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노드 수·트래픽 증가에 따른 Wi-Fi Mesh·4G·5G 확장성 (NS-3)
노드 수와 페이로드 크기를 늘려 가며 Wi-Fi Mesh, 4G, 5G의 성능이 어떻게 변하는지 비교했습니다. 확장성은 통신 기술 자체보다 관제 구조와 데이터 분리 전략의 문제로 이어졌습니다.
1. 이번 리포트의 관점
노드 수 증가와 트래픽 크기 증가가 Wi-Fi Mesh, 4G, 5G의 통신 성능에 미치는 영향을 NS-3 시뮬레이션 결과로 정리했습니다. 확장 상황에서 성능이 어떻게 무너지는지에 초점을 두고, 다중로봇 관제 환경을 가정한 현실적인 증가 시나리오로 해석했습니다.
2. 시뮬레이션 조건
이전 리포트와 같은 조건(108개 시나리오)에서 노드 수와 페이로드 크기를 단계적으로 바꿨습니다.
| 항목 | 조건 |
|---|---|
| 공간 | 400 × 400 × 30 m |
| 장애물 | 건물 7개(고정 구조물) |
| 노드 수 | 5 / 10 / 15 |
| 페이로드 | 10 KB / 50 KB / 1 MB |
| 이동 모델 | Gauss-Markov 3D |
| 시뮬레이션 시간 | 30초 |
| 트래픽 | TCP / UDP 혼합 |
| 지표 | PDR, Throughput, End-to-End Delay, Jitter |
3. 노드 수 증가에 따른 확장성
| 기술 | 5 → 15 노드에서 관찰된 변화 |
|---|---|
| Wi-Fi Mesh | PDR 감소 폭이 크고 지연 증가량이 가장 큼. 다중 홉 경로가 늘어 경로 충돌·재설정 비용이 누적 |
| 4G LTE | PDR과 지연이 완만하게 저하. 성능 저하 곡선이 비교적 예측 가능하고 급격한 붕괴는 제한적 |
| 5G NR | 노드 수가 늘어도 PDR이 오히려 상승하고 지연 증가 폭이 매우 작음 |
Mesh 구조는 노드 수가 늘면 네트워크 관리·제어 설계의 영향을 직접 받고, 셀룰러 계열은 다중로봇 환경에서도 확장 안정성을 구조적으로 확보하고 있음을 보여줍니다.
4. 트래픽(페이로드) 크기 증가에 따른 특성
| 기술 | 10 KB → 1 MB에서 관찰된 변화 |
|---|---|
| Wi-Fi Mesh | PDR 감소 폭이 크고 지연이 급격히 증가. 대용량 데이터 전송에 취약 |
| 4G LTE | PDR은 유지되거나 소폭 개선, 지연은 늘지만 관리 가능한 수준. 급격한 붕괴 없음 |
| 5G NR | Throughput 증가, 지연 변화는 거의 없음. 대용량 데이터 처리에 가장 적합 |
5. 결론
- Wi-Fi Mesh는 소규모·경량 트래픽 환경에 적합하지만, 확장 시 관리·제어 로직이 필수다.
- 셀룰러 계열(4G/5G)은 노드 수와 트래픽이 늘어도 구조적으로 안정성을 확보할 수 있다.
즉 확장성 문제는 통신 기술 자체보다 관제 구조와 데이터 분리 전략의 문제로 이어집니다.
NSLab Tech Note — 본 기술 리포트는 연구·현장 검토 과정에서 정리한 기술 자료로, 특정 제품이나 솔루션의 성능을 보장하거나 홍보하기 위한 목적이 아닙니다.