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문제 정의
- 본 논문에서는 AODV 라우팅 프로토콜을 중심으로 차량의 이동성으로 인한 경로 단절시 신속한 복구를 위한 개선된 AODV 라우팅 프로토콜을 제안하였다. 제안하는 라우팅 프로토콜은 라우팅 제어 패킷의 수를 줄이고, 경로의 연결을 주기적으로 감시하여 경로 단절이 발생했을 때 신속한 복구가 가능하도록 하였다.
- 본 논문은 위치 정보를 갖는 Hello 패킷을 이용한 개선된 AODV 라우팅 프로토콜을 제안하였다. 시뮬레이션 결과 제안하는 라우팅 프로토콜의 처리량은 기존의 AODV 라우팅 프로토콜에 비해 약 32.
제안 방법
- 노드 좌우간의 거리는 240m이고, 노드 상하 간의 거리는 120m이며, 대각선 길이는 169m이다. CBR 트래픽을 0.1Mbps에서 1Mbps까지 0.1Mbps씩 변화시키면서 제안하는 라우팅 프로토콜의 처리량 RREQ 패킷의 수, RREP 패킷의 수, RERR 패킷의 수를 측정하였다.
- 필드에 저장한다. 두 번째 HeUo 패킷을 수신하면 노드간의 거리를 계산하여 FPN와 비교하고, 거리 테이블을 거리가 먼 노드부터 순서대로 정렬한다. 이때 수신한 HeUo 패킷의 IP 주소가 거리 테이블에 저장된 IP 주소 같으면, 노드간의 거리 필드를 최근 수신한 거리 값으로 바꾸고, 거리 테이블을 정렬한다.
- 제안하는 AODV 라우팅 프로토콜은 RREQ 패킷의 수를 줄이는데 초점을 두고 있다. 이를 위해 경로 단절 시 경로 단절이 일어난 상위 노드에서 URREQ 패킷을 보냄으로서 RREQ 패킷이 네트워크 전체에 브로드캐스팅을 제한한다. 따라서 본 논문이 제안하는 AODV 라우팅 프로토콜은 차량 간 통신을 위 한 라우팅 프로토콜로서 적은수의 제어 패킷을 사용하면서 우수한 성능을 갖는다.
- 제안하는 AODV 라우팅 프로토콜에서는 GPS 기반의 위치 정보를 갖는 Hello 패킷을 이용하여 노드 간의 거리를 계산하여 거리 테이블을 설정한다. 경로 단절이 발생했을 때 기존의 AODV 라우팅 프로토콜 방식처럼 지역 경로 복구를 수행하는 것이 아니라 거리 테이블의 First_PriorityNode(FPN) 로 Unicast RREQ(URREQ) 패킷을 전송함으로써 신속한 경로 재설정이 가능하게 한다.
- 3% 감소하였다. 제안하는 AODV 라우팅 프로토콜은 RREQ 패킷의 수를 줄이는데 초점을 두고 있다. 이를 위해 경로 단절 시 경로 단절이 일어난 상위 노드에서 URREQ 패킷을 보냄으로서 RREQ 패킷이 네트워크 전체에 브로드캐스팅을 제한한다.
- 제안하는 라우팅 프로토콜에서는 GPS 기반의 위치정보를 갖는 Hello 패킷을 전송하여 노드간의 거리를 계산하고, 이를 기반으로 자신의 이웃 노드에 대한 거리 테이블을 생성한다. 본 논문에서 제안하는 Hello 패킷의 구성은 [그림 4]와 같다.
- 제안하는 라우팅 프로토콜에서는 경로의 단절이 발생했을 때 기존의 지역 경로 복구 방식을 사용하여 경로를 복구하는 것이 아니라 거리 테이블의 FPN로 URREQ 패킷을 전송함으로써 경로를 복구한다. 브로드캐스트 방식이 아닌 유니캐스트 방식을 사용함으로써 RREQ 패킷의 오버헤드로 인한 네트워크 성능 저하 문제를 해결할 수 있다.
- URREQ 패킷의 구성은 [그림 7] 과 같다. 제안하는 라우팅 프로토콜은 경로 단절이 발생했을 때 기존의 지역 경로 복구 방식처럼 RREQ 패킷을 네트워크 전체에 브로드캐스트하여 데이터를 전송할 다음 노드를 찾는 것이 아니라 거리 테이블로부터 가져온 FPN_IP_Address로 URREQ 패킷을 전송한다.
- 제안하는 라우팅 프로토콜은 라우팅 제어 패킷의 수를 줄이고, 경로의 연결을 주기적으로 감시하여 경로 단절이 발생했을 때 신속한 복구가 가능하도록 하였다. GPS 기반의 위치 정보를 갖는 HeUo 메시지를 이용하여 거리 테이블을 설정함으로써 경로 단절시 빠른 경로 복구가 가능하도록 하였으며, 경로 복구를 위한 RREQ 패킷을 브로드캐스트가 아닌 유니캐스트 방식으로 전송하여 라우팅 제어 패킷의 수를 줄임으로써 네트워크 성능을 향상 시킬 수 있다.
- 트래픽 부하를 0.1Mbps에서 1Mbps까지 변화시키면서 제안하는 라우팅 프로토콜의 성능을 평가하였다. [그림 10]에서 알 수 있듯이 제안하는 라우팅 프로토콜의 성능이 기존의 AODV 라우팅 프로토콜에 비해 우수함을 알 수 있다.
대상 데이터
- [그림 9]와 같다. 그림과 같이 6차선 형태로 구성되어 있으며, 39개의 노드를 사용하였다. 노드 2번 〜노드 6번, 노드 15번 〜노드 19번, 노드 28번〜노드 32 번까지는 이동하는 노드이며 나머지 노드는 정지한 노드이다.
- GPS 기반의 위치 정보를 갖는 HeUo 메시지를 이용하여 거리 테이블을 설정함으로써 경로 단절시 빠른 경로 복구가 가능하도록 하였으며, 경로 복구를 위한 RREQ 패킷을 브로드캐스트가 아닌 유니캐스트 방식으로 전송하여 라우팅 제어 패킷의 수를 줄임으로써 네트워크 성능을 향상 시킬 수 있다. 제안하는 라우팅 프로토콜의 성능은 퀄넷 버전 3.8 시뮬레이터를 사용하여 확인하였다
이론/모형
- 전송속도는 2Mbps이며 최대 전송거리는 약 250m이다. 네트워크 트래픽 부하 모델은 CBR(Constant Bit Rate) 트래픽을 사용하였으며, 데이터 패킷의 크기는 512byte이다. [표 2]는 시뮬레이션에 사용되는 주요 파라미터를 나타낸 것이고, [표 3]은 시뮬레이션에 사용된 AODV 라우팅 프로토콜 파라미터를 나타낸 것이다.
- 물리 계층 프로토콜은 IEEE 802.11b 표준을 사용하였고, 데이터링크 계층 프로토콜은 IEEE 802.11 MAC 을 사용하였다. 수신 감도는 -86dBm이며 다중 경로 손실 모델은 two-ray 모델을 사용하였다.
- 11 MAC 을 사용하였다. 수신 감도는 -86dBm이며 다중 경로 손실 모델은 two-ray 모델을 사용하였다. 전송속도는 2Mbps이며 최대 전송거리는 약 250m이다.
성능/효과
- 제안하는 라우팅 프로토콜은 라우팅 제어 패킷의 수를 줄이고, 경로의 연결을 주기적으로 감시하여 경로 단절이 발생했을 때 신속한 복구가 가능하도록 하였다. GPS 기반의 위치 정보를 갖는 HeUo 메시지를 이용하여 거리 테이블을 설정함으로써 경로 단절시 빠른 경로 복구가 가능하도록 하였으며, 경로 복구를 위한 RREQ 패킷을 브로드캐스트가 아닌 유니캐스트 방식으로 전송하여 라우팅 제어 패킷의 수를 줄임으로써 네트워크 성능을 향상 시킬 수 있다. 제안하는 라우팅 프로토콜의 성능은 퀄넷 버전 3.
- 이를 위해 경로 단절 시 경로 단절이 일어난 상위 노드에서 URREQ 패킷을 보냄으로서 RREQ 패킷이 네트워크 전체에 브로드캐스팅을 제한한다. 따라서 본 논문이 제안하는 AODV 라우팅 프로토콜은 차량 간 통신을 위 한 라우팅 프로토콜로서 적은수의 제어 패킷을 사용하면서 우수한 성능을 갖는다.
- 6% 감소하였다. 따라서 전체적인 라우팅 제어 패킷의 수는 약 32.3% 감소하였다. 제안하는 AODV 라우팅 프로토콜은 RREQ 패킷의 수를 줄이는데 초점을 두고 있다.
- 6% 감소하였다. 따라서 전체제어 패킷의 수가 AODV 라우팅 프로토콜에 비해 약 32.3% 감소하였다.
- 이는 제안하는 라우팅 프로토콜은 경로 단절이 발생했을 때 AODV 라우팅 프로토콜에서의 지역 경로 복구 방식처럼 RREQ 패킷을 네트워크 전체에 브로드캐스트하지 않고, 노드거리 테이블에 미리 설정되어 있는 FPN로 URREQ 패킷을 전송하기 때문이다. 또한 전송되는 RREP 패킷의 수는 AODV 라우팅 프로토콜에 비해 약 28.4% 감소하였으며, RERR 패킷의 수는 약 67.6% 감소하였다. 따라서 전체제어 패킷의 수가 AODV 라우팅 프로토콜에 비해 약 32.
- 시뮬레이션 결과 제안하는 라우팅 프로토콜에서 전송되는 RREQ 패킷의 수는 AODV 라우팅 프로토콜에 비해 약 18% 감소하였다. 이는 제안하는 라우팅 프로토콜은 경로 단절이 발생했을 때 AODV 라우팅 프로토콜에서의 지역 경로 복구 방식처럼 RREQ 패킷을 네트워크 전체에 브로드캐스트하지 않고, 노드거리 테이블에 미리 설정되어 있는 FPN로 URREQ 패킷을 전송하기 때문이다.
- 시뮬레이션 결과 제안하는 라우팅 프로토콜의 처리량은 기존의 AODV 라우팅 프로토콜에 비해 약 32.2% 증가하였으며, 라우팅 경로를 설정하고 유지하는 과정에서 전송되는 RREQ 패킷의 수는 기존의 AODV 라우팅 프로토콜에 비해 약 18% 감소하였고, RREP 패킷의 수는 약 28.4%, RERR 패킷의 수는 약 67.6% 감소하였다. 따라서 전체적인 라우팅 제어 패킷의 수는 약 32.
- [그림 10]에서 알 수 있듯이 제안하는 라우팅 프로토콜의 성능이 기존의 AODV 라우팅 프로토콜에 비해 우수함을 알 수 있다. 제안하는 라우팅 프로토콜의 성능은 traffic load가 1Mbps 일 때 기존의 AODV 라우팅 프로토콜에 비해 약 32.3% 증가하였다.
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