최근 Wi-Fi Alliance는 Wi-Fi 기반의 Peer-to-Peer(P2P) 규격인 Wi-Fi Direct 기술의 발표와 함께 인증을 진행하고 있다. Wi-Fi Direct 기술은 TV, 노트북, 프린터, 카메라와 같은 휴대기기 및 모바일 단말 등에 탑재되어 Access Point(AP) 또는 라우터와 같은 별도의 장비 없이도 단말 간 직접 통신을 통하여 기기 간 콘텐츠 및 서비스를 사용할 수 있는 기반을 제공하는 기술이다. Wi-Fi Direct 기술은 빠른 전송속도와 전송거리를 제공함으로써 향후 일부 영역에서 블루투스 기술을 대체할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 향후 Wi-Fi Direct 규격의 전체 기능을 구현한 스마트폰이 출시된다면 사용자 경험(UX)을 극대화 시킬 수 있는 혁신적인 모바일 서비스를 제공할 수 있을 것으로 기대된다. 본 고에서는 Wi-Fi Direct의 업계 동향과 Wi-Fi Direct의 동작 원리를 표준 기술 규격서를 통해 분석하여 요약 정리한다.
Wi-Fi Direct는 Wi-Fi Alliance에서 인증한 Wi-Fi 기반기술로 AP (Access Point)나 라우터 같은 인프라장비 없이 단말 간에 직접 통신을 하는 프로토콜 방식을 의미한다. Wi-Fi Direct는 현재 스마트폰 뿐만 아니라 TV, 노트북, 프린터, 카메라와 같은 다양한 기기 등에 탑재되어 단말 간 직접 통신을 통하여 콘텐츠 및 서비스를 사용할 수 있는 기술이다. 본고에서 Wi-Fi Direct 기술을 동작 단계별로 구체적으로 살펴보고 새롭게 정의된 전력 절감 기술에 대해서도 살펴본다. 또한 Wi-Fi Direct 기반 응용 서비스를 알아본다.
현재 Wi-Fi Alliance에서 발표한 Wi-Fi Direct 표준 기술(Wi-Fi Peer-to-Peer Technical Specifications v1.2, 2010)은 둘 이상의 장치로부터 Wi-Fi 직접 통신을 허용하기 위하여 정의된 기술로서, 최근 출시되는 스마트폰과 TV 등의 여러 장치에서 이 기술을 제공하고 있다. 본 기술에서 Coordinator 역할을 수행하는 GO(Group Owner)는 제 3의 장치로 부터 접속을 허용할 수 있기 때문에 상대적으로 높은 에너지 자원과 연산 능력이 요구되지만, 현재 표준 기술에서는 GO 역할 결정에 대한 환경적 요소를 고려하지 않으며, 따라서 각 장치 간 에너지 분산 측면의 효율성이 제한적이다. 본 고는 Wi-Fi Direct를 구성하는 각 장치의 물리적 파라미터와 사용자 환경에 의존적인 역할 기반의 파라미터를 도출하고 이를 통하여 GO 역할을 효율적으로 결정할 수 있도록 DIVA 방식을 새롭게 제안하며 실험을 통하여 효과를 나타내었다.
최근 Wi-Fi Alliance에서는 기존의 Wi-Fi 망에서 이동성을 갖는 무선 단말들이 중개기나 라우터가 없이 언제 어디서나 직접 통신이 가능한 Wi-Fi direct라는 새로운 표준 기술을 발표하였다. Wi-Fi direct에서 기기는 기존의 Wi-Fi 망에서 AP역할을 하는 Group Owner (GO)와 GO와 연결되어 있는 client로 구분되어 존재한다. 일반적으로 client들은 휴대성을 위해 제한된 배터리 용량을 갖기 때문에, 기기들의 에너지 소모가 효율적으로 이루어져야 한다. 이에 따라 GO의 에너지소모를 막기 위하여 두 가지 전력관리기법 Opportunistic기법과 Notice Of Absence (NOA)기법이 사용되었으나 이 두 기법은 트래픽 패턴 등의 특성을 고려하지 않아 에너지 효율성이 높지 않다. 이에 본 논문에서는 멀티미디어 트래픽의 특성을 파악하여 Wi-Fi direct power saving의 에너지 효율성을 높이기 위한 알고리즘을 제시한다. 제안하는 알고리즘은 NOA 기법에서 동적으로 변하는 비디오 프레임의 분포를 활용하여, 다음 비콘 구간에 도착할 비디오 프레임의 예상 크기에 따라서 GO의 awake 구간을 동적으로 조절함으로써, 불필요한 에너지 소모를 감소한다. 또한 비디오 프레임의 상호 의존성을 고려하여 비디오 프레임의 종류별로 우선 순위를 부여하고, 이를 바탕으로 우선순위가 높은 비디오 프레임이 높은 확률로 전송될 수 있도록 awake 구간을 결정함으로써 전송 효율을 높인다. 모의실험 결과 제안한 알고리즘이 NOA 기법에 비해 전송 지연이 더 짧고 에너지 효율이 더 높다는 것을 확인하였다.
무선 Docking 시스템은 기존에 설치된 모니터, 키보드 등의 별도 환경을 통하여 스마트폰 등의 이동형 컴퓨팅 장치 사용에 편의성을 제공하는 환경으로써, 사용자는 Docking 시스템이 구축된 어느 환경에서라도 자신의 이동형 컴퓨팅 장치를 다양한 주변 장치들을 활용하여 편리하게 사용할 수 있다. Docking 시스템은, 컴퓨팅 장치를 중심으로 구축된 기존 데스크탑 및 Laptop 환경과 달리, 컴퓨팅 장치를 제외한 주변 장치들로 구성되어 있다. Wi-Fi Alliance에서는 이러한 환경을 제공하기 위하여 Wi-Fi Docking 표준화를 최근 진행 중이며, 기존에 발표된 Wi-Fi Direct 표준 기술(Wi-Fi Peer-to-Peer Technical Specifications v1.2, 2010)을 활용하고 있다. 하지만, Docking 시스템에서 Bluetooth 장치를 사용할 경우 인터페이스 상이로 인하여 복잡한 Connectivity가 발생될 수 있다. 본 고에서는 이러한 문제를 해결하기 위하여 Wi-Fi Direct 환경에서 Bluetooth 장치 연결을 Tunneling 할 수 있는 기술을 설계하고 실험을 통하여 분석하였다.
현재 Wi-Fi Alliance에서 발표한 Wi-Fi Peer-to-Peer Technical Specification (v1.4, 2014) 기술은 Wi-Fi Direct 접속을 위하여 개발되었으며, 최근 출시되는 대부분의 스마트폰과 TV, 모니터, 셋톱박스, 게임콘솔 등의 장치에서 상용화되고 있다. 하지만, 위 기술 표준에서 정의되는 초기 접속 절차는 5~10 초의 시간이 소모되며, 이는 해당 기술의 성능과 더불어 사용의 편의성 측면에서도 문제가 될 수 있다. 이러한 문제는 현재 표준 기술의 Scan 절차와 Find 절차로 구성된 초기 Discovery 절차의 비효율성으로 인하여 발생되며, 본 고는 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 Wi-Fi Direct 절차를 구성하는 Scan 및 Find 절차를 재구성하여 Discovery 소요 시간을 단축시키고 접속 환경에 대한 효율을 향상시켰으며, 객관적 검증을 위하여 성능분석과 실험을 진행하였다.
Wi-Fi Direct allows battery powered mobile devices to form a wireless ad hoc network. Since one member of the network called Group Owner (GO) takes the role of managing the network, the network lifetime is mainly affected by the energy efficiency of GO. Hence, Wi-Fi Direct defines power saving schemes that allow GO to save the energy by turning off its radio interface during the periods called absence periods. However, the Wi-Fi Direct specification does not specify how to set parameters (denoted by PS parameters) determining the schedule of the absence periods. In this paper, we therefore propose a novel traffic-aware power saving scheme for Wi-Fi Direct networks. In particular, the proposed scheme estimates the application-level traffic load and adaptively tunes the PS parameters according to the estimated value.
최근 모바일 디바이스에서 D2D (Device-to-Device) 통신을 가능하게 하는 기술로 WLAN을 이용한 Wi-Fi Direct가 떠오르고 있다. 하지만 제한적인 전력을 사용하는 모바일 디바이스 특성상 전력을 많이 소비하는 WLAN은 에너지 비효율성 문제를 야기할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 Wi-Fi Direct 표준에서는 전력 관리 기법으로 Opportunistic 기법과 Notice of Absence(NoA) 기법을 정의하고 있다. 하지만 표준에서는 각 전력 관리 기법이 어떠한 환경에서 보다 효율적인지에 관한 구체적인 기준을 명시하지 않고 있다. 본 논문에서는 데이터 트래픽 패턴에 따라 두 전력 관리 기법의 성능이나 에너지 효율성이 매우 다른 양상을 보이고 있음을 ns-3 시뮬레이션에 기반한 다양한 실험을 통해 확인하고, 실제 데이터 트래픽 패턴 변화에 따라 전력 관리 기법을 동적으로 변경 하는 기법을 제안한다.
Wi-Fi Direct는 그룹 내 임시적인 AP 역할을 하는 그룹 오너를 중심으로 그룹 클라이언트들이 1:1이나 1:N으로 연결되어 통신하는 D2D(Device to Device) 기술이다. 이러한 구조로 인해 그룹 오너는 Wi-Fi Direct 네트워크 성능에 지대한 영향을 미치지만 현재 Wi-Fi Direct 표준에는 그룹 구성을 변경하는 방안이 명시되어 있지 않다. 따라서 그룹 구성을 변경하고자 할 시 처음부터 그룹을 새로 형성해야 하며, 이로 인해 QoS(Quality of Service)가 감소하는 문제점이 있다. 따라서 본 논문에서는 그룹 구성 변경 시 QoS를 보장할 수 있는 그룹 관리 방안을 제안한다.
본 논문에서는 AP 없이도 직접 단말 간 통신이 가능한 Wi-Fi Direct 기술에서, 다중 사용자 연결을 고려해 GO를 선정하도록 하는 방법에 대해 연구하고 해당 방법을 적용한 어플리케이션을 개발하였다. 제안하는 방법은 GO 선정 횟수와 누적 저장된 과거 P2P 연결에 대한 정보에 가중치를 적용하여 P2P 그룹 연결 도중에 다른 단말로부터의 연결 요청이 있을 가능성이 높은 단말을 GO로 선정하도록 하였다. 본 문에 나타난 방법을 통해 실제 구현한 어플리케이션이 GO를 제대로 선정함을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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