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기술표준이슈

다운로드 (2007-03호)
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[무선랜] 메쉬 네트워크의 뜨거운 감자 “Common Channel Framework”

IEEE802.11s 태스크 그룹은 무선 메쉬 네트워크(무선 디바이스들 간에 상호 능동적인 협조를 통해서 동적인 무선 백본 망) 형성을 위한 표준 정의를 목적으로 2004년 7월에 결성되었다. 진행된 주요 일정을 살펴보면 2005년 1월 CFP(Call For Proposal) 발표, 15개의 핵심 제안서 접수 후, 제안서 발표, 선택, 통합의 반복 작업 진행, 2006년 3월 SeeMesh를 주축으로 한 최종안 채택, 현재 Draft 1.0이 발표되었다. 802.11s 그룹은 2008년까지 이 안을 기반으로 하여 국제표준 제정을 완성할 계획이다.

SeeMesh에는 802.11 PHY 계층에서 정의하고 있는 여러 채널들을 동시에 활용하여 전송효율을 최대화할 수 있는 다중채널MAC 전송기술을 포함하고 있었다. 예를 들어, 현재 802.11a와 11b/g는 채널간 상호간섭없이 사용할 수 있는 독립된 채널을 각각 12개와 3개씩 가지고 있다. SeeMesh의 CCF(Common Channel Framework)는 다중채널MAC 전송기술을 구현하기 위해서 필요한 공통기반을 정의하려는 목적으로 제안된 것이다.

 

CCF의 동작 원리

802.11s의 CCF는 주로 하나의 무선 인터페이스를 사용하여 다중채널 MAC을 구현하려는 접근 방법을 취하고 있었다. 그러므로 802.11s에서는 두 종류의 채널을 요구한다. 하나는 데이터 교환을 원하는 두 노드가 앞으로 사용할 채널에 대한 협상과 접근 권한을 얻는데 이용하는 공통채널(Common Channel) 이고, 다른 하나는 두 노드가 데이터 프레임을 교환하는데 사용되는 데이터채널(Data Channel)이다.

<그림 1> CCF의 동작

 

CCF의 자세한 동작은 <그림 1>과 같다: (1) 프레임 교환을 원하는 두 노드는 공통채널에서 RTX와 CTX 프레임 교환을 함으로써, 사용할 채널 선택 및 필요한 전송할 시간을 예약한다. 이것은 다른 노드들이 해당 채널을 동시에 접근하려는 것을 방지하기 위한 것으로 기존 802.11 MAC의 RTS/CTS 프레임을 변형하여 정의한 것이다. (2) RTX/CTX의 교환 후에 두 노드는 채널을 변경하여 데이터채널로 이동한다. 이때 채널 스위칭 소요시간이 발생한다. (3) 데이터채널로 이동한 후에 송신 노드는 데이터 프레임을 전송하고, 수신 노드는 ACK 프레임을 전송하여 프레임 송, 수신을 정상적으로 완료한다. (4) 두 노드는 다시 공통채널로 채널을 변경한 후 다음 데이터 프레임 교환을 준비한다.

 

뜨거운 감자 CCF의 주요 문제점

그러나 CCF는 매번 회의가 개최될 때마다 수많은 반대 의견에 부딪혀 왔다. 제기된 CCF의 주요 문제는 다음과 같다.

Ÿ 서로 다른 채널 스위칭 소요시간으로 인한 호환성 부재: 채널 스위칭 소요시간은 구현 방법과 사용 제품에 따라서 수백 us(micro second)에서 1ms(mille second)까지 다양한 값을 갖는다. 그러므로 송신 노드와 수신 노드간의 채널 스위칭 소요시간의 불일치가 발생한다. 예를 들어 송신 노드가 먼저 데이터 채널로 이동하는 경우에는 수신 노드 없이 데이터 프레임을 전송하여 데이터 손실이 발생할 수 있고, 반대의 경우에는 송신 노드의 데이터 전송 지연으로 인한 성능 저하를 불러일으킬 수 있다.

Ÿ 제어 메시지 교환과 채널 스위칭 소요시간이 장시간 요구되어 대역폭의 효율성 저하: 한 프레임을 교환하기 위해서는 적어도 (RTX/CTS 교환 시간 + 채널 스위칭 소요시간*2) 이 부가적으로 필요하다. 이 시간은 전송 프레임이 작은 경우에 상당한 오버헤드로 작용한다.

Ÿ 공통채널의 병목현상 발생: 공통채널에 다수의 메쉬 노드들과 기존의 802.11 MAC을 사용하는 스테이션들이 동시에 존재할 수도 있고, 브로드캐스트와 멀티캐스트 트래픽의 전송으로 인해서 병목현상이 발생할 수 있다. 

Ÿ 공통채널 상태 정보 부재로 인한 기존 디바이스들과의 공존 불가능: 무엇보다도 가장 심각하게 제시된 문제는 기존 802.11 MAC 프로토콜을 사용하는 디바이스들과의 공존이 불가능하다는 것이다. 데이터 교환을 원하는 두 노드는 공통채널, 데이터채널, 다시 공통채널 순서로 채널을 변경한다. 이 과정에서 데이터채널로 이동한 두 노드는 데이터 교환시간 동안에 공통채널에서 발생하는 채널의 예약상태를 모니터링 하는 것이 불가능하다. 그러므로 공통채널로 복귀한 후, 정확한 채널정보의 부재로 인해서 공통채널에서 동작중인 기존 노드들의 동작을 방해하여 불 필요한 충돌을 증가시킬 수 있다. 만약 무선링크의 정확한 상태정보 수집을 원한다면, 그 때는 추가적인 정보수집 시간 요구로 인해서 성능 저하의 원인이 된다.

 

달라스에서 개최된 2006년 11월 회의에서 CCF는 엎치락 뒤치락하는 회의를 통해서 역사의 뒤안길로 사라지게 되었다.

정연권 (조지아주립대 객원교수, yjeong@cs.gsu.edu)

* 본 글은 저자의 의견일 뿐 TTA 기관의 입장과는 무관합니다.