KR20200027191A - Wireless network channel allocation method and multi-hop wireless network system using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 네트워크 기술에 관한 것으로 무선 메쉬 네트워크상에서 제한된 숫자의 무선 송수신 채널을 가지고 있는 메쉬 노드가 다중 채널을 효과적으로 사용할 수 있도록 동적으로 채널을 할당하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a network technology, and relates to a technology for dynamically allocating a channel so that a mesh node having a limited number of wireless transmission / reception channels on a wireless mesh network can effectively use multiple channels.
무선 메쉬 네트워크(Wireless Mesh Network; WMN)는 다중-홉 설정을 통해서 인터넷에 연결할 수 있는 영역을 확장하기 위한 목적으로 널리 연구되고 있다. 이러한 무선 메쉬 네트워크는 유선 망 설치에 의존하지 않는다는 점에서 빠른 도입, 낮은 설치비용, 높은 확장성 및 유연성 등의 장점이 있다. 이러한 장점은 유선망을 확충하기 어려운 지역에서 저비용으로 인터넷 연결을 제공하는데 도움이 된다. 또한, 전송용량을 증가시키고 밀도가 높은 지역에서 빠른 인터넷 접속점 확충을 통해서 하나의 셀 안의 노드 밀도를 줄이는데 사용될 수 있다.Wireless mesh networks (WMNs) have been widely studied for the purpose of expanding an area that can connect to the Internet through a multi-hop configuration. Such a wireless mesh network has advantages such as rapid introduction, low installation cost, high scalability and flexibility in that it does not depend on wired network installation. This advantage helps to provide a low cost internet connection in areas where it is difficult to expand the wired network. In addition, it can be used to increase the transmission capacity and reduce the node density in one cell through fast Internet access point expansion in a dense area.
이러한 무선 메쉬 네트워크의 전형적인 예는 IEEE에서 이루어지고 있는 표준화 활동에서 찾아볼 수 있다. 현재 IEEE 802.11와 802.16 워킹 그룹(Working Group; WG)에서 표준화되고 있는 WLAN과 WiMAX 기술에서 무선 메쉬 네트워크를 다루고 있다. 802.11 WG에서는 ESS(Extended Service Set) Mesh Networking(IEEE 802.11s) 작업 그룹(Task Group; TG)에서는 AP(Access Point)간 통신을 통해서 서비스 영역을 넓히기 위해 MAC(Media Access Control)계층에서 Mesh AP(Access Point)를 통해서 경로를 선택하고 데이터를 전달하는 방법을 고려하고 있다. 여기서 Mesh AP는 무선 백본 네트워크를 형성하여 AP로부터 서비스를 받는 노드들이 생성하는 데이터를 인터넷 접속점에 전달하여 인터넷 서비스를 받을 수 있도록 한다. WiMAX 표준과 Multi-hop Relay(IEEE 802.16a/j) 작업 그룹에서는 메쉬 노드에 대한 프로토콜 정의 및 다중-홉 전송을 통한 커버리지 확장 등을 다루고 있다.A typical example of such a wireless mesh network can be found in the standardization activities being conducted in IEEE. WLAN and WiMAX technologies, which are currently standardized in IEEE 802.11 and 802.16 Working Groups (WGs), deal with wireless mesh networks. In 802.11 WG, in the Extended Service Set (ESS) Mesh Networking (IEEE 802.11s) Task Group (TG), in the Media Access Control (MAC) layer, the mesh AP ( It is considering a method of selecting a path through an access point and passing data. Here, the Mesh AP forms a wireless backbone network so that data generated by nodes receiving the service from the AP can be delivered to the Internet access point to receive the Internet service. The WiMAX standard and the Multi-hop Relay (IEEE 802.16a / j) work group deal with protocol definition for mesh nodes and extension of coverage through multi-hop transmission.
이러한 무선 메쉬 네트워크에서는 시스템 성능을 향상시키기 위해서 중첩되지 않는 다중 채널을 이용할 수 있다. 예를 들면, IEEE 802.11b/g와 802.11a 표준에서는 각각 3개와 12개의 중첩되지 않은 채널을 제공하고 있다. 다중 채널은 인접한 주변 노드 간에 동시 전송을 가능하게 하기 때문에, 전송성능과 지연 등을 향상시키는데 도움이 된다.In such a wireless mesh network, multiple channels that do not overlap can be used to improve system performance. For example, the IEEE 802.11b / g and 802.11a standards provide 3 and 12 non-overlapping channels, respectively. Since multiple channels allow simultaneous transmission between adjacent nodes, it helps to improve transmission performance and delay.
또한, 무선 송수신기(transceiver)의 가격이 하락함에 따라 여러 개의 송수신기를 하나의 메쉬 노드에 사용할 수 있게 되었다. 실제로 다중 송수신기를 장착한 제품이 상업적으로 판매되고 있다. 하지만, 가격 문제로 장착된 송수신기의 개수가 제한적이기 때문에 모든 다중 채널을 동시에 사용하는 것은 불가능하다. 따라서 다중 채널의 사용을 최대화하기 위해서는 다중 채널 간에 상호 간섭을 일으키지 않도록 할당하는 방법이 필요하다.In addition, as the price of wireless transceivers decreases, multiple transceivers can be used for one mesh node. In fact, products with multiple transceivers are commercially available. However, it is impossible to use all the multiple channels at the same time because the number of transceivers mounted is limited due to price problems. Therefore, in order to maximize the use of multiple channels, there is a need for a method of allocating multiple channels so as not to cause mutual interference.
채널을 효과적으로 사용하기 위해서는 각각의 노드에서 서로 다른 채널에서 겪는 간섭을 고려해야 한다. 각각의 노드는 서로 다른 채널 간섭을 겪게 되므로 노드에 따라 좋은 상태의 채널은 서로 다르기 때문이다. 따라서 각각의 노드가 채널의 신호 잡음을 측정하고 간섭이 낮은 채널을 선택하는 방법이 필요하다. 현재 송수신기는 한 번에 송신 혹은 수신만 가능하며 서로 다른 채널로 스위칭하는데 걸리는 시간이 필요한 단점이 있다.In order to use the channel effectively, it is necessary to consider the interference experienced by the different channels at each node. This is because each node experiences different channel interference, and therefore, a channel in a good state is different depending on the node. Therefore, a method is needed for each node to measure the signal noise of the channel and select a channel with low interference. Currently, the transceiver can only transmit or receive at one time, and has the disadvantage of requiring time to switch to different channels.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 그 목적은 다중 채널을 제한된 무선 송수신기를 통해서도 스위칭을 통해서 다중 채널을 효과적으로 사용할 수 있도록 한 무선 네트워크의 채널 할당 방법 및 그를 이용한 멀티 홉 무선 네트워크 시스템을 제공하는 데 있다.The present invention was devised to solve this problem, and its purpose is to provide a channel allocation method of a wireless network and a multi-hop wireless network system using the same so that multiple channels can be effectively used through switching even through a limited wireless transceiver. To provide.
상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,As a means to achieve the above object,
무선 네트워크상의 각 노드의 가용 채널 정보를 포함하는 노드 정보를 수신 또는 수집하는 정보 수집 단계와; 수집된 노드 정보를 통해 각 노드 간 연결 링크의 멀티 연결 관계를 산출하는 연결 관계 산출 단계와; 산출된 멀티 연결 관계에 따른 각 노드 간 연결 링크의 간섭에 의한 채널 충돌 관계를 산출하는 충돌 관계 산출 단계와; 상기 충돌 관계 산출 단계에 의해 충돌관계를 참조하여 각 노드 간 연결 링크에 채널을 할당하는 채널 할당 단계와; 각 링크에 할당된 채널을 각각의 노드로 제공하는 단계와; 구버전소트웨어 정보와 신버전 소프트웨어 정보를 비교하는 단계와; 상기 구버전과 신버전 소프트웨어의 상이한 부분을 판단하는 단계와; 상기 상이한 부분에 대한 신버전 부분을 상기 구버전 소프트웨어의 해당 영역에 기록하는 단계를 포함하는 것이 특징이다.An information collection step of receiving or collecting node information including available channel information of each node on the wireless network; A connection relationship calculation step of calculating a multi-connection relationship of connection links between nodes through the collected node information; A collision relationship calculating step of calculating a channel collision relationship due to interference of a connection link between nodes according to the calculated multi-connection relationship; A channel allocation step of allocating a channel to a connection link between nodes with reference to the collision relationship by the collision relationship calculation step; Providing a channel allocated to each link to each node; Comparing old version software information with new version software information; Determining different parts of the old version and the new version software; And recording a new version part for the different parts in a corresponding area of the old version software.
또한, 상기 구버전과 신버전의 소프트웨어는 여러 개의 영역으로 이루어져 있고, 상기 각각의 영역에는 식별키가 할당되어 있으며, 상기 식별키를 비교하므로써 구버전과 신버전의 상이한 부분을 판단하는 것이 특징이다.In addition, the software of the old version and the new version is composed of several areas, and an identification key is assigned to each area, and it is characterized in that different parts of the old version and the new version are judged by comparing the identification keys.
또한, 상기 구버전과 신버전의 상이한 부분의 판단은 각각의 버전정보를 비교하여 이루어지는 것이 특징이다.In addition, the determination of different parts of the old version and the new version is characterized by comparing each version information.
또한, 상기 정보 수집 단계가: 각 노드 간 중계를 통해 수신 또는 수집되는 것이 특징이다.In addition, the information collecting step is characterized in that it is received or collected through the relay between each node.
또한, 상기 연결 관계 산출 단계가: 노드 간 다중 송수신을 위한 멀티 채널을 갖는 다중 그래프를 생성하는 것이 특징이다.In addition, the connection relationship calculating step is characterized in that: generating multiple graphs having multiple channels for multiple transmission and reception between nodes.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 무선 네트워크의 채널 할당 방법 및 그를 이용한 멀티 홉 무선 네트워크 시스템은 다중 채널을 제한된 무선 송수신기를 통해서도 스위칭을 통해서 다중 채널을 효과적으로 사용할 수 있도록 하며, 노드들이 서로 다르게 겪는 채널의 간섭을 고려하여 채널 간의 간섭을 최소화하면서도 다중-홉 메쉬 네트워크에서 채널이 효과적으로 사용될 수 있는 장점을 갖는다.As described above, the channel allocation method of the wireless network according to the present invention and the multi-hop wireless network system using the same allow the multiple channels to effectively use multiple channels through switching even through a restricted wireless transceiver, and the channel of different nodes. It has an advantage that a channel can be effectively used in a multi-hop mesh network while minimizing interference between channels in consideration of interference.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 멀티 홉 무선 네트워크 시스템을 개략적으로 도시한 개요도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 채널 할당 모듈을 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 다중 그래프를 개략적으로 도시한 개요도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 다중 채널 충돌 그래프를 개략적으로 도시한 개요도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 다중 채널 충돌 그래프와 그에 따른 서브 그래프들을 개략적으로 도시한 개요도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 SLC (Sub-graph List Coloring) 알고리즘에 의해 노드별로 채널 할당 결과와 k-GL 알고리즘에 의해 노드별로 채널 할당 결과를 개략적으로 도시한 개요도이다.
도 7은 데이타 통신을 이용해 다운로드 처리모듈이 임베디드 기기로부터 영역별 식별키를 저장한 파일을 불러오는 과정의 신호 흐름의 일예.
도 8은 OTA 방식을 통한 데이타 통신을 이용해 다운로드 처리모듈이 임베디드 기기로부터 영역별 식별키를 저장한 파일을 불러오는 과정의 신호 흐름의 일예.
도 9는 데이타 통신을 이용해 다운로드 처리모듈이 임베디드 기기로 변경된 영역의 데이타를 부분 다운로드하는 과정의 신호 흐름의 일예.
도 10은 OTA 방식을 통한 데이타 통신을 이용해 다운로드 처리모듈이 임베디드 기기로 변경된 영역의 데이타를 부분 다운로드하는 과정의 신호 흐름의 일예.1 is a schematic diagram schematically showing a multi-hop wireless network system according to an exemplary embodiment of the present invention.
2 is a block diagram schematically showing a channel allocation module according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a schematic diagram schematically showing a multi-graph according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a schematic diagram schematically showing a multi-channel collision graph according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram schematically showing a multi-channel collision graph and sub-graphs according to one preferred embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram schematically showing channel allocation results for each node by a sub-graph list coloring (SLC) algorithm and channel allocation results for each node by a k-GL algorithm according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is an example of signal flow of a process in which a download processing module loads a file storing an identification key for each area from an embedded device using data communication.
8 is an example of a signal flow of a process in which a download processing module loads a file storing an identification key for each area from an embedded device using data communication through an OTA method.
9 is an example of a signal flow of a process in which a download processing module partially downloads data of an area changed to an embedded device using data communication.
10 is an example of a signal flow of a process in which a download processing module partially downloads data of an area changed to an embedded device using data communication through an OTA method.
이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, an operation principle of a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and description. However, the drawings shown below and the following description are for preferred implementation methods among various methods for effectively describing the features of the present invention, and the present invention is not limited only to the following drawings and description.
또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions thereof will be omitted. In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to a user's or operator's intention or practice. Therefore, the definition should be made based on the overall contents of the present invention.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.In addition, a preferred embodiment of the present invention to be carried out below is already provided in each system functional configuration to efficiently describe the technical components constituting the present invention, or a system function that is typically provided in the technical field to which the present invention pertains. The configuration is omitted as much as possible, and the functional configuration that should be additionally provided for the present invention will be mainly described.
만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.If a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains, it will be possible to easily understand the functions of components already used in the prior art among the omitted functional configurations not shown below, and also the omitted components as described above The relationship between the elements and the components added for the invention will also be clearly understood.
또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.In addition, the following examples will be used to appropriately modify the terminology so that those skilled in the art to clearly understand the technical features of the present invention to effectively understand, but the present invention is It is by no means limited.
결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 하나의 수단일 뿐이다.As a result, the technical spirit of the present invention is determined by the claims, and the following examples are one means for efficiently explaining the technical spirit of the present invention to those skilled in the art to which the present invention pertains. It's just work.
먼저, 도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 멀티 홉 무선 네트워크 시스템을 개략적으로 도시한 개요도이며, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 채널 할당 모듈을 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 멀티 홉 네트워크 시스템은 각각이 선호 채널 정보를 포함하는 가용 채널 정보를 가지며, 채널할당 설정시 해당 채널 정보를 제공하는 하나 이상의 노드(100)와, 인터넷을 포함하는 외부 네트워크 라인과 연결되되, 하나 이상의 노드와 메쉬 네트워크를 형성하며, 하나 이상의 노드로부터 제공되는 채널 정보를 수신 또는 수집하여 채널을 할당하는 채널 할당 모듈(210)을 포함하는 중앙 노드(200)를 포함하여 구성된다.First, FIG. 1 is a schematic diagram schematically showing a multi-hop wireless network system according to an exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating a channel allocation module according to an exemplary embodiment of the present invention. . As illustrated, the multi-hop network system according to the present invention has available channel information, each of which includes preferred channel information, and includes one or
노드(100)는 예를 들면, 무선 메쉬 네트워크상의 Mesh AP로 구현될 수 있으며, 각각의 노드(100)는 데이터 송수신을 위한 다수의 무선 송수신기를 구비한다. Mesh AP는 무선 백본 네트워크를 형성하여 AP로부터 서비스를 받는 단말들이 생성하는 데이터를 인터넷 접속점에 전달하여 인터넷 서비스를 받을 수 있도록 한다. 이러한 노드(100)는 중앙 노드(200)의 가용 채널 정보 요청에 따라 선호 채널을 포함하는 가용 채널 정보를 중앙 노드(200)의 채널 할당 모듈(210)로 전송하거나, 새로운 메쉬 네트워크로 진입할 경우 자신의 가용 채널 정보를 중앙 노드(200)의 채널 할당 모듈(210)로 제공한다. 노드(100)의 가용 채널 정보의 중앙 노드(200)로의 제공은 노드(100)들의 중계에 의해 중앙 노드(200)로 제공되며, 중앙 노드(200)의 채널 할당 모듈(210)에 의해 할당되는 채널 정보를 수신하여 인근 노드(100)와 데이터를 송수신함으로써, 단말들에게 인터넷 서비스를 제공한다.The
본 발명에 따른 노드(100)에서 사용되는 무선 송수신기(Transceiver)로 반이중(Half-duplex) 무선 송수신기로 구현될 수 있다. 하나의 무선 송수신기는 일정한 지연을 가지고 서로 다른 채널을 통해서 한 번에 송신 혹은 수신만 가능하며, 무선 채널은 중첩되지 않는 여러 개의 채널이 존재한다. IEEE 802.11a 표준에서는 12개의 중첩되지 않은(non-overlapping) 채널을 할당하고 있다. 이때 여러 개의 무선 송수신기를 가진 노드(100)는 중첩되지 않은 채널임에도 불구하고 인접한 채널을 서로 다른 송수신기를 통해서 전송하는 경우에는 간섭을 일으킬 수 있는 것으로 알려져 있다.The wireless transceiver used in the
따라서 하나의 노드(100)에서 동시에 사용할 수 있는 중첩되지 않은 채널의 수는 제한되므로, 본 발명의 명세서에서는 한 개의 노드(100)가 최대 4개의 채널을 사용하는 것을 가정하기로 한다.Therefore, since the number of non-overlapping channels that can be used simultaneously in one
각각의 노드(100)는 고정되어 있으며, 하나의 노드(100)는 사용 가능한 C개의 채널이 존재하는 시스템에서 제한된 숫자 Q(2 ≤ Q ≤ C)의 송수신기를 갖는 것을 실시 예로 하였다. 하지만, 노드(100)는 서로 다른 개수의 송수신기를 가질 수 있다. 링크는 두 개의 노드(100)가 각각 송수신기를 통해서 동일한 채널을 사용하는 경우 만들어지며, 모든 링크는 대부분의 트래픽이 TCP와 같이 양방향 통신을 주로 하기 때문에 양방향 링크로 가정한다.Each
시스템의 프레임은 제어기간(Control Period)과 데이터 전송기간(Data Transmission Period)으로 구성된다. 제어기간에는 기본 채널을 통해서 제어 메시지를 전송한다. 각각의 노드(100)는 송수신기를 통해서 채널 상태를 측정하여 모든 채널에 대한 채널 상태를 가진다. 이로부터 채널 상태가 좋은 상위 k개의 선호 채널 리스트(preferable channel list; PCL)를 유지한다. 모든 노드(100)는 미리 설정된 공통된 기본 채널을 알고 있으며, 이 채널을 통해서 채널 할당을 관리하는 중앙 노드(200)에게 선호 채널 리스트(PCL)를 전송한다.The frame of the system consists of a Control Period and a Data Transmission Period. During the control period, a control message is transmitted through the basic channel. Each
여기서 일반적으로 메쉬 네트워크는 인터넷 접속점이 있는 노드가 중앙 노드(200)가 되며, 중앙 노드(200)는 모든 노드(100)의 선호 채널 리스트(PCL)로부터 노드(100)들의 인터페이스에 채널을 할당하여 그 결과를 알려준다. 기본 채널은 제어기간에만 사용되며 데이터 전송기간에는 기본 채널도 데이터 전송을 위해서 사용될 수 있다. 데이터 전송기간에는 중앙 노드(200)에 의해서 결정된 채널을 이용하여 이웃 노드(100)와 데이터 송수신을 하게 된다. 이와 같은 제어기간과 데이터 전송기간으로 이루어진 프레임은 주기적으로 반복된다.Here, in general, in a mesh network, a node with an Internet access point becomes the
또한, 본 발명의 무선 네트워크의 채널 할당 기술은 기존 라우팅 프로토콜과 독립적으로 동작할 수 있다. 기존에 제안된 다중 채널을 고려한 라우팅 프로토콜인 WCETT, MCR, AETD와 같은 프로토콜뿐만 아니라 DSR, AODV, OLSR과 같은 라우팅 프토콜도 사용할 수 있다.In addition, the channel allocation technology of the wireless network of the present invention can operate independently of the existing routing protocol. Routing protocols such as DSR, AODV, and OLSR can be used as well as protocols such as WCETT, MCR, and AETD, which are routing protocols considering the existing multi-channel.
중앙 노드(200)는 인터넷을 포함하는 네트워크 라인과 직접 연결되어 메쉬 네트워크상의 다수의 노드(100)와 연결된 단말들이 인터넷 서비스를 제공받을 수 있도록 한 일종의 인터넷 접속점이다. 이러한 중앙 노드(200)는 각각의 노드(100)들이 데이터 송수신시 사용되는 채널을 할당하여 데이터 송수신을 제어한다. 이러한 중앙 노드(200)는 각 노드(100)들의 가용 채널 정보를 수신 또는 수집하여 노드(100)들 간 데이터 송수신시 사용되는 채널을 효과적으로 할당하여 제공하는 채널 할당 모듈(210)이 탑재되어 있다.The
채널 할당 모듈(210)은 프로그램으로 제작되어 중앙 노드(200)의 제어 수단에 탑재되어 구동되며, 소정 주기마다 메쉬 네트워크상의 노드(100)들로부터 선호 채널을 포함하는 가용 채널 정보를 수신 또는 수집하거나 노드(100)의 추가 또는 제거됨을 감지하여 가용 채널 정보를 수신 또는 수집하고, 수집된 가용 채널 정보를 그래프 모델링화 하여 최적의 채널을 산출하여 각각의 노드(100)들에게 채널을 할당한다.The
이러한 채널 할당 모듈(210)은 노드(100)로부터 선호 채널을 포함하는 가용 채널 정보를 수신 또는 수집하는 채널 정보 수집부(211)와, 채널 정보 수집부(211)에 의해 수집된 가용 채널 정보를 통해 각 노드(100) 간 멀티 연결 링크를 산출하고, 산출된 연결 링크를 이용하여 다중 그래프를 생성하는 다중 그래프 생성부(212)와, 다중 그래프 생성부(212)에 의해 생성된 다중 그래프를 통해 각 노드(100) 간 연결 링크의 간섭에 의한 채널 충돌 관계를 산출하여 다중 채널 충돌 그래프를 생성하는 다중 채널 충돌 그래프 생성부(213)와, 다중 채널 충돌 그래프 생성부(213)에 의해 생성된 다중 채널 충돌 그래프를 참조하여 각 노드(100) 간 연결 링크에 채널을 할당하는 채널 할당부(214)를 포함하여 구성된다.The
채널 정보 수집부(211)는 메쉬 네트워크상의 다수의 노드(100)로부터 노드(100) 간의 데이터 송수신에 사용되는 선호 채널을 포함하는 가용 채널 정보를 수신 또는 수신함으로써, 채널 할당을 위한 채널 정보를 수집한다.The channel
다중 그래프 생성부(212)는 채널 정보 수집부(211)에 의해 수집된 노드(100)들의 멀티 연결 링크를 산출하고, 산출된 연결 링크를 이용하여 다중 그래프로 생성하여 모델링한다. 다중 그래프 생성부(212)에 의해 생성되는 그래프 모델은 기존의 노드(100) 간 링크의 연결 그래프(connectivity graph) 모델의 확장이나, 본 발명에 따른 그래프 모델은 메쉬 네트워크를 다중 그래프로 모델링한 점에서 다르다.The
기존 모델은 연결 그래프(connectivity graph)를 단순 그래프(Simple graph)로 모델링 하였다. 즉, 단순 그래프는 두 개의 노드(100) 사이에는 하나의 링크만 존재하는 그래프이다. 반면 본 발명에서는 연결 그래프를 단순 그래프와는 대조되는 다중 그래프(Multi graph)로 모델링 하였는데, 이는 두 개의 노드(100) 사이에 두 개 이상의 링크를 가질 수 있는 그래프이다.In the existing model, the connectivity graph was modeled as a simple graph. That is, the simple graph is a graph in which only one link exists between two
이와 같은 다중 송수신기를 갖는 메쉬 네트워크에서 연결 상태를 표현하는 연결 그래프를 다중-그래프 연결 그래프(Multi-graph Connectivity Graph; MGCG) G = {V, E}로 정의한다. 여기 MGCG에서는 정점(Vertex) 집합 V는 메쉬 네트워크의 노드(100)로 구성되고, 에지(Edge) 집합 E는 메쉬 네트워크 간의 링크로 구성된다. MGCG에서 정점(Vertex)과 에지(Edge)는 메쉬 네트워크의 노드(100)와 링크를 의미하며 본 발명에서는 앞으로 동일한 의미로 상호 호환하여 사용한다.In a mesh network having such multiple transceivers, a connection graph representing a connection state is defined as Multi-graph Connectivity Graph (MGCG) G = {V, E}. Here, in MGCG, the vertex set V is composed of the
이와 같은 다중 그래프의 설명은 도 3을 통해 보다 상세하게 설명하기로 한다.The description of the multiple graphs will be described in more detail with reference to FIG. 3.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 다중 그래프를 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 링크는 두 개의 노드가 각각의 송수신기에 같은 채널을 사용하는 경우 생성된다. 또한, 두 개의 노드가 서로 두 개 이상의 송수신기에 각각 채널을 할당하는 경우에는 두 노드 간에 다수의 링크가 생기게 된다. 도 1에서 노드 1, 2는 각각 4개의 송수신기가 있는 노드이고 나머지 노드 3, 4, 5, 6은 2개의 송수신기를 갖는 노드이다.3 is a schematic diagram schematically showing a multi-graph according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown, a link is created when two nodes use the same channel for each transceiver. In addition, when two nodes allocate channels to two or more transceivers each other, multiple links are created between the two nodes. In FIG. 1,
이 경우 노드 1, 2는 남는 송수신기를 각각 1개 이상 남기 때문에 서로 2개의 링크를 생성할 수 있기 때문에 그래프 상에서 노드 1, 2 사이에 두 개의 링크 A, B를 생성할 수 있다.In this case, since
다중 채널 충돌 그래프 생성부(213)는 다중 그래프 생성부(212)에 의해 생성된 다중 그래프를 통해 각 노드 간 연결 링크의 간섭에 의한 채널 충돌 관계를 산출하여 다중 채널 충돌 그래프를 생성한다.The multi-channel collision
다중 채널 충돌 그래프 생성부(213)는 다중 그래프 생성부(212)에 의해 생성된 다중 그래프로부터 링크 간 충돌을 표현하는 다중 채널 충돌 그래프(Multi-channel Conflict Graph; MCCG)를 생성한다. 다중 채널 충돌 그래프는 G' = {V', E'}로 정의되며, 여기 다중 채널 충돌 그래프에서 정점(Vertex) 집합 V'은 MGCG에서 링크가 노드가 되는 집합이고, 에지(Edge) 집합 E'은 MGCG에서 간섭을 일으키는 링크 간에 연결된 에지의 집합이다.The multi-channel collision
링크 간의 간섭은 메쉬 네트워크에서 양방향 링크를 가정하고 있기 때문에 다음과 같은 두 가지 조건 중 하나를 만족하는 경우에 발생한다. 먼저, MGCG에서 링크 e와 노드를 공유하는 모든 e'은 간섭을 일으키는 링크로 정의한다. 또한, 링크 e의 두 노드 중에서 하나의 노드로부터 전송을 들을 수 있는 노드가 있는 링크 e'은 간섭을 일으키는 링크로 정의한다.Since interference between links assumes a bidirectional link in the mesh network, it occurs when one of the following two conditions is satisfied. First, in MGCG, link e and all e's sharing a node are defined as links causing interference. In addition, a link e 'having a node that can hear transmission from one of the two nodes of link e is defined as a link causing interference.
이와 같은 다중 채널 충돌 그래프 생성부(213)에 의해 생성되는 다중 채널 충돌 그래프는 도 4를 통해 보다 상세히 설명하기로 한다.The multi-channel collision graph generated by the multi-channel
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 다중 채널 충돌 그래프를 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 링크 A는 모든 링크와 간섭을 일으킨다. 링크 A는 링크 B, D, E, F를 통해 노드를 공유하기 때문에 첫 번째 조건을 만족하여 간섭을 일으키는 링크이다.4 is a schematic diagram schematically showing a multi-channel collision graph according to an exemplary embodiment of the present invention. As shown, link A interferes with all links. Link A is a link that satisfies the first condition and causes interference because nodes are shared through links B, D, E, and F.
또한, 링크 G는 노드 5 혹은 6이 링크 A의 노드 1 혹은 2의 전송을 수신할 수 있기 때문에 두 번째 조건을 만족하며, 링크 C는 노드 3이 링크 A의 노드 2의 전송을 수신할 수 있기 때문에 두 번째 조건을 만족하여 간섭을 일으키는 링크가 된다. 따라서 다중 채널 충돌 그래프에서 링크 A는 모든 노드와 링크를 가지고 있다. 이와 마찬가지로 링크 C는 링크 A, B, D, F와는 간섭을 일으키지만 링크 E, G와 간섭을 일으키지 않는다.In addition, link G satisfies the second condition because
각 노드 간 전송량을 최대로 하는 방법은 채널 간의 간섭을 최소화하도록 노드에 채널을 할당하는 것이다. 이에 따라 채널 할당부(214)는 다중 채널 충돌 그래프 생성부(213)에 의해 생성된 다중 채널 충돌 그래프를 참조하여 각 노드 간 연결 링크에 채널을 할당한다. 채널 할당부는 각 노드별 가용 채널에서 선호 채널을 판단하여 추출하는 선호 채널 추출부(214-1)와, 추출된 선호 채널을 공통된 선호 채널로 사용하는 노드를 추출하고, 다중 채널 충돌 그래프에서 추출된 노드만을 포함하는 서브 그래프를 생성하는 서브 그래프 생성부(214-2)와, 각각의 서브 그래프별 우선 순위를 부여하고, 부여된 우선 순위에 따라 서브 그래프 상의 각 노드에 채널을 할당하되, 채널이 할당된 노드를 다른 서브 그래프에서 삭제하며 노드 간 연결 링크에 채널을 할당하는 채널 할당 처리부(214-3)를 포함하여 구성된다.The method of maximizing the transmission amount between each node is to allocate a channel to a node to minimize interference between channels. Accordingly, the
본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명에 따른 채널 할당부(214)는 채널 간 간섭을 최소화하도록 다중 채널 충돌 그래프에서 Vertex Coloring을 구하여 링크에 채널을 할당하는 방법을 통해서 최대화할 수 있다. Vertex Coloring은 인접한 노드 간에 서로 다른 색을 할당하는 것이다. 하지만, 이와 같은 Vertex Coloring 방법은 개별 노드가 경험하는 채널마다 다른 간섭을 고려할 수 없다.According to a characteristic aspect of the present invention, the
따라서 개별 노드마다 경험하는 서로 다른 채널 간섭을 고려하여 Vertex Coloring을 하기 위한 방법으로 List Coloring 기법을 적용하였다. 이와 같은 List Coloring은 노드가 선호하는 color list 중에서 인접 노드의 색과 다른 색을 할당하는 것이다. 이와 같은 List Coloring은 다음과 같이 정의할 수 있다.Therefore, the List Coloring technique was applied as a method to perform vertex coloring in consideration of different channel interference experienced by each node. In this list coloring, a color that is different from the color of an adjacent node is allocated from a color list preferred by a node. List Coloring can be defined as follows.
그래프 G = {V, E}의 Coloring R은 주어진 color 집합 C에 대해서 서로 인접한 노드 v, w에 대해 f(v) ≠ f(w)를 만족하는 함수 f: V → C로 정의한다. 또한, 그래프 G = {V, E}에서 모든 노드 v∈V가 color list L(v)⊆C를 가질 때, 모든 노드 v∈V에 대해서 f(v)∈L(v)를 만족하는 Coloring R이 존재하는 경우 list coloring이 가능하다고 정의한다.Coloring R of graph G = {V, E} is defined as a function f: V → C that satisfies f (v) ≠ f (w) for nodes v and w adjacent to each other for a given color set C. In addition, when all nodes v∈V in the graph G = {V, E} have a color list L (v) ⊆C, Coloring R satisfying f (v) ∈L (v) for all nodes v∈V If it exists, it is defined that list coloring is possible.
먼저, 알려져 있는 발견적 알고리즘으로 k-GL (Greed List) 알고리즘이 있다. 이 알고리즘은 노드를 선택하면서 하나씩 색을 할당하는 방식으로 동작한다. 먼저, 가장 작은 color list |L(v)|를 갖고 있는 노드 중 임의의 노드 v를 랜덤하게 선택한다. L(v)로부터 색 c를 임의로 선택하여 노드 v에게 할당한다. 색 c를 할당받은 노드 v에 대해서 v와 인접한 모든 노드 u에 대해서 L(u)에서 색 c를 제거하여 업데이트 한다. 이때 선택된 L(v)가 0인 경우는 알고리즘은 실패하게 된다. 또한, k-GL 알고리즘은 단순하지만 색을 임의로 선택하기 때문에 노드 간의 관계를 고려하여 색을 할당하지 못하는 문제가 발생한다.First, a known heuristic algorithm is the k-GL (Greed List) algorithm. This algorithm works by assigning colors one by one while selecting nodes. First, random nodes v are randomly selected from the nodes having the smallest color list | L (v) |. Color c is randomly selected from L (v) and assigned to node v. For node v assigned color c, all nodes u adjacent to v are updated by removing color c from L (u). At this time, if the selected L (v) is 0, the algorithm fails. In addition, the k-GL algorithm is simple, but since colors are randomly selected, there is a problem in that colors cannot be allocated in consideration of the relationship between nodes.
본 발명에서는 새로운 Sub-graph List Coloring 알고리즘을 제안하였다. 각각의 색 i에 대해서 서브 그래프 Gi = {Vi, Ei}를 생성한다. 즉, 노드 집합 Vi는 색 i ∈ L(v)를 만족하는 모든 노드 v의 집합이고, Ei는 Ei에 속하는 모든 두 노드 쌍 (u, v)에 대해서 링크 (u, v) ∈ E를 만족하는 링크 (u, v)로 만들어진 집합이다. 각각의 서브 그래프에 대해서 노드는 그래프 Gi에서 차수 (degree)가 낮은 노드부터 정렬된 집합 Ni를 생성한다. 가장 작은 |Ni|를 갖는 색 i부터 Ni에 대해서 그래프 Gi에서 연결되지 않은 모든 노드에 색 i를 할당한다. 여기서 차수가 같은 노드는 원래 그래프 G에서 차수가 높은 노드를 선택한다. 색 i를 할당받은 모든 노드는 다른 그래프 Gj (j ≠ i)에서 제거한다. 이 과정을 모든 서브 그래프 Gi에 대해서 반복한다. 위에서 설명한 SLC (Sub-graph List Coloring) 알고리즘은 알고리즘 1과 같다.In the present invention, a new sub-graph list coloring algorithm is proposed. For each color i, sub graph Gi = {V i , E i } is generated. That is, node set V i is a set of all nodes v that satisfy color i i L (v), and E i is a link (u, v) ∈ E for all two node pairs (u, v) belonging to E i It is a set made of links (u, v) satisfying. For each subgraph, the node generates an ordered set N i from nodes with a lower degree in graph G i . For colors i to N i with the smallest | N i |, color i is assigned to all nodes that are not connected in graph G i . Here, the node of the same order selects the node of the higher order from the original graph G. All nodes assigned color i are removed from the other graph G j (j ≠ i). This process is repeated for all subgraphs G i . The SLC (Sub-graph List Coloring) algorithm described above is the same as
[알고리즘 1][Algorithm 1]
이러한 List Coloring 알고리즘은 k 값이 알고리즘의 중요한 요소이다. 임의의 그래프 G의 최대 차수 (degree)가 Δ(G)라고 할 때, 수학식 1을 만족하면 list coloring이 가능하다.In the List Coloring algorithm, the k value is an important element of the algorithm. When the maximum degree of any graph G is Δ (G), list coloring is possible when
본 발명에서는 m개의 송수신기가 존재하는 것을 가정하고 있으므로, 다중 채널 충돌 그래프 상에서 최대 차수(degree)는 2(m-1)2로 제한된다. m이 4인 경우에는 k가 6이면 list coloring 결과를 얻을 수 있다.In the present invention, since it is assumed that there are m transceivers, the maximum degree on the multi-channel collision graph is limited to 2 (m-1) 2. If m is 4, if k is 6, you can get the list coloring result.
이와 같은 list coloring 기법을 이용한 채널 할당부(214)는 도 5와 도 6을 통해 상세히 설명한다. 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 다중 채널 충돌 그래프와 그에 따른 서브 그래프들을 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 5개(A, B, C, D, E)의 노드와 3개{1, 2, 3}의 가용 채널로 구성된 다중 채널 충돌 그래프를 예를 들면, 채널 1을 공통으로 선호하는 노드는 C와 E이며, 노드 C와 E는 서브 그래프 G1을 형성한다. 또한, 채널 2를 공통으로 선호하는 노드는 A, D, E이며, 노드 A, D, E는 서브 그래프 G2를 형성한다. 마지막으로 채널 3을 공통으로 선호하는 노드는 A, B, C, D 이며, 노드 A, B, C, D는 서브 그래프 G3를 형성한다.The
이렇게 형성된 3개의 서브 그래프는 각각의 서브 그래프를 트래버스(traverse)할 때마다 변하는 |Gi|에 따라 동적으로 변하게 되는데 이에 따른 상술한 3개의 서브 그래프들의 우선 순위는 G1, G2, G3 순이 된다.The three sub-graphs formed in this way are dynamically changed according to | Gi |, which changes with each traverse of the sub-graphs. Accordingly, the priority of the above-described three sub-graphs is in order of G1, G2, and G3.
또한, 서브 그래프 상에서 동일한 연결 링크의 수가 있으며, 두 노드가 연결된 경우에는 다중 채널 충돌 그래프(G) 상에서 연결 링크가 더 많은 노드를 선택하여 해당 노드의 연결 링크에 우선적으로 채널을 할당한다.In addition, there are the same number of connection links on the sub graph, and when two nodes are connected, a channel having more connection links is selected on the multi-channel collision graph G to allocate channels preferentially to the connection links of the corresponding nodes.
서브 그래프 G1을 보면, 노드 C 와 노드 D가 공통으로 선호하는 채널은 1이기 때문에 두 개의 노드 중 하나의 노드에 채널 1을 컬러링 해야 하는데, 두 개의 노드가 동이란 차수를 가지고 있기 때문에 랜덤하게 하나의 노드를 선택한다. 본 발명의 명세서에서는 노드 E에 채널 1에 대응되는 컬러를 컬러링 하였다.Looking at the subgraph G1, since the preferred channel of node C and node D is 1 in common,
노드 E에 채널 1이 컬러링되면, 나머지 서브 그래프 G2와 G3에서 이미 채널이 할당된 노드 E를 삭제한 상태에서 채널을 할당하게 된다. 서브 그래프 G2에서 노드 E를 삭제하면, 노드 A와 노드 D는 링크가 연결되지 않았으므로 간섭이 발생하지 않는다. 따라서, 노드 A와 노드 D에는 공통 선호 채널인 채널 2를 컬러링 한다.When
노드 A와 노드 D에 채널 2가 컬러링 되었다면, 남아 있는 서브 그래프 G3에서 노드 E, 노드 A, 노드 D를 삭제하면, 노드 B와 C가 남게 된다. 노드 B는 선호 채널이 3하나 뿐이고, 노드 C는 선호 채널이 1과 3이나 채널 1은 이미 간섭을 일으키는 노드 E에 할당되었으므로 두 개의 노드에는 채널 3이 컬러링 된다.If
이렇게 SLC (Sub-graph List Coloring) 알고리즘에 의해 노드별로 할당되는 채널과 k-GL 알고리즘에 의해 노드별로 할당되는 채널은 도 6과 같다. 도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 SLC (Sub-graph List Coloring) 알고리즘에 의해 노드별로 채널 할당 결과와 k-GL 알고리즘에 의해 노드별로 채널 할당 결과를 개략적으로 도시한 개요도이다.The channels allocated for each node by the SLC (Sub-graph List Coloring) algorithm and the channels allocated for each node by the k-GL algorithm are shown in FIG. 6. 6 is a schematic diagram schematically showing channel allocation results for each node by a sub-graph list coloring (SLC) algorithm according to an exemplary embodiment of the present invention and channel allocation results for each node by a k-GL algorithm.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 SLC (Sub-graph List Coloring) 알고리즘에 의해 노드별로 채널을 할당할 경우 간섭을 일으키는 채널은 노드 B와 노드 C 간의 채널 2 하나인데 비해 k-GL 알고리즘에 의해 노드별로 채널을 할당할 경우 간섭을 일으키는 채널은 노드 A와 노드 B간의 채널 3, 노드 D와 노드 E 간의 2와 같이 두 개가 서로 간섭을 일으키게 되므로 각 노드 간 전송량이 SLC (Sub-graph List Coloring) 알고리즘에 비해 떨어질 수 있다.As illustrated, when a channel is allocated for each node by a sub-graph list coloring (SLC) algorithm according to the present invention, the channel causing interference is a
채널 할당부(214)는 이렇게 SLC (Sub-graph List Coloring) 알고리즘에 의해 각 노드별로 할당된 채널을 각 노드로 전파하는데, 각각의 노드는 중계에 의해 메쉬 내의 전체 노드로 전파된다.The
이하에서는 상술한 본 발명에 따른 멀티 홉 무선 네트워크 시스템 상에서 채널 할당 과정을 설명하기로 한다.Hereinafter, a channel allocation process on the multi-hop wireless network system according to the present invention will be described.
도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 무선 네트워크의 채널 할당 과정을 개략적으로 도시한 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 네트워크 채널 할당 방법은 무선 네트워크상의 각 노드의 가용 채널 정보를 포함하는 노드 정보를 수신 또는 수집하는 정보 수집 단계와, 수집된 노드 정보를 통해 각 노드 간 연결 링크의 멀티 연결 관계를 산출하는 연결 관계 산출 단계와, 산출된 멀티 연결 관계에 따른 각 노드 간 연결 링크의 간섭에 의한 채널 충돌 관계를 산출하는 충돌 관계 산출 단계와, 충돌 관계 산출 단계에 의해 충돌관계를 참조하여 각 노드 간 연결 링크에 채널을 할당하는 채널 할당 단계와, 각 링크에 할당된 채널을 각의 노드로 제공하는 단계를 포함하여 구성된다.7 is a flowchart schematically illustrating a channel allocation process of a wireless network according to an exemplary embodiment of the present invention. As illustrated, a method for allocating a wireless network channel according to the present invention includes an information collection step of receiving or collecting node information including available channel information of each node on a wireless network, and a link link between each node through the collected node information. The connection relationship calculation step of calculating the multi-connection relationship of the, and the collision relationship calculation step of calculating the channel collision relationship by the interference of the connection link between each node according to the calculated multi-connection relationship, and the collision relationship calculated by the collision relationship calculation step It comprises a channel allocation step of allocating a channel to the connection link between each node, and providing a channel allocated to each link to each node.
본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명에 따른 채널 할당 단계는 각 노드별 가용 채널에서 선호 채널을 판단하여 추출하는 단계와, 전체 채널별로 해당 채널을 공통된 선호 채널로 사용하는 노드를 추출하고, 다중 채널 충돌 그래프에서 추출된 노드만을 포함하는 서브 그래프를 생성하는 단계와, 각각의 서브 그래프별 우선 순위를 부여하는 단계와, 부여된 우선 순위에 따라 서브 그래프 상의 각 노드에 채널을 할당하되, 채널이 할당된 노드를 다른 서브 그래프에서 삭제하며 노드 간 연결 링크에 채널을 할당하는 단계를 포함하여 구성된다.According to a characteristic aspect of the present invention, the channel allocation step according to the present invention includes determining and extracting a preferred channel from available channels for each node, extracting a node using the corresponding channel as a common preferred channel for all channels, and multiplexing Generating a subgraph including only nodes extracted from the channel collision graph, assigning priorities for each subgraph, and assigning channels to each node on the subgraph according to the given priority, but the channel is It consists of deleting the assigned node from other sub-graphs and assigning a channel to the connection link between the nodes.
메쉬 네트워크가 새로이 형성되거나 기존에 사용 중인 메쉬 네트워크상에서 노드가 추가 또는 삭제된 경우 인터넷을 포함하는 네트워크 연결 라인과 직접 연결된 중앙 노드(200)는 메쉬 네트워크상의 각각의 노드들에게 선호 채널을 포함하는 가용 채널 정보를 요청한다.When a mesh network is newly formed or a node is added or deleted on an existing mesh network, the
중앙 노드(200)로부터 가용 채널 정보 요청이 전파되면, 메쉬 네트워크상의 각각의 노드들은 노드 간 중계 기능에 따라 이를 인근 데이터 송수신이 가능한 노드들로 전파함으로써, 메쉬 네트워크상의 모든 노드로 가용 채널 정보 요청이 전파되도록 한다. 중앙 노드(200)로부터 가용 채널 정보 요청을 수신한 노드들은 각각 자신의 선호 채널을 포함하는 가용 채널 정보를 중앙 노드(200)로 전송하는데, 이때도 역시 노드 간 중계 기능을 통해 중앙 노드(200)로 수집되게 된다(S101).When an available channel information request is propagated from the
중앙 노드(200)의 채널 할당 모듈(210)의 수집된 노드별 가용 채널 정보를 통해 노드 간 멀티 연결 링크를 산출하고, 산출된 연결 링크를 이용하여 다중 그래프로 생성하여 모델링한다. 다중 그래프는 두 개의 노드 사이에 두 개 이상의 링크를 가질 수 있는 그래프이다(S103).The multi-connection link between nodes is calculated through the available channel information for each collected node of the
다중 그래프가 생성되면, 다중 채널 충돌 그래프 생성부(213)는 다중 그래프를 통해 각 노드 간 연결 링크의 간섭에 의한 채널 충돌 관계를 산출하여 다중 채널 충돌 그래프를 생성한다(S105). 다중 채널 충돌 그래프는 G' = {V', E'}로 정의되며, 여기 다중 채널 충돌 그래프에서 정점(Vertex) 집합 V'은 MGCG에서 링크가 노드가 되는 집합이고, 에지(Edge) 집합 E'은 MGCG에서 간섭을 일으키는 링크 간에 연결된 에지의 집합이다.When a multi-graph is generated, the multi-channel
링크 간의 간섭은 메쉬 네트워크에서 양방향 링크를 가정하고 있기 때문에 다음과 같은 두 가지 조건 중 하나를 만족하는 경우에 발생한다. 먼저, MGCG에서 링크 e와 노드를 공유하는 모든 e'은 간섭을 일으키는 링크로 정의한다. 또한, 링크 e의 두 노드 중에서 하나의 노드로부터 전송을 들을 수 있는 노드를 가지고 있는 링크 e'은 간섭을 일으키는 링크로 정의한다.Since interference between links assumes a bidirectional link in the mesh network, it occurs when one of the following two conditions is satisfied. First, in MGCG, link e and all e's sharing a node are defined as links causing interference. In addition, link e 'having a node that can hear transmission from one of the two nodes of link e is defined as a link causing interference.
다중 채널 충돌 그래프가 생성되면 채널 할당부(214)는 다중 채널 충돌 그래프 생성부(213)에 의해 생성된 다중 채널 충돌 그래프를 참조하여 노드별 선호 채널을 추출하고(S107), SLC(Sub-graph List Coloring) 알고리즘을 통해 서브 그래프를 생성한다(S109).When a multi-channel collision graph is generated, the
채널 할당부(214)의 SLC(Sub-graph List Coloring) 알고리즘을 도 5를 통해 설명하면, 5개(A, B, C, D, E)의 노드와 3개{1, 2, 3}의 가용 채널로 구성된 다중 채널 충돌 그래프를 예를 들면, 채널 1을 공통으로 선호하는 노드는 C와 E이며, 노드 C와 E는 서브 그래프 G1을 형성한다. 또한, 채널 2를 공통으로 선호하는 노드는 A, D, E이며, 노드 A, D, E는 서브 그래프 G2를 형성한다. 마지막으로 채널 3을 공통으로 선호하는 노드는 A, B, C, D 이며, 노드 A, B, C, D는 서브 그래프 G3를 형성한다.The SLC (Sub-graph List Coloring) algorithm of the
이렇게 형성된 3개의 서브 그래프들 중 노드 수가 적은 순으로 우선 순위를 부여하는데 상술한 3개의 서브 그래프들의 우선 순위는 G1, G2, G3 순이 된다.Among the three sub-graphs formed in this way, priority is given in the order of the small number of nodes.
또한, 서브 그래프 상에서 동일한 연결 링크의 수를 있으며, 두 노드가 연결된 경우에는 다중 채널 충돌 그래프(G) 상에서 연결 링크가 더 많은 노드를 선택하여 해당 노드의 연결 링크에 우선적으로 채널을 할당한다.In addition, there are the same number of connection links on the sub graph, and when two nodes are connected, a channel with more connection links is selected on the multi-channel collision graph G to preferentially allocate a channel to the connection link of the node.
서브 그래프 G1을 보면, 노드 C 와 노드 D가 공통으로 선호하는 채널은 1이기 때문에 두 개의 노드 중 하나의 노드에 채널 1을 컬러링 해야 하는데, 두 개의 노드가 동이란 차수를 가지고 있기 때문에 랜덤하게 하나의 노드를 선택한다. 본 발명의 명세서에서는 노드 E에 채널 1에 대응되는 컬러를 컬러링 하였다.Looking at the subgraph G1, since the preferred channel of node C and node D is 1 in common,
노드 E에 채널 1이 컬러링 되면, 나머지 서브 그래프에서 노드 E를 삭제한 상태에서 채널을 할당하게 된다. 서브 그래프 G2에서 노드 E를 삭제하면, 노드 A와 노드 D는 링크가 연결되지 않았으므로 간섭이 발생하지 않는다. 따라서, 노드 A와 노드 D에는 공통 선호 채널인 채널 2를 컬러링 한다.When
노드 A와 노드 D에 채널 2가 컬러링 되었다면, 남아 있는 서브 그래프 G3에서 노드 A와 D를 삭제하면, 노드 B와 C가 남게 된다. 노드 B는 선호 채널이 3하나 뿐이고, 노드 C는 선호 채널이 1과 3이나 채널 1은 이미 간섭을 일으키는 노드 E에 할당되었으므로 두 개의 노드에는 채널 3이 컬러링 된다.If
채널 할당부(214)는 이렇게 SLC (Sub-graph List Coloring) 알고리즘에 의해 각 노드별로 할당된 채널을 각 노드로 전파하는데, 각각의 노드는 중계에 의해 메쉬 내의 전체 노드로 전파된다(S111), (S113).The
도 7 및 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 임베디드 기기에 내장되는 소프트웨어의 부분 업데이트 서비스 시스템의 다운로드 처리모듈(120)과 임베디드 기기(20)간의 부분 다운로드 처리 과정을 좀더 구체적으로 알아본다.7 and 9, a partial download processing process between the
고객이 소프트웨어가 변경되었다는 사실을 알고, 고객 지원 센터 등의 영업소에 방문하여 자신이 소지한 임베디드 기기의 소프트웨어 업그레이드를 요청하면, 영업소 관리자는 영업소 단말기(10b)에 해당 임베디드 기기(20)를 연결하여 영업소단말기(10b)와 해당 임베디드 기기(20)간에 데이타 통신이 가능하도록 한 상태에서 다운로드 처리모듈(120)을 실행시킨다.When the customer knows that the software has been changed and visits a sales office such as a customer support center and requests a software upgrade of the embedded device possessed by the customer, the sales office manager connects the embedded
먼저, 상기 영업소 단말기(10b)에서 실행 가능한 다운로드 처리모듈(120)은 임베디드 기기(20)로부터 영역별 식별키 파일을 도 7의 과정을 통해 불러온다.First, the
도 7은 데이타 통신을 이용해 다운로드 처리모듈이 임베디드 기기로부터 영역별 식별키를 저장한 파일을 불러오는 과정의 신호 흐름을 도시한 것이다.7 shows a signal flow of a process in which a download processing module loads a file storing an identification key for each area from an embedded device using data communication.
도면에 도시한 바와같이, 다운로드 처리모듈(120)은 임베디드 기기(20)로 부분 다운로드될 소프트웨어의 영역별 식별키를 저장한 파일을 전송하라는 요청 정보(AT$DNINFO)를 전송한다.As shown in the figure, the
그러면, 이를 수신한 임베디드 기기(20)는 자신에 저장된 영역별 식별키를 저장한 파일의 헤더(Header)를 분석해 영역별 식별키를 저장한 파일 전송을 위한 전송정보(szAABBBB) 즉, 영역별 식별키를 저장한 파일의 총 크기(BBBB)가 얼마고, 얼마만한 패킷 단위(AA)로 영역별 식별키를 저장한 파일을 전송할 것인가에 대한 정보를 다운로드 처리모듈(120)로 전송한다.Then, the embedded
상기 임베디드 기기(20)로부터 전송정보(szAABBBB)를 수신한 다운로드 처리모듈(120)이 이에 대한 응답정보(Response)로 전송을 확인(OK)하는 신호를 임베디드 기기(20)로 전송하면, 이를 수신한 임베디드 기기(20)는 상기의 전송 패킷 단위(AA)로 영역별 식별키를 저장한 파일을 영업소 단말기(10b)로 전송한다.When the
상기 영역별 식별키를 저장한 파일의 총 크기(BBBB)에 해당하는 패킷량이 모두 전송되면, 상기 다운로드 처리모듈(120)이 임베디드 기기(20)로 전송완료를 확인(OK)하는 응답정보(Response) 전송한다.When all packet amounts corresponding to the total size (BBBB) of the file storing the identification key for each area are transmitted, response information (Response) confirming (OK) the completion of transmission to the embedded
이렇게 하여 임베디드 기기(20)에 저장된 부분 다운로드할 영역별 식별키를 저장한 파일을 수신한 다운로드 처리모듈(120)은 영업소 단말기(10b)에 저장된 해당 부분 다운로드할 소프트웨어의 영역별 식별키를 저장한 파일과 임베디드 기기(20)로부터 수신한 파일을 비교하여 변경된 부분을 검색한다. 이 변경된 부분에 대한 검색은 위에 자세히 설명했으므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.In this way, the
해당 소프트웨어에 대해 변경된 부분이 존재할 경우 상기 다운로드 처리모듈(120)을 통해 임베디드 기기(20)로 변경된 영역의 데이타만 도 9에 도시한 과정을 거쳐 선택적으로 전송되어 임베디드 기기에 저장된 소프트웨어가 갱신된다.When there is a changed part for the corresponding software, only the data of the area changed to the embedded
만일, 이와 반대로 데이타 통신을 이용해 임베디드 기기가 다운로드 처리모듈로부터 영역별 식별키를 저장한 파일을 불러오는 경우에는 도 7에 도시한 신호 흐름이 반대가 되면 된다.If, on the contrary, the embedded device loads the file storing the identification key for each area from the download processing module using data communication, the signal flow shown in FIG. 7 may be reversed.
도 9는 데이타 통신을 이용해 다운로드 처리모듈이 임베디드 기기로 변경된 영역의 데이타를 부분 다운로드하는 과정의 신호 흐름을 도시한 것이다.9 shows a signal flow of a process in which the download processing module partially downloads data of a changed area to an embedded device using data communication.
먼저, 다운로드 처리모듈(120)이 영업소 단말기(10b)내에 저장된 부분 다운로드할 소프트웨어의 변경된 영역의 데이타 중 일정 크기의 데이타를 독출하고, 이를 임베디드 기기(20)의 램(RAM)의 특정 주소에 올리도록 요청(Request)하는 명령(CMD_RAM)에 포함시켜 임베디드 기기(20)로 전송한다.First, the
임베디드 기기(20)는 전송된 명령(CMD_RAM)에 따라 임베디드 기기(20)의 램(RAM)의 특정 주소에 상기 일정 크기의 데이타를 저장하고, 상기 다운로드 처리모듈(120)로 이에 대한 응답(Response) 정보를 전송한다.The embedded
한편, 도 8 및 도 10에 도시한 것과 같이, 다운로드 처리모듈(120)이 이동통신 시스템에 연동되는 서버(도면 도시 생략)상에 탑재되어 이동통신 시스템의 데이타 통신 서비스를 이용해 부분 다운로드될 소프트웨어의 영역별 식별키 및 부분 다운로드할 변경된 영역의 데이타를 상기 임베디드 기기(20)로 전송하는 OTA(Over The Air) 방식으로 구현할 수 도 있다.On the other hand, as shown in Figure 8 and 10, the
도 8 및 도 10은 기지국(BS)과 임베디드 기기간의 데이타 흐름을 나타낸 도면이다.8 and 10 are diagrams illustrating data flow between a base station (BS) and an embedded device.
이 경우에는 영업소 단말기(10b)에 다운로드 처리모듈(120)을 탑재한 것과는 달리, 이동통신망을 통해 임베디드 기기에 내장된 소프트웨어의 부분 업데이트 서비스를 제공할 수 있어 고객이 영업소를 방문할 필요없는 장점이 있다.In this case, unlike the case where the
상기 도 8 및 도 10에 도시한 실시예는 도 7 및 도 9에 도시한 실시예와는 다운로드 처리모듈(120)이 탑재된 단말기의 위치 및 통신 방법상에서만 차이가 있을 뿐, 데이타 처리과정은 도 7 및 도 9에 도시한 실시예와 동일하므로 중복 설명은 생략하고자 한다.The embodiment shown in FIGS. 8 and 10 differs only from the embodiment shown in FIGS. 7 and 9 only in the location and communication method of the terminal on which the
Claims (5)
수집된 노드 정보를 통해 각 노드 간 연결 링크의 멀티 연결 관계를 산출하는 연결 관계 산출 단계와;
산출된 멀티 연결 관계에 따른 각 노드 간 연결 링크의 간섭에 의한 채널 충돌 관계를 산출하는 충돌 관계 산출 단계와;
상기 충돌 관계 산출 단계에 의해 충돌관계를 참조하여 각 노드 간 연결 링크에 채널을 할당하는 채널 할당 단계와;
각 링크에 할당된 채널을 각각의 노드로 제공하는 단계와;
구버전소트웨어 정보와 신버전 소프트웨어 정보를 비교하는 단계와;
상기 구버전과 신버전 소프트웨어의 상이한 부분을 판단하는 단계와;
상기 상이한 부분에 대한 신버전 부분을 상기 구버전 소프트웨어의 해당 영역에 기록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크의 채널 할당 방법.An information collection step of receiving or collecting node information including available channel information of each node on the wireless network;
A connection relationship calculation step of calculating a multi-connection relationship of connection links between nodes through the collected node information;
A collision relationship calculating step of calculating a channel collision relationship due to interference of a connection link between nodes according to the calculated multi-connection relationship;
A channel allocation step of allocating a channel to a connection link between nodes with reference to the collision relationship by the collision relationship calculation step;
Providing a channel allocated to each link to each node;
Comparing old version software information with new version software information;
Determining different parts of the old version and the new version software;
And recording a new version part for the different parts in a corresponding area of the old version software.
상기 구버전과 신버전의 소프트웨어는 여러 개의 영역으로 이루어져 있고, 상기 각각의 영역에는 식별키가 할당되어 있으며, 상기 식별키를 비교하므로써 구버전과 신버전의 상이한 부분을 판단하는 것을 특징으로 하는 네트워크의 채널 할당 방법.The method of claim 1,
The old version and the new version of the software are made up of several areas, and each area is assigned an identification key, and the channel allocation method of the network is characterized by determining different parts of the old version and the new version by comparing the identification keys. .
상기 구버전과 신버전의 상이한 부분의 판단은 각각의 버전정보를 비교하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 네트워크의 채널 할당 방법.The method of claim 1,
The determination of the different parts of the old version and the new version is performed by comparing the respective version information.
상기 정보 수집 단계가:
각 노드 간 중계를 통해 수신 또는 수집되는 것을 특징으로 하는 네트워크의 채널 할당 방법.The method of claim 1,
The above information collection steps:
Channel allocation method of the network, characterized in that received or collected through the relay between each node.
상기 연결 관계 산출 단계가:
노드 간 다중 송수신을 위한 멀티 채널을 갖는 다중 그래프를 생성하는 것을 특징으로 하는 네트워크의 채널 할당 방법.The method of claim 1,
The connection relationship calculation step is:
A channel allocation method in a network, characterized by generating multiple graphs having multiple channels for multiple transmission and reception between nodes.
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