하이브리드 무선 네트워크를 위한 존 마스터 기반의 라우팅 프로토콜

임세영(Seyoung Lim),김훈(Hun Kim),유명식(Myungsik Yoo) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.34 No.4

유비쿼터스 환경의 구현을 위한 핵심 기술 중 고정된 인프라의 지원 없이 무선 단말기들끼리 연결되는 애드 혹 네트워크 기술이 큰 관심을 받고 있다. 이러한 애드 혹 무선 네트워크에서는 무선링크의 높은 비트 오류 확률과 시변 하는 네트워크 토폴로지로 인하여 수신자와 송신자 간의 원활한 정보 교환을 위해 데이타 전송 경로를 효과적으로 제어할 수 있는 라우팅 프로토콜이 매우 중요한 역할을 수행한다. 하지만 기존의 애드 혹 네트워크를 위한 라우팅 프로토콜은 높은 오버헤드와 네트워크의 안정성 및 확장성 측면에서 많은 문제점을 안고 있다. 따라서 보다 효과적으로 전송 경로를 제어하고, 애드 혹 무선네트워크 환경의 안정성을 향상시키기 위한 해결 방법으로 본 논문에서는 하이브리드 무선 네트워크를 위한 존 마스터 기반의 라우팅 프로토콜을 제안하였다. 본 논문에서 제안하는 라우팅 프로토콜의 성능 분석을 위해 모의실험을 수행하였으며, 그 결과 제안 라우팅 프로토콜이 다양한 무선 환경에서 기존의 라우팅 프로토콜보다 우수한 성능을 보임을 확인하였다. Since being constructed without any infrastructure-based network, ad hoc network has been received much attention as a key technology for ubiquitous networks. Due to high bit error rate and dynamically changing network topology in ad hoc network, the routing protocol that provides stable multi-hop communication path is the one of the key issues to address. The previously proposed ad hoc routing protocols have their limitations on network overhead, stability, and scalability. In this paper, we consider hybrid wireless network, which can overcome shortcomings of ad hoc network, and propose a novel routing protocol called zone master-based routing protocol. We verify with computer simulations that the proposed routing protocol outperforms other existing routing protocols in the various wireless environments.

하이브리드 WMN을 위한 가상 도메인 기반의 반응형 라우팅 프로토콜

김호철(Ho-Cheal Kim) 한국컴퓨터정보학회 2014 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.19 No.7

본 논문은 하이브리드 WMN의 계층구조 메시를 고려한 무선 다중 홉 라우팅프로토콜에 대하여 제안한다. 다양한 무선 응용서비스의 가능성을 가진 WMN은 오랜 연구에도 불구하고 실제 사용을 위해서는 아직 해결되어야 할 과제들이 많이 남아있다. 특히 라우팅 프로토콜 부문은 MANET을 위해 설계된 프로토콜을 적용하면 하이브리드 WMN에서는 라우팅 효율이 떨어지는 문제를 우선적으로 해결하여야 한다. 라우팅 성능향상을 위해서는 우수한 경로구성 프로토콜과 경로 메트릭이 필요하다. 하지만 최근의 연구는 교차 계층 설계에 의한 경로 메트릭에 집중되어 있다. 따라서 본 논문은 하이브리드 WMN에서의 라우팅 성능향상을 위해 필요하지만 연구가 부족한 경로구성 프로토콜을 제안하는 것이 목적이다. 본 논문에서 제안한 라우팅 프로토콜은 하이브리드 WMN을 가상의 도메인으로 노드들을 그룹화하고 전송경로 구성을 도메인 기반으로 수행하도록 설계된 reactive 방식이다. 제안한 프로토콜의 성능분석을 위한 시뮬레이션 결과 경로결정 평균 지연시간이 대표적인 reactive 방식인 AODV에 비해 43% 단축되었다. This paper propose a new wireless multi-hop routing protocol that takes the hierarchical mesh of the hybrid WMN into account. WMN that is possible to provide various applications of wireless networks still has many open issues that should be solved despite the studies carried out over a decade. Especially, in routing protocol area, a problem degrading the routing efficiency by applying one of the routing protocols, which are designed for the MANET, to the hybrid WMN be solved above all. For the improvement of the routing performance, both good routing protocol and metric are essential. However, the recent studies are only concentrated in routing metric by use of the cross-layer design. Therefore, this paper is dedicated to the routing protocol that is essential for the performance of the routing but needed more studies. The proposed protocol in this paper is reactive, and designed to reorganize the hybrid WMN with several pseudo domains, and carry out domain-based route decision. By the simulation result for the performance analysis of the proposed protocol, the average delay for the route decision was decreased by 43% compared to AODV that is the typical reactive protocol.

무선 센서 네트워크에서 전력 생산 환경을 위한 에너지 인식 라우팅 프로토콜

강경현(Kyunghyun Kang),정광수(Kwangsue Chung) 한국정보과학회 2011 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.38 No.3

무선 센서 노드의 에너지 제약을 해결하기 위해 에너지 하베스팅 기반 무선 센서 네트워크 연구가 활발히 진행되고 있다. 에너지 하베스팅 기반 무선 센서 네트워크는 태양열, 풍력 에너지 등의 환경의 에너지를 센서 노드의 전원으로 활용하여 노드의 생존시간을 향상시킨다. 이러한 하베스팅 환경에서 기존의 에너지 어웨어 라우팅 프로토콜을 사용할 경우, 하베스팅 장치로부터 축적되는 에너지가 경로 설정시 반영되지 않아 최적의 결과를 얻기 어렵다는 문제점이 있다. 본 논문에서는 무선 센서 네트워크에서 하베스팅 환경을 고려한 에너지 어웨어 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안하는 프로토콜은 각 노드의 에너지 레벨과 변화량을 고려한 경로 설정 알고리즘을 사용함으로써 하베스팅 환경에서 기존의 에너지 어웨어 라우팅 프로토콜보다 더 향상된 네트워크 생존시간을 보장한다. 또한 제안하는 프로토콜은 기존 에너지 어웨어 라우팅 프로토콜에서 발생할 수 있는 데이터 집중 현상을 해결하여 데이터 처리율을 높인다. 실험을 통해 제안하는 프로토콜이 기존의 프로토콜보다 네트워크 생존시간과 데이터 처리율을 향상시킴을 확인하였다. Various researches on energy harvesting techniques for wireless sensor networks have been performed to overcome the power limitation of sensor nodes. In wireless sensor networks with harvesting techniques, sensor nodes exploit environmental energy, such as solar or wind energy, as the power sources of the nodes. Existing energy aware routing protocols may not be suitable for energy harvesting based wireless sensor networks because they do not consider the accumulated energy from harvesting devices. In this paper, an energy aware routing protocol for a harvesting environment in wireless sensor networks is proposed. The proposed protocol takes energy levels and energy variations of nodes as a metric of route selection to extend network lifetime in harvesting environment. Also, the proposed protocol increases data throughput by solving data convergence problem occurred in existing routing protocols. Experimental results show that the proposed protocol improves network lifetime and data throughput compared with existing energy aware routing protocols.

무선 센서네트워크에서 대표경로를 이용한 클러스터기반 라우팅 프로토콜의 설계 및 구현

장유진(You-Jin Jang),김아름(Ah-Reum Kim),장재우(Jae-Woo Chang) 한국콘텐츠학회 2010 한국콘텐츠학회논문지 Vol.10 No.6

유비쿼터스 컴퓨팅 시대의 핵심 기반 기술로서 무선 센서 네트워크 통신 기술에 대한 연구가 점차 확산되고 있다. 특히 센서 노드는 에너지 자원이 한정되어 있기 때문에, 에너지 효율적인 라우팅 기법을 통해 통신 에너지를 감소시키는 것이 가장 중요하다. 기존의 클러스터 기반 라우팅 프로토콜은 헤더를 임의로 선정함으로써 효율적으로 클러스터 헤더를 선정하지 못하는 문제점을 지닌다. 또한 기존의 클러스터 기반라우팅 프로토콜은 대규모 크기의 네트워크를 지원하지 못하기 때문에 다양한 응용에서 활용될 수 없다. 따라서, 본 논문에서는 기존 클러스터 기반라우팅 기법의 문제점을 해결하기 위하여, 대표경로를 이용한 새로운 클러스터 기반 라우팅 프로토콜을 제안한다. 제안하는 기법은 홉 수 기반의 대표경로를 생성함으로써 분산된 클러스터 헤더를 지닌 효율적인 클러스터를 구성한다. 또한, 클러스터 멤버 노드와 클러스터 헤더간의 데이터 통신 및 클러스터 헤더간의 통신을 위하여 멀티 홉 통신을 지원한다. 마지막으로 LEACH와 Mutihop-LEACH와의 성능 비교를 통해 제안하는 기법이 신뢰성 및 확장성 측면에서 성능이 우수함을 제시한다. A wireless sensor network communication technique has been broadly studied with continuous advances in ubiquitous computing environment. Especially, because the resource of the sensor node is limited, it is important to reduce the communication energy by using an energy-efficient routing protocol. The existing cluster-based routing protocols have a problem that they cannot select a cluster head efficiently by randomly choosing a head. In addition, because the existing cluster-based routing protocols do not support the large scale of network, they cannot be used for various applications. To solve the above problems, we, in this paper, propose a new cluster-based routing protocol using representative paths. The proposed protocol constructs an efficient cluster with distributed cluster heads by creating representative paths based on hop count. In addition, a new routing protocol supports multi-hop routing for data communication between a cluster member node and a cluster head as well as between cluster heads. Finally, we show that our protocol outperforms LEACH and Multihop-LEACH in terms of reliability and scalability.

6LoWPAN에서 회복력 있는 라우팅 프로토콜 기법

우연경(Yeon Kyung Woo),박종태(Jong Tae Park) 대한전자공학회 2013 전자공학회논문지 Vol.50 No.11

IoT (Internet of Things) 환경에서 IPv6 패킷 통신을 지원하기 위한 표준 기술로 IETF 6LoWPAN (IPv6 over Low power WAPN) 표준 기술이 많은 연구가 진행되고 있다. 6LoWPAN에서 패킷 전송을 위한 프로토콜로 주로 AODV (Ad-hoc Distance Vector) 라우팅 프로토콜 기술을 확장한 다양한 연구가 진행되고 있다. 특히, 제한된 자원을 가진 노드들로 구성된 6LoWPAN에서 네트워크 오류가 발생했을 때 신뢰성 있는 데이터 전송과 빠른 경로 설정 방법이 필요하다. 이를 위해, 본 논문에서는 IETF LOAD(6LoWPAN Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing) 을 확장한 최적 복구 경로 알고리즘인 회복력 있는 라우팅 프로토콜기법 (Resilient Routing Protocol) 을 제안한다. 좀 더 구체적으로, 최적 복구 경로 설정 알고리즘, 상세 프로토콜 신호 흐름도 및 패킷 전송의 신뢰성 검증을 위한 수학적인 모델을 제시하였다. 제안된 프로토콜 기법의 성능을 분석하기 위해 NS-3 (Network Simulation Tool) 를 통해 성능 분석하였고 성능 분석 결과 기존의 LOAD 라우팅에 비해 종단간 지연시간, 패킷 처리율, 패킷 전송율 및 제어 패킷 오버헤드 등의 성능 면에서 우수함을 증명하였다. IETF 6LoWPAN standard technique has been studied in IoT environment to support the IPv6 packet communication. 6LoWPAN protocol for transmission of packets mainly in the AODV routing protocol and a variety of extended techniques have been investigated. In particular, consisting of nodes with limited resources in a network error occurs when the 6LoWPAN reliable data transfer and fast routing method is needed. To this end, in this paper, we propose resilient routing protocol and extension of IETF LOAD algorithm, for optimal recovery path, More specifically, the optimal recovery path setup algorithm, signal flow, and detailed protocols for the verification of the reliability of packet transmission mathematical model is presented. The proposed protocol techniques to analyze the performance of the NS-3 performance through the simulation results that is end-to-end delay, throughput, packet delivery fraction and control packet overhead demonstrated excellence in comparison with existing LOAD.

선형적 데이터 전달의 안정성과 부하량을 고려한 무선 센서 네트워크 라우팅 프로토콜

황민(Min Hwang),천승환(Seung-Hwan Cheon),유진호(Jin-Ho You),Nguyen Trung Kien,이귀상(Guee-Sang Lee) 한국콘텐츠학회 2007 한국콘텐츠학회논문지 Vol.7 No.11

센서 네트워크는 센서 디바이스를 이용한 정보수집과 전달을 위해 필요하며, 이를 위해 여러 가지 라우팅 프로토콜이 제안되었다. 기존의 프로토콜 중 수정된 PEGASIS 라우팅 기법은 데이터 전달이 방향성을 갖는 분야에 적용하면 효과적이다. 그러나 반복되는 중계와 제어를 수행하는 센서 장치들은 자체 고장률이 높은 반면, 이 프로토콜은 장애 극복과 데이터 전달의 안정성에 대한 고려가 되어 있지 않다. 본 논문에서는 데이터 이동이 선형적인 방향성을 갖는 지그비(Zigbee) 기반의 센서 네트워크 구조상에서 안정성 있는 데이터 전달이 가능한 이중 중계 라우팅(double relay routing) 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 데이터 이동의 방향성을 기반으로, 에너지 소모를 최소화하면서 데이터 전달의 안정성이 확보된다는 측면에서 매우 효과적이다. 그리고 제안된 라우팅 기법을 이용한 가로등 제어시스템에 적용하여 분석을 수행하였다. Sensor networks are needed for special purposes such as collecting or transmitting information by using sensor devices, for which various routing protocols have been proposed. Among existing protocols, the modified PEGASIS routing technique is known to be effective when applied to cases with directional transmissions of data. However it does not consider recovery from errors or guaranteeing stability in data transmission, while sensor devices performing repetitive relays and controls are prone to errors. In this paper, a double relay routing protocol for Zigbee based sensor networks where data are transfered reliably with a linear direction. The proposed protocol is effective in the sense that it secures the relaible transmission of data with minimal energy consumption based on a directional data transfer. A streetlight control system has been presented as an application of the proposed protocol.

이동 Ad Hoc 망에 대해 동적 소스 라우팅을 이용하는 단방향 라우팅 프로토콜

곽승욱,이광배,김현욱,Gwak, Seung-Uk,Lee, Gwang-Bae,Kim, Hyeon-Uk 한국정보처리학회 2001 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.8 No.4

실제적인 이동 Ad Hoc 망에서는 단말의 비대칭성이나 무선환경 특성으로 인해 단방향 링크가 존재할 수 있다. 그러나 현재 Zone 라우팅 프로토콜이외의 기존의 이동 Ad Hoc 라우팅 프로토콜은 양방향 링크들만을 지원하도록 구현되어 있다. 따라서 본 논문에서는 가장 대표적인 라우팅 프로토콜인 DSR(Dynamic Source Routing) 프로토콜이 단방향 링크를 포함하는 이동 Ad Hoc 망에서 구동될 수 있도록 동적 소스 라우팅을 이용한 새로운 단방향 라우팅 프로토콜을 제안한다. 단방향 링크 상에서 효율적으로 구동하기 위해서 제안한 단방향 라우팅 프로토콜은 새로운 경로발견 및 경로유지 방법을 사용하였다. 성능평가를 위해서 미국 버클리 대학의 NS-2 시뮬레이터 프로그램에 제안한 내용을 코드로 삽입시켰으며, 성능평가 파라미터를 얻기 위해 카네기멜론 대학에서 제공한 이동 패턴파일과 연결 패턴파일을 조합하여 사용하였다. 성능평가 항목으로 데이터수신율 및 평균경로 설정시간을 고려하였으며, 제안된 3가지 경로설정 방식들에 대해 비교·평가하였다.

모바일 애드혹 네트워크에서의 AODV 기반 치대 비중첩 다중경로 라우팅 프로토콜

김중태,모상만,정일용,Kim Jungtae,Moh Sangman,Chung Ilyong 한국정보처리학회 2005 정보처리학회논문지 C : 정보통신,정보보안 Vol.12 No.3

모바일 애드혹 네트워크(MANET)는 어떤 고정 기반구조나 중앙 집중형 관리 구조를 갖지 않는 모바일 노드의 집합으로 구성된다. AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector routing)는 MANET용 온디맨드(on-demand) 라우팅 프로토콜로서, IETF (Internet Engineering Task Force)의 MANET 워킹 그룹에 제출된 기고문(Internet Draft)이다. 본 논문에서는 최대의 노드 비중첩 및 링크 비중첩을 제공하고, AODV 프로토콜은 물론 기존의 AODV 기반 다중경로 프로토콜보다 성능이 우수한 새로운 최대 비중첩 다중경로 AODV (MDAODV) 프로토콜을 제안한다. 본 연구의 핵심 아이디어는 경로 요청(RREQ:Route REQuest) 메시지에 소스 라우팅(source routing) 주소 정보를 추가시켜 확장하는 것과 수신 노드가 일정 시간 동안 도착한 다수의 RREQ를 조사하여 2개의 경로를 선택하는 것이다. 제안한 MDAODV 프로토콜은 기존 다중경로 라우팅 프로토콜에 비해 높은 신뢰성과 우수한 견고성을 갖는 경로를 제공할 뿐만 아니라, 수신 노드에서 경로를 결정하므로 중간 노드에서의 오버헤드를 감소시킨다. 성능평가 결과에 의하면, 제안한 MDAODV 프로토콜은 기존의 AODV 기반 다중경로 프로토콜보다 패킷 전달율과 평균 지연시간의 측면에서 성능이 우수한 반면 라우팅 오버헤드는 오히려 감소하는 경향을 나타낸다. A mobile ad hoc network (MANET) is a collection of mobile nodes without any fixed infrastructure or my form of centralized administration such as access points and base stations. The ad hoc on-demand distance vector routing (AODV) protocol is an on-demand routing protocol for MANETs, which is one of the Internet-Drafts submitted to the Internet engineering task force (IETF) MANET working group. This paper proposes a new multipath routing protocol called maximally disjoint multipath AODV (MDAODV), which exploits maximally node- and link-disjoint paths and outperforms the conventional multipath protocol based on AODV as well as the basic AODV protocol. The key idea is to extend only route request (RREQ) message by adding source routing information and to make the destination node select two paths from multiple RREQs received for a predetermined time period. Compared to the conventional multipath routing protocol, the proposed MDAODV provides more reliable and robust routing paths and higher performance. It also makes the destination node determine the maximally node- and link-disjoint paths, reducing the overhead incurred at intermediate nodes. Our extensive simulation study shows that the proposed MDAODV outperforms the conventional multipath routing protocol based on AODV in terms of packet delivery ratio and average end-to-end delay, and reduces routing overhead.

6LoWPAN에서 딕스트라 알고리즘을 이용한 에너지 효율적인 라우팅 프로토콜

진소,김중규 대구대학교 정보통신연구소 2010 情報通信硏究 Vol.7 No.1

최근에 IEEE 802.15.4 프로토콜은 데이터 전송 속도가 낮은 무선 통신을 위한 표준 프로토콜로 채택되었다. 서비스의 이용 확산과 센서 네트워크의 관리를 용이하기 위해 IETF 6LoWPAN(IPv6 over Low power WPAN) WG에서는 IEEE 802.15.4 MAC/PHY 상위 계층에 IPv6를 기존 인터넷에서 사용가능 한 무선통신 프로토콜에 대한 표준화 작업을 진행하고 있다. 센서 네트워크에서 노드간의 통신을 위한 라우팅 프로토콜은 AODV, LOAD, DYMO-low 등을 사용하고 있는데, 이러한 라우팅 프로토콜들은 에너지를 고려하지 않기 때문에 센서 네트워크에 그대로 적용하면 에너지 효율적 측면에서 문제점이 발생한다. 따라서 본 연구에서는 에너지 효율적인 라우팅 프로토콜로 DAODV을 제안하고자 한다. 이 방법에서는 노드 에너지 잔량 값을 이용하여 그 라우팅 경로비용이 결정되면 딕스트라 알고리즘을 적용하여 각 노드의 에너지에 대한 최단경로를 선택한다. The IEEE 802.15.4 protocol in the wireless communications technology, which is defined low-data-rate in a wireless personal area network. In order to expand the services and facilitate the management of sensor networks, IETF 6LoWPAN(IPv6 over Low power WPAN) WG by integrating IPv6 with Low-Rate Wireless Personal Area Newtork, which in the IEEE 802.15.4 MAC/PHY upper layer of IPv6, in order to used in the benchmark Internet, is being a standardized wireless communication protocol. For the communication between nodes in sensor network there are AODV, LOAD, DYMO-low routing protocols. However, these routing protocols do not consider the energy, the same problem occurs in terms of energy efficient. For these reasons, energy efficient routing protocol in this research to have suggested DAODV. Using nodes remanent energy, and if the cost of the routing path is determined, each node on the energy of the shortest path by applying the Dijkstra algorithm should calculate and communications.

센서 네트워크에서 에너지 보유량을 고려한 라우팅 프로토콜

최해원(Hae-Won Choi),유기영(Kee-Young Yoo) 한국산업정보학회 2008 한국산업정보학회논문지 Vol.13 No.2

본 논문에서는 센서네트워크를 위한 라우팅 프로토콜인 EAR의 문제점을 제안하고 이를 효율적으로 해결하기 위한 에너지 효율적인 라우팅 프로토콜을 제안한다. 본 논문에서 제안한 라우팅 프로토콜은 노드들 간의 홉 수와 에너지 고갈유무, 그리고 에너지 보유량을 동시에 고려함으로서 EAR에 존재하는 잠재적인 네트워크 분할이나 센싱 홀과 같은 문제점을 효율적으로 해결할 수 있다. 본 논문에서 제안한 라우팅 프로토콜은 기존의 라우팅 프로토콜의 문제점을 효율적으로 해결하면서 장점을 그대로 유지할 수 있는 특징을 갖는다. This paper reports the problem in the previous routing protocol, EAR, and proposes an energy aware routing protocol to solve the problem in it. Proposed routing protocol considers the number of hops, the possibility of node exhaustion, and the node energy amount at the same time from the source to the sink. Thereby, it could efficiently solve the potential network separation problem and the sensing hole problem in EAR. Proposed routing protocol could remove the problems in the previous routing protocols but it still gets the advantages in them.