MU-MIMO가 와이파이 6/6E에 필수적인 이유

기술 전문가가 두문자어를 만드는 것보다 유일하게 더 좋아하는 것은 그보다 긴 두문자어를 만들 기회다. MIMO(Multiple Input, Multiple Output)가 대표적인 경우다. 몇 년 전 MIMO에 몇 글자가 더 붙은 MU-MIMO(Multi-User, Multiple Input, Multiple Output)가 등장했다. 

무선 표준이 802.11ac(와이파이 5)에서 802.11ax(와이파이 6)로 발전하면서 MU-MIMO 기술은 지원할 수 있는 스트림의 수가 증가하고 양방향 기능(업링크 및 다운링크)과 같은 새로운 특징이 추가되었고, 속도와 효율성이 개선됐다. 

MU-MIMO란 무엇인가?

MU-MIMO는 일반적으로 MIMO라 부르는 SU-MIMO(Single-User MIMO)보다 크게 발전한 기술이다. MIMO는 단일 AP가 지원할 수 있는 동시 사용자의 수를 늘릴 수 있도록 개발되었다. 초기에는 무선 라우터의 안테나 수를 늘려 달성했다.

오늘날 MU-MIMO 기술은 802.11ac 프로토콜에서 발전한 와이파이 6(802.11ax) 프로토콜의 중요한 부분으로 인식된다. 802.11b, g, n처럼 802.11ac보다 오래된 표준은 MU-MIMO를 지원하지 않는다.

802.11ac에서 MU-MIMO가 지원되는 상황에서, 많은 엔드포인트와 AP에 MU-MIMO 기술이 탑재되고 있다.

와이파이 6와 6E(6GHz 대역에서 이용할 수 있는 무선 스펙트럼 확장)는 아직 초기 단계로, 와이파이 얼라이언스(Wi-Fi Alliance) 홈페이지에서 MU-MIMO 및 와이파이 6 지원 제품을 확인할 수 있다.

코로나19 팬데믹으로 인한 칩 공급 부족과 공급망 지연으로 인해 와이파이 6 도입이 늦어졌지만, 많은 전문가가 2022년에는 와이파이 6가 확산할 것이라고 전망한다.

802.11ax에서는 기본 MU-MIMO가 업링크 MU-MIMO를 포함하도록 업데이트됐다.

즉, 동시에 여러 수신기로 전송되는 액세스 포인트 또한 업링크 MU-MIMO를 포함한 여러 송신기에서 동시에 수신할 수 있다. 802.11ac에서 MU-MIMO는 다운링크 전송(AP-엔드포인트)으로 제한된다.

MU-MIMO가 무선 장치와 작동하는 방식

MU-MIMO는 여러 사용자가 동시에 무선 네트워크에 액세스하는 환경을 지원하기 위해 개발됐다. 802.11 프로토콜의 특성상 사용자는 순서대로 서비스를 받는다.

여러 사용자가 동시에 또는 거의 동시에 라우터에 액세스하기 시작하면, 라우터가 첫 번째 사용자의 요청을 처리하는 동안 두 번째(세 번째, 네 번째 등) 사용자가 기다리면서 네트워크가 혼잡해질 수 있다.

대기 시간이 짧기는 하지만, 더 많은 장치(스마트폰, 태블릿, 컴퓨터 등)와 사용자가 리소스를 요청하면서 대기 시간이 누적될 수 있다. MU-MIMO는 여러 사용자가 혼잡 없이 라우터 기능에 액세스하도록 허용하기 때문에 이런 문제 해결에 도움이 된다.

무선 라우터에서의 MU-MIMO 구현 방식

MU-MIMO 기술은 사용할 수 있는 대역폭을 동일한 연결을 공유하는 개별 스트림으로 분리한다.

MU-MIMO 라우터는 스트림의 수를 2×2, 3×3, 4×4, 심지어 8×8로 변형해 생성할 수 있다.

예컨대 학교 식당에서 줄을 서 있다고 가정해보자. 앞에 서 있는 사람이 먼저 서비스를 받게 되는데, MU-MIMO를 통해 배식자의 수가 1명이 아니라 2, 3, 4, 8명으로 늘어나 기다리는 시간이 감소하는 것이다. 

802.11ac에서 802.11ax로 넘어가면서 스마트폰 기지국의 기술인 ‘ORDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)’을 차용해 대기 시간을 더 줄였다. ORDMA로 각 MU-MIMO 스트림이 4개의 추가적인 스트림으로 분리돼 사용자당 유효 대역폭이 4배 늘어난다.

즉, 배식자가 4명인 시나리오에서 4명의 배식자가 4개의 줄에 서비스를 제공함과 동시에 4명의 배고픈 학생에게도 음식을 제공하는 것이다.

업링크 MU-MIMO의 경우 이런 상황에서 학생이 동시에 배식자에게 돈을 지불(전송)할 수 있다.

이전 버전의 MU-MIMO에서는 배식자만 학생에게 전송할 수 있었으며 ‘지불’을 기다리는 사람은 서비스가 완료될 때까지 자신의 차례를 기다려야 했다.

요약하자면 OFDMA와 업링크 MU-MIMO의 도입으로 와이파이 6와 6E는 와이파이 5보다 훨씬 빨라졌으며, 특히 동일한 상대 공간 안에 있는 여러 사용자가 대역폭을 두고 경쟁하는 경기장, 공항, 사무실 및 가정환경 등 매우 밀집된 환경에서 도움이 된다.

단, 스트림은 공간적이기 때문에 2개의 장치가 서로 가까이 있는 경우에는 같은 스트림을 공유해야 한다.

앞서 언급한 식당 시나리오에서 4개의 줄이 나침반의 침이라고 가정해보자. 물리적으로 남쪽 줄에 위치하고 있는 경우 동쪽, 북쪽, 서쪽으로 이동하지 않는 한 남쪽 줄의 다른 사람들과 함께 기다려야 한다. 사무실에서 가까이 앉은 동료가 비디오를 스트리밍하는 동안 초대형 프레젠테이션을 다운로드해야 하는 경우, 사무실의 다른 공간으로 이동하지 않는 한 기다려야 한다.

이 시나리오에서는 라우터/AP가 MU-MIMOM와 빔포밍(Beamforming) 지원을 활성화했음을 가정한다. 

또한 사용자가 업링크 MU-MIMO를 활용할 수 있도록 기기에 여러 개의 안테나가 필요하다.

이로 인해 더 많은 전력과 공간이 필요하며, 엔드포인트 시스템의 비용이 증가할 수 있다.

하지만 MU-MIMO는 와이파이 6 및 6E 시장의 핵심이므로 그 미래는 여전히 밝다.

이미 충분히 성장한 ‘MU-MIMO’라는 두문자어에 더 많은 글자가 추가되지 않기를 바라본다. 

출처 : https://www.itworld.co.kr/topnews/228259

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