Ad-hoc 무선 네트워크 환경에서 에너지 보유량이 상대적으로 적은 단말은 생존기간이 짧아진다. 단말의 활동이 정지하면 해당 단말을 경유하는 최적의 라우팅 경로도 함께 사라지기 때문에 새로운 대체 경로를 생성해야 한다. 이러한 대체 경로의 생성은 더 많은 단말의 에너지 소모를 촉진하여 활동을 정지하는 단말의 수를 증가시키고, 네트워크의 성능을 저하시킨다. 따라서 에너지 보유량이 적은 단말은 라우팅 경로 생성에 참여시키지 말아야 한다. 본 논문에서는 정지하는 단말의 수를 억제할 수 있도록 단말들의 에너지 보유량을 고려한 새로운 라우팅 프로토콜을 제안한다. 이 라우팅 프로토콜에서는 가능한 경로 각각에서 최소 에너지를 보유한 단말의 에너지 보유량($E_{m}$)에 근거하여 경로를 설정한다. 즉, 흡수가 동일하면 최소 에너지 보유량($E_{m}$)이 최대인 경로를 선택함으로써 에너지 보유량이 적은 단말의 생존기간을 연장한다. 시뮬레이션을 통하여 제안한 프로토콜이 단말의 생존기간을 연장하고, 그것이 대체 경로 생성을 줄임으로써 네트워크의 성능 저하를 방지하는데 효과적임을 보인다.
Ad-hoc 무선 네트워크 환경에서 에너지 보유량이 상대적으로 적은 단말은 생존기간이 짧아진다. 단말의 활동이 정지하면 해당 단말을 경유하는 최적의 라우팅 경로도 함께 사라지기 때문에 새로운 대체 경로를 생성해야 한다. 이러한 대체 경로의 생성은 더 많은 단말의 에너지 소모를 촉진하여 활동을 정지하는 단말의 수를 증가시키고, 네트워크의 성능을 저하시킨다. 따라서 에너지 보유량이 적은 단말은 라우팅 경로 생성에 참여시키지 말아야 한다. 본 논문에서는 정지하는 단말의 수를 억제할 수 있도록 단말들의 에너지 보유량을 고려한 새로운 라우팅 프로토콜을 제안한다. 이 라우팅 프로토콜에서는 가능한 경로 각각에서 최소 에너지를 보유한 단말의 에너지 보유량($E_{m}$)에 근거하여 경로를 설정한다. 즉, 흡수가 동일하면 최소 에너지 보유량($E_{m}$)이 최대인 경로를 선택함으로써 에너지 보유량이 적은 단말의 생존기간을 연장한다. 시뮬레이션을 통하여 제안한 프로토콜이 단말의 생존기간을 연장하고, 그것이 대체 경로 생성을 줄임으로써 네트워크의 성능 저하를 방지하는데 효과적임을 보인다.
If a node stops functioning in an ad-hoc wireless network, routing paths involving the node will also fail, when construction of replacement routes is required. A major cause of node failure is energy exhaustion, and route replacements may in turn lead to successive node failures by making more node...
If a node stops functioning in an ad-hoc wireless network, routing paths involving the node will also fail, when construction of replacement routes is required. A major cause of node failure is energy exhaustion, and route replacements may in turn lead to successive node failures by making more nodes consume their energy. The result could be performance degradation of networks. Therefore it is important to ensure that nodes with limited remaining energy are not included in route construction from the beginning. In this paper we propose a new routing protocol, which takes residue energy of nodes into account in order to prevent node failures resulting from energy shortage. Our routing protocol examines the smallest value of node residue energy ($E_{m}$) from each of all possible routing paths and selects the path which has the largest value of $E_{m}$. We prove, through simulation, that our routing protocol extends the lifetime of nodes which have limited amount of energy, reducing chances of path replacement. It is also shown that our proposed protocol helps alleviate network performance degradation.
If a node stops functioning in an ad-hoc wireless network, routing paths involving the node will also fail, when construction of replacement routes is required. A major cause of node failure is energy exhaustion, and route replacements may in turn lead to successive node failures by making more nodes consume their energy. The result could be performance degradation of networks. Therefore it is important to ensure that nodes with limited remaining energy are not included in route construction from the beginning. In this paper we propose a new routing protocol, which takes residue energy of nodes into account in order to prevent node failures resulting from energy shortage. Our routing protocol examines the smallest value of node residue energy ($E_{m}$) from each of all possible routing paths and selects the path which has the largest value of $E_{m}$. We prove, through simulation, that our routing protocol extends the lifetime of nodes which have limited amount of energy, reducing chances of path replacement. It is also shown that our proposed protocol helps alleviate network performance degradation.
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문제 정의
따라서 본 논문에서는 네트워크를 구성하는 각 단말 의 에너지 보유량을 고려하여 최적의 라우팅 경로를 설 정함으로써 네트워크의 성능 저하를 방지할 수 있는 새로운 라우팅 프로토콜을 제안한다.
본 논문에서는 시뮬레이션을 통하여 제안한 paDSDV 프로토콜이 단말의 생존기간을 연장하는데 효과가 있음을 검증한다. 또한 네트워크의 성능 저하를 방지하는 면 에서 기존의 DSDV에 비해 우수함을 보인다.
두 번째 시뮬레이션에서는 최소 에너지 보유 단말의 생존기간을 연장함으로써 다른 단말의 에너지 소모를 방지할 수 있음을 보인다. 여기서는 100개의 단말을 대상으로 시간 경과에 따른 전체 단말의 평균 에너지 보 유량의 변화를 살펴본다. 시뮬레이션 결과는 그림 9와 같다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 Ad- hoc 네트워크를 구성하는 단말들의 에너지 보유량을 고려한 새로운 라우팅 프로토콜로 paDSDV 프로토콜을 제안 하였다. 이 라우팅 프로토콜에서는 가능한 경로 각 각에서 최소 에너지를 보유한 단말의 에너지 보유량 (玲)을 참조하여 라우팅 경로를 선택한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 논문에서는 기존의 DSDV 프로토콜을 기반으로 단말의 에너지 보유량 을 고려하는 새로운 라우팅 프로토콜을 제안한다. 이 라 우팅 프로토콜은 에너지 보유량이 적은 단말을 라우팅 경로 설정에 참여시키지 않음으로써 단말들의 생존기간 을 최대한 연장한다.
제안 방법
이때 1000*1000m2 영역 내에 단말의 밀도를 3~7로 설정하기 위해 표 4와 같이 단말 을 배치한다. 그리고 활동을 정지한 단말이 처음 발생하는 시간을 측정한다. 시뮬레이션 결과는 그림 10과 같다.
시뮬레이션에는 Network Simulator-2[8]를 사용하였 고, Ad-hoc 네트워크의 성능을 평가하는데 일반적으로 적용된 파라미터 값을 채용하였다[9, 10]. 예를 들면, 단 말의 무선 데이타 전송 반경인 250m 내에 6개의 단말 이 배치될 수 있도록 네트워크 영역의 범위를 1021* Iran?로 하고 100개의 단말을 무작위로 배치하였다. 이를 포함한 성능 평가 파라미터는 표 3과 같다.
먼저 단말은 자신의 라우팅 테이블과 인접한 단말로 부터 전송 받은 포워딩 테이블에서 각 행의 D 값을 비교하여 라우팅 테이블을 갱신한다. 만약 수신된 포워딩 테이블에 새로운 D값이 존재하면 새로운 목적지 정보가 전달되었음을 의미한다.
본 논문에서 사용하는 성능 평가 척도는 단말 별 에너지 보유량과 전체 단말의 평균 에너지 보유량이다. 단말 별 에너지 보유량의 단위는 joule이며 어떤 단말의 활동 이 정지되면 이 값은 0이 된다.
세 번째 시뮬레이션에서는 단말의 밀도에 따른 단말 의 생존기간 연장 효과를 알아본다. 이 시뮬레이션에서 는 250*250m2 영역에 배치되는 단말의 수를 변화시키 면서 시뮬레이션 하였다.
첫 번째 시뮬레이션에서는 paDSDV 프로토콜이 DSDV 프로토콜에 비해 최소 에너지 보유 단말의 생존기간을 연장할 수 있음을 보인다. 이 시뮬레이션에서는 100개의 단말을 대상으로 하여 최초로 에너지를 모두 소모하는 단말이 발견되는 시간을 측정한다. DSDV 프로토콜과 paDSDV 프로토콜을 적용한 시뮬레이션 결과는 각각 그림 7과 그림 8에 나타나 있다.
대상 데이터
세 번째 시뮬레이션에서는 단말의 밀도에 따른 단말 의 생존기간 연장 효과를 알아본다. 이 시뮬레이션에서 는 250*250m2 영역에 배치되는 단말의 수를 변화시키 면서 시뮬레이션 하였다. 이때 1000*1000m2 영역 내에 단말의 밀도를 3~7로 설정하기 위해 표 4와 같이 단말 을 배치한다.
이론/모형
시뮬레이션에는 Network Simulator-2[8]를 사용하였 고, Ad-hoc 네트워크의 성능을 평가하는데 일반적으로 적용된 파라미터 값을 채용하였다[9, 10]. 예를 들면, 단 말의 무선 데이타 전송 반경인 250m 내에 6개의 단말 이 배치될 수 있도록 네트워크 영역의 범위를 1021* Iran?로 하고 100개의 단말을 무작위로 배치하였다.
단말 A는 단말 日와 C로부터 2개의 포워딩 테이블을 받는다. 이때 목적지를 단말 D로 하는 2개의 서로 다른 행을 전송 받 기 때문에 라우팅 경로 선택 알고리즘을 적용한다.
성능/효과
두 번째 시뮬레이션에서는 최소 에너지 보유 단말의 생존기간을 연장함으로써 다른 단말의 에너지 소모를 방지할 수 있음을 보인다. 여기서는 100개의 단말을 대상으로 시간 경과에 따른 전체 단말의 평균 에너지 보 유량의 변화를 살펴본다.
하지만 그림 8를 살펴보면 220초 정도에서 기번 단말이 최초로 활동을 정지하는 것으로 나타났다. 따라서 우리 의 시뮬레이션 환경에서는 paDSDV 프로토콜을 적용할 때 DSDV 프로토콜의 경우에 비하여 최초로 정지하는 단말의 생존시간을 약 15% 연장할 수 있음을 알 수 있다. 이러한 개선 효과는 여러 번의 시뮬레이션에서 유사 하게 나타났다.
시뮬레이션을 통하여 paDSDV 프로토콜은 단말의 에너지 보유량을 고려하지 않은 DSDV 프로토콜에 비해 단말의 생존기간을 일정 비율 연장할 수 있음을 알 수 있었다. 이렇게 단말의 생존기간이 연장되면 대체 경로 를 생성해야 할 필요성이 줄어든다.
첫 번째 시뮬레이션에서는 paDSDV 프로토콜이 DSDV 프로토콜에 비해 최소 에너지 보유 단말의 생존기간을 연장할 수 있음을 보인다. 이 시뮬레이션에서는 100개의 단말을 대상으로 하여 최초로 에너지를 모두 소모하는 단말이 발견되는 시간을 측정한다.
후속연구
본 논문에서 제안하는 paDSDV 프로토콜은 Ad-hoc 네트워크에서 Grid 컴퓨팅 환경을 구현할 때 단말들의 생존기간올 연장하여 계산의 병렬성을 높일 수 있기 때문에 Ad-hoc Grid 컴퓨팅[11]의 성능을 향상시키는데 활용할 수 있을 것이다.
참고문헌 (11)
http://www.ietf.org
Charles E. Perkins, Pravin Bhagwat, 'Highly dynamic Destination-Sequenced Distance-Vector routing (DSDV) for mobile computers,' Proceedings of the conference on Communications architectures, protocols and applications, pp.234-244, London, United Kingdom, Sep. 1994
David B. Johnson, David A. Maltz, 'Dynamic Source Routing in Ad Hoc Wireless Networks,' Mobile Computing, Vol. 353, pp. 153-181, Kluwer Academic Publishers, Dec. 1996
Vincent D. Park, 'A Highly Adaptive Distributed Routing Algorithm for Mobile Wireless Networks,' IEEE Conference on Computer Communications, INFOCOM'97, Volume 3, pp. 1405-1413, Apr. 1997
Charles E. Perkins, 'Ad Hoc On Demand Distance Vector (AODV) Routing,' 2nd IEEE Workshop on Mobile Computing Systems and Applications, WMCSA '99, pp. 90-100, Feb. 1999
Xiang-Yang Li, Peng-jun Wan, 'Constructing minimum energy mobile wireless networks,' ACM SIGMOBILE Mobile Computing and Communications Review, Volume 5, Issue 4, Oct. 2001
Suresh Singh;Mike Woo, C. S. Raghavendra, 'Power-aware routing in mobile ad hoc networks,' Proceedings of the 4th annual ACM/IEEE international conference on Mobile computing and networking, pp. 181-190, Dallas, Texas, Oct. 1998
http://www.isi.edu/nsnam/ns
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Josh Broch, David A. Maltz, David B. Johnson, 'A Performance Comparison of Multi-Hop Wireless Ad Hoc Network Routing Protocols,' Proceedings of the Fourth Annual ACM/IEEE International Conference on Mobile Computing and Networking (MobiCom'98), Dallas, Texas, October 25-30, 1998
Marinescu, D.C.; Marinescu, G.M.; Yongchang Ji; Boloni, L.; Siegel, H.J.;, 'Ad hoc grids: communication and computing in a power constrained environment,' Performance, Computing, and Com-munications Conference, 2003. Conference Proceedings of the 2003 IEEE International, pp. 113-122, 9-11 Apr. 2003
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