본 고는 통신의 진화 방향인 통합(convergence)의 추세를 나타낸다. 통합은 서비스, 네트워크, 비즈니스 등의 통합으로 실현되고 있다. 통합 서비스를 위한 기본 인프라인 광대역통합망(Broadband convergence Network)의 개념, 서비스 특징 및 발전방향 등을 기술한다. 광대역 통합망은 유무선 통합, 통신/방송 융합, 음성 및 데이터의 통합을 위해 필요한 네트워크를 서비스 계층, 제어 계층, 전달망 계층, 접속 계층, 유비쿼터스 접속 및 가입자 단말 계층으로 구분한다. BcN은 사용자가 원하는 품질과 보안의 정도에 따라 차별화된 광대역 멀티미디어 서비스제공 및 관리가 가능한 네트워크이다. 이러한 BcN진화를 위한 무선 네트워크 관점의 All-IP진화 방향을 나타낸다. 먼저, 무선 네트워크에서의 광대역 멀티미디어 서비스의 특징 및 종류, 이를 위한 광대역 통합망의 특징을 살펴본다. 그리고 향후 BcN으로의 무선 네트워크의 진화 방향을 나타낸다. BcN의 무선 네트워크는 다양한 광대역 멀티미디어 서비스를 제공하기에 적합한 이동성 및 광대역 엑세스가 가능한 시스템이 추가될 전망이다. 마지막으로, 향후 통신 서비스의 진화 방향인 유비쿼터스 서비스를 위해 필요한 유비쿼터스 네트워크를 전망한다. 미래의 유비쿼터스 네트워크를 위한 지능형 플랫폼, 통합 단말 등 기술적 요구사항들과 진화방향을 나타낸다.
본 논문에서는 광대역 무선 네트워크 환경에서 제공되는 스트리밍 서비스의 품질 보장을 위한 적응적 전송률 제어 기법을 제안한다. 기존 기법들은 다수의 사용자들이 존재하는 광대역 무선 네트워크 환경에서 적응적으로 전송률을 조절하지 못하여 네트워크 자원 활용도가 낮고 패킷 손실률이 큰 문제점이 있다. 이를 해결하기 위해 제안하는 기법은 기지국에 접속한 단말의 수와 네트워크 상태를 고려하여 전송률을 조절한다. 실험 결과를 통해 낮은 패킷 손실률과 전송률 향상을 확인하였다.
본 고는 통신의 진화 방향인 통합(convergence)의 추세에 관하여 논한다. 통합 서비스를 위한 기본 인프라인 광대역 통합망(BcN, Broadband convergence Network)의 개념, 서비스 특징 및 발전방향 등을 기술한다. 통합은 서비스, 네트워크, 비즈니스 등의 통합으로 실현되고 있다. 광대역 통합망은 유무선 통합, 통신과 방송 융합, 음성 및 데이터의 통합을 위해 필요한 네트워크를 서비스 계층, 제어 계층, 전달망 계층, 접속 계층, 유비쿼터스 접속 및 가입자 단말 계층으로 구분한다. BcN은 사용자가 원하는 품질과 보안의 정도에 따라 차별화된 광대역 멀티미디어 서비스 제공 및 관리가 가능한 네트워크이다. 먼저, 무선 네트워크에서의 광대역 멀티미디어 서비스의 특징 및 종류, 이를 위한 광대역 통합망의 특징을 살펴보고, 향후 BcN으로의 진화 방향을 살펴본다. 그리고 향후 통신 서비스의 진화 방향인 유비쿼터스 서비스를 위해 필요한 유비쿼터스 네트워크를 전망하고, 미래의 유비쿼터스 네트워크를 위한 지능형 플랫폼, 통합 단말, USN(Ubiquitous Sensor Network) 등 기술적 요구사항들과 진화방향을 제시한다.
최근 들어 다양한 휴대 단말과 광대역 무선네트워크의 보급으로 인해 인터넷을 통한 다양한 멀티미디어 스트리밍 서비스에 상당한 관심과 수요가 증가하고 있다. 하지만, 단말 이동시 연속적인 멀티미디어 스트리밍 데이터 전송이 어려운 문제를 가지고 있다. 그래서, 광대역 무선네트워크내 Mobile IPTV 서비스 보급에 있어, 효율적인 무선 자원 활용 및 사용자에게 원활한 QoE (Quality of Experience)를 제공하는 것은 중요한 이슈이다. 본 논문에서는 무선 채널 상태를 인지하여 비디오의 전송률과 품질을 조절하는 네트워크 기반의 품질 적응 스트리밍 기법인 Mobile Adaptive Rate Control (MARC) 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 스트리밍 서비스의 품질 향상 이외에도 단말의 이동환경에서 끊김 없는 비디오 재생을 보장 할 수 있도록 무선 채널 상태를 인지하여 현재 무선 채널 및 단말 위치에 적합한 스트리밍 비디오를 전송한다. 제안한 MARC 기법은 광대역 무선 네트워크에서 비디오 재생의 불연속성을 제거하고 안정된 버퍼 할당을 보였다. 시뮬레이션 결과를 통해 제안한 방법의 유효성을 확인하였다.
각종 대용량 디지털 멀티미디어 기기의 보급과 사용자 주변 환경의 네트워크화에 따라 고밀도 환경에서 고품질 광대역 무선 서비스를 제공할 수 있는 광무선 통신 기술이 유비쿼터스 네트워크를 실현할 유망기술로 부각되고 있다. 전파를 사용한 무선통신 방식에 비해 무한대에 가까운 대역폭과 보안성을 갖는 광무선 통신 기술의 특성과 기본 원리를 소개하고, 지금까지 개발된 기술 수준과 활용 현황 및 고성능광무선 통신 기술의 실용화를 위해 우선적으로 해결해야 할 기술적 과제들과 최근 연구개발 동향을 살펴본다.
최근 무선 네트워크의 사용이 증가하고 전송하는 데이터의 크기가 증가함에 따라 광대역 무선 네트워크에 대한 연구가 진행되고 있다. 광대역 무선 네트워크 기술인 IEEE 802.16j MMR(Mobile Multi-hop Relay)은 높은 전송률과 셀 영역 확장을 목표로 하는 기술로써 RS(Relay Station)를 통하여 멀티 홉을 지원한다. 본 논문에서는 IEEE 802.16j MMR 환경에서 링크 상태를 고려하여 동적으로 라우팅 주기를 조절하는 기법을 제안한다. 제안하는 라우팅 주기 조절 기법을 통해 경로 복구 지연시간을 최소화 하고 네트워크 자원 소모의 효율성을 높인다. 시뮬레이션을 통하여 제안하는 기법이 네트워크 성능을 향상시킬 수 있음을 확인하였다.
광대역 무선 네트워크 환경에서 TCP의 혼잡 제어 알고리즘은 미디어 스트리밍 서비스가 요구하는 대역폭 및 지연 한계를 보장하기 어렵다. 본 논문에서는 고품질의 미디어 스트리밍 서비스를 제공하기 위한 혼잡 제어 기법인 COIN TCP (COncave INcrease TCP)를 제안하였다. COIN TCP는 라우터 큐의 데이터 양에 반비례하게 조절된 혼잡 윈도우의 증가율을 통해 혼잡 윈도우 크기를 오목하게 증가시킴으로써, 가용 대역폭의 빠른 점유와 Heavy Congestion의 방지가 가능하다. 또한 랜덤 손실을 고려한 패킷 손실률에 따라 혼잡 윈도우의 감소율을 조절하여 링크 활용도를 향상시켰다. 제안 기법의 실험 결과를 통해 광대역 무선 네트워크에서의 처리량 향상을 확인하였다.
ETSI BRAN (Broadband Radio Access Network)는 고속 무선 LAN 또는 고정 광대역 무선액세스 네트워크에서의 무선 접촉 계층과 ATM 및 IP(Internet Protocol) 코어 네트워크와의 연동을 위한 일부 기능을 표준화하기 위한 과제이다. 특히, BRAN의 HIPERLAN type-2(HIPERLAN/2)의 경우에는 과제의 범위는 무선 접속면, 무선 부시스템에서의 서비스 인터페이스, 서비스 구현에서 요구되는 연동 및 각종 지원 기능을 표준화하며, 무선 접속면의 경우에는 다수 벤더간의 상호 호환성을 제공할 수 있는 인터페이스를 구현하는 것이다. HIPERLAN/2의 기술 규격은 코어 네트워크와 독립적인 물리계층 및 데이터 링크 제어 (DATA Link Control: DLC) 계층과 서로 상이한 코어 네트워크와의 연동을 위한 네트워크 수렴 부계층을 다루게 될 것이며, 초기 단계에서는 ATM과 IP 코어 네트워크와의 연동 기능을 제시하게 될 것이다. 따라서 HIPERLAN/2기반의 시스템 규격을 제시하기 위해서는 네트워크 계층 및 기타 상위 계층에 대한 규격이 요규되며, 이는 ATM Forum에서의 무선 ATM 신호 방식 규격, IETF(Internet Engineering Task Force)의 IP규격, 그리고 ETSI의 SMG (Special Mobile Group) 프로젝트에서 표준화되고 있는 UMTS (Universal Mobile Telecommunication Service) 규격 등과 접목될 것이다. 결과적으로 무선 ATM 관점에서는 완전한 시스템 규격 작성은 ETSI BRAN과 ATM Forum에서 무선 접속 규격과 이동성 관리 및 신호 방식으로 각각 이원화되어 진행되고 있다. 현재 물리 계층에서의 전송 방식은 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)으로 확정되었으며, DLC 계층에서는 고정 길이의 TDD (Time Division Duplexing) TDMA 프레임 구조를 기반으로 AP (Access Point)에 의해 동적으로 상향 링크 자원을 예약 할당하는 매체 접근 제어 (Medium Access Control: MAC) 프로토콜이 고려되고 있다. 이와 같은 DLC 계층에서는 기본적으로 짧은 길이의 패킷을 통해 다양한 대역폭의 멀티미디어 트래픽을 효율적으로 수용하면서 ATM 네트워크뿐만 아니라 향후 IP 네트워크에서 요구하는 각 서비스별 QoS (Quality of Service)를 개별적으로 보장할 수 있는 기능을 구현하고자 한다. 향후 이 부문에 대한 표준화가 본격적으로 진행될 것으로 예상되며 HIPERLAN/2의 경우에는 1999년 중반까지 1차 기능 규격을 완료할 예정이며, BRAN 전반에 대한 완전한 규격을 2002년까지 완성하는 것을 목표로 하고 있다.
고정형 무선 센서 노드(고정 노드)와 이동형 우선 센서 노드(이동 노드)가 상존하는 무선 센서 네트워크에서 이동 노드들의 위치 변화는 네트워크 재구성을 유발하여 무선 센서 네트워크의 통신 환경을 변화시킨다. 특히 다수의 이동 노드들이 특정 지역에 밀집하여 위치하는 경우 이동 노드들이 다량의 통신량을 발생시킬 수 있다. 통신량 폭주가 발생하면 센서 노드들은 다른 센서 노드들과 통신용 무선 채널을 점유하기 위한 경쟁이 증가하게 되고 전송 데이터 손실 등의 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 무선 센서 네트워크에서 광대역 네트워크를 지원하는 새로운 형태의 고정 노드인 펌핑 노드를 제안한다. 펌핑 노드는 무선 센서 네트워크내의 데이터를 광대역 네트워크로 펌핑 하여 무선 센서 네트워크의 통신량을 감소시키는 역할을 한다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크에 펌핑 노드를 참여시켜 네트워크를 구성함으로써 전송 데이터 손실이 줄어들어 무선센서 네트워크의 신뢰성을 향상시킬 수 있음을 증명하였다.
미래의 광대역 무선망은 고주파수의 대역을 사용하여 신호의 감쇠가 높고, 높은 multi-path fading효과를 가지므로 전력제어가 필요하고 사용자에게 넓은 대역폭을 제공할 것으로 예측한다. 이를 위해 셀의 크기가 줄게 되고 BS의 수가 증가하여 네트워크 설치비용도 증가하게 될 것이다. 무선 메쉬 네트워크는 이런 문제를 해결하여 망구축과 운영을 쉽게 하고 영역 확장과 용량 확장을 유연하게 하며 저비용의 무선 bakhaul로 높은 신뢰성을 제공하는 특성을 가진다. 무선 메쉬 네트워크는 노드와 노드간의 무선 멀티-홉 통신을 이용하여 끊김 없는 연속적인 연결을 제공하는 네트워크 기술이다. 이 기술은 메쉬 라우터와 메쉬 클라이언트라는 노드로 구성되며 각 노드는 라우터인 동시에 호스트로 동작할 수 있다 앞서 언급한 바와 같이 자가 구성, 자가 복구의 능력을 가지고 저 비용으로 신뢰성 있는 네트워크 구축을 제공하기 때문에 무선랜이나 WiMAX, WPAN 등에서 채택되고 있다. 이 논문에서는 메쉬 네트워크의 구조와 특징을 자세히 설명하고 IEEE 802.11s와 IEEE 802.16j에서 진행되는 무선 메쉬 네트워크 관련 표준화를 살펴본 후 관련업체에서의 메쉬 네트워크 관련 개발 현황과 실제 구축 현황을 설명하고자 한다. 또한 무선 메쉬 네트워크에서 발생하는 여러 가지 보안 문제와 적용기술들을 짚어 보고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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