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.

수중 음파 센서 네트워크를 위한 매체접근제어 프로토콜

장길웅(Kil-Woong Jang) 한국정보과학회 2008 정보과학회논문지 : 정보통신 Vol.35 No.4

음파를 이용한 수중 센서 네트워크는 지상에서의 무선 네트워크 환경과 다르게 긴 전파 지연과 낮은 전송 속도를 가진다. 따라서 기존의 무선 네트워크에서 사용되는 프로토콜을 수중 센서 네트워크에 적용될 경우 매우 제한적이며 비효율적으로 사용될 수 있다. 본 논문에서는 수중 센서 네트워크에서 에너지 효율과 처리율 향상을 위한 MAC 프로토콜을 제안한다. 제안된 프로토콜은 슬롯 기반의 경쟁 기법을 사용하며 데이타 패킷을 전송하기 위해 사전에 슬롯을 예약하게 된다. 제안된 프로토콜에서는 경쟁방식에 의하여 노드 간의 충돌이 발생할 수 있으나 예약방식에 의하여 인접 노드의 채널을 미리 인지함으로써 충돌을 최소화하고 노드의 불필요한 에너지 소모를 줄임과 동시에 처리율 향상을 가져온다. 제안된 프로토콜에 대한 성능을 평가하기 위해 시뮬레이션을 수행하며 소모된 에너지, 충돌횟수, 채널효율, 처리율과 전송지연시간에 대하여 평가한다. 또한 기존의 MAC 프로토콜과 비교함으로써 제안된 프로토콜이 기존의 프로토콜에 비해 성능이 우수함을 보인다. Underwater acoustic sensor networks exhibit characteristics such as high propagation delay and low data rates, which are different from those of terrestrial wireless networks. Therefore, the conventional protocols used in wireless networks can be restrictive and inefficient when applied to underwater acoustic sensor networks. In this paper, we propose a medium access control protocol (MAC) to enhance the energy efficiency and throughput in underwater acoustic sensor networks. The proposed protocol employs a slot-based competition mechanism that reserves a time slot to send a data packet in advance. In the proposed protocol, collision between nodes can occur due to competition to obtain a slot. However, the proposed protocol minimizes the collisions between nodes because the nodes store the reservation information of the neighboring nodes, this reduces unnecessary energy consumption and increases throughput. We perform a simulation to evaluate the performance of the proposed protocol with regard to the energy consumption, the number of collision, channel utilization, throughput and transmission delay. We compare the proposed protocol with the conventional protocol, and the performance results show that the proposed protocol outperforms the conventional protocol.

New Routing Protocols for Reliable Vehicular Wireless Networks Survey

라타아이샤액터,문인규,권구락 한국차세대컴퓨팅학회 2018 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.14 No.1

Widely use of Wireless Sensor Network(WSN) is the main purpose behind the advancement of many routing protocols. New developments in WSN presently detecting the raised concern in the promising usage in operations like Environmental, Military, Health, Vehicular Movement, Catastrophe Management etc. Among them, Vehicular Sensor Network(VSNET) is becoming a hot issue recently. This network is used in our daily life when driving cars and buses hence the protocols used in this network are all time demanding protocols. Many new protocols have been already proposed and there are many advance researches going on in this field. Both VSNETs and Vehicular Adhoc Networks(VANETs) have the same goal of providing a secured traffic by ensuring a reliable and faster Vehicular Wireless communication. This paper will discuss about some new and efficient routing protocols which have been proposed in these network area on recent times. Here we have explained some performance analysis parameters and used them to evaluate the performance of those routing protocols. In addition, a comparison has shown among the described protocols for representing the compatibility of the protocols under different performance parameters. Widely use of Wireless Sensor Network(WSN) is the main purpose behind the advancement of many routing protocols. New developments in WSN presently detecting the raised concern in the promising usage in operations like Environmental, Military, Health, Vehicular Movement, Catastrophe Management etc. Among them, Vehicular Sensor Network(VSNET) is becoming a hot issue recently. This network is used in our daily life when driving cars and buses hence the protocols used in this network are all time demanding protocols. Many new protocols have been already proposed and there are many advance researches going on in this field. Both VSNETs and Vehicular Adhoc Networks(VANETs) have the same goal of providing a secured traffic by ensuring a reliable and faster Vehicular Wireless communication. This paper will discuss about some new and efficient routing protocols which have been proposed in these network area on recent times. Here we have explained some performance analysis parameters and used them to evaluate the performance of those routing protocols. In addition, a comparison has shown among the described protocols for representing the compatibility of the protocols under different performance parameters.

IPv6 네트워크에서 SEND 프로토콜의 구현

안개일,나재훈,An, Gae-Il,Nah, Jae-Hoon 한국통신학회 2007 韓國通信學會論文誌 Vol.32 No.7b

IPv6 유무선 로컬 네트워크에서 이웃하는 호스트와 라우터를 발견하기 위한 목적으로 ND (Neighbor Discovery) 프로토콜이 제안되었다. 그러나 ND 프로토콜은 악의 있는 사용자가 프로토콜 메시지를 위조하여 정상적인 호스트나 라우터로 위장하는 것이 가능하기 때문에 네트워크 공격에 취약한 문제를 가지고 있다. ND 프로토콜을 보호하기 위한 목적으로 SEND (Secure Neighbor Discovery) 프로토콜이 제안되었다. SEND 프로토콜은 주소 소유권 증명, 메시지 보호, 재현 공격 방지, 그리고 라우터 인증 메커니즘을 제공한다. 본 논문에서는 IPv6 네트워크상에서 핵심적으로 운용될 프로토콜중의 하나인 SEND 프로토콜을 설계 및 구현하다. 또한 본 논문에서 구현한 SEND 프로토콜을 IPv6 네트워크상에서 실험함으로써 SEND 프로토콜의 공격 방어 능력과 프로토콜의 성능을 평가하고 분석한다. Neighbor Discovery (ND) protocol was proposed to discover neighboring hosts and routers in IPv6 wire/wireless local networks. ND protocol, however, has a problem that it is vulnerable to network attacks because ND protocol allows malicious users to impersonate other legitimate hosts or routers by forging ND protocol messages. To address the security problem, Secure Neighbor Discovery (SEND) protocol was proposed. SEND protocol provides address ownership proof mechanism, ND protocol message protection mechanism, reply attack prevention mechanism, and router authentication mechanism to protect ND protocol. In this paper, we design and implement SEND protocol in IPv6 local networks. And also, we evaluate and analyze the security vulnerability and performance of SEND protocol by experimenting the implemented SEND protocol on IPv6 networks.

무선 센서네트워크에서 네트워크 수명을 최대화하기 위한 에너지 추정 기반의 라우팅 프로토콜

홍난경(Rankyung Hong),권기석(Kisuk Kweon),김호진(Hojin Ghim),윤현수(Hyunsoo Yoon) 한국정보과학회 2008 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.14 No.3

Wireless sensor networks are closely related with the geometric environment in which they are deployed. We consider the probable case when a routing protocol runs on an environment with many complex obstacles like downtown surroundings. In addition, there are no unrealistic assumptions in order to increase practicality of the protocol. Our goal is to find a routing protocol for maximizing network lifetime by using only connectivity information in the complex sensor network environment. We propose a topology-based routing algorithm that accomplishes good performance in terms of network lifetime and routing complexity as measures. Our routing algorithm makes routing decision based on a weighted graph as topological abstraction of the complex network. The graph conduces to lifetime enhancement by giving alternative paths, distributing the skewed burden. An energy estimation method is used so as to maintain routing information without any additional cost. We show how our approach can be used to maximize network lifetime and by extensive simulation we prove that out approach gives good results in terms of both measures - network lifetime and routing complexity. 우리는 센서 네트워크의 전체적인 수명을 최대화하기 위한 라우팅 알고리즘을 제안한다. 우리는 매우 복잡한 환경의 센서네트워크를 대상으로 한다. 복잡한 환경은 빌딩 내부 또는 복잡한 도심에 센서 네트워크가 배치될 수 있다는 점에서 실생활에 바로 적용 가능한 환경이다. 복잡한 환경에서는 한정된 공간에 많은 장애물이 놓이기 때문에 장애물들 사이에 낀 좁은 공간들이 있다는 특징을 가진다. 좁은 공간에 놓인 센서 노드는 매우 빈번히 라우팅 경로로 선택되기 때문에 에너지 소비가 많이 예상된다. 이러한 연결노드(relay node)는 주변에 자신이 수행하는 역할을 대신해줄 대안의 노드가 적기 때문에 에너지 고갈 시 네트워크 분할(partition)의 문제로 이어질 수 있다. 네트워크 분할은 네트워크에 다른 센서 노드들의 에너지가 아직 충분하다 할지라도 분할로 인해 데이타를 전송할 수 없는 문제를 야기한다. 따라서 우리의 목적은 이러한 문제를 해결하기 위하여 네트워크 분할과 직결된 연결노드의 에너지를 고려하여 네트워크가 최대한의 수명을 가질 수 있게 하는 라우팅 프로토콜을 제한한다. 우리가 제안하는 라우팅 알고리즘은 크게 가중 그래프(weighted graph)를 통한 네트워크 추상화(abstraction)과정과 에너지 추정(estimation) 알고리즘을 거친다. 가중 그래프는 전체 토폴로지를 고려하여 목적지까지 이르는 모든 길에 대한 정보를 알려주고, 에너지 추정 알고리즘을 통해 추가적인 통신 비용 없이 라우팅 정보를 유지할 수 있다. 본 논문에서는 전체적 지형의 추상화된 정보를 기반으로 사용 빈도가 높은 노드의 에너지를 관찰, 보호함으로써 전체적인 네트워크의 수명을 연장 및 라우팅 복잡도를 낮추는 라우팅 프로토콜을 제안한다.

신뢰할 수 있는 차량 무선 네트워크를 위한 새로운 라우팅 프로트콜 조사 연구

라타 아이샤 액터,문인규,권구락 한국차세대컴퓨팅학회 2018 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.14 No.1

무선 센서 네트워크의 보급은 다양한 라우팅 프로토콜 발전에 있어 주요한 목표이다. 무선 센서 네트워크의 새로운 발전은 현재 환경, 군사, 건강, 차량 운동, 재앙 관리 등의 유망한 분야의 작업에서 제기되는 문제점 등을 검출한다. 그 중에서도 현재는 VSNET(Vehicular Sensor Network)이 화제로 부상하고 있다. 이 네트워크는 일상생활에서 자동차와 버스를 운전할 때 사용되며, 프로토콜의 지연시간이 높다. 새롭고 다양한 프로토콜이 이미 제안되었으며, 이 분야에서 많은 진보적인 연구가 진행되고 있다. VSNET와 VANET(Vehicular Ad Hoc Networks)는 신뢰성 과 빠른 차량 무선 통신을 보장함으로써 보안 트래픽을 제공한다는 동일한 목표를 가지고 있다. 본 논문에서는 최근 에 이 네트워크 영역에서 제안된 새롭고 효율적인 라우팅 프로토콜에 대해 논의한다. 성능 분석 매개 변수에 대해 설명하고, 이를 통해 라우팅 프로토콜의 성능을 평가하는데 사용한다. 또한, 프로토콜들에서 상이한 성능 파라미터 들을 통해 프로토콜들의 호환성을 비교하였다. Widely use of Wireless Sensor Network(WSN) is the main purpose behind the advancement of many routing protocols. New developments in WSN presently detecting the raised concern in the promising usage in operations like Environmental, Military, Health, Vehicular Movement, Catastrophe Management etc. Among them, Vehicular Sensor Network(VSNET) is becoming a hot issue recently. This network is used in our daily life when driving cars and buses hence the protocols used in this network are all time demanding protocols. Many new protocols have been already proposed and there are many advance researches going on in this field. Both VSNETs and Vehicular Adhoc Networks(VANETs) have the same goal of providing a secured traffic by ensuring a reliable and faster Vehicular Wireless communication. This paper will discuss about some new and efficient routing protocols which have been proposed in these network area on recent times. Here we have explained some performance analysis parameters and used them to evaluate the performance of those routing protocols. In addition, a comparison has shown among the described protocols for representing the compatibility of the protocols under different performance parameters.

중첩된 이동 네트워크환경에서 동적 라우팅 프로토콜을 이용한 경로 최적화 기법

김의국,이종협,Kim, Eui-Kook,Lee, Jong-Hyup 한국정보통신학회 2008 한국정보통신학회논문지 Vol.12 No.11

IETF에서 표준화된 NEMOOfetwork Mobility) Basic Support Protocol은 이동 노드들로 구성된 이동 네트워크가 이동하는 경우 이동 네트워크 내에 있는 모든 노드들에게 네트워크의 이동과 관계없이 끊김 없는 통신 환경을 제공한다. 이 표준에서는 이동 네트워크가 자신의 흠 네트워크에서 외부로 이동하였을 경우 자신의 이동 정보를 홈 에이전트 (HA: Home Agent)에게 알리기 위한 방법으로 바인딩 업데이트 메시지를 이용하는 방법과 동적 라우팅 프로토콜을 이용하는 방법에 대하여 언급하고 있다. 하지만 이들 두 방법 모두 경로 최적화를 고려하고 있지 않기 때문에 이동 라우터(MR: Mobile Router)에 접속되어 있는 이동 네트워크 노드(MNN: Mobile Network Node)로 전송되는 모든 패킷들은 MR의 HA를 경유하여 전송할 수밖에 없으며 이로 인해 전송 지연과 대역폭 낭비를 초래하고 있다. 이동 네트워크를 구성하고 있는 MR들이 중첩 되어 있을 경우 전송 지연 및 대역폭 낭비는 더욱 커지게 되며 뿐만 아니라 중첩된 터널로 인한 패킷 단편화(packet fragmentation) 문제까지 발생할 수 있어 단일 이동 네트워크 환경에 비해 더욱 심각한 문제가 발생하게 된다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 이동 네트워크 환경에 적용 가능한 경로 최적화 기법에 대한 연구가 있어 왔지만 패킷 전달 성능 측면에서 문제점들이 있었다. 본 논문에서는 중첩된 이동 네트워크 환경에서 동적 라우팅 프로토콜을 이용하고 패킷들이 경유해야 하는 HA의 개수를 최소화하여 이동 네트워크로의 패킷 경로를 최적화함으로써 그 성능을 향상시킬 수 있는 새로운 기법을 제안한다. 다양한 성능 분석을 통해 본 논문에서 제시한 기법이 기존 기법들에 비해 패킷 전달 성능 측면에서 우수함을 입증하였다. NEMO Basic Support Protocol standardized in IETF provides the seamless communication environment to all nodes within the mobile network regardless of the network movement while the network is moving. According to the standard, when the mobile network moves outside of its home network the network can make use of the binding update message or dynamic routing protocol in order to register the mobility information into the Home Agent(HA). But because these two methods don't consider the route optimization, all packets destined to Mobile Network Nodes(MNNs) attached into the Mobile Router(MR) have to go through HAs of MRs so that they bring on the transmission delay and the waste of the bandwidth. This situation is to be worse and causes the packet fragmentation problem if MRs within the mobile network are nested. Even though there have been some researches about the route optimization to recover the problems, they have problems in the packet transmission performance side. In this paper, we propose a new scheme to improve the network performance by using a dynamic routing protocol and minimizing the number of HAs on the end-to-end path. Various performance evaluations show that the proposed mechanism gives better performance in view of the packet transmission compared to the existing schemes.

Fuzzy를 적용한 LEACH Protocol 기반 무선 센서 네트워크 프로토콜

이종용 한국인터넷방송통신학회 2017 한국인터넷방송통신학회 논문지 Vol.17 No.4

무선 센서 네트워크는 현실로부터 데이터 수집이 가능한 센서가 장착된 노드들이 무선으로 구성된 네트워크이다. 센서 노드들이 무선으로 구성되었기 때문에 배터리와 같은 제한된 전원을 가지게 된다. 센서 노드의 배터리가 모두 소모되어 버리면 해당 노드는 더 이상 사용할 수 없게 되며, 일정 이상의 노드가 죽으면 네트워크는 제 역할을 못하게 된다. 에너지 효율을 높이기 위한 무선 센서 네트워크 프로토콜은 여러 가지가 있으며, 그 중 LEACH Protocol이 대표적이다. LEACH Protocol은 클러스터 기반 프로토콜로 센서 공간을 클러스터로 나누어 노드 간 송수신을 한다. 그렇기 때문에 클러스터가 어떻게 구성되었느냐에 따라 에너지의 소모양이 줄어들기도 늘어나기도 한다. 클러스터 선정하는 방법을 Fuzzy를 이용하여 개선한 세 종류 프로토콜과 기존 LEACH Protocol의 네트워크 수명을 비교해보고자 한다 A wireless sensor network is a network in which nodes equipped with sensors capable of collecting data from the real world are configured wirelessly. Because the sensor nodes are configured wirelessly, they have limited power such as batteries. If the battery of the sensor node is exhausted, the node is no longer usable.If more than a certain number of nodes die, the network will not function. There are many wireless sensor network protocols to improve energy efficiency, among which LEACH Protocol is a typical example. The LEACH protocol is a cluster-based protocol that divides sensor space into clusters and transmits and receives data between nodes. Therefore, depending on how the cluster is structured, the shape of the energy cow may decrease or increase. We compare the network lifetimes of the existing LEACH protocols and the three types of protocols that have been improved using fuzzy methods for cluster selection

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.

6LoWPAN의 이동성 지원을 위한 MIPv6와 NEMO Protocol의 최적 헤더 압축

하민근(Minkeun Ha),홍성민(Sungmin Hong),김영주(Young-Joo Kim),김대영(Daeyoung Kim) 한국정보과학회 2010 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.16 No.1

현재 Ubiquitous Sensor Network(USN) 연구에 있어서 이동성 지원은 중요한 기술로써 인식되고 있다. 이러한 이동성 기술 중에서 Mobile IPv6(MIPv6)와 Network Mobility(NEMO) Basic Support Protocol은 IETF의 표준화된 프로토콜로써, 인터넷상에서 이동성을 지원하기 위한 핵심 기술이다. 그러나 USN에 MIPv6와 NEMO Protocol을 수정 없이 적용할 경우에는 바인딩 메시지의 크기로 인해 Handoff 성능이 저하되게 된다. 이를 해결하기 위한 NEMO Protocol의 경량화에 대한 기존 연구는 Sequence Num.의 호환성 문제가 발생하며, 바인딩 메시지의 압축을 6LoWPAN 네트워크 구성과 주소 할당 방식에 최적화하지 못하였다. 본 논문에서는 6LoWPAN의 노드 기반 이동성과 네트워크 기반 이동성을 고려한 최적의 압축기법을 제안한다. 노드 기반 이동성은 32bytes Binding Update(BU)와 12bytes Binding ACK(BA) 메시지를 13bytes와 3bytes로 압축하였으며, 네트워크 기반 이동성은 40bytes BU와 12bytes BA를 13bytes와 3bytes로 압축하였다. 이는 기존 연구보다 각각 15bytes(NEMO-BU)와 1bytes(NEMO-BA)만큼 더 압축시킨 성능으로써, 센서 이동성의 Handoff 성능을 8.72% 향상시켰다. Currently in a Ubiquitous Sensor Network (USN) research field, supporting mobility is recognized as an important technology. MIPv6 and Network Mobility(NEMO) Basic Support Protocol are standard protocols to support mobility in the Internet. However, if they are applied to USN with no modification, handoff performance decreases due to the size of their binding message. An existing lightweight protocol for NEMO protocol has a compatibility problem of Sequence Num. and does not optimally compress binding messages considering 6LoWPAN network structure and addressing. This paper proposes optimal header compression which supports node-based mobility and network-based mobility. Our optimal compression technique compresses a 32bytes binding update(BU) message and a 12bytes binding ACK(BA) message of MIPv6 into 13bytes and 3bytes, and a 40bytes BU message and a 12bytes BA message of NEMO Protocol into 13bytes and 3bytes. The result shows that our protocol compresses 15bytes (NEMO-BU) and 1byte (NEMO-BA) more than the existing protocol and achieves 8.72% handoff performance improvement.