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DTN 기반의 UAV 네트워크에서 중요 메시지 전달률 향상을 위한 에너지 기반의 라우팅 기법

Title
DTN 기반의 UAV 네트워크에서 중요 메시지 전달률 향상을 위한 에너지 기반의 라우팅 기법
Other Titles
An Energy-based Routing Scheme for Improving the Delivery Probability of Important Messages in DTN-based UAV Networks
Author
김태혁
Alternative Author(s)
Taehyuk Kim
Advisor(s)
조인휘
Issue Date
2019-02
Publisher
한양대학교
Degree
Master
Abstract
UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 네트워크는 UAV의 이동성으로 인한 네트워크 단절 현상과 UAV의 에너지 제약으로 인한 네트워크 구성 변화가 빈번하게 발생한다. 또한, UAV의 에너지가 부족할 경우 UAV는 전송할 메시지가 있음에도 데이터 수집을 위해 지정된 웨이포인트로 복귀해야 한다. 이러한 제약 사항들로 인해, 사전에 정의된 경로를 사용하여 안정적인 통신을 제공하는 기존 TCP/IP 프로토콜을 UAV 네트워크에 적용하는 것은 적절하지 않다. 이에 따라 DTN(Delay/Disruption Tolerant Networking)을 UAV 네트워크에 적용한 연구들도 진행되고 있다. DTN은 긴 지연을 갖고 네트워크 단절이 빈번히 발생하는 이기종 네트워크를 연동하기 위해 고안된 네트워크 아키텍처이다. DTN의 번들 프로토콜(Bundle Protocol)은 Store-and-Forward로 알려진 비동기 메시지 전달 메커니즘을 사용하여 종단 간 연결성을 확보하며, Custody Transfer를 이용하여 신뢰성 있는 메시지 전송 책임을 목적지 노드에 가깝게 점진적으로 위임한다. 이에 따라 UAV 네트워크에 DTN을 적용할 경우 종단 간 연결성 확보와 종단 간 긴 지연에 대응할 수 있다. 다양한 UAV 응용 분야 중에서 모니터링 시스템의 경우 중요 메시지 전달률은 네트워크 성능 평가를 위한 중요한 척도가 될 수 있다. 본 논문에서는 중요 메시지 전달률을 향상시키기 위해 UAV의 에너지 잔량을 고려하여 움직임을 제어하는 에너지 효율적 라우팅 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 통신 중인 상대 UAV를 따라가며 중요 메시지 전달을 마치는 Follow 모드와 상대 UAV에게 호버링을 요청한 후, 수락 시 호버링 상태에서 중요 메시지 전달을 마치는 Request for Hovering 모드로 구성된다. 그러나 무분별한 UAV의 움직임 제어는 전체 네트워크 성능 저하를 초래한다. 따라서 이를 해결하기 위한 에너지 기반의 예측 기법과 모드 우선순위를 정의하여 전체 네트워크 성능 저하를 방지하면서 UAV가 지정된 웨이포인트로 복귀하는 것을 보장하였다. 제안하는 기법의 성능 평가를 위하여 핀란드 헬싱키 대학에서 개발한 DTN 전용 시뮬레이터 The ONE(The Opportunistic Network Environment)을 사용하였으며, 중요 메시지 크기 증가에 따른 전달률, 지연 시간 그리고 오버헤드 비율을 측정하였다. 실험을 통해 제안하는 기법이 중요 메시지 전달률을 향상시켰음을 확인할 수 있었다. 특히 제안하는 기법은 중요 메시지의 크기가 증가하더라도 견고한 성능을 보여주었다.
URI
https://repository.hanyang.ac.kr/handle/20.500.11754/99780http://hanyang.dcollection.net/common/orgView/200000434476
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GRADUATE SCHOOL[S](대학원) > COMPUTER SCIENCE(컴퓨터·소프트웨어학과) > Theses (Master)
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