최근 유비쿼터스 기술이 급속도로 발전함에 따라 많은 application들이 다양한 환경에서 통신서비스를 요구하고 있다. 이를 지원하기 위하여 많은 무선 센서 네트워킹 기술들이 제안되었지만 제한된 대역쪽과 높은 에러율로 인하여 이동성을 지원하기에는 부족하였다. 특히, 경로를 획득하기 위한 Route Request (RREQ)의 잦은 브로드캐스트 과정은 오히려 혼잡 및 에너지 소모를 야기시키며 네트워크 성능을 저하시키는 문제점이 있다. 본 논문에서는 언제, 어디서나 다양한 토폴로지 환경에서 자가 구성이 가능하며, 이동성을 지원하는 Tree기반의 Self-Routing 기법을 제안한다. 기존의 센서 네트워크내 멀티홉 라우팅 프로토콜과는 달리, 라우터 혹은 싱크노드의 비컨 프레임내 Association 정보만을 이용하여 새로운 라우팅 테이블을 형성함으로써 컨트롤 패킷의 오버 헤드를 크게 줄일 수 있다. 성능 평가를 위하여 실제 모바일 로봇을 이용한 실험과 시뮬레이션을 동시에 하였으며, 기존의 기법보다 향상된 성능을 가짐을 보인다.
최근에 무선 센서 망에서 이동 싱크를 위한 실시간 라우팅을 지원하기 위한 Expectation Area-based Real-time Routing(EAR2) 프로토콜이 제안되었다. EAR2는 이동 싱크의 예상 지역을 고려하여 예상 지역 내의 플러딩을 이용한다. 그러나, 플러딩은 센서 노드들의 과도한 에너지 소비를 야기하고 실시간 전송에 반하는 긴 전송 지연을 발생한다. 게다가, EAR2는 예상 지역까지 단일 경로만 사용하기 때문에 링크 손실이 많은 무선 센서 망에서 신뢰성 있는 전달을 지원하기 어렵다. 그러므로, 본 논문은EAR2의 이러한 문제들을 해결하기 위해 이동 싱크를 위한 그리드와 다중 경로 기반의 실시간성과 신뢰성 지원 방안을 제안한다. 실시간성을 지원하기 위해 제안 방안은 예상 지역에 추가로 예상 지역 내에 속한 예상 그리드를 고려한다. 제안 방안은 예상 지역 내의 플로딩 대신에 예상 그리드까지의 멀티캐스팅과 예상 그리드에서의 단일 홉 포워딩을 이용한다. 왜냐하면, 멀티캐스팅은 많은 에너지를 절약할 수 있고 단일 홉 포워딩은 적은 전송 지연을 가지기 때문이다. 또한, 제안 방안은 신뢰성을 지원하기 위해 예상 그리드까지 링크 손실에 대처가 가능한 다중 경로를 사용한다. 시뮬레이션 결과는 제안 방안이 기존 방안들보다 성능이 우수함을 보여준다.
IP-USN은 인터넷 프로토콜-유비쿼터스 센서 네트워크(Internet Protocol-Ubiquitous Sensor Network)의 약어로 기존의 IP 인프라를 기반으로 USN에 광범위한 확장성을 제공하고 센서 노드, 게이트웨이 및 싱크 노드의 이동성을 보장하는 USN서비스이다. IP-USN 기술로 현재 IPv6를 바탕으로 6LoWPAN 이라는 표준화 기술이 나왔지만 현재 TCP/IP 망에서는 대부분 IPv4를 사용하기 때문에 바로 운용하기에는 어려운 실정이며 IPv6 는 USN 환경에서 사용하기에는 많은 노드 자원을 사용한다. 따라서 본 논문에서는 현재 TCP/IP 의 IPv4의 망에서 사용가능하며 USN 자체 프로토콜을 사용하는 IP-USN망을 구축하여 End-to-End 통신을 구현하는 방법을 제안한다.
본 논문에서는 센서 네트워크에서 수명을 늘리기 위한 기존의 통신 프로토콜 중에서 모바일 에이전트가 있는 환경에서 전체 네트워크 트래픽 량을 줄여 더욱더 수명을 늘리기 위해서 클러스터를 도입한다. 고정된 위치에서 싱크가 데이터를 수집할 경우 싱크 한 홉 내에 있는 노드들이 에너지를 빨리 쓰기 때문에 네트워크 파티션이 일어나기 쉽다. 이를 해결하기 위해 모바일 에이전트를 이용하여 네트워크 수명을 연장하는 방법이 연구되었다. 하지만, 모바일 에이전트가 이동을 하게 되면 전체 네트워크의 트래픽 양이 많아진다. 늘어난 트래픽을 줄이기 위해 모바일 에이전트가 있을 때 클러스터링의 성능을 분석하고 에너지 효율적인 클러스터 방법에 대해서 제안한다.
본 논문은 PMIPv6 기반 무선 네트워크 환경에서 입체영상을 송수신하는 멀티인터페이스 이동노드의 핸드오버 수행 시 손실을 최소화하기 위한 MPTCP 기반의 입체영상 전송기법을 제안하다. 제안하는 입체영상 전송 기법은 입체영상 단말 이동 시 멀티인터페이스 간 입체영상으로 정의된 플로우의 플로우 이동성이 수행되며 플로우 이동성 발생 시 단대단 연결 단절 현상을 MPTCP Sublflow 기능을 통해 극복한다. 기존 기법에 비해 제안하는 기법은 데이터 손실 및 단대단 지연을 최소화하며 이동성 환경에서 입체영상의 좌우영상 싱크문제를 극복하는 방법이다.
최근 Robomote, Robotic Sensor Agents(RSAs)와 같은 이동 센서의 등장으로 인해 이동 센서네트워크(MSN: Mobile Sensor Network)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만 기존의 이동 센서네트워크에 대한 연구는 주로 기존의 고정 센서네트워크(SSN: Stationary Sensor Network)에서 발생하는 문제점인 Coverage Hole을 해결하는데 초점을 맞추고 있다. 이러한 연구들에서는 이동 센서들에게 부여된 이동 능력을 최대한 활용하지 못하는 단점을 안고 있다. 이를 해결하기 위해 이동 센서에게 지속적인 이동성을 부여함으로써 고정 센서네트워크에 비해 더 넓은 영역을 센싱하도록 제안한 연구가 있으나, 그 연구가 아직 초기 단계로써 이동 센서의 지속적인 이동으로 인한 싱크 노드로의 통신 경로선정 및 데이터 전송 문제에 대해서는 논하고 있지 않다. 이에 본 논문에서는 지속적인 이동성을 갖는 이동 센서로 구성된 이동 센서네트워크 환경에서 효율적으로 경로 설정 및 데이터 전송을 가능하게 하는 통신 프로토콜을 제안한다. 제안하는 프로토콜에서는 이동 센서와 함께 고정센서를 배치함으로써 고정 센서가 이동 센서를 대신하여 싱크 노드로 센싱 데이터를 전송하도록 한다. 시뮬레이션을 이용한 성능 평가를 통해 제안한 통신 프로토콜이 기존의 고정 센서네트워크에 비해 네트워크 커버리지 면에서 최대 40%, 트래픽 오버헤드 부분에서는 최대 76%의 성능을 향상시킴을 보인다.
MSN 라우팅 프로토콜 설계에서 노드의 이동성 정도를 반영하는 것은 중요한 문제이며 다른 네트워크 인자의 특성들과 통합적으로 고려되어야 한다. 하지만, 기존 라우팅 기법들은 이동성의 고려가 미미하거나 다른 환경 인자들과 통합적인 고려가 되지 않았다. 본 논문에서는 모바일 센서 네트워크(MSN)에서 신뢰성 있고 에너지 효율적인 라우팅 기법을 제안한다. 먼저 동적인 네트워크 환경에서 이동성과 패킷발생율에 따른 에너지 소모 패턴 분석을 하였다. 분석된 결과를 바탕으로 제안 기법은 다양한 환경 인자에 따라 에이전트들이 싱크를 중심으로 자율적으로 구성하고 통신한다. 이러한 에이전트 기반의 라우팅 기법은 신뢰성 있고, 에너지 효율적인 통신을 가능하게 한다. 시뮬레이션 결과 제안 기법은 기존 기법에 비해 노드의 이동성의 변화가 심한 환경에서 에너지 효율적임을 보인다.
본 논문에서는 선박 내부에 IP-USN(Internet Protocol-Ubiquitous Sensor Network)망을 적용한 경우 선박 내부를 기능적으로 분류하여 센서 노드를 구성하고 효율적으로 라우팅할 수 있는 방안을 제안하였다. 이동성이 제한적인 선박의 기계실이나 기관실과 같은 경우에는 트리형태의 라우팅 기법을 적용하였으며 이동성이 많은 식당이나 휴게실과 같은 거주구역에는 메시 형태의 라우팅 기법을 적용하였다. 또한 싱크 노드와 센서 노드 사이의 경로를 주기적으로 유지하기 위해서 새로운 메시지 타입인 RDES(Routing Detect Sensor-Node) 형식의 메시지를 정의하였다. RDES 메시지를 이용함으로써 이동성에 상관없이 추가되는 센서 노드에 대한 경로 업데이트가 가능하다.
센서 네트워크는 네트워크 응용 목적에 따라 적합하게 설계되어야 하며, 이에 따라서 유효한 응용 기능을 지원할 수 있다. 특정 네트워크 환경을 고려하지 않은 일반적인 전략을 사용하는 것보다 적합한 네트워크 모델의 설계를 기반으로 네트워크 수명시간을 극대화 시킬 수 있다. 본 논문에서는 분산 무선 센서 네트워크에서 이동 싱크에 대한 비결정형 에이전트 방식을 제안한다. 센서 네트워크 지역은 여러 분산 구역으로 나누어질 수 있다. 그러므로 이러한 네트워크에 대해 만족스러운 네트워크 관리를 구현하기 위하여 특정 네트워크 모델에 따른 적합한 방식이 요구된다. 본 논문에서는 제안한 방식에 대한 분석과 시뮬레이션 결과의 평가를 제공한다.
무선 센서 네트워크의 설계에 있어서 전력 소모는 중요 요소이다. 본 논문은 AODV (Ad-hoc On-demand Distance Vector) 라우팅 프로토콜을 센서 네트워크에 적용하여 망 전체의 전력 소모를 최소화하고 수명 시간을 연장하려 한다. 이를 위해 전송 경로 탐색시 필요한 경로 요구 메시지(RREQ:Route Request)에 불응답 필드(No Reply Field)와 데이터 필드(Data Field)를 추가, 확장하여 전송 경로 탐색과 데이터 전송이 동시에 수행되어져 각종 제어 메시지(경로 응답, 경로 에러, 헬로 메시지)를 감소시키는 것을 제안한다. 이는 싱크 노드에 최종 데이터가 전송되는 시간이 기존 대비 20% 연장되고 노드 이동성에 따른 망의 토폴로지의 변화에도 강한 경향을 나타낸다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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