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이안 셜록 (Ian Sherlock), TI WLAN 제품 관리 총괄 책임자 

와이파이는 오늘날 간단한 가정 내 혈압 모니터부터 회사의 장치 네트워크, 공공 전력 급전망 등 다양한 환경에서 작동하며 가용성이 점점 증가하고 있다. 와이파이를 통해 주택 소유자는 스마트 오븐, 전기차 충전소 또는 스프링클러 시스템을 안전하고 보안된 상태로 제어하여 시간과 에너지를 절약할 수 있다. 건물 관리자는 원격 조명 및 온도 조절 시스템을 구현하여 리소스를 절약하고, 편안함을 강화하며, 비용을 절감할 수 있다. 전력망 운영자는 유지 관리, 에너지 분배 및 보안과 관련된 문제를 무선으로 감지하고 해결할 수 있다.

전통적으로 와이파이는 관리 가능한 비용으로 성능 요구 사항을 충족하며, 어디에서나 사용할 수 있고 상호 운용이 가능하며 친숙한 환경을 제공합니다. 와이파이 인프라는 많은 공간에서 공통적으로 사용되기 때문에 제품 설계자는 본인의 제품을 인터넷에 연결하기 위한 브릿지와 동글을 만드는 것에 대해 걱정할 필요가 없다. 와이파이의 또 다른 이점은 IEEE(Institute for Electrical and Electronics Engineers) 802.11 표준 영역에서 일하는 기술 공급자의 광범위한 에코시스템과 상호 운용성 테스트를 위한 와이파이 얼라이언스(Wi-Fi Alliance)와의 협력 관계를 통해 확장된 범위의 기능을 제공한다는 것이다. 하지만 일명 사물 인터넷(IoT)’이라 불리는 점점 더 복잡해지고 다양해지는 커넥티드 네트워크에서 최신 와이파이 표준과 이러한 표준이 가지는 중요성에 대해 모든 사람이 이해하고 있는 것은 아니다.

최신 와이파이 표준은 와이파이 6라고도 하는 IEEE 802.11ax로, 비용에 민감한 IoT 애플리케이션에 최적화된 잘 알려지지 않은 기능 몇가지를 갖추고 있다. 와이파이는 스마트폰과 노트북에서 초당 기가비트, 높은 처리량 옵션을 지원하는 것으로 알려져 있다. 이제 와이파이 6에는 초당 수십 메가비트로 확장되는 기능이 포함되어 있어 다음과 같은 새로운 기능을 제공할 수 있다.

  • 절전 프로토콜
  • 범위 향상
  • 스펙트럼 추가

이 모든 기능을 통해 임베디드 시스템 설계에 와이파이 연결을 쉽고 경제적으로 추가할 수 있는 칩 및 모듈 수준의 제품을 만들 수 있다.

TI의 CC3301 SimpleLink 컴패니언 IC는 저전력 블루투스(BLE)와 함께 20MHz 대역의 무선 주파수 채널을 지원하는 구성으로 와이파이 6를 구현한다. 이 디바이스는 단일 안테나로 시스템 설계에 손쉽게 추가할 수 있는 경제적인 디바이스로, 약 86Mbps의 물리적 계층 처리량을 지원한다. 이는 IP(인터넷 프로토콜) 보안 카메라 및 프린터와 같은 대용량 데이터 지향 장치에 충분한 수준을 제공한다. 초당 몇 킬로비트의 처리량만 필요할 수 있는 센서 및 기타 기기에 맞게 손쉽게 확장할 수 있으며, 빠르게 반사할 수 있는 유연성(소형 센서에서도 메가바이트의 데이터 교환이 발생할 수 있는 동작)을 지원한다.

그림 1: TI CC301 SimpleLink 컴패니언 IC 지원하는 와이파이 6 기능 (출처: 와이파이 얼라이언스).

TI는 임베디드 Linux ® 를 실행하는 마이크로프로세서(MPU) 기반 제품부터 FreeRTOS를 실행하는 마이크로컨트롤러(MCU) 기반 제품까지 IoT 컴퓨팅 리소스에 적합한 확장할 수 있는 소프트웨어 솔루션을 통해 SimpleLink 와이파이 6 제품군의 CC3301 및 기타 제품을 지원한다. 이 제품군에는 2.4GHz 무선 뿐 아니라 이중 대역 2.4GHz 및 5GHz, 삼중 대역 2.4GHz, 5 및 6GHz 제품이 포함되어 있다. 또한 일부 제품에는 와이파이 프로비저닝에 사용하거나 임베디드 게이트웨이로 사용할 수 있는 BLE가 포함되어 있다.

와이파이 6는 높은 처리량을 갖춘 것으로 잘 알려져 있지만, 새로운 스펙트럼, 고급 보안, 전력 감소 및 지연 관리 분야의 IoT 애플리케이션에 이점을 제공하는 여러 기능 또한 갖추고 있다. 아래 표(그림 2)는 이러한 기능 중 일부를 요약하고 있다.

 

와이파이 6 기능

IoT 애플리케이션에 대한 이점

와이파이 보호 액세스 3(WPA3) 보안 지원

소비자 및 엔터프라이즈 네트워크에 대한 최신 보안 프로토콜을 제공한다. 이전 세대의 와이파이에서는 옵션이었지만, 와이파이 6에서는 필수 구성 요소다.

새로 할당된 6GHz 스펙트럼에 엑서스 가능

와이파이 6에서 사용할 수 있도록 6GHz 대역에서 전 세계적으로 최대 1GHz의 새로운 비면허 대역이 제공되고 있다. 이로 인해 네트워크 정체가 줄어드는 대신 처리량이 향상되고 지연 시간과 전력 소비량이 줄어든다. (이전 세대의 와이파이는 6GHz 대역에서 작동하지 않는다)

TWT (target wake-time) 프로토콜

제품이 와이파이 액세스 포인트로 웨이크 및 절전 타이밍을 조정할 수 있는 유연성을 제공하여 전력에 민감한 애플리케이션에서 배터리 수명을 연장할 수 있다.

엑서스 포인트로부터 트리거 프레임 전송

와이파이 6를 사용하면 액세스 지점에서 통신을 트리거하는 네트워크의 특정 제품에 트리거 프레임을 전송할 수 있다. 이것은 레거시 네트워크에서 사용되는 무작위 전송 및 충돌 기술에 대한 향상된 기능이다. 트리거 프레임은 네트워크의 충돌을 줄이고 서비스 품질을 개선한다.

직교 주파수 분할 다중 엑서스

이는 최대 9개의 IoT 디바이스 간에 단일 20MHz 채널을 분할하여 모든 디바이스가 동시에 전송하고 수신할 수 있도록 하는 물리적 계층 구조로서 네트워크 지연 시간을 줄이고, 충돌을 줄이며, 더 나은 스펙트럼 효율성을 제공한다.

다중 사용자 다중 입력, 다중 출력(MU-MIMO, Multi-User Multiple Input & Multiple Output)

하나의 액세스 지점이 여러 IoT 제품과 동시에 통신할 수 있게 하여 네트워크 용량을 늘리고 지연 시간을 줄이는 기술이다.

기본 서비스 세트(BSS, Basic service set) 컬러링

IoT 제품이 연결되지 않은 액세스 지점에서 신호를 감지할 수 있는 경우 전송할 수 있게 해주는 기술이다. (이전 와이파이 세대에서는 이를 허용하지 않음) 이렇게 하면 처리량이 증가하고 지연 시간이 줄어든다. 특히 고밀도 네트워크 구축 시 더욱 그렇다.

그림 2: 기능별 와이파이 6 잠재적 사용 사례

TI는 SimpleLink 와이파이 6 장치 제품군을 통해 TI 프로세서 SDK 및 TI MCU LaunchPadtm 개발 키트를 사용하여 IoT 애플리케이션에 와이파이 6의 이점을 적용할 수 있도록 지원하고 있다.

참고자료:

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