[논문]차량 애드혹 네트워크의 빈번한 토폴로지 변경에 적합한 기회적 브로드캐스트 프로토콜

차시호; 류민우

doi:10.17662/ksdim.2022.18.2.001

차량 애드혹 네트워크의 빈번한 토폴로지 변경에 적합한 기회적 브로드캐스트 프로토콜
Opportunistic Broadcast Protocol for Frequent Topology Changes in Vehicular Ad-hoc Networks 원문보기

디지털산업정보학회논문지 = Journal of the Korea Society of Digital Industry and Information Management, v.18 no.2, 2022년, pp.1 - 8

차시호 (청운대학교 멀티미디어학과) , 류민우 (현대자동차 자동차부분 연구개발본부)

Abstract ▼ AI-Helper

The message propagation between vehicles must be efficiently performed to quickly transmit information between vehicles in vehicle ad hoc networks (VANETs). Broadcasting can be the most effective solution for propagating these messages. However, broadcasting can cause broadcast storm problems, which can reduce the performance of the overall network. Therefore, rapid information delivery in VANET requires a method that can propagate messages quickly without causing the broadcast storm problems. This paper proposes a lightweight and opportunistic broadcast (LOB) protocol that leverages the features of opportunistic routing to propagate messages quickly while minimizing the load on the network in VANETs where the network topology changes frequently. LOB does not require any routing information like greedy forwarding scheme, and neighboring nodes at the farthest distance within the range of transmission nodes are likely to be selected as forwarding nodes, and multiple forwarding candidate nodes like opportunistic routing scheme can increase packet transmission rates. Simulation results using ns-2 showed that LOB outperformed existing broadcast protocols in terms of packet rate and packet delay.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

본 논문은 VANET의 빈번한 토폴로지 변경에 영향을 받지 않는 가볍고 기회적인 브로드캐스트 프로토콜인 LOB(Lightweight and Opportunistic Broadcast)을 제안한다. LOB는 브로드캐스트 메시지의 신속한 전송이 가능하도록 하기 위해 전달 후보 노드들 간의 전송 충돌이 발생하지 않도록 서로 다른 대기 시간을 갖도록 한다.

데이터처리

본 논문에서 제안한 LOB 프로토콜의 타당성을 입증하기 위해 ns-2 시뮬레이터를 사용하여 차량 밀도에 따른 패킷 전송율과 패킷 지연에 대해 기존의 UMB 및 CLOF 프로토콜과 비교하는 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션은 다양한 시나리오로 20회 실행하였으며, 한 번의 시뮬레이션은 300초 동안 실행하였고, 이들의 평균을 결과로 사용하였다.
본 논문에서 제안한 LOB 프로토콜의 타당성을 입증하기 위해 ns-2 시뮬레이터를 사용하여 차량 밀도에 따른 패킷 전송율과 패킷 지연에 대해 기존의 UMB 및 CLOF 프로토콜과 비교하는 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션은 다양한 시나리오로 20회 실행하였으며, 한 번의 시뮬레이션은 300초 동안 실행하였고, 이들의 평균을 결과로 사용하였다. <표 2>는 본 시뮬레이션을 수행하기 위해 정의한 파라미터를 보인 것이다.

성능/효과

이러한 이유는 CLOF의 경우, 노드들이 가지는 기여도 레벨에 따라 중계 노드의 전염성으로 이웃노드들의 수가 많으면 많을수록 높은 우선순위를 갖는 특성에 따른 이유로, 목적지 노드에 더 가까운 노드가 존재하더라도 다른 노드가 전달노드가 선정됨으로써 패킷 전송에 실패할 확률이 증가하기 때문이다. UMB의 경우, 본 논문에서 제안하는 LOB와 유사 성능을 보이지만, 차량 노드의 수가 40대를 넘어가면서 패킷 전송율이 조금씩 감소하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 이유는 UMB의 경우, 노드의 숫자가 증가할수록 브로드캐스트 폭풍에 노출되어, 노드의 숫자가 증가되면 패킷 전송 시 충돌로 인한 패킷 실패가 높아지기 때문이다.
따라서 다양한 제약사항들에 대한 가정을 기반으로 다양한 프로토콜이 제안되었다. 그러나 본 논문에서 제안된 LOB는 이웃 노드들에 대한 정보를 얻기 위한 주기적인 데이터 교환이나 데이터 전송 전에 미리 중계 노드를 결정하는 대신에 수신 노드에서 해당 데이터의 재전송 여부를 결정하므로써 아무런 제약 없이 VANET의 브로드캐스트 프로토콜로 적용할 수 있다.
이러한 이유는 기여도 레벨에 따라 이웃 노드들의 증가에 따른 높은 우선순위를 갖는 중계 노드의 역할이 늘어나는 것으로 분석될 수 있다. 반면 본 논문에서 제안한 LOB의 경우 차량 노드의 숫자가 증가하더라도 일정한 패킷 지연 시간을 보이는 것을 확인할 수 있다. 이러한 이유는 노드들의 숫자가 증가하더라도 전달 후보 노드들 간의 충돌이 발생하지 않도록 대기 시간을 갖기 때문에 네트워크의 노드 밀도와 상관없이 낮은 패킷 지연 시간을 갖기 때문이다.

후속연구

이러한 기존의 브로드캐스트 프로토콜들은 VANET에서 높은 전송 성공률을 제공할 수는 있지만 중계 노드의 수를 최소로 만들지 못해 브로드캐스트 폭풍 문제를 발생시킬 수 있다. 따라서 이러한 브로드캐스트 폭풍의 문제를 해결함과 동시에 VANET의 고유한 특성인 토폴로지의 빈번한 변경으로 인한 네트워크 단절 문제를 해결할 수 있는 새로운 브로드캐스트 프로토콜이 요구된다.

참고문헌 (11)

M. Alam, J, Ferreira, J. Fonseca, "Introduction to intelligent transportation systems," Intelligent Transportation Systems, Springer, 2016.
C. Xu, W. Quan, H. Zhang, L. A. Grieco, "GrIMS: green information-centric multimedia streaming framework in vehicular ad hoc networks," IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, vol. 28, no. 2, 2018, pp. 483-498.

상세보기
F. R. Lone, H. K. Verma, K. P. Shama, "Evolution of VANETS to IoV: Applications and Challenges," Tehicki Glasnik, vol. 15, no. 1, 2021, pp. 143-149.
O. Oduka, Is the Automotive Industry Ready for the Internet of Vehicles?, Blog post, Intellias, Sep. 29, 2020.
S.-H. Cha, J.-E. Lee, M.-W. Ryu, "Directed broadcasting with mobility prediction for vehicular sensor networks," SAGE International Journal of Distributed Sensor Networks, vol. 12, no. 7, July 2016, pp. 1-9.
M. Ryu, S.-H. Cha, "Mobility Prediction Based Multi-Directional Broadcasting for Both Highway and Urban Vehicular Sensor Networks," IEEE Access, vol. 8, Aug. 2020, pp. 148595-148605.

상세보기
김상대.김경훈.김기일, "대규모 무선 센서 네트워크에서 종단 간 전송 성공률 향상을 위한 기회적 라우팅 기반 다중 경로 전송 방안," 대한임베디드 공학회논문지, 제14권, 제4호, 2019년, pp. 177-186.

원문보기 상세보기
S. Biswas, R. Morris, "ExOR: Opportunistic Multi-Hop Routing for Wireless Networks," ACM SIGCOMM, Vol. 35, No. 4, 2005, pp. 133-144.

상세보기
M. Li, W. Lou, K. Zeng, "OppCast: Opportunistic Broadcast of Warning Messages in VANETs with Unreliable Links," The 6th IEEE International Conference on Mobile Ad-hoc and Sensor Systems (MASS'09), Macau SAR, China, Oct. 12-15, 2009, pp. 534-543.
S. Byeon, S. Park, H.-Y. Seo, J.-D. Kim, "CLOF: Contribution-level-based opportunistic flooding for multihop wireless networks," SAGE International Journal of Distributed Sensor Networks, Vol. 14, No. 5, May 2018, pp.1-11.
G. Korkmaz, E. Ekici, F. Ozguner, U. Ozuner, "Urban multi-hop broadcast protocol for inter-vehicle communication systems," ACM Workshop of Vehicular Ad Hoc Networks, Philadelphia, PA, USA, Oct. 2004, pp. 76-85.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증