무선 센서 네트워크는 여러 개의 센서 노드들이 분산 배치되어 서로 통신하고 중계하여 데이터를 수집한다. 센서 노드에서 수집한 데이터를 싱크까지 전달하는 방식을 정의하는 라우팅 프로토콜은 구성 방식에 따라 센서 네트워크 전체의 수명에 영향을 준다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크에서 단일 플러딩에 의한 라우팅 트리를 구축하는 알고리즘인 RTAF를 제안한다. RTAF는 플러딩 전파 과정에서 정방향 플러딩 패킷으로 노드의 부모 노드를 선택하고, 역방향 플러딩 패킷으로 자식노드들을 결정함으로써 라우팅 트리를 구축한다. 에너지가 많은 노드가 라우팅 트리의 부모 노드가 되도록 만들어 주고, 일정 시간 간격으로 라우팅 트리를 다시 구성하여 부하를 분산한다. RTAF는 라우팅을 위한 트리를 구성하는 Modified-LEACH와 성능을 NS2 네트워크 시뮬레이션 도구로 실험하여 비교하였다. 라우팅 트리를 구축하는 시간이 짧고, 라우팅 트리 구축 패킷량은 40-80%로 감소하였다.
무선 센서 네트워크에서 네트워크 수명을 오래 유지하기 위하여 라우팅 경로를 네트워크 전체에 분산시키는 방법이 연구되고 있다. 본 논문은 퍼지 제어 규칙을 기반으로 라우팅 경로를 선택하는 퍼지 라우팅 프로토콜을 제안한다. 여러 가지 라우팅 경로에 대하여 에너지, 거리, 홉수를 입력으로 하여 퍼지 추론 엔진으로 적합도를 산출하고, 적합도가 높은 한 개의 경로를 최종 라우팅 경로로 선정한다. 한 번 데이터 패킷을 전달한 경로에 속한 노드들의 에너지를 감소시킴으로써 다음에 경로를 선정할 때 동일한 경로를 선택하지 않도록 설계하였으며, 결과적으로 라우팅 경로가 분산되어 센서 네트워크의 유지시간을 길게 만드는 효과가 있다. TinyOS 시뮬레이터에서 실험한 결과, 제안하는 라우팅 프로토콜이 기존의 방법보다 에너지 효율 면에서 우수함을 입증하였고, 또한 센서 네트워크의 유지시간이 길어짐을 확인하였다.
오늘날 컴퓨팅 환경은 과거에 비해 매우 분산되어 있으며 다양한 시스템과 연결되고 통합되는 동적인 구성을 필요로 한다. 대부분의 기업들은 이를 위해 객체지향적인 메시지 송수신 체계인 MOM(Message Oriented Middleware) 시스템을 사용하여 원격의 시스템과의 통신채널을 구성하고 송수신 정보를 XML 메시지로 주고받고 있다. 그러나 대부분의 MOM 시스템들은 송수신 메시지로 사용되는 XML을 처리함에 있어 XML 메시지의 동적 변환 및 라우팅을 지원하지 않아 기업 시스템의 효율성과 유지보수성을 저하 시키고 있다. 이에 본 논문에서는 가장 널리 사용되고 있는 MOM 시스템인 JMS를 기반으로 동적 XML 메시지 변환 및 라우팅을 지원하기 위한 룰 기반의 라우팅 시스템인 RMRS(Rule-based Message Routing System)를 제안한다. RMRS는 룰 기반 이벤트 처리를 위해 사용되는 ECA(Event- Condition-Action)룰을 확장하여 분산 시스템 구현 시에 빈번하게 발생하는 라우팅 처리를 XML 변환과 함께 동적으로 처리할 수 있도록 한다. 이것은 내부적으로 메시지가 라우팅 되기 전에 수신한 메시지의 성격에 따라 XML 메시지의 변환을 수행할 수 있도록 설계되어 있어, 이를 바탕으로 MOM 시스템을 구축할 경우, XML 메시지의 동적 변환 및 라우팅을 효과적으로 구현할 수 있다.
본 논문에서는 전술 백본망에서 부하 분산을 위한 다중 경로 지역 최적화 기법을 제안하였다. 제안된 기법은 라우팅 메트릭을 전역 메트릭과 지역 메트릭으로 구분하여 관리한다. 전역 메트릭은 라우팅 프로토콜을 통해 다른 라우터들에게 전파되며 루프 방지가 보장되는 다중 경로 구성에 사용되고, 지역 메트릭은 링크 사용율을 반영하여 링크 과부하 발생시 우회 경로를 탐색하는 용도로 활용되며 각 라우터 내에서만 관리된다. 모의 실험을 통해 다중 경로 지역 최적화 기법 적용시 사용자 트래픽이 효과적으로 가용 링크들을 통해 분산되는 것을 확인하였다.
고전적인 라우팅 알고리즘들은 목적지에 도달하기 위한 홉 수를 최소화하는데 있다. 본 논문의 DPC는 홉 간 전력 레벨 선택은 경로를 보장하면서 적은 에너지를 소비하도록 사용된다. 모든 상황에서 최고의 성능을 위해서 자동적으로 안전 마진(security threshold)을 설정하기 위한 것으로 안전 마진을 가변하면서 멀티캐스트 라우팅 알고리즘(AMRIS, ODMRP)에 대한 에너지 이득을 통해 에너지 분산 제어 효과를 분석하였다. 본 논문에서 실험한 DPC는 AMRIS 라우팅 알고리즘의 경우에는 node의 존재 영역이 비교적 좁은 곳에서 성능 향상을 볼 수 있었으며, ODMRP 라우팅 방식의 경우는 넓은 영역에서 DPC 적용을 통해 에너지 이득 절감 효과를 얻을 수 있었다.
네트워크상의 자원을 효율적으로 사용하기 위한 방범의 하나로 다중 경로 라우팅(multi-path routine)이 있다. 트래픽 엔지니어링(traffic engineering)을 위하여 다중 경로 라우팅을 이용하면 트래픽(traffic) 을 여러 경로로 분산 시켜 트래픽이 한 곳으로 집중하는 현상은 제거 할 수 있을 뿐 아니라 네트워크 상의 유휴자원을 효율적으로 사용할 수 있는 장점이 있다. 본 논문에서는MPLS환경 하에서 다중 경로 라우팅을 효율적으로 사용하기 위해 제안 되었던 알고리즘에 대하여 분석 하고 각 알고리즘들의 장단점을 비교한다. 그리고 효율적인 다중 경로 라우팅을 위해 추가적으로 필요한 요소를 기술하고, 새로운 다중 경로 라우팅을 위한 구조를 제안한다.
동적 메트릭을 사용하는 단일 경로 라우팅 방식이 폭주에 대처하는 방법은 폭주 영역을 피해갈 수 있도록 경로를 바꾸어주는 것이다. 그러나, 이러한 라우트 변경은 라우팅 진동을 야기할 수 있고, 폭주에 대응하여 실제적으로 네트워크 상에 존재하는 다중의 경로들을 모두 동시에 이용할 수 없다는 한계점이 있다. 이에 본 논문에서는 라우팅 오버헤드 측면에서 매우 효율적이면서, 라우팅 성능을 높일 수 있는 동적 로드 밸런싱을 수행하는 다중 경로 라우팅 방식인 MP-DLB를 제안하였다. MP-DLB 방식은 hot 목적지에 대해서만 다중 경로를 설정하고, 이들 다중 경로에 대해서만 동적 로드 밸런싱을 수행한다. 제안하는 MP-DLB 방식의 성능을 검토하기 위하여 시뮬레이션을 실험한 결과, MP-DLB는 hot 목적지를 향하여 임의의 라우터에 집중되고 있는 여러 소스로부터의 트래픽을 다중 경로를 이용해 분산 전송함으로써 효과적으로 폭주를 경감시키고 라우팅 성능을 높임을 볼 수 있었다.
Ad-hoc네트워크의 효율적인 라우팅을 위해서는 라우팅 각 과정의 오버헤드를 최소화하여야 한다. 본 논문에서는 기존의 연구물들을 바탕으로 Ad-hoc 네트워크 라우팅에서 흔히 일어 나는 주요 오버헤드 요소들을 살펴보고, 그 오버헤드를 절감시킬 수 있는 간단하고 효율적 인 아이디어를 제시한다. 제안한 방법은 무선 네트워크의 특성을 활용하여 별도의 메시지 교환 없이 엿듣기를 통하여 라우팅 정보를 수집하는 특징을 가지고 있다. 이 엿듣기로 수집된 라우팅 정보를 바탕으로 플러딩 메시지 감소, 멀티 패스, 중앙 병목현상 분산을 구현하고, 이를 통해 라우팅 오버헤드를 크게 경감시킬 수 있을 것으로 기대한다.
본 논문에서는 대규모 고속 통신망에서 분산 멀티미디어 응용을 지원하기 위한 확장가능한 2단계의 QoS 라우팅 방식을 제안한다. QoS 라우팅 문제는 다중척도 최단거리 문제로 변형될 수 있으며 이는 NP-complete로 알려져 있다. 계층적 통신망을 위하여 제안된 라우팅 방식은 두 단계로 이루어져 있다. 첫번째 단계는 특정 응용의 요구와 관계없이 모든 수준의 도메인에서 들어오는 경계노드와 나가는 경계노드 쌍간에 도메인을 경유하는 횡단트래픽을 위한 경로의 QoS distance 값을 정기적으로 선계산한다. 두번째 단계는 응용에서의 요구가 왔을때 실행되며, 계층적 완전경로 계산에 필요한 그래프 구축을 위한 분산알고리즘이 실행된다. 이와같이 자원가용성 정보를 공시하지 않고 조회방식을 사용함으로써 정보의 flood로 생성되는 많은 통신 오버헤드를 줄일 수 있다. 제안된 알고리즘에서는 또한 기존의 방식에서 완전히 무시되거나 혹은 부분적으로 고려되었던 통신망의 위상도 고려하여 계층적 완전경로의 불완전성을 보완하였다. 마지막으로 대략적으로 계산된 계층적 완전경로부터 QoS 라우팅 문제를 체계적으로 분할하여 수준1 도메인의 경로로 확장하는 분산 알고리즘을 제안하였다.
본 논문에서는 한정된 에너지를 사용하는 애드 혹 네트워크에서 부분적인 경로 수정을 통해 에너지 사용을 분산함으로써 네트워크의 수명을 증가시키는 Local Path Modify Routing (LPMR) 프로토콜을 제안한다. 애드 혹 네트워크에서 노드의 한정된 에너지는 전체 네트워크 수명에 큰 영향을 끼친다. 따라서 최근 에너지를 효율적으로 사용하기 위한 On-demand 방식의 프로토콜들이 많이 제안되고 있다. 그 중 Power-aware source Routing (PSR)은 에너지의 사용량에 따라 경로를 주기적으로 변경해 줌으로 네트워크의 수명을 늘린다. 하지만 잦은 플러딩으로 인해 라우팅의 오버헤드의 증가와 이 오버헤드로 인한 에너지의 소모가 증가하는 문제점이 있다. 본 논문에서는 에너지의 사용이 많은 노드를 선별하여 각 노드의 주변 노드 정보를 통해 부분적으로 경로를 변경해 줌으로써 잦은 플러딩 없이 경로를 변경함으로 라우팅 오버헤드가 감소하게 된다. 또한 에너지를 많이 소모하는 노드의 에너지를 분산해 줌으로 각 노드들이 에너지를 고르게 사용함으로 네트워크의 수명도 증가하게 된다. 본 논문에서는 NS-2(Network Simulator-2)를 이용하여 LPMR의 성능을 검증한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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