A Stable Clustering Scheme Based on Node Mobility for Mobile Ad Hoc Networks

모바일 애드 혹 네트워크에서 이동성을 고려한 안정적인 클러스터링 기법

  • 김혁수 (숭실대학교 정보통신공학부 통신망설계 및 분석연구실) ;
  • 황준호 (숭실대학교 정보통신공학부 통신망설계 및 분석연구실) ;
  • 유명식 (숭실대학교 정보통신공학부 통신망설계 및 분석연구실)
  • Published : 2009.05.31

Abstract

A mobile ad-hoc network is an autonomous collection of wireless mobile nodes that organizes a temporary network without any network infrastructure. Due to node mobility, it is a challenging task to maintain the network topology. In this paper, we propose a stable clustering algorithm that uses node mobility for cluster formation. In the proposed algorithm, the node mobility is measured by counting the number of nodes entering into/leaving from its transmission range. The node having the lowest mobility is selected as a cluster head. For topology maintenance with reduced control overhead, the cluster head adaptively controls the broadcasting period of hello message to the measured node mobility. Through computer simulations, it is verified that the proposed algorithm outperforms previous clustering algorithms in terms of control overhead, the rate of node mobility changes and the number of cluster head changes.

모바일 애드 혹 네트워크는 기존의 유선망과 같은 고정적인 네트워크 인프라 없이 이동 노드들만으로 구성된 통신망으로써 노드의 잦은 이동으로 인하여 변화하는 네트워크 토폴로지를 안정적으로 유지하는 것이 매우 어렵다. 이에 본 논문에서는 노드의 이동성을 고려한 안정적인 클러스터 헤드 선정을 통해 클러스터 내 토폴로지를 유지, 관리하는 클러스터링 기법을 제안한다. 제안하는 방법은 모든 노드가 자신의 주변 노드 수 변화를 통해 이동성을 측정하여 가장 낮은 이동성을 갖는 노드를 클러스터 헤드로 선정하며, 선정된 클러스터 헤드는 자신의 클러스터 이동성을 측정하고 이를 통해 클러스터 별 Hello 메시지 전송 주기를 적응적으로 조절한다. 제안하는 방법의 성능 평가를 위해 모의실험을 수행하였으며, 그 결과 기존 방법들보다 클러스터 헤드의 재선정 횟수와 네트워크 부하를 감소시키고 네트워크 토폴로지를 안정적으로 유지시킴을 입증하였다.

Keywords

References

  1. X. Hong, K. Xu, and M. Gerla, 'Scalable routing protocols for mobile ad hoc networks,' IEEE Network, 16(4), pp. 11-21, Aug. 2002 https://doi.org/10.1109/MNET.2002.1020231
  2. M. Chatterjee, S. K. Sas and D. Turqut, 'An on-demand weighted clustering algorithm (WCA) for Ad Hoc Networks,' In Proc. of IEEE GLOBECOM, pp. 1697-1701, 2000
  3. M. Jiang, J.Li, and Y.C. Tay, 'Cluster Based Routing Protocol(CBRP),' Internet Draft draft-ietf-manet-cbrp-spec-01.txt, Aug. 1999
  4. D. Wei, and H. A. Chan, 'A Survey on Cluster Schemes in Ad Hoc Wireless Networks,' In Proc. of IEEE Mobility Conference, pp. 1-8, Nov. 2005
  5. Y. Wang, H. Chen, X. Yang, and D. Zhang, 'WACHM: Weight based adaptive clustering or large scale heterogeneous MANET,' In Proc. of Communications and Information Technologies, pp. 936 - 941, Oct. 2007
  6. Y. Wu, and W. Wang, 'MEACA: Mobility and Energy Aware Clustering Algorithm for Constructing Stable MANETs,' In Proc. of IEEE MILCOM, pp. 1-7, Oct. 2006 https://doi.org/10.1109/MILCOM.2006.302167
  7. G. Chen, F. G. Nocetti, J. S. Gonzalez, and I. Stojmenovic, 'Connectivity based k-hop clustering in wireless networks,' In Proc. of IEEE HICSS, pp. 2450-2459, Jan. 2002
  8. C. R. Lin, and M. Gerla, 'Adaptive Clustering for Mobile Wireless Networks,' IEEE Journal of Selected Areas in Communications, 15(7), pp. 1265-1275, Sep. 1997 https://doi.org/10.1109/49.622910
  9. M. Gerla, and J.T.C. Tsai, 'Multi-cluster, mobile, multimedia radio network,' In Proc. of Wireless Networks, pp. 255-265, 1995
  10. Y. J. Yu, and P. H. J. Chong, 'A survey of clustering schemes for mobile Ad Hoc Networks,' IEEE Communications Surveys, 7(1), pp. 32-48, Mar 2005 https://doi.org/10.1109/COMST.2005.1423333
  11. D. Gavalas, G. Pantziou, C. Konstantopoulos, and B Mamalis, 'Lowest-ID with adaptive ID reassignment : a novel mobile ad-hoc networks clustering algorithm,' In Proc. of Wireless Pervasive Computing, Jan. 2006
  12. P. Basu, N. Khan, and Little, T.D.C, 'A mobility based metric for clustering in mobile ad hoc networks,' In Proc. of IEEE ICDCS, pp. 413-418, Apr. 2001
  13. M. Jiang, J.Li, and Y.C. Tay, 'Cluster Based Routing Protocol(CBRP),' Internet Draft draft-ietf-manet-cbrp-spec-01.txt, Aug. 1999