애드 혹 네트워크는 노드들의 불규칙적인 이동에 의한 위상변화와 무선네트워크의 특성상 간섭이나 다중경로 페이딩 등으로 인한 일시적인 경로 단절이 생긴다. AODV는 애드 혹 네트워크의 대표적인 요구기반 라우팅 프로토콜이며 경로 단절을 복구하기 위해 지역 경로 복구기법을 사용한다. 본 논문에서는 AODV에 기반하며 일시적인 경로 단절에 보다 효과적으로 대처하기 위하여 헬로우 메시지를 이용한 동적 경로 복구 기법(AODV-ERM)을 소개한다. 제시된 AODV-ERM은 모든 경로 단절에 대해 지역 경로 복구를 실행하지 않고 헬로우 메시지를 이용하여 빠르게 복구할 수 있다. 제시된 기법의 성능평가를 위해 NS2를 이용하여 시뮬레이션 하였으며, 실험결과 제안된 기법이 기존의 AODV에서의 경로유지 기법보다 좋은 경로 유지 성능을 보임을 보여준다.
Ad-hoc 네트워크에서 AODV 라우팅 프로토콜의 경로 설정에 대한 성능 분석과 개선 방식은 이미 많은 논문에서 다루고 있다. 하지만 기존 방식들은 대부분 네트워크 부하가 적은 경우만을 고려하고 있다. 본 논문에서는 그와 같은 상황 제약에 따른 단편적인 성능 검증을 극복하기 위해 많은 노드가 참여하고 트래픽 양이 많은 Ad-hoc 네트워크에서 트래픽양의 변화에 따른 성능을 시뮬레이션을 통해 분석하였다. 트래픽 양이 많을 경우, 기존의 AODV 라우팅 프로토콜의 성능이 훨씬 떨어지는 것을 알 수 있었다. 본 논문에서는 분석결과를 토대로 노드의 라우팅 테이블 Entry 수를 확인하여 혼잡도를 고려한 후 경로 탐색 여부를 결정하는 기법을 제안하고 성능을 분석하였다. 분석 결과 제안된 방식이 기존의 AODV specification[5]을 크게 수정하지 않으면서도 패킷 수신율 및 Drop율 등의 성능을 개선하는 효과가 있었으나 패킷 전달 속도에서는 경로가 분산 또는 우회되어 약간 길어진다는 것을 확인하였다.
유선망과 기지국을 가지고 있지 않는 이동 노드들로만 구성된 Ad-Hoc 무선망에서는 잦은 호스트의 이동과 토폴로지 변화에 의해 패킷의 손실이 자주 발생한다. 이러한 환경 하에서 요구되는 Ad-Hoc 라우팅 프로토콜에 초점을 둔 많은 연구에서 인터넷 트래픽 성능 분석에 대한 연구가 미진하다. 따라서, 본 논문에서는 AODV 라우팅 프로토콜을 사용하여 Ad-Hoc 무선망의 트래픽을 모의 실험하였으며, 시뮬레이션 평가 요소인 Ad-Hoc 무선망의 크기, 이동하는 노드의 이동 속도를 변화시켜 인터넷 트래픽인 TCP/Reno와 TCP/Sack 성능을 모의 실험을 통해 분석하였다. 모의 실험 결과 TCP/Reno가 TCP/Sack보다 노드의 이동 속도나 노드 수에 다소 민감하다는 것을 알 수 있었다.
MANET 환경에서 빈번한 경로 단절은 반복된 경로 탐색으로 인해 제어 패킷 오버헤드와 패킷 손실을 증가시킨다. AODV-I는 event driven방식을 이용하여 주기적인 Hello 메시지를 제거함으로써 AODV의 성능을 개선하였다. Hello 메시지와 달리 각 이벤트마다 전송되는 인터럽트 메시지는 이웃노드의 상태를 알 수 있어 링크 단절을 탐지 및 예측도 할 수 있다. 따라서 AODV-I의 성능은 각 인터럽트 메시지 종류에 따라 처리 절차를 추가함으로써 더욱 개선될 수 있고, 또한 AODV의 단일경로로 인한 문제를 백업 경로기법을 추가하여 개선하는 것도 가능하다. 본 연구에서는 경로 탐색 수와 전송 지연을 줄이기 위해 개선된 백업 경로방식과 인터럽트 메시지 방식을 결합한 AODV-IB를 제안한다. AODV-IB는 각 인터럽트 메시지마다 링크 단절 예측과 탐지에 대한 처리 절차를 추가하여 AODV-I를 개선한다. 또한 추가적인 제어 패킷 없이 지연을 최소화하도록 개선한 백업 경로 방식도 구현한다. QualNet 5.0을 사용하여 구현한 시뮬레이션 결과는 AODV-I에 비해 제안하는 AODV-IB가 더 좋은 성능을 나타낸다.
이동성을 가진 다수의 노드들로 구성된 MANET (Mobile Ad-hoc Networks)에서는 네트워크 토폴로지의 빈번한 변화에 효과적으로 대응할 수 있는 요구기반 (On Demand) 방식의 라우팅 프로토콜이 주로 사용된다. 대표적인 요구기반 라우팅 프로토콜인 AODV (Ad-hoc On demand Distance Vector)는 데이터 전송을 위하여 경로의 다음노드 (Next Hop)가 기록된 각 노드의 경로테이블을 기반으로 운영되며 선정된 경로는 유효기간이 만료되거나 경로단절이 발생되지 않을 경우에 그대로 유지된다. 본 연구에서는 AODV를 기반으로 설정된 경로의 2홉 범위 내에서 동적 경로변경을 제공하는 부분적응형 경로유지 기법 (AODV PA)을 제안한다. 제안된 기법은 경로탐색 과정에서 경로의 다음노드 뿐 아니라 다음노드의 다음노드 (즉, 2홉 다음노드) 정보를 취득하여 상황에 따라 보다 효율적인 경로를 선택할 수 있도록 하며 이러한 경로변경으로 인한 예기치 못한 경로단절 발생을 막기 위하여 HELLO 메시지를 통한 부가적인 경로테이블 관리를 수행한다. NS 2를 이용한 시뮬레이션 결과는 제안된 기법이 기존의 AODV 보다 패킷 전달비율, 지연시간, 라우팅부하 측면에서 향상된 성능을 제공함을 보여준다.
유비쿼터스 센서 네트워크 (USN)의 노드에서 노드의 에너지가 한정되어 있기 때문에 센서 네트워크의 수명을 연장하기 위해서는 각 노드의 에너지 소모를 가능한 균일하게 하여야 한다. USN에서 라우팅 프로토콜로서 많이 도입이 되어 지고 있는 AODV는 각 노드의 잔여 배터리 전력량을 고려하지 않고 경로를 채택하므로 각 노드의 불균형적인 전력 소모 현상이 심각하게 발생한다. 본 논문에서는 AODV를 수정하여 각 센서 노드의 패킷 중계량에 따라 적응적으로 그 중계량을 제어하여, 특정 노드에 트래픽이 몰리는 것을 방지하고 전체 네트워크의 수명을 높일 수 있는 기법을 제안한다. 시뮬레이션을 통해 제안한 알고리즘을 센서 네트워크에 적용했을 때, 각 센서 노드의 패킷 중계량이 비슷하게 유지됨으로써 USN의 동작 수명을 높일 수 있음을 검증하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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