KR100557179B1

KR100557179B1 - 이동 애드혹 망에서 투명적인(ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ)계층 2 라우팅을 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR100557179B1
Application number: KR1020040066289A
Authority: KR
Inventors: 두기모한레디.; 헐리수드힌드라; 샹카가우리
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2006-03-03
Also published as: US7672307B2; KR20050020726A; US20050041628A1

Abstract

이동 애드혹 망(MANET)에 포함되고, 계층 2 정보를 이용하여 데이터 패킷을 라우팅하기 위한 제 1 MANET 노드가 개시된다. 상기 제 1 MANET 노드는 상기 다수의 MANET 노드들 중의 MANET 노드들과 무선으로 통신할 수 있는 RF 송수신기; 및 상기 RF 송수신기로부터 들어오는 데이터 패킷을 수신하고, 나가는 데이터 패킷을 상기 RF 송수신기로 보낼 수 있는 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 IP 계층으로부터 제 1 데이터 패킷을 수신하고, 상기 제 1 데이터 패킷과 연관된 제 1 매체 접속 제어(MAC) 주소를 결정하며, 상기 제 1 MAC 주소를 상기 제 1 데이터 패킷에 추가할 수 있는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.

MANET, MARP, AODV

Description

이동 애드혹 망에서 투명적인(ＴＲＡＮＳＰＡＲＥＮＴ) 계층 2 라우팅을 위한 장치 및 방법{apparatus and method for transparent layer 2 routing in a mobile ad hoc network}

도 1은 본 발명의 원리에 따른 MANET (mobile ad hoc network)의 예를 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MANET 노드를 자세히 설명하기 위한 블록도,

도 3은 발명의 일 실시예에 따른 MANET 노드에서의 외향성(outbound) 데이터 패킷의 처리를 설명하는 플로우 다이어그램을 설명하기 위한 흐름도, 그리고

도 4는 발명의 일 실시예에 따른 MANET 노드에서의 내향성(inbound) 데이터 패킷의 처리를 설명하는 플로우 다이어그램을 설명하기 위한 흐름도이다.

본 발명은 무선 네트워크에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이동 애드혹 망 라우팅 알고리즘을 TCP/IP 스택 아래에 투명적으로(transparently) 삽입하기 위한 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 2003년 8월 22일에 출원된 미 합중국 가특허 출원 제 60/497,271 호를 기초로 우선권을 주장한다.

본 발명은 2003년 8월 22일에 출원된 미 합중국 가특허 출원 제 60/497,271 호 "transparent layer 2 routing for MANET"에 관련된다.

이동국들 또는 무선단말기들과 같은 무선노드들이 서로 통신하게하거나 고정된 네트워크와 통신하게 하는 무선 네트워크 구조들은 일반적으로 두개의 범주로 규착된다. 하나는 인프라구조 기반 네트워크이고 다른 하나는 비인프라구조 네트워크이다. 인프라구조 기반의 네트워크들은 셀루라 개념에 근거를 두고 있고 높은 수준의 인프라구조 지원을 요구한다. 인프라구조 기반의 네트워크에서 무선노드들은 상기 고정 네트워크(예를 들어 인터넷)에 접속된 기지국과 같은 액세스 포인트(access point)를 통해 통신한다. 전형적인 인프라구조 기반 네트워크에는 GSM 네트워크, UMTS 네트워크, CDMA 네트워크, WLL 네트워크, 및 WLAN 등이 있다.

비인프라구조 구조 네트워크에서, 이동국들 또는 무선단말기들과 같은 무선노드들은 액세스포인트들 또는 다른 기지국들을 통해 통신하기보다는 직접 통신을 수행한다. 현재 보편화되고 증가추세에 있는 대중적인 비인프라구조 구조 망 구조는 이동 애드혹 망(mobile ad hoc network, 이하, MANET이라 한다)이다. MANET은 어떠한 기존의 고정 네트워크 인프라구조없이 무선노드들 서로가 동적으로 망을 형성하는 상기 무선노드들의 그룹이다. 대부분의 경우, MANET의 무선노드들은 CPU 성 능, 메모리 크기, 및 파워 소모의 견지에서 상대적으로 한정되는 소형 이동 장치들이다.

MANET은 향후 2~3년 동안 지속적으로 성장하여 피어 투 피어(peer-to-peer) 통신의 지배적인 통신 기술이 될것으로 예상된다. 셀폰들은 IEEE-802.11 및 다른 무선 LAN 기술들을 갗추고 있다. 셀폰들의 확산과 경제적인 IEEE-802.11 네트워크들의 편재 (ubiquity)는 새로운 종류의 이동 네트워크, 애드혹 네트워크, 및 피어 투 피어 네트워크들을 창출할 것이다.

상기에서 언급된 바와 같이, MANET은 기존의 네트워크 인프라구조없이 형성될 수 있다. 이것은 언제 어디서든지 행해질 수 있다. MANET의 상기 무선노드들은 무선링크들에 의해 연결되고 불규칙적이고 자유롭게 움직인다. 또한, 상기 무선노들은 라우터들로 동작한다. MANET은 인프라구조 기반의 네트워크에서 전형적으로 발견되는 트래픽 타입들과는 다른 트래픽 타입들을 지원한다. MANET 트래픽 타입들은 피어 투 피어 트래픽, 원격 대 원격 트래픽, 및 동적 트래픽을 포함한다.

피어 투 피어 트래픽에서, 서로 통신하고 있는 무선노드들 사이에는 단지 하나의 홉만이 존재한다(즉, 직접통신). 이 경우, 네트웍 트랙픽(bits/second : bps)은 보통 일정하다. 원격 대 원격 트래픽에서, 통신하고 있는 무선노드들 사이에는 두 개 이상의 홉들이 존재하지만, 소스 노드들과 목적지 노드들 사이에는 고정적인 루트가 유지된다. 이는 종종 한 지역에서 몇 개의 노드들이 서로의 영역안에 머무르거나 노드들이 그룹으로 이동할 때 발생한다. 동적 트래픽은 상기 MANET 노드들이 여기저기 이동하여 통신 루트들이 재 구성되어야 할 때 발생한다. 이는 종종 노 드들간의 연결을 약하게 하고 네트워크 트래픽을 짧은 버스트로 발생하게 한다.

각 MANET 노드는 자율적이고, 호스트와 라우터로서의 기능을 수행할 수 있다. 이로 인해, 각 무선노드는 기본적인 호스트 처리와 라우터 스위치 기능들을 수행한다. 따라서, MANET에서, 엔드포인트(endpoint)와 스위치는 구별되지 않는다. 네트워크 동작들을 제어하는 중앙 네트워크가 없기 때문에, MANET의 제어와 관리는 무선노드들 간에 분배된다. MANET 노드들은 보안 기능과 라우팅 기능들을 구현하기 위하여 서로 협력한다.

MANET은 다른 타입의 라우팅을 구현할 수 있다. 애드혹 라우팅 알고리즘의 기본 타입은 싱글홉(single-hop) 및 멀티홉(multi-hop)이다. 이들은 다른 링크 계층의 속성과 라우팅 프로토콜들에 기초한다. 싱글홉 MANET은 멀티홉 MANET 보다 간단하지만, 기능성과 융통성은 멀티홉 MANET보다 부족하다. 데이터 패킷들이 직접 무선 통신 범위를 벗어나 소스에서 목적지로 전달될 때, 상기 데이터 패킷들은 하나 이상의 중간노드들을 경유해서 전송되어야 한다.

MANET 노드들은 이동할 수 있기 때문에, RF(Radio Frequency)링크들은 급격하고 예측불가능하게 변할 수 있다. 이러한 변화에서 트래픽과 전파 상태들을 보상하기 위하여, MANET 노드들은 이동시에 서로간의 라우팅 정보를 동적으로 조정하여 새로운 네트워크 구조를 형성한다. 이롭게도, MANET 노드는 MANET내에서 동작할 수 있을 뿐만 아니라, 공중고정 네트워크(예를 들어 셀룰라 네트워크)에 액세스할 수 있다.

MANET 노드들은, MANET 노드들의 이동으로 인해 빈번히 RF링크의 품질이 변 하는 애드혹 네트워크 환경에서, AODV(ad hoc on-demand distance vector) 라우팅 프로토콜등을 사용할 수 있다. 상기 AODV 프로토콜은 상기 MANET 노드들이 동적인 링크 환경에 신속히 적응하도록 한다. AODV 알고리즘은 애드혹망에 있는 모바일 MANET 노드들 사이에서 동적이고, 자체적으로 시작되는 멀티홉 라우팅을 가능하게 한다. 상기 AODV 프로토콜은 모바일 MANET 노드들이 새로운 목적지에 대한 루트들을 신속히 얻을 수 있게 하고 상기 MANET 노드들이 실제 통신에 참여하지 않은 목적지들로의 루트들을 유지하도록 요구하지 않는다. 상기 APDV 프로토콜은 새로운 MANET 노드가 상기 망에 연결되는 경우와 같이 애드혹 망의 구조가 변할 때 이를 신속하게 수렴한다.

상기 AODV 프로토콜은 각 루트 엔트리(entry)를 위한 목적지 시퀀스 번호를 이용한다. 상기 목적지 요청 노드가 목적지 노드 경로 정보로 사용할 수 있는 목적지 시퀀스 번호를 생성한다. 목적지 시퀀스 번호를 이용하는 것은 루프 상태에 빠지게 되는 것을 확실히 방지 한다{즉, 루프 현상을 프리벤트(prevent)한다}. 목적지 MANET 노드로 가는 두 개의 루트들 간에 선택이 주어진다면, 요청 노드는 언제나 가장 큰 시퀀스 번호를 가진 루트를 선택한다. 바람직하게, 상기 AODV 프로토콜은 RF링크의 파손을 감지할 때, 상기 AODV 프로토콜은 즉각적으로 영향을 받는 일련의 노드들에게만 이를 알린다. 그러나 다른 노드들은 이를 보고받지 않는다.

종래 MANET 라우팅 알고리즘은 UDP 어플리케이션으로서 MANET 노드들에서 구현된다. 또한, 루트 정보는 커널 라우팅 테이블에서 인터페이스를 변경함으로써 각 호스트의 TCP/IP 스택에 전파된다. 따라서, 모든 인터넷 프로토콜(IP) 패킷 (예, 계층 3 패킷)은 상기 라우팅 UDP 어플리케이션을 거쳐야 한다. MANET 라우팅 알고리즘을 실행하는 종래의 방법에는 많은 단점이 있다. 상기 TCP/IP 스택으로 전파되는 루트 정보는, 상기 호스트 TCP/IP 스택의 변경을 필요로 한다. 그러나, 대부분의 경우, 상기 호스트 TCP/IP 스택에 대한 상기 소스 노드는 변경이 가능하지 않다.

또한, 종래 방법에서는, 상기 MANET 노드가, 동작가능하게 되어 이웃한 MANET 노드에 대한 정보를 얻기 전에, 상기 MANET 노드의 네트워크 인터페이스에는 IP 어드레스가 할당되어야 한다. 게다가, 상기 커널 라우팅 테이블을 변경하는 것이 필요하기 때문에, MANET 라우팅 프로토콜들은 오픈 소스 리눅스 기반 플랫폼에서만 구현되고, 윈도우 기반 플랫폼에서는 구현되지 않는다.

따라서, MANET에서의 이용을 위해 MANET 라우팅 알고리즘이 개선될 필요가 있다. 특히, TCP/IP에 기반하지 않는 개선된 MANET 라우팅 알고리즘이 필요하다. 또한, 루트 정보를 전파하기 위해 TCP/IP를 이용하지 않는 MANNET 알고리즘이 필요하다.

본 발명의 목적은 다수의 MANET 노드들로 형성된 MANET에 포함되고, 계층 2 정보를 이용하여 데이터 패킷을 라우팅할 수 있는 제 1 MANET 노드를 제공하는 데 있다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제 1 MANET 노드는 상기 다수의 MANET 노드들 중의 MANET 노드들과 무선으로 통신할 수 있는 RF 송수신기, 및 상기 RF 송수신기로부터 들어오는 데이터 패킷을 수신하고, 나가는 데이터 패킷을 상기 RF 송수신기로 보낼 수 있는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 IP 계층으로부터 제 1 데이터 패킷을 수신하고, 상기 제 1 데이터 패킷과 연관된 제 1 매체 접속 제어(MAC) 주소를 결정하며, 상기 제 1 MAC 주소를 상기 제 1 데이터 패킷에 추가할 수 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 상기 제어기는 상기 제 1 데이터 패킷과 연관된 제 1 목적지 MANET 노드를 결정함으로써 상기 제 1 데이터 패킷과 연관된 상기 제 1 MAC 주소를 결정한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어기는 상기 제 1 MANET 노드와 상기 제 1 목적지 MANET 노드와 커플링되는 제 1 루트를 결정함으로써 상기 제 1 데이터 패킷과 연관된 상기 제 1 MAC 주소를 결정한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어기는 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 라우팅 테이블에서 상기 제 1루트를 찾음으로써 상기 제 1루트를 결정한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어기는 상기 제 1 데이터 패킷과 연관된 IP 주소를 이용하여 상기 제 1루트를 찾는다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어기는 상기 제 1 데 이터 패킷을 상기 제 1 루트상의 다음 차례로 배정된 MANET 노드에 전송함으로써, 상기 제 1 MAC 계층 주소를 포함하는 상기 제 1 데이터 패킷을 상기 제 1 목적지 MANET 노드로 전달(forward)한다.

본 발명의 바람직한 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제 1 MAC 계층 주소는 상기 제 1 루트상의 다음 차례로 배정된 MANET 노드와 연관되어 있다.

이하에서 본 발명의 상세한 설명을 시작하기전에, 본 명세서 전반에서 사용되는 특정 단어들과 문구들의 정의를 설명하도록 한다. 용어 "구비하다(include)"와 "포함하다(comprise)" 그리고 그들의 파생어들은 제한이 없는 포함을 의미한다. 용어 "또는(or)"은 그리고/또는 (and/or)의 의미를 포함한다. 문구 "~와 관계되다(associated with)" 와 "그것과 관계되다(associated therewith)" 그리고 그것들의 파생어들은 "포함하다", "~안에 포함되다", "~와 함께 상호 연결되다", "함유하다", "~안에 함유되다", "~에 또는 ~와 연결하다", "~와 또는 ~에 결합하다", "~와 연통되다", "협동하다", "삽입되다", "병행 배열되다", "에 근접하다", "~에 또는 ~와 묶이다", "갖다", ~의 특성을 갖다", 등을 의미한다. 용어 "제어기"는 하나 이상의 동작을 제어하는 장비, 시스템 또는 그 일 부분을 의미한다. 그와 같은 장비는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 그들의 두개이상의 결합으로 구현될 수 있다. 특별한 제어기와 관련된 기능은 국부적으로 또는 원격적으로 집중되거나 분산될 수 있음을 알아야한다. 상기 단어들과 구어들에 대한 정의는 본 명세서 전반을 통해서 제공된다. 당업자들에게 있어서, 상기 정의된 단어들과 구어들의 대부분은 종래기술에서 뿐만아니라 미래에도 적용될 수 있음을 자명하게 알것이다.

이하 기술될 도1 내지 도4 및 본 발명의 원리를 설명하기 위해서 사용되는 여러가지 실시예들은 단지 예시에 불과하며, 본 발명의 범주를 제한 하기 위한 것은 아니다. 본 발명의 원리는 적절하게 설치된 애드혹 망에서 구현될 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 원리에 따른 MANET(100)의 예를 보여준다. 상기 MANET(100)은 MANET 노드(MN)들(101 내지 106)을 포함한다. MANET 노드들(101 내지 106)은 종래의 MANET 노드로 동작하는 셀폰, IEEE 802.11 장치와 같은 종래의 무선단말들이다. 일실시예에서, MANET(100)에 포함되는 적어도 몇 개의 MANET 노드들(101 내지 106)은 한 종류 이상의 무선 네트워크에서 기능을 수행할 수 있는 다목적 무선장치들이다. 예컨대, 상기 MANET 노드(105)는 공중셀폰망들에 액세스하는 CDMA2000 셀 폰 및 상기 MANET(100)에서 동작할 수 있는 IEEE-802.11 무선 단말기로서 동작하는 이중 목적의 송수신기를 포함할 수 있다.

또한, 상기 MANET 노드들(101 내지 106) 중 적어도 하나는 기지국, 액세스 포인트, 또는 셀 폰 망과 같은 고정 인프라구조 기반 네트워크의 무선 단말기를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 MANET 노드(106)은 유선 IP 네트워크에 결합되는 IEEE-802.11 무선 네트워크의 액세스 포인트가 될 수 있다. 따라서, 상기 MANET 노드(106)은 상기 MANET(100)에서 자율적으로 기능을 수행할 수 있거나 또는 상기 상기 MANET 노드(105)가 인터넷에 액세스하도록 하는 액세스 포인트로서 동작할 수 있다.

상기 MANET 노드들(101 내지 106) 각각은 모든 MANET 노드들(101 내지 106) 의 IP 주소들을 인식하고 개별적인 RF 링크 (또는 홉)을 통해 다른 MANET 노드들(101 내지 106)과 직접적으로 통신할 수 있다. 상기 RF 링크(또는 홉)은 도 1에서 점선으로 도시되어 있다. 상기 MANET 노드(101)과 상기 MANET 노드(102)는 홉(111)을 통해서 통신한다. 상기 MANET 노드(102)와 상기 MANET 노드(103)은 홉(112)를 통해서 통신한다. 상기 MANET 노드(103)과 상기 MANET 노드(104)는 홉(113)을 통해서 통신한다. 상기 MANET 노드(101)과 상기 MANET 노드(105)는 홉(121)을 통해서 통신한다. 상기 MANET 노드(105)와 상기 MANET 노드(104)는 홉(112)을 통해서 통신한다. 상기 MANET 노드(102)와 상기 MANET 노드(105)는 홉(131)을 통해서 통신한다. 상기 MANET 노드(105)와 상기 MANET 노드(106)은 홉(132)을 통해서 통신한다. 상기 MANET 노드(106)과 상기 MANET 노드(104)는 홉(133)을 통해서 통신한다. 다른 홉들이 상기 MANET(100)에 존재할 수 있다. 그러나, 본 발명을 명확하고 간단하게 설명하기 위하여, 상기 다른 홉들은 도시되지 않았다.

제 1 MANET 노드와 제 2 MANET 노드를 연결하는 루트들은 제 1 및 제 2 노드들을 연결하는 홉들에 의해 설명될 수 있다. 예컨대, 상기 MANET 노드(101)은 상기 홉(121)과 홉(122)을 포함하는 제 1 루트(이하, 루트A라 한다), 상기 홉들(111 내지 113)을 포함하는 제 2 루트(루트B), 및 상기 홉들(111, 131, 132 및 133)을 포함하는 제 3 루트(이하, 루트C라 한다)에 의해 상기 MANET 노드(104)와 통신할 수 있다. 상기 루트A는 최소의 홉들을 포함하고, 상기 루트C는 최대의 홉들을 포함한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 상기 MANET 노드(105)를 자세히 설명하 기 위한 블록도이다. 상기 MANET 노드(105)는 RF 송수신기(210), 데이터 프로세서(220), 및 메모리(230)을 포함한다. 무엇보다도, 상기 메모리(230)는 MANET 제어 프로그램(240), AODV 프로토콜 알고리즘(241), MANET 라우팅 프로토콜 (이하, MARP라 한다) 모듈(245), 및 루트 테이블들(250)을 저장한다. 상기 MMARP 모듈(245)는 MARP 드라이버(246) 및 MARP 코어 스레드(thread)(247)을 포함한다. 상기 데이터 프로세서(220)은 상기 MANET 노드(105)의 전체적인 동작 제어를 제공하는 상기 MANET 제어 프로그램(240) 내의 지시들을 실행한다. 이와 함께, 상기 데이터 프로세서(220) 및 상기 메모리(230)은 상기 MANET 노드(105) 에 본 발명을 구현하는 제어기를 구성한다.

상기 MANET 노드(105)가 상기 MANET(100)에서 동작되고 있을 때, 상기 데이터 프로세서(220)는 이웃한 MANET 노드들로부터 수신된 루트 정보를 저장함으로써 루트 테이블들(250)을 생성한다. 상기 AODV 프로토콜 알고리즘(241)의 제어하에, 상기 데이터 프로세서(220)은 루트 요청(RREQ) 메시지, 루트 응답(RREP) 메시지, 루트 에러(RERR) 메시지, 및 루트 응답 인지(RREP ACK) 메시지와 같은 종래 AODV 프로토콜들을 이용하여 상기 루트 테이블들(250)을 생성한다.

상기 AODV 프로토콜 알고리즘(241)은 유니캐스트 및 멀티캐스트 라우팅을 수행할 수 있으며, 소스 노드에 의한 요청될 때만 MANET 노드들 간 루트를 생성한다. 또한, 상기 AODV 프로토콜 알고리즘(241)은 상기 소스 노드가 상기 루트를 필요로 하는 동안만 각 루트를 유지하며, 루트들의 새로움(Freshness)을 확보하기 위해 시퀀스 번호들을 사용한다. 상기 루트 테이블(250) 내의 각 루트에 대한 루트 정보 는, 통상적으로 다른 데이터 값들 중에서 목적지 IP 주소, 목적지 시퀀스 번호, 유효 목적지 시퀀스 번호 플래그, 홉 카운트 (목적지에 도착하는 데 요구되는 홉들의 수), 다음 홉, 및 현재까지 거쳐온 노드들의 리스트를 포함한다.

본 발명의 원리에 따르면, 상기 MANET 제어 프로그램(240)의 제어하에, 상기 데이터 프로세서(220)는 계층 2 메시지들을 사용하는 다른 노드들에게 라우팅 정보를 전파할 수 있다. 따라서, 정보를 전하기 위해 TCP/IP(예, 계층 3)를 사용할 필요가 없다. 본 발명은 상기 MANET 제어 프로그램(240)과 연관된 외향성 소프트웨어 모듈을 포함하고, 상기 외향성 소프트웨어 모듈은 IP 계층(예, ISO 네크워크 모델의 계층 3)로부터 모든 외향성 데이터 패킷들을 가로챈다. 또한, 본 발명은 상기 MANET 제어 프로그램(240)와 연관된 내향성 소프트웨어 모듈을 포함하고, 상기 내향성 소프트웨어 모듈은 상기 MANET(100)(예, 이더넷)으로부터 모든 내향성 데이터 패킷들을 가로챈다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 MANET 제어 프로그램(240), 상기 AODV 프로토콜 알고리즘(241), 및 상기 MARP 모듈(245)은 모두 리눅스 기반이고, 상기 내향성 소프트웨어 모듈 및 상기 외향성 소프트웨어 모듈은 로드(load) 가능한 커널 모듈들로서 리눅스 커널에서 구현될 수 있다.

도 3은 발명의 일 실시예에 따른 상기 MANET 노드(105)에서의 외향성 데이터 패킷의 처리를 설명하는 플로우 다이어그램을 설명하기 위한 흐름도이다. 305단계에서 상기 상기 MANET 제어 프로그램(240)과 연관된 IP스택이 IP 데이터 패킷을 다른 MANET 노드들로의 전송을 위해 계층 2로 보낼 때, 상기 외향성 소프트웨어 모듈은 상기 IP 패킷을 가로챈다. 이후, 310단계에서 상기 외향성 소프트웨어 모듈은 목적지 MANET 노드로의 루트를 위해 상기 MANET 노드(105) 내의 상기 라우팅 테이블(250)을 검사한다. 여기서, 상기 외향성 소프트웨어 모듈이 상기 루트를 찾은 경우, 315단계에서 상기 외향성 소프트웨어 모듈은 다음 홉의 링크 계층(계층 2) 매체 접속 제어(medium access control; 이하, MAC 이라 한다) 주소를 상기 데이터 패킷에 추가하고, 전송을 위해 상기 데이터 패킷을 큐(queue)시킨다.

반대로, 상기 루트가 상기 라우팅 테이블(250)에서 발견되지 않을 때에는, 320단계에서 상기 데이터 패킷은 버퍼링되고, 상기 MARP는 목적지까지의 루트를 분석하도록 요청된다. 도 2에 도시된 실시예에서, 상기 MARP는 상기 AODV 프로토콜 알고리즘(241)을 이용할 수 있다. 그리고 상기 목적지까지의 루트 분석이 완료된 후, 상기 버퍼링된 데이터 패킷은 상기 MARP에 의해 전송된다. 그러나 만약 어떤 루트도 상기 MARP에 의해 발견되지 않았다면, 325단계에서 '목적지 경로가 없음'을 알리는 ICMP 메시지가 상기 MARP로부터 상기 IP 스택으로 전달된다.

도 4는 발명의 일 실시예에 따른 상기 MANET 노드(105)에서의 내향성 데이터 패킷의 처리를 설명하는 플로우 다이어그램을 설명하기 위한 흐름도이다. MAC 계층이 상기 MANET(100) 내의 다른 MANET 노드로부터 내향성 데이터 패킷을 수신하면, 405단계에서 상기 MANET 제어 프로그램(240)와 연관된 상기 내향성 소프트웨어 모듈은 상기 MAC 계층으로부터 상기 내향성 IP 데이터 패킷을 가로챈다. 그리고 만약 상기 데이터 패킷내의 프로토콜 타입이 MARP일 경우에는, 410단계에서 상기 내향성 소프트웨어 모듈은 라우팅 프로토콜 패킷의 처리를 위해 상기 데이터 패킷을 상기 MARP 모듈로 전송한다. 그리고 만약 상기 프로토콜 타입이 IP일 경우에는, 415단계 에서 상기 내향성 소프트웨어 모듈은 상기 IP 패킷을 보낸 이웃한 MANET 노드에 대한 정보를 얻어서, 이를 라우팅 정보로서 상기 라우팅 테이블(250)에 추가한다. 이후, 420단계에서 상기 내향성 소프트웨어 모듈은 추가적인 처리를 위해 IP 데이터 패킷을 IP 계층로 전해 준다(단계 420).

도 3 및 도 4에서 설명된 방법들은 TCP/IP 스택 또는 상기 MANET 노드(105) 내의 디바이스 드라이버들에 대한 어떤 변화도 요구하지 않는다. 따라서, 상기 MANET 라우팅 알고리즘은 동작(running) 중인 호스트에 대해 투명적인 확장 (transparent extension)일 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 MARP 모듈(245)은 MARP-to-Linux 인터페이스인 MARP 드라이버(246) 및 리눅스 커널 스레드로서 실행되는 MARP 코어 스레드(247)을 포함한다. 상기 MARP 드라이버(246)은 MARP 프로토콜 (dev_add_pack)을 위한 리눅스 커널을 등록하고, 모든 외향성 IP 패킷에 대해 이더넷 드라이버를 링크하며, 리눅스 커널 타이머 서비스를 이용한다. 상기 MARP 프로토콜 등록은 상기 MARP 코어 스레드(247)에 중계되는 모든 내향성 IP 데이터 패킷들이 상기 MARP 모듈(245)에 의해 수신되는 것을 돕는다. 그리고 상기 이더넷 드라이버들로의 연결로 인해 모든 외향성 IP 데이터 패킷들은 포획(capture)된다. 상기 MARP 드라이버(246)는 상기 MARP 코어 스레드(247)에 의해 처리되는 상기 IP 패킷를 큐시킨다. 이는 Hard_Header pointer와 네트 디바이스의 Hard_Start_Xmit function pointer를 연결함으로써 구현된다.

상기 MARP 드라이버(246)은 네트 디바이스를 갖지 않는 대신, MAC 계층의 네 트 디바이스를 이용한다. 또한, 상기 MARP 드라이버(246)는 또한 ARP를 디스에이블(Disable)시키기 위해 MTU, Header Length, 및 디바이스 플래그 같은 MAC 드라이버 파라미터들을 업데이트한다. 게다가, 상기 MARP 드라이버(246)는 이벤트 통지를 위해 프로그램 커널을 등록한다. MARP 드라이버(246)는 다양한 이벤트(예를 들어, 인터페이스 업, 인터페이스 다운 등)를 알고 있으며, 상기 MARP에 영향을 미치는 요구되는 액션을 실행한다.

라우팅 기능성은 계층 2 소프트웨어에서 수행된다. 루트 발견 및 상기 목적지까지의 상기 데이터 패킷의 라우팅 또한 계층 2에서 일어난다. 상기 IP 계층은 계층 2의 상기 MARP 드라이버(246)의 존재에 대해 투명하다. 상기 MAC 인터페이스의 Net_Device에 연결된 상기 두 포인터들, 즉 Hard_Header pointer와 Hard_Start_Xmit function pointer는 상기 MARP 헤더를 삽입하고, 상기 라우팅 정보 및 상기 목적지 MAC 주소를 파퓰레이팅(populating)하는 기능을 수행한다.

IP의 컨텍트(context)로부터 호출되는 Hard_Header 기능은 빈 12 바이트 MARP Header를 삽입한다. 데이터 패킷에 대한 상기 MARP Header는 상기 데이터 패킷을 계층 2에서 라우트하기 위한 정보를 포함한다. 상기 전송 장치 기능 (Hard_Start_Xmit)은 상기 MARP Header를 채우고, 또한 상기 목적지를 위한 루트를 찾는다. 이 기능은 상기 디바이스의 실제 Hard_Header 기능 및 상기 목적지 주소가 상기 MARP 라우팅 테이블로부터 상기 디바이스로 기입되는 상기 디바이스의 Hard_Start_Xmit 기능을 호출한다.

상기 Net_Device에 대한 다른 변화는 Hard_Header_cache 값을 디스에이블시 킨다. 상기 MTU가 변화되고(12 바이트 이하), 네트워크 계층은 상기 MTU 변화를 표시한다. Hard_Header_Len 값은 상기 MARP Header(12 바이트)를 수용하기 위해 변화되고, 디바이스 플래그 값은 ARP를 디스에이블시키기 위해 변화된다.

상기 패킷이 상기 호스트로 가는 것일 경우, 상기 MARP 드라이버(246)의 수신(RX) 기능(dev_add_pack를 통해 등록)은 상기 MARP 패킷을 수신하자 마자 상기 MARP Header를 제거하고,상기 라우팅 테이블(250)을 업데이트하며, 상기 패킷을 상기 IP 계층로 넘겨준다. 그렇지 않으면, 상기 데이터 패킷은 계층 2로 전달된다.

상기 MARP 모듈이 제거될 때, 상기 MARP 모듈은 클린업 동작을 수행하고, 상기 리눅스 커널로부터 등록을 취소한다(Dev_Remove_Pack). 상기 클린업 동작은 원래 MARP Header 및 상기 디바이스의 Hard_Start_Xmit 기능 포인터들의 복원 및 상기 MTU, Header Length, 및 디바이스 플래그의 복원을 포함한다.

본 발명이 예시적인 실시예에 의해 설명되었으나, 다양한 변화 및 변형이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다. 본 발명은 첨부된 청구항의 범위내에서 이러한 변화 및 변형을 포함한다.

바람직하게, 상기 MANET 라우팅 알고리즘을 상기 TCP/IP 스택에 투명하게 삽입함으로써, 본 발명은 상기 호스트 TCP/IP 스택에 대한 변화를 요구하지 않는다. 결과적으로, OS커널에 대한 어떤 변경도 요구함이 없이, MARP는 어떠한 플랫폼(예, 윈도우)으로도 포트(port)될 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 L2 계층으로부터 내 향성 데이터 패킷을 차단하기 때문에, 침략적인 수단의 이용 및 상기 네트워크 인터페이스에 할당될 IP 주소의 요청없이 이웃한 MANET 노드들에 대해 정보를 얻을 수 있다. 본 발명의 방법은 어떤 OS 상의 어떤 애드훅 라우팅 알고리즘에도 적용될 수 있다.

상기 MARP 드라이버(246)은 새로운 네트 디바이스를 창출하지 않고, 이더넷 의 네트 디바이스의 서비스를 이용한다. 또한, 상기 MARP 드라이버(246)은 상기 커널에 영향을 주지 않고 제거될 수 있고 쉽게 설치 가능한 모듈(예, 플러그 앤 플러그)로서 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명은 IP 계층 아래의 계층 2에서의 라우팅으로 인한 라운드 트립 지연 시간을 감소시킨다.

Claims

다수의 이동 애드혹 망(MANET) 노드들로 형성된 MANET에 포함되고, 데이터 패킷을 라우팅할 수 있는 제 1 MANET 노드에 있어서,

상기 다수의 MANET 노드들 중의 MANET 노드들과 무선으로 통신할 수 있는 RF 송수신기; 및

상기 RF 송수신기로부터 들어오는 데이터 패킷을 수신하고, 나가는 데이터 패킷을 상기 RF 송수신기로 보낼 수 있는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 IP 계층으로부터 제 1 데이터 패킷을 수신하고, 상기 제 1 데이터 패킷과 연관된 제 1 매체 접속 제어(MAC) 주소를 결정하며, 상기 제 1 MAC 주소를 상기 제 1 데이터 패킷에 추가할 수 있는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
제 1항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제 1 데이터 패킷과 연관된 제 1 목적지 MANET 노드를 결정함으로써 상기 제 1 데이터 패킷과 연관된 상기 제 1 MAC 주소를 결정하는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
제 2항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제 1 MANET 노드와 상기 제 1 목적지 MANET 노드를 커플링하는 제 1 루트를 결정함으로써 상기 제 1 데이터 패킷과 연관된 상기 제 1 MAC 주소를 결정하는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
제 3항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 라우팅 테이블에서 상기 제 1루트를 찾음으로써 상기 제 1루트를 결정하는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
제 4항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제 1 데이터 패킷과 연관된 IP 주소를 이용하여 상기 제 1루트를 찾는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
제 3항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제 1 데이터 패킷을 상기 제 1 루트상의 다음 차례로 배정된 MANET 노드에 전송함으로써, 상기 제 1 MAC 계층 주소를 포함하는 상기 제 1 데이터 패킷을 상기 제 1 목적지 MANET 노드로 전달(forward)하는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
제 6항에 있어서, 상기 제 1 MAC 계층 주소는 상기 제 1 루트상의 다음 차례 로 배정된 MANET 노드와 연관되어 있는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
제 6항에 있어서, 상기 제어기는 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 매체 접속 제어 계층으로부터 상기 제 1 MANET 노드가 연관된 제 2 데이터 패킷을 수신하고, 상기 제 2 데이터 패킷이 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 매체 접속 제어 계층 주소를 포함하는지를 결정할 수 있는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
제 8항에 있어서, 상기 제어기가, 상기 제 2 데이터 패킷이 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 매체 접속 제어 계층 주소를 포함한다는 결정에 응답하여, 상기 제 2 데이터 패킷을 제 2 목적지 MANET 노드로 라우트하는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
제 9항에 있어서, 상기 제어기가 상기 제 2데이터 패킷이 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 상기 매체 접속 제어 계층 주소를 포함하지 않는다는 결정에 응답하여, 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 라우팅 테이블 내의 상기 제 2데이터 패킷과 연관된 인터넷 프로토콜 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
다수의 MANET 노드들로 형성된 MANET에 이용되는, 제 1 MANET 노드의 데이터 패킷들을 라우팅하는 방법에 있어서,

a) 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 인터넷 프로토콜 계층으로부터 제 1 데이터 패킷을 수신하는 단계;

b) 상기 제 1 데이터 패킷과 연관된 제 1 매체 접속 제어 계층 주소를 결정하는 단계; 및

c) 상기 제 1 매체 접속 제어 계층 주소를 상기 제 1 데이터 패킷과 추가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 11항에 있어서, 상기 단계 b)는 상기 제 1 데이터 패킷과 연관된 제 1 목적지 MANET 노드를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 12항에 있어서, 상기 단계 b)는 상기 제 1 MANET 노드와 상기 제 1 목적지 MANET 노드를 커플링하는 제 1 루트를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 13항에 있어서, 상기 제 1 루트를 결정하는 단계는 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 라우팅 테이블에서 상기 제 1 루트를 찾는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 상기 제 1 루트를 찾는 단계는 상기 제 1 데이터 패킷과 연관된 인터넷 프로토콜 주소를 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 13항에 있어서, 상기 제 1 데이터 패킷을 상기 제 1 루트의 다음 시퀀셜 MANET 노드로 전송함으로써 상기 제 1 매체 접속 제어 계층 주소를 포함하는 상기 제 1 데이터 패킷을 상기 제 1 목적지 MANET 노드로 전달하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16항에 있어서, 상기 제 1 매체 접속 제어 계층 주소는 상기 제 1 루트상의 다음 차례로 배정된 상기 MANET 노드와 연관되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
제 16항에 있어서, 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 매체 접속 제어 계층으로부터 제 2데이터 패킷을 수신하는 단계와, 상기 제 2 데이터 패킷이 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 매체 접속 제어 계층 주소를 포함하는지를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 18항에 있어서, 상기 제 2데이터 패킷이 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 상기 매체 접속 제어 계층 주소를 포함한다는 결정에 응답하여, 상기 제 2 데이터 패킷을 제 2 목적지 MANET 노드로 라우팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19항에 있어서, 상기 제 2데이터 패킷이 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 상기 매체 접속 제어 계층 주소를 포함하지 않는다는 결정에 응답하여, 상기 제 1 MANET 노드와 연관된 라우팅 테이블 내의 상기 제 2데이터 패킷과 연관된 인터넷 프로토콜 정보를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.