KR20060088642A - Method for quality of service awared multi-path routing in ad-hoc networks - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이동 애드-혹(Ad-Hoc) 망에서 링크에러 시 시작 노드와 목적지 노드 간의 경로를 빠르게 재구성할 수 있도록 하는 기능이 구현된다. 이를 위해 본 발명은 시작 노드와 목적지 노드 사이에 다중 경로를 구성하여 링크 또는 경로 에러 시에 대체 경로를 사용함으로써 보다 빠르게 경로를 재구성할 수 있도록 한다. 그리고 본 발명에서는 시작 노드에서 경로에러 또는 중간 링크에러가 발생할지라도 이에 영향을 받지 않는 다중 경로를 구성하며, 특히 경로 탐색 시 통신 품질(Quality Of Service: QoS)을 적용하여 탐색함으로써 패킷 전송에 품질을 고려할 수 있게 된다. The present invention implements a function for quickly reconfiguring a path between a start node and a destination node in a link error in a mobile Ad-Hoc network. To this end, the present invention configures multiple paths between the start node and the destination node so that the path can be reconstructed faster by using an alternate path in the event of a link or path error. In the present invention, even if a path error or an intermediate link error occurs in a starting node, a multipath is configured that is not affected by the start node, and in particular, quality of the packet transmission is determined by applying a quality of service (QoS) during the path search. Can be considered.
라우팅, 다중 경로, Disjoint Routing, Multipath, Disjoint
Description
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 애드-혹 망의 구성도,1 is a block diagram of a mobile ad-hoc network according to an embodiment of the present invention,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 비공유 노드를 설명하기 위한 도면,2 is a view for explaining a non-shared node according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 경로탐색 과정을 설명하기 위한 도면,3 is a view for explaining a route search process according to an embodiment of the present invention;
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 경로응답 과정을 설명하기 위한 도면.4 is a view for explaining a path response process according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 무선 애드-혹(Ad-Hoc) 망에서 다중 경로 라우팅 방법에 관한 것으로, 특히 이동 노드들 사이의 라우팅을 보다 효율적이고 통신 품질(Quality Of Service: QoS)을 높일 수 있도록 하는 애드-혹(Ad-Hoc) 망에서 품질을 고려한 다중 경로 라우팅 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-path routing method in a wireless Ad-Hoc network. In particular, the present invention relates to an ad-hoc that enables more efficient routing between mobile nodes and a higher quality of service (QoS). A multipath routing method considering quality in (Ad-Hoc) networks.
애드-혹 망에서 표준으로 지정된 AODV(Ad-Hoc On demand Distance Vector) 라우팅은 하나의 시작 노드가 목적지 노드로 패킷을 전송하고자 할 경우, 현재 위 치에서 무선으로 패킷 전송이 가능한 이웃 노드들을 경유해서 그 목적지 노드로 패킷을 전송하는 방식으로 라우팅이 이루어지는 것을 말한다. 이 때, 시작 노드에서 목적지 노드에 대한 정보를 가지고 있지 않을 때 그 시작 노드는 경로탐색 패킷(RREQ: Route Request Packet)을 브로트캐스트(broadcast)한다. 이에 따라 그 경로탐색 패킷이 이웃 노드 혹은 여러 경로를 거쳐 목적지 노드에 전달되면, 그 목적지 노드는 경로 탐색이 이루어진 역(reverse) 경로를 통하여 경로응답 패킷(RREP: Route Reply Packet)을 다시 시작 노드로 전달한다. 이 때, 목적지 노드는 경로응답 패킷에 시퀀스 넘버(Sequence Number)를 사용하여 루프 프리(Loop free)하고, 최신의 경로임을 각 노드에게 알려주어 시작 노드까지 경로응답 패킷이 전달되면, 그 시작 노드는 목적지 노드에 대한 정보를 알게 되고, 각 경로의 연결 상태가 유지되기 전까지 그 시작 노드는 목적지 노드에 패킷을 전달할 수 있게 된다. Ad-Hoc On Demand Distance Vector (AODV) routing, specified as standard in ad-hoc networks, is based on neighboring nodes that are capable of transmitting packets wirelessly from their current location when a starting node wants to send packets to a destination node. Routing is done by sending a packet to the destination node. At this time, when the start node does not have information about the destination node, the start node broadcasts a Route Request Packet (RREQ). Accordingly, when the route discovery packet is delivered to the destination node through a neighbor node or several paths, the destination node sends a Route Reply Packet (RREP) back to the start node through the reverse route where the route search is performed. To pass. At this time, the destination node is loop-free using a sequence number in the path response packet and informs each node that the path is the latest path, and when the path response packet is delivered to the start node, the start node Knowing the information about the destination node, the start node can forward the packet to the destination node until the connection status of each path is maintained.
한편, 애드-혹 망의 시작 노드에서 브로드캐스트된 경로탐색 패킷이 목적지 노드에 도달하면, 경로탐색 패킷을 제일 먼저 보낸 이웃 노드(Neighboring Node)쪽으로만 경로응답 패킷을 보내기 때문에 시작 노드와 목적지 노드 상에는 단지 하나의 라우팅 경로(Routing Path)만이 구성된다. 따라서, 링크 에러가 발생하게 되면 전술한 바와 같은 방법으로 다시 경로를 탐색해야만 한다. On the other hand, when the route discovery packet broadcast from the start node of the ad-hoc network reaches the destination node, the route response packet is sent only to the neighboring node that sent the route packet first. Only one routing path is configured. Therefore, if a link error occurs, the path must be searched again in the manner described above.
상기한 바와 같이 종래에는 중간 노드에서 링크연결(Link Connection)이 끊어졌을 때 링크에러 정보를 담고있는 에러패킷(Route Error Packet)이 시작 노드에 보내지게 된다. 그러면 시작 노드는 경로 탐색, 경로 응답의 과정 등 전술한 바와 같은 과정을 다시 수행해야 하기 때문에 라우팅 경로 재구성에 많은 시간이 소요된다. 또한, 종래의 방법은 시작 노드에서 목적지 노드까지의 경로탐색 요소로써 단지 거리(Distance Vector)에 의한 계산에 의존하기 때문에 품질을 보장할 수 없었다. 그러나, 무선 애드-혹 망 환경에서는 링크연결 상태가 매우 유동적이므로, 링크에러(Link Error) 역시 빈번히 발생하게 된다. 이에 따라 애드-혹 망의 심한 변화에 대처할 수 있는 보다 효율적이면서 품질도 보장할 수 있는 라우팅 방법이 요구된다. As described above, when a link connection is broken at an intermediate node, an error packet containing link error information is sent to a start node. Then, since the start node has to perform the above-described processes such as the path search and the path response, it takes a lot of time to reconfigure the routing path. In addition, the conventional method cannot guarantee the quality because it relies only on the calculation by the distance vector as the path search element from the start node to the destination node. However, in the wireless ad-hoc network environment, since the link connection state is very flexible, a link error occurs frequently. Accordingly, there is a need for a more efficient and quality routing method that can cope with severe changes in the ad-hoc network.
따라서, 본 발명은 애드-혹 망에서 다중 경로를 구성하여 링크에러 시 보다 빠르게 경로를 재구성할 수 있도록 하는 품질을 고려한 다중 경로 라우팅 방법을 제공한다.
Accordingly, the present invention provides a multi-path routing method considering the quality of configuring a multi-path in an ad-hoc network so that the path can be reconstructed more quickly in case of a link error.
본 발명은 애드-혹(Ad-Hoc) 망에서 품질을 고려한 다중 경로 라우팅 방법에 있어서, 시작 노드에서 목적지 노드에 대한 정보가 없을 경우 시퀀스 넘버(Sequence Number)가 설정된 경로탐색 패킷을 브로드캐스트하는 과정과, 상기 경로탐색 패킷을 수신한 중간 노드에서 상기 시퀀스 넘버와 라우팅 테이블에 저장된 이전 시퀀스 넘버와 비교하는 과정과, 상기 비교 과정 수행 후 상기 경로탐색 패킷을 목적지 노드에 전달할 때까지 브로드캐스트하는 과정과, 상기 경로탐색 패킷이 상기 목적지 노드에 도달하면, 경로응답 패킷을 상기 경로탐색 패킷이 지나온 경로의 역 경로로 전달하는 과정과, 상기 시작 노드가 상기 경로응답 패킷을 수신함으로써 중복된 중간 노드가 없는 비공유(Disjoint) 다중 경로가 구성되는 과정을 포함함을 특징으로 한다. The present invention relates to a multi-path routing method considering quality in an Ad-Hoc network, in which there is a process of broadcasting a route search packet having a sequence number set when there is no information on a destination node at a start node. Comparing the sequence number with a previous sequence number stored in the routing table at the intermediate node receiving the route discovery packet, and broadcasting the route discovery packet until the route is delivered to a destination node after performing the comparison process; When the route discovery packet reaches the destination node, forwarding a route response packet to a reverse route of a route through which the route search packet passes, and the starting node receives the route response packet so that there is no duplicate intermediate node. Disjoint is characterized in that it comprises a process of configuring a multi-path.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 발명은 이동 애드-혹(Ad-Hoc) 망에서 링크에러 시 시작 노드와 목적지 노드 간의 경로를 빠르게 재구성할 수 있도록 하는 기능이 구현된다. 이를 위해 본 발명은 시작 노드와 목적지 노드 사이에 다중 경로를 구성하여 링크 또는 경로 에러 시에 대체 경로를 사용함으로써 보다 빠르게 경로를 재구성할 수 있도록 한다. 그리고 본 발명에서는 시작 노드에서 경로에러 또는 중간 링크에러가 발생할지라도 이에 영향을 받지 않는 다중 경로를 구성하며, 특히 경로 탐색 시 통신 품질(Quality Of Service: QoS)을 적용하여 탐색함으로써 패킷 전송에 품질을 고려할 수 있게 된다. The present invention implements a function for quickly reconfiguring a path between a start node and a destination node in a link error in a mobile Ad-Hoc network. To this end, the present invention configures multiple paths between the start node and the destination node so that the path can be reconstructed faster by using an alternate path in the event of a link or path error. In the present invention, even if a path error or an intermediate link error occurs in a starting node, a multipath is configured that is not affected by the start node, and in particular, quality of the packet transmission is determined by applying a quality of service (QoS) during the path search. Can be considered.
이러한 기능이 구현되는 이동 애드-혹 망의 구성 요소 및 그 동작을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 이동 애드-혹 망의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 일반적으로 이동 애드-혹 망은 기지국 제어장치(BSC:Base Station Center), 기지국 (BS:Base Station) 및 이동통신 교환기(MSC:Mobile Service Switching Center) 등의 중계장치 없이도 자체적으로 동작되는 망을 말한 다. 이러한 이동 애드-혹 망에서의 노드는 노트북, PDA(Personal Digital Assistants) 등 무선 연결을 통한 통신을 사용하는 장치가 될 수 있고, 무선 링크는 무선 랜(Wireless LAN)을 사용한다. 먼저, 시작 노드(Source node)는 목적지 노드(Destination node)에 대한 정보가 없을 경우에만 경로탐색 패킷(RREQ: Route Request Packet)을 브로드캐스트한다. 그러면, 시작 노드와 연결된 중간 노드(Intermediate node)에서는 그 경로탐색 패킷을 전달받아 목적지 노드에 대한 정보가 있으면 시작 노드쪽으로 응답 패킷을 보낸다. 이와 달리 목적지 노드에 대한 정보가 없을 경우 중간 노드는 자신과 연결과 다른 중간 노드들도 다시 경로탐색 패킷을 브로트캐스트하는 과정을 통해 목적지 노드에 경로탐색 패킷이 전달될 수 있도록 한다. Components and operations of the mobile ad-hoc network in which such a function is implemented will be described with reference to FIG. 1. 1 is a block diagram of a mobile ad-hoc network according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a mobile ad-hoc network generally includes itself without a relay device such as a base station controller (BSC), a base station (BS), and a mobile service switching center (MSC). Refers to a network operated by. Nodes in such a mobile ad-hoc network may be a device using a wireless connection such as a notebook, PDA (Personal Digital Assistants), the wireless link uses a wireless LAN (Wireless LAN). First, a source node broadcasts a route request packet (RREQ) only when there is no information on a destination node. Then, the intermediate node connected to the start node receives the route search packet and sends a response packet to the start node if there is information on the destination node. On the other hand, if there is no information on the destination node, the intermediate node enables the route node to be delivered to the destination node through the process of brocasting the route packet again.
이러한 본 발명에 따른 라우팅 방법은 품질을 고려한 다중 라우팅 방법(QAMR: QoS Awared Multipath Routing)으로서, 그 특징은 크게 후술하는 바와 같다.Such a routing method according to the present invention is a quality-based multi-routing method (QAMR: QoS Awared Multipath Routing), the characteristics of which will be described later.
첫째, 본 발명은 시작 노드가 목적지 노드에 대한 정보가 없을 경우에만 경로탐색을 시작하는 On-Demand 방식이며, 경로 설정 메카니즘으로 경로 탐색(Route Request)과 경로 응답(Route Reply)과정의 2가지 사이클을 갖는다. 이와 같이 본 발명은 초기 라우팅 정보 설정 이후에는 목적지 노드로 전송해야 할 데이터가 있을 경우에만 데이터를 보내는 방식이므로, 주지적으로 보내는 로드(Load)를 피할 수 있으며 이에 따라 불필요한 라우팅 과정을 줄일 수 있게 된다. First, the present invention is an on-demand method in which a start node starts a path search only when there is no information on a destination node, and two cycles of a route search and a route reply process are performed through a route setting mechanism. Has As described above, since the present invention transmits data only when there is data to be transmitted to the destination node after the initial routing information is set, it is possible to avoid a load that is sent in a known manner and thus reduce unnecessary routing processes. .
둘째, 본 발명은 품질을 고려한 다중 라우팅 방법 즉, QAMR 알고리즘을 사용 하므로, 경로 탐색 시 시작 노드와 목적지 노드 사이에 여러 개의 경로(Multiple routing)를 구성할 수 있으며, 다중 경로 구성시 하나의 경로가 링크 장애가 발생하여도 다른 경로들을 이용할 수 있게 된다. 특히 본 발명에서는 시작 노드와 목적지 노드 사이에 연결되는 중간 노드는 중복된 노드가 없는 비공유 노드(Disjoint node)로 구성된다. 따라서, 시작 노드에서 목적지 노드까지 연결되는 다중 경로는 각각 독립된 경로이다. 이러한 비공유 노드를 상세히 설명하기 위해 도 2를 참조한다. 도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 비공유 노드를 설명하기 위한 도면이다. Second, since the present invention uses a multiple routing method that considers quality, that is, a QAMR algorithm, multiple routes can be configured between a start node and a destination node when searching for a route. If a link failure occurs, other paths are available. In particular, in the present invention, the intermediate node connected between the start node and the destination node is configured as a disjoint node without duplicate nodes. Thus, the multiple paths from the starting node to the destination node are each independent paths. Reference is made to FIG. 2 to describe this non-shared node in detail. 2 is a diagram illustrating a non-shared node according to an embodiment of the present invention.
도 2에 도시된 바와 같이, 이동 애드-혹 망에서 특정 목적지 노드로 데이터를 전송하고자 할 경우, A에서 무선으로 접근 가능한 노드 즉, B와 D로 경로탐색 패킷을 보낸다. 그러면 중간 노드인 B와 D는 시작 노드와 목적지 노드를 점검한 후 자신이 현재 가지고 있는 라우팅 테이블(routing table)과 비교하여 가장 작은 품질값인 경우에만 이웃 노드로 경로탐색 패킷을 전송한다. 이러한 방식으로 목적지 노드G에 경로탐색 패킷이 도착했을 때에는 중간노드가 중복이 없는 비공유 노드로 경로가 설정되므로, 각 경로가 독립된 경로로서 구성된다. As shown in FIG. 2, when data is to be transmitted from a mobile ad-hoc network to a specific destination node, a path discovery packet is sent from A to wirelessly accessible nodes, that is, B and D. FIG. Then, the intermediate nodes B and D check the starting node and the destination node, and compare the routing table with their own routing table, and send the route packet to the neighbor node only when the quality is the smallest. In this way, when the route discovery packet arrives at the destination node G, the intermediate node is routed to a non-shared node with no duplication, so that each route is configured as an independent route.
따라서, 본 발명에 따라 A에서 G로 데이터를 전송하고자 할 경우, 생성될 수 있는 비공유 노드 형식의 다중 경로는 다음과 같다. 먼저, A-B-C-E-G로 하는 경로 및 A-D-F-G로 하는 경로가 설정될 수 있다. 만약, A-B-C-E-G로 하는 경로를 메인 경로로 하여 시작 노드A와 목적지 노드G 간의 데이터 전송이 이루어지다가 중간 링크에러가 발생하면 A-D-F-G로 하는 경로인 서브 경로를 대체 경로로 사용한다. 따라서, 각 경로에 중복된 중간 노드가 있을 경우에는 그 중복된 중간 노드를 포함 하는 경로가 한번에 다운되지만, 본 발명에서는 비공유 노드로 구성되는 다중 경로를 설정함으로써 링크에러가 발생하더라도 하나의 경로만 다운되는 것이므로 에러가 발생하지 않은 대체 경로를 바로 이용할 수 있게 된다. Accordingly, in the case where it is desired to transmit data from A to G according to the present invention, a multipath in a non-shared node type that can be generated is as follows. First, a path to A-B-C-E-G and a path to A-D-F-G can be set. If an A / B-C-E-G path is used as the main path and data is transmitted between the start node A and the destination node G, and an intermediate link error occurs, the sub path, which is the path A-D-F-G, is used as an alternative path. Therefore, when there are duplicated intermediate nodes in each path, the path including the duplicated intermediate nodes goes down at once, but in the present invention, only one path is down even if a link error occurs by setting up multiple paths composed of non-shared nodes. As a result, an alternative path without error is immediately available.
셋째, 본 발명에서는 경로 탐색에 사용되는 라우팅 매트릭스(Metrics) 요소로서, 단순한 노드들의 합인 홉 수(Hop Counter)가 아닌 품질(Qos:Quality Of Service)을 사용한다. 또한, 품질의 구성 요소로써 지연시간(Delay time), 대역폭(Bandwidth) 지터(Jitter) 등이 사용되므로, 좀 더 다양한 종류의 품질을 고려한 경로탐색이 가능하다. Third, the present invention uses a quality of service (Qos) rather than a hop counter, which is a sum of simple nodes, as a routing matrix element used for path discovery. In addition, since delay time, bandwidth jitter, and the like are used as quality components, path search considering more various kinds of quality is possible.
이하, 이러한 특징을 가지는 이동 애드-혹 망에서 비공유 노드를 가지는 다중 경로 라우팅이 이루어지는 과정을 설명하기로 한다. 이 때, 애드-혹 망의 링크 품질은 미리 설정된 상태일 수도 있고 라우팅 시 바로 계산된다고 가정할 수도 있다. 먼저, 초기 설정 및 시작 노드, 중간 노드들의 경로탐색 과정을 살펴보기 위해 아래 표 1에 도시된 알고리즘을 참조한다. Hereinafter, a process of performing multipath routing with a non-shared node in a mobile ad-hoc network having such a feature will be described. At this time, the link quality of the ad-hoc network may be a predetermined state or may be assumed to be calculated at the time of routing. First, the algorithm shown in Table 1 below will be referred to look at the path search process of the initial configuration, the start node, and the intermediate nodes.
상기 표 1을 참조하여 설명하면, 애드-혹 환경에서 본 발명에 의한 QAMR 알고리즘을 이용한 라우팅 방법을 적용하기 위해서는 상기 표1의 [1]에서와 같이 모든 노드 테이블을 초기 시퀀스 넘버(Sequence Number)를 0으로 설정하고, 각 노드 사이의 링크 품질인 QoS=∞, 품질 합인 total QoS=∞로 설정한다. Referring to Table 1, in order to apply the routing method using the QAMR algorithm according to the present invention in an ad-hoc environment, as shown in [1] of Table 1, all node tables are assigned an initial sequence number. It is set to 0, and the quality of the link between each node is set to QoS = ∞ and the quality sum is total QoS = ∞.
그리고 시작 노드(Source Node)는 목적지 노드(Destination Node)에 대한 정보를 가지고 있는 상태에서는 [2]에서와 같이 인접한 이웃 노드들에게 목적지 노드에 대한 라우팅 정보를 포워딩하여 알려준다. 그러나, 목적지 노드에 대한 정보를 가지고 있지 않을 경우 시작 노드는 [3]에서와 같이 경로탐색 패킷을 이웃 노드들에게 브로드캐스트하는데, 이 때 경로탐색 패킷은 1로 설정된 시퀀스 넘버를 포함하고 있다. 이러한, 시퀀스 넘버는 시작 노드에서 경로탐색 패킷을 보낼 때마다 하나씩 순차적으로 카운트하여 증가된 넘버로 전송된다. 즉, 처음에 보내는 시퀀스 넘버는 1이지만, 그 다음 차례의 시퀀스 넘버는 2로 하여 그 경로탐색 패킷에 포함되어 전송된다. 또한, 이러한 시퀀스 넘버는 목적지 노드에서 최신 정보임을 알리기 위한 수단으로도 사용된다. 예를 들어 경로탐색 패킷이 목적지 노드에 도착함에 따라 그 목적지 노드에서는 경로응답 패킷을 전송하는데, 이 때 그 경로응답 패킷에 시퀀스 넘버가 실리게 되며 이를 통해 시작 노드에서는 최신 패킷임을 알 수 있게 된다. In the state where the source node has information on the destination node, as shown in [2], the neighboring nodes forward the routing information about the destination node to the neighboring nodes. However, if there is no information on the destination node, the start node broadcasts the route discovery packet to the neighbor nodes as in [3], where the route discovery packet includes a sequence number set to one. The sequence number is sequentially counted one by one each time a route discovery packet is sent from the start node and transmitted with an increased number. That is, the first sequence number to be sent is 1, but the next sequence number is 2 and is included in the path search packet and transmitted. This sequence number is also used as a means to inform the destination node that it is up to date. For example, when a path discovery packet arrives at a destination node, the destination node transmits a path response packet, at which time the sequence number is displayed on the path response packet so that the starting node knows that it is the latest packet.
한편, 시작 노드에서 경로탐색 패킷을 전송함으로써 중간 노드들에서는 그 경로탐색 패킷을 수신하게 되는데, 이러한 경로탐색 패킷 수신에 따른 처리 과정을 다음과 같다. On the other hand, by transmitting the path discovery packet from the start node, the intermediate nodes receive the path discovery packet. The process according to the reception of the path discovery packet is as follows.
먼저, 중간 노드(Intermediated node)들에서는 시작 노드로부터 경로탐색 패킷을 수신하면 상기 표 1의 [4]에서와 같이 수신된 경로탐색 패킷에 설정된 시퀀스 넘버와 라우팅 테이블에 저장된 이전 시퀀스 넘버와 비교하는 과정을 수행한다.First, when the intermediate nodes receive the route discovery packet from the start node, the process compares the sequence number set in the received route search packet with the previous sequence number stored in the routing table as shown in [4] of Table 1 above. Do this.
이러한 비교 결과 현재 수신된 시퀀스 넘버가 이전 시퀀스 넘버보다 클 경우 중간 노드에서는 [5]에서와 같이 이웃의 후보 노드로부터 받은 경로탐색 패킷에 대해 이전 품질 합과 현재 링크 품질을 더하여 품질 합을 구한다. 여기서, 중간 노드는 목적지에 대한 정보가 없을 경우에 한해 상기한 동작을 수행함이 바람직하다. As a result of this comparison, if the currently received sequence number is larger than the previous sequence number, the intermediate node obtains the quality sum by adding the previous quality sum and the current link quality to the path discovery packet received from the neighboring candidate node as in [5]. Here, it is preferable that the intermediate node performs the above operation only when there is no information on the destination.
특히 중간 노드에서의 전체 경로의 품질 계산은 [5]과정에서와 같은 방식으로 이루어진다. 상세하게는 후보 노드에서의 전체 경로의 품질 합(Total Qos[CN])은 시작 노드부터 이전 노드까지의 품질 합(total QoS[Sent Node])에 이웃 노드와 자신의 노드까지의 링크 품질(link QoS[CN])을 더했을 때 구해질 수 있다. In particular, the quality of the entire path at the intermediate node is calculated in the same way as in [5]. Specifically, the total quality of the total path at the candidate node (Total Qos [CN]) is the quality of the link between the neighbor node and its own node in the total QoS [Sent Node] from the starting node to the previous node. Can be obtained by adding QoS [CN]).
그리고나서 중간 노드는 [6]에서와 같이 시작 노드, 이웃 노드(Next Node), 품질 합(Total QoS), 시퀀스 넘버를 자신의 라우팅 테이블에 업데이트한 후 [7]과정으로 진행하여 경로탐색 패킷을 이웃하는 인접 노드로 브로드캐스트한다. Then, as shown in [6], the intermediate node updates the start node, the next node, the total QoS, and the sequence number in its routing table, and then proceeds to [7] to process the path discovery packet. Broadcast to neighboring neighbor nodes.
한편, 비교 결과 현재 수신된 시퀀스 넘버가 이전 시퀀스 넘버와 같은 경우 중간 노드는 [9]에서와 같이 이웃되는 후보 노드로부터 받은 경로탐색 패킷에 대한 이전 품질 합과 현재 링크 품질을 더하여 품질 합을 구한다. 그리고나서 중간 노드는 [10]에서와 같이 현재 받은 경로탐색 패킷의 품질 합과 자신의 라우팅 테이블의 품질 합과 비교하여 현재 받은 경로탐색 패킷의 품질 합이 이전 품질 합보다 작은 경우에 한해 [11], [12] 에서와 같은 과정을 수행한다. 즉, 중간 노드는 [11]에서와 같이 라우팅 테이블에 시작 노드, 이웃 노드, 품질 합, 시퀀스 넘버 정보를 업데이트한 후 [12]에서와 같이 경로탐색 패킷을 브로드캐스트한다. 하지만, 중간 노드는 현재 받은 경로탐색 패킷의 품질 합과 자신의 라우팅 테이블의 품질 합과 비교한 결과 경로탐색 패킷의 품질 합이 같거나 더 큰 경우에는 그 경로탐색 패킷을 삭제한다. 이러한 중간 노드에서의 경로탐색 과정은 경로탐색 패킷이 목적지 노드에 도달할 때까지 계속적으로 이루어진다. On the other hand, when the comparison result shows that the currently received sequence number is the same as the previous sequence number, the intermediate node obtains the quality sum by adding the previous quality sum and the current link quality for the path discovery packet received from neighboring candidate nodes as in [9]. Then, as shown in [10], the intermediate node compares the quality sum of the currently received path discovery packet with the quality sum of its own routing table as long as the quality sum of the current discovery path packet is smaller than the previous quality sum [11]. , [12] and the same process. That is, the intermediate node updates the start node, neighbor node, quality sum, and sequence number information in the routing table as shown in [11], and then broadcasts a route discovery packet as shown in [12]. However, when the intermediate node compares the quality sum of the currently received route search packet with the quality sum of its routing table, the intermediate node deletes the route discovery packet when the quality sum of the route discovery packets is equal to or greater than that. The path discovery process in this intermediate node is continued until the path discovery packet reaches the destination node.
이어, 목적지 노드에 경로탐색 패킷이 도달함에 따른 동작 처리 과정을 살펴보기 위해 표 2를 참조하여 설명한다.Next, a description will be given with reference to Table 2 in order to examine an operation process in which the route discovery packet arrives at the destination node.
상기 표 2를 참조하여 목적지 노드에서 경로탐색 패킷 수신에 따른 처리 과정을 설명하면 다음과 같다. 표 2에 도시된 바와 같이 목적지 노드도 경로탐색 패킷 수신 시 중간 노드에서의 동작과 동일하게 [1]에서처럼 현재 수신한 경로탐색 패킷의 시퀀스 넘버가 라우팅 테이블에 있는 이전 이전 시퀀스보다 더 큰지를 확인한다. 그리고 현재 시퀀스 넘버가 이전 시퀀스 넘버보다 더 크면서 목적지 노드에 대한 정보가 없을 경우 목적지 노드는 [2]에서와 같이 이웃되는 후보 노드로부터 받은 경로탐색 패킷에 대해 이전 품질 합과 현재 링크 품질을 더하여 품질 합을 구한다. Referring to Table 2, the processing according to the path discovery packet reception at the destination node will be described. As shown in Table 2, the destination node also checks whether the sequence number of the currently received route packet is greater than the previous previous sequence in the routing table, as in [1], as in the intermediate node upon receiving the route packet. . If the current sequence number is larger than the previous sequence number and there is no information on the destination node, the destination node adds the previous quality sum and the current link quality to the pathfinding packets received from neighboring candidate nodes as in [2]. Find the sum.
특히 목적지 노드에서의 전체 경로에 대한 품질 합은 [6]과정에서와 같은 방식을 통해 구해진다. 상세하게는 후보 노드에서의 전체 경로의 품질 합(Total Qos[CN])은 시작 노드부터 이전 노드까지의 품질 합(total QoS[Sent Node])에 이웃 노드와 자신의 노드까지의 링크 품질(link QoS[CN])을 더했을 때 구해질 수 있다. 또한, 다르게는 후보 노드에서의 전체 경로의 품질 합(Total Qos[CN])은 표 3에 도시된 바와 같은 방식을 통해 구해질 수도 있다. 즉, 후보 노드에서의 전체 경로의 품질 합(Total Qos[CN])은 시작 노드부터 목적지 노드까지의 각 링크노드의 링크 품질의 합을 통해 구해질 수도 있다. In particular, the sum of the quality of the entire path at the destination node is obtained in the same way as in [6]. Specifically, the total quality of the total path at the candidate node (Total Qos [CN]) is the quality of the link between the neighbor node and its own node in the total QoS [Sent Node] from the starting node to the previous node. Can be obtained by adding QoS [CN]). Alternatively, the sum of the quality of total paths at the candidate nodes (Total Qos [CN]) may also be obtained through the scheme as shown in Table 3. That is, the total quality of the total paths (Total Qos [CN]) in the candidate node may be obtained through the sum of the link quality of each link node from the start node to the destination node.
상기 표 3에서, 각 링크 노드의 링크 품질은 link QoS(Previous, Current node)이며, Ns는 시작 노드, Nm , Nn , Nq …는 중간 노드들, Nd는 목적지 노드를 나타낸다. In Table 3, the link quality of each link node is link QoS (Previous, Current node), and Ns is a starting node, Nm , Nn , Nq … Denotes intermediate nodes, and Nd denotes a destination node.
그리고나서 목적지 노드는 [3]에서와 같이 시작노드(Source Node),이웃노드(Next Node), 품질 합(Total QoS), Sequence Number 정보를 자신의 라우팅 테이블에 업데이트를 한 후, [4]과정에서 경로탐색 패킷에 대한 경로응답 패킷을 경로탐색 패킷(RREP:Route Reply Packet)을 보낸 이웃 노드쪽으로 유니케스트(Unicast)로 보낸다. [4]에서는 메인 경로로 경로응답 패킷이 전송되는 경우를 나타낸다. Then, as shown in [3], the destination node updates the source node, neighbor node, next QoS, total QoS, and sequence number information to its routing table. Sends a route response packet for a route discovery packet to a unicast to a neighbor node that has sent a route reply packet (RREP). [4] shows a case where a path response packet is transmitted to the main path.
한편, [5]에서와 같이 수신한 경로탐색 패킷의 시퀀스 넘버가 라우팅 테이블에 있는 이전 시퀀스 넘버와 같은 경우에 다중 경로를 설정하기 위해서는 목적지 노드는 [6]에서 우선 이웃되는 후보 노드로부터 받은 경로탐색 패킷에 대해 이전 품질 합과 현재 링크 품질을 더하여 품질 합을 구한다. 그리고나서 목적지 노드는 [7]에서와 같이 현재 받은 경로탐색 패킷의 품질 합과 자신의 라우팅 테이블의 품질 합과 비교하여 현재 받은 경로탐색 패킷의 품질 합이 크거나 같고, [8]에서와 같이 대체 경로(Alternative Path)의 품질 합보다는 더 작은지를 판단한다. 만약, [7] 및 [8]에서와 같은 조건을 만족하는 경우 목적지 노드는 [9]에서와 같이 메인 경로와 대체 경로의 라우팅 테이블에 시작노드(Source Node), 이웃노드(Next Node), 품질 합(Total QoS), Sequence Number 정보를 업데이트한다. 그리고나서 목적지 노드는 [10]과정에서 경로탐색 패킷을 전송한 이웃 노드쪽으로 경로응답 패킷을 유니케스트 하여 보낸다. [10]에서는 대체 경로로 경로응답 패킷이 전달됨을 나타낸다. On the other hand, in order to set up multiple paths when the sequence number of the received route search packet is the same as the previous sequence number in the routing table as shown in [5], the destination node first receives the route search received from the neighboring candidate node in [6]. The sum of the previous quality and the current link quality is added to the packet to obtain a quality sum. The destination node then compares the quality sum of the currently received route discovery packets with the quality sum of its own routing table, as in [7], and the quality sum of the currently received route discovery packets is greater than or equal to, and replaced as in [8]. Determines whether the path is smaller than the sum of the quality of the alternative path. If the conditions as shown in [7] and [8] are satisfied, the destination node is shown in [9] as the source node, next node, and quality in the routing table of the main route and the alternate route. Update Total QoS and Sequence Number information. Then, the destination node unicasts and sends the path response packet to the neighboring node which sent the path discovery packet in step [10]. In [10], a path response packet is transmitted to an alternate path.
전술한 바와 같은 과정을 통해 경로 탐색 결과 1개 이상의 경로가 탐색되면, 목적지 노드에서는 경로탐색 패킷을 받은 이웃 경로로, 즉 역 경로로, 경로응답 패 킷(RREP: Route Reply Packet)을 보낸다. 그러면, 목적지 노드로부터 경로응답 패킷을 받은 중간 노드들은 경로 라우팅 테이블의 값을 업데이트하고 경로 탐색된 역 경로를 이용해 다시 시작 노드 쪽으로 경로응답 패킷을 전달한다. 이에 따라 시작 노드가 경로응답 패킷을 받으면, 목적지노드에 대하여 이웃 노드, 품질 합(Total QoS), 시퀀스 넘버 정보를 얻게 된다. 이 때, 목적지 노드가 경로응답 패킷을 시작 노드 쪽으로 보낼 때에는 시퀀스 번호를 순차적으로 발행함으로써, 루프를 방지하고 최신 정보임을 다른 노드에게 알려줄 수 있게 된다. When one or more paths are found as a result of the path search through the above-described process, the destination node sends a Route Reply Packet (RREP) to the neighboring path receiving the path search packet, that is, the reverse path. Then, the intermediate nodes receiving the path response packet from the destination node update the value of the path routing table and forward the path response packet to the start node again using the path searched reverse path. Accordingly, when the originating node receives the path response packet, it obtains the neighbor node, total QoS, and sequence number information for the destination node. At this time, when the destination node sends the path response packet toward the start node, by sequentially issuing a sequence number, it is possible to prevent the loop and to inform the other node that it is the latest information.
이와 같이 본 발명에 따른 경로탐색, 경로응답 과정에서의 시퀀스 넘버, 품질 합 비교를 통해 시작 노드와 목적지 노드 사이의 중간 노드들은 서로 다른 경로들간에 중복된 노드들이 없는 비공유 노드로 이루어진 다중 경로(Disjoint Path)로 구성된다. As such, the intermediate nodes between the start node and the destination node are non-shared nodes having no overlapping nodes between different paths through the path search, the sequence number in the path response process, and the quality sum comparison. Path).
상술한 바와 같이 초기 라우팅 정보 설정에 따라 비공유 노드로 이루어진 다중 경로가 구성되면, 시작 노드에서는 보낼 데이터가 있을 경우에만 목적지 노드로 데이터를 보내게 된다. 이 때, 애드-혹 망의 변화에 따라 링크 에러가 발생할 수도 있다. 만약 다중 경로 중 현재 사용되는 메인 경로에 대해 링크 에러가 발생하게 되면, 시작 노드쪽으로 경로에러 패킷(REPP:Route Error Packet)이 브로드캐스트된다. 그리고 중간 노드들은 링크 에러 패킷을 받은 후 라우팅 테이블에 에러가 발생한 노드가 있는지 체크하여 에러가 발생한 노드가 있는 경우에는 그 해당 노드를 삭제한 후 다시 상위로 링크에러 패킷을 전송한다. 이에 따라 시작 노드가 에러 패킷을 수신하게 되면, 시작 노드에서는 다중 경로 중 라우팅 테이블에 대체 경로가 있는지의 여부를 확인한다. 이와 같이 메인 경로에 에러가 발생할지라도 대체 경로를 즉시 확인하여 그 대체 경로를 사용함으로써 시작 노드는 경로 재설정 과정을 수행할 필요없이 해당 패킷을 전송할 수 있게 된다. As described above, when a multipath consisting of non-shared nodes is configured according to the initial routing information setting, the start node sends data to the destination node only when there is data to be sent. At this time, a link error may occur according to the change of the ad-hoc network. If a link error occurs for the main path currently used among the multipaths, a route error packet (REPP) is broadcast to the start node. After receiving the link error packet, the intermediate nodes check whether there is an error node in the routing table. If there is an error node, the intermediate nodes delete the node and transmit the link error packet to the upper level again. Accordingly, when the start node receives an error packet, the start node checks whether there is an alternate path in the routing table among the multiple paths. In this way, even if an error occurs in the main path, by immediately checking the alternate path and using the alternate path, the starting node can transmit the packet without having to perform the rerouting process.
이어서, 본 발명이 적용되는 구체적인 예를 상세히 설명하기 위해 도 3 및 도 4를 참조한다. 도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 경로탐색 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 경로응답 과정을 설명하기 위한 도면이다. Next, reference will be made to FIGS. 3 and 4 to describe in detail a specific example to which the present invention is applied. 3 is a view for explaining a path search process according to an embodiment of the present invention, Figure 4 is a view for explaining a path response process according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 4를 참조하여 경로탐색 과정을 설명한다. 이하에서는, N3은 시작노드로써 목적지 노드에 해당하는 N4에 보낼 패킷이 있지만, 그 목적지 노드인 N4에 대한 정보가 없을 경우를 가정하여 설명하기로 한다. First, a path search process will be described with reference to FIG. 4. In the following description, it is assumed that N3 has a packet to be sent to N4 corresponding to a destination node as a start node, but there is no information on the destination node N4.
시작 노드인 N3은 목적지 노드에 대한 정보를 얻기 위해 우선 인접한 이웃 노드들로 경로탐색 패킷(RREQ:Route Request Packet)를 방사한다. 이에 따라 이웃 노드에 해당하는 N0, N1이 그 경로탐색 패킷을 수신하게 되면, 시작 노드이면서 이웃 노드인 N3, 품질(QoS), 시퀀스 넘버에 대한 정보를 업데이트한다. 도 3에 도시된 N1에서의 (N3, 0.1, N3)는 처음 N3는 시작 노드이며, 그 시작 노드부터 이전 노드까지의 품질 합은 0.1이고, 마지막 N3는 이전 노드를 나타낸다. 이 때 링크 품질(QoS)는 미리 설정된 값이거나 라우팅 시 바로 계산된 값일 수도 있다. The start node N3 first emits a Route Request Packet (RREQ) to neighboring neighbor nodes to obtain information about the destination node. Accordingly, when N0 and N1 corresponding to the neighbor node receive the path discovery packet, information about the neighbor node N3, the quality (QoS), and the sequence number is updated. (N3, 0.1, N3) in N1 shown in FIG. 3 is the first N3 is the starting node, the quality sum from the starting node to the previous node is 0.1, and the last N3 represents the previous node. In this case, the link quality (QoS) may be a preset value or a value calculated at the time of routing.
그리고 N0 및 N1에서도 목적지 노드인 N4에 대한 정보가 없으므로 다시 경로탐색 패킷을 인접 이웃 노드들로 브로드캐스트한다. N7에서의 (N3, 0.3, N1)은 시작 노드가 N3이며, 그 시작 노드부터 이전 노드까지의 품질 합은 0.1+ 0.2 인 0.3 이 되고, 그 이전 노드는 N1임을 나타낸다. In addition, since N0 and N1 have no information on the destination node N4, the route search packet is broadcast again to neighboring neighbor nodes. (N3, 0.3, N1) at N7 indicates that the starting node is N3, and the quality sum from the starting node to the previous node is 0.3, which is 0.1 + 0.2, and the previous node is N1.
이와 같이 N6, N7, N8도 마찬가지로 시작 노드, 이웃 노드, 품질 합, 시퀀스 넘버를 업데이트 후에 패킷을 브로드캐스트한다. 예를 들어, N8에서 경로탐색 패킷 수신 시 현재 수신된 시퀀스 넘버가 이전 시퀀스 넘버와 동일하면서 그 N8에서의 품질 합이 라우팅 테이블에 저장된 품질 합보다 작을 경우에는 시작 노드, 이웃 노드, 품질 합, 시퀀스 넘버를 업데이트하지만 그렇지 않으면 경로탐색 패킷을 삭제한다. 이렇게 함으로써 N8이 후보 노드에서 제외된다. 이러한 과정을 통해 브로드캐스트된 경로탐색 패킷이 목적지 노드 N4에 도착하게 되면, N4SMS 시작 노드, 이웃 노드, 품질 합, 시퀀스 넘버에 대한 라우팅 테이블 정보를 업데이트 한다. 도 3에서는 N3에서 N4로 패킷을 전송하고자 하는 경우 N3-N1-N7-N5-N4의 경로 및 N3-N0-N6-N2-N4의 경로의 비공유 노드로 구성되는 다중 경로가 설정된다. 여기서, N3-N1-N7-N5-N4의 경로를 통한 전체 품질의 합은 0.1 + 0.2 + 0.3 + 0.1인 0.7임을 알 수 있으며, N3-N0-N6-N2-N4의 경로를 통한 전체 품질의 합은 0.9가 됨을 알 수 있다. In this manner, N6, N7, and N8 likewise broadcast packets after updating the start node, neighbor node, quality sum, and sequence number. For example, if the sequence number currently received when receiving a route packet at N8 is the same as the previous sequence number, and the quality sum at the N8 is less than the quality sum stored in the routing table, then start node, neighbor node, quality sum, sequence Update the number but delete the route packet. This excludes N8 from the candidate node. When the broadcast route discovery packet arrives at the destination node N4 through this process, the routing table information about the N4SMS start node, neighbor node, quality sum, and sequence number is updated. In FIG. 3, when a packet is to be transmitted from N3 to N4, a multipath including a non-shared node of a path of N3-N1-N7-N5-N4 and a path of N3-N0-N6-N2-N4 is set. Here, it can be seen that the sum of the overall quality through the path of N3-N1-N7-N5-N4 is 0.7, which is 0.1 + 0.2 + 0.3 + 0.1, and the total quality of the overall quality through the path of N3-N0-N6-N2-N4. It can be seen that the sum is 0.9.
이어, 전술한 바와 같은 라우팅 설정 과정을 통해 목적지 노드 N4에서는 도 4에 도시된 바와 같이 경로탐색 패킷이 지나온 경로를 거슬러 올라가는 역 경로를 통해 경로탐색 패킷에 대한 경로응답 패킷을 보낸다. 예를 들어, 도 4에서는 N3-N1-N7-N5-N4로 이어지는 경로가 메인 경로(Main path)이며, N3-N0-N6-N2-N4의 경로를 대체 경로라고 할 수 있다. Subsequently, as illustrated in FIG. 4, the destination node N4 sends a path response packet to the path discovery packet through an inverse path that goes back through the path through which the path discovery packet has passed, as described above. For example, in FIG. 4, a path leading to N3-N1-N7-N5-N4 is a main path, and a path of N3-N0-N6-N2-N4 may be referred to as an alternative path.
따라서, N3-N1-N7-N5-N4로 이어지는 경로로 경로탐색 패킷이 전달된 경우에 는 목적지 노드 N4에서는 이웃노드인 N5로 경로응답 패킷(RREP)을 전달하고, 이에 따라 N5에서는 N7로, N7은 N1으로, N1은 N3 경로로 경로응답 패킷을 전달하게 된다. 또한, N3-N1-N7-N5-N4로 이어지는 경로로 경로탐색 패킷이 전달된 경우에도 전술한 바와 같은 방식으로 경로응답 패킷(RREP_AP)이 전달되게 된다. 이 때, 중간 노드들은 경로응답 패킷이 도착하면 경로 탐색 시 저장된 시작노드, 이웃노드, 품질 합, 시퀀스 넘버에 대한 라우팅 테이블을 업데이트한다. 이와 같은 과정을 통해 경로응답 패킷이 시작노드 N3에 도착하게 되면, 그 시작 노드는 목적지 노드에 대한 이웃 노드와 품질 합에 대한 라우팅 정보를 업데이트하고, 패킷 전송 준비를 완료한다. 이렇게 함으로써 시작노드는 목적지 노드 N4에 대한 두 개의 라우팅 경로를 갖게 되고, 이러한 두 경로는 중간 노드가 서로 중복되지 않는 비공유 노드를 가지는 다중 경로이다. Therefore, if a route discovery packet is delivered to a path leading to N3-N1-N7-N5-N4, the destination node N4 forwards the route response packet (RREP) to the neighboring node N5, and accordingly N5 to N7, N7 forwards the path response packet to N1, and N1 forwards the N3 path. In addition, even when the route discovery packet is delivered to the path leading to N3-N1-N7-N5-N4, the route response packet RREP_AP is delivered in the same manner as described above. At this time, the intermediate nodes update the routing table for the stored start node, neighbor node, quality sum, and sequence number when the path response packet arrives. When the path response packet arrives at the start node N3 through the above process, the start node updates routing information about the quality sum with the neighbor node for the destination node, and completes the packet transmission preparation. By doing so, the starting node has two routing paths to the destination node N4, and these two paths are multiple paths with non-shared nodes where intermediate nodes do not overlap each other.
만약, N3-N1-N7-N5-N4의 경로가 메인 경로가 될 경우 N3-N0-N6-N2-N4의 경로가 대체 경로로서 라우팅 테이블에 저장된다. 이에 따라 시작 노드에서는 경로응답 패킷이 제일 먼저 도착한 경로를 메인 경로로 하여 패킷을 전송한다. 이 때, 시작 노드에서는 메인 경로에 에러가 발생함에 따라 경로에러 패킷을 수신하게 되면, 즉시 라우팅 테이블에 저장된 대체 경로를 확인하여 그 대체 경로로 패킷 전송을 한다. If the path of N3-N1-N7-N5-N4 is the main path, the path of N3-N0-N6-N2-N4 is stored in the routing table as an alternate path. Accordingly, the originating node transmits the packet using the path where the path response packet arrived first as the main path. At this time, when the start node receives a path error packet due to an error in the main path, the start node immediately checks the alternative path stored in the routing table and transmits the packet to the alternative path.
상기한 바와 같이 본 발명에 의한 품질을 고려한 다중 경로 라우팅(QAMR) 방 법에 의하면, 이동 애드-혹 망에서 효율적인 라우팅을 이용한 패킷 전송이 가능하게 하며, 경로 에러 및 중간 링크 에러 시 시작 노드에서 경로 재설정을 불필요하게 반복할 필요가 없는 이점이 있다. 또한, 본 발명에서는 시작 노드에서 경로에러 또는 중간 링크에러가 발생할지라도 이에 영향을 받지 않는 다중 경로를 구성하며, 특히 경로 탐색 시 통신 품질(Quality Of Service: QoS)을 적용하여 탐색함으로써 패킷 전송에 품질을 고려할 수 있게 된다. As described above, according to the multi-path routing (QAMR) method in consideration of the quality of the present invention, it is possible to transmit packets using efficient routing in a mobile ad-hoc network, and to transmit a path at a start node at a path error and an intermediate link error. The advantage is that there is no need to repeat the reset unnecessarily. In addition, the present invention constitutes a multi-path that is not affected even if a path error or an intermediate link error occurs in the start node, and in particular, the quality of the packet transmission by searching by applying a quality of service (QoS) during path discovery. Can be considered.
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