[논문]무선 센서 네트워크에서 On-demand 위치 기반 라우팅 프로토콜

이의신; 박수창; 진민숙; 박호성; 김태희; 김상하

무선 센서 네트워크에서 On-demand 위치 기반 라우팅 프로토콜
On-demand Geographic Routing Protocol in Wireless Sensor Networks 원문보기

정보과학회논문지. Journal of KIISE. 컴퓨팅의 실제 및 레터, v.15 no.7, 2009년, pp.495 - 499

이의신 (충남대학교 컴퓨터공학과) , 박수창 (충남대학교 컴퓨터공학과) , 진민숙 (충남대학교 컴퓨터공학과) , 박호성 (충남대학교 컴퓨터공학과) , 김태희 (충남대학교 컴퓨터공학과) , 김상하 (충남대학교 컴퓨터공학과)

초록
AI-Helper

위치 기반 라우팅 프로토콜들에 기본 가정인 이웃 노드들간의 주기적인 위치 정보 교환은 다음 두 가지 문제를 갖는다: (1) 데이터 전달이 없는 지역에 노드들의 불필요한 에너지 소비와 (2) 데이터 전달 시점에 이웃 노드 위치 정보의 부정확성. 따라서, 본 논문은 이동 무선 센서 네트워크에서 on-demand 위치 기반 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안 방안에서 송신 노드는 데이터 전달 시점에 필요한 이웃 노드들만의 위치 정보를 획득하고 그 노드들의 이동성을 고려하여 그 이웃 노드들 중에 가장 적합한 노드를 목적지 노드까지 데이터 전달을 위한 수신 노드를 결정한다. 시뮬레이션 결과는 제안 방안이 기존의 위치 기반 라우팅 프로토콜보다 더 효율적임을 보인다.

Abstract ▼ AI-Helper

An underlying assumption in geographic routing protocols, periodic position exchange among neighbors has two problems: (1) unnecessary energy consumptions of nodes in regions without data delivery and (2) position invalidation of neighbors in forwarding data. Hence, this paper proposes an on-demand geographic routing protocol in mobile wireless sensor networks. The proposed protocol make a sender acquire position information of only necessary neighbors to reduce energy consumption in data forwarding time and determine an optimal node among them as a receiver for relaying data to a destination by considering their mobility. Simulation results show that the proposed protocol is more efficient than an existing geographic routing protocol.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

그러므로 본 논문은 대규모 이동 센서 네트워크에 위치 기반 라우팅에서 이러한 문제들을 해결하기 위한 새로운 방안을 제안한다. 제안된 방안에서, 모든 송신 노드는 데이터 패킷을 전달하기 원할 때 자신의 이웃 노드들의 위치 정보를 요구한다.
그러므로 모든 이웃 노드들의 위치 정보가 필요하지는 않다. 따라서, 우리는이러한 불필요한 데이터 전달을 막기 위해 간단한 스킴을 제시한다. 송신 노드가 T1시간 이내에 WS1에 노드들로부터 이웃 노드 정보를 받으면, 그 노드들 중에목적지 노드에게 가장 가까운 노드를 수신 노드로 선택하여 그 노드에게 자신의 데이터를 전달한다.
본 논문에서, 우리는 무선 센서 네트워크에서 On- demand 위치 기반 라우팅 프로토콜을 제안하였다. 제안 방안은 필요한 노드들만의 위치 정보 교환을 통해기존의 위치 기반 라우팅 프로토콜의 주기적인 위치 정보 교환의 문제를 해결하였다.

제안 방법

제안 방안은 노드들 간의 주기적인 위치 정보 교환을 통해서 위치 정보 관리 테이블을관리하지 않고 데이터 전달 시점에 이웃 노드들의 위치정보를 획득하여 데이터를 전달한다. 따라서, 제안 방안은 데이터를 목적지까지 전달하기 위해서는 어떠한 이웃노드가 수신 노드로써 선정되어야 하는지를 결정하기 위해 자신의 원 흡 이웃 노드들에 위치 정보를 요구하기위한 Position_Request 메시지를 포워딩한다.
모든 이웃 노드들이 자신들의위치 정보를 응답할 때 발생되는 무선 충돌을 방지하기위해, 센서 노드는 목적지 노드까지의 거리에 따라 자신의 라디오 범위를 구역들로 나누고 각각의 다른 구역에다른 응답 시간을 부여한다. 또한, 노드들의 이동에 의해야기되는 위치 정보 무효성의 문제를 다루기 위해, 제안방안은 송신 노드가 이웃 노드들의 위치를 예측할 수 있기 위한 간단한 방법을 이용한다. 이러한 방법을 사용함으로써, 송신 노드는 수신 노드로써 자신의 이웃 노드들중에 가장 최적인 노드들 선택할 수 있다.
송신 노드가 효과적으로 수신 노드를 선정하게 하기위해, 우리는 Position_Response 메시지에 포함된 노드의 현재 위치, 속도, 그리고 방향의 정보에 기반한 간단한 위치 예측 방안을 사용한다. 제안 방안은 이웃 노드들의 이동성 즉, 속도와 방향은 Position.
이번 소장에서, 우리는 노드 밀집도에 대한 성능을 평가한다. 우리는 노드의 수를 50에서 400까지 50 노드의간격으로 변화를 주었다.
이번 소장에서, 우리는 노드 속도에 대한 제안 방안과 GPSR의 성능을 평가한다. 우리는 노드들의 평균 속도를 1 m/s에서 15 m/s로 2 m/s의 간격으로 변화를 주었다.
) 우리는 여기서 송신 노드가 수신 노드를 선택할 시점에 하나의 Section에서 Position_Response 메시지를 보낸 이웃 노드들 중에 목적지 노드로부터 가장 가까운 노드를 써서 선택하기 위한 간단한 방법을 제시한다. 제안 방법은 Position-Response 메시지에 포함된 각각의 이웃 노드들의 위치 정보, 속도, 그리고 방향을 이용한다.
패킷을 전달한다. 제안 방안은 노드들 간의 주기적인 위치 정보 교환을 통해서 위치 정보 관리 테이블을관리하지 않고 데이터 전달 시점에 이웃 노드들의 위치정보를 획득하여 데이터를 전달한다. 따라서, 제안 방안은 데이터를 목적지까지 전달하기 위해서는 어떠한 이웃노드가 수신 노드로써 선정되어야 하는지를 결정하기 위해 자신의 원 흡 이웃 노드들에 위치 정보를 요구하기위한 Position_Request 메시지를 포워딩한다.
전달. 제안 방안은 다음의 두 가지 가정을 기반으로 한다: 첫째로, 모든 노드들은 주기적인 GPS 신호나위치 인식 알고리즘[기을 통해 자신의 위礼 속도, 그리고 방향을 알고 이러한 정보를 비콘(Beacon) 메시지에포함시킨다. 둘째로, 모든 원 홉(one-hop) 이웃 노드들은 Promiscuous mode로 동작하여 위치 정보 교환 메시지 수신(Overhear)할 수 있다.
위치 예측 방안을 사용한다. 제안 방안은 이웃 노드들의 이동성 즉, 속도와 방향은 Position.Response 메시지를 보내고 송신 노드가 수신 노드를 선택할 짧은순간에 거의 변화지 않는다는 사실에 기반을 둔다.

데이터처리

8[9]에서 구현하였다. 우리는 시뮬레이션 결과를 통해 제안 방안이 노드 밀집도와 노드 속도의 관점에서 GPSRE2] 프로토콜과 성능을 비교한다.

이론/모형

우리는 제안 방안을 MICA 명세[8]를 참조하여 네트워크 시뮬레이터인 Qualnet ver.3.8[9]에서 구현하였다. 우리는 시뮬레이션 결과를 통해 제안 방안이 노드 밀집도와 노드 속도의 관점에서 GPSRE2] 프로토콜과 성능을 비교한다.

성능/효과

제안 방안은 다음의 두 가지 가정을 기반으로 한다: 첫째로, 모든 노드들은 주기적인 GPS 신호나위치 인식 알고리즘[기을 통해 자신의 위礼 속도, 그리고 방향을 알고 이러한 정보를 비콘(Beacon) 메시지에포함시킨다. 둘째로, 모든 원 홉(one-hop) 이웃 노드들은 Promiscuous mode로 동작하여 위치 정보 교환 메시지 수신(Overhear)할 수 있다.
게다가 제안 방안은 간단한 위치 예측 방안을 사용하여 이동 노드들의 위치 정보 부정확성의 문제를 해소하였다. 시뮬레이션 결과는제안 방안이 기존의 잘 알려진 위치 기반 라우팅 프로토콜인 GPSR보다 여러가지 성능 평가 요소에서 더효율적임을 나타냈다.
제안 방안은 필요한 노드들만의 위치 정보 교환을 통해기존의 위치 기반 라우팅 프로토콜의 주기적인 위치 정보 교환의 문제를 해결하였다. 게다가 제안 방안은 간단한 위치 예측 방안을 사용하여 이동 노드들의 위치 정보 부정확성의 문제를 해소하였다.
방안을 제안한다. 제안된 방안에서, 모든 송신 노드는 데이터 패킷을 전달하기 원할 때 자신의 이웃 노드들의 위치 정보를 요구한다. 모든 이웃 노드들이 자신들의위치 정보를 응답할 때 발생되는 무선 충돌을 방지하기위해, 센서 노드는 목적지 노드까지의 거리에 따라 자신의 라디오 범위를 구역들로 나누고 각각의 다른 구역에다른 응답 시간을 부여한다.
이것 역시 많은 주기적인 위치 정보 교환으로 인해 데이터 패킷 전송시에 많은 무선 충돌이 발생하여 많은 재전송을 야기시키기 때문이다. 하지만 제안 방안에서 평균 전송 지연은 GPSR에 평균 전송 지연보다 낮은 값을 유지한다. 왜냐하면, 제안 방안은 필요한 노드들만의 위치 정보 교환을 요구하기 때문에 데이터 패킷의 무선 충돌을 방지할 수 있어 재전송없이데이터 패킷을 전달할 수 있기 때문이다.

참고문헌 (9)

S. Basagni et. al., "A Distance Routing Effect Algorithm for Mobility (Dream)," ACM MOBICOM 1998
B. Karp and H. T. Kung, "GPSR: Greedy Peri-meter Stateless Routing for Wireless Networks," ACM MOBICOM 2000
F. Kuhn et al., "Worst-Case Optimal and Aver-age-Case Efficient Geometric Ad-Hoc Routing," ACM MobiHoc 2003
T. He et al., "A Spatiotemporal Communication Protocol for Wireless Sensor Networks," IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, vol.16, no.10, pp.995-1006, Oct. 2005

상세보기
Q. Chen et al., "Adaptive Position Update in Geographic Routing," IEEE ICC 2006
D. Son et al., "The Effect of Mobility-Induced Location Errors on Geographic Routing in Mobile Ad Hoc and Sensor Networks: Analysis and Improvement Using Mobility Prediction," IEEE Transactions on Mobile Computing, vol.3, Issue.3, pp.233-245, Jul, 2004

상세보기
J. Albowitz et al., "Recursive Position Estimation in Sensor Networks," IEEE ICNP 2001
J. Polastre et al., "Telos: Enabling Ultra-Low Power Wireless Research," IEEE IPSN 2005
Scalable Network Technologies, Qualnet, [online] available: http://www.scalable-networks.com

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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