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Bloom Filter를 이용한 전투무선망 AODV 라우팅 성능향상 방안

AODV Routing Enhancement using Bloom Filter in Mobile Combat Networks

초록/요약

최근 한국뿐 아니라 미국, NATO 등 선진각국에서는 네트워크 기반의 전투수행개념 즉 NCW 능력 확보를 위해 TMMR이나 JTRS와 같은 각종 ad-hoc 기반의 전투무선망을 구축하고 있다. 전투무선망은 최전방의 전투부대들을 기동 간 상호 연결해주는 NCW의 핵심체계로서 망 토폴로지 변화가 심하며, 대역폭 및 전원 등 자원이 제한되는 특징을 가지고 있다. 이러한 전투무선망은 데이터 전송 지연이 부대의 생존과 성공적인 임무 달성에 결정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서 본 논문에서는 전투무선망의 WNW 웨이브 폼에 적용할 수 있도록 네트워크 토폴로지 변화에 강한 AODV 프로토콜을 기반으로, 경로 설정 및 복구 간 데이터 패킷 전송 지연 감소를 위해 Bloom Filter를 적용하는 하이브리드 라우팅 프로토콜인 BF-AODV을 제안하였다. 먼저 AODV 및 Bloom Filter 관련 기술의 특징을 분석하였고, 둘째로 Bloom Filter를 AODV에 적용하여 데이터 전송 지연을 감소시키는 기본적인 BF-AODV 라우팅 프로토콜을 제안하였으며, 셋째로 위치 정보를 사용하여 Bloom Filter 경로의 성공률을 올림으로써 네트워크 성능과 음성 전송 QoS를 향상시킬 수 있는 BF-AODV-E 라우팅 프로토콜을 제안하였다. 각각은 모의와 이론적 분석을 통해 제안 방법의 효과성을 입증하였다. 제안된 방법을 적용 시 AODV의 Local Repair 간 경로 재탐색에 따른 데이터 전송 지연 문제를 줄일 수 있으며 음성 통화 품질을 향상시킬 수 있어서 전투무선망의 전술적 운용 능력을 크게 개선시킬 수 있을 것으로 기대한다.

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목차


1. 서론 1
1.1 연구 배경 1
1.2 연구 내용 3
1.3 논문 구성 4
2. 관련 연구 6
2.1 AODV 6
2.1.1 AODV 개요 6
2.1.2 AODV 동작 7
2.1.3 AODV 성능 개선을 위한 기존 연구들 11
2.2 Bloom Filter 13
2.2.1 구성요소 저장 13
2.2.2 멤버 여부 검사 14
2.2.3 Counting Bloom Filter 16
2.2.4 Bloom Filter를 사용한 기존 라우팅 방법 및 문제점 17
3. Bloom Filter를 사용한 AODV 라우팅 성능 개선 방법 21
3.1 개요 21
3.2 네트워크 모델 22
3.3 Bloom Filter 적용을 위한 제안 알고리즘 26
3.3.1 Countinf Bloom Filter 및 Bloom Filter의 생성 26
3.3.2 Bloom Filter의 전파 및 저장 34
3.3.3 추가적인 라우팅 정보 획득 방법 36
3.4 BF 적용을 위한 AODV Operation 39
3.4.1 Route Discovery 절차 40
3.4.2 Local Repair 절차 42
3.5 성능 분석 49
3.5.1 Bloom Filter의 설계 49
3.5.2 BF-AODV 성능 실험 57
3.6 소결론 70
4. 전투무선망을 위한 AODV 라우팅 성능 개선 방법 72
4.1 문제 제기 72
4.2 제안 방법 74
4.2.1 HELLO 메시지 운용 조건 최적화 77
4.2.2 교차구역 내에 위치한 우회경로 노드 선택 82
4.2.3 NNEXT 또는 목적지에 근접한 노드 선택 90
4.3 성능 분석 92
4.3.1 실험 환경 92
4.3.2 실험 결과 93
4.4 소결론 100
5. 결론 및 차후 연구 101
5.1 결론 101
5.2 차후 연구 103
참고 문헌 104
Abstract 113

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