이동 무선망은 통신기반 설치가 필요 없는 빠르고 쉬운 망 구성 등의 장점으로 미래의 통신망으로 많은 주목을 받고 있다. 이동 무선망에서 임의의 두 노드간의 통신 경로는 노드의 이동성으로 인해 어떤 링크에서는 전송 범위($r_0$)를 벗어나 경로 붕괴가 일어나고 통신이 불가능하게 된다. 모든 노드 쌍의 경로 붕괴 시간의 모음인 총 경로붕괴 시간 집합(${\bigcup}T_i$)은 이동 무선망의 동적인 연결 상태를 측정하는 좋은 척도가 될 수 있다. 본 논문에서는 총 경로붕괴 시간의 확률 밀도함수는 지수함수로 근사화 될 수 있음을 보이고 실험 데이터를 통해서 확인하였다. 경로붕괴 시간에 대한 통계적 특성을 알면 이동 무선망에서의 노드 간 지연, 패킷 손실률 등에 대한 정량적 예측을 할 수 있고 시뮬레이션 결과에 대한 확신을 더해 주게 된다.
International Journal of Internet, Broadcasting and Communication
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제9권4호
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pp.38-43
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2017
Sensor Networks (WSNs) can be defined as a self-configured and infrastructure-less wireless networks to monitor physical or environmental conditions, such as temperature, sound, vibration, pressure, motion or pollutants and to cooperatively pass their data through the network to a main location or base-station where the data can be observed and analyzed. Typically a wireless sensor network contains hundreds of thousands of sensor nodes. The sensor nodes can communicate among themselves using radio signals. A wireless sensor node is equipped with sensing and computing devices, radio transceivers and power components. The individual nodes in a wireless sensor network (WSN) are inherently resource constrained: they have limited processing speed, storage capacity, communication bandwidth and limited-battery power. At present time, most of the research on WSNs has concentrated on the design of energy- and computationally efficient algorithms and protocols In order to extend the network life-time, in this paper we are looking into a routing protocol, especially LEACH and LEACH-related protocol. LEACH protocol is a representative routing protocol and improves overall network energy efficiency by allowing all nodes to be selected to the cluster head evenly once in a periodic manner. In LEACH, in case of movement of sensor nodes, there is a problem that the data transmission success rate decreases. In order to overcome LEACH's nodes movements, LEACH-Mobile protocol had proposed. But energy consumption increased because it consumes more energy to recognize which nodes moves and re-transfer data. In this paper we propose the new routing protocol considering nodes' mobility. In order to simulate the proposed protocol, we make a scenario, nodes' movements randomly and compared with the LEACH-Mobile protocol.
본 논문에서는 무선 에드혹 네트워크에서 효율적인 데이터 전송을 위한 밀티캐스팅 프로토콜을 제안한다. 기존에 제안된 유무선망에서의 밀티캐스팅 프로토콜들은 이동성에 의한 망의 동적인 변화, 제한된 대역폭, 높은 에러율등의 특성을 지닌 무선 에드혹 네트워크 환경을 고려하지 못하여 이를 그대로 무선 에드혹 망에 적용할 경우 나쁜 성능을 보인다. 이를 해결하기 위하여 에드혹 네트워크 환경을 고려한 멀티캐스팅 프로토콜들이 제안되었다. 그러나 이들 프로토콜 또한 제어메시지 오버헤드와 대역폭의 낭비를 줄이는 동시에 높은 데이터 전달률을 제공하지는 못하고 있다. 따라서 본 논문에서는 이를 개선한 지역 기반 트리를 이용한 멀티캐스팅 프로토콜(RTMA)을 제안한다. 지역 기반 트리를 이용한 멀티캐스팅은 위치 정보를 이용하여 지역을 나누어 지역 별로 트리를 구성한다. 이것은 송신자의 수가 많은 경우에도 제어 메시지의 오버헤드를 줄이는 동시에 효율적인 데이터 전송을 위한 것이다. 또한 이동성에 대처하지 못하는 트리 구조의 특성을 보완하기 위하여 속도정보를 이용하여 이동성이 큰 노드를 경로에서 제외시켜 신뢰성 있는 트리를 구성한다.
MANET( Mobile Ad Hoc Network)은 노드들의 자유적인 이동을 지원하고, 고정된 인프라에 의존하지 않으며, 신속한 네트워크 구축이 가능한 점 등 다양한 장점들이 있는 반면 보안에 있어서는 많은 문제점이 존재한다. 특히 보안에 있어서 기존의 전통적인 인증서비스는 안전성, 확장성, 가용성 등의 이유로 MANET 환경에는 적용하기 어렵다. 본 논문에서는 MANET상의 인증서비스에서 Secret Sharing방식과 Threshold Digital Signature방식을 이용하여 안전하고, 효과적인 분산 인증서비스를 제안하였다. 제안된 분산 인증서비스 방안에서는 MANET을 구성하고 있는 모바일 노드들 중 일정한 수량의 안전성이 비교적 높은 노드들을 특권노드로 설정하고, 이러한 특권노드들로부터 인증서 발급이 진행된다. 인증서발급의 역할을 특권노드들에게 부여한 분산 인증시스템은 기존의 Centralized Architecture, Hierarchical Architecture에서 노드 하나의 침해로 인해 네트워크 전체의 보안에 손상을 입히는 문제점을 해결하였으며, 개인키에 대한 부분 비밀정보들을 가지고 있는 노드의 수가 줄어들면서 기존의 Fully Distributed Architecture에서의 개인키 노출 위험성을 줄여준다. 네트워크 시뮬레이션을 통해서 제안한 인증서비스 방식의 성능, 가용성을 평가하였으며, 시스템 파라메타간의 관계를 분석하였다.
Vehicular Ad-hoc Network (VANET)은 기반시설의 도움 없이 차량 간의 무선통신을 통하여 실시간으로 항상 접속 가능한 네트워크이다. 그러나 VANET 환경을 구성하는 노드들의 잦은 토폴로지 변화, 패킷을 다른 노드로 포워딩 해주지 않는 selfishness 등의 특징은 VANET의 성능을 저하시키는 요인이 될 수 있다. 이러한 네트워크 성능 저하를 개선시키기 위한 기존의 인센티브 시스템에 관한 연구들은 고정 된 값의 인센티브를 제시하거나, 값이 변화하는 인센티브를 제시하더라도 인센티브 조정 과정이 데이터 전송과 동시에 진행되지 않는다. 따라서 selfish 노드들의 데이터 포워딩을 실시간으로 진작시키는데 한계가 있으며, VANET 환경에서의 잦은 토폴로지 변화에 대한 고려가 부족하였다. 본 논문은 노드의 데이터 포워딩을 실시간으로 진작시키기 위하여 데이터 전송 중에 인센티브 값을 실시간으로 조정하여 제시하는 인센티브 구조를 제안한다. 또 경로 설정 단계에서 결정된 초기 경로 내의 노드 순서가 데이터 전송 중에 바뀐 경우, 경로재설정을 요청한 중간노드는 그 요청이 반영되어 경로가 수정되면 인센티브를 받을 수 있도록 알고리즘을 구성하였다. 시뮬레이션을 통하여, 제안하는 인센티브 구조를 사용하면 데이터의 delivery time 및 delivery ratio 측면에서 기존의 알고리즘 대비 우수한 성능을 가짐을 확인하였다.
본 논문에서는, 프록시 모바일 IPv6 네트워크에서 대역폭에 효율적인 핸드오프 기법을 분석하고 제안한다. MN(Mobile Node)은 느린 MN과 빠른 MN으로 구분된다. 대역폭에 효율적인 핸드오프 기법에서 먼저 빠른 MN은 마이크로셀에 등록되어야 한다. 매크로셀은 오버플로우된 세션 요청을 처리하기 위해 마이크로셀로 이동한다. 매크로셀에서 오버플로우된 세션 요청은 마이크로셀의 경계에서 새로운 마이크로셀로 돌아 갈 것을 요청한다. 유효 트래픽의 세션이 셀 내에 있다면 대상 마이크로셀에 의해 요청된다. 분석 모델을 개발하였고, 기존 세션호출의 차단 확률과 세션호출이 강제로 종료할 확률 등의 성능이 상당히 향상되었다. 시스템의 전체 트래픽 로드가 매우 크지 않은 경우에 제안 기법은 가장 우수한 대역폭 효율을 가지고 있으며, 시스템에 많은 처리 비용 없이도 MN에게 더 나은 서비스 품질을 제공한다.
본 논문에서는 모바일 ad-hoc 무선 센서 네트워크에서 엔트로피기반 협력도움 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안된 라우팅 프로토콜의 주요한 특징 및 기여도는 다음과 같다. 첫째, 노드들의 이동성 관점에서 안정된 경로의 설정을 위해서 엔트로피 기반의 라우팅 경로 설정 방법을 제안 사용한다. 둘째, 향상된 SNR을 가지고 데이터 전달 효율을 효과적으로 증가시키기 위해서 협력도움 데이터 전송 방법을 사용한다. 셋째, 기존의 연구가 주로 고정된 센서 노드들로 구성된 센서필드에서 이루어진 반면에, 본 논문에서는 센서필드에서 고정된 센서 노드들 뿐만 아니라 이동 노드들도 함께 고려한 모바일 Ad-hoc 무선 센서 네트워크(MAWSN) 관점에서 연구가 진행된다. 제안된 라우팅 프로토콜의 성능평가는 시뮬레이션과 이론적인 분석을 통하여 이루어진다.
Resource Reservation Protocol(RSVP)는 유선 네트웍에서 실시(real-time) 서비스에 대한 Quality-of-Service(QoS) 보장을 제공하나, 무선 인터넷에서는 이동성 문제로 인해 어려움을 겪는다. 그래서, 연속적인 QoS 서비스를 제공하기 위하여 이동 노드의 방문이 예상되는 셀들에 사전에 자원 예약을 수행하는 것이 필요하다. 근래 무선 인터넷에서 RSVP 하에서의 사전 자원 예약을 통한 QoS 보장을 제공하는 맡은 제안이 수행되고 있으나, 이러한 제안은 사전 자원 예약으로 인해 대역폭 낭비와 시그널링 오버헤드의 문제점을 가지고 있다. 본 논문에서는 무선 인터넷에서 QoS를 보장하면서 대역폭 낭비와 시그널링 오버헤드를 최소화하기 위한 새로운 사전 예약프로토콜인 Proportional Aggregate RSVP(PA-RSYP)를 제안한다. 또한 성능 분석을 통해 제안된 프로토콜이 다양한 환경에서 기존의 프로토콜에 비해 향상된 성능을 나타냄을 보인다.
많은 기존 연구들에서 수중 환경에 적합한 시각 동기화를 제안하고 있으나 동기화의 정확도에 영향을 미치는 높은 채널접근지연이나 노드 간의 상대적 위치에 대한 고려가 없었다. 또한 양방향 메시지 교환 방식을 사용하는 기존 연구에서는 많은 수의 송수신 및 불필요한 오버히어링이 발생하여 네트워크 수명과 처리량이 감소하는 문제가 있다. 이에 본 연구에서는 수중환경의 특성을 반영한 향상된 시각 동기화 방법을 제안한다. 특히 제안 방법에서는 해수운동과 센서노드가 배치되는 환경의 특성을 활용한 메시지 전송 시점 조절 기법을 소개한다. 또한 채널접근지연이 제거된 타임스탬프를 사용하여 동기화의 정확도를 높인다. 더불어 전원공급 및 교체가 어려운 수중환경에 더욱 적합한 시각 동기화를 위해 제안 방법은 기존 방법보다 적은 수의 송수신으로 시각 동기화를 수행한다. 마지막으로 실험결과를 통해 제안 방법이 비교대상인 TSHL(Time Synchronization for High Latency)과 MU-Sync에 비해 각각 2.5ms, 0.56ms의 시각 동기화 오차를 줄이는 동시에 68.4%의 소비 에너지를 절감하였음을 보인다.
상황인식 처리기술은 사용자의 컨텍스트에 근거하여 사용자와 장치간의 상호 운용성을 지원해 줌으로써, 사용자로 하여금 정보 획득 및 실행을 보다 용이하게 하도록 해주는 기술이다. 이는 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서 가장 중요한 핵심 기술중의 하나이다. 따라서 본 논문에서는 유비쿼터스 컴퓨팅에서 상황인식 처리를 위한 미들웨어 및 컨텍스트 서버를 제안하고, 이를 이용한 응용시스템을 구현한다. 본 연구에서 제안하는 미들웨어는 블루투스 무선 통신 기술을 이용하여 이동성을 지닌 이동 노드를 발견하고 컨텍스트 서버로부터 해당 컨텍스트에 적합한 실행 모듈을 실행하는 기능을 담당한다. 한편, 제안하는 컨텍스트 서버는 사용자의 현재 상태, 물리적 환경, 컴퓨팅 시스템의 리소스 등의 상황 정보를 효율적으로 데이타베이스 서버에 저장하는 관리자의 역할을 수행한다. 마지막으로 본 연구에서 구현된 응용시스템은 상황정보에 근거하여 음악 재생 서비스를 제공하는 응용 시스템으로써, 아울러 본 연구에서 구축된 미들웨어 및 컨텍스트 서버의 유용성을 보이고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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