사물인터넷(IoT)의 급속한 확장으로 수십, 수백대의 디바이스가 동일한 로컬 네트워크 상에서 실행 가능한 데이터를 안전하고 빠르게 공유되도록 하는 메시 네트워킹 토폴로지에 대한 수요가 늘고 있다.

스마트 디바이스에서 일반적으로 사용되는 로컬 및 개인 영역 네트워크 프로토콜의 상당수는 메시 토폴로지를 지원한다.

메시 네트워킹이란 네트워크상의 디바이스들이 도달할 수 있는 경로를 만들기 위해 클러스터 내 디바이스들 간에 연결이 생성되는 방식을 의미한다.

일부 프로토콜 내에는 커미셔닝 중에 사전 정의된 라우팅 경로가 없으며, 대신 각 디바이스는 서로의 상태를 전달하고 프로토콜을 통해 데이터를 라우팅하는 최선의 방법을 결정한다. 

결국 이는 2개 디바이스 사이의 연결이 고정적이지 않고 오히려 둘 사이의 연결은 네트워크 상태에 따라 유동적이라는 것을 의미한다. 

따라서 디바이스를 추가하거나 제거한다고 해도 네트워크 오작동이 발생하지 않으며, 나머지 노드들은 간단히 다른 경로를 생성한다. 이러한 새로운 노드의 발견 가능성이 메시 프로토콜의 주요 특징이다.

메시 네트워크에서 생성된 다수의 연결은 애드 혹(ad hoc) 방식으로 생성 및 파괴될 수 있으므로 해당 토폴로지를 애드 혹 네트워크라고도 한다. 각 노드는 웨이포인트(waypoint)와 엔드포인트(endpoint)의 역할을 할 수 있으며, 네트워킹 트래픽을 전파할 수 있을 뿐만 아니라 공유되는 정보를 수신하고 처리할 수도 있다. 

이와 같이 네트워크는 종종 최종 사용자가 무선 영역에 디바이스를 도입하는 것만으로도 현장에서 바로 생성된다.

이는 개발자들에게는 큰 도전과제가 되는데, 개발자들이 설계를 진행함에 있어 함께 작동하게 될 다른 디바이스의 수 또는 네트워크 상에서의 배열 방식 등에 관해 해당 디바이스가 어떻게 작동할 지 사전에 알 수 없기 때문이다. 

다행히 메시 네트워킹을 지원하는 무선 프로토콜은 이러한 과제를 이해하고 이를 위한 프로비저닝(provisioning)을 한다. 메시 네트워킹 지원을 위한 무선 프로토콜 목록에 최근 블루투스 저에너지 기술이 추가됐다.

블루투스 메시 네트워킹을 위한 개발키트
메시 네트워크 사용을 위한 결정은 네트워크가 포함할 디바이스의 유형, 네트워크 크기, 요구되는 복원력 등에 의해 결정된다. IoT에서는 사용 사례 및 타겟 분야(산업, 의료, 건물 등)에 따라 다양한 센서와 액추에이터가 사용된다. 

따라서 메시 네트워킹 개발 및 평가 환경을 선택할 때 가능한 한 많은 센서 유형을 가진 환경을 선택하는 것이 중요하다.

기본 프로토콜이 메시 네트워크에 대한 프레임워크를 제공하는 반면, 개발자는 애플리케이션을 추가해야 한다. 이러한 이유로 개발 환경의 하드웨어를 사용하기 쉽고 종합적인 소프트웨어개발키트(SDK)와 긴밀하게 통합하는 것이 중요하다. 

이러한 긴밀한 통합은 개발 환경이 더 이상 극복해야 할 설계상의 장애물로 작용하기 보다 전체 흐름의 일부를 형성하고 설계 주기를 가속화하도록 확보해야 된다.

메시 네트워킹 솔루션을 개발하는 데 있어 필요한 만큼의 노드를 포함하고, 정확한 작동을 보장하고, 메시지 릴레이 및 네트워크 견고성을 시뮬레이션 하는 등 다양한 기능을 테스트하는 것이 도움이 된다. 

따라서 엔지니어는 잠재적인 개발 키트를 평가할 때 추가적인 테스트 노드를 사용하여 키트의 환경 확장 능력을 평가해야 한다. 이를 통해 설계 팀은 대형 네트워크를 모방할 수 있을 뿐만 아니라, 기반 기술의 대규모 네트워크 토폴로지를 처리하는 능력도 테스트할 수 있게 된다.

다른 중요한 고려사항은 네트워크가 구축된 후 그것이 현실에서 프로비저닝되는 것이다. 메시 네트워크의 프로토콜로서 블루투스 기술을 선택할 때의 주요 장점 중 하나는 블루투스 기술이 거의 모든 곳에서 보편적으로 채택된다는 점이다. 

오늘날에는 사실상 모든 스마트폰과 태블릿이 블루투스 저에너지 연결을 지원한다. 서드파티 애플리케이션을 실행할 수 있는 블루투스 기술 지원 디바이스가 있다는 것은 메시 네트워크을 프로비저닝 하기 위해서 훨씬 더 간단해짐을 의미한다.

글 : 파반 물라바갈(Pavan Mulabagal) / IoT 마케팅·전략 총괄 / 온세미컨덕터