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IEEE 802.11

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이 링크시스 WRT54GS는 라우터와 와이파이 액세스 포인트가 결합된 장치로, 54 Mbit/s까지의 신호 속도를 지원하는 2.4 GHz ISM 대역에서 802.11g 표준을 사용하여 작동한다.
IEEE 802.11 와이파이 네트워크는 세계에서 가장 널리 사용되는 무선 네트워크로, 랩톱(왼쪽)과 같은 기기를 무선 라우터(오른쪽)를 통해 인터넷에 연결한다.

IEEE 802.11은 IEEE 802 근거리 통신망(LAN) 기술 표준의 일부로, 무선 근거리 통신망(WLAN) 컴퓨터 통신을 구현하기 위한 매체 접근 제어(MAC) 및 물리 계층(PHY) 프로토콜 세트를 규정한다. 이 표준과 개정판은 와이파이(Wi-Fi) 브랜드 제품의 기반을 제공하며, 세계에서 가장 널리 사용되는 무선 컴퓨터 네트워킹 표준이다. IEEE 802.11은 대부분의 가정 및 사무실 네트워크에서 사용되며, 유선 연결 없이 랩톱, 프린터, 스마트폰 및 기타 장치가 서로 통신하고 인터넷에 접속할 수 있도록 한다.

이 표준은 전기전자공학자협회(IEEE) LAN/MAN 표준 위원회(IEEE 802)가 만들고 유지 관리한다. 표준의 기본 버전은 1997년에 발표되었으며 이후 개정판이 계속 나왔다. 각 개정판은 최신 버전의 표준에 포함될 때 공식적으로 폐기되지만, 기업 환경에서는 제품의 기능을 간결하게 나타내기 위해 개정판 명칭을 마케팅에 사용하는 경향이 있다. 결과적으로 시장에서는 각 개정판이 독자적인 표준처럼 취급된다. 802.11x는 "802.11의 모든 버전"을 의미하는 약칭으로, 1997년 오리지널 버전을 가리키는 "802.11"과 혼동을 피하기 위해 사용된다.

IEEE 802.11은 2.4 GHz, 5 GHz, 6 GHz, 60 GHz 대역을 포함하나 이에 국한되지 않는 다양한 무선주파수를 사용한다. IEEE 802.11 사양에는 사용 가능한 채널이 나열되어 있지만, 허용되는 무선 주파수 스펙트럼의 가용성은 국가별 규제 도메인에 따라 크게 다르다.

이 프로토콜은 일반적으로 IEEE 802.2와 함께 네트워크 스택에서 사용되며, 이더넷과 원활하게 연동되도록 설계되었고 인터넷 프로토콜 트래픽을 전달하는 데 매우 자주 사용된다. 또한 IEEE 802.11은 IEEE 802.11p를 통해 차량 기반 통신 네트워크의 기반이기도 하다.

일반 설명

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802.11 제품군은 동일한 기본 프로토콜을 사용하는 일련의 반이중 무선 변조 기술로 구성된다. 802.11 프로토콜 제품군은 반송파 감지 다중 접속 및 충돌 회피(CSMA/CA)를 사용하는데, 이는 장비가 프레임을 전송하기 전에 다른 사용자(비 802.11 사용자 포함)가 채널을 사용 중인지 확인하는 방식이다(일부에서는 "패킷"이라는 용어를 사용하기도 하나, "프레임"이 기술적으로 더 정확하다).

802.11-1997은 이 제품군 중 첫 번째 무선 네트워킹 표준이었지만, 802.11b가 처음으로 널리 수용되었고, 이후 802.11a, 802.11g, 802.11n, 802.11ac, 802.11ax가 뒤를 이었다. 제품군 내의 다른 표준들(c–f, h, j)은 기존 표준의 범위를 확장하기 위한 서비스 개정판이며, 이전 사양에 대한 수정 사항을 포함할 수 있다.[1]

802.11b와 802.11g는 2.4 GHz ISM 대역을 사용하며, 미국에서는 연방 통신 위원회 규칙 및 규정의 파트 15에 따라 작동한다. 802.11n 역시 이 2.4 GHz 대역을 사용할 수 있다. 이 주파수 대역을 사용하기 때문에 802.11b/g/n 장비는 때때로 전자레인지, 코드리스 전화, 블루투스 장치로부터 간섭을 받을 수 있다. 802.11b와 802.11g는 각각 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS) 및 직교 주파수 분할 다중 방식(OFDM) 신호 방식을 사용하여 간섭 및 간섭 취약성을 제어한다.

802.11a는 전 세계 대부분 지역에서 최소 23개의 비중첩 20 MHz 폭 채널을 제공하는 5 GHz U-NII 대역을 사용한다. 이는 인접 채널이 겹치는 20 MHz 폭의 비중첩 채널을 3개밖에 제공하지 못하는 2.4 GHz ISM 주파수 대역에 비해 유리한 점이다(참고: WLAN 채널 목록). 환경에 따라 더 높거나 낮은 주파수(채널)에서 더 나은 성능을 보일 수 있다. 802.11n과 802.11ax는 2.4 GHz 또는 5 GHz 대역을 모두 사용할 수 있으며, 802.11ac는 5 GHz 대역만 사용한다.

802.11이 사용하는 무선주파수 스펙트럼 구간은 국가마다 다르다. 미국에서는 FCC 규칙 및 규정 Part 15에 따라 802.11a 및 802.11g 장치를 면허 없이 운영할 수 있다. 802.11b 및 802.11g의 1번부터 6번 채널이 사용하는 주파수는 2.4 GHz 아마추어 무선 대역에 속한다. 면허를 가진 아마추어 무선 운영자는 FCC 규칙 및 규정의 파트 97에 따라 802.11b/g 장치를 운영할 수 있으며, 이를 통해 더 높은 출력 전력을 사용할 수 있지만 상업적 콘텐츠나 암호화는 허용되지 않는다.[2]

세대

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Wi-Fi 및 IEEE 802.11 세대v • d • e • h
세대[3][4] IEEE
표준		 채택 링크 속도
(Mbit/s)		 RF (GHz)
2.4 5 6
— 802.11 1997 1–2 Yes
802.11b 1999 1–11 Yes
802.11a 6–54 Yes
802.11g 2003 Yes
Wi-Fi 4 802.11n 2009 6.5–600 Yes Yes
Wi-Fi 5 802.11ac 2013 6.5–6,933 [a] Yes
Wi-Fi 6 802.11ax 2021 0.4–9,608 Yes Yes
Wi-Fi 6E Yes Yes Yes
Wi-Fi 7 802.11be 2024 0.4–23,059 Yes Yes Yes
Wi-Fi 8[5][6][7] 802.11bn 발표 예정 Yes Yes Yes

2018년, 와이파이 얼라이언스는 공개적으로 사용되는 802.11 프로토콜에 대해 소비자 친화적인 세대 번호 체계를 사용하기 시작했다. 와이파이 1~8세대는 각각 802.11b, 802.11a, 802.11g, 802.11n, 802.11ac, 802.11ax, 802.11be, 802.11bn 프로토콜을 순서대로 사용한다.[8][9]

역사

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802.11 기술은 1985년 미국 연방 통신 위원회가 비면허 사용을 위해 ISM 대역[1]을 개방한 판결에서 시작되었다.[10]

1991년 NCR 코퍼레이션/AT&T(현재의 노키아 랩스 및 LSI 코퍼레이션)는 네덜란드 니우베헤인에서 802.11의 전신을 발명했다. 발명가들은 처음에 이 기술을 계산원 시스템에 사용하려 했다. 최초의 무선 제품은 1 Mbit/s 및 2 Mbit/s의 원시 데이터 속도를 가진 웨이브랜이라는 이름으로 시장에 출시되었다.

10년간 IEEE 802.11 의장을 맡았으며 "와이파이의 아버지"로 불리는 빅 헤이즈는 전기전자공학자협회(IEEE) 내에서 초기 802.11b 및 802.11a 표준을 설계하는 데 관여했다.[11] 그는 벨 연구소 엔지니어 브루스 터치와 함께 IEEE에 표준 제정을 요청했다.[12]

1999년, 대부분의 제품이 판매되는 와이파이 상표를 관리하기 위한 무역 협회로서 와이파이 얼라이언스가 결성되었다.[13]

주요 상업적 돌파구는 1999년 애플이 자사의 iBook 랩톱 시리즈에 와이파이를 채택하면서 마련되었다. 이는 와이파이 네트워크 연결을 제공한 최초의 대중 소비자 제품이었으며, 당시 애플은 이를 에어포트라는 브랜드로 명명했다.[14][15][16] 1년 후인 2000년에는 IBM이 ThinkPad 1300 시리즈로 뒤를 이었다.[17]

프로토콜

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IEEE 802.11 네트워크 표준
주파수
범위
또는 유형		 PHY 프로토콜 출시
날짜[18]		 주파수 대역 채널 폭 스트림당
전송률[19]		 최대
MIMO 스트림		 변조 방식 약 범위
실내 실외
(GHz) (MHz) (Mbit/s)
1–7 GHz DSSS[20], FHSS[A] 802.11-1997 1997년 6월 2.4 22 1, 2 빈칸 DSSS, FHSS[A] 20 m (66 ft) 100 m (330 ft)
HR/DSSS[20] 802.11b 1999년 9월 2.4 22 1, 2, 5.5, 11 빈칸 CCK, DSSS 35 m (115 ft) 140 m (460 ft)
OFDM 802.11a 1999년 9월 5 5, 10, 20 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54
(20 MHz 대역폭 기준,
10/5 MHz는 2/4로 나눔)		 빈칸 OFDM 35 m (115 ft) 120 m (390 ft)
802.11j 2004년 11월 4.9, 5.0
[B][21]		 ? ?
802.11y 2008년 11월 3.7[C] ? 5,000 m (16,000 ft)[C]
802.11p 2010년 7월 5.9 200 m 1,000 m (3,300 ft)[22]
802.11bd 2022년 12월 5.9, 60 500 m 1,000 m (3,300 ft)
ERP-OFDM[23] 802.11g 2003년 6월 2.4 38 m (125 ft) 140 m (460 ft)
HT-OFDM[24] 802.11n
(와이파이 4)		 2009년 10월 2.4, 5 20 최대 288.8[D] 4 MIMO-OFDM
(64-QAM)		 70 m (230 ft) 250 m (820 ft)[25]
40 최대 600[D]
VHT-OFDM[24] 802.11ac
(와이파이 5)		 2013년 12월 5 20 최대 693[D] 8 DL
MU-MIMO OFDM
(256-QAM)		 35 m (115 ft)[26] ?
40 최대 1,600[D]
80 최대 3,467[D]
160 최대 6,933[D]
HE-OFDMA 802.11ax
(와이파이 6,
와이파이 6E)		 2021년 5월 2.4, 5, 6 20 최대 1,147[E] 8 UL/DL
MU-MIMO OFDMA
(1024-QAM)		 30 m (98 ft) 120 m (390 ft)[F]
40 최대 2,294[E]
80 최대 5,500[E]
80+80 최대 11,000[E]
EHT-OFDMA 802.11be
(와이파이 7)		 2024년 9월 2.4, 5, 6 80 최대 5,764[E] 8 UL/DL
MU-MIMO OFDMA
(4096-QAM)		 30 m (98 ft) 120 m (390 ft)[F]
160
(80+80)		 최대 11,500[E]
240
(160+80)		 최대 14,282[E]
320
(160+160)		 최대 23,059[E]
UHR 802.11bn
(와이파이 8)		 2028년 5월
(예상)		 2.4, 5, 6 320 최대
23,059
8 멀티링크
MU-MIMO OFDM
(4096-QAM)		 ? ?
WUR[G] 802.11ba 2021년 10월 2.4, 5 4, 20 0.0625, 0.25
(62.5 kbit/s, 250 kbit/s)		 빈칸 OOK (멀티캐리어 OOK) ? ?
mmWave
(와이기그)		 DMG[27] 802.11ad 2012년 12월 60 2,160
(2.16 GHz)		 최대 8,085[28]
(8 Gbit/s)		 빈칸 OFDM,[A] 싱글 캐리어, 저전력 싱글 캐리어[A] 3.3 m (11 ft)[29] ?
802.11aj 2018년 4월 60[H] 1,080[30] 최대 3,754
(3.75 Gbit/s)		 빈칸 싱글 캐리어, 저전력 싱글 캐리어[A] ? ?
CMMG 802.11aj 2018년 4월 45[H] 540,
1,080		 최대 15,015[31]
(15 Gbit/s)		 4[32] OFDM, 싱글 캐리어 ? ?
EDMG[33] 802.11ay 2021년 7월 60 최대 8,640
(8.64 GHz)		 최대 303,336[34]
(303 Gbit/s)		 8 OFDM, 싱글 캐리어 10 m (33 ft) 100 m (328 ft)
1 GHz 미만 (IoT) TVHT[35] 802.11af 2014년 2월 0.054–
0.79		 6, 7, 8 최대 568.9[36] 4 MIMO-OFDM ? ?
S1G[35] 802.11ah 2017년 5월 0.7, 0.8,
0.9		 1–16 최대 8.67[37]
(@2 MHz)		 4 ? ?
광
(라이파이)		 LC
(VLC/OWC)		 802.11bb 2023년 11월 800–1000 nm 20 최대 9.6 Gbit/s 빈칸 O-OFDM ? ?
IR[A]
(IrDA)		 802.11-1997 1997년 6월 850–900 nm ? 1, 2 빈칸 PPM[A] ? ?
802.11 표준 통합판
  802.11-2007 (802.11ma) 2007년 3월 2.4, 5 최대 54 DSSS, OFDM
802.11-2012 (802.11mb) 2012년 3월 2.4, 5 최대 150[D] DSSS, OFDM
802.11-2016 (802.11mc) 2016년 12월 2.4, 5, 60 최대 866.7 또는 6,757[D] DSSS, OFDM
802.11-2020 (802.11md) 2020년 12월 2.4, 5, 60 최대 866.7 또는 6,757[D] DSSS, OFDM
802.11-2024 (802.11me) 2024년 9월 2.4, 5, 6, 60 최대 9,608 또는 303,336 DSSS, OFDM
  1. 1 2 3 4 5 6 7 이것은 더 이상 사용되지 않으며, 향후 표준 개정 시 지원이 제거될 수 있다
  2. ↑ 일본 규정용.
  3. 1 2 IEEE 802.11y-2008은 802.11a의 동작 범위를 허가된 3.7 GHz 대역으로 확장했다. 증가된 전력 제한으로 최대 5,000 m까지 도달이 가능하다. 2009년 기준, 미국 FCC에서만 면허가 부여되고 있다.
  4. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 짧은 보호 구간 기준이며, 표준 보호 구간은 약 10% 더 느리다. 속도는 거리, 장애물, 간섭에 따라 크게 달라진다.
  5. 1 2 3 4 5 6 7 8 단일 사용자 사례 전용으로, 기본 보호 구간인 0.8 마이크로초를 기준으로 한다. 802.11ax부터 OFDMA를 통한 다중 사용자 접속이 가능해짐에 따라 이 값은 감소할 수 있다. 또한, 이러한 이론적 수치는 링크 거리, 가시선(LoS) 여부, 간섭 및 환경의 다중 경로 요소에 따라 달라진다.
  6. 1 2 기본 보호 구간은 0.8 마이크로초이다. 그러나 802.11ax는 실내 환경에 비해 최대 전파 지연이 더 큰 실외 통신을 지원하기 위해 사용 가능한 최대 보호 구간을 3.2 마이크로초까지 확장했다.
  7. ↑ 웨이크업 라디오(WUR) 동작.
  8. 1 2 중국 규정용.

802.11-1997 (802.11 레거시)

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표준 IEEE 802.11의 원래 버전은 1997년에 발표되었고 1999년에 명확해졌으나 현재는 사용되지 않는다. 이는 1 또는 2 메가비트 매 초(Mbit/s)의 순 비트 전송률과 순방향 오류 정정 코드를 지정했다. 또한 세 가지 대체 물리 계층 기술을 지정했다. 1 Mbit/s로 작동하는 확산 적외선; 1 Mbit/s 또는 2 Mbit/s로 작동하는 주파수 도약 확산 스펙트럼; 그리고 1 Mbit/s 또는 2 Mbit/s로 작동하는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼이다. 후자 두 가지 무선 기술은 2.4 GHz ISM 무선 대역에서 마이크로파 전송을 사용했다. 일부 초기 WLAN 기술은 미국 900 MHz ISM 대역과 같은 더 낮은 주파수를 사용했다.

직접 시퀀스 확산 스펙트럼을 사용하는 레거시 802.11은 802.11b에 의해 빠르게 대체되고 대중화되었다.

802.11a (OFDM 파형)

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1999년에 발표된 802.11a는 원래 표준과 동일한 데이터 링크 계층 프로토콜 및 프레임 형식을 사용하지만, 직교 주파수 분할 다중 방식(OFDM) 기반의 에어 인터페이스(물리 계층)가 추가되었다.

이 표준은 5 GHz 대역에서 작동하며 최대 순 데이터 속도는 54 Mbit/s이고 오류 정정 코드를 포함하며, 실질적으로 달성 가능한 순 처리량은 20 Mbit/s 중반대이다.[38] 이 표준은 전 세계적으로 널리 구현되었으며, 특히 기업 작업 공간 내에서 그렇다.

2.4 GHz 대역은 혼잡할 정도로 많이 사용되므로, 비교적 사용되지 않는 5 GHz 대역을 사용하는 것은 802.11a에 상당한 이점을 제공한다. 그러나 이 높은 중심 주파수는 단점도 가져온다. 802.11a의 유효한 전체 범위는 802.11b/g보다 짧다. 이론적으로 802.11a 신호는 파장이 짧아 경로상의 벽이나 기타 단단한 물체에 더 쉽게 흡수되므로 802.11b만큼 멀리 통과할 수 없다. 실제로 802.11b는 낮은 속도에서 일반적으로 더 높은 범위를 가진다(802.11b는 낮은 신호 강도에서 속도를 5.5 Mbit/s 또는 심지어 1 Mbit/s로 줄인다). 802.11a 역시 간섭으로 인해 어려움을 겪지만,[39] 국지적으로는 간섭을 일으키는 신호가 적을 수 있어 간섭이 줄어들고 처리량이 더 좋아질 수 있다.

802.11b

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802.11b 표준은 최대 원시 데이터 속도가 11 Mbit/s(초당 메가비트)이며 원래 표준에 정의된 것과 동일한 매체 접근 방식을 사용한다. 802.11b는 원래 표준에 정의된 변조 기술의 직접적인 확장판이기 때문에 802.11b 제품은 2000년 초에 시장에 나타났다. 802.11b의 처리량은 (원래 표준과 비교하여) 크게 증가했으며, 동시에 상당한 가격 하락이 이루어지면서 802.11b가 확고한 무선 LAN 기술로 빠르게 수용되었다.

802.11b를 사용하는 장치는 2.4 GHz 대역에서 작동하는 다른 제품들로부터 간섭을 경험한다. 2.4 GHz 범위에서 작동하는 장치로는 전자레인지, 블루투스 장치, 베이비 모니터, 코드리스 전화, 일부 아마추어 무선 장비 등이 있다. 이 ISM 대역에서 비면허 의도적 방사체로서, 그들은 이 대역의 1차 또는 2차 할당(사용자), 예를 들어 아마추어 무선과의 간섭을 일으켜서는 안 되며 간섭을 감수해야 한다.

IEEE 802.11be-2024 개정안은 2024년 9월 26일 IEEE SA 표준 위원회에서 승인되어 2025년 7월 22일 발표되었다.[40] 이는 MAC 및 PHY 계층을 모두 수정하며, 1~7.250 GHz 대역에서 30 Gbit/s MAC-SAP 처리량을 제공하는 적어도 하나의 운영 모드를 목표로 하면서 2.4, 5, 6 GHz 대역에서 기존 802.11 장치와의 공존을 유지한다.[40]

802.11g

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2003년 6월, 세 번째 변조 표준인 802.11g가 비준되었다. 이는 (802.11b처럼) 2.4 GHz 대역에서 작동하지만, 802.11a와 동일한 OFDM 기반 전송 방식을 사용한다. 순방향 오류 정정 코드를 제외하고 최대 물리 계층 비트 속도 54 Mbit/s, 또는 평균 처리량 약 22 Mbit/s로 작동한다.[41] 802.11g 하드웨어는 802.11b 하드웨어와 완전히 하위 호환되며, 따라서 802.11a와 비교했을 때 처리량을 ~21% 감소시키는 레거시 문제에 직면해 있다.[42]

당시 제안된 802.11g 표준은 더 높은 데이터 속도와 제조 비용 절감에 대한 열망으로 인해 비준 훨씬 전인 2003년 1월부터 시장에서 빠르게 채택되었다.[43] 2003년 여름 무렵, 대부분의 듀얼 밴드 802.11a/b 제품은 듀얼 밴드/트라이 모드가 되어 단일 모바일 어댑터 카드 또는 액세스 포인트에서 a 및 b/g를 지원하게 되었다. b와 g가 원활하게 함께 작동하도록 하는 세부 사항은 기술적 프로세스의 많은 부분을 차지했다. 그러나 802.11g 네트워크에서 802.11b 참가자의 활동은 전체 802.11g 네트워크의 데이터 속도를 감소시킨다.

802.11b와 마찬가지로 802.11g 장치도 무선 키보드와 같이 2.4 GHz 대역에서 작동하는 다른 제품들로부터 간섭을 받는다.

802.11-2007

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2003년, 태스크 그룹 TGma는 802.11 표준의 1999년 버전에 대한 많은 개정판을 "롤업(roll up)"하도록 승인받았다. REVma 또는 802.11ma라 불리는 이 그룹은 8개의 개정판(802.11a, b, d, e, g, h, i, j)을 기본 표준과 병합하여 단일 문서를 만들었다. 2007년 3월 8일 승인되면서 802.11REVma는 당시의 최신 기본 표준인 IEEE 802.11-2007로 개명되었다.[44]

802.11n

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802.11n은 이전 802.11 표준을 개선한 개정판으로, 첫 번째 인증 초안은 2006년에 발표되었다. 802.11n 표준은 와이파이 얼라이언스에 의해 소급하여 와이파이 4로 명명되었다.[45][46] 이 표준은 MIMO 안테나 지원을 추가했다. 802.11n은 2.4 GHz 및 5 GHz 대역 모두에서 작동한다. 5 GHz 대역 지원은 선택 사항이다. 순 데이터 속도는 54 Mbit/s에서 600 Mbit/s까지 다양하다. IEEE는 이 개정판을 승인했으며, 2009년 10월에 발표되었다.[47][48]

최종 비준 이전에 기업들은 이미 802.11n 제안서의 2007년 초안을 준수하는 제품에 대한 와이파이 얼라이언스 인증을 기반으로 802.11n 네트워크로 마이그레이션하고 있었다. 초기 인텔 와이파이 카드는 최종 표준과 호환되지 않았다. 많은 경쟁 액세스 포인트와 카드 또한 5 GHz를 전혀 지원하지 않았다.

802.11-2012

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2007년 5월, 태스크 그룹 TGmb는 802.11 표준의 2007년 버전에 대한 많은 개정판을 "롤업(roll up)"하도록 승인받았다.[49] REVmb 또는 802.11mb라 불리는 이 그룹은 10개의 개정판(802.11k, r, y, n, w, p, z, v, u, s)을 2007년 기본 표준과 병합하여 단일 문서를 만들었다. 또한 많은 조항의 순서를 바꾸는 등 정리 작업이 대대적으로 수행되었다.[50] 2012년 3월 29일 발표된 새로운 표준은 IEEE 802.11-2012로 불렸다.

802.11ac

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IEEE 802.11ac-2013은 2013년 12월에 발표된 IEEE 802.11 개정안으로, 802.11n을 기반으로 구축되었다.[51] 802.11ac 표준은 와이파이 얼라이언스에 의해 소급하여 와이파이 5로 명명되었다.[45][46] 802.11n과 비교했을 때의 변경 사항으로는 5 GHz 대역에서 더 넓은 채널(40 MHz 대비 80 또는 160 MHz), 더 많은 공간 스트림(4개 대비 최대 8개), 고차 변조(64-QAM 대비 최대 256-QAM), 그리고 MU-MIMO의 추가가 있다. 와이파이 얼라이언스는 ac 무선 제품 도입을 "Wave 1"과 "Wave 2"라는 두 단계("파장")로 분리했다.[52][53] 2013년 중반부터 얼라이언스는 IEEE 802.11ac Draft 3.0(IEEE 표준은 그해 말까지 확정되지 않음)을 기반으로 제조업체에서 출시한 Wave 1 802.11ac 제품 인증을 시작했다.[54] 2016년 와이파이 얼라이언스는 Wave 1 제품보다 더 높은 대역폭과 용량을 제공하기 위해 Wave 2 인증을 도입했다. Wave 2 제품에는 MU-MIMO, 160 MHz 채널 폭 지원, 더 많은 5 GHz 채널 지원, 4개의 공간 스트림(4개의 안테나 포함; Wave 1 및 802.11n의 3개, IEEE 802.11ax 사양의 8개와 비교)과 같은 추가 기능이 포함된다.[55][56]

802.11ad

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IEEE 802.11ad는 60 GHz 밀리미터파 스펙트럼에서 작동하도록 802.11 네트워크를 위한 새로운 물리 계층을 정의하는 개정안이다. 이 주파수 대역은 와이파이 네트워크가 작동하는 2.4 GHz 및 5 GHz 대역과는 상당히 다른 전파 특성을 가진다. IEEE 802.11ad 표준을 구현하는 제품은 와이파이 얼라이언스에서 개발한 인증 프로그램을 통해 와이기그 브랜드 이름으로 판매된다.[57] 802.11ad의 최대 전송 속도는 7 Gbit/s이다.[58]

와이기그 표준은 2009년에 발표되었고, IEEE 802.11ad는 2012년 12월에 비준 및 발표되었다.

IEEE 802.11ad는 매우 높은 데이터 속도(약 8 Gbit/s)와 단거리 통신(약 1~10미터)을 위해 사용된다.[59]

TP-Link는 2016년 1월 세계 최초의 802.11ad 라우터를 발표했다.[60]

802.11af

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"화이트-파이(White-Fi)" 및 "슈퍼 와이파이"로도 불리는 IEEE 802.11af는[61] 2014년 2월에 승인된 개정안으로, 54~790 MHz 사이의 VHF 및 UHF 대역의 TV 화이트스페이스 스펙트럼에서 WLAN 운영을 허용한다.[62][63] 이 표준은 인지 무선 기술을 사용하여 사용하지 않는 TV 채널을 통해 전송하며, 아날로그 TV, 디지털 TV, 무선 마이크와 같은 1차 사용자에 대한 간섭을 제한하기 위한 조치를 취한다.[63] 액세스 포인트와 스테이션은 GPS와 같은 위성 측위 시스템을 사용하여 위치를 파악하고, 인터넷을 통해 지역 규제 기관이 제공하는 지리적 위치 데이터베이스(GDB)에 쿼리하여 특정 시간과 위치에서 어떤 주파수 채널을 사용할 수 있는지 확인한다.[63] 물리 계층은 OFDM을 사용하며 802.11ac를 기반으로 한다.[64] 벽돌이나 콘크리트와 같은 재료에 의한 감쇠뿐만 아니라 전파 경로 손실은 2.4 GHz 및 5 GHz 대역보다 UHF 및 VHF 대역에서 낮으며, 이는 가능한 범위를 증가시킨다.[63] 주파수 채널은 규제 도메인에 따라 6~8 MHz 폭이다.[63] 최대 4개의 채널을 하나 또는 두 개의 인접 블록으로 결합할 수 있다.[63] MIMO 운영은 공간-시간 블록 코드(STBC) 또는 다중 사용자(MU) 운영을 위해 최대 4개의 스트림으로 가능하다.[63] 공간 스트림당 달성 가능한 데이터 속도는 6 및 7 MHz 채널의 경우 26.7 Mbit/s, 8 MHz 채널의 경우 35.6 Mbit/s이다.[36] 4개의 공간 스트림과 4개의 결합된 채널을 사용하면, 6 및 7 MHz 채널의 최대 데이터 속도는 426.7 Mbit/s, 8 MHz 채널의 경우 568.9 Mbit/s이다.[36]

802.11-2016

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IEEE 802.11 REVmc로 알려진 IEEE 802.11-2016은[65] IEEE 802.11-2012를 기반으로 5개의 개정판(11ae, 11aa, 11ad, 11ac, 11af)을 통합한 개정판이다. 또한 기존 MAC 및 PHY 기능이 향상되었으며, 구식 기능은 제거되거나 제거 대상으로 표시되었다. 일부 조항과 부록은 번호가 다시 매겨졌다.[66]

802.11ah

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2017년에 발표된 IEEE 802.11ah는[67] 1 GHz 미만 면허 면제 대역에서 작동하는 WLAN 시스템을 정의한다. 저주파 스펙트럼의 유리한 전파 특성으로 인해 802.11ah는 2.4 GHz 및 5 GHz 대역에서 작동하는 기존 802.11 WLAN보다 향상된 전송 범위를 제공할 수 있다. 802.11ah는 대규모 센서 네트워크,[68] 확장 범위 핫스팟, 셀룰러 WAN 캐리어 트래픽 오프로딩을 위한 실외 와이파이 등 다양한 목적에 사용할 수 있으며, 사용 가능한 대역폭은 비교적 좁다. 이 프로토콜은 훨씬 더 넓은 범위에서 저전력 블루투스와 경쟁할 수 있는 소비 전력을 의도한다.[69]

802.11ai

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IEEE 802.11ai는 더 빠른 초기 링크 설정 시간을 위한 새로운 메커니즘을 추가한 802.11 표준 개정안이다.[70]

802.11aj

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IEEE 802.11aj는 세계 일부 지역(특히 중국)에서 사용할 수 있는 45 GHz 비면허 스펙트럼에서 사용하기 위한 802.11ad의 파생형이며, 60 GHz 대역에서 사용하기 위한 추가 기능도 제공한다.[70]

대안으로 중국 밀리미터파(CMMW)라고도 알려져 있다.[71]

802.11aq

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IEEE 802.11aq는 서비스의 사전 연관 발견을 가능하게 하는 802.11 표준 개정안이다. 이는 장치 발견을 가능하게 했던 802.11u의 일부 메커니즘을 확장하여 장치에서 실행되거나 네트워크에서 제공하는 서비스를 더 발견할 수 있도록 한다.[70]

802.11-2020

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IEEE 802.11 REVmd로 알려진 IEEE 802.11-2020은[72] IEEE 802.11-2016을 기반으로 5개의 개정판(11ai, 11ah, 11aj, 11ak, 11aq)을 통합한 개정판이다. 또한 기존 MAC 및 PHY 기능이 향상되었으며 구식 기능은 제거되거나 제거 대상으로 표시되었다. 일부 조항과 부록이 추가되었다.[73]

802.11ax

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IEEE 802.11ax는 802.11ac의 후속 모델로, 와이파이 얼라이언스에 의해 와이파이 6(2.4 GHz 및 5 GHz)[74]와 와이파이 6E(6 GHz)[75]로 마케팅된다. 또한 밀집된 환경의 와이파이 6 클라이언트에 대한 전반적인 개선을 위해 고효율 와이파이라고도 불린다.[76] 개별 클라이언트의 경우, 이전 모델(802.11ac) 대비 데이터 속도(PHY 속도)의 최대 향상은 39%[b]에 불과하다(비교를 위해, 이전 세대의 경우 이 향상폭은 거의 500%[c][i]였다).[d] 그러나 이 비교적 작은 39% 수치에도 불구하고, 목표는 802.11ac 면적당 처리량[e]의 4배를 제공하는 것이었다(따라서 고효율). 이 목표의 동기는 기업 사무실, 쇼핑몰, 밀집된 주거용 아파트와 같은 밀집된 환경에서의 WLAN 배치였다.[76] 이는 기본적으로 주파수 도메인에서의 다중화(802.11ac의 공간 다중화와는 반대)인 OFDMA라는 기술을 통해 달성된다. 이는 와이파이에 적용된 셀룰러 기술과 같다.[76]: qt 

IEEE 802.11ax‑2021 표준은 2021년 2월 9일에 승인되었다.[79][80]

802.11ay

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IEEE 802.11ay는 EDMG(Enhanced Directional MultiGigabit PHY)라고도 불리는 개발 중인 표준이다. 60 GHz 밀리미터파 스펙트럼에서 작동하도록 802.11 네트워크를 위한 새로운 물리 계층을 정의하는 개정안이다. 이는 기존 11ad의 확장판으로, 처리량, 범위, 사용 사례를 확장하는 것을 목표로 한다. 주요 사용 사례로는 대기 중 산소 흡수와 벽을 통과하지 못하는 특성으로 인한 실내 운영 및 단거리 통신이 포함된다. 802.11ay의 최대 전송 속도는 40 Gbit/s이다.[81] 주요 확장 기능으로는 채널 본딩(2, 3, 4), MIMO(최대 4개 스트림), 더 높은 변조 방식이 포함된다. 예상 범위는 300~500m이다.[82]

802.11ba

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IEEE 802.11ba Wake-up Radio(WUR) 운영은 대기 시간을 늘리지 않고 데이터 수신을 위한 에너지 효율적인 운영을 가능하게 하는 IEEE 802.11 표준 개정안이다.[83] WUR 패킷을 수신하기 위한 목표 활성 전력 소비는 1밀리와트 미만이며 62.5 kbit/s 및 250 kbit/s의 데이터 속도를 지원한다. WUR PHY는 극도로 낮은 전력 소비를 달성하기 위해 MC-OOK(멀티캐리어 OOK)를 사용한다.[84]

802.11bb

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IEEE 802.11bb는 통신을 위해 적외선을 사용하는 IEEE 802.11 프로토콜 세트의 네트워킹 프로토콜 표준이다.[85]

802.11be

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IEEE 802.11be Extremely High Throughput(EHT)는 802.11 IEEE 표준의 차기 개정안이며,[86] 와이파이 7로 지정되어 있다.[87][88] 이는 802.11ax를 기반으로 하며, 2.4 GHz, 5 GHz 및 6 GHz 주파수 대역에서 정지 및 보행 속도로 실내 및 실외 WLAN 운영에 중점을 둔다.

달성 가능한 처리량에 대한 일반적인 오해

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802.11g를 사용한 2.4 GHz 대역에서의 와이파이 애플리케이션별(UDP) 성능 엔벨로프의 그래픽 표현. 1 Mbps = 1 Mbit/s.

802.11의 모든 변형에서 최대 달성 가능 처리량은 이상적인 조건에서의 측정치 또는 2계층 데이터 속도를 기준으로 주어진다. 그러나 이는 두 엔드포인트 간에 데이터가 전송되는 일반적인 배포에는 적용되지 않는데, 일반적으로 한 엔드포인트는 유선 인프라에 연결되고 다른 엔드포인트는 무선 링크를 통해 인프라에 연결되기 때문이다.

40 MHz 채널을 사용한 802.11n 기반 2.4 GHz 대역에서의 와이파이 애플리케이션별(UDP) 성능 엔벨로프의 그래픽 표현

이는 일반적으로 데이터 프레임이 802.11(WLAN) 매체를 통과하고 802.3(이더넷)으로 변환되거나 그 반대의 경우를 의미한다. 이 두 매체의 프레임(헤더) 길이 차이 때문에 애플리케이션의 패킷 크기가 데이터 전송 속도를 결정한다. 즉, 작은 패킷(예: VoIP)을 사용하는 애플리케이션은 오버헤드가 높은 트래픽(즉, 낮은 굿풋)을 생성한다. 전체 애플리케이션 데이터 속도에 기여하는 다른 요인은 애플리케이션이 패킷을 전송하는 속도(즉, 데이터 속도)와 통신 장치의 구성된 출력 전력 및 거리에 의해 결정되는 무선 신호 수신 에너지이다.[89][90]

동일한 참조가 UDP 처리량 측정을 보여주는 첨부된 그래프에도 적용된다. 각각은 25회 측정의 평균(UDP) 처리량을 나타낸다(작은 변동으로 인해 오차 막대가 거의 보이지 않음에 유의). 각각은 특정 패킷 크기(작음 또는 큼)와 특정 데이터 속도(10 kbit/s – 100 Mbit/s)를 가진다. 공통 애플리케이션의 트래픽 프로필에 대한 마커도 포함되어 있다. 이러한 수치는 패킷 오류가 없다고 가정하며, 발생할 경우 전송 속도가 더 낮아진다.

채널 및 주파수

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802.11b, 802.11g, 802.11n-2.4는 ISM 대역 중 하나인 2.400–2.500 GHz 스펙트럼을 활용한다. 802.11a, 802.11n, 802.11ac는 더 엄격하게 규제되는 4.915–5.825 GHz 대역을 사용한다. 이들은 대부분의 판매 자료에서 "2.4 GHz 및 5 GHz 대역"으로 지칭된다. 각 스펙트럼은 라디오 및 TV 방송 대역이 세분화되는 방식과 유사하게 중심 주파수와 대역폭을 가진 채널로 세분화된다.

2.4 GHz 대역은 5 MHz 간격으로 14개의 채널로 나뉘며, 2.412 GHz에 중심을 둔 1번 채널부터 시작한다. 후반부 채널들은 일부 규제 도메인에서 추가적인 제한을 받거나 사용이 불가능하다.

2.4 GHz 대역의 와이파이 채널 그래픽 표현

5.725–5.875 GHz 스펙트럼의 채널 번호 매기기는 국가 간 규제 차이로 인해 덜 직관적이다. 이들은 WLAN 채널 목록에서 더 자세히 논의된다.

2.4 GHz 대역 내 채널 간격

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채널 중심 주파수를 지정하는 것 외에도 802.11은 (조항 17에서) 각 채널의 허용 전력 분산을 정의하는 스펙트럼 마스크를 지정한다. 마스크는 신호가 채널이 효과적으로 22 MHz 폭이 되는 지점인 중심 주파수에서 ±11 MHz 떨어진 지점에서 피크 진폭으로부터 최소 20 dB 감쇠될 것을 요구한다. 한 가지 결과는 스테이션이 중첩 없이 4번째 또는 5번째 채널만 사용할 수 있다는 것이다.

채널 가용성은 국가에 의해 규제되며, 각 국가가 다양한 서비스에 주파수 할당을 수행하는 방식에 따라 부분적으로 제약을 받는다. 극단적인 경우, 일본은 802.11b에 대해 14개 채널 모두, 802.11g/n-2.4에 대해 1~13 채널 사용을 허용한다. 스페인과 같은 다른 국가들은 처음에 10번과 11번 채널만 허용했고, 프랑스는 10, 11, 12, 13번만 허용했으나 유럽은 현재 1번에서 13번 채널을 허용한다.[91][92] 북미와 일부 중앙 및 남미 국가들은 1번부터 11번까지만 허용한다.

2.4 GHz 대역에서 802.11g 채널 1~14에 대한 스펙트럼 마스크

스펙트럼 마스크는 중심 주파수에서 ±11 MHz까지의 전력 출력 제한을 -50 dBr로 감쇠하도록 정의하기 때문에, 채널 에너지가 이 한계 밖으로 확장되지 않는다고 가정하는 경우가 많다. 채널 간 분리를 고려할 때 모든 채널의 중첩 신호가 다른 채널의 송신기를 간섭하지 않도록 충분히 감쇠되어야 한다고 말하는 것이 더 정확하다. 근접-원격 문제로 인해 송신기는 피해 수신기와 가까운 경우(1미터 이내) 또는 허용된 전력 레벨 이상으로 작동하는 경우에만 "비중첩" 채널의 수신기에 영향을(민감도 저하) 미칠 수 있다. 반대로, 중첩 채널의 충분히 먼 송신기는 중요하거나 유의미한 영향이 거의 없을 수 있다.

송신 장치 간에 필요한 채널 분리량에 대해 혼동이 종종 발생한다. 802.11b는 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DSSS) 변조를 기반으로 했고 22 MHz의 채널 대역폭을 활용하여 3개의 "비중첩" 채널(1, 6, 11)을 제공했다. 802.11g는 OFDM 변조를 기반으로 했고 20 MHz의 채널 대역폭을 활용했다. 이는 때때로 802.11g 하에서 4개의 "비중첩" 채널(1, 5, 9, 13)이 존재한다는 믿음으로 이어진다. 그러나 IEEE Std 802.11 (2012)의 작동 채널 번호 매기기 17.4.6.3 절에 따르면 "다중 셀 네트워크 토폴로지에서, 서로 다른 채널을 사용하는 중첩 및 인접 셀은 중심 주파수 사이의 거리가 최소 25 MHz인 경우 간섭 없이 동시에 작동할 수 있다"라고 명시되어 있으므로 이는 사실이 아니다.[93] 그리고 18.3.9.3 절과 그림 18-13을 참고한다.

이것이 채널의 기술적 중첩 때문에 중첩 채널을 사용하지 말 것을 권장한다는 의미는 아니다. 1, 5, 9, 13 채널을 사용하는 구성(유럽에서는 허용되지만 북미에서는 그렇지 않음)에서 나타나는 채널 간 간섭의 양은 3채널 구성과 거의 다르지 않으면서 전체 채널 하나를 더 추가한 것이다.[94][95]

2.4 GHz ISM 대역의 802.11 비중첩 채널

그러나 더 좁은 간격(예: 북미의 1, 4, 7, 11)을 가진 채널 간의 중첩은 특히 사용자가 AP 셀 경계 근처에서 전송할 때 신호 품질과 처리량의 허용할 수 없는 저하를 야기할 수 있다.[96]

규제 도메인 및 법적 규정 준수

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IEEE는 법적 규제 영역을 지칭하기 위해 regdomain이라는 문구를 사용한다. 국가마다 허용 가능한 송신기 출력, 채널 점유 시간 및 가용한 서로 다른 채널 수준을 다르게 정의한다.[97] 도메인 코드는 미국, 캐나다, ETSI(유럽), 스페인, 프랑스, 일본 및 중국에 대해 지정된다.

대부분의 와이파이 인증 장치는 기본적으로 regdomain 0으로 설정되는데, 이는 최소 공통 분모 설정을 의미한다. 즉, 장치는 어떤 국가에서도 허용된 전력 이상으로 송신하지 않으며, 어떤 국가에서도 허용되지 않는 주파수를 사용하지 않는다.

regdomain 설정은 종종 변경하기 어렵거나 불가능하게 만들어져 있어 최종 사용자가 미국 연방 통신 위원회와 같은 지역 규제 기관과 충돌하지 않도록 한다.

2계층 – 데이터그램

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데이터그램을 프레임이라고 한다. 현재 802.11 표준은 데이터 전송과 무선 링크 관리 및 제어에 사용되는 프레임 유형을 지정한다.

프레임은 매우 구체적이고 표준화된 섹션으로 나뉜다. 각 프레임은 MAC 헤더, 페이로드, 프레임 체크 시퀀스(FCS)로 구성된다. 일부 프레임은 페이로드가 없다.

필드 프레임
제어		 지속 시간,
id.		 주소
1		 주소
2		 주소
3		 시퀀스
제어		 주소
4		 QoS
제어		 HT
제어		 프레임
바디		 프레임 체크
시퀀스
길이 (바이트) 2 2 6 6 6 0, 또는 2 6 0, 또는 2 0, 또는 4 가변 4

MAC 헤더의 처음 두 바이트는 프레임의 형식과 기능을 지정하는 프레임 제어 필드를 형성한다. 이 프레임 제어 필드는 다음 하위 필드로 세분화된다.

  • 프로토콜 버전: 프로토콜 버전을 나타내는 2비트. 현재 사용되는 프로토콜 버전은 0이다. 다른 값은 향후 사용을 위해 예약되어 있다.
  • 유형: WLAN 프레임 유형을 식별하는 2비트. 제어, 데이터, 관리는 IEEE 802.11에 정의된 다양한 프레임 유형이다.
  • 서브타입: 프레임 간의 추가 구분을 제공하는 4비트. 유형과 서브타입은 프레임을 정확히 식별하기 위해 함께 사용된다.
  • ToDS 및 FromDS: 각각 1비트 크기이다. 데이터 프레임이 분산 시스템으로 향하는지, 아니면 분산 시스템에서 나오는지를 나타낸다. 제어 및 관리 프레임은 이 값을 0으로 설정한다. 모든 데이터 프레임은 이 비트 중 하나가 설정되어 있다.
    • ToDS = 0 및 FromDS = 0
    • ToDS = 0 및 FromDS = 1
      • 스테이션에서 전송되어 분산 시스템을 통해 액세스 포인트로 직접 향하는 프레임.
    • ToDS = 1 및 FromDS = 0
      • 분산 시스템에서 스테이션으로 나가는 프레임.
    • ToDS = 1 및 FromDS = 1
      • DATA 프레임 내의 4개 MAC 주소를 모두 사용하는 유일한 프레임 종류.
      • 주소 1: 분산 시스템에서 나가는 액세스 포인트 주소.
      • 주소 2: 분산 시스템으로의 액세스 포인트 입구(소스 스테이션이 연결된 AP).
      • 주소 3: 최종 스테이션 주소.
      • 주소 4: 소스 스테이션의 주소.[98][99]
  • 더 많은 프래그먼트: 패킷이 전송을 위해 여러 프레임으로 나뉠 때 더 많은 프래그먼트 비트가 설정된다. 패킷의 마지막 프레임을 제외한 모든 프레임에는 이 비트가 설정된다.
  • 재시도: 때때로 프레임은 재전송이 필요하며, 이를 위해 프레임이 다시 전송될 때 1로 설정되는 재시도 비트가 있다. 이는 중복 프레임을 제거하는 데 도움이 된다.
  • 전원 관리: 이 비트는 프레임 교환 완료 후 발신자의 전원 관리 상태를 나타낸다. 액세스 포인트는 연결을 관리해야 하므로 전원 절약 비트를 절대 설정하지 않는다.
  • 더 많은 데이터: 더 많은 데이터 비트는 분산 시스템에서 수신된 프레임을 버퍼링하는 데 사용된다. 액세스 포인트는 전원 절약 모드인 스테이션을 지원하기 위해 이 비트를 사용한다. 이는 최소 하나 이상의 프레임이 사용 가능함을 나타내며 연결된 모든 스테이션을 대상으로 한다.
  • 보호된 프레임: 프레임 바디가 유선 동등 프라이버시(WEP), 와이파이 보호 접속(WPA) 또는 와이파이 보호 접속 II(WPA2)와 같은 보호 메커니즘에 의해 암호화된 경우 보호된 프레임 비트가 1로 설정된다.
  • 순서: 이 비트는 "엄격한 순서" 전달 방법이 사용될 때만 설정된다. 프레임과 프래그먼트는 성능 저하를 유발하기 때문에 항상 순서대로 전송되지는 않는다.

다음 두 바이트는 지속 시간 ID 필드를 위해 예약되어 있으며, 필드의 전송이 얼마나 걸릴지 나타내어 다른 장치가 채널이 언제 다시 사용 가능해질지 알 수 있게 한다. 이 필드는 지속 시간, 경쟁 없는 기간(CFP), 어소시에이션 ID(AID)의 세 가지 형식 중 하나를 취할 수 있다.

802.11 프레임은 최대 4개의 주소 필드를 가질 수 있다. 각 필드는 MAC 주소를 전달할 수 있다. 주소 1은 수신기, 주소 2는 송신기, 주소 3은 수신기가 필터링 목적으로 사용한다. 주소 4는 확장 서비스 세트의 액세스 포인트 간 또는 메쉬 네트워크의 중간 노드 간에 전송되는 데이터 프레임에만 존재한다.

헤더의 나머지 필드는 다음과 같다.

  • 시퀀스 제어 필드는 메시지 순서를 식별하고 중복 프레임을 제거하는 데 사용되는 2바이트 섹션이다. 처음 4비트는 프래그먼트 번호에 사용되고, 마지막 12비트는 시퀀스 번호이다.
  • 선택 사항인 2바이트 QoS 제어 필드는 QoS 데이터 프레임에 존재하며, 802.11e와 함께 추가되었다.

페이로드 또는 프레임 바디 필드는 0에서 2304바이트까지 크기가 가변적이며 보안 캡슐화로 인한 오버헤드가 더해질 수 있고, 더 높은 계층의 정보를 포함한다.

프레임 체크 시퀀스(FCS)는 표준 802.11 프레임의 마지막 4바이트이다. 흔히 순환 중복 검사(CRC)라고 불리는 이 필드는 검색된 프레임의 무결성 검사를 가능하게 한다. 프레임이 전송되려 할 때 FCS가 계산되어 추가된다. 스테이션이 프레임을 수신하면 프레임의 FCS를 계산하여 수신된 FCS와 비교할 수 있다. 일치하면 전송 중에 프레임이 왜곡되지 않았다고 가정한다.[100]

관리 프레임

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관리 프레임은 항상 인증되는 것은 아니며, 통신의 유지 관리나 중단을 허용한다. 몇 가지 일반적인 802.11 서브타입은 다음과 같다.

  • 인증 프레임: 802.11 인증은 무선 네트워크 인터페이스 컨트롤러(WNIC)가 액세스 포인트에 자신의 신원이 포함된 인증 프레임을 보내면서 시작된다.
    • 개방형 시스템 인증이 사용될 때 WNIC는 단일 인증 프레임만 보내고, 액세스 포인트는 수락 또는 거절을 나타내는 자체 인증 프레임을 응답한다.
    • 공유 키 인증이 사용될 때 WNIC는 초기 인증 요청을 보내고, 액세스 포인트는 챌린지 텍스트가 포함된 인증 프레임을 응답한다. WNIC는 챌린지 텍스트의 암호화된 버전이 포함된 인증 프레임을 액세스 포인트에 보낸다. 액세스 포인트는 자체 키로 텍스트를 복호화하여 텍스트가 올바른 키로 암호화되었는지 확인한다. 이 프로세스의 결과가 WNIC의 인증 상태를 결정한다.
  • 어소시에이션 요청 프레임: 스테이션에서 전송되며 액세스 포인트가 자원을 할당하고 동기화할 수 있게 한다. 프레임은 지원되는 데이터 속도와 스테이션이 연결하려는 네트워크의 SSID를 포함하여 WNIC에 대한 정보를 전달한다. 요청이 수락되면 액세스 포인트는 메모리를 예약하고 WNIC에 대한 어소시에이션 ID를 설정한다.
  • 어소시에이션 응답 프레임: 액세스 포인트에서 스테이션으로 전송되며 어소시에이션 요청에 대한 수락 또는 거절이 포함된다. 수락인 경우 프레임에는 어소시에이션 ID 및 지원되는 데이터 속도와 같은 정보가 포함된다.
  • 비컨 프레임: 액세스 포인트에서 주기적으로 전송되어 존재를 알리고 범위 내의 WNIC에 SSID 및 기타 매개변수를 제공한다.
  • 인증 해제 프레임: 다른 스테이션과의 연결을 종료하려는 스테이션에서 전송된다.
  • 연결 해제 프레임: 연결을 종료하려는 스테이션에서 전송된다. 액세스 포인트가 메모리 할당을 포기하고 어소시에이션 테이블에서 WNIC를 제거할 수 있도록 하는 우아한 방법이다.
  • 프로브 요청 프레임: 다른 스테이션의 정보가 필요할 때 스테이션에서 전송된다.
  • 프로브 응답 프레임: 프로브 요청 프레임을 수신한 후 액세스 포인트에서 기능 정보, 지원되는 데이터 속도 등을 포함하여 전송된다.
  • 재어소시에이션 요청 프레임: WNIC는 현재 연결된 액세스 포인트 범위를 벗어나 더 강한 신호를 가진 다른 액세스 포인트를 찾을 때 재어소시에이션 요청을 보낸다. 새 액세스 포인트는 이전 액세스 포인트의 버퍼에 남아 있을 수 있는 모든 정보의 전달을 조정한다.
  • 재어소시에이션 응답 프레임: WNIC 재어소시에이션 요청 프레임에 대한 수락 또는 거절이 포함된 액세스 포인트의 응답이다. 프레임에는 어소시에이션 ID 및 지원되는 데이터 속도와 같이 연결에 필요한 정보가 포함된다.
  • 액션 프레임: 특정 작업을 제어하기 위해 관리 프레임을 확장한 것이다. 액션 범주 중 일부는 QoS, 블록 Ack, 공용, 무선 측정, 빠른 BSS 전환, 메쉬 피어링 관리 등이다. 이 프레임은 스테이션이 동료에게 특정 작업을 취해야 한다고 알려야 할 때 전송된다. 예를 들어, 스테이션은 ADDBA 요청 액션 프레임을 보내 다른 스테이션에 블록 확인을 설정하도록 할 수 있다. 그러면 다른 스테이션은 ADDBA 응답 액션 프레임으로 응답한다.

관리 프레임의 본문은 프레임 서브타입에 종속된 고정 필드와 일련의 정보 요소(IE)로 구성된다.

IE의 일반적인 구조는 다음과 같다.

필드 유형 길이 데이터
길이 1 1 1–252

제어 프레임

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제어 프레임은 스테이션 간의 데이터 프레임 교환을 촉진한다. 몇 가지 일반적인 802.11 제어 프레임은 다음과 같다.

  • 확인(ACK) 프레임: 데이터 프레임을 수신한 후, 수신 스테이션은 오류가 발견되지 않으면 송신 스테이션에 ACK 프레임을 보낸다. 송신 스테이션이 미리 정해진 시간 내에 ACK 프레임을 수신하지 못하면, 송신 스테이션은 프레임을 재전송한다.
  • RTS(Request to Send) 프레임: RTS 및 CTS 프레임은 숨겨진 스테이션이 있는 액세스 포인트에 대한 선택적 충돌 감소 방식을 제공한다. 스테이션은 데이터 프레임을 보내기 전에 필요한 양방향 핸드셰이크의 첫 번째 단계로 RTS 프레임을 보낸다.
  • CTS(Clear to Send) 프레임: 스테이션은 RTS 프레임에 CTS 프레임으로 응답한다. 이는 요청 스테이션이 데이터 프레임을 보낼 수 있도록 허가를 제공한다. CTS는 요청 스테이션이 전송하는 동안 다른 모든 스테이션이 전송을 보류하도록 시간 값을 포함하여 충돌 제어 관리를 제공한다.

데이터 프레임

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데이터 프레임은 본문 내에 웹 페이지, 파일 등의 패킷을 전달한다.[101]

대부분의 PHY의 경우 본문은 IEEE 802.2 헤더로 시작하며, 대상 서비스 접근점(DSAP)이 프로토콜을 지정하고, DSAP가 16진수 AA이면 그 뒤에 서브네트워크 접근 프로토콜(SNAP) 헤더가 오며 조직 고유 식별자(OUI) 및 프로토콜 ID(PID) 필드가 프로토콜을 지정한다. OUI가 모두 0이면 프로토콜 ID 필드는 이더타입 값이다.[102] 거의 모든 802.11 데이터 프레임은 802.2 및 SNAP 헤더를 사용하며, 대부분은 00:00:00의 OUI와 이더타입 값을 사용한다.

5.9 GHz PHY(802.11p)의 경우 본문은 이더타입 필드로 시작하며, 802.2 헤더는 없다.[73]: 2437 

인터넷의 TCP 혼잡 방지 알고리즘과 유사하게, 프레임 손실은 802.11 운영에 내재되어 있다. 올바른 전송 속도 또는 변조 및 코딩 방식을 선택하기 위해 속도 제어 알고리즘이 서로 다른 속도를 테스트할 수 있다. 액세스 포인트의 실제 패킷 손실률은 링크 조건에 따라 매우 다양하다. 프로덕션 액세스 포인트에서 경험하는 손실률에는 변동이 있으며, 10%에서 80% 사이이고 30%가 흔한 평균이다.[103] 링크 계층이 이러한 손실된 프레임을 복구해야 한다는 점을 인식하는 것이 중요하다. 발신자가 확인(ACK) 프레임을 수신하지 못하면 재전송된다.

표준 및 개정판

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IEEE 802.11 워킹 그룹 내에는[62] 다음과 같은 IEEE 표준 협회 표준 및 개정판이 존재한다.

  • IEEE 802.11-1997: 원래 WLAN 표준은 1 Mbit/s 및 2 Mbit/s, 2.4 GHz RF 및 적외선(IR) 표준(1997)이었으며, 아래 나열된 모든 표준은 권장 사례인 802.11F 및 802.11T를 제외하고 이 표준에 대한 개정판이다.
  • IEEE 802.11a: 54 Mbit/s, 5 GHz 표준(1999, 2001년 제품 출시)
  • IEEE 802.11b: 5.5 Mbit/s 및 11 Mbit/s, 2.4 GHz 표준(1999)
  • IEEE 802.11c: 브리지 운영 절차; IEEE 802.1D 표준에 포함됨(2001)
  • IEEE 802.11d: 국제(국가 간) 로밍 확장(2001)
  • IEEE 802.11e: 개선 사항: 패킷 버스팅을 포함한 QoS(2005)
  • IEEE 802.11F: 인터-액세스 포인트 프로토콜(2003) 2006년 2월 철회
  • IEEE 802.11g: 54 Mbit/s, 2.4 GHz 표준(b와 하위 호환)(2003)
  • IEEE 802.11h: 유럽 호환성을 위한 스펙트럼 관리 802.11a(5 GHz)(2004)
  • IEEE 802.11i: 보안 강화(2004)
  • IEEE 802.11j: 일본 확장(4.9-5.0 GHz)(2004)
  • IEEE 802.11-2007: a, b, d, e, g, h, i, j 개정판을 포함하는 새로운 표준 릴리스(2007년 7월)
  • IEEE 802.11k: 무선 자원 측정 개선(2008)
  • IEEE 802.11n: 2.4 및 5 GHz에서 고처리량 WLAN; 20 및 40 MHz 채널; 와이파이에 MIMO 도입(2009년 9월)
  • IEEE 802.11p: WAVE—차량 환경을 위한 무선 액세스(구급차 및 승용차 등)(2010년 7월)
  • IEEE 802.11r: 빠른 BSS 전환(FT)(2008)
  • IEEE 802.11s: 메쉬 네트워킹, 확장 서비스 세트(ESS)(2011년 7월)
  • IEEE 802.11T: 무선 성능 예측(WPP)—테스트 방법 및 메트릭 권장 사항 취소됨
  • IEEE 802.11u: 핫스팟 및 3자 클라이언트 인증 관련 개선 사항(예: 셀룰러 네트워크 오프로드)(2011년 2월)
  • IEEE 802.11v: 무선 네트워크 관리(2011년 2월)
  • IEEE 802.11w: 보호된 관리 프레임(2009년 9월)
  • IEEE 802.11y: 미국 내 3650–3700 MHz 운영(2008)
  • IEEE 802.11z: 직접 링크 설정(DLS) 확장(2010년 9월)
  • IEEE 802.11-2012: k, n, p, r, s, u, v, w, y, z 개정판을 포함하는 새로운 표준 릴리스(2012년 3월)
  • IEEE 802.11aa: 오디오 비디오 전송 스트림의 강력한 스트리밍(2012년 6월) - 스트림 예약 프로토콜 참고
  • IEEE 802.11ac-2013: 5 GHz에서 매우 높은 처리량 WLAN;[f] 더 넓은 채널(80 및 160 MHz); MU-MIMO(다운링크 전용)[104](2013년 12월)
  • IEEE 802.11ad: 60 GHz에서 매우 높은 처리량(2012년 12월) — 와이기그도 참고
  • IEEE 802.11ae: 관리 프레임의 우선순위 지정(2012년 3월)
  • IEEE 802.11af: TV 화이트스페이스(2014년 2월)
  • IEEE 802.11-2016: aa, ac, ad, ae, af 개정판을 포함하는 새로운 표준 릴리스(2016년 12월)
  • IEEE 802.11ah: 1 GHz 미만 면허 면제 운영(예: 센서 네트워크, 스마트 미터링)(2016년 12월)
  • IEEE 802.11ai: 빠른 초기 링크 설정(2016년 12월)
  • IEEE 802.11aj: 중국 밀리미터파(2018년 2월)
  • IEEE 802.11ak: 브리지 네트워크 내의 전송 링크(2018년 6월)
  • IEEE 802.11aq: 사전 어소시에이션 발견(2018년 7월)
  • IEEE 802.11-2020: ah, ai, aj, ak, aq 개정판을 포함하는 새로운 표준 릴리스(2020년 12월)
  • IEEE 802.11ax: 2.4, 5, 6 GHz에서 고효율 WLAN;[g] 와이파이에 OFDMA 도입[76](2021년 2월)
  • IEEE 802.11ay: 60 GHz 대역 내 및 주변의 초고처리량을 위한 개선 사항(2021년 3월)
  • IEEE 802.11az: 차세대 측위(2023년 3월)
  • IEEE 802.11ba: 웨이크업 라디오(2021년 3월)
  • IEEE 802.11bb: 라이트 통신(2023년 11월)
  • IEEE 802.11bc: 향상된 브로드캐스트 서비스(2024년 2월)
  • IEEE 802.11bd: 차세대 V2X를 위한 개선 사항(IEEE 802.11p도 참고)(2023년 3월)
  • IEEE 802.11-2024: ax, ay, az, ba, bb, bc, bd 개정판을 포함하는 새로운 표준 릴리스(2024년 9월)
  • IEEE 802.11be: 매우 높은 처리량(2024년 9월)
  • IEEE 802.11bf: WLAN 센싱(2025년 5월)
  • IEEE 802.11bh: 랜덤화 및 변경 가능한 MAC 주소(2024년 9월)
  • IEEE 802.11bk: 320 MHz 측위(2025년 6월)

진행 중

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  • IEEE 802.11bi: 데이터 개인정보 보호 강화
  • IEEE 802.11bn: 초고신뢰성
  • IEEE 802.11bp: 주변 전력 통신
  • IEEE 802.11mf: 802.11 누적 유지보수 변경 사항
  • IEEE 802.11bq: 통합 밀리미터파
  • IEEE 802.11br: 라이트 통신 강화
  • IEEE 802.11bt: 포스트 양자 암호화[105]

802.11F와 802.11T는 표준이라기보다는 권장 사례이며 그렇게 대문자로 표기된다.

802.11m은 표준 유지보수에 사용된다. 802.11ma는 802.11-2007, 802.11mb는 802.11-2012, 802.11mc는 802.11-2016, 802.11md는 802.11-2020, 802.11me는 802.11-2024를 위해 완료되었다.

표준 vs 개정판

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IEEE 표준의 다양한 변형을 언급할 때 "표준"과 "개정판"이라는 용어가 모두 사용된다.[106]

IEEE 표준 협회에 관한 한, 현재 표준은 하나뿐이며 IEEE 802.11 뒤에 발행 날짜가 붙어 표시된다. IEEE 802.11-2024가 현재 발행된 유일한 버전이며, 이전 릴리스를 대체한다. 표준은 개정판을 통해 업데이트된다. 개정판은 태스크 그룹(TG)에 의해 만들어진다. 태스크 그룹과 그들의 완성된 문서 모두 802.11 뒤에 하나 또는 두 개의 소문자가 붙어 표시된다(예: IEEE 802.11a 또는 802.11ax). 802.11 업데이트는 태스크 그룹 m의 책임이다. 새로운 버전을 만들기 위해 TGm은 이전 버전의 표준과 모든 발행된 개정판을 결합한다. TGm은 또한 발행된 문서에 대한 업계의 명확화와 해석을 제공한다. IEEE 802.11의 새 버전은 1999년, 2007년, 2012년, 2016년, 2020년, 2024년에 발행되었다.[107][108]

명명법

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802.11의 다양한 용어는 무선 근거리 통신망 운영의 측면을 지정하는 데 사용되며 일부 독자에게는 생소할 수 있다.

예를 들어, 시간 단위(보통 TU로 약칭)는 1024 마이크로초와 같은 시간 단위를 나타내는 데 사용된다. 수많은 시간 상수가 (거의 동일한 밀리초 대신) TU 단위로 정의된다.

또한, 포털(portal)이라는 용어는 802.1H 브리지와 유사한 엔티티를 설명하는 데 사용된다. 포털은 비-802.11 LAN STA가 WLAN에 접속할 수 있도록 한다.

보안

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2001년, 캘리포니아 대학교 버클리의 한 그룹이 원래 표준에 정의된 802.11 유선 동등 프라이버시(WEP) 보안 메커니즘의 약점을 설명하는 논문을 발표했다. 그 뒤를 이어 RC4의 키 스케줄링 알고리즘의 약점이라는 제목의 Fluhrer, Mantin, Shamir의 논문이 나왔다. 그 후 얼마 지나지 않아 아담 스터블필드와 AT&T는 공격에 대한 첫 번째 검증을 공개적으로 발표했다. 공격에서 그들은 전송을 가로채고 무선 네트워크에 무단으로 접근할 수 있었다.[109]

IEEE는 대체 보안 솔루션인 802.11i를 만들기 위해 전담 태스크 그룹을 설정했다(이전에는 이 작업이 MAC 계층 강화를 위한 더 광범위한 802.11e 노력의 일환으로 처리되었다). 와이파이 얼라이언스는 당시의 최신 IEEE 802.11i 초안의 하위 집합을 기반으로 와이파이 보호 접속(WPA)이라는 임시 사양을 발표했다. 이는 2003년 중반 제품에 나타나기 시작했다. IEEE 802.11i(WPA2라고도 함) 자체는 2004년 6월에 비준되었으며, WEP에서 사용된 RC4 대신 고급 암호화 표준(AES)을 사용한다. 가정/소비자 공간에 권장되는 최신 암호화는 WPA2(AES 사전 공유 키)이며, 기업 공간에는 RADIUS 인증 서버(또는 다른 유형의 인증 서버)와 EAP-TLS와 같은 강력한 인증 방법이 함께 사용되는 WPA2가 있다.

2005년 1월, IEEE는 이전에 보안되지 않은 상태로 전송되던 관리 및 브로드캐스트 프레임을 보호하기 위해 또 다른 태스크 그룹 "w"를 설정했다. 해당 표준은 2009년에 발표되었다.[110]

2011년 12월, 선택적 와이파이 보호 설정(WPS) 기능의 특정 구현을 가진 일부 무선 라우터에 영향을 주는 보안 결함이 밝혀졌다. WPS가 802.11의 일부는 아니지만, 이 결함으로 인해 무선 라우터 범위 내의 공격자가 WPS PIN을 복구하고 라우터의 802.11i 비밀번호를 몇 시간 내에 얻을 수 있다.[111][112]

2014년 말, 애플은 자사의 iOS 8 모바일 운영 체제가 고유하게 식별 가능한 프로브 요청의 정기적인 전송으로 가능해진 소매 유동 인구 추적을 방해하기 위해 사전 연관 단계에서 MAC 주소를 스크램블할 것이라고 발표했다.[113] 안드로이드 8.0 "오레오"는 "MAC 랜덤화"라는 유사한 기능을 도입했다.[114]

와이파이 사용자는 와이파이 인증 해제 공격의 대상이 되어 도청, 비밀번호 공격을 당하거나, 더 비싼 액세스 포인트를 강제로 사용하게 될 수 있다.

같이 보기

[편집]

각주

[편집]
  1. 1 2 “Clause 8 - Publication”. 《IEEE-SA Standards Board Operations Manual》. IEEE-SA. 2024년 5월 31일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2024년 8월 24일에 확인함.
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내용주
  1. ↑ 802.11ac는 5 GHz 대역에서의 동작만 명시함. 2.4 GHz 대역에서의 동작은 802.11n에 의해 정의됨.
  2. ↑ 802.11ax, 2402 Mbit/s (MCS 인덱스 11, 2 공간 스트림, 160 MHz); 802.11ac, 1733.3 Mbit/s (MCS 인덱스 9, 2 공간 스트림, 160 MHz).[77]
  3. ↑ 802.11ac, 1733.3 Mbit/s (MCS 인덱스 9, 2 공간 스트림, 160 MHz); 802.11n, 300 Mbit/s (MCS 인덱스 7, 2 공간 스트림, 40 MHz
  4. ↑ 한 IEEE 논문은 802.11ax에 대해서는 37% 성장만을, 802.11ac와 802.11n 모두에 대해서는 1000% 성장을 고려한다.[76]
  5. ↑ IEEE가 정의한 면적당 처리량은 네트워크 영역에 대한 전체 네트워크 처리량의 비율이다.[76]
  6. ↑ 2.4 GHz 대역에서의 운영은 802.11n에 의해 지정된다.
  7. ↑ 6 GHz 운영은 와이파이 6E 장치 간에만 해당.
  1. ↑ 이 향상폭은 144.4 Mbit/s (MCS 인덱스 15, 2 공간 스트림, 20 MHz)를 고려할 경우 1100%인데, 이는 802.11n(2.4 GHz 대역)의 40 MHz 모드가 대부분의 상황에서 실용성이 거의 없기 때문이다.[78]: qt ).[77]

외부 링크

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