MANET 환경을 위한 Mobility Support Desync TDMA 알고리즘

Abstract

Desync TDMA 알고리즘은 반딧불이의 동기화 과정에서 영감을 얻은 생체모방 (Bio-inspired) 알고리즘으로, full-mesh Wireless Sensor Networks (WSN) 환경의 매체접근제어를 위해 제안된 Distributed-TDMA (D-TDMA) 알고리즘이다. Desync TDMA 알고리즘에서 네트워크의 각 노드는 주기적으로 전송하는 firing 메시지에 기반하여 자신의 슬롯을 점유한다. Desync TDMA에서 각 노드는 슬롯을 점유한 이후, 별도의 경쟁 없이 주기적인 firing 메시지의 전송만으로 메시지의 충돌을 방지할 수 있어 CSMA/CA와 같은 경쟁기반 MAC 프로토콜보다 오버헤드가 작다. Desync TDMA는 이외에도 노드의 추가 혹은 제거와 같은 상황에 강인한 장점을 가지고 있기 때문에, Mobile Ad-hoc Network (MANET) 환경으로의 확장 가능성을 가지고 있다. Extended Desync TDMA는 기존의 Desync TDMA를 확장시켜 멀티 홉 환경에서의 매체접근제어를 가능하도록 했다. 또한 노드가 firing 메시지의 충돌을 인지하면 일정 확률로 자신의 firing phase를 이동하여, 반복되는 메시지의 충돌을 방지하도록 하였다. 하지만 MANET 환경에서는 노드의 이동성으로 인하여 메시지 충돌이 빈번하게 발생한다. 따라서 MANET 환경에서 Extended Desync TDMA를 동작시키는 경우, 잦은 firing phase의 이동으로 인해 네트워크의 성능이 떨어지게 된다. 본 논문에서는 주변 환경에 맞게 firing phase 이동확률을 조정하는 방법을 적용한 Mobility Support Desync TDMA 알고리즘을 제안한다. 제안 알고리즘에서 각 노드는 자신이 전송한 firing 메시지의 충돌횟수를 확인하고, 이를 통해 firing phase 이동확률을 계산한다. 또한, 계산한 firing phase 이동확률에 맞게 자신의 firing phase를 변경하여 MANET 환경에서의 성능 향상을 가져온다.