All of routing protocols, which were developed for Mobile Ad Hoc Networks (MANET), are not appropriate for VANET. Since, the characteristics of VANET such as the fast moving of vehicle and frequent changes of topology are not concerned in routing protocols of MANET. It means that the routing protocols can arouse difficulties in applying to VANET and limited the operation in a VANET environment.
In this study, we try to find a solution in a way that the ants seek the foods. It is called Ant Colony Optimization. The algorithm, which is a kind of heuristic algorithm, has been brought to public attention. The basic operation of the algorithm is to leave a trace and seek it. The ants solve the routing path problem from house to foods using pheromone, which is a kind of hormone. The ants use pheromone as a trace and offer the information about the route path each other. In the network, it can be used as a way to find routing path using less search cost. In this study, we propose an effective routing protocol in terms of packet delivery ratio, end-to-end delay and routing overhead using the trace of nodes for VANET.
In this paper, we propose and evaluate a routing protocol in urban wireless communication environment without GPS. Trace Protocol for VANET (TPV) which is proposed as a routing protocol uses various traces for vehicles with routing metrics on movement of vehicles in an urban environment. TPV uses three kinds of traces to find the routing path. First, a vehicle records time stamps, Neighbor Encounter, with other vehicles, when a vehicle meets with the other on the road. Second, a vehicle records the time stamps, Packet Encounter, of receiving messages. Finally, a vehicle records the density of vehicles, Density, using the number of neighbor nodes. Operating with three kinds of trace, TPV can determine the routing path. TPV outperforms AODV and FRESH in terms of the routing overhead, the packet delivery ratio, and end-to-end delay.
Our model is validated through simulations. Simulation tools consist of a traffic part and a network part to realize the real VANET environment. The traffic part makes the movement of node using MOVE and VanetMobiSim such as a vehicle in the real environment. Network part is realized by the routing protocol using ns-2.
노트북의 보급과 아이폰과 같은 스마트 폰의 등장으로 무선 단말기의 사용은 큰 수준으로 증가하였다. 이러한 현상은 사회전반적인 곳에 영향을 미치고 있다. 이러한 영향은 차량에 대해서도 마찬가지이다. 무선 통신 기술 발달로 말미암은 차량 정보화에 대한 관심이 증가하고 있다. 미래인터넷에서도 차량 정보화에 많은 관심을 보이고 있으며 다양한 Intelligent Transportation System (ITS) 애플리케이션이 등장하고 있다. 특히 Vehicle to Vehicle (V2V) 에서 차량 안전을 지원하는 네트워크 기술로 Vehicular Ad Hoc Networks (VANET) 이 주목받고 있다.
애드 혹 네트워크는 인프라 스트럭쳐 없이 개별적인 무선 단말끼리 통신하여 네트워크를 구성한다. 개별 단말기 간의 네트워크를 구성하기 때문에, 애드 혹 네트워크에서는 네트워크를 구성할 수 있도록 하는 라우팅 프로토콜은 가장 중요한 요소 중 하나이다. 애드 혹 네트워크에서 라우팅 프로토콜은 크게 proactive 라우팅 프로토콜과 reactive 라우팅 프로토콜로 나누어진다. Proactive 라우팅 프로토콜은 주기적으로 노드 간의 컨트롤 메시지를 통하여 라우팅 경로를 유지하는 방법이고, reactive 라우팅 프로토콜은 소스에서의 요구에 의해 라우팅 경로가 만들어지도록 하는 방법이다. VANET은 애드 혹 네트워크를 사용하는 객체가 차량이다. 따라서 노드의 이동성이 빠르고 이동 가능 공간의 제약이 있으며 위상이 빠르게 변화한다. Proactive 방식을 사용하게 될 때 위상의 빠른 변화 때문에 위상을 인식하기 위한 컨트롤 메시지가 빈번하게 전송되고 이것은 네트워크의 상당한 부하가 될 것이다. 따라서 차량이 노드인 VANET에서는 proactive 방식은 적당하지 않다. 반면에 순간순간 전송 요구에 의한 reactive 방식은 proactive 방식과 비교했을 때 VANET에 더 적절하다. 하지만, 기존에 나와 있는 reactive 방식도 앞서 언급한 VANET의 특성을 제대로 적용하지 못해 성능을 제대로 발휘하지 못하게 된다.
본 연구에서는 개미가 먹이를 찾아가는 과정에서 그 해결책을 찾았다. 개미의 먹이를 찾아가는 과정은 휴리스틱 알고리즘으로 사람들의 관심을 받아왔다. 이 알고리즘의 기본은 흔적을 남기고 그 흔적을 사용하는 것이다. 개미는 먹이가 있는 경로를 만들어 가는 문제를 페로몬이라는 호르몬을 이용하여 개미 자신의 이동 흔적 남겨 서로에게 경로에 대한 정보를 제공해 줌으로써 해결하였다. 이러한 과정은 네트워크 관점에서 경로를 찾기 위한 비용을 적게 사용하면서 효율적인 경로를 찾아낼 수 있게 한다. 흔적을 이용하는 부분 착안하여 VANET에서 노드들의 여러 가지 흔적을 이용하여 VANET에서 더 적은 부하로 더 좋은 경로를 찾는 라우팅 프로토콜을 제안하려고 한다.
본 연구의 검증은 시뮬레이션을 통하여 이루어졌으며, 실제와 같은 VANET환경을 조성하기 위하여 차량 이동 모델을 만들어 내는 부분과 네트워크를 구성하여 부분을 나누어서 시뮬레이션하였다. 차량 이동 모델을 만들어 내는 부분은 노드의 움직임을 실제 도로에서의 자동차처럼 나타내는 MOVE, VanetMobiSim을 이용하여 나타냈다. 네트워크를 구성하여 부분에서는 ns-2를 이용하여 라우팅 프로토콜을 구현하였다.
본 연구에서는 GPS가 없는 환경에서의 라우팅 프로토콜을 가정하여 실험이 이루어졌다. 움직이는 차량이 최근에 만난 기록을 흔적으로 사용하고 주변 차량의 밀도를 흔적으로 사용하며 차량과 차량 사이에 흐르는 패킷 전송의 길을 흔적으로 사용한다. 3가지의 흔적을 사용하는 제안된 라우팅 프로토콜 Trace Protocol for VANET (TPV)는 기존에 제안된 AODV와 FRESH와 비교했을 때 routing overhead는 최소화하며, packet delivery ratio와 end-to-end delay에서 더 나은 성능을 보였다.