KR100685167B1 - 이동 애드-혹 통신망의 복수 경로 반응형 라우팅 방법 및이동 애드-혹 통신망 - Google Patents

Abstract

본 발명의 방법은 이동 애드-혹 통신망에서 소스 노드로부터 수신지 노드로의 메시지 데이터의 라우팅을 포함한다. 이동 애드-혹 통신망은 소스 노드와 수신지 노드 사이의 다수의 중간 이동 노드들과, 상기 노드들을 서로 연결하는 다수의 무선 통신 링크들을 포함한다. 상기 방법은, 소스 노드에서, 수신지 노드로의 루트를 발견하고, 적어도 하나의 링크 기준에 따라 발견된 루트들을 등급화하고, 상기 등급에 기초하여 다수의 발견된 루트들을 따라 메시지 데이터를 수신지 노드에 분배하는 것을 포함한다. 링크 기준은 링크 지연, 링크 용량, 링크 가용 용량, 및/또는 링크 신뢰성의 측정을 포함한다.

애드-혹 통신망, 소스 노드, 수신지 노드, 중계 노드, 메시지 데이터

Description

이동 애드-혹 통신망의 복수 경로 반응형 라우팅 방법 및 이동 애드-혹 통신망{MULTIPLE PATH REACTIVE ROUTING IN A MOBILE AD HOC NETWORK}

본 발명은 이동 애드-혹(ad hoc) 통신망에서 낮은 전송 부하로 더욱 신뢰성 있고 적시의 경로를 제공하는 것에 관련된다.

급속하게 발전하는 무선 통신망 영역이 애드-혹 통신망이다. 물리적으로 이동 애드-혹 통신망는 하나 이상의 무선 주파수 채널들을 통해 무선으로 연결된 다수의 지리적으로 분포된 잠재적인 이동 노드들을 포함한다. 셀룰러 통신망 혹은 위성통신 통신망와 같은 다른 형태의 통신망과 비교하여 이동 애드-혹 통신망의 가장 두드러진 특징은 고정된 기반구조의 부재이다. 이러한 통신망는 이동 노드로만 형성되며, 노드들이 서로 전송함에 따라 플라이(fly) 위에 통신망이 생성된다. 이 통신망은 일반적으로 특정 노드에 의존하지 않으며 일정 노드가 가입하거나 다른 노드가 통신망을 이탈함에 따라 역동적으로 조정된다.

애드 혹 통신망은 신속하게 전개하여 많은 필요한 통신을 제공한다. 애드-혹 통신망은 사용자로 하여금 예컨대 단순히 컴퓨터 혹은 PDA를 작동하는 것에 의해서 생성할 수 있는 통신망 구조 외에 어떤 통신망 구조도 사용함이 없이 교실이나 사무실에서 데이터를 교환할 수 있게 한다.

이동 애드-혹 통신망의 새로운 적용예들이 계속 출현할 것이며 통신 구조의 중요한 부분이 될 것이다. 고정 기반 구조의 부재에 기인하여 노드들은 이동하고 가입하고 이탈함에 따라 스스로 조직하고 재배열해야 한다. 모든 노드들은 잠재적으로 기능상 동일할 수 있으며 통신망에는 어떤 자연적인 등급 혹은 중앙 제어기가 없을 것이다. 많은 통신망 제어 기능들은 노드들 사이에 분배된다. 노드들은 가끔 배터리에 의해 충전되며 한정된 통신 및 연산 능력을 가진다. 이 시스템의 대역폭은 통상 한정된다. 두 노드들 사이의 거리가 가끔 무선 전송 범위를 초과하며, 수신자에 도달하기 전에 다른 노드들에 의하여 전송이 지연되어야 한다. 결과적으로, 통신망은 멀티홉 토폴로지(multihop topology)를 가지며, 이러한 토폴로지는 노드들이 이동함에 따라 변화한다.

인터넷 엔지니어링 태스크 포스(IETF)의 이동 애드-혹 통신망(MANET) 작업 그룹은 멀티캐스팅을 포함하는 라우팅 프로토콜을 적극적으로 평가 및 표준화하였다. 노드들이 이동함에 따라 통신망 토폴로지가 임의로 변화하므로 정보는 진부하게 되며, 다른 노드들은 시간상(정보가 어떤 노드에서는 진부한 것이나 다른 노드들에서는 새로운 것이 됨) 및 공간상(노드는 그 자체로부터 통상 멀지 않은 인접한 통신망 토폴로지만을 알 수 있는) 통신망의 다른 관점을 가진다.

라우팅 프로토콜은 빈번한 토폴로지 변화와 덜 정확한 정보를 경험하는 것이 필요하다. 이러한 특수한 요구에 기인하여 이러한 통신망에서의 라우팅은 다른 것과는 아주 다르다. 전체 통신망에 대한 새로운 정보의 수집은 자주 비용이 소요되고 비실용적이다. 많은 라우팅 프로토콜은 반응형(주문형) 프로토콜이며: 그들은 필요한 라우팅 정보만을 수집하고 경로를 정하는 것이 필요한 수신자에 대해서만 라우팅 정보를 수집하며, 약간의 시간이 지나면 일반적으로 사용하지 않은 루트를 유지하지 않는다. 이로써 모든 시간에 모든 수신자에 대한 루트들을 유지하는 능동형 프로토콜에 비하여 라우팅 비용이 상당히 절감된다. 프로토콜은 적응형이 되는 것이 중요하다. MANET 작업 그룹에서 제시된 주문형 라우팅 프로토콜로서는 AODV(Ad Hoc on Demand Distance Vector) 라우팅, DSR(Dynamic Source Routing) 라우팅, TORA(Temporally Ordered Routing Algorithm) 라우팅이 대표적이다.

다른 여러 라우팅 프로토콜의 예로서는 퍼킨스(Perkins)의 미국 특허 제5,412,654호에 공개된 DSDV(Destination-Sequenced Distance Vector) 라우팅, 하스(Haas)에게 특허된 미국 특허 제6,304,556호에 공개된 ZRP(Zone Routing Protocol)가 있다. ZRP는 소스 노드로부터의 거리에 따라 능동형 및 반응형 방식을 같이 사용하는 하이브리드 프로토콜이다.

이러한 종래의 라우팅 프로토콜은 소스 노드로부터 수신지 노드로의 경로를 선택하는 데 최선의 방안을 선택한다. 통상적으로, 홉(hop)의 수자는 이러한 최선의 방안에서는 중요한 기준(평가 기준)이다. 달리 말하면, 최소 홉 양을 가진 경로가 전송 경로로 선택된다.

이동 애드-혹 통신망의 서비스 품질(QoS;Quality of Service) 라우팅은 이득 획득이다. 서비스의 품질을 제공하기 위하여 이러한 프로토콜은 경로를 발견하는 것이 필요할 뿐아니라 경로를 따라 리소스를 확보하는 것이 필요하다. 통신망의 한정된 공유된 대역폭, 및 이러한 한정된 리소스를 산출하고 제어하는 중앙 제어기의 부재에 기인하여 노드들은 QoS 경로에 필요한 리소스를 준비하기 위하여 서로 협력하지 않으면 안된다. 이는 또한 빈번한 토폴로지 변화에 의하여 복잡화된다. 이러한 제한에 기인하여 QoS 라우팅은 최선형 라우팅 보다 더욱 요구된다.

QoS 라우팅 방안의 몇가지 예들이 "이동 애드-혹 통신망를 위한 미디엄 액세스 제어 및 QoS 라우팅(Medium Access Control and Quality-of service Routing for Mobile Ad Hoc Networks)" 라는 제목의 첸시 주(Chenxi Zhu)에 의한 2001년 간행 논문 및 "동적인 이동 애드-혹 통신망의 서비스 품질(Dynamic Quality-of service for Mobile Ad Hoc Networks)"라는 제목의 엠. 미어하객 등(M. Mirhakkak, et al.)의 2000년 MITRE 코포레이션에서 간행한 논문에 개시되었다.

낮은 속도에서 중간 속도로 토폴로지가 변화하는 작은 통신망에서 대역폭이 보장된 QoS 경로를 형성하는 것에 대하여 쥬(Zhu)는 설명하고 있다. 미어하객 등은 통신망이 이러한 범위 내에서 서비스를 제공하기로 약속하면 QoS 값의 범위를 특정하는 리소스 보호 요청과 관련된다. DSR 및 AODV와 같은 반응형 라우팅의 성능 및 신뢰성은 이동 애드-혹 통신망 분야의 관심 사항이다. 종래의 DSR은 복수 경로를 발견하나 메시지 데이터/미션의 트래픽의 전송을 위해서는 하나의 경로만을 사용한다. 다른 경로는 백업용이나 필요시 가동 불능인 것이 빈번하다. 종래, AODV는 하나의 경로를 발견한다. 주된 경로의 장애는 자주 미션 트래픽을 종료시키기 위해서 새로운 루트 발견 과정을 기다려야 하므로 중대한 지연을 발생한다.

상기 설명한 배경 하에서, 따라서 본 발명의 목적은 이동 애드-혹 통신망에 서 트래픽 부하의 집중이 적은 더욱 신뢰성 있고 적시의 루트를 제공하는 것이다.

이러한 본 발명의 목적과 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 이동 애드-혹 통신망에서 소스 노드로부터 수신지 노드로 메시지 데이터를 라우팅하는 방법에 의하여 달성된다. 상기 이동 애드-혹 통신망은 소스 노드와 수신지 노드 사이의 다수의 중간 이동 노드들, 및 상기 노드들을 같이 연결하는 다수의 무선 통신 링크들을 포함한다. 상기 방법은 소스 노드에서 수신지 노드에의 라우팅을 발견하고, 적어도 하나의 링크 인자에 따라 발견된 루트를 등급화하고, 등급화에 기초하여 다수의 발견된 루트를 따라 메시지 데이터를 수신지 노드에 분배하는 것을 포함한다. 상기 링크 기준은 링크 지연, 링크 용량, 링크 가용 용량, 및/또는 링크 신뢰성의 측정을 포함한다.

메시지 데이터를 분배하는 것은 다수의 발견된 루트를 따라 이중의 메시지 데이터를 분배하고, 및/또는 다수의 발견된 루트 각각을 따라 메시지 데이터의 상이한 부분들을 분배하는 것을 포함한다. 또한, 발견된 루트의 등급화는, 바람직하게는 각각의 루트 엔트리가 발견된 루트들 중의 하나에 상응하도록 루트 캐시에 루트 엔트리들을 저장하는 것을 포함한다. 각각의 루트 엔트리는 기준값, 상응하는 루트에 분배되어야 하는 메시지 데이터를 표시하는 사용 인자, 발견된 루트를 종료시키기 위한 타이머 값을 포함할 수 있다. 루트 엔트리들은 지연 민감성 메시지 데이터 및 대용량 메시지 데이터와 같은 상이한 등급의 메시지 데이터에 대한 루트 캐시에서 반복될 수 있다.

상기 방법은 소스 노드에서 노드가 루트 요구를 계속 지원할 수 있는 여부를 검출하고, 부정시 오류 루트로서 에러 표시를 발생하는 중계 노드 및/또는 수신지 노드를 포함할 수 있다. 에러 표시를 수신하면, 소스 노드는 발견된 루트에서 오류 루트를 제거하고 발견된 잔여 루트들 중에서 메시지 데이터를 분배함이 바람직하다. 또한, 소스 노드는 발견된 루트의 숫자가 임계값 아래로 저하하면 수신지 노드에의 새로운 라우팅을 발견하기 위하여 제2 루트 요구를 전송할 수 있다.

본 발명의 목적, 특징, 및 이점들은 다수의 이동 노드들, 상기 다수의 이동 노드들을 같이 연결하는 다수의 무선통신 링크들을 포함하는 이동 애드-혹 통신망에 의하여 달성될 수 있다. 각각의 이동 노드는 무선 통신 링크를 통하여 다수의 노드들의 다른 노드들과 무선으로 통신하는 통신기구와, 상기 통신 기구를 통하여 통신 루트를 설정하기 위한 제어기를 포함한다.

제어기는 수신지 노드에의 라우팅을 발견하기 위한 루트 발견 유닛, 적어도 하나의 루트 기준에 따라 발견된 루트를 등급화하는 루트 등급화 유닛, 및 등급에 따라 다수의 발견된 루트를 따라 메시지 데이터를 수신지 노드로 분배하기 위한 메시지 데이터 분배 유닛을 포함한다. 상기 링크 기준은 링크 지연, 링크 용량, 링크 가용 용량, 및/또는 링크 신뢰성을 포함한다.

메시지 데이터 분배 유닛은 다수의 발견된 루트를 따라 이중 메시지 데이터를 분배하거나 및/또는 복수의 발견된 루트들의 각각을 따라 상이한 부분의 메시지 데이터를 분배할 수 있다. 상기 루트 등급화 유닛은 각각 발견된 루트의 하나에 대응하는 루트 엔트리를 저장하기 위한 루트 캐시를 포함한다. 각각의 루트 엔트리는 재차 기준값, 상응하는 루트에 대해 분배되어야 하는 데이터를 표시하는 사용인자, 발견된 루트를 종료시키기 위한 타이머 값을 포함한다. 또한, 등급화 유닛은 지연 민감성 메시지 데이터 및 대용량 메시지 데이터와 같은 상이한 등급의 메시지 데이터에 대해 루트 캐시에서 루트 엔트리들을 반복할 수 있다.

제어기는 또한 상기 노드가 루트 요구를 계속 지원할 수 있는 여부를 결정하고, 부정시 오류 루트로서 에러 표시를 발생하는 루트 요구 처리 유닛을 포함할 수 있다. 상기 루트 등급화 유닛은 발견된 루트들로부터 오류 루트를 제거하고, 루트 발견 유닛은 발견된 루트의 숫자가 임계값 아래로 저하하면 수신지 노드에 대한 새로운 라우팅을 발견한다.

도 1 내지 도 4는 본 발명에 따른 이동 애드-혹 통신망의 개략적인 다이어그램도이며,

도 5는 본 발명에 따른 이동 애드-혹 통신망에서의 방법을 구성하는 단계들을 예시하는 흐름도이며,

도 6은 본 발명의 통신망에 따른 노드의 라우터를 예시하는 개략적인 다이아그램도이며,

도 7은 도 6의 라우터의 제어기의 상세한 사항을 예시하는 개략적인 다이아그램도이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예들이 예시된 첨부 도면과 관련하여 본 발명이 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 여러 다른 형태로 구현될 수 있으며, 여기 설명된 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이러한 실시예들은 이러한 설명이 더욱 상세하고 완성되도록 하기 위해 예로 든 것이며, 이 기술분야의 당업자들에게 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 동일한 번호는 명세서 전반에 걸쳐 동일한 요소를 나타내며, 다른 실시예에서 유사한 요소를 나타내기 위하여 프라임 표시가 사용된다.

이 기술분야의 당업자들에 명백한 바와 같이, 본 발명의 부분들은 방법, 데이터 처리 시스템, 혹은 컴퓨터 프로그램 기록물로 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 부분들은 전적으로 하드웨어 실시예의 형태, 전적으로 소프트웨어 실시예의 형태, 혹은 소프트웨어와 하드웨어 면을 결합한 형태로 구현될 수 있다.

또한, 본 발명의 부분은 매체 상에 컴퓨터로 판독가능한 프로그램 코드를 가지는 컴퓨터로 사용가능한 저장 매체 상의 컴퓨터 프로그램 기록물일 수 있다. 적절한 컴퓨터로 판독가능한 매체가 정적이고 역동적인 저장기구, 하드 디스크, 광학 저장기구, 및 자기 저장 기구를 포함하나 한정되지는 않는 것으로서 사용될 수 있다.

본 발명은 본 발명의 실시예에 따른 방법, 시스템, 및 컴퓨터 프로그램 기록물을 예시하는 흐름도와 관련하여 이하에서 설명된다. 도면의 블록들, 도면들 중의 블록들의 조합은 컴퓨터 프로그램에 의한 명령을 따라 실행될 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램의 명령은 다목적의 컴퓨터, 특수 목적의 컴퓨터, 혹은 기계를 구성하기 위한 다른 프로그램가능한 데이터 처리장치의 프로세서에 제공되어 컴퓨터 혹은 다른 프로그램가능한 데이터 처리장치의 프로세서를 통해 실행하는 명령이 블록 혹은 블록들에 구체화된 기능을 수행하도록 이루어질 수 있다.

이러한 컴퓨터 프로그램 명령은 컴퓨터로 판독가능한 메모리에 저장될 수 있는 데, 이러한 메모리는 컴퓨터 혹은 다른 프로그램가능한 데이터 처리 장치로 하여금 컴퓨터로 판독가능한 메모리에 저장된 명령들이 흐름도의 블록 혹은 블록들에 특정된 기능을 수행하는 명령들을 포함하는 제조 물품을 생성할 수 있도록 인도할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 명령은 또한 컴퓨터 혹은 다른 프로그램가능한 데이터 처리 장치에 인가되어 컴퓨터로 수행되는 과정을 발생하도록 컴퓨터 혹은 다른 프로그램가능한 장치 상에서 일련의 작동 단계들이 수행되도록 하며, 이로써 컴퓨터 혹은 다른 프로그램가능한 장치에서 수행하는 명령은 흐름도의 블록 혹은 블록들에서 특정된 기능들을 수행하기 위한 단계들을 제공한다.

우선, 도 1 내지 도 5에서, 이동 애드-혹 통신망(20)에서의 방법을 이제 설명할 것이다. 통신망(20)은 소스 노드(1)와 수신지 노드(4) 및 그 사이의 중계 노드들(2, 3 및 5)을 포함하는 다수의 이동 노드들(30)을 구비한다. 랩탑 컴퓨터, PDA(Personal Digital Assistants), 휴대폰과 같은 노드들(30)이 이 기술분야의 당업자들이 잘 아는 바와 같이, 무선 통신 링크들(32)에 의하여 연결된다.

상기 방법은 블록(100)에서 시작하며, 도 5에 블록(102)으로 나타낸 바와 같이 소스 노드(1)로부터 수신지 노드(4)로의 라우팅을 발견하기 위하여 루트 요구(route request)(RREQ)를 전송하는 것을 포함한다. 보다 구체적으로는, 주어진 수신지 노드(4)로의 새로운 루트가 필요하면, 소스 노드(1)는 수신지 노드로 RREQ 패킷을 전송한다. 이러한 RREQ 패킷은 DSR 혹은 AODV와 같은 프로토콜에 사용된 종래 의 RREQ 패킷에 유사하나, 이하 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 링크/루트 기준을 포함할 수 있다. 종래의 RREQ 전송은 "최선형(best effort)" 서비스에 사용된다. 본 발명의 방법은 또한 최선형 서비스에 대한 프로토콜로서 설정된 종래의 절차들을 따를 수 있다.

또한, 블록(104)에서, 상기 방법은 노드가 루트 요구(RREQ)를 지원할 수 있는 여부를 결정하는 각각의 중계 노드들(2, 3 및 5)을 포함한다. 노드가 특정 요구(RREQ)를 지원할 수 없으면, 요구는 거절되거나 단지 노드(블록 106)에 의하여 제출되지 않는다. 노드, 예컨대 노드(103)가 특정 요구(RREQ)를 지원할 수 있으면, 노드는 루트 요구를 다른 중계 노드들(2, 5)(블록 108)로 보내고, 그 루트 요구에 대한 노드 리소스를 임시적으로 보유할 수 있다.

수신지 노드(4)는 루트 요구(RREQ)를 수신 후에 각각의 발견된 루트(블록 110)에 대한 소스 노드(1)에 답신(RREP)을 발생한다. 즉, 수신지 노드(4)는 예컨대, 1-2-4, 혹은 1-3-5-4를 포함하는 다양한 가능한 루트들 중의 어느 하나로부터 보내진 루트 요구(RREQ)를 수신할 수 있다. 각 경우에 답신(RREP)이 발생된다. 블록(122)에서, 소스 노드(1)는 하나 이상의 링크 기준에 따라 발견된 루트를 등급화한다. 링크 기준은 바람직하게는 이하에서 설명되는 링크 지연, 링크 용량, 링크 가용 용량, 및/또는 링크의 신뢰성의 측정이다.

발견된 루트의 등급화는 루트 캐시 혹은 루트 테이블에 루트 엔트리를 저장하는 것을 포함한다. 각각의 루트 엔트리는 발견된 루트들의 하나에 상응한다. 또한, 각각의 루트 엔트리는 기준값, 상응하는 루트에 분배되어야 하는 메시지 데이 터를 나타내는 사용인자, 발견된 루트의 종료용 타이머값을 포함할 수 있다. 루트 엔트리의 일부 혹은 전부는 예컨대, 지연 민감성 트래픽 및/또는 대용량 트래픽과 같은 상이한 등급의 메시지 데이터/트래픽을 위해 반복될 수 있다.

블록(114)에서, 소스 노드(1)는 수신지 노드(4)로의 복수의 루트를 선택하며, 블록(116)에서 상기 소스 노드는 선택된 루트 위에서 중계 노드들에 루트 확인(CONF)을 전송할 수 있다. 이는 서비스의 품질 라우팅과 같은 최선형 방안 외의 라우팅 방안을 사용하는 시스템에서 선택된 루트에 리소스를 사용하는 것을 확인하는 것이다.

또한, 블록(118)에서 소스 노드(1)는 예컨대, 1-2-4, 혹은 1-3-5-4 루트와 같은 복수의 발견된 루트를 따라 메시지 데이터를 수신지 노드(4)에 분배한다. 메시지 데이터를 분배하는 것은 신뢰성을 향상시키기 위하여 복수의 발견된 루트를 따라 이중의 메시지 데이터를 분배하는 것, 및/또는 적시성을 향상시키기 위하여 다수의 발견된 루트들의 각각을 따라 메시지 데이터의 상이한 부분들을 분배하는 것을 포함할 수 있다. 여기서 사용된 바와 같은 "메시지 데이터"는 당업자들이 이해하는 바와 같이, 비디오 데이터, 오디오 데이터, 외에 문자와 숫자를 조합한 데이터 등을 포함하는(그러나 한정하지는 않는) 이동 애드-혹 통신망에서 노드들 사이에서 보내질 수 있는 일종의 데이터를 포함하는 것으로 의도된다.

블록(120)에서, 중계 노드들(2, 3 및 5) 및 수신지 노드(4)는 언제나 노드가 계속하여 루트 요구(RREQ)를 지원할 수 있는 여부를 검출할 수 있다. 노드가 계속해서 루트 요구(RREQ)를 지원할 수 없으면, 노드는 소스 노드(1)에 에러 표시 (RERR)를 발생한다. 여기(블록 122)에서, 소스 노드(1)는 에러 표시(RERR)를 수신하면 다른 발견된 루트들의 사용을 유지하면서 오류 루트를 제거할 수 있다. 그러나, 발견된 루트의 숫자가 일정한 임계값의 이하로 저하하면, 소스 노드(1)는 재차 수신지 노드(4)(블록 124)에의 새로운 라우팅을 발견하기 위하여 루트 요구(RREQ)를 전송할 수 있다.

상기 설명한 방법은 당업자가 이해하는 바와 같이, DSR(Dynamic Source Routing) 혹은 AODV(Ad-Hoc On-Demand Distance Vector) 라우팅과 같은 주문형 혹은 반응형 라우팅 프로토콜에 적용될 수 있으며, ZRP(Zone Routing Protocol)과 같은 하이브리드 능동형/반응형 프로토콜에 적용될 수 있다. 상기 설명한 과정은 DSR 프로토콜에 용이하게 적용될 수 있다. 종래의 DSR 메시지 형태의 RREQ, RREP, RRER은 선택적인 패킷 형태로 정의되고, 후방으로의 합치 모드의 "최선형" 트래픽을 지원하는 프로토콜의 통상의 작동용으로 정의되는 것으로 사용된다. 일정한 링크 기준의 측정을 지원하기 위하여 새로운 선택적인 패킷 형태가 정의될 수 있다. 이러한 형태의 필요한 헤더 분야의 정의는 상기 규정된 기능들에 기초하여 직접적으로 이루어진다.

상기 설명한 바와 같이, DSR 및 AODV와 같은 반응형 애드-혹 라우팅 프로토콜의 성능은 더 작은 트래픽 부하 집중을 가진 더욱 신뢰성 있고 더욱 적시의 루트를 제공하도록 개선된다. 루트들은 루트-요구 및 루트-답신의 스케쥴에 따라 발견된다. 종래의 DSR은 복수의 경로를 발견하나 메시지 데이터 전송을 위해서는 하나의 경로만을 사용하며 다른 경로들은 백업용이나 필요시 사용할 수 없는 경우가 빈 번하다. 종래, AODV는 하나의 경로를 발견한다. 주요 경로의 오류는 빈번하게 미션 트래픽이 종료하기 위하여 새로운 루트 발견 과정을 대기해야 하므로 중대한 지연을 초래한다.

설명한 바와 같이, 본 발명은 수신자에의 각각에 대한 적절한 기준을 가진 다수 경로의 발견 및 사용을 제공한다. 발견된 경로들은 기준 및/또는 트래픽 등급에 따라 등급화된다. 라우팅 캐시/테이블은 수신자에 대해 동시에 n 루트까지 이용하도록 설계된다(부하 혹은 신뢰성을 분배하기 위하여 사용될 수 있다). 등급과 경로 기준에 의하여 나타내진 값에 따라 다중 루트에 걸쳐 트래픽이 분배된다. n 경로를 사용하면 n의 경로를 동시에 유지할 수 있으나 하나의 경로의 오류는 여전히 작동중인 n-1 경로들을 잔류시킨다.

상기 루트 캐시/테이블은 하나의 그룹을 이루는 루트에 수신자 색인을 포함한다(DSR에 대한 소스 루트 혹은 AODV에 대한 다음의 홉 루트). 각각의 루트 엔트리는 기준값, 트래픽 부하의 어느 부분이 그 루트를 사용해야 하는지를 나타내는 사용 인자(예컨대, 0과 1 사이), 및 루트를 종료시키기 위한 타이머를 가진다. 사용시, n까지의 루트의 하나가 상기 부하를 공유하게 하는 일정한 방안에 따라 선택된다(임의 선택 혹은 사용 인자에 따른 연속된 서비스 제공). 루트 엔트리는 또한 각각의 등급의 트래픽에 대해 반복될 수 있다(예컨대, 각각의 등급에 대해 상이한 기준 및 등급화).

루트 오류와 관련하여: 노드를 발견하는 루트의 오류는 루트 에러 패킷(RERR)을 발생하고 트래픽 소스에 복귀한다. 트래픽 소스는 캐시/테이블로부터 오 류 루트를 제거한다. 트래픽 소스는 n-1 "양호한" 루트를 계속 사용한다. 다른 루트들이 사용가능하다면(만족스러운 기준으로), n 루트를 얻기 위하여 테이블에 부가된다. 사용 인자들은 재산출된다. 오류가 사용중인 루트의 숫자를 사전 규정된 임계값 이하로 저하하게 하면, 새로운 루트 발견이 부가적인 루트들을 발견하기 위하여 시작된다.

기준의 사용과 관련하여: 루트 요구와 루트 답신이 개선된 기준을 수용하도록 수정된다. DSR 및 AODV는 현재 필요하면 여전히 사용할 수 있는 홉 카운트만을 사용한다. 개선된 기준은 링크 지연, 링크 용량, 링크 가용 용량, 링크 신뢰성과 같은 다양한 측정을 포함한다. 더욱 중요한 기준은 다음과 같은 트래픽 등급에 의존할 수 있다: 지연 민감성 트래픽은 지연 기준에 기초하여 루트들이 등급-순서화되는 것을 요구할 수 있으며; 대용량 트래픽은 용량 기준에 기초하여 루트들이 등급-순서화되는 것을 요구한다.

각각의 루트의 사용 인자는 다음과 같이 산출될 수 있다:

사용 인자(Rtek) = F(k(기준), f(사용된 모든 경로의 기준))

대용량 트래픽의 경우, 병목 용량이 루트 평가 기준으로 사용될 수 있다 - 즉, 사용인자(Rtek) = 병목 용량 (k)/(모든 루트의 합(각각의 루트의 병목 용량)).

이하에서는 DSR에 적용되는 본 발명이 구체적으로 설명될 것이다.

DSR은 통상 복수 루트를 수집하나 하나만이 사용된다. 소스 루트가 전체 경로를 나타내므로(루프는 용이하게 검출됨) 복수의 루트를 가지고 루프 자유(loop freedom)는 유지된다. DSR은 소스 루트 위에서 각각의 링크에 대해 적절한 기준을 수집하도록 수정된다. DSR 루트 캐시는 루트 사용 인자들을 사용하여 복수의 트래픽 등급에 대해 복수의 루트를 동시에 사용하는 것을 반영하여 수정된다.

각각의 트래픽 등급에 대한 루트의 등급화는 루트 캐시에서 수행되고 각각의 트래픽 등급에 대해 상부의 n 루트가 선택된다. 소스 루트들이 수집되므로 등급화 과정은 어느 n 경로들이 가장 바람직한지를 결정할 때 경로들의 분리와 같은 인자를 포함할 수 있다(분리된 경로는 링크/노드의 오류 및 이동성에 의하여 동시에 덜 중단되는 일련의 경로들을 제공할 것이다). 각각의 트래픽 등급에 대한 상부의 n 루트의 사용인자들은 상기 설명한 바와 같은 적절한 경로 기준에 기초하여 산출될 것이다. 여러 경로들 중에서의 트래픽의 분배는 소스 노드에서만 이루어진다. 기능을 상실한 라우팅 캐시 엔트리를 종료시키기 위한 타이머가 사용될 수 있다(즉, 선택적). 더 높은 신뢰성을 위한 복수의 루트들에 걸쳐 이중의 트래픽을 보내는 신뢰성이 더 높은 트래픽 등급이 수행될 수 있다. 루트 오류 회복은 상기 설명한 바와 같이 수행된다. 이는 일반적으로 능동적으로 사용되는 상부의 n 루트들에서 작동하지 않는 루트를 발견할 것이다.

이하에서는 AODV에 적용되는 본 발명이 구체적으로 설명될 것이다. AODV는 기준으로서 경로의 홉 카운트를 정의함에 따라 현재 하나의 루트만을 수집한다. 이와 같이, AODV는 적절한 기준을 가진 복수의 루트들을 수집하도록 수정되어야 한다. AODV에 대해서는 다음의 홉 라우팅 테이블을 형성하므로 루프-프리 루트를 보증하도록 주의를 기울여야 한다. 예컨대, 다음의 보존적인 방안이 작용할 것이다: 복수 루트, 상부 n 루트의 등급화, 적절한 경로 기준에 기초하여 상부 n 루트용 사 용인자들을 사용하는 것을 반영하기 위하여 AODV 루트 테이블을 수정하며; 상부 n 루트중에서 하나를 "최상의 루트"로 선택 - 루프 자유를 유지하기 위하여 상기 최상의 루트는 AODV에서 가장 새로운 최소 홉 카운트 루트가 선택될 것이며(상부 n 루트에 포함되는 루트가 적을수록 1 보다 더 큰 홉 카운트를 가질 수 있다); 중계 노드들은 단지 "최상의 루트"에 대한 선택을 표시하는 RREPs를 돌려보내지만 수신자는 상이한 이웃들을 통해 경로들에 대한 복수의 RREPs를 돌려보낼 수 있으며; n의 가능한 경로 중의 하나의 선택은 소스 노드에서만 발생하며 - 각각의 중간의 전방으로 향하는 노드는 항상 " 최상의 루트"를 따라 패킷을 보내진다. 노드가 이미 사용 중인 다른 루트 보다 더 새로운 루트를 발견하면, 오류를 발생하거나 홉 카운트가 너무 높지 않다면 다른 루트를 폐기할 필요는 없다. 더 높은 신뢰성을 위해 복수의 루트에 걸쳐 이중의 트래픽을 보내는 더 높은 신뢰성의 트래픽 단위가 실행될 수 있다. 루트의 오류는 RERRs의 발생을 초래하며 상기 설명한 바와 같이 오류 회복 과정을 유발한다. 이와 같이, 상기 설명한 바와 같은 본 발명은 종래의 DSR 및 AODV와 같은 애드-혹 라우팅 프로토콜을 지원하나 성능을 크게 향상시킨다. 복수 루트들이 데이터 트래픽 전달의 증가된 가능성 혹은 부하 밸런스를 위하여 사용될 수 있다. 복수 루트의 사용을 통해 경로 오류가 발생시 더욱 적시의 백업 루트를 제공할 수 있다. 대다수의 경우, 오류에 의하여 오류 링크 상의 일시적으로 분실된 트래픽 외에는 데이터 트래픽의 장애가 발생하지 않는다. 모든 루트가 오작동으로 되어 아무런 루트도 가지지 못할 가능성에 이르기 전에 루트 발견이 개시될 수 있다. 즉, 모든 루트들이 상실된 후에 루트 발견이 시작되는 것은 더욱 드물다.

이제 부가적으로, 도 6 및 7과 관련하여, 본 발명의 시스템 측면이 설명될 것이다. 이동 애드-혹 통신망(20)은 복수의 이동 노드들(30), 및, 상기 복수의 이동 노드들을 같이 연결하는 복수의 무선 통신 링크들(32)을 포함한다. 각각의 이동 노드는 무선 통신 링크들(32)을 통하여 다른 노드들과 무선으로 일방향적으로 혹은 양방향적으로 통신하는 통신 기구(42)를 가지는 라우터(40)(도 6), 통신 기구(42)를 통하여 통신의 루트 설정을 제어하는 제어기(44)를 구비한다. 또한, 메모리(46)가 제어기(44)의 부분으로 포함되거나 제어기에 연결되어 포함될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 제어기(44)는 수신지 노드로의 루트를 발견하기 위하여 다른 노드들에 루트 요구를 전송하는 루트 발견 유닛(50)을 포함한다. 또한, 루트 요구 처리 유닛(52)은 노드가 루트 요구를 지원하는 여부를 결정한다. 더우기, 루트 요구 처리 유닛(52)은 노드가 루트 요구를 계속 지원할 수 있는 여부를 검출하며, 그렇지 않으면 에러 표시(RERR)를 발생한다. 루트 등급화 유닛(54)은 하나 이상의 링크 기준들에 기초하여 발견된 루트들을 등급화하며, 메시지 데이터 분배 유닛(58)은 등급에 기초하여 다수의 발견된 루트들을 따라 수신지 노드로 메시지 데이터를 분배한다. 재차, 상기 링크 기준은 링크 지연, 링크 용량, 링크 가용 용량, 및/또는 링크 신뢰성의 측정임이 바람직하다.

메시지 데이터 분배 유닛(58)은 복수의 발견된 루트들을 따라 이중의 메시지 데이터를 분배하거나 및/또는 복수의 발견된 루트들의 각각을 따라 메시지 데이터의 상이한 부분들을 분배할 수 있다. 상기 루트 등급화 유닛(54)은 발견된 루트들의 하나에 각각 상응하는 루트 엔트리들을 저장하기 위한 루트 캐시(56)를 포함한 다. 각각의 루트 캐시는 또한 기준값, 상응하는 루트에 분배되어야 하는 메시지 데이터를 나타내는 사용 인자, 발견된 루트를 종료시키기 위한 타이머를 포함할 수 있다. 상기 등급화 유닛(54)은 또한 지연 민감성 메시지 데이터 및 대용량 메시지 데이터와 같은 상이한 등급들의 메시지 데이터에 대해 루트 캐시의 루트 엔트리들을 반복할 수 있다. 루트 등급화 유닛(54)은 발견된 루트들에서 오류 루트를 제거하며, 루트 발견 유닛(50)은 발견된 루트들의 수가 임계값 이하로 저하하면 수신지 노드로의 다른 루트들을 발견한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 이동 애드-혹 통신망에서 트래픽 부하의 집중이 적은 더욱 신뢰성 있고 적시의 루트를 제공할 수 있다.

Claims (11)

1. 소스 노드와 수신지 노드 사이의 다수의 중계 노드들과, 상기 노드들을 같이 연결하는 다수의 무선 통신 링크들을 포함하는 이동 애드-혹 통신망에서 소스 노드로부터 수신지 노드로 메시지 데이터를 라우팅하기 위한 방법으로서:

   소스 노드에서, 수신지 노드로의 라우팅을 위한 루트를 발견하는 단계;

   소스 노드에서, 적어도 하나의 링크 기준에 따라 발견된 루트들을 등급화하는 단계; 그리고,

   소스 노드에서 등급화에 기초하여 다수의 발견된 루트들을 따라 메시지 데이터를 수신지 노드로 분배하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 데이터의 라우팅 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 발견된 루트들을 등급화하는 단계는 발견된 루트들 중의 하나에 각각 대응하는 루트 엔트리들을 루트 캐시에 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제 2 항에 있어서, 각각의 루트 엔트리는,

   링크 기준에 대한 기준값; 및

   상응하는 루트에 대해 분배되어야 하는 메시지 데이터를 나타내는 사용 인자를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 각각의 루트 엔트리는 발견된 루트를 종료시키기 위한 타이머 값을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 소스 노드에서, 오류 루트를 검출하는 단계 및 발견된 루트들에서 오류 루트를 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 이동 애드-혹 통신망으로서:

   다수의 이동 노드들; 및,

   상기 다수의 이동 노드들을 같이 연결하는 다수의 무선통신 링크들을 포함하며;

   각각의 이동 노드는,

   상기 무선 통신 링크들을 통하여 상기 다수의 노드들에서 다른 노드들과 무선으로 통신하기 위한 통신기구, 및

   상기 통신 기구를 통한 통신을 경로설정하기 위한 제어기를 포함하며;

   상기 제어기는,

   수신지 노드로의 루트를 발견하기 위한 루트 발견 유닛,

   적어도 하나의 링크 기준에 따라 발견된 루트들을 등급화하는 루트 등급화 유닛, 및

   상기 등급에 기초하여 다수의 발견된 루트들을 따라 메시지 데이터를 수신지 노드로 분배하기 위한 메시지 데이터 분배 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 애드-혹 통신망.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 루트 등급화 유닛은 발견된 각 루트들중 하나에 대응하는 루트 엔트리를 저장하기 위한 루트 캐시를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-혹 통신망.
8. 제 7 항에 있어서, 각 루트 엔트리는,

   링크 기준에 대한 기준값; 및

   대응하는 루트에 분배되어야 하는 메시지 데이터를 나타내는 사용 인자를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-혹 통신망.
9. 제 8 항에 있어서, 각 루트 엔트리는 발견된 루트를 종료시키기 위한 타이머 값을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 애드-혹 통신망.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 링크 기준은 링크 지연, 링크 용량, 링크 가용 용량, 및 링크 신뢰성중 적어도 하나의 측정을 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-혹 통신망.
11. 제 6 항에 있어서, 상기 제어기는, 상기 노드가 계속 루트 요구를 지원하는지 여부를 결정하고 부정의 경우는 오류 루트의 에러 표시를 발생하기 위한 루트 요구 처리 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 애드-혹 통신망.

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