무선 Ad hoc 망의 새로운 Zone 기법을 적용한 AOZDV(Ad Hoc On-demand Zone and Distance-Vector) 라우팅 프로토콜 AOZDV(Ad Hoc On-demand Zone and Distance-Vector) : A Routing Protocol with Novel Zone Mechanism in Wireless Ad hoc Networks원문보기
Ad hoc 환경에서 사용되는 On-demand 방식인 AODV라우팅 프로토콜은 경로를 찾기 위하여 노드들이 가지고 있는 라우팅 테이블을 우선 검사하고, 만약 적합한 경로가 존재하지 않거나 유효하지 않은 경로, 또는 중간노드에서 경로손실이 발생하였을 경우 Route Discovery Process(RDP)를 수행하여 새로운 경로를 찾게 된다. 하지만 중 / 대형 Ad hoc 환경에서 이러한 RDP의 증가는 네트워크 성능의 저하를 초래한다. 본 논문에서는 경로설정을 위해 사용되는 AODV 라우팅 프로토콜에 Zone 개념을 도입한 AOZDV(Ad hoc On-demand Zone and Distance-Vector Routing Protocol)를 제안한다. AOZDV는 노드의 트래픽과 전력정보를 활용하여 소스 / 목적지 노드에 Zone을 형성하고, Zone 내부에서의 라우팅은 Destination-Vector Table을 활용하는 기법으로서, 시뮬레이션을 통해 AOZDV 가 기존의 라우팅 프로토콜들에 비해 노드들의 이동성으로 인해 발생하는 경로손실 및 RDP 가 감소함을 확인할 수 있었다.
Ad hoc 환경에서 사용되는 On-demand 방식인 AODV 라우팅 프로토콜은 경로를 찾기 위하여 노드들이 가지고 있는 라우팅 테이블을 우선 검사하고, 만약 적합한 경로가 존재하지 않거나 유효하지 않은 경로, 또는 중간노드에서 경로손실이 발생하였을 경우 Route Discovery Process(RDP)를 수행하여 새로운 경로를 찾게 된다. 하지만 중 / 대형 Ad hoc 환경에서 이러한 RDP의 증가는 네트워크 성능의 저하를 초래한다. 본 논문에서는 경로설정을 위해 사용되는 AODV 라우팅 프로토콜에 Zone 개념을 도입한 AOZDV(Ad hoc On-demand Zone and Distance-Vector Routing Protocol)를 제안한다. AOZDV는 노드의 트래픽과 전력정보를 활용하여 소스 / 목적지 노드에 Zone을 형성하고, Zone 내부에서의 라우팅은 Destination-Vector Table을 활용하는 기법으로서, 시뮬레이션을 통해 AOZDV 가 기존의 라우팅 프로토콜들에 비해 노드들의 이동성으로 인해 발생하는 경로손실 및 RDP 가 감소함을 확인할 수 있었다.
In Mobile ad hoc networks, AODV is one of the famous on-demand routing protocol, which use the routing tables in the nodes if possible, or Route Discovery Process (RDP) is triggered to find a new route. However increasing the traffic of RDP causes dropping of the network performance in the large siz...
In Mobile ad hoc networks, AODV is one of the famous on-demand routing protocol, which use the routing tables in the nodes if possible, or Route Discovery Process (RDP) is triggered to find a new route. However increasing the traffic of RDP causes dropping of the network performance in the large size of ad hoc networks. In this paper, we propose a novel routing protocol, named as AOZDV (Ad hoc On-demand Zone and Distance-Vector Routing), which enhances the AODV protocol with zone routing. AOZDV creates a Zone with neighbor nodes of the source/destination using traffic and power information, and utilizes Destination-Vector Table for internal routing in the Zone. We show by simulations that AOZDV can reduce the occurrence rate of route fail and RDP caused by route fail compared to existing routing protocols such as DSR and AODV.
In Mobile ad hoc networks, AODV is one of the famous on-demand routing protocol, which use the routing tables in the nodes if possible, or Route Discovery Process (RDP) is triggered to find a new route. However increasing the traffic of RDP causes dropping of the network performance in the large size of ad hoc networks. In this paper, we propose a novel routing protocol, named as AOZDV (Ad hoc On-demand Zone and Distance-Vector Routing), which enhances the AODV protocol with zone routing. AOZDV creates a Zone with neighbor nodes of the source/destination using traffic and power information, and utilizes Destination-Vector Table for internal routing in the Zone. We show by simulations that AOZDV can reduce the occurrence rate of route fail and RDP caused by route fail compared to existing routing protocols such as DSR and AODV.
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문제 정의
이것은 각 노드가 가진 라우팅 테이블에 유효한 경로가 많이 남아 있다는 의미이기도 하다. 또한 노드가 트래픽 양과 전력 양에 따라 생성하 는 Zone Radius도 시간에 따라 어떻게 변화하는지 알 수 있었다.
이러한 연구를 위해 IETF 에는 새로운 MANET WG(Mobile ad hoc network Working Group) 이 결성되어 IP 기반 위에서 Ad hoc 네트워크를 지원 하기 위한 라우팅 프로토콜에 대한 다수의 표준문서와 Internet draft가 제출되어 표준화가 진행되고 있다. 본 논문에서는 Ad hoc 네트워크에서 MN들 간에 사 용되는 라우팅 프로토콜을 다룬다. 기존의 AODV 라우 팅 프로토콜은 경로를 찾기 위하여 노드들이 가지고 있 는 라우팅 테이블(Routing table)을 우선 검사하고, 만 약 적합한 경로가 없거나 유효하지 않는 경로가 있다면 Route Discovery Process(RDP)를 수행하여 경로를 찾 게 되는데, 중/대형 Ad hoc 환경에서 노드들 사이에 이 런 RDP가 많아지면 쉽게 예상할 수 있는 것과 같이 네 트워크 성능의 저하가 발생한다.
제안 방법
그리고 GloMosim에 본 논 문에서 제안하는 새로운 라우팅 프로토콜을 사용하기 위하여 GloMosim 2.03 표준에 나와 있는 것과 같이 Callee 함수인 Initialization Function과 Finalization Function!- 만들고, 추가적으로 DVT 관련 Event 등록 및 Simulation Event Handling Function을 만들어 GloMosim의 메인 프레임에서 발생시키는 이동성, 라우 팅 정보 등등을 처리하도록 하였다.
HSR(Hierarchical State Routing)[12]은 CGSR을 다 계 충화 하여 하위 계 충의 Clusterhead를 Cluster mem ber 노드로 하는 상위 계층을 형성하며, 각각의 계층에 해당하는 hierarchical address를 사용함으로써 보다 효 율적인 경로설정을 시도하였다.
표 4는 시뮬레이션에 필요한 환경변수를 나타낸 것이다. 각 실험에서 노드들의 이동성은 최소 속도인 0 (meter/ sec)에서부터 시작하여 최대 속도인 50 (meter/sec)까 지 점진적으로 증가하게 하였으며, 진행방향은 랜덤하게 설정하였다. 적용한 구역의 크기가 크지 않기 때문에
기존의 AODV 라우 팅 프로토콜은 경로를 찾기 위하여 노드들이 가지고 있 는 라우팅 테이블(Routing table)을 우선 검사하고, 만 약 적합한 경로가 없거나 유효하지 않는 경로가 있다면 Route Discovery Process(RDP)를 수행하여 경로를 찾 게 되는데, 중/대형 Ad hoc 환경에서 노드들 사이에 이 런 RDP가 많아지면 쉽게 예상할 수 있는 것과 같이 네 트워크 성능의 저하가 발생한다. 그러므로 본 논문에서 는 경로설정을 위해 사용되는 AODV 라우팅 프로토콜 상에 Zone 메커니즘 및 노드의 트래픽과 전력정보를 활용 하여, 전체 네트워크에 있어 노드들의 이동성(Mobility) 으로 발생할 수 있는 경로손실 및 RDP를 크게 줄 일수 았는 새로운 라우팅 프로토콜인 AOZDV(Ad hoc On- demand Zone and Distance-Vector)를 제안한다.
시나리오 2에서는 시간에 따른 경로를 찾기 위하여 사용한 평균 라우팅 제어신호를 측정하였 다. 그리고 마지막으로 시나리오 3에서는 노드들의 수와 데이타 전송을 원하는 노드들의 수가 많아짐에 따라 Zone Checker를 통하여 결정되어지는 Zone의 Radius 를 측정하도록 하였다.
그리고 RREP의 Lifetime값은 각 노드가 유지하는 MY_ROUTE_ TIMEOUT값을 복사한다. 두 번째로 목적지 노드까지 의 유효한 경로를 보유하고 있는 노드에서 RREP를 생 성할 경우 우선 RREP의 DSN 공간에 라우팅 테이블에 있는 해당 목적지의 DSN을 복사한다. 그리고 RREP의 Hop Count값을 라우팅 테이블에 있는 현재 노드에서 목적지 노드까지의 홉 수에 RREQ를 통해 얻은 시작 노드에서 현재 노드까지의 흡 수를 더한 값을 복사하게 된다.
실험은 세 가지의 경우로 나누어 다양한 환경에서 적 합성 여부를 판단하도록 했다. 본 논문에서 사용한 시나 리오는 세 가지로서, 시나리오 1은 노드들의 이동성과 노드의 수에 따른 손실률을 라우팅 별로 분석하였고, 추 가적으로 hybrid 방식인 ZRP와 같은 환경에서 손실률 을 측정하였다. 시나리오 2에서는 시간에 따른 경로를 찾기 위하여 사용한 평균 라우팅 제어신호를 측정하였 다.
그러나 노드의 특성을 고려하지 않은 기존의 경로설정 알고리즘은 노드의 이동으로 인 하여 지속적인 경로손실과 RDP를 증가시키게 하였다. 본 논문에서는 경로설정을 위하여 사용되는 AODV 라 우팅 프로토콜 위에 노드의 트래픽 정보와 전력정보를 사용하여 소스/목적지 노드에 Zone을 형성하고, Zone 내부에 DVT를 형성하여, 전체 네트워크에 있어 노드들 의 이동성으로 발생할 수 있는 경로손실 및 RDP를 줄 일 수 있도록 하는 새로운 라우팅 프로토콜인 AOZDV 를 제안하였다. 시뮬레이션을 통한 성능 검증에서 기존 라우팅 프로토콜인 AODV보다 손실률 측면에서 뛰어는 성능을 보여 주었고 시간이 지남에 따라 RDP가 줄어들 게 됨을 알 수 있었다.
본 논문에서 사용한 시나 리오는 세 가지로서, 시나리오 1은 노드들의 이동성과 노드의 수에 따른 손실률을 라우팅 별로 분석하였고, 추 가적으로 hybrid 방식인 ZRP와 같은 환경에서 손실률 을 측정하였다. 시나리오 2에서는 시간에 따른 경로를 찾기 위하여 사용한 평균 라우팅 제어신호를 측정하였 다. 그리고 마지막으로 시나리오 3에서는 노드들의 수와 데이타 전송을 원하는 노드들의 수가 많아짐에 따라 Zone Checker를 통하여 결정되어지는 Zone의 Radius 를 측정하도록 하였다.
하지만 유효성 판단 결과 더 이상 사용할 수 없는 라우팅 정보이거나 해당 목적지 노드까지의 라우팅 정 보가 라우팅 테이블에 존재하지 않으면 RDP를 수행하 게 된다. 시작노드는 rreq를 만들어 브로트캐스팅을 하게 되며, 이 과정에서 중간 노드들은 자신의 라우팅 테이블을 확인하여 해당 목적지 노드까지의 라우팅 정 보가 있는지 판단하고, 만약 존재한다면 RREQ 의 Destination Sequence Number(DSN)와 자신의 라우팅 테이블에 존재하는 라우팅 정보의 DSN을 비교함으로써 추가 검색 여부를 판단하게 된다. 자세한 절차들은 3.
실험은 보다 정확한 객관성을 유지하기 위하여 Glo- Mosim이 지원하는 DSR과 AODV 라우팅 프로토콜을 변형 없이 사용하기로 한다. 그리고 GloMosim에 본 논 문에서 제안하는 새로운 라우팅 프로토콜을 사용하기 위하여 GloMosim 2.
실험은 세 가지의 경우로 나누어 다양한 환경에서 적 합성 여부를 판단하도록 했다. 본 논문에서 사용한 시나 리오는 세 가지로서, 시나리오 1은 노드들의 이동성과 노드의 수에 따른 손실률을 라우팅 별로 분석하였고, 추 가적으로 hybrid 방식인 ZRP와 같은 환경에서 손실률 을 측정하였다.
RREP의 생성절차는 목적지 노드에서와 중간노드에서 약간의 차이를 가지고 있다. 첫 번째는 목적지 노드에서 RREQ를 받아 목적지 노드가 RREP를 생성하는 과정으 로, 노드가 유지하는 DSN의 마지막 일련번호에 1을 증 가시킨 값을 RREP에 DSN 공간에 저장한다. 그리고 RREP의 Lifetime값은 각 노드가 유지하는 MY_ROUTE_ TIMEOUT값을 복사한다.
이론/모형
그림 1은 AOZDV의 전반적인 모습을 보여주고 있다. 그림 1에서 볼 수 있는 것과 같이 소스가 시작되는 노 드가 목적지 노드를 찾기 위한 방법은 기존 On- demand 방식인 AODV를 사용한다. 따라서 소스는 처 음 목적지 노드까지의 경로를 찾기 위해 처음 자신의 라우팅 테이블을 검색하게 된다.
성능/효과
본 논문에서는 경로설정을 위하여 사용되는 AODV 라 우팅 프로토콜 위에 노드의 트래픽 정보와 전력정보를 사용하여 소스/목적지 노드에 Zone을 형성하고, Zone 내부에 DVT를 형성하여, 전체 네트워크에 있어 노드들 의 이동성으로 발생할 수 있는 경로손실 및 RDP를 줄 일 수 있도록 하는 새로운 라우팅 프로토콜인 AOZDV 를 제안하였다. 시뮬레이션을 통한 성능 검증에서 기존 라우팅 프로토콜인 AODV보다 손실률 측면에서 뛰어는 성능을 보여 주었고 시간이 지남에 따라 RDP가 줄어들 게 됨을 알 수 있었다. 이것은 각 노드가 가진 라우팅 테이블에 유효한 경로가 많이 남아 있다는 의미이기도 하다.
즉 DSR은 자신이 가진 Routing Cache에 저장되어 있는 경로만을 사용하여 데이타를 전송하기 때문에 손실률이 가장 크고, AODV는 노드들이 가지는 라우팅 테이블의 정보가 신뢰성이 떨어지기 때문에 손 실률이 커지게 되는 것이다. 하지만 본 논문에서 제안하 는 AOZDV 는 기존의 On-demand 방식과 Table- driven의 장점만을 사용하였기 때문에 손살률을 줄일 수가 있었다.
후속연구
앞으로 이렇게 형성된 시스템이 보다 안전하게 유지 되도록 하는 경로에 대한 로드 균등 알고리즘과 다중 경로 획득에 대한 연구가 추가적으로 이루어져야 할 것 으로 본다.
참고문헌 (14)
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