이동성을 가진 다수의 노드들로 구성된 MANET에서는 네트워크 토폴로지의 빈번한 변화에 효과적으로 대응할 수 있는 온디맨드 방식의 라우팅 프로토콜이 주로 사용된다. 기존의 AODV 라우팅 기법에서 목적지 노드가 local repair 지역을 벗어나서 이동하고 있을 때, local repair 방법은 불필요한 시간지연을 가져다 줄 뿐이며, 이러한 local repair 방법으로 인한 시간지연은 전체적인 라우팅 경로의 설정시간을 오래 걸리게 할 뿐 아니라, 생성된 데이터 패킷의 손실을 증가시키는 문제를 가져온다. 따라서 본 논문에서는 목적지 노드까지의 경로 단절시 출발지 노드로 가서 경로 재탐색을 하지 않고 이웃 노드의 순서번호를 이용하여 직접 경로설정을 위한 동작을 할 경우 보다 신속하게 경로를 설정할 수 있으며, 데이터의 패킷 손실도 줄여 줄 수 있는 AODV 기반 효율적인 라우팅 프로토콜인 NAODV 프로토콜을 제안하였다. NS-2를 이용한 시뮬레이션 결과는 제안한 기법이 기존의 AODV 보다 패킷 전달비율, 지연시간 측면에서 향상된 성능을 제공함을 보여준다. 또한 노드의 이동 속도가 빠르고 대형망으로 갈수록 더욱 효과적인 방법임을 확인하였다.
Ad hoc 환경에서 사용되는 On-demand 방식인 AODV 라우팅 프로토콜은 경로를 찾기 위하여 노드들이 가지고 있는 라우팅 테이블을 우선 검사하고, 만약 적합한 경로가 존재하지 않거나 유효하지 않은 경로, 또는 중간노드에서 경로손실이 발생하였을 경우 Route Discovery Process(RDP)를 수행하여 새로운 경로를 찾게 된다. 하지만 중 / 대형 Ad hoc 환경에서 이러한 RDP의 증가는 네트워크 성능의 저하를 초래한다. 본 논문에서는 경로설정을 위해 사용되는 AODV 라우팅 프로토콜에 Zone 개념을 도입한 AOZDV(Ad hoc On-demand Zone and Distance-Vector Routing Protocol)를 제안한다. AOZDV는 노드의 트래픽과 전력정보를 활용하여 소스 / 목적지 노드에 Zone을 형성하고, Zone 내부에서의 라우팅은 Destination-Vector Table을 활용하는 기법으로서, 시뮬레이션을 통해 AOZDV 가 기존의 라우팅 프로토콜들에 비해 노드들의 이동성으로 인해 발생하는 경로손실 및 RDP 가 감소함을 확인할 수 있었다.
Ad-hoc 네트워크 환경에서의 많은 라우팅 알고리즘들은 소스 라우팅 기법을 기초로 설계되었으며 밀집된 ad-hoc 환경에서의 최단경로설정은 짧은 기간동안만 유지되는 제약사항이 존재한다 때문에 SSA와 ABR과 같은 라우팅 프로토콜은 링크 안정성을 고려하여 좀더 안정적인 경로를 탐색한다. 본 논문은 Ad-Hoc network 환경에 현실적으로 적합한 SSA 라우팅 알고리즘을 바탕으로 utilization 메트릭을 고려한 새로운 라우팅 기법에 대해 제안한다. 제안된 방식에서는 SSA의 특정 메트릭에 의한 병목현상을 해결하기 위해 연결을 위한 여러 경로들을 누적 utilization에 따라 분산시키도록 하여 네트워크상의 로드 밸런싱을 추구하였다. 성능 분석을 위해 기존의 라우팅 기법인 AODV와 SSA를 참고 비교 대상으로 하였다. ns-2 네트워크 시뮬레이션 결과 선택되어질 수 있는 안정적인 route가 많은 경우 전체 트래픽이 여러 경로들로 분산되어 경로 재설정(route reconstruction) 횟수를 현저히 줄이는 좋은 성능을 보였다
본 논문에서는 양방향 토러스 네트워크와 웜홀 라우팅을 사용하는 다중컴퓨터에 대해 멀티캐스트 통신방법을 트리방식, 경로방식, 그리고 두 방식을 조합한 하이브리드방식으로 분류하였다. 경로방식으로는 동적분할 멀티캐스트 라우팅 알고리즘을 제안하였으며, 하이브리드방식으로는 라우팅의 첫 단계로 트리방식을 사용하고 두 번째 단계로는 경로방식을 사용하는 멀티캐스트 라우팅 알고리즘을 제안하여 성능을 분석하였다. 세가지 멀티캐스트 라우팅 알고리즘간의 성능은 메세지 길이에 따른 평균 지연시간을 사용하여 비교하였다. 그리고 웜홀 라우팅에서 플릿 버퍼 크기의 변화에 따른 성능을 가상 컷-스루와 비교 하였으며, 경로방식의 알고리즘을 사용하여 버퍼 크기의 변화에 따른 지연시간을 기준으로 두 스위칭 방식의 성능관계를 분석하였다.
다단계 호핑(multi-hop) 무선 센서네트워크의 라우팅 경로를 설정하는데 있어서 데이터 전송의 요구가 있는 경우에만 경로를 만드는 Demand-Driven 방식의 대표적인 방법이 DSR(Dynamic Source Routing)인데 라우트 레코드를 패킷에 실어 보내기 때문에 이 또한 센서노드들의 수가 많아질수록 패킷이 무거워질 수밖에 없다. 본 논문에서는 DSR 프로토콜을 기반하면서도 라우팅 테이블을 적절히 이용하여 노드 수 증가에 대해 고정된 패킷크기를 가지도록 하였으며 라우팅 비용함수를 적용하여 각 센서노드들의 전원 소모량, 이동성(Mobility), 네트워크 내에서의 Traffic, 거리(Hop) 등을 복합적으로 고려한 안정적이고 신뢰성 있는 최적의 라우팅 설정알고리즘을 제안한다.
본 논문은 듀티사이클 기반의 무선센서네트워크에서 에너지 효율성을 높이고 시간 지연을 줄일 수 있는 경로설정을 위해 새로운 라우팅 메트릭을 고안하고 이를 활용한 라우팅 프로토콜을 제안한다. 듀티사이클을 고려한 새로운 라우팅 메트릭인 EDW 메트릭을 사용함으로써 에너지 효율적이며 저지연의 경로를 설정할 수 있다. 본 논문에서는 새로운 라우팅 메트릭을 적용하는 크로스레이어 기반의 다중경로 라우팅 프로토콜을 제안하고 실험을 통해 낮은 전송 지연시간과 적은 에너지소비를 확인하였다.
Ad-hoc 무선 네트워크 환경에서 에너지 보유량이 상대적으로 적은 단말은 생존기간이 짧아진다. 단말의 활동이 정지하면 해당 단말을 경유하는 최적의 라우팅 경로도 함께 사라지기 때문에 새로운 대체 경로를 생성해야 한다. 이러한 대체 경로의 생성은 더 많은 단말의 에너지 소모를 촉진하여 활동을 정지하는 단말의 수를 증가시키고, 네트워크의 성능을 저하시킨다. 따라서 에너지 보유량이 적은 단말은 라우팅 경로 생성에 참여시키지 말아야 한다. 본 논문에서는 정지하는 단말의 수를 억제할 수 있도록 단말들의 에너지 보유량을 고려한 새로운 라우팅 프로토콜을 제안한다. 이 라우팅 프로토콜에서는 가능한 경로 각각에서 최소 에너지를 보유한 단말의 에너지 보유량($E_{m}$)에 근거하여 경로를 설정한다. 즉, 흡수가 동일하면 최소 에너지 보유량($E_{m}$)이 최대인 경로를 선택함으로써 에너지 보유량이 적은 단말의 생존기간을 연장한다. 시뮬레이션을 통하여 제안한 프로토콜이 단말의 생존기간을 연장하고, 그것이 대체 경로 생성을 줄임으로써 네트워크의 성능 저하를 방지하는데 효과적임을 보인다.
이동 애드 혹 네트워크(mobile ad hoc network)에서 적용되는 대부분의 라우팅 기술은 트래픽 부하를 고려하지 않아 네트워크 혼잡을 야기한다. 또한 이로 인해 트래픽 전송 성능을 저하시키고 네트워크 구성 노드들의 생존시간을 감소시킨다. 이를 해결하기 위해 본 논문에서는 모바일 애드 혹 네트워크에서 각 노드의 트래픽 상황을 고려한 리액티브(reactive) 경로 설정 기법을 제안한다. 제안하는 방안은 라우팅 경로 탐색 과정에서 노드의 트래픽 상황을 추정하여 과도한 트래픽이 집중될 경우 해당 노드를 중간 노드로 하는 라우팅 경로 생성을 억제한다. 특히 각 노드 단위로 신규 경로 설정 절차를 수행하기 때문에, 네트워크 전반에 걸친 트래픽 상황을 수집할 필요가 없다. 모의시험을 통해 제안하는 방안이 네트워크 전반에 트래픽을 잘 분산시키고 성능을 향상시키는 것을 보인다.
캐리어 이더넷은 여러 개의 2계층 매트로 망을 연결하는 광대역 백본망이다. 백본망에서는 복수 개의 스패닝트리를 구성하는 다중 스패닝 트리 프로토콜(Multiple Spanning Tree Protocol : MSTP)을 사용하는데 최근에 간단하면서도 성능이 더 우수한 최단 경로 브리징(EEE802.1aq - Shortest Path Bridging : SPB)이 제안되었다. SPB는 목적지 노드 당 한 개씩 생성한 최단 경로 스패닝 트리를 따라서 프레임을 전송한다. 그러나 불행하게도 SPB는 목적지 노드마다 한 개의 경로만 설정하기 때문에 망의 상태 변화에 대처하기 위해서 라우팅 경로를 변경할 수 없다. 만일 목적지 노드별로 복수 개의 경로를 설정한다면 망의 상태에 적응하는 라우팅 방식을 구현할 수 있다. 본 논문은 이 철학을 적용한 라우팅 방식인 목적지 에지 노드 분할을 이용한 스패닝 트리(Edge Node Divided Spanning Tree : ENDIST)를 제안한다. ENDIST는 에지 노드를 연결된 링크의 수만큼의 서브 노드로 분할하고 각 서브 노드마다 SPB를 사용하여 스패닝 트리를 생성한 후에, 목적지 노드로 향하는 수 개의 라우팅 경로 중에서 한 개의 라우팅 경로를 망이나 노드의 상태에 따라 플로우 단위로 선택한다. 추가된 트래픽 엔지니어링 기법으로 우리는 백본망에서 지연 시간을 낮추고 처리율(throughput)을 향상시킬 수 있다. 시뮬레이션을 통해 우리는 최대 부하에서 ENDIST의 처리율이 STP(Spanning Tree Protocol)보다 약 3.4-5.8배, SPB보다 약 1.5-2.0배로 우수하게 동작함을 확인하였다. 특히, ENDIST의 처리율은 우리가 조사한 경우 중 절반에서 별도의 논문에서 이론적으로 계산한 한계치에 매우 근접함을 확인하였다. 이는 ENDIST가 2계층 라우팅의 성능을 획기적으로 향상시켜서 거의 완벽한 스패닝 트리 계열의 라우팅 방식이 되었음을 뜻한다.
AODV나 DSR과 같은 Reactive 라우팅 방식은 트래픽이 발생되는 시점에서 경로를 탐색하는 방법으로서 최적 메시지 전송 경로가 유효하다면 트래픽의 증가와 과도한 에너지 소비를 고려하지 않고 계속적인 동일 전송 경로의 사용으로 인해 특정 노드에 대하여 에너지 소모가 심화될 뿐만 아니라 전송지연이 발생된다. 본 논문에서는 과중한 트래픽 상태를 분산 시켜 전체 네트워크의 균형적인 에너지 소비를 위하여 Reactive 라우팅 방법에서 특정 노드의 트래픽 상태, 에너지 상태, 라우팅 시간을 고려한 노드 상태 기반 부하 분산 방법(NSLB: Node Status-based Load Balancing Method)을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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