Neighbor Supporting Ad Hoc Multicast Routing Protocol document_id A220517038194

무선 ad hoc 망은 고정된 통신 하부 구조의 도움 없이 이동 단말기로 구성된 무선 통신 망이다. 제한된 대역폭과 높은 이동성으로 인해 ad hoc 망에서의 라우팅 프로토콜은 견고하고 간단하면서도 에너지 소비를 최소화해야 한다. 본 논문에서는 NSMP라는 새로운 ad hoc 망 멀티캐스트 라우팅 프로토콜을 제안하였다. NSMP에서사용하는 메쉬 구조는 경로를 구성하는 노드가 이동하여도 이에 탄력적으로 대응할 수 있다. NSMP는이동 단말기의 지역성을 이용하여 경로 설정, 복원 및 메쉬 구조 관리를 지역화하는 특징을 가진다. 또한 NSMP 는 효율적인 경로를 발견하여 데이터 전송량을 감소시키는 장점을 가진다. 다양한 환경에 대해 실행한 컴퓨터 시뮬레이션 결과 NSMP는 상당량의 제어 메시지와 데이터 전송량을 감소시킬 뿐 만 아니라 효과적으로 경로를 설정하여 데이터를 성공적으로 전달하는 것을 발견하였다. NSMP의 data delivery ratio와 control overhead에 대해서 FLOOD PERIOD의 영향력을 시험하였다. 노드의 최고 속도는 40m s로 설정하였고 각 그룹은 평균적으로 2개의 소스 노드와 다섯 개의 수신자로 구성되었다고 가정하였다. 각기 다른 FLOOD PERIOD및 각각 다른 전송 범위에 대해 시뮬레이션 하였다. 그림 6에서 데이터 delivery ratio는 망의 연결성이 좋을 때는 flooding route discovery의 빈도에 크게 좌우되지 않는다는 것을 관찰할 수 있다. 연결성이 높은 망에서는 망의 분할과 링크의 파손이 잘 일어나지 않기 때문이다. 반면, 연결성이 약한 망에서는 FLOOD PERIOD가 data delivery ration에 큰 영향을 주었다. FLOOD PERIOD가 20초 일 때, datadelivery ratio는 FLOOD PERIOD가 2초 일 때에 비해 조금 떨어졌다. 그러나 FLOOD PERIOD가 20초에서 100초로 증가되면, data delivery ratio가 현저하게 감소하였다. FLOOD PERIOD가 2초에서 20초로 변화하였을 때 제어 패킷의 오버헤드가 현저하게 줄어들면서 data deliver ratio는 거의 변화가 없기 때문에FLOOD PERIOD를 20초로 하여서 다음의 실험에서 사용하기로 하였다. 경로 설정에 있어서 포워딩 노드에 부가하는 선호도가 성능에 미치는 영향을 분석하는 실험을 수행하였다. 이 실험에서 다음의 metric function을 사용하였다. 만약 a0.5 이면 효율이 높은 경로를 선호한다는 것이고, 반면 a0.5 이면 효율이 높은 경로를 선호한다는 것이고, 반면 a0.5 이면 좀 더 견고한 메쉬를 만든다. 0.5보다 크거나 작거나 간에 비슷한 결과를 보였으므로, 우리는 0.45와 0.5, 그리고 0.55의 값을 가지고 시뮬레이션을 하였다. 전송 범위는 250미터로 설정되었고, 최고 속도는 10m s 이다. 각 그룹은 두개의 소스를 가지고 있으며 그룹의 수신자 수를 5에서 20까지 조정하였다. 그림 7과 8은 a=0.45 일 때, 포워딩 노드 수가 증가하여 전송하는 데이터 수가 많아지며 data deliverratio도 약간 증가한다는 것을 보여준다. 그룹에 20개수신자가 있을 때 a=0.45 경우는 a=0.50 경우보다 전송하는 데이터 패킷의 수가 두 배로 증가하였다. a를 0.55으로 증가하면 data delivery ratio는 1% 미만 하락하였으나 데이터 전송 수는 20%까지 감소되었다. 가중치 a가 0.55일 때 가장 바람직한 성능을 보여주므로 다음 실험에서는 0.55를 가중치 값으로 사용하였다. NSMP와 가장 유사한 기능을 제공하는 ODMRP의 성능을 NSMP의 성능과 비교하였다. ODMRP는 주기적으로Join Request패킷들을 flooding 하는 것을 가정하였다. ODMRP에서의Join Request의 주기와 NSMP의 REQ PERIOD는 공평한 비교를 위해서양자 모두 2초로 정하였다. 또한 같은 움직임 시나리오와 그룹 시나리오를 사용하였다. 첫번째 시뮬레이션은 프로토콜의 확장성을 조사하기 위해서 소스의 개수를 바꾸었다. 전송범위는 250m, 최고 속도는 10m s, 그룹은 5개의 수신자를 가진다. 그림 9에서, NSMP와 ODMRP는 data delivery ratio에서 비슷한 성능을 보였다. 그러나 그림 10에서 보여주는 것과 같이 제어 오버헤드는 소스의 개수에 상관없이 NSMP가 15% 이상 감소시킨다는 것을 발견하였다. 그림 11에서 보여주는 것과 같이 NSMP에서의 경로의 효율성도향상되었다. 그림 12는 NSMP가 전송 패킷의 개수를줄이면 end to end delay를 줄이는 것을 보여준다. 또한 NSMP가 소스의 숫자를 늘림에 따라 확장성 면에서 잘 적응하고 있는 것을 보여준다. NSMP에서 이동성의 효과를 조사하기 위해서 이동단말기의 최고 속도를 변경하였다. 그림 13과 14에서이 시뮬레이션 결과를 보여주고 있다. 이 실험에서, 그룹은 3개의 소스들과 다섯 개의 수신자를 가진다. 그림13에서, NSMP와 ODMRP의 delivery ratio의 차이는1% 미만이다. 그러나 그림 14에서 ODMRP에 비해서 NSMP가 data 전송에 있어서 30% 이상 감소를 시킨 것을 볼 수 있다. 그림 14에서 보면, 노드가 좀 더 빨리 움직임에 따라서 전송되는 데이터의 양이 조금 증가하고 있는 것을 볼 수 있다. 이것은 링크의 단절이 더욱 빈번하게 발생하여 불필요하게 많은 노드를 일시적으로 포워딩 노드가 되었기 때문이다. 이 실험 결과에서, 우리는 NSMP가 높은 이동성에서도 성능이 저하되지 않음을 결론내릴 수 있다. 본 논문은 ad hoc 망에서의 새로운 멀티캐스트 라우팅 프로토콜을 제안하였다. 새로운 라우팅 기술인NSMP는 멀티캐스트 메쉬에 기반 하였고, 메쉬를 유지하기 위한 데이터 전송과 제어 오버헤드를 최소화하기위하여 설계되었다. 가장 중요한 개념은 작은 메쉬 노드집합과 그룹 이웃 노드들로 제어 메시지를 지역화하고, 망수준의 flooding을 최소화 하는 것이다. NSMP는 또한 포워딩 노드를 공통으로 많이 포함하는 경로에 우선순위를 부여하여 경로의 효율을 개선하려고 하였다. 이런 방법을 사용함으로써 NSMP는 데이터 패킷의 전송의 감소시켰고 또한 망에서의 충돌을 줄여서 평균 지연을 단축시킨다는 것을 관찰하였다. NSMP 성능을 측정하기 위해 ns 2 simulator로 시뮬레이션을 했으며, 시뮬레이션 결과는 NSMP가 효과적으로 데이터 패킷을 전송하는 것을 보여주었다. 게다가 NSMP는 ODMRP에 비해서 제어 오버헤드를 감소시키고, 데이터 패킷의 전송을 줄인다. 또한 NSMP는 그룹사이즈와 소스의 증가에도 확장성이 잘 적용되며 노드들의 높은 이동성에도 성능의 저하를 보여주지 않았다.