센서 네트워크는 다수의 센서 노드들이 싱크(sink) 노드와 데이터 중심(Data centric) 기반으로 통신을 하게 되는데 이때 사용되는 라우팅 알고리즘 중 한 가지가 Directed Diffusion이다. Directed Diffusion 은 싱크(sink)의 named data 질의 방송(diffuse)에 기반을 둔 라우팅 프로토콜(protocol)로 다수의 소스 노드와 다수의 싱크 노드의 상황에서도 효율적으로 동작한다는 점과 각각의 질의에 의한 라우팅 경로 중에 aggregation 과 caching을 수행할 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나 강화된 gradient 패스를 얻기 위해 요구되는 부담이 크다는 단점을 갖는다. 따라서 본 연구에서는 interest 패킷에 hop-count를 도입하여 gradient가 과다하게 설정되는 것을 제한함으로써 에너지 사용 효율을 높일 수 있는 개선된 Directed Diffusion 알고리즘을 제시한다. 또한 시뮬레이션을 통해 제안된 알고리즘의 유용성 확인을 확인하고자 한다.
센서 네트워크는 다수의 센서 노드들이 싱크노드와 데이터 중심(Data centric) 기반으로 통신을 하게 되며 이때 사용되는 라우팅 알고리즘 중 하나가 Directed Diffusion 알고리즘이다. Directed Diffusion은 싱크노드의 named data 질의에 기반을 둔 라우팅 프로토콜로 다수의 소스 노드와 다수의 싱크 노드의 상황에서도 효율적으로 동작한다는 점과 각각의 질의에 의한 라우팅 경로 상에서 데이터 융합(aggregation) 과 caching을 수행할 수 있다는 장점을 갖는다. 그러나 강화된 gradient 경로를 얻기 위해 요구되는 부담이 크다는 단점을 갖는다. 따라서 본 연구에서는 interest 패킷에 hop-count를 도입함으로써 gradient가 과다하게 설정되는 것을 제한함으로써 에너지 사용 효율을 높일 수 있는 개선된 Directed Diffusion 알고리즘을 제시한다. 또한 시뮬레이션을 통해 제안된 알고리즘의 유용성을 확인하고자 한다.
QoS기술과 전송기술의 고도화로 실시간 통신과 다양한 응용서비스가 가능하며 서비스 고품질을 만족시키기 위해서는 단순히 대역폭 확장과 라우터 증가와 라우팅 테이블의 증가를 고려하여 망의 확장성 문제가 포함되어진다. 트래픽 폭주에 따른 데이터를 분산할 수 있는 환경이 중심이 되어야 된다. 그러기 위해서는 현재 수신지 기반 라우팅 방식을 송신지 기반 (Source routing )의 라우팅 설정이 필요하다. 본 논문에서는 인터넷 기존망의 고유 특징인 Best Effect 환경에서 대용량 멀티미디어 데이터 전송의 QoS 보장과 하드웨어적 고속 스위칭을 위해 MPLS Label을 이용하여 packet을 forwarding 한다. 또한 최적화된 MPLS망에서 QoS 보장을 위해 IP Packet의 MPLS Label PUSH 과정에서 IP Header의 QoS Field(IP Pre/DSCP)의 첫 3bit를 MPLS Label의 EXP Field를 고정시킨 MPLS Header Format으로 QoS 부분인 EXP Bit를 Expedited Forwarding으로 고정하는 방법을 제안한다.
최근 데이터 중심 라우팅 및 응용 분야에 기반한 라우팅 프로토콜이 이동 애드 혹 망에 다양하게 적용되고 있다. 본 논문에서는 이러한 이동 애드 혹 망에서 질의 처리를 위한 라우팅 기법을 제안한다. 이는 도로 네트워크를 기반으로 실시간 교통 정보를 획득하기 위한 라우팅 방법으로 중앙 서버 없이 도로 위를 움직이는 이동 노드들이 자율적으로 애드 혹 망을 형성하여 질의를 처리한다. 즉, 라우팅 메시지 내에 도로 연결성을 고려한 질의 속성을 포함시키고 도로 위를 순회하는 이동 노드들로부터 실시간으로 정보를 획득하는 것이다. 본 기법에서는 경로 설정 단계와 데이터 전달(질의 처리) 단계를 단일화 하고, 도로 정보를 이용하여 불필요한 라우팅 메시지의 전달을 줄이는데 초점을 두었다. 제안한 라우팅 기법의 응용을 위해 도착 시간에 의존한 최단 경로 검색 질의를 적용하였고 성능 평가를 위해 실제 도로 네트워크와 도로 위를 순회하는 이동 노드들로 구성된 시뮬레이션 환경을 구축하였다. 주요 측정 요소는 경로 선정 및 질의 처리에 필요한 메시지 수로 이는 에너지 효율성 및 무선 대역 효율성에도 영향을 미친다. 시뮬레이션 결과는 라우팅 메시지 수 감소에 도로 정보가 지배적인 요인이 됨을 보여준다.
무선 센서 네트워크는 제한된 에너지를 갖는 배터리에 의해 가동되며 한번 배치되면 사용자가 접근할 수 없고 배터리 교환이 불가능하다. 따라서 네트워크의 수명을 늘리기 위하여 네트워크 디자인 시에 에너지 효율성이 매우 중요하게 고려되어야 한다. 디렉티드 디퓨젼은 데이터 중심 라우팅 알고리즘으로 널리 알려진 기법이다. 본 논문에서는 디렉티드 디퓨젼의 효율을 향상시키기 위하여 클러스터링 기법을 활용한다. 먼저 클러스터를 구성한 후 클러스터 헤드 노드를 선출하고 클러스터 헤드 노드끼리 디렉티드 디퓨젼에서 제안한 것처럼 라우팅을 실시하는 C-디렉티드 디퓨젼 기법을 제안한다. 제안 알고리즘은 그 적용이 간단하고 성능면에서 디렉티드 디퓨젼 보다 우수한 것으로 나타났다.
무선 센서 네트워크는 배터리 방전, 사물에 의한 간섭이나 센서 노드의 고장 등으로 인하여 통신이 불가능한 상황이 빈번하게 발생된다. Directed Diffusion이 데이터 중심 라우팅 알고리즘으로서 각광받고 있지만, 이러한 통신 에러에 대한 대처는 미흡하다. 본 논문에서는 Directed Diffusion 기반의 신뢰성 향상을 위한 라우팅 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘은 교차계층 기법을 이용하여 무선 네트워크의 상황을 인지하고 에러 상황을 판단하여 링크 품질과 노드 통신 가능여부 정보를 경로 설정 알고리즘에 적용함으로써 에러 발생이 빈번한 네트워크에서 신뢰성 있는 데이터 전송 기법을 제시하였다. 제안 알고리즘은 다양한 에러율과 노드수를 갖는 시뮬레이션에서 전송률과 데이터 비율 측면에서 매우 우수한 성능을 보였다.
컨텐츠 중심 네트워크(CCN)는 데이터 송수신을 위해 IP 주소로 종단 간 1:1 연결을 맺어야 하는 기존 인터넷의 비효율성을 해결하고자 등장한 미래 인터넷 기술 중 하나이다. CCN은 IP 주소 대신 컨텐츠의 이름을 사용하여 라우팅을 수행하며 네트워크상의 노드들이 컨텐츠를 저장하고 컨텐츠를 요청하는 인근의 소비자들에게 배포하는 방식을 사용한다. 하지만 기존의 CCN은 최초 데이터 패킷이 도착한 하나의 경로로만 컨텐츠를 수신하고 이후에 도착한 데이터 패킷은 폐기하기 때문에 전송률과 대역폭 측면에서 비효율적이다. 따라서 본 논문에서는 다수의 노드에 서로 다른 데이터 청크를 요청하여 다중경로를 통해 컨텐츠를 효율적으로 수신하는 기법을 제안한다.
다수의 수신자에게 동일한 데이터를 전송할 경우에 경로가 동일한 라우터까지는 단일의 데이터만을 전송하고 라우터에서 다음에 가야 할 곳에 각각의 데이터를 전송하는 멀티캐스트가 개발되어 정보전송에 필요한 대역폭의 축소와 비용절감 등의 효과를 가져왔다. 이러한 멀티캐스트를 이용하는 서비스의 질을 보장해 주기 위해서 자원예약 프로토콜이 사용된다. 본 논문에서는 멀티캐스트 라우팅 프로토콜과 자원예약 프로토콜과 멀티캐스트 그룹멤버가 RP(Rendezvous Point)를 중심으로 모든 수신자에 이르는 경로를 설정하는 PIM-SM과, 서비스 질을 보장해 주기 위한 자원예약 프로토콜 중에서 수신자가 요구하는 QoS를 만족시켜 주기 위한 수신자 관점의 자원예약 프로토콜 RSVP를 사용하여 데이터를 전송시에 RSVP의 적용시점을 고려하여 효율적인 QoS를 보장한다.
인터넷에서의 대용량 콘텐츠들에 대한 서비스가 일반화됨에 따라 기존 TCP/IP 프로토콜에서의 비효율적인 데이터 전송에 대한 문제점들이 제기되었고, 그 결과로 정보중심네트워크 (Information-centric networking) 패러다임이 새롭게 제시되었다. 정보중심네트워크에서는 IP와 같은 위치 식별자를 대신하여 콘텐츠 이름을 통해 콘텐츠 접근이 이루어지며, 네트워크 노드들 (e.g., 라우터)은 캐시를 활용하여 전송중인 콘텐츠들을 저장하여 이후 발생하는 사용자 요청들에 대한 서비스를 수행할 수 있다. 사용자 요청이 멀리 위치한 콘텐츠 서버가 아닌 가까운 네트워크 캐시에서 서비스될 수 있게 됨에 따라 서비스 지연 감소, 네트워크 대역폭의 효율적 사용, 서비스 확장성 확보 등의 이점이 소개되었다. 그런데 이와 같은 정보중심네트워크에서의 이점들은 캐시에 저장되어 있는 콘텐츠가 얼마나 적극적으로 활용될 수 있느냐에 의해 결정될 수 있다. 본 논문에서는 1) 정보중심네트워크의 대표적인 아키텍쳐 중의 하나인 Named-data Networking (NDN) 에서의 콘텐츠 접근 기법에 대해 소개하고, 2) 특별히 라우팅 경로를 벗어나 캐시되어 있는 콘텐츠들을 접근할 수 있도록 하기 위해 제안된 기법들에 대한 리뷰를 진행하며, 3) ndnSIM 시뮬레이터를 활용해 이들 기법들에 대한 성능 비교 평가를 진행한다.
무선 센서 네트워크는 센서 테크놀로지의 발전으로 인하여 급속히 개발되고 있으며, 여러 분야에서 다양하게 응용될 것으로 예측된다. 무선 센서 네트워크에서 가장 중요한 요소는 네트워크를 에너지 효율적으로 운용하는 것이다. 이러한 목적을 충족시키기 위해 여러 라우팅 프로토콜이 제시되었다. 그러나 기존의 연구들은 모든 센서 노드들이 센싱 데이터를 갖고 있다는 이상적인 상황을 가정하고 있다. 본 논문에서는 일부 센서 노드들만이 데이터를 갖고 있는 센서 네트워크 상에서 클러스터 헤드를 선정하는 센싱 인지 클러스터 선정 알고리즘을 LEACH-C 기반으로 설계 및 구현하였다. 또한 제안된 알고리즘을 여러 네트워크 상황에서 시뮬레이션하여 센싱 인지 기법이 가장 효율적인 네트워크 상황을 분석하였다. 시뮬레이션 결과에서 데이터를 센싱한 노드군(群)을 중심으로 클러스터 헤드를 선정하는 것이 가장 효율적임을 알 수 있었으며, 일부 센서들만이 데이터를 갖고 있는 경우에는 센싱 인지 개념을 클러스터 헤드 선정에 적용하는 것이 중요하다는 점을 보여주었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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