멀티인터페이스 기반 전술 Ad Hoc 네트워크를 위한 다중 경로 라우팅 프로토콜 개발
A Development of Multipath Routing Protocol for Multi-interface based Tactical Ad Hoc Networks
- 주제(키워드) Load-aware Routing , Multi-path Routing , Tactical Ad Hoc Networks , Load-balancing , Airtime link cost
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 고영배
- 발행년도 2011
- 학위수여년월 2011. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 컴퓨터공학과
- 파일정보 pdf
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000011240
- 본문언어 영어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
본 논문에서는 멀티인터페이스 기반의 전술 Ad Hoc 네트워크를 위한 다중 경로 라우팅 기법을 제안한다. 효율적이고 신뢰성 있는 정보교환이 전술 네트워크에서 대단히 중요하며 그 이유는 전술정보의 성공적인 전달이 군사임무를 효과적으로 완수할 수 있게 해주기 때문이다. 그러나, 전술정보를 성공적으로 전달하는 것은 낮은 신호 세기, 전파의 간섭 또는 재밍 등의 전장 환경들로 인해 달성하기가 상당히 어렵다. 이러한 전술 Ad Hoc 네트워크에서 정보교환의 효율성과 신뢰성을 높이기 위해서는 강하고 적응적인 라우팅 프로토콜이 적합하며, 다중 경로 라우팅 기법은 이러한 전장 환경에서 효율적이고 신뢰성 있는 정보교환을 지원할 수 있을 것이다. 또한, 라우팅 프로토콜은 경로 선택 시 라우팅 메트릭을 사용하여 경로를 선택하게 되는데, 링크 품질(Link Quality)은 경로 선택을 위해 널리 사용되고 있으나 병목 현상이나 혼잡을 야기할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 트래픽의 부하나 혼잡 정도를 라우팅 메트릭으로 고려할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 멀티인터페이스 멀티채널 환경에서 기존 프로토콜들의 문제점을 제시하고 그에 적합한 해결책으로 멀티인터페이스 기반의 전술 Ad Hoc 네트워크에 적합한 다중경로 라우팅 기법을 제안한다. 제안 기법은 주기적으로 네트워크 구성원들에 대한 다중 경로들을 탐색하며 기본적으로 링크 품질과 채널 다양성을 라우팅 메트릭으로 고려한다. 제안 프로토콜은 환경 요인으로 인한 경로 실패를 빠르게 복구하는 기술을 포함하고 있다. 또한 Airtime Link Cost 기반의 부하 인지 라우팅 메트릭을 제안한다. 제안 프로토콜의 성능 검증은 OPNET 시뮬레이터를 이용하여 수행하였으며 패킷 전송 성공률과 종단간 지연시간에서 성능 향상을 보임을 입증하였다.
more초록/요약
In this thesis, we propose a multipath routing protocol for multi-interface based tactical ad hoc networks. Efficient and reliable communication in the tactical ad hoc networks is critical because successful exchange of tactical information plays a vital role in achievement of military missions. However, this is an extremely challenging task due to several detrimental factors, such as low signal strength, interference and jamming. To increase communication efficiency and reliability in tactical ad hoc networks, a robust and adaptive routing protocol can be a benefactor. Multi-path routing protocols can be utilized to support this feature. We describe the shortcomings of such protocols in multi-interface multi-channel environments and present a solution for its effective utilization. Routing protocols make decisions to select a primary route and alternative paths by using routing metrics. A link quality based metric is popularly used for a route selection but it may cause bottleneck and congestion problems. To overcome these problems, we propose to consider the traffic loads or congestion level into routing metric. In additionally, we propose a load-aware routing metric which is based on Airtime link cost metric and combines traffic loads measured from MAC layer. We also propose a novel multi-path routing protocol for multi-interface based tactical ad hoc networks which proactively discovers multiple routes toward all network members in the initial phase, taking the link quality and channel diversity into consideration. This protocol includes a fast error recovery scheme to cope with the potential route failures caused by harsh environments. The performance of the proposed scheme is evaluated with the OPNET simulator and shows good performance in packet delivery ratio and control message overhead.
more목차
Ⅰ. INTRODUCTION 1
Ⅱ. RELATED WORK 4
A. A Brief Overview of Tactical Ad Hoc Networks 4
B. A Previous Work on Multipath Routing Protocols 6
C. A Previous Work on Routing Metrics 9
Ⅲ. A NEW MULTIPATH ROUTING PROTOCOL FOR MULTI-INTERFACE BASED TACTICAL AD HOC NETWORKS 12
A. Design Considerations 12
B. Proposed Scheme 15
1. MessageFormats and Routing Table Structures 15
2. The 1st Phase: Route Discovery 17
3. The 2nd Phase: Route Maintenance 20
4. Load-aware Airtime Link Cost Metric 21
Ⅳ. PERFORMANCE EVALUATION 25
A. A Routing Process Model in OPNET 25
B. Simulation Environments 27
C. Simulation Results 29
Ⅴ. CONCLUSION 38
