2021년 11월 2일은 끊임없이 진화하는 Wi-Fi 표준에 있어 중요한 날입니다. 바로 이때 Wi-Fi Alliance가 IEEE 802.11ah 표준 기반 제품을 위한 Wi-Fi 인증 HaLow 프로그램을 도입했습니다. Wi-Fi HaLow는 사물 인터넷(IoT)의 요구 사항을 충족하도록 맞춤화된 최초의 Wi-Fi 표준으로, 기존 Wi-Fi 경쟁 제품뿐만 아니라 LoRaWAN, 시그폭스, 협대역 IoT(NB-IoT)와 같은 저전력 광역 네트워크(LPWAN) 솔루션에 대한 탁월한 대안이 될 수 있습니다.
Wi-Fi HaLow는 다른 무선 프로토콜이 따라올 수 없는 고유한 장점의 조합을 제공합니다:
- 다른 모든 Wi-Fi 변형과 호환되며 기본적으로 인터넷 프로토콜(IP)을 지원합니다.
- 효율적인 절전 및 전원 관리 모드로 전력을 거의 소비하지 않아 IoT 디바이스에서 다년간 배터리를 사용할 수 있습니다.
- 단일 액세스 포인트에서 8,000개 이상의 노드에 서비스를 제공할 수 있습니다.
- 비면허 산업 과학 및 의료(ISM) 대역인 1GHz 이하(전 세계 850MHz~950MHz, 북미 902MHz~928MHz)에서 작동하며, 기존 Wi-Fi 프로토콜의 범위를 훨씬 뛰어넘는 1km 이상의 장거리까지 커버할 수 있습니다.
다른 모든 Wi-Fi 버전은 2.4GHz, 5GHz, 6GHz 또는 이 두 주파수의 조합으로 작동하지만 Wi-Fi HaLow는 GHz 이하 주파수를 사용하고 채널 대역폭이 훨씬 좁기 때문에 이보다 10배 더 넓은 범위를 제공합니다. 채널이 좁을수록 범위가 넓어지고 주파수가 낮을수록 벽이나 기타 장애물을 더 잘 통과할 수 있기 때문입니다. 또한 Wi-Fi HaLow 프로토콜에는 링크 예산을 늘리는 데 도움이 되는 범위 최적화 변조 및 코딩 체계(MCS10)가 추가되었습니다. 이러한 기능을 종합하면 Wi-Fi HaLow는 IEEE 802.11n(Wi-Fi 4) 대비 최대 24dB의 링크 예산 개선 효과를 제공합니다.
이러한 기능과 기타 기능으로 인해 Wi-Fi HaLow는 스마트 공장, 빌딩 자동화, 창고, 스마트 시티 인프라, 운송 및 차량 관리, 원격 의료 및 기타 여러 원격 모니터링 애플리케이션을 포함한 광범위한 IoT 애플리케이션에 적합합니다. Wi-Fi HaLow는 여러 연결 표준을 처리할 필요 없이 모든 LED 전구, 전등 스위치, 스마트 도어록, 전동식 창문 가리개, 온도 조절기, 연기 감지기, 태양열 패널, 보안 카메라 또는 기타 상상할 수 있는 모든 스마트 홈 장치에 서비스를 제공할 수 있습니다. 산업용 IoT 환경에서 Wi-Fi HaLow는 데이터를 인터넷 및 잠재적으로 클라우드 데이터 센터와 통신해야 하는 기계에 연결된 다양한 유형의 센서 및 기타 무선 디바이스를 지원할 수 있습니다.
Wi-Fi HaLow는 매우 낮은 수준의 DC 전력을 필요로 하는 IoT 센서 및 기타 디바이스를 지원하도록 설계되었으며, 이러한 디바이스 대부분은 수년 동안 작은 배터리로 작동해야 합니다. 표준의 최대 데이터 전송 속도는 8MHz 채널의 경우 43.3Mb/s에 불과하지만, 이는 거의 모든 홈 자동화 및 산업용 IoT 디바이스는 물론 고화질 비디오를 스트리밍하는 고해상도 카메라에 충분한 수준입니다.
이러한 에너지 효율성과 최적의 처리량 조합을 달성하기 위해 Wi-Fi HaLow는 연결된 디바이스가 장시간 저전력 상태를 유지할 수 있도록 하는 다양한 고급 절전 모드를 제공합니다. 예를 들어, 목표 절전 해제 시간(TWT)을 사용하면 노드가 액세스 포인트와 협상하여 각 노드가 절전 해제되고 비콘을 수신할 미리 정해진 시간을 설정하여 배터리 수명을 절약할 수 있도록 절전 시간을 늘릴 수 있습니다. 또한 이 표준은 액세스 포인트가 사용 가능한 대역폭을 여러 노드 그룹에 나누어 특정 수의 노드가 데이터를 전송하고 다른 노드는 절전 모드를 유지할 수 있도록 하는 제한된 액세스 창(RAW) 기능도 지원합니다. 이러한 기능 및 기타 에너지 절약 기능을 통해 전력 제약이 있는 IoT 디바이스의 배터리 수명을 최적화할 수 있습니다. 모스 마이크로에서 제공하는 것과 같은 완전 통합형 Wi-Fi HaLow 시스템 온 칩(SoC) 솔루션은 무선, PHY, MAC(미디어 액세스 제어), PMU(전원 관리 장치) 및 기타 호스트 인터페이스를 단일 소형 폼 팩터 칩에 통합하여 전체 솔루션 크기를 줄이는 데 도움이 됩니다.
모든 버전의 Wi-Fi와 마찬가지로 HaLow는 1~8MHz 범위의 채널 폭을 사용하는 단일 스트림, 단일 안테나 디바이스에 대해 150kb/s~40Mb/s의 다중 MCS 레벨을 사용하여 신호 무결성 및 액세스 포인트와의 거리에 따라 대역폭과 데이터 속도를 자동으로 확장할 수 있습니다.
Wi-Fi HaLow는 바이너리 위상 편이 키잉(BPSK), 직교 위상 편이 키잉(QPSK), 16~256개의 직교 진폭 수정(QAM) 등 여러 MCS 방식을 지원합니다. Wi-Fi HaLow 데이터 속도는 사용되는 MCS 방식에 따라 BPSK 변조로 MCS 10을 사용하는 150kbps부터 256 QAM에서 MCS 9을 사용하는 최고 속도 40Mbps까지 다양합니다. 8MHz 채널을 사용하는 두 개의 공간 스트림은 최고 87Mbps이며, 더 높은 데이터 속도가 필요한 애플리케이션의 경우 더 많은 수의 공간 스트림을 사용할 수 있는 옵션이 있습니다.
Wi-Fi HaLow는 현재까지 가장 기능이 풍부하고 모든 것을 포괄하는 Wi-Fi 표준으로 광범위한 IoT 애플리케이션을 지원하지만, 모든 사용 사례에서 다른 모든 Wi-Fi 변형을 대체한다는 의미는 아니며 그렇게 할 의도도 없습니다. 예를 들어, 고사양 게임, 초고해상도 비디오 스트리밍, 저지연 가상 및 증강 현실과 같은 데이터 집약적인 애플리케이션에는 Wi-Fi HaLow보다 범위가 짧고 전력 소모가 많은 고주파 형태의 Wi-Fi가 제공하는 매우 빠른 데이터 속도가 여전히 필요합니다.
Wi-Fi HaLow의 가장 큰 장점은 장거리에서 수천 대의 IP 지원 디바이스에 서비스를 제공하면서 전력 소비를 극소량으로 줄여 배터리 수명을 연장함으로써 IoT 연결의 고유한 요구 사항을 해결하는 것입니다. 다른 형태의 Wi-Fi는 이러한 다양한 요구 사항을 충족하도록 설계되지 않았으며, 다른 어떤 무선 프로토콜도 IoT 애플리케이션에 대한 이러한 결합된 이점을 충족할 수 없습니다. Wi-Fi HaLow는 처음으로 표준 기반 IoT 연결의 패러다임을 바꾸고 있으며, 현재와 향후 몇 년 동안 수십억 개의 IoT 디바이스와 무선으로 통신하는 방식을 재창조하고 있습니다.
