한정된 자원을 가지고 있는 센서 노드로 구성된 무선센서네트워크에서 에너지 효율적인 라우팅은 중요한 이슈 중 하나다. 이 논문에서는 자연에서 발견할 수 있는 집단지성과 개미의 군집 행동 양식을 소개하고 개미의 군집 행동 양식이 적용된 에너지 효율적 라우팅 트리 형성 기법을 제안한다. 본 논문의 연구를 통해 집단지성이 간단한 방법으로 라우팅 트리를 형성할 수 있게 함을 확인했다. 또한, 성능평가를 통해 전체 네트워크에 에너지 효율적인 방법으로 라우팅 정보 확산이 가능함을 확인했다.
안정적이고 확장성이 좋은 Peer to Peer 시스템에서의 컨텐츠 검색을 위하여 여러 알고리즘이 제안되었다. 그 예로 Chord[1]는 네트워크에 참여하는 각각의 노드에 컨텐츠의 위치 정보를 분배하는 방식을 사용하기 때문에 노드가 컨텐츠의 위치 정보를 다른 노드에 이양하지 않고 네트워크에서 벗어나는 경우 그 노드가 가진 정보가 손실되어 네트워크 확장성에 제한을 받았다. 그리고 Gnutella[2]는 네트워크에 전파되는 query 수가 노드 당 연결 수에 대하여 지수적으로 증가하기 때문에 대역폭을 낭비하는 경향이 있었다. 본 논문에서 제안한 방식은 원하는 컨텐츠를 찾고자 할 때 Broadcast를 사용하여 query를 전파하는 방법을 수정하여 query가 네트워크 토폴로지를 기반으로 만들어진 여러 개의 Spanning Tree를 따라서 Source Routing방식으로 전파되도록 하였다. 제안한 방식을 적용한 경우, 네트워크 토폴로지에 따라 컨텐츠를 찾기 위한 query의 수를 Broadcast 방식의 16% ~ 3%까지 줄일 수 있었다.
An, Jian;Gui, Xiao-Lin;Yang, Jian-Wei;Zhang, Wen-Dong;Jiang, Jin-Hua
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제7권5호
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pp.1146-1165
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2013
Collaborative awareness between persons with various smart multimedia devices is a new trend in the Internet of Things (IoT). Because of the mobility, randomness, and complexity of persons, it is difficult to achieve complete data awareness and data transmission in IoT. Therefore, research must be conducted on mobile-aware service models. In this work, we first discuss and quantify the social relationships of mobile nodes from multiple perspectives based on a summary of social characteristics. We then define various decision factors (DFs). Next, we construct a directed and weighted community by analyzing the activity patterns of mobile nodes. Finally, a mobile-aware service routing algorithm (MSRA) is proposed to determine appropriate service nodes through a trusted chain and optimal path tree. The simulation results indicate that the model has superior dynamic adaptability and service discovery efficiency compared to the existing models. The mobile-aware service model could be used to improve date acquisition techniques and the quality of mobile-aware service in the IoT.
망이동성지원 프로토콜 (NEMO basic support protocol)은 이동망의 통신노드들에 대해 인터넷 연결을 제공하기 위한 확장된 MIPv6이다. 그러나, 망이동성지원 프로토콜은 중첩된 이동망의 경우에 다중 캡슐화와 함께 최적화되지 않은 경로 선택으로 인하여 데이터 전송 지연과 많은 비용을 요구한다. 본 논문에서는 계층적 MIPv6 (HMIPv6)와 계층적 프리픽스 할당 (HPD) 프로토콜을 결합한 제안 기법을 통해 핸드오프 발생시 효율적인 경로최적화와 더불어 패킷헤더비용과 위치등록부하를 감소시켰다. 제안 기법은 계층적 프리픽스할당과 트리기반 경로방법을 통하여 이동망 노드들에 대한 주소를 할당하고, 마이크로 이동성을 지원함과 동시에 도메인 내에서의 상호통신을 가능케 한다. 제안된 기법의 성능평가를 위해 NS-2로 모의실험을 하였다.
이동망지원프로토콜은 이동 망으로 하여금 인터넷상에 위치 변경을 가능하도록 하는 프로토콜이지만, 최적이 아닌 라우팅과 전송패킷의 다중 헤더를 요하는 문제점을 지니고 있다. 프리픽스 할당 (PD) 프로토콜과 계층적 이동 인터넷 프로토콜 (HMIPv6)의 개념을 결합하여 생성한 제안 스킴은 효율적인 경로 최적화를 지원하고, 핸드오프로 인한 패킷 손실을 감소시키고, 그리고 요구되는 위치갱신의 비용을 감소시키는 장점이 있다. 또한 제안 스킴은 이동 망 노드로 하여금 계층적 이동 망 프리픽스 (HMNP)를 이용하여 이동주소를 갖도록 하고, 미시적 이동성을 지원한다. 본 논문에서 이동성 관리 라우터 (MMR)로 하여금 중첩된 이동 망 내에 존재하는 모든 이동 망 노드들에 대한 바인딩 정보를 지니도록 하고, 또한 이동 망의 위치변경으로 인하여 발생하는 핸드오프 신호의 양을 줄이기 위한 바인딩 절차를 지원한다. 본 논문에 대한 성능평가는 NS-2를 이용하였다.
본 논문에서는 ZigBee와 SIP를 이용하여 사용자의 위치와 시간에 상관없이 사용자의 상태를 의료진과 사용자가 쉽게 확인할 수 있도록 실시간으로 생체 신호를 전송하고 모니터링하는 시스템을 제안하였다. 센서와 사용자 무선 단말기 사이의 데이터 전송을 구조가 간단하고 낮은 원가의 장점을 가지는 ZigBee로 구현하였으며, ZigBee를 이용한 센서 네트워크 구성 시 기존의 Ad-hoc 라우팅 프로토콜을 사용하지 않고 트리 기반의 네트워크를 구성함으로써 에너지 소모량을 감소시켰다. 또한 WLAN 기반의 사용자 무선 단말기와 모니터링 콘솔, SIP 서버, 데이터베이스 서버로 시스템을 구성하였다. 실시간 생체 신호 모니터링 시스템을 구현함으로써 U-Health 서비스가 가능하게 되고, 의료 서비스의 효율성을 향상시킨다.
무선 센서 네트워크는 여러 가지 제약점을 가지고 있기 때문에 에너지 효율성과 보안성 제공은 중요한 이슈이다. 기존에 라우팅에 있어서 tree-based와 multipath-based라는 두 가지 접근법을 효과적으로 통합시킨 Tributaries and Deltas(TD)가 제안된 바가 있으며, 본 논문에서는 TD 구조에 계층성이 더해진 클러스터 기반의 TD를 제안하여 기존 TD보다 향상된 성능을 증명하였다. 클러스터 기반의 TD 구조는 두 가지 상황에서 기존의 TD보다 더 좋은 성능을 가짐을 보여 주었다. 하나는 베이스스테이션(BS)이 잘못된 정보를 받았다 판단하고 재전송을 요구할 때와, 또 다른 하나는 BS가 이동성을 가지고 있을 때이다. 또한 제안된 구조에 적합한 키 설립 메커니즘을 제안하여 에너지 효율성뿐만 아니라 보안성도 고려한 새로운 센서 네트워크 구조를 제안하였고 TinyOS 2.0을 기반으로 TmoteSKY 센서 보드에 구현하여 실제 네트워크에서의 응용 가능성을 입증하였다.
TV, 비디오 스트림과 같은 이동성 멀티미디어 서비스는 3세대 이상의 이동통신(IMT-2000)에서 점차 중요한 위치를 차지하고 있다. 멀티미디어 통신은 해를 거듭할수록 그 수요가 늘어가고 IP 기술이 멀티미디어와 같은 대용량 트래픽의 효과적인 전송을 담당할 수 있는 방법으로 고려되면서 그 입지가 견고해 지고 있다. IP 기반의 IMT 네트워크 플랫폼은 IMT-2000으로부터 진화한 것이다. 유비쿼터스 플랫폼으로서의 IP 기반의 IMT 네트워크의 구조는 세 부분으로 나누어진다. 먼저 네트워크 제어 플랫폼(NCPF)과 서비스 제공 플랫폼(SSPF)을 포함한 미들웨어와 IP 백본(IB-BB), 마지막으로 센서 네트워크를 포함하는 접속 네트워크이다. 이동성관리(MM) 구조는 라우팅 정보와 지역정보를 따로 관리하기 위해 NCPF 내에 정의되었고 현재 IP 기반 IMT 네트워크에서 일반적으로 사용하고 있는 멀티캐스트 관리 기법은 리모트-서브스크립션이다. 하지만 리모트-서브스크립션은 멀티캐스트 트리의 송신자가 다른 네트워크 장소를 이동한 경우 모든 멀티캐스트 트리를 다시 생성해야 하는 문제를 가지고 있다. 이 문제를 해결하고자 본 논문에서는 NCPF 내부에 멀티캐스트 매니저를 두는 방안을 제안한다.
무선 센서 네트워크에서 이동 객체를 감지하기 위해 질의를 통해 위치를 획득하는 방법과 객체 감지 시 설정된 싱크로 보고받는 방법이 있다. 전자의 질의/응답 형태의 네트워크는 후자에 비해 사용자의 질의/응답에 따른 오버헤드가 있지만, 불필요한 정보 전달이 없으므로 에너지 효율적이다. 최근 질의/응답 형태의 연구들은 가상의 트리를 구성하여 질의를 하는 방법을 사용한다. 이동객체가 움직이는 네트워크에서 가상의 트리는 이동객체의 정보만을 트리에 가지고 있으며, 질의가 발생하면 트리에 저장된 정보를 참조하여 객체의 위치정보를 반환한다. 하지만 빠르게 움직이는 객체를 연속적으로 추적하는 경우, 다량의 질의 발생으로 인한 에너지 문제와 이동 객체의 속도에 따라 질의/응답 과정의 시간 지연으로 추적 정밀도 하락문제가 발생한다. 이러한 문제는 질의를 싱크에서만 하는 것으로부터 발생한다. 본 논문에서는 효율적인 이동 객체 추적을 위하여 싱크에서 시작된 질의를 각 리프노드가 이동 객체의 예상 경로에 중계함으로써 질의 경로를 줄이는 방안을 제시한다. 시뮬레이션을 통해 기존의 방법들에 비해 더 나은 에너지 효율 및 정밀성을 가진다는 것을 증명한다.
오늘날 ICT 네트워크에서 에너지 소모는 전체 에너지 소모의 10% 내외로, 가까운 미래에 에너지가 현저하게 증가 할 것으로 예측되고 있다. 본 논문에서는 네트워크 품질을 보장하면서 에너지 절감이 가능한 방법을 검토한다. IP 네트워크에서 처리하는 총 트래픽 량이 일정 값 이하가 될 때, 네트워크 내의 특정 링크를 sleep 상태로 하여, 링크 양단의 NIC(Network Interface Card)에서 소모되는 에너지를 절감시키는 방안이다. 본 논문에서는 sleep 상태로 둘 링크를 최대한 도출하고, 이로 인한 노드의 경로(SPT: Shortest Path Tree)변경이 최소화되도록 한다. 우선 target 링크를 선정하고, 선정된 target 링크가 sleep 상태로 두는 것이 가능한지를 위임/수탁 라우터 기반의 heuristic 라우팅 방안에 의해 결정하는 방법을 제안한다. 위임/수탁 라우터 기반의 heuristic 라우팅 방안에서, 시뮬레이션을 통해 min_used traffic 및 min_path의 입력 유형의 특성을 평가한다. Min_used traffic 입력을 이용한 heuristic 방식이 min_path 입력 방식에 비해 링크 절약 효율은 대체적으로 5% 정도 우수하지만, 각 노드의 SPT의 길이는 반대로 평균 약 0.2홉 정도 증가하고 있다. 그러나 이 두 방식은 random 입력 방식에 비해 링크 절약 효율과 SPT 경로 감소 면에서 상당히 우수하다. 또한 본 알고리즘 수행 중 링크 freezing 방법에 따라 링크 절약 효율이 최대 80% 정도 향상되므로 에너지 절감 효과가 크다. 따라서 본 논문에서 위임/수탁 라우터 기반의 heuristic 라우팅 방안을 적용하여 네트워크 품질 유지하면서 에너지를 절약 할 수 있음을 확인 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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