KR20140047340A - Apparatus for management of topology in mobile ad-hoc network and method thereof - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an apparatus for topology management in a mobile Ad-Hoc network and a method thereof. The apparatus for topology management comprises a source node transmitting packet data, a destination node receiving the packet data, at least one relay node positioned on a transmission link between the source node and the destination node to deliver the packet data, a plurality of link nodes connecting the nodes and forming the transmission link, and at least one unmanned unit moving to a link node with the lowest packet delivery ratio among the link nodes to add a new link node according to a request from the relay node or the destination node if the overall data transmission ratio of the transmission link is below a preset reference data transmission ratio. In addition, the apparatus performs a step of adding or removing at least one unmanned unit operating as a mobile relay to or from a link node with the lowest packet delivery ratio among the link nodes existing between the source node and the destination. According to the present invention, it is possible to maintain data transmission quality between nodes at a constant level, whereby the quality of the transmission link between the source node and the destination node can be maintained above a baseline that a user wants.

Description

모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리장치 및 그 방법{APPARATUS FOR MANAGEMENT OF TOPOLOGY IN MOBILE AD-HOC NETWORK AND METHOD THEREOF}[0001] APPARATUS FOR MANAGEMENT OF TOPOLOGY IN MOBILE AD-HOC NETWORK AND METHOD THEREOF [0002]

본 발명은 애드혹 네트워크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 애드혹 네트워크(Ad-Hoc Network)에서 무인유닛(무인로봇, 무인기) 기반의 중계기를 전송링크상의 개별 링크 노드상으로 이동, 배치하거나 제외시켜 각 노드 간의 데이터 전송 품질을 일정하게 유지할 수 있게 하는 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리장치 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an ad hoc network, and more particularly, to an ad hoc network in which an unmanned unit (unmanned robot, UAV) -based repeater is moved, placed or excluded on an individual link node on a transmission link in an Ad- To a topology management apparatus of a mobile ad-hoc network and a method thereof.

모바일 애드혹 네트워크(MANET : Mobile Ad - Hoc Network)는 네트워크 구성 측면에서 통신을 위한 별도의 인프라 구조 없이 노드 상호간이 서로 통신을 하는 자율적인 구조의 네트워크를 말한다. 이러한 네트워크 구조에서는 중간에서 제어하는 노드가 없기 때문에 각 노드들은 자신이 가질 수가 있는 정보를 최대한 활용하여 네트워크에서 통신해야 하며 먼 거리의 노드와의 통신에는 다른 노드들을 경유하여 통신하는 방식을 취한다. Mobile Ad - Hoc Network (MANET) is an autonomous network in which nodes communicate with each other without a separate infrastructure for communication in terms of network configuration. In this network structure, since there is no node to control in the middle, each node needs to communicate in the network by making the most use of the information it can have, and communicates with other nodes via the other nodes.

즉, 모바일 애드혹 네트워크는 기간 통신망의 도움이나 중앙의 제어 없이도 자율적으로 네트워크를 구성할 수 있고, 그렇기 때문에 자연재해나, 전시, 오지 등에서의 탐색 및 구조 활동 등에 유용하게 적용할 수 있는 이점이 있다. 또한 노드들 상호간의 통신을 통해서 다양한 토폴로지(Topology)를 구성하기 때문에 무선 네트워크 통신이 가지는 거리상의 한계를 극복할 수도 있다. That is, the mobile ad-hoc network can autonomously configure the network without the help of the main communication network or the central control, and therefore, there is an advantage that it can be advantageously applied to the search and rescue activities in natural disasters, exhibition, and remote areas. In addition, since various topologies are configured through communication between nodes, it is possible to overcome the distance limit of wireless network communication.

이러한 모바일 애드혹 네트워크에는 효율적인 데이터 중계 및 라우팅을 위해 몇 가지 애드혹 라우팅을 위한 프로토콜이 제안된 바 있다. 애드혹 라우팅 프로토콜의 예로서 AODV, DSR, OLSR 등이 있다. AODV(Adhoc On demand Distance Vector)는 소스 노드의 필요에 따라 경로가 새롭게 설정되도록 하는 리엑티브 라우팅 프로토콜이다. 그리고 DSR(Dynamic Source Routing)은 소스 노드로의 라우팅(routing) 변화에 따라 데이터 중계 경로를 새롭게 설정하는 프로토콜이다. 또한 OLSR(Optimized Link State Routing Protocol)은 모바일 애드훅 네트워크를 통해 링크 상태를 전파하는 것을 사용하는 선행 링크-상태 라우팅 프로토콜이다. 이 OLSR 프로토콜에서는 노드들은 가장 짧은 홉을 포워딩 페이스로 사용하고 토폴로지 정보를 사용하여 모바일 애드혹 네트워크의 중계링크를 유지하도록 하고 있다. In this mobile ad hoc network, several ad hoc routing protocols have been proposed for efficient data relay and routing. Examples of ad hoc routing protocols are AODV, DSR, and OLSR. Adhoc On Demand Distance Vector (AODV) is a reactive routing protocol that allows a new route to be set according to the needs of the source node. DSR (Dynamic Source Routing) is a protocol that newly sets up a data relay path according to a routing change to a source node. The Optimized Link State Routing Protocol (OLSR) is also a leading link-state routing protocol that uses propagation of link state through a mobile ad-hoc network. In this OLSR protocol, the nodes use the shortest hop as the forwarding face and use the topology information to maintain the relay link of the mobile ad hoc network.

상기에서 제시된 모바일 애드혹 네트워크는 실질적으로 노드의 분산 배치 및 노드가 무선 링크 형성을 위한 네트워크 토폴로지에서 최적화된 데이터를 경로를 제공하는 역할을 한다. The mobile ad hoc network presented above plays a role in providing a path for data that is optimized in a distributed topology of nodes and a network topology for forming a wireless link substantially.

하지만, 이러한 이점에도 모바일 애드혹 네트워크는 여전히 그 활용성이 제한되고 있다. 예컨대, 활용성 측면에서 모바일 애드혹 네트워크에서 노드간의 전송 속도는 사용자 애플리케이션이 요구하는 높은 데이터 전송 성능을 지속적으로 제공해야 하는데, 다양한 이유로 인하여 그러지 못하는 경우가 종종 발생한다. 즉, 노드의 높은 이동성, 시간에 따라 변하는 무선채널 품질, 장애물 등의 지형적인 문제, 그리고 넓은 지역에 분산 배치되어 노드 간의 거리가 멀어지게 될 경우에 사용자가 원하는 품질의 데이터 전송속도를 제공하지 못할 수 있다.However, mobile ad-hoc networks are still limited in their useability. For example, in terms of usability, the transmission speed between nodes in a mobile ad hoc network often needs to provide high data transmission performance required by a user application, which often can not be due to various reasons. In other words, the high mobility of the node, the quality of the wireless channel that changes with time, the topological problems such as obstacles, and the dispersion of the large area and the distance between the nodes, .

그렇기 때문에, 이동성이 있는 노드가 넓은 지역에 분산 배치되거나 장애물 등의 지형적인 문제가 있더라도 네트워크 토폴로지를 구성하는 각 노드 간의 데이터 전송 품질이 일정하게 유지시킬 필요가 있다. Therefore, it is necessary to maintain the quality of data transmission between each node constituting the network topology constantly even if the mobility node is dispersed in a large area or there are topographical problems such as obstacles.

따라서 본 발명의 목적은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 복수의 링크 중 전송 품질이 낮은 링크를 선별하고 이동 중계기로서의 역할을 수행하는 적어도 하나의 무인 유닛을 그 링크 상에 이동시켜 노드 간의 데이터 전송 품질을 일정 이상 유지시키는 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to solve at least the above problems and / or disadvantages and to provide at least the advantages described below. Accordingly, And to provide a topology management apparatus and method for a mobile ad hoc network that maintains quality over a predetermined period.

본 발명의 다른 목적은 데이터 전송 중계의 성능 향상을 위하여 링크 상으로 이동하는 무인 유닛의 위치를 최적화시키는 것이고, 아울러 소스 노드와 목적지 노드, 그리고 소스 노드와 목적지 노드 사이에 위치하는 중계 노드의 위치가 변동되는 경우에 그 변동되는 위치를 참조하여 무인유닛도 이동하는 것이다. It is another object of the present invention to optimize the position of an unattended unit moving on a link for improving the performance of a data transmission relay and also to optimize the position of a relay node located between a source node and a destination node and between a source node and a destination node The unmanned unit is moved by referring to the changed position.

본 발명의 또 다른 목적은 링크의 전송률을 상시 파악하여 링크에서 무인유닛의 기능이 제한될 경우 링크상에서 무인유닛을 제거하거나 이동 중계기로서의 기능을 중지시키는것이다.It is a further object of the present invention to constantly grasp the transmission rate of a link to remove an unattended unit on a link or to stop a function of a mobile repeater if the function of the unattended unit in the link is restricted.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 패킷 데이터를 송신하는 소스 노드; 상기 패킷 데이터를 수신하는 목적지 노드; 상기 소스 노드와 목적지 노드 사이를 형성하는 전송 링크 상에 위치되어 상기 패킷 데이터를 전달하는 적어도 하나 이상의 중계 노드; 각 노드 상호 사이를 연결하며, 상기 전송 링크를 구성하는 복수의 링크 노드; 및 전체 데이터 전송률이 기 설정된 기준 데이터 전송률 이하이면 중계 노드 또는 목적지 노드의 요청에 따라 상기 링크 노드 중 개별 링크 품질이 가장 낮은 링크 노드 상으로 이동하여 링크 노드를 추가하는 하나 이상의 무인유닛을 포함하는 모바일 애드혹 네트워크의 토폴리지 관리 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, there is provided a packet data transmission method including: a source node transmitting packet data; A destination node for receiving the packet data; At least one relay node located on a transmission link forming between the source node and a destination node and delivering the packet data; A plurality of link nodes connecting the nodes to each other and configuring the transmission link; And one or more unattended units for moving to a link node having the lowest individual link quality among the link nodes according to a request of a relay node or a destination node when the total data rate is less than a preset reference data rate, A topology management apparatus of an ad hoc network is provided.

그리고, 모바일 애드혹 네트워크 토폴로지 관리 장치는, 중계 노드 또는 목적지 노드의 메시지 전송 범위 내에 무인유닛이 미 존재하는 경우, 자신의 전송 범위 내에 위치한 무인유닛을 링크 노드 상으로 이동되게 하는 제어센터를 더 포함한다. The mobile ad-hoc network topology management apparatus further includes a control center for moving the unattended unit located in the transmission range of the relay node or the destination node to a link node when an unattended unit is not present in the message transmission range of the relay node or the destination node .

상기 개별 링크 품질은 각 링크의 데이터 전송 성공률(PDR : Packet Delivery Ratio), 기대전송횟수(ETX : Expected Transmission Count), 기대전송시간(ETT : Expected Transmission Time), WCETT(Weighted Cumulative ETT), 패킷 손실율(Loss Rate), 수신신호강도(RSSI) 중 하나 이상이 사용됨을 특징으로 한다. The individual link quality is determined based on a packet transmission ratio (PDR), an expected transmission count (ETX), an expected transmission time (ETT), a weighted cumulative ETT (WCETT) (Loss Rate), and a received signal strength (RSSI).

또한 상기 무인유닛은 상기 전송 링크의 전체 데이터 전송률과 기 설정된 기준 데이터 전송률의 비교에 따라 상기 링크 노드 중 적어도 하나의 링크 노드에 적어도 하나가 추가되어 구성되고, 자신이 접속한 노드의 이동과 대응되어 자신의 위치를 이동시키게 된다.Also, the unattended unit is configured by adding at least one link node to at least one of the link nodes according to a comparison between a total data rate of the transmission link and a predetermined reference data rate, And moves his / her position.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 소스 노드, 하나 이상의 중계 노드, 및 목적지 노드로 구성된 애드혹 네트워크 구조에서, 각 노드 사이를 연결하는 링크 노드의 개별 데이터 전송률을 상기 목적지 노드가 수신하는 수신단계; 상기 목적지 노드가 상기 개별 데이터 전송률을 이용하여 전송 링크의 전체 데이터 전송률을 계산하는 계산단계; 상기 전송 링크의 전체 데이터 전송률과 기 설정된 기준 데이터 전송률을 비교하는 비교단계; 및 상기 비교 결과, 상기 전체 데이터 전송률이 상기 기준 데이터 전송률 이하이면 상기 목적지 노드가 상기 링크 노드 중 데이터 전송률이 가장 낮은 링크 노드 상에 적어도 하나 이상의 무인유닛이 위치되게 하는 설정단계를 포함하는 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided an ad hoc network structure configured by a source node, at least one relay node, and a destination node, the method comprising: receiving at the destination node an individual data rate of a link node connecting each node; A calculation step of the destination node calculating an overall data transmission rate of the transmission link using the individual data rate; A comparison step of comparing a total data transmission rate of the transmission link with a predetermined reference data transmission rate; And a setting step of causing the destination node to place at least one unattended unit on a link node having the lowest data rate among the link nodes if the total data rate is less than the reference data rate, A topology management method is provided.

그리고 상기 설정단계는, 상기 목적지 노드가 무인유닛이 필요한 노드로 요청 메시지를 전송하는 단계; 상기 노드가 응답 메시지를 상기 목적지 노드로 전달하는 단계; 및 상기 노드가 자신의 메시지 전송 범위 내에 위치한 무인 유닛으로 이동 메시지를 송신하는 단계를 더 포함한다. And the setting step comprises: the destination node sending a request message to a node requiring an unattended unit; The node transmitting a response message to the destination node; And transmitting the move message to an unattended unit in which the node is located within its message transmission range.

여기서, 상기 개별 데이터 전송률은 상기 소스 노드에서 상기 목적지 노드로 전송되는 패킷 데이터의 일련 번호를 이용하여 상기 전송 링크의 전체 데이터 전송률을 계산하여 제공할 수도 있다.Here, the individual data rate may be calculated by using the serial number of the packet data transmitted from the source node to the destination node to calculate the total data rate of the transmission link.

또한, 상기 목적지 노드가 상기 응답 메시지를 미수신한 경우, 상기 링크노드의 데이터 전송률이 다음으로 낮은 링크 노드 상으로 무인 유닛이 이동되도록 인접한 노드로 상기 요청 메시지를 전송하는 것을 특징으로 한다. In addition, when the destination node does not receive the response message, the request message is transmitted to an adjacent node so that the unattended unit is moved on the link node having the next lowest data rate of the link node.

그리고, 상기 전송 링크의 전체 데이터 전송률이 상기 기준 데이터 전송률 이상이면 상기 설정단계에서 제공된 상기 무인 유닛이 계속 위치되게 유지하는 것을 특징으로 한다. If the total data transmission rate of the transmission link is equal to or greater than the reference data transmission rate, the unattended unit provided in the setting step is maintained to be continuously positioned.

그리고, 상기 무인유닛이 포함된 전송 링크의 데이터 전송률이 상기 무인유닛이 미포함된 전송 링크의 데이터 전송률보다 작거나 같으면, 링크 노드 상에 위치한 무인유닛을 제거하는 것을 특징으로 한다. If the data transmission rate of the transmission link including the unattended unit is less than or equal to the data transmission rate of the transmission link not including the unattended unit, the unattended unit located on the link node is removed.

또한, 상기 무인유닛은 링크 노드 상에 위치될 때, GPS를 이용한 위치정보 값, RSSI 값, 및 SNR 값 중 적어도 하나를 이용하여 상기 링크 노드를 연결하는 노드 상호간의 중간지점에 위치되게 이동하는 것을 특징으로 한다. The unattended unit may also be configured to move to a midpoint between the nodes connecting the link node using at least one of a position information value, an RSSI value, and an SNR value using GPS, when located on the link node .

한편, 상기 중계 노드 및 목적지 노드 주위에 무인유닛이 미 존재하는 경우, 무인 유닛이 필요로 하는 노드는 무선채널을 이용하여 제어센터로 요청 메시지를 전송하고, 상기 제어센터는 가용 상태인 무인유닛에 이동 메시지를 전송하여, 상기 무인유닛이 링크 노드 상으로 이동되게 하는 것을 특징으로 한다. If an unattended unit does not exist around the relay node and the destination node, a node requiring the unattended unit transmits a request message to the control center using the wireless channel, and the control center transmits the request message to the unattended unit And transmits a move message to cause the unattended unit to be moved onto the link node.

이와 같은 본 발명의 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리장치 및 그 방법에 따르면, 다중 홉 무선 중계 링크 구조에서 개별 데이터 전송률이 낮은 링크 노드에 대해 중계기로서의 역할을 수행하는 무인 유닛을 하나 이상 자율적으로 이동 배치되게 함으로써, 각 노드 간의 데이터 전송 품질을 일정하게 유지할 수 있게 하는 효과가 있다. According to the apparatus and method for managing topology of a mobile ad-hoc network of the present invention, at least one unattended unit acting as a repeater for a link node having a low individual data rate in the multi-hop wireless relay link structure is autonomously moved Thereby, there is an effect that the quality of data transmission between each node can be kept constant.

이에 따라 소스 노드와 목적지 노드 사이의 전송 링크의 품질이 사용자가 원하는 기준치 이상으로 항상 유지될 수 있게 된다. Thus, the quality of the transmission link between the source node and the destination node can always be maintained above the user-desired reference value.

도 1은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위해 제공되는 모바일 애드혹 네트워크의 전체 구성도
도 2는 도 1에 도시한 모바일 애드혹 네트워크에 무인유닛이 추가되는 예를 보인 구성도
도 3은 도 2의 링크 노드에 무인유닛을 이동시켜 추가하는 과정 및 무인유닛을 제거하는 과정을 설명하는 흐름도
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 제어센터에 의해 무인 유닛이 링크 노드로 이동하는 구성을 보인 예시도
도 5는 본 발명에 따라 노드 및 무인유닛의 위치 변화에 따른 무인유닛 배치 및 제거과정을 보인 예시도BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram of an entire configuration of a mobile ad hoc network provided for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an example in which an unattended unit is added to the mobile ad-hoc network shown in FIG. 1
Figure 3 is a flow chart illustrating the process of adding and moving an unattended unit to the link node of Figure 2 and the process of removing an unattended unit;
Figure 4 is an illustration of a configuration in which an unattended unit is moved to a link node by a control center in accordance with another embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating an unattended unit placement and removal process according to a change in position of a node and an unattended unit according to the present invention;

이하 본 발명에 의한 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리장치 및 그 방법의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a topology management apparatus and method of a mobile ad hoc network according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예를 설명하기 위해 제공되는 모바일 애드혹 네트워크의 전체 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 모바일 애드혹 네트워크(이하, '애드혹 네트워크'라 칭함)(100)에는 노드(101)(102) 및 복수 개의 무인유닛(110)(120)(130)(140)이 구성된다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall configuration diagram of a mobile ad hoc network provided for explaining an embodiment of the present invention. FIG. 1, a node 101 and a plurality of unattended units 110, 120, 130, and 140 are configured in a mobile ad-hoc network (hereinafter, do.

노드(101)(102)는 적어도 2개 이상으로 구성된다. 통상 노드는 패킷 데이터를 송신하고 수신하는 매체로서, 도 1에서는 도면부호 '101'를 소스 노드(source node)로 하고, '102'를 목적지 노드(destination node)로 구분한다. 그리고 경우에 따라서 소스 노드(101)와 목적지 노드(102) 사이에는 적어도 하나 이상의 중계 노드(relay node)가 제공될 수 있다. 중계 노드는 소스 노드(101)에서 전달되는 패킷 데이터를 목적지 노드(102)로 전달시키는 역할을 한다. 물론 소스 노드(101)가 중계 노드의 도움없이 패킷 데이터를 목적지 노드(102)로 전달할 수 있는 경우에는 중계 노드는 반드시 필요하지 않다. 반면 소스 노드(101)가 패킷 데이터를 여러 홉(hop)을 거쳐 목적지 노드(102)에 도달하여야 하는 경우에는 중계 노드는 필요하다.The nodes 101 and 102 are composed of at least two or more nodes. A normal node is a medium for transmitting and receiving packet data. In FIG. 1, a reference numeral '101' denotes a source node and a reference numeral '102' denotes a destination node. At least one relay node may be provided between the source node 101 and the destination node 102 as occasion demands. The relay node serves to forward the packet data transmitted from the source node 101 to the destination node 102. Of course, if the source node 101 can forward the packet data to the destination node 102 without the help of the relay node, the relay node is not necessarily required. On the other hand, when the source node 101 has to reach the destination node 102 via the hop, the relay node is needed.

소스 노드(101)와 목적지 노드(102)는 자신의 ID 및 위치정보를 포함한 메시지를 갖으며, 상기 메시지는 자신의 주변으로 주기적 또는 랜덤방식으로 브로드캐스팅된다. The source node 101 and the destination node 102 have a message including their ID and location information, and the message is broadcast to its periphery in a periodic or random manner.

무인유닛(110)(120)(130)(140)은 소스 노드(101)와 목적지 노드(102) 사이에 위치되어 필요에 따라 이동 중계기로서의 역할을 수행한다. 무인유닛(110)(120)(130)(140) 역시 자신의 ID 및 위치정보를 포함한 메시지를 갖는다. 무인유닛에 대해서는 도 2에서 보다 상세하게 설명하기로 한다. The unattended units 110, 120, 130 and 140 are located between the source node 101 and the destination node 102 and serve as a mobile repeater if necessary. Unattended units 110, 120, 130 and 140 also have messages containing their ID and location information. The unattended unit will be described in more detail in FIG.

도 1에 따르면, 소스 노드(101) 및 목적지 노드(102)는 무인유닛(110)(120)(130)(140)으로부터 자신의 ID 및 위치정보가 포함된 메시지를 제공받고 있어 무인유닛(110)(120)(130)(140)에 대한 위치 정보를 알 수 있다. 아울러 소스 노드(101)와 목적지 노드(102)도 서로 메시지를 송수신하고 있어 상대방의 위치정보를 확인할 수 있다. 뿐만 아니라 소스 노드(101)와 목적지 노드(102)가 송수신하는 메시지에는 상기 무인유닛(110)(120)(130)(140)에 대한 메시지도 포함되기 때문에, 소스 노드(101) 또는 목적지 노드(102)는 자신의 전송 범위 이외에 있는 무인유닛에 대한 정보도 확인이 가능하다. 예컨대, 소스 노드(101)는 무인유닛(130)(140)의 위치 정보를 알 수 있는 것이다. 1, a source node 101 and a destination node 102 are provided with a message including their ID and location information from the unattended units 110, 120, 130 and 140, ) 120, 130, and 140, respectively. In addition, the source node 101 and the destination node 102 also transmit and receive messages to each other, thereby confirming the location information of the other party. In addition, since the message transmitted and received by the source node 101 and the destination node 102 includes a message for the unattended units 110, 120, 130 and 140, the source node 101 or the destination node 102) can also view information about unattended units outside their transmission range. For example, the source node 101 can know the location information of the unattended units 130 and 140.

도 2는 도 1에 도시한 모바일 애드혹 네트워크에 무인유닛이 추가되는 예를 보인 구성도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating an example in which an unattended unit is added to the mobile ad-hoc network shown in FIG.

도 2를 살펴보면, 소스 노드(210) 및 목적지 노드(250)가 구성된다. Referring to FIG. 2, a source node 210 and a destination node 250 are configured.

소스 노드(210)와 목적지 노드(250) 사이에는 중계 노드(220)(230)(240)가 구성되고 있다. 상기 소스 노드(210), 중계 노드(220)(230)(240), 목적지 노드(250)는 앞서 설명한 바와 같이 자신의 ID 및 위치정보를 포함한 메시지를 갖는다.The relay nodes 220, 230 and 240 are configured between the source node 210 and the destination node 250. The source node 210, the relay nodes 220, 230 and 240, and the destination node 250 have a message including their ID and location information as described above.

소스 노드(210)와 목적지 노드(250)까지의 전송 경로는 일반적으로 다중 홉(Multi Hop)으로 이루어진다. 그래서 소스 노드(210)가 목적지 노드(250)로 패킷 데이터를 전달할 경우 중계 노드(220)(230)(240)로 인하여 각 노드 간을 구분하는 독립적인 링크가 존재하며, 그 각각의 링크의 조합을 통해 패킷 데이터가 전달되는 것이다. 이에, 실시 예에서는 노드와 노드 사이에 형성된 링크를 '링크 노드'라 하고, 그 링크 노드의 전부 즉 전체 전송경로를 '전송 링크'라 칭하여 설명할 것이다.The transmission path from the source node 210 to the destination node 250 is generally multi-hop. Therefore, when the source node 210 transmits packet data to the destination node 250, there is an independent link for distinguishing between nodes due to the relay nodes 220, 230 and 240, Lt; / RTI > Accordingly, in the embodiment, a link formed between a node and a node is referred to as a 'link node', and all of the link nodes, that is, the entire transmission path will be referred to as a 'transmission link'.

따라서, 도 2에서는 링크 노드는 도면부호로 '11', '12', '13', '14'로 나타낼 수 있고, 이들 링크 노드의 전체를 나타내는 전송링크는 도면부호 '10'으로 나타낼 수 있다. Accordingly, in FIG. 2, the link nodes may be represented by reference numerals '11', '12', '13', and '14', and a transmission link indicating the entire link nodes may be represented by reference numeral '10' .

소스 노드(210)가 송신하는 패킷 데이터를 수신하는 역할을 하는 각 노드, 즉 중계 노드(220, 230, 240), 목적지 노드(250)는 각 링크 노드(11)(12)(13)(14)에 대한 각각의 개별 데이터 전송률(each PDR : each Packet Delivery Ratio)을 측정할 수 있다. 각 중계 노드(220)(230)(240)는 자신이 측정한 링크 노드(11)(12)(13)(14)에 대한 개별 데이터 전송률(each PDR)을 전송 경로 방향에 위치한 인접 노드로 전송한다. 특히 목적지 노드(250)는 자신과 연결된 링크 노드(14)에 대한 개별 데이터 전송률(each PDR)을 측정하며, 아울러 패킷 데이터에 포함된 일련 번호를 이용하여 주기적으로 소스 노드(210)와 목적지 노드(250)까지의 전송 링크(10) 상의 전체 데이터 전송률(all PDR : Rete)을 측정한다. 여기서 데이터 전송률은 데이터 전송 전송률(PDR : Packet Delivery Ratio)을 말하는 것으로, 실시 예에서는 데이터 전송률로 약칭하여 설명할 것이다.Each of the nodes, that is, the relay node 220, 230, 240, and the destination node 250 that serves to receive the packet data transmitted from the source node 210 is connected to each of the link nodes 11, 12, 13, ( PDR ) for each of the mobile stations . Each of the relay nodes 220, 230 and 240 transmits the individual data transmission rates ( each ) to the link nodes 11, 12, 13 and 14 PDR ) to a neighboring node located in the transmission path direction. In particular, the destination node 250 may determine the individual data rates for each of the link nodes 14 PDR) and a measurement, as well as the total data rate on the transmission link (10) of using the serial number contained in the packet data periodically to the source node 210 and the destination node (250) (all PDR : R ete ). Here, the data transmission rate refers to a data transmission rate (PDR), which will be abbreviated as a data transmission rate in the embodiment.

링크 노드(11)(12)(13)(14) 상으로 이동하여 이동 중계기로서의 역할을 수행하는 적어도 하나의 무인유닛(300)이 구성된다. 무인유닛(300)은 로봇 노드(Robotic Nodes : RN)를 말한다. 무인유닛(300) 역시 데이터 송수신이 가능한 하나의 노드로서의 역할을 수행하며, 일련의 제어동작에 따라 자율적으로 이동하게 된다. 이러한 무인유닛(300)은 애드혹 네트워크가 구성되는 장소나 위치에 따라서 지상 공중, 및 수중 등에 설치된다.At least one unattended unit 300 is configured to move onto the link nodes 11, 12, 13 and 14 and serve as a mobile repeater. Unattended unit 300 refers to Robotic Nodes (RN). The unattended unit 300 also functions as one node capable of data transmission and reception, and is autonomously moved according to a series of control operations. This unattended unit 300 is installed in the ground aerial, underwater, and the like depending on the location and location of the ad hoc network.

이어서는 도 2의 모바일 애드혹 네트워크 구조에서 링크 노드 상에 무인 유닛이 이동하여 전송 링크를 새롭게 구성하는 과정을 도 3을 함께 참조하여 설명할 것이다. 도 3은 도 2의 링크 노드에 무인유닛을 이동시켜 추가하는 과정 및 무인유닛을 제거하는 과정을 설명하는 흐름도이다.Next, a process of unattended units moving on the link node to newly configure the transmission link in the mobile ad hoc network structure of FIG. 2 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a flowchart illustrating a process of moving and adding an unattended unit to the link node of FIG. 2 and a process of removing the unattended unit.

먼저, 소스 노드(210)에서 패킷 데이터가 전송된다(s100). 발생한 패킷 데이터는 중계 노드(220)(230)(240)를 경유하여 최종 목적지인 목적지 노드(250)로 전달된다(s102). First, packet data is transmitted from the source node 210 (SlOO). The generated packet data is transmitted to the final destination node 250 via the relay nodes 220, 230 and 240 (s102).

이러한 패킷 데이터의 전달 과정 중 각 중계 노드(220)(230)(240) 및 목적지 노드(250)는 이전 노드로부터 패킷 데이터를 수신하면 각 링크 노드(11)(12)(13)(14)에 대한 개별 데이터 전송률(each PDR)을 측정한다(s104). 그리고 측정한 개별 데이터 전송률(each PDR)은 패킷 데이터와 함께 목적지 노드(250)로 전달한다(s106). Each of the relay nodes 220, 230 and 240 and the destination node 250 receives the packet data from the previous node during the transmission of the packet data to each of the link nodes 11, 12, 13 and 14 Individual data rates for each PDR ) is measured (s104). And measured individual data rates ( each PDR ) together with the packet data to the destination node 250 (s106).

목적지 노드(250)는 수신된 각 개별 데이터 전송률(each PDR) 또는 패킷 데이터의 일련 번호를 통해 무인유닛이 필요로 하는 링크 노드를 판단할 수 있다. The destination node 250 receives each received data rate ( each PDR ) or the serial number of the packet data to determine the link node that the unattended unit needs.

이를 위해 먼저 목적지 노드(250)는 전송 링크(10)에 대한 전체 데이터 전송률(all PDR : Rete)을 하기의 다음의 [수학식 1]을 이용하여 계산한다. [수학식 1]은 패킷 데이터의 일련 번호를 이용한 예이다. 즉, 전체 데이터 전송률(all PDR : Rete)은 일정 간격 시간 동안 목적지 노드(250)가 수신한 패킷 수와 소스 노드(210)가 송신한 패킷 수의 비율로 측정되며, 소스 노드(210)는 패킷 데이터에 일련 번호를 포함하여 목적지 노드(250)로 하여금 전송된 패킷의 수와 유실된 패킷의 수를 판단하게 한다.For this, the destination node 250 first calculates the total data rate ( all PDR : R ete ) for the transmission link 10 using the following equation (1). [Equation 1] is an example using serial numbers of packet data. That is, the total data rate ( all PDR : R ete ) is measured as a ratio of the number of packets received by the destination node 250 and the number of packets transmitted by the source node 210 during a predetermined interval, And includes the serial number in the packet data to allow the destination node 250 to determine the number of transmitted packets and the number of lost packets.

Figure pat00001
Figure pat00001

목적지 노드(250)는 [수학식 1]에 의해 전체 데이터 전송률(all PDR : Rete)을 계산하고 이를 기 설정된 기준 데이터 전송률과 비교한다(s108). 참고로 기준 데이터 전송률은 사용자나 네트워크 관리자가 설정한 값이 되거나 애드혹 네트워크에서 패킷 데이터가 원활하게 전송될 수 있는 최소한의 값이 될 수 있다. 그러나 상기 기준 데이터 전송률은 노드들이 배치되는 공간, 장애물 등의 지형적인 여러 요인에 의해 변경이 가능할 것이다. The destination node 250 calculates the total data transmission rate < RTI ID = 0.0 > all PDR : R ete ) and compares it with a preset reference data rate (s108). For reference, the reference data rate may be a value set by a user or a network administrator, or may be a minimum value at which packet data can be smoothly transmitted in an ad hoc network. However, the reference data rate can be changed by various geographical factors such as the space where the nodes are arranged, obstacles, and the like.

상기 전체 데이터 전송률(all PDR : Rete)과 기준 데이터 전송률의 비교결과, 전체 데이터 전송률(all PDR : Rete)이 기준 데이터 전송률보다 작은 경우(s110), 목적지 노드(250)는 링크 노드(11)(12)(13)(14) 중에서 개별 데이터 전송률(each PDR)이 가장 작은 링크 노드를 판단한다(s112). 여기서, 개별 데이터 전송률(each PDR)이 가장 작은 링크 노드의 판단은, 목적지 노드(250)가 패킷 데이터에 포함된 일련 번호를 이용하여 주기적으로 패킷 전송 성공률을 측정하고, 패킷 전송성공률이 기준에 미치지 못한 링크 노드를 링크 품질이 가장 낮은 것으로 판단할 수 있다. 실시 예의 도 2에서는 개별 데이터 전송률(each PDR)이 가장 작은 링크 노드는 도면부호 '13'이라고 가정한다. 이는 중계 노드(230)와 중계 노드(240)를 연결하는 링크 노드이다.The total data rate ( all PDR: R ete) and the comparison result of the reference data transfer rate, the overall data rate (all PDR: when R ete) is smaller than the reference data rate (s110), the destination node 250 is linked nodes (11) 12 (13 ) 14, the individual data rate among (each PDR ) is determined to be the smallest link node (s112). Here, the individual data transmission rates ( each PDR is determined by the destination node 250 periodically measuring the packet transmission success rate using the serial number included in the packet data and determining the link quality in which the packet transmission success rate is less than the reference, It can be judged to be the lowest. In FIG. 2 of the embodiment, individual data rates ( each PDR ) is denoted by the reference numeral '13'. This is a link node connecting the relay node 230 and the relay node 240.

이에 목적지 노드(250)는 중계 노드(240)에 그 링크 노드(13) 상에 무인유닛을 추가하기 위한 요청 메시지(REI-REQ)를 송신한다(s114). The destination node 250 transmits a request message REI-REQ to the relay node 240 to add an unattended unit on the link node 13 (s114).

상기 요청 메시지(REI-REQ)를 수신한 중계 노드(240)는 이에 대한 응답 메시지(ACK)를 목적지 노드(250)로 전달한다(s116). 동시에 중계 노드(240)는 일정 범위, 예컨대 실시 예에서는 1홉 또는 2홉 내에 무인 유닛이 존재하는 지를 판단한다(s118). 판단 결과 무인 유닛(300)이 있는 경우 그 무인 유닛(300)에게 이동 메시지(MREQ)를 송신한다(s120). 여기서, 목적지 노드(250)가 상기 요청 메시지(REI-REQ)의 송신 후 해당 중계 노드(240)에서 어떠한 응답 메시지(ACK)도 수신받지 못하면, 상기 개별 데이터 전송률(each PDR)이 다음으로 작은 링크 노드와 연계된 중계 노드로 요청 메시지(REI-REQ)를 송신한다. 이와 같은 과정은 응답 메시지(ACK)의 수신 여부에 따라 순차적이고 반복적으로 진행된다. 한편, 제 118 단계의 판단 결과 무인유닛이 존재하지 않는 경우에는 후술하는 제어센터에 의해 무인유닛을 탐색하고 추가하는 구성이 수행된다(s132). 제어센터에 의한 기능 수행은 도 4를 참조하기로 한다.The relay node 240 having received the request message REI-REQ transmits a response message (ACK) to the destination node 250 (s116). At the same time, the relay node 240 determines whether there is an unattended unit within a certain range, for example, one hop or two hops in the embodiment (s118). If the unattended unit 300 exists, it transmits a move message (MREQ) to the unattended unit 300 (s120). If the destination node 250 does not receive any response message (ACK) from the corresponding relay node 240 after transmitting the request message (REI-REQ), the individual data rate ( each PDR ) (REI-REQ) to the relay node associated with the node. Such a process is sequentially and repeatedly performed according to whether a response message (ACK) is received or not. On the other hand, if it is determined in operation 118 that there is no unattended unit, a configuration for searching and adding an unattended unit by a control center, which will be described later, is performed (s132). The function execution by the control center will be described with reference to FIG.

상기 이동 메시지(MREQ)를 수신한 무인유닛(30)은 상기 링크 노드(13)상으로 이동하며(s122), 여기서 상기 무인유닛(300)은 상기 링크 노드(13)의 중간지점으로 위치하는 것이 바람직하다. 이는 중계 노드(230)와 중계 노드(240) 사이에서 패킷 데이터를 효율적으로 전송하기 위함이다. 여기서, 무인유닛(300)이 링크 노드(13)의 중간지점으로 이동되는 동작에 대해서는 아래에서 상세하게 설명할 것이다. The unattended unit 30 receiving the movement message MREQ moves on the link node 13 (s122), where the unattended unit 300 is located at the midpoint of the link node 13 desirable. This is for efficiently transmitting the packet data between the relay node 230 and the relay node 240. Here, the operation in which the unattended unit 300 is moved to the intermediate point of the link node 13 will be described in detail below.

상기의 과정에 따라 무인유닛(300)이 링크 노드(13) 상의 중간지점으로 이동 배치되면, 링크 노드(13)는 무인 유닛(300)에 의하여 링크 노드(13')와 링크 노드(13")로 구분되게 된다. 이때 상기 무인유닛(300)은 링크변경 메시지(CHG-NEXT-HOP)를 중계 노드(230)로 전달하여 전송 경로가 변경되었음을 통보한다. 아울러 중계 노드(240)는 응답 메시지(REI-REP)를 목적지 노드(250)에 송신하여 무인유닛(300)이 정상적으로 추가되었음을 확인할 수 있게 한다. When the unattended unit 300 is moved to the intermediate point on the link node 13 according to the above process, the link node 13 is moved to the link node 13 'and the link node 13' 'by the unattended unit 300, The unattended unit 300 transmits a link change message (CHG-NEXT-HOP) to the relay node 230 to notify that the transmission path has been changed, and the relay node 240 transmits a response message REI-REP) to the destination node 250 so that it can be confirmed that the unattended unit 300 has been normally added.

상술한 과정에 따라 링크 노드(11)(12)(13)(14) 중 링크 노드(13)에 추가 배치되는 무인유닛(300)은 이동 중계기로서의 역할을 수행한다(s124). 따라서 중계 노드(230)와 중계 노드(240) 사이에서의 패킷 데이터의 전송속도가 향상되며, 이에 전송링크(10)의 전체 데이터 전송률(all PDR : Rete)을 향상시킬 수 있다. According to the above-described procedure, the unattended unit 300 additionally disposed at the link node 13 among the link nodes 11, 12, 13 and 14 serves as a mobile repeater (s124). Therefore, the transmission rate of packet data between the relay node 230 and the relay node 240 is improved, and the total data rate ( all PDR : R ete ) of the transmission link 10 can be improved.

한편 목적지 노드(250)는 링크 노드(13')(13")가 새롭게 형성된 후에도 전송링크(10)의 전체 데이터 전송률(all PDR : Rete)을 측정한다(s126). 그 측정 결과, 전술한 바와 같이 무인 유닛(300)의 추가 배치로 인하여 전체 데이터 전송률(all PDR : Rete)이 기준 데이터 전송률 이상인 경우에는(s128), 현재의 전송링크 상태를 유지한다(s130). 반면, 무인유닛(300)이 추가 배치되었음에도 전체 데이터 전송률(all PDR : Rete)이 기준 데이터 전송률 이하인 상태가 계속되면, 전술한 바와 같이 제 114 단계로 이동하여 무인유닛(300)을 추가하는 과정을 반복하여 수행한다. 이는 전체 데이터 전송률(all PDR : Rete)이 기준 데이터 전송률 이상인 될 때까지 계속 수행될 수 있다.Meanwhile, the destination node 250 measures the total data rate ( all PDR : R ete ) of the transmission link 10 even after the link nodes 13 'and 13''are newly formed (s126). As a result of the measurement, If the total data rate ( all PDR : R ete ) is equal to or greater than the reference data rate due to the additional arrangement of the unattended unit 300 (s128), the current transmission link state is maintained (s130) 300 is added, if the condition that the total data rate ( all PDR : R ete ) is equal to or less than the reference data rate continues, the process goes to operation 114 and repeats the process of adding the unattended unit 300 , Which can be continued until the total data rate ( all PDR : R ete ) is equal to or greater than the reference data rate.

한편 링크 노드(11)(12)(13)(14)에 무인 유닛(300)이 배치된 상태에서 그 무인유닛(300)을 제거할 필요가 발생한다. 즉 무인 유닛(300)가 추가되어도 무인유닛(300)이 추가되기 전의 전송 링크(10)에 대한 전체 데이터 전송률(all PDR : Rete)이 증가하지 않는다면, 이 경우에는 무인유닛(300)을 제거할 수 있다. On the other hand, it is necessary to remove the unattended unit 300 in a state where the unattended unit 300 is disposed in the link nodes 11, 12, 13, and 14. That is, even if the unattended unit 300 is added, if the total data rate ( all PDR : R ete ) for the transmission link 10 before the unattended unit 300 is added does not increase, can do.

이어서는 무인 유닛(300)이 링크 노드(13)의 중간 지점으로 이동하는 방법을 설명하기로 한다. 중간 지점으로의 이동을 위한 방법은 실시 예에서 3가지 방안이 제시된다.Next, a method of moving the unattended unit 300 to the intermediate point of the link node 13 will be described. Three methods are proposed in the embodiment for the method of moving to the intermediate point.

첫 번째, GPS 정보를 활용하여 지리적 위치의 중간점으로 이동하는 방법이다. First, it uses GPS information to move to the midpoint of the geographical location.

이 방법은 GPS 수신모듈이 탑재된 무인유닛이 GPS 신호를 통해 획득한 자신의 위치와 노드(즉 송신 노드, 중계 노드, 목적지 노드)들의 위치를 기초로 하여 노드 간의 중간점을 확인하고 허용오차 범위 내로 이동하는 것이다. 그리고 무인유닛이 노드 간의 중간점으로 이동된 후에는 일정 시간 주기별로 위치를 재배치하는 과정을 수행한다. In this method, an unmanned unit equipped with a GPS receiving module confirms a midpoint between nodes based on the position of its own position and nodes (ie, transmitting node, relay node, and destination node) acquired through the GPS signal, . After the unmanned unit is moved to the midpoint between the nodes, the location is relocated every predetermined time period.

두 번째, RSSI를 활용하여 중간점으로 이동하는 방법이다. Second, it uses RSSI to move to the midpoint.

이 방법은 먼저 상기 지리적 위치의 중간점으로 이동하는 방법을 병행한다. 즉, 무인유닛이 노드 간의 지리적 위치의 중간점으로 이동한다. 이후, 무인유닛은 노드 간의 RSSI값을 비교하고 RSSI 값이 같거나 허용오차 범위 내가 되는 지점으로 이동한다. 이때 무인유닛은 노드 간을 연결하는 선분(Line Segment) 상에서 이동할 것이다. The method first involves a method of moving to the midpoint of the geographic location. That is, the unattended unit moves to the midpoint of the geographic location between the nodes. Thereafter, the unattended unit compares the RSSI values between the nodes and moves to the point where the RSSI value is equal or falls within the tolerance range. At this time, the unattended unit will move on the line segment connecting the nodes.

세 번째, SNR 값을 활용하여 중간점으로 이동하는 방법이다. Third, we use the SNR value to move to the midpoint.

이 역시 지리적 위치의 중간점으로 이동하는 방법을 병행한다. 즉, 무인 유닛은 노드 간의 지리적 위치의 중간점으로 이동한다. 이후 무인유닛은 노드와의 각각의 SNR 값을 비교하고 SNR 값이 같거나 허용오차 범위 내가 되는 지점으로 이동한다. 이때 무인유닛은 노드 간을 연결하는 선분(Line Segment) 상에서 이동할 것이다. This also involves moving to the midpoint of the geographical location. That is, the unattended unit moves to the midpoint of the geographic location between the nodes. The unattended unit then compares each SNR value with the node and moves to a point where the SNR equals or falls within a tolerance range. At this time, the unattended unit will move on the line segment connecting the nodes.

한편, 무인유닛의 이동과 관련된 과정은 전술한 바와 같이 목적지 노드의 요청메시지(REI-REQ)를 수신한 해당 노드(즉, 중계 노드)가 이동 메시지(MREQ)를 무인유닛에게 전달하는 과정을 통해 이루어진다. 그런데, 이 경우는 노드가 메시지를 전송할 수 있는 일정한 범위, 즉 1홉 내지 2홉 내에 무인유닛이 있는 경우에 한정된다. 만약 상술한 일정 범위 내에 무인유닛이 없는 경우에는 데이터 전송률이 낮은 링크 노드로 무인유닛이 이동하는 동작은 수행될 수 없다. 하지만 일정 범위 내에 무인유닛이 없는 경우에도 전송 링크의 데이터 전송 품질 향상을 위하여 무인유닛의 이동은 이루어져야 한다. 이는 도 4를 참조하여 설명한다. Meanwhile, in the process related to the movement of the unattended unit, the corresponding node (that is, the relay node) receiving the REI-REQ message of the destination node transmits the MREQ message to the unattended unit . However, this case is limited to a case where the node has an unattended unit within a certain range in which the message can be transmitted, that is, from one hop to two hops. If there is no unattended unit within the above-mentioned predetermined range, the operation of moving the unattended unit to the link node having a low data rate can not be performed. However, even if there is no unattended unit within a certain range, movement of the unattended unit should be performed to improve the data transmission quality of the transmission link. This will be described with reference to FIG. 4.

도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따라 제어센터에 의해 무인 유닛이 링크 노드로 이동하는 구성을 보인 예시도이다. 4 is an exemplary diagram illustrating a configuration in which an unattended unit is moved to a link node by a control center according to another embodiment of the present invention.

도 4에 도시한 바와 같이 소스 노드(400), 목적지 노드(404), 소스 노드(400)와 목적지 노드(404) 사이의 전송링크를 형성하는 중계 노드(401)(402)(403) 및 이동 중계기로서의 역할을 수행할 무인유닛(410)이 포함되고 있다. 이때 무인유닛(410)은 소스 노드(400), 중계 노드(401)(402)(403), 목적지 노드(404)가 메시지를 전송할 수 있는 범위 이외에 위치한 경우다. Relay nodes 401, 402, and 403 that form a transmission link between the source node 400 and the destination node 404, the source node 400 and the destination node 404, And an unattended unit 410 serving as a repeater is included. In this case, the unattended unit 410 is located outside the range in which the source node 400, the relay nodes 401, 402, and 403, and the destination node 404 can transmit messages.

또한 제어센터(420)가 더 구성된다. 제어센터(420)는 중앙관리센터 또는 기지국(Base station)이 될 수 있다. 이 제어센터(420)는 특정 노드에서 무인유닛(410)의 추가를 위한 요청 메시지(RN-REQ)를 수신하고 가용 상태인 무인유닛(410)에 이동 메시지(MREQ)를 전송하는 역할을 수행한다. 이때 가용 상태의 무인유닛(410)은 배치 대기중 상태이거나 또는 제어센터(420)의 전송 범위 이내로서 예컨대 1~2 홉 내에 위치하고 있는 무인유닛 들이 해당된다.Further, a control center 420 is further configured. The control center 420 may be a central management center or a base station. The control center 420 plays a role of receiving a request message (RN-REQ) for addition of the unattended unit 410 at a specific node and transmitting a movement message (MREQ) to the unattended unit 410 in an available state . At this time, the unattended unit 410 in the available state corresponds to unattended units that are in a batch waiting state or within a transmission range of the control center 420, for example, within one to two hops.

이와 같은 구성에서 무인유닛이 이동하는 과정을 설명하기로 한다. The process of moving the unattended unit in such a configuration will now be described.

일단, 도 4는 소스 노드(400)와 목적지 노드(404) 사이에 제 1 내지 제 3 중계 노드(401)(402)9403)가 위치하며, 총 4개의 링크 노드(21)(22)(23)(24)가 존재한다. 그 링크 노드(21)(22)(23)(24) 중 제 2 링크 노드(22)의 개별 데이터 전송률(each PDR)이 가장 낮은 경우임을 가정한다. 4, first to third relay nodes 401, 402, 9403 are located between the source node 400 and the destination node 404, and a total of four link nodes 21, 22, 23 ) ≪ / RTI > It is assumed that the individual data rates ( each PDR ) of the second link node 22 among the link nodes 21, 22, 23 and 24 are the lowest.

이 상태에서, 제 2 중계 노드(402) 주위에는 무인유닛이 위치하지 않기 때문에, 제 2 중계 노드(402)는 제 2 링크 노드(22) 상에 무인유닛을 배치하기 위해서는 장거리 저속 무선채널을 이용하여 요청 메시지(RN-REQ)를 제어센터(420)로 송신한다. In this state, since the second relay node 402 does not have an unattended unit around the second relay node 402, the second relay node 402 uses a long-distance low-rate wireless channel to place the unattended unit on the second link node 22 And transmits a request message (RN-REQ) to the control center 420.

그러면 제어센터(420)는 요청 메시지(RN-REQ)에 따라 자신이 정보를 유지하고 있는 가용 상태의 무인유닛을 탐색한다. 탐색결과 제어센터(420) 주위에 가용상태의 무인유닛(410)이 존재하는 경우, 그 무인유닛(410)으로 이동 메시지(MREQ)를 전송한다. The control center 420 then searches for an unattended unit in the available state in which it holds information according to the request message (RN-REQ). If there is an unattended unit 410 in the available state around the search result control center 420, it transmits a move message (MREQ) to the unattended unit 410.

무인유닛(410)은 이동 메시지(MREQ)를 전송받으면 제 1 중계 노드(401)와 제 2 중계 노드(402)의 중간지점으로 이동하여 새로운 링크 노드를 형성하고, 무인유닛(410)을 통해 패킷 데이터가 전달되도록 한다. 여기서 중간지점으로의 이동이나 새로운 링크 노드를 형성하는 과정은 앞서 설명한 바와 동일하게 적용될 것이다. The unattended unit 410 moves to the intermediate point between the first relay node 401 and the second relay node 402 to form a new link node when receiving the move message MREQ, Data is transmitted. Here, the process of moving to the intermediate point or forming a new link node will be applied as described above.

도 5는 본 발명에 따라 노드 및 무인유닛의 위치 변화에 따른 무인유닛의 배치 및 제거과정을 보인 예시도이다.FIG. 5 is a view illustrating an arrangement and removal process of an unattended unit according to a change in position of a node and an unattended unit according to the present invention.

도 5는 시간 경과를 고려하여 노드 및 무인유닛의 배치 과정을 보이고 있다. FIG. 5 shows a process of arranging nodes and unattended units considering time lapse.

먼저, 초기 't1' 시간대를 보면 소스 노드(510), 제 1 중계 노드(520) 및 제 2 중계 노드(530), 목적지 노드(540) 및 제 2 무인유닛(620)이 전송링크를 형성하고 있다. 제 1 무인유닛(610)은 't1' 시간대에는 전송링크에 미포함된 상태이다. First, the source node 510, the first relay node 520 and the second relay node 530, the destination node 540, and the second unattended unit 620 form a transmission link in the initial 't1' time zone have. The first unattended unit 610 is not included in the transmission link in the 't1' time zone.

이후, 시간 경과에 대응하여 소스 노드(510), 제 1 중계 노드(520) 및 제 2 중계 노드(530), 목적지 노드(540)는 각각 소스 노드(511), 제 1 중계 노드(521) 및 제 2 중계 노드(531), 목적지 노드(541)로 이동된다. 상기의 노드들은 필요에 따라 정보를 수집하는 등의 기능을 수행하기 위하여 이동하는 것이다. 이때 노드들의 이동에 따라 무인유닛(620)의 이동도 함께 고려되어야 한다. The source node 510, the first relay node 520 and the second relay node 530 and the destination node 540 correspond to the source node 511, the first relay node 521, The second relay node 531, and the destination node 541, respectively. The nodes move to perform functions such as collecting information as needed. At this time, movement of the unattended unit 620 must be considered in accordance with movement of the nodes.

즉, 't2'에서 소스 노드(511), 제 1 중계 노드(521) 및 제 2 중계 노드(531), 목적지 노드(541)로 위치가 변경된 상태에서 소스 노드(511)와 제 1 중계 노드(520) 사이를 형성하는 링크노드의 개별 데이터 전송률(each PDR)이 가장 낮은 경우 제 1 무인유닛(610)은 링크노드 상으로 이동한다. 또한 제 1 중계 노드(520)와 제 2 중계 노드(530) 사이의 개별 데이터 전송률(each PDR)이 향상되지 않았다면 제 2 무인유닛(620)도 't1' 시간에서와 같이 그대로 링크노드 상에 위치하되, 이때 제 1 중계 노드(520) 및 제 2 중계 노드(530)의 변경된 위치 정보를 기초로 이동하게 된다. That is, the source node 511 and the first relay node 511 in the state where the position is changed from the source node 511 to the first relay node 521 and the second relay node 531 to the destination node 541 at 't2' 520), the first unattended unit 610 moves onto the link node when the individual data rates ( each PDR ) of the link nodes forming the link are lowest. Also, if the individual data rate ( each PDR ) between the first relay node 520 and the second relay node 530 has not improved, the second unattended unit 620 is also located on the link node as it is at the & At this time, the first relay node 520 and the second relay node 530 move based on the changed position information.

다음 't3'에서는 't2'와 비교하여 소스 노드(512), 제 1 중계 노드(522) 및 제 2 중계 노드(532), 목적지 노드(542)로 위치 변경되었음을 알 수 있다. 그리고 도면에서 알수 있는 바와 같이 소스 노드(512)와 제 1 중계 노드(522) 사이는 가까워졌고 반면 제 1 중계 노드(522)와 제 2 중계 노드(532), 그리고 제 2 중계 노드(532)와 목적지 노드(542) 사이는 더 멀어졌음을 확인할 수 있다. 이 경우 노드 간의 링크 노드에 대한 개별 데이터 전송률(each PDR)과 전체 데이터 전송률(all PDR : Rete)은 상시 측정되고 있기 때문에 기준 데이터 전송률과의 비교에 따라 무인 유닛의 배치도 달라져야 할 것이다. It can be seen that the next node 't3' has been relocated to the source node 512, the first relay node 522 and the second relay node 532 and the destination node 542 in comparison with 't2'. The first relay node 522 and the second relay node 532 and the second relay node 532 and the second relay node 532 are close to each other, It can be confirmed that the distance between the destination node 542 is further away. In this case, since the individual data rate ( each PDR ) and the total data rate ( all PDR : R ete ) for the link node between the nodes are measured at all times, the arrangement of the unattended units should also be changed according to the comparison with the reference data rate.

따라서 소스 노드(512)와 제 1 중계 노드(522) 사이가 가까워져서 개별 데이터 전송률(each PDR)과 전체 데이터 전송률(all PDR : Rete)이 향상된 경우라면 't2' 시간 대에 링크 노드에 배치된 무인 유닛(610)은 제거되는 것이 바람직하다. 즉 도면에서와 같이 소스 노드(512)와 제 1 중계 노드(522) 사이에 무인 유닛(6120)은 제거되었다. 반면 제 1 중계 노드(522)와 제 2 중계 노드(532), 그리고 제 2 중계 노드(532)와 목적지 노드(542) 사이는 더 멀어졌기 때문에 무인 유닛이 추가로 배치되는 것이 바람직하다. 이에 제 1 중계 노드(522)와 제 2 중계 노드(532) 사이에는 기존에 배치된 제 2 무인유닛(620) 이외에 제 1 무인유닛(610)이 추가되었음을 알 수 있다. 이는 제 2 중계 노드(532)와 목적지 노드(542) 사이에도 동일하게 적용된다. 즉 제 3 무인 유닛(631)이 제 2 중계 노드(532)와 목적지 노드(542) 사이에 추가로 구성되었음을 알 수 있다.Therefore, if the individual data rate ( each PDR ) and the overall data rate ( all PDR : R ete ) are improved as the source node 512 and the first relay node 522 become closer to each other , The unattended unit 610 is preferably removed. That is, the unattended unit 6120 between the source node 512 and the first relay node 522 has been removed, as shown in the figure. It is desirable to further arrange the unattended units because the first relay node 522 and the second relay node 532 and the second relay node 532 and the destination node 542 are further apart. Accordingly, it can be seen that a first unattended unit 610 is added between the first relay node 522 and the second relay node 532 in addition to the second unattended unit 620 previously disposed. This applies equally to the second relay node 532 and the destination node 542. It can be seen that a third unattended unit 631 is further configured between the second relay node 532 and the destination node 542. [

이처럼 도 5를 보면 최초에 구성된 애드혹 네트워크에서 노드들이 이동하더라도 노드 들의 이동과 함께 무인유닛도 함께 자리 이동하게 되어 패킷 데이터를 전송하기 위한 전송링크가 지속적으로 갱신되면서 유지되는 것이다. 이는 노드 및 무인유닛은 다른 노드 및 무인유닛들의 위치를 확인할 수 있고 아울러 각 링크 노드의 개별 데이터 전송률(each PDR)과 전송 링크의 전체 데이터 전송률(all PDR : Rete)도 확인이 가능한 것이다.As shown in FIG. 5, even though the nodes are moved in the ad hoc network configured initially, the nodes move and the unattended unit moves together, and the transmission link for transmitting the packet data is continuously updated and maintained. This allows nodes and unattended units to identify the location of other nodes and unattended units, as well as the individual data rates ( each PDR ) of each link node and the overall data rate ( all PDR : R ete ) of the transmission link.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 소스 노드와 목적지 노드 사이에 존재하는 복수 개의 링크 노드 중 개별 데이터 전송률(each PDR)이 가장 낮은 링크 노드에 이동 중계기로서의 역할을 수행하는 적어도 하나의 무인유닛을 추가하거나 제거하는 과정을 수행하면서 다양하게 전송 링크를 구축하고 있어, 각 노드간의 데이터 전송 품질을 항상 일정하게 유지할 수 있음을 알 수 있다. As described above, according to the embodiment of the present invention, among the plurality of link nodes existing between the source node and the destination node, the individual data rates ( each PDR ) is constructed to add or remove at least one unattended unit that acts as a mobile repeater to the lowest link node, various transmission links are established, and the quality of data transmission between each node can be maintained constantly .

한편 상술한 본 실시 예에서는 무인유닛은 데이터 전송률을 판단하여 그 데이터 전송률이 가장 낮은 링크 노드 상으로 이동하는 것으로 한정하여 설명하고 있으나, 데이터 전송률 이외에 링크 노드의 링크 품질을 비교하여 무인유닛이이동하는 구성도 본 발명에 적용할 수 있다. 즉, 링크 품질의 척도로 기대전송횟수(ETX : Expected Transmission Count), 기대전송시간(ETT : Expected Transmission Time), WCETT(Weighted Cumulative ETT), 패킷 손실율(Loss Rate), 수신신호강도(RSSI) 중 하나 이상을 사용하는 것도 가능하다.Meanwhile, in the above-described embodiment, the uninitialized unit is limited to determining the data rate and moving to the link node having the lowest data rate. However, the unlinked unit moves by comparing the link quality of the link node in addition to the data rate The configuration can also be applied to the present invention. That is, as a measure of the link quality, an expected transmission count (ETX), an expected transmission time (ETT), a weighted cumulative ETT (WCETT), a loss rate, It is also possible to use more than one.

이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It will be apparent that modifications, variations and equivalents of other embodiments are possible. Therefore, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

210, 400 : 소스 노드 250, 420 : 목적지 노드
220, 230, 240, 401, 402, 403 : 중계 노드
300, 410 : 무인유닛 420 : 제어센터
10, 20 : 전송 링크
11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24 : 링크 노드210, 400: source node 250, 420: destination node
220, 230, 240, 401, 402, 403: relay node
300, 410: Unattended unit 420: Control center
10, 20: transmission link
11, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24:

Claims (12)

패킷 데이터를 송신하는 소스 노드;
상기 패킷 데이터를 수신하는 목적지 노드;
상기 소스 노드와 목적지 노드 사이를 형성하는 전송 링크 상에 위치되어 상기 패킷 데이터를 전달하는 적어도 하나 이상의 중계 노드;
각 노드 상호 사이를 연결하며, 상기 전송 링크를 구성하는 복수의 링크 노드; 및
전체 데이터 전송률이 기 설정된 기준 데이터 전송률 이하이면 중계 노드 또는 목적지 노드의 요청에 따라 상기 링크 노드 중 개별 링크 품질이 가장 낮은 링크 노드 상으로 이동하여 링크 노드를 추가하는 하나 이상의 무인유닛을 포함하는 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리 장치.A source node for transmitting packet data;
A destination node for receiving the packet data;
At least one relay node located on a transmission link forming between the source node and a destination node and delivering the packet data;
A plurality of link nodes connecting the nodes to each other and configuring the transmission link; And
Mobile ad hoc including one or more unmanned units that move to the link node having the lowest individual link quality among the link nodes and add the link node when the total data rate is less than or equal to the preset reference data rate. Topology management unit in the network. 제 1 항에 있어서,
상기 중계 노드 또는 상기 목적지 노드의 메시지 전송 범위 내에 상기 무인유닛이 미 존재하는 경우, 자신의 전송 범위 내에 위치한 무인유닛을 링크 노드 상으로 이동되게 하는 제어센터를 더 포함하는 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리 장치.The method according to claim 1,
Further comprising a control center for causing the unattended unit located within its transmission range to be moved onto the link node if the unattended unit is absent in the message transmission range of the relay node or the destination node, . 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 개별 링크 품질은 각 링크의 데이터 전송 성공률(PDR : Packet Delivery Ratio), 기대전송횟수(ETX : Expected Transmission Count), 기대전송시간(ETT : Expected Transmission Time), WCETT(Weighted Cumulative ETT), 패킷 손실율(Loss Rate), 수신신호강도(RSSI) 중 하나 이상이 사용됨을 특징으로 하는 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
The individual link quality is determined based on a packet transmission ratio (PDR), an expected transmission count (ETX), an expected transmission time (ETT), a weighted cumulative ETT (WCETT) (Loss Rate), and a received signal strength (RSSI) are used for the topology management apparatus of the mobile ad hoc network. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 무인유닛은 상기 전송 링크의 전체 데이터 전송률과 기 설정된 기준 데이터 전송률의 비교에 따라 상기 링크 노드 중 적어도 하나의 링크 노드에 적어도 하나가 추가되어 구성되고, 자신이 접속한 노드의 이동과 대응되어 자신의 위치를 이동시킴을 특징으로 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the unattended unit is configured by adding at least one link node to at least one of the link nodes according to a comparison between a total data rate of the transmission link and a predetermined reference data rate, The topology management apparatus of the mobile ad hoc network. 소스 노드, 하나 이상의 중계 노드, 및 목적지 노드로 구성된 애드혹 네트워크 구조에서, 각 노드 사이를 연결하는 링크 노드의 개별 데이터 전송률을 상기 목적지 노드가 수신하는 수신단계;
상기 목적지 노드가 상기 개별 데이터 전송률을 이용하여 전송 링크의 전체 데이터 전송률을 계산하는 계산단계;
상기 전송 링크의 전체 데이터 전송률과 기 설정된 기준 데이터 전송률을 비교하는 비교단계; 및
상기 비교 결과, 상기 전체 데이터 전송률이 상기 기준 데이터 전송률 이하이면 상기 목적지 노드가 상기 링크 노드 중 데이터 전송률이 가장 낮은 링크 노드 상에 적어도 하나 이상의 무인유닛이 위치되게 하는 설정단계를 포함하는 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리방법.A destination node receiving an individual data rate of a link node connecting each node in an ad hoc network structure composed of a source node, one or more relay nodes, and a destination node;
A calculation step of the destination node calculating an overall data transmission rate of the transmission link using the individual data rate;
A comparison step of comparing a total data transmission rate of the transmission link with a predetermined reference data transmission rate; And
And comparing the at least one unmanned unit on the link node having the lowest data rate among the link nodes if the total data rate is less than or equal to the reference data rate. Topology management method. 제 5 항에 있어서, 상기 설정단계는,
상기 목적지 노드가 무인유닛이 필요한 노드로 요청 메시지를 전송하는 단계;
상기 노드가 응답 메시지를 상기 목적지 노드로 전달하는 단계; 및
상기 노드가 자신의 메시지 전송 범위 내에 위치한 무인 유닛으로 이동 메시지를 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리방법.6. The method according to claim 5,
The destination node sending a request message to a node requiring an unattended unit;
The node transmitting a response message to the destination node; And
Further comprising the step of the node sending a move message to an unattended unit located within its message transmission range. ≪ Desc / Clms Page number 13 > 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
상기 개별 데이터 전송률은 상기 소스 노드에서 상기 목적지 노드로 전송되는 패킷 데이터의 일련 번호를 이용하여 상기 전송 링크의 전체 데이터 전송률을 계산하는 것을 특징으로 하는 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리방법.The method according to claim 5 or 6,
And said individual data rate calculates the total data rate of said transmission link using a serial number of packet data transmitted from said source node to said destination node. 제 6 항에 있어서,
상기 목적지 노드가 상기 응답 메시지를 미수신한 경우, 상기 링크노드의 데이터 전송률이 다음으로 낮은 링크 노드 상으로 무인유닛이 이동되도록 인접한 노드로 상기 요청 메시지를 재전송하는 것을 특징으로 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리방법.The method according to claim 6,
Wherein the request message is retransmitted to an adjacent node so that the unattended unit is moved on the link node having the next lowest data rate of the link node when the destination node does not receive the response message. . 제 5 항에 있어서,
상기 전송 링크의 전체 데이터 전송률이 상기 기준 데이터 전송률 이상이면 상기 설정단계에서 제공된 상기 무인유닛이 계속 위치되게 유지하는 것을 특징으로 하는 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리방법. 6. The method of claim 5,
Wherein if the total data rate of the transmission link is equal to or greater than the reference data rate, the unattended unit provided in the setting step is maintained to be continuously located. 제 5 항에 있어서,
상기 무인유닛이 포함된 전송 링크의 데이터 전송률이 상기 무인유닛이 미포함된 전송 링크의 데이터 전송률보다 작거나 같으면, 링크 노드 상에 위치한 무인유닛을 제거하는 것을 특징으로 하는 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리방법.6. The method of claim 5,
If the data transmission rate of the transmission link including the unattended unit is less than or equal to the data transmission rate of the transmission link not including the unattended unit, the unattended unit located on the link node is removed. 제 5 항에 있어서,
상기 무인유닛은 링크 노드 상에 위치될 때, GPS를 이용한 위치정보 값, RSSI 값, 및 SNR 값 중 적어도 하나를 이용하여 상기 링크 노드를 연결하는 노드 상호간의 중간지점에 위치되게 이동하는 것을 특징으로 하는 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리방법.6. The method of claim 5,
Wherein the unattended unit is located at an intermediate point between nodes connecting the link node using at least one of a position information value, an RSSI value, and an SNR value using GPS when the linkless node is located on a link node A method for managing a topology of a mobile ad hoc network. 제 5 항에 있어서,
상기 중계 노드 및 목적지 노드 주위에 무인유닛이 미 존재하는 경우, 무인 유닛이 필요로 하는 노드는 무선채널을 이용하여 제어센터로 요청 메시지를 전송하고, 상기 제어센터는 가용 상태인 무인유닛에 이동 메시지를 전송하여 상기 무인유닛이 링크 노드 상으로 이동되게 하는 것을 특징으로 하는 모바일 애드혹 네트워크의 토폴로지 관리방법.6. The method of claim 5,
If an unattended unit does not exist around the relay node and the destination node, the node requiring the unattended unit transmits a request message to the control center using a wireless channel, and the control center transmits a move message To allow the unattended unit to be moved onto the link node. ≪ RTI ID = 0.0 > 31. < / RTI >
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