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네트워크 생존성 기반 최대커버링 모델을 이용한 도시 무선 메쉬 네트워크 모델링

City-wide Wireless Mesh Network Modeling Using a Maximal Covering Model with Survivability Constraint

이건학
한국도시지리학회|2013.08|한국도시지리학회지 (Journal of the Korean Urban Geographical Society)|제39권 |pp. 73-90

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Wi-Fi와이파이도시 무선 메쉬 네트워크네트워크 생존성 기반 최대커버링 모델메쉬 라우터.city-wide wireless mesh networkmaximal covering with survivability constraint(MCSC)mesh router.
주제분류지리학

초록

모바일 기기가 광범위하게 보급되고 무선 인프라 시설에 대한 수요가 늘어나면서, 최근 공공 인터넷 서비스를 제공하기 위한 무선 네트워크 구축에 대한 지자체의 관심이 높아지고 있다. 이러한 맥락에서 본 연구는 기존의 와이파이 존에 대한 공간적 분포 현황과 무선 인터넷 접근성의 공간적 격차를 탐색하고, 이에 대한 대안으로 상대적으로 적은 설치 비용과 확장된 지리적 커버리지를 제공할 수 있는 도시형 무선 메쉬 네트워크의 최적 디자인 모델을 제시하고자 한다. 이를 위해 안정적인 네트워크 성능을 보장하며, 최대 서비스 커버리지를 동시에 만족시키는 네트워크 생존성 기반 최대커버링 모델(MCSC)을 적용하여, 광주광역시 서구에 대한 무선 메쉬 라우터의 최적 입지 대안을 도출하였다. 사례 연구 결과, 광주광역시 서구의 와이파이 존은 주요 도로를 따라 인구 밀집 지역을 중심으로 군집화된 패턴을 보이며, 대체적으로 중복된 커버리지가 많아 AP의 위치를 중심으로 제한된 접근성을 보이고 있다. 이는 도시내에서도 무선 인터넷에 대한 접근성은 공간적으로 차별적이며 따라서 유비쿼터스 무선 통신 서비스를 위한 대안적인 네트워크 디자인이 필요함을 시사하고 있다. 이러한 맥락에 따라 광주광역시에 적용된 도시형 무선 메쉬 네트워크는 메쉬 라우터의 최적 입지와 라우터 수에 따른 최대 커버리지를 보여주고 있으며, 안정된 네트워크 조건과 서비스 커버리지는 상쇄적 관계에 있음을 밝혀주고 있다.

Abstract

As mobile devices are widely adopted and demand on wireless infrastructure increases, the interests of local governments in building wireless networks for public Internet services are recently increasing. In this regard, this research addresses current spatial distribution of Wi-Fi zones and explores spatial disparity of access to the wireless Internet. Alternatively, we suggest an optimal network design model for city-wide wireless mesh network which enables extended geographic coverage with lower cost. By using a maximal covering model with survivability constraint(MCSC) which provides maximal service coverage and ensures reliable network performance, we derived optimal locations for wireless mesh routers in case of Seo-gu, Gwangju metropolitan. As a result of application, Wi-Fi zones in Seo-gu were mainly located along with major roads and spatially clustered in highly populated areas. Since there are duplicated service coverages, accessibility is not ubiquitous but limited to AP locations. This implies that there is a spatial disparity of the wireless Internet access within a city and thus it needs an alternative way of the network design for ubiquitous wireless communication services. From this context, the city-wide wireless mesh network applied to Gwangju metropolitan showed optimal configurations of mesh routers and maximal coverage of service in terms of the number of routers. Also, it revealed that there is a tradeoff between reliable network condition and service coverage.

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