음성, 라이브 비디오, 원격 측정 및 명령 트래픽은 종종 모바일 Ad Hoc 네트워크에서 동일한 무선 링크를 공유해야 하지만 동일한 방식으로 혼잡을 허용하지 않습니다. 비디오에는 지속적인 용량이 필요하지만 대기 시간, 지터 또는 패킷 손실이 증가하면 음성 및 제어 트래픽을 사용할 수 없게 될 수 있습니다.
MANET QoS는 경로, 링크 품질, 사용 가능한 대역폭 변경 등 다양한 트래픽 유형에 적절한 처리를 제공하여 이 문제를 해결합니다. 우선 순위 설정, 멀티 홉 성능 관리, 무선 용량 크기 조정, 실제 이동성 테스트 방법을 이해하면 네트워크 상태를 예측할 수 없을 때 중요한 통신을 계속 사용할 수 있습니다.
음성 및 PTT(Push-to-Talk) 트래픽은 일반적으로 고화질 비디오 피드보다 훨씬 적은 용량을 필요로 하지만 네트워크 타이밍이 악화되면 훨씬 더 빨리 사용할 수 없게 될 수 있습니다. 너무 늦게 도착하는 패킷은 실시간 대화에 거의 도움이 되지 않으며, 불안정한 도착 간격으로 인해 수신자는 더 많은 지연을 흡수하거나 가청 공백을 수용해야 합니다.
따라서 대화형 음성의 경우 종단간 지연을 주요 설계 변수로 처리해야 합니다. 허용되는 값은 애플리케이션에 따라 다르지만 단방향 대기 시간을 150ms 이하로 유지하는 것이 자연스러운 대화 상호 작용을 유지하기 위해 일반적으로 사용되는 목표입니다. 패킷 도착 간격을 변경하면 혼잡을 나타내고 수신 버퍼가 더 커질 수 있으므로 지터도 중요합니다.
MANET QoS의 경우 이는 긴 대기로부터 음성 대기열을 보호하는 것이 전체 대역폭의 큰 부분을 할당하는 것보다 더 중요하다는 것을 의미합니다. 이론상 처리량이 많은 링크라도 중계 대기열이나 재전송으로 인해 예측할 수 없는 지연이 발생하는 경우 여전히 음성이 좋지 않을 수 있습니다.
라이브 비디오의 프로필은 다릅니다. 지속적인 처리량이 필요하지만 사용 가능한 품질은 손실, 지연, 전달 일관성에 따라 달라집니다. 스트림이 충분한 용량을 확보할 수 없는 경우 해상도 감소, 프레임 저하, 압축 아티팩트, 정지 또는 이벤트와 운영자가 보는 것 사이의 간격 증가 등의 효과가 나타날 수 있습니다.
실시간 상황별 비디오는 버퍼링된 엔터테인먼트 스트리밍과도 구별되어야 합니다. 버퍼링된 플레이어는 원활한 재생을 위해 지연을 교환할 수 있습니다. UAV 카메라, 원격 검사 피드 또는 전술 관측 스트림은 일반적으로 작동 가치를 줄이지 않고는 몇 초의 버퍼를 축적할 수 없습니다.
여기서는 속도 적응이 유용합니다. 실시간 비디오 애플리케이션은 사용 가능한 용량이 떨어지거나 혼잡이 증가할 때 전송 속도를 줄일 수 있습니다. 혼합 MANET에서는 음성 또는 제어 대기 시간이 급격히 증가할 때까지 인코더가 대기열을 계속 채우도록 허용하는 것보다 비디오 비트 전송률을 낮추는 것이 더 나은 경우가 많습니다.
패킷 크기는 우선순위를 제대로 나타내지 않습니다. 제어 명령이나 탐색 업데이트에는 몇 바이트만 포함될 수 있지만 지연된 명령은 수천 개의 비디오 패킷보다 더 중요할 수 있습니다.
일상적인 원격 측정 및 명령 및 제어 트래픽은 자동으로 하나의 클래스로 처리되어서는 안 됩니다. 주기적인 온도, 배터리 또는 상태 업데이트는 약간의 지연을 허용할 수 있습니다. 비행 제어 메시지, 조종 명령, 안전 경고 또는 기타 대화형 지침에는 훨씬 더 예측 가능한 전달이 필요할 수 있습니다.
MANET QoS에 대한 유용한 규칙은 대역폭 소비보다는 정보 지연 또는 누락의 결과에 따라 트래픽 순위를 지정하는 것입니다.
교통 |
주요 QoS 필요 |
이차적 필요 |
QoS 실패 시 일반적인 문제 |
음성/PTT |
낮은 지연 및 지터 |
낮은 패킷 손실 |
언어가 지연되거나 끊어짐 |
라이브 비디오 |
지속적인 처리량 |
지연 및 손실 제어 |
동결, 아티팩트, 성장 지연 |
원격 측정 |
배송 일관성 |
낮은 손실 |
누락되거나 오래된 업데이트 |
명령/통제 |
예측 가능한 낮은 지연 |
신뢰할 수 있음 |
응답이 느리거나 누락됨 |
혼잡이 발생하기 전에 유용한 우선순위 정책이 시작됩니다. 모든 실시간 애플리케이션을 '높은 우선순위'로 표시하는 대신, 무선 네트워크가 제공되는 모든 트래픽을 충족할 수 없을 때 응답 상태를 유지해야 하는 항목을 결정하십시오.
대표적인 계층 구조에서는 안전에 중요한 명령 트래픽을 먼저 배치하고 대화형 음성 및 필수 원격 측정이 뒤따르는 동시에 비디오가 남은 용량의 더 많은 부분을 소비하도록 허용할 수 있습니다. 그 순서는 보편적이지 않습니다. 무인 항공기에서는 특정 비행 제어 트래픽이 PTT 음성보다 확실히 순위가 높을 수 있습니다. 또 다른 배포를 수행하면 일상적인 센서 업데이트보다 운영자 통신이 더 중요해질 수 있습니다.
DSCP 또는 유사한 분류가 정책을 지원할 수 있지만 패킷 표시는 식별 단계일 뿐입니다. 전화 통신, 신호 처리, 멀티미디어 회의, 실시간 대화형 트래픽, 스트리밍 미디어 및 배경 데이터는 성능 요구 사항이 다르므로 모든 패킷에 하나의 전달 처리를 적용하면 혼잡이 시작될 때 거의 보호되지 않습니다.
트래픽 제어가 없는 우선순위는 또 다른 문제를 야기할 수 있습니다. 즉, 과부하된 우선순위가 높은 클래스는 다른 모든 것을 보호하기 위해 리소스를 소비할 수 있습니다.
더 강력한 MANET QoS 정책은 분류와 큐 스케줄링, 대역폭 할당, 형성 또는 속도 제한, 플랫폼이 지원하는 허용 제어를 결합합니다. 스케줄러는 대기열에 최소 또는 최대 속도를 부과할 수 있으므로 네트워크가 단일 클래스에 무제한 용량을 할당하지 않고도 중요한 흐름을 보호할 수 있습니다.
비디오가 가장 명확한 예입니다. 유리한 조건에서는 상당한 여유 용량을 사용하는 것이 허용될 수 있지만 여러 실시간 서비스가 경쟁하는 경우 최대 속도가 제한될 수 있습니다. 적응형 인코딩은 추가 응답을 제공합니다. 용량이 감소하는 동안 긴 비디오 대기열을 구축하는 대신 애플리케이션은 비트 전송률을 낮추고 더 작은 중요 흐름에 대한 적시 전송을 유지할 수 있습니다.
단일 홉 측정은 유용하지만 애플리케이션에서는 전체 경로를 경험합니다.
모든 추가 릴레이는 매체 액세스 경합, 처리 시간, 대기열, 재전송 및 간섭이나 약한 신호 조건에 대한 또 다른 기회를 유발할 수 있습니다. 패킷이 로드된 여러 릴레이를 통과해야 하는 경우 6밀리초 라디오 홉은 6밀리초 애플리케이션 경로를 의미하지 않습니다.
이러한 이유로 MANET QoS는 end-to-end 측정을 사용하여 평가되어야 합니다. 평균 대기 시간은 기준을 설정하는 데 유용하지만 백분위수 또는 최악의 경우 관찰을 통해 음성을 방해하거나 명령을 지연시키거나 라이브 비디오 피드가 실제 이벤트와 동떨어진 느낌을 줄 수 있는 짧은 스파이크가 드러납니다. 혼잡, 경로 조건 및 RF 품질 변화에 따라 패킷 타이밍 변화가 빠르게 변할 수 있으므로 시간이 지남에 따라 지터도 관찰해야 합니다.
3홉 경로가 반드시 4홉 경로보다 나은 것은 아닙니다. 세 링크 중 하나는 혼잡하거나, 불안정하거나, 심한 간섭을 받거나, 사용 가능한 RF 조건의 가장자리 근처에서 작동할 수 있습니다.
따라서 실시간 성능을 지원하는 라우팅 결정은 홉 수로 표현되는 거리 이상을 고려해야 합니다. 관련 입력에는 사용 가능한 용량, 패킷 손실, 링크 품질, 현재 정체, 지연 및 노드가 이동해도 링크를 계속 사용할 수 있을 가능성이 포함될 수 있습니다.
효과적인 링크 용량은 매체 액세스, 재전송 및 RF 조건 변화로 인한 손실도 고려해야 합니다. 토폴로지 변경 및 이동성은 계산에 더 많은 영향을 미칩니다. 따라서 하나의 릴레이가 병목 현상이 발생하면 가장 짧은 경로가 잘못된 경로가 될 수 있습니다.
이동성은 기존 QoS 논의에서 가끔 간과되는 또 다른 측정 기준인 복구 시간을 추가합니다.
이동 노드가 활성 경로를 끊을 때 관련 질문은 단순히 대체 경로가 결국 존재하는지 여부가 아닙니다. 운영자는 음성이 중단된 시간, 원격 측정 업데이트가 누락된 횟수, 명령 응답이 일시 중지되었는지 여부, 비디오를 재개하는 데 걸리는 시간을 알아야 합니다.
토폴로지와 RF 조건이 급격하게 변할 수 있는 경우에는 엄격한 엔드투엔드 보장이 어렵습니다. 보다 실용적인 MANET QoS 목표는 빠른 적응과 결합된 예측 가능한 차별화입니다. 네트워크는 짧은 토폴로지 변경이 장기간의 애플리케이션 중단으로 이어지기 전에 경로 악화를 인식하고, 사용 가능한 대안을 찾고, 우선 순위가 더 높은 트래픽을 복원해야 합니다.
QoS 스케줄링은 무선 용량을 생성할 수 없습니다. 대기열을 할당하기 전에 실제로 공존할 트래픽을 예측하십시오.
배포 모델에는 두 개의 라이브 비디오 피드, 여러 PTT 사용자, 반복 원격 측정, 명령 트래픽, 라우팅 오버헤드 및 비정기적인 파일 전송이 포함될 수 있습니다. 그런 다음 용량 계획에는 모든 링크가 최상의 데이터 속도로 지속적으로 작동한다고 가정하는 대신 재전송, 변조 변경, 간섭, 이동성 및 메시 전달에 대한 여유가 포함되어야 합니다.
릴레이 노드는 특별한 주의를 기울일 가치가 있습니다. 엔드포인트로 로드가 적은 것처럼 보이는 라디오는 다른 여러 노드에서 트래픽을 전달할 때 병목 현상이 발생할 수 있습니다. 메쉬가 변경되면 해당 집계 지점도 이동할 수 있습니다. 따라서 공칭 소스 속도를 기준으로 MANET QoS를 계획하는 것만으로도 혼잡이 처음 발생하는 지점을 숨길 수 있습니다.
대기열 구성은 무선 계층이 제공하는 용량에 따라 작동합니다. MIMO 기술, 변조 동작, 간섭 관리, 채널 선택 및 라우팅 탄력성은 모두 트래픽 스케줄러에 사용할 수 있는 가용 용량에 영향을 미칩니다.
WDS MIMOmesh는 방법에 대한 한 가지 예를 제공합니다. 적응형 MANET QoS는 할 수 있습니다 .MIMO 네트워킹, 동적 라우팅 및 다중 홉 연결과 함께 작동
MANET 및 MIMO 네트워킹을 적응형 QoS 데이터 속도, 동적 레이어 2 또는 레이어 3 라우팅, 멀티홉 릴레이 작동 및 적응형 변조와 결합합니다. 20MHz 대역폭에서 6ms의 평균 단방향 단일 홉 지연은 스펙트럼 스캐닝, 지능형 주파수 선택 및 적응형 주파수 호핑 기능과 함께 지원됩니다. 이러한 특성은 QoS 정책을 대체하지는 않지만 해당 정책이 작동하는 RF 및 라우팅 조건을 설정하는 데 도움이 됩니다.
동일한 원칙이 항공 시스템에도 적용됩니다. WDS DDLmesh는 양방향 비행 제어, GPS, 음성 및 기타 데이터와 함께 HD 비디오를 전송할 수 있습니다. 적응형 QoS 데이터 속도, 동적 라우팅, 다중 홉 릴레이 기능 및 20MHz에서 평균 6ms의 단방향 단일 홉 지연은 변화하는 무선 토폴로지에서 혼합 트래픽을 지원하는 데 도움이 됩니다. 따라서 애플리케이션 요구 사항과 무선 동작을 별도의 작업으로 처리하기보다는 함께 엔지니어링해야 합니다.
각 애플리케이션을 개별적으로 테스트하면 네트워크가 현실적인 작업 부하를 전달하자마자 사라질 수 있는 안심할 수 있는 수치가 생성됩니다.
의미 있는 MANET QoS 테스트는 음성 또는 PTT, 실시간 비디오, 원격 측정, 명령 트래픽 및 대표적인 배경 데이터를 동시에 생성해야 합니다. 그런 다음 대기열이 구축되기 시작하거나 사용 가능한 무선 용량이 수요보다 낮아질 때까지 제어된 단계에 따라 제공되는 로드를 늘릴 수 있습니다.
중요한 관찰은 단순히 도달한 최대 처리량이 아닙니다. 엔지니어는 어떤 응용 프로그램의 성능이 먼저 저하되는지 기록해야 합니다. 명령 대기 시간이 급증할 때까지 비디오가 링크를 사용하는 경우 우선 순위 모델이 설계된 작업을 수행하지 않는 것입니다. 명령 패킷과 음성이 적시에 유지되는 동안 비디오 비트 전송률이 감소하면 시스템이 의도한 동작을 나타내는 것입니다.
다음 단계는 의도적으로 네트워크를 방해하는 것입니다. 2, 3, 다중 홉 경로와 직접 연결을 비교해 보세요. 활성 링크가 변경될 때까지 노드를 이동합니다. 장애물이나 간섭을 추가하고, 신호 마진을 줄이고, 동일한 릴레이를 통해 동시 트래픽을 배치합니다.
테스트 전반에 걸쳐 엔드 투 엔드 대기 시간, 지터, 패킷 손실, 사용 가능한 처리량 및 경로 복구 시간을 측정합니다. 음성 중단, 비디오 정지 또는 지연, 불규칙한 원격 측정 간격, 지연된 명령 응답 등 애플리케이션 수준 관찰도 그만큼 중요합니다.
변화하는 토폴로지, 가변적인 링크 용량, 현실적인 트래픽 패턴, 노드 이동성 테스트를 통해 정적 조건에 숨겨진 문제가 드러납니다. 또한 유휴 속도 테스트나 고정 단일 링크 벤치마크보다 배포 후 다중 홉 무선 네트워크가 어떻게 작동하는지에 대한 보다 대표적인 보기를 제공합니다.
강력한 모바일 네트워크는 가능한 모든 조건에서 모든 서비스에 대해 최대 성능을 유지할 필요가 없습니다. 통제된 순서로 실패해야 합니다.
심각한 정체 상황에서는 비디오 인코더가 더 낮은 비트 전송률이나 프레임 속도로 떨어질 수 있습니다. 백그라운드 전송 속도가 크게 느려질 수 있습니다. 일상적인 원격 측정은 약간 더 긴 간격을 허용할 수 있습니다. 그러나 중요 제어 패킷과 음성은 임무 정책에 따라 설정된 전달 처리를 계속 받아야 합니다.
이는 헤드라인 처리량 수치보다 MANET QoS에 대한 더 유용한 승인 기준입니다.
테스트 시나리오 |
목소리 |
동영상 |
원격 측정/제어 |
정상적인 교통 |
지연/지터 기준 설정 |
안정적인 스트림 확인 |
업데이트 간격 확인 |
거의 용량 부하 |
반응성 확인 |
비트 전송률 및 지연 보기 |
우선 배송 확인 |
추가 홉 |
지연 성장 측정 |
연속성을 확인하세요 |
타이밍 변화 측정 |
노선변경 |
중단 측정 |
동결/복구 측정 |
누락된 업데이트 확인 |
RF 간섭 |
손실 및 지터 모니터링 |
유물 보기 |
명령 신뢰성 확인 |
최종 테스트에서는 네트워크가 편안한 작동 조건 이상으로 확장되어야 합니다. 리소스 부족이 불가피해지면 트래픽 클래스의 동작을 통해 QoS 설계가 실제로 운영 우선 순위를 보호하고 있는지 여부를 알 수 있습니다.
효과적인 MANET QoS는 네트워크 리소스를 음성, 비디오, 원격 측정 및 제어 트래픽의 다양한 요구 사항에 맞추는 데 달려 있습니다. 우선 순위 지정, 용량 계획, 경로 탄력성 및 현실적인 멀티 홉 테스트는 모두 혼잡, 이동성 또는 간섭이 네트워크 조건을 변경하는 경우에도 중요한 통신을 계속 사용할 수 있도록 도와줍니다.
Shenzhen Sinosun Technology Co., Ltd.는 혼합 비디오, 음성 및 데이터 전송을 위해 설계된 MANET 및 무선 데이터 링크 솔루션을 제공합니다. 적응형 QoS 기능을 동적 라우팅 및 멀티 홉 연결과 결합함으로써 이러한 시스템은 운영자가 사용 가능한 무선 용량을 더 잘 활용하는 동시에 더 예측 가능한 통신을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.
A: MANET QoS는 애플리케이션 요구 사항에 따라 트래픽의 우선 순위를 지정하여 지연에 민감한 음성, 라이브 비디오, 원격 측정 및 명령 통신에 대한 정체의 영향을 줄이는 데 도움이 됩니다.
A: 지연 시간, 지터, 패킷 손실 및 사용 가능한 처리량이 주요 지표입니다. 음성은 특히 지연에 민감한 반면, 비디오는 지속적인 대역폭과 전달 일관성에 더 크게 의존합니다.
A: 모바일 노드는 네트워크 토폴로지와 경로 품질을 지속적으로 변경합니다. 간섭, 제한된 무선 용량, 다중 홉 전달 및 재전송도 단기간 내에 애플리케이션 성능을 변화시킬 수 있습니다.
A: 아니요. 우선순위는 운영 중요성과 트래픽 행동을 반영해야 합니다. 명령 트래픽은 가장 낮은 지연이 필요할 수 있고, 음성은 예측 가능한 타이밍이 필요하며, 비디오는 적응형 비트 전송률 감소를 허용할 수 있는 경우가 많습니다.
A: 현실적인 정체, 이동성, 간섭 및 다중 홉 조건에서 혼합 트래픽을 테스트합니다. 네트워크 변경 중 엔드투엔드 대기 시간, 지터, 손실, 처리량, 경로 복구 및 애플리케이션 동작을 측정합니다.