KR100921216B1 - 무선 메쉬 네트워크 환경에서의 다자간 통신서비스를 위한멀티캐스트 트리 생성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 메쉬 네트워크 환경에서의 다자간 통신서비스를 위한 멀티캐스트 트리 생성 방법에 관한 것으로, 멀티캐스트 트리에 포함된 전송 노드가 컨트롤 메시지를 이웃 노드들에게 전송하는 제10단계와; 컨트롤 메시지를 받은 노드들은 데이터 전송이 이루어진 노드 그룹에 포함되는 제20단계와; 데이터 전송이 이루어진 노드 그룹에 포함된 노드들은 자신의 전송 범위에 있는 이웃 노드 중에서 컨트롤 메시지를 받지 못한 노드의 갯수를 구하는 제30단계와; 컨트롤 메시지를 받지 못한 이웃 노드의 갯수를 가장 많이 가진 노드는 자신을 멀티캐스트 트리에 포함시키고 컨트롤 메시지를 전송하는 제40단계와; 멀티캐스트 서비스에 포함된 모든 노드들이 컨트롤 메시지를 받을 때까지 제20 내지 제40단계를 반복하여, 최초 전송 노드를 기준으로 멀티캐스트 트리를 구성하는 제50단계와; 상기 멀티캐스트 트리 중 최소 비용의 트리를 구하는 제60단계를 포함한다. 따라서, 본 발명은 무선 메쉬 네트워크 환경에서 다자간 통신 서비스 제공시 공유된 멀티캐스트 트리를 신속하게 구성할 수 있고, 새로운 멀티캐스트 멤버가 참여하거나, 삭제될 경우에도 많은 비용을 소요하지 않고 멀티캐스트 트리를 관리 및 유지할 수 있는 효과가 있다.

메쉬 네트워크, 멀티캐스트 트리, mesh network, multicast tree

Description

무선 메쉬 네트워크 환경에서의 다자간 통신서비스를 위한 멀티캐스트 트리 생성 방법 {On the construction of multicast tree for multi-source service in wireless mesh networks}

본 발명은 무선 메쉬 네트워크 환경에서의 다자간 통신서비스를 위한 멀티캐스트 트리 생성 방법 방법에 관한 것으로, 특히 다수의 서비스 제공자가 존재할 때 가장 효율적인 트리를 생성하고, 이미 생성된 트리를 공유, 접근, 복구하는 무선 메쉬 네트워크 환경에서의 다자간 통신서비스를 위한 멀티캐스트 트리 생성 방법에 관한 것이다.

삭제

무선 메쉬 네트워크는 기존의 유선 통신 인프라스트럭처(infrastructure)를 이용하면서 적은 비용의 무선 네트워크를 구성하여 유선 통신 인프라를 설치하기 어려운 지역에 통신 서비스를 제공하는 새로운 개념의 네트워크이다. 이러한 무선 메쉬 네트워크의 중요한 서비스는 여러 수신자를 대상으로 하는 다자간 통신 서비스이며, 대부분의 트래픽(traffic)이 QoS(Quality of Service)를 만족시켜야하는 음성이나 영상 데이터들이다. 따라서, 네트워크는 사용자들이 만족할 수 있는 전송대역, 지연시간 등을 제공해야 한다.

기존의 유선 네트워크에서의 다자간 통신 서비스를 위한 멀티캐스트(multicast) 방법에는 송신 노드에서 제어 메시지를 통해 멀티캐스트 트리를 구성하는 방법과 멀티캐스트 그룹 내에서 모든 노드들이 같은 트리를 공유하는 방법으로 구분할 수 있다. 그러나, 제어 메시지를 통한 방법은 주기적으로 네트워크에 멀티캐스트 트래픽이 전송되어 네트워크의 효율을 크게 떨어뜨리고, 멀티캐스트 그룹의 멤버들의 수가 증가할수록 복잡도가 증가하여 확장성 측면에서 적합하지 못한 단점이 있다. 또 같은 트리를 공유하는 방법은 모든 멤버들에게 최적의 트리가 아니기 때문에 멀티캐스트 제어 메시지를 전송할 때 전송지연이 커지고, 새로운 랑데부 지점 (rendezvous point)에서 병목현상이 발생하는 단점이 있다.

무선 네트워크에서 멀티캐스트 전송을 위해 유선 네트워크에서 제안된 멀티캐스트 방법은 적합하지 않다. 왜냐하면, 무선 네트워크에서는 데이터 전송 시에 기본적으로 브로드캐스트(broadcast) 방법을 사용하기 때문에 한 번의 전송으로 멀티캐스트 그룹의 많은 노드들에게 데이터를 전송할 수 있다. 또한 유선망과 달리 무선 링크 간에는 전송파 감지(carrier sensing) 와 간섭(interference) 등 복잡한 관계가 존재한다. 기존 유선 네트워크의 멀티캐스트 방법은 무선 네트워크의 이러한 특성을 반영하지 않고 있기 때문에 최적의 멀티캐스트 트리 구성하기 어려운 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다자간 통신 서비스를 실시하는 무선 메쉬 네트워크 환경에서, 서비스를 제공하는 소스(source) 노드들이 데이터 전송하는 경우에 공유된 멀티캐스트 트리를 구성하고 유지할 수 있도록 하는 무선 메쉬 네트워크 환경에서의 다자간 통신서비스를 위한 멀티캐스트 트리 생성 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 멀티캐스트 트리에 포함된 전송 노드가 컨트롤 메시지를 자신의 전송범위에 있는 이웃 노드들에게 전송하는 제10단계와; 상기 컨트롤 메시지를 받은 노드들은 데이터 전송을 받지 못한 노드 그룹에서 삭제되고, 상기 전송 노드에 의해 데이터 전송이 이루어진 노드 그룹에 포함되는 제20단계와; 상기 데이터 전송이 이루어진 노드 그룹에 포함된 모든 노드들은 자신의 전송 범위에 있는 이웃 노드 중에서 자신과 같은 컨트롤 메시지를 받지 못한 이웃 노드의 갯수를 구하는 제30단계와; 상기 컨트롤 메시지를 받지 못한 이웃 노드의 갯수를 가장 많이 가진 데이터 전송이 이루어진 노드는 자신을 멀티캐스트 트리에 포함시키고 컨트롤 메시지를 전송하는 제40단계와; 멀티캐스트 서비스에 포함된 모든 노드들이 컨트롤 메시지를 받을 때까지 상기 제20 내지 제40단계를 반복하여, 최초 전송 노드를 기준으로 멀티캐스트 트리를 구성하는 제50단계와; 상기 멀티캐스트 트리 집합의 모든 노드들이 구성한 멀티캐스트 트리 중 최소 비용의 트리를 구하는 제60단계를 포함한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 무선 메쉬 네트워크 환경에서 다자간 통신 서비스를 제공할 때, 공유된 멀티캐스트 트리를 신속하게 구성할 수 있다. 또한 새로운 멀티캐스트 멤버가 참여하거나, 삭제될 경우에도 많은 비용을 소요하지 않고 멀티캐스트 트리를 관리 및 유지할 수 있다. 따라서, 본 발명을 통하여 보다 나은 품질의 통신 서비스를 제공할 뿐만 아니라, 다양한 네트워크 토폴로지에도 적절하게 사용할 수 있는 방향 또한 제시할 수 있게 되는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 무선 메쉬 네트워크에서 공유된 멀티캐스트 트리를 구성하는 방법 중 각 노드별 독립적인 멀티캐스트 트리를 구성하는 과정을 나타내는 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 무선 메쉬 네트워크 환경에서의 다자간 통신서비스를 위한 멀티캐스트 트리 생성 방법의 순서도이고, 도 3은 본 발명에 의해 구성된 멀티캐스트 트리 중 최소 비용의 트리를 구하는 순서도이고, 도 4는 본 발명에 따른 멀티캐스트 그룹에 새로운 멤버 노드 참여시 트리를 구성하는 순서도이고, 도 5는 상기 도 4의 새로운 멤버 노드 참여시 트리 구성과정을 보여주는 참고도이고, 도 6은 본 발명에 따른 멀티캐스트 그룹의 멤버 삭제시 멀티캐스트 트리를 복구하는 순서도이다.
이하, 도면을 참고로 본 발명에 대해 상세히 설명하기로 한다.

다자간 통신 서비스를 제공하는 멀티캐스트 그룹의 각 노드는 멀티캐스트 트리를 각각 구성한다. 이 때 멀티캐스트 트리에 참여하는 노드들은 그 노드가 커버(cover)할 수 있는 멀티캐스트 그룹 멤버의 수에 의해 결정된다.

도 1은 본 발명에 따른 무선 메쉬 네트워크에서 공유된 멀티캐스트 트리를 구성하는 방법 중 각 노드별 독립적인 멀티캐스트 트리를 구성하는 과정을 나타내는 구성도이다. 구성도를 참조하면, 먼저 T는 멀티캐스트 트리를 나타내고, S는 데이터 전송을 받지 못한 노드를 나타내며, V는 멀티캐스트 그룹에 속한 모든 노드를 나타낸다. controlTx는 트리 구성을 위해 컨트롤 메시지(control message)를 전송하는 노드를 나타내며, H는 controlTx 노드에 의해 데이터 전송이 이루어진 노드를 나타낸다. N(x)는 어떤 한 노드의 전송범위에 위치한 이웃 노드를 나타내며, f(x)는 어떤 한 노드의 전송범위에 위치한 이웃 노드 중 컨트롤 메시지를 받지 않은 노드를 나타낸다.

도 2는 본 발명의 무선 메쉬 네트워크 환경에서의 다자간 통신서비스를 위한 멀티캐스트 트리 생성 방법의 순서도로서, 전송 노드는 먼저 자신을 멀티캐스트 트리에 포함하고 컨트롤 메시지를 자신의 전송범위에 있는 이웃 노드들에게 전송하는 제10단계(S10)와, 상기 컨트롤 메시지를 받은 노드들은 그룹 S인 데이터 전송을 받지 못한 노드 그룹에서 삭제되고, 상기 전송 노드에 의해 데이터 전송이 이루어진 노드 그룹인 그룹 H에 포함되는 제20단계(S20)와, 상기 그룹 H인 데이터 전송이 이루어진 노드 그룹에 포함된 모든 노드들은 자신의 전송 범위에 있는 이웃 노드 중에서 자신과 같은 컨트롤 메시지를 받지 못한 이웃 노드 f(x)의 갯수를 구하는 제30단계(S30)와, 상기 컨트롤 메시지를 받지 못한 이웃 노드 f(x)의 갯수를 가장 많이 가진 데이터 전송이 이루어진 노드는 자신을 멀티캐스트 트리에 포함시키고 컨트롤 메시지를 전송하는 제40단계(S40)와, 멀티캐스트 서비스에 포함된 모든 노드들이 컨트롤 메시지를 받을 때까지 상기 제20 내지 제40단계를 반복하여, 최초 전송 노드를 기준으로 멀티캐스트 트리를 구성하는 제50단계(S50)와, 상기 멀티캐스트 트리 집합의 모든 노드들이 구성한 멀티캐스트 트리 중 최소 비용의 트리를 구하는 제60단계(S60)를 포함한다.

도 3은 본 발명에 의해 구성된 멀티캐스트 트리 중 최소 비용의 트리를 구하는 순서도로서, 상기 최소 비용 트리를 구하는 제60단계(S60)는 멀티캐스트 트리 집합에서 임의의 트리를 선택하는 제61단계(S61)와, 상기 선택된 트리내 임의의 한 노드에서 다른 모든 노드들까지의 거리 합인 멀티캐스트 트리 비용을 계산하는 제62단계(S62)와, 상기 계산된 멀티캐스트 트리 비용과 이전에 계산된 최소 멀티캐스트 트리 비용을 비교 판단하는 제63단계(S63)와, 계산된 멀티캐스트 트리 비용이 클 경우 상기 S61단계로 되돌아 가고, 작을 경우 멀티캐스트 트리 집합에 포함된 모든 트리와 비교 판단하였는지 확인하는 제64단계(S64)와, 모든 트리와 비교 판단하지 않았을 경우 상기 S61단계로 되돌아 가고, 모든 트리와 비교 판단하여 계산된 트리 비용이 가장 적은 멀티캐스트 트리를 모든 노드에게 전송하여 공유하고, 이를 이용하여 각 노드에서 가장 가까운 공유 멀티캐스트 트리를 이용하여 데이터를 전송하는 제65단계(S65)를 포함한다.

도 4는 본 발명의 멀티캐스트 그룹에 새로운 멤버 노드 참여시 트리를 구성하는 순서도이고, 도 5는 상기 도 4의 새로운 멤버 노드 참여시 트리 구성과정을 보여주는 참고도로서, 멀티캐스트 그룹에 새로운 멤버 노드가 참여하여 트리를 구성하는 제70단계(S70)를 더 포함하되, 상기 S70단계는 새로운 멀티캐스트 멤버가 참여 여부를 확인하는 제71단계(S71)와, 새로운 멀티캐스트 멤버 참여시 공유 멀티캐스트 트리에 참여 메시지를 전송하는 제72단계(S72)와, 상기 참여 메시지를 받은 공유 멀티캐스트 트리 내 노드는 참여 메시지를 보낸 노드가 유효한 노드인지 확인하는 제73단계(S73)와, 유효한 노드이면 응답 메시지를 새로운 멀티캐스트 멤버로 전송하는 제74단계(S74)와, 새로운 멀티캐스트 멤버는 전송받은 응답 메시지 중 가장 가까운 노드의 응답 메시지를 랑데부 지점으로 선정하는 제75단계(S75)와, 상기 새로운 멀티캐스트 멤버는 랑데부 지점으로 선정된 노드 정보를 멀티캐스트 트리에 저장하는 제76단계(S76)와, 멀티캐스트 트리 정보를 새로운 멀티캐스트 멤버에게 전송하는 제77단계(S77)를 포함한다.

도 6은 본 발명에 따른 멀티캐스트 그룹의 멤버 삭제시 멀티캐스트 트리를 복구하는 순서도로서, 멀티캐스트 그룹의 멤버 삭제시 새로운 노드를 탐색하여 멀티캐스트 트리를 복구하는 제80단계(S80)를 더 포함하되, 상기 S80단계는 공유 멀티캐스트 트리 내에 노드가 삭제되었는지 확인하는 제81단계(S81)와, 노드가 삭제되지 않았을 경우 복구 작업은 종료되며, 노드가 삭제되었을 경우 삭제된 노드가 트리의 리프(leaf) 노드이면 멀티캐스트 트리에서 정보만 삭제되고, 삭제된 노드가 리프 노드가 아니면 삭제된 노드에 의해 멀티캐스트 트리가 분할되었는지 확인하는 제82단계(S82)와, 상기 공유 멀티캐스트 트리가 분할되지 않았을 경우 복구 작업은 종료되고, 분할되었을 경우 트리 복구 가능 여부를 확인하는 제83단계(S83)와, 분할된 두 개의 트리 사이에 멀티캐스트 멤버가 존재시 분할된 두 트리를 연결할 수 있는 멤버를 공유 멀티캐스트 트리의 노드로 선정하여 두 트리를 연결하는 제84단계(S84)와, 분할된 두 개의 트리 사이에 멀티캐스트 멤버가 존재하지 않을시 상기 S10 내지 S60단계에 의해 새로운 공유 멀티캐스트 트리를 구성하는 제85단계(S85)를 포함한다.
따라서, 본 발명은 다자간 통신 서비스를 실시하는 무선 메쉬 네트워크 환경에서, 서비스를 제공하는 소스(source) 노드들이 데이터 전송하는 경우에 공유된 멀티캐스트 트리를 구성하고 유지할 수 있다.
본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명은 유선통신 기반시설을 설치하기 어려운 지역에 설치, 운용되는 메쉬 네트워크를 기반으로 고안되었으며, 이러한 무선 메쉬 네트워크 내에서 향후 많은 서비스가 이루어 질 것이라고 예상되는 화상회의, 인터넷 방송 등 각 종 멀티미디어 전송에 유효할 것이며, 많은 가입자들이 무선 네트워크를 사용한 통신 서비스 를 원하고 있으므로 통신시장의 중요한 기술로 자리할 것으로 예상된다.

도 1은 본 발명에 따른 무선 메쉬 네트워크에서 공유된 멀티캐스트 트리를 구성하는 방법 중 각 노드별 독립적인 멀티캐스트 트리를 구성하는 과정을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 무선 메쉬 네트워크 환경에서의 다자간 통신서비스를 위한 멀티캐스트 트리 생성 방법의 순서도.
도 3은 본 발명에 의해 구성된 멀티캐스트 트리 중 최소 비용의 트리를 구하는 순서도.
도 4는 본 발명에 따른 멀티캐스트 그룹에 새로운 멤버 노드 참여시 트리를 구성하는 순서도.
도 5는 상기 도 4의 새로운 멤버 노드 참여시 트리 구성과정을 보여주는 참고도.
도 6은 본 발명에 따른 멀티캐스트 그룹의 멤버 삭제시 멀티캐스트 트리를 복구하는 순서도.

Claims (4)

1. 무선 메쉬 네트워크 환경에서의 다자간 통신서비스를 위한 멀티캐스트 트리 생성 방법에 있어서,

   멀티캐스트 트리에 포함된 전송 노드가 컨트롤 메시지를 자신의 전송범위에 있는 이웃 노드들에게 전송하는 제10단계(S10)와;

   상기 컨트롤 메시지를 받은 노드들은 데이터 전송을 받지 못한 노드 그룹에서 삭제되고, 상기 전송 노드에 의해 데이터 전송이 이루어진 노드 그룹에 포함되는 제20단계(S20)와;

   상기 데이터 전송이 이루어진 노드 그룹에 포함된 모든 노드들은 자신의 전송 범위에 있는 이웃 노드 중에서 자신과 같은 컨트롤 메시지를 받지 못한 이웃 노드의 갯수를 구하는 제30단계(S30)와;

   상기 컨트롤 메시지를 받지 못한 이웃 노드의 갯수를 가장 많이 가진 데이터 전송이 이루어진 노드는 자신을 멀티캐스트 트리에 포함시키고 컨트롤 메시지를 전송하는 제40단계(S40)와;

   멀티캐스트 서비스에 포함된 모든 노드들이 컨트롤 메시지를 받을 때까지 상기 제20 내지 제40단계를 반복하여, 최초 전송 노드를 기준으로 멀티캐스트 트리를 구성하는 제50단계(S50)와;

   상기 멀티캐스트 트리 집합의 모든 노드들이 구성한 멀티캐스트 트리 중 최소 비용의 트리를 구하는 제60단계(S60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크 환경에서의 다자간 통신서비스를 위한 멀티캐스트 트리 생성 방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 최소 비용 트리를 구하는 제60단계(S60)는

   멀티캐스트 트리 집합에서 임의의 트리를 선택하는 제61단계(S61)와;

   상기 선택된 트리내 임의의 한 노드에서 다른 모든 노드들까지의 거리 합인 멀티캐스트 트리 비용을 계산하는 제62단계(S62)와;

   상기 계산된 멀티캐스트 트리 비용과 이전에 계산된 최소 멀티캐스트 트리 비용을 비교 판단하는 제63단계(S63)와;

   계산된 멀티캐스트 트리 비용이 클 경우 상기 S61단계로 되돌아 가고, 작을 경우 멀티캐스트 트리 집합에 포함된 모든 트리와 비교 판단하였는지 확인하는 제64단계(S64)와;

   모든 트리와 비교 판단하지 않았을 경우 상기 S61단계로 되돌아 가고, 모든 트리와 비교 판단하여 계산된 트리 비용이 가장 적은 멀티캐스트 트리를 모든 노드에게 전송하여 공유하고, 이를 이용하여 각 노드에서 가장 가까운 공유 멀티캐스트 트리를 이용하여 데이터를 전송하는 제65단계(S65)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크 환경에서의 다자간 통신서비스를 위한 멀티캐스트 트리 생성 방법.
3. 제 1항에 있어서,

   멀티캐스트 그룹에 새로운 멤버 노드가 참여하여 트리를 구성하는 제70단계(S70)를 더 포함하되, 상기 S70단계는

   새로운 멀티캐스트 멤버가 참여 여부를 확인하는 제71단계(S71)와;

   새로운 멀티캐스트 멤버 참여시 공유 멀티캐스트 트리에 참여 메시지를 전송하는 제72단계(S72)와;

   상기 참여 메시지를 받은 공유 멀티캐스트 트리 내 노드는 참여 메시지를 보낸 노드가 유효한 노드인지 확인하는 제73단계(S73)와;

   유효한 노드이면 응답 메시지를 새로운 멀티캐스트 멤버로 전송하는 제74단계(S74)와;

   새로운 멀티캐스트 멤버는 전송받은 응답 메시지 중 가장 가까운 노드의 응답 메시지를 랑데부 지점으로 선정하는 제75단계(S75)와;

   상기 새로운 멀티캐스트 멤버는 랑데부 지점으로 선정된 노드 정보를 멀티캐스트 트리에 저장하는 제76단계(S76)와;

   멀티캐스트 트리 정보를 새로운 멀티캐스트 멤버에게 전송하는 제77단계(S77)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크 환경에서의 다자간 통신서비스를 위한 멀티캐스트 트리 생성 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   멀티캐스트 그룹의 멤버 삭제시 새로운 노드를 탐색하여 멀티캐스트 트리를 복구하는 제80단계(S80)를 더 포함하되, 상기 S80단계는

   공유 멀티캐스트 트리 내에 노드가 삭제되었는지 확인하는 제81단계(S81)와;

   노드가 삭제되지 않았을 경우 복구 작업은 종료되고, 노드가 삭제되었을 경우 삭제된 노드에 의해 멀티캐스트 트리가 분할되었는지 확인하는 제82단계(S82)와;

   상기 공유 멀티캐스트 트리가 분할되지 않았을 경우 복구 작업은 종료되고, 분할되었을 경우 트리 복구 가능 여부를 확인하는 제83단계(S83)와;

   분할된 두 개의 트리 사이에 멀티캐스트 멤버가 존재시 분할된 두 트리를 연결할 수 있는 멤버를 공유 멀티캐스트 트리의 노드로 선정하여 두 트리를 연결하는 제84단계(S84)와;

   분할된 두 개의 트리 사이에 멀티캐스트 멤버가 존재하지 않을시 상기 S10 내지 S60단계에 의해 새로운 공유 멀티캐스트 트리를 구성하는 제85단계(S85)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크 환경에서의 다자간 통신서비스를 위한 멀티캐스트 트리 생성 방법.

Images