메시 네트워크는 "무선 그리드 네트워크"로, "멀티홉" 네트워크이며, 애드혹 네트워크에서 발전한 기술로, "라스트 마일" 문제를 해결하는 핵심 기술 중 하나입니다. 차세대 네트워크로의 진화 과정에서 무선 기술은 필수적인 요소입니다. 무선 메시 네트워크는 다른 네트워크와 협력적으로 통신할 수 있으며, 지속적으로 확장 가능한 동적 네트워크 아키텍처로서, 임의의 두 장치 간 무선 연결을 유지할 수 있습니다.
전반적인 상황
멀티홉 상호 연결과 메시 토폴로지라는 특성을 지닌 무선 메시 네트워크(WMN)는 광대역 홈 네트워크, 커뮤니티 네트워크, 기업 네트워크, 광역 네트워크 등 다양한 무선 액세스 네트워크를 위한 효과적인 솔루션으로 발전해 왔습니다. 무선 메시 라우터는 멀티홉 상호 연결을 통해 애드혹 네트워크를 형성하여 WMN 네트워킹에 높은 신뢰성, 넓은 서비스 범위, 낮은 초기 투자 비용을 제공합니다. WMN은 무선 애드혹 네트워크의 대부분 특성을 계승하지만 몇 가지 차이점이 있습니다. 첫째, 무선 애드혹 네트워크 노드의 이동성과 달리 무선 메시 라우터의 위치는 일반적으로 고정되어 있습니다. 둘째, 에너지 제약이 있는 무선 애드혹 네트워크와 달리 무선 메시 라우터는 일반적으로 고정된 전원 공급 장치를 사용합니다. 또한 WMN은 무선 센서 네트워크와도 다르며, 무선 메시 라우터 간의 비즈니스 모델은 일반적인 액세스 네트워크나 캠퍼스 네트워크와 유사하게 비교적 안정적이라고 가정합니다. 따라서 WMN은 기존 인프라 네트워크처럼 비교적 안정적인 서비스를 제공하는 포워딩 네트워크 역할을 할 수 있습니다. 단기적인 작업을 위해 임시로 배치될 경우, WMNS는 기존의 모바일 AD HOC 네트워크처럼 작동할 수 있습니다.
WMN(무선 무선 네트워크)의 일반적인 아키텍처는 게이트웨이 라우터(게이트웨이/브리지 기능을 갖춘 라우터), 메시 라우터(액세스 포인트), 메시 클라이언트(모바일 또는 기타 장치)의 세 가지 무선 네트워크 요소로 구성됩니다. 메시 클라이언트는 무선 연결을 통해 무선 메시 라우터에 연결되고, 무선 메시 라우터는 다중 홉 상호 연결 형태로 비교적 안정적인 포워딩 네트워크를 형성합니다. WMN의 일반적인 네트워크 아키텍처에서 모든 메시 라우터는 다른 메시 라우터에 대한 데이터 포워딩 릴레이 역할을 할 수 있으며, 일부 메시 라우터는 인터넷 게이트웨이 기능도 추가로 제공합니다. 게이트웨이 메시 라우터는 고속 유선 링크를 통해 WMN과 인터넷 간의 트래픽을 포워딩합니다. WMN의 일반적인 네트워크 아키텍처는 두 개의 평면으로 구성되어 있다고 볼 수 있는데, 액세스 평면은 메시 클라이언트에 네트워크 연결을 제공하고, 포워딩 평면은 메시 라우터 간의 릴레이 서비스를 제공합니다. WMN에서 가상 무선 인터페이스 기술의 사용이 증가함에 따라 WMN에서 설계된 네트워크 아키텍처가 점점 더 보편화되고 있습니다.
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MESH 네트워킹 방식
메시 네트워킹에서는 채널 간섭, 홉 수 선택, 주파수 선택 등의 요소를 종합적으로 고려해야 합니다. 이 섹션에서는 802.11s 기반의 WLANMESH를 예로 들어 다양한 네트워킹 방식을 분석합니다. 아래에서는 단일 주파수 네트워킹과 이중 주파수 네트워킹 방식 및 그 성능을 설명합니다.
단일 주파수 메쉬 네트워킹
단일 주파수 네트워킹 방식은 주로 장치와 주파수 자원이 제한적인 지역에서 사용됩니다. 이는 단일 주파수 단일 홉 방식과 단일 주파수 다중 홉 방식으로 구분됩니다. 단일 주파수 네트워킹에서는 모든 무선 액세스 포인트(Mesh AP)와 유선 액세스 포인트(Root AP)가 동일한 주파수 대역에서 동작합니다. 그림 1에서 보는 바와 같이, 2.4GHz 대역의 802.11b/g 채널을 접속 및 수신 전송에 사용할 수 있습니다. 제품 및 네트워크 구현 시 채널 간섭 환경에 따라, 홉 간에 사용되는 채널은 완전히 독립적인 비간섭 채널일 수도 있고, 특정 간섭 채널이 존재할 수도 있습니다(실제 환경에서는 후자가 대부분입니다). 이 경우, 인접 노드 간의 간섭으로 인해 모든 노드가 동시에 송수신할 수 없으며, 다중 홉 범위에서 CSMA/CA MAC 메커니즘을 사용하여 협상해야 합니다. 홉 수가 증가함에 따라 각 Mesh AP에 할당되는 대역폭이 급격히 감소하여 실제 단일 주파수 네트워크 성능이 크게 제한됩니다.
이중 주파수 MESH 네트워킹
듀얼 밴드 네트워킹에서 각 노드는 백패스와 액세스에 서로 다른 두 개의 주파수 대역을 사용합니다. 예를 들어, 로컬 액세스 서비스는 2.4GHz 802.1lb/g 채널을 사용하고, 백본 메시 백패스 네트워크는 간섭 없이 5.8GHz 802.11a 채널을 사용합니다. 이러한 방식으로 각 메시 AP는 로컬 액세스 사용자에게 서비스를 제공하면서 백패스 및 포워드 기능을 모두 수행할 수 있습니다. 단일 주파수 네트워크와 비교했을 때, 듀얼 주파수 네트워크는 백패스 및 액세스 시 발생하는 채널 간섭 문제를 해결하여 네트워크 성능을 크게 향상시킵니다. 그러나 실제 환경 및 대규모 네트워킹에서는 백홀 링크 간에 동일한 주파수 대역을 사용하기 때문에 채널 간섭이 완전히 배제되는 것은 아닙니다. 따라서 홉 수가 증가함에 따라 각 메시 AP에 할당되는 대역폭은 감소하는 경향이 있으며, 루트 AP에서 멀리 떨어진 메시 AP는 채널 액세스에서 불리해질 수 있습니다. 그러므로 듀얼 밴드 네트워킹의 홉 수는 신중하게 설정해야 합니다.
게시 시간: 2024년 1월 12일