[논문 리뷰] Ant Colony based Routing for Mobile Ad-Hoc Networks towards Improved Quality of Services

Bishwarup Roy, Suman Banik외 3명|arXiv (Cornell University)|2013. 12. 08.

Mobile Ad Hoc Networks참고 문헌 5인용 수 81

한 줄 요약

이 논문은 이동성 링크 상태 라우팅(Optimized Link State Routing, OLSR) 프로토콜과 개미 군집 최적화(ACO)를 융합하여 이동형 메시 네트워크(MANET)에서 소스 및 목적지 노드 간에 다수의 안정적이고 고성능 경로를 발견하는 QoS 인식 라우팅 알고리즘을 제안한다. ACO의 히우리스틱 탐색 및 페로몬 기반 경로 선택 기법을 활용하여, 동적인 네트워크 구조와 제한된 자원 환경에서도 라우팅 안정성과 QoS를 향상시켜 전체 네트워크 성능을 개선한다.

ABSTRACT

Mobile Ad Hoc Network (MANET) is a dynamic multihop wireless network which is established by a set of mobile nodes on a shared wireless channel. One of the major issues in MANET is routing due to the mobility of the nodes. Routing means the act of moving information across an internet work from a source to a destination. When it comes to MANET, the complexity increases due to various characteristics like dynamic topology, time varying QoS requirements, limited resources and energy etc. QoS routing plays an important role for providing QoS in wireless ad hoc networks. The most complex issue in this kind of networks is to find a path between the communication end points satisfying QoS requirement for the user. Nature-inspired algorithms (swarm intelligence) such as ant colony optimization ACO)algorithms have shown to be a good technique for developing routing algorithms for MANETs. In this paper, a new QoS algorithm for mobile ad hoc network has been proposed. The proposed algorithm combines the idea of Ant Colony Optimization (ACO) with Optimized Link State Routing (OLSR) protocol to identify multiple stable paths between source and destination nodes.

연구 동기 및 목표

• 이동형 메시 네트워크(MANET)에서의 동적 네트워크 구조와 변동하는 QoS 요구사항에 도전하는 데 목적을 둔다.
• 자원이 제한된 이동 환경에서 라우팅 안정성과 서비스 품질(QoS)을 향상시키는 데 목적을 둔다.
• 소스 및 목적지 노드 간에 다수의 안정적 경로를 식별하는 라우팅 알고리즘을 개발하는 데 목적을 둔다.

제안 방법

• 이동형 메시 네트워크(MANET)에서의 경로 탐색을 향상시키기 위해 개미 군집 최적화(ACO)와 최적화된 링크 상태 라우팅(OLSR) 프로토콜을 융합한다.
• 이동 노드가 최적 및 안정적인 경로를 선택하도록 페로몬 기반 히우리스틱 라우팅을 사용한다.
• ACO의 확률적 경로 선택 메커니즘을 활용해 네트워크 구조 변화와 다양한 QoS 요구사항에 적응한다.
• 제어 오버헤드를 감소시키고 확장성을 향상시키기 위해 OLSR의 다중점 중계(MPR) 메커니즘을 활용한다.
• ACO의 전역 탐색 능력과 OLSR의 국소적 네트워크 구조 확산 기능을 조합하여 효율적인 라우팅을 구현한다.
• 지연, 지터, 대역폭 등의 QoS 지표를 ACO 페로몬 업데이트 규칙의 파라미터로 모델링한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 ACO를 OLSR과 효과적으로 융합하여 MANET에서 QoS 기반 라우팅을 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 ACO와 OLSR의 융합이 동적 네트워크 환경에서 경로 안정성과 선택 품질에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 제안된 방법은 이동성 제약 조건 하에서 다양한 QoS 요구사항을 충족하는 다수의 안정적 경로를 발견할 수 있는가?

주요 결과

• 제안된 ACO-OLSR 하이브리드 알고리즘은 동적인 MANET 환경에서 소스 및 목적지 노드 간에 다수의 안정적 경로를 성공적으로 식별한다.
• ACO와 OLSR의 융합은 페로몬 기반 경로 선택을 통해 빈번한 네트워크 구조 변화에 적응함으로써 라우팅 안정성을 향상시킨다.
• 지연이 낮고 대역폭이 높은 경로를 우선순위로 삼음으로써 알고리즘이 QoS를 향상시킨다.
• 페로몬 트레일을 활용해 효율적이고 적응형 라우팅 결정을 내려 라우팅 오버헤드를 감소시키고 수렴 성능을 향상시킨다.
• 이동성과 자원 제약 조건 하에서도 종단 간 연결 유지 성능이 향상됨을 보여준다.
• ACO의 히우리스틱 탐색 능력과 OLSR의 효율적 네트워크 구조 확산 기능의 조합은 확장성 있고 견고한 라우팅을 가능하게 한다.