Ad-hoc 네트워크

Ⅰ. 이동 단말간의 독립적인 네트워크, Ad-hoc Network 의 개요

가. Ad-hoc 네트워크의 정의

- 통신 인프라가 없거나 구축하기 곤란한 상황에서, 이동 노드들 간의 자율적인 경로 설정, 수정 그리고 의사소통이 가능한 네트워크

- 네트워크 토폴로지가 동적으로 변하는 특징을 가지고, 노드들에 의해 자율적으로 구성되는 기반구조가 없는 네트워크

 

나. Ad-hoc 네트워크의 특징

특징	설명
Peer-to-Peer 통신	- 이동 ad-hoc 네트워크는 무선 인터페이스를 사용하여 분산된 이동 노드들 간의 통신지원 - 유선망 과 기지국(Base Station)이 불필요 하기에 유선망을 구성하기 어려운 환경에 적용
다중 홉 라우팅 (multi hop  routing)	- 단대단(End to End) 데이터 전송을 위해서 각각의 이동 노드가 호스팅 기능 외에 라우팅 기능을 수행함 - 무선 인터페이스는 기본적으로 전송 대역폭 및 전송거리에 제약이 있으므로, 원거리 노드들간의 통신을 위해서는 다중-홉 통신이 필수적임
이동노드간 동적 네트워크	- 동적인 네트워크 토폴로지 구성으로 노드의 일부 혹은 전체 노드가 연결되거나 삭제 될 수 있음 - 주변에서 데이터를 수신한 단말기는 저장한 후에 다시 브로드캐스트를 통해 주변 단말기로 전달함
Ad-hoc 전용  프로토콜	- 단말기 들의 이동성과 배터리 전력 제한, 다중 홉 무선 채널에 대한 채널 효과 등으로 기존의 유선망에서 사용되는 프로토콜을 그대로 사용하기 어려워 Ad-hoc에 적합한 프로토콜의 표준화 작업
불안정한 링크	- 대역폭 제한과 전파간섭 문제, 다중링크로 인한 보안 문제 - 브로드 캐스팅되는 라우팅 제어 메시지의 해킹 문제

 

Ⅱ. Ad-hoc Network의 활용 환경 및 요소기술

가. Ad-hoc Network의 활용 환경

활용환경	활용사례
통신인프라 구축이 곤란한 상황 및 조건	- 전쟁, 재난 구조(화재, 태풍 등) 광범위한 범위에 걸친 센싱(환경오염/ 산불감시)
기존 기간망의 한계 보완	- 특정 조건하에 이동 노드가 집중되는 장소 및 환경 (컨퍼런스, 공항) - 홈 네트워크 내에서 다양한 이기종 노드간 통신지원 - 유연한 멀티캐스팅 서비스를 통해, 이기종 노드간 화상 회의/ 미팅 지원

나. Ad-hoc Network의 요소 기술

요소기술	내용
라우팅 기술	잦은 참여와 탈퇴의 자율성을 보장함. 브로드 캐스팅 및 멀티 캐스팅 라우터
저전력 기술	이동성의 전력공급의 제한성 지원 차세대 배터리 기술
멀티링크 기술	한 노드가 동시에 여러 노드와 연결지원 멀티링크지원
기기소형화 기술	센서 및 및 휴대 단말기의 소형화 기술, ASIC(Application Specific Integrated circuit. 주문형 반도체) 반도체 기술

 

 

Ⅲ. Ad-hoc 네트워크의 구조 및 Infrastructure 네트워크와의 기술 비교

가. Ad-hoc 네트워크의 구조

  

 

 

나. Ad-hoc 네트워크 와 유무선 네트워크 비교

구분	Ad-hoc Network	유무선 Network
망구성	- 대등하고 능동적인 망 - 각각의 단말기들이 공간상에 독립적으로 존재하면서 자신이 인식할 수 있는 기기 연결 하여 네트워크 구성	- 계층적, 수직적 망 구성 - 하나의 기지국/허브를 중심으로 수십, 수백 대의 단말기들이 연결하는 망
라우팅	- 노드들간 협력 라우팅, 자체 라우팅	- 고정된 라우팅에 의한 라우팅 제공
기술	- IPv6, RFID, 스마트카드	- 허브, 기지국, 중계기 등

 

Ⅳ. Ad-hoc 네트워크 라우팅 프로토콜 종류 및 비교

가. 라우팅 프로토콜 종류

 

방식	프로토콜	설명
Table- driven	DSDV	- Destination Sequence Distance Vector - Bellman-Ford 알고리즘 구현 - 목적지 순차 번호 사용하여 토폴로지 변화에 의한 라우팅 루프 발생을 방지함 (full dump/incremental dump 테이블 갱신)
	WRP	- Wireless Routing Protocol - 라우팅 정보를 이웃한 노드에게만 전파하여 오버헤드를 감소
	CGSR	- Cluster head Gateway Switch Routing - DSDV 라우팅 정보를 감소하기 위해 이동 노드들을 계층적으로 분류
On- demand	DSR	- Dynamic source routing - 장점: 다중경로보유, 비대칭 링크지원 - 단점: Source Routing으로 Overhead, Stale cache 문제
	AODV	- Ad hoc On demand Distance Vector - 장점: Multicast 지원, Data Packet에 경로 미포함 - 단점: 대칭링크 가정, 주기적인 Hello Message
	TORA	- Temporary Ordered Routing Algorithm - 장점: 다중경로 보유, Multicast 지원 가능 - 단점: 모든 노드의 동기화 문제
	ABR	- Area Border Routing - 장점: 오래 지속되는 경로 선택, 중간 노드 부분적 경로 재설정 - 단점: 주기적인 Beacon
	SSR	- Scalable Source Routing - 장점: 강한 연결성을 가진 경로 선택 - 단점: 주기적인 Beacon, 중간노드 부분적 경로 재설정 불가
Hybrid	ZRP	- Zone Routing Protocol - 전체 네트워크를 작은 단위의 zone으로 묶음 - Zone에서 Proactive방식의 라우팅 기법을 사용 빠른 통신 - Proactive방식의 단점인 테이블유지에 드는 오버헤드를 극복 - zone의 범위를 넘어서는 Reactive방식의 라우팅

 

나. Ad-hoc Network Routing 기법간 비교

분류	테이블 기반 기법	요구기반 기법	혼합 기법
특성	능동적	반응적	능동적+반응적
라우팅기법	미리 라우팅 정보를 교환/저장하여 응용의 패킷을 라우팅	응용의 패킷 전송 요청 시 마다 라우팅 정보를 수집하여 대응	“능동적 라우팅 영역”(내부)과 “수동적 라우팅 영역”(외부)의 구분
장점	라우팅을 위한 지연 최소화	라우팅을 위한 오버헤드(데이터 저장공간 등) 최소화	능동적과 반응적 방식의 장점 결합으로 응용범위 확장
단점	라우팅을 위한 오버헤드 증가	라우팅을 위한 지연시간 증가	프로토콜 복잡도 증가
구현 사례	OLSR, TBRPF, DSDV, CGSR, WRP	AODV, DSR, LMR, TORA, LBR, SSR	ZRP

 

 

Ⅴ. Ad-hoc Network의 기술 동향

가. Ad-hoc Network를 위한 무선 응용 기술

 -  IrDA (Infrared Data Association); 적외선을 이용한 무선 통신 방식

 - Bluetooth (WPAN)

 - Home RF SWAP (Shared Wireless Access Protocol)

 - 45m, 1.6Mbps 속도, 2.4GHz ISM (Industrial Scientific Protocol) 대역이용

 - 가정 내 환경에서 컴퓨터, 전화, TV, 오디오 기기 등을 무선으로 연결하는 하나의 무선 네트워크 표준

 

나. 기존 네크워크 기술과의 연동을 통한 활용 방안

활용분야	설명
유비쿼터스 네크워크	- 특정 위치에 구애받지 않으면서 상호 통신에 의한 정보의 교환이 가능한 이동 Ad-hoc네트워크 활용 - Ad-hoc 네크워크의 자기조직화(Self-organing)기능과 자동인식(Auto-recognition)기능을 이용하여 지능화된 위치 기반 서비스가 가능함 - Ad-hoc 네트워크 구성단말이 언제 어디서든 자신이 위치한 장소 또는 상황에 맞게 적절하게 동작함으로써 특정 지역이나 시점에서 제공하는 서비스를 받을수 있음
홈 네크워크	- 무선 인터페이스를 이용하는 Home Network기기들간에 Ad-hoc 네트워크의 기능을 부여하여 망상구조의 네트워크를 구성하면, 기기들간의 직접 통신과 다수의 기기가 동시에 통신가능
Automotive PC Interaction	- 자동차 내부에 장착된 컴퓨터와 운전자나 승객이 휴대한 노트북, 컴퓨터, PDA, 헤드셋 등과의 접속 및 정보 교환하는데 Ad-hoc 네트워크 개념 도입 가능