유비쿼터스 시대를 맞이하여 무선 네트워크 환경이 급속도로 발전하고 있다. 이에 본 논문에서는 현재 널리 사용되고 유선 기반의 무선네트워크가 아닌 무선으로만 네트워크를 형성할 수 있는 무선 메쉬 네트워크에 초점을 맞출 다양한 라우팅 프로토콜에 대하여 알아본다. 현재의 무선 메쉬 라우팅 프로토콜에 대한 연구는 주로 기존의 무선 네트워크의 라우팅 프로토콜을 적용하는 수준에 머물러 있다. 하지만 무선 메쉬 네트워크는 기존의 무선 네트워크와는 다른 특성이 있다. 이에 무선 메쉬 네트워크의 특성을 파악하여 새로운 라우팅 프로토콜을 개발 하고자 한다.
이동 Ad Hoc 네트워크는 사전에 계획되지 않은, 필요에 의해서 발생하는 단일 혹은 멀티 홉 무선 네트워크이다. 기간망 구조를 활용 하지 않는 이동 Ad Hoc 네트워크에서는 네트워크를 구성하는 이동 단말들에게 라우팅 기능이 전가되며. 이동 단말의 움직임에 따라 동적으로 네트워크 토폴로지가 변경되는 특성을 갖게 된다. 이러한 특성은 유선 네트워크 라우팅 프로토콜을 이동 Ad Hoc 네트워크에 직접 적용하는데 큰 장애요소가 된다. 현재 제안되고 있는 이동 Ad Hoc 네트워크의 라우팅 프로토콜들은 기본적으로 이동 Ad Hoc 네트워크의 특성을 고려하여 설계되었으며. 각기 효율적인 라우팅 알고리즘을 제안하여 이동 Ad Hoc 네트워크상에서 발생할 수 있는 제어 패킷 부담, 전력 소모 부담 등을 최소화 하기 위한 연구를 하고 있다. 본 논문에서는 Ad hoc 네트워크의 특징 및 응용과 현재 까지 제안되어 온 멀티캐스트 라우팅 프로토콜을 살펴보고. 특징을 분석하여 향후 연구 방향을 제시 하였다.
자원의 제한을 가지는 센서로 구성된 무선 센서 네트워크에 적용하기 위하여 in-networking 프로세싱과 에너지 효율성을 제공하는 다양한 방식의 라우팅 프로토콜들이 제안되고 있다. 반면, 무선 센서 네트워크를 대상으로 하는 다양한 공격 형태들 또한 등장하고 있다. 무선 센서 네트워크상에서의 라우팅 프로토콜은 기존의 라우팅 방식과 달리 in-networking 프로세싱을 제공하기 때문에 라우팅 프로토콜에 대한 안전성 평가는 매우 중요하다. 본 논문에서는 현재 무선 센서 네트워크상에서 제안된 라우팅 프로토콜과 공격에 대하여 살펴보고 각각의 공격에 대한 각 라우팅 프로토콜의 안전성을 평가한다. 이는 무선 센서 네트워크를 위한 새로운 라우팅 프로토콜 제안 시 보안 취약점을 효과적으로 해결할 수 있는 방향을 제시 할 수 있다.
최근 들어 디지털(digital) 비디오나 오디오 같은 멀티미디어 응용 프로그램이 수요와 공급이 폭발적으로 늘어남에 따라, 이를 지원할 수 있는 새로운 프로토콜 아티텍쳐(architecture)들이 개발되고 있다. QoS(Quality-of-Service) 라우팅은 이러한 응용 프로그램들이 요구하는 QoS 요구사항을 기반으로 하는 라우팅(routing) 기법이다. QoS 라우팅은 네트워크의 동적인 상태를 반영하여 플로우(flow)가 요구하는 QoS를 만족시킬 수 있는 라우트를 찾아줌으로써 라우팅 성능을 향상시켰지만, 네트워크의 동적인 상태 정보를 모든 라우터가 가지고 있어야 함은 물론 적절한 시기에 네트워크 정보를 갱신시켜야만 한다. 이와 같이 네트워크 정보의 적절한 갱신 시기를 결정하는 것은 갱신 유발 정책이라 한다. 기존에는 라우팅 성능을 높이기 위해 네트워크 변화에 민감한 갱신 유발 정책을 사용하였으나, 이로 인해 발생하는 갱신 메시지는 또 하나의 트래픽(traffic)을 발생시켜 프로토콜 오버헤드(protocol overhead)를 초래하였다. 또한, 최근에는 이러한 프로토콜 오버헤드를 줄이기 위한 갱신 주기 정책이 제시되었지만 라우팅 성능 저하를 감수해야 하는 한계점이 발견되었다. 본 논문에서는 기존에 제시된 갱신 유발 정책에 비하여 프로토콜 오버헤드를 좀더 줄임과 동시에 라우팅 성능을 개선시킨 새로운 갱신 유발 정책을 제시하였다. 그리고, 이에 관한 시뮬레이션을 구현하여 프로토콜 오버헤드와 라우팅 성능을 비교한 결과, 기존 정책보다 더 효율적임을 발견하였다.
무선 센서 네트워크에서 센서 노드는 배터리와 같은 제한적인 전원을 가지고 있기 때문에, 센서 노드의 수명을 연장하기 위하여 에너지 효율성을 고려한 다양한 라우팅 프로토콜이 연구되고 있다. 하지만 기존에 제안된 라우팅 프로토콜들은 특정 상황 및 응용에 특화되어 있기 때문에, 하드웨어에 내장시킨 단일 라우팅 프로토콜만으로는 동적으로 변화하는 네트워크 상에서 에너지 효율성을 보장할 수 없다는 문제점이 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 퍼지 추론 시스템을 기반으로, 다양한 후보 라우팅 프로토콜 중 현재 네트워크 상황에 적합한 라우팅 프로토콜을 선택하여, 이를 동적으로 센서 노드에 적재 혹은 교체하도록 하는 퍼지 기반의 적응형 라우팅 알고리즘을 제안한다. 또한 시뮬레이션을 수행하여 동적인 네트워크 상황 하에서 제안된 라우팅 알고리즘을 사용한 경우가 기존의 단일 라우팅 프로토콜만을 사용한 경우보다 에너지 효율적임을 검증한다.
현재 무선 센서 네트워크에서 에너지 효율성을 고려한 많은 라우팅 프로토콜이 연구되고 있다. 하지만 기존에 제안된 무선 센서 네트워크 라우팅 프로토콜은 특정 상황 및 응용에 특화되어 있기 때문에, 동적으로 변화하는 네트워크 상에서는 데이터 전달의 정확성 및 에너지 효율성이 떨어지는 문제점이 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 개선하기 위하여 퍼지 추론 시스템을 이용한 라우팅 프로토콜 선택 기법과 라우팅 프로토콜의 동적 배치 기법을 기반으로 한 퍼지 적응형 라우팅(FAR) 알고리즘을 제안한다.
본 논문에서는 기존의 QoS 라우팅 알고리즘이 가지고 있는 문제점인 네트워크 상태 정보 오버헤드를 극복하고 네트워크 상태의 정확성을 유지하기 위한 예측 기반 QoS 라우팅 기법인 SP(Shortest-Prediction) 라우팅 알고리즘 모델을 제안하고, 알고리즘의 성능 평가를 위하여 실제 네트워크와 유사한 MCI 네트워크 상에서 시뮬레이션 수행하였으며 라우팅 실패율과 라우팅 부정확율의 비교를 통하여 본 알고리즘의 우수성을 확인하였다.
이동 Ad Hoc 네트워크는 사전에 계획되지 않은, 필요에 의해서 발생하는 단일 혹은 멀티 홉 무선 네트워크이다. 기간망 구조를 활용하지 않는 이동 Ad Hoc 네트워크에서는 네트워크를 구성하는 이동 단말들에게 라우팅 기능이 전가되며, 이동 단말의 움직임에 따라 동적으로 네트워크 토폴로지가 변경되는 특성을 갖게 된다. 현재 제안되고 있는 이동 Ad Hoc 네트워크의 라우팅 프로토콜들은 기본적으로 이동 Ad Hoc 네트워크의 목성을 고려하여 설계되었으며, 각기 효율적인 라우팅 알고리즘을 제안하여 이동 Ad Hoc 네트워크상에서 발생할 수 있는 제어 패킷 부담, 전력 소모 부담 등을 최소화 하기 위한 연구를 하고 있다. 또한 Ad hoc 네트워크 사용자들이 쉽게 이동단말을 이용할 수 있도록 이동단말의 주소 설정을 IPv6의 주소 자동설정을 이용하는 무설정 기법이 제안되고 있다. 본 논문에서는 Ad hoc 네트워크의 특징 및 응용과 현재까지 제안되어 온 멀티캐스트 라우팅 프로토콜의 특징을 분석하고 IP 네트워크에 필수적인 자동화 기술의 개념은 개발현황을 소개한 후 향후 연구 방향을 제시하였다.
기반 망 없이 네트워크 구축이 이루어지는 Ad-hoc 네트워크 기술이 다양한 방면에서 활용되고 있다. 특히 ZigBee는 저 전력 통신을 위하여 설계 되었으며 구조가 간단하여 데이터양이 많지 않은 분야에서 샤용하기에 적합한 기술이다. 이러한 ZigBee 네트워크의 라우팅은 Ad-hoc 네트워크에서 널리 사용하는 AODV(Ad-hoc on Demand Distance Vector) 라우팅 프로토콜을 이용한다, AODV 라우팅 프로토콜은 데이터의 전송 요청이 있을 때에만 라우팅 경로를 탐색하는 Reactive 방식의 라우팅 프로토콜로, 노드의 이동이 빈번한 우선 Ad-hoc 네트워크에서 많이 사용된다. 하지만 한번 설정된 라우팅 경로는 Lifetime 필드의 값이 지정한 시간까지 변화하지 않기 때문에, 노드의 이동에 따른 새로운 척척의 경로가 발생해도 Lifetime에 의하여 계속 기존의 라우팅 경로를 이용하여 데이터가 전송되어 이동성이 많은 ZigBee 환경에서 최척의 성능을 나타낼 수 없다. 이에, 본 논문에서는 ZigBee 기반의 우선 네트워크에서 빈번한 이동을 고려한 AODV 라우팅 프로토콜의 개선 방법을 제안하고 그 성능을 시험 하였다.
Quality-of-Service(QoS) 라우팅은 네트워크 활용률 및 사용자의 서비스 수준을 향상시킬 수 있는 장점에도 불구하고 그 복잡성 및 비용으로 인해 실제 IP 네트워크 상에 널리 기용되지 못하고 잇다. 이를 해결하기 위한 많은 연구가 이루어졌으나 기존의 분산된 경로 계산에 의존하고 있기 때문에 라우팅 성능과 프로토콜 오버헤드 간의 균형문제(trade-offs)를 해결하는데 한계가 있다. 이에 본 논문에서는 기존의 분산 QoS 라우팅의 근본적인 문제들을 해결하기 위해 중앙 집중적인 서버 기반 QoS 라우팅 메카니즘을 새로이 제안하고, 라우트 서버의 효율적인 경로 계산 및 네트워크 상태 정보 유지를 위한 방안에 대해서도 논의한다. 시뮬레이션을 통한 성능 분석 결과 서버 기반 QoS 라우팅은 정확한 네트워크 상태 정보를 사용하기 때문에 라우팅 성능 및 네트워크 활용률을 보다 더 향상시킬 수 있을 뿐 아니라, 네트워크 상태 정보의 교환이 필요하지 않기 때문에 기존의 프로토콜 오버헤드로 감소시킬 수 있음을 볼 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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