KR100626687B1 - energy-efficient routing method for power-controlled multihop wireless networks - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선망에서 소모전력을 최소화하고 제한된 지연특성을 가지는 라우팅 경로 설정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a routing path establishment method having a limited delay and minimizing power consumption in a multi-hop wireless network capable of power control.
본 발명에 따른 멀티홉 무선망에서의 라우팅 경로 설정방법은, 복수의 무선단말들로 이루어진 멀티홉 무선망에서 소스무선단말과 목적지무선단말간 라우팅 경로 설정방법에 있어서, 상기 소스무선단말로부터 방송된 경로설정요청메시지를 수신한 임의의 무선단말은 상기 경로설정요청메시지의 목적지 IP 주소와 상기 무선단말의 IP 주소를 비교하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계에서 두 IP 주소가 다르면, 상기 경로설정요청메시지를 수신한 무선단말은 중간무선단말로 동작하여, 상기 경로설정요청메시지와 상기 경로설정요청메시지를 송신한 무선단말에 관한 정보를 저장하고, 상기 경로설정요청메시지의 내용을 갱신한 후 상기 중간무선단말의 이웃 무선단말들에게 방송하는 제 2 단계와; 상기 제 1 단계에서 두 IP 주소가 같으면, 상기 경로설정요청메시지를 수신한 무선단말은 목적지무선단말로 동작하여, 상기 목적지무선단말의 이웃 무선단말들에서 방송되는 경로설정요청메시지를 일정시간동안 수신하고, 수신된 경로설정요청메시지 중 단대단 지연조건을 만족하면서 전력소모가 최소가 되는 경로를 선택하며, 상기 선택된 경로를 통해 상기 소스무선단말에게 경로설정응답메시지를 전송하는 제 3 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.The routing path setting method in a multi-hop wireless network according to the present invention is a routing path setting method between a source wireless terminal and a destination wireless terminal in a multi-hop wireless network including a plurality of wireless terminals, which is broadcasted from the source wireless terminal. Any wireless terminal that has received a routing request message comprises: a first step of comparing a destination IP address of the routing request message with an IP address of the wireless terminal; If the two IP addresses are different in the first step, the wireless terminal receiving the routing request message operates as an intermediate wireless terminal, and stores information about the wireless terminal transmitting the routing request message and the routing request message. And updating contents of the routing request message and broadcasting the contents to the neighboring wireless terminals of the intermediate wireless terminal. If the two IP addresses are the same in the first step, the wireless terminal receiving the routing request message operates as a destination wireless terminal, and receives a routing request message broadcast from neighboring wireless terminals of the destination wireless terminal for a predetermined time. And selecting a path that satisfies the end-to-end delay condition among the received path setting request messages and minimizes power consumption, and transmits a path setting response message to the source wireless terminal through the selected path. It features.
멀티홉, 무선망, 전력제어, 라우팅, 재방송, RREQMulti-hop, wireless network, power control, routing, rebroadcast, RREQ
Description
도 1은 각 무선단말의 MAC 계층에서 CSMA/CA가 사용되면 누적소모전력이 최소인 경로의 선택이 보장되지 않음을 설명하기 위하여 도시한 도면,FIG. 1 is a view for explaining that when CSMA / CA is used in a MAC layer of each radio terminal, selection of a path with minimum accumulated power consumption is not guaranteed.
도 2는 본 발명에 의해 RREQ 패킷이 전파되는 과정을 도시한 도면,2 is a diagram illustrating a process of propagating an RREQ packet according to the present invention;
도 3은 본 발명에 따라 RREQ 패킷의 전파 과정에서 임의의 중간무선단말 d가 복수의 중간무선단말을 통해 소스무선단말 S까지의 경로를 설정할 수 있음을 도시한 도면,FIG. 3 is a diagram illustrating that an arbitrary intermediate wireless terminal d may establish a path to a source wireless terminal S through a plurality of intermediate wireless terminals in a process of propagating an RREQ packet according to the present invention;
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 중간무선단말에서의 RREQ 수신과정을 도시한 동작 흐름도,4 is a flowchart illustrating an RREQ reception process in an intermediate wireless terminal according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 목적지 무선단말에서의 RREQ 수신과정을 도시한 동작 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an RREQ reception process in a destination wireless terminal according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선망에서 소모전력을 최소화하고 제한된 지연특성을 가지는 라우팅 경로 설정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a routing path establishment method having a limited delay and minimizing power consumption in a multi-hop wireless network capable of power control.
멀티홉 무선망에서는 무선단말이 배터리로 구동되기 때문에 에너지 소모를 최소화할 수 있는 라우팅 경로의 설정이 매우 중요하다.In a multihop wireless network, since the wireless terminal is battery powered, it is very important to set up a routing path that can minimize energy consumption.
스콧(Scott) 등은 MTPR(Mimimum Total Transmission Power Routing)을 통해 소스무선단말과 목적지 무선단말 사이에 최소의 누적전송전력을 필요로 하는 경로설정방법을 제시한다. MTPR은 각 무선단말이 자신의 전송 전력의 크기를 제어할 수 없는 멀티홉 무선망 환경에서 사용되도록 설계된다. 이렇게 각 무선단말이 자신의 전송 전력의 크기를 제어할 수 없는 경우에는, MTPR에 의해 결정된 경로와 AODV(Ad Hoc On-Demand Distance Vector)와 같은 최단 홉 수 라우팅 프로토콜에 의해 결정된 경로가 동일하다. 따라서, MTPR에 의해 결정된 경로의 소모 전력과, 최단 홉 수 라우팅 프로토콜에 의해 결정된 경로의 소모 전력이 동일하다.Scott et al. Propose a routing method that requires the minimum cumulative transmission power between the source radio terminal and the destination radio terminal through MTPR (Minimum Total Transmission Power Routing). MTPR is designed to be used in a multi-hop wireless network environment where each wireless terminal cannot control the size of its transmit power. When each radio terminal cannot control the size of its own transmission power, the path determined by MTPR and the path determined by the shortest hop number routing protocol such as AODV (Ad Hoc On-Demand Distance Vector) are the same. Therefore, the power consumption of the path determined by MTPR and the power consumption of the path determined by the shortest hop count routing protocol are the same.
그러나, 각 무선단말이 자신의 전송 전력의 크기를 제어할 수 있는 경우, MTPR은 각 경로에 포함된 무선단말의 수를 증가시킴으로써 네트워크 전체에서 소모되는 전력을 최소화할 수 있다. 그러나, MTPR을 AODV와 같은 온-디맨드 (on-demand) 라우팅 프로토콜을 이용하여 구현할 경우 각 무선단말이 수신한 경로설정요청메시지(RREQ패킷)를 한 번만 재방송할 수 있기 때문에, 각 무선단말의 MAC 계층에서 CSMA/CA를 사용하면 누적소모전력이 최소인 경로의 선택을 보장할 수 없다.However, if each radio terminal can control the size of its own transmission power, MTPR can minimize the power consumed throughout the network by increasing the number of radio terminals included in each path. However, when the MTPR is implemented using an on-demand routing protocol such as AODV, the MAC of each radio terminal can be re-broadcasted once for each RREQ packet received by each radio terminal. Using CSMA / CA at the layer does not guarantee the selection of the path with the least cumulative power consumption.
도 1은 각 무선단말의 MAC 계층에서 CSMA/CA가 사용되면 누적소모전력이 최소인 경로의 선택이 보장되지 않음을 설명하기 위하여 도시한 도면이다.FIG. 1 is a diagram for explaining that when CSMA / CA is used in a MAC layer of each radio terminal, selection of a path having a minimum cumulative power consumption is not guaranteed.
무선단말 S는 무선단말 D로의 경로를 찾기 위해 RREQ패킷을 방송하고 단말 a와 b가 이 RREQ패킷을 동시에 수신한다. 이때 무선단말 b가 무선단말 a보다 먼저 이 RREQ패킷을 재방송하면, (S-a-b-...-D)와 같은 경로는 설정될 수 없다. 그 이유를 설명하면, 무선단말 b가 RREQ패킷을 재방송한 후에는 무선단말 a로부터 동일한 RREQ패킷을 수신하더라도 무선단말 b는 해당 RREQ패킷을 무시하기 때문이다. 여기서, 동일한 RREQ패킷이라 함은 소스무선단말의 IP 주소와 RREQ ID(identity)가 동일한 RREQ패킷을 말한다. RREQ ID는 임의의 소스무선단말에서 전송되는 각 RREQ패킷에 부여되는 순서 번호이다. 비슷한 경우로, 무선단말 d가 무선단말 b로부터 RREQ패킷을 수신한 후 무선단말 c보다 먼저 해당 RREQ패킷을 재방송하는 경우에는, (S-...-c-d-D)와 같은 경로는 설정될 수 없다.The radio terminal S broadcasts an RREQ packet to find a path to the radio terminal D, and terminals a and b simultaneously receive the RREQ packet. At this time, if the radio terminal b rebroadcasts this RREQ packet before the radio terminal a, a path such as (S-a-b -...- D) cannot be established. The reason for this is that, after the radio terminal b rebroadcasts the RREQ packet, the radio terminal b ignores the RREQ packet even if it receives the same RREQ packet from the radio terminal a. Here, the same RREQ packet means an RREQ packet having the same IP address and RREQ ID (identity) of the source wireless terminal. The RREQ ID is a sequence number assigned to each RREQ packet transmitted from an arbitrary source wireless terminal. Similarly, when the radio terminal d receives the RREQ packet from the radio terminal b and then rebroadcasts the RREQ packet before the radio terminal c, a path such as (S -...- c-d-D) cannot be established.
또한, MTPR은 소스무선단말과 목적지 무선단말 사이의 단대단 지연을 고려하지 않는다. 일반적으로 MTPR에 의해 선택된 경로의 에너지 소모가 낮아질수록 하나의 경로는 더 많은 무선단말들을 포함하게 되고, 이로 인해 단대단 지연이 증가하게 된다는 단점이 생긴다. 따라서, 기존의 MTPR은 지연에 민감한 트래픽을 서비스하기 어렵다. 또한, MTPR은 각 무선단말의 잔여 에너지양을 고려하지 않고 경로설정을 수행하기 때문에, 무선 네트워크를 구성하는 무선단말들 중에 일부 무선단말이 특히 많이 사용될 수 있으며, 이로 인해 일부 무선단말의 동작 시간이 짧아지는 단점이 있다.Also, MTPR does not take into account the end-to-end delay between the source radio terminal and the destination radio terminal. In general, as the energy consumption of the path selected by MTPR is lowered, one path includes more radio terminals, which results in an increase in end-to-end delay. Thus, existing MTPRs are difficult to service delay sensitive traffic. In addition, since the MTPR performs routing without considering the amount of energy remaining in each radio terminal, some of the radio terminals constituting the radio network may be particularly used, and thus the operation time of some radio terminals may be increased. There is a shortcoming.
각 무선단말의 동작 시간을 증가시키기 위해 싱(Singh) 등은 MMBCR(Min-Max Battery Cost Routing)의 경로설정방법을 제시한다. 이 MMBCR은 소스무선단말과 목적지 무선단말 사이에 이용할 수 있는 각각의 경로 상에 있는 무선단말들 중에서 잔여 에너지양이 가장 낮은 무선단말들을 탐색하여, 이 잔여 에너지양이 낮은 단말들이 포함되지 않도록 경로를 설정한다. 이렇게 하여 MMBCR은 무선단말들의 동작 시간을 증가시킬 수는 있으나, MTPR에 비해 전체 에너지 소모가 증가하는 단점이 있다.In order to increase the operation time of each wireless terminal, Singh et al. Propose a routing method of MMBCR (Min-Max Battery Cost Routing). The MMBCR searches for wireless terminals with the lowest residual energy among the wireless terminals on each path available between the source wireless terminal and the destination wireless terminal, so that the terminal with low residual energy amount is not included. Set it. In this way, the MMBCR can increase the operating time of radio terminals, but has a disadvantage in that the total energy consumption is increased compared to MTPR.
전체 에너지 소모를 감소시키면서 각 무선단말의 동작 시간을 증가시키기 위해 토(Toh)는 MTPR과 MMBCR의 하이브리드 방식인 CMMBCR(Conditional Max-Min Battery Capacity Routing)을 제시한다. 이 CMMBCR에서는 소스무선단말과 목적지 무선단말 사이의 경로 상에 있는 무선단말들이 모두 시스템에서 정한 값 이상의 잔여 에너지양을 가지고 있는 경우에는 MTPR을 사용하고, 그렇지 않은 경우에는 MMBCR을 사용한다. CMMBCR은 전체 에너지 소모와 각 단말의 동작 시간이라는 두 가지 목적을 동시에 만족시킬 수 있으나, MTPR과 MMBCR 사이의 모드 변경에 관련된 잔여 에너지양의 결정이 어렵고 모드 결정을 위해서는 네트워크에 존재하는 다른 무선 단말들의 잔여 에너지양을 모두 알아야 한다는 단점이 있다.To increase the operating time of each radio terminal while reducing the total energy consumption, Toh proposes CMMBCR (Conditional Max-Min Battery Capacity Routing), which is a hybrid of MTPR and MMBCR. In this CMMBCR, MTPR is used when all of the radio terminals on the path between the source radio terminal and the destination radio terminal have a residual amount of energy above the system-specified value. Otherwise, the MMBCR is used. The CMMBCR can satisfy two purposes: total energy consumption and operation time of each terminal at the same time, but it is difficult to determine the remaining energy amount related to the mode change between MTPR and MMBCR. The disadvantage is that the remaining amount of energy must be known.
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선망에서 각 무선단말의 맥(MAC)계층에서 CSMA/CA를 그대로 사용하면서 소스무선단말이 정한 단대단 지연조건을 만족하는 경로들 중에서 에너지 소모를 최소화할 수 있는 경로를 설정하는 방법을 제공하기 위한 것이다.
An object of the present invention devised to solve the above problems of the prior art is to determine the source wireless terminal while using CSMA / CA as it is in the MAC layer of each radio terminal in a multi-hop wireless network capable of power control. It is to provide a method for setting a path that can minimize energy consumption among paths that satisfy a great delay condition.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 멀티홉 무선망에서의 라우팅 경로 설정방법은, 복수의 무선단말들로 이루어진 멀티홉 무선망에서 소스무선단말과 목적지무선단말간 라우팅 경로 설정방법에 있어서,In the multi-hop wireless network according to the present invention for achieving the above object, a routing path setting method between a source wireless terminal and a destination wireless terminal in a multi-hop wireless network consisting of a plurality of wireless terminals,
상기 소스무선단말로부터 방송된 경로설정요청메시지를 수신한 임의의 무선단말은 상기 경로설정요청메시지의 목적지 IP 주소와 상기 무선단말의 IP 주소를 비교하는 제 1 단계와;Any wireless terminal that receives a routing request message broadcast from the source wireless terminal may include: a first step of comparing a destination IP address of the routing request message with an IP address of the wireless terminal;
상기 제 1 단계에서 두 IP 주소가 다르면, 상기 경로설정요청메시지를 수신한 무선단말은 중간무선단말로 동작하여, 상기 경로설정요청메시지와 상기 경로설정요청메시지를 송신한 무선단말에 관한 정보를 저장하고, 상기 경로설정요청메시지의 내용을 갱신한 후 상기 중간무선단말의 이웃 무선단말들에게 방송하는 제 2 단계와;If the two IP addresses are different in the first step, the wireless terminal receiving the routing request message operates as an intermediate wireless terminal, and stores information about the wireless terminal transmitting the routing request message and the routing request message. And updating contents of the routing request message and broadcasting the contents to the neighboring wireless terminals of the intermediate wireless terminal.
상기 제 1 단계에서 두 IP 주소가 같으면, 상기 경로설정요청메시지를 수신한 무선단말은 목적지무선단말로 동작하여, 상기 목적지무선단말의 이웃 무선단말들에서 방송되는 경로설정요청메시지를 일정시간동안 수신하고, 수신된 경로설정요청메시지 중 단대단 지연조건을 만족하면서 전력소모가 최소가 되는 경로를 선택하며, 상기 선택된 경로를 통해 상기 소스무선단말에게 경로설정응답메시지를 전송하는 제 3 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.If the two IP addresses are the same in the first step, the wireless terminal receiving the routing request message operates as a destination wireless terminal, and receives a routing request message broadcast from neighboring wireless terminals of the destination wireless terminal for a predetermined time. And selecting a path that satisfies the end-to-end delay condition among the received path setting request messages and minimizes power consumption, and transmits a path setting response message to the source wireless terminal through the selected path. It features.
또한, 본 발명에 따르면 복수의 무선단말들로 이루어진 멀티홉 무선망에서 무선단말에 상술한 바와 같은 라우팅 경로 설정방법을 실행시키는 프로그램을 저장한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체가 제공된다.In addition, the present invention provides a computer-readable recording medium storing a program for executing the routing path setting method described above in a wireless terminal in a multi-hop wireless network composed of a plurality of wireless terminals.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 한 실시예에 따른 멀티홉 무선망에서의 라우팅 경로 설정방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a routing path setting method in a multi-hop wireless network according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
소스무선단말은 목적지 무선단말에게 전송할 데이터가 발생하면 목적지 무선단말까지의 경로 설정을 위해 경로설정요청메시지(RREQ패킷)를 최대 전송전력으로 방송한다. 이 RREQ패킷은 타입(type) 필드, 소스무선단말의 IP 주소 필드, RREQ ID 필드, 목적지 무선단말의 IP 주소 필드, C 필드, Hmax 필드 및 홉 수(hop count) 필드를 포함한다.The source radio terminal broadcasts a routing request message (RREQ packet) with the maximum transmission power to set the route to the destination radio terminal when data to be transmitted to the destination radio terminal occurs. This RREQ packet includes a type field, an IP address field of a source radio terminal, an RREQ ID field, an IP address field of a destination radio terminal, a C field, an Hmax field, and a hop count field.
타입(type)은 RREQ패킷과 경로설정응답메시지(RREP패킷)를 구분하기 위해서 사용된다. 이때 RREP패킷은 RREQ패킷을 수신한 목적지 무선단말이 소스무선단말에게 응답을 보내기 위해 전송하는 패킷으로서, 소스무선단말이 목적지 무선단말로부터 RREP패킷을 수신한 후에 경로 설정이 완료된다.The type is used to distinguish between RREQ packets and routing response messages (RREP packets). At this time, the RREP packet is a packet transmitted by the destination radio terminal receiving the RREQ packet to send a response to the source radio terminal. After the source radio terminal receives the RREP packet from the destination radio terminal, the path setting is completed.
C는 RREQ패킷을 송신한 중간무선단말과 소스무선단말 사이에 패킷 전송을 위해 필요한 최소 누적소모전력값을 나타낸다. 이때 소모전력값은 두 무선단말 사이에 데이터를 송신하기 위해 필요한 송신전력뿐만 아니라 수신무선단말이 수신하기 위해 소모하는 전력도 포함한다.C represents the minimum cumulative power consumption value required for packet transmission between the intermediate radio terminal and the source radio terminal that transmitted the RREQ packet. At this time, the power consumption value includes not only the transmission power required for transmitting data between the two wireless terminals, but also the power consumed by the receiving wireless terminal to receive.
Hmax는 소스무선단말이 정한 최대 허용 홉 수를 나타낸다.Hmax represents the maximum allowable hop number determined by the source wireless terminal.
홉 수는 소스무선단말부터 RREQ를 송신한 중간무선단말까지의 누적 홉 수를 나타낸다.Hop count represents the cumulative number of hops from the source radio terminal to the intermediate radio terminal transmitting the RREQ.
소스무선단말은 C값과 홉 수를 0으로 초기화한 RREQ패킷을 방송한다. 본 발명에서는 퍼킨스(Perkins)가 제안한 AODV와 같이 RREQ패킷이 소스무선단말에서 목적지 무선단말까지 전파되는 과정을 통해 목적지 무선단말에서 소스무선단말까지의 경로 설정이 이루어지며, RREP패킷이 목적지 무선단말에서 소스무선단말까지 전파되는 과정을 통해 목적지 무선단말에서 소스무선단말까지의 경로 설정이 이루어진다.The source radio terminal broadcasts an RREQ packet with the C value and hop count initialized to zero. In the present invention, like the AODV proposed by Perkins, the RREQ packet is propagated from the source radio terminal to the destination radio terminal through the process of propagation from the source radio terminal to the source radio terminal, and the RREP packet is set in the destination radio terminal. Through the process of propagation to the source wireless terminal, a path is set from the destination wireless terminal to the source wireless terminal.
도 2는 본 발명에 의해 RREQ 패킷이 전파되는 과정을 도시한 도면이다. 도 2에서 소스무선단말 S의 이웃한 중간무선단말들인 a, b, c는 소스무선단말 S로부터 RREQ패킷을 동시에 수신한다. 중간무선단말 a, b, c는 RREQ패킷의 C 필드와 홉 수 필드를 갱신한 후 각각 CSMA/CA에 의해 임의로 결정된 시점에 RREQ패킷을 재방송한다. 여기서, RREQ패킷을 송신한 무선단말을 송신무선단말이라고 하고, 해당 RREQ패킷을 수신한 무선단말을 수신무선단말이라고도 한다.2 is a diagram illustrating a process of propagating an RREQ packet according to the present invention. In FIG. 2, neighboring intermediate wireless terminals a, b, and c of the source wireless terminal S simultaneously receive an RREQ packet from the source wireless terminal S. The intermediate radio terminals a, b, and c update the C field and the hop number field of the RREQ packet and then re-broadcast the RREQ packet at a time arbitrarily determined by CSMA / CA. Here, the radio terminal that transmitted the RREQ packet is called a transmission radio terminal, and the radio terminal that has received the RREQ packet is also called a reception radio terminal.
각 중간무선단말과 목적지 무선단말은 동일한 RREQ패킷(소스무선단말의 IP 주소와 RREQ ID가 동일한 RREQ패킷)을 2번 이상 수신하더라도 무조건 폐기하는 것이 아니라, C 필드와 홉 수 필드를 갱신한 후 RREQ패킷을 재방송할 수 있으며, 이로써 임의의 중간무선단말이 소스무선단말로의 경로를 복수 개 설정할 수 있다.Each intermediate wireless terminal and the destination wireless terminal receive the same RREQ packet (RREQ packet with the same IP address and RREQ ID of the source wireless terminal) more than once. The packet can be rebroadcasted so that any intermediate wireless terminal can establish a plurality of paths to the source wireless terminal.
도 3은 본 발명에 따라 중간무선단말 d가 복수의 중간무선단말을 통해 소스무선단말 S까지의 경로를 설정할 수 있음을 도시한 도면이다. 본 발명에 의하면, d-a-S, d-b-S, d-c-S, d-a-b-S, d-c-b-S, d-b-a-S 등과 같은 복수 개의 경로들이 형성될 수 있다. 이 후 중간무선단말 d는 이러한 복수 개의 역방향 경로 중 하나 의 역방향 경로를 선택하여 RREP패킷을 전송한다.3 is a diagram illustrating that the intermediate wireless terminal d may set a path to a source wireless terminal S through a plurality of intermediate wireless terminals according to the present invention. According to the present invention, a plurality of paths such as d-a-S, d-b-S, d-c-S, d-a-b-S, d-c-b-S, d-b-a-S and the like may be formed. Thereafter, the intermediate radio terminal d selects one of the plurality of reverse paths and transmits an RREP packet.
각 무선단말이 복수의 역방향 경로를 유지하기 위해서는 동일한 RREQ를 여러 번 재방송할 수 있어야 한다. 멀티홉 무선망에서의 이러한 동작은 네트워크 상에 방송되는 RREQ의 양을 무한정 증가시킬 수 있으므로, 각 무선단말이 처리하는 동일한 RREQ의 수를 제한할 필요가 있다.Each radio terminal must be able to rebroadcast the same RREQ multiple times in order to maintain multiple reverse paths. This operation in a multi-hop wireless network can increase the amount of RREQs broadcast on the network indefinitely, so it is necessary to limit the number of identical RREQs that each radio terminal processes.
본 발명에서는 이를 Nn_max × Nq_max 로 제한한다. 여기서, Nn_max는 하나의 무선단말에게 동일한 RREQ패킷을 송신할 수 있는 이웃 무선단말의 최대 개수이고, Nq_max는 동일한 이웃 무선단말로부터 수신하는 동일한 RREQ의 최대 수를 나타낸다. 즉, Nn_max가 2인 경우, 도 2의 무선단말 d는 무선단말 a, b 및 c 중에서 두 개의 무선단말로부터 수신되는 RREQ패킷만을 처리한다. 만약, 무선단말 a와 b가 무선단말 c보다 먼저 무선단말 d에게 RREQ패킷을 송신한 경우, 무선단말 d는 무선단말 c로부터 수신되는 RREQ패킷을 무시한다. 또한, Nq_max가 3인 경우, 무선단말 d는 무선단말 a와 b로부터 각각 최대 3개의 동일한 RREQ패킷을 수신할 수 있다.In the present invention, this is limited to Nn_max × Nq_max. Here, Nn_max represents the maximum number of neighboring radio terminals that can transmit the same RREQ packet to one radio terminal, and Nq_max represents the maximum number of identical RREQs received from the same neighboring radio terminal. That is, when Nn_max is 2, the radio terminal d of FIG. 2 processes only RREQ packets received from two radio terminals among radio terminals a, b, and c. If the radio terminals a and b transmit the RREQ packet to the radio terminal d before the radio terminal c, the radio terminal d ignores the RREQ packet received from the radio terminal c. In addition, when Nq_max is 3, the radio terminal d may receive at most three identical RREQ packets from radio terminals a and b, respectively.
따라서, 각 무선단말의 네트워크 계층은 각 경로마다 Nn_max × Nq_max개의 임시적인 경로 저장을 위한 메모리가 필요하다. 이 메모리에는 각 경로에 대해 RREQ패킷에 포함된 RREQ 송신자의 IP 주소, C값, 홉 수, 그리고 RREQ 송신무선단말과 수신무선단말 사이에서 데이터 전송을 위해 필요한 최소소모전력값을 저장한다.Therefore, the network layer of each radio terminal needs a memory for storing Nn_max x Nq_max temporary paths for each path. This memory stores the RREQ sender's IP address, C value, number of hops, and the minimum power consumption required for data transmission between the RREQ transmitting and receiving wireless terminals for each path.
각 중간무선단말은 자신이 수신한 RREQ패킷에 있는 C값에 해당 RREQ 송신자와 수신자 사이에서 데이터 패킷 전송을 위해 필요한 최소소모전력을 더한 값의 최소값과 홉 수 값에 1을 더한 값의 최소값을 저장해둔다. 만약, 임의의 순간에 수 신한 RREQ패킷의 C값에 해당 RREQ 송신자와 수신자 사이에 데이터 패킷 전송을 위해 필요한 최소소모전력을 더한 값과 홉 수값에 1을 더한 값이 저장해 둔 각각의 최소값들보다 모두 클 경우, 해당 RREQ는 폐기된다. 이렇게 본 발명에서는 RREQ패킷의 전파경로가 루프(loop)를 형성하지 않도록 함으로써 네트워크에 방송되어야 하는 RREQ패킷의 양을 획기적으로 줄일 수 있다.Each intermediate wireless terminal stores the minimum value of the C value in its RREQ packet plus the minimum power consumption required for data packet transmission between the RREQ sender and receiver plus the hop number plus one. Do it. If the C value of the RREQ packet received at any moment, plus the minimum power consumption required for data packet transmission between the RREQ sender and receiver, and the hop number plus 1, all of them are less than each stored minimum value. If large, the RREQ is discarded. As described above, the RREQ packet propagation path does not form a loop, thereby reducing the amount of RREQ packets to be broadcasted to the network.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 중간무선단말에서의 RREQ 수신과정을 도시한 동작 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an RREQ reception process in an intermediate wireless terminal according to an embodiment of the present invention.
중간무선단말은 수신된 RREQ패킷의 목적지 IP주소가 자신의 IP주소가 아니면, 홉 수에 1을 더한 값이 Hmax보다 크거나 같은 지를 확인한다(S401). 여기서, Hmax는 소스무선단말이 정한 최대 홉 수를 의미한다. 단계 S401에서 홉 수에 1을 더한 값이 Hmax보다 작으면 새로운 RREQ패킷인 지를 확인하고(S402), 단계 S401에서 홉 수에 1을 더한 값이 Hmax보다 크거나 같으면 해당 RREQ패킷을 폐기한다(S403). 단계 S402에서 수신된 RREQ패킷이 새로운 것이면 Hmin과 Cmin을 임의의 큰 수로 초기화하고, Nn과 Nq(tx addr)를 0으로 초기화한다(S404). 여기서, Hmin과 Cmin은 각각 지금까지 알려진 소스무선단말에서 자신까지의 경로에 대한 홉 수 값과 C값의 최소값이고, Nn은 현재까지 동일한 RREQ패킷을 송신한 서로 다른 이웃무선단말의 수이며, Nq(tx addr)는 IP주소가 tx addr인 이웃 무선단말이 현재까지 동일한 RREQ패킷을 송신한 횟수이다.If the destination IP address of the received RREQ packet is not its own IP address, the intermediate wireless terminal checks whether the value obtained by adding 1 to the hop number is greater than or equal to Hmax (S401). Here, Hmax means the maximum number of hops determined by the source wireless terminal. In step S401, if the value of the hop number plus 1 is smaller than Hmax, it is checked whether it is a new RREQ packet (S402). If the value of the hop number plus 1 is greater than or equal to Hmax, the corresponding RREQ packet is discarded (S403). ). If the RREQ packet received in step S402 is new, Hmin and Cmin are initialized to an arbitrary large number, and Nn and Nq (tx addr) are initialized to 0 (S404). Where Hmin and Cmin are the minimum hop count values and C values for the path from the source radio terminal to itself, and Nn is the number of different neighboring radio terminals transmitting the same RREQ packet so far, Nq (tx addr) is the number of times the neighboring radio terminal with the IP address tx addr has transmitted the same RREQ packet to date.
단계 S402에서 수신된 RREQ패킷이 새로운 것이 아니면 단계 S404를 수행하지 않고, 바로 단계 S405로 진행한다. 단계 S405에서는 홉 수에 1을 더한 값이 Hmin 보다 크고, C값에 최소소모전력(tx addr)을 더한 값이 Cmin보다 크면, 해당 RREQ패킷을 폐기한다(S403). 여기서, 최소소모전력(tx addr)은 IP주소가 tx addr인 이웃 무선단말과 자신 사이에서 데이터 패킷 전송을 위해 필요한 최소소모전력값을 말한다. 이 전력값은 RREQ패킷의 송신 무선단말과 수신 무선단말 사이의 거리의 함수로 나타내며, 본 발명에서는 이 최소소모전력값을 계산하는 방법을 한 가지로 특정하지는 않는다. 또한, 임의의 RREQ패킷의 송신 무선단말과 수신 무선단말 사이의 데이터 패킷 전송을 위해 필요한 최소소모전력값을 서로 동일하게 유지하는 것으로 가정한다.If the RREQ packet received in step S402 is not new, the process proceeds directly to step S405 without performing step S404. In step S405, if the value obtained by adding 1 to the hop number is larger than Hmin and the value obtained by adding the minimum power consumption (tx addr) to the C value is larger than Cmin, the corresponding RREQ packet is discarded (S403). Here, the minimum power consumption (tx addr) refers to the minimum power consumption value required for data packet transmission between the neighboring radio terminal having its IP address tx addr and itself. This power value is expressed as a function of the distance between the transmitting and receiving radio terminals of the RREQ packet, and the present invention does not specify one method for calculating this minimum power consumption value. In addition, it is assumed that the minimum power consumption values required for data packet transmission between the transmitting radio terminal and the receiving radio terminal of any RREQ packet are kept the same.
단계 S405에서 홉 수에 1을 더한 값이 Hmin보다 크지 않거나 C값에 최소소모전력(tx addr)을 더한 값이 Cmin보다 크지 않으면, 해당 RREQ패킷을 IP 주소가 tx addr인 송신 무선단말로부터 처음 수신하였는 지를 확인한다(S406). 처음 수신한 것이면 Nn < Nn_max인 지를 확인하고(S407), 단계 S407의 조건을 만족하면 해당 RREQ패킷의 tx addr, 홉 수, C값, 최소소모전력(tx addr)을 저장하고(S408) Nn을 1 증가시킨다(S409). 만약, 단계 S407의 조건을 만족하지 않으면 해당 RREQ패킷을 폐기한다(S403).In step S405, if the number of hops plus 1 is not greater than Hmin or the value of C plus minimum power consumption (tx addr) is not greater than Cmin, the RREQ packet is first received from a transmitting radio terminal having an IP address of tx addr. Check whether or not (S406). If it is the first received, it is checked whether Nn <Nn_max (S407). If the condition of step S407 is satisfied, tx addr, hop number, C value, and minimum power consumption (tx addr) of the corresponding RREQ packet are stored (S408), and Nn is stored. Increase to 1 (S409). If the condition of step S407 is not satisfied, the corresponding RREQ packet is discarded (S403).
단계 S406에서 해당 RREQ패킷을 IP 주소가 tx addr인 송신 무선단말로부터 처음 수신한 것이 아니면 Nq(tx addr) < Nq_max인 지를 확인한다(S410). 단계 S410의 조건을 만족하면 해당 RREQ패킷의 tx addr, 홉 수, C값, 최소소모전력(tx addr)을 저장하고(S411), Nq(tx addr)을 1 증가시킨다(S412). 만약, 단계 S410의 조건을 만족하지 않으면 해당 RREQ패킷을 폐기한다(S403).In step S406, if the RREQ packet is not initially received from a transmitting radio terminal having an IP address of tx addr, it is checked whether Nq (tx addr) < Nq_max (S410). When the condition of step S410 is satisfied, tx addr, hop number, C value, and minimum power consumption (tx addr) of the corresponding RREQ packet are stored (S411), and Nq (tx addr) is increased by one (S412). If the condition of step S410 is not satisfied, the corresponding RREQ packet is discarded (S403).
단계 S409에서 Nn을 갱신하고 단계 S412에서 Nq(tx addr)를 갱신한 후 Hmin과 Cmin을 갱신하고(S413), 해당 RREQ패킷을 재방송한 후(S414) 대기상태로 진행한다. 이때, Hmin과 Cmin은 각각의 값이 홉 수+1 과 C+최소소모전력(tx addr)보다 클 때만 각각 홉 수+1 과 C+최소소모전력(tx addr) 으로 갱신한다. 그리고, C값을 C+최소소모전력(tx addr) 으로 바꾸고 홉 수를 홉 수+1로 바꾼 RREQ패킷을 재방송한다.Nn is updated in step S409, Nq (tx addr) is updated in step S412, Hmin and Cmin are updated (S413), and the corresponding RREQ packet is rebroadcasted (S414). At this time, Hmin and Cmin are updated to the hop number + 1 and the C + minimum power (tx addr) only when each value is larger than the hop number + 1 and the C + minimum power (tx addr). The RREQ packet is rebroadcasted by changing C value to C + minimum power (tx addr) and hop number to
본 발명에 따른 목적지 무선단말은 RREQ패킷을 최초로 수신한 후 일정한 시간만큼 대기한다. 목적지 무선단말이 RREQ패킷을 최초로 수신한 후 기다리는 대기시간은 
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 목적지 무선단말에서의 RREQ 수신과정을 도시한 동작 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating an RREQ reception process in a destination wireless terminal according to an embodiment of the present invention.
목적지 무선단말은 수신된 RREQ패킷의 목적지 IP주소가 자신의 IP 주소이면, 수신된 RREQ패킷이 새로운 것인 지를 확인한다(S501). 새로운 RREQ패킷이 수신되었으면(S501), Cmin, Nn, Nq(tx addr)를 초기화하고 타이머를 세팅한다(S502). 새로운 RREQ패킷이 아니면 단계 S502를 수행하지 않은 채 단계 S503으로 진행한다.If the destination IP address of the received RREQ packet is its IP address, the destination wireless terminal checks whether the received RREQ packet is new (S501). If a new RREQ packet is received (S501), Cmin, Nn, Nq (tx addr) is initialized and a timer is set (S502). If it is not a new RREQ packet, the flow proceeds to step S503 without performing step S502.
단계 S503에서는 해당 RREQ패킷을 IP 주소가 tx addr인 송신무선단말로부터 처음 수신한 것인 지를 확인한다. 단계 S503의 확인 결과, 처음 수신한 것이면 Nn < Nn_max 인 지를 확인한다(S504). 단계 S504의 조건을 만족하면 tx addr, 홉 수+1, C값, 최소소모전력(tx addr)을 저장하고(S505) Nn을 1 증가시킨다(S506). 단계 S504의 조건을 만족하지 않으면 해당 RREQ패킷을 폐기한다(S507).In step S503, it is checked whether the RREQ packet is first received from a transmitting wireless terminal having an IP address of tx addr. As a result of checking in step S503, if it is the first time received, it is checked whether Nn <Nn_max (S504). If the condition of step S504 is satisfied, tx addr, the number of hops + 1, the C value, the minimum power consumption (tx addr) are stored (S505), and Nn is increased by one (S506). If the condition of step S504 is not satisfied, the corresponding RREQ packet is discarded (S507).
단계 S503의 확인 결과, 처음 수신한 것이 아니면 Nq(tx addr) < Nq_max 인 지를 확인한다(S508). 단계 S508의 조건을 만족하면 tx addr, 홉 수+1, C값, 최소소모전력(tx addr)을 저장하고(S509) Nq(tx addr)을 1 증가시킨다(S510). 단계 S508의 조건을 만족하지 않으면 해당 RREQ패킷을 폐기한다(S507).As a result of checking in step S503, it is checked whether Nq (tx addr) < Nq_max, if not received first (S508). If the condition of step S508 is satisfied, tx addr, the number of hops + 1, the C value, the minimum power consumption (tx addr) are stored (S509), and Nq (tx addr) is increased by one (S510). If the condition of step S508 is not satisfied, the corresponding RREQ packet is discarded (S507).
단계 S506에서 Nn이 갱신되거나 단계 S510에서 Nq(tx addr)이 갱신된 후, Cmin을 갱신하고(S511) 타이머가 만기되었는 지를 확인한다(S512). 타이머가 만기되었으면 소스무선단말에게 RREP패킷을 유니캐스트하고(S513), 만기되지 않았으면 대기상태에서 RREQ패킷이 수신되기를 기다린다. 대기상태에서 타이머가 만기되면 소스무선단말에게 RREP패킷을 유니캐스트한다.After Nn is updated in step S506 or Nq (tx addr) is updated in step S510, Cmin is updated (S511) and it is checked whether the timer has expired (S512). If the timer expires, the source radio terminal unicasts the RREP packet (S513). If the timer has not expired, it waits for the RREQ packet to be received in the standby state. When the timer expires in the idle state, it unicasts the RREP packet to the source wireless terminal.
목적지 무선단말이 소스무선단말에게 유니캐스트하는 RREP패킷은 타입(type), 소스무선단말의 IP 주소, 목적지 무선단말의 IP 주소, C값, 홉 수(hop count), Cm 및 Hm 필드를 포함한다. 이때 C값과 홉 수는 RREQ에서와 동일한 용도로 사용되며, Cm은 목적지 무선단말이 RREP패킷을 유니캐스트할 때 저장된 Cmin 값을 나타낸다. 또한 Hm은 Cm 값에 해당하는 경로의 홉 수를 나타낸다. 즉, Cm 은 목적지 무선단말이 선택한 경로를 통해 데이터를 전송할 때 필요한 최소소모전력값 을 나타내고, Hm는 해당 경로의 홉 수를 나타낸다. 목적지 무선단말은 C값과 홉 수를 0으로 초기화하여 RREP패킷을 유니캐스트한다. RREP패킷을 유니캐스트할 때는 Cm 값으로 저장된 Cmin 값을 사용하고, Hm 값으로 Cmin 값에 해당하는 경로의 홉 수를 사용한다.The RREP packet that the destination radio terminal unicasts to the source radio terminal includes a type, an IP address of the source radio terminal, an IP address of the destination radio terminal, a C value, hop count, Cm, and Hm fields. . In this case, the C value and the hop number are used for the same purpose as in the RREQ, and Cm represents a stored Cmin value when the destination radio terminal unicasts the RREP packet. In addition, Hm represents the hop number of a path corresponding to the Cm value. That is, Cm represents the minimum power consumption value required for transmitting data through the path selected by the destination radio terminal, and Hm represents the hop number of the corresponding path. The destination radio terminal unicasts the RREP packet by initializing the C value and the hop count to zero. When unicasting a RREP packet, use the Cmin value stored as the Cm value, and the hop count of the path corresponding to the Cmin value as the Hm value.
각 중간무선단말은 RREP패킷을 수신했을 때 목적지 무선단말이 선택한 경로 상에 있는 다음 번 중간무선단말에게 RREP패킷을 포워딩(forwarding)한다. 각 중간무선단말은 홉 수와 최소소모전력값을 이용하여 경로 상에 있는 다음 번 중간무선단말을 찾는다. 즉, 각 중간무선단말은 Cm-C값-최소소모전력(RREP 송신무선단말, RREP 수신무선단말)-최소소모전력(i, RREP 수신무선단말) 와 같은 C값과, Hm-홉 수-2 와 같은 홉 수 값을 포함하는 RREQ패킷을 전송했던 이웃 무선단말 i에게 RREP패킷을 유니캐스트한다. 이때 RREP패킷의 C값과 홉 수는 RREQ패킷을 전파할 때와 동일한 방법으로 갱신된다. 최소소모전력(i, j)는 무선단말 i와 무선단말 j 사이에 데이터 패킷 전송을 위해 필요한 최소소모전력이다. 결국, RREP패킷의 전파과정을 통해 소스무선단말과 목적지 무선단말 사이의 각 무선단말에서의 경로가 설정되며, 소스무선단말이 RREP패킷을 수신하면 단대단 경로 설정이 완료된다.Each intermediate radio terminal forwards the RREP packet to the next intermediate radio terminal on the path selected by the destination radio terminal upon receiving the RREP packet. Each intermediate wireless terminal finds the next intermediate wireless terminal in the path using the hop count and the minimum power consumption. That is, each intermediate wireless terminal has the same C value as the Cm-C value-minimum power consumption (RREP transmitting radio terminal, RREP receiving wireless terminal) -minimum power consumption (i, RREP receiving wireless terminal), and Hm-hop count-2 Unicast the RREP packet to the neighboring radio terminal i that sent the RREQ packet containing the hop number value as follows. At this time, the C value and the hop number of the RREP packet are updated in the same manner as when the RREQ packet is propagated. Minimum power consumption i, j is the minimum power consumption required for data packet transmission between wireless terminal i and wireless terminal j. As a result, a path is established at each radio terminal between the source radio terminal and the destination radio terminal through the propagation process of the RREP packet, and the end-to-end path setting is completed when the source radio terminal receives the RREP packet.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical spirit of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, it is intended to exemplarily describe the best embodiment of the present invention, but not to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
이상과 같이 본 발명에 따르면 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선망에서 무선 네트워크 전체에서 소모되는 전력을 최소화할 수 있고 동시에 제한된 지연 특성을 가지는 트래픽에 대한 서비스를 제공할 수 있는 잇점이 있다.
As described above, according to the present invention, in a multi-hop wireless network capable of power control, power consumption of the entire wireless network can be minimized and at the same time, a service for traffic having limited delay characteristics can be provided.
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