Ⅴ. 실제상황에의 적용
다양한 환경에서 신호 배치에 따른 통신 성능을 측정한 결과 일반적으로 알려져 있는 단순히 신호 간 간격을 최대한 띄우는 채널 배치의 최적화 방법과 방송통신위원회에서 권고한 Wi-Fi 혼선 최소화 가이드라인보다 효과적인 채널 배치를 찾았다.
그에 따라서 현재 시중에서 판매되는 무선 공유기의 최적 채널 검색 알고리즘과 통신사 Wi-Fi의 채널 배치의 개선 방안을 제시했다.
1. 최적 채널 검색 알고리즘 개선 방안
Figure 9 주변에 구축한 Wi-Fi 신호 환경
먼저 현재 시중에서 판매되는 공유기의 최적 채널 검색 알고리즘을 파악하기 위한 실험을 진행했다. 무선 공유기를 이용해 주변에 다양한 환경을 구축한 후 IpTime과 Zio 공유기에서 최적 채널 검색을 시행했다. 두 제품 모두 현재까지 펌웨어 지원이 이루어지는 제품으로 양사의 최신 최적 채널 검색 알고리즘이 탑재되었다.
Figure 9와 같이 주변에 1,3,5,7,9,11,13채널, 2,4,6,8,10,12채널, 1,5,9,13채널, 2,5,8,11채널 등 다양한 신호 배치 환경을 구축해 놓은 후 공유기의 최적 채널 검색을 시행했다. 그 결과 검색 시마다 다른 결과가 나왔다. 여러 번 시도한 결과 1, 5, 9, 13채널 중 하나를 무작위로 채택하는 것으로 보였다.
Figure 10 IpTime N604V의 자동 채널 선택 알고리즘
직접 정확한 알고리즘을 확인할 수 없어 2개 회사에 문의를 했다. 하지만 양측 모두 정확한 답변을 하지 않고 '주위 신호를 검색해 최적의 채널을 찾는다.'라는 등의 모호한 답변을 해왔다. 특히 ZIO에서는 자사의 신호 검색 알고리즘에 대해 '자동채널설정이 거의 무의미한 경우도 생깁니다.'라고 하기도 했다.
이런 점들로 미루어 보아 2개 회사는 방송통신위원회에서 권장하는 1,5,9,13 채널 중 하나를 임의로 선택하는 것으로 보인다.
본 논문에서의 실험 결과로부터 제안하는 최적 채널 검색 알고리즘의 순서도는 다음과 같다.
Figure 11 최적 채널 검색 알고리즘
정확한 알고리즘을 설계하기에 충분히 많은 데이터를 측정하지 못했기 때문에 전체적인 흐름을 순서도로 표현했다. 이 알고리즘은 주위에 존재하는 신호들의 수와 배치에 따라 최적의 채널을 결정한다. 다른 신호와의 간격이 1, 2개 채널일 때의 인접 채널 간섭으로 인한 극단적인 성능 저하를 피하고 채널 배치에 따른 인접 채널 간섭과 동일 채널 간섭의 경향성을 고려해 알고리즘을 설계했다. 순서도 원본 파일은 부록에 첨부했다.
충분한 데이터를 측정하지 못했고 존재하는 모든 경우를 정확하게 분류하지 못한 경우는 향후 연구에서 보완할 계획이다.
2. 지하철에서 통신사 Wi-Fi의 채널 배치 개선 방안
Table 7 5개 역에서의 통신사 Wi-Fi 평균 성능
올레Wi-Fi | T Wi-Fi |
Downlink | Uplink | Downlink | Uplink |
1.3 | 0.8 | 1.3 | 0.5 |
지하철에서 KT와 SKT의 Wi-Fi 성능을 측정해 보았다. 통신사가 지하철에 구축한 Wi-Fi는 Wibro 신호를 Wi-Fi 신호로 변하는 EGG 기반이다. 하지만 두 Wi-Fi의 통신 성능 모두 EGG가 일반적으로 구현할 수 있는 통신 성능에 비해 매우 떨어진다. 3.9세대 이동 통신인 Wibro 기반의 Strong EGG는 1Mbps 이상의 성능을 구현할 수 있으며 지하철에 구축된 Public EGG의 경우 그 성능은 더욱 뛰어날 것이다. 실험 시점에서 전동차 내 사람은 거의 없었기 때문에 다수의 사용자로 인한 성능 저하는 거의 없었다. 이런 상황에서도 통신 성능이 좋지 않은데 출, 퇴근 시간에는 Wi-Fi 통신이 매우 어려울 것이다.
Figure 12 지하철에서 수신되는 통신사 Wi-Fi 신호 목록
Figure 11은 가산 디지털 단지 역의 플랫폼에서 수신되는 Wi-Fi 신호를 NetWork Stumbler를 통해 확인한 것이다. 무려 22개의 Wi-Fi 신호가 존재하며 모두 통신 3사의 것이다. 5개 역에 거쳐 확인한 결과 전동차에서는 평균 13.6개의 신호가, 플랫폼에서는 평균 18.2개의 신호가 검색되었다. 방송통신위원회의 가이드라인을 준수했다면 상대적으로 성능 저하가 적었겠지만 일부 Wi-Fi신호가 6채널을 사용해 성능 저하가 심화된 것으로 보인다.
지하철에서는 스마트폰 기반의 Hot Spot이나 EGG, Bridge 등과 같은 개인이 구현할 수 있는 국소 AP를 제외하면 플랫폼에는 통신 3사의 Wi-Fi만 존재하며 전동차에는 KT와 SKT와의 AP만 존재한다.
사용할 수 있는 대역폭이 9개 채널인 경우 신호가 3개인 경우 2-0-0-0-0-0-0-0-1 배치, 1-0-0-1-0-0-0-0-1 배치, 그리고 하나의 채널을 3개 신호가 사용하는 경우의 성능이 우수했다. 또한 신호 간 채널 간격이 6개일 때 성능 회복이 어느 정도 이루어진다는 점과 채널 간격이 1개, 2개인 경우의 인접 채널 간섭을 최소화해야 한다는 점을 고려하면 지하철과 같이 할당 대역폭이 13개 채널인 경우 1,13,13채널, 1,6,13채널 또는 13,13,13채널 배치의 가장 성능이 뛰어날 것으로 예상된다.
만약 상황이 지하철과 같은 경우라면 한 가지 더 고려해야 할 점이 있다. 전동차의 플랫폼 진입 및 진출 시의 안정적인 데이터 통신 유지를 위한 Hand-Off와 각각의 통신사 인증과 같은 기술을 구현하기 위해서는 같은 채널을 유지하고 다른 신호가 해당 채널을 사용하지 않는 것이 유리하기 때문에 1,6,13채널 배치가 가장 효과적일 것이다.
따라서 KT의 모든 Wi-Fi 신호는 1채널, SKT의 모든 Wi-Fi 신호는 13채널을 사용하도록 하고 LG U+의 경우는 6채널을 사용하는 것의 최적의 채널 배치로 보인다.