KR100635488B1 - 이동 애드 혹 통신망에서의 시간 전이 통신망 프로토콜 - Google Patents

이동 애드 혹 통신망에서의 시간 전이 통신망 프로토콜 Download PDF

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Abstract

이동 애드 혹 통신망은 복수의 무선 이동 노드들(12) 및 이동 노드들을 상호 연결하는 복수의 무선 통신 링크들(14)을 포함한다. 통신망에서 경로들의 탐색 및 유지를 관리 및 조정하는 방법은 개개의 이동 노드로부터 비컨 신호들을 전송하는 단계, 개개의 이동 노드에서 노드 또는 그룹 상태를 결정하는 단계, 및 결정된 노드/그룹 상태에 기초하여 비컨 신호들을 변화시키는 단계를 포함한다. 경로 테이블은 통신망에서의 경로들을 정의하는 선행적 및 반응적 경로 탐색 프로세스들 중 제 1의 것에 의해 개개의 이동 노드에서 작성 및 갱신된다. 개개의 노드에서 비컨 신호들은 수신되고 노드/그룹 상태 정보는 저장된다. 시간에 대한 경로 안정성은 노드/그룹 상태 정보에 기초하여 예측되고, 그리고 예측된 경로 안정성이 제 1 전이 변수에 도달할 때 본 방법은 선행적 및 반응적 경로 탐색 프로세스들 중 제 2의 것으로 전환된다.
이동 애드 혹 통신망, 시간 전이 통신망 프로토콜, 비컨 신호, 무선 통신 링크, 지능형 통신 노드 객체 비컨 프레임워크

Description

이동 애드 혹 통신망에서의 시간 전이 통신망 프로토콜{Temporal transition network protocol in a mobile ad hoc network}
본 발명은 통신망 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 이동 애드 혹 무선 통신망 및 이와 관련된 방법에 관한 것이다.
무선 통신망들은 과거 10년간 점진적인 발전을 경험해 왔다. 가장 급속하게 발전하고 있는 분야중 하나가 이동 애드 혹 통신망이다. 물리적으로, 이동 애드 혹 통신망은 1이상의 라디오 주파수 채널에 의해 무선적으로 연결된, 지리적으로 분포되고 잠재적으로 이동가능한 다수의 노드들을 포함한다. 셀룰러 통신망 또는 위성 통신망과 같은 다른 형태의 통신망들과 비교할 때, 이동 애드 혹 통신망의 가장 두드러진 특징은 고정 인프라의 불필요성이다. 통신망은 단지 이동 노드들만으로 형성되며, 그리고 노드들이 다른 노드들에게 전송하거나 그로부터 수신할 때 통신망이 공중에 생성된다. 통신망은 일반적으로 특정한 노드에 의존하지 않으며 일부 노드들이 통신망에 가입하거나 다른 노드들이 통신망을 이탈할 때 동적으로 조정된다.
전장에서 또는 지진이나 허리케인에 의해 타격을 받은 국가 재난 구역에서와 같이 고정 통신 인프라가 신뢰할 수 없고 이용하기 곤란한 불리한 환경 속에서, 이 동 애드 혹 통신망은 신속히 전개되고 한층 더 필요한 통신들을 제공할 수 있다. 군이 이러한 통신망들 발전의 배후에서 여전히 주요 원동력인 와중에, 애드 혹 통신망은 민간 또는 상업 분야에서 새로운 응용예들을 빠르게 발견하고 있다. 애드 혹 통신망들은, 단지 사람들이 컴퓨터나 PDA를 켜는 것에 의해 생성되는 한 가지를 제외하고는 어떠한 통신망 구조도 사용하지 않고, 사람들이 야외에서 또는 교실에서 데이터를 교환할 수 있도록 할 것이다.
무선 통신이 일상생활에 점진적으로 침투할수록, 이동 애드 혹 통신망에 대한 새로운 응용이 계속해서 나올 것이며 그리고 통신 구조에서 중요한 부분이 될 것이다. 이동 애드 혹 통신망은 디자이너들에게 심각한 도전을 제기한다. 고정 인프라의 결핍 때문에, 노드들은 그들이 이동, 통신망을 가입 또는 탈퇴할 때 스스로 조직되고 재배치되어야 한다. 잠재적으로 모든 노드들은 기능적으로 동일할 수 있으며 통신망에서 어떤 자연적 계층구조 또는 중심적인 조정기는 없다. 많은 통신망-조정 기능들은 노드들 사이에 분포되어 있다. 노드들은 종종 배터리에 의해 전력공급을 받고 제한된 통신 및 계산 능력을 갖는다. 시스템의 대역폭은 통상 제한된다. 두 개의 노드들 사이의 거리는 종종 라디오 전송 범위를 벗어나고, 전송은 목적지에 도달하기 전에 다른 노드들에 의해 연계되어야 한다. 결과적으로, 통신망은 다단계 토폴로지를 가지며, 그리고 이러한 토폴로지는 노드가 주위로 이동할 때 변경된다.
인터넷 엔지니어링 전담반(IETF)의 이동 애드-혹 통신망(MANET:mobile ad hoc network) 작업 그룹은 활동적으로, 멀티캐스팅을 포함하여, 라우팅 프로토콜을 평가하고 표준화해 왔다. 통신망 토폴로지는 노드가 이동함에 따라 임의적으로 변경되므로, 정보는 못 쓰게 되기 쉬우며, 시간(정보는 어떤 노드에서는 과거의 것일 수 있지만 다른 것들에서는 현재의 것이 될 수 있다) 및 공간(노드는 통상 자신으로부터 멀지 않은 근방에서 통신망 토폴로지를 단지 인식한다) 양자 모두에 있어서, 다른 노드들은 통신망에 대한 다른 관점들을 종종 갖는다.
라우팅 프로토콜은 빈번한 토폴로지 변화 그리고 덜 정확한 정보에 대해서 적응적일 필요가 있다. 이러한 독특한 요구들 때문에, 이러한 통신망에서의 라우팅은 다른 통신망과 매우 다르다. 전체 통신망에 관한 새로 발생한 정보를 수집하는 것은 종종 비용이 많이 들고 비실용적이다. 많은 라우팅 프로토콜은 반응적인(on-demand:주문형) 프로토콜이다:그것들은 필요할 때만 그리고 그것들이 경로를 정할 필요가 있는 수신장소까지만의 라우팅 정보를 수집하고, 일반적으로 일정한 시간 주기 이후에는 사용되지 않는 경로들을 유지하지 않는다. 이런 방식으로, 모든 시간에 대해 모든 수신장소까지의 경로들을 유지하는 선행적인 프로토콜과 비교하여, 라우팅 비용은 크게 감소된다. 프로토콜이 적응적인 것은 중요하다. 애드 혹 주문형 거리벡터(AODV), 동적 소스 라우팅(DSR) 및 시간 요청 라우팅 알고리듬(TORA)은 MANET 작업그룹에서 제안된 주문형 라우팅 프로토콜의 대표적인 것이다.
다른 다양한 라우팅 프로토콜의 보기들은 퍼킨스(Perkins)의 미국특허 번호 제 5,412,654호에 개시된 수신지-연쇄 거리 벡터(DSDV), 그리고 하아스(Haas)의 미국특허 번호 제 6,304,556호에 개시된 구역 라우팅 프로토콜(ZRP)을 포함한다. ZRP는 소스 노드로부터의 거리에 기초하여 선행적 및 반응적 접근방식을 모두 사용하 는 혼합형 프로토콜이다.
이러한 종래의 라우팅 프로토콜들은 소스 노드에서 수신 노드까지의 경로를 선택함에 있어서 최선노력 접근방식을 사용한다. 전형적으로, 홉(hop)들의 수가 그러한 최선노력 접근방식에 있어서 주요기준(측정기준)이고, 가장 작은 수의 홉들을 가진 경로가 전송 경로로 선택된다.
애드 혹 통신망을 위한 것들을 포함하여 통신 노드 공지(advertisement) 및 인접 통신 노드 탐색에 관한 현존하는 접근방식들은, 자신의 존재를 고지하거나 공지하기 위해 노드들로부터 나오는 "헬로우"메시지의 일정한 전송율 또는 랜덤 전송율과 같이 통신망-상태에-독립적인 수단들만을 사용한다. 이렇게 전송된 고지들은 "비컨(beacon)"이라 불리고 종래의 접근방식들은 이러한 비컨들에게 어떤 정도의 지능도 부여하지 않는다. 다른 노드들은 이런 비컨들을 감지하며 그리고 처음으로 통신망을 형성하거나 또는 새로-발견된 노드들을 존재하는 통신망에 부가하거나 할 수 있다.
전술한 배경기술을 고려할 때, 결과적으로 본 발명의 목적은, 이동 애드 혹 통신망에서의 시간 전이 과정들 및 이벤트들을 통하여 경로 탐색 및 관련 과정들의 관리 및 조정과 함께 통신 노드 객체에 의한 그 존재의 지능적, 적응적 공지를 위하여, "지능형 통신노드객체 비컨 프레임워크(ICBF)"를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 상기 및 다른 목적들, 특징들, 및 장점들은, 이동 애드 혹 통신망에서 경로의 탐색 유지의 관리 및 조정을 위한 방법에 의해 제공된다. 통신망은 복수의 이동 노드들 및 노드들을 상호 연결하는 복수의 무선 통신 링크들을 포함한다. 본 방법은 개개의 이동 노드로부터 비컨 신호들을 전송하는 것, 개개의 이동 노드에서 노드 또는 그룹 상태를 결정하는 것, 및 결정된 노드/그룹 상태에 기초하여 비컨 신호들을 변화시키는 것을 포함한다. 또한 경로 테이블이 만들어지고 통신망에서의 경로를 정의하기 위하여 선행적 및 반응적 경로 탐색 과정들 중 첫 번째를 가지고 개개의 이동 노드에서 갱신된다. 경로는 무선 통신 링크들 및 소스에서부터 수신지까지의 이동 노드들의 집합이다. 비컨 신호들이 수신되고 노드/그룹 상태 정보는 개개의 노드에 저장된다. 시간에 대한 경로 안정성은 노드/그룹 상태 정보에 기초하여 예측되며, 그리고 예측된 경로 안정성이 제 1 전이 변수에 도달할 때 본 방법은 선행적 및 반응적 경로 탐색 과정들 중 두 번째 것으로 전환된다.
바람직하게는, 본 방법은 예측된 경로 안정성이 제 2 전이 변수에 도달할 때 선행적 및 반응적 경로 탐색 과정들 중 첫 번째 것으로 다시 전환되며, 그리고 바람직하게는 제 1 및 제 2 전이 변수들이 시간-종속 상태들을 규정한다. 비컨 신호를 변화시키는 것은 전송율, 전송 주파수 및 전송 패턴 중 적어도 하나를 변화시키는 것을 포함한다. 또한, 비컨 신호의 전송율은 가용 대역폭에 기초한 비율 임계값을 초과하지 않아야 한다.
노드/그룹 상태는 노드/그룹 이동을 포함할 수 있고, 비컨 신호를 변화시키는 것은 증가된 노드/그룹 이동에 기초하여 전송율을 증가시키는 것 및 감소된 노드/그룹 이동에 기초하여 전송율을 감소시키는 것을 포함할 수 있다. 노드/그룹 이동은 상응하는 이동 노드 또는 이동 노드들 그룹의 노드/그룹 속도, 노드/그룹 가속도 및 노드/그룹 이동 패턴 중 적어도 하나를 포함한다. 노드/그룹 상태 정보는 노드 이동성, 링크 실패, 링크 생성, 노드/그룹 안정성 및 링크의 양호도에 기초하며, 그리고 노드/그룹 상태 정보를 저장하는 것은 시간-종속 경로 안정성 프로필을 생성 및 갱신하는 것을 포함할 수 있다. 더욱이, 노드/그룹 상태 정보를 저장하는 것은 또한 시간 종속 경로 세그멘트 안정성 프로필을 생성 및 갱신하는 것을 포함할 수 있다. 세그멘트는 1이상의 경로에서 재사용 가능한 개체를 정의하는 링크 및 노드의 집합이다.
본 발명에 따른 이동 애드 혹 통신망은 복수의 이동 노드들, 그리고 이동 노드들을 상호 연결하는 복수의 무선 통신 링크들을 포함한다. 개개의 이동 노드는 무선 통신 링크들을 통하여 복수의 노드들이 다른 노드들과 무선적으로 교신하기 위한 통신 장치, 그리고 통신 장치를 통하여 통신 경로를 설정하기 위한 조정기를 포함한다. 조정기는 이동 노드 또는 노드 그룹의 상태를 결정하기 위한 상태 결정 유니트, 그리고 비컨 신호를 발생 및 전송하기 위한 비컨 신호 발생기를 갖는다. 비컨 신호 발생기는 이동 노드/그룹의 결정된 상태에 기초하여 비컨 신호들을 변화시킨다.
경로 테이블은 통신망에서의 경로를 정의한다. 경로는 소스에서부터 수신지까지의 무선 통신 링크 및 노드들의 집합이다. 조정기는 또한 경로를 탐색하고 복수의 경로 탐색 과정들 중 하나를 가지고 경로 테이블을 갱신하기 위한 경로 탐색 모듈, 비컨 신호를 수신하고 노드/그룹 상태 정보를 저장하기 위한 상태 모듈, 노드/그룹 상태 정보에 기초하여 시간에 대한 경로 안정성을 예측하기 위한 경로 안정성 예측기, 및 예측된 경로 안정성에 기초하여 복수의 경로 탐색 과정들 사이에서 선택하기 위한 경로 탐색 과정 선택기를 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 이동 애드 혹 통신망의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 경로의 탐색 및 유지를 관리 및 조정하기 위한 방법의 단계들을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 통신망에 따른 노드의 라우터를 나타내는 개략도이다.
도 4는 도 3의 라우터의 조정기 세목을 나타내는 개략도이다.
이하에서 본 발명은, 본 발명의 바람직한 실시예들이 나타나 있는 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 다른 형태로 실시될 수 있고 여기에 보인 실시예들에만 한정되는 것으로 해석되지 않아야 한다. 오히려, 이러한 실시예들은 이 공개가 철저하고 완전하며, 그리고 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범위를 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 명세서 전반에 걸쳐 동일한 숫자들은 동일한 구성요소들을 가리키며, 프라임 표시는 대체적인 실시예들에서 유사한 구성요소들을 표시하기 위해 사용된다.
해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 바와 같이, 본 발명의 부분들은 방법으로, 데이터 처리 시스템으로, 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 부분들은 완전한 하드웨어 실시예, 완전한 소프트웨어 실시예, 또는 소프트웨어와 하드웨어 측면을 연결하는 실시예들의 형태를 취할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 부분들은 매체에 컴퓨터가 판독가능한 프로그램 코드를 가지는 컴퓨터-사용가능 저장매체 상의 컴퓨터 프로그램 제품일 수 있다. 어떠한 적합한 컴퓨터가 판독가능한 매체라도, 여기에 제한되는 것은 아니지만, 정적 및 동적 저장 매체, 하드디스크, 광학 저장 장치, 및 자기 저장 장치를 포함하여 사용될 수 있다.
하기에서 본 발명을, 본 발명의 실시예에 따른 방법의 흐름도 도해, 시스템, 및 컴퓨터 프로그램 제품을 참조하여 설명한다. 도면의 블럭들, 및 도면의 블럭들의 조합은 컴퓨터 명령어들에 의해 실행될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램 명령어들은 통상 목적의 컴퓨터, 특정 목적의 컴퓨터, 또는 어떤 기계를 제조하기 위한 기타 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서에 제공될 수 있으며, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 처리 장치의 프로세서를 통하여 실행되는 이러한 명령어들은 블럭 또는 블럭들에 규정된 기능들을 실행하게 된다.
이러한 컴퓨터 프로그램 명령어들은 또한 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 처리 장치로 하여금 특별한 방식으로 기능하도록 지시하는 컴퓨터-판독가능 메모리에 저장될 수 있으며, 컴퓨터-판독가능 메모리에 저장된 명령어들은 결과적으로 흐름도 블럭 또는 블럭들에 규정된 기능들을 실행하는 명령어들을 포함하는 제조 품목이 된다.
컴퓨터 프로그램 명령어들은 또한, 프로세스가 실행되는 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 장치를 생산하기 위한 일련의 동작 단계들이 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 장치에서 수행될 수 있도록, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 처리 장치로 로드될 수 있으며, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 장치에서 실행되는 명령어들은 흐름도 블럭 또는 블럭들에 규정된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공한다.
독립형의 인접 탐색 비컨들 뿐만 아니라 선행적 및 반응적 방법들에 의해 제공되는 현존하는 노드 존재 공지 방법들(인접 탐색 비컨들)은, 노드 이동 속성들을 전송하지 않고, 통신망에서 노드가 이동하는 방법에 따른 그 전송율을 지능적으로 그리고 실시간으로 변경하지 않으며, 그리고 노드 그룹의 이동 및 존재를 공지하지 않고, 이는 그러한 공지들의 총 소통량을 감소시킬 수 있다.
본 발명은 이동 애드 혹 통신망에서의 시간 전이 과정들 및 이벤트들을 통하여 경로 탐색 및 관련 프로세스들의 관리 및 조정을 효율적으로 이용하기 위하여 이동 애드 혹 통신망의 시간 전이 통신망 프로토콜(TTNP)을 이용하며, 이는 등록된 동일 양수인에 의해 2002년 4월 29일자로 출원되고 전체로서 본 출원에 병합하여 참조된, 공동출원중인 미국 출원번호 제 10/134,856에 설명되어 있는 바와 같다. 더욱이 본 발명은, 임의의 노드 객체에 의한 그 존재의 공지 및/또는 또 다른 노드 객체 또는, 등록된 동일 양수인에 의해 2002년 9월 4일자로 출원되고 전체로서 본 출원에 병합하여 참조된, 공동출원중인 미국 출원번호 제 10/235,242에 설명된 것과 같은 비컨들을 전송하는 그러한 노드 객체들의 통신망에 의한 상응하는 지능적, 적응적 공지(인접 탐색)를 위하여, "지능형 통신노드객체 비컨 프레임워크(ICBF)" 를 이용한다.
먼저 도 1 및 2를 참조하여, 이동 애드 혹 통신망(10)에서 소스로부터 수신 노드까지의 경로를 탐색하기 위한 방법이 이제 설명될 것이다. 통신망(10)은 소스 노드(S) 및 수신 노드(D)를 그들 사이의 중간 노드들과 함께 포함하는, 복수의 이동 노드들(12)을 포함한다. 랩탑 컴퓨터, PDA 또는 이동 전화와 같이, 노드들은 당업자에 의해 이해되는 것처럼 무선 통신 링크들(14)에 의해 연결된다. 시간 전이 통신망 프로토콜(TTNP)은, 수평적이든 또는 계층적 통신망에서처럼 구조적이든, 어떠한 통신망 구조에서도 선행적 및 반응적 접근방식들(및/또는 기타 경로 탐색 접근방식들) 모두를 시간적으로 결합, 조정 및 관리한다.
TTNP는, 통신망(10)의 시간-차수의 변화 동안에, 복수의 경로 탐색 접근방식들, 예를 들어 임의의 선행적 및 반응적 통신망 경로 탐색 접근방식 사이에서 전환 및 재전환을 지원하기 위한 전이 변수 및 한 벌의 프로토콜을 제공한다. 한 벌의 프로토콜은 여기에서 정의된 전이 변수들(TTNP에게 선행적에서 반응적 접근방식으로 또는 그 반대로의 전이를 시작하도록 신호를 주는 양)을 지원할 뿐만 아니라, 또한 시스템 설계자에 의해 정의된 다른 전이 변수들을 지원할 수도 있다. TTNP는 통신망(10)에서 노드들(12) 및 링크들(14)의 다양한 부분집합들 사이에서의 교섭을 전할 것이고, 이러한 지원을 제공하는 데 필요한 정보를 수집하기 위하여, 서비스의 양호도(QoS)와 소통량 관리(이것은 가입승인 제어, 스케쥴링, 버퍼 관리와 흐름 제어를 포함한다), 전력 관리와 제어, 보안 및 TTNP에 외적 또는 내적인 기타 통신망 서비스 요소들과 상호작용할 것이다.
지능형 통신노드객체 비컨 프레임워크(ICBF)는, "노드 통신 객체 연합(NCOA) 및 "NCOA 비컨들"로서 이러한 연합을 위한 상응하는 비컨들과 같이, 다른 일시적 또는 영구적 노드 연합들과 잠재적으로 교신할 수 있는, 노드들의 일시적 또는 영구적 연합들을 정의한다. 도 1에 나타낸 통신망(10)에서, 이동 노드들(12)의 그룹 G(NCOA)는 복수의 이동 노드들의 1이상의 일시적 또는 영구적 연합을 포함한다.
본 발명의 방법은 시작(도 2; 블럭 (100))된 후에 개개의 이동 노드로부터 비컨 신호들을 전송하는 단계(102), 개개의 이동 노드에서 노드 또는 그룹 상태를 결정하는 단계(104), 및 결정된 노드/그룹 상태에 기초하여 비컨 신호들을 변화시키는 단계(106)를 포함한다. 본 방법은 또한, 통신망에서 경로를 정의하기 위한 선행적 또는 반응적 경로 탐색 프로토콜/프로세스를 가지고 개개의 노드(12)에서 경로 테이블을 작성하고 갱신하는, 즉, 유효한 경로를 작성하고 유지하는 단계를 포함한다. 경로는 소스에서 수신지까지의 링크 및 노드들의 집합이다. 상기 설명된 바와 같이, 많은 라우팅 프로토콜은, 그것들이 필요할 때만 그리고 경로설정에 필요한 수신지까지만 라우팅 정보를 수집하고 사용되지 않는 경로들은 유지하지 않기 때문에, 반응적(주문형) 프로토콜이다. 이런 방식으로 라우팅 총비용은, 모든 시간에서 모든 수신지까지의 경로를 유지하는 선행적 프로토콜과 비교할 때, 현저하게 감소된다. 애드 혹 주문형 거리 벡터(AODV), 동적 소스 라우팅(DSR) 시간적 정렬 라우팅 알고리듬(TORA)은 반응적 라우팅 프로토콜의 보기들이다. 선행적 라우팅 프로토콜의 보기들은 수신지 연쇄 거리-벡터(DSDV) 라우팅, 무선 라우팅 프로토콜(WRP) 및 최적 링크 상태 라우팅(OSLR)을 포함한다.
본 방법은 또한 비컨 신호들을 수신하는 단계 및 개개의 노드에서 노드 상태 정보를 저장하는 단계를 포함한다(블럭 (110)). 경로 안정성은 노드 상태 정보에 기초하여 시간에 대해 예측, 평가 또는 추적되며(블럭 (112)), 그리고 블럭 (114)에서 , 본 방법은 예측된 경로 안정성이 제 1 전이 변수에 도달할 때(블럭 (116))선행적 및 반응적 경로 탐색 그리고 관련 프로세스들 중 두 번째 것으로 전환된다. 물론, 경로 테이블을 작성 및 갱신하는 단계(블럭 118)), 개개의 노드에서 정보를 저장하는 단계(블럭 120)), 및 시간에 대하여 경로 안정성을 예측/평가/추적하는 단계(블럭 (122))는 경로 탐색 및 프로세스의 전환하에서 수행될 것이다. 더욱이 바람직하게는, 본 방법은 블럭 (126)에서, 예측된 경로 안정성이 제 2 전이 변수에 도달할 때(블럭 (124)) 선행적 및 반응적 경로 탐색 그리고 관련 프로세스들 중 첫 번째 것으로 재전환하는 단계를 포함한다.
비컨 신호들은 상응하는 이동 노드 또는 노드 그룹의 상태와 관련된 정보를 포함한다. 또한, 비컨 신호들은, 통신망의 노드들(12) 사이의 링크(14) 상태에 관한 정보와 같이, 이동 애드 혹 통신망(10)의 상태와 관련된 정보를 포함할 수 있다. 비컨 신호들을 전송하는 것은 이동 애드 혹 통신망(10)의 복수의 노드들에게 전송되는 비컨 신호의 형태를 공지하기 위한 비컨 속성 신호를 이용하여 비컨 신호 정보를 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는 비컨신호는, 총체적으로 비컨 파형을 정의하는, 전송율, 전송 주파수 및 전송 형태로 구성된다. 상태는 또한 바람직하게는, 상응하는 이동 노드(12) 또는 이동 노드 그룹(NCOA)의 속도, 가속도 및/또는 이동 패턴과 같은, 노드/ 그룹 이동을 포함한다. 여기서, 비컨 신호를 변화시키는 단계는 증가된 노드 이동에 기초하여 전송율을 증가시키고 감소된 노드 이동에 기초하여 전송율을 감소시키는 단계를 포함한다. 노드 이동은 위치 추적 위성(GPS), 지역 경계표, 삼각측량을 사용하여 그리고/또는 이동 노드(12)의 관성 측정에 의하여 결정될 수 있다.
상태는 또한 대체적으로, 비트/패킷 에러율 및/또는 가용 대역폭과 같은, 정보의 선순위성 및/또는 서비스 양호도(QoS) 측정들을 포함할 수 있다. 여기서, 비컨 신호를 변화시키는 단계는 감소된 QoS 또는 증가된 정보의 선순위성 기초하여 전송율을 증가하는 단계 및/또는 전송 주파수나 패턴을 변경하는 단계를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 비컨 신호를 변화시키는 단계는 증가된 QoS 또는 감소된 정보의 선순위성에 기초하여 전송율을 감소하는 단계 및/또는 전송 주파수나 패턴을 변경하는 단계를 포함할 수 있다. 비컨 신호들의 전송율은 가용 대역폭에 기초한 비율 임계값을 초과하지 않아야 한다. 그룹 비컨 신호들은 이동 노드(12) 그룹(G)의 이동 노드 부분집합에 의해 전송된다. 그러한 부분집합은 하나의 이동 노드(12)에서부터 그룹(G)의 모든 이동 노드까지의 범위를 포함한다. 최대는 그룹(G)의 모든 이동 노드들(12)일 것인 반면에, 최소는 비컨을 전송하는 그룹(G)의 단 하나의 노드(12)일 것이다.
제 1 및 제 2 전이 변수들은 바람직하게는, 하기에서 상세히 설명되는 바와 같이, 임계값들, 예를 들어 적어도 하나의 소스 노드에 대한 소스-수신지 부분집합 쌍들의 변경 비율에 기초한 임계값들을 포함하는 시간-종속 상태들을 규정한다. 소스 수신지 부분집합(SDS)은 지정된 소스 노드에 대하여 가능한 수신지 노드들의 허 용된 부분집합이다. 극단적인 경우는 전체 통신망이다. 주목할만한 특별한 경우는 형식적인 서브넷이다. 노드 또는 그룹 상태 정보는 노드 이동성, 링크 실패, 링크 생성 또는 경로의 시간-종속 안정성에 영향을 미칠 수 있는 다른 양 또는 질에 기초할 수 있다.
전방 전이 변수(FXP)는, 전체 통신망 또는 형식적으로-지정된 노드들의 부분집합이 초기화되는 경로 탐색 접근방식 카테고리(즉, 선행적 또는 반응적인)의 사용에서 다른 경로 탐색 카테고리로 전환(전이)하는 시기를 규정하는 데 사용되는 변수이다. 후방 전이 변수(RXP)는, 전체 통신망 또는 형식적으로-지정된 노드들의 부분집합이 사용하고 있는 현재의, 그러나 초기의 것은 아닌, 경로 탐색 접근방식 카테고리의 사용에서 통신망/노드부분집합이 초기화 되었던 접근방식으로 전환(전이)되는 시기를 규정하는 데 사용되는 변수이다.
더욱이, 노드 또는 그룹 상태 정보를 수집 및 저장하는 단계(블럭 (110))는 시간-종속 경로 안정성 프로필 및/또는 시간-종속 경로 세그멘트 안정성 프로필을 생성 및 갱신하는 단계를 포함할 수 있다. 경로 세그멘트(RS)는, 어떠한 공통성을 가진, 잠재적으로 1이상의 경로에서 재사용 가능한 개체를 형성하기 위해 상호 그룹화되는, 링크 및 노드들의 집합이다. 경로 세그멘트는 적어도 1이상의 링크 및 노드를 포함할 것이다. 정의에 있어서 어떤 것도, 이러한 링크들이 공간적으로 접촉하거나 노드들이 RS에 있는 적어도 1이상의 다른 노드에 인접할 것을 요구하지 않는다. 공간적으로 접촉하는 링크들의 쌍은 통신망 도표에서 양 링크를 연결하는 하나의 노드에 의해 단지 분리된 두 개의 링크로 정의된다.
TTNP 디폴트 풀(TDP: TTNP Default Pool)은 QoS, 소통량 관리, 링크 퇴화 프로필, 경로 유지 등과 같은 능력에 대한 내적 디폴트 객체들을 포함하는데, 그러한 능력은 TTNP에 의해 요구되기는 하지만, 응용예 또는 경로 탐색 기술을 통해서와 같이 다른 수단에 의해 제공되지는 않는 경우에, TTNP가 선행적에서 반응적으로 그리고 그 반대로의 전환을 달성하는 데 사용하는 것이다.
이제 본 발명의 시스템 측면을 도 3 및 4를 더 참조하여 설명한다. 논의된 바와 같이, 이동 애드 혹 통신망(10)은 복수의 무선 통신 노드들(12), 및 노드들을 상호 연결하는 복수의 무선 통신 링크들을 갖는다. 개개의 이동 노드(12)는 무선 통신 링크들(14)을 통하여 복수의 통신 노드들이 다른 노드들과 무선적으로 통신할 수 있는 통신 장치를 가지는 라우터를 포함한다. 또한 라우터는 통신 장치(22)를 통하여 통신 경로를 설정하기 위한 조정기(24)를 포함한다. 또한, 메모리(26)는 조정기(24)의 일부로서 또는 조정기와 연결되어 포함될 수 있다.
조정기(24)는 통신망(10)에서의 경로를 정의하는 경로 테이블(36)을 포함한다. 다시, 경로는 소스에서 수신지까지의 링크(14) 및 노드(12)들의 집합이다. 조정기(24)는 또한 선행적 또는 반응적 경로 탐색 프로세스를 가지고 경로를 탐색하고 경로 테이블(36)을 갱신하기 위한 경로 탐색 모듈(30)을 포함한다. 조정기는 또한 비컨 신호를 발생 및 전송하기 위한 비컨 신호 발생기(50), 및 이동 노드(12)의 상태를 결정하기 위한 상태 결정 유니트(52)를 포함한다. 비컨 신호 발생기(50)는 이동 노드(12)의 결정된 상태에 기초하여 비컨 신호들을 변화시킨다. 다시, 비컨 신호들은 이동 노드(12)의 상태와 관련된 정보를 포함한다. 비컨 신호는, 상기 논 의된 바와 같이, 복수의 이동 노드들(12)의 적어도 2이상의 일시적 또는 영구적 연합인 이동 노드 그룹(G)의 상태와 관련된 정보를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상태 결정 유니트(52)는 이동 노드(12) 그룹(G)의 상태를 더 결정하고, 비컨 신호 발생기(50)는 이동 노드(12) 그룹(G)의 결정된 상태에 기초하여 비컨 신호들을 변화시킨다. 다시, 비컨 신호는 전송율, 전송 주파수 및 전송 패턴으로 구성된다.
노드/그룹 상태는 노드/그룹 이동을 포함할 수 있고, 그리고 비컨 신호 발생기(50)는 증가된 노드/그룹 이동에 기초하여 전송율을 증가 또는 전송 주파수나 패턴을 변경하는 것 그리고 감소된 노드/그룹 이동에 기초하여 전송율을 감소 또는 전송 주파수나 패턴을 변경하는 것에 의해 비컨 신호들을 변호시킬 수 있다. 노드/그룹 이동은 상응하는 이동 노드(12) 또는 노드 그룹(G)의 노드/그룹 속도, 노드/그룹 가속도 및/또는 노드/그룹 이동 패턴을 포함한다. 상태 결정 유니트(52)는 노드/그룹 이동을 결정하기 위하여 위치 추적 위성(GPS)을 포함할 수 있으며, 그리고/또는 지역 경계표의 이용, 삼각측량을 사용하여 상대 속도를 추적 그리고/또는 이동 노드(12)나 노드 그룹(G)의 관성을 측정함으로써 노드/그룹 이동을 결정할 수 있다.
더욱이, 노드/그룹 상태는 서비스의 양호도(QoS) 및/또는 정보의 선순위성을 포함할 수 있으며, 그리고/또는 비컨 신호 발생기(50)는 감소된 QoS나 증가된 정보의 선순위성에 기초하여 전송율을 증가 및/또는 전송 주파수나 패턴을 변경하는 것 및 증가된 QoS나 감소된 정보의 선순위성에 기초하여 전송율을 감소 또는 전송 주 파수나 패턴을 변경하는 것에 의해 비컨 신호들을 변화시킨다. 비컨 신호 발생기(50)는 가용 대역폭에 기초한 비율 임계값을 넘어 비컨 신호의 전송율을 증가하지 않아야 한다. 다시, 비컨 신호들은 또한, 통신망의 노드들(12)을 연결하는 링크들(14)에 관한 정보와 같이, 이동 애드 혹 통신망(10)의 상태와 관련된 정보를 포함할 수 있다. 부가적으로, 비컨 신호 발생기(50)는 이동 애드 혹 통신망(10)의 복수의 노드들(12)에게 전송되는 비컨 신호의 형태를 공지하기 위한 비컨 속성 신호를 이용하여 비컨 신호 정보를 전송할 수 있다.
경로 안정성 예측기(32)는 노드 또는 그룹 상태 정보에 기초하여 시간에 대해 경로 안정성을 예측 및 평가하며, 그리고 경로 탐색 프로세스 선택기(34)는 예측된 경로 안정성에 기초하여 선행적 또는 반응적 경로 탐색 프로세스 사이에서 선택한다. 다시, 도표의 블럭들, 및 도표의 블럭들의 조합들은 블럭 또는 블럭들에 규정된 기능들을 실행하기 위해 프로세서에 제공될 수 있는 컴퓨터 프로그램 명령어들에 의해 실행될 수 있다는 것이 이해되어져야 한다.
요약하면, 통신망(10)은 초기에, 소스 노드에서 초기 경로 테이블을 작성하기 위해 소스(S) 및 수신지(D) 짝들 사이에서 경로를 탐색 및 유지하기 위한, 선행적(예를 들어, OLSR, 기초 링크 상태, TBRPF) 또는 반응적(예를 들어, DSR,AODV) 프로토콜을 초기에 사용할 것이다. 통신망의 생성에 있어서, 경로가 시간에 대해 변할 수 있다는 것을 알고 있는 개개의 경로 테이블에 대한 경로들의 집합을 사전에 정의함으로써, 일부 또는 모든 노드들(12)에 대한 경로 테이블이 초기화되는 것이 가능하다. 시간이 흐름에 따라, 통신망 토폴로지는 통상 노드 이동성 및 링크 실패/생성을 통하여 변경될 것이다. TTNP는 1이상의 전이 변수들에 있어서 이러한 동적인 토폴로지 변경을 담당하는데, 이러한 변수들의 일부 부분집합이 어떤 전이 레벨에 도달할 때, 선행적 경로 탐색 사용에서 반응적 경로 탐색 사용으로 또는 그 반대로 전환(전이)이 발생한다. 이러한 전이는 전체 통신망에 걸쳐 발생할 수 있으며 또는 TTNP 프로필에 의해 정의된 바와 같이 통신망의 임의의 일부에 한정될 수도 있다.
경로 탐색 접근방식의 전이가 발생할 때마다, 바람직하게는 TTNP가 경로 유지와 같은 경로 탐색 접근방식과 관련된 다른 기능으로 자동적으로 전이된다. TTNP의 한 가지 고유한 능력은, 그것이 경로 탐색 접근방식(선행적 또는 반응적)에 의해 제공되는 것 및 어떠한 다른 "플러그-인"형태, 예를 들어 TTNP 디폴트 풀의 제 3 부분에 의해 제공되는 것의 이용 사이에서의 충돌의 경우 QoS 또는 경로 유지와 같은 중복되거나 유사한 선택을 완화한다는 것이다.
TTNP는 그것의 가장 기본적인 두 가지 경우들 중 하나에서 적합하게 동작할 것이다. 먼저, 초기 통신망 상태는 선행적 경로 탐색 프로세스를 사용하여 시작되고 그 후 적용할 수 있는 전방 전이 변수(FXP)의 임계값에 도달하면, 통신망(10)은 그것과 동반하는 주문형/반응적 경로 탐색 프로세스의 사용으로 전이된다. 이러한 주문형 경로 탐색 프로세스의 사용으로부터, 관계된 후방 전이 변수(RXP)가 임계값에 도달할 때 원래의 선행적 경로 탐색 프로세스의 사용으로 전이가 발생한다. 이러한 RXP는 FXP와 동일한 변수일 수도 아닐 수도 있으나, 만약 동일하다고 해도 RXP에 부여된 값이 FXP의 값과 동일할 수는 없다. FXP 및 RXP 양자 모두에 대해 기 억해야 할 중요한 원칙은, 이러한 변수들이 시간 자체이거나 또는 이러한 변수들의 동적인 성질(실제의, 평가된 또는 예측된)을 설명하기 위해 정의된 시간-종속 관계의 형태를 가지는 어떠한 다른 변수들이라는 것이다.
TTNP는 사용할 카테고리(선행적 또는 반응적) 내에서 어떠한 특정한 접근방식도 요구하지 않는다는 것을 주목해야 한다. 예를 들면, 응용예 또는 시스템 설계자는 어떤 선행적 및 어떤 반응적 기술들을 사용할 것인가를 결정할 수 있다. TTNP는 그러한 결정을 하지는 않지만, 언제 응용예에서 규정된 선행적 접근방식을 사용할 것인가 그리고 언제 응용예에서 규정된 반응적 접근방식을 사용할 것인가를 결정한다. TTNP는 통신망 또는 노드들의 부분집합을 초기화하기 위하여 어디에서 선행적 그리고 어디에서 반응적 접근방식을 사용할 것인가를 정하지 않는다. 그것은 역시 응용예 또는 시스템 설계자의 손에 달려 있다.
본 발명은 무선 통신망 분야에서, 특히 고정 인프라의 구축이 절대적으로 필요하지 않는 이동 애드 혹 통신망 분야에서 향상된 경로 결정 특성을 가지는 무선 통신장치에 그리고 이에 관련된 방법의 형태로 산업상 유익하게 이용될 수 있다.

Claims (18)

  1. 복수의 노드들 및 상기 노드들을 상호 연결하는 복수의 무선 통신 링크들을 포함하는 이동 애드 혹 통신망에서의 방법으로서:
    개개의 이동 노드로부터 비컨 신호를 전송하는 단계;
    개개의 이동 노드에서 노드 상태를 결정하는 단계;
    결정된 노드 상태에 기초하여 비컨 신호를 변화시키는 단계;
    소스에서 수신지까지의 이동 노드들 및 무선 통신 링크들의 집합으로 구성되는 경로에 대하여, 상기 통신망의 경로를 정의하는 선행적 및 반응적 경로 탐색 프로세스중 하나인 제1의 것에 의해 개개의 이동 노드에서의 경로 테이블을 작성 및 갱신하는 단계;
    개개의 노드에서 비컨 신호들을 수신하고 노드 상태 정보를 저장하는 단계;
    노드 상태 정보에 기초하여 시간에 대해 경로 안정성을 예측하는 단계; 및
    예측된 경로 안정성이 제 1 전이 변수에 도달할 때 선행적 및 반응적 경로 탐색 프로세스중 상기 제1의 것이 아닌 제2의 것으로 전환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경로의 탐색 및 유지를 관리 및 조정하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    예측된 경로 안정성이 제 2 전이 변수에 도달할 때 선행적 및 반응적 경로 탐색 프로세스중 상기 제1의 것으로 재전환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제 1 및 제 2 전이 변수는 시간-종속 상태들을 규정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 비컨 신호를 변화시키는 단계는 전송율, 전송 주파수 및 전송 패턴 중 적어도 하나를 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 노드 상태 정보는 노드 이동성, 링크 실패, 링크 생성, 노드 안정성 및 링크 양호도에 기초하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 노드 상태 정보를 저장하는 단계는 시간-종속 경로 안정성 프로필을 생성 및 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 복수의 노드들 및 상기 노드들을 상호 연결하는 복수의 무선 통신 링크들을 포함하는 이동 애드 혹 통신망에서의 방법으로서, 이동 노드 그룹은 복수의 이동 노드들의 적어도 2이상의 일시적 또는 영구적 연합을 포함하고:
    비컨 신호를 이용하여 상기 그룹의 이동 노드들 중 적어도 하나로부터 그룹 상태 정보를 전송하는 단계;
    이동 노드 그룹의 그룹 상태를 결정하는 단계;
    결정된 그룹 상태에 기초하여 상기 비컨 신호를 변화시키는 단계;
    소스에서 수신지까지의 이동 노드들 및 링크들의 집합으로 구성되는 경로에 대하여, 상기 통신망의 경로를 정의하는 선행적 및 반응적 경로 탐색 프로세스 중 하나인 제1의 것에 의해 개개의 이동 노드에서의 경로 테이블을 작성 및 갱신하는 단계;
    개개의 노드에서 비컨 신호들을 수신하고 그룹 상태 정보를 저장하는 단계;
    그룹 상태 정보에 기초하여 시간에 대해 경로 안정성을 예측하는 단계; 및
    예측된 경로 안정성이 제 1 전이 변수에 도달할 때 선행적 및 반응적 경로 탐색 프로세스 중 상기 제1의 것이 아닌 제2의 것으로 전환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경로의 탐색 및 유지를 관리 및 조정하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    예측된 경로 안정성이 제 2 전이 변수에 도달할 때 선행적 및 반응적 경로 탐색 프로세스 중 상기 제1의 것으로 재전환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 비컨 신호를 변화시키는 단계는 전송율, 전송 주파수 및 전송 패턴 중 적어도 하나를 변경시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 그룹 상태 정보는 이동 노드 그룹 내의 노드 이동성, 링크 실패, 링크 생성, 노드 안정성, 그룹 안정성 및 링크 양호도에 기초하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 7항에 있어서,
    상기 그룹 상태 정보를 저장하는 단계는 시간-종속 경로 안정성 프로필을 생성 및 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 복수의 이동 노드들;
    이동 노드들을 상호 연결하는 복수의 무선 통신 링크들;을 포함하고
    각 이동 노드는
    무선 통신 링크들을 통하여 복수의 노드들이 다른 노드들과 무선적으로 교신하기 위한 통신 장치, 및
    통신 장치를 통하여 통신 경로를 설정하기 위한 조정기를 포함하고
    상기 조정기는
    이동 노드의 상태를 결정하기 위한 상태 결정 유니트;
    비컨 신호들을 발생 및 전송하고, 이동 노드의 결정된 상태에 기초하여 비컨 신호들을 변화시키는 비컨 신호 발생기,
    소스에서 수신지까지의 이동 노드들 및 무선 통신 링크들의 집합으로 구성되는 경로에 대하여, 통신망에서의 경로를 정의하는 경로 테이블들,
    복수의 경로 탐색 프로세스들 중 하나에 의해 경로를 탐색하고 경로 테이블을 갱신하기 위한 경로 탐색 모듈,
    비컨 신호들을 수신하고 노드 상태 정보를 저장하기 위한 상태 모듈,
    노드 상태 정보에 기초하여 시간에 대해 경로 안정성을 예측하기 위한 경로 안정성 예측기, 및
    예측된 경로 안정성에 기초하여 복수의 경로 탐색 프로세스들 사이에서 선택하기 위한 경로 탐색 프로세스 선택기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 애드 혹 통신망.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 복수의 경로 탐색 프로세스들은 선행적 및 반응적 경로 탐색 프로세스들을 포함하고; 그리고 상기 경로 탐색 프로세스 선택기는 예측된 경로 안정성이 제 1 전이 변수에 도달할 때에는 선행적 경로 탐색 프로세스를 선택하며, 그리고 예측된 경로 안정성이 제 2 전이 변수에 도달할 때에는 반응적 경로 탐색 프로세스를 선택하는 것을 특징으로 하는 통신망.
  14. 제 12항에 있어서,
    상기 복수의 경로 탐색 프로세스들은 선행적 및 반응적 경로 탐색 프로세스들을 포함하고; 그리고 상기 경로 탐색 프로세스 선택기는 예측된 경로 안정성이 제 1 전이 변수에 도달할 때에는 반응적 경로 탐색 프로세스를 선택하며, 그리고 예측된 경로 안정성이 제 2 전이 변수에 도달할 때에는 선행적 경로 탐색 프로세스를 선택하는 것을 특징으로 하는 통신망.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 비컨 신호 발생기는 전송율, 전송 주파수 및 전송 패턴 중 적어도 하나를 변화시킴으로써 비컨 신호를 변화시키는 것을 특징으로 하는 통신망.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 비컨 신호는 이동 노드 그룹의 상태와 관련된 정보를 더 포함하고, 이동 노드 그룹은 복수의 이동 노드들의 적어도 2이상의 일시적 또는 영구적 연합을 포함하며, 상기 상태 결정 유니트는 이동 노드 그룹의 상태를 더 결정하고; 그리고 상기 비컨 신호 발생기는 이동 노드 그룹의 결정된 상태에 기초하여 비컨 신호를 변화시키는 것을 특징으로 하는 통신망.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 노드 상태 정보는 노드 이동성, 링크 실패, 링크 생성, 노드 안정성, 및 링크 양호도에 기초하는 것을 특징으로 하는 통신망.
  18. 제 12항에 있어서,
    상기 상태 모듈은 시간-종속 경로 안정성 프로필을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신망.
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