서비스 품질(QoS) 멀티홉 라우팅

Adaptive quality of service multi-hop routing

멀티홉 네트워크에서, 적응형 서비스 품질 라우팅(AQoS 또는 AQR) 프로토콜은[when defined as?] 점점 더 인기를 끌게 되었고 수많은 애플리케이션을 가지고 있다.그것이 유용할 수 있는 한 가지 애플리케이션은 MANET(Mobile adtic networking)이다.

적응형 QoS 라우팅은 교차 계층 최적화 적응형 라우팅 메커니즘이다.교차 계층 메커니즘은 노드 이동성과 하위 계층 링크 성능의 영향을 고려하여 적응형 라우팅 알고리즘에 대한 최신 로컬 QoS 정보를 제공한다.다중 QoS 요건은 현재 네트워크 상태에 기초하여 순방향 오류 수정과 다중 경로 라우팅 메커니즘을 적절히 사용하여 충족된다.완전한 라우팅 메커니즘은 (1) 경로 검색과 QoS 관련 파라미터의 수집을 처리하는 수정된 동적 소스 라우팅 알고리즘, (2) 각 노드에 위치한 지역 통계 연산 및 링크 모니터링 기능, (3) 라우팅 경로의 수를 계산하기 위한 통합 의사결정 시스템,코딩 패리티 길이 및 트래픽 배포 속도.

소개

무선 애드혹 네트워크는 무선 송신기 및 수신기와 멀티홉 무선 경로로 상호 연결된 모바일 노드 모음으로 구성된다.그러한 네트워크는 기존의 어떤 네트워크 인프라에 의존하지 않기 때문에 자발적으로 자체적인 방식으로 생성되고 운영될 수 있다.

통신에서 멀티미디어 애플리케이션의 등장은 애드혹 네트워크에서 모바일 QoS(서비스 품질) 지원을 제공할 필요성을 발생시켰고, 그러한 애플리케이션은 QoS 요건을 보장하기 위한 안정적인 경로를 필요로 한다.그러나 예측 불가능한 노드 이동성 때문에 애드혹 네트워크의 토폴로지는 매우 동적이다.또한 무선 채널 대역폭도 제한적이다.따라서 이러한 네트워크에서 QoS 프로비저닝은 복잡하고 어려운 작업이다.

QoS 라우팅은 보통 네트워크에 대한 최신 상태 정보의 수집과 유지, 그리고 그것의 QoS 요건에 근거한 연결에 대해 실현 가능한 경로를 찾는 두 가지 작업을 포함한다.QoS 라우팅을 수행하기 위해 현재 많은 접근방식이 존재하며, 대부분의 접근방식은 OSI 모델의 네트워크 계층에 걸친 라우팅으로만 구성된다.일부 접근방식은 네트워크와 데이터 링크 계층을 모두 활용하지만 계층 간 동작은 고려하지 않는다.이는 QoS 파라미터를 정량화하기 어렵게 하고 QoS를 고려하게 하지만 QoS를 보장하지는 않는다.

이 문제를 해결하려면 적절한 계층 간 협력이 필요하다.적응형 QoS 체계는 QoS 성능에 노드 이동성과 하위 계층 링크 매개변수의 영향을 고려함으로써 QoS 정보를 제공한다.

기존 QoS 방식

대부분의 QoS 접근방식은 하나의 QoS 매개변수(예: 패킷 손실, 종단간 지연, 대역폭)에만 초점을 맞추는 경향이 있다.예를 들어, QoS 관련 체계 중 많은 수가 패킷에 중복성을 추가함으로써 패킷 손실을 줄이는 데 성공하지만, 그들은 엔드투엔드 지연을 희생하면서 이것을 수행한다.패킷 손실과 엔드투엔드 지연은 반비례하기 때문에, 지연, 패킷 손실, 대역폭 제약을 동시에 만족시키는 경로를 찾지 못할 수도 있다.일부 제안된 QoS 라우팅 알고리즘은 여러 메트릭스를 고려하지만, 계층 간 협력을 고려하지 않는다.다중 경로 라우팅은 로드 밸런싱, 내결함성 및 더 높은 집계 대역폭을 제공할 수 있기 때문에 많은 관심을 받아온 또 다른 유형의 QoS 라우팅이다.이 접근방식은 패킷 손실과 종단간 지연을 감소시키지만, 경로 수와 QoS 제약조건 사이에서 관계를 찾을 수 있는 경우에만 효율적이고 신뢰할 수 있다.

Adaptive QoS 스키마 개요

적응형 다중경로 라우팅 체계를 구현하기 위해서는 네트워크의 다른 부분에 분산된 세 가지 기능이 필요하다.첫째, 수정된 동적 소스 라우팅 기능이 필요하다.선택한 경로를 따라 경로 검색 및 로컬 QoS 관련 정보 수집을 처리한다.둘째, 각 노드에 위치하는 지역 통계 연산 및 링크 모니터링 기능이 있다.이 기능은 위의 라우팅 기능을 지원하기 위해 사용된다.QoS 관련 테이블을 포함하는 각 노드의 로컬 라우팅 정보를 관리하고 구축한다.세 번째 기능은 최종 의사결정 과정을 담당하게 된다.적응형 라우팅 매개변수는 QoS 제약조건에 기초한 의사결정 알고리즘에서 도출된다.그것들은 선택된 경로의 숫자 N, FEC의 패리티 길이 k, 코드 그리고 각 경로의 트래픽 분배율의 설정 {R}이다.이러한 기능을 통해 적응형 다중 경로 QoS 라우팅이 구현된다.

QoS 요구사항은 지연 또는 지연 및 대역폭 요구사항 또는 패킷 손실 요구사항을 기반으로 할 수 있다.FEC 패리티 길이는 패킷 손실 제약 조건 하에서 QoS 지연 요건과 선택된 경로의 평균 지연 사이의 차이에서 도출된다.이 FEC 체계에 따른 평균 패킷 손실은 여러 라우팅 경로를 사용하여 달성된다.동시에, 각 경로의 패킷 분배율은 공정한 패킷 손실과 로드 밸런싱 원칙에 따라 결정된다.동일한 QoS 보증에 따른 라우팅 유지보수는 계산 복잡성을 증가시키지 않고 달성된다.이것을 이해해야 한다.

적응형 QoS 성능

3가지 기능(라우팅 기능, 로컬 통계 연산·모니터링 기능, 통합 의사결정 기능)이 모바일 네트워크의 서로 다른 부분에서 구현된다.분산된 구조 때문에, 라우팅 체계의 계산 및 구현 복잡성이 감소한다.또한, 경로는 최신 로컬 정보를 기반으로 하여 발견되고 최적화 계산에 의해 선택되기 때문에 라우팅 파라미터(예: 경로 수, FEC 패리티 길이, 트래픽 분배율)는 동적이고 최적화된다.여러 QoS 요구사항을 지원하는 것 외에도, 트래픽 밸런싱과 대역폭 자원이 우리의 의사결정 과정에 고려된다.라우팅에 사용되는 로컬 QoS 통계의 분산 구조는 이 QoS 지원 메커니즘을 모바일 네트워크에서 확장 가능하게 한다.시뮬레이션 결과는 비적응적 라우팅 전략에 비해 성능(즉, 패킷 손실과 엔드투엔드 지연)이 훨씬 우수하고 네트워크의 상태 변화(즉, 노드 이동성, 전송 강도, 채널 특성 및 트래픽 패턴)에 덜 취약하다는 것을 나타낸다.

참고 항목

참조

  • "애드혹 네트워크에서의 계층간 협력을 통한 적응형 QoS 라우팅", 홍샤 선앤허먼 휴즈, 2005년 5월, 무선 통신 및 네트워킹에 관한 EURASIP 저널, Adaptive QoS 라우팅