광대역통합망 기반 유비쿼터스 센서네트워크 서비스를 위한 라우팅 알고리즘 연구

Abstract

지난 수 십 년간 통신 기술의 급속한 발전은 인터넷 및 IPTV(Internet Protocol Television), TPS(Triple Play Service) 등과 같은 실시간 멀티미디어 서비스의 급격한 발전을 가져왔다. 이에 따라 다양한 서비스를 통합하여 전송하기 위한 연구가 계속해서 이뤄져 왔으며, 특히 우리나라의 경우 통신, 방송, 인터넷이 융합된 광대역통합망 (BcN: Broadband Convergence Network)을 활성화시키기 위한 움직임이 정부의 u-IT839 정책의 지원 아래 여러 서비스 제공업자들에 의해서 지속적으로 연구되어왔다. BcN이란 통신, 방송, 인터넷이 융합된 품질보장형 광대역 멀티미디어 서비스를 언제 어디서나 끊김 없이 안전하게 이용할 수 있는 차세대 통합 네트워크를 말한다. BcN 백본망 기술은 IP를 제어하는GMPLS(Generalized Multi-Protocol Label Switching)를 기반으로 DWDM (Dense-Wavelength Diivision Multiplexing) 광네트워크를 사용하는 IP/GMPLS over DWDM으로 발전되고 있다. 최근 가장 중요시되는 유비쿼터스 서비스 중의 하나인 USN(Ubiquitous Sensor Network) 서비스를 BcN을 통해 제공하기 위해서는 다양한 실시간 데이터를 수집하여 신속한 경로를 통해 단 한 번의 전송으로 WSN(Wireless Sensor network)의 각종 노드들로부터 Sink로 전송되어야 한다. 이 과정에서WSN에서 망 전체의 생존시간을 증가시키기 위한 에너지 효율적인 라우팅 알고리즘 개발이 필수 불가결한 핵심 기술이다. 또한 Sink 노드에 집적된 데이터들이 BcN 백본 전달망과 액세스망을 통하여 USN 서비스 매니저에게 전달될 때, DWDM 망 내에서 광자원(Lamda)을 효율적으로 이용하는 경로를 선정하는 RWA 알고리즘 개발은 매우 중요한 핵심기술 요소이다. 광대역통합망에서 USN 서비스를 제공하기 위해서 기존의 유니캐스트 방식이 아닌 멀티캐스트 라우팅 방식이 대역폭 활용 측면에서 좀 더 효율적인 해결책을 제공한다. 이에 본 논문은 광대역통합망의 백본망 계층을 제어하는 IP/GMPLS over DWDM망에서 멀티캐스트 서비스를 지원하기 위한 멀티캐스트 라우팅 알고리즘을 제안한다. WSN에서는 망 전체의 생존시간을 증가시키기 위해서 각 노드의 효율적인 에너지 사용이 필수적이다. 이에 본 논문은 WSN에서 각 노드의 전력 사용을 줄이기 위한 새로운 라우팅 알고리즘 또한 제안한다. 본 논문은 WSN에서 효율적인 에너지 사용에 필요한 라우팅 알고리즘을 포함하여 WSN의 데이터들을 사용자에게 제공하기 위한 BcN기반의 멀티캐스트 라우팅 알고리즘을 제시하여, 향후 제공될 USN 서비스의 전반적인 해결책을 제시한다.

Over the past decade, the advances of communications technologies and the rapid spread of WWW (World Wide Web) have broughton the exponential growth of users using Internet and real-time multimedia services like IPTV (Internet Protocol Television) and TPS (Triple Play Service). As the growth of users using multimedia services, a lot of research activities to transport converged various services have continuously been performed. Specially, in our country, Broadband convergence Network (BcN) has been studied by many service providers under the support of government’s u-IT839 policy. An IP/GMPLS-based control plane combined with a wavelength-routed dense-wavelength division (DWDM) optical transport network is seen as a very promising approach for the realization of a future backbone of BcN. To provide the Ubiquitous Sensor Network (USN) services (one of the most important services in the u-IT839 policy) based on BcN backbone network and access networks for USN service manager, combining the data that comes from many sensor nodes into a set of meaningful information and sending them to the sink node through an optimal route are considered the crucial issues to solve. For surmounting these problems, this thesis proposes a new routing algorithm for reducing the power consumption of each sensor node in WSNs, combining energy aware cluster head election technique with DAG (Directed Acyclic Graph) concept in TORA (Temporally-Ordered Routing Algorithm). And also this thesis suggests a multicast routing algorithm that utilizes DWDM optical resource efficiently when the useful data gathered at the sink node is transmitted to a USN service manager.