대 72.2Mbps를 지원한다. 여기에서 채널 대역폭을 40MHz로 늘이면 150Mbps, 송수신 안테나를 2개로 늘인 2Tx-2Rx 구성에서는 150x2=300Mbps까지 지원한다.
이론적으로는 4Tx-4Rx(4x4) 구성으로 최대 150x4=600Mbps까지 지원하나, 저가형은 1Tx-1Rx(1x1)까지, 가장 많이 보급된 노트북 및 스마트폰은 대개 2Tx-2Rx(2x2)까지 지원했고 일부 고급형 무선 랜카드 장착 노트북에서야 3Tx-3Rx(3x3) 구성으로 150x3=450Mbps까지 지원했다. 안테나가 4개 달려 있는 공유기는 대개 4Tx-4Rx(4x4) MIMO 구성이 아닌 2.4GHz/5GHz 각각 안테나를 2개씩 쓰는 경우가 많다.
통신사 쪽에서도 802.11n 와이파이를 서비스할 당시에 안테나를 두 개 사용하여 링크 속도를 5GHz 2x2 구성으로 300Mbps로 송출하였다.
5. 기타
[1] 다만 이는 의도적인 것으로 로우엔드 AP라도 5Ghz 주파수를 하드웨어적으로는 지원하나 안테나나 SW등으로 제약을걸어 급나누기를 한 것이다.[2] 괄호 밖은 링크(이론상), 괄호 안은 실제 속도