사물 인터넷을 위한 무선시스템

[디지털비즈온 김맹근 기자] Wi-Fi Alliance가 IEEE 802.11ah 표준에 대해 선택한 마케팅 용어인 Wi-Fi HaLow는 기존 Wi-Fi의 장거리, 저전력, 저속 버전이다. 센서, 웨어러블, M2M(Machine-to-Machine) 애플리케이션, 스마트 빌딩 및 스마트 도시와 같은 사물 인터넷 (IoT) 장치의 배포 가능성을 보여준다.

네트워크 월드의 에릭가이어에 따르면, 저대역폭 장치를 인터넷을 포함한 IP 네트워크에 연결할 수 있는 기능으로 HD급 비디오를 처리할 수 있는 충분한 대역폭을 지원하며 시골 통신 및 휴대폰 타워 트래픽 오프로드에도 사용할 수 있다.

HaLow 표준은 2016년 9월에 승인되어 2017년 5월에 게시되었다. VHF 및 UHF 대역의 텔레비전 공백 스펙트럼에서 작동하는 유사한 저전력 표준 802.11af와 달리 HaLow는 비면허 대역에서 작동하므로 배포가 더 쉽다.

HaLow는 또한 일부가 독점 표준을 기반으로 구축되기 때문에 비면허 스펙트럼의 유사한 기술 보다 이점이 있다. 다른 기술도 더 복잡하여 클라이언트 장치에 대한 IP 연결을 얻기 위해 독점 하드웨어가 필요하다. HaLow는 IoT 장치를 보다 쉽게 ​​배포할 수 있도록 하기 위한 것이다.

이러한 장점에도 불구하고 흡수가 느리다. Wi-Fi Alliance의 제품 검색기에는 인증된 Wi - Fi HaLow 제품을 보유하고 있는 회사가 3개 뿐이다. 최종 사용자 장치 및 클라이언트에서 사용된다.

왜 HaLow를 사용합니까?

Wi-Fi 5 및 Wi-Fi 6 과 같은 대부분의 Wi-Fi 기술은 2.4 및 5GHz 대역의 주파수에서 작동한다. Wi-Fi HaLow는 미국의 902~928MHz와 같이 1GHz 미만의 라이선스 면제 주파수를 사용한다.

낮은 주파수는 더 긴 신호 범위와 벽 및 기타 물질을 통한 신호의 더 나은 침투를 의미한다. 따라서 Wi-Fi HaLow 신호는 훨씬 더 멀리 이동할 수 있습니다. 심지어 1km(0.62마일) 이상의 거리에 도달한다.

HaLow를 사용하는 장치는 고성능 대역폭 호그가 아니므로 저전력 무선을 사용할 수 있다. 즉, 무선 연결은 매우 적은 전력을 소비하므로 기기의 배터리 수명이 길어진다(경우에 따라 5년 이상).

HaLow는 네트워크 설계자가 기본 Wi-Fi 네트워크에서 낮은 대역폭 클라이언트를 이동할 수 있도록 하여 기존 Wi-Fi를 잘 보완한다. 유휴 클라이언트는 통신 시간을 독차지하지 않지만 특히 수백 또는 수천 개의 IoT 무선 장치를 배포하려는 경우 네트워크 성능에 약간의 영향을 미친다. Wi-Fi Halo를 사용하면 작동할 자체 대역을 제공하고 더 많은 처리량이 필요한 장치를 위해 더 높은 대역을 예약할 수 있다.

HaLow는 저대역폭 애플리케이션용으로 설계되었지만 여전히 HD 품질 비디오 카메라에 충분한 처리량을 제공할 수 있다. 이것은 액세스 포인트의 기능과 클라이언트 장치 사양 및 거리에 따라 다르지만 가능하다.

Wi-Fi HaLow에는 어떤 인프라가 필요한가?

유사한 IoT 기술과 달리 Wi-Fi HaLow에는 독점 컨트롤러, 허브 또는 게이트웨이가 필요하지 않다. HaLow 액세스 포인트를 기존 LAN에 연결하기만 하면 HaLow 클라이언트가 인터넷을 포함한 IP 기반 네트워크에 연결할 수 있다. 또는 WAN에 대한 4G LTE 연결이 있는 게이트웨이 장치를 선택할 수 있다.

현재 기존 Wi-Fi 액세스 포인트는 2.4GH 및 5GHz 대역을 지원하지만 HaLow 대역은 지원하지 않습니다. 그러나 범위가 길어지면 적절한 위치에 배치된 하나의 AP가 여러 층으로 된 사무실 건물이나 창고 전체를 커버할 수 있다. 이는 클라이언트에 제공하려는 데이터 속도, 전송 전력, 안테나 및 간섭을 비롯한 여러 요인에 따라 달라진다. Wi-Fi HaLow는 유선 연결 없이 신호를 더 멀리 가져가기 위해 무선 메시 모드로 배포할 수도 있다.

Wi-Fi HaLow 채널 체계 및 데이터 속도는 무엇일까?

미국의 Wi-Fi HaLow는 902MHz ~ 928MHz 범위에 26개의 1MHz 채널을 보유하고 있으며 각각 100Kbps 처리량을 제공할 수 있다. 기존 Wi-Fi와 마찬가지로 HaLow 장치에는 대역폭을 늘리는 채널 폭 옵션이 있다. 1MHz에서 16MHz까지 5개의 채널 폭이 있지만 모든 장치가 모든 폭을 지원하는 것은 안이다.

채널이 좁을수록 전송 거리가 더 멀어지지만 데이터 속도는 느려집니다. 약간의 RF 감쇠가 있는 1km와 같은 장거리의 경우 단 하나의 1MHz 채널을 사용하는 150kbps 데이터 속도를 볼 수 있다. 더 짧은 범위 또는 시선이 있는 최상의 상황은 16MHz 채널과 짧은 가드 간격을 사용하는 이론적인 86.7Mbps이다.

Newracom은 가시선으로 3km에서 2Mbps의 UDP 처리량을 달성했다고 주장한다. 시험은 무선 간섭 없이 해상에서 수행되었습니다. 이상적인 조건에서는 1.5km에서 몇 Mbps의 속도를 기대할 수 있다.

간섭은 어떻습니까?

900MHz 대역에는 Wi-Fi HaLow 외에 다른 허가되지 않은 사용자 및 장치가 있다. 그 당시에는 무선 전화기로 꽤 붐볐다. Ham 라디오 운영자도 밴드를 사용할 권리가 있지만 부수적이다. 이것은 그들이 대역의 주요 사용자가 아니기 때문에 다른 소스의 간섭을 받아들여야 한다는 것을 의미한다.

2.4GHz 및 GHz 대역을 사용하는 Wi-Fi 5 및 Wi-Fi 6 장치의 수와 비교할 때 Wi-Fi HaLow를 사용할 때 간섭은 큰 문제가 아닐 것이다. 또한 Wi-Fi HaLow 장치는 기존 Wi-Fi 장치에 비해 더 적은 양의 데이터를 제공하고 덜 자주 전송하는 경향이 있기 때문에 방송 시간 경쟁이 문제가 되지 않다.

HaLow는 얼마나 안전한가요?

Wi-Fi HaLow는 기존 Wi-Fi 장치와 동일한 WPA3(Wi-Fi Protected Access) 보안 및 Wi-Fi Enhanced Open 기능을 지원하므로 HaLow는 기존 Wi-Fi만큼 안전하다. 일부 장치는 802.1X 인증을 사용하여 WPA3의 엔터프라이즈 모드를 지원할 수도 있습니다. 레거시 WPA2 보안은 Wi-Fi 인증 제품에 필요하지 않지만 일부 HaLow 장치는 이를 지원할 수 있다.

HaLow는 엔터프라이즈 배포를 위해 준비되었습니까?

Newracom 및 기타 업체에 따르면 아직 시장에 Wi-Fi Halow 장치가 거의 없지만 이제 엔터프라이즈 배포를 위한 준비가 완료되었다. Wi-Fi 인증 제품 외에도 아직 인증되지 않은 Wi-Fi HaLow를 지원하는 제품이 있다. 

Alfa는 PoE가 있는 실외 AP/CPE, USB Type-C HaLow AP/CPE 및 모듈을 제공한다. DeviceWorx는 산업용 IoT 게이트웨이, 센서를 생산합니다. 그리고 비콘. Elastel 에는 다른 IoT 제품과 함께 IoT 게이트웨이가 있다.

Palma Ceia SemiDesign에는 802.11ah 액세스 포인트, 스테이션/클라이언트 장치 및 트랜시버가 있다. Silex Technology에는 802.11ah 액세스 포인트, 무선 브리지 및 모듈이 있다.

일부 회사는 Airetos/VoxMicro , Azurewave , LiteOn 및 Reyax 와 같은 Wi-Fi 모듈만 제공한다 .기존 Wi-Fi 네트워크와 마찬가지로 Wi-Fi HaLow를 배포하기 전과 후에 RF 사이트 조사를 수행하는 것이 좋다.

이것은 대부분의 네트워크 엔지니어에게 생소한 기술일 가능성이 높기 때문에 특히 그렇다. 특히 장거리에서 Halow를 사용하거나 더 높은 대역폭 클라이언트를 제공할 계획인 경우 라이브 테스트 및 분석을 원한다.