초록

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본 논문에서는 에드 혹 망의 멀티캐스트 라우팅 프로토콜인 ODMRP(On-Demand Multicast Routing Protocol)를 확장한 PatchODMRP를 제안한다. ODMRP는 멀티캐스트그룹의 송신원으로부터 수신원에 이르는 경로 상에 있는 노드들을 FG(Forwarding Group) 노드로 선출하여, 멀티캐스트 그룹 데이터 전송을 담당하는 메쉬를 구성하는 방법이다. 그런데 ODMRP는 주기적으로 이 메쉬를 구성하는 FG 노드들을 재선정하기 때문에 이 주기가 길어지면 메쉬 구성이 네트워크 노드들의 이동성을 따라가지 못해 메쉬 분리가 발생하고 데이터가 손실될 수 있다. 반면에 이 주기가 짧게 하면 오버헤드가 지나치게 커질 수 있다. 특히, 송신원의 수가 적은 경우 ODMRP의 메쉬는 매우 성기게 형성되는데, 이 때 호스트들의 이동성이 크면 메쉬 연결을 유지하기 위하여 이 주기를 짧게 잡아주거나, 높은 데이터 손실율을 감수해야 한다. 본 논문에서는 이 문제점을 해결하고자 각 FG 노드들이 BEACON 신호를 이용해 자신에 인접한 메쉬에 손실이 발생한 것을 인지하고 이를 국부적인 플러딩을 통하여 빠르게 복구하고 메커니즘을 ODMRP에 추가한 PatchODMRP 방식을 제안한다. 시뮬레이션을 통하여 기존의 ODMRP와 제안하는 ParchODMRP의 성능을 비교한 결과, ParchODMRP가 호스트의 이동성에 훨씬 강하며, ODMRP에 비하여 낮은 오버헤드로 높은 데이터 전달율을 제공할 수 있음을 보여주었다.

본 논문에서는 에드 혹 망의 멀티캐스트 라우팅 프로토콜인 ODMRP(On-Demand Multicast Routing Protocol)를 확장한 PatchODMRP를 제안한다. ODMRP는 멀티캐스트그룹의 송신원으로부터 수신원에 이르는 경로 상에 있는 노드들을 FG(Forwarding Group) 노드로 선출하여, 멀티캐스트 그룹 데이터 전송을 담당하는 메쉬를 구성하는 방법이다. 그런데 ODMRP는 주기적으로 이 메쉬를 구성하는 FG 노드들을 재선정하기 때문에 이 주기가 길어지면 메쉬 구성이 네트워크 노드들의 이동성을 따라가지 못해 메쉬 분리가 발생하고 데이터가 손실될 수 있다. 반면에 이 주기가 짧게 하면 오버헤드가 지나치게 커질 수 있다. 특히, 송신원의 수가 적은 경우 ODMRP의 메쉬는 매우 성기게 형성되는데, 이 때 호스트들의 이동성이 크면 메쉬 연결을 유지하기 위하여 이 주기를 짧게 잡아주거나, 높은 데이터 손실율을 감수해야 한다. 본 논문에서는 이 문제점을 해결하고자 각 FG 노드들이 BEACON 신호를 이용해 자신에 인접한 메쉬에 손실이 발생한 것을 인지하고 이를 국부적인 플러딩을 통하여 빠르게 복구하고 메커니즘을 ODMRP에 추가한 PatchODMRP 방식을 제안한다. 시뮬레이션을 통하여 기존의 ODMRP와 제안하는 ParchODMRP의 성능을 비교한 결과, ParchODMRP가 호스트의 이동성에 훨씬 강하며, ODMRP에 비하여 낮은 오버헤드로 높은 데이터 전달율을 제공할 수 있음을 보여주었다.

AI 본문요약

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• 연구 주제
• 연구 방법
• 연구 결과

문제 정의

• ODMRP의 이러한 단점을 W■복하고자, 본 논문에서는 국부적인 경로 손실이 발생한 경우 FG 노드가 MAC계충의 BEACON 메시지를 사용하여 손실을 감지하고 국부적으로 경로를 재설정하는 방안인 PatchODMRP 를 제안한다. PatchODMRP는 기존 ODMRP에 손실된 경로의 국부적인 재설정 메카니즘을 추가한 것으로, 메쉬가 성글고 이 농성이 높은 경우에도, 플러딩을 요구하는 JOIN Q나ERY의 발생 빈도를 높이지 않고도 빠르게 경로 손실을 임시로 복구하는 것이 가능하도록 해준다.

제안 방법

• 호스트는 먼저 자신의 라우팅 테이블의 목적지, 다음 홉, 홉 카운트 필드에 각각 PATCH 패킷의 SrcAddr, PrehopAddr, SrcHcount+1 에 해당하는 값을 기록하고, 포워딩 테이블의 멀티캐스트 그룹 ID 필드와 상위 FG 노드의 IP주소 리스트 필드에 각각 패킷의 MG ID, PrehopAddr을 기록한다. 그리고 라우팅 테이블에서 ADVTSrcAddr로 가기 위한 다음 홉 주소롤 찾아, PATCH의 NexthopAddr를 그 값으로 변경하고, SrcHcount는 1 중가시켜 ADVTSrcAddr 를 향해 PATCH 패킷을 전송한다. 만일, PATCH 패킷을 받은 호스트의 IP 주소가 패킷의 NexthopAddr 와 일치하지 않는다면, 그 호스트는 더 이상 PATCH 패킷을 전달하지 않고 버린다.
• 네트워크망에 발생한 전체 오버헤드를 측정하기 위하여, 제어 패킷과 중복되어 전달된 데이터 패킷 수의 합을 구하였다. [二l림 3]를 보면, PatchODMRP가 ODMRP의 약 1/2 배에 해당하는 오버헤드 패킷을 발생시키는 것을 알 수 있다.
• 본 장에서는 PatchODMRP 농작을 소개한다’ 먼저, 기존 ODMRP의 라우팅 테이블과 포워딩 테이블을 다음과 같이 변 형하였다. 라우팅 테이블은 ODMRP 구조에 송신원으로부터의 흡 카운트 수를 기록하는 필드를 추가하였다. 포워딩 테이블은 상위 FG 노드의 IP 주소와 이 노드가 담당하는 송신원의 IP 주소를 리스트로 기록하는 필도를 추가하였다.
• 본 논문에서는 멀티캐스트 그룹의 멤버 수가 적고 특히 송신원의 수가 적고, 노드의 이 농성 정도가 높은 경우에 ODMRP 의 성능을 향상시킬 수 있는 PatchODMRP를 제안하였다 PatchODMRP는 IEEE 802.11의 BEACON 신호를 활용하여 경로 손실을 감지하고 메쉬가 끊어졌을 염려가 있는 상황이면 국부적으로 메쉬 연결을 시도한다, 시뮬레이션에서는 평균 데이터 패킷 전달율, 전달된 데이터 패킷당 제어 패킷 수, 총 오버헤드를 기준으로 ODMRP와 PatchODMRP의 성능을 비교하였다. 二 결과, 송신원 수가 적은 경우 이동성이 커질수록 PatchODMRP의 성능이 ODMRP의 성능보다 더욱 우수해지며, ODMRP에 비하여 적은 오버헤드로 높은 성능을 유지할 수 있음을 확인할 수 있었다.
• 본 장에서는 PatchODMRP 농작을 소개한다’ 먼저, 기존 ODMRP의 라우팅 테이블과 포워딩 테이블을 다음과 같이 변 형하였다. 라우팅 테이블은 ODMRP 구조에 송신원으로부터의 흡 카운트 수를 기록하는 필드를 추가하였다.
• 이렇게 라우팅 테이블을 업데 이 트 한 후, 다음 세 가지 조건을 검사한다. 첫째, 자신의 포워딩 테이블에 있는 멀티캐스트 그룹 ID(MG ID) 중 ADVT에서 표시한 MG ID 와 일치하는 것이 있는지, 둘째, 그 멀티캐스트 그룹에 대해 자신의 상위 FG 노드가 지원하는 송신원과 ADVT에서 요구하는 송신원(SrcAddr)이 같은지, 셋째, 그 멀티캐스트 송신원까지의 홉 수가 ADVT 패킷에 표시된 SrcHcount보다 작은지 검사한다. 세 번째 조건은 과거 상위 FG 노드보다 해당 멀티캐스트 그룹의 송신원으로부터 더 가까운 FG 노드만을 새 경로로 갱신하기 위함이다.
• 전송 패킷의 페이로드 크기는 512bytes, 각 호스트의 전파 전송 범위는 250미터, 채널 용량은 2Mbits/sec이다. 총 시뮬레이션 시간은 900초며, 초기치를 바꿔가며 여러 번 실행시켜 평균치를 뽐아내도록 하였다. 호스트의 움직임 모델은 Random waypoint⑼를, 호스트 이동 속도는 5 ~ &)km/hr까지 실험하였다.
• 라우팅 테이블은 ODMRP 구조에 송신원으로부터의 흡 카운트 수를 기록하는 필드를 추가하였다. 포워딩 테이블은 상위 FG 노드의 IP 주소와 이 노드가 담당하는 송신원의 IP 주소를 리스트로 기록하는 필도를 추가하였다.
• 한편, PATCH 패킷을 받은 ADVTSrcAddr는 바로 새 경로를 결정하지 않고, 일정 시간 동안 전송받는 PATCH 패킷들을 PATCH 캐쉬에 모아두고, 이들 중 SrcHcount가 가장 작은 엔트리의 정보를 선택하여, 멀티캐스트 그룹의 송신원과 가장 가까운 경로를 선택하도록 한다.
• BEACON 인터벌을 JOIN INTERVAL과 동일하게 3초로 하여, JOIN INTERVAL이 3초인 경우 [그림 1]에서 보둣이, 두 스킴의 데이터 전달율이 비슷해짐을 알 수 있다. 한편, 프로토콜 오버헤드를 비교하기 위해, 데이터 전송률이 우수함을 보이는 JOIN QUERY 주기를 ODMRP는 3초, PatchODMRP 는 240초로 각각 선택하여 비교해 보았다.
• PATCH 패킷을 받은 호스트는 자신의 IP주소와 패킷의 NexthopAddr가 일치하면, 해당 멀티캐스트의 임시 FG 노드로 선출된다. 호스트는 먼저 자신의 라우팅 테이블의 목적지, 다음 홉, 홉 카운트 필드에 각각 PATCH 패킷의 SrcAddr, PrehopAddr, SrcHcount+1 에 해당하는 값을 기록하고, 포워딩 테이블의 멀티캐스트 그룹 ID 필드와 상위 FG 노드의 IP주소 리스트 필드에 각각 패킷의 MG ID, PrehopAddr을 기록한다. 그리고 라우팅 테이블에서 ADVTSrcAddr로 가기 위한 다음 홉 주소롤 찾아, PATCH의 NexthopAddr를 그 값으로 변경하고, SrcHcount는 1 중가시켜 ADVTSrcAddr 를 향해 PATCH 패킷을 전송한다.

대상 데이터

• 송신원의 수가 적은 경우, ODMRP와 PatchODMRP의 성능 비교를 위해 Global Mobile Simulation (GloMoSim) 라이브러리를 사용하였다. 우선, 1000m xlOOOm 지역에 호스트 50개를 무작위로 배치하고 이 호스트들 중에서 멀티캐스트 멤버를 무작위로 선정한다. 멤버쉽은 시작부터 끝날 때까지 유지하며, 멀티캐스트 그룹 멤버 수는 최소 5에서 최대 10개까지 무작위로 결정되고, 결정된 멤버들 중 하나는 송신원이다.
• 총 시뮬레이션 시간은 900초며, 초기치를 바꿔가며 여러 번 실행시켜 평균치를 뽐아내도록 하였다. 호스트의 움직임 모델은 Random waypoint⑼를, 호스트 이동 속도는 5 ~ &)km/hr까지 실험하였다. 한편, Radio propagation 모델로는 Free space 전송을, MAC 프로토콜로는 IEEE 802.

이론/모형

• 송신원의 수가 적은 경우, ODMRP와 PatchODMRP의 성능 비교를 위해 Global Mobile Simulation (GloMoSim) 라이브러리를 사용하였다. 우선, 1000m xlOOOm 지역에 호스트 50개를 무작위로 배치하고 이 호스트들 중에서 멀티캐스트 멤버를 무작위로 선정한다.
• 호스트의 움직임 모델은 Random waypoint⑼를, 호스트 이동 속도는 5 ~ &)km/hr까지 실험하였다. 한편, Radio propagation 모델로는 Free space 전송을, MAC 프로토콜로는 IEEE 802.11을, Radio type은 radio-capture로, 네트워크 계층에서는 IP 프로토콜을 사용하였다. 응용 계층에서는 일정한 비트율로 데이터를 전송하는 CBR로 1초 당 데이터 패킷을 하나씩 전했다.

성능/효과

• [그림 1]윤 모든 JOIN INTERVAL에 대해, 데이터가 얼마나 성공적으로 전달되었는지 보여준다, [二1림 H(a)ODMRP의 경우, 호스트의 이동성이 커질수록 평균 데이터 패킷 전달율이 감소함을 볼 수 있다. 또한, 호스트의 이동성이 같은 경우, JOIN INTERVAL이 증가할수록 데이터 전달율이 감소함을 볼 수 있다.
• 또한, 호스트의 이동성이 같은 경우, JOIN INTERVAL이 증가할수록 데이터 전달율이 감소함을 볼 수 있다. 반면, [그림 1] (b) PatchODMRP의 경우, JOIN INTERVAL이 120초, 240초 경우 전달율이 높오며 호스트의 이동 정도에 상관없이 일정하다. JOIN INTERVAL이 3초, 60초 경우 JOIN QUERY 플러딩에 경로 재설정 작업을 위한 ADVT, PATCH 패킷이 추가되어 데이터 패킷의 손실이 증가한다.
• 11의 BEACON 신호를 활용하여 경로 손실을 감지하고 메쉬가 끊어졌을 염려가 있는 상황이면 국부적으로 메쉬 연결을 시도한다, 시뮬레이션에서는 평균 데이터 패킷 전달율, 전달된 데이터 패킷당 제어 패킷 수, 총 오버헤드를 기준으로 ODMRP와 PatchODMRP의 성능을 비교하였다. 二 결과, 송신원 수가 적은 경우 이동성이 커질수록 PatchODMRP의 성능이 ODMRP의 성능보다 더욱 우수해지며, ODMRP에 비하여 적은 오버헤드로 높은 성능을 유지할 수 있음을 확인할 수 있었다.
• PatchODMRP는 기존 ODMRP에 손실된 경로의 국부적인 재설정 메카니즘을 추가한 것으로, 메쉬가 성글고 이 농성이 높은 경우에도, 플러딩을 요구하는 JOIN Q나ERY의 발생 빈도를 높이지 않고도 빠르게 경로 손실을 임시로 복구하는 것이 가능하도록 해준다. 따라서, PatchODMRP는 송신원의 수가 적고 이 농성이 높은 환경에서 ODMRP에 비해 JOIN QUERY 주기와 이동성 정도에 덜 민감하벼 비교적 낮은 오버헤드로 높은 데이터 전달율을 유지할 수 있다. 시뮬레이션을 통하여 기존 ODMRP와 비団한 결과 송신원의 수가 적고 노드의 이동성이 높은 경우, PatchODMRP에 의하여 데이터의 전달율이 높아지고, 프로토콜의 오버헤드가 낮아짐을 볼 수 있었다.
• 따라서, PatchODMRP는 송신원의 수가 적고 이 농성이 높은 환경에서 ODMRP에 비해 JOIN QUERY 주기와 이동성 정도에 덜 민감하벼 비교적 낮은 오버헤드로 높은 데이터 전달율을 유지할 수 있다. 시뮬레이션을 통하여 기존 ODMRP와 비団한 결과 송신원의 수가 적고 노드의 이동성이 높은 경우, PatchODMRP에 의하여 데이터의 전달율이 높아지고, 프로토콜의 오버헤드가 낮아짐을 볼 수 있었다.

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