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장애물·이동성을 고려한 Wi-Fi Mesh와 LTE 통신 특성 비교 #2 (NS-3 기반)

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작성자최고관리자 댓글댓글 0건 조회조회 1회 작성일 26-02-02 10:57

본문

1. 이번 리포트의 관점

본 Tech Note는 Wi-Fi Mesh, 4G, 5G 통신 기술을 동일한 조건에서 비교했을 때 나타나는 성능 특성을 NS-3 시뮬레이션 결과를 기준으로 정리한다.

본 리포트는 다음 관점을 전제로 한다.

  • 특정 기술의 우수성을 주장하는 목적은 아니다.
  • 관제 시스템 관점에서 기술별 성능 성향과 트레이드오프를 파악하는 데 초점을 둔다.
  • 단일 실험이 아닌 다수 시나리오(노드 수·트래픽·시드 변화)에 따른 경향성을 중심으로 해석한다.

2. 시뮬레이션 구성 및 비교 조건

본 분석은 NS-3 기반 시뮬레이션을 통해 Wi-Fi Mesh, 4G LTE, 5G NR을 동일한 공간·장애물 조건에서 비교했다.

공통 시뮬레이션 조건은 다음과 같다.

  • 공간 구조: 400 × 400 × 30 m
  • 장애물 구성: 건물 7개 (고정 구조물)
  • 노드 수: 5 / 10 / 15
  • 페이로드 크기: 10 KB / 50 KB / 1 MB
  • 이동 모델: Gauss-Markov 3D Mobility
  • 시뮬레이션 시간: 30초
  • 트래픽 유형: TCP / UDP 혼합
  • 성능 지표:
    • Packet Delivery Ratio (PDR)
    • Throughput
    • End-to-End Delay
    • Jitter

총 108개 시나리오를 구성하여 평균값과 분포를 분석했다.

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3. 기술별 평균 성능 특성 비교

전체 시나리오 평균 기준에서 기술별 성능 특성은 다음과 같이 나타났다.

  • Wi-Fi Mesh
    • 가장 높은 PDR(신뢰도) 확보
    • Throughput은 중간 수준
    • 지연과 지터의 변동 폭이 큼
  • 4G LTE
    • PDR·지연·Throughput 모두 중간값 성향
    • Mesh 대비 안정적이며, 5G 대비 완만한 성능
  • 5G NR
    • 가장 높은 Throughput
    • 가장 낮은 평균 지연과 지터
    • PDR은 상대적으로 낮으나 지연 안정성은 가장 우수

이를 종합하면, Wi-Fi Mesh는 전송 성공률 중심, 5G는 속도와 반응성 중심, 4G는 균형형 특성을 보이는 구조로 해석할 수 있다.

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4. 관제 시스템 설계 관점에서의 해석

위 평균 성능 특성을 관제 시스템 관점에서 해석하면 다음과 같다.

  • Wi-Fi Mesh → 데이터 전달 성공률은 높으나, 품질 변동을 전제로 한 설계가 필요
  • 4G LTE → 특정 지표에서 두드러지지는 않지만, 전반적 안정성이 확보된 구조
  • 5G NR → 실시간 제어·피드백에 유리하나, 인프라·비용 의존성이 큼
즉, 통신 기술 선택은 “어느 기술이 더 빠른가”의 문제가 아니라, 관제 시스템이 어떤 성능 성향을 우선시하는가의 문제로 귀결된다.

5. 결론

본 리포트 기준에서의 판단은 다음과 같다.

  1. 통신 기술별 차이는 단일 지표보다 성능 성향의 차이로 이해하는 것이 적절하다.
  2. 평균 성능만으로는 관제 품질을 설명하기 어렵다.
  3. 관제 시스템은 기술별 특성을 전제로 한 역할 분리를 고려해야 한다.
이번 분석을 통해 다음 질문이 자연스럽게 도출된다.
노드 수가 늘어나거나, 트래픽 크기가 증가할 경우 각 통신 기술의 성능 성향은 어떻게 달라지는가?
다음 리포트에서는 「확장성 및 트래픽 증가에 따른 통신 성능 변화」 를 주제로, 이번 리포트에서 제외한 내용을 이어서 정리할 예정이다.


NSLab Tech Note

본 기술 리포트는 실제 연구·현장 검토 과정에서의 기술 자료로,
특정 제품이나 솔루션의 성능을 보장하거나 홍보하기 위한 목적은 아니다.