신호가 가장 센 노드가 가장 느렸다 — 무선 재전송률을 잘못 재서 결론을 뒤집은 기록
집에 있는 소형 쿠버네티스 클러스터가 전부 무선으로 붙어 있다. 그중 한 대를 공유기 바로 옆(1 m 이내)으로 옮겼더니 오히려 느려졌다. 그래서 다시 50~70 cm 떨어뜨렸더니 신호는 약해졌는데 전송 속도가 두 배가 됐다.
이 글은 그 현상을 쫓다가 내가 먼저 내린 결론이 측정 방법 때문에 틀렸다는 걸 발견한 기록이다. 숫자보다 “그 숫자를 어떻게 재야 하는가”가 본론이다.
이 글은 같은 날 쓴 “dBm 은 링크 품질이 아니다”의 후속이다. 그 글은 신호가 좋은데 느린 경우를 다뤘고, 이 글은 신호가 너무 좋아서 의심스러운 경우와 그걸 재는 방법을 다룬다.
1. 표준은 최소 감도만 규정하지 않는다 — 최대 입력 레벨도 규정한다
무선을 다루다 보면 “감도(sensitivity)”는 익숙하다. 이만큼 약한 신호까지는 받아야 한다는 하한선이다. 그런데 IEEE 802.11 에는 상한선도 있다. 절 제목 자체가 그렇다 — 802.11g-2003 의 19.5.3 “Receive maximum input level capability”(IEEE 802.11g-2003 목차).
값은 대역과 PHY 마다 다르다. IEEE 802.11 워킹그룹에 제출된 문서가 클로즈별 동적 범위를 이렇게 정리해 두었다(Kwak, IEEE 802.11 기고문).
| Clause | PHY | 동적 범위 (최소 감도 ~ 최대 입력) |
|---|---|---|
| 17 | 802.11a OFDM (5 GHz) | −82 ~ −30 dBm |
| 18 | 802.11b DSSS (2.4 GHz) | −76 ~ −10 dBm |
| 19 | 802.11g OFDM/DSSS (2.4 GHz) | −82 ~ −20 dBm |
같은 값이 벤더 시험 보고서에서도 확인된다. 퀄컴 QCC74x 설계검증시험 보고서 Table 1-10 은 802.11g / 802.11n 2.4 GHz / 802.11ax 2.4 GHz 모두 −20 dBm 으로 적고, 근거 조항을 IEEE Std 802.11-2012 §18.3.10.5, §20.3.21.4, IEEE P802.11ax/D1.0 §28.3.17.5 로 명시한다(Qualcomm 80-WL740-71). 5 GHz 쪽 −30 dBm 은 동료심사 논문에서도 설계 전제로 인용된다 — “The 802.11ax receiver must operate properly at a maximum input level of −30 dBm”(Kaczmarczyk et al., PAN journals).
여기서 중요한 건 값보다 의미다. 이 조항은 “이 값까지는 PER 10% 이하를 보장하라”는 뜻이다. 뒤집으면 그 위는 표준이 아무것도 요구하지 않는다. 수신기가 어떻게 동작하든 규격 위반이 아니다. 위 논문이 같은 맥락에서 AGC 이득 범위(약 82 dB → 30 dB)와 P1dB, IIP3 를 논하는 이유가 이것이다 — 강한 입력에서 선형성을 유지하는 건 공짜가 아니다.
내가 옮기기 전 그 노드의 측정값은 −10 dBm 이었다. 2.4 GHz OFDM 상한선보다 10 dB 위다.
2. 실측: 신호를 약하게 만들었더니 속도가 두 배가 됐다
노드를 공유기에서 50~70 cm 떼어놓은 것 말고는 아무것도 바꾸지 않았다.
| 이동 전 | 이동 후 | |
|---|---|---|
| signal | −10 dBm | −15 dBm |
| tx bitrate | 18.0 Mbit/s | 36.0 Mbit/s |
| rx bitrate | — | 54.0 Mbit/s |
신호가 5 dB 나빠졌는데 협상된 전송 속도는 정확히 두 배가 됐다. “세면 빠르다”는 직관과 반대 방향이다. 이 두 값은 순간값이라 비교가 성립한다 — 뒤에 설명할 누적 카운터와 다르다.
여기까지가 관찰이다. 원인은 아직 확정하지 못했다(4장).
3. 재전송률은 이렇게 재야 한다 — 누적값으로 before/after 를 비교하면 안 된다
처음에 나는 이렇게 재고 “재전송률이 76.4% → 67.9% 로 좋아졌다”고 적었다.
iw dev <iface> station dump | grep -E 'tx packets|tx retries|tx failed'
이건 틀린 측정이다. tx packets / tx retries / tx failed 는 전부 association
이후 누적값이다. 노드를 물리적으로 옮기면 재접속이 일어나 카운터가 0 부터 다시
쌓인다. 즉 “이동 전” 값은 수 시간치 평균이고 “이동 후” 값은 몇 분치 평균이다.
분모가 다른 두 숫자를 빼서 개선이라고 부른 것이다.
제대로 재려면 두 번 읽어서 차분을 낸다.
read_st(){ iw dev "$IF" station dump \
| awk '/tx packets/{p=$3} /tx retries/{r=$3} /tx failed/{f=$3} END{print p+0, r+0, f+0}'; }
A=$(read_st); sleep 60; B=$(read_st)
echo "$A $B" | awk '{dp=$4-$1; dr=$5-$2; df=$6-$3;
printf "tx=%d retries=%d(%.1f%%) failed=%d(%.2f%%)\n", dp, dr, 100*dr/dp, df, 100*df/dp}'
같은 노드를 이 방법으로 60초 재니 재전송률 97.0%, 실패율 8.02% 가 나왔다. 누적값이 말하던 67.9% 와 전혀 다르다. 내가 먼저 발표한 “재전송률이 개선됐다”는 주장은 철회한다. 이동 전의 델타 측정치가 없으므로, 재전송률이 좋아졌는지 나빠졌는지는 모른다가 정답이다. 속도가 두 배가 된 것만 사실이다.
4. 같은 창으로 잰 4개 노드 — 신호 세기로는 순위가 안 나온다
위 델타 방식으로 노드 4대를 45~60초씩 동시에 쟀다.
| 노드 | 드라이버 | signal | tx bitrate | 재전송률 | 실패율 |
|---|---|---|---|---|---|
| A (공유기 1 m 이내) | b43 (802.11g 레거시) |
−15 dBm | 36.0 Mbit/s | 97.0% | 8.02% |
| B | iwlwifi |
−59 dBm | 144.4 Mbit/s (MCS15 SGI) | 2.8% | 0.00% |
| C | rtw89_8851bu |
−64 dBm | 86.0 Mbit/s (HE-MCS7) | 0.0% ⚠️ | 0.00% ⚠️ |
| D | rtw89_8851bu |
−67 dBm | 103.2 Mbit/s (HE-MCS8) | 0.0% ⚠️ | 0.00% ⚠️ |
신호가 44 dB 더 약한 B 가 재전송률은 A 의 35분의 1 이다. 신호 세기로 링크 품질의 순위를 매기는 건 이 표에서 완전히 실패한다.
다만 A 가 왜 나쁜지는 이 데이터로 확정할 수 없다. A 는 이 클러스터에서 동시에 세 가지 유일자다.
- 공유기에 1 m 이내로 가장 가깝다 (과근접 수신부 포화 후보)
- 유일한
b43= 802.11g 레거시 전용이다. MCS 인덱스 없이 36/54 Mbit/s 순수 OFDM 레이트로 붙는다 — HT/VHT/HE 가 없다 - 측정 시점에 이 노드의 load average 가 25~50 으로 매우 높았다
세 요인을 분리하려면 같은 위치에 다른 카드를 꽂아 보거나, 같은 카드를 멀리 옮겨 봐야 한다. 그 대조 실험을 하기 전까지 “과근접 포화 때문”은 가설일 뿐이다. 이동 전 −10 dBm 이 표준 상한(−20 dBm)을 넘었다는 사실과, 떼어놓자 속도가 두 배가 됐다는 사실이 가설을 지지하지만 증명하지는 않는다.
5. 측정 함정 세 가지
5-1. rtw89 는 재전송 카운터를 채우지 않는다
위 표에서 ⚠️ 표시한 두 줄이다. C 는 45초 동안 17,982 패킷, D 는 19,053 패킷을
보내면서 재전송이 정확히 0 이다. −64 / −67 dBm 짜리 무선 링크에서 2만 패킷 무재전송은
물리적으로 있을 수 없다. 이건 완벽한 링크가 아니라 드라이버가 그 필드를 안 채우는
것이다. iw 는 필드를 출력하므로 값이 없다는 신호조차 없다 — 그냥 0 으로 보인다.
판별법은 간단하다. 패킷 수 대비 정확히 0 이면 의심하고, 다른 드라이버를 같은 창으로 재서 대조한다. 재전송률 비교는 같은 드라이버끼리만 유효하다.
5-2. /proc/net/dev 의 10번째 필드는 tx_packets 이 아니다
iw 가 못 미더워서 /proc/net/dev 로 교차검증하려다 여기서 한 번 더 틀렸다.
커널이 직접 찍는 헤더를 보면 답이 나온다.
Inter-| Receive | Transmit
face |bytes packets errs drop fifo frame compressed multicast|bytes packets ...
Receive 쪽이 8개다. 인터페이스 이름을 $1 로 잡으면 $2~$9 가 수신,
$10 이 tx_bytes, $11 이 tx_packets 이다. $10 을 패킷 수로 쓰면 분모가 바이트
단위라 재전송률이 0에 수렴한다 — 실제로 내가 처음에 “재전송률 0%”라고 적은 이유다.
5-3. connected time 은 완전 단절 중에도 올라간다
또 다른 노드가 핑도 안 되고 클러스터에서 NotReady 인 동안에도 iw 의
connected time 은 멀쩡히 증가하고 있었다. association 이 살아 있는 것과
도달 가능한 것은 다른 얘기다. 링크 생존을 이 값으로 판단하면 안 된다.
반대로 이 값은 다른 용도로는 정확하다 — 물리적으로 옮겼는지 검증하는 데 쓴다.
옮겼다면 재접속이 일어나 connected time 과(전원을 뺐다면) uptime 이 리셋된다.
둘 다 끊김이 없으면 그 장비는 옮겨지지 않은 것이다. 이 클러스터에서 “옮겼다”고
알고 있던 노드 하나가 실제로는 안 옮겨진 걸 이 방법으로 잡았다.
6. 정리
- IEEE 802.11 은 수신 최대 입력 레벨을 규정한다. 2.4 GHz OFDM 은 −20 dBm 이고, 그 위는 표준이 아무 보장도 하지 않는다. “공유기에 붙일수록 좋다”는 무조건 참이 아니다.
- 신호를 5 dB 약하게 만들었더니 협상 속도가 두 배가 됐다. 관찰은 재현했지만 원인(과근접 포화 / 레거시 PHY / 채널 혼잡)은 분리하지 못했다.
- 재전송률은 누적값이 아니라 델타로 잰다. 누적값 before/after 비교는 분모가 달라서 성립하지 않는다 — 이 글의 초안이 그래서 틀렸다.
- 드라이버가 카운터를 안 채울 수 있다. 2만 패킷에 재전송 0 은 완벽이 아니라 미보고다.
/proc/net/dev는 필드 순서를 커널 헤더로 확인하고 쓴다.
다음 대조 실험은 같은 위치에 최신 카드를 꽂아 보는 것이다. 그래야 위치 탓인지 카드 탓인지 갈린다. 그 전까지는 “가설”이라고 쓰는 게 맞다.
References
1차 · 표준
- IEEE Std 802.11g-2003, Clause 19.5.3 “Receive maximum input level capability” — 조항 존재 및 명칭은 표준 목차에서 확인. IEEE 802.11g-2003 Table of Contents
- J. Kwak (InterDigital), RCPI: Improved RSSI Measurement, IEEE 802.11 기고 발표자료 — 클로즈별 PHY 동적 범위(Clause 17: −82 ~ −30 dBm, Clause 18: −76 ~ −10 dBm, Clause 19: −82 ~ −20 dBm). 자료
- 리눅스 커널이 출력하는
/proc/net/dev헤더 — 필드 순서는 본문처럼 실행 노드에서 직접 확인.
벤더 1차 (시험 보고서 — 재현 조건이 문서에 명시되어 있으나 제3자 검증은 아님)
- Qualcomm, QCC74x Design Verification Test Report, 80-WL740-71 Rev. AC, Table 1-10 “IEEE receiver maximum input specification” — 802.11g / 11n 2.4 GHz / 11ax 2.4 GHz = −20 dBm, 근거 조항 IEEE Std 802.11-2012 §18.3.10.5 · §20.3.21.4, IEEE P802.11ax/D1.0 §28.3.17.5. PDF
동료심사 논문
- P. Kaczmarczyk et al., A 5-dBm IIP3 3.5-mW LNA for 802.11ax Receiver in 40nm CMOS, Polish Academy of Sciences journals — 802.11ax 수신기 최대 입력 −30 dBm 전제, AGC 이득 범위 및 P1dB·IIP3 설계 논의. PDF
본문 측정치
이 글의 dBm · bitrate · 재전송률 수치는 전부 2026-09-13 에 필자의 홈랩 노드에서
iw(델타 방식)로 직접 측정한 값이다. 노드 4대 · 드라이버 3종 · 단일 위치 변경이라
표본이 작고, 4장에 적은 교란 요인이 남아 있다. 일반화하지 말고 같은 방법으로
직접 재 보길 권한다.