Multi-constrained routing is a key driver to support quality-of-service (QoS) for real-time multimedia applications in wireless mesh networks (WMNs). Due to the difficulty of applying strict admission control into a public WMN, it is inevitable to accommodate multiple application flows with different QoS requirements exceeding the capacity of a certain link shared by multiple flows. However, existing multi-constrained routing protocols under such an environment find the QoS degradation based on end-to-end path quality probing and trigger flooding-based route discovery from a scratch for resolving the QoS degradation, which incurs a longer recovery time and much routing overhead. This dissertation proposes a novel multi-constrained routing protocol for WMNs that finds problematic links that may affect QoS degradation to end-to-end paths and replaces them with a detour path using a local repair principle. Novel congestion threshold estimation is modeled for finding problematic links and design algorithms for quickly finding detour paths and selecting an optimal path by minimizing the negative effect on existing flows nearby the detour path. Simulation results show that the proposed routing protocol achieves up to 19.6% more goodput of live video streaming applications with up to 33% reduced routing overhead compared with an existing work.
무선 메쉬 네트워크에서 실시간 멀티미디어 응용 프로그램의 활용이 증가함에 따라 다중 제약 라우팅 프로토콜의 필요성이 증대되고 있다. 다중 제약 라우팅 프로토콜은 승인 제어 기술이 각 라우팅 경로를 위한 네트워크 자원의 할당을 보장한다는 전제 하에 연구되고 있으나, 무선 메쉬 네트워크에서는 승인 제어 기술을 가정할 수 없기 때문에 이미 하나의 응용 플로우를 위해 형성된 라우팅 경로가 다른 응용 플로우의 네트워크 자원 사용에 의해 영향을 받는 서비스 품질 저하 문제가 쉽게 발생한다. 기존의 다중 제약 라우팅 프로토콜은 서비스 품질 저하 문제를 해결하기 위해 시작 노드가 경로 탐색을 처음부터 다시 수행하고, 이것은 경로를 복구하는 시간이 길고 경로 탐색을 위해 네트워크 자원의 소비가 커지는 문제가 있다. 본 연구에서는 이미 형성된 라우팅 경로의 서비스 품질 저하 현상을 빠르게 인지하고 이를 해결하는 과정에서 소비하는 네트워크 자원의 양을 최소화하기 위해 다중 제약 라우팅 프로토콜을 위한 국지적 경로 복구 기법을 제안한다. 이를 위해 라우팅 경로의 종단 간 서비스 품질 요구사항과 현재의 네트워크 자원 상태로부터 각 링크별로 감당할 수 있는 자원 소비량의 한계점을 예측하고, 이를 기반으로 국지적 경로 복구의 수행 여부를 결정한다. 국지적 경로 복구를 수행할 때, 이웃 노드들의 네트워크 자원 사용량을 예측하고 이를 기반으로 주변에 이미 존재하는 응용 플로우에 대한 피해를 최소화시키는 라우팅 세부 경로를 선택하여 복구를 진행한다. 제안하는 라우팅 프로토콜의 성능을 시뮬레이션을 통하여 검증한 결과, 제안하는 방법은 기존의 라우팅 프로토콜에 비해 19.6% 향상된 응용 데이터 처리량과 33% 감소된 네트워크 자원 소비량을 보였다.
