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장애물·이동성 환경에서의 Wi-Fi Mesh와 LTE 통신 특성 (NS-3)
장애물과 로봇 이동이 있는 400 × 400 m 현장을 NS-3로 모델링해 Wi-Fi Mesh와 LTE를 비교했습니다. Mesh는 빠를 수 있지만 품질 편차가 크고, LTE는 느려도 안정적이었습니다.
1. 이번 리포트의 관점
장애물과 이동성이 있는 환경에서 통신 구조별로 어떤 성능 특성이 나타나는지 NS-3 시뮬레이션 결과를 기준으로 정리했습니다.
- 성능 우열을 판단하는 것이 목적이 아닙니다.
- 관제 시스템 설계자가 통신 구조별 특성 차이를 인지하는 데 초점을 둡니다.
- 단일 로봇이 아닌 다중로봇 동시 관제 상황을 기준으로 해석합니다.
2. 시뮬레이션 시나리오
| 항목 | 조건 |
|---|---|
| 공간 | 400 × 400 m |
| 노드 구성 | 로봇 노드 ↔ 관제 서버(외부 인터넷 서버) |
| 장애물 | 고정 + 이동 장애물 7개 |
| 트래픽 | TCP / UDP 혼합 |
| 통신 방식 | Wi-Fi Mesh(멀티홉), LTE(eNB–PGW) |
| 지표 | End-to-End Delay, Throughput, Packet Delivery/Loss, Jitter |
3. Wi-Fi Mesh에서 관찰된 특성
Backhaul Gateway – 여러 Mesh Hop – 이동 노드로 이어지는 멀티홉 구조를 전제로 했습니다.
- 멀티홉 구간이 길어질수록 지연과 변동성 증가
- 장애물과 노드 이동으로 라우팅 경로가 자주 바뀜
- Throughput은 순간적으로 높을 수 있지만 환경 의존성이 큼
- 특정 시점에 지연과 지터가 동시에 증가하는 패턴
국지적·단거리 환경에서는 유리하지만, 장애물과 이동성이 겹치면 품질 편차가 빠르게 커지는 구조입니다.
4. LTE에서 관찰된 특성
여러 eNB와 PGW를 거치는 기지국 중심(셀룰러) 구조로 구성했습니다.
- End-to-End Delay 분포가 비교적 균일
- 장애물이 있어도 연결 단절 없이 품질 유지
- TCP·UDP 모두 Throughput 변동성이 낮음
- 로봇 수가 늘면 평균 지연은 늘지만 급격한 성능 붕괴는 제한적
즉각적인 반응성보다는 관제 관점의 안정성과 예측 가능성이 높은 구조입니다.
5. 관제 시스템 관점의 해석
- Wi-Fi Mesh는 빠를 수 있지만 불안정성도 함께 커진다.
- LTE는 느릴 수 있지만 안정성이 유지된다.
- 장애물과 이동성이 있는 환경에서는 평균 성능보다 성능 분포와 변동성이 더 중요하다.
통신 구조 선택은 최대 성능을 기준으로 할지, 최악의 상황에서도 관제가 유지되는지를 기준으로 할지의 문제입니다.
NSLab Tech Note — 본 기술 리포트는 연구·현장 검토 과정에서 정리한 기술 자료로, 특정 제품이나 솔루션의 성능을 보장하거나 홍보하기 위한 목적이 아닙니다.