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문제 정의
- 이 논문은 상용 802.11 무선랜 모듈을 장착한 Raspberry Pi로 구현된 노드를 여러 개 연결하여 소규모 MANETs을 구축하고, 구축된 망을 이용하여 야외에서 비디오 전송을 실험한 결과를 설명한다.
제안 방법
- 264이고, 비디오 스트림은 rtsp(real-time streaming protocol)을 사용하여 전송하였다. 1 번 노드에 카메라 모듈을 설치하고 4 번 노드에서 영상을 확인하는 실험을 진행하였다. 데이터 전송 실험과 동일한 상황에서 실험하였을 때 1 번 바로 다음 노드인 2 번 노드에서 조차 확인이 불가능하였다.
- MANETs의 각 노드를 통과하는 비디오를 이동 중에도 수시로 확인할 수 있도록 모든 Raspberry Pi에 2.8‘’ TFT LCD를 연결하였다.
- 데이터 전송 실험과 동일한 상황에서 실험하였을 때 1 번 바로 다음 노드인 2 번 노드에서 조차 확인이 불가능하였다. 그래서 영상 확인을 위한 거리를 알아보기 2개의 노드로 실험하였다. 그 결과 영상 확인을 위한 거리는 최대 약 1m로 그 이상은 확인 불가능하였다 .
- 노드는 3개를 이용하였으며, 첫 번째 노드에 카메라 모듈을 설치하고 세 번째 노드에서 영상을 확인하는 실시간 비디오 스트리밍 실험을 진행하였다.
- 동적 라우팅을 위해서 수신 신호 세기(RSSI)를 기준으로 가장 가까운 노드를 선택하는 라우팅 알고리즘을 구현하여 사용하였다.
- 그림 4는 실외에서 두 번째 망을 직접 구현하는 사진이다. 두 번째 방법도 동일하게 4번 노드에서 1번 노드까지 데이터 전송을 하였다. 그 결과 데이터 전송의 평균 속도가 22.
- 실내에서 수행했던 실험을 실외에서 진행하여 동일한 성능을 얻을 수 있는지를 확인하였다. 모든 조건을 동일하게 한 후 실험한 결과 영상 확인을 위한 최대 거리는 약 3m 정도로 나타났다.
- 실시간 비디오 전송 실험을 하기 위해서 비디오 송신기 역할을 하는 노드에는 1080p30, 720p60, 640x480 p60/90 비디오를 지원하는 Raspberry Pi 카메라 모듈을 연결하였다.
- 이 논문에서는 Raspberry Pi를 이용하여 야외에서 애드혹 모드와 하부구조 모드를 이용한 MANET을 구성하고 각 망에서 실시간 비디오 스트리밍 실험을 한 결과를 제시하였다. 애드혹 모드 MANETs에서는 Babel 라우팅 알고리즘을 사용하였고 하부구조 모드 MANETs에서는 RSSI 기반의 간단한 라우팅 알고리즘을 구현하여 적용하였다. 실험 결과 두 망 모두 노드의 움직임에 따라 동적으로 망이 구성되는 것을 확인하였으나 애드혹 모드 MANETs의 처리율이 비디오 스트리밍에 적합하지 않을 정도로 낮은 것을 확인할 수있었다.
- 이 논문에서는 Raspberry Pi를 이용하여 야외에서 애드혹 모드와 하부구조 모드를 이용한 MANET을 구성하고 각 망에서 실시간 비디오 스트리밍 실험을 한 결과를 제시하였다. 애드혹 모드 MANETs에서는 Babel 라우팅 알고리즘을 사용하였고 하부구조 모드 MANETs에서는 RSSI 기반의 간단한 라우팅 알고리즘을 구현하여 적용하였다.
- 이 논문에서도 하부구조 모드 기반의 MANETs을 구성하여 비디오 스트리밍 실험을 진행하였다.
- 한 대의 Raspberry Pi에 두 개의 무선랜 모듈을 장착하여 하나의 무선랜 모듈은 AP(access point)의 기능을 수행하고, 나머지 하나의 모듈에서는 다른 AP에 접속하는 역할을 하는 스테이션 기능을 수행하도록 하였다.
대상 데이터
- 이 망의 데이터 전송 능력을 확인하기 위해 먼저 실내 실험을 수행하였다. 실험은 본교 3층 복도 진행하였다. 노드는 3개를 이용하였으며, 첫 번째 노드에 카메라 모듈을 설치하고 세 번째 노드에서 영상을 확인하는 실시간 비디오 스트리밍 실험을 진행하였다.
- 이 논문에서 사용한 모델은 802.11 RTL8188CUS 칩셋을 사용 하고 있는 iptime N100mini이다.
이론/모형
- 비디오 스트리밍 실험을 하기 위해서 그림 1의 망 구성 방법을 이용하였다.
- 하지만 Babel은 여러 라우팅 프로토콜을 같이 사용하였기 때문에 노드의 이동이 있을 때 라우팅 방법이 달라진다. 이를 확인하기 위해 그림 3과 같은 망 구성 방법을 사용하였다.
성능/효과
- 3개 노드로 실험했을 때 최대 20m까지 영상을 확인할 수 있었다.
- 두 번째 방법도 동일하게 4번 노드에서 1번 노드까지 데이터 전송을 하였다. 그 결과 데이터 전송의 평균 속도가 22.089Kbps로 증가하였다. 또한 라우팅 테이블도 변화하였다.
- 이 망에서 4번 노드에서 1번 노드까지 TCP를 이용하여 데이터를 전송하였다. 그 결과 데이터 전송의 평균 속도가 5.13Kbps로 낮게 나타났다.
- 그래서 영상 확인을 위한 거리를 알아보기 2개의 노드로 실험하였다. 그 결과 영상 확인을 위한 거리는 최대 약 1m로 그 이상은 확인 불가능하였다 .
- 그 결과 하나의 노드에서 영상 확인을 위한 최대 거리는 10m로 나타났다. 3개 노드로 실험했을 때 최대 20m까지 영상을 확인할 수 있었다.
- 모든 조건을 동일하게 한 후 실험한 결과 영상 확인을 위한 최대 거리는 약 3m 정도로 나타났다. 노드를 5개로 하여 최대 12m 까지 영상을 확인할 수 있었다. 그림 7은 실외 실험에서 iperf를 이용하여 2~5번 노드에서 1번 노드까지 1초당 21Kbyte, 100Kbyte, 500Kbyte, 1Mbyte 데이터를 전송하여 처리율을 측정한 결과이다.
- 실내에서 수행했던 실험을 실외에서 진행하여 동일한 성능을 얻을 수 있는지를 확인하였다. 모든 조건을 동일하게 한 후 실험한 결과 영상 확인을 위한 최대 거리는 약 3m 정도로 나타났다. 노드를 5개로 하여 최대 12m 까지 영상을 확인할 수 있었다.
- 애드혹 모드 MANETs에서는 Babel 라우팅 알고리즘을 사용하였고 하부구조 모드 MANETs에서는 RSSI 기반의 간단한 라우팅 알고리즘을 구현하여 적용하였다. 실험 결과 두 망 모두 노드의 움직임에 따라 동적으로 망이 구성되는 것을 확인하였으나 애드혹 모드 MANETs의 처리율이 비디오 스트리밍에 적합하지 않을 정도로 낮은 것을 확인할 수있었다. 반면에 하부구조 모드 MANETs에서는 5개의 노드를 이용하여 최대 40m까지 비디오 데이터가 전송 되는 것을 확인할 수 있었다 .
- 위 실험 결과에서 보았듯이 애드혹 네트워크의 전송 속도는 비디오 스트리밍에 적합하지 않다는 것을 알게 되었다.
- 반면에 하부구조 모드 MANETs에서는 5개의 노드를 이용하여 최대 40m까지 비디오 데이터가 전송 되는 것을 확인할 수 있었다 . 이 실험을 통해서 Raspberry Pi와 같은 소형 컴퓨터를 이용하여 MANETs을 저렴하고 손쉽게 구현할 수 있는 것을 확인하였다. 향후에 RSSI 기반 라우팅 알고리즘을 보완하여 노드의 수가 많은 망에서도 효율적으로 동작할 수 있도록 연구를 계속할 계획이다.
- 표 2에서 알 수 있듯이 첫 번째 망 구성 방법과 두 번째 망 구성 방법에서 Babel은 기존의 AODV의 라우팅 구성과 다르게 이동하는 노드에 따라 라우팅의 경로를 변경하는 것을 확인하였다.
후속연구
- 이 실험을 통해서 Raspberry Pi와 같은 소형 컴퓨터를 이용하여 MANETs을 저렴하고 손쉽게 구현할 수 있는 것을 확인하였다. 향후에 RSSI 기반 라우팅 알고리즘을 보완하여 노드의 수가 많은 망에서도 효율적으로 동작할 수 있도록 연구를 계속할 계획이다.
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