KR101047151B1 - Group cooperative transmission method in ad hoc network - Google Patents

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KR101047151B1 KR1020090063715A KR20090063715A KR101047151B1 KR 101047151 B1 KR101047151 B1 KR 101047151B1 KR 1020090063715 A KR1020090063715 A KR 1020090063715A KR 20090063715 A KR20090063715 A KR 20090063715A KR 101047151 B1 KR101047151 B1 KR 101047151B1
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Abstract

이 발명은 모바일 애드혹 네트워크에서 단말의 이동성을 고려한 그룹 협력 전송방법에 관한 것이다.The present invention relates to a group cooperative transmission method considering the mobility of a terminal in a mobile ad hoc network.

이 발명의 그룹 협력 전송방법은, 애드혹 네트워크 내의 단말들이 그룹 이탈 가능성과 파워오프 가능성과 송신 노드 여부 중 적어도 하나를 기준으로 협력 노드 선택 가중치를 계산하는 제1단계와, 상기 애드혹 네트워크 내의 단말들과 상기 협력 노드 선택 가중치를 공유하는 제2단계와, 송신 노드가 상기 협력 노드 선택 가중치를 기준으로 송신 그룹의 협력 노드를 선택하는 제3단계와, 상기 송신 노드가 전송데이터를 상기 송신 그룹의 협력 노드의 개수만큼 분할하여 상기 송신 그룹의 협력 노드들에게 전송하는 제4단계를 포함함으로써, 상기 분할된 전송데이터가 상기 송신 그룹의 협력 노드들과 상기 수신 그룹의 협력 노드들을 거쳐 수신 노드에게 전달되도록 한다.The group cooperative transmission method of the present invention includes a first step in which terminals in an ad hoc network calculate a cooperative node selection weight based on at least one of a group departure possibility, a power-off possibility and a transmitting node; A second step of sharing the cooperating node selection weights, a third step of the transmitting node selecting a cooperating node of a transmission group based on the cooperating node selection weight, and the transmitting node cooperating node of the transmission group with transmission data And dividing by the number of times to transmit the divided transmission data to the cooperating nodes of the transmission group, so that the divided transmission data is transmitted to the receiving node via the cooperating nodes of the transmission group and the cooperating nodes of the receiving group. .

애드혹, 그룹 협력, 브로드캐스트, 계층적, 모바일, 이동성Ad Hoc, Group Collaboration, Broadcast, Hierarchical, Mobile, Mobility

Description

애드혹 네트워크에서의 그룹 협력 전송방법{group cooperation communication method for Ad-hoc Network}Group cooperation communication method for Ad-hoc Network}

이 발명은 애드혹 네트워크에서의 전송방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모바일 애드혹 네트워크에서 단말의 이동성을 고려한 그룹 협력 전송방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transmission method in an ad hoc network, and more particularly, to a group cooperative transmission method in consideration of mobility of a terminal in a mobile ad hoc network.

일반적인 애드혹 네트워크에서의 그룹 협력 전송기술에서는 계층적 그룹 협력을 통해서 노드의 수가 증가할수록 네트워크 용량이 선형적으로 증가한다.In a group cooperative transmission technique in a typical ad hoc network, network capacity increases linearly as the number of nodes increases through hierarchical group coordination.

도 1은 기존의 계층적 그룹 협력 전송방법에서의 기본적인 데이터 전송 과정을 도시한 도면이다. 이 계층적 그룹 협력 전송방법은 송신 노드가 송신할 데이터를 송신 그룹 내의 노드들에게 브로드캐스트하는 단계 1, 송신 그룹 내의 노드들이 수신 그룹 내의 노드들에게 각각의 데이터를 보내는 단계 2, 그리고 수신 그룹 내의 노드들이 받은 데이터를 수신 노드에게 전송하는 단계 3으로 이루어진다.1 is a diagram illustrating a basic data transmission process in the conventional hierarchical group cooperative transmission method. This hierarchical group cooperative transmission method includes a step 1 in which a transmitting node broadcasts data to be transmitted to nodes in a transmission group, a step 2 in which nodes in a transmission group send respective data to nodes in a reception group, and in a reception group. In step 3, the nodes transmit the received data to the receiving node.

기존의 계층적 그룹 협력 전송기술에서 실제 데이터의 전송이 계층적인 구조 하에서 이루어진다. 단계 1에서 송신 노드는 송신할 데이터를 송신 그룹 내의 노드들의 수만큼 분할하여 각각의 노드들에게 브로드캐스트한다. 이 때, 송신 노드가 송신 그룹 내의 노드 각각에게 데이터를 전송하는 과정은 다수의 서브단계로 구성되는 그룹 협력 과정을 따르게 되면서 전체적으로 계층적인 구조를 가지게 된다. 계층적 구조 하에서 이루어지는 단계 1의 전송 방식은 노드 수의 증가에 따른 간섭의 영향을 최소화할 수 있게 한다.In the existing hierarchical group cooperative transmission technology, actual data transmission is performed in a hierarchical structure. In step 1, the transmitting node divides the data to transmit by the number of nodes in the transmission group and broadcasts to each node. At this time, the transmission node transmits data to each node in the transmission group has a hierarchical structure as a whole, following a group cooperation process composed of a plurality of sub-steps. The transmission scheme of step 1 under a hierarchical structure can minimize the influence of interference due to the increase in the number of nodes.

단계 2에서 송신할 데이터의 일부를 가지고 있는 송신 그룹의 각각의 노드들은 수신 그룹의 노드들에게 데이터를 전송한다. 이것은 실제로 송신 노드와 수신 노드 사이에 일대일 통신이라는 관점에서 볼 때 주변의 협력 노드를 이용한 가상 미모(MIMO; Multiple Input Multiple Output)의 형태로 동작한다. 이 때, 그룹 내의 단말 수가 증가할수록 시스템의 용량이 증가한다.In step 2, each node of the transmission group that has a portion of data to transmit transmits data to the nodes of the receiving group. This actually operates in the form of a multiple input multiple output (MIMO) using neighboring cooperative nodes in terms of one-to-one communication between the transmitting node and the receiving node. At this time, the capacity of the system increases as the number of terminals in the group increases.

단계 3에서 송신 그룹의 노드들로부터 데이터를 받은 수신 그룹의 노드들은 수신 노드에게 데이터를 전송하여 송신 노드가 전송한 데이터 전체를 수신 노드가 받을 수 있게 한다. 이 때 수신 그룹의 노드들이 수신 노드에게 데이터를 전송하는 과정은 다수의 서브단계로 구성된 그룹 협력 과정을 따르게 되면서 전체적으로 계층적인 구조를 가지게 된다. 계층적 구조 하에서 이루어지는 단계 3의 전송 방식은 노드 수의 증가에 따른 간섭의 영향을 최소화할 수 있게 한다.In step 3, the nodes of the receiving group receiving the data from the nodes of the transmitting group transmit the data to the receiving node so that the receiving node can receive the entire data transmitted by the transmitting node. At this time, the nodes of the receiving group transmit data to the receiving node and follow a group cooperative process composed of a plurality of sub-steps. The transmission scheme of step 3 under a hierarchical structure can minimize the influence of interference due to the increase in the number of nodes.

기존의 계층적 그룹 협력 전송방법은 노드의 이동성이 없는 환경을 가정하였으므로 이동성을 가진 노드들도 구성된 모바일 애드혹 네트워크에서는 정상적인 동작이 이루어지지 않게 된다.Since the conventional hierarchical group cooperative transmission method assumes an environment without node mobility, normal operation is not performed in a mobile ad hoc network including nodes having mobility.

도 2는 모바일 애드혹 네트워크에서 계층적 그룹 협력 전송방법으로 동작이 이루어질 때 단계 1에서 송신 노드로부터 데이터를 받은 송신 그룹 내의 협력 노드가 단계 2에서 수신 그룹의 노드에게 데이터를 전송하기 전에 송신 그룹을 이탈하여 결과적으로 수신 노드가 전체 데이터를 받지 못하는 경우를 보여준다. 이러한 문제는 단계 1에서 송신 노드로부터 데이터를 받은 송신 그룹 내의 협력 노드가 단계 2에서 수신 그룹의 노드에게 받은 데이터를 전송하기 전에 기계적 결함이나 외부 요인, 또는 파워 부족 등으로 죽게 될 때에도 일어날 수 있다. 이러한 일이 일어나게 되면 수신 노드는 송신 노드가 전송한 데이터의 일부만을 받게 되므로 송신 노드에게 재전송을 요구하는 등의 복구 과정이 필요하게 되며 이러한 과정은 전체 시스템의 성능 열화를 가져온다.2 is a diagram illustrating a hierarchical group cooperative transmission method in a mobile ad hoc network, in which a cooperative node in a transmission group receiving data from a transmitting node in step 1 leaves the transmission group before transmitting data to nodes in a receiving group in step 2; As a result, it shows the case where the receiving node does not receive the entire data. This problem may also occur when a cooperating node in a transmission group that receives data from a transmitting node in step 1 dies due to mechanical defects, external factors, or power shortages before transmitting data received by a node in the receiving group in step 2. When this happens, the receiving node receives only a part of the data transmitted by the transmitting node, and thus requires a recovery process such as requesting the transmitting node to retransmit, which causes performance degradation of the entire system.

도 3은 모바일 애드혹 네트워크에서 계층적 그룹 협력 전송방법으로 동작이 이루어질 때 단계 2에서 송신 그룹으로부터 데이터를 받은 수신 그룹 내의 협력 노드가 단계 3에서 수신 노드에게 데이터를 전송하기 전에 수신 그룹을 이탈하여 결과적으로 수신 노드가 전체 데이터를 받지 못하는 경우를 보여준다. 이러한 문제는 단계 2에서 송신 그룹으로부터 데이터를 받은 수신 그룹 내의 협력 노드가 단계 3에서 수신 노드에게 받은 데이터를 전송하기 전에 기계적 결함이나 외부 요인, 또는 파워 부족 등으로 죽게 될 때에도 일어 날 수 있으며 이러한 경우에도 수신 노드는 송신 노드가 전송한 데이터의 일부만을 받게 되므로 결과적으로 전체 시스템의 성능을 저하시키게 된다.FIG. 3 shows that when an operation is performed in a hierarchical group cooperative transmission method in a mobile ad hoc network, a cooperative node in a receiving group that receives data from a transmitting group in step 2 leaves the receiving group before transmitting data to the receiving node in step 3, resulting in a result. This shows the case where the receiving node does not receive the entire data. This problem can also occur when a cooperating node in a receiving group that receives data from a transmitting group in step 2 dies due to mechanical failure, external factors, or power shortages before transmitting data received by the receiving node in step 3, in which case Even though the receiving node receives only a part of the data transmitted by the transmitting node, the receiving node degrades the performance of the entire system.

이와 같이 기존의 계층적 그룹 협력 전송방법은 노드의 이동성이 없는 환경 을 가정하였으므로 이동성을 가진 노드들로 구성된 모바일 애드혹 네트워크에서는 정상적인 동작이 이루어지지 않게 된다. 모바일 애드혹 네트워크에서 고속의 이동성 지원에 대한 사용자들의 요구는 증가하고 있으며, 관련 서비스들이 등장하고 있는 바, 모바일 애드혹 네트워크에서 이동성을 고려한 그룹 협력 전송기술의 개발이 필요하다.As described above, the conventional hierarchical group cooperative transmission method assumes no mobility of nodes, and thus, normal operation is not performed in a mobile ad hoc network composed of nodes having mobility. Users' demand for high-speed mobility support in mobile ad hoc networks is increasing, and related services are emerging. Therefore, it is necessary to develop group cooperative transmission technology considering mobility in mobile ad hoc networks.

상기한 필요성을 충족시키기 위하여 안출된 이 발명의 목적은, 모바일 애드혹 네트워크에서 계층적 그룹 협력 전송기술을 이용하여 노드의 수가 증가할수록 네트워크 용량이 선형적으로 증가시킴과 동시에 송신 그룹 혹은 수신 그룹 내의 노드들 중 특정 기준 하에서 협력 노드를 선택함으로써, 단말의 이동성을 고려하는 그룹 협력 전송방법을 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention devised to meet the above needs is to increase the network capacity linearly as the number of nodes increases using the hierarchical group cooperative transmission technique in a mobile ad hoc network. It is to provide a group cooperative transmission method that considers the mobility of the terminal by selecting a cooperative node under a specific criterion.

상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 한 실시예에 따른 애드혹 네트워크에서의 그룹 협력 전송방법은, 애드혹 네트워크 내의 단말들이 그룹 이탈 가능성과 파워오프 가능성과 송신 노드 여부 중 적어도 하나를 기준으로 협력 노드 선택 가중치를 계산하는 제1단계와, 상기 애드혹 네트워크 내의 단말들과 상기 협력 노드 선택 가중치를 공유하는 제2단계와, 송신 노드가 상기 협력 노드 선택 가중치를 기준으로 송신 그룹의 협력 노드를 선택하는 제3단계와, 상기 송신 노드가 전송데이터를 상기 송신 그룹의 협력 노드의 개수만큼 분할하여 상기 송신 그룹의 협력 노드들에게 전송하는 제4단계를 포함함으로써, 상기 분할된 전송데이터가 상기 송신 그룹의 협력 노드들과 상기 수신 그룹의 협력 노드들을 거쳐 수신 노드에게 전달되도록 하는 것을 특징으로 한다.Group cooperative transmission method in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the terminal in the ad hoc network selects the cooperative node based on at least one of the group departure possibility, power off possibility and whether the transmitting node A first step of calculating weights, a second step of sharing the cooperative node selection weights with terminals in the ad hoc network, and a third node in which a transmitting node selects a cooperative node of a transmission group based on the cooperative node selection weights And a fourth step in which the transmitting node divides the transmission data by the number of cooperative nodes in the transmission group and transmits the data to the cooperating nodes in the transmission group. To be delivered to a receiving node via cooperating nodes of the receiving group and the receiving group. .

상술한 이 발명에 따르면, 이동성, 위치, 잔여 파워를 기준으로 적절한 노드만을 협력 노드로 선택함으로써 계층적 그룹 협력 전송에서 전송의 신뢰성을 높임과 동시에 부하분산의 효과가 있다.According to the present invention described above, by selecting only the appropriate node as a cooperative node based on mobility, location, and residual power, hierarchical group cooperative transmission improves the reliability of the transmission and has the effect of load balancing.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명의 한 실시예에 따른 애드혹 네트워크에서 그룹 협력 전송방법을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in more detail the group cooperative transmission method in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention.

기존의 계층적 그룹 협력 전송방법은 송신 그룹 혹은 수신 그룹에 속한 임의의 노드들을 특별한 기준없이 협력 노드로 선정하였으나, 이 발명의 계층적 그룹 협력 전송방법에서는 송신 그룹 혹은 수신 그룹에 속한 노드들 중 미리 정의된 조건을 만족하는 노드만을 협력 노드로 선택한다. 협력 노드를 선택할 때, 노드의 이동성과 위치를 기반으로 그룹 이탈 확률을 계산하며 노드의 잔여 파워를 기반으로 노드가 파워오프될 확률을 계산하며, 그룹 이탈 확률과 파워오프될 확률을 기반으로 협력 노드 선택 가중치를 계산하며, 이 협력 노드 선택 가중치를 기준으로 협력 노드를 선택한다. 이 협력 노드 선택 가중치는 주변 모든 노드들에게 공유되는 바, 협력 노드 선택 가중치를 구하는 방법과 노드들과 협력 노드 선택 가중치를 공유하는 방법은 후술하기로 한다.In the conventional hierarchical group cooperative transmission method, arbitrary nodes belonging to a transmission group or a reception group are selected as cooperative nodes without special criteria. However, in the hierarchical group cooperative transmission method of the present invention, among nodes belonging to a transmission group or a reception group in advance, Only nodes that satisfy the defined condition are selected as cooperative nodes. When selecting a cooperating node, calculate the group departure probability based on the mobility and position of the node, calculate the probability that the node will power off based on the remaining power of the node, and based on the group departure probability and the power off probability A selection weight is calculated, and a cooperative node is selected based on this cooperative node selection weight. Since the cooperative node selection weight is shared to all the neighboring nodes, a method of obtaining the cooperative node selection weight and a method of sharing the cooperative node selection weight with the nodes will be described later.

도 4는 이 발명의 한 실시예에 따른 모바일 애드혹 네트워크에서 선택적인 그룹 협력 전송방법을 도시한 동작 흐름도이다.4 is an operation flowchart illustrating a method for selectively cooperative group transmission in a mobile ad hoc network according to an embodiment of the present invention.

편의상 계층적인 구조는 고려하지 않았고, 각각의 노드는 주변 모든 노드의 협력 노드 선택 가중치를 알고 있다고 가정하였으며, 각각의 노드의 협력 노드 선택 가중치의 전송 방법에 대해서는 뒤에서 살펴볼 것이다.For convenience, the hierarchical structure is not considered and each node is assumed to know the cooperative node selection weights of all neighboring nodes. The method of transmitting the cooperative node selection weights of each node will be described later.

먼저, 송신 노드는 송신 그룹에서 협력 노드 선택 가중치가 큰 노드들을 협력 노드를 선택한다(S41). 선택된 협력 노드의 개수에 따라 데이터를 분할하여 선택한 협력 노드에 분할한 데이터를 브로드캐스팅한다(S42). 이렇게 단계 S41에서 송신 협력 노드를 효과적으로 선택함으로써 단계 S42에서 송신 노드로부터 받은 데이터를 수신 그룹에 정상적으로 전달할 수 있는 가능성을 높인다. 이 때, 송신 노드 자신도 협력 노드의 하나로 인식되므로 송신 노드의 협력 노드 선택 가중치가 작다면 이후의 전송 과정에서 제외될 수 있다.First, the transmitting node selects cooperative nodes among nodes having a high cooperative node selection weight in the transmitting group (S41). The data is divided according to the number of selected cooperative nodes to broadcast the divided data to the selected cooperative nodes (S42). By effectively selecting the transmitting cooperative node in step S41, the possibility of normally delivering the data received from the transmitting node in step S42 to the receiving group is increased. At this time, since the transmitting node itself is also recognized as one of the cooperative nodes, if the cooperative node selection weight of the transmitting node is small, it may be excluded in the subsequent transmission process.

다음 송신 노드는 수신 그룹에서 협력 노드 선택 가중치가 큰 노드들을 협력 노드로 선택하고(S43), 송신 그룹의 협력 노드들이 송신 노드로부터 전송받은 데이터를 수신 그룹의 협력 노드들에게 전송한다(S44). 이렇게 단계 S43에서 수신 협력 노드를 효과적으로 선택함으로써 단계 44에서 송신 그룹으로부터 받은 데이터를 수신 노드에게 정상적으로 전달할 수 있는 가능성을 높인다.Next, the transmitting node selects nodes having a high cooperative node selection weight in the receiving group as cooperative nodes (S43), and transmits data transmitted from the transmitting nodes to the cooperative nodes of the receiving group (S44). By effectively selecting the receiving cooperative node in step S43, the possibility of normally delivering the data received from the transmitting group in step 44 to the receiving node is increased.

마지막으로 수신 그룹의 협력 노드는 송신 그룹으로부터 받은 데이터를 수신 노드에게 전달한다(S45).Finally, the cooperative node of the receiving group delivers the data received from the transmitting group to the receiving node (S45).

각각의 노드가 각 계층에서 가지는 협력 노드 선택 가중치(

Figure 112011001042407-pat00001
)는 아래의 수학식 1에 의해서 계산된다.The cooperative node selection weight that each node has in each layer (
Figure 112011001042407-pat00001
) Is calculated by Equation 1 below.

Figure 112009042546521-pat00002
Figure 112009042546521-pat00002

여기서, ci(i=1,2,3,4)는 가중치 계수로서 각 가중치 요소(wij) 별로 부여된다. wij(i=1,2,3,4)는 가중치 요소이며, h는 계층수이다.Here, c i (i = 1, 2, 3, 4) is given to each weight element w ij as a weighting coefficient. w ij (i = 1,2,3,4) is a weighting factor and h is the number of layers.

첫 번째 가중치 요소 w1j는 노드의 이동성 정도를 나타내는 값으로서, 노드의 이동성의 크기에 반비례한다. 이 첫 번째 가중치 요소는 계층적 그룹 협력 전송시, 그룹을 이탈할 가능성이 적은 노드를 협력 노드로 선택하도록 함으로써, 데이터 전송 실패율을 줄일 수 있게 한다.The first weight factor w 1j is a value indicating the degree of mobility of the node and is inversely proportional to the size of the node's mobility. This first weight factor makes it possible to reduce the data transmission failure rate by selecting nodes that are less likely to leave the group as cooperative nodes in hierarchical group cooperative transmission.

두 번째 가중치 요소 w2j는 노드의 위치에 관계된 값으로서 아래의 수학식 2에 의해 정해진다.The second weight factor w 2j is a value related to the position of the node and is determined by Equation 2 below.

Figure 112009042546521-pat00003
Figure 112009042546521-pat00003

여기서, (xN, yN)은 노드의 좌표이고, (xGB, yGB)는 노드가 속한 그룹의 경계점의 좌표이다. 이 두 번째 가중치 요소는 계층적 그룹 협력 전송시, 그룹을 이탈할 가능성이 적은 노드를 협력 노드로 선택하도록 함으로써, 데이터 전송 실패율을 줄일 수 있게 한다.Here, (x N , y N ) is the coordinate of the node, and (x GB , y GB ) is the coordinate of the boundary point of the group to which the node belongs. This second weight factor makes it possible to reduce the data transmission failure rate by selecting nodes that are less likely to leave the group as cooperative nodes in hierarchical group cooperative transmission.

세 번째 가중치 요소 w3j는 노드의 잔여 파워를 나타낸다. 이 세 번째 가중치 요소는 계층적 그룹 협력 전송시, 파워오프될 가능성이 적은 노드를 협력 노드로 선택하도록 함으로써, 데이터 전송 실패율을 줄일 수 있게 함과 동시에 잔여 파워가 많은 노드들만 그룹 협력 전송에 참여시킴으로써, 부하분산(load balancing) 효과가 얻어진다.The third weight factor w 3j represents the residual power of the node. This third weighting factor allows you to select nodes that are less likely to be powered off as hierarchical group cooperative transmissions, thereby reducing the data transmission failure rate while allowing only nodes with high residual power to participate in group cooperative transmissions. As a result, a load balancing effect is obtained.

네 번째 가중치 요소 w4j는 송신 노드 여부를 나타내는 값으로써, 송신노드 여부를 나타내는 값으로서, 송신 노드인 경우에는 1, 송신 노드가 아닌 경우에는 0으로 설정한다. 실제 시스템에서 노드는 자신의 메모리에 저장하는 협력 노드 선택 가중치를 계산할 때에는 w4j를 1로 설정하여 계산하고, 주변 노드들에게 전송할 협력 노드 선택 가중치를 계산할 때에는 w4j를 0으로 설정하여 계산한다.The fourth weight element w 4j is a value indicating whether or not a transmission node is a value indicating whether a transmission node is set, and is set to 1 for a transmission node and 0 for a non-transmission node. In a real system, a node calculates by setting w 4j to 1 when calculating a cooperative node selection weight stored in its memory, and by setting w 4j to 0 when calculating a cooperative node selection weight to be transmitted to neighboring nodes.

이 네 번째 가중치 요소는 송신 노드도 협력 노드의 하나로 인식하도록 한다. 높은 그룹 이탈 확률과 낮은 잔여 파워양을 가진 송신 노드는 데이터 전송에 참여하지 않고 협력 노드만을 이용하여 데이터를 전송함으로써, 전송의 신뢰성이 높아지고 부하분산의 효과가 얻어진다. 하지만 송신 노드가 데이터 전송에 직접 참여하지 않을 경우, 도 4의 단계 S42에서 송신 노드를 대체할 협력 노드에게 분할된 데이터를 전송하는 만큼의 트래픽이 커질 것이므로 송신 노드의 협력 노드 선택 가중치에 대해서는 다른 노드의 협력 노드 선택 가중치보다 c4만큼 더하여 송신 그룹 내 다른 노드들보다 전송에 참여하게 될 확률을 높인다.This fourth weighting factor allows the transmitting node to be recognized as one of the cooperating nodes. A transmitting node having a high probability of group departure and a low amount of residual power transmits data using only cooperative nodes without participating in data transmission, thereby increasing transmission reliability and achieving load balancing. However, if the transmitting node does not directly participate in data transmission, the traffic will be as large as transmitting the divided data to the cooperating node to replace the transmitting node in step S42 of FIG. By adding c 4 to the cooperative node selection weight of, increase the probability of participating in the transmission than other nodes in the transmission group.

도 5는 이 발명의 한 실시예에 따른 모바일 애드혹 네트워크에서의 선택적인 협력 그룹 전송을 위한 가중치 전송방법을 도시한 동작 흐름도이다.5 is an operation flowchart illustrating a weight transmission method for selective cooperative group transmission in a mobile ad hoc network according to an embodiment of the present invention.

편의상 계층적인 구조는 고려하지 않았다. 각각의 노드는 수학식 1의 협력 노드 선택 가중치 계산식을 이용하여 자신의 협력 노드 선택 가중치를 계산한다(S51). 송신 그룹 내의 임의의 송신 노드는 송신 그룹 내의 노드들에게 협력 노드 선택 가중치데이터를 분할하여 브로드캐스트한다(S52). 다음에 송신 그룹의 모든 노드들은 송신 노드로부터 받은 가중치데이터를 수신 그룹의 노드들에게 각각 전송하는데(S53), 이 때 수신 그룹은 송신 그룹을 제외한 네트워크 내의 모든 그룹을 대상으로 한다. 마지막으로 수신 그룹에서는 송신 그룹으로부터 받은 가중치데이터를 서로 브로드캐스트함으로써(S54), 결과적으로 모든 노드가 주변 노드의 협력 노드 선택 가중치 정보를 가질 수 있게 된다.For the sake of convenience, the hierarchical structure is not considered. Each node calculates its own cooperative node selection weight using the cooperative node selection weight calculation equation (1) (S51). Any transmission node in the transmission group splits and broadcasts the cooperative node selection weight data to the nodes in the transmission group (S52). Next, all nodes of the transmitting group transmit weight data received from the transmitting node to the nodes of the receiving group, respectively (S53). At this time, the receiving group targets all groups in the network except the transmitting group. Finally, in the receiving group, the weight data received from the transmitting group are broadcasted to each other (S54), so that all nodes can have the cooperative node selection weight information of the neighboring nodes.

상기의 협력 노드 선택 가중치 전송과정은 주기적으로 수행되는데 수행 주기가 커지게 되면 주변 노드의 협력 노드 선택 가중치를 좀 더 실시간으로 알 수 있게 되지만 트래픽이 많아지는 단점이 있다. 또한 협력 노드 선택 가중치의 전송은 일반 데이터의 전송을 방해하여 시스템의 용량을 감소시킬 수 있으므로 듀얼 채널을 이용하여 데이터가 전송되는 데이터 채널과 가중치데이터가 전송되는 제어 채널을 분리하여 사용한다. 상기의 협력 노드 선택 가중치 전송과정은 단말의 그룹 이탈 확률 및 잔여 파워량 등을 고려하지 않고 그룹 내의 모든 단말들을 협력 노드로 사용하는 기존의 계층적 그룹 협력 전송 과정과 같기 때문에 모바일 애드혹 네트워크 환경에서 이동성을 지원할 수 없다. 하지만 가중치의 크기는 일반 데이터에 비해서 매우 작기 때문에 이동성에 의한 가장 중요한 문제인 데이터 전송 실패율이 크지 않으며 협력 노드 선택 가중치의 전송이 실패할 때 생기는 주변 노드의 협력 노드 선택 가중치 정보에 대한 비실시간성의 문제도 전체 시스템의 용량에 크게 피해를 주지 않을 것이다.The cooperative node selection weight transmission process is performed periodically. If the execution period is increased, the cooperative node selection weight of the neighboring nodes can be known in more real time, but there is a disadvantage in that traffic is increased. In addition, since the transmission of the cooperative node selection weight can reduce the capacity of the system by interfering with the transmission of general data, the data channel through which data is transmitted and the control channel through which weighted data are transmitted are used by using dual channels. Since the cooperative node selection weight transmission process is the same as the conventional hierarchical group cooperative transmission process using all terminals in the group as cooperative nodes without considering the group departure probability and the remaining power amount of the terminal, mobility in the mobile ad hoc network environment. Can not support. However, since the weight is very small compared to general data, the data transmission failure rate, which is the most important problem due to mobility, is not large. It will not significantly damage the capacity of the entire system.

이 발명에서 제안하는 계층적인 구조하에서 선택적 그룹 협력 전송기술은 협력 노드 선택 가중치가 미리 정의된 임계값보다 큰 노드들만을 협력 노드로 이용하게 되는데 대부분의 협력 노드 선택 가중치가 임계값보다 작을 경우에는 협력 노드의 수가 매우 적어지게 되므로 그룹 협력 전송이 불가능하게 된다. 따라서

Figure 112011001042407-pat00004
인 두 개의 임계값
Figure 112011001042407-pat00005
과
Figure 112011001042407-pat00006
를 정의하여 사용한다. 여기서,
Figure 112011001042407-pat00007
는 표준임계값이라고 하고,
Figure 112011001042407-pat00008
는 최저임계값이라고 명명한다. 이럴 경우, 노드의 협력 노드 선택 가중치 값의 분포에 대해 그룹 협력 전송기술을 적응적으로 이용할 수 있다. 즉, 그룹 내에서 협력 노드 선택 가중치
Figure 112011001042407-pat00009
가 표준임계값
Figure 112011001042407-pat00010
보다 큰 노드의 개수가 시스템에 따라 정의된 필요 협력 노드의 개수인 Coopth보다 크다면 협력 노드 선택 가중치
Figure 112011001042407-pat00011
가 표준임계값
Figure 112011001042407-pat00012
보다 큰 노드들을 기준으로 협력 노드를 선택한다. 협력 노드 선택 가중치
Figure 112011001042407-pat00013
가 표준임계값
Figure 112011001042407-pat00014
보다 큰 노드의 개수가 Coopth보다 작다면 협력 노드 선택 가중치
Figure 112011001042407-pat00015
가 최저임계값
Figure 112011001042407-pat00016
보다 큰 노드들을 기준으로 협력 노드를 선택한다. 이렇게 함으로써 네트워크의 상태에 대해서 협력 노드의 개수가 크게 변하는 것을 방지하여 그룹 협력 전송시스템을 안정적인 상태로 동작시킬 수 있다.Under the hierarchical structure proposed by the present invention, the selective group cooperative transmission technique uses only nodes whose cooperative node selection weight is greater than a predefined threshold as cooperative nodes. Since the number of nodes becomes very small, group cooperative transmission becomes impossible. therefore
Figure 112011001042407-pat00004
Two thresholds
Figure 112011001042407-pat00005
and
Figure 112011001042407-pat00006
Define and use here,
Figure 112011001042407-pat00007
Is called the standard threshold,
Figure 112011001042407-pat00008
Is called the minimum threshold. In this case, the group cooperative transmission technique may be adaptively used for the distribution of the cooperative node selection weight values of the nodes. That is, the cooperative node selection weights within a group
Figure 112011001042407-pat00009
Is the standard threshold
Figure 112011001042407-pat00010
If the number of larger nodes is greater than Coop th , the number of required cooperative nodes defined according to the system, the cooperative node selection weight
Figure 112011001042407-pat00011
Is the standard threshold
Figure 112011001042407-pat00012
Select cooperative nodes based on larger nodes. Cooperation node selection weight
Figure 112011001042407-pat00013
Is the standard threshold
Figure 112011001042407-pat00014
Cooperative node selection weights if the number of larger nodes is less than Coop th
Figure 112011001042407-pat00015
Is the minimum threshold
Figure 112011001042407-pat00016
Select cooperative nodes based on larger nodes. This prevents the number of cooperative nodes from changing greatly with respect to the state of the network, and can operate the group cooperative transmission system in a stable state.

이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백 한 사실이다.The technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, but this is by way of example only for describing the best embodiment of the present invention and not for limiting the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art can make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

도 1은 기존의 계층적 그룹 협력 전송방법에서의 기본적인 데이터 전송 과정을 도시한 도면,1 is a diagram illustrating a basic data transmission process in a conventional hierarchical group cooperative transmission method.

도 2는 모바일 애드혹 네트워크에서 계층적 그룹 협력 전송방법으로 동작이 이루어질 때 단계 1에서 송신 노드로부터 데이터를 받은 송신 그룹 내의 협력 노드가 단계 2에서 수신 그룹의 노드에게 데이터를 전송하기 전에 송신 그룹을 이탈하여 결과적으로 수신 노드가 전체 데이터를 받지 못하는 경우를 보여주는 도면,2 is a diagram illustrating a hierarchical group cooperative transmission method in a mobile ad hoc network, in which a cooperative node in a transmission group receiving data from a transmitting node in step 1 leaves the transmission group before transmitting data to nodes in a receiving group in step 2; As a result, the drawing showing a case where the receiving node does not receive the entire data,

도 3은 모바일 애드혹 네트워크에서 계층적 그룹 협력 전송방법으로 동작이 이루어질 때 단계 2에서 송신 그룹으로부터 데이터를 받은 수신 그룹 내의 협력 노드가 단계 3에서 수신 노드에게 데이터를 전송하기 전에 수신 그룹을 이탈하여 결과적으로 수신 노드가 전체 데이터를 받지 못하는 경우를 보여주는 도면,FIG. 3 shows that when an operation is performed in a hierarchical group cooperative transmission method in a mobile ad hoc network, a cooperative node in a receiving group that receives data from a transmitting group in step 2 leaves the receiving group before transmitting data to the receiving node in step 3, resulting in a result. Shows a case where a receiving node does not receive full data,

도 4는 이 발명의 한 실시예에 따른 모바일 애드혹 네트워크에서 그룹 협력 전송방법을 도시한 동작 흐름도,4 is an operation flowchart illustrating a group cooperative transmission method in a mobile ad hoc network according to an embodiment of the present invention;

도 5는 이 발명의 한 실시예에 따른 모바일 애드혹 네트워크에서의 선택적인 협력 그룹 전송을 위한 가중치 전송방법을 도시한 동작 흐름도이다.5 is an operation flowchart illustrating a weight transmission method for selective cooperative group transmission in a mobile ad hoc network according to an embodiment of the present invention.

Claims (12)

애드혹 네트워크 내의 단말들이 그룹 이탈 가능성을 기준으로 협력 노드 선택 가중치를 계산하는 제1단계와,A first step of calculating, by the terminals in the ad hoc network, the cooperative node selection weight based on the possibility of leaving the group; 상기 애드혹 네트워크 내의 단말들과 상기 협력 노드 선택 가중치를 공유하는 제2단계와,A second step of sharing the cooperative node selection weight with terminals in the ad hoc network; 송신 노드가 상기 협력 노드 선택 가중치를 기준으로 송신 그룹의 협력 노드들을 선택하는 제3단계와,A third step of the transmitting node selecting the cooperating nodes of the transmission group based on the cooperating node selection weight; 상기 송신 노드가 전송데이터를 상기 송신 그룹의 협력 노드의 개수만큼 분할하여 상기 송신 그룹의 협력 노드들에게 전송하는 제4단계를 포함함으로써,And a fourth step of the transmitting node dividing the transmission data by the number of cooperative nodes of the transmission group and transmitting the divided data to the cooperative nodes of the transmission group. 상기 분할된 전송데이터가 상기 송신 그룹의 협력 노드들을 거쳐 수신 노드에게 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서의 그룹 협력 전송방법.And transmitting the divided transmission data to a receiving node via cooperating nodes of the transmission group. 애드혹 네트워크 내의 단말들이 파워오프 가능성을 기준으로 협력 노드 선택 가중치를 계산하는 제1단계와,A first step in which terminals in an ad hoc network calculate a cooperative node selection weight based on a possibility of power-off; 상기 애드혹 네트워크 내의 단말들과 상기 협력 노드 선택 가중치를 공유하는 제2단계와,A second step of sharing the cooperative node selection weight with terminals in the ad hoc network; 송신 노드가 상기 협력 노드 선택 가중치를 기준으로 송신 그룹의 협력 노드를 선택하는 제3단계와,A third step of the transmitting node selecting a cooperating node of a transmitting group based on the cooperating node selection weight; 상기 송신 노드가 전송데이터를 상기 송신 그룹의 협력 노드의 개수만큼 분할하여 상기 송신 그룹의 협력 노드들에게 전송하는 제4단계를 포함함으로써,And a fourth step of the transmitting node dividing the transmission data by the number of cooperative nodes of the transmission group and transmitting the divided data to the cooperative nodes of the transmission group. 상기 분할된 전송데이터가 상기 송신 그룹의 협력 노드들을 거쳐 수신 노드에게 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서의 그룹 협력 전송방법.And transmitting the divided transmission data to a receiving node via cooperating nodes of the transmission group. 애드혹 네트워크 내의 단말들이 그룹 이탈 가능성과 파워오프 가능성을 기준으로 협력 노드 선택 가중치를 계산하는 제1단계와,A first step of calculating, by the terminals in the ad hoc network, the cooperative node selection weight based on the possibility of leaving the group and the possibility of powering off; 상기 애드혹 네트워크 내의 단말들과 상기 협력 노드 선택 가중치를 공유하는 제2단계와,A second step of sharing the cooperative node selection weight with terminals in the ad hoc network; 송신 노드가 상기 협력 노드 선택 가중치를 기준으로 송신 그룹의 협력 노드를 선택하는 제3단계와,A third step of the transmitting node selecting a cooperating node of a transmitting group based on the cooperating node selection weight; 상기 송신 노드가 전송데이터를 상기 송신 그룹의 협력 노드의 개수만큼 분할하여 상기 송신 그룹의 협력 노드들에게 전송하는 제4단계를 포함함으로써,And a fourth step of the transmitting node dividing the transmission data by the number of cooperative nodes of the transmission group and transmitting the divided data to the cooperative nodes of the transmission group. 상기 분할된 전송데이터가 상기 송신 그룹의 협력 노드들을 거쳐 수신 노드에게 전달되도록 하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서의 그룹 협력 전송방법.And transmitting the divided transmission data to a receiving node via cooperating nodes of the transmission group. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 그룹 이탈 가능성은 단말의 이동성 정보를 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서의 그룹 협력 전송방법.[4] The method of claim 1 or 3, wherein the possibility of group departure is obtained by using mobility information of a terminal. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 그룹 이탈 가능성은 단말의 좌표와 단말이 속한 그룹의 경계점 좌표와의 거리 정보를 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서의 그룹 협력 전송방법.The method of claim 1 or 3, wherein the group departure possibility is obtained by using distance information between a coordinate of a terminal and a coordinate of a boundary point of a group to which the terminal belongs. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 파워오프 가능성은 단말의 잔여 파워 정보를 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서의 그룹 협력 전송방법.4. The method of claim 2 or 3, wherein the power-off probability is calculated using the remaining power information of the terminal. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,4. The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제1단계는 상기 단말들이 송신 노드 여부 정보를 더 이용하여 상기 협력 노드 선택 가중치를 계산하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서의 그룹 협력 전송방법.The first step is a group cooperative transmission method in an ad hoc network, characterized in that the terminal further calculates the cooperative node selection weight by using the information whether the transmission node. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 제1단계는 상기 단말들이 상기 그룹 이탈 가능성과 파워오프 가능성의 가중치 계수를 더 이용하여 상기 협력 노드 선택 가중치를 계산하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서의 그룹 협력 전송방법.The first step is a group cooperative transmission method in the ad hoc network, characterized in that the terminal further calculates the cooperative node selection weight by further using the weight coefficient of the group departure possibility and the power off possibility. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,4. The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제2단계는 상기 애드혹 네트워크 내의 단말이 계산한 협력 노드 선택 가중치를 포함한 가중치데이터를 자신이 속한 그룹의 노드들에게 분할하여 전송하는 제1서브단계와, 상기 제1서브단계를 통해 상기 가중치데이터를 수신한 노드들이 상기 그룹에 포함되지 않은 그룹외 노드들에게 가중치데이터를 브로드캐스팅하는 제2서브단계와, 상기 제2서브단계를 통해 상기 가중치데이터를 수신한 노드들이 가중치데이터를 상호 브로드캐스팅하는 제3서브단계를 포함한 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서의 그룹 협력 전송방법.The second step may include a first sub step of transmitting weight data including a cooperative node selection weight calculated by a terminal in the ad hoc network to nodes of a group to which the terminal belongs, and the weight data through the first sub step. The second sub-step of the nodes receiving the weight data to broadcast to the non-group nodes that are not included in the group, and the nodes receiving the weight data through the second sub step to mutually broadcast the weight data A group cooperative transmission method in an ad hoc network comprising a third sub-step. 제 9 항에 있어서, 상기 전송데이터는 데이터 채널을 통해 전송되고 상기 가중치데이터는 제어 채널을 통해 전송되는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서의 그룹 협력 전송방법.10. The method of claim 9, wherein the transmission data is transmitted through a data channel and the weight data is transmitted through a control channel. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,4. The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제3단계는 상기 송신 노드가 상기 송신 그룹 내의 노드들 중 협력 노드 선택 가중치가 표준임계값보다 큰 노드들을 협력 노드로 선택하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서의 그룹 협력 전송방법.The third step is a group cooperative transmission method in an ad hoc network, characterized in that the transmitting node selects nodes with a cooperative node selection weight of the nodes in the transmission group greater than the standard threshold value as a cooperative node. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,4. The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 제3단계는 상기 송신 노드가 상기 송신 그룹 내의 노드들 중 협력 노드 선택 가중치가 표준임계값보다 큰 노드들의 개수가 필요 협력 노드의 개수보다 같거나 많으면 협력 노드 선택 가중치가 표준임계값보다 큰 노드들을 기준으로 협력 노드를 선택하고, 협력 노드 선택 가중치가 표준임계값보다 큰 노드들의 개수가 필요 협력 노드의 개수보다 적으면 협력 노드 선택 가중치가 최저임계값보다 큰 노드들을 기준으로 협력 노드를 선택하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크에서의 그룹 협력 전송방법.In the third step, if the number of nodes whose cooperative node selection weight is greater than the standard threshold among the nodes in the transmission group is equal to or greater than the number of cooperative nodes, the third node is the node whose cooperative node selection weight is greater than the standard threshold. The number of nodes whose weight is greater than the standard threshold is required. If the number of nodes is smaller than the number of cooperation nodes, the number of nodes is selected based on the nodes whose weight is greater than the minimum threshold. Group cooperative transmission method in the ad hoc network, characterized in that.
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