Fan-shaped Search Zone Routing Protocol for Ship Ad Hoc Networks

Such conventional maritime communication technologies as radio have short some comings in their transmission quality. It can be overcome by wireless channels provided by satellites such as INMARSAT, which nevertheless suffer from the high costs. In this paper, we propose a novel technology resolving the above problems, featuring in the establishment of maritime communication networks with multi-hop structures. The inter vessel and ship-to- shore networks previously modeled after MANET are remodeled by SANET (Ship Ad Hoc Networks) in the present work. Fan-shaped Search Zone Routing (FSR) protocol also is presented, which utilizes not only static geographical information including the locations of ports and the navigations of courses but also the unique characteristics of ships in terms of mobile nodes. The FSR finds the fan-shaped search zone on which the shortest path is located. The performance of LAR protocol is compared with that of FSR in several ways. First, FSR does not make use of a type of control packets as beaconing data, resulting in a full utilization of the bandwidth of the wireless channels. Second, the delivery rate by the FSR is 100% for the fan-shaped search zone includes at least one route between source and destination nodes on its border line, where as that of LAR has been turned out to be 64%. Third, the optimality of routes searched by the FSR is on a 97% level. Of all, the FSR shows a better performance than LAR by about 50%.

선박 애드 혹 네트워크를 위한 부채꼴 탐색구역 경로배정 프로토콜

라디오 통신 등의 전통적인 해상통신기술은 단문정보 교환만이 가능한 전송품질을 제공한다. 전송품질의 단점을 극복한 해사위성(Inmarsat) 등을 통한 무선 채널은 경제적 부담으로 접근이 어렵다. 따라서 바다에서 항해, 조업하는 선박들은 육상의 초고속 인터넷 서비스를 이용하지 못하고 있다. 본 논문에서 제안하는, 이 문제를 극복하는 새로운 기술에 핵심은 해상이동통신망을 단일 홉(Single Hop)에서 다중 홉(Multi Hop)으로 구성하는 것이다. 선박과 선박, 선박과 연안(항구)간의 망을 이동 애드 혹 네트워크(MANET) 모델로 해석하고 새로운 선박 애드 혹 네트워크(SANET) 모델을 설계하였다. 항구와 항로 같은 정적인 지리정보를 활용하면서 육지의 이동단말기와는 크게 차별화되는 움직이는 선박의 특성을 고려하면서 대응적으로(Reactive) 경로를 배정하는 부채꼴 탐색구역 경로배정 프로토콜(FSR)을 제안하였다. FSR(Fan-shaped Search Zone Routing)은 최단경로가 있을 수밖에 없는 지엽적 부채꼴 구역을 찾아내 획정하고 그 구역 안에서만 최단경로를 탐색하는 프로토콜이다. 기존의 지리 정보를 이용하는 대표적인 경로배정 프로토콜인 LAR과 성능을 비교하였다. 첫째, FSR은 LAR을 비롯한 다른 지리정보기반 경로배정 프로토콜과 달리 경로배정을 하기 위해 제어 패킷(Beaconing Packet)을 발생시키지 않아 통신채널 품질저하를 전혀 초래하지 않는다. 둘째, FSR은 경로탐색구역의 경계선의 일부분을 전송경로로 확보하기 때문에 경로탐색성공률을 100% 보장한 반면 LAR은 약 64%의 성공률을 보였다. 셋째, 경로가 탐색된 경우에 한하여 그 경로의 최적성을 상호 비교한 결과 FSR이 LAR의 약 97%이었다. 종합적으로는 FSR이 LAR보다 약 50%의 성능 개선 효과를 얻을 수 있었다.