Wi-Fi 7과 주파수 제어 간의 관계

Wi-Fi는 통신을 위해 장치가 다이얼할 수 있는 다양한 무선 주파수를 필요로 합니다. 수 년 동안 Wi-Fi는 2.4GHz 및 5GHz 주파수 대역을 사용해 왔으며, 장치는 가장 적은 간섭을 갖는 채널로 다이얼합니다.

연결된 장치 수가 폭발적으로 증가하면서 용량이 한계에 이르고 있습니다. Wi-Fi Alliance에 따르면 2024년에만 41억 개의 Wi-Fi 지원 장치가 출하될 것으로 예상됩니다. 지정된 주파수 대역 내에서 제한된 액세스 점 및 채널 개수를 두고 수백만 개의 장치가 경쟁을 벌이면서 통신 전파 방해 및 연결의 끊김은 불가피한 일입니다. 이제 다른 대역, 즉 Wi-Fi 7이 이전 버전인 Wi-Fi 6E와 함께 제공하는 대역을 찾아야 할 때입니다.

Wi-Fi 7을 사용하는 장치는 6GHz 주파수 대역도 사용할 수 있습니다. 완전히 새로운 스펙트럼 대역을 추가하는 것은 훨씬 더 심한 트래픽을 흡수할 수 있는 추가 레인을 가진 완전히 새로운 고속도로를 추가하는 것과 같습니다. Wi-Fi 7에 특히 흥미로운 점은 채널 크기도 160MHz에서 320MHz로 증가한다는 것입니다. 결과적으로, 6GHz를 사용하면 레인(채널)이 더 추가되고 각각의 레인이 더 넓게 확장되어 더 많은 장치의 데이터 흐름을 더 빠르게 할 수 있음을 의미합니다. 최종적으로 데이터 처리율이 향상되고, 신뢰성이 개선되며, 대기 시간이 감소됩니다.

데이터 전송률이 30Gbps를 초과하는 Wi-Fi 7은 AR, VR, 고분해능 비디오 스트리밍, IoT 연결과 같은 다양한 응용 제품에 대해 고속 저대기 커버리지를 제공합니다.

6GHz 대역으로 전환하는 데 있어 문제는 다른 엔티티가 이미 이를 활용하고 있다는 것입니다. 미국방부와 NASA 같은 정부 기관은 이 대역을 위성 통신을 위해 사용하며, Wi-Fi 장치가 해당 영역 내로 침입하는 것을 원치 않을 수 있습니다. 설정된 스펙트럼 대역을 두고 6GHz 대역을 사용하는 사용자는 자동 주파수 조정(AFC)이라고 알려진 추가 기술을 필요로 할 수 있습니다.

Wi-Fi 7을 위한 상호 보완 기술

Wi-Fi 7을 사용하면 추가적이고 더 넓은 채널을 통해 연결에 액세스할 수 있습니다. 여러 상호 보완적 기술을 통해 사용자는 스펙트럼 대역에서 최고 처리율을 이끌어 내어 각각의 채널을 더 효율적으로 사용할 수 있습니다.

AFC

AFC는 6GHz 대역의 설정된 사용자를 방해하지 않는 Wi-Fi 사용을 지원합니다. 이는 데이터베이스에 기존 사용자의 정보(예: 안테나 위치 및 해당 방향)와 기타 파라미터를 입력하는 방식으로 작동합니다. 새로운 Wi-Fi 7 연결은 이 데이터베이스와의 비교를 통해, 동일한 스펙트럼 이웃을 침해하고 간섭을 일으키지 않는지 확인합니다.

다중 링크 작동(MLO)

MLO는 하나의 데이터 스트림을 여러 단위로 분할하는 동시에 동일한 주파수 대역의 서로 다른 채널을 통해 라우팅하는 능력입니다. Wi-Fi 7의 MLO는 이 능력을 한 단계 더 발전시켜 데이터를 여러 채널 및 대역을 통해 스트리밍할 수 있습니다. 이런 경우, 단일 데이터 스트림은 사용 가능성에 따라 2.4GHz, 5 Hz 또는 6GHz를 통해 라우팅할 수 있습니다. 이렇게 하면 데이터를 더 빠르게 전송할 수 있으며, 채널이 손상되거나 사용 가능하지 않을 경우에도 지연되지 않습니다.

4K 직교 진폭 변조(4K QAM)

QAM을 사용하면 진폭과 위상이 다른 신호를 중첩시켜 많은 정보를 전송하여 스펙트럼에서 더 많은 것을 얻을 수 있습니다. 파형이 중첩되지 않으므로 전송 잡음이 없습니다. 4K는 4,000개 이상의 신호를 한 번에 통과시킬 수 있음을 의미합니다. Wi-Fi 7은 기술을 표준화하고 용량을 증가시켜 대기 시간을 줄입니다.

또한, Wi-Fi 7은 더 빠른 처리율을 위해 데이터를 더 작은 패킷으로 분할하는 다중 리소스 단위(MRU)가 지원되는 직교 주파수 분할 다중 액세스(OFDMA)로 실행됩니다. MRU는 다중 사용자 대기 시간을 25% 줄이고 MLO는 단일 사용자 대기 시간을 80% 향상시킵니다.

Wi-Fi의 주파수 제어

Wi-Fi 7을 지원하는 기술은 매우 인상적이며 타이트한 주파수 제어를 기반으로 합니다. 그러나 데이터를 채널에 효율적으로 패킹하려면 절대적인 정밀도가 필요하며, 그렇지 않을 경우 신호가 서로 방해를 일으켜 성능이 떨어질 수 있습니다.

새로운 Wi-Fi 표준은 장치와 액세스 점 모두에서 최신 무선 장치를 요구합니다. 이 고성능 무선 장치는 여러 주파수 대역에 동시에 맞추고, AFC가 지정한 대로 예약된 채널에서 작업하며 4K QAM을 사용하여 밀집한 정보로 스펙트럼을 채울 수 있습니다. 또한 매우 낮은 위상 잡음과 높은 안정성으로 작동하여 안정적인 신호 전송을 보장할 수 있는 전자 부품을 기반으로 합니다.

위상 잡음과 지터를 가능한 갖게 유지하는 것은 데이터 무결성을 유지하고 오류율을 줄이는 데 매우 중요합니다. 이제는 안정적인 주파수를 갖는 것만으로 충분하지 않습니다. 신호가 시간 및 온도 변환에 따른 감쇠를 감당할 수 없습니다. 진동, 충격, 장기적 성능 저하는 성능에 영향을 미치며 설계 단계에서 고려될 수 있습니다.

주파수 제어를 위한 부품

수정, 발진기, 전력 인덕터는 Wi-Fi 시스템이 필요로 하는 고정밀 주파수 제어를 제공하는 데 필수적입니다.

발진기는 안정적 신호 생성, 모든 통신의 동기화 타이밍 보장, 작동하려는 반송 주파수 결정을 비롯하여 데이터 전송에 필요한 모든 작업을 확인합니다. 종종 발진기와 결합되는 수정은 발진기가 생성하는 출력을 미세 조정하여 주파수 신호에 대한 엄격한 포커스와 정확성을 유지하는 소리굽쇠 역할을 수행합니다. 커패시터와 결합될 경우 인덕터는 Wi-Fi 시스템이 특정 주파수 대역에 초점을 두고 관련 없는 잡음을 필터링할 수 있는 LC 회로를 형성합니다.

ECS Inc.는 Wi-Fi 7 시스템에 필요한 다양한 수정, 발진기, 인덕터를 제조합니다. 예를 들어, ECS의 표면 실장(SMD) 수정은 다양한 패키지 크기로 제공되며 최대 +150°C의 넓은 온도 범위를 제공합니다.

ECX-1637B 계열(그림 1)은 무선 응용 분야에 이상적입니다. 이 계열은 2.0mm x 1.6mm x 0.45mm 4패드 패키지의 콤팩트한 SMD 수정입니다. 이 계열은 1년차 에이징이 ±1ppm으로 낮으며 -30°C ~ +85°C 범위에서 ±10ppm 안정성을 제공합니다.

그림 1: ECX-1637B 로우 에이징 콤팩트 수정 표면 실장(SMD) 수정은 16MHz ~ 96MHz의 넓은 주파수 범위를 가지며 무선 응용 분야에 매우 적합합니다. (이미지 출처: ECS)

ECX-2236B 계열은 낮은 ESR 및 최대 ±1ppm의 낮은 1년차 에이징을 제공하는SMD 수정 진동자를 갖추고 있습니다. ECS-33B 계열은 -40°C ~ +85°C의 표준 산업 온도 범위에서 10MHz ~ 54MHz 의 주파수 범위와 ±1ppm의 낮은 1년차 에이징을 제공합니다. 이러한 특징은 IoT, 무선, Wi-Fi 응용 분야에 이상적입니다.

ECS는 또한 다양한 세라믹 발진기를 판매합니다. ECS-2520MV 계열은 0.750MHz ~ 160MHz 범위에 이상적이고 ECS-2520SMV 계열은 8MHz ~ 60MHz에 가장 적합합니다. 두 계열 모두 -40°C ~ +105°C의 온도 범위를 제공합니다.

그림 2: ECS-2520MV 계열은 무선 응용 분야에 이상적인 미니어처 SMD 고속 CMOS 발진기입니다. (이미지 출처: ECS Inc.)

마지막으로, ECS는 넓은 유도 용량 및 온도 범위를 포괄하는 다양한 전력 인덕터를 제공합니다. 사양은 계열 ECS-MP12520, ECS-MP14040 또는 ECS-MPIL0530에 따라 다릅니다.

그림 3: ECS의 전력 인덕터는 넓은 유도 용량 및 온도 범위를 포괄하며 Wi-Fi 시스템의 필수 부품입니다. (이미지 출처: ECS Inc.)

요약

Wi-Fi 7의 최대 잠재력을 실현하기 위해서는 여러 부품이 필요합니다. 발진기는 회로에 고정되어, 기준 주파수를 생성하며 수정에 의해 미세 조정됩니다. 회로의 전력 인덕터는 외부 신호가 필요한 주파수를 방해하거나 전압 변동을 평활화하지 않도록 합니다. 이 주파수 제어 시스템은 이제 신호 전송을 위한 안테나 및 데이터 처리를 위한 마이크로 컨트롤러 같은 소자와 결합됩니다.

결론

Wi-Fi 7은 견고한 주파수 제어를 통해 매체 신뢰성에서의 비약적인 발전을 약속합니다. 발진기, 수정, 인덕터 같은 하드웨어 부품은 고급 Wi-Fi 회로를 보강하며 이 오래된 통신 기술을 위한 신뢰할 수 있는 장비입니다. 장기적으로, 산업 자동화 및 AI의 성장은 Wi-Fi에 대한 압박을 증가시킬 수 있으며 통신 기술도 다시 한 번 진화할 것입니다.