KR100671526B1 - 무선 메시 네트워크들에서의 어드레싱 및 라우팅을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 네트워크에서 패킷을 전송 그리고/또는 어드레싱하는 방법 및 장치에 관한 것이며, 여기서 네트워크 층보다 낮은 프로토콜 층의 어드레스 정보-상기 정보는 목적지 노드의 지리적 위치를 나타내고 상기 무선 네트워크를 통한 상기 패킷의 전송 동안 변경될 수 있다-가 패킷에 부가된다. 그 후에 상기 패킷은 현재 노드와 목적지 노드의 지리적 위치 간의 차이에 근거하여 무선 네트워크 내에서 전송된다. 각 노드(10)가 패킷 헤더와 그들 자신의 위치에 관한 정보에만 근거하여 도래한 패킷들을 어느 방향으로 전송할지를 결정할 수 있기 때문에, 이 위치 기반 어드레싱에 의해 패킷들이 동적 메시 네트워크에서보다 용이하게 전송되게 된다.

메시 네트워크, 패킷, 라우팅, 위치 기반 어드레싱, 거리 기반 어드레싱, 프로토콜, 지리적 위치.

Description

무선 메시 네트워크들에서의 어드레싱 및 라우팅을 위한 방법 및 장치{A METHOD AND APPARATUS FOR ADDRESSING AND ROUTING IN WIRELESS MESH NETWORKS}

본 발명은 무선 메시 네트워크(wireless mesh network)에서의 어드레싱 및/또는 라우팅을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

무선 광대역 네트워크들은 유선 광대역 기반구조(wired broadband infrastructure)가 실행될 수 없는 곳에서의 고성능 인터넷 액세스를 가능하게 한다. 그러나, 이러한 무선 광대역 네트워크들은 상기 기반구조가 저가로 제공되며, 환경들의 변화에 강하며, 배치하기 쉽고 그리고 시장 수요와 함께 확장가능한 경우, 특히 가정 및 소규모 사업 시장들에서 성공적일 것이다.

메시 네트워크 방식에서 네트워크 노드로서 무선 라우터들을 갖는 새로운 무선 네트워크들은 인터넷의 토폴로지(topology) 및 프로토콜들(protocols)을 에뮬레이트하지만, 무선 고속 데이터 전송에 대해 최적화된다. 이러한 메시 네트워크는 무선 링크들로 서로 접속된 무선 라우터들로 이루어진다. 무선 링크들은 발생 및 해제될 수 있으며, 상기 네트워크는 자체적으로 무선 링크들의 현재 조건에 적응할 수 있다. 또한, 개별 디바이스들은 네트워크 기능성을 과도하게 방해하지 않고도 스위치 온 및 오프될 수 있다. 라우팅 프로토콜은 네트워크에서의 상기 노드들의 소재(whereabout)들을 계속 추적하여, 상기 네트워크 내의 다른 노드들을 중간 노드들로서 사용하여 원거리 노드들 간에 패킷들을 라우팅할 수 있게 한다. 현재, 이동 메시 환경에서 사용될 수 있는 다수의 라우팅 프로토콜들이 존재한다.

상기 라우팅 프로토콜들은 소량의 이동성을 처리할 수 있다. 그러나, 대다수의 노드들이 이동할 때 문제들이 발생되는데, 이는 각 노드가 다른 모든 노드들이 어디쯤에 있는지를 어느 정도는 알고 있어야만 하기 때문이다. 이는, 메시 네트워크들이 커지게 되는 경우 더욱 심각한 문제가 될 수 있는바, 그 이유는 네트워크 구조에서의 변경들이 더 많은 량의 노드들에 알려져야만 하고 그리고 네트워크가 커질수록 상기 네트워크의 변경의 수 역시 더욱 커지기 때문이다. 또한, 메시가 커지게 되면, 라우팅 테이블들이 점점 더 커지게 되는바, 이는 상기 네트워크의 라우트들이 전통적인 유선 네트워크들에서와 동일한 방식으로 집성(aggregation)될 수 없기 때문이다.

도 1은 무선 링크를 통하여 접속된 다수의 무선 라우터들(wireless routers; WR)을 포함하는 무선 메시 네트워크(wireless mesh network; WMN)를 도시한다. 모든 무선 라우터들(WR)이 서로 청취할 수 있는 것은 아니다. 그러므로, 같은 WMN내의 2개의 무선 라우터들(WR) 간의 패킷들은 목적지에 도달하기 전에 다수의 무선 라우터들(WR) 및 무선 링크들을 통하여 전송되어야만 한다. 무선 라우터(WR)는 또한 메시 네트워크에 대한 인터페이스들과는 다른 인터페이스들인 예를 들어, WLAN, 이더넷 그리고/또는 블루투스 인터페이스들(이들에는 다른 네트워크 디바이스들이 접속됨)을 구비할 수 있다. 게다가, 랩탑들(laptops; LT), 유선 라우터들(R) 및 서버들(SV)을 갖는 다른 서브-네트워크들을 구비한 라우터 역시 존재할 수 있다. 하나 이상의 상기 무선 라우터들(WR)은 상기 WMN을 다른 큰 네트워크들, 예를 들어 인터넷에 접속시키는 에어헤드(AirHead; AH)로서 작용할 수 있다. 랩탑들(LT)과 같은 단말기들은 또한 무선 라우터 기능을 포함할 수 있다. 즉, 상기 랩탑들(LT)이 상기 WMN의 일부로서 작용할 수 있다.

WMN들은 현재의 상태들에 따라 링크들이 실패하거나 재생되게 하는 계속적으로 변화하는 상태들을 겪는다. 이들 링크들은 상기 네트워크들을 관리할 소정의 특정 관리자를 갖지 못하는데, 이는 이들 링크들이 자기-편성(self-organizing) 및 자기-회복(self-healing)을 해야함을 의미한다. WMN들에서, 상기 무선 라우터들(WR)은 또한 이동할 수 있는데, 이는 상기 네트워크 구조가 항상 변화함을 의미한다.

현재, 기존의 메시 네트워크들은 무선 라우터들(WR)이 대부분 고정되게 장착되어 상당히 정적(static)이나, 가까운 미래에는, 자동차, 열차, 버스 및 다른 대중 교통 디바이스들 역시 상기 WMN들에 참가하게 될 것이다. 상상 이상의 비전으로써, 거리를 걷는 모든 사람들이 그들의 주머니에 자신의 소형 무선 라우터(WR)를 소지하고 그리고 네트워크 전체가 이들이 사적으로 소유한 디바이스들로 구성되는 것을 고려할 수 있다. 이러한 상황에선, 상기 네트워크 구조가 실제로 신속하게 변화되어 모든 디바이스의 정확한 위치를 계속해서 추적할 방법이 없다. 또한, 무선 라우터들(WR)의 수 및 그 표면적 양측에 있어서 상기 WMN의 크기가 아주 거대할 수도 있다. 극단적인 경우엔, 한 WMN이 전 세계를 커버할 수도 있다. 이는 미래의 WMN들에 사용되도록 제안된 방법들은 상기 네트워크가 얼마나 커질 것인가에 관계없이 효율적으로 사용될 수 있도록 가능한 한 크기 가변성(scalable)이 있어야함을 의미한다. 새로운 인터넷 프로토콜 버전 6(IPv6)의 큰 어드레스 스페이스는 상기 새로운 환경에서 IP 프로토콜을 사용할 수 있게 한다. 그러나, 상기 라우터들의 IP 어드레스들은 상기 접속들을 차단하지 않고는 이동중에 쉽게 변경될 수 없기 때문에, 이는 이동 무선 네트워크들에 대한 최적 해결책이 아니다. 이동중에 변경되는 어드레스는 IP 네트워크들의 라우트 집성을 보존하기 위해 필요할 것이다.

특히, 고정된 토폴로지를 갖지 않는 무선 네트워크들에 대한 새로운 라우팅 프로토콜들이 개발되었다. 이들 프로토콜들은 네트워크 구조에서 중요성이 덜한 변화들에 관해 다른 노드들에 통보하지 않음으로써, 필요한 라우팅 트래픽의 양을 감소시키려 한다. 그러나, 상기 트래픽을 올바른 방향으로 전송할 수 있게 하기 위해서는 다른 노드들의 위치를 어느 정도는 알고있어야 한다. 이들 프로토콜들은 상기 네트워크 구조가 동일하게 유지되고 이들 링크의 무선 품질만이 약간 변할 시에 매우 양호하게 동작한다. 그러나, 라우터들이 이동을 시작하면, 라우팅 프로토콜이 갱신되고 패킷들이 그들의 목적지를 찾지 못하기 때문에, 사용가능한 네트워크 용량이 붕괴된다.

이동 IP 프로토콜은 네트워크에서 그 위치를 변경하는 이동 단말기들에 의해 야기되는 단말기 이동성 문제들을 해결한다. 이는 이동성 문제를 라우팅 문제로 변경하는바, 라우터들 역시 이동할 수 있고 그리고 주요 문제들이 실질적으로 라우팅 영역에 있는 무선 메시 네트워크들에서는 상기 이동성 문제들을 해결하지 못한다.

게다가, 고정 유선 네트워크들에서의 전형적인 MAC(Medium Access Control) 스위칭은 인터페이스로부터 도래한 패킷들의 소스 MAC 어드레스들로부터 MAC 어드레스들을 알게 되는 것에 기초하여 이루어진다. 또한 방송 및 멀티캐스트(broadcast and multicast) 패킷들이 모든 링크에 대해 반복되어야함을 필요로 한다. 이 방법은 전통적인 고정 유선 네트워크들에서는 양호하게 작용하나, 서로 다른 네트워크 구조 및 방송으로 인한 네트워크 용량의 낭비때문에 WMN들에서는 사용할 수 없다.

그러므로, 본 발명의 목적은 동적 무선 이동 메시 네트워크들에 어드레싱 그리고/또는 라우팅 기능을 제공하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 컴퓨터 상에서 실행될 때, a) 네트워크 층보다 낮은 프로토콜 층의 어드레스 정보-상기 정보는 패킷이 라우팅되는 목적지 노드의 지리적 위치를 나타내며, 무선 네트워크를 통한 상기 패킷의 전송 동안 변경될 수 있다-를 상기 패킷에 부가하는 단계와; 그리고 b) 현재 노드와 상기 목적지 노드의 지리적 위치 간의 차이에 기초하여 상기 무선 네트워크 내에서 상기 패킷을 전적으로 상기 하위 프로토콜 층상의 상기 목적지 노드에 전송하는 단계들을 수행하기 위한 프로그램이 인코딩된 컴퓨터-판독가능 기록 매체를 제공하는 것이다.

이 목적은 청구항 1에 따른 방법과 청구항 12에 따른 장치에 의해 달성된다.

따라서, 라우팅 노드들 역시 이동할 수 있는 메시-토폴로지를 갖는 네트워크들에 매우 알맞은 위치 기반 하위 레벨(예를 들어, 링크 층, 층(2), 또는 MAC 층) 어드레싱이 제공된다. 상기 위치 기반 어드레싱은 패킷들이 상기 네트워크에서 더 용이하게 전송되게 하는데, 이는 패킷 헤더 상의 정보와 그들 자신의 위치에만 근거하여 도래한 패킷들을 어느 방향으로 전송할지를 각 노드가 결정할 수 있기 때문이다. 이는 노드들이 큰 라우팅 테이블들을 유지하여 큰 메시 네트워크들에서는 실제로 거대해질 이들 테이블들에 대한 시간-소모적인 서치들을 행할 필요가 없음을 의미한다. 따라서, 접속들을 차단하고 및/또는 엄청난 라우팅 정보 갱신 요구들을 야기하지 않고도 글로벌 위치에 근거하여 이동 중에 어드레스들을 변경할 수가 있다. 이것이 가능한 이유는 상기 네트워크에서의 패킷 전송이 하위 층 어드레스들에 기초하여 행해지기 때문에, 장비가 메시 내로 이동할 시에, 상위 층(예를 들어, 네트워크 층, 층(3), 또는 IP 층) 어드레스를 변경할 필요가 없기 때문이다. 대신에, 상기 디바이스의 하위 층 어드레스는 이들이 이동할 시에 변경되나, 상위 층 어드레스는 변경되지 않은채 유지된다. 만약, 그 위치가 다른 네트워크로 변경된다면, Mobile IP와 같은 상위 층 방법들이 이용될 수 있다.

위치 기반 하위 층 어드레싱은 또한 메시 네트워크들에서의 패킷 전송을 링크 층에서 실행할 수 있게 하는바, 이는 모든 패킷이 상위 층에서 처리되어야 하는 상황과 비교하여 더 단순하고 더 빠르다.

이 방법으로, 네트워크에서 교환될 필요가 있는 라우팅 정보가 최소화된다. 이는 장치가 스위치 온될 시에, 네트워크를 통한 통신이 거의 즉시 시작될 수 있음을 의미하는바, 이전의 해결 방법에서는 다른 디바이스들의 라우팅 테이블들이 사전에 갱신되어져야 하기 때문에 이를 달성하기가 불가능하다. 또한 상기 디바이스들의 이동들은 시그널링 트래픽을 거의 야기하지 않는다. 상기 시그널링 트래픽은 모든 다른 노드에 대한 라우팅 정보를 각 노드에 통지할 필요가 없기 때문에 최소화된다.

또 다른 장점인 특징들이 독립 청구항들에 정의된다.

이하에서, 본 발명은 첨부한 도면을 참조로 바람직한 실시예들에 기초하여 보다 상세히 설명될 것이다.

도 1은 무선 메시 네트워크의 개략도이다.

도 2a는 층(3) 전송이 행해지는 무선 메시 네트워크의 논리적 구조의 층(3)으로부터의 개략적인 블럭도이다.

도 2b는 층(2) 전송이 행해지는 무선 메시 네트워크의 논리적 구조의 층(3)으로부터의 개략적인 블럭도이다.

도 3은 바람직한 실시예들에 따른 라우팅 예시도이다.

도 4는 제 1의 바람직한 실시예에 따른 방향 기반 패킷 라우팅 도시도이다.

도 5는 제 2의 바람직한 실시예에 따른 거리 기반 패킷 라우팅 도시도이다.

본 발명의 바람직한 실시예들은 도 1에 나타낸 바와 같은 WMN에 기초하여 설명될 것이다.

도 2a는 네트워크 층 전송이 행해지는 WMN의 종래의 논리적 구조의 네트워크 층으로부터의 개략적인 블럭도를 도시한다. 여기서, 상기 네트워크 층 라우팅 프로토콜들은 상기 WMN 내에서의 패킷 라우팅에 필요한 정보를 제공해야 한다. 즉, 모든 무선 라우터는 모든 다른 무선 라우터로의 기능 라우트(functional route)를 알아야 한다. 상기 무선 라우터(WR)들은 개별 링크들과 함께 접속되고, 패킷들은 상기 WMN 내의 상이한 무선 라우터들 간에 라우팅된다.

도 2b는 바람직한 실시예로서, 링크 층 전송이 행해지는 무선 메시 네트워크의 논리적 구조의 네트워크 층으로부터의 개략적인 블럭도를 도시한다. 논리적으로, 상기 네트워크 층으로부터, 상기 무선 라우터(WR)들은 네트워크를 형성하며, 이 네트워크에서 무선 라우터(WR)들은 단일 링크로 서로 접속된다. 만약 스위칭이 아주 간단한 방법으로 구현될 수 있다면, 링크 층 전송은 네트워크 층 전송보다 훨씬 더 민첩하고 더 빠르다. 이는 링크 층 전송이 네트워크 층 전송보다 훨씬 더 적은 CPU 전력을 소모하고 라우터의 비용도 상당히 감소되기 때문이다.

바람직한 실시예에 따르면, 위치 또는 장소 기반 링크 층 어드레싱(예를 들어 MAC 어드레싱) 및 스위칭이 상기 링크 층 전송에 사용될 수 있어, 단순한 어드레싱 및 라우팅 방법을 제공한다. 이러한 위치 기반 방법은 보다 빠르며, 보다 단순하고 보다 최적의 전송을 가능하게 하여, 무선 라우터들의 비용을 감소시킨다. 기본적으로, 위치 기반 어드레싱은 링크 층 어드레싱이 상기 디바이스들의 위치에 근거함을 의미한다. 다시말해, 상기 디바이스의 링크 층 어드레스는 자신의 현재의 위치를 전역에 전한다.

링크 층에서의 위치 기반 어드레싱으로 인해, 예를 들어 MAC 어드레스로부터, 상기 디바이스가 다른 디바이스에 관하여 어디에 위치하는지를 알 수 있다. 네트워크 디바이스는, 도래된 패킷의 MAC 어드레스를 그 자신의 어드레스와 비교하는 즉시, 상기 패킷의 목적지 노드가 어느 방향에 위치하는지를 알게 되고 따라서 상기 패킷을 전송할 수 있다. 그래서, 가장 가까운 인접 디바이스들의 어드레스만이 알려지기만 하면 되기 때문에, 큰 라우팅 테이블들이 필요치 않다.

도 3은 바람직한 실시예에 따른, 7개의 노드들(S 및 b 내지 g)을 갖는 WMN에 기초한 라우팅 예를 도시한다. 좌측에 위치한 노드(S)는 아래 우측 코너의 노드(g)로 패킷을 전송하기를 원하는 소스 노드이다. 목적지 MAC-어드레스는 예를 들어 상기 패킷의 어드레스 필드(예를 들어, MAC PDU) 내에 표시되어 목적지의 위치를 알린다. 따라서, 중간 노드들(c 및 e)은 이 패킷을 그의 목적지로 라우팅하기 위해 네트워크의 토폴로지를 알 필요가 없는데, 이는 이들 노드가 (목적지 MAC-어드레스로부터의) 목적지의 지리적 위치 및 그 자신의 지리적 위치를 알고 있기 때문이다. 따라서, 이들 노드는 올바른 방향으로 상기 패킷을 라우팅할 수 있고 결국 상기 패킷이 그의 목적지 노드(g)에 도달된다.

이용되는 상기 어드레스들은 전세계적으로 고유하거나 또는 오직 네트워크의 특정 영역 또는 특정 형태에 대해서만 고유할 수 있다. 만약 어드레스들이 특정 영역에 대해서만 고유하다면, 이들 어드레스들은 모두 동일한 고정 지점과 비교된다. 이들 어드레스는 또한 상기 위치로부터 어드레스를 어떻게 도출하는지에 따라 서로 다른 방법들이 존재할 수 있다. 만약 둘 이상의 방법이 동일한 네트워크에 동시에 사용된다면, 어느 디바이스에 어느 방법이 사용되는지를 정의하기 위한 방식이 있어야 한다.

디바이스의 위치 정보는 기존의 GPS 시스템, 또는 일부 다른 알려진 또는 미래의 위치설정(positioning) 또는 위치결정(locating) 기술들(예를 들어, 실내에서 도 동작해야 하는 GSM의 위치설정 시스템)을 이용하여 도출될 수도 있다. 매우 정밀한 다른 미래의 위치설정 시스템들 역시 사용될 수 있다. 디바이스들은 또한, 그들 자신의 위치를 계산할 때, 인접 디바이스들의 위치 정보 및 상기 디바이스들이 상기 이웃한 디바이스들에의 무선 전송 지연을 사용할 수 있다. 만약 상기 디바이스가 그의 3개의 인접 디바이스들의 위치와 이들에 대한 거리를 알고 있다면, 상기 디바이스는 상기 정보로부터 2차원 공간에서의 그 자신의 위치를 계산할 수 있다.

상기 WMN에서의 패킷 전송은 위치 기반 어드레싱만을 이용하여 행할 수도 있고, 또는 위치 및 장소 기반 어드레싱 양자의 해결책들의 이점을 결합시킨 전통적인 라우팅 방법들과 함께 행해질 수도 있다.

바람직한 실시예들에 따르면, 패킷 전송 또는 라우팅은 전적으로 층(2)에서 행해진다. 패킷이 노드에 도달할 때, 상기 노드는 목적지 MAC-어드레스로부터 상기 패킷의 목적지의 위치를 도출한다.

제 1의 바람직한 실시예에서, 목적지의 방향은 노드 자신의 정확한 위치와 목적지의 위치에 기초하여 상기 노드에서 결정된다. 이후, 상기 노드는 상기 패킷을 그 방향에서 가장 가까운 인접 노드에 전송한다. 이러한 방향 기반 라우팅 원리가 도 4에 도시되는데, 도 4에서 초기 노드 또는 무선 라우터(10)는, 상기 MAC PDU의 대응하는 MAC 어드레스로부터 도출되는 바와 같이, 그 자신의 위치와 목적지 노드(30)의 위치로부터 상기 목적지 노드(30)의 방향을 결정하고 계산한다. 그 후에, 상기 초기 노드 또는 무선 라우터(10)는 목적지 노드의 방향과 인접한 노드들 또는 무선 라우터들(20 및 40)의 알려진 방향들 간의 차이들(α및 β)을 각기 계산한다. 그래서, 상기 초기 노드 또는 무선 라우터(10)는 차이가 작은 쪽의 인접 노드를 선택하고, 도 4에 라우팅 경로들(R)에 의해 도시된 바와같이, 패킷을 상기 노드로 라우팅한다.

도 5는 대안적인 거리 기반 라우팅을 도시하는데, 여기서 소스 노드(10)는 상기 목적지 노드(30)와 모든 그의 인접 노드들(20, 40) 간의 거리(L, S)를 목적지 노드(30)의 도출된 위치에 기초하여 결정하고 계산한다. 그 후에, 상기 소스 노드(10)는 상기 목적지 노드(30)에 가장 가까운 인접 노드로 패킷을 전송한다. 도 5의 예에서, 하위의 인접 노드(40)와 목적지 노드 간의 거리(S)가 더 짧고 라우팅 경로(R)가 상기 하위의 이웃한 노드(40)를 통과한다.

일부 경우에, 제 1 및 제 2의 바람직한 실시예에 따른 상기 2가지 대안적인 방법들은 서로 다른 종류의 동작을 발생시킬 수 있으나, 실제로 그 차이는 최소로 되어야 한다. 상기 제 1 실시예에 따른 방법은 더 짧은 홉들(hops)을 발생시키며, 따라서 보다 적은 전송 전력이 요구되기 때문에 전력 소모를 절감한다. 상기 제 2 실시예에 따른 방법은 더 긴 홉들을 발생시켜 목적지에 도달하기 위한 총 량의 홉들을 최소화한다. 그러나 이는 또한 더 큰 전송 전력을 필요로 하여 배터리 수명을 감소시키고, 사용되는 전송 전력이 높기 때문에 다른 인접 디바이스들에도 더 방해가 됨을 의미한다.

주목할 사항으로서, 전송 또는 라우팅 결정을 행할 때, 다른 파라미터들도 고려될 수 있다. 상기 다른 파라미터들은 링크들의 용량, 비트 에러율들, 서로 다른 링크들 상의 서로 다른 부하들(loads) 등을 포함할 수 있다.

어드레싱이 위치에 근거하기 때문에, 상기 디바이스들은 언제나 그들의 현재 위치를 알고 있어야 한다. 상기 위치 정보는 그에 의해 전송이 가능할 정도로 충분히 정확해야 하지만, 너무 정확할 필요는 없다. 네트워크 내의 모든 노드들은 그의 인접 노드들이 누구인지를 알고 있기 때문에, 패킷들이 그들의 목적지에 충분히 가까워지면 정확한 위치 정보가 더 이상 필요하지 않다. 이는 필요한 정밀도가 인접 노드들의 거리와 동일함을 의미한다. 게다가, 상기 정밀도는 만약 인접 노드들과 비교할 때 더 정확한 것으로 판단되면 더 정확할 필요는 없다. 즉, 위치 정보의 계통적 에러는 그리 중요치 않다. 계통적 에러는, 예를 들어, 디바이스들의 위치가 인접 디바이스들의 위치 및 상기 인접 디바이스들에 대한 거리로부터 결정될 때, 발생할 수 있다.

디바이스의 MAC-어드레스가 상기 디바이스의 위치에 근거하기 때문에, 장비가 이동할 때, 상기 MAC-어드레스도 변경되어야 한다. 상기 어드레스의 변경들은 적어도 상기 디바이스의 인접 디바이스들에 통지되어, 상기 인접 디바이스들이 상기 노드로 예정된 패킷들을 정확히 전송할 수 있게 해야한다. 이는 또한 다른 패킷들의 라우팅에 영향을 미칠 수 있다. 상기 어드레스의 변경에도 불구하고, 상기 노드는 얼마 동안은 여전히 구(old) 주소로 패킷들을 수신할 수 있다. 게다가, 상기 노드는 최근 통신한 노드들에 어드레스의 변경을 통지하여, 패킷 손실들을 피하게 한다. 또한, 네트워크 내의 특정 노드로서, 상기 MAC-어드레스들을 통지받고 그로부터 어떤 IP-어드레스들에 대응하는 MAC-어드레스들을 문의하는 특정 노드들이 있어야 한다. 즉, 인접 노드 발견 캐시(cache)로서 동작하는 노드들이 있어야 한다. 그래서, 이들 특정 노드들 중 (가장 가까운) 일 노드에 어드레스 변경에 대해 통지해야 하고, 이 후에 다른 노드들은 상기 특정 노드로부터 정보를 얻을 수 있다.

어드레스 변경이 실제로 필요로 되는 것은 라우팅에 현저한 영향을 미칠 때만이다. 이는 만약 이동 노드가 임의의 다른 노드들을 통과하지 못한다면, 상기 이동이 라우팅에 그렇게 큰 영향을 미치지 못함을 의미한다. 실질적으로, 상기 시스템은, 상기 인접 노드들이 노드의 위치를 네트워크 내의 다른 노드들보다 더 정확하게 알고 있으며 상기 정보에 기초하여 전송 결정을 실행할 수 있도록, 설계될 수도 있다. MAC 어드레스는 상기 노드로부터 더 멀리 떨어져 라우팅 결정들을 행할 때에만 사용되며, 따라서 MAC 어드레스는 인접 노드가 변경될 시에만(노드가 다른 노드들을 통과하고, 새로운 인접 노드들이 발견됨) 변경되어야 한다. 일정한 속도로 이동하는 노드들은 장래의 이동을 예측하고 사전에 어드레스 변경 프로세스를 시작할 수도 있다.

패킷은, 그의 목적지에 도달할 때까지 네트워크를 통해 스위칭되거나, 또는 스위칭 알고리즘이 상기 패킷을 다음에 어디로 전송할지 결론을 내리지 못할 수 있다. 이러한 상황에서, 상기 패킷은 상위 토폴로지 층(네트워크 층)에 전달되고, 상기 층은 상기 패킷으로 무엇을 행할지를 결정한다. 스위칭 알고리즘이 상기 패킷을 상기 상위 층으로 전달해야 하는 상황들과 통상의 전송 방법들로는 상기 패킷이 목적지에 도달하지 못하는 경우에, 노드에 의해 수행된 동작들을 이하에 정의한다.

링크 층 내의 그의 목적지에 도달한 패킷은 IP 레벨에서 통상의 라우터 동작에 기초하여 처리된다. 상기 링크 층의 목적지는 물론 반드시 상기 IP 패킷의 목적지는 아니며, 네트워크 내의 라우팅 중인 라우터일 수도 있다. 수신된 IP 패킷의 소스 및 목적지가 동일한 네트워크에 있는 경우에는, 패킷이 통상적으로 전송됨과 동시에, (ICMP/인접 노드 발견 프로토콜) 방향 변경 메시지(redirect message)를 사용하여, 상기 패킷을 상기 목적지의 상기 MAC 어드레스로 직접 전송해야 함을 소스에 통지할 수 있다.

스위칭 알고리즘이 패킷을 그의 목적지로 전달하는데 실패하고 상기 패킷이 상위 층으로 통과되기에는 적어도 3가지 상황들이 존재한다:

1) 목적지가 존재하지 않거나,

2) 무선 간섭 때문에 목적지에 관해 듣지 못했거나, 또는

3) 목적지로의 직접적인 라우트가 존재하지 않는다.

스위칭 알고리즘은 2개의 표시로부터 이들 상황들을 검출할 수 있다:

1) 패킷이 스위칭 알고리즘에 따라 전송되어야 하는 인터페이스로부터 도래하거나 또는,

2) 무선 라우터가 목적지 무선 라우터 뒤에 위치된 또 다른 무선 라우터를 청취할 수 있으나 목적지 그 자체를 들을 수 없음.

MAC 어드레스 결정(MAC address resolution)은 어드레스 결정 프로토콜(Address Resolution Protocal)과 인접 노드 발견 프로토콜(Neighbour Discovery Protocal)을 사용함으로써 각각 IPv4 및 IPv6 네트워크에서 행해질 수 있다. WMN들에서, 이들 프로토콜들은 이들의 방송 및 멀티캐스트 MAC 어드레스 사용 때문에, 너무 많은 대역폭을 소모한다. 그 이유는 이들 패킷들이 어떤 선택된 노드들에 전달될 뿐이고, 그 후에 이 선택된 노드들은 정보를 요청한 노드들에 상기 정보를 프록시 전송하기 때문이다. 상기 멀티캐스트 및 방송 패킷들을 상기 선택 노드에 중계하는 노드는 또한 상기 패킷들을 인터셉트할 수도 있고 잠시 동안 프록시로서 동작할 수도 있다. 그 후에, 상기 선택된 노드들은 그들 사이에 정보를 최신 상태로 유지한다. 이들 선택 노드들이 어떤 코어 네트워크에 접속된다면, 정보 갱신을 위해 상기 코어 네트워크가 상기 WMN들 대신 사용될 수 있다. 멀티캐스트 그리고/또는 방송 메시지들을 사용하는 다른 프로토콜들은 또한 전술된 방법을 이용함으로써 구현될 수 있다. 노드가 상기 WMN 내의 자신의 위치를 변경하고 상기 노드의 GPA 기반 MAC 어드레스가 변화하는 경우, 상기 노드는 새로운 MAC 어드레스를 선택 노드 그리고/또는 자신이 WMN 내에서 최근에 통신한 다른 모든 노드들, 그리고/또는 소정의 다른 네트워크 노드에 보고한다. 노드의 MAC 어드레스는 상기 WMN에서 빈번히 변화할 수 있기 때문에, 상기 노드들의 상기 MAC 어드레스들은 다른 노드들에 의해 긴 시간 동안 캐시 저장될 수 없다. 노드는 다른 노드들이 어드레스를 캐시 저장할 수 있는 한, 구 MAC 어드레스(들)에서 도래하는 패킷들을 받아들여야 한다. 물론, 노드가 그 위치를 충분히 신속하게 변경한다면, 패킷은 상기 구 MAC 어드레스로 상기 패킷의 목적지를 발견하지 못할 수도 있다. 이 경우, 상기 패킷들은 새로운 위치에 재라우팅되거나 또는 이전의 위치에서 인접한 라우터들에 의해 또는 소정의 다른 네트워크 노드에 의해 드롭(drop)된다. 재라우팅을 가능하게 하기 위해, 상기 노드는 또한 그의 새로운 MAC 어드레스를 이를 더이상 청취할 수 없는 모든 이전의 인접 노드들에 보고할 수도 있다.

주목할 사항으로서, 본 발명은 위치 기반 MAC 어드레싱에 제한되지 않는다. 다른 시스템들에서의 본 발명의 구현들도 가능하며, 위치 또는 장소 기반 변경가능 어드레스들이 하위 프로토콜 레벨로 제공될 수 있는 반면에, 정적 또는 변경불가능 어드레스들이 상위 프로토콜 레벨로 제공될 수 있다.

Claims (27)

1. 무선 네트워크에서 패킷을 전송하는 방법으로서,

   a) 네트워크 층보다 낮은 프로토콜 층의 어드레스 정보-상기 정보는 상기 패킷이 라우팅되는 목적지 노드의 지리적 위치를 나타내며, 상기 무선 네트워크를 통한 상기 패킷의 전송 동안 변경될 수 있다-를 상기 패킷에 부가하는 단계와; 그리고

   b) 현재 노드(20, 40)와 상기 목적지 노드(30)의 지리적 위치 간의 차이에 기초하여 상기 무선 네트워크 내에서 상기 패킷을 전적으로 상기 하위 프로토콜 층상의 상기 목적지 노드에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 현재 노드(20, 40)와 상기 목적지 노드(10) 간의 차이는 상기 목적지 노드(30)의 방향과 인접 노드들(20, 40)의 방향들 간의 차이들을 계산함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 현재 노드(20, 40)와 상기 목적지 노드(10) 간의 차이는 상기 목적지 노드(30)와 상기 인접 노드들(20, 40) 간의 거리를 계산함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 어드레스 정보는 링크 층 어드레스인 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 링크 층 어드레스는 MAC 어드레스인 것을 특징으로 하는 방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 목적지 노드가 상기 무선 네트워크 내에 존재하지 않거나, 상기 목적지 노드가 청취하지 못하거나, 또는 상기 무선 네트워크 내에 상기 목적지 노드로의 직접 라우트가 존재하지 않으면, 상기 패킷은 상위 프로토콜 층에 전달되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 네트워크 층이 IP 층인 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 패킷이 상기 네트워크 층에 전달되면, 상기 네트워크 층은 상기 패킷을 버리는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 제 1 항에 있어서,

   네트워크 노드의 지리적 위치가 변경된다면, 새로운 하위 프로토콜 층 어드레스는 인접 노드들과, 최근에 통신된 노드들 또는 상기 네트워크의 임의의 다른 노드들 또는 상기 최근에 통신된 노드들과 상기 네트워크의 임의의 다른 노드들 모두에 보고되는 것을 특징으로 하는 방법.
10. 제 1 항에 있어서,

    상기 하위 프로토콜 층 어드레스는 위치 기반 어드레스인 것을 특징으로 하는 방법.
11. 제 1 항에 있어서,

    목적지 노드의 구 하위 프로토콜 층 어드레스가 더 이상 위치결정될 수 없다면, 상기 패킷은 인접 노드 또는 임의의 다른 노드에 의해 재라우팅되거나 또는 버려지는 것을 특징으로 하는 방법.
12. 무선 네트워크에서 패킷을 전송하는 장치로서,

    a) 네트워크 층보다 낮은 프로토콜 층의 어드레스 정보-상기 정보는 상기 패킷이 라우팅될 목적지 노드의 지리적 위치를 나타내며, 상기 무선 네트워크를 통한 상기 패킷의 전송 동안 변경될 수 있다-를 상기 패킷에 부가하기 위한 부가 수단과; 그리고

    b) 현재 노드(20, 40)와 상기 목적지 노드(30)의 지리적 위치 간의 차이에 기초하여 상기 무선 네트워크 내에서 상기 패킷을 전적으로 상기 하위 프로토콜 층상의 상기 목적지 노드에 전송하기 위한 전송 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 패킷 전송 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 현재 노드(20, 40)와 상기 목적지 노드(10) 간의 차이는 상기 목적지 노드(30)의 방향과 인접 노드들(20, 40)의 방향들 간의 차이들을 계산함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 패킷 전송 장치.
14. 제 12 항에 있어서,

    상기 현재 노드(20, 40)와 상기 목적지 노드(10) 간의 차이는 상기 목적지 노드(30)와 인접 노드들(20, 40) 간의 거리를 계산함으로써 결정되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 패킷 전송 장치.
15. 제 12 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 어드레스 정보는 링크 층 어드레스인 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 패킷 전송 장치.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 링크 층 어드레스는 MAC 어드레스인 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 패킷 전송 장치.
17. 제 12 항에 있어서,

    상기 장치는 상기 목적지 노드가 상기 무선 네트워크 내에 존재하지 않거나, 상기 목적지 노드가 청취할 수 없거나 또는 상기 무선 네트워크 내에 상기 목적지 노드로의 직접 라우트가 존재하지 않는 경우, 상기 패킷을 상위 프로토콜 층으로 전달하도록 된 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 패킷 전송 장치.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 네트워크 층은 IP 층인 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 패킷 전송 장치.
19. 제 12 항에 있어서,

    상기 장치는 네트워크 노드의 지리적 위치가 변경되는 경우, 새로운 하위 프로토콜 층 어드레스를 인접 노드들과, 최근에 통신된 노드들 또는 네트워크의 임의의 다른 노드들 또는 상기 최근에 통신된 노드들과 상기 네트워크의 임의의 다른 노드들 모두에 보고하도록 된 것을 특징으로 무선 네트워크에서의 패킷 전송 장치.
20. 제 12 항에 있어서,

    상기 하위 프로토콜 층 어드레스는 위치 기반 어드레스인 것을 특징으로 하는 무선 네트워크에서의 패킷 전송 장치.
21. 컴퓨터 상에서 실행될 때 다음의 단계들을 수행하기 위한 프로그램이 인코딩된 컴퓨터-판독가능 기록 매체에 있어서,

    상기 단계들은:

    a) 네트워크 층보다 낮은 프로토콜 층의 어드레스 정보-상기 정보는 패킷이 라우팅되는 목적지 노드의 지리적 위치를 나타내며, 상기 무선 네트워크를 통한 상기 패킷의 전송 동안 변경될 수 있다-를 상기 패킷에 부가하는 단계와; 그리고

    b) 현재 노드(20, 40)와 상기 목적지 노드(30)의 지리적 위치 간의 차이에 기초하여 상기 무선 네트워크 내에서 상기 패킷을 전적으로 상기 하위 프로토콜 층상의 상기 목적지 노드에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터-판독가능 기록 매체.
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