무선 센서 네트워크에서 많은 라우팅 프로토콜이 연구되고 있음에도 불구하고 다양한 응용 프로그램의 요구사항을 만족할 수 있는 최적의 방법은 없다. 본 논문에서는 응용 프로그램들이 요구하는 라우팅 프로토콜의 중요한 영역 인자인 시간성 신뢰성 그리고 에너지 상태를 모두 고려한 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안된 라우팅은 해당 가지 영역에 대해 각 노드의 라우팅 cost를 계산하며 해당 영역의 인자를 기준으로 절충한 결과를 이용하여 다음 노드를 선택한다. 따라서 각 패킷은 적절한 서비스를 받을 뿐만 아니라 인접 노드의 정보만을 사용하므로 Scalable 하다. 실험 결과는 각 영역에 대한 단일 요구에 대해서는 best-effort service를 하며 복합적 요구에 대해서는 절충 알고리즘을 거쳐 적합한 서비스를 제공함을 보인다.
센서 네트워크는 다양한 응용에 적용될 수 있는 장점을 가지는 반면 기본적인 제약으로 인해 기존의 라우팅 메커니즘을 그대로 적용할 수 없어 센서 네트워크에 적합한 새로운 라우팅 프로토콜들이 많이 제안 되었다. 그러나 대부분의 경우 안전성을 고려하지 못하였다는 문제점을 갖는다. 본 연구에서는 센서 네트워크를 육각형의 클러스터 기반의 구조로 정의하고 각 클러스터에 3차원 좌표를 할당하여 클러스터헤드가 이 좌표값을 이용하여 목적지로의 라우팅 경로를 동적으로 찾는다. 또한 보안을 제공하기 위한 방안으로 중간에 적절한 포스트를 두어 이 지점에서 데이터의 진위를 파악하여 잘못된 정보를 걸러줌으로써 잘못된 정보가 네트워크 상에서 계속 트래픽을 증가시키는 것을 방지한다. 제안 메커니즘은 효율적인 라우팅을 제공함과 동시에 보안 기능을 수행함으로써 보안성을 강화하였다.
기존 동적 라우팅은 최소 링크 비용을 기준으로 최적의 라우팅 경로를 설정하고 이에 따라 유입 혹은 유출 되는 플로우를 단말로 전송한다. 하지만 이 경우에는 보안 기능을 담당하는 미들 박스를 우회하게 되고 이에 따라 해당 네트워크는 보안 위협을 직면하게 되는 문제가 발생한다. 따라서 최적의 라우팅 경로 설정 시 각 플로우의 서비스 유형을 고려하여 해당 플로우를 보안 미들 박스를 거쳐 단말로 전송하기 위한 라우팅 방안인 동적 서비스 체이닝이 필요하다. 본 논문에서는 SDN의 동적 플로우 트래픽 제어 기능과 보안 서비스 기능을 동시에 고려한 동적 라우팅 방안에 대해 제안한다.
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.
MANET 라우팅 프로토콜들은 각각의 특정한 상황에서 장, 단점을 가지고 있다. 모든 상황에서 가장 적합한 프로토콜은 명확하지 않고, 노드들의 트래픽과 이동 특성에 따라 적합한 라우팅 프로토콜을 선택해야 한다. 본 논문에서의 주된 내용은 대한석탄공사 작업현장에 MANET을 구축할 때 적합한 라우팅 프로토콜을 선정하는 것이다. 이를 위해 노드들의 이동 특성을 반영한 채탄, 보갱과 같은 작업 시나리오를 작성하였고, 채탄과 보갱의 토폴로지를 구성하였으며, 이에 따른 MANET 라우팅 프로토콜들의 성능을 분석하였다. 본 논문의 성능 분석 결과는 대한석탄공사의 다른 광업소는 물론 지하 터널 환경에서 MANET 라우팅 프로토콜을 선택할 때 기준으로 적용될 수 있을 것이다.
WSN은 배터리와 같은 제한된 전원을 가진 센서 노드가 무선으로 구성된 네트워크이다. 센서 노드의 배터리가 모두 소모되면 해당 노드는 더는 동작하지 않으며, 일정 이상의 노드가 동작하지 않으면 네트워크는 제 역할을 하지 못하게 된다. 따라서 노드의 에너지 효율을 높여 에너지 소모를 최소화하면 네트워크의 수명을 증가시킬 수 있다. 에너지 효율을 높이기 위한 프로토콜은 다양하게 있으며, 그중 클러스터 방식과 체인 방식의 프로토콜이 있다. 본 논문은 무선 센서 네트워크의 성능 향상을 위해 별도로 연구한 라우팅 프로토콜의 성능 평가를 검토하고자 한다. 비교 기준은 대표적인 계층 라우팅 프로토콜인 LEACH 프로토콜로 선택되었으며, 비교 대상은 CHEF와 FLCFP, LEACH-DFL 라우팅 프로토콜로 퍼지 로직과 함께 고려되었다. 본 논문에서는 성능 비교를 위한 다양한 기준이 제시되었으며, 각 프로토콜의 시뮬레이션을 통해 성능을 비교하였다. CHEF, FLCFP, LEACH-DFL의 성능 비교, LEACH, Puzzy Logic과의 프로토콜 등을 통해 다른 프로토콜의 성능을 비교하기 위한 기준점을 제시하고, 프로토콜의 성능 향상을 위한 추가적인 설계 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 논문에서는 간섭 제어 토폴로지 정보를 이용한 전송 전력 제어로 간섭을 최소화할 수 있는 교차형 계층 라우팅 기법을 제안한다. 제안된 프로토콜은 간섭 제어모델을 MAC 계층과 라우팅 계층들의 모듈에 통합한다. 그 모델은 송 수신 기반의 간섭모델로 데이터 송신과 수신에 관련된 간섭 정보를 통합된 MAC 계층과 라우팅 계층에서 중계 노드 선정 및 채널 경쟁을 위한 측정기준으로 활용된다. 또한 다양한 성능인자로 간섭을 회피할 수 있는 중계 노드 선정 전략은 종단간 전송 지연시간을 줄이며 각 수신노드 기반으로 예정되지 않은 노드의 라디오 모듈을 비활성 상태로 전환하도록 하여 에너지 소비를 줄이도록 설계된다.
최근에 대규모 병렬컴퓨터의 새로운 위상으로 HHN(m;n,h) 그래프가 제안되었다. HHN(m;n,h) 그래프는 하이퍼큐브에 기반한 계층적인 상호 연결망이며, 노드개수가 유사한 하이퍼큐브보다 작은 노드 분지수와 작은 링크의 수를 가지고 있기 때문에 대규모 병렬 컴퓨터를 구성하는 상호 연결망이지만, 심플 라우팅 알고리즘에 기반한 경로를 구성함으로써 불필요한 라우팅 경로를 갖는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 심플 라우팅 알고리즘보다 평균거리가 개선된 새로운 라우팅 알고리즘을 제안하고, HHN(3;3,2)를 기준으로 비교하였을 때 대략 32%정도 향상됨을 보인다.
본 논문에서는 다중 경로 라우팅을 지원하는 IEEE 802.11s기반 메쉬 라우터를 구현하였다. IEEE 802.11s에는 현재 다중 경로 라우팅 알고리즘이 정의되어 있지 않다. 따라서 본 논문에서는 IEEE 802.11s에 정의되어있는 단일 경로 라우팅 알고리즘뿐만 아니라 AOMDV기반 다중 경로 라우팅 알고리즘도 구현하였다. 또한 이 메쉬 라우터는 싱글 채널 싱글인터페이스 사용 시, 홉의 수가 증가함에 따라 송수신 대역폭이 급격히 감소하는 현상을 방지하기 위하여 멀티 채널 멀티 인터페이스를 지원하도록 구현되었다. 우리는 이 메쉬 라우터를 이용하여 테스트베드를 구축하였으며, 이를 통해 이 메쉬 라우터의 대역폭 성능, 실시간 비디오 스트리밍 서비스 성능을 검증하였고, 단일 경로 라우팅과 다중 경로 라우팅의 성능을 비교 검증하였다. 이 메쉬 라우터의 평균 TCP 대역폭은 5홉 기준 23.8Mbps이고, 평균 latency는 2.4ms이다. 이 메쉬 라우터의 평균 지터는 5홉 기준 0.547ms이다. 또한 이 메쉬 라우터는 다중 경로 라우팅을 사용함으로써 평균 12.73%의 경로 복구 시간을 단축하였다.
에드 혹 네트워크에 사용되는 라우팅 프로토콜인 AODV(Ad hoc On-demand Distance Vector)는 ERS(Expanding Ring Search) 알고리즘으로 경로설정 과정에서의 라우팅 패킷 재전송을 제어한다. 그러나 기존의 ERS는 라우팅 패킷 재전송의 기준이 되는 NTT(Node Traversal Time) 계산에 이동성이 높은 네트워크 상황을 적절하게 반영하지 못한다. 본 논문은 NTT 계산에 RREP(Route Reply) 패킷을 사용하고 출발지 노드와의 인접도에 따라 각 노드의 NTT에 가중치를 달리 적용함으로써 라우팅 패킷의 재전송률을 낮추는 방법을 제안하고 ns2를 이용하여 기존의 ERS와 성능을 비교한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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