KR100631201B1

KR100631201B1 - 백오프 기법을 사용하는 비용 기반의 라우팅방법

Info

Publication number: KR100631201B1
Application number: KR1020050002579A
Authority: KR
Inventors: 이명종; 류용; 리사 후; 박종헌
Original assignee: 삼성전자주식회사; 더 리서치 파운데이션 오브 더 시티 유니버시티 오브 뉴욕
Priority date: 2004-02-11
Filing date: 2005-01-11
Publication date: 2006-10-04
Also published as: US7450521B2; US20050185588A1; CN100474842C; KR20050081166A; CN1756236A

Abstract

백오프 기법을 사용하는 비용 기반의 라우팅 방법이 개시된다. 본 라우팅 방법은, 경로 탐색을 위해 브로드캐스트 되는 제1 패킷을 수신하면, 제1 패킷의 경로 비용(route cost)에 기초하여, 제1 패킷이 백오프(backoff)되는 시간인 제1 백오프시간을 산출한다. 그리고, 제1 백오프시간내에, 제1 패킷과 중복되는 제2 패킷이 수신되지 않으면, 제1 패킷을 리브로드캐스트(rebroadcast)한다. 만일, 제1 백오프시간내에, 제2 패킷이 수신되면, 제2 패킷의 경로 비용에 기초하여, 제2 패킷이 백오프되는 시간인 제2 백오프시간을 산출하고, 제1 및 제2 백오프시간의 비교 결과에 따라, 제1 및 제2 패킷중 어느 하나를 리브로드캐스트한다. 이에 의해, 경로 비용에 따른 최적의 경로를탐색할 수 있다.

AODV, 백오프시간, 라우팅, 최적 경로

Description

백오프 기법을 사용하는 비용 기반의 라우팅방법{Method of cost-based routing using backoff scheme}

도 1은 종래의 라우팅 방법의 설명을 위해 참조되는 도면 ,

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 라우팅 방법의 설명에 제공되는 흐름도, 그리고

도 3 및 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 라우팅 방법의 설명에 참조되는 도면이다.

본 발명은 라우팅(Routing) 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 링크 품질 등과 같은 경로 비용(route cost)에 기초하여 산출되는 백오프(backoff) 시간을 이용하여 최적의 경로를 탐색할 수 있는 라우팅 방법에 관한 것이다.

일반적으로 AODV(Ad hoc On Demand Distance Vector) 같은 온-디맨드 라우팅 방법은 애드혹 타입(Ad hoc type) 무선 네트워크에서 효율적으로 경로를 탐색할 수 있다. AODV 라우팅 방법에서, 근원지 노드(source node)가 경로에 대한 유효한 정보를 갖고 있지 않는 상태에서 목적지 노드(destination node)에 데이터를 전송하 려고 하는 경우, 목적지 노드까지의 가능한 경로를 탐색하기 위해 전체 네트워크에 RREQ(Route REQest) 패킷을 플러딩(flooding)한다. 이때, 경로 탐색에 따른 트래픽(traffic)을 제한하기 위해, 각각의 중간 노드들은 항상 처음 수신한 RREQ 패킷만을 리브로드캐스트(rebroadcast)하고, 처음 수신한 RREQ 패킷에 중복된 RREQ 패킷이 그후에 수신되면, 중복된 RREQ 패킷은 폐기하도록 한다. 이와 같은 AODV 라우팅 방법은, 홉 카운트(hop-count) 기반의 라우팅에 적합하며, 최단 경로를 탐색할 수 있게 한다.

그러나, 홉 카운트 이외의 다른 경로 비용(route cost)을 고려했을 경우, 처음 수신한 RREQ 패킷이 최적 경로 탐색을 보장하는 것은 아니다. 즉, 무선 네트워크에서, 홉-카운트만이 경로 비용의 가장 중요한 기준이 될 수 없으며, 링크 품질(link quality), 에너지 효율(energy efficiency), 및 보안성(security) 등이 주요한 요소로 고려되어야 한다. 다시 말해, AODV 라우팅 방법은, 최단 경로가 아니라 최적의 경로가 필요한 경우와 같이, 경로 비용을 고려한 비용 기반(cost-based)의 라우팅에서는 적합하지 못하다. 왜냐하면, 중간 노드가 단지 처음 수신된 RREQ 패킷만을 중계한다면, 최적의 경로의 탐색은 무시될 가능성이 높기 때문이다.

예컨대, 도 1과 같은 네트워크 구성에서, 근원지를 노드 S라 가정하고, 목적지를 노드 D라고 가정하면, 노드 F가 S-B-F의 경로를 통해 처음 RREQ 패킷을 수신하게 되면, 이 경로가 노드 S와 노드 F 사이의 최단 경로가 된다. 그러나, 노드 B는 노드 S의 전송 경계(transmission border)(10) 및 노드 F의 전송 경계(20)에 존재하기 때문에, S-B 및 B-F의 링크 품질은 매우 열악하다. 비록, S-C-E-F의 경로 가 보다 높은 링크 품질을 보장하지만, 이 경로를 통해 전달된 RREQ 패킷은, 노드 F에서 중복된 RREQ 패킷이 되어 폐기된다. 따라서, 노드 S는 링크 품질의 측면에서 최적의 경로인, S-C-E-F-G-D의 경로를 알 수 없게 된다.

만일, 모든 중간 노드가 중복된 RREQ 패킷의 중계(relay)도 허용한다면, 최적 경로를 탐색할 가능성은 높아질 것이다. 그러나, 대부분의 중간 노드가 다양한 시간에 걸쳐 동일한 RREQ 패킷을 리브로드캐스트 한다면, 제어를 위한 오버헤드(overhead)는 증가하게 된다. 따라서, 모든 중간 노드가 중복된 RREQ 패킷을 중계하는 방법은 무선 디바이스의 귀중한 리소스를 고갈시키고, 정상적인 데이터 트래픽을 방해하게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은, 제어를 위한 오버헤드를 최소로 하면서, 경로 비용에 따른 최적의 경로의 탐색을 가능하게 하는 라우팅 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 라우팅 방법은, 경로 탐색을 위해 브로드캐스트 되는 제1 패킷을 수신하는 단계, 상기 제1 패킷의 경로 비용(route cost)에 기초하여, 상기 제1 패킷이 백오프(backoff)되는 시간인 제1 백오프시간을 산출하는 단계, 상기 제1 백오프시간내에, 상기 제1 패킷과 중복되는 제2 패킷이 수신되지 않으면, 상기 제1 패킷을 리브로드캐스트(rebroadcast)하는 단계, 및 상기 제1 백오프시간내에, 상기 제2 패킷이 수신되면, 상기 제2 패킷의 경로 비용에 기초하여, 상기 제2 패킷이 백오프되는 시간인 제2 백오프시간을 산출하고, 상기 제1 및 제2 백오프시간의 비교 결과에 따라, 상기 제1 및 제2 패킷중 어느 하나를 리브로드캐스트하는 단계를 포함한다.

상기 경로 비용은, 링크 품질, 에너지 효율, 및 보안성 중 적어도 어느 하나에 기초하여 산출되는 것이 바람직하며, 상기 제1 및 제2 패킷은, RREQ(Route Request) 패킷인 것이 가능하다.

상기 제1 및 제2 패킷중 어느 하나를 리브로드캐스트하는 단계에서, 상기 제2 백오프시간이 상기 제1 백오프시간 보다 작은 경우, 상기 제2 패킷을 기설정된 시간후에 리브로드캐스트하고, 상기 제2 백오프시간이 상기 제1 백오프시간 보다 크거나 같은 경우, 상기 제1 패킷을 상기 제1 백오프시간 후에 리브로드캐스트하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 기설정된 시간은, 상기 제1 패킷의 도착시간에 상기 제2 백업시간을 합산한 제3 백오프시간이 현재 시간보다 크면, 상기 제3 백오프시간이며, 상기 제3 백오프시간이 현재 시간보다 적으면, 리브로드캐스트가 가능한 가장 빠른 시간인 것이 가능하다. 또한, 상기 기설정된 시간으로, 상기 제2 패킷의 도착시간에 상기 제2 백업시간을 합산한 시간을 사용할 수도 있다.

바람직하게는, 상기 제1 패킷이 리브로드캐스트된 후, 상기 제2 패킷이 수신되면, 상기 제2 패킷을 폐기하는 단계를 더 포함한다. 또한, 상기 제1 패킷이 리브로드캐스트된 후, 상기 제2 패킷을 수신하는 단계, 상기 제2 백오프시간이 상기 제1 백오프시간보다 적으면, 상기 제2 패킷을 리브로드캐스트하고, 상기 제1 백오프시간을 상기 제2 백오프시간으로 갱신하는 단계, 및 상기 제2 백오프시간이 상기 제1 백오프시간보다 크거나 같으면, 상기 제2 패킷을 폐기하는 단계를 더 포함 하는 것도 가능하다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 라우팅 방법은, 기본적으로 중간 노드에서 처음 수신한 RREQ 패킷을 항상 리브로드캐스트 하는 것이 아니라, 처음 수신한 RREQ 패킷과 이에 중복된 RREQ 패킷 중에서 경로 비용 측면에서 최적의 경로를 통해 전달된 RREQ 패킷을 리브로드캐스트 하는 방법을 사용한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일실시예에 따른 라우팅 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다. 먼저, 도 2a를 참조하면, 네트워크에 링크된 어떤 중간 노드가 RREQ 패킷을 처음 수신하게 되면(S100), 처음 수신한 RREQ 패킷의 도착 시간인 RQ_start를 기록한다(S105). RQ_start 기록후에는, RQ_backoff^now를 산출한다(S110). RQ_backoff는 근원지 노드로부터 RREQ 패킷을 수신한 중간 노드까지의 링크 품질(link quality), 에너지 효율(energy efficiency), 및 보안성(security) 등의 경로 비용에 따라, 중간 노드에 의해 설정되는 백오프(backoff)시간이다. 이때, RQ_backoff는 경로 비용이 클수록 커지도록 설정된다. 그리고, RQ_backoff^now처음 수신한 RREQ 패킷의 백오프시간을 나타낸다. RQ_backoff^now산출되면, (RQ_start + RQ_backoff^now ) 후에 종료하도록, RREQ 패킷을 수신한 중간 노드내의 타이머를 설정한다(S115).

다음으로, 도 2b를 참조하면, 타이머가 설정된 후, 종료될 때까지의 시간동 안 처음 수신된 제1 패킷과 동일한 데이터를 갖고 있는 중복된 RREQ 패킷인 제2 패킷이 수신되지 않으면(S120, S125), 타이머가 종료되는 (RQ_start + RQ_backoff^now ) 후에, 처음 수신한 RREQ 패킷을 리브로드캐스트한다(S130).

도 3a에서, 'CASE I' 으로 표시된 부분이 상기와 같은 경우를 시간축상에 도시한 것이다. 도 3a에서, '1st RREQ'로 표시된 화살표는 처음 수신한 RREQ 패킷이 도착 시간을 나타내며, 'Rebroadcast RREQ'로 표시된 화살표는, 처음 수신한 RREQ 패킷이 리브로드캐스트 되는 시간을 나타낸 것이다. 도 3a에 도시한 바와 같이, 중복된 RREQ 패킷을 (RQ_start + RQ_backoff^now)시간이 될 때까지 수신하지 못하면, 처음 수신한 RREQ 패킷이 리브로드캐스트 된다.

만일, (RQ_start + RQ_backoff^now ) 후에 종료하도록 타이머가 설정된 시간동안, 처음 수신한 RREQ 패킷과 중복된 RREQ 패킷인 제2 패킷이 수신되면, RQ_backoff^dup를 산출한다(S150). RQ_backoff^dup는, 앞서 설명한 바와 같이, 경로 비용에 따라 산출되는 중복된 RREQ 패킷의 백오프시간이다.

RQ_backoff^dup가 산출되면, RQ_backoff^now와 비교한다. 이 비교 결과, RQ_backoff^dup ≥ RQ_backoff^now 인 경우, 중복된 RREQ 패킷은 폐기되고(S155, S160), 최초 설정된 타이머가 종료하는 때에 처음 수신한 RREQ 패킷이 리브로드캐스트 된다(S125, S130).

이와 달리, RQ_backoff^dup < RQ_backoff^now인 경우, 처음 수신한 RREQ 패킷을 폐기하고(S165), RQ_backoff^now는 RQ_backoff^dup 로 갱신된다(S170). 그리고, 미리 설정되어진 설정옵션에 따라 정해지는 시간에 중복된 RREQ 패킷을 리브로드캐스트한다(S175). 이때, 설정옵션은 다음과 같은 두가지 방법 중 어느 하나의 방법으로 설정할 수 있다.

첫번째는, (RQ_start + RQ_backoff^dup) 와 현재 시간(current time)을 비교하여, (RQ_start + RQ_backoff) > current time 이면, (RQ_start + RQ_backoff^dup)로 타이머를 재설정한 후, 재설정된 타이머가 종료되는 때 중복된 RREQ 패킷을 리브로드캐스트한다. 그외의 경우에는, 중복된 RREQ 패킷을 즉시 리브로드캐스트한다.

두번째는, 타이머는 (RQ_DUP_start + RQ_backoff^dup)으로 재설정되고, 재설정된 타이머가 종료되면, 중복된 RREQ 패킷을 리브로드캐스트한다. 여기서, RQ_DUP_start는 중복된 RREQ 패킷의 도착 시간을 나타낸다.

도 3a에서, 'CASE II'로 표시된 부분이 상기와 같은 경우를 시간축상에 도시한 것이다. 도 3a에서, 'Duplicated RREQ'로 표시된 화살표는 중복된 RREQ 패킷이 도착한 시간을 나타내며, 전술한 첫번째 방법이 'Option 1'에 해당하고, 두번째 방법이 'Option 2'에 해당한다.

한편, 처음 수신한 RREQ 패킷을 리브로드캐스트한 후, 처음 수신한 RREQ 패킷에 중복되는 RREQ 패킷이 수신되는 경우가 발생할 수 있는데, 이 경우 다음과 같 은 두가지 방법 중 어느 하나의 방법으로 처리할 수 있다.

첫번째는, 중복된 RREQ 패킷을 단순히 폐기하는 것이다.

두번째는, 산출된 RQ_backoff^dup와 RQ_backoff^now를 비교하여, RQ_backoff^dup < RQ_backoff^now 인 경우에는, 중복된 RREQ 패킷이 처음 수신된 RREQ 패킷보다 낮은 경로 비용을 갖는 경우이으로, 중복된 RREQ 패킷을 즉시 리브로드캐스트한다. 그리고, RQ_backoff^now 을 RQ_backoff^dup 로 갱신한다. 이와 달리, RQ_backoff ^dup ≥ RQ_backoff^now 인 경우에는, 중복된 RREQ 패킷의 경로 비용이 처음 수신된 RREQ 패킷에 비하여 높은 경우이므로, 중복된 RREQ 패킷을 폐기한다.

도 4에서 'CASE III'으로 표시된 것이 상기와 같은 경우이며, 'Option 1'으로 표시된 부분이 중복된 RREQ 패킷을 폐기하는 경우를 나타내고, 'Option 2'로 표시된 부분이, RQ_backoff^dup < RQ_backoff^now 인 경우, 중복된 RREQ 패킷이 즉시 리브로드캐스트 되는 경우를 도시한 것이다.

이와 같은 방법에 의해, 처음 수신한 RREQ 패킷을 무조건 리브로드캐스트 하는 것이 아니라, 경로 비용 측면에서 최적의 경로를 따라 전달된 RREQ 패킷을 리브로드캐스트함으로써, 경로 비용에 따른 최적의 경로를 탐색할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 경로 비용에 따른 최적의 경로를 탐색할 수 있다. 그리고, 각 중간 노드가 설정된 백오프시간에 RREQ 패킷을 리브 로드캐스트 함으로써, RREQ 패킷의 전송 충돌을 방지할 수 있어, 제어를 위한 오버헤드를 감소시킬 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims

경로 탐색을 위해 브로드캐스트 되는 제1 패킷을 수신하는 단계;

상기 제1 패킷의 경로 비용(route cost)에 기초하여, 상기 제1 패킷이 백오프(backoff)되는 시간인 제1 백오프시간을 산출하는 단계;

상기 제1 백오프시간내에, 상기 제1 패킷과 중복되는 제2 패킷이 수신되지 않으면, 상기 제1 패킷을 리브로드캐스트(rebroadcast)하는 단계; 및

상기 제1 백오프시간내에, 상기 제2 패킷이 수신되면, 상기 제2 패킷의 경로 비용에 기초하여, 상기 제2 패킷이 백오프되는 시간인 제2 백오프시간을 산출하고, 상기 제1 및 제2 백오프시간의 비교 결과에 따라, 상기 제1 및 제2 패킷중 어느 하나를 리브로드캐스트하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 라우팅 방법.
제1항에 있어서,

상기 경로 비용은, 링크 품질, 에너지 효율, 및 보안성 중 적어도 어느 하나에 기초하여 산출되는 것을 특징으로 하는 라우팅 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 패킷은, RREQ(Route Request) 패킷인 것을 특징으로 하는 라우팅 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 패킷중 어느 하나를 리브로드캐스트하는 단계에서,

상기 제2 백오프시간이 상기 제1 백오프시간 보다 작은 경우, 상기 제2 패킷을 기설정된 시간후에 리브로드캐스트하고,

상기 제2 백오프시간이 상기 제1 백오프시간 보다 크거나 같은 경우, 상기 제1 패킷을 상기 제1 백오프시간 후에 리브로드캐스트하는 것을 특징으로 하는 라우팅 방법.
제4항에 있어서,

상기 기설정된 시간은,

상기 제1 패킷의 도착시간에 상기 제2 백업시간을 합산한 제3 백오프시간이 현재 시간보다 크면, 상기 제3 백오프시간이며,

상기 제3 백오프시간이 현재 시간보다 적으면, 리브로드캐스트가 가능한 가 장 빠른 시간인 것을 특징으로 하는 라우팅 방법.
제4항에 있어서,

상기 기설정된 시간은, 상기 제2 패킷의 도착시간에 상기 제2 백업시간을 합산한 시간인 것을 특징으로 하는 라우팅 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 패킷이 리브로드캐스트된 후, 상기 제2 패킷이 수신되면, 상기 제2 패킷을 폐기하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라우팅 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 패킷이 리브로드캐스트된 후, 상기 제2 패킷을 수신하는 단계;

상기 제2 백오프시간이 상기 제1 백오프시간보다 적으면, 상기 제2 패킷을 리브로드캐스트하고, 상기 제1 백오프시간을 상기 제2 백오프시간으로 갱신하는 단계; 및

상기 제2 백오프시간이 상기 제1 백오프시간보다 크거나 같으면, 상기 제2 패킷을 폐기하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라우팅 방법.