[논문]6LoWPAN에서 단편화 관리 기법

서현곤; 한재일

6LoWPAN에서 단편화 관리 기법
Fragmentation Management Method for 6LoWPAN 원문보기

電子工學會論文誌. Journal of the Institute of Electronics Engineers of Korea. TC, 통신, v.46 no.5 = no.383, 2009년, pp.130 - 138

서현곤 (한라대학교 정보통신방송공학부) , 한재일 (한라대학교 정보통신방송공학부)

초록
AI-Helper

6LoWPAN(IPv6 Low-power Wireless Personal Area Network)은 IEEE 802.15.4 표준의 MAC 및 PHY 계층을 이용하여 IPv6 패킷을 전송하는 기술이다. IP계층과 MAC계층 사이에 위치한 어뎁테이션 계층에서는 IPv6 패킷을 전송하기 위해 패킷의 단편화와 재조립을 수행한다. IETF 6LoWPAN WG 표준 문서인 RFC4944에서 패킷의 단편화와 재조립에 대하여 정의하고 있다. 본 논문에서는 6LoWPAN에서 패킷의 단편화와 재조립을 효율적으로 관리하는 IRM(Immediate Retransmission Method)과 SRM(Selective Retransmission Method)을 제안한다. IRM은 수신 노드가 하나의 단편패킷을 수신할 때마다 송신 노드에게 Ack 메시지를 전송하지만 SRM은 모든 단편 패킷을 수신한 뒤 Ack 또는 Nak 메시지를 전송한다. 이 때, Nak 메시지는 네트워크상에서 손실 된 단편패킷의 datagram_offset 값을 포함한다. 제안하는 기법의 성능 분석을 위해 C++ 언어를 이용하여 시뮬레이터를 제작하였다. 성능 분석 결과, 제안하는 기법들이 RFC4944 표준의 기법보다 좋은 성능을 보여 준다.

Abstract ▼ AI-Helper

6LoWPAN is IPv6 packets transmission technology at Sensor network over the IEEE 802.15.4 Standard MAC and Physical layer. Adaptation layer between IP layer and MAC layer performs fragmentation and reassembly of packet for transmit IPv6 packets. RFC4944, IETF 6LoWPAN WG standard document define packet fragmentation and reassembly. In this paper, we propose the IRM(Immediate Retransmission Method) and SRM(Selective Retransmission Method) to manage packet fragmentation and reassembly at 6LoWPAN. Each time destination receives a fragmented packet, it sends Ack message to the source node on IRM. However, on SRM, the destination node receives all fragmented packet, it sends Ack message or Nak message to the source node. In this case, Nak message include the dropped packet number. To compare the performance of the proposed schemes, we develop a simulator using C++. The result of simulation shows the proposed schemes provider better performance than RFC4944 standard scheme.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 6LoWPAN에서 단편화 된 패킷의 효율적인 재조립을 위한 단편패킷 관리기법인 IRM과 SRM을 제안하였다. 이를 위하여 6LoWPAN의 단편화와 재조립 기술을 소개하였고 단편화 된 패킷이 네트워크의 신뢰도에 미치는 문제점을 제시하였다.
본 논문에서는 RFC₄₉44에서 기술하고 있는 기술적 필요성 중 IP 패킷의 단편화와 재조립을 관리하기 위한 단편화 패킷 전송 기법에 대하여 제안하고자 한다. 먼저 II장에서 RFC₄₉44의 단편화 및 재조립 기법과 단편 패킷 처리방법에 대해서 소개를 한다.
본 논문에서는 어댑테이션 계층에서 단편패킷의 관리를 효과적으로 수행할 수 있는 두 가지 기법으로 IRM과 SRM을 제안한다. 제안하는 두 기법은 단편 패킷을 전송받을 경우 응답 메시지를 전달함으로써 비효율적인 전체 패킷의 재전송을 줄이고자한다.
본 절에서는 IRM에서 과도한 제어메시지의 발생으로 인한 문제점을 보완하기 위해 SRM을 제안한다. SRMe 수신하지 못한 단편패킷에 대한 요청을 위해 NAK 메시지가 추가되었다.

제안 방법

네트워크의 상태는 입력되는 전송률에 의존하며 패킷의 전송과 실패는 발생된 난수와 전송률의 비교를 통해 판단하였다. 또한 모든 결과 값은 10회의 테스트를 수행하고 그 평균값을 도출하였다.
대기 상태를 유지한다. 송신 노드의 어댑테이션계층은 네트워크 계층으로부터 데이터그램을 전달받으면 단편화 상태로 천이를 하여 전달받은 데이터 그램에 대해 단편화를 수행한다. 단편화 상태의 어댑테이션 계층은 단편화를 완료하면 가장 첫 번째 단편패킷을 MAC 계층에 전달하고 응답메시지(ACK) 대기 상태로 천이를 한다.
제안하였다. 이를 위하여 6LoWPAN의 단편화와 재조립 기술을 소개하였고 단편화 된 패킷이 네트워크의 신뢰도에 미치는 문제점을 제시하였다. RFC4944 에서 기술하는 단편패킷 처리기법은 네트워크의 신뢰도에 따라 그 성능이 크게 유동적이다.
있다. 이후의 성능비교에서는 RFC₄₉44의 단편패킷 처리 기법을 제외하고 IRM과 SRM의 성능만을 비교하였다. 표 2 는 네트워크 계층 데이터그램 크기에 따른 IRM과 SRM의 단편패킷 관리 결과를 보여준다.
SRM을 제안한다. 제안하는 두 기법은 단편 패킷을 전송받을 경우 응답 메시지를 전달함으로써 비효율적인 전체 패킷의 재전송을 줄이고자한다.
RFC4944 에서 기술하는 단편패킷 처리기법은 네트워크의 신뢰도에 따라 그 성능이 크게 유동적이다. 하지만 본 논문에서 제안하는 단편패킷 관리기법들은 주변 환경이나 외부요건에 의해 신뢰성이 낮아질 수 있는 LoWPAN 기반 장치들의 신뢰도를 높여주고 단편화된 패킷의 효율적인 재조립을 돕는다. 또한 단편패킷의 전송 및 제어 메시지를 컨트롤함으로써 센서노드들의 전력소모를 줄여주고 장치의 수명을 연장 시킨다.

대상 데이터

성능평가는 C 언어로 직접 제작한 시뮬레이터를 이용하였다. 네트워크의 상태는 입력되는 전송률에 의존하며 패킷의 전송과 실패는 발생된 난수와 전송률의 비교를 통해 판단하였다.

데이터처리

네트워크의 상태는 입력되는 전송률에 의존하며 패킷의 전송과 실패는 발생된 난수와 전송률의 비교를 통해 판단하였다. 또한 모든 결과 값은 10회의 테스트를 수행하고 그 평균값을 도출하였다.
표 1은 RFC₄₉44의 단편패킷 처리 기법과 본 논문에서 제안하는 두 기법을 비교하였다.

성능/효과

표 1에서 RFC₄₉44의 단편패킷 처리기법은 본 논문에서 제안하는 두 기법과 큰 차이를 보임을 알 수 있다. 이후의 성능비교에서는 RFC₄₉44의 단편패킷 처리 기법을 제외하고 IRM과 SRM의 성능만을 비교하였다.

후속연구

향후 TCP/UDP 에 따른 어댑테이션 계층의 단편화 관리와 RFC₄₉44에서 기술하고 있는 헤더의 압축 기술을 적용한 어댑테이션 계층의 단편화 관리 방안에 대하여 연구하겠다.

참고문헌 (10)

IEEE, '802.15.4 Wireless Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks(LR-WPANs),' IEEE Computer Society, October 2003
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ZigBee Alliance, http://www.zigbee.org
김은숙, 김용운, '6LoWPAN 기반의 IP-USN 기술 표준화 동향,' 전자통신동향분석 제22권, 제6호, 2007년 12월

원문보기 상세보기
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G. Montenegro and N. Kushalnagar, 'Transmission of IPv6 Packets over IEEE 802.15.4 Networks,' RFC4944, IETF, September 2007
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C. Perkins, E. Belding-Royer, and S. Das, 'Ad hoc On-Demand Distance Vector(AODV) Routing,' RFC3561, July 2003

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