시스템 레벨의 SCME 채널 성능과 이기적인 Ad-Hoc 네트워크 환경에서의 인센티브 기반 라우팅 방법

Abstract

본 논문의 주제는 크게 두 가지이다. 첫 번째는, SCM(Spatial Channel Model)채널과 그것의 확장 모형인 SCME(Spatial Channel Model Extended)채널 모형의 차이를 비교하고, MIMO 시스템 레벨 성능에 미치는 영향을 모의실험을 통해 살펴본다. 모의실험은 SCM과 SCME채널 모형을 이용했을 때의 사용자수 변화와 Drifting time의 변화에 따른 시스템 레벨 성능의 변화를 관찰하기 위해 수행한다. Mid-path에 대한 영향으로 SCME 채널 모형이 SCM채널 모형보다 채널 이득의 변화가 크기 때문에 사용자수의 변화에 따른 시스템 레벨 성능은 SCME채널이 더 좋다. 그리고, SCM채널 모형보다 SCME채널 모형이 Drifting 영향으로 인해 채널의 변화가 더 크기 때문에 이 영향에 의한 시스템 레벨 성능이 SCME의 경우 역시 더 좋아진다. 두 번째는, Ad-hoc 시스템에서 인센티브 라우팅 알고리즘에 관한 연구이다. 첫 번째 모델은 Ad-hoc 시스템에서 각 노드에 다른 노드의 데이터를 전송할 때, 인센티브를 줘서 그 노드가 데이터를 전송할 때, 이득을 얻는 모델이다. 출발지에서 도착지 노드까지 데이터를 전송하기 위해서는 중간 노드의 도움이 필요하다. 이 때, 중간노드는 아무 대가 없이 전송해야 하는 불합리한 점이 있다. 이것을 해결하기 위해 다른 노드의 데이터를 전송하면, 인센티브를 줘서 노드가 데이터를 전송할 때 활용하게 된다. 그러기 위해서 CREDIT라는 개념을 도입하고 이것을 라우팅 결정에 활용하게 된다. 이 모델을 분석하기 위해 인센티브를 주지 않는 모델과 Life-time과, Timer T, REQ_SIR, 대역폭이 변함에 따른 전송 성공률을 모의실험으로 비교 분석하였다. Life-time은 한 노드라도 배터리가 떨어질 때 까지 시간을 측정한 것이며, Timer T는 도착지 노드에 패킷이 도착할 때, 다른 패킷을 기다리는 시간, REQ_SIR는 패킷이 전송할 때, 최소 요구되는 SIR값을 의미한다. 분석 결과 Life Time은 인센티브를 주지 않는 모델보다 높은 결과가 나타났다. 하지만, 전송 성공률은 떨어지는 결과가 나타났다. 두 번째 모델은 다른 노드의 데이터를 전송할 때, 배터리의 용량에 따라 파워를 소모하지 않게 하기 위해 노드가 이기적으로 되는 모델이다. 각 노드는 남은 배터리의 양에 따라서 다른 노드로 데이터 전송 여부를 결정한다. 이 모델을 비교 분석하기 위에, 이기적이지 않은 모델과 Life-time의 차이와, Timer T, REQ_SIR, 대역폭이 변함에 따른 전송 성공률을 모의실험으로 비교하고 분석하였다. 모의실험 결과, 이기적인 Ad-hoc 시스템은 다른 노드가 전송해주지 않는 이유로 직접 전송하는 확률이 늘어나기 때문에 Life-time이 줄어든다. 그와 같은 이유로 도착지에 도착하는 패킷의 개수가 줄어들기 때문에 전송 성공률도 떨어진다.; In this thesis, we study two separate issues : system-level performance with MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) channel model SCME (Spatial Channel Model Extended) and incentive routing algorithms for mobile ad-hoc networks including selfish nodes. First, we explain differences between SCM and SCME, and investigate how these different MIMO channel models affect the system-level performance. System-level simulation is performed according to the number of users and drifting-time intervals for SCM and SCME, respectively. The throughput with SCME is slightly better than SCM since mid-paths and the drifting-time in SCME provide more fluctuations in MIMO channels. Second, we propose incentive routing algorithms in mobile ad-hoc networks. In mobile ad-hoc network, a node communicates through a cooperative network in which the other nodes function as relays. When participating as a relay, the relaying node consumes resources such as battery power. To encourage potential nodes into participating as relays, the relaying node would be given credits which we will refer incentive. We provide a protocol that finds qualified routes as well as attracts the participation. The performance of proposed protocol is evaluated by simulation focusing on relevant parameters : the life-time, required SIR and bandwidth. The proposed method enhances the network life-time due to the incentive-based attraction of relaying nodes. Moreover, we also consider selfish nodes that would not participate as relays even with incentives. Selfish behavior in ad-hoc autonomous network could greatly disrupt network operation. The proposed method is also shown to work well in the selfish environments.