5G 기술이 성숙해짐에 따라 5G 셀룰러 WiFi 라우터가 더욱 보편화되고 있으며, ~에 대한 수요가 증가하고 있습니다.5G 셀룰러 와이파이 라우터, MESH 네트워킹을 지원하는 5G 셀룰러 WiFi 라우터의 필요성 또한 커지고 있습니다. 하지만 메시 네트워크란 무엇이며 그 장점은 무엇일까요?

‘멀티-홉’ 네트워크라고도 알려진 무선 메시 네트워크는 기존 무선 네트워크와는 완전히 다른 새로운 무선 네트워크 기술입니다. 메시 라우터와 메시 클라이언트로 구성되며, 메시 라우터는 백본 네트워크를 형성하고 유선 인터넷 케이블에 연결됩니다. 메시 라우터는 메시 클라이언트를 위한 멀티-홉 무선 인터넷 연결을 제공하는 역할을 합니다.

기존 무선 근거리 통신망 (WLAN)에서는 각 클라이언트는 액세스 포인트(AP)에 연결된 무선 링크를 통해 네트워크에 접속하며, 로컬 기본 서비스 세트(BSS)를 형성합니다. 사용자들이 서로 통신하려면 먼저 고정된 AP에 접속해야 합니다. 이러한 네트워크 구조를 단일 홉 네트워크라고 합니다. 무선 메시 네트워크에서는 어떤 무선 장치 노드라도 동시에 AP이자 라우터 역할을 할 수 있으며, 네트워크의 각 노드는 신호를 송수신할 수 있고, 각 노드는 하나 이상의 피어 노드와 직접 통신할 수 있습니다.

이 구조의 가장 큰 이점은 가장 가까운 AP가 과도한 트래픽으로 혼잡할 경우, 데이터를 통신 트래픽이 적은 인접 노드로 자동으로 재라우팅하여 전송할 수 있다는 것입니다. 유사하게, 데이터 패킷은 네트워크 상황에 따라 다음으로 가까운 노드로 계속 라우팅되어 최종 목적지에 도달할 때까지 전송될 수 있습니다. 이러한 접속 방식을 멀티-홉 접속이라고 합니다.

실제로 인터넷은 메시 네트워크의 대표적인 예입니다. 예를 들어, 우리가 이메일을 보낼 때, 이메일은 수신자의 메일함에 직접 도착하는 것이 아니라 라우터를 통해 한 서버에서 다른 서버로 전달되어 여러 라우팅 및 전달 과정을 거쳐 최종적으로 사용자의 메일함에 도달합니다. 전달 과정에서 라우터는 일반적으로 가장 효율적인 전송 경로를 선택하여 이메일이 가능한 한 빨리 사용자의 메일함에 도달하도록 합니다.

기존의 스위칭 네트워크와 비교하여, 무선 메시 네트워크는 노드 간 배선 필요성을 없애면서도 분산 네트워크가 제공하는 이중화 메커니즘과 재라우팅 기능을 유지합니다. 무선 메시 네트워크에서 새 장치를 추가하려면 전원 공급 장치만 연결하면 됩니다. 장치는 자동으로 자체 구성되고 최상의 다중 홉 전송 경로를 결정할 수 있습니다. 장치가 추가되거나 이동할 때, 네트워크는 토폴로지 변경을 자동으로 감지하고 통신 라우팅을 자동으로 조정하여 가장 효과적인 전송 경로를 얻을 수 있습니다.

기존 WLAN과 비교하여, 무선 메시 네트워크는 다음과 같은 비할 데 없는 여러 가지 장점을 가지고 있습니다:

1. 쉬운 배포 및 설치: 메시 노드 설치는 매우 간단하여 장치를 상자에서 꺼내 전원 공급 장치에 연결하기만 하면 됩니다. 설치가 크게 간소화되었기 때문에 사용자는 새로운 노드를 쉽게 추가하여 무선 네트워크의 커버리지와 네트워크 용량을 확장할 수 있습니다. 무선 메시 네트워크에서는 모든 메시 노드에 유선 케이블 연결이 필요하지 않으며, 이것이 유선 AP와의 가장 큰 차이점입니다. 메시의 설계 목표는 유선 장치 및 유선 AP의 수를 최소화하여 총 소유 비용과 설치 시간을 크게 줄이는 것입니다. 이로 인한 비용 절감은 매우 상당합니다. 무선 메시 네트워크의 구성 및 기타 네트워크 관리 기능은 기존 WLAN과 동일하므로, WLAN 사용 경험을 메시 네트워크에 쉽게 적용할 수 있습니다.

2. NLOS: 무선 메시 기술을 통해 NLOS 구성이 쉽게 구현될 수 있어, 실외 및 공공 장소에서 광범위한 적용 가능성을 가집니다. 송신기에 대한 직접적인 가시선이 있는 사용자는 먼저 무선 신호를 수신한 다음, 수신된 신호를 직접적인 가시선이 없는 사용자에게 전달합니다. 이러한 방식으로 신호는 한 사용자에서 다른 사용자로 연속적으로 이동하기 위해 최상의 경로를 자동으로 선택하며, 최종적으로 직접적인 가시선이 없는 대상 사용자에게 도달합니다. 이처럼 직접적인 가시선이 있는 사용자는 직접적인 가시선이 없는 주변 사용자에게 효과적으로 무선 광대역 액세스를 제공합니다. 무선 메시 네트워크의 비가시선 전송 기능은 무선 광대역의 적용 분야와 커버리지를 크게 확장합니다.

3. 안정성: 네트워크 안정성을 달성하는 일반적인 방법은 여러 라우터를 사용하여 데이터를 전송하는 것으로, 한 라우터가 실패하면 다른 라우터를 통해 대체 경로로 정보가 전송됩니다. 이메일이 그 예시입니다. 이메일 정보는 여러 데이터 패킷으로 나뉘어 인터넷을 통해 여러 라우터를 거쳐 전송되며, 최종적으로 사용자 받은 편지함에 도달하는 정보로 재조합됩니다. 메시 네트워크는 단일 노드의 성능에 의존하지 않으므로 단일 홉 네트워크보다 더 강건합니다. 단일 홉 네트워크에서는 노드 하나가 실패하면 전체 네트워크가 마비됩니다. 그러나 메시 네트워크 구조에서는 각 노드가 데이터를 전송할 하나 이상의 경로를 가지고 있어, 가장 가까운 노드가 실패하거나 간섭을 받으면 데이터 패킷은 자동으로 대체 경로로 라우팅되어 전송되며, 전체 네트워크의 작동은 영향을 받지 않습니다.

4. 유연한 구조: 단일 홉 네트워크에서는 장치들이 AP를 공유해야 합니다. 여러 장치가 동시에 네트워크에 액세스하려고 하면 통신 혼잡이 발생하고 시스템이 느려집니다. 그러나 다중 홉 네트워크에서는 장치들이 동시에 다른 노드를 통해 네트워크에 연결될 수 있으므로 시스템 성능 저하가 발생하지 않습니다. 메시 네트워크는 또한 더 큰 이중화 메커니즘과 통신 부하 분산 기능을 제공합니다. 무선 메시 네트워크에서는 각 장치에 여러 전송 경로가 제공되며, 네트워크는 각 노드의 통신 부하에 따라 통신 경로를 동적으로 할당하여 노드 통신 혼잡을 효과적으로 방지합니다. 단일 홉 네트워크는 통신 간섭 및 액세스 포인트 과부하를 동적으로 처리할 수 없습니다.

5. 고대역폭: 무선 통신의 물리적 특성은 통신 전송 거리가 짧을수록 고대역폭을 얻기 쉽다는 것을 결정합니다. 왜냐하면 무선 전송 거리가 증가하면 다양한 간섭 및 기타 요인으로 인해 데이터 손실이 증가하기 때문입니다. 따라서 여러 짧은 홉을 통해 데이터를 전송하는 것은 더 높은 네트워크 대역폭을 얻는 효과적인 방법이며, 이것이 메시 네트워크의 장점입니다. 메시 네트워크에서 노드는 정보를 송수신할 뿐만 아니라 라우터 역할을 하여 주변 노드로 정보를 전달할 수 있으며, 더 많은 노드가 서로 연결되고 가능한 경로 수가 증가할수록 총 대역폭도 크게 증가합니다. 또한 각 짧은 홉의 전송 거리가 짧기 때문에 데이터를 전송하는 데 필요한 전력도 더 적습니다. 다중 홉 네트워크는 일반적으로 더 낮은 전력으로 인접 노드에 데이터를 전송하고 노드 간 무선 신호 간섭도 작기 때문에 네트워크의 채널 품질과 채널 활용 효율성이 크게 향상되어 더 높은 네트워크 용량을 가능하게 합니다. 예를 들어, 고밀도 도시 네트워크 환경에서 메시 네트워크는 무선 네트워크를 사용하는 인접 사용자 간의 상호 간섭을 줄이고 채널 활용 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

6. 실외 사용 가능: 메시 무선 네트워크는 양날의 검과 같습니다. 액세스 포인트를 배선하기 불가능한 장소로 무선 LAN 인프라를 확장할 수 있지만, 동시에 메시 무선 네트워크 액세스 포인트에 연결된 고객의 백홀 링크 처리량을 감소시킬 수 있으며, 이는 최종 사용자에게도 마찬가지입니다. 또한 원격 지점에서도 여전히 전력 지원이 필요합니다. 예를 들어, 버스 정류장은 이미 전력 지원이 있으며, 핫스팟 제어판 관리는 거의 대역폭을 필요로 하지 않습니다. 버스 정류장의 액세스 포인트는 Wi-Fi 클라이언트에게 서비스를 제공하지 않고, 대신 핫스팟에 필요한 가상 LAN을 제공하도록 활성화 및 구성될 수 있는 자체 RJ-45 포트를 가집니다.