Wi-Fi 4
Wi-Fi 4
Wi-Fi 4는 IEEE 802.1n 무선 통신 표준을 통칭하는 이름으로, 와이파이 얼라이언스(Wi-Fi Alliance)가 2018년 도입한 새로운 명명 체계에 따라 지칭되는 네트워크 기술이다. 이 명명 체계는 기존의 복잡한 IEEE 표준 번호를 사용자 친화적인 숫자(예: Wi-Fi 4, Wi-Fi 5, Wi-Fi 6)로 대체하여 기술의 세대를 쉽게 식별할 수 있도록 하였다. Wi-Fi 4는 이전 세대인 Wi-Fi 3(802.11g)보다 획기적인 성능 향상을 제공하며, 광대역 무선 통신의 보급에 중요한 역할을 하였다.
개요
Wi-Fi 4는 2009년에 공식적으로 승인된 IEEE 802.11n 표준을 기반으로 하며, 이전의 802.11a/b/g 표준과의 호환성을 유지하면서도 데이터 전송 속도, 신호 범위, 신뢰성 측면에서 큰 발전을 이룬 기술이다. 특히 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 기술과 채널 묶기(Channel Bonding), 프레임 집계(Frame Aggregation) 등의 기술을 도입하여 최대 이론 속도가 기존의 54Mbps에서 최대 600Mbps까지 향상되었다.
Wi-Fi 4는 2.4GHz 및 5GHz 두 가지 주파수 대역을 모두 지원하며, 이중 대역(Dual-band) 운영을 통해 혼잡한 2.4GHz 대역의 간섭 문제를 완화하고, 더 빠른 통신을 가능하게 했다.
주요 기술 특징
MIMO (다중 입력 다중 출력)
MIMO는 여러 개의 안테나를 사용하여 동시에 여러 데이터 스트림을 송수신하는 기술이다. Wi-Fi 4는 최대 4x4 MIMO 구성을 지원하며, 이를 통해 공간적 다이버시티와 다중 스트림 전송을 실현한다. 예를 들어, 4개의 송신 안테나와 4개의 수신 안테나를 사용하면 최대 4개의 독립적인 데이터 스트림을 동시에 전송할 수 있어, 전체 대역폭이 비례하여 증가한다.
- 공간 다중화(Spatial Multiplexing): 여러 데이터 스트림을 동시에 전송하여 속도 향상
- 공간 다이버시티(Space-Time Coding): 신호의 신뢰성 향상 및 손실 감소
채널 묶기 (Channel Bonding)
Wi-Fi 4는 20MHz 채널 대신 40MHz 채널 폭을 사용할 수 있도록 허용한다. 이를 통해 두 배의 주파수 대역을 활용하여 더 높은 데이터 전송 속도를 달성한다. 그러나 2.4GHz 대역에서는 채널 간 간섭이 심해지기 때문에, 5GHz 대역에서 채널 묶기의 효과가 더욱 두드러진다.
프레임 집계 (Frame Aggregation)
전송되는 데이터 패킷의 오버헤드를 줄이기 위해, 여러 개의 MAC 프레임을 하나의 큰 프레임으로 결합하여 전송하는 기술이다. 이는 왕복 지연(RTT)을 줄이고, 효율적인 대역폭 활용을 가능하게 하여 실제 사용 환경에서의 처리량을 크게 향상시킨다.
보안 프로토콜 지원
Wi-Fi 4는 WPA2(Wi-Fi Protected Access 2)를 주요 보안 표준으로 채택하며, 이는 AES(Advanced Encryption Standard) 암호화를 사용하여 보다 강력한 보안을 제공한다. WPA2는 당시 가장 안전한 무선 보안 프로토콜로, 기업 및 가정용 네트워크에서 널리 사용되었다.
성능 사양
| 항목 | 사양 |
|---|---|
| 표준 | IEEE 802.11n |
| 주파수 대역 | 2.4GHz, 5GHz (Dual-band) |
| 채널 폭 | 20MHz, 40MHz |
| 최대 이론 속도 | 600 Mbps (4x4 MIMO, 40MHz 채널) |
| 변조 방식 | OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) |
| MIMO 지원 | 최대 4x4 |
| 보안 | WPA2 (AES 기반) |
참고: 실제 환경에서의 속도는 거리, 장애물, 간섭, 기기 성능 등에 따라 이론값보다 낮게 나타난다.
적용 및 사용 현황
Wi-Fi 4는 2010년대 초반부터 스마트폰, 노트북, 스마트 TV, 게임 콘솔 등 다양한 기기에 탑재되며 급속히 보급되었다. 많은 라우터와 액세스 포인트가 Wi-Fi 4를 지원하게 되었고, 이는 가정 및 소규모 사무실 네트워크의 표준이 되었다.
현재(2020년대 기준) Wi-Fi 4는 여전히 많은 구형 기기에서 사용되고 있으나, Wi-Fi 5(802.11ac) 및 Wi-Fi 6(802.11ax)의 등장으로 인해 신규 제품에서는 점차 사라지고 있다. 그러나 저렴한 IoT 기기나 특정 산업용 장비에서는 여전히 Wi-Fi 4 기반 솔루션이 사용되는 경우가 많다.
Wi-Fi 세대별 비교
| 세대 | 표준 | 최대 속도 | 주파수 | 주요 기술 |
|---|---|---|---|---|
| Wi-Fi 3 | 802.11g | 54 Mbps | 2.4GHz | OFDM |
| Wi-Fi 4 | 802.11n | 600 Mbps | 2.4/5GHz | MIMO, 채널 묶기 |
| Wi-Fi 5 | 802.11ac | 3.5 Gbps | 5GHz | MU-MIMO, 80/160MHz 채널 |
| Wi-Fi 6 | 802.11ax | 9.6 Gbps | 2.4/5/6GHz | OFDMA, TWT, 1024-QAM |
참고 자료 및 관련 문서
- Wi-Fi Alliance 공식 사이트
- IEEE 802.11n-2009 표준 문서
- "Next Generation Wireless LANs: 802.11n and 802.11ac" - Eldad Perahia, Robert Stacey
- Wi-Fi 5 (802.11ac), Wi-Fi 6 (802.11ax)
Wi-Fi 4는 무선 통신의 대용량 데이터 전송 시대를 열었으며, 현대 Wi-Fi 기술의 기반을 마련한 중요한 전환점으로 평가된다.
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