KR100845675B1 - Method for configuring routing path in a wireless ad-hoc network - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 무선 애드 혹 네트워크(Wireless Ad-hoc Network)(또는 무선 임시망)에서의 경로 설정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 IEEE 802.11 무선 인터페이스를 사용하는 무선 애드 혹 네트워크에서 소스 노드와 목적지 노드 사이의 필요한 대역폭을 지원할 수 있는 경로를 찾음으로써, 현대의 멀티미디어 서비스를 원활히 제공할 수 있는 무선 애드 혹 네트워크에서 대역폭을 만족하는 경로 설정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a routing method in a wireless ad-hoc network (or wireless ad hoc network), and more particularly, a source node and a destination node in a wireless ad hoc network using an IEEE 802.11 wireless interface. The present invention relates to a path setting method for satisfying bandwidth in a wireless ad hoc network that can smoothly provide a modern multimedia service by finding a path that can support a required bandwidth therebetween.
일반적으로, 인터넷과 이동통신 기술의 발전으로 현재의 사회는 시간과 공간에 관계없이 다양한 멀티미디어 서비스를 제공받을 수 있어 사용자들의 삶의 환경에 큰 변화가 일고 있다.In general, with the development of the Internet and mobile communication technology, the present society is able to receive various multimedia services regardless of time and space, which is causing a great change in the user's life environment.
특히, 최근에는 노트북 PC, PDA 등의 소형 휴대형 전자기기가 점차 보급됨에 따라, 인터넷을 기반으로 하는 데이터 통신을 유선 네트워크뿐만 아니라 무선 네트 워크를 통해 구현하고자 하는 노력이 증대되고 있는 실정이다.In particular, as portable electronic devices such as notebook PCs and PDAs are gradually spread in recent years, efforts to implement data communication based on the Internet through wireless networks as well as wired networks have been increasing.
이러한, 무선 네트워크의 대표적인 예로써 애드 혹(Ad-hoc) 네트워크를 들 수 있다. 상기 애드 혹 네트워크는 중앙 집약된 관리장치가 없고, 기존 통신 기반 구조를 이용하지 않으며, 이동노드 간의 연결 제공을 위한 고정된 제어장치(예컨대, 라우터, 호스트, 무선 기지국 등)를 가지지 않는다는 특징이 있다. 즉, 애드 혹 네트워크에 따르면, 이동노드 스스로가 라우터로 동작하게 된다.An example of such a wireless network is an ad-hoc network. The ad hoc network does not have a centralized management device, does not use an existing communication infrastructure, and does not have a fixed control device (eg, a router, a host, a wireless base station, etc.) for providing a connection between mobile nodes. . That is, according to the ad hoc network, the mobile node itself operates as a router.
따라서, 소정의 이동노드가 상대노드로 통신을 수행하고자 하는 경우, 그 이동노드는 상대노드와의 사이에 위치하는 여러 노드를 통해 통신경로를 개설하여야 한다. 이러한 애드 혹 네트워크의 일 예로써, 복수개의 센서로 구성되는 센서 네트워크를 들 수 있다.Therefore, when a given mobile node intends to perform communication with a counterpart node, the mobile node must establish a communication path through various nodes located between the counterpart node. An example of such an ad hoc network is a sensor network composed of a plurality of sensors.
최근 무선 통신의 발전으로 저가, 저전력, 다기능의 센서노드의 개발이 가능해져서 이러한 소형 센서노드들로 이루어진 센서 네트워크를 구현하여 센싱, 데이터 처리, 통신 등의 작업을 수행하도록 할 수 있다.Recent developments in wireless communication enable the development of low-cost, low-power, multi-functional sensor nodes, enabling sensor networks consisting of these small sensor nodes to perform tasks such as sensing, data processing, and communication.
즉, 센서 네트워크는 조밀하게 분포된 수많은 센서노드들로 구성되어 있는데, 이러한 수많은 센서노드를 통해 원하는 정보를 수집하고 전달하기 위해서는 무선 인터페이스만으로 구성된 센서노드들 간의 라우팅 프로토콜이 구현되어야 한다. 또한, 센서노드들의 자유로운 이동으로 인해 나타나는 현상들에도 적절하게 대응할 수 있어야 한다.In other words, the sensor network is composed of numerous densely distributed sensor nodes. In order to collect and transmit desired information through these numerous sensor nodes, a routing protocol between sensor nodes composed of only wireless interfaces must be implemented. In addition, it should be possible to properly respond to the phenomena caused by the free movement of the sensor nodes.
또한, 무선 애드 혹 네트워크(Wireless Ad-hoc Network)는 통상적인 유선 네트워크 기반구조와 동일한 고정 특성을 갖는 것이 아니라, 제어가 집중되지 않고, 종종 자발적인 방식으로 생성되는 것을 특징으로 한다. 이것은 분산된 개념을 통하여 제어를 유지한다. 노드는 표준 고정 네트워크 구조에 비하여 제어되지 않는 방식으로 접속되거나 분리될 수 있고, 상기 노드는 고속으로 왕복할 수 있는데, 이는 네트워크 토폴로지를 극적으로 변화시키도록 한다.In addition, wireless ad-hoc networks do not have the same fixed characteristics as conventional wired network infrastructures, but are characterized by being uncontrolled and often created in a spontaneous manner. This maintains control through a distributed concept. Nodes can be connected or disconnected in an uncontrolled manner compared to standard fixed network architectures, and the nodes can shuttle back and forth at high speed, which dramatically changes the network topology.
일부 경우에, 이와 같은 애드 혹 네트워크는 기반구조 컴포넌트로서 사용자/클라이언트 장치 자신에 의해 형성된다. 그 후, 이러한 컴포넌트는 사용자가 네트워크 셀 주위, 상기 셀 내 및 상기 셀로부터 이동하므로, 기반구조가 이에 따라 이동한다는 의미에서 실제로 이동국이다. 이것은 기반구조를 형성하는 직접적인 방법이지만, 라우팅 프로토콜 상에 매우 높은 요구를 설정한다.In some cases, such an ad hoc network is formed by the user / client device itself as an infrastructure component. This component is then actually a mobile station in the sense that the infrastructure moves accordingly as the user moves around, in and out of the network cell. This is a direct way to form the infrastructure, but sets very high demands on the routing protocol.
그러나, 무선 네트워크의 특성상 기존의 유선에서의 라우팅 프로토콜을 그대로 사용할 수 없기 때문에, DSR(Dynamic Source Routing), AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing), 그리고 TORA(Temporally Ordered Routing Algorithm) 등의 모바일 애드 혹 네트워크를 위한 라우팅 프로토콜(Routing Protocol)이 개발되었다. 이들은 무선 네트워크에서 소스 노드(Source Node)와 목적지 노드(Destination Node) 간의 최단 경로를 찾기 위하여 제안된 것이다.However, due to the nature of the wireless network, existing wired routing protocols cannot be used as it is, so mobiles such as Dynamic Source Routing (DSR), Ad hoc On-Demand Distance Vector Routing (AODV), and Temporally Ordered Routing Algorithm (TORA) Routing Protocol for ad hoc networks has been developed. These are proposed to find the shortest path between a source node and a destination node in a wireless network.
이러한 종래의 라우팅 프로토콜은 주로 하나의 노드로부터 목적지 노드까지 홉 수(Hop Count)를 최소화하는 것에 주안점을 두고, 홉 수가 최소가 되는 경로를 전송 경로로 선택하는 방법을 택하고 있다.The conventional routing protocol mainly focuses on minimizing the hop count from one node to the destination node, and selects a path that minimizes the hop count as a transmission path.
그러나, 각 노드간의 환경은 다를 수 있으므로 같은 홉 수를 갖는 경로라고 하더라도 같은 전송속도를 가질 수 없다. 따라서, 단순히 홉 수를 고려하는 것만으 로는 최선의 전송 경로를 선택할 수 없는 문제점이 있다.However, since the environment between nodes may be different, even a path having the same hop number may not have the same transmission speed. Therefore, there is a problem in that the best transmission path cannot be selected simply by considering the number of hops.
이와 같이, 현재까지 무선 애드 혹 네트워크에서는 주로 Best-effort 서비스만을 고려한 최소 홉 거리 라우팅 방식이 많이 연구되어 왔다. 이후 멀티미디어 서비스를 위한 QoS(Quality of Service)(특히, 대역폭) 제공에 대한 연구가 이루어졌으며, 라우팅 분야에서도 QoS에 대한 연구가 이루어지고 있다. 그러나, 현재까지 이루어진 무선 애드 혹 네트워크에서의 QoS 라우팅 연구는 무선 인터페이스를 고려하지 않거나 혹은 무선 채널의 특성을 정확히 반영하지 않은 것이어서 실제 환경과 다른 문제점이 있다.As described above, in the wireless ad hoc network, the minimum hop distance routing scheme mainly considering only the best-effort service has been studied. Since then, research has been made on providing Quality of Service (QoS) (particularly, bandwidth) for multimedia services, and research on QoS has been made in the routing field. However, the QoS routing research in the wireless ad hoc network has not been considered in the wireless interface or does not accurately reflect the characteristics of the wireless channel.
또한, 무선 통신 채널이 무지향성이라는 특징과 소스 노드와 목적지 노드가 멀티 홉을 거쳐 연결될 수 있다는 특징은 무선 애드 혹 네트워크에서 대역폭을 만족하는 경로를 찾는 과정을 어렵게 만든다.In addition, the feature that the wireless communication channel is omni-directional and that the source node and the destination node can be connected through the multi-hop makes it difficult to find a path that satisfies the bandwidth in the wireless ad hoc network.
기존의 대역폭을 만족하는 경로를 찾는 프로토콜의 경우 새로운 트래픽 연결에 대해서 실제 필요한 양 이상의 대역폭이 필요하다고 계산하거나, 실제로 무선 애드 혹 네트워크가 새로운 트래픽을 수용할 수 있음에도 불구하고 그렇게 판단하지 않는 문제점이 있다.In the case of a protocol that finds a path that satisfies the existing bandwidth, there is a problem in that it calculates that more bandwidth is required for a new traffic connection or does not determine that even though the wireless ad hoc network can accommodate the new traffic. .
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 IEEE 802.11 무선 인터페이스를 사용하는 무선 애드 혹 네트워크에서 소스 노드와 목적지 노드 사이의 필요한 대역폭을 지원할 수 있는 경로를 무지향성 무선 채널과 멀티 홉 특성을 보다 정확히 고려하여 찾음으로써, 현대의 멀티미디어 서비스를 원활히 제공할 수 있도록 한 무선 애드 혹 네트워크에서 대역폭을 만족하는 경로 설정 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and an object of the present invention is to provide an omni-directional radio channel through a path capable of supporting a required bandwidth between a source node and a destination node in a wireless ad hoc network using an IEEE 802.11 air interface. The present invention provides a path setting method that satisfies bandwidth in a wireless ad hoc network that can provide a modern multimedia service smoothly by finding and considering the multi-hop characteristics.
전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제1 측면은, 무선 애드 혹(Ad-hoc) 네트워크에서 소스 노드와 목적지 노드간에 트래픽을 전송하기 위한 경로 설정 방법에 있어서, (a) 상기 소스 노드가 상기 목적지 노드 방향으로 경로 설정 요청(RREQ)메시지를 브로드캐스트(Broadcast) 전송하는 단계; (b) 상기 브로드캐스트된 경로 설정 요청메시지를 수신한 주변 노드들은 가용 대역폭, 최소 대역폭 및 새로운 트래픽의 요구 대역폭 값을 연산하는 단계; (c) 각 주변 노드들은 상기 연산된 각 대역폭 값들을 이용하여 상기 소스 노드와의 홉 거리 및 상기 목적지 노드 여부에 따라 미리 설정된 충분 대역폭 조건을 만족하는지를 판단하는 단계; (d) 상기 단계(c)에서의 판단 결과, 상기 충분 대역폭 조건을 만족할 경우 상기 경로 설정 요청메시지를 다음 주변 노드들로 브로드캐스트 전송하는 단계; 및 (e) 상기 단 계(b) 내지 단계(d)를 반복 수행하여 상기 경로 설정 요청메시지가 해당 목적지 노드까지 전송되면, 상기 목적지 노드는 경로 설정 응답(RREP)메시지를 상기 소스 노드로 전송하는 단계를 포함하는 무선 애드 혹 네트워크에서의 경로 설정 방법을 제공하는 것이다.In order to achieve the above object, a first aspect of the present invention provides a routing method for transmitting traffic between a source node and a destination node in a wireless Ad-hoc network, the method comprising: (a) Broadcasting a route request (RREQ) message to a destination node; (b) calculating, by neighbor nodes receiving the broadcast routing request message, an available bandwidth, a minimum bandwidth, and a required bandwidth value of new traffic; (c) determining whether each neighboring node satisfies a preset sufficient bandwidth condition according to the hop distance from the source node and the destination node using the calculated respective bandwidth values; (d) if the sufficient bandwidth condition is satisfied as a result of the determination in step (c), broadcasting the route establishment request message to the next neighbor nodes; And (e) repeating the steps (b) to (d), when the routing request message is transmitted to the corresponding destination node, the destination node transmits a routing setup response (RREP) message to the source node. It provides a method for routing in a wireless ad hoc network comprising the steps.
여기서, 상기 단계(c)에서의 판단 결과, 상기 각 주변 노드들이 상기 충분 대역폭 조건을 만족하지 못할 경우 상기 수신된 경로 설정 요청메시지를 폐기함이 바람직하다.Here, it is preferable that when the neighboring nodes do not satisfy the sufficient bandwidth condition as a result of the determination in step (c), the received path establishment request message is discarded.
바람직하게, 상기 경로 설정 요청메시지는 상기 충분 대역폭 조건을 검사하는데 필요한 파라미터 값들을 포함한다.Advantageously, said routing request message includes parameter values necessary to check said sufficient bandwidth condition.
본 발명의 제2 측면은, 상술한 무선 애드 혹 네트워크에서 경로 설정 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체를 제공한다.A second aspect of the present invention provides a recording medium having recorded thereon a program for executing the route setting method in the above-described wireless ad hoc network.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 무선 애드 혹 네트워크에서의 경로 설정 방법에 따르면, IEEE 802.11 무선 인터페이스를 사용하는 무선 애드 혹 네트워크에서 소스 노드와 목적지 노드 사이의 필요한 대역폭을 지원할 수 있는 경로를 무지향성 무선 채널과 멀티 홉 특성을 보다 정확히 고려하여 찾음으로써, 현대의 멀티미디어 서비스를 원활히 제공할 수 있는 이점이 있다.According to the path setting method in the wireless ad hoc network of the present invention as described above, in the wireless ad hoc network using the IEEE 802.11 wireless interface, a path that can support the required bandwidth between the source node and the destination node is a non-directional radio Finding more accurately considering channel and multi-hop characteristics, there is an advantage that can smoothly provide modern multimedia services.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, embodiments of the present invention illustrated below may be modified in many different forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 애드 혹 네트워크에서의 경로 설정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.1 is a flowchart illustrating a path setting method in a wireless ad hoc network according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 애드 혹 네트워크에서의 경로 설정 방법은, 무선 인터페이스를 가진 복수개의 노드들 중에서 소스 노드(Source Node)(또는 송신지 노드)는 목적지 노드(Destination Node)(또는 수신지 노드)로 소정의 정보를 전달하고자 하는 경우, 그 노드간의 거리가 멀어서 직접 전달이 불가능하면 그 사이에 위치하는 다른 노드들을 통해 전달할 수 있다.Referring to FIG. 1, in the method for routing a wireless ad hoc network according to an embodiment of the present invention, a source node (or a source node) is selected from among a plurality of nodes having a wireless interface. In the case where it is desired to transmit predetermined information to a destination node (or a destination node), if the distance between the nodes is too large and direct transmission is impossible, the information may be transmitted through other nodes located therebetween.
즉, 그 사이에 위치하는 노드들을 통한 경로를 개설하여 그 경로를 통해 정보를 전송하게 된다. 이러한 경로 설립은 경로 설정 요청(Route Request, RREQ)메시지 및 경로 설정 응답(Route Reply, RREP)메시지를 교환함으로써 이루어진다.In other words, it establishes a path through the nodes located between them and transmits the information through the path. This route establishment is accomplished by exchanging a Route Request (RREQ) message and a Route Reply (RREP) message.
이때, 상기 경로 설정 요청(RREQ)메시지는 소스 노드가 목적지 노드를 찾기 위해 즉, 경로 생성을 요구하기 위해 사용하는 메시지이고, 상기 경로 설정 응답(RREP)메시지는 상기 경로 설정 요청(RREQ)메시지에 대한 응답 메시지이다. 즉, 상기 경로 설정 요청(RREQ)메시지를 수신한 노드는 자신이 목적지 노드이거나 목적 지 노드까지의 라우팅 경로를 알고 있다면, 이에 대한 응답으로 상기 경로 설정 응답(RREP)메시지를 유니캐스트(Unicast) 방식으로 상기 경로 설정 요청(RREQ)메시지를 처음으로 송신한 소스 노드에 전송한다.In this case, the routing request (RREQ) message is a message used by the source node to find a destination node, that is, to request the creation of a route, and the routing response (RREP) message is sent to the routing request (RREQ) message. Is the response message. That is, if the node receiving the RREQ message is the destination node or knows the routing path to the destination node, the node in response to this is the unicast scheme. The RREQ message is transmitted to the source node that first transmitted.
한편, 본 발명에서 제안하는 멀티미디어 서비스를 위한 QoS(Quality of Service)(특히, 대역폭) 라우팅 프로토콜의 기본 동작은 통상적인 AODV(Ad hoc On-demand Distance Vector) 라우팅 프로토콜과 유사하다.Meanwhile, the basic operation of the QoS (Quality of Service) routing protocol for the multimedia service proposed by the present invention is similar to a typical AODV (Ad hoc On-demand Distance Vector) routing protocol.
즉, 상기 소스 노드가 상기 목적지 노드로의 충분한 대역폭을 가진 경로를 찾기 위해서 먼저, 상기 소스 노드는 자신과 연결된 이웃한 주변 노드들로 경로 설정 요청(RREQ)메시지를 브로드캐스트(Broadcast) 전송한다(S100).That is, in order for the source node to find a path having sufficient bandwidth to the destination node, the source node first broadcasts a Route Request (RREQ) message to neighboring neighbor nodes connected thereto ( S100).
이때, 상기 경로 설정 요청(RREQ)메시지에는 기본적으로 타입필드(Type)와, J, R, G, D, U 필드정보 및 예비필드(Reserved)와, 해당 경로 설정 요청(RREQ)메시지가 전송되는 홉수를 카운트하여 저장하는 필드(Hop Count) 등이 있으며, 경로 설정 요청(RREQ)메시지를 식별하기 위한 ID(RREQ ID)와, 목적지 노드의 IP 주소, 목적지 노드의 시퀀스 넘버와, 해당 경로 설정 요청(RREQ)메시지를 전송한 소스 노드의 IP 주소 및 시퀀스 넘버 등의 라우팅 정보들을 포함한다. 또한, 상기 경로 설정 요청(RREQ)메시지에는 후술하는 충분 대역폭 조건을 검사하는데 필요한 각종 파라미터 값들을 포함함이 바람직하다.At this time, a type field (Type), J, R, G, D, U field information and reserved fields (Reserved), and a corresponding path setting request (RREQ) message are transmitted to the path setting request (RREQ) message. There is a field for counting and storing the hop number (Hop Count), and the ID (RREQ ID) for identifying a RREQ message, the IP address of the destination node, the sequence number of the destination node, and the corresponding path setting request. (RREQ) includes routing information such as the IP address and sequence number of the source node that sent the message. In addition, it is preferable that the RREQ message includes various parameter values necessary for checking a sufficient bandwidth condition to be described later.
다음으로, 상기 주변 노드들이 상기 소스 노드로부터 브로드캐스트(Broadcast)된 경로 설정 요청(RREQ)메시지를 수신하면, 상기 경로 설정 요청(RREQ)메시지에 포함된 라우팅 정보를 자신의 라우팅 테이블에 기록한 후, 가용 대역폭(Bavailable), 최소 대역폭(Bmin) 및 새로운 트래픽의 요구 대역폭(Breq) 값을 연산하고(S200), 상기 연산된 각 대역폭 값들을 이용하여 상기 소스 노드와의 홉 거리(Hop Distance) 및 상기 목적지 노드 여부에 따라 미리 설정된 충분 대역폭 조건을 만족하는지를 판단한다(S300).Next, when the neighboring nodes receive a routing request (RREQ) message broadcasted from the source node, the routing information included in the routing request (RREQ) message is recorded in its routing table. The available bandwidth B available , the minimum bandwidth B min , and the required bandwidth B req of new traffic are calculated (S200), and the hop distance from the source node using the calculated bandwidth values is calculated. And satisfies a preset sufficient bandwidth condition according to the destination node (S300).
상기 단계S300에서의 판단 결과, 상기 주변 노드들이 상기 충분 대역폭 조건을 만족할 경우 즉, 현재 노드가 충분한 여유의 대역폭을 가지고 있을 경우, 상기 경로 설정 요청(RREQ)메시지를 다음 주변 노드들로 브로드캐스트(Broadcast) 전송한다(S400). 한편, 상기 충분 대역폭 조건을 만족하지 못할 경우 상기 수신된 경로 설정 요청(RREQ)메시지를 폐기 처리한다(S500).As a result of the determination in step S300, when the neighboring nodes satisfy the sufficient bandwidth condition, that is, when the current node has sufficient bandwidth, the RREQ message is broadcast to the next neighboring nodes ( Broadcast) to transmit (S400). Meanwhile, if the sufficient bandwidth condition is not satisfied, the received route establishment request (RREQ) message is discarded (S500).
이후에, 상기 단계S200 내지 단계S500을 반복 수행하여 상기 경로 설정 요청(RREQ)메시지가 상기 목적지 노드까지 전송되면(S600), 상기 목적지 노드는 상기 경로 설정 요청(RREQ)메시지에 대한 응답으로 경로 설정 응답(RREP)메시지를 상기 소스 노드로 유니캐스트(Unicast) 전송하고(S700), 상기 소스 노드가 상기 경로 설정 응답(RREP)메시지를 수신하게 되면 경로 설정이 완료된다(S800).Subsequently, when the path setting request (RREQ) message is transmitted to the destination node by performing the steps S200 to S500 repeatedly (S600), the destination node sets the path in response to the path setting request (RREQ) message. A response (RREP) message is transmitted to the source node (Unicast) (S700), when the source node receives the routing response (RREP) message, the path setting is completed (S800).
한편, 상기 목적지 노드로 서로 다른 경로를 통해 전송된 복수개의 경로 설정 요청(RREQ)메시지가 도착할 경우, 상기 목적지 노드는 먼저 도착한 경로 설정 요청(RREQ)메시지에 대한 경로 설정 응답(RREP)메시지를 전송하고, 나머지 경로 설정 요청(RREQ)메시지는 폐기 처리함이 바람직하다.Meanwhile, when a plurality of RREQ messages transmitted through different paths arrive at the destination node, the destination node transmits a RREP message to the RREQ message that arrived first. The remaining routing request (RREQ) message is preferably discarded.
이하, 본 발명의 일 실시예에 적용된 가용 대역폭(Bavailable), 최소 대역폭(Bmin) 및 새로운 트래픽의 요구 대역폭(Breq) 값들의 연산 방법을 비롯한 충분 대역폭 조건에 대하여 예를 들어 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, a sufficient bandwidth condition including a method of calculating available bandwidth B available , minimum bandwidth B min , and required bandwidth B req values of new traffic applied to an embodiment of the present invention will be described in detail. Let's do it.
먼저, 본 발명에서 대역폭을 만족하는 경로를 찾기 위해서는 현재 네트워크에서 어떠한 트래픽이 어떤 경로를 따라서 얼마큼 전송되고 있는지에 대한 정보와 새로 경로를 설정하고자 하는 트래픽이 경로를 따라서 전송될 때 얼마만큼의 무선 자원을 소비하는지에 대한 사전 계산 과정이 필요하다.First, in order to find a path that satisfies the bandwidth in the present invention, information on how much traffic is transmitted along which path in the current network, and how much radio resources when the traffic to be newly set up is transmitted along the path A pre-calculation process is needed on whether to consume it.
즉, 소스 노드 i와 목적지 노드 j사이의 데이터 흐름에 의한 트래픽이 1홉 노드 사이(노드 l과 m)에서 전송될 때 필요한 대역폭 즉, 새로운 트래픽의 요구 대역폭 Breq,(l,m)(i,j)은 하기의 수학식 1에 의해 연산할 수 있다.That is, the bandwidth required when traffic due to the data flow between source node i and destination node j is transmitted between one-hop nodes (nodes l and m), i.e., the required bandwidth of new traffic B req, (l, m) (i , j) can be calculated by the following Equation 1.
여기서, 상기 R(i,j)은 트래픽의 패킷 발생 시간 간격을 의미하며, 상기 Bchannel은 IEEE(The Institute of Electrical & Electronics Engineers) 802.11 무선 인터페이스의 전송율(Transmission Rate)을 의미한다.Here, R (i, j) means the packet generation time interval of the traffic, the B channel means the transmission rate of the Institute of Electrical & Electronics Engineers (IEEE) 802.11 wireless interface.
또한, 상기 Tdata,(l,m)(i,j)는 데이터를 전송하는데 필요한 시간으로 1홉 노드 사이(노드 l과 m)의 IEEE 802.11 MAC(Medium Access Control) 프레임 손실 확률(Frame Loss Probability)(PDATA,(l,m))을 고려할 경우와 RTS(Request to Send)/CTS(Clear to Send) 메커니즘을 사용하지 않을 경우 하기의 수학식 2에 의해 연산한다.In addition, the T data, (l, m) (i, j) is the time required to transmit data, IEEE 802.11 Medium Access Control (MAC) frame loss probability between 1-hop nodes (nodes l and m) When considering (P DATA, (l, m) ) and when not using the Request to Send (RTS) / Clear to Send (RTS) mechanism, the following equation is used.
여기서, 상기 h는 IEEE 802.11 표준에 규정되어 있는 MAC 프레임 손실 시 재전송의 한계값이다. 또한, 상기 T'c,DATA,(l,m)는 MAC 프레임을 전송했을 때 충돌이 발생할 경우의 소비한 시간으로 하기의 수학식 3에 의해 연산한다.Here, h is a limit value of retransmission when MAC frame loss is defined in the IEEE 802.11 standard. In addition, T'c, DATA, (l, m) is calculated by Equation 3 below as a time consumed when a collision occurs when transmitting a MAC frame.
여기서, 상기 Tdifs와 TACKTimeout는 IEEE 802.11 표준에서 규정되어 있는 DIFS 값과 ACK 프레임의 타임아웃(Timeout) 값을 의미한다.Here, T difs and T ACKTimeout mean a DIFS value defined in the IEEE 802.11 standard and a timeout value of an ACK frame.
또한, 상기 T's,DATA,(l,m)는 MAC 프레임이 성공적으로 전송되었을 경우의 소비한 시간으로 하기의 수학식 4에 의해 연산한다.In addition, T 's, DATA, (l, m) is calculated by Equation 4 below as a time consumed when the MAC frame is successfully transmitted.
여기서, 상기 H는 헤더의 길이를 의미하고, 상기 L(i,j)은 패킷의 길이를 의미하며, 상기 Tack은 IEEE 802.11 MAC의 ACK 프레임을 전송하는데 소비되는 시간을 의미하며, 상기 Tsifs는 IEEE 802.11 표준에서의 SIFS 시간을 의미한다.Here, the H means the length of the header, the L (i, j) means the length of the packet, the T ack means the time spent transmitting the ACK frame of the IEEE 802.11 MAC, the T sifs Means SIFS time in IEEE 802.11 standard.
또한, 상기의 수학식 2에서 TCW(k)는 MAC 프레임 재전송을 시도하는 횟수 k에 따른 백오프(Backoff) 시간을 나타내며, 하기의 수학식 5에 의해 구할 수 있다.In addition, T CW (k) in Equation 2 represents a backoff time according to the number k of attempts to retransmit the MAC frame, and can be obtained by Equation 5 below.
여기서, 상기 CWmin과 CWmax는 각각 IEEE 802.11 표준에서 백오프(Backoff) 시간의 최소값과 최대값을 의미하며, 상기 TSlotTime은 IEEE 802.11 표준에서의 슬롯 시간을 의미한다.Here, the CW min and CW max means the minimum value and the maximum value of the backoff time in the IEEE 802.11 standard, respectively, and the T SlotTime means the slot time in the IEEE 802.11 standard.
그리고, 두 노드 l과 m을 연결하는 링크에서 소비되는 대역폭 BUT(l,m)은 하기의 수학식 6에 의해 연산한다.The bandwidth BUT (l, m) consumed in the link connecting two nodes l and m is calculated by Equation 6 below.
여기서, 상기 N(l)은 노드 l의 1홉 이웃 노드를 의미하며, 상기 Next(i,j)는 소스 노드가 i이고 목적지 노드가 j인 트래픽 흐름에 대한 노드 l에서의 라우팅 테이블의 다음 노드(Next Hop)를 의미한다.Here, N (l) means a one-hop neighbor node of node l, and Next (i, j) is the next node in the routing table at node l for traffic flows where source node is i and destination node is j It means (Next Hop).
상기의 수학식 6으로 구해진 소비되는 링크 대역폭 BUT(l,m)은 주기적으로 혹은 값의 변화가 있을 때 주위로 브로드캐스트(Broadcast) 전송된다. 그러면 노드 l의 이웃 노드 k에서의 소비된 대역폭 Bconsumed(k)는 하기의 수학식 7에 의해 연산된다.The consumed link bandwidth BUT (l, m) obtained by Equation 6 above is broadcasted periodically or when there is a change in value. Then, the bandwidth B consumed (k) consumed at the neighbor node k of node l is calculated by Equation 7 below.
한편, 노드 k에서의 사용 가능한 대역폭(Available Bandwidth) Bavailable(k)은 상기의 수학식 7을 통해 구한 Bconsumed(k) 값을 이용하여 하기의 수학식 8에 의해 연산된다.Meanwhile, the available bandwidth B available (k) at the node k is calculated by Equation 8 below using the value of B consumed (k) obtained through Equation 7 above.
여기서, 상기 Bavailable(k)은 노드 자기 자신만을 고려한 사용 가능한 대역폭이며, 이웃한 주변 노드를 고려하기 위해서는 하기의 수학식 9에 의해 최소 대역폭 (Minimum Bandwidth) Bmin(k)을 계산하여 이용하여야 한다.Here, B available (k) is an available bandwidth considering only the node itself, and in order to consider neighboring neighboring nodes, the minimum bandwidth B min (k) should be calculated and used by Equation 9 below. do.
여기서, 상기 최소 대역폭 Bmin(k)이 송신이나 수신을 하는 이웃한 주변 노드들의 사용 가능한 대역폭 중에서 최소값을 의미한다.Here, the minimum bandwidth B min (k) means the minimum value among the available bandwidths of neighboring neighboring nodes transmitting or receiving.
한편, 라우팅 프로토콜 오버헤드(Overhead)를 줄이기 위해서 프레임 손실 확률이 0이라고 가정했을 때의 필요한 대역폭 값으로 rawBreq(i,j)=Breq,(l,m)(i,j)|PDATA,(l,m)=0을 계산한다.On the other hand, to reduce the routing protocol overhead, it is necessary bandwidth value when the frame loss probability is assumed to be 0. rawB req (i, j) = B req, (l, m) (i, j) | Calculate PDATA, (l, m) = 0 .
전술한 바와 같이 연산된 가용 대역폭 Bavailable(k)과 최소 대역폭 Bmin(k), 그리고 새로운 트래픽 흐름이 요구하는 대역폭 Breq,(l,m)(i,j)을 이용하여, 하기의 표 1과 같이 현재 노드와 소스 노드간의 홉 거리(Hop Distance)와 현재 노드가 목적지 노드인지 아닌지에 따라 경로 설정 요구를 제어한다.Using the available bandwidth B available (k) and minimum bandwidth B min (k) calculated as described above and the bandwidth B req, (l, m) (i, j) required by the new traffic flow, the following table As in 1, the routing request is controlled according to the hop distance between the current node and the source node and whether the current node is the destination node or not.
여기서, 현재 노드는 k, 현재 노드의 이전 노드는 k-1, 현재 노드의 2홉 이전 노드는 k-2, 현재 노드의 3홉 이전 노드는 k-3으로 표기하였다. Here, k is indicated by the current node, k-1 by the previous node of the current node, k-2 by 2 hops before the current node, and k-3 by 3 hops before the current node.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 애드 혹 네트워크에서의 경로 설정 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.On the other hand, the path setting method in a wireless ad hoc network according to an embodiment of the present invention may also be implemented as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored.
예컨대, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체로는 롬(ROM), 램(RAM), 시디-롬(CD-ROM), 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 이동식 저장장치, 비휘발성 메모리(Flash Memory), 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다.For example, the computer-readable recording medium may be a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a hard disk, a floppy disk, a removable storage device, a nonvolatile memory (Flash memory). Optical data storage, and the like, and also implemented in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet).
또한, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다.The computer readable recording medium can also be distributed over computer systems connected over a computer network so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
전술한 본 발명에 따른 무선 애드 혹 네트워크에서의 경로 설정 방법에 대한 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명에 속한다.Although a preferred embodiment of a method for establishing a route in a wireless ad hoc network according to the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto, but the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings are various. It is possible to carry out the transformation to this also belongs to the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 애드 혹 네트워크에서의 경로 설정 방법을 설명하기 위한 흐름도.1 is a flowchart illustrating a path setting method in a wireless ad hoc network according to an embodiment of the present invention.
Claims (15)
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