Chapter 02

대역과 채널: 2.4·5·6 GHz

공유기 설정 화면을 열면 “채널: 자동, 6, 36, 149, 37…” 같은 숫자가 보인다. 2.4 GHz에서는 1~13번인데 5 GHz에서는 36번부터 시작하고, 6 GHz에서는 또 1번부터 다시 센다. 어떤 채널 옆에는 “DFS”라는 꼬리표가 붙어 있고, 그 채널을 고르면 공유기가 1분 넘게 조용해진다. 이 장에서는 와이파이의 세 대역과 채널 번호의 규칙을 정리하고, 채널을 넓게 묶을수록 무엇을 얻고 잃는지 따져 본다.

세 대역의 채널 번호와 중심 주파수의 관계(2.4 GHz: 2407 + 5k, 5 GHz: 5000 + 5k, 6 GHz: 5950 + 5k)를 계산한다.
2.4 GHz에서 1·6·11번만 쓰라는 이유와, 반쯤 겹치는 채널이 같은 채널보다 나쁜 이유를 설명한다.
DFS가 레이더를 피하는 방법과 그 대가(채널 사용 전 60초 이상 듣기, 갑작스러운 채널 이동)를 안다.
6 GHz의 채널 배치, PSC, 20~320 MHz 채널 묶기 규칙을 시뮬레이터로 확인한다.

세 개의 대역

와이파이는 면허 없이 쓰는 세 대역을 쓴다. 블루투스·전자레인지와 나눠 쓰는 2.4 GHz(2,400~2,483.5 MHz, 폭 83.5 MHz), 802.11a부터 쓴 5 GHz(약 5,150~5,850 MHz 사이의 여러 조각), 그리고 Wi-Fi 6E부터 쓰는 6 GHz(5,925~7,125 MHz, 폭 1.2 GHz)다. 한국은 2020년 10월 6 GHz 대역 1.2 GHz 전체를 비면허 와이파이용으로 공급했다. 미국에 이어 세계에서 두 번째였다.

대역	폭	20 MHz 채널 수	장점	약점
2.4 GHz	83.5 MHz	겹치지 않는 것 3개	벽을 잘 뚫는다, 오래된 기기도 지원	좁고 붐빈다(블루투스·전자레인지·이웃)
5 GHz	나라마다 다름 (수백 MHz)	20개 남짓	넓다, 대부분의 기기가 지원	일부 채널은 DFS, 벽에 약하다
6 GHz	1,200 MHz	59개	매우 넓다, 옛 기기가 없다(구형 배려 없음)	더 높은 주파수라 벽에 더 약하다, 6E·7 기기만

한국 6 GHz 5,925~7,125 MHz 비면허 공급(2020-10-15, 과학기술정보통신부): 언론 보도 · 채널 수와 배치: 아래 계산

층이 다른 회의실

세 대역은 같은 건물의 세 층이다. 2.4 GHz 층은 회의실이 세 개뿐이고 다른 회사(블루투스, 전자레인지)도 같이 쓴다. 5 GHz 층은 회의실이 많지만 일부는 “방송 장비(레이더)가 쓰면 즉시 비워야 하는” 방이다(DFS). 6 GHz 층은 새로 지은 넓은 층이라 회의실이 59개나 되고, 옛날 방식으로 말하는 손님은 들어오지 못한다. 대신 높은 층이라 벽이 두꺼워 다른 방까지 목소리가 덜 들린다(전파가 벽에 약하다).

채널 번호의 규칙

채널 번호는 그냥 순서가 아니라 주파수를 5 MHz 단위로 센 값이다. 그래서 공식 하나로 바로 바꿀 수 있다.

2.4 GHz: f = 2407 + 5k MHz (k = 1~13, 14번만 2484 MHz) 5 GHz: f = 5000 + 5k MHz 6 GHz: f = 5950 + 5k MHz (2번만 5935 MHz)

예: 2.4 GHz 6번 = 2437 MHz, 5 GHz 36번 = 5180 MHz, 149번 = 5745 MHz, 6 GHz 37번 = 6135 MHz. 5 GHz의 36, 40, 44…처럼 4씩 띄는 이유는 채널 폭이 20 MHz(= 5 MHz × 4)이기 때문이다. 같은 번호라도 대역이 다르면 다른 주파수다(2.4 GHz 1번과 6 GHz 1번).

채널↔주파수 변환: Linux 커널 net/wireless/util.c의 ieee80211_channel_to_freq_khz()·ieee80211_freq_khz_to_channel() (코드 주석이 인용한 표준 위치: 802.11 17.3.8.3.2, Annex J, 6 GHz는 802.11ax D6.1 27.3.23.2)

CALCULATOR

채널 번호 ↔ 주파수, 그리고 세 대역 지도

대역

채널 번호

중심 주파수—

20 MHz 채널 범위—

파장—

비고—

가로축은 2.3~7.2 GHz의 주파수, 세 회색 띠가 와이파이 대역이다. 슬라이더는 고른 대역에서 쓰는 번호만 지나간다. 해볼 것: ① 5 GHz 36번과 6 GHz 1번을 비교하자. 번호는 6 GHz 쪽이 작지만 주파수는 훨씬 높다. ② 5 GHz 52~144번에 “DFS”가 붙는 것을 보자(나라마다 허용 범위가 다르며, 여기서는 흔한 배치를 보였다). 이 변환 함수는 Linux 커널의 함수와 같은 결과를 내는지 자동 검증한다.

2.4 GHz: 1·6·11번만 쓰라는 이유

2.4 GHz의 채널 번호는 5 MHz 간격인데, 와이파이 신호 하나는 폭이 약 20 MHz(802.11b는 22 MHz)다. 그래서 인접한 번호끼리는 스펙트럼이 크게 겹치고, 서로 완전히 떨어진 채널은 1·6·11번(13번까지 쓰는 나라에서는 1·5·9·13번)뿐이다.

직관과 다른 사실이 있다. 이웃이 1번과 6번을 쓸 때 “사이의 3번은 비었겠지”라며 3번을 고르면 더 나쁘다. 같은 채널(1번)의 이웃끼리는 서로의 프레임 머리를 알아들어 6장의 규칙대로 차례를 지킨다. 손해는 시간을 나눠 쓰는 것뿐이다. 반쯤 겹친 채널의 신호는 알아들을 수 없는 잡음으로 들어와, 내 프레임이 날아가는 도중에 끼어들어 깨뜨린다.

SIMULATOR

아파트 2.4 GHz 채널 고르기

내 채널 이웃이 말하는 시간 비율

같은 채널 이웃—

일부 겹치는 이웃—

내 몫의 상대 처리율—

언덕 하나가 이웃 AP 하나의 스펙트럼(높이 = 우리 집에서 들리는 세기)이다. 파랑 = 내 AP, 주황 = 같은 채널 이웃(차례를 나눠 씀), 빨강 = 일부 겹쳐 잡음이 되는 이웃. 해볼 것: ① 3번과 1번을 비교하자. ② “가장 좋은 채널 찾기”는 일부 겹치는 이웃이 가장 적은 자리를 고른다. 이 배치에서는 13번이 비어 있어 13번을 고른다(13번까지 쓰는 한국 기준, 1·5·9·13 배치). 3번처럼 두 이웃 사이에 낀 채널은 거의 항상 최악에 가깝다. 단순화한 모델: 같은 채널 이웃은 말하는 비율만큼 내 시간을 나눠 가지고, 겹치는 이웃은 겹친 폭 비율 × 말하는 비율만큼 내 프레임을 깨뜨린다고 보았다(이웃 배치는 예).

5 GHz와 DFS: 레이더에게 비켜 주기

5 GHz의 일부(흔히 52~144번 부근)는 기상·군용 레이더와 함께 쓰는 대역이다. 이 채널에서 와이파이는 DFS(Dynamic Frequency Selection) 규칙을 지켜야 한다.

쓰기 전에 듣기: DFS 채널을 쓰기 전에 레이더 신호가 없는지 일정 시간 듣는다. 이것을 CAC(Channel Availability Check)라 하고, 최소 60초다(기상 레이더 대역은 지역에 따라 훨씬 길다). 공유기가 켜지거나 채널을 바꾼 뒤 한동안 5 GHz가 안 보이는 이유다.
쓰는 중에도 듣기: 레이더가 나타나면 정해진 시간 안에 그 채널을 비우고 다른 채널로 옮긴다. 붙어 있던 기기들은 갑자기 끊기거나 채널 전환을 따라간다.

DFS 채널은 이웃이 덜 쓰는 만큼 깨끗하지만, 레이더가 잦은 지역(공항·항만 근처)에서는 연결이 자주 흔들린다. 그래서 많은 공유기는 “DFS 채널 제외” 설정을 둔다.

최소 CAC 60 s: Linux include/net/cfg80211.h의 IEEE80211_DFS_MIN_CAC_TIME_MS = 60000 · DFS 지원과 ACS의 DFS 제외 설정: hostapd hostapd.conf (ieee80211h, acs_exclude_dfs). 허용 채널과 세부 시간은 나라별 전파 규정이 정한다.

채널 묶기와 6 GHz

이웃한 20 MHz 채널을 붙여 하나처럼 쓰는 것이 채널 본딩(channel bonding)이다. 40 → 80 → 160 → 320 MHz로 폭을 두 배로 할 때마다 부반송파가 두 배가 되어 속도도 약 두 배가 된다(3·4장). 대신 같은 대역에서 동시에 쓸 수 있는 채널 개수는 반으로 줄어 이웃과 겹칠 확률이 커지고, 잡음도 폭에 비례해 커져(폭 두 배마다 +3 dB) 먼 거리에서는 이득이 줄어든다.

묶음은 아무렇게나 만들지 않는다. 6 GHz는 5,945 MHz부터 20·40·80·160 MHz 블록을 차례로 빈틈없이 쌓는다. 320 MHz만 예외로, 160 MHz씩 겹치게 놓아 “320-1”과 “320-2” 두 계열이 생긴다. 묶음 안의 20 MHz 채널 하나는 주 채널(primary channel)이 되어 비컨과 제어 프레임이 오가고, 나머지는 데이터를 실을 때만 함께 쓴다.

6 GHz에는 채널이 59개나 되어, 단말이 전부 훑으면 시간이 오래 걸린다. 그래서 16번마다 하나씩(번호 % 16 = 5: 5, 21, 37, …, 229) PSC(Preferred Scanning Channel)를 정해 두고, AP는 가능하면 주 채널을 PSC에 둔다. 단말은 PSC 15개만 훑어도 대부분의 AP를 찾는다.

6 GHz 채널 블록(5,945 MHz부터, 320 MHz는 160 MHz 간격으로 겹침): Linux net/wireless/chan.c의 cfg80211_valid_center_freq() · PSC(번호 % 16 = 5): Linux include/net/cfg80211.h의 cfg80211_channel_is_psc() (주석: Draft IEEE P802.11ax/D5.0 26.17.2.3.3)

SIMULATOR

6 GHz 채널 계획: 폭을 넓히면 몇 개가 남나

채널 폭

쓸 수 있는 채널—

겹치지 않게 동시에—

PSC (20 MHz)15개

위: 6 GHz 대역(5,925~7,125 MHz) 위에 쓸 수 있는 채널 블록을 그렸다. 아래: 각 블록의 중심 채널 번호(진한 칸 = 그 안에 PSC가 있는 블록의 예). 해볼 것: ① 20 → 320 MHz로 넓히며 개수가 59 → 29 → 14 → 7 → 6으로 주는 것을 보자. 320 MHz는 겹치는 블록을 포함한 수이고, 동시에 겹치지 않게 쓸 수 있는 것은 3개다. ② 맨 위 6,945~7,125 MHz 근처는 160 MHz 블록이 들어가지 못해 남는다. 블록 계산은 Linux 커널의 유효성 검사 규칙을 그대로 따랐고 자동 검증한다.

예측해 보기

아파트에 이웃 AP가 많다. 6 GHz에서 320 MHz 채널을 쓰는 것과 80 MHz 채널을 쓰는 것 중, 저녁 시간 실제 속도가 더 좋을 가능성이 높은 쪽은?

6 GHz 시뮬레이터에서 폭별로 동시에 쓸 수 있는 채널 수를 보자.

320 MHz는 겹치지 않는 채널이 3개뿐이라 이웃이 많으면 같은 채널을 나눠 써야 하고, 잡음 바닥도 6 dB 높다. 이웃이 적은 단독 주택이라면 320 MHz가 이긴다. Wi-Fi 7의 프리앰블 펑처링은 넓은 채널의 일부가 막혔을 때 그 조각만 빼고 쓰게 해 이 문제를 줄인다(13장).

핵심 정리

와이파이 대역은 2.4 GHz(83.5 MHz), 5 GHz, 6 GHz(5,925~7,125 MHz, 1.2 GHz 폭, 한국 2020년 공급)다. 높을수록 넓고 깨끗하지만 벽에 약하다.
채널 번호 = 주파수를 5 MHz로 센 값. 2.4: 2407 + 5k, 5: 5000 + 5k, 6: 5950 + 5k MHz.
2.4 GHz에서 겹치지 않는 채널은 1·6·11. 반쯤 겹친 채널은 알아들을 수 없는 잡음이라 같은 채널을 나눠 쓰는 것보다 나쁘다.
DFS 채널은 쓰기 전 최소 60초 레이더를 듣고(CAC), 레이더가 나오면 비킨다.
채널 본딩은 폭 두 배 → 속도 약 두 배, 대신 채널 수 절반·잡음 +3 dB. 6 GHz는 5,945 MHz부터 블록을 쌓고(320 MHz만 160 MHz씩 겹침), PSC(번호 % 16 = 5) 15개로 빠르게 찾는다.

확인 퀴즈

5 GHz 채널 149번의 중심 주파수는?

5000 + 5 × 149 = 5745 MHz.

2.4 GHz 11번 채널의 중심 주파수는?

2407 + 5 × 11 = 2462 MHz. 2484 MHz는 일본의 14번(802.11b 전용)이다.

공유기 채널을 DFS 채널(예: 100번)로 바꿨더니 1분 넘게 5 GHz가 보이지 않았다. 이유는?

DFS 채널은 사용 전 CAC가 필요하다. Linux 커널의 최소 CAC 시간 상수는 60,000 ms다.

6 GHz에서 PSC가 아닌 것은?

PSC는 번호 % 16 = 5인 채널: 5, 21, 37, 53, …. 33 % 16 = 1이다.

채널 폭을 80 MHz에서 160 MHz로 넓힐 때 일어나지 않는 일은?

벽 투과는 주파수에 달렸지 폭과는 상관없다. 오히려 같은 송신 전력을 더 넓게 나눠 써서 먼 거리에서는 불리하다.