5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요

1. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 에드 혹 모바일 망을 위한 다수의 프로토콜이 개발 • - 높은 전력 소비, 낮은 대역폭, 높은 에러율을 포함하는 에드 혹 망의 일반적인 • 제한을 다루었다. • 에드 혹 라우팅 프로토콜의 분류 Ad-Hoc Mobile Routing Protocol Table Driven/ Proactive On-Demand-Driven Reactive Hybrid DSDV WRP CGSR STAR ABR DSR TORA AODV CBRP RDMAR ZRP MMLab. CU, Korea

2. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 5.1 테이블 기반 방식 • 테이블 기반 라우팅은 각 노드로부터 망내의 모든 다른 노드로 일관된 • 최근 라우팅 정보를 관리한다. • 그러한 프로토콜들은 각 노드가 라우팅 정보를 저장하기 위하여 하나 또는 • 그 이상의 테이블을 요구하고, 그것들은 일관된 네트워크 뷰를 유지하기 • 위하여 전체 망에 라우트 갱신을 전달함으로써 망 위상 변경에 반응한다. • 5.2 DSDV (Destination Sequenced Distance Vector) • 전통적인 분산 Bellman-Ford 라우팅 알고리즘에 기초 MMLab. CU, Korea

3. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • Distributed Bellman-Ford • - Start Conditions: • Each router starts with a vector of (zero) distances to all directly attached networks • - Send step: • Each router advertises its current vector to all neighboring routers. • - Receive step: • Upon receiving vectors from each of its neighbors, router computes its own distance • to each neighbor. Then, for every network X, router finds that neighbor who is • closer to X than to any other neighbor. Router updates its cost to X. After doing this • for all X, router goes to send step. MMLab. CU, Korea

4. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • Example • - Initial distances 1 Distance to node B C Info at node A B C D E 7 0 7 ~ ~ 1 A 8 2 B A 7 0 1 ~ 8 C ~ 1 0 2 ~ 1 2 D ~ ~ 2 0 2 D E E 1 8 ~ 2 0 MMLab. CU, Korea

5. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 - Final distances 1 Distance to node B C Info at node A B C D E 7 0 6 5 3 1 A 8 2 B A 6 0 1 3 5 C 5 1 0 2 4 1 2 D 3 3 2 0 2 D E E 1 5 4 2 0 MMLab. CU, Korea

6. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 모바일 네트워크에서 라우팅 루프의 회피 • - Routing loop:traffic circles back and forth between domains  never reaching the • destination • 순차 번호 시스템이 모바일 호스트가 새로운 라우트로부터 진부한 라우트 • 를 구별하는데 사용된다. • 라우팅 테이블 갱신은 테이블 일관성 유지를 위해 전체 망에 주기적으로 • 전송된다. • - 망에서 많은 제어 트래픽 생성 • - 망 자원의 비효율적 이용 • 이런 문제를 완화하기 위하여, DSDV는 2 가지 종류의 라우트 갱신 패킷 • 을 사용한다. • - full dump: 모든 가용 라우팅 정보를 운반하고, 다수의 NPDUs를 요구할 수 있다. • - incremental 패킷: 마지막 full dump 이후 변경된 정보만을 중계하는데 사용된다. MMLab. CU, Korea

7. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 새로운 라우트 방송은 목적 노드의 주소, 목적지에 도달하기 위한 홉의 • 개수, 그 목적지를 고려한 정보의 순차번호, 그 방송을 위한 유일한 새로운 • 순차번호를 포함할 것이다. • 5.3 WRP (Wireless Routing Protocol) • WRP에서, 라우팅 노드들은 거리와 무선망에서 각 목적지에 대한 • second-to-last 홉 (선행자) 정보를 교환한다.WRP는 중요한 예외를 갖는 • path-finding 알고리즘들의 클래스에 속한다. • 그것은 각 노드가 그것의 모든 이웃들에 의해 보고된 선행자 정보의 일관 • 성 검사 수행을 함으로써 count-to-infinity 문제를 피한다. MMLab. CU, Korea

8. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 노드들은 긍정 응답과 다른 메시지의 수신으로 그것들의 이웃들의 존재에 • 대해 안다. • - 만일 어떤 노드가 패킷을 보내지 않는다면, 그것은 연결성 정보가 정확히 반영 • 되었다 것을 보장하기 위하여 지정된 시간 주기 안에 HELLO 메시지를 전송해 • 야 한다. • - 어떤 모바일이 새로운 노드로부터 HELLO 메시지를 받으면, 그 새로운 노드 정 • 보는 그 모바일의 라우팅 테이블에 추가되고; 그 모바일은 그것의 라우팅 테이 • 블 정보의 사본을 새로운 노드에 전송한다. • WRP는 4가지 테이블을 관리해야 한다. • - distance table: 어떤 노드와 그것의 목적지 간의 홉의 개수 • - routing table: next-hop 노드를 가리킨다. • - link-cost table: 특별한 링크와 관련된 지연 • - message retransmission list (MRL): 갱신 메시지의 순차 번호, 재전송 카운트, • 긍정응답 요구된 플래그 벡터, 그리고 갱신 리스트를 포함 MMLab. CU, Korea

9. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 라우팅 정보가 정확하다는 것을 보장하기 위하여, 모바일들은 그것들의 • 이웃들에게 주기적으로 갱신 메시지를 전송한다. 그 갱신 메시지는 갱신 • 리스트(목적지, 목적지까지 거리, 그 목적지의 선행자), 뿐만 아니라 모바 • 일이 그 갱신에 긍정응답 해야 하는지를 가리키는 응답 리스트를 포함한 • 다. • 모바일은 이웃으로부터 갱신을 처리한 후 또는 어떤 링크 변경이 탐지되 • 었을 때 갱신 메시지를 전송한다. • 링크 고장을 탐지한 노드는 그것들의 이웃들에게 갱신 메시지를 전송할 • 것이고, 그리고 그것들의 이웃들은 그것들의 거리 테이블 엔트리들을 • 수정할 것이고 다른 노드를 거치는 새로운 가능 경로를 검사한다. MMLab. CU, Korea

10. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 5.4 CSGR (Cluster Switch Gateway Routing) • CSGR은 모바일 노드들이 클러스터로 그룹되고 각 클러스터는 클러스터 • 헤드를 갖는 테이블-기반 라우팅 프로토콜이다. 이 그룹핑은 계층 형태를 • 사용한다. • 클러스터 헤드는 에드 혹 호스트들의 하나의 그룹을 제어할 수 있고, 클러 • 스터링은 어떤 프레임워크에 코드 분리(클러스터간), 채널 액세스, 라우팅, • 그리고 대역폭 할당을 제공한다. • 클러스터 헤드를 선출하기 위하여, 분산 클러스터 헤드 선출 알고리즘이 • 사용된다. • 클러스터 헤드가 다른 클러스터로 이동하면, 새로운 클러스터 헤드가 • 선출되어야 한다. MMLab. CU, Korea

11. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 클러스터 헤드가 자주 바뀌면 어떤 클러스터로 수렴하는데 많은 시간이 • 소비될 것이다.  LCC (Least Cluster Gateway) 사용 • LCC를 사용하면, 두 클러스터 헤드가 합하여 지거나, 어떤 노드가 모든 • 다른 클러스트 헤드들로부터 분리될 경우에만 클러스터 헤드가 변한다. • CSGR은 하부 라우팅 방법으로 DSDV를 사용한다. 그러나, 그것은 소스에 • 서 목적지까지 라우트 트래픽을 위해 계층적 cluster-head-to gateway • 라우팅 방법을 사용한다. • CSGR에서, 각 노드는 망내의 각 모바일 호스트에 대한 목적 클러스터를 • 저장하는 cluster member table을 관리해야 한다. 그러한 cluster • member table은 DSDV 프로토콜을 사용하여 각 노드에 주기적으로 방송 • 된다. MMLab. CU, Korea

12. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • CGSR: 노드 1에서 노드 8로의 라우팅 5 4 6 3 1 8 7 2 MMLab. CU, Korea

13. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 각 노드는 목적지에 도달하기 위하여 다음 홈을 결정하는데 사용되는 • 라우팅 테이블을 유지해야 한다. • 5.5 소스-주도 요구형 방법들 • 소스 노드에 의해 요구되었을 때만 라우트를 생성한다. • 어떤 노드가 어떤 목적지로 라우트를 요구하면, 그것은 그 망에서 라우트 • 발견 프로세스를 시작한다. • 이 경로는 목적지로 접근 불가능하게 되거나, 경로가 더 이상 필요 없을 • 때 까지 유지된다. MMLab. CU, Korea

14. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 5.6 AODV (Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing) • AODV 라우팅 프로토콜은 DSDV 알고리즘을 사용한다. DSVP가 전체 경 • 로에 대한 라우팅 정보를 유지하는데 비해 AODV는 요구에 기초하여 필요 • 한 경로를 생성함으로 요구되는 방송의 개수를 최소화한다. • RREQ(route request)를 이웃 노드들에게 방송하고, 이웃 노드들은 다시 • 그 이웃 노드들에게 방송하는 방식으로 경로를 찾아간다. • RREQ를 전송하는 동안, 중간 노드들은 패킷을 전송한 이웃 노드의 주소 • 를 라우팅 테이블에 기록하여 역경로를 만든다. MMLab. CU, Korea

15. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • AODV 경로 발견 목적지 목적지 N2 N2 N8 N8 N5 N5 N1 N1 N7 N7 N4 N4 소스 소스 N3 N6 N3 N6 (a) RREQ 전달 (b) 소스로의 REP 경로 MMLab. CU, Korea

16. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 5.7 DSR (Dynamic Source Routing) • 모바일 노드들은 그 모바일이 알고있는 소스 라우트들을 포함하는 라우트 • 캐시 유지해야 한다. 라우트 캐시내의 엔트리들은 새로운 라우트가 습득 • 될 때 마다 지속적으로 갱신된다. • 이 프로토콜은 두 주요 단계: (a) 라우트 발견, (b) 라우트 관리로 구성된다. • 모바일 노드가 전송해야 할 패킷이 있다면, 그것은 그 목적지로의 라우트를 • 이미 가지고 있는지를 결정하기 위하여 그것의 라우트 캐시를 찾아본다. • 만일 그것이 목적지로의 유효한 라우트를 갖고 있으면, 그 패킷을 전송하는 • 데 이 라우트를 사용할 것이다. 반면에, 만일 그 노드가 목적지로의 라우트 • 를 알지 못하면, 그것은 그 패킷의 route record에 자신의 주소를 추가하고 • 그것의 출력 링크를 따라 그 패킷을 전송한다. MMLab. CU, Korea

17. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • Route request가 목적지에 도달하거나 그것의 라우트 캐시에 목적지로의 • 유효한 라우트를 포함하는 중간 노드에 도달하면 route reply가 생성된다. • DSR에서 소스 라우트 레코드 생성 • - 라우트 발견 동안에 라우트 레코드의 구축 N2 N1-N2 N1-N2-N5 N8 목적지 N5 N1 N1-N3-N4 N1 N1-N3-N4-N7 소스 N4 N1-N3-N4 N7 N1-N3 N1 N1-N3-N4 N1-N3-N4-N6 N3 N6 MMLab. CU, Korea

18. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 - Route record를 갖는 route reply의 전달 N2 N1-N2-N5-N8 N1-N2-N5-N8 N8 목적지 N5 N1-N2-N5-N8 N1 소스 N4 N7 N3 N6 MMLab. CU, Korea

19. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 5.8 TORA (Temporally Ordered Routing Algorithm) • TORA는 링크 반전의 개념에 기초한 적응적, loop-free, 분산 라우팅 알고 • 리즘이다. 그것은 소스-주도형이고 어떤 요구된 소스/목적지 쌍에 대한 • 다중 라우트를 제공한다. • TORA의 핵심은 위상 변화가 일어나는 근처 노드들의 아주 작은 집합에서 • 제어 메시지의 국소화이다. • 그 프로토콜은 세가지 기본 기능: (a) 라우트 생성, (b) 라우트 유지, 그리 • 고 (c) 라우트 삭제를 수행한다. • 라우트 생성과 유지 단계 • - 노드들은 같은 목적지에서 루트된 DAG를 설립하기 위하여 “height”측정을 사 • 용한다. MMLab. CU, Korea

20. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 노드 이동 시에, DAG 라우트는 파괴되고 라우트 유지는 같은 목적지에서 • 루트된 DAG 재설립이 필요하다. • TORA에서 라우트 유지 B C B C A A D D G G E E F F Link Reversal MMLab. CU, Korea

21. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 5.9 SSR (Signal Stability Routing) • SSR은 노드들간의 신호 세기와 노드의 위치 안정성에 기초하여 라우 • 트를 선택한다. • 선택되는 경로는 반드시 최단 경로는 아니지만 경로가 더 안정되고 오래 • 유지되는 경향이 있으므로 경로 재설정 가능성이 작아진다. • SSR은 두 개의 협동 프로토콜: (a) DRP (dynamic routing protocol), (b) • SRP (static routing protocol)로 나눌 수 있다. • - DRP는 SST(signal stability table)과 RT(routing table)의 관리 책임이 있다. • - SST는 각 이웃 노드의 링크 계층으로부터 주기적 비컨에 의해 얻어진 이웃 노드 • 들의 신호의 세기를 기록한다. MMLab. CU, Korea

22. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • - 모든 전송은 DRP에 의해 수신되고 처리된다. 모든 적절한 테이블 엔트리들을 • 수정한 후, DRP는 수신된 패킷을 SRP에 전달한다. • SRP는 노드가 의도된 수신자이면 그 패킷을 스택으로 전달하여 패킷을 • 처리하거나, 그 노드가 목적지가 아니면 RT에서 그것들의 목적지를 찾고 • 패킷을 전송한다. 만일 RT에서 목적지를 위한 엔트리가 없다면, 라우트를 • 찾기 위하여 route-search 프로세스를 시작한다. • 5.10 LAR (Location-Aided Routing) • LAR은 에드 혹 무선망의 성능을 향상시키기 위하여 위치 정보(GPS를 통 • 한)를 이용한다. MMLab. CU, Korea

23. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • LAR은 새로운 라우트에 대한 탐색을 더 작은 요청 지역으로 제한하므로 • 시그널링 트래픽이 줄어든다. • LAR은 두 가지 개념: (a) expected zone, (b) request zone을 정의한다. • - (가정) 송신자는 목적지 위치와 속도의 사전 지식을 가지고 있다. • - request zone: 송신자의 위치와 expected zone을 포함하는 최소 직사각형이다. • LAR의 단점 • - GPS의 가용성은 아직 전세계적이지 못하고 위치 정보는 편차를 발생시킨다. • - 모든 모바일 장치를 GPS 수신기를 장착해야 할 것이다. • LAR에서 request zone과 expected zone의 개념 • - 그림 5.6, p. 69 참조 MMLab. CU, Korea

24. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 5.11 PAR (Power-Aware Routing) • PAR에서, 배터리 수명은 라우팅 척도로 고려되어진다. • PAR은 다음 사항을 지지한다. • - 패킷 당 소비되는 에너지 최소화 • - 망이 분할되기 이전 시간 최대화 • - 노드 전력 수준에서 편차 최소화 • - 패킷 당 비용 최소화 • - 최대 노드 비용 최소화 • 이 프로토콜은 더 긴 전체 배터리 수명을 갖는 라우트를 선택한다. • 그림 5.7 (p. 71), 참조 MMLab. CU, Korea

25. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 5.12 ZRP (Zone Routing Protocol) • ZRP는 on-demand와 proactive 라우팅 프로토콜의 장점을 통합한 하이 • 브리드 프로토콜이다. • ZRP에서, 라우팅 존은 중앙 노드가 형성되어진 곳으로부터 하나, 둘 또는 • 그 이상 홉 떨어진 소수의 모바일 에드 혹 노드로 구성된다. 이 존 안에서, • 테이블-방식-기반 라우팅 프로토콜이 사용된다. 만일 목적 노드가 소스 • 존 밖에 거주하면, 요구형 탐색-질의 라우팅 방법이 사용된다. • ZRP 자체는 세 가지 서브-프로토롤: (a) proactive(table-driven) • Intrazone Routing Protocol (IARP), (b) the reactive Interzone Routing • Protocol (IERP), (c) Bordercast Resolution Protocol (BRP)을 가진다. MMLab. CU, Korea

26. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • IARP는 존 내의 모드들에 대한 라우팅 테이블을 관리유지하고, IERP는 존 • 외부영역의 노드에 대한 라우팅 정보를 모든 주변 노드에 BRP를 사용하 • 여 획득한다. • 하이브리드 방법 - ZRP Zone of Node Y Border Node Node Y Zone Radius= r Hops Border Node Node X Zone of Node X Zone of Node Z Node Z Bordercasting MMLab. CU, Korea

27. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 5.13 STAR (Source Tree Adaptive Routing) • STAR는 테이블-방식 라우팅 프로토콜이다. STAR는 이웃 노드들의 존재 • 와 이동성을 탐색하기 위하여 하부 이웃 탐색 프로토콜을 사용한다. • STAR에서, 각 에드 혹 노드는 소스 트리를 관리한다. 어떤 목적지로의 그 • 것의 우선 경로내의 어떤 라우터에 의해 사용된 링크들의 집합을 그 라우 • 터의 source tree라 한다. • 라우트의 인접 링크들과 그것의 이웃들에 의해 보고된 소스 트리의 집합 • 은 부분 위상 그래프를 구성한다. 각 노드는 라우트 테이블을 얻기 위하여 • 자신의 소스 트리에서 라우트 선택 알고리즘을 실행한다. MMLab. CU, Korea

28. 5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요 • 5.14 RDMAR (Relative Distance Microdiversity Routing) • RDMAR는 상대적 거리 예측 알고리즘을 사용하여 두 노드 간의 무선 홉 • 으로 거리를 예측한다. 거리 예측을 기초로 그것은 라우트 발견 패킷의 플 • 로딩을 이 예측의 반경으로 제한할 수 있다. RD Estimator & Mobility pattern Stochastic Model Previous RD t Velocity Transmission range New RD MMLab. CU, Korea