무선 통신 기술의 급속한 발전과 휴대용 컴퓨팅 장비들의 개발은 이동 중에도 컴퓨터를 사용할 수 있는 환경을 앞당기고 있다. 무선 이동 적응망 (Wireless Mobile Ad-hoc Networks)은 기존의 유선망 기반의 정적 컴퓨팅 환경에서 벗어나 이동 중에도 컴퓨터를 사용할 수 있는 환경을 제공할 수 있는 기반 기술 중의 하나로 그 필요성이 증대되고 있다. 무선 이동 적응망의 가장 큰 장점은 무선 통신을 위한 기반 시설의 설치를 필요로 하지 않고, 또한 기지국에 의한 중앙 집중식의 무선통신 제어 없이도, 휴대가 가능한 노트북이나 PDA 등의 컴퓨팅 장비들의 협업만으로 일시적인 무선망을 형성할 수 있다는 점이다. 추가적인 제어장치나 기반시설의 설치 없이도 신속한 무선망의 형성을 보장하는 이 특성으로 인해 무선 이동 적응망은 전장 상황 하에서의 군부대의 전술 통신, 통신 기반 시설이 붕괴된 재해 지역에서의 구난활동 지원을 위한 통신망 제공 등의 기존 응용분야로부터 회의(conference) 참가자들에 의한 상호 무선망 제공이나 유비쿼터스 컴퓨팅 등의 새로운 응용분야에 이르기까지 폭 넓은 활용 범위를 가진다.
대부분의 휴대용 컴퓨팅 장비들은 사용시간이 제한되는 배터리 등의 전원으로 작동되므로 무선 통신에 의해 소모되는 에너지를 줄이기 위해 대부분의 장비들은 짧은 무선 전송영역을 선호하게 된다. 따라서 이 적응망을 통해 원활히 데이터를 전송하기 위해서는 여러 번의 중계전송(relay)이 필요하며, 이에 따라 각 장비들은 자신의 데이터뿐만 아니라 인접한 다른 장비들의 데이터를 중계 전송하는 라우터로서의 역할을 수행해야만 한다. 움직이는 무선 통신 장비들의 토폴로지 변화를 잘 수용하면서도 효율적인 데이터 전송이 가능한 전송경로(route)를 찾기 위해 대부분의 전송경로탐색 기법들은 브로드캐스팅에 의해 필요한 망 정보 및 주변 노드들에 대한 정보를 수집하게 된다. 그렇지만 무선 이동 적응망에서의 브로드캐스팅은 망을 구성하는 각각의 노드들에 의해 중복해서 재전송되므로 무선 자원의 불필요한 사용을 초래하고 사용자의 데이터 송수신에 간섭현상을 유발시키는 등 많은 오버헤드를 발생시키게 된다. 따라서 무선 이동 적응망에서는 이러한 오버헤드를 줄이기 위한 노력이 필수불가결하게 요구된다. 브로드캐스팅의 중복성을 해결하기 위한 대부분의 연구들은 명시적 혹은 암묵적인 방식에 의해 주기적으로 주변노드들에 대한 정보 수집을 요구한다. 하지만 주변노드들에 대한 정보 수집은 각 노드들의 브로드캐스트를 유발시키므로 이 정보 수집요구는 반복적으로 브로드캐스팅 오버헤드를 발생시키는 또 하나의 원인이 될 수 있다.
본 논문의 목표는 무선 이동 적응망을 위한 에너지 효율적인 브로드캐스팅 기법을 제안하는 것이다. 이를 위해 본 논문은 주기적인 주변 정보수집을 요구하지 않는 리엑티브한 특성을 지니면서도 각 노드들의 자율적 무선 전송범위 추정에 의해 불필요한 브로드캐스팅을 최소화 할 수 있는 효율적인 브로드캐스팅 기법을 제안한다. 이 기법은 브로드캐스팅이 진행되는 과정 중 획득가능한 정보만을 이용하여 불필요한 재전송을 줄임으로써 주기적인 주변 정보 수집을 필요로 하는 기존 방식에서 요구되던 오버헤드를 절감할 수 있다.
본 논문의 세부 내용은 세 가지의 상호 연관된 주제로 구성된다. 첫 번째 주제는 '전송범위 추정에 의한 브로드캐스트 재전송제어 기법 (Coverage-based Broadcast Pruning Scheme)'에 관한 연구이다. 제안한 기법은 네트워크 전역에 걸쳐 전파되는 브로드캐스팅 과정 중에 획득 가능한 송신 노드의 위치정보를 이용하여 새로이 확장될 수 있는 무선 전송 범위를 삼각형 면적 비에 의해 간접적으로 추정하고, 그 추정된 결과 값에 의해 다음번 브로드캐스트 하는 노드에 대한 우선권을 보장함으로써 네트워크 전역에 걸쳐 브로드캐스팅의 신뢰성을 보장하면서도 불필요하게 중복되는 브로드캐스트를 줄일 수 있다.
두 번째 주제는 첫 번째 주제에서 제안된 브로드캐스트 재전송제어 기법의 성능을 향상시키기 위한 연구로서, '자율적 브로드캐스트 전송제어 기법 (Autonomous Broadcast Pruning Scheme)'을 제안한다. 자율적 브로드캐스트 전송제어 기법은 한계값 (threshold value)에 의해 더 이상의 브로드캐스트가 필요한지 아닌지를 결정하는 '전송범위 추정에 의한 브로드캐스트 전송제어 기법'의 단점을 보완하기 위해 고안되었으며, 이미 전송한 노드들을 꼭짓점으로, 또 그 노드들 간의 링크를 변으로 표현한 그래프에서 사이클을 찾는 방법을 이용함으로써 보다 정밀한 수준의 브로드캐스트 재전송제어 결정을 가능하게 하는 기법이다. 또한 이 기법은 무선 전송범위 추정 시 무선신호의 강도에 따른 거리측정법을 이용하므로, 기존 기법에서 필요로 했던 송신노드의 위치정보 제공을 위한 GPS 등의 부가적인 장비도 필요로 하지 않는다는 장점을 가진다.
세 번째 주제는 '자율적 클러스터링 기법 (Autonomous Clustering Scheme)'에 관한 연구이다. 이 연구에서는 센서 네트워크에서 효율적인 클러스터링을 위하여 두 번째 기법에서 제안한 브로드캐스트 재전송제어 기법이 어떻게 활용될 수 있는 지를 보여준다. 센서 네트워크에 제안한 브로드캐스트 재전송제어 기법을 활용하면 클러스터 형성을 위한 주변 노드에 대한 사전 정보수집 요구나 클러스터 헤더 선출에 필요한 다단계의 노드 상호간 정보교환 요구를 최소화하면서도 지역적으로 잘 분포된 클러스터링이 가능하다. 또한 제안한 '자율적 클러스터링 기법'은 센서 분포지역에 대한 질의(query) 수행이나 주기적 환경 모니터링 등 다양한 방식의 센서 네트워크의 응용분야에서 에너지 소모를 최소화하면서도 신뢰성 있는 결과를 제공함을 알 수 있다.
