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Technical Report
장애물과 이동성이 존재하는 환경에서 통신 구조별로 어떤 성능 특성이 나타나는지를 NS-3 시뮬레이션 결과를 기준으로 정리한다.
본 리포트는 다음 관점을 전제로 한다.
성능 우열을 판단하는 비교는 목적이 아니다.
관제 시스템 설계자가 통신 구조별 특성 차이를 인지하는 데 초점을 둔다.
단일 로봇이 아닌 다중 로봇 동시 관제 상황을 기준으로 해석한다.
본 분석에서는 실제 건설현장을 단순화한 다음 조건을 공통 전제로 사용했다.
공간 크기: 400 × 400 m
노드 구성: 로봇 노드 ↔ 관제 서버(외부 Internet Server)
장애물 구성: 고정 + 이동 장애물 7개
트래픽 유형: TCP / UDP 혼합
시뮬레이션 분석 시 주요 관찰 지표 및 통신 방법은 다음과 같다.
Wi-Fi Mesh(Multi-Hop 구조), LTE(eNB-PGW 기반 구조)
End-to-End Delay, Throughput
Packet Delivery / Loss
Jitter
Wi-Fi Mesh 환경은 Backhaul Gateway – 다수의 Mesh Hop – 이동 노드로 구성된 Multi-Hop 통신 구조를 전제로 구성되었다.
시뮬레이션 과정에서 다음과 같은 특성이 반복적으로 관찰되었다.
Multi-Hop 구간이 길어질수록 지연과 변동성 증가
장애물 및 노드 이동 시 라우팅 경로가 빈번히 변경
Throughput은 순간적으로 높을 수 있으나 환경 의존성이 큼
특정 시점에 지연과 지터가 동시에 증가하는 패턴 발생
이를 종합하면, Wi-Fi Mesh 구조는 국지적·단거리 환경에서는 유리하나 장애물과 이동성이 결합될 경우 품질 편차가 빠르게 확대되는 구조로 해석할 수 있다.
LTE 환경은 다수의 eNB와 PGW를 경유하는 기지국 중심(Cellular) 통신 구조로 구성되었다.
시뮬레이션 과정에서 다음과 같은 특성이 관찰되었다.
End-to-End Delay 분포가 상대적으로 균일
장애물 존재 시에도 연결 단절 없이 품질 유지
TCP와 UDP 모두에서 Throughput 변동성이 낮음
로봇 수 증가 시 평균 지연은 증가하나 급격한 성능 붕괴는 제한적
이를 종합하면, LTE 구조는 즉각적인 반응성보다는 관제 관점에서의 안정성과 예측 가능성이 높은 구조로 해석할 수 있다.
이번 시뮬레이션 결과를 관제 시스템 관점에서 해석하면 다음과 같다.
Wi-Fi Mesh는 빠를 수 있으나 불안정성이 함께 증가
LTE는 느릴 수 있으나 안정성이 유지
장애물과 이동성이 존재하는 환경에서는 평균 성능보다 성능 분포와 변동성이 더 중요
즉, 통신 구조 선택은 최대 성능을 기준으로 할 것인지 최악 상황에서도 관제가 유지되는지를 기준으로 할 것인지의 문제로 귀결된다.
본 기술 리포트는 실제 연구·현장 검토 과정에서의 기술 자료로,
특정 제품이나 솔루션의 성능을 보장하거나 홍보하기 위한 목적은 아니다.
