Wireless networks have been developed with various demands such as voice over IP (VoIP) and multimedia services. And mobile devices become smaller and do more computation and communications with high technological innovations. In the case of ad hoc communications, a mobile node is responsible for forwarding others’ data as well as sending/receiving its own data. Therefore much attention should be paid to energy issue in terms of energy balance as well as energy consumption.
With respect to energy balance, there have been active researches proposing energy-aware routing algorithms for mobile ad hoc networks. They take advantage of energy-related metrics to find the most energy-balancing route in route discovery procedure. However there have been few works touching the energy balance during data transmission which is addressed in this paper.
This paper presents a new mechanism named $\emph{Node Alarming Mechanism (NOAL)}$ where an intermediate node having low energy alarms its status to others. With NOAL, we propose two routing algorithms: $\emph{LEAR with NOAL (LENOAL)}$ and $\emph{FEAR with NOAL (FENOAL)}$ that can balance the energy consumption among mobile nodes in ad hoc networks. They are based on DSR and FSR and belong to different routing categories such as reactive and proactive protocols, respectively. Therefore it is possible to compare the energy performances between different types of routing protocols as well as to evaluate them under a type of routing protocol in the proposed algorithms. The simulation study shows that LENOAL and FENOAL can balance energy consumption over networks by 21-36% depending on the network conditions.
무선 네트워크는 지난 수년동안 다양한 요구를 바탕을 발전되어 왔으며, 그 중심에 이동성과 휴대성에 대한 기술 발전이 있었다. 또한 무선 기기들은 그 크기가 점점 작아졌으며, 신기술을 이용하여 다양한 기능들을 수행할 수 있게 되었다. 애드 혹 네트워크의 경우, 이동 노드들은 자신의 데이터를 처리하는 기능 이외에 다른 노드의 데이터를 전달하는 기능을 하게 된다. 이러한 기능을 수행하기 위하여 노드는 더 많은 에너지를 소비하게 되므로, 에너지 소비량이나 에너지 균형과 같은 에너지 관련 문제가 중요한 관심 분야로 조명 되고 있다.
에너지 균형과 관련하여 에너지 인식 라우팅 방법과 같은 연구가 있어왔다. 이러한 연구들은 일반적으로 리액티브 라우팅 프로토콜의 경로 결정 과정에서 에너지와 관련된 파리미터를 사용하여 최적의 경로를 찾는 것에 중점을 두었다.
또한 대부분의 연구는 데이터 통신 중간의 에너지 균형에 대해서는 고려하지 않고 있으며, 본 논문에서는 이 문제를 해결하기 위해 ‘노드 경고 알고리즘 (NOAL)’을 제안한다. NOAL에서 데이터를 전달하는 중간 노드들은 자신의 에너지 보유량을 검사하여 기준 값 이하일 경우, 자신의 에너지 정보를 다른 노드들에게 알리게 된다. 이는 다른 노드들로부터 자신에게 더 이상의 데이터를 보내지 않도록 하며, 자신은 데이터 전달에 의한 에너지 소모량을 줄일 수 있다. NOAL의 가장 큰 장점은 다른 라우팅 알고리즘에 쉽게 적용될 수 있다는 것이다. 본 논문에서는 NOAL을 이용하여 두 가지 알고리즘을 제안한다: LEAR with NOAL (LENOAL), FEAR with NOAL (FENOAL). 이들은 애드 혹 네트워크에서 이동 노드간의 에너지 소모를 균등하게 분산시키는 것에 초점을 맞추고 있다. LENOAL 와 FENOAL는 각각 DSR과 FSR에 기초하고 있으며, 서로 다른 라우팅 알고리즘 방식이다. (애드 혹 네트워크에서 라우팅 프로토콜은 크게 리액티브 방식과 프로액티브 방식으로 나뉜다.) 이러한 NOAL의 간결한 적용성 때문에, 각자의 라우팅 방식 안에서 에너지 성능을 비교할 수 있을 뿐만 아니라 서로 다른 방식의 라우팅 프로토콜끼리의 성능 비교도 가능하다. 실험 결과는 LENOAL와 FENOAL이 21-36% 정도 향상된 에너지 균형을 이루는 것을 보여준다.
