도심 차량환경에 적합한 링크지속시간 기반 지역복구 알고리즘의 연구

Abstract

도심 환경에서는 구조물, 교차로, 차량의 빠른 움직임, 및 차량의 다양한 움직임 등에 의해 네트워크 토폴로지가 변화 할 수 있다. 차량환경에서 이러한 잦은 토폴로지의 변화, 짧은 링크의 생존시간은 링크를 복구하거나 토폴로지를 재설정하는 과정에서 네트워크 성능을 저하시키는 주된 원인이 된다. 본 논문에서는 도심 차량환경에서 빠른 이동성과 다양한 방향성을 지닌 노드들이 데이터 패킷의 전송 시에 경로가 끊어지는 것을 미리 예측하여 끊어지기 전에 빠른 경로 재설정을 하는 지역복구 알고리즘을 제안한다. 각 차량 노드들은 자신을 중심으로 전파 범위 내에 있는 주변 노드들과의 지속적인 브로드캐스팅을 통하여 노드간의 거리와 링크의 지속시간을 가진다. 경로가 끊어지는 것을 예측하기 위하여 각 차량 노드들은 자신의 임계 영역을 유지한다. 통신 중 한 노드가 자신이 설정해 놓은 임계영역으로 들어가면 주변 노드들에게 핸드오프 패킷을 브로드캐스트하여 데이터 릴레이가 가능한 노드들 중 링크의 지속시간이 가장 길 것으로 예상되는 노드가 릴레이 노드로 설정하도록 하였다. 그럼으로써 중간노드가 경로를 벗어나게 된 상황에서 경로가 단절되기 전에 가장 안정적인 노드에가 우회 경로로 설정되도록 하여 지속적인 통신이 가능하게 되는 것이다. 제안된 알고리즘은 QualNet 4.5 시뮬레이션을 통하여 성능을 검증하였다. 실제 도심지와 유사한 환경 구축을 위해 시나리오로서 Manhattan 모델을 사용하였으며, 차량의 이동 패턴은 트래픽 시뮬레이터를 통해 교통 신호화 차선변경에 의해 제어되는 데이터를 추출하여 적용하였다. 시뮬레이션 결과 기존연구에 비하여 전송률은 평균 약 6%가 상승하였고, 평균 종단 간 지연은 평균 약 37%가 감소하였고, 처리율은 최대 약 8%가 향상되었으며, 노드 평균 링크 단절 횟수가 평균 17%가 감소하였다. 제안하는 알고리즘은 도심환경에서 네트워크의 노드수가 많아 번잡한 상황뿐만 아니라 노드수가 적은 상황에서도 기존의 알고리즘들보다 우수한 성능을 보인다.