포커스

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무선 메쉬 네트워크 기술 연구 동향 분석

김현재* 김근영* 김지형* 박인숙* 이안석** 신우람** 김정현** 임광재*** 권동승****

네트워크 확장의 용이성, 경제적 비용 절감 및 높은 신뢰성을 갖는 무선 메쉬 기술은 학계 및 산업계에

서 주목 받고 있는 기술로서 현재 WiFi 기반의 무선 메쉬 기술인 802.11s, 센서 네트워크의 802.15 계열,

WiMax/WiBro의 802.16계열에서 표준화가 진행 혹은 완료 되었다. 기존 이동 통신망보다 많은 장점을 가

진 무선 메쉬 네트워크는 다양한 분야에서 활용되고 있다. 특히, 유선 인프라가 열악한 국가를 중심으로 수

요가 급속히 확산되고 있다. 또한 도시, 공장, 학교, 기차, 통신망, 경찰, 소방 등 다양한 분야에서 활용되고

있으며 주로 실내보다는 실외를 대상으로 넓은 지역을 커버하는 형태의 서비스를 제공하고 있다. 본 고에서

는 무선 메쉬 기술의 표준화 동향에 대해 소개하고, 무선 메쉬 기술의 주요 요소 기술 동향 및 요소 기술별

중요한 기술적 이슈들을 제시하고자 한다. 또한 OFDMA기반 무선 메쉬 네트워크로 진화하기 위해 필요한

기술 이슈에 대해 논하고자 한다. ▨

I. 서 론

인프라 기반 무선 네트워크는 유선망 연계 구축

에 의한 비용 및 구축 소요 시간을 필요로 하지만

인터넷 서비스의 편리한 접근성으로 인해 지금까지

서비스 영역을 급속히 확장해 왔다. 하지만 최근 무

선 메쉬 네트워크는 기존 이동 통신망보다 인프라에

대한 비 의존성, 시간 및 비용 경감 효과 등의 많은

장점으로 인해 학계 및 산업계에서 주목 받고 있는

기술이다.

현재 유선 인프라가 열악한 국가를 중심으로 수

요가 급속히 확산되고 있으며 도시, 철도, 항만, 도로,

공장, 학교, 경찰, 소방 등 다양한 분야에 구축되어

활용되고 있다. 주로 실내보다는 실외를 대상으로

넓은 지역을 커버하는 형태의 서비스를 제공하며

U-City 구축 및 유선의 대체재로 활용되고 있는 추

목 차

* ETRI 광대역무선전송연구팀/선임연구원

** ETRI 광대역무선전송연구팀/연구원

*** ETRI 광대역무선전송연구팀/팀장

**** ETRI 무선시스템연구부/부장

I. 서 론

II. 표준화 동향

III. 주요 기술 동향 및 이슈

IV. 결 론

포커스

주간기술동향 2011. 1. 21.

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세이다. 본 고의 II 절에서는 무선 메쉬 기술의 표준화 동향에 대해 소개하고, III절에서 무선 메

쉬 기술의 대표적 주요 요소 기술 동향 및 요소 기술별 기술적 주요 이슈들을 살펴보고자 한다.

특히, 기존 OFDM(Orthogonal Frequency-Division Multiplexing) 기반 무선 메쉬 네트워크 기

술 이슈를 바탕으로 아직 활발히 연구되지 않은 OFDMA(Orthogonal Frequency-Division Multiple

Access) 기반 무선 메쉬 네트워크로 발전하기 위해 필요한 주요 기술별 고려 사항을 살펴본다.

주요 MAC(Medium Access Control) 관련 이슈로는 스케줄링, 멀티 홉 라우팅, 링크 적응 등이

있으며, PHY 관련 이슈는 분산 동기, 간섭제어, 빔포밍, MIMO(Multiple-Input Multiple Output)

등이 있다.

II. 표준화 동향

무선 메쉬 네트워크 기술은 이동 애드 혹 네트워크(Mobile Ad Hoc Network: MANET) 기

술을 바탕으로 하고 있으나 모든 단말이 동등한 자격으로 망을 구성하는 애드 혹 네트워크와는

달리, 하부의 사용자 단말로 구성된 클라이언트 메쉬 계층(Client Mesh Layer)과 이들을 지원하

기 위한 상부의 기간 메쉬 계층(Infrastructure Mesh Layer)으로 계층적인 구조를 취하고 있다

[1]. 즉, 인프라스트럭처의 유무에 따라 이동 애드 혹 네트워크와 무선 메쉬 네트워크를 구분하

지만, 멀티 홉 통신을 한다는 점에서 기술적으로 비슷한 점이 많다. 따라서 본 절에서는 이동 애

드 혹 네트워크를 포함한 표준화 동향에 대해 기술한다.

무선 메쉬 네트워크 관련 기술에 대한 표준화 단체는 IEEE 802.11s, IEEE 802.15.5, IEEE

802.16 mesh/j 등이 있으며, 이동 애드 혹 네트워크의 경우 IETF(Internet Engineering Task

Force)의 MANET 및 오토콘프(autoconf) 워킹 그룹 등이 있다. 각 표준화 단체별 진행 사항을

살펴보면 다음과 같다.

1. IEEE 802.11s

IEEE 802.11은 비면허 대역에서 근거리(수백 미터 이내) 무선통신을 위한 표준 기술이다. 개

정된 다양한 규격 중 IEEE 802.11s가 무선 메쉬 네트워크 기술과 관련된다. 기존 IEEE 802.11

무선랜 표준을 확장하여 무선 단말간 멀티 홉 통신을 위한 중ㆍ소규모 메쉬 네트워크 구성을 목

표로 한다[1]. 가장 기본적인 구성 요소인 MP(Mesh Point)를 통해 단말로써의 역할 뿐만 아니

라 릴레이 기능을 수행함으로써 멀티 홉에 걸쳐 데이터 교환이 가능하다. MP 자체는 AP

(Access Point) 기능(주변에 위치한 단말을 묶어 서로 통신할 수 있게 하는 기능)이 없으며, 이

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기능을 하는 노드를 MAP(Mesh Access Point)라 한다. MPP(Mesh Portal)는 다른 망과의 연동

기능을 제공하는 역할을 한다.

IEEE 802.11s는 멀티 홉 통신을 위해 6개의 MAC 주소를 사용하며, MAC 주소에 기반한

라우팅 프로토콜을 사용한다. 기본적인 라우팅 방안은 On-demand 방식의 AODV(Ad-hoc On

demand Distance Vector)와 Proactive 방식의 트리 형식을 결합한 하이브리드 경로 설정 기법

인 HWMP(Hybrid Wireless Mesh Protocol)이다. 접속제어 방식으로는 기존의 EDCA(Enhanced

Distributed Channel Access) 방안에 2 홉 노드의 상태를 고려한 MCCA(Mesh Coordinated

Channel Access) 방안을 부가적으로 추가하였다. 그 외, 시간 동기, 혼잡 제어, IEEE 802.11i

기반 보안 기법을 제공한다.

IEEE 802.11s는 2003년 9월 스터디 그룹이 생성되어 2004년 7월 태스크 그룹으로 승인

되었으며, 2005 년 5 월 규격 제출 요청 이후 2005 년 7 월 프로포절(proposal)이 제출되었다.

2006년 3월 최초 프로포절이 발표된 이후, Draft 1.0(2006년 11월), Draft 2.0(2008년 8월),

Draft 3.0(2009년 3월)을 거쳐, 2010년 9월에 Draft 7.0이 발표되었다. 2010년 말까지 규격

제정이 목표이다.

2. IEEE 802.15.5

IEEE 802.15 는 비면허 대역에서 단거리(수십미터 이내) 노드간 무선통신 제공 및 저비용,

저전력 소모를 주 목적으로 한다. 이 중 IEEE 802.15.5 워킹 그룹은 IEEE 802.15.1/3/4 위에

새로운 계층을 추가하여 mesh/star/tree 등의 모든 네트워크 구조를 지원하는 규격 작성을 목

적으로 하고 있다[2]. IEEE 802 가 PHY/MAC 계층의 표준화를 담당하는 단체이다 보니 메쉬

네트워크는 MAC 이상의 규격에 대한 정의가 필요하다는 한계로 인해 상위 계층의 규격인

recommended practice 를 제정하고 상위 계층의 요구 사항에 따른 MAC 계층의 새로운 규격

을 정의하는 것이 주된 내용이다[3].

IEEE 802.15.4 MAC 기반의 저속, IEEE 802.15.3 MAC 기반의 고속 통신을 제공하기 위한

두 부분으로 나눠져 있으며, PHY/MAC 기술의 차이로 인해 독립적인 특성을 가지며 상호 통신

할 수 없다[4].

저속 메쉬 주요 기술은 64bit/16bit의 2가지 주소 모드, 트리에 기반한 주소 체계 및 라우팅,

테이블이 필요 없는 라우팅 기법, 동기/비동기 전력 저감 기술, 기기 이동 탐지/재가입 등을 통

한 휴대성 지원 기술이다. 고속 메쉬 기술은 저속 메쉬 기술과 달리 메쉬 구조, 메쉬 라우팅,

QoS 지원 등 기본 기능에 중점을 두고 있으며, 그 외 기술은 개발자에게 남겨 두었다. 메쉬 구

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조는 parent piconet에서 child piconet을 생성하여 확장하는 다단계 계층 트리 구조이며, 라우

팅은 트리 기반 라우팅과 서버 기반 라우팅의 2 가지 방안을 제시하고 있고 QoS 지원은 서버

기반 라우팅에 의해 지원된다.

IEEE 802.15.5는 2004년 초에 정식으로 가동되어 2009년 3월 규격으로 승인되었다.

3. IEEE 802.16 d/j

IEEE 802.16은 주로 인가 대역에서 MAN(Metropolitan Area Network, 수십 킬로미터 이

내)용 광대역 무선통신을 위한 표준 기술이다. 이 중 IEEE 802.16d 는 무선 메쉬 기술, IEEE

802.16j는 멀티 홉 기술을 다루고 있다.

IEEE 802.16d의 메쉬 모드는 OFDM기반 TDMA(Time Division Multiple Access) 기술로

중앙/분산제어 스케줄링 방안을 비롯한 메쉬 네트워크 구성 기술을 제공하며, IEEE 802.16j 는

메쉬 기술이 아닌 커버리지, 수율 및 용량 증가를 위한 OFDMA 기반의 멀티 홉 릴레이 기술로

서, 신호를 단지 증폭하여 전달하는 기존 릴레이에서 발전한 디코딩 후 전달 등의 스마트 릴레

이 기술을 제공한다. 여기서 멀티 홉 네트워크는 메쉬 네트워크와 달리, 반드시 기지국을 통해

상대방에게 데이터가 전달된다는 점에서 차이가 있다.

IEEE 802.16d는 2003년 9월 시작하여 2004년6월 IEEE 규격 802.16-2004라는 이름

으로 승인되었으며, IEEE 802.16j는 2006년 3월 태스크 그룹으로 승인된 이후, 2009년 6월

규격을 발표하였다.

4. IETF MANET/autoconf

이동 애드 혹 네트워크는 인프라스트럭처의 도움 없이 노드간 동적으로 서로 협력하여 정보

를 전달할 수 있도록 해주는 네트워크로서 동적인 망 형태 변화, 분산적인 망 관리, 멀티 홉 라

우팅, 에너지 사용에 대한 제약 등을 특징으로 한다. MANET 은 초기에는 미국 국방성에서 주

도하였으며 관련 기술은 학회 및 표준화 단체에 제출되고 있다. 또한 레이어 3(IP 계층)에 대한

규격은 주로 인터넷 관련 국제표준기구인 IETF에 의해 이루어지고 있다. IETF의 MANET 워

킹 그룹에서는 노드들이 트래픽을 교환하기 위한 경로 설정 프로토콜의 제정을 목표로 하고 있

다. 하지만 MANET에서는 경로 설정을 위한 프로토콜의 제정만으로 서로 정보를 교환할 수 있

는 것은 아니며, 통신을 위해서는 IP 주소 설정이 필수적이다. 따라서 IETF 의 오토콘프 워킹

그룹을 통해 이를 위한 프로토콜 제정을 목표로 하고 있다.

IETF의 MANET에서의 경로 설정 기법은 크게 반응형(reactive) 방식과 예방형(pro-active)

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방식으로 구분 된다[5]. 반응형 방식은 상위 계층으로부터 트래픽을 전송하라는 요청을 수신했

을 때 경로를 찾는 방식이며, DYMO(Dynamic MANET On-demand) 프로토콜이 있다. 예방형

방식은 에드혹 노드들이 경로 관련 정보를 다른 모든 노드들에게 주기적으로 전송함으로써 경로

를 설정하는 방식이며, OLSR(Optimized Link State Routing) 프로토콜 등이 있다. 또한 멀티캐

스트 패킷을 효율적으로 전송하기 위한 SMF(Simplified Multicast Forwarding) 프로토콜,

OSPF(Open Shortest Path First) 프로토콜 등 다양한 경로 설정 기법이 논의되고 있다.

IETF의 오토콘프에서는 MANET 구조의 문서화, 주소 자동 설정의 문제점 정의 및 목표를

정의한 ‘용어 및 문제점 정의’의 문서화, 유일한 로컬 주소의 설정 및 인터넷에 접속하는 경우

구성하는 노드들에게 전역 주소 설정을 위한 주소 자동 설정 메커니즘 개발, 설정된 주소의 유

일성을 검증하기 위한 메커니즘 개발 등의 표준화를 목표로 하고 있다[5].

MANET은 미국 국방성 주도로 1973년 PRNET(DARPA Packet Radio Networks)에서 군

사 목적의 통신 시스템 개발을 위해 멀티 홉 무선 링크를 통한 이동 노드간 통신 연구를 시작으

로, 1983년 SURAN(DARPA Survivable Radio Networks)에서 PRNET의 미 해결 문제인 큰 규

모의 네트워크에 대한 연구를 지원하였으며, 1994년 GloMo(DARPA Global Mobile Information

Systems)에서 인터넷 기술이 사용 가능하도록 무선 애드홉 네트워크 연구가 이루어졌고, 1997

년 IETF MANET 워킹 그룹, 2005년 IETF 오토콘프 워킹 그룹이 만들어졌다.

III. 주요 기술 동향 및 이슈

1. 스케줄링

무선 메쉬 네트워크의 성능에서 가장 중요한 요소기술 중 하나는 MAC 스케줄러이다. IEEE

802.16 메쉬 네트워크에서는 중앙 집중형 스케줄링과 분산형 스케줄링의 두 가지 모드를 지원

한다. 중앙 집중형 스케줄링의 경우 메쉬 BS는 각 SS(Subscriber Station)에게 고정 시간 슬롯

을 비율적으로 할당하며, 분산형 스케줄링의 경우 제어 메시지 전송을 관리하는 스케줄링 기능

과 데이터 영역 할당을 관리하는 스케줄링 기능으로 구분된다.

IEEE 802.16 메쉬 규격에서는 두 가지 스케줄링 방식에 대한 세부적인 알고리즘을 정의하지

않았으며 구현 이슈로 열어 두었다. 본 절에서는 두 가지 스케줄링에 대한 세부적인 알고리즘 측면

에서의 이슈를 정리하며 OFDMA기반 프레임 구조로 확장하는 경우 고려사항에 대해 살펴본다.

먼저 중앙 집중형 스케줄링 설계시 고려해야 하는 이슈들은 다음과 같다.

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가. 주파수 재사용

무선 메쉬 네트워크의 효율을 높이기 위해 주변 노드의 간섭을 최소화하고 동일 주파수를 재

사용하도록 스케줄링을 해야 한다. Wei는 간섭인지 라우팅 및 스케줄링 알고리즘을 제안하였다

[6]. BS 로부터 SS 까지 가장 적은 간섭 링크를 갖는 경로를 선택하고 각 데이터 슬롯에 대해

최대 요구 링크를 시작으로 해당 링크에 간섭을 미치지 않으며 동시 전송 가능한 액티브 링크의

집합을 구한다. 따라서 동시에 전송 가능한 최대 링크의 개수를 찾아 주파수 재사용을 향상시킨

다. Han은 SS의 상대적 자원 요구량에 기반한 비율적으로 각 링크에 시간 슬롯 자원을 할당하

기 위해 서비스 토큰을 사용하였다. 하지만 하나의 프레임 내에서 각 노드는 한번 이상의 전송

이 가능함에 따라 각 전송에 필요한 가드 심볼 오버 헤드 증가의 단점을 갖는다.

나. QoS 타당성

IEEE 802.16 메쉬 규격에서의QoS(Quality of Service) 지원은 end-to-end 에 대한 고려

없이 link-by-link에 대해 수행된다. 이러한 문제점을 보완하기 위해 Shetiya는 인터넷 트래픽

타입에 따른 end-to-end QoS 보장 방법을 제시하였다. 즉, UDP(User Datagram Protocol) 트

래픽 경로에 따른 최소 슬롯을 할당 방법을 제시하였으며, TCP(Transmission Control Protocol)

에 대해 최소 전송률과 공정성에 대한 척도를 제시하였다[7]. 또한 다양한 서비스에 대한 QoS

지원 방법이 라우팅과 연계된 스케줄링 방법들이 활발히 연구되고 있다.

다. Ordering Delay

중앙 집중형 스케줄링에서 성공적으로 데이터가 전달되기 위해서는 데이터를 전송하도록 스

케줄된 노드는 전달할 데이터를 이전에 받아야 한다. 만약 노드가 받기 전에 전송하도록 스케줄

된다면 스케줄링 단위만큼 전송 지연이 발생한다. Djukic and Valaee 는 QoS 만족을 위한

ordering delay 의 최소화 방법을 제안하였다[8]. 지연을 나타내는 에지 코스트를 이용한 충돌

그래프를 기반으로 Bellman-Ford 알고리즘을 적용하였다.

라. Hop Range(routing tree depth)

중앙 집중형 스케줄링에서 각 노드들은 트리 뎁스를 나타내는 hop range 내에 있어야 한다.

중앙 집중형 제어 프레임 내 전송기회의 제한과 최대 스케줄링 가능 프레임 수의 제한에 의해

정확한 hop range의 선택은 스케줄링 설계 측면에서 중요한 요소이다.

IEEE 802.16 메쉬 네트워크를 위한 분산형 스케줄링 연구는 EBTT(Election Based

Transmission Timing) 성능 향상 기술 및 수학적 모델링에 관한 연구와 규격에서 다루지 않은

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분산형 스케줄링의 세부적 알고리즘에 대한 연구로 나누어 진다. 따라서 분산형 스케줄링 설계

시 고려해야 하는 이슈들은 다음과 같다.

마. Holdoff Time effect

먼저 EBTT 기반 파라미터(Holdoff Exponet)의 정확한 영향에 대한 분석이 고려되어야 한

다. Cao는 IEEE802.16 메쉬 규격에서 coordinated distributed 스케줄링의 성능을 분석하였다

[9]. 결과적으로 Holdoff Exponent값은 시스템에 많은 영향을 주므로 우선순위에 의한 적응적

지수값을 조절할 필요가 있다[10]. 즉, 네트워크 경쟁시 특정 threshold값을 기준으로 4단계의

holdoff 시간을 조절함으로써 전체 시스템 성능을 향상시켰다.

바. Fairness

EBTT 알고리즘은 각 노드가 제어 메시지를 전송할 기회를 갖지 못할 수 있기 때문에 필연

적으로 언페어하다. 특히 위너인 노드는 모든 사용 가능한 데이터 영역을 차지할 수 있는 문제

점을 가진다. 따라서 공평성을 향상시키기 위해 바이어는 주어진 시간 내에 할당할 수 있는 자

원 범위를 제한하도록 제안하였다[10].

사. QoS

IEEE 802.16 메쉬 규격의 Hop-by-hop QoS보장과 더불어 end-to-end QoS 보장을 위한

기술이 제공되어야 한다. 특히 중앙 집중형 스케줄링과 다르게 분산 스케줄링의 경우 3way

handshaking의 성공 확률에 영향을 가지므로 QoS 요구조건의 만족을 보장하기 어렵다. Bayer는

request-grant-confirm 시간 제어를 통해 QoS 요구조건에 기반한 차별성을 제공하였다[10].

아. Scalability

인접 노드의 수는 각 노드들의 접근 성공 확률을 감소시켜 각 알고리즘의 성능에 영향을 준

다. EBTT기반 알고리즘은 2홉 이상 노드로부터의 간섭이 없다는 가정에서 설계되었지만 실제

더 많은 링크의 영향을 받을 것이다. 만약 3홉 인접 노드를 고려한다면 오버헤드의 증가 및 접

근 확률의 감소, 지연 등의 문제를 야기할 것이다. 따라서 스케줄링 간격과 hold off exponent

값, 인접 노드의 고려 홉 수 등은 서로 trade-off 관계에 있으므로 설계에 중요 요소가 될 것이다.

자. Handshake Priorities

만약 노드가 그랜트에 대해 응답할 수 없다면 데이터 전송 기회는 낭비될 것이다. 또한 hold

off 값에 따라 grant-confirm 주기는 상당히 길어질 수 있다. 따라서 핸드세이크의 주기를 줄이

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고 성공 확률을 높이기 위한 방법이 연구되어야 한다.

아직 활발한 연구가 진행되지 않은 OFDMA 기반 메쉬 네트워크에서 EBTT 알고리즘을 적

용하는 경우, 하나의 서브 프레임 내에 여러 개의 주파수 부채널을 통해 스케줄링 관련 제어 메

시지를 전송 가능하다. 즉, 기존 OFDM기반 메쉬 네트워크에서는 2홉 범위 내 이웃 노드의 정

보를 이용하여 시간 축에서 충돌 없이 전송 가능하도록 고안되었다. 하지만 OFDMA 기반 메쉬

네트워크에서는 다음과 같은 조건을 반영한 알고리즘의 개발이 필요하다. 첫째 하나의 서브 프

레임 내 주파수 부채널은 인접 1 홉노드 범위에서 유일하게 선택되어야 한다. 즉, 하나의 서브

프레임 내에서 1홉내 인접 노드가 서로 다른 주파수 부 채널로 전송한다면, 수신 노드는 데이터

Tx와 Rx가 동시에 불가능하으로써 데이터 손실이 발생한다. 둘째, 하나의 노드는 1홉 내 인접

노드들로부터 여러 주파수 부채널로 전송되는 데이터는 수신 가능하다. 따라서 기존 EBTT 알

고리즘은 위에서 제시한 조건들을 고려해서 OFDMA 기반 메쉬 네트워크 프레임에 적합하도록

수정될 필요가 있다.

2. 라우팅

무선 메쉬 네트워크는 일반적으로 네트워크 영역이 셀룰러 네트워크에 비해 넓으며, 임의의

노드와 통신을 수행하기 위해서는 여러 노드를 통해 전달되는 멀티 홉 전송이 필요하다. 이를

위한 경로를 설정해 주기 위한 라우팅 기술의 적용이 필수적이다. 또한, 무선 메쉬 네트워크의

중요한 특징인 자가 구성(Self-organizing)을 위해서는 이웃 노드들의 존재를 탐색하고, 네트워

크의 형태를 자동적으로 인지하여 적합한 경로를 탐색할 수 있어야 한다. 뿐만 아니라, 무선 메

쉬 네트워크의 노드들은 이동성을 가질 수 있으며, 이동성에 따른 네트워크 형태의 변화를 인식

하여 경로의 변경이 이루어져야 한다.

무선 네트워크에서의 라우팅 연구는 이동 애드-혹 네트워크를 위한 연구를 중심으로 활발히

진행되었으며, AODV[11], DSR(Dynamic Source Routing), DSDV(Destination-Sequenced

Distance Vector)[12], OLSR[13] 등 많은 애드-혹 라우팅 프로토콜이 연구 개발되었다. 대표

적인 애드-혹 라우팅 프로토콜은 요구기반 방식인 AODV 와 대표적인 테이블 기반 방식인

OLSR 프로토콜이 있으며, 많은 무선 네트워크에서 널리 사용되고 있다. AODV 프로토콜은 요

구기반 방식으로서 데이터 전송이 없는 경우에는 제어 메시지가 발생하지 않고 전송 요청이 있

을 때 제어 메시지를 교환하여 경로를 찾는다. 이러한 방법은 데이터 전송이 많지 않은 네트워

크에서는 불필요한 메시지 교환을 발생시키지 않음으로써 효율성을 높일 수 있다.

OLSR은 플러딩 기반으로 구현된 라우팅 정보 교환 방법을 최적화 하는 방법을 적용한 프로

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토콜이다. 이러한 방법에 따라 각 노드 및 네트워크에서의 라우팅을 위한 정보교환 량이 줄어들

게 된다.

최근에는 IEEE 802.11s, IEEE 802.15.5 등과 같은 메쉬 네트워크를 위한 규격이 개발됨에

따라 이를 위한 라우팅 기술 개발이 활발히 진행되었다. IEEE 802.11 무선 랜 기술에 기반한 규

격인 IEEE 802.11s 에서는 AODV 프로토콜에 기반한 라우팅 방법을 사용하고 있으며, 요구기

반 방식과 테이블 기반 방식 모두를 지원하는 하이브리드 형태로 구성되어 있다. 또한 Airtime

Link Metric 이라는 라우팅 메트릭을 적용함으로써 링크 계층에서의 전송속도, 에러율 등을 반

영하여 최적의 경로를 찾을 수 있는 구조를 제공한다. IEEE 802.15.4기술에 기반한 표준 규격

인 IEEE 802.15.5 에서는 블록 어드레싱 기반의 주소체계를 이용한 트리 구조의 네트워크를 형

성함으로써 라우팅 정보교환을 수행하지 않는 구조를 가진다. 이 방법은 목적지 노드의 주소를

(a) RM-AODV (b) Tree based routing

(그림 2) IEEE 802.11s Routing

(그림 1) 무선 메쉬 네트워크 라우팅

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이용하여 트리에서의 자식 노드 혹은 부모 노드로 패킷을 전달함으로써 목적지 노드까지 전달되

도록 하는 방법이며, 라우팅 메시지 교환에 의한 에너지 소모를 최소화할 수 있는 형태로 설계

되었다.

무선 메쉬 네트워크의 다양한 형태의 운용 및 광범위한 응용 서비스를 제공하기 위한 네트워

크로 활용하고자 하는 노력이 계속되고 있다. 이를 위한 라우팅 기술에서의 몇 가지 고려사항은

아래와 같다.

가. 무선 메쉬 네트워크에 적합한 메트릭 설계

무선 메쉬 네트워크에서 전송 품질은 네트워크의 토폴로지, 노드의 위치, 이동성, 트래픽, 무

선 채널 등 여러 요인에 영향을 받는다. 이러한 여러 요인들을 이용하여 전송 경로의 품질을 정

확하게 예측하고 라우팅을 수행함으로써 좋은 품질을 가지는 경로를 선택할 수 있으며, 전체적

인 네트워크의 성능을 향상시킬 수 있다.

나. 다양한 QoS 지원

무선 메쉬 네트워크는 다양한 형태의 서비스를 사용자에게 제공하는 네트워크이며, 이를 위

하여 여러 서비스가 요구하는 다양한 QoS를 지원할 수 있는 구조를 가져야 한다. 전송 경로를

결정할 때에도 요구되는 QoS에 따라 적합한 경로를 탐색하는 기능을 가져야 한다.

다. 노드의 이동성

지금까지의 무선 메쉬 네트워크 연구에서는 정적인 환경에서의 동작을 주로 가정하였으며,

메쉬 노드의 이동성은 많이 고려되지 않았다. 하지만 미래의 무선 메쉬 네트워크 기술은 이동성

을 가지는 환경에서의 적용이 예상되며, 특히 전술 환경에서의 무선 메쉬 네트워크, 혹은 차량

(그림 3) IEEE 802.15.5 Tree formation and block addressing

A

B C

D

F

E

(8-9)

(6-10)

(4-14)

(11-14)

[5[4]+[2]=[11]

[4]

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탑재형 무선 메쉬 네트워크의 경우에는 각 노드가 기본적으로 빠른 이동성을 가지게 되고, 이웃

노드 탐색, 경로정보 교환, 경로 선택 등의 동작은 네트워크 성능에 영향을 미치는 직접적인 요

인이 될 것이므로 이를 고려한 라우팅 기술의 개발이 필요하다.

라. 확장성

무선 메쉬 네트워크의 실제 환경에서의 설치 및 사용의 큰 어려움 중 하나는 네트워크의 규

모가 커지거나 노드 수가 많아질 때의 성능 열화가 심해지는 것이다. 특히, 일반적으로 라우팅을

위한 정보 교환량이 네트워크의 규모에 따라 커지게 되며, 이에 따른 오버헤드에 의해 전체적인

네트워크 성능이 감소하게 된다. 따라서, 대규모 무선 메쉬 네트워크를 위한 효율적인 라우팅 기

술의 개발이 필요하다.

3. 링크 적응

무선 메쉬 네트워크에서 무선 링크의 효율적인 사용을 위해 링크 적응 기법을 사용한다. 대

표적인 링크 적응 기법으로 전력 제어 기법과 전송률 적응 방식이 있다.

전력 제어 기법은 무선 링크 환경에 따라 전력을 제어하여 전송 품질을 유지하는 방법으로

음성과 같이 고정된 전송률 상황에서 링크의 품질을 보장하기 위한 시스템에 효율적인 방법이다.

각 노드의 전송 전력은 정보의 전송 범위를 결정하여 결과적으로 네트워크 구조에 따른 처리량

성능에 영향을 준다. 특히, 이동 노드는 에너지 제약이 있기 때문에 에너지 측면에서 가능한 효

율적이어야 한다. 일부 노드들이 정보를 높은 전력으로 전송하게 되면 해당 노드의 전송 범위는

넓어지지만 다른 주변 노드들에게 큰 간섭으로 작용할 수 있다. IEEE 802.11에서는 이러한 간

섭을 최소화하기 위해 캐리어 센싱 기법을 사용한다. 캐리어 센싱 가능 범위까지를 사이언스 영

역이라 한다. 이 사이언스 영역에서도 다음과 같은 두 가지 충돌이 일어날 수 있다. 첫 번째, 둘

이상의 송신자가 한 수신자에게 전송할 때 송신자끼리는 사이언스 영역에 있지만 수신자 입장에

서 충돌이 일어난다. 두 번째, 사이언스 존으로 커버되지 않는 히든 존의 노드가 전송을 시도하

여 충돌이 일어난다. 또한 사이언스 존 밖의 노드들의 간섭 중첩으로 인해 정보 손실이 일어날

(그림 4) 링크 적응기법

Link Adaptation

Transmission Power Control Rate Adaptation

주간기술동향 2011. 1. 21.

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수도 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 네트워크 토폴로지를 고려하여 전체 노드의 처리량

을 최대화 하도록 노드들간 공통의 최소 전송 전력을 정의하는 연구[14], 다른 노드의 간섭은

고려하지 않고 패킷의 종류에 따라 전송 전력을 달리 하는 연구들[15]과 다른 노드의 간섭을

고려하여 전력을 조절하는 연구[16]가 진행되어 왔다. 또한, 히든 터미널을 포함한 인접 노드들

의 간섭에 의한 영향을 피하기 위해 캐리어 센싱 범위를 조절하는 연구가 진행되고 있다[17].

반면, 멀티미디어 데이터는 서비스 종류에 따라 다양한 전송률, 전송 품질 등이 요구되므로

데이터 처리량을 높이기 위해 주로 전송률 적응 방식을 사용한다. 전송률 적응 방식은 채널의

상태를 살피고 추정하는 단계와 채널 상태에 따라 전송률을 정하는 두 단계로 이루어진다. 이러

한 과정을 송신자 측에서 또는 수신자 측에서 수행할 수 있다. 대표적인 전송률 적응 방식으로

SINR을 고려하여 전송률을 조절하는 방법[18]과 FER을 고려하여 전송률을 조절하는 방법[19]

등이 있다. 앞서 소개한 기법들은 모두 전송 실패에 근거하여 채널 상태를 추정하고 전송률을

정한다. 그러나 전송 실패는 충돌이나 채널오류 때문에 일어나는데 전송률 적응을 위한 채널 상

태를 정확히 추정하기 위해서는 충돌에 의한 영향은 배제되어야 한다. 따라서 채널 오류에 의한

전송 실패와 충돌에 의한 전송 실패를 구분하여 처리하는 다양한 방식들 또한 연구되고 있다.

4. 분산 동기

자원 예약 및 할당, 그리고 수신 신호의 검출 등을 위해서는 네트워크를 구성하는 노드들의

동기를 맞추는 것이 필요하다. 여기에는 전송 시간의 동기를 맞추는 방법과 수신 시간의 동기를

맞추는 방법으로 나눌 수 있다. 그리고 노드간 거리로 인한 전파 지연 시간을 고려하지 않은 방

법과 고려한 방법으로 나눌 수 있다.

전송 시간의 동기를 맞추기 위해서 모든 노드가 GPS(Global Positioning System)를 가지는

경우가 있다. GPS가 없는 경우 기본적인 방법들로 노드간 거리로 인한 전파 지연 시간을 고려

하지 않고 전송 시간의 동기를 맞추는 방법이 적용되고 있다[20]-[22]. 임의의 선택된 노드가

자신의 시간 정보를 실은 비콘(또는 프리앰블과 메시지)을 전송하면 이를 수신한 노드는 수신한

신호의 시간 정보가 자신의 시간 정보보다 느린 경우 이에 맞춘다. 또는 일부 노드가 GPS를 가

(그림 5) 노드간 전파 지연 시간을 추정하기 위한 방식

Node 2

Node 1

T21 T22

T11 T12

포커스

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지는 경우 GPS 노드를 중심으로 몇 홉이 지난 신호를 수신해서 자신의 전송 시간을 맞추었는지

를 함께 알릴 경우 홉 수가 작은 신호를 수신한 신호의 시간 정보에 자신의 시간 정보를 맞춘다.

노드간 거리로 인한 전파 지연 시간을 고려하기 위해서는 (그림 5)와 같이 임의의 노드에서 특

정 신호를 발생시 수신한 노드는 시스템에서 정한 일정 시간 뒤에 다시 신호를 해당 노드에게

전송함으로써 전파 지연 시간을 추정할 수 있다.

한편, OFDMA 방식을 이용할 경우 주파수 축으로 다수의 부채널을 동시에 다수의 노드가

간섭없이 이용할 수 있다. 이 경우 동기의 중요성이 더욱 부각된다. 왜냐하면 임의의 노드가 특

정 노드에게 임의의 부채널을 사용하여 신호를 보낼 경우, 이는 다른 노드에게도 전달된다. 따라

서 OFDMA 의 특성상 수신 신호를 검출하기 위해서는 동시에 받은 모든 부채널의 신호에 대해

FFT(Fast Fourier transform)를 수행해야 하며, 각 부채널의 시간동기 및 주파수 동기가 맞지

않는 경우 수신 신호의 전력에 따라 심각한 부반송파간 간섭(IinterCarrier Interference: ICI)이

생긴다[23]. 따라서 OFDMA 방식을 이용할 시에는 각 노드에 적합한 수신 시간의 동기를 맞추

는 방법이 필요하다. GPS 또는 위에서 기술한 전송 시간을 맞추는 방식을 적용할 경우에는 노

드간 거리로 인한 전파 지연 시간 또는 각 노드간 클락의 차이와 거리로 인한 전파 지연 시간을

고려하기 위해 일반적으로 보호구간(Cyclic Prefix: CP)의 길이를 늘임으로써 이를 해결할 수

있다.

(그림 6)과 같이 보호구간의 길이를 보호구간 내에 거리에 따른 전파 지연 시간과 채널의 다

중경로 지연 시간을 충분히 반영하여 설정한다[24]. 이는 매 심볼마다 상대적으로 긴 보호구간

을 사용함으로써 오버헤드가 커지는 단점이 있다. 이 방식과 달리 각 노드마다 상호 레인징

(ranging) 과정을 통해 노드간 거리에 따른 전파 지연 시간을 추정한 뒤에 자신의 주변 노드들

을 고려한 수신 동기 시간을 맞추는 방식도 고려할 수 있다.

(그림 6) 클락 차이와 전파 지연 시간에 의한 수신 OFDM 심볼의 FFT 시작점 설정

FFT 시작점

CP

Free ICI Zone

Channel

클럭 차이 + 전파지연시간

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5. 간섭 제어

무선 메쉬 네트워크에서 이루어지는 다수의 노드 간의 통신에서 간섭을 효과적으로 제어하

는 것은 필수적이다. 데이터 전송률을 높이기 위해 각 노드의 신호세기를 키우게 되면 오히려

간섭의 세기가 커짐으로써 발생하는 성능 열화로 인해 네트워크의 통신 성능을 기대하는 만큼

얻을 수 없게 되기 때문이다. 무선 메쉬 네트워크 통신의 여러 형태 스케줄링을 지원하고 충분

한 성능을 얻기 위해서는 단순히 노드들의 송신 전력 조절 만으로는 한계가 있으며 간섭을 효과

적으로 제어하는 알고리즘이 필요하다.

간섭 신호를 어떻게 처리할 것인가 하는 문제에 대한 접근은 기본적으로 세 가지 경우로 나

누어진다. 즉, 간섭 신호가 센 경우, 간섭 신호와 원하는 신호의 세기가 비슷한 범위에 있는 경

우, 그리고 간섭 신호가 상대적으로 작은 경우이다. 간섭 신호가 센 경우, 두 개의 노드만 통신

하는 경우에는 간섭 신호를 검출하여 소거한 후에 원하는 신호를 검출하는 방법으로 성능 향상

을 얻을 수 있다[25]. 그러나 세 개 이상 다수의 노드가 통신하는 경우에 대해서 이러한 성능

향상을 얻을 수 없다. 따라서 다른 신호에 미치는 간섭 세기가 큰 송신 스트림을 중단시키는 전

력 제어 방법을 적용하여 전체 네트워크의 환경이 다른 두 가지 경우에 해당되도록 만드는 방법

이 제안되었다[26]. 간섭 신호 세기가 작은 경우에는 간섭 신호를 잡음으로 취급하여 원하는 신

호를 검출하는 방법이 사용되어 왔다. 이 방법은 두 개의 노드간 통신, 세 개의 노드의 대칭적

채널 환경, One-to-Many, Many-to-One Gaussian 간섭 채널에서 전체 용량을 만족한다는 것

이 입증되었다[27]. 간섭 신호 세기가 원하는 신호 세기에 비해 작지 않은 경우, 시간 축 혹은

주) 초기 빔포밍 벡터 ν 1,ν 2,…,ν K 로 부터 반복적 통신방향 변환을 통해 빔 포밍벡터 ν 1,ν 2,…,ν K, u1,u 2,…,uK를 구함

(그림 7) 반복적인 간섭 정렬 예

2v

Kv

1v

1Optimize u 1Optimize v

2Optimize u 2Optimize v

Optimize Ku Optimize Kv

Ku

2u

1u

포커스

15

주파수 축으로 노드간 통신을 분리함으로써 간섭을 회피하는 방법이 자주 이용되지만 이 방법은

시스템이 달성할 수 있는 용량보다 현저히 낮은 데이터율을 달성하는 것으로 예측된다. 간섭 신

호를 허용하되, 다수의 노드로부터 오는 간섭 신호를 원하는 신호와 다른 방향으로 정렬시키는

방법이 오히려 무선 메쉬 네트워크의 최대 용량에 상당히 근접한 성능을 달성할 수 있다고 알려

졌다. 간섭 정렬을 이용하는 경우, 각 노드는 간섭이 없을 때에 가질 수 있는 최대 용량의 1/2

의 값을 달성할 수 있지만, 전체 채널 정보를 알아야 하는 조건과 빔 포밍 벡터의 차원이 무한대

로 커질 때 시스템의 용량의 근사값에 도달하는 제약이 있다.

이 제약을 극복하기 위해 유한 차원 빔 포밍 벡터와 부분적인 채널 정보를 이용하는 간섭정

렬 방법이 K. Gomadam et al[28]에 의해 제안되었다. 유한 차원 빔 포밍 벡터와 부분적인 채널

정보를 이용하는 대신 최적의 빔 포밍 벡터를 찾기 위한 반복 수행이 필요하며 반복 수행과정에

서 (그림 7)과 같이 가상의 가역적 통신 과정을 수행하며, 이 반복 수행은 수렴하는 것으로 증명

되었다. 이 방법은 각 수신 노드에서 부분적 채널 정보를 통해 최적화 과정을 수행함으로써 분

산 간섭 정렬이라고 부를 수 있으며, [26]에서 제안한 이진 전력 제어와 결합된 방식으로 적용

되면 더욱 효과적이다. 그러나, 여전히 간섭 정렬을 위한 최적의 빔 포밍 벡터를 찾고 효과적으

로 적용하기 위한 연구가 필요하다. 특히 네트워크의 확장성을 용이하게 하고, 복잡도와 요구되

는 정보량이 낮은 간섭 정렬 방법에 대한 연구가 요구된다.

6. 빔포밍 및 MIMO

빔포밍 기술은 어레이 이득에 따른 커버리지 확장과 용량 증대 및 빔의 방향성에 의한 간섭

회피와 같은 장점이 있으나 이는 직진성이 강한 LoS(Line-of-Sight) 또는 제한된 Scattering

환경에 적합하다. 반면 NLoS 환경에서는 다수의 안테나들 간의 독립적인 채널 특성을 갖는 다

중 경로의 멀티플렉싱 및 다이버시티(Diversity) 이득으로부터 용량을 증대시킬 수 있는 MIMO

기술이 적합하다.

전방위 안테나를 적용한 메쉬 네트워크에서는 송신 노드에 의해 미치는 간섭의 영역이 광범

위하여 공간적 재사용률을 감소시킨다. 이에 따라 네트워크 용량이 제한되지만, 빔포밍 기술을

적용할 경우 커버리지 증대뿐 아니라 빔의 방향성을 통해 간섭을 회피하고, MIMO 기술은 간섭

을 제거하거나 주파수 효율 또는 링크 신뢰성을 향상시킨다. 따라서 빔포밍 및 MIMO 기술을

적용하여 네트워크 용량을 증대시키고 네트워크 연결성을 강화할 수 있다. 방향성 안테나 빔포

밍 기술은 송수신 신호의 방위를 기반으로 빔을 선택하는데, 이는 빔이 산란되지 않고 방향성을

갖는 LoS 환경에 적합하다. 반면 MIMO 기술에서는 전 방위로부터의 수신 신호에 대해 일련의

주간기술동향 2011. 1. 21.

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신호처리 과정을 거쳐 검출하므로, 송신 노드의 위치 또는 송신 빔에 대한 방위 정보 없이 가능

한 최대의 어레이 이득을 얻을 수 있는 장점이 있다. 한편, 본 기술들에 대한 연구는 셀룰러와

같은 단일 홉 환경에 대해 활발히 진행되었으나, 애드 혹 및 메쉬와 같이 네트워크를 고려하는

다중 홉 환경에 대한 연구는 상대적으로 미비하다. 애드 혹 및 메쉬 네트워크에서는 주변 인접

노드들과의 상호 간섭에 의한 영향이 전체 네트워크 성능에 민감하게 작용한다. 따라서 빔포밍

및 MIMO 기술 적용 시 단일 또는 소수의 링크만을 고려하는 환경과 달리 물리, MAC, 네트워

크 계층을 함께 고려한 크로스 레이어 최적화 연구가 필요하다[29]-[33].

다음은 빔포밍 및 MIMO 기반 무선 메쉬 네트워크의 크로스 레이어 최적화에 관한 기존 연

구를 소개한다. 우선, 방향성 안테나를 적용 시 기존의 IEEE 802.11 의 RTS-CTS-DATA-

ACK MAC을 변형한 Directional MAC이 있다[30]. 이는 RTS 전송 시 타깃 수신 노드를 향

하도록 빔포밍하여 주변 이웃 노드들의 RTS 전송 기회를 높이고, 더불어 DATA 및 ACK 전송

시에도 타깃 수신 및 송신 노드를 향하도록 빔포밍하여 이웃 노드들이 해당 자원을 재사용함으

로써 네트워크 용량을 증대시킬 수 있다. 다른 연구로는 MIMO의 공간적 다중화 및 간섭 억제

능력을 활용한 MAC 연구가 있다[31]. 기존의 전 방향성 안테나를 간주한 MAC 과 같이 인접

노드에게 간섭을 미칠 경우, 이를 TDMA 방식으로 한 링크에 대해 최대의 공간적 다중화 이득

을 갖도록 할당할 수 있겠지만, 간섭 억제 능력을 활용할 경우, 다수의 인접한 송수신 노드 짝들

이 일부의 공간적 다중화 이득은 희생하면서 동일한 자원에 송수신하도록 하여 네트워크 용량을

증대시킬 수 있다. 또 다른 연구는 MIMO 모드를 크게 멀티플렉싱, BER 향상을 위한 다이버시티,

레인지 향상을 위한 다이버시티로 나누어 덴시티(Density), Mobility, Link quality와 같이 다양

한 환경을 고려하여 각 MIMO 모드의 성능을 비교한다[32]. 멀티플렉싱은 낮거나 중간의 로스

레이트과 높은 덴시티에서 가장 좋은 성능을 보이며, 레인지 향상을 위한 다이버시티는 낮은 덴

시티, 고속 이동, 낮은 로스 레이트에서 성능 우위를 보이고, BER 향상을 위한 다이버시티는 중

간 또는 높은 로스 레이트에 적합하다. 다음은 MIMO 특성을 고려한 라우팅 기법에 있다[33].

Eigen-mode transmission MIMO 를 기반으로 Multi-source multi-destination multi-hop

routing 문제를 Multi-commodity flow 문제로 정리하여 네트워크에서 동시에 수용할 수 있는

플로를 최대화하는 중앙집중형 방식과 혼잡을 최소화 하는 분산 방식을 제안한다. 이 외에 MIMO

기반의 무선 애드 혹 네트워크에서 라우팅과 Power/bandwidth allocation에 대한 크로스 레이어

최적화가 있다. 비례 균등성을 갖는 플로 레이트의 합을 최대화하기 위해 수학적 최적화 툴을

도입하여 문제를 해결하였다. 마지막으로 다양한 트래픽의 QoS를 충족시키기 위한 Admission

control 연구가 있다. 각각의 패킷 딜레이 제약 조건에서 Packet dropping ratio를 최소화하도

포커스

17

록 안테나를 할당하고, 각각의 Connection blocking 확률과 Average per-connection throughput

에 대한 제약 조건 하의 Ongoing connection 수를 최대화하도록 Admission control을 수행하

는 기법을 제시하였다.

빔포밍 및 MIMO 기술들을 실제적으로 실현시키기 위해서는 알고리즘, 프로토콜, 크로스 레

이어 최적화뿐 아니라, 안테나 구조 설계 및 소자 개발과 같은 하드웨어 기술들이 뒷받침되어야

한다. 특히 무선 메쉬 네트워크 환경에서는 타깃 수신 노드들의 전 방위적인 분포를 커버하기

위해 선형 안테나 어레이보다는 원형 안테나 어레이 또는 더 큰 범주의 플레이너 안테나 어레이

가 적합하다. 이와 같은 안테나 어레이 구조 연구 외에 더불어 빔포밍을 위한 DoA (Direction

of Arrival) 추정 및 이를 위한 기준신호 설계, DoA 정보 전달 프로토콜, 빔포밍 기법, 빔추적 방

식, 등 실현 가능한 구체적인 기술들의 연구가 요구된다.

IV. 결 론

최근 무선 메쉬 네트워크 기술이 다양한 분야로 확대되어 가고 있는 현 시점에서 무선 메쉬

네트워크의 표준화 동향과 무선 메쉬 기술의 대표적 주요 요소 기술 및 해당 기술의 이슈에 대

해 살펴 보았다. 또한 기존 OFDM 기반 무선 메쉬 네트워크 기술을 바탕으로 아직 활발히 연구

되지 않은 OFDMA기반 무선 메쉬 네트워크로 발전하기 위해 필요한 주요 기술별 고려 사항을

살펴보았으며, 해당 이슈에 대한 문제점을 해결하기 위한 끊임없는 선도적 연구가 필요하다.

<참 고 문 헌>

[1] 이상희, 김민수, 고영배, “멀티 인터페이스 기반 무선 메쉬 네트워킹 기술연구 동향,” 한국통신학회지,

제24권 제5호, 2007. 5, pp.37-46.

[2] 정훈, 이정오, 이종영, 박노성, 진광자, 김봉수, “센서 네트워킹 기술 동향,” 전자통신동향분석, 제22권

제3호 2007. 6, pp.80-89.

[3] 전호인, “IEEE 802.15.5 Mesh Network 표준화 동향,” IT Standard Weekly, 2006. 2.

[4] Myung Lee, Rui Zhang, Chunhui Zhu, Tae Rim Park, Chang-Sub Shin, Young-Ae Jeon, Seong-

Hee Lee, Sang-Sung Choi, Yong Liu, and Sung-Woo Park, “Meshing Wireless Personal Area

Networks: Introducing IEEE 802.15.5,” IEEE Comm. Mag. Jan, 2010, pp.54-61.

[5] 이제훈, “Mobile Ad-hoc Network(MANET) 표준화 동향,” 한국정보기술학회지, 제 6 권 제 1 호,

* 본 연구는 지식경제부 및 한국산업기술평가관리원의 산업원천기술개발사업(정보통신)의 일환으로 수행

하였음[10035172, 차세대 기동노드간 적응형 무선메쉬 통신시스템 연구개발]

주간기술동향 2011. 1. 21.

18

2008, 12, pp.49-56.

[6] Hung-Yu Wei et al., “Interference-Aware IEEE 802.16 WiMAX Mesh Networks,” Proc. VTC, vol.

5, May/June 2005, pp.3102-06.

[7] H. Shetiya and V. Sharma, “Algorithms for Routing and Centralized Scheduling IEEE 802.16 Mesh

Networks,” Proc. WCNC, Vol.1, Apr. 2006, pp.147-52.

[8] P. Djukic and S. Valaee, “Quality-of-Service Provisioning for Multi-Service TDMA Mesh

Networks,” Wirlab tech. rep., Univ. of Toronto, Aug. 2006.

[9] M. Cao, W. Ma, Q. Zhang, X. Wang, and W. Zhu, “Modelling and Performance Analysis of the

Distributed Scheduler in IEEE 802.16 Mesh Mode,” Proceedings of the 6th ACM International

Symposium on Mobile Ad Hoc Networking and Computing, 2005, pp.78-89.

[10] N. Bayer et al., “Improving the Performance of the Distributed Scheduler in IEEE 802.16 Mesh

Networks,” Proc. IEEE VTC, Apr. 2007.

[11] C. Perkins et al., Ad hoc On Demand Distance Vector(AODV) Routing, IETF MANET RFC 3561,

July 2003.

[12] D. Johnson et al., The Dynamic Source Routing(DSR) for Mobile Ad Hoc Networks for IPv4, IETF

MANET RFC 4728, Feb. 2007.

[13] T. Clausen et al., Optimized Link State Routing Protocol, IETF MANET RFC 3626, October 2003.

[14] S. Narayanaswamy, V. Kawadia, R. Sreenivas, and P. Kumar, “Power control in ad-hoc networks:

Theory, architecture, algorithm and implementation of the COMPOW protocol,” in Proc. European

Wireless Conference, Florence, Italy, Feburuary 2002, pp.23–28.

[15] E. Jung and N. H. Vaidya, “A Power Control MAC Protocol for Ad Hoc Networks,” in Proc. ACM

International Conference on Mobile Computing and Networking - Mobicom, Atlanta, USA, Sep.

2002, pp.36–47.

[16] J. P. Monks, V. Bharghavan, and W. W. Hwu, “A Power Controlled Multiple Access Procotol for

Wireless Packet Networks,” in Proc. IEEE International Conference on Computer Communications -

INFOCOM, Anchorage, USA, April 2001, pp.219– 228.

[17] J. Zhu, X. Guo, L. L. Yang, and W. S.Conner, “Leveraging spatial reuse in 802.11 mesh networks

with enhanced physical carrier sensing,” in Proc. IEEE International Conference on Communications

- ICC, Paris, France, Jun. 2004, pp.4004– 4011.

[18] A. Kamerman and L. Monteban, “WaveLAN II: A high-performance wireless LAN for the

unlicensed band,” Bell Labs Technical Journal, summer 1997, pp.118–133.

[19] MadWiFi project, www.MadWiFi.org.

[20] IEEE Std 802.15.5™-2009, “Part 15.5: Mesh Topology Capability in Wireless Personal Area

Networks (WPANs),” 2009. 5.

[21] IEEE P802.11s™/D5.0, “Part 11: Wireless LAN Medium Access Control(MAC) and Physical

Layer (PHY) specifications,” 2010. 4.

[22] Petar Djukic ,Shahrokh Valaee, “802.16 Mesh Networks,” http://www.comm.utoronto.ca/~djukic/

포커스

19

Publications/DjukicValaeeHoW2007.pdf

[23] K.A. Hamdi, "Precise interference analysis of OFDMA time-asynchronous wireless ad-hoc

networks," IEEE Trans. on Wireless Comm., Vol.9, No.1, Jan. 2010, pp.134-144.

[24] Hojoong Kwon, Hanbyul Seo, Seonwook Kim, Byeong Gi Lee, "Generalized CSMA/CA for

OFDMA systems: protocol design, throughput analysis, and implementation issues," IEEE Trans.

on Wireless Comm., Vol.8, No.8, Aug. 2009, pp.4176-4187.

[25] H. Sato, “The cadpacity of the Gaussian interference channel under strong interference,” IEEE

Trans. Inf. Theory, Vol. 27, Nov. 1981, pp.786-788

[26] Zulieta K. M. Ho, M. Kaynia, and David Gesbert, “Distributed power control and beamforming on

MIMO Interference channels,” in Proc. IEEE Wireless Conference(EW), April 2010, pp.654-660.

[27] V. S. Annapureddy and V. V. Veeravalli, “Gaussian Interference Netwdorks: Sum capacfity in the

low interference regime and new outer bounds on the capacity region,” IEEE Trans. Inf. Theory,

Vol.55, No.7, July 2009, pp.3032-3050.

[28] K. Gomadam, V. R. Cadambe, and S. A. Jafar, “Approaching the capacity of wireless networks

through distributed interference alignment,” http://arxiv.org/abs/0803.3816v1

[29] J. H. Winters, “Smart antenna techniques and their application to wireless ad hoc networks,” IEEE

Wireless Commun., Aug. 2006, pp.77-85.

[30] Y.-B. Ko, V. Shankarkumar, and N. H. Vaidya, “Medium access control protocols using directional

antennas in ad hoc networks,” IEEE INFOCOM 2000, Vol.1, 2000, pp.13-21.

[31] K. Sundaresan, R. Sivakumar, M. A. Ingram, and T.-Y. Chang, “Medium access control in ad hoc

networks with MIMO links: Optimization considerations and algorithms,” IEEE Trans. Mobile

Compt. Vol.3, No.4, Oct.-Dec. 2004, pp.350-365.

[32] K. Sundaresan and R. Sivakumar, “Routing in ad-hoc networks with MIMO links,” IEEE ICNP,

2005.

[33] S. Chu and X. Wang, “MIMO-aware routing in wireless mesh network,” IEEE INFOCOM 2010,

Mar. 2010, pp.1-9.

* 본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 NIPA의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.