[논문 리뷰] CORMEN: Coding-Aware Opportunistic Routing in Wireless Mess Network

Jeherul Islam, Pradeep Kumar Singh|arXiv (Cornell University)|2010. 06. 23.

Cooperative Communication and Network Coding참고 문헌 6인용 수 11

한 줄 요약

CORMEN는 무선 메ッシュ 네트워크를 위한 코딩 인식형 기회적 라우팅 프로토콜을 제안하며, 각 노드가 국소적 코딩 잠재력에 기반해 독립적으로 패킷을 코딩할지 또는 전달할지를 결정함으로써 동적으로 네트워크 코딩 기회를 활용한다. 네트워크 코딩을 기회적 라우팅과 통합함으로써 CORMEN은 종단 간 지연을 감소시키고 대역폭을 향상시켜 시뮬레이션에서 기존 라우팅 방식보다 최대 30% 더 뛰어난 성능을 달성한다.

ABSTRACT

These Network Coding improves the network operation beyond the traditional routing or store-and-forward, by mixing of data stream within a network. Network coding techniques explicitly minimizes the total no of transmission in wireless network. The Coding-aware routing maximizes the coding opportunity by finding the coding possible path for every packet in the network. Here we propose CORMEN: a new coding-aware routing mechanism based on opportunistic routing. In CORMEN, every node independently can take the decision whether to code packets or not and forwarding of packets is based on the coding opportunity available.

연구 동기 및 목표

• 전통적인 스토어 앤 포워드 라우팅의 비효율성을 줄이기 위해 네트워크 코딩을 활용하여 전송 횟수를 최소화하는 것.
• 지능적인 코딩 결정을 통해 손실이 많은 무선 환경에서 종단 간 지연을 감소시키고 대역폭을 향상시키는 것.
• 노드들이 자율적으로 코딩 기회를 평가하고 대응할 수 있도록 분산형이고 확장 가능한 라우팅 메커니즘을 설계하는 것.
• 기회적 라우팅에 네트워크 코딩 인식 기능을 통합하여 중앙 집중식 조율 없이도 코딩 이득을 극대화하는 것.

제안 방법

• CORMEN는 각 노드가 패킷을 전달하기 전에 코딩 기회를 평가하는 분산형이고 노드 국소 의사결정 메커니즘을 사용한다.
• 프로토콜은 코딩 기회 지표를 사용하여 코딩을 가능하게 할 잠재적 전달자들을 코딩 가능성이 높은 순서로 순위 매긴다.
• 각 노드는 코딩을 지원할 수 있는 이웃 노드들을 포함하는 전달 세트를 유지하며, 비코딩 후보자들보다 이를 우선순위로 한다.
• 코딩 기회가 존재할 경우에만 패킷을 전달하고, 그렇지 않으면 기존의 다중점 중계 방식을 통해 전달한다.
• 이 방식은 무선 매체의 본질적인 방송 성질을 활용하여 다수의 수신자가 코딩된 조합을 복원할 수 있도록 한다.
• 다음 홉에서 다른 패킷과 조합될 수 있도록 코딩된 패킷만 전달되므로 재전송을 방지한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 어떻게 네트워크 코딩을 기회적 라우팅에 효과적으로 통합하여 무선 메시 네트워크에서의 성능을 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 분산형 국소 의사결정이 코딩 이득과 종단 간 지연에 미치는 영향은 무엇인가?
• RQ3 코딩 인식형 라우팅 프로토콜은 동적인 무선 환경에서 기존 라우팅 방식보다 더 높은 대역폭과 낮은 지연을 달성할 수 있는가?
• RQ4 코딩 잠재력에 기반한 전달자 선택이 네트워크의 확장성과 내구성에 미치는 영향은 무엇인가?

주요 결과

• CORMEN는 고손실 무선 메시 네트워크에서 기존 기회적 라우팅 대비 종단 간 지연을 최대 30% 감소시킨다.
• 더 많은 코딩 기회와 중복 전송 감소로 인해 대역폭이 최대 25% 향상된다.
• 불필요한 재전송을 방지함으로써 제어 오버헤드를 낮추면서도 성능 향상을 달성한다.
• 분산형 의사결정은 변화가 많은 네트워크 구조에서의 확장성과 내구성을 보장한다.
• 시뮬레이션 결과, CORMEN는 고간섭 및 고속 이동 환경에서도 높은 코딩 이득을 유지함을 보였다.
• 코딩 인식형 전달 세트 선택은 중간 노드에서의 성공적인 코딩 확률을 크게 향상시킨다.