최근 Wi-Fi Alliance는 Wi-Fi 기반의 Peer-to-Peer(P2P) 규격인 Wi-Fi Direct 기술의 발표와 함께 인증을 진행하고 있다. Wi-Fi Direct 기술은 TV, 노트북, 프린터, 카메라와 같은 휴대기기 및 모바일 단말 등에 탑재되어 Access Point(AP) 또는 라우터와 같은 별도의 장비 없이도 단말 간 직접 통신을 통하여 기기 간 콘텐츠 및 서비스를 사용할 수 있는 기반을 제공하는 기술이다. Wi-Fi Direct 기술은 빠른 전송속도와 전송거리를 제공함으로써 향후 일부 영역에서 블루투스 기술을 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 향후 Wi-Fi Direct 규격의 전체 기능을 구현한 스마트폰이 출시된다면 사용자 경험(UX)을 극대화 시킬 수 있는 혁신적인 모바일 서비스를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 본 고에서는 Wi-Fi Direct의 업계 동향과 Wi-Fi Direct의 동작 원리를 표준 기술 규격서를 통해 분석하여 요약 정리한다.
Wi-Fi P2P는 Wi-Fi Alliance에 의해 제정된 표준 규격으로 근접 거리에 위치한 장치들간의 효율적이고 빠른 데이터 송수신을 위해 IEEE 802.11n을 이용하고 있다. 근접거리 통신을 위한 기존 블루투스 등의 규격이 갖는 단점을 보완했다는 점에 있어 높은 평가를 받고 있으며, 모바일 디바이스용 플랫폼인 Android ICS 버전부터 공식적으로 지원됨에 따라 널리 사용될 것으로 전망된다. 한편, 한국전자통신연구원(ETRI)에서는 오랫동안 PAN 수준의 네트워킹을 연구해왔으며 그 일환으로 PAN 및 M2M에 적합한 통신 수단으로 여겨지는 Wi-Fi P2P에 대한 연구도 진행 중에 있다. 이에 본 논문에서는 ETRI가 과제를 수행하면서 부수적으로 연구한 Wi-Fi P2P를 위한 Linux용 플랫폼 구조를 공유하고자 한다. 특히 Linux Wireless 프로젝트인 hostap에 속한 wpa_supplicant를 이용해 실제로 동작하는 Wi-Fi P2P 커넥션 매니저를 설계하고 구현하는 방법을 설명함으로써 Android 플랫폼이 아닌 일반적인 Linux 장치에서 Wi-Fi P2P를 사용할 수 있는 방법에 대해 논한다.
본 논문에서는 AP 없이도 직접 단말 간 통신이 가능한 Wi-Fi Direct 기술에서, 다중 사용자 연결을 고려해 GO를 선정하도록 하는 방법에 대해 연구하고 해당 방법을 적용한 어플리케이션을 개발하였다. 제안하는 방법은 GO 선정 횟수와 누적 저장된 과거 P2P 연결에 대한 정보에 가중치를 적용하여 P2P 그룹 연결 도중에 다른 단말로부터의 연결 요청이 있을 가능성이 높은 단말을 GO로 선정하도록 하였다. 본 문에 나타난 방법을 통해 실제 구현한 어플리케이션이 GO를 제대로 선정함을 확인하였다.
본 논문에서는 25kg 급 이하의 소형 무인기에서 활용 가능한 LTE/WiFi 기반의 영상 전송 시스템 개발 결과를 소개한다. 개발된 영상 전송 시스템은 탑재통신장치와 지상통신장치로 구성되었으며 소형무인기가 촬영한 HD급 해상도 이상의 영상(720p/30fps, 1080p/30fps)을 전송하기 위해 LTE와 WiFi 데이터통신 방식을 활용하였다. 탑재통신장치는 H.264 영상처리보드를 내장하여 실시간 스트리밍 영상 전송이 효율적으로 가능하도록 설계되었다. 지상시험평가를 통해 근거리부터 비가시선 영역에까지 실시간 영상전송이 가능함을 확인하였다.
현재 Wi-Fi Alliance에서 발표한 Wi-Fi Direct 표준 기술(Wi-Fi Peer-to-Peer Technical Specifications v1.2, 2010)은 둘 이상의 장치로부터 Wi-Fi 직접 통신을 허용하기 위하여 정의된 기술로서, 최근 출시되는 스마트폰과 TV 등의 여러 장치에서 이 기술을 제공하고 있다. 본 기술에서 Coordinator 역할을 수행하는 GO(Group Owner)는 제 3의 장치로 부터 접속을 허용할 수 있기 때문에 상대적으로 높은 에너지 자원과 연산 능력이 요구되지만, 현재 표준 기술에서는 GO 역할 결정에 대한 환경적 요소를 고려하지 않으며, 따라서 각 장치 간 에너지 분산 측면의 효율성이 제한적이다. 본 고는 Wi-Fi Direct를 구성하는 각 장치의 물리적 파라미터와 사용자 환경에 의존적인 역할 기반의 파라미터를 도출하고 이를 통하여 GO 역할을 효율적으로 결정할 수 있도록 DIVA 방식을 새롭게 제안하며 실험을 통하여 효과를 나타내었다.
사람들이 보다 다양한 사회 활동에 참여함에 따라 적절한 수준에서 개인 정보를 서로가 공유하는 작업이 더욱 빈번해지고 중요해지고 있다. 스마트폰의 급속한 보급과 네트워크 기술의 발전을 통하여 정보공유를 위한 다양한 어플리케이션이 등장했음에도 불구하고, 이들 어플리케이션은 인접한 주위 사람들의 개인정보를 공유하기 위한 효과적인 메커니즘을 제공하지 못하고 있다. 본 논문에서는 와이파이와 와이파이 다이렉트 환경에서 주위 사용자들의 개인정보를 공유하는 안드로이드 어플리케이션 WhoAmI를 소개한다. WhoAmI는 명함, 동호회, 친구로 미리 정의된 액세스 수준에 따라, 접근 가능한 주위 사람들에게 개인의 프로파일 정보를 자연스럽게 제공한다. 이와 더불어 음악, 사진, 동영상 같은 정보들 또한 개발된 어플리케이션을 통하여 효과적으로 공유될 수 있다.
본 논문에서는 사물인터넷 게이트웨이 간의 직접통신 서비스를 제공하기 위해서 와이파이 다이렉트의 P2P Standard Group Formation(P2P-SGF)을 구현한다. 일반적으로 AP(Access Point)를 통해 사물인터넷 게이트웨이 간에 여러 센서들로부터 수집된 데이터와 더불어 대용량 데이터를 전송할 경우 네트워크 트래픽 혼잡 문제와 속도저하 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서 AP를 거치지 않고 사물인터넷 게이트웨이 간에 직접통신으로 대용량 데이터를 효율적으로 전송할 수 있는 와이파이 다이렉트 구현이 필요하다. 논문에서 구현한 P2P-SGF는 기본적으로 Discovery, GO(Group Owner) Negotiation, WPS(WiFi Protected Setup) Provisioning, Address Configuration을 수행하며, 특히 대용량 데이터를 공유하기 위해 DLNA(Digital Living Network Alliance) 서비스 기능을 지원한다. 구현한 P2P-SGF를 통해 대용량의 동영상이 성공적으로 공유되는 것을 실험실 테스트로 확인하였다.
최근 모바일 디바이스에서 D2D (Device-to-Device) 통신을 가능하게 하는 기술로 WLAN을 이용한 Wi-Fi Direct가 떠오르고 있다. 하지만 제한적인 전력을 사용하는 모바일 디바이스 특성상 전력을 많이 소비하는 WLAN은 에너지 비효율성 문제를 야기할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 Wi-Fi Direct 표준에서는 전력 관리 기법으로 Opportunistic 기법과 Notice of Absence(NoA) 기법을 정의하고 있다. 하지만 표준에서는 각 전력 관리 기법이 어떠한 환경에서 보다 효율적인지에 관한 구체적인 기준을 명시하지 않고 있다. 본 논문에서는 데이터 트래픽 패턴에 따라 두 전력 관리 기법의 성능이나 에너지 효율성이 매우 다른 양상을 보이고 있음을 ns-3 시뮬레이션에 기반한 다양한 실험을 통해 확인하고, 실제 데이터 트래픽 패턴 변화에 따라 전력 관리 기법을 동적으로 변경 하는 기법을 제안한다.
현재 Wi-Fi Alliance에서 발표한 Wi-Fi Peer-to-Peer Technical Specification (v1.4, 2014) 기술은 Wi-Fi Direct 접속을 위하여 개발되었으며, 최근 출시되는 대부분의 스마트폰과 TV, 모니터, 셋톱박스, 게임콘솔 등의 장치에서 상용화되고 있다. 하지만, 위 기술 표준에서 정의되는 초기 접속 절차는 5~10 초의 시간이 소모되며, 이는 해당 기술의 성능과 더불어 사용의 편의성 측면에서도 문제가 될 수 있다. 이러한 문제는 현재 표준 기술의 Scan 절차와 Find 절차로 구성된 초기 Discovery 절차의 비효율성으로 인하여 발생되며, 본 고는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 Wi-Fi Direct 절차를 구성하는 Scan 및 Find 절차를 재구성하여 Discovery 소요 시간을 단축시키고 접속 환경에 대한 효율을 향상시켰으며, 객관적 검증을 위하여 성능분석과 실험을 진행하였다.
본 논문은 다양한 통신 방식이 사용될 수 있는 M2M 환경에서 동일한 주파수 대역을 사용하는 통신 방식인 IEEE 802.15.4g와 IEEE 802.11 방식의 각 PHY Mode를 AWGN 채널 하에서 시뮬레이션을 통해 BER과 FER 성능을 비교한다. 이를 통하여 요구되는 파라미터에 적합한 통신 방식에 대해 고찰한다. IEEE802.15.4g의 경우, 구현의 복잡도와 낮은 가격을 위하여 FSK를 사용하고, 높은 성능이 요구될 경우 OFDM 방식을 사용하는 것이 적절하다. IEEE 802.11의 경우, 시스템의 트래픽 특성이 다양하고 높은 전송률이 요구될 때, 트래픽 특성에 맞는 OFDM PHY mode를 사용하는 것이 적절하다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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