무선 통신 분야에서 Wi-Fi? 7의 발전은 초고속 네트워크와 안정적 연결이라는 새로운 시대를 열어 줍니다. 다른 기술 혁신과 마찬가지로, 이러한 변화는 대개 성장통을 수반합니다.

포괄적인 무선 주파수(RF), 시그널링 및 스루풋 테스트의 중요성은 아무리 강조해도 부족함이 없습니다. 이러한 테스트는 단순한 절차가 아니라 Wi-Fi 7이 하나의 디바이스가 아닌 하나의 네트워크로서 약속한 성능을 제공하기 위해 반드시 거쳐야 하는 핵심적인 단계입니다.



Wi-Fi 7과 Wi-Fi 6 및 6E의 영향력 비교: 
우수성의 새로운 기준

Wi-Fi 6 및 6E는 무선 성능의 새로운 기준을 제시하며 네트워크의 효율성, 용량, 속도를 대폭 향상시킵니다. RF 테스트는 스펙트럼의 효율적인 사용과 간섭의 최소화를 보장하고 시그널링 테스트는 디바이스와 액세스 지점 간의 통신 효율성을 검증합니다. 반면 스루풋 테스트는 이론적인 속도 향상이 사용자에게 실질적인 이점을 제공하는지 확인합니다. 

Wi-Fi 7 표준이 도입되기 전에는 Wi-Fi 네트워크가 방대한 양의 디바이스를 지원한다는 생각을 할 수 없었습니다. 제조업체들은 보통 비시그널링 조건에서 테스트를 수행하는 데 초점을 맞추기 때문에 엔지니어가 표준 통신 프로토콜을 우회하여 테스트 대상인 무선 디바이스의 물리 계층에 바로 액세스할 수 있습니다. 그러면 테스트 프로세스가 간소화되고 기본적인 성능에 초점을 맞출 수 있습니다. 하지만 이 경우 복잡한 환경 및 채널 조건을 갖춘 수백 개의 다른 무선 디바이스가 존재할 수 있다는 사실을 간과하게 됩니다. 
 
 Wi-Fi 7은 기업과 가정에서 전화, 스마트 기기, IoT, 산업용 IoT, 라우터, 범위 확장 장치와 액세스 지점, 고객 소유 장비(CPE)를 비롯해 방대한 양의 디바이스를 지원합니다. Wi-Fi 7 네트워크는 공항, 경기장, 병원, 스마트 팩토리와 같은 혼잡한 환경에서 차별화된 이점을 제공합니다. 그림 1과 2에서는 미래의 Wi-Fi 네트워크가 얼마나 복잡해지는지 보여 줍니다. Wi-Fi 7 디바이스의 일관적이고 안정적인 작동을 원하는 제조업체라면 표준 통신 프로토콜과 다른 네트워크 조건을 간과해서는 안 됩니다. 
 

또한 이 Wi-Fi 표준은 320 MHz 채널 대역폭, 4096-QAM, 멀티링크 작업(MLO)과 같은 고급 기능을 도입하여 속도와 효율성을 높여줍니다. 이러한 기능들은 굉장히 복잡하기 때문에 실제 환경을 정확하게 시뮬레이션하고 Wi-Fi 7 표준을 준수할 수 있는 더욱 체계적인 테스트 접근법을 필요로 합니다.

게다가 셀 사업자들의 5G 기술 채택 속도가 빨라지면서 CPE의 인기가 크게 상승하고 있습니다. 이러한 시장의 확대로 인해 디바이스가 Wi-Fi와 셀룰러 네트워크를 매끄럽게 오갈 수 있어야 합니다. 따라서 CPE 제조업체와 네트워크 사업자가 함께 자사의 제품과 네트워크가 Wi-Fi 7 및 5G 기술과 호환되도록 추가적인 테스트를 수행해야 합니다. 

RF 테스트와 시그널링: 
우수성을 위한 기초적인 단계

시그널링을 활용한 RF 성능 평가의 경우 테스트 대상 디바이스(DUT)가 실제 조건에서 작동하는 방식을 에뮬레이션합니다. 송신(Tx) 및 수신(Rx) 역량 분석은 디바이스가 최종 사용자의 예상대로 작동하는지 여부를 보장하는 데 필수적입니다.

액세스 지점(AP)과 클라이언트를 대상으로 하는 Wi-Fi 개발 측면에서 봤을 때 RF 성능 평가에서 시작하여 프로토콜 계층을 따라 작업을 진행하는 것이 중요합니다. RF 계층에 결함이 존재하면 이후 더 높은 수준에서 진행하는 모든 테스트에 영향을 미칠 수 있습니다. RF 테스트를 통해 RF 계층의 Tx 및 Rx 작업을 분리할 수 있습니다.

송신기 전력 측정

송신 전력은 무선 네트워크 내 디바이스의 성능과 호환성에 직접적인 영향을 미치는 핵심 파라미터입니다. 최대 송신 전력 출력과 전력 범위의 경계를 파악하면 동일한 주파수 스펙트럼에서 작동하고 있는 다른 디바이스와의 간섭 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다. 이러한 작업은 다수의 디바이스가 동일한 대역을 공유하는 환경에서 특히 더 중요합니다.

송신 전력과 관련이 있는 성능을 정확하게 평가하려면 엔지니어가 AP 또는 클라이언트 디바이스의 작동 범위를 특정 전력 레벨로 설정해야 합니다. 이러한 레벨은 테스트의 목적(예: 정기적 평가 또는 문제 진단)에 따라 달라집니다. 일반적으로 가장 활성된 송신 주기 동안 최고 또는 최저 전력 출력에서 DUT를 작동시킵니다. 이러한 접근법은 디바이스를 작동 한계까지 몰아붙여 잠재적인 취약점이나 결함 지점을 밝혀낼 수 있습니다.

정밀한 측정을 위해 보통 DUT를 유선 케이블로 테스트 장비에 직접 연결하는데, 그러면 OTA(Over-the-Air) 송신으로 인한 부정확성과 변수를 피하는 데 도움이 됩니다. 직접 연결을 사용하면 엔지니어가 더 정확하고 통제된 측정값을 확보하여 디바이스의 성능을 더 확실하게 파악할 수 있습니다.

송신 스펙트럼 마스크의 측정은 핵심적인 프로세스에 해당합니다. 여러 주파수의 에너지 프로필을 개략적으로 보여 줍니다. 그림 3에서 예시를 확인할 수 있습니다. 신호의 여러 부분에서 특정한 임계값을 설정하면 DUT에 대한 스펙트럼 범위가 정의됩니다. 이 경우 원치 않는 간섭을 방지하고 충분한 전력을 공급하기 위해 이 DUT의 작동 주파수가 해당 범위를 벗어나면 안 됩니다. 이러한 규칙은 AP와 클라이언트 모두에서 굉장히 중요합니다.
 

버스트 전송이나 주파수 변경 같은 전환 작업 중에 안정성을 유지하는 것은 신호 송신 스펙트럼 마스크의 무결성을 보장하기 위해 굉장히 중요합니다. 이때 일반적으로 직면하는 문제는 바로 비활성 기간, 또는 '꺼짐' 단계에서 예상치 못한 전력 버스트 현상이 짧게 발생하는 것입니다.

이 버스트 현상은 송신 기간 동안 의도치 않은 신호 누출을 초래할 수 있습니다. 이러한 문제는 주파수 변환 과정에서도 발생할 수 있으며 이를 '이미지'라고 합니다. 이와 같은 문제는 디바이스 설계의 테스트 및 최적화를 통해 이러한 변칙을 방지하여 일관적인 성능을 보장하고 확립된 스펙트럼 표준을 준수하는 것의 중요성을 보여 줍니다.

송신기 변조 품질 측정

변조 품질은 측정해야 하는 또 다른 핵심 지표입니다. 변조 품질은 오류를 줄이기 위해 다양한 신호 패턴을 구현할 때 높은 신호 품질을 유지하는 것과 관련이 있습니다. 앞서 언급한 것처럼 Wi-Fi 7은 4096 QAM과 Wi-Fi 6의 1024 QAM을 채용합니다. 그 결과 변조 품질 측정의 중요성과 난이도가 높아집니다. 

이 측정의 경우 테스트 구성이 전력 측정과 동일합니다. 엔지니어는 기본적으로 다음과 같은 두 가지 동작을 확인해야 합니다: 이상적인 신호 지점으로부터의 거리(오류 벡터 크기)와 각 변조 지점의 정확도(성상도 다이어그램). 차트의 지점이 바람직하지 않은 위치에 있다면 신호의 타이밍에 백그라운드 노이즈나 지터가 존재하는 것입니다. 

송신기 스펙트럼 품질 측정

여러 주파수에서 Wi-Fi 설계가 얼마나 잘 작동하는지 측정하는 것은 원활한 작동과 간섭 감소에 있어 굉장히 중요합니다. 스펙트럼 편평도와 사용 중인 대역폭(OBW)은 스펙트럼 품질의 측정을 위한 기본 파라미터입니다. 

Wi-Fi 신호가 예상 주파수에서 작동하지 않으면 신호 누출을 초래하고 다른 전송 작업을 방해할 수 있습니다. 또한 버스트 시간과 Wi-Fi 설계의 범위에 대한 문제를 초래합니다. 일반적인 문제들로는 원치 않는 신호, 왜곡 또는 고조파가 있는데, 이러한 문제는 보통 접지 불량, 비효율적인 노이즈 제어 또는 주파수 변환 오류로 인해 발생합니다. 

수신기 PER 측정

디바이스가 신호를 캡처할 뿐만 아니라 수신한 신호를 정확하게 디코딩하려면 수신기의 특성을 파악하는 것도 굉장히 중요합니다. 엔지니어는 수신기의 성능을 평가하기 위해 여러 신호 강도에 대한 수신기의 민감도, 수신 가능한 가장 높은 신호 강도에서 데이터를 효율적으로 처리할 수 있는 수신기의 역량, 그리고 패킷 오류율(PER) 및 속도 대 범위(RvR) 관련 성능을 확인합니다. 

수신기의 PER에 초점을 맞추는 경우 수신 패킷 처리 관련 정밀도를 검사합니다. PER 지표는 총 수신 패킷 중 정확하게 수신한 패킷의 비율을 반영하여 수신기 안정성의 핵심 척도 역할을 합니다. 수신 오류와 신호 디코딩 문제는 사용자에게 전달되는 정보의 정확도를 저하시켜 연결 문제를 초래할 수 있습니다. 부적절한 수신기 감도나 디코딩 불확실성 같은 요인들은 PER을 악화시킬 수 있으며 최적의 수신기 성능을 보장하기 위해 개선이 필요한 영역을 부각시킵니다.

RvR은 범위(거리)에 대한 속도(송신 데이터 스루풋)를 검사합니다. DUT는 가변 감쇠기를 통해 레퍼런스 클라이언트 또는 AP에 연결됩니다. 감쇠기의 데시벨(dB) 스텝이 증가(경로 손실이 증가)할 때마다 트래픽이 DUT에서 레퍼런스 디바이스로 이동하고 해당 속도가 기록됩니다. RvR을 Tx RF 품질 테스트로 오해하는 경우가 많은데, 분리를 거쳐 송신 속도 변화율을 평가하는 데 가장 적합합니다.

시뮬레이션 거리가 증가하면 디바이스는 경로 손실이 크고 신호 대 노이즈 비율이 낮은 데이터 송신을 위해 MCS(변조 및 코딩 방식)가 적응할 수 있도록 속도를 줄여야 합니다. 각 거리는 최적의 MCS 송신 옵션을 가집니다. 실제로 비효율적인 속도 변화가 스루풋 감소, 지연 증가, 애플리케이션 체감 품질 저하의 원인이 됩니다.

수신기 감도 측정

수신기 감도를 통해 다양한 전력 레벨과 MCS에서 Wi-Fi 디바이스가 신호를 얼마나 잘 포착하고 해석할 수 있는지를 결정합니다. 또한 이 감도 테스트는 수신기가 더 이상 신호를 처리할 수 없는 수준을 알려 줍니다.

수신기 감도를 평가하기 위해 시그널링 모드를 보유한 네트워크 에뮬레이터가 Wi-Fi 신호를 전송하는데, 이때 가장 높은 값에서 시작해 전력 레벨을 조금씩 낮춥니다. 수신기가 신호를 인식하지 못하는 지점에 도달할 때까지 계속해서 전력 레벨을 낮춥니다. 이러한 결과를 시각적으로 표시하면 수신기의 감도가 줄어들기 시작한 지점을 효율적으로 파악할 수 있습니다.  그림 4의 예시를 참조하십시오. 이 프로세스의 경우 자동화가 큰 도움이 되는데, 특히 다양한 MCS 속도와 디바이스 설정에서 전력 레벨을 기준으로 패킷 오류 비율(PER)을 평가할 때 유용합니다.
 

결론

Wi-Fi 7이 가진 잠재력의 완전한 실현이라는 목표에 가까워지고 있는 오늘날, RF, 시그널링 및 스루풋 테스트는 단순히 거쳐야 하는 절차가 아닌 무선 통신의 우수성을 보장하기 위한 주석 역할을 합니다. 고객 소유 장비가 지원하는 Wi-Fi와 5G 간의 원활한 상호 작용을 통해 다양한 에코시스템에 수많은 디바이스가 존재하는 미래를 엿볼 수 있습니다.

송신기 전력부터 수신기 감도에 이르는 다양한 테스트 측정값이 모든 환경에서 Wi-Fi 7 디바이스 성능을 극대화하는 데 기여하고 이러한 성능은 최종 사용자 경험에 직접적인 영향을 미칩니다. 이 포괄적인 테스트 방식은 Wi-F 성능의 새로운 기준을 위한 토대를 강화하며 더 빠르고 안정적일 뿐만 아니라 그 어느 때보다 더 스마트하고 직관적인 연결을 촉진합니다. 


저자 소개


Xiang Li는 숙련된 무선 네트워크 엔지니어로 전기공학 석사 학위를 보유하고 있다.
현재 Xiang은 키사이트테크놀로지스에서 솔루션 마케팅 엔지니어로 근무하고 있다.