Abstract
Greedy routing which is easy to apply to geographic wireless sensor networks is frequently used. Greedy routing works well in dense networks whereas in sparse networks it may fail. When greedy routing fails, it needs a recovery algorithm to get out of the communication void. However, additional recovery algorithm causes problems that increase both the amount of packet transmission and energy consumption. Communication void is a condition where all neighbor nodes are further away from the destination than the node currently holding a packet and it therefore cannot forward a packet using greedy forwarding. Therefore we propose a VODUA(Virtually Ordered Distance Upgrade Algorithm) as a novel idea to improve and solve the problem of void. In VODUA, nodes exchange routing graphs that indicate information of connection among the nodes and if there exist a stuck node that cannot forward packets, it is terminated using Distance Cost(DC). In this study, we indicate that packets reach successfully their destination while avoiding void through upgrading of DC. We designed the VODUA algorithm to find valid routes through faster delivery and less energy consumption without requirement for an additional recovery algorithm. Moreover, by using VODUA, a network can be adapted rapidly to node's failure or topological change. This is because the algorithm utilizes information of single hop instead of topological information of entire network. Simulation results show that VODUA can deliver packets from source node to destination with shorter time and less hops than other pre-existing algorithms like GPSR and DUA.
위치 기반의 라우팅 기법을 사용하는 센서 네트워크에서는 구현이 간단한 그리디(greedy) 라우팅이 흔히 사용된다. 그리디 라우팅은 센서 노드의 밀도가 높은 곳에는 잘 동작하지만 그렇지 않은 곳에서는 라우팅이 실패할 가능성이 크다. 그리디 라우팅 실패 시에는 패킷을 보이드(void)로부터 빠져나오게 하는 별도의 회복(recovery) 알고리즘이 필요하고 이러한 추가적인 알고리즘은 패킷의 송수신 양과 센서의 에너지 소비량을 증가시키는 문제를 발생시킨다. 여기서 언급한 보이드란 전송할 패킷을 가진 노드가 자신보다 목적지 노드에 더 가까운 이웃 노드를 찾지 못하여 그리디 포워딩으로 더 이상 패킷을 전송하지 못하는 지역을 의미한다. 따라서 본 논문은 보이드로 인한 라우팅 문제점들을 개선하기 위해 VODUA(Virtually Ordered Distance Upgrade Algorithm)라는 효율적인 라우팅 알고리즘을 제안한다. VODUA에서는 연결 정보를 나타내는 라우팅 그래프를 노드끼리 서로 교환하고, 패킷 전송이 불가능한 노드인 stuck 노드가 발생하면 거리 비용(DC)을 사용하여 네트워크 내의 stuck 노드를 제거한다. 본 논문에서는 거리 비용을 증가시켜 stuck 노드의 패킷이 보이드를 회피하여 원하는 목적지 노드까지 성공적으로 전송할 수 있도록 하는 새로운 방식의 라우팅 알고리즘을 설명한다. 또한 회복 알고리즘과 같은 추가적인 알고리즘 없이도 패킷이 전송 가능 한 경로를 가질 수 있도록 설계하여 기존의 라우팅 기법보다 더 빠르고 적은 에너지 소모를 통해 라우팅한다. 그리고 VODUA에서는 각각의 노드들이 네트워크 전체가 아닌 한 홉(hop) 이내에서 라우팅하고 토폴로지 상태정보를 사용하지 않기 때문에 노드의 실패(failure)나 토폴로지 변화에 적응이 빠르다. 시뮬레이션 결과는 VODUA가 짧은 전송 지연 시간을 통하여 신속하게 패킷을 전송할 수 있음을 보인다. 또한 GPSR과 DUA에 대해 더 적은 홉 수를 가지는 경로로 패킷이 전송 가능함을 보인다.