KR100664685B1 - 무선 네트워크에서의 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법 - Google Patents

무선 네트워크에서의 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 네트워크에서의 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법에 관한 것이다.
본 발명의 경로 결정 방법은, 무선 네트워크에서 이웃 노드들 중 목적지 노드에 가장 가까이 위치한 노드로의 패킷 전송을 통해 점진적으로 패킷을 포워딩할 수 있도록 하는 라우팅 경로 결정 방법으로서, 소스 노드가 자신과 인접한 원-홉(One-Hop) 이웃 노드들로 목적지 노드의 위치값을 전송하는 제1단계와; 목적지 노드 위치값을 수신한 각 노드들이 자신 노드와 목적지 노드 간의 거리를 계산하고, 일정한 기준에 따라 각자 구한 거리에 비례하는 지연시간을 결정하고 결정된 지연시간만큼 타이머를 구동하는 제2단계와; 상기 타이머를 구동한 이웃 노드들 중 지연시간이 가장 적은 어느 하나의 이웃 노드가 타이머 구동을 완료한 후 소스 노드로 응답하고, 상기 소스 노드가 목적지 노드 위치값을 전송한 이웃 노드들 중 가장 먼저 응답한 노드로 응답 수락 메시지를 전송하는 제3단계와; 상기 응답 수락 메시지를 수신한 노드가 목적지 노드가 아닌 경우, 상기 응답 수락 메시지를 수신한 노드가 다시 다음 홉 노드들로 목적지 위치 값을 전송하고 상기 제2단계로 궤환하며, 상기 응답 수락 메시지를 수신한 노드가 목적지 노드인 경우, 경로 결정 과정을 종료하는 제4단계; 를 포함하여 이루어짐에 기술적 특징이 있다.

Description

무선 네트워크에서의 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법{Method for Decision of Greedy Packet Forwarding Path in Wireless Networks}
도 1은 GPSR 프로토콜에 따른 점진적 패킷 포워딩 방법을 설명하기 위한 개념도,
도 2는 본 발명의 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법을 설명하기 위한 개념도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도이다.
본 발명은 무선 네트워크에서의 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법에 관한 것으로 보다 자세하게는, 소스 노드가 모든 이웃 노드들의 위치정보를 유지하지 않고, 이웃 노드들로 목적지 위치값을 전송하면, 목적지와 가장 가까운 이웃 노드만이 소스 노드로 응답하도록 함으로써 효율적 경로 결정이 이루어지도록 하는 무선 네트워크에서의 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법에 관한 것이다.
애드-혹(Ad-Hoc) 통신망은 기지국과 같은 고정적인 통신 인프라의 도움 없이 이동성을 갖는 무선 단말기만으로 구성되는 네트워크로서, 기존의 통신망과는 전혀 다른 환경으로 데이터 전송을 위해 모든 노드들이 호스트의 역할뿐만 아니라 라우터의 역할도 수행한다.
애드-혹 네트워크의 특징으로는 노드의 이동성에 따른 네트워크 토폴로지의 동적인 변화를 들 수 있다. 이러한 새로운 네트워크 환경에는 기존 유선망에서 사용되던 라우팅 프로토콜을 그대로 적용할 수 없으므로, 애드-혹 네트워크 환경에 맞는 라우팅 프로토콜의 활발한 연구가 이루어졌으며, 그 결과 DSDV(Destination-Sequence Distance-Vector Routing), DSR(Dynamic Source Routing), AODV(Ad-Hoc On-Demand Distance Vector Routing), GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing) 등과 같은 라우팅 프로토콜이 제안되었다.
DSDV는 프로-액티브 라우팅 프로토콜로서, 노드간에 주기적인 업데이트 패킷을 주고 받음으로써 네트워크상의 모든 노드에 대한 경로 정보를 라우팅 테이블에 유지한다.
DSR, AODV와 같은 온-디맨드(On-Demand) 라우팅 프로토콜은 필요에 따라 라우팅 리퀘스트(RREQ) 패킷을 네트워크 전체에 전송하여 목적지까지의 경로를 찾는다. DSR에서는 라우팅 리퀘스트 패킷에 지나온 노드들의 ID를 패킷에 기록했다가 라우팅 응답(RREP) 패킷을 통해 송신지 노드에게 알려준다. AODV에서는 라우팅 리퀘스트 패킷이 지나온 노드마다 역방향 경로에 대한 정보를 라우팅 테이블에 추가하고, 라우팅 리퀘스트 패킷이 역방향 경로를 통해 송신자에게 전달될 때, 송신자에서 목적지 사이의 경로가 중간 노드들의 라우팅 테이블에 추가된다.
한편, 상기와 같은 DSDV, DSR, AODV는 모두 네트워크 토폴로지에 토대를 둔 라우팅 프로토콜로서, 규모가 큰 애드-혹 네트워크에는 적합하지 않다.
GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)과 같은 위치 기반 라우팅 프로토콜은 일반적인 라우팅 프로토콜과는 달리 GPS나 삼각 측량 방법, 셀룰러 이동통신, 적외선, 초음파, RF 신호 강도, UWB 등을 이용한 노드의 위치 정보를 이용하여 패킷을 전달하는 프로토콜로서, 패킷을 수신한 이웃 노드의 위치와 패킷의 목적지 정보를 사용하여 점진적으로 패킷을 포워딩하는 방법을 사용하는 알고리즘이다.
즉, 각각의 노드는 주기적인 헬로(Hello) 패킷을 주고 받음으로써 이웃 노드의 위치 정보를 유지하고, 송신자가 목적지 노드에게 패킷을 전송하고자 할 경우, 송신자는 자신의 이웃 노드 중 목적지와 가장 가까운 노드에게 패킷을 전달한다. 도 1은 GPSR 프로토콜에 의한 패킷 포워딩 방법을 보여주기 위한 예로서, 노드 y는 노드 x가 보낸 패킷의 목적지 노드인 D로 가는 가장 근접한 노드가 된다.
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한편, 이를 수신한 노드는 자신이 목적지 노드인지 검사하고, 목적지 노드가 아닌 경우 다시 자신의 이웃 노드 중 목적지 노드와 가장 가까운 노드에게 패킷을 전달한다. 이러한 과정의 반복에 의해 패킷은 목적지 노드로 전달된다.
상기의 GPSR 프로토콜에서 각각의 노드는 이웃 노드들의 위치 정보만 유지하면 되고, 경로를 찾기 위해 전체 네트워크로 패킷을 전송할 필요가 없으므로 큰 규모의 애드-혹 네트워크 환경에 적합하다.
그러나, GPSR 프로토콜에 의한 라우팅 방법에서, 각 노드들은 네트워크상의 모든 노드의 최신 위치 정보를 주기적인 헬로 패킷의 송수신을 통해 유지하여야만 하므로, 불필요한 오버헤드를 야기한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 단점과 문제점을 해결하기 위한 것으로, 무선 네트워크에서 이웃 노드들 중 목적지 노드에 가장 가까이 위치한 노드로의 패킷 전송을 통해 점진적으로 패킷을 포워딩할 수 있도록 하기 위한 라우팅 경로 결정에 거리차를 이용하여 주변 노드들의 모든 위치를 파악하지 않고도 목적지 노드와 가장 가까운 위치의 노드를 결정할 수 있도록 함으로써, 주기적인 헬로(Hello) 메시지를 이용하여 항상 주변 노드들의 모든 위치를 파악하여야 함에 따르는 불필요한 오버헤드를 감소시킬 수 있도록 하는 무선 네트워크에서의 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법을 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 무선 네트워크에서 이웃 노드들 중 목적지 노드에 가장 가까이 위치한 노드로의 패킷 전송을 통해 점진적으로 패킷을 포워딩할 수 있도록 하는 라우팅 경로 결정 방법으로서, 소스 노드가 자신과 인접한 원-홉(One-Hop) 이웃 노드들로 목적지 노드의 위치값을 전송하는 제1단계와; 목적지 노드 위치값을 수신한 각 노드들이 자신 노드와 목적지 노드 간의 거리를 계산하고, 일정한 기준에 따라 각자 구한 거리에 비례하는 지연시간을 결정하고 결정된 지연시간만큼 타이머를 구동하는 제2단계와; 상기 타이머를 구동한 이웃 노드들 중 지연시간이 가장 적은 어느 하나의 이웃 노드가 타이머 구동을 완료한 후 소스 노드로 응답하고, 상기 소스 노드가 목적지 노드 위치값을 전송한 이웃 노드들 중 가장 먼저 응답한 노드로 응답 수락 메시지를 전송하는 제3단계와; 상기 응답 수락 메시지를 수신한 노드가 목적지 노드가 아닌 경우, 상기 응답 수락 메시지를 수신한 노드가 다시 다음 홉 노드들로 목적지 위치 값을 전송하고 상기 제2단계로 궤환하며, 상기 응답 수락 메시지를 수신한 노드가 목적지 노드인 경우, 경로 결정 과정을 종료하는 제4단계; 를 포함하여 이루어지는 무선 네트워크에서의 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법에 의해 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
본 발명의 경로 결정 방법은 목적지 노드로의 라우팅을 위하여 오직 자신만의 위치와 패킷의 목적지 위치 정보만을 사용하며, 모든 이웃 노드들과의 통신 없이 시간의 순서에 따라 다음 노드를 결정한다.
이를 위해 본 발명에서 소스 노드는 원-홉(One-Hop) 이웃 노드들로 목적지의 위치값을 전송하며, 이를 수신한 이웃 노드들은 자신의 위치와 목적지 노드 위치 간의 거리를 계산하고, 각자 계산한 거리에 비례하는 지연시간만큼의 타이머 구동 후 소스 노드로 응답한다.
이때, 지연시간만큼의 타이머를 구동한 모든 이웃 노드들이 소스 노드로 응답하는 것이 아니라, 지연시간이 가장 짧은 하나의 이웃 노드만이 경쟁에서 이겨 소스 노드로 응답하고, 나머지 이웃 노드들은 먼저 응답한 노드와 소스 노드 간의 통신을 인식하면, 경쟁에서 진 것으로 판단하여 더 이상 타이머 구동이나 소스 노 드로의 응답을 위한 과정을 수행하지 않는다.
도 2는 본 발명의 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법을 설명하기 위한 개념도로서, 소스 노드가 일정 영역 내의 원-홉 이웃 노드들(1, 3, 4, 5, 8, 9, 14)로 목적지 노드의 위치값을 전송한 경우, 각 이웃 노드 들이 목적지 노드와의 거리를 계산하여 그에 따라 결정한 지연시간의 타임 테이블을 도시한 것이다.
도 2에서, 화살표 방향이 목적지 노드의 방향이라고 할 때, 소스 노드의 영역 내에 있는 원-홉 이웃 노드들 중 목적지 노드와 가장 가까운 거리에 있는 노드는 1번 노드가 된다.
이에 따라, 각 이웃 노드들이 목적지 노드와의 거리를 계산하고 동일한 기준으로 상기 거리에 비례하는 지연시간을 결정하면, 1번, 3번, 4번, 5번, 8번, 9번, 14번 노드 순으로 지연시간이 길어지게 된다.
이러한 경우, 지연시간이 가장 짧은 이웃 노드인 1번 노드가 가장 먼저 타이머의 구동을 완료하고 소스 노드로 응답하며, 소스 노드는 상기 응답을 수락하는 응답 수락 메시지를 1번 노드로 전송함으로써 다음 노드가 1번 노드로 결정된다.
이때, 이외의 이웃 노드들(3, 4, 5, 8, 9, 14)은 타이머 구동 중 또는 소스 노드로의 응답 이전에, 상기 1번 노드와 소스 노드와의 통신을 오버 히어링(Over-Hearing)을 통해 인식하며, 이에 따라 타이머의 구동 및 소스 노드로의 응답을 위한 과정을 종료한다.
또한, 1번 노드는 다시 다음 홉의 이웃 노드들로 목적지 노드의 위치값을 전송하여 목적지 노드가 검색될 때까지 상기 과정을 반복한다.
상기 도 2를 통해 설명한 본 발명의 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법을 도 3을 통해 순차적으로 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법을 순차적으로 나타낸 흐름도로서, 소스 노드로부터 목적지 위치값을 수신한 이웃 노드 중 어느 하나의 노드의 동작 과정을 중심으로 한 흐름을 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 소스 노드가 원-홉 이웃 노드들로 목적지의 위치 값을 전송하면(S101), 각 이웃 노드들은 자신 노드와 목적지 노드 간의 거리를 계산하고(S102), 산출된 거리에 비례하는 지연시간을 결정하여 해당 지연시간만큼의 타이머를 구동한다(S103).
이때, 타이머를 구동 중인 노드가 이웃 노드의 선응답 즉, 다른 이웃 노드와 소스 노드와의 통신을 인식하게 되면, 상기 선응답한 이웃 노드를 제외한 나머지 노드들은 타이머의 구동 및 소스 노드로의 응답 과정을 종료한다.
그리고, 타이머 구동 중 이웃 노드의 선응답이 인식되지 않은 경우(S104), 해당 노드는 타이머의 구동을 완료하고 소스 노드로 응답하며(S105), 소스 노드는 가장 먼저 응답한 해당 노드로 응답 수락 메시지를 전송한다(S106).
다음, 소스 노드로부터 응답 수락 메시지를 수신한 노드는 자신이 목적지 노드가 아닌 경우, 다음 홉 노드들로 다시 목적지의 위치 값을 전송하며(S107), 상기 목적지의 위치 값을 수신한 다음 홉 노드들 중 첫번째로 응답한 노드로 응답 수락 메시지를 전송한다(S108).
이때, 상기 응답 수락 메시지를 수신한 노드가 목적지 노드인 경우 상기 경로 결정 과정은 종료되며, 목적지 노드가 검색될 때까지 상기와 같은 과정의 반복적 수행으로 점진적 패킷 포워딩을 위한 경로가 결정된다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 발명의 무선 네트워크에서의 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법에 따르면, 거리차에 따른 시간지연 응답을 통해 주변 노드들의 모든 위치를 파악하지 않고도 목적지 노드와 가장 가까운 위치의 노드를 결정할 수 있게 되어, 소스 노드가 모든 이웃 노드들의 위치를 파악을 위한 주기적 통신 및 업데이트를 하지 않아도 됨으로써, 주기적 헬로 메시지 송수신으로 인한 불필요한 오버헤드가 감소될 뿐만 아니라, 효율적인 에너지 사용 및 지연시간 감소 효과를 수반하여, 애드-혹(Ad-Hoc) 네트워크나 센서 네트워크에서 위치 인식 기반의 효율적 라우팅 프로토콜로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (2)

  1. 무선 네트워크에서 이웃 노드들 중 목적지 노드에 가장 가까이 위치한 노드로의 패킷 전송을 통해 점진적으로 패킷을 포워딩할 수 있도록 하는 라우팅 경로 결정 방법으로서,
    소스 노드가 자신과 인접한 원-홉(One-Hop) 이웃 노드들로 목적지 노드의 위치값을 전송하는 제1단계와;
    목적지 노드 위치값을 수신한 각 노드들이 자신 노드와 목적지 노드 간의 거리를 계산하고, 일정한 기준에 따라 각자 구한 거리에 비례하는 지연시간을 결정하고 결정된 지연시간만큼 타이머를 구동하는 제2단계와;
    상기 타이머를 구동한 이웃 노드들 중 지연시간이 가장 적은 어느 하나의 이웃 노드가 타이머 구동을 완료한 후 소스 노드로 응답하고, 상기 소스 노드가 목적지 노드 위치값을 전송한 이웃 노드들 중 가장 먼저 응답한 노드로 응답 수락 메시지를 전송하는 제3단계와;
    상기 응답 수락 메시지를 수신한 노드가 목적지 노드가 아닌 경우, 상기 응답 수락 메시지를 수신한 노드가 다시 다음 홉 노드들로 목적지 위치 값을 전송하고 상기 제2단계로 궤환하며, 상기 응답 수락 메시지를 수신한 노드가 목적지 노드인 경우, 경로 결정 과정을 종료하는 제4단계;
    를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3단계 이후, 제4단계 이전에,
    상기 이웃 노드들 중 소스 노드로 응답한 이웃 노드를 제외한 이외의 이웃 노드들이 상기 타이머 구동을 완료한 어느 하나의 이웃 노드와 소스 노드 간의 통신을 인식하고, 상기 소스 노드로의 응답을 위한 타이머 구동을 종료하는 단계;
    를 더 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 점진적 패킷 포워딩 경로 결정 방법.
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