KR20120082739A - 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 링크 품질 기반 라우팅 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 네트워크 인터페이스가 두 개 이상인 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법에 있어서, 데이터 전송을 위한 경로를 탐색하는 단계, 상기 탐색된 경로에 포함되는 각 노드에서의 링크 품질을 측정하는 단계, 상기 측정된 링크 품질을 기반으로 링크 악화를 탐지하는 단계 및 링크 악화를 탐지한 노드가 대체 링크를 선택하고 해당 링크로 교체하는 경로 재설정 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면, 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서 SINR을 이용하여 노드의 움직임 및 데이터 전송의 불규칙적인 시작으로 인해 발생하는 간섭을 발견하고, 간섭받는 링크를 가장 좋은 품질의 링크로 교체함으로써, 네트워크 처리량을 높이는 동시에 패킷 전송 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서 일정 수준의 네트워크 품질을 유지하기 위하여 링크 품질을 기반으로 라우팅하는 방법에 관한 것이다.
모바일 애드 혹 네트워크에서 비디오 스트리밍 및 컨텐츠 공유와 같이 지속적인 네트워크 품질이 요구되는 응용의 비중이 커지고 있다. 이를 지원하기 위해 다양한 트래픽이 발생할 때의 간섭을 줄이고자 여러 개의 네트워크 인터페이스를 사용하는 네트워크 프로토콜이 활발히 연구되고 있다.
멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크에서 활용 가능한 대표적인 라우팅 기법은 AODV-MR, MR-LQSR, HOLSR 등이 있다.
AODV-MR은 두 노드 사이의 경로를 탐색하는 과정에서 멀티 홉 경로의 경우에는 서로 이웃하는 링크가 다른 인터페이스를 사용하도록 하여 링크 간 간섭을 최소화하는 경로를 만든다.
MR-LQSR은 각 노드가 주고받는 Hello packet을 통해 측정되는 링크 품질(Link quality)을 기대 전송 시간(Expected Transmission Time; ETT)으로 표현한다. 이를 이용하여 경로 탐색 시 기대 전송 시간의 조합을 통해 누적 기대 전송 시간(Weighted Cumulative Expected Transmission Time; WCETT)이 가장 낮은 경로를 선택한다. 이 때 인접한 두 링크가 사용하는 라디오가 다를 때 더 낮은 누적 기대 전송 시간이 계산되도록 정의하여 멀티 라디오의 이점을 활용하였다.
HOLSR은 노드가 다양한 수준의 성능을 가지고 있고, 고성능의 노드는 더 많은 네트워크 인터페이스를 가지고 있어 네트워크 인터페이스 수가 더 적은 노드들의 클러스터 헤드(cluster head) 역할을 하도록 한다. 이를 통해 클러스터 간 통신이 멀티 라디오 경로를 통해 전달되어 확장성 있는 네트워크에 적합한 라우팅 프로토콜을 제안한다.
HOLSR은 노드마다 인터페이스 개수가 다르고, 이에 따라 인터페이스 개수가 많은 노드에 의존적인 경로 설정을 하게 되어 일상적인 환경에서는 적합하지 않다. MR-LQSR과 AODV-MR은 모두 경로를 탐색하는 순간에 링크 품질이 좋고 멀티 라디오 활용도가 높은 구성을 생성하지만, 전송 중 발생하는 기대치 않은 간섭 및 환경적 요인의 변화에 대해서는 고려하지 않고 있다. 따라서 현재 전송중인 경로가 전송이 불가능하여 실패(Failure)할 때까지는 생성된 경로를 유지함으로써 수시로 발생하는 간섭에 대처하지 못하는 문제가 있다. 또한 간섭이 발견되더라도 이를 해결하기 위한 방법은 처음부터 경로 탐색 과정을 처음부터 다시 수행하여 새로운 경로를 생성하는 방법 외에는 없으며, 이 때에는 컨트롤 패킷(Control Packet)이 많이 발생하여 많은 네트워크 비용을 발생시키므로 적합하지 않다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서 노드의 움직임 및 데이터 전송의 불규칙적인 시작으로 인해 발생하는 간섭을 링크품질을 이용하여 발견해 내고, 이를 해결하기 위해 간섭받는 링크를 가장 좋은 링크 품질을 갖는 링크로 교체하여 네트워크 처리량을 높이고 패킷 전송 시간을 줄일 수 있는 라우팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 네트워크 인터페이스가 두 개 이상인 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법에 있어서, 데이터 전송을 위한 경로를 탐색하는 단계, 상기 탐색된 경로에 포함되는 각 노드에서의 링크 품질을 측정하는 단계, 상기 측정된 링크 품질을 기반으로 링크 악화를 탐지하는 단계 및 링크 악화를 탐지한 노드가 대체 링크를 선택하고 해당 링크로 교체하는 경로 재설정 단계를 포함한다.
상기 링크 품질 측정 단계는, SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 이용하여 각 노드에서의 링크 품질을 측정하는 것이 바람직하다. 이때, 데이터 패킷 전달에 참여하고 있는 노드들은 이전 노드로부터 데이터 패킷을 받을 때마다 해당 노드의 신호 세기 및 주변의 모든 신호 세기의 합을 비교하는 방식으로 SINR을 계산할 수 있다.
상기 링크 악화 탐지 단계는, 데이터 패킷 전달에 참여하고 있는 노드들이 SINR리퀘스트(SINRRequest) 패킷을 모든 인터페이스를 통해 브로드캐스트하고, 상기 SINR리퀘스트 패킷을 수신한 이웃 노드들은 상기 SINR리퀘스트 패킷을 전송한 노드가 발생시키는 신호 세기를 기반으로 SINR을 계산하여 SINR리플라이(SINRReply) 패킷으로 회신하고, 상기 SINR리퀘스트 패킷을 전송한 노드는 상기 이웃 노드들로부터 수신한 SINR리플라이 패킷을 통해 링크 악화를 탐지할 수 있다.
상기 경로 재설정 단계에서, 상기 링크 악화를 탐지한 노드는 상기 이웃 노드들로부터 수집한 SINR 값을 비교하여 가장 큰 SINR 값을 갖는 노드를 자기 자신을 대체할 노드로 지정할 수 있다.
상기 링크 악화를 탐지한 노드는 확장된 경로 에러(Extended Route Error) 패킷을 상기 대체 노드로 지정된 노드에게 전송할 수 있다. 이때, 상기 확장된 경로 에러 패킷에는 데이터를 전달해야할 목적지 노드 주소 및 목적지 노드로 가기 위한 다음 노드 정보가 포함되어 있을 수 있다.
상기 경로 탐색 단계는, 두 노드 사이의 경로 탐색 과정에서 서로 인접한 링크 사이에서 다른 인터페이스를 사용하도록 하여 링크 간 간섭을 최소화하는 AODV-MR 방식을 이용하여 경로를 탐색할 수 있다.
본 발명에 의하면, 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서 SINR을 이용하여 노드의 움직임 및 데이터 전송의 불규칙적인 시작으로 인해 발생하는 간섭을 발견하고, 간섭받는 링크를 가장 좋은 품질의 링크로 교체함으로써, 네트워크 처리량을 높이는 동시에 패킷 전송 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크 라우팅 시스템의 구조를 보여주는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크 환경을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크 환경을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크 라우팅 시스템의 구조를 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크 라우팅 시스템(multi radio mobile Ad-hoc network routing system)은 API(Application Programming Interface, 110), 라우팅 관리자(120), 네트워크 인터페이스 관리자(130)를 포함하여 이루어진다.
API(110)는 다양한 어플리케이션과 운영체제 사이의 네트워킹 인터페이스를 제공한다.
라우팅 관리자(120)는 이웃 노드의 신호를 저장하기 위한 이웃 신호 테이블(122)과, 이웃 신호 테이블(122)에 저장된 신호를 이용하여 링크 악화를 탐지하고 경로를 재설정하기 위한 링크 악화 탐지 및 의사결정 모듈(124)를 포함한다.
네트워크 인터페이스 관리자(130)는 다양한 인터페이스(인터페이스1, 인터페이스2, 인터페이스3...)의 네트워크 인터페이스를 관리하는 역할을 한다.
이제 본 발명에서 이러한 구조를 갖는 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크 라우팅 시스템에서의 라우팅 방법을 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법을 보여주는 흐름도이고, 도 3 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크 환경을 보여주는 도면이다.
본 발명에서는 네트워크 인터페이스가 두 개 이상인 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법을 제안한다.
도 2를 참조하면, 먼저 데이터 전송을 위한 경로를 탐색한다(S201). 본 발명의 일 실시예에서 S201 단계는, 두 노드 사이의 경로 탐색 과정에서 서로 인접한 링크 사이에서 다른 인터페이스를 사용하도록 하여 링크 간 간섭을 최소화하는 AODV-MR 방식을 이용하여 경로를 탐색할 수 있다. 즉, 데이터를 전송하고자 하는 노드가 경로 요청(Route Request, RREQ) 패킷을 모든 인터페이스로 브로드캐스트(broadcast)하고, 보내고자 하는 대상 노드를 발견할 때까지 중간 노드들은 수신한 경로 요청 패킷을 받은 라디오와 겹치지 않는 다른 인터페이스를 통해서만 데이터 패킷을 전달한다.
도 3을 참조하면, 소스 노드인 S1노드에서 목적노드인 D1노드로 패킷이 전달되는 경로이며, S1-A-B-C-D1의 경로를 통해 데이터가 전달되는 최초 상태를 예시하고 있다. 이때, B노드에서 A노드로부터의 SINR값이 17.21이다.
다음, 탐색된 경로에 포함되는 각 노드에서의 링크 품질을 측정한다(S203). 본 발명에서 S203 단계에서, SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 이용하여 각 노드에서의 링크 품질을 측정하는 것이 바람직하다. 이때, 데이터 패킷 전달에 참여하고 있는 노드들은 이전 노드로부터 데이터 패킷을 받을 때마다 해당 노드의 신호 세기 및 주변의 모든 신호 세기의 합을 비교하는 방식으로 SINR을 계산할 수 있다.
도 4를 참조하면, 최초 상태에서 네트워크 트래픽 변화에 따른 간섭이 발생하고, 이에 따라 B노드에서 A노드로부터의 SINR값이 -3.17로 변화하였음을 확인할 수 있다.
다음, 측정된 링크 품질을 기반으로 링크 악화를 탐지한다(S205). 본 발명의 일 실시예에서 S205 단계는 데이터 패킷 전달에 참여하고 있는 노드들이 SINR리퀘스트(SINRRequest) 패킷을 모든 인터페이스를 통해 브로드캐스트하고, SINR리퀘스트 패킷을 수신한 이웃 노드들은 SINR리퀘스트 패킷을 전송한 노드가 발생시키는 신호 세기를 기반으로 SINR을 계산하여 SINR리플라이(SINRReply) 패킷으로 회신하고, SINR리퀘스트 패킷을 전송한 노드는 이웃 노드들로부터 수신한 SINR리플라이 패킷을 통해 링크 악화를 탐지할 수 있다. 즉, 주변 상황에 비해 현재 링크의 신호 세기가 나쁜 경우에는 링크가 악화되었다고 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 데이터 패킷 전달에 참여하고 있는 노드들은 실시간으로 계산된 SINR값이 0보다 작을 때, 주변 노드의 상황이 어떤지 확인하기 위해 SINR리퀘스트 패킷을 모든 인터페이스를 통해 브로드캐스트한다. 예를 들어, 한번 SINR리퀘스트 패킷을 발생시키면, 이후 3초 동안은 SINR 리퀘스트 패킷을 보내지 않는다.
도 5를 참조하면, B노드는 SINR 값이 0보다 작은 -3.17이므로, SINR리퀘스트 패킷을 모든 인터페이스를 통해 이웃 노드인 A노드, E노드, F노드, G노드에 브로드캐스트한다
다음, 링크 악화를 탐지한 노드가 대체 링크를 선택하고 해당 링크로 교체하는 경로 재설정 단계를 수행한다(S207). 본 발명의 일 실시예에서 S207 단계에서 링크 악화를 탐지한 노드는 이웃 노드들로부터 수집한 SINR 값을 비교하여 가장 큰 SINR 값을 갖는 노드를 자기 자신을 대체할 노드로 지정할 수 있다. 이러한 경우, 링크 악화를 탐지한 노드는 확장된 경로 에러(Extended Route Error) 패킷을 대체 노드로 지정된 노드에게 전송할 수 있다. 본 발명에서 확장된 경로 에러 패킷에는 데이터를 전달해야할 목적지 노드 주소 및 목적지 노드로 가기 위한 다음 노드 정보가 포함되어 있다. 본 발명에서 확장된 경로 에러 패킷을 받은 노드는 패킷에 포함된 정보를 이용하여 라우팅 테이블을 수정하여 데이터를 보낼 준비를 한다.
도 6을 참조하면, B노드는 이웃 노드의 SINR 값 중 가장 큰 SINR 값인 8.72의 SINR 값을 갖는 E노드를 대체 노드로 지정하고, 경로를 재설정하게 된다. 따라서, S1-A-E-C-D1으로 경로가 재설정된 것을 확인할 수 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
110 API 120 라우팅 관리자
130 네트워크 인터페이스 관리자
130 네트워크 인터페이스 관리자
Claims (8)
- 네트워크 인터페이스가 두 개 이상인 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법에 있어서,
데이터 전송을 위한 경로를 탐색하는 단계;
상기 탐색된 경로에 포함되는 각 노드에서의 링크 품질을 측정하는 단계;
상기 측정된 링크 품질을 기반으로 링크 악화를 탐지하는 단계; 및
링크 악화를 탐지한 노드가 대체 링크를 선택하고 해당 링크로 교체하는 경로 재설정 단계를 포함하는 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 링크 품질 측정 단계는, SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)을 이용하여 각 노드에서의 링크 품질을 측정하는 것을 특징으로 하는 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법.
- 제2항에 있어서,
데이터 패킷 전달에 참여하고 있는 노드들은 이전 노드로부터 데이터 패킷을 받을 때마다 해당 노드의 신호 세기 및 주변의 모든 신호 세기의 합을 비교하는 방식으로 SINR을 계산하는 것을 특징으로 하는 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법.
- 제3항에 있어서,
상기 링크 악화 탐지 단계는,
데이터 패킷 전달에 참여하고 있는 노드들이 SINR리퀘스트(SINRRequest) 패킷을 모든 인터페이스를 통해 브로드캐스트하고, 상기 SINR리퀘스트 패킷을 수신한 이웃 노드들은 상기 SINR리퀘스트 패킷을 전송한 노드가 발생시키는 신호 세기를 기반으로 SINR을 계산하여 SINR리플라이(SINRReply) 패킷으로 회신하고, 상기 SINR리퀘스트 패킷을 전송한 노드는 상기 이웃 노드들로부터 수신한 SINR리플라이 패킷을 통해 링크 악화를 탐지하는 것을 특징으로 하는 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 경로 재설정 단계에서,
상기 링크 악화를 탐지한 노드는 상기 이웃 노드들로부터 수집한 SINR 값을 비교하여 가장 큰 SINR 값을 갖는 노드를 자기 자신을 대체할 노드로 지정하는 것을 특징으로 하는 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 링크 악화를 탐지한 노드는 확장된 경로 에러(Extended Route Error) 패킷을 상기 대체 노드로 지정된 노드에게 전송하는 것을 특징으로 하는 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법.
- 제6항에 있어서,
상기 확장된 경로 에러 패킷에는 데이터를 전달해야할 목적지 노드 주소 및 목적지 노드로 가기 위한 다음 노드 정보가 포함되어 있는 것임을 특징으로 하는 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 경로 탐색 단계는, 두 노드 사이의 경로 탐색 과정에서 서로 인접한 링크 사이에서 다른 인터페이스를 사용하도록 하여 링크 간 간섭을 최소화하는 AODV-MR 방식을 이용하여 경로를 탐색하는 것을 특징으로 하는 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 방법.
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| KR1020110004199A KR20120082739A (ko) | 2011-01-14 | 2011-01-14 | 멀티 라디오 모바일 애드혹 네트워크에서의 링크 품질 기반 라우팅 방법 |
Publications (1)
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2011
- 2011-01-14 KR KR1020110004199A patent/KR20120082739A/ko not_active Application Discontinuation
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