5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요

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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 MobileRouting Protocol

Table Driven/Proactive

On-Demand-DrivenReactive

HybridDSDV WRPCGSR STAR

ABR DSRTORA AODV

CBRP RDMARZRP

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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

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• 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.

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A

B

E

C

D

Info atnode

ABCD

A B C

0 7 ~7 0 1~ 1 0~ ~ 2

7

1

1

2

28

Distance to node

D

~~20

E 1 8 ~ 2

18~20

E

• Example

- Initial distances

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A

B C

D

Info atnode

ABCD

A B C

0 6 56 0 15 1 03 3 2

7

1

1

2

28

Distance to node

D

3320

E 1 5 4 2

15420

E

E

- Final distances

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• 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 , DSDV 는 2 가지 종류의 라우트 갱신 패킷

을 사용한다 . - full dump: 모든 가용 라우팅 정보를 운반하고 , 다수의 NPDUs 를 요구할 수 있다 .

- incremental 패킷 : 마지막 full dump 이후 변경된 정보만을 중계하는데 사용된다 .

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• 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)

• WRP 에서 , 라우팅 노드들은 거리와 무선망에서 각 목적지에 대한

second-to-last 홉 ( 선행자 ) 정보를 교환한다 .WRP 는 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 .

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• 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 .

• WRP 는 4 가지 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

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• 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 .

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5.4 CSGR (Cluster Switch Gateway Routing)

• CSGR 은 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 .

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• 클러스터 헤드가 자주 바뀌면 어떤 클러스터로 수렴하는데 많은 시간이

소비될 것이다 . LCC (Least Cluster Gateway) 사용

• LCC 를 사용하면 , 두 클러스터 헤드가 합하여 지거나 , 어떤 노드가 모든

다른 클러스트 헤드들로부터 분리될 경우에만 클러스터 헤드가 변한다 .

• CSGR 은 하부 라우팅 방법으로 DSDV 를 사용한다 . 그러나 , 그것은 소스에

서 목적지까지 라우트 트래픽을 위해 계층적 cluster-head-to gateway

라우팅 방법을 사용한다 .

• CSGR 에서 , 각 노드는 망내의 각 모바일 호스트에 대한 목적 클러스터를

저장하는 cluster member table 을 관리해야 한다 . 그러한 cluster

member table 은 DSDV 프로토콜을 사용하여 각 노드에 주기적으로 방송

된다 .

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• CGSR: 노드 1 에서 노드 8로의 라우팅

1

2

4

7

5

8

3 6

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• 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 .

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5.6 AODV (Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing)

• AODV 라우팅 프로토콜은 DSDV 알고리즘을 사용한다 . DSVP 가 전체 경

로에 대한 라우팅 정보를 유지하는데 비해 AODV 는 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 .

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• AODV 경로 발견

N1

N2

N5 N8

N3 N6

N7N4소스

목적지

N1

N2

N5 N8

N3 N6

N7N4소스

목적지

(a) RREQ 전달 (b) 소스로의 REP 경로

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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 record 에 자신의 주소를 추가하고

그것의 출력 링크를 따라 그 패킷을 전송한다 .

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• Route request 가 목적지에 도달하거나 그것의 라우트 캐시에 목적지로의

유효한 라우트를 포함하는 중간 노드에 도달하면 route reply 가 생성된다 .

• DSR 에서 소스 라우트 레코드 생성

- 라우트 발견 동안에 라우트 레코드의 구축

N1

N2

N5 N8

N3 N6

N7N4소스

목적지N1

N1

N1-N2N1-N2-N5

N1-N3

N1-N3-N4

N1-N3-N4

N1-N3-N4

N1-N3-N4-N6

N1-N3-N4-N7

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N1

N2

N5 N8

N3 N6

N7N4소스

목적지N1-N2-N5-N8

- Route record 를 갖는 route reply 의 전달

N1-N2-N5-N8

N1-N2-N5-N8

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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 .

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• 노드 이동 시에 , DAG 라우트는 파괴되고 라우트 유지는 같은 목적지에서

루트된 DAG 재설립이 필요하다 .

• TORA에서 라우트 유지

A

B C

D

E F

GA

B C

D

E F

G

Link Reversal

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5.9 SSR (Signal Stability Routing)

• SSR 은 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 .

• SSR 은 두 개의 협동 프로토콜 : (a) DRP (dynamic routing protocol), (b)

SRP (static routing protocol) 로 나눌 수 있다 .

- DRP 는 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 .

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- 모든 전송은 DRP 에 의해 수신되고 처리된다 . 모든 적절한 테이블 엔트리들을

수정한 후 , DRP 는 수신된 패킷을 SRP 에 전달한다 .

• SRP 는 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)

• LAR 은 에드 혹 무선망의 성능을 향상시키기 위하여 위치 정보 (GPS 를 통

한 ) 를 이용한다 .

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• LAR 은 새로운 라우트에 대한 탐색을 더 작은 요청 지역으로 제한하므로

시그널링 트래픽이 줄어든다 .

• LAR 은 두 가지 개념 : (a) expected zone, (b) request zone 을 정의한다 .

- ( 가정 ) 송신자는 목적지 위치와 속도의 사전 지식을 가지고 있다 .

- request zone: 송신자의 위치와 expected zone 을 포함하는 최소 직사각형이다 .

• LAR 의 단점

- GPS 의 가용성은 아직 전세계적이지 못하고 위치 정보는 편차를 발생시킨다 .

- 모든 모바일 장치를 GPS 수신기를 장착해야 할 것이다 .

• LAR 에서 request zone 과 expected zone 의 개념

- 그림 5.6, p. 69 참조

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5.11 PAR (Power-Aware Routing)

• PAR 에서 , 배터리 수명은 라우팅 척도로 고려되어진다 .

• PAR 은 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

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5.12 ZRP (Zone Routing Protocol)

• ZRP 는 on-demand 와 proactive 라우팅 프로토콜의 장점을 통합한 하이

브리드 프로토콜이다 .

• ZRP 에서 , 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 .

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• IARP 는 존 내의 모드들에 대한 라우팅 테이블을 관리유지하고 , IERP 는 존

외부영역의 노드에 대한 라우팅 정보를 모든 주변 노드에 BRP 를 사용하

여 획득한다 .• 하이브리드 방법 - ZRP

Node X

Node Z

Node Y

Border Node

Border Node

Zone of Node Y

Zone of Node ZZone of Node X

Zone Radius= r Hops

Bordercasting

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5.13 STAR (Source Tree Adaptive Routing)

• STAR 는 테이블 - 방식 라우팅 프로토콜이다 . STAR 는 이웃 노드들의 존재

와 이동성을 탐색하기 위하여 하부 이웃 탐색 프로토콜을 사용한다 .

• STAR 에서 , 각 에드 혹 노드는 소스 트리를 관리한다 . 어떤 목적지로의 그

것의 우선 경로내의 어떤 라우터에 의해 사용된 링크들의 집합을 그 라우

터의 source tree 라 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 .

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5.14 RDMAR (Relative Distance Microdiversity Routing)

• RDMAR 는 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 RDtVelocityTransmission range

New RD

5. 에드 혹 라우팅 프로토콜의 개요

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