KR101006314B1 - Method for deciding period of information-exchange in wireless network - Google Patents

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Abstract

무선 네트워크에서의 정보교환 주기 결정 방법을 제공한다. 상기 방법은 노드의 이동 속도를 고려하여 정보교환 메시지의 갱신확률을 구하는 단계 및 상기 갱신확률을 이용하여 상기 정보교환 메시지의 교환 주기인 정보교환 주기를 결정하는 단계를 포함한다. 노드의 이동 속도를 고려해 정보교환 메시지의 정보교환 주기를 적절하게 결정할 수 있다. 노드 간 정보교환 메시지의 교환을 최소화함으로써 자원 사용 효율을 높인다. 또, 정보교환 메시지를 시의 적절하게 전송하여 네트워크 응용 프로그램을 최적으로 지원할 수 있다.A method of determining an information exchange cycle in a wireless network is provided. The method includes obtaining an update probability of an information exchange message in consideration of a moving speed of a node, and determining an information exchange period that is an exchange period of the information exchange message using the update probability. Considering the movement speed of the node, the information exchange interval of the information exchange message can be appropriately determined. Resource efficiency is improved by minimizing the exchange of information exchange messages between nodes. In addition, information exchange messages can be transmitted in a timely manner to optimally support network applications.

Description

무선 네트워크에서의 정보교환 주기 결정 방법{METHOD FOR DECIDING PERIOD OF INFORMATION-EXCHANGE IN WIRELESS NETWORK}Determination method of information exchange in wireless network {METHOD FOR DECIDING PERIOD OF INFORMATION-EXCHANGE IN WIRELESS NETWORK}

본 발명은 무선 네트워크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 네트워크에서의 정보교환 주기 결정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless network, and more particularly, to a method for determining an information exchange period in a wireless network.

최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터, 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player, PMP) 등과 같은 휴대형 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.Recently, with the development of information and communication technology, various wireless communication technologies have been developed. Wireless LAN (WLAN) is based on radio frequency technology, using a portable terminal such as a personal digital assistant (PDA), a laptop computer, a portable multimedia player (PMP), etc. It is a technology that allows wireless access to the Internet in a specific service area.

WLAN 기술의 표준화 기구인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802가 1980년 2월에 설립된 이래, 많은 표준화 작업이 수행되고 있다. 초기의 WLAN 기술은 IEEE 802.11을 통해 2.4GHz 주파수를 사용하여 주파수 호핑, 대역 확산, 적외선 통신 등으로 1~2Mbps의 속도를 지원한 이래, 최근에는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)을 적용하여 최대 54Mbps의 속도를 지원할 수 있다. 이외에도 IEEE 802.11에서는 QoS(Quality for Service)의 향상, 액세스 포인트(Access Point) 프로토콜 호환, 보안 강화(Security Enhancement), 무선 자원 측정(Radio Resource measurement), 차량 환경을 위한 무선 접속(Wireless Access Vehicular Environment), 빠른 로밍(Fast Roaming), 메쉬 네트워크(Mesh Network), 외부 네트워크와의 상호작용(Interworking with External Network), 무선 네트워크 관리(Wireless network Management) 등 다양한 기술의 표준을 실용화 또는 개발 중에 있다.Since the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 802, the standardization body for WLAN technology, was established in February 1980, a number of standardization tasks have been performed. Early WLAN technology used 2.4 GHz frequency through IEEE 802.11 to support speeds of 1 to 2 Mbps for frequency hopping, spread spectrum, infrared communication, etc. Recently, Orthogonal Frequency Division Multiplex (OFDM) has been applied to up to 54 Mbps. Can support speed. In addition, IEEE 802.11 improves Quality for Service (QoS), access point protocol compatibility, security enhancement, radio resource measurement, and wireless access vehicular environment. Standards of various technologies such as, fast roaming, mesh network, interworking with external network, and wireless network management are being put into practice.

무선 네트워크는 유선 네트워크에 비해 연산능력이나 네트워크 자원이 한정적이다. 유선 네트워크는 고정된 토폴로지(topology)를 갖는 반면, 무선 네트워크는 고정된 토폴로지를 가지지 않는 노드(node)로 구성된다. 무선 네트워크을 구성하는 노드의 수와 노드 사이의 연결성은 고정적이지 않다. 노드란 무선 네트워크에 참여하는 네트워킹 장치를 의미한다. 예를 들어, 노드는 STA(Station), AP(Access point), 단말, 무선 라우터 등이 될 수 있다. 무선 네트워크의 상위 응용 프로그램은 무선 링크뿐 아니라, 네트워크 상태 정보를 수집하고, 그 수집 결과에 따라 필요한 제어 및 관리 정보를 네트워크 또는 상대 통신 프로그램과 공유한다.Wireless networks have limited computing power and network resources compared to wired networks. Wired networks have a fixed topology, while wireless networks are composed of nodes that do not have a fixed topology. The number of nodes and the connectivity between the nodes constituting the wireless network are not fixed. A node refers to a networking device participating in a wireless network. For example, the node may be a STA, an access point, a terminal, a wireless router, or the like. The upper level application program of the wireless network collects not only a radio link but also network state information, and shares necessary control and management information with the network or a counterpart communication program according to the collection result.

상태가 동적으로 변화하는 무선 채널 특성으로 인해, 무선 네트워크는 유선 네트워크에 비해 제어 및 관리가 어렵다. 무선네트워크에서의 제어 및 관리를 위해 각 노드는 이웃 노드들과 정보교환 메시지를 교환해야 한다. 노드 간 정보교환 메시지의 교환은 노드의 이동성에 영향을 받지 않아야 한다. 정보교환 메시지는 불필요한 자원의 낭비 없이 수집되고, 전송될 필요가 있다. 정보교환 메시지의 교환은 정보교환 메시지의 긴급성 여부에 따라 서로 다른 주기를 가지고, 주기적(periodic)으로 전송된다. 이하, 정보교환 메시지를 교환하는 주기를 정보교환 주기라 한다.Due to the dynamically changing state of the wireless channel, wireless networks are more difficult to control and manage than wired networks. For control and management in a wireless network, each node must exchange information exchange messages with neighboring nodes. The exchange of information exchange messages between nodes shall not be affected by the mobility of the nodes. Information exchange messages need to be collected and transmitted without wasting unnecessary resources. The exchange of information exchange messages is transmitted periodically with different periods depending on the urgency of the information exchange messages. Hereinafter, the period for exchanging the information exchange message is called the information exchange cycle.

그런데, 정보교환 주기가 너무 짧은 경우, 빈번한 정보교환 메시지의 송수신으로 인해 네트워크 대역폭(bandwidth)을 낭비하게 된다. 이는 한정된 네트워크 자원의 비효율적인 사용을 초래하고, 실제 데이터 전송을 방해하게 된다. 정보교환의 주기가 너무 긴 경우에는, 각 노드들이 정보교환 메시지를 적절히 수신하지 못해 네트워크 관리에 문제가 생긴다. 예를 들어, 노드들은 상위 계층에서 운영중인 네트워크 응용을 제대로 지원받지 못한다. 또, 무선 네트워크 토폴로지 구성이 적절하게 이루어지지 못한다. 무선 네트워크 시스템은 시변(time variant) 시스템이므로, 무선 네트워크 환경은 시간에 따라 변할 수 있다. 정보교환의 주기를 고정적으로 사용할 경우, 무선 네트워크 환경의 변화에 따라 적절했던 정보교환 주기가 부적절해질 수 있다.However, when the information exchange period is too short, network bandwidth is wasted due to frequent transmission and reception of information exchange messages. This results in inefficient use of limited network resources and interferes with actual data transmission. If the interval of information exchange is too long, each node does not properly receive the information exchange message, which causes problems in network management. For example, nodes are not properly supported for network applications running on higher layers. In addition, the wireless network topology configuration is not properly made. Since the wireless network system is a time variant system, the wireless network environment may change over time. When the information exchange cycle is fixedly used, an appropriate information exchange cycle may become inadequate according to the change of the wireless network environment.

따라서, 무선 네트워크에서 효율적인 정보교환 주기 결정 방법을 제공할 필요가 있다.Therefore, there is a need to provide an efficient information exchange cycle determination method in a wireless network.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 무선 네트워크에서 효율적인 정보교환 주기 결정 방법을 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide an efficient information exchange cycle determination method in a wireless network.

일 양태에서, 무선 네트워크에서의 정보교환 주기 결정 방법을 제공한다. 상기 방법은 노드의 이동 속도를 고려하여 정보교환 메시지의 갱신확률을 구하는 단계 및 상기 갱신확률을 이용하여 상기 정보교환 메시지의 교환 주기인 정보교환 주기를 결정하는 단계를 포함한다.In one aspect, a method of determining an information exchange period in a wireless network is provided. The method includes obtaining an update probability of an information exchange message in consideration of a moving speed of a node, and determining an information exchange period that is an exchange period of the information exchange message using the update probability.

다른 양태에서, 무선 네트워크에서의 정보교환 메시지 교환 방법을 제공한다. 상기 방법은 노드의 이동 속도를 고려하여 정보교환 메시지의 갱신확률을 구하는 단계, 상기 갱신확률을 이용하여 상기 정보교환 메시지의 교환 주기인 정보교환 주기를 결정하는 단계 및 상기 정보교환 주기에 따라 상기 정보교환 메시지를 교환하는 단계를 포함한다.In another aspect, a method of information exchange message exchange in a wireless network is provided. The method may include obtaining an update probability of an information exchange message in consideration of a moving speed of a node, determining an information exchange period that is an exchange period of the information exchange message using the update probability, and the information according to the information exchange period. Exchanging an exchange message.

또 다른 양태에서, 무선 네트워크에서의 노드를 제공한다. 상기 노드는 상기 노드의 이동 속도를 고려하여 정보교환 메시지의 갱신확률을 구하고, 상기 갱신확률을 이용하여 상기 정보교환 메시지의 교환 주기인 정보교환 주기를 결정하는 제어부 및 상기 제어부에서 구한 상기 정보교환 주기에 따라 상기 정보교환 메시지를 교환하는 트랜시버를 포함한다.In another aspect, a node in a wireless network is provided. The node obtains an update probability of the information exchange message in consideration of the moving speed of the node, and uses the update probability to determine an information exchange period, which is an exchange period of the information exchange message, and the information exchange period obtained by the controller. And a transceiver for exchanging the information exchange message accordingly.

노드의 이동 속도를 고려해 정보교환 메시지의 정보교환 주기를 적절하게 결정할 수 있다. 노드 간 정보교환 메시지의 교환을 최소화함으로써 네트워크 자원 낭비를 줄일 수 있다. 즉, 불필요한 정보 제공을 줄임으로써 자원 사용 효율을 높인다. 또, 정보교환 메시지를 시의 적절하게 전송하여 네트워크 응용 프로그램을 최적으로 지원할 수 있다. 즉, 상위 프로토콜이나 응용 프로그램이 필요한 정보를 적절한 시간에 제공받을 수 있다. 또한, 무선 네트워크의 연결성을 보장하여 토폴로지 구성의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. Considering the movement speed of the node, the information exchange interval of the information exchange message can be appropriately determined. Network resource waste can be reduced by minimizing the exchange of information exchange messages between nodes. In other words, it increases resource use efficiency by reducing unnecessary information provision. In addition, information exchange messages can be transmitted in a timely manner to optimally support network applications. That is, higher-level protocols or applications can be provided with the necessary information at the appropriate time. In addition, it is possible to improve the reliability of the topology configuration by ensuring the connectivity of the wireless network.

도 1은 무선 네트워크 시스템을 간략히 도시한 것이다.1 is a simplified illustration of a wireless network system.

도 1을 참조하면, 무선 네트워크 시스템은 하나 또는 그 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 스테이션(Station, STA)의 집합으로써, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다. BSS는 인프라스트럭쳐 BSS(infrastructure BSS)와 독립 BSS(Independent BSS, IBSS)로 구분할 수 있는데, 도 1에는 인프라스트럭쳐 BSS가 도시되어 있다. 인프라스트럭쳐 BSS(BSS1, BSS2)는 하나 또는 그 이상의 STA(STA1, STA3, STA4), 분배 서비스(Distribution Service)를 제공하는 STA인 액세스 포인트(Access Point, AP), 및 다수의 AP(AP1, AP2)를 연결시키는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다. 반면, IBSS는 AP를 포함하지 않기 때문에 모든 STA이 이동 스테이션으로 이루어져 있으며, DS에로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.Referring to FIG. 1, a wireless network system includes one or more basic service sets (BSSs). The BSS is a set of stations (STAs) that can successfully synchronize and communicate with each other, and is not a concept indicating a specific area. The BSS may be classified into an infrastructure BSS (Independent BSS) and an Independent BSS (IBSS). The infrastructure BSS is illustrated in FIG. 1. The infrastructure BSS (BSS1, BSS2) includes one or more STAs (STA1, STA3, STA4), an access point (AP) that is a STA that provides a distribution service, and a plurality of APs (AP1, AP2). Including a distribution system (DS) to connect the (). On the other hand, since the IBSS does not include an AP, all STAs are configured as mobile stations, and thus access to the DS is not allowed, thereby forming a self-contained network.

STA는 IEEE 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비AP 스테이션(Non-AP Station)을 모두 포함한다. 무선 통신을 위한 STA는 프로세서(Processor)와 트랜시버(transceiver)를 포함하고, 사용자 인터페이서와 디스플레이 수단 등을 포함한다. 프로세서는 무선 네트워크를 통해 전송할 프레임을 생성하거나 또는 상기 무선 네트워크를 통해 수신된 프레임을 처리하도록 고안된 기능 유닛으로써, 스테이션을 제어하기 위한 여러 가지 기능을 수행한다. 그리고 트랜시버는 상기 프로세서와 기능적으로 연결되어 있으며 스테이션을 위하여 무선 네트워크를 통해 프레임을 송수신하도록 고안된 유닛이다.An STA is any functional medium that includes a medium access control (MAC) compliant with the IEEE 802.11 standard and a physical layer interface to a wireless medium. Broadly speaking, an AP and a non-AP station (Non- AP Station). The STA for wireless communication includes a processor and a transceiver, and includes a user interface and a display means. The processor is a functional unit designed to generate a frame to be transmitted through a wireless network or to process a frame received through the wireless network, and performs various functions for controlling a station. The transceiver is a unit that is functionally connected to the processor and is designed to transmit and receive frames over a wireless network for a station.

STA 중에서 사용자가 조작하는 휴대용 단말은 비AP STA(STA1, STA3, STA4, STA6, STA7, STA8)로써, 단순히 STA라고 할 때는 비AP STA를 가리키기도 한다. 비AP STA는 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit, WTRU), 사용자 장비(User Equipment, UE), 이동국(Mobile Station, MS), 휴대용 단말(Mobile Terminal), 또는 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다.Among the STAs, the portable terminal operated by the user is a non-AP STA (STA1, STA3, STA4, STA6, STA7, STA8), which may simply refer to the non-AP STA. A non-AP STA may be a wireless transmit / receive unit (WTRU), a user equipment (UE), a mobile station (MS), a mobile terminal, or a mobile subscriber unit. It may also be called by other names.

그리고 AP(AP1, AP2)는 자신에게 결합된 STA(Associated Station)를 위하여 무선 매체를 경유하여 DS에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. AP를 포함하는 인프라스트럭쳐 BSS에서 비AP STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 다이렉트 링크가 설정된 경우에는 비AP STA들 사이에서도 직접 통신이 가능하다. AP는 엑세스 포인트라는 명칭 외에 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다.The APs AP1 and AP2 are functional entities that provide access to the DS via a wireless medium for an associated station (STA) associated therewith. In an infrastructure BSS including an AP, communication between non-AP STAs is performed via an AP. However, when a direct link is established, direct communication between non-AP STAs is possible. The AP may be called a centralized controller, a base station (BS), a node-B, a base transceiver system (BTS), or a site controller in addition to the access point.

복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. DS를 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 비AP STA는 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.The plurality of infrastructure BSSs may be interconnected through a distribution system (DS). A plurality of BSSs connected through a DS is called an extended service set (ESS). STAs included in the ESS may communicate with each other, and a non-AP STA may move from one BSS to another BSS while communicating seamlessly within the same ESS.

DS는 하나의 AP가 다른 AP와 통신하기 위한 메커니즘으로서, 이에 의하면 AP가 자신이 관리하는 BSS에 결합되어 있는 STA들을 위해 프레임을 전송하거나 또는 어느 하나의 STA가 다른 BSS로 이동한 경우에 프레임을 전달하거나 유선 네트워크 등과 같은 외부 네트워크와 프레임을 전달할 수가 있다. 이러한 DS는 반드시 네트워크일 필요는 없으며, IEEE 802.11에 규정된 소정의 분배 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예컨대, DS는 메쉬(mesh) 네트워크와 같은 무선 네트워크이거나 또는 AP들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수도 있다.The DS is a mechanism for one AP to communicate with another AP, which means that an AP transmits a frame for STAs coupled to a BSS managed by the AP or when one AP moves to another BSS. Frames can be delivered with external networks, such as wired networks. This DS does not necessarily need to be a network, and there is no limitation on its form as long as it can provide certain distribution services defined in IEEE 802.11. For example, the DS may be a wireless network such as a mesh network or a physical structure that connects APs with each other.

도 1과 같이 AP를 포함하는 무선 네트워크 시스템은 인프라스트럭쳐 네트워크라고 한다. 인프라스트럭쳐 네트워크와 달리 고정된 기반 시설이 없는 무선 네트워크 시스템을 애드 혹(Ad Hoc) 네트워크라고 한다. 애드 혹 네트워크는 분산(distributed)적인 노드만으로 구성된 자율적이고 독립적인 형태이다. 애드 혹 네트워크에서는 AP를 사용하지 않고 노드가 이웃 노드와 직접 통신한다. As shown in FIG. 1, a wireless network system including an AP is called an infrastructure network. Unlike infrastructure networks, wireless network systems that do not have a fixed infrastructure are called ad hoc networks. An ad hoc network is an autonomous and independent form of distributed nodes only. In an ad hoc network, a node communicates directly with a neighbor node without using an AP.

애드 혹 네트워크는 노드의 이동 패턴, 트래픽 종류, 링크 품질 또는 전력 여유 등에 따라 네트워크 토폴로지가 수시로 변한다. 따라서, 애드 혹 네트워크에서는 특정 목적지 노드를 찾아가기 위한 경로의 설정과 경로의 유지가 상당히 어렵다. 이동 노드는 제한된 무선 전송 거리를 가지기 때문에 목적지 노드에 대한 정보는 이웃 노드 또는 데이터 전달 경로 상에 있는 중간 노드에 의해 결정된다. 노드들의 이동 패턴에 따라 직접적인 통신이 가능한 이웃 노드들의 집합이 함께 변한다. 따라서, 각 노드는 주기적으로 자신의 존재를 브로드캐스트(Broadcast)하여 직접적인 통신이 가능한 이웃 노드들의 집합 정보를 항상 유지해야 한다. In an ad hoc network, the network topology changes from time to time depending on the node's movement pattern, traffic type, link quality or power margin. Therefore, in the ad hoc network, it is very difficult to set up a route and maintain the route to find a specific destination node. Since the mobile node has a limited radio transmission distance, information about the destination node is determined by neighboring nodes or intermediate nodes on the data transfer path. According to the movement pattern of nodes, a set of neighboring nodes capable of direct communication change together. Therefore, each node periodically broadcasts its existence and must maintain the aggregate information of neighboring nodes capable of direct communication at all times.

유선 네트워크에서는 RIP(Routing Information Protocol) 또는 OSPF(Open Shortest Path First)와 같은 인터넷 라우팅 프로토콜들이 사용된다. 기존의 인터넷 라우팅 프로토콜들은 유동성이 적은 안정된 네트워크 환경에서 주기적인 라우팅 테이블 관리로 동작한다. 기존의 인터넷 라우팅 프로토콜들은 주기적인 메시지의 교환이 요구되어 대역폭의 낭비가 심하고, 네트워크의 동적인 변화에 빠르게 대응하지 못한다. 기존의 인터넷 라우팅 프로토콜을 그대로 애드 혹 네트워크에 적용하기에는 많은 오버헤드(overhead)가 따른다. 따라서, 애드 혹 네트워크에 적용할 수 있도록 기존의 라우팅 프로토콜을 변형하거나, 새로운 방식의 라우팅 프로토콜이 요구된다. 애드 혹 네트워크에 적용하는 라우팅 프로코콜을 애드 혹 라우팅 프로토콜이라 한다. In a wired network, Internet routing protocols such as Routing Information Protocol (RIP) or Open Shortest Path First (OSPF) are used. Existing Internet routing protocols operate with periodic routing table management in a stable network environment with low liquidity. Existing Internet routing protocols require periodic message exchange, which wastes bandwidth and does not respond quickly to dynamic changes in the network. There is a lot of overhead to apply the existing Internet routing protocol to the ad hoc network. Therefore, a modification of an existing routing protocol or a new way of routing protocol is required to apply to an ad hoc network. The routing protocol applied to the ad hoc network is called ad hoc routing protocol.

현재 애드 혹 라우팅 프로토콜은 1997년 7월에 결성이 된 IETF(Internet Engineering Task Force) MANET(Mobile Ad hoc NETwork) 워킹 그룹의 주도로 표준화 작업이 진행 중이다. 인터넷 드래프트(draft)로서 AODV(Ad Hoc On-demand Distance Vector), DSR(Dynamic Source Routing), ZRP(ZoneRouting Protocol) 그리고 TORA(Temporally-Ordered Routing Algorithm) 등의 프로토콜들이 제안되었다.The ad hoc routing protocol is currently being standardized by the Internet Engineering Task Force (IETF) Mobile Ad hoc NETwork (MANET) Working Group, which was formed in July 1997. Protocols such as Ad Hoc On-demand Distance Vector (AODV), Dynamic Source Routing (DSR), ZoneRouting Protocol (ZRP) and Temporally-Ordered Routing Algorithm (TORA) have been proposed as Internet drafts.

애드 혹 라우팅 프로토콜은 프로액티브(Proactive) 방식과 리액티브(Reactive) 방식, 프로액티브 방식과 리액티브 방식을 혼합한 하이브리드(Hybrid) 방식으로 분류될 수 있다. 이 외에도 애드 혹 라우팅 프로토콜은 다양한 기준으로 분류될 수 있다. The ad hoc routing protocol may be classified into a hybrid method that is a combination of a proactive method and a reactive method, and a proactive method and a reactive method. In addition, ad hoc routing protocols can be classified by various criteria.

프로액티브 방식은 주기적으로 또는 네트워크 토폴로지가 변화할 때 라우팅 정보를 브로드캐스트하는 방식이다. 모든 노드는 항상 최신의 라우팅 정보, 경로 정보를 관리하고, 유지할 수 있다. 프로액티브 방식은 트래픽 발생 시 경로 탐색의 지연 없이 노드 간 통신이 가능한 장점이 있다. 그러나, 경로 정보의 관리를 위해 사용되는 제어 정보의 브로드캐스트 오버헤드가 큰 단점이 있다. 따라서, 오버헤드를 줄이기 위해, 제어 정보의 양을 최소화하는 방법이 연구되고 있다. 또, 제어 정보의 교환 주기를 적절하게 선택하면, 오버헤드를 줄이고, 네트워크의 성능을 개선시킬 수 있다. 프로액티브 방식으로 테이블 관리 방식의 라우팅 프로토콜이 있다.Proactive is a method of broadcasting routing information periodically or when the network topology changes. All nodes can always manage and maintain up-to-date routing information and route information. The proactive method has the advantage of enabling communication between nodes without delay in path discovery when traffic occurs. However, there is a big disadvantage in that the broadcast overhead of control information used for managing path information is large. Therefore, in order to reduce overhead, a method of minimizing the amount of control information has been studied. In addition, if an exchange period of control information is appropriately selected, overhead can be reduced and network performance can be improved. There is a table management routing protocol in a proactive manner.

테이블 관리 방식의 라우팅 프로토콜로는 DSDV(Destination Sequenced Distance Vector), WRP(Wireless Routing Protocol), 그리고 CGSR(Clusterhead Gateway Switching Routing) 등이 있다. Table management routing protocols include DSDV (Destination Sequenced Distance Vector), WRP (Wireless Routing Protocol), and CGSR (Clusterhead Gateway Switching Routing).

DSDV는 유선 네트워크에서 사용되고 있는 벨만-포드(Bellman-Ford) 라우팅 방식에 기초한다. DSDV는 각 노드마다 다른 노드로의 루트 정보를 라우팅 테이블에 유지하고 있다. 각 노드가 유지하고 있는 루트 정보는 목적지 주소(destination address), 메트릭(metric), 시퀀스 번호(sequence number) 및 넥스트 홉(next hop)을 포함할 수 있다. 시퀀스 번호는 새로운 라우팅 정보의 생성 또는 갱신 시에 증가된다. 시퀀스 번호를 사용하여 토폴로지 변화에 의한 라우팅 루프(loop)의 발생을 방지한다. 라우팅 테이블의 갱신은 풀 덤프(full dump) 또는 인크리멘털 덤프(incremental dump) 형태로 이루어진다. 풀 덤프는 노드 자신이 가진 모든 라우팅 정보를 다른 노드로 브로드캐스트하는 방식이다. 풀 덤프는 갱신할 라우팅 정보가 많은 경우에 사용될 수 있다. 인크리멘털 덤프는 새로 변경된 라우팅 정보만을 브로드캐스트하는 방식이다. 루트 정보 중 목적지 주소, 메트릭, 시퀀스 번호는 풀 덤프 또는 인크리멘털 덤프를 통해 이웃 노드로 브로드캐스트된다.DSDV is based on the Bellman-Ford routing scheme used in wired networks. DSDV maintains route information in the routing table for each node. Route information maintained by each node may include a destination address, a metric, a sequence number, and a next hop. The sequence number is incremented when generating or updating new routing information. Use sequence numbers to prevent the occurrence of routing loops due to topology changes. Updating of the routing table takes the form of a full dump or an incremental dump. Pull dump is a method of broadcasting all routing information owned by a node to another node. Pull dump can be used when there is a lot of routing information to update. Incremental dumps only broadcast newly changed routing information. The destination address, metric, and sequence number of the route information is broadcast to the neighbor node through a full dump or incremental dump.

리액티브 방식은 트래픽이 발생하는 시점에서 경로를 탐색하는 방식이다. 리액티브 방식은 경로 결정을 위해 정보교환 방법을 사용한다. 리액티브 방식은 프로액티브 방식이 가지는 제어 정보의 오버헤드 문제를 해결할 수 있는 방식이다. 그러나, 리액티브 방식은 초기 경로 탐색에 따른 지연이 발생한다. 따라서, 리액티브 방식의 연구는 최적의 경로 탐색과 더불어 경로 탐색 지연 시간을 최소화하는 데 초점이 맞추어져 있다. 리액티브 관리 방식의 라우팅 프로토콜로는 AODV, DSR 등이 있다.The reactive method is a method of searching for a route at the time when traffic occurs. The reactive method uses the information exchange method for route determination. The reactive method is a method capable of solving the overhead problem of control information of the proactive method. However, the reactive method causes a delay due to the initial path search. Therefore, the research of the reactive method is focused on minimizing the path search delay time as well as the optimal path search. Reactive management routing protocols include AODV and DSR.

AODV는 간섭이나 다중경로 페이딩(multi-path fading) 등으로 인해 발생할 수 있는 경로의 단절(Partition) 시에 정보교환 방법을 사용한다. 정보교환 방법을 사용함으로써, 모든 경로를 다시 설정하는 대신 단절된 경로 또는 필요한 경로만 갱신할 수 있다. 정보교환 방법을 통해 전체 경로 탐색으로 인한 네트워크의 성능 저하를 최소화하고 경로 단절로 인한 복구를 빠르게 할 수 있다. AODV는 DSDV와 같이 시퀀스 번호를 사용하여 라우팅 루프를 방지한다. 또, AODV는 DSR과 유사한 루트 탐색 절차를 사용한다. AODV 방식에서 루트 탐색이 필요한 경우, 소스 노드는 RREQ(Route Request) 메시지를 생성하고, 이웃 노드로 RREQ 메시지를 브로드캐스트한다. 목적 노드로의 루트 정보를 가진 중간 노드 또는 목적 노드가 RREQ 메시지를 수신하면 RREP(Routing Reply) 메시지로 응답한다. 중간 노드 또는 목적 노드는 RREP 메시지를 RREQ 메시지가 전달된 루트의 반대 방향으로 유니캐스트(Unicast) 전송한다. 중간 노드가 목적 노드로의 루트 정보를 가지고 있지 않을 경우, 중간 노드는 RREQ 메시지를 이웃 노드로 다시 브로드캐스트한다. RREQ 메시지를 수신한 노드는 역방향 루트 정보를 생성하여 저장한다. RREP 메시지를 수신한 노드는 순방향 루트 정보를 생성하여 저장한다. 한 노드가 동일한 RREQ 메시지를 중복적으로 수신한 경우, 최초로 수신된 RREQ 메시지만 사용한다. 루트 내의 특정 링크에서 오류가 발생한 경우, 지역적인 루트 재탐색 절차를 수행하거나, RERR(Route Error) 메시지를 소스 노드로 전달한다. RERR 메시지를 수신한 소스 노드는 루트 재탐색 절차를 수행한다. RERR 메시지를 수신한 노드는 오류가 발생한 링크와 관련된 루트 정보를 삭제한다.AODV uses an information exchange method in the path partitioning that may occur due to interference or multi-path fading. By using the information exchange method, instead of resetting all the paths, only disconnected paths or required paths can be updated. The information exchange method minimizes network degradation due to full path discovery and speeds up recovery due to path loss. AODV, like DSDV, uses sequence numbers to prevent routing loops. In addition, AODV uses a route search procedure similar to DSR. If a route search is required in the AODV scheme, the source node generates a Route Request (RREQ) message and broadcasts the RREQ message to the neighbor node. When the intermediate node or the destination node with the route information to the destination node receives the RREQ message, it responds with a Routing Reply (RREP) message. The intermediate node or the destination node unicasts the RREP message in the opposite direction to the route through which the RREQ message was delivered. If the intermediate node does not have route information to the destination node, the intermediate node broadcasts the RREQ message back to the neighbor node. The node receiving the RREQ message generates and stores reverse route information. The node receiving the RREP message generates and stores forward route information. If a node receives the same RREQ message repeatedly, only the first received RREQ message is used. If an error occurs on a specific link within a route, perform a local route rescanning procedure, or send a Route Error (RERR) message to the source node. The source node receiving the RERR message performs the route rescanning procedure. The node that receives the RERR message deletes the route information associated with the failed link.

DSR은 소스 라우팅 방식에 기초한다. DSR은 모든 노드가 루트 캐쉬(Cache)를 유지하고 있다. DSR은 루트 탐색 절차와 루트 관리 절차로 이루어진다. 루트 탐색 절차는 소스 노드에서 패킷 데이터 발생 시 목적 노드의 루트 정보가 존재하지 않을 경우, RREQ 메시지를 이웃 노드로 브로드캐스트한다. RREQ 메시지를 수신한 중간 노드의 루트 캐쉬에 목적 노드로의 루트 정보가 저장되어 있지 않은 경우, 중간 노드 자신의 주소를 추가한 RREQ 메시지를 이웃 노드로 다시 브로드캐스트한다. RREQ 메시지를 수신한 중간 노드의 루트 캐쉬에 목적 노드로의 루트 정보가 저장되어 있는 경우, 목적 노드로의 루트 정보를 추가한 RREP 메시지를 소스 노드로 전달한다. 루트 내의 특정 링크에서 오류가 발생한 경우, RERR 메시지를 소스 노드로 전달한다. RERR 메시지를 수신한 노드는 자신의 루트 캐쉬에서 오류가 발생한 링크 정보를 삭제한다. RRER 메시지를 수신한 노드는 다른 우회 루트를 이용하여 데이터 전달을 계속한다. 다른 우회 루트가 없는 경우, RRER 메시지를 수신한 노드는 소스 노드로 RERR 메시지를 전달한다.DSR is based on the source routing scheme. In DSR, every node maintains a root cache. The DSR consists of a route search procedure and a route management procedure. The route search procedure broadcasts an RREQ message to the neighbor node when there is no route information of the destination node when packet data is generated at the source node. When the route information to the destination node is not stored in the root cache of the intermediate node that receives the RREQ message, the RREQ message to which the intermediate node itself is added is broadcast again to the neighbor node. If route information to the destination node is stored in the root cache of the intermediate node that receives the RREQ message, the RREP message including the route information to the destination node is delivered to the source node. If an error occurs on a particular link within the route, a RERR message is sent to the source node. The node receiving the RERR message deletes the link information in error from its root cache. The node receiving the RRER message continues to deliver data using another bypass route. If there is no other bypass route, the node receiving the RRER message forwards the RERR message to the source node.

프로액티브 방식과 리액티브 방식을 혼합한 하이브리드 방식의 라우팅 프로토콜로는 ZRP가 있다. ZRP은 각 노드가 미리 정의된 범위의 라우팅 영역(zone)을 가진다. 라우팅 영역의 크기는 홉 수를 기준으로 정의된다. 동일 영역 내에서의 라우팅 정보의 관리는 프로액티브 방식에 기초한 IARP(Intrazone Routing Protocol)에 의해서 수행된다. 외부 영역에 속한 노드로의 루트 정보의 탐색은 리액티브 방식에 기초한 IERP(Interzone Routing Protocol)에 의해서 수행된다. 그리고, IERP의 효율적인 브로드캐스트를 위해 BRP(Bordercasting Routing Protocol)를 사용한다.ZRP is a hybrid routing protocol that combines proactive and reactive methods. In ZRP, each node has a routing zone of a predefined range. The size of the routing area is defined based on the number of hops. Management of routing information in the same area is performed by the Intrazone Routing Protocol (IARP) based on the proactive method. The retrieval of route information to nodes belonging to the outer zone is performed by IERP (Interzone Routing Protocol) based on reactive method. And, BRP (Bordercasting Routing Protocol) is used for efficient broadcasting of IERP.

무선 메쉬 네트워크는 무선 네트워크에서 백본(backbone) 네트워크의 기능을 수행한다. 무선 메쉬 네트워크는 메쉬 라우터(Router) 또는 릴레이(Relay), 고정 노드 또는 이동성 노드로 구성된다. 메쉬 라우터/릴레이는 직접 또는 간접적으로 인터넷에 연결되어 메쉬 라우터/릴레이에 접속된 노드들에게 인터넷 서비스를 제공한다. 노드는 이웃 메쉬 라우터/릴레이들과 1:1 접속이 아닌 다중 접속을 한다.A wireless mesh network performs the function of a backbone network in a wireless network. The wireless mesh network is composed of a mesh router or relay, a fixed node or a mobility node. The mesh router / relay is connected directly or indirectly to the Internet to provide Internet services to nodes connected to the mesh router / relay. Nodes have multiple connections, not 1: 1 connections, with neighboring mesh routers / relays.

무선 메쉬 네트워크의 하위 구조는 기존의 무선기술 IEEE 802.11a/b/g 또는 무선 센서 네트워크, 유선 랜 구조가 될 수 있다. 또, 무선 메쉬 네트워크는 네트워크의 성능향상을 위해서 다수의 게이트웨이를 통해 인터넷에 연결된 형태를 가질 수 있다. 무선 메쉬 네트워크를 구성하는 각 노드는 인터넷 게이트웨이와의 연결을 유지하거나, 다수의 연결이 존재할 때 최적의 연결을 선택해야 한다. 이를 위해, 노드는 링크 상태 정보 및 네트워크 토폴로지 구성 정보를 지역적으로 수집하고, 수집된 정보를 네트워크 내에 브로드캐스트해야 한다. The substructure of the wireless mesh network may be an existing wireless technology IEEE 802.11a / b / g or a wireless sensor network, a wired LAN structure. In addition, the wireless mesh network may have a form connected to the Internet through a plurality of gateways in order to improve the performance of the network. Each node of the wireless mesh network must maintain a connection with an Internet gateway or select an optimal connection when there are multiple connections. To do this, the node must locally collect link state information and network topology configuration information and broadcast the collected information within the network.

무선 메쉬 네트워크는 네트워크에 참여하는 노드들로 구성 가능한 네트워크 토폴로지를 검색한다. 무선 메쉬 네트워크는 검색 결과를 바탕으로 네트워크 대역폭을 향상시키거나 송신 전력 소비를 최적화할 수 있는 네트워크 토폴로지 구성 과정을 수행한다. 네트워크 토폴로지 구성은 주기적인 정보교환 메시지를 통해 수집한 이웃 노드 검색(Neighbor Discovery) 정보에 기반한다. 또, 네트워크 토폴로지 구성이 완료된 다음에도 네트워크 링크 상태를 수집하고, 라우팅 노드 또는 대상 노드들이 작동(Alive) 중인지를 확인하기 위하여 정보교환 메시지를 계속해서 송수신해야 한다.The wireless mesh network searches for a configurable network topology of nodes participating in the network. Based on the search results, the wireless mesh network performs a network topology configuration process to improve network bandwidth or optimize transmission power consumption. The network topology configuration is based on neighbor discovery information collected through periodic information exchange messages. In addition, after the network topology configuration is completed, the network link status must be collected, and information exchange messages must be continuously transmitted and received to confirm that the routing node or target nodes are alive.

네트워크 토폴로지 제어(Network Topology Control, TC)는 무선 네트워크에 서 네트워크 연결성을 유지하면서 노드 사이에 불필요한 충돌(collision)과 간섭(interference)을 줄여서 네트워크 전체의 성능을 향상시키는데 목적이 있다. 네트워크 토폴로지 제어는 통신 영역 내에 존재하는 이웃 노드들의 상태를 인지하고 수집함으로써 시작된다. 이러한 이웃 노드에 관한 정보 수집은 주기적인 정보교환 메시지를 전송함으로써 이루어진다. 정보교환 메시지는 헬로우(Hello) 메시지라고도 한다. 정보교환 메시지는 노드의 ID(IDentifier)와 위치정보 및 라우팅 테이블 정보 등을 포함한다. 노드는 정보교환 메시지를 통해 이웃 노드들과의 상대적인 위치, 링크 상태 정보, 네트워크 구성 정보 등을 알 수 있다. Network Topology Control (TC) aims to improve network-wide performance by reducing unnecessary collisions and interferences between nodes while maintaining network connectivity in wireless networks. Network topology control begins by knowing and collecting the status of neighboring nodes present in the communication area. The collection of information about these neighboring nodes is accomplished by sending periodic information exchange messages. Information exchange messages are also referred to as hello messages. The information exchange message includes an ID (IDentifier) of the node, location information and routing table information. The node can know the relative position with the neighbor nodes, link state information, network configuration information, etc. through the information exchange message.

정보교환 메시지는 링크 상태 정보(link state data), 제어 정보(control data), 네트워크 관리 정보(network management data) 등을 포함한다. 링크 상태 정보는 무선 네트워크의 토폴로지 구성이나 라우팅 경로 설정을 위한 것이다. 링크 상태 정보는 토폴로지 구성이나 라우팅 경로 설정을 위한 것으로, SNR(Signal to Noise Ratio), 네트워크 대역폭(bandwidth), 전달 비율(delivery ratio) 등이 있다. 제어 정보는 네트워크 프로토콜 동작이나 서비스 구성 요소를 제어하기 위한 것으로, 토폴로지 제어(topology control), 라우팅 테이블(routing table) 등이 있다. 네트워크 관리 정보는 네트워크 관리 프로그램이나 응용에서 결정한 정보이다. 이외에도 정보교환 메시지는 다양하고 광범위하게 정의되고 이용될 수 있다. 예를 들어, 통신 서비스 품질 제어정보는 멀티미디어 데이터를 지원하기 위한 것으로, 경로 상의 노드들에게 주기적으로 또는 제어값을 변경할 때 전송된다. 또, 네트워크 관리 프로그램들은 경로 상의 노드들에게 네트워크 제어 인자를 전달한다. 네트 워크 제어 인자는 네트워크 노드들로부터 수집된 정보를 바탕으로 결정한 네트워크 관리에 필요한 정보이다.The information exchange message includes link state data, control information, network management data, and the like. The link state information is for topology configuration or routing path establishment of a wireless network. The link state information is for topology configuration or routing path setting, and includes signal to noise ratio (SNR), network bandwidth, and delivery ratio. The control information is for controlling network protocol operation or service components, and there are topology control, routing table, and the like. Network management information is information determined by a network management program or application. In addition, information exchange messages can be defined and used in a wide variety of ways. For example, the communication quality of service control information is for supporting multimedia data and is transmitted to nodes on a path periodically or when changing control values. Network management programs also pass network control factors to the nodes on the path. The network control factor is information necessary for network management based on information collected from network nodes.

이와 같이 무선 네트워크에서 각 노드는 정보교환 메시지를 상호 교환함으로써 정확한 네트워크 연결성을 보장하고 네트워크 응용들을 지원할 수 있다. 그러나, 정보교환 메시지의 상호교환은 네트워크 자원 및 노드 자원을 소모한다. 또, 노드의 이동성으로 인해 네트워크 구성 노드의 수와 상대적인 위치 및 연결성이 변화하기 때문에 적절한 정보교환 주기를 결정해야 한다. As such, each node in a wireless network can exchange information exchange messages to ensure accurate network connectivity and support network applications. However, the exchange of information exchange messages consumes network resources and node resources. In addition, due to the mobility of the nodes, the number, relative position, and connectivity of the network nodes change, so that an appropriate information exchange period must be determined.

이하, 무선 네트워크에서 최적의 정보교환 주기를 결정하는 방법을 설명한다.Hereinafter, a method of determining an optimal information exchange period in a wireless network will be described.

도 2는 무선 네트워크에서 노드가 이동하여, 새로운 네트워크 토폴로지(topology)를 구성하는 경우의 예를 나타낸다. 2 illustrates an example in which a node moves in a wireless network to form a new network topology.

도 2를 참조하면, 제1 노드 내지 제5 노드(1, 2, 3, 4 및 5)는 이동하지 않고, 제X 노드(X)가 이동한다. 제X 노드(X)가 이동하기 전, 제X 노드(X)는 이웃 노드인 제2 노드(2), 제3 노드(3)와 연결되어 있다. 제X 노드(X)는 이웃 노드와 정보교환 주기에 따라 정보교환 메시지를 교환한다. 정보교환 메시지를 통해 제X 노드(X)는 이동 후에도 제2 노드(2), 제3 노드(3)와 연결을 유지할 수 있다. 즉, 제X 노드(X)의 이동으로 인해 새로운 네트워크 토폴로지가 구성된다.Referring to FIG. 2, the first to fifth nodes 1, 2, 3, 4, and 5 do not move, but the X-th node X moves. Before the X-th node X moves, the X-th node X is connected to the second node 2 and the third node 3 which are neighboring nodes. The Xth node X exchanges an information exchange message with a neighbor node according to an information exchange cycle. Through the information exchange message, the X-th node X may maintain connection with the second node 2 and the third node 3 even after the movement. That is, due to the movement of the X-th node X, a new network topology is constructed.

도 3은 무선 네트워크에서 노드가 이동하여, 네트워크가 분할(Partition)된 경우의 예를 나타낸다.3 illustrates an example in which a node moves in a wireless network and the network is partitioned.

도 3을 참조하면, 제1 노드 내지 제5 노드(1, 2, 3, 4 및 5)는 이동하지 않 고, 제X 노드(X)가 이동한다. 제X 노드(X)가 이동하기 전, 제X 노드(X)는 이웃 노드인 제2 노드(2), 제3 노드(3)와 연결되어 있다. 제X 노드(X)가 이동 후, 제X 노드(X)는 제3 노드(3)와 연결이 끊어진다. 즉, 제X 노드(X)의 이동으로 인해 네트워크가 분할된다. 이와 같이, 노드의 이동으로 인하여, 네트워크 토폴로지가 변화함으로써, 연결성(Connectivity)이 보장되지 못하고, 이로 인해 네트워크가 분할(Partition)되는 상황이 발생할 수 있다. 노드의 이동성이 많아질수록 이러한 분할 현상은 빈번하게 발생할 수 있다. Referring to FIG. 3, the first to fifth nodes 1, 2, 3, 4, and 5 do not move, but the X-th node X moves. Before the X-th node X moves, the X-th node X is connected to the second node 2 and the third node 3 which are neighboring nodes. After the X-th node X moves, the X-th node X is disconnected from the third node 3. That is, the network is divided due to the movement of the X-th node X. As such, due to the movement of the nodes, the network topology changes, and thus, connectivity may not be guaranteed, thereby causing a situation in which the network is partitioned. As the mobility of nodes increases, such partitioning may occur more frequently.

노드의 이동으로 인해 네트워크가 분할되는 원인은 이동하는 노드가 이웃 노드에게 자신의 정보를 적절히 제공하지 못하기 때문이다. 노드가 정보교환 주기보다 빠른 속도로 이동하는 경우, 노드는 정보교환 메시지를 이웃 노드들에게 적절하게 전송할 수 없다. 이 경우, 노드는 네트워크 연결성을 잃어버릴 수 없다. 이웃 노드는 필요한 정보를 수집하지 못해 네트워크 응용을 전달하지 못하게 된다. 만일, 노드의 이동속도가 느리다면, 정보교환 메시지를 빠른 주기로 보낼 필요가 없다. 만일, 이동속도가 느림에도 불구하고 일정한 주기로 정보교환 메시지를 교환할 경우, 이웃 노드들에게 동일한 정보를 반복적으로 전송하여 네트워크 대역폭을 낭비하게 된다. 정보교환 메시지는 네트워크에 전달되면서 각 노드에서 연산 및 메모리 자원을 소모하고, 네트워크 대역폭을 사용하며, 일반 데이터 전송과 충돌(collision)을 일으키거나, 간섭(interference)을 일으킬 수 있다. 또, 개별 노드들이 네트워크 내에 있는 다른 노드들에 비해 부정확하거나 시기적으로 늦은 정보를 사용하여 공평하고 정당한 네트워크 대역폭을 이용하지 못하는 경우, 특정 노 드가 네트워크 자원을 독점하거나 정보를 전달하지 못하는 상황이 발생하게 된다. The reason why the network is split due to the movement of the node is that the moving node does not properly provide its information to neighboring nodes. If a node moves at a faster rate than the information exchange period, the node may not properly send an information exchange message to its neighbors. In this case, the node cannot lose network connectivity. Neighbors will not be able to gather the necessary information and will not be able to deliver network applications. If the node is moving slowly, there is no need to send information exchange messages in a fast cycle. If the information exchange message is exchanged at regular intervals even though the movement speed is slow, network bandwidth is wasted by repeatedly transmitting the same information to neighboring nodes. As the information exchange message is delivered to the network, each node consumes computation and memory resources, uses network bandwidth, and may cause collisions or interference with general data transmission. In addition, if individual nodes fail to take advantage of fair and legitimate network bandwidth using inaccurate or late timing information compared to other nodes in the network, a particular node may not be able to monopolize network resources or pass information. do.

이와 같이, 정보교환 주기는 전체 무선 네트워크의 자원 소비나 기능에 영향을 미치게 된다. 정보교환 주기는 각 노드들이 전송 범위에서 벗어난 이웃 노드 또는 전송 범위에 새롭게 포함된 노드들에 대한 정확한 파악을 가능하게 하여 네트워크 토폴로지 구성 및 네트워크 연결성(network connectivity)에 직접적인 영향을 미친다. 따라서, 노드의 이동속도를 반영하여 정보교환 메시지의 정보교환 주기를 결정하고, 정보교환 주기를 조정할 필요가 있다. As such, the information exchange cycle affects the resource consumption and function of the entire wireless network. The information exchange cycle enables each node to accurately identify neighboring nodes that are out of transmission range or nodes newly included in the transmission range, thus directly affecting network topology configuration and network connectivity. Therefore, it is necessary to determine the information exchange cycle of the information exchange message by reflecting the movement speed of the node, and adjust the information exchange cycle.

이하, 무선 네트워크에서 각 노드가 이웃 노드 정보를 갱신할 때의 정보교환 주기를 결정하는 방법을 예시하면서 이루어지나, 그 외 다양한 정보교환 메시지를 교환할 때에도 적용할 수 있다.Hereinafter, a method of determining an information exchange period when each node updates neighbor node information in a wireless network is illustrated, but the present invention can also be applied when exchanging various other information exchange messages.

도 4는 노드의 이동으로 인해 다른 노드의 전송 범위 밖에서 전송 범위 안으로 들어오는 경우를 나타낸다. 노드의 전송 범위은 노드를 중심으로 하는 원(circle)이다. 노드의 전송 범위은 4개의 섹터(sector)로 분할할 수 있다.4 illustrates a case where a node moves into a transmission range outside the transmission range of another node due to the movement of the node. The transmission range of a node is a circle around the node. The transmission range of a node can be divided into four sectors.

도 4를 참조하면, 노드 A의 섹터 밖에 있던 노드 C가 이동하여 노드 A의 섹터 안으로 들어온다. 노드 A는 노드 C의 이동 전에는 가장 가까운 최근거리 이웃 노드 정보로 노드 B의 정보를 가지고 있다. 최근거리 이웃 노드 정보는 애드 혹 라우팅이나 네트워크 토폴로지 구성에 사용하게 된다. 노드 A는 최근거리 이웃 노드 정보를 이용하여 다른 노드들과 통신을 할 수 있다.Referring to FIG. 4, node C, which was outside the sector of node A, moves and enters the sector of node A. FIG. Node A has node B information as the nearest nearest neighbor node information before node C moves. The nearest neighbor information is used for ad hoc routing or network topology construction. Node A may communicate with other nodes using the nearest neighbor node information.

노드 C의 이동으로 인해 노드 C가 노드 B보다 노드 A에 근접하게 되면 노드 A는 최근거리 이웃 노드 정보를 갱신해야 한다. 경로 AB의 길이보다 더 짧은 경로 AC가 발생하는 경우, 정보교환 메시지의 전송이 필요하다. 이때, 전송 전력(Transmission Power)이 조절되는 경우 또한 고려할 수 있다. If node C is closer to node A than node B due to the movement of node C, node A needs to update the nearest neighbor node information. If a path AC occurs shorter than the length of path AB, then an information exchange message needs to be sent. In this case, it may also be considered when the transmission power is controlled.

도 5는 노드의 이동으로 인해 다른 노드의 전송 범위 밖에서 전송 범위 안으로 들어오는 확률을 설명하기 위한 도이다. 도 6은 도 5를 구체화한 도이다.FIG. 5 is a diagram for explaining a probability of entering a transmission range outside a transmission range of another node due to the movement of a node. FIG. 6 is a view embodying FIG. 5.

도 5 및 6을 참조하면, 노드 C를 중심으로 한 원은 노드 C가 무작위로(Randomly) 이동할 수 있는 이동 범위이다. 노드 C를 중심으로 한 원의 반지름은 노드 C의 이동 속도에 의해 결정된다. 이동 거리는 이동 시간과 이동 속도의 곱이기 때문이다. 영역 S는 노드 A의 섹터와 노드 C를 중심으로 한 원이 겹치는 부분이다. 노드 C가 무작위로 이동하다가 영역 S로 진입할 경우, 노드 A의 최근거리 이웃 노드는 노드 B에서 노드 C로 변경된다. 노드 A는 이웃 노드 정보를 갱신해야한다. 5 and 6, the circle around node C is a moving range in which node C can move randomly. The radius of the circle around node C is determined by the speed of node C's movement. This is because the travel distance is the product of the travel time and the travel speed. The area S is a portion where a sector of the node A and a circle centering on the node C overlap. When node C moves randomly and enters the area S, the nearest neighbor node of node A is changed from node B to node C. Node A needs to update the neighbor node information.

노드 C가 영역 S로 진입하여 노드 A가 이웃 노드 정보를 갱신할 확률(Pjoin)을 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The probability (P join ) at which node C enters area S and node N updates neighboring node information can be expressed by the following equation.

Figure 112008061702851-pat00001
Figure 112008061702851-pat00001

여기서, S는 영역 S의 넓이이고, r2는 노드 C를 중심으로 하는 원의 반지름이다. Where S is the area of the area S and r 2 is the radius of the circle around node C.

영역 S는 노드 A에 영역 S2와 노드 C에 가까운 영역 S1으로 나눌 수 있다. 영역 S1의 넓이(S1)와 영역 S2의 넓이(S2)는 각각 부채꼴의 넓이에서 이등변삼각형의 넓이를 뺀 것과 같다. S1과 S2를 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The area S can be divided into a node S 2 and an area S 1 close to the node C. The area S 1 of the area S 1 and the area S 2 of the area S 2 are equal to the area of the fan shape minus the area of the isosceles triangle. S 1 and S 2 can be expressed as the following equation.

Figure 112008061702851-pat00002
Figure 112008061702851-pat00002

여기서, r1은 노드 A의 전송 범위인 노드 A를 중심으로 하는 원의 반지름이고, r2는 노드 C의 중심으로 하는 원의 반지름이고, ℓ1은 노드 A를 중심으로 하는 부채꼴의 원호의 길이이고, ℓ2는 노드 C를 중심으로 하는 부채꼴의 원호의 길이이고, θ1은 노드 A를 중심으로 하는 부채꼴의 내각이고, θ2는 노드 C를 중심으로 하는 부채꼴의 내각이다. r2는 노드 C의 이동 속도에 의해 결정된다.Where r 1 is the radius of a circle centered on node A, the transmission range of node A, r 2 is the radius of a circle centered on node C, and ℓ 1 is the length of a circular arc centered on node A ℓ 2 is the length of a circular arc of a fan shape centering on node C, θ 1 is a cabinet of a fan shape centering on node A, and θ 2 is a cabinet of a fan shape centering on node C. r 2 is determined by the moving speed of node C.

영역 S의 넓이(S)는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The area S of the area S can be expressed by the following equation.

Figure 112008061702851-pat00003
Figure 112008061702851-pat00003

살펴 본 바와 같이, 무선 네트워크의 각 노드에서 최근거리 이웃 노드 정보를 갱신해야하는 노드가 이동해 들어오는 경우의 확률을 수학식 1과 같이 정의할 수 있다.As described above, the probability when the node that needs to update the nearest neighbor node information from each node of the wireless network moves in can be defined as in Equation 1.

다음, 노드의 이동으로 인해 다른 노드의 전송 범위 안에서 전송 범위 밖으로 나가는 경우에도, 최근거리 이웃 노드 정보의 갱신이 필요하다.Next, even if the node moves out of the transmission range within the transmission range of another node, it is necessary to update the nearest neighbor node information.

도 7은 노드의 이동으로 인해 다른 노드의 전송 범위 안에서 전송 범위 밖으로 나가는 경우를 나타낸다.7 illustrates a case where the node moves out of the transmission range within the transmission range of another node due to the movement of the node.

도 7을 참조하면, 노드 A를 기준으로 최근거리에 있던 노드 B가 B' 위치로 이동할 경우, 노드 B는 노드 A의 최근거리 이웃 노드 자격을 잃는다. 노드 A의 최근거리 이웃 노드는 B에서 C로 변한다. 따라서, 노드 A는 최근거리 이웃 노드 정보를 갱신할 필요가 있다. 최근거리 이웃 노드 정보는 정보교환 메시지의 교환을 통해 갱신할 수 있다.Referring to FIG. 7, when Node B, which was at the most recent distance based on Node A, moves to the B 'position, Node B loses the qualification of Node A's nearest distance neighbor. The closest neighbor node of node A changes from B to C. Therefore, Node A needs to update the nearest neighbor node information. The nearest neighbor node information can be updated through the exchange of information exchange messages.

도 8은 노드의 이동으로 인해 다른 노드의 전송 범위 안에서 전송 범위 밖으로 나가는 확률을 설명하기 위한 도이다. 도 9는 도 8을 구체화한 도이다.8 is a diagram for explaining a probability of moving out of a transmission range within a transmission range of another node due to the movement of a node. FIG. 9 is a view embodying FIG. 8.

도 8 및 9를 참조하면, 노드 B를 중심으로 한 원은 노드 B가 무작위로 이동할 수 있는 이동 범위이다. 노드 B를 중심으로 한 원의 반지름은 노드 B의 이동 속도에 의해 결정된다. 영역 S는 노드 A의 섹터와 노드 B를 중심으로 한 원이 겹쳐지지 않는 부분이다. 노드 B가 무작위로 이동하다가 영역 S로 진입할 경우, 노드 A의 최근거리 이웃 노드는 노드 B에서 노드 C로 변경된다. 노드 A는 이웃 노드 정보를 갱신해야한다. 8 and 9, the circle around Node B is a moving range in which Node B can move randomly. The radius of the circle around node B is determined by the speed of node B's movement. The area S is a portion where the sectors of the node A and the circle around the node B do not overlap. When node B moves randomly and enters area S, node A's nearest neighbor node is changed from node B to node C. Node A needs to update the neighbor node information.

노드 B가 영역 S로 진입하여 노드 A가 이웃 노드 정보를 갱신할 확률(Pleave) 을 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The node B to the node A enters the area S is the probability (P leave) to update the neighboring node information can be expressed by the following mathematical expression.

노드 C가 영역 S로 진입하여 노드 A가 이웃 노드 정보를 갱신할 확률(Pjoin)을 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The probability (P join ) at which node C enters area S and node N updates neighboring node information can be expressed by the following equation.

Figure 112008061702851-pat00004
Figure 112008061702851-pat00004

여기서, S는 영역 S의 넓이이고, r2는 노드 B를 중심으로 하는 원의 반지름은 r2라 한다.Here, S is the area of the area S, r 2 is the radius of the circle around the node B is r 2 .

노드 B를 중심으로 하는 부채꼴을 영역 S1이라 한다. 영역 S1은 영역 S, 영역 S2 및 영역 S3으로 나눌 수 있다.The sector centering on node B is called area S 1 . The area S 1 may be divided into an area S, an area S 2, and an area S 3 .

영역 S1은 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The area S 1 may be represented as in the following equation.

Figure 112008061702851-pat00005
Figure 112008061702851-pat00005

여기서, r2는 노드 B의 중심으로 하는 원의 반지름이고, ℓ2은 노드 B를 중심으로 하는 부채꼴의 원호의 길이이다.Here, r 2 is the radius of the circle centered on the node B, and ℓ 2 is the length of a circular arc centered on the node B.

영역 S2의 넓이는 노드 A를 중심으로 하는 부채꼴 영역에서 노드 A를 꼭지점 으로 하는 이등변 삼각형을 뺀 것과 같다. 영역 S2의 넓이(S2)는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The area S 2 is equal to the sectoral sector centered on node A minus the isosceles triangle with node A as the vertex. The area S 2 of the area S 2 may be expressed by the following equation.

Figure 112008061702851-pat00006
Figure 112008061702851-pat00006

여기서, r1은 노드 A의 전송 범위인 노드 A를 중심으로 하는 원의 반지름이고, ℓ1은 노드 A를 중심으로 하는 부채꼴의 원호의 길이이고, θ1은 노드 A를 중심으로 하는 부채꼴의 내각이다. Where r 1 is the radius of a circle around node A, the transmission range of node A, l 1 is the length of a circular arc around node A, and θ 1 is a fan-shaped cabinet around node A to be.

영역 S3의 넓이는 노드 B를 꼭지점으로 하는이등변 삼각형의 넓이이다. 영역 S3의 넓이(S3)는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The area S 3 is the area of the isosceles triangle with node B as the vertex. The area S 3 of the area S 3 may be expressed by the following equation.

Figure 112008061702851-pat00007
Figure 112008061702851-pat00007

여기서, r2는 노드 B의 중심으로 하는 원의 반지름이고, θ2는 노드 B를 중심으로 하는 부채꼴의 내각이다. r2는 노드 B의 이동 속도에 의해 결정된다.Here, r 2 is the radius of a circle centered on node B, and θ 2 is a fan-shaped cabinet centered on node B. r 2 is determined by the moving speed of Node B.

영역 S는 영역 S1에서 영역 S2와 영역 S3을 것과 같다. 영역 S의 넓이(S)는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.Region S is the same as region S 2 and region S 3 in region S 1 . The area S of the area S can be expressed by the following equation.

Figure 112008061702851-pat00008
Figure 112008061702851-pat00008

지금까지 설명한 노드 B 또는 노드 C의 이동으로 노드 A가 이웃 노드 정보를 갱신할 확률(Pjoin)은 노드 A가 고정된 경우를 가정한 것이었다.The probability (P join ) at which Node A updates neighbor node information due to the movement of Node B or Node C described so far has been assumed assuming that Node A is fixed.

이하, 노드 A 역시 이동하는 경우를 고려한다. 노드 A가 이동하는 경우, 도플러 효과(Doppler Effect)를 고려한다. Hereinafter, consider the case where node A moves. If node A moves, consider the Doppler Effect.

도 10은 2개의 노드가 이동하는 경우를 나타낸다.10 shows a case where two nodes move.

도 10을 참조하면, 노드 A는 A' 위치로 이동하고, 노드 C는 C' 위치로 이동한다. 벡터 r A 은 노드 A의 이동 거리 및 이동 방향을 나타내고, 벡터 r C 는 노드 C의 이동 거리 및 이동 방향을 나타낸다. 벡터 r A 는 노드 A의 이동 속도에 의해 결정되고, r C 는 노드 C의 이동 속도에 의해 결정된다. 벡터 r A , 벡터 r C 는 각각 수평 성분인 x 성분과 수직 성분인 y 성분으로 나눌 수 있다. Referring to FIG. 10, node A moves to position A ′ and node C moves to position C ′. The vector r A represents the moving distance and the moving direction of the node A, and the vector r C represents the moving distance and the moving direction of the node C. The vector r A is determined by the moving speed of node A, and r C is determined by the moving speed of node C. Vector r A and vector r C can be divided into x component which is a horizontal component and y component which is a vertical component, respectively.

벡터 r A 와 벡터 r C 의 상대적인 x 성분 Dx는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The relative x component D x of the vector r A and the vector r C can be expressed by the following equation.

Figure 112008061702851-pat00009
Figure 112008061702851-pat00009

여기서, rA는 벡터 r A 의 크기이고, rC는 벡터 r C 의 크기이고, αA는 노드 A의 A' 위치로 이동 시의 절대각도이고, αC는 노드 C의 C' 위치로 이동 시의 절대각도이다. 즉, αA는 벡터 r A 가 x축과 이루는 각도를 의미하고, αC는 벡터 r C 가 x축과 이루는 각도를 의미한다.Where r A is the magnitude of the vector r A , r C is the magnitude of the vector r C , α A is the absolute angle when moved to position A 'of node A, and α C is moved to position C' of node C Absolute angle of the hour. That is, α A means an angle between the vector r A and the x axis, and α C means an angle between the vector r C and the x axis.

노드 n의 벡터인 r n 의 크기 rn은 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.Size r n of a vector r n on the node n can be expressed as the following mathematical expression.

Figure 112008061702851-pat00010
Figure 112008061702851-pat00010

여기서, Vn은 노드 n의 이동 속도이고, t는 노드 n의 이동 시간이다.Where V n is the moving speed of node n and t is the moving time of node n.

벡터 r A 와 벡터 r C 의 상대적인 y 성분 Dy는 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.The relative y component D y of the vector r A and the vector r C can be expressed by the following equation.

Figure 112008061702851-pat00011
Figure 112008061702851-pat00011

이하, D를 다음 수학식과 같이 정의한다.Hereinafter, D is defined as follows.

Figure 112008061702851-pat00012
Figure 112008061702851-pat00012

복수의 노드가 각각 이동하는 경우, (1) 서로 마주 보는 방향으로 다가오는 경우, (2) 서로 멀어지는 경우, (3) 서로 같은 방향으로 이동하는 경우로 나누어 고려할 수 있다.When a plurality of nodes are moved respectively, it can be considered to be divided into (1) approaching each other, (2) moving away from each other, (3) moving in the same direction.

노드 A와 노드 C가 서로 마주 보는 방향으로 다가오는 경우, 노드 A가 이웃 노드 정보를 갱신할 확률을 Papp라 하고, 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.When the node A and the node C approach in a direction facing each other, the probability that the node A updates the neighboring node information is called P app and can be expressed as the following equation.

Figure 112008061702851-pat00013
Figure 112008061702851-pat00013

여기서, rk는 노드A와 노드C의 절대적 거리이다. rk는 기하학적 거리(Geometric Distance)로 계산한다. Where r k is the absolute distance between node A and node C. r k is calculated as Geometric Distance.

노드 A와 노드 C가 서로 멀어지는 경우, 노드 A가 이웃 노드 정보를 갱신할 확률을 Paway라 하고, 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.When the node A and the node C are far from each other, the probability that the node A updates the neighboring node information is called P away , and can be expressed by the following equation.

Figure 112008061702851-pat00014
Figure 112008061702851-pat00014

노드 A와 노드 C가 서로 같은 방향으로 이동하는 경우, 노드 A가 이웃 노드 정보를 갱신할 확률을 Pfollow라 하고, 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.When node A and node C move in the same direction, a probability that node A updates neighboring node information is referred to as P follow , and may be expressed as in the following equation.

Figure 112008061702851-pat00015
Figure 112008061702851-pat00015

여기서, 첫 번째 항(Pf1)은 앞서가는 노드보다 뒤따르는 노드의 속도가 빨라 서로 마주 보는 방향으로 다가오는 수학식 12와 같고, 두 번째 항(Pf2)은 앞서가는 노드보다 뒤따르는 노드의 속도가 느려 서로 멀어지는 수학식 13과 같다.Here, the first term P f1 is faster than the preceding node, so that Equation 12 approaches in the direction facing each other, and the second term P f2 is the velocity of the subsequent node than the preceding node. Is slow and away from Equation (13).

따라서, 노드 A와 노드 C가 서로 마주 보는 방향으로 다가오는 경우 확률 Papp를 보정하여, 노드 A가 이웃 노드 정보를 갱신할 확률 P'app를 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.Accordingly, the node A and the node C correct the probability P app when coming toward each other, the node A may indicate a probability P 'app to update the neighbor node information, such as the following mathematical expression.

Figure 112008061702851-pat00016
Figure 112008061702851-pat00016

노드 A와 노드 C가 서로 멀어지는 경우 확률 Paway를 보정하여, 노드 A가 이웃 노드 정보를 갱신할 P'away를 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.When node A and node C move away from each other, the probability P away may be corrected so that P ' away for updating the neighbor node information by node A may be expressed as in the following equation.

Figure 112008061702851-pat00017
Figure 112008061702851-pat00017

지금까지 설명한 무선 네트워크의 각 노드가 이웃 노드 정보를 갱신할 확률을 사용하여 정보교환 주기를 정의할 수 있다. 정보교환 주기는 이웃 노드 정보의 갱신 주기라 할 수도 있다.The information exchange period can be defined using the probability that each node of the wireless network described so far updates the neighbor node information. The information exchange cycle may be referred to as an update cycle of neighbor node information.

정보교환이 필요한 경우의 확률을 Pchange라 하고 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다.Probability when information exchange is required may be referred to as P change and expressed as the following equation.

Figure 112008061702851-pat00018
Figure 112008061702851-pat00018

정보교환이 필요한 경우의 확률 Pchange는 이웃 노드 정보를 갱신해야 하는 모든 경우의 확률을 포함한다.Probability P change when information exchange is needed includes the probability of all cases of updating neighboring node information.

정보교환이 필요한 경우의 확률 Pchange를 이용하여 정보교환 주기(tperiodic)를 다음 수학식과 같이 나타낼 수 있다. The information exchange period (t periodic ) can be expressed by the following equation using the probability P change when information exchange is required.

Figure 112008061702851-pat00019
Figure 112008061702851-pat00019

여기서, Pth는 이동을 결정하는 기준을 나타내는 임계값(Threshold)이고, Vn은 노드 n의 이동 속도이고, α와 β는 계수(Coefficient)이다. Here, P th is a threshold indicating a criterion for determining movement, V n is a moving speed of node n, and α and β are coefficients.

도 11은 노드의 이동으로 인해 방향성 안테나(Directional Antenna)를 사용하는 다른 노드의 전송 범위 밖에서 전송 범위 안으로 들어오는 경우를 나타낸다.FIG. 11 illustrates a case where a node moves into a transmission range outside of a transmission range of another node using a directional antenna due to the movement of the node.

도 11을 참조하면, 노드 A는 방향성 안테나를 사용하여, 전송 영역이 특정 범위의 방향성을 가진다. 노드 A의 전송 영역 밖에 있던 노드 C가 이동하여 노드 A의 전송 영역 안으로 들어온다. 노드 A는 노드 C의 이동 전에는 가장 가까운 최근거리 이웃 노드 정보로 노드 B의 정보를 가지고 있다. 노드 C의 이동으로 인해 노드 C가 노드 B보다 노드 A에 근접하게 되면 노드 A는 최근거리 이웃 노드 정보를 갱신해야 한다. 도 4는 A의 전송 영역을 섹터로 나눈 것이고, 도 11은 전송 영역을 특정범위로 한정한 것이다. 따라서, 방향성 안테나를 사용하는 경우에도, 지금까지 설명한 정보교환 주기를 직접 적용할 수 있다.Referring to FIG. 11, node A uses a directional antenna so that a transmission area has a specific range of directionality. Node C, which was outside the transport zone of Node A, moves and enters the transport zone of Node A. Node A has node B information as the nearest nearest neighbor node information before node C moves. If node C is closer to node A than node B due to the movement of node C, node A needs to update the nearest neighbor node information. FIG. 4 shows the transmission area of A divided into sectors, and FIG. 11 limits the transmission area to a specific range. Therefore, even when using a directional antenna, the information exchange period described so far can be applied directly.

도 12는 노드의 이동 속도에 따른 정보교환 주기를 도시한 그래프이다. 그래프 x축은 노드의 이동 속도(v)이고, 그래프 y 축은 정보교환 주기(Period)이다. 이동 속도의 단위는 m/s(meter per second)이고, 정보교환 주기의 단위는 초(second)이다. 12 is a graph illustrating an information exchange cycle according to a moving speed of a node. The graph x-axis is the speed of movement of the node (v), and the graph y-axis is the period of information exchange (Period). The unit of travel speed is m / s (meter per second), and the unit of information exchange period is second.

도 12를 참조하면, 노드의 이동 속도가 빠를수록, 정보교환 주기는 짧아진다 노드의 이동 속도에 따른 정보교환 주기는 이동을 결정하는 기준을 나타내는 임계값(Pth)을 0.1부터 0.5까지 0.1 단위로 변화시킴에 따라 달라진다. 임계값이 커질 수록 이동 속도에 따른 정보교환 주기가 길어진다. Referring to FIG. 12, the faster the movement speed of a node, the shorter the information exchange period. The information exchange cycle according to the movement speed of the node has a threshold value P th , which represents a criterion for determining movement, from 0.1 to 0.5, in units of 0.1. It depends on the change. The larger the threshold, the longer the information exchange cycle according to the moving speed.

이와 같이, 무선 네트워크에서 각 노드의 이동 속도를 고려하여 정보교환 주기를 결정함으로써, 노드 간 정보교환을 효율적으로 할 수 있다. As described above, by determining the information exchange period in consideration of the moving speed of each node in the wireless network, it is possible to efficiently exchange information between nodes.

복수 개의 노드로 구성된 무선 네트워크에서 노드가 자신의 이동 속도를 파악한 후, 노드 자신의 이동 속도에 따라 노드 스스로 노드 자신의 전송범위와 이웃 노드의 전송범위를 계산하여 정보교환 주기를 결정한다. 결정된 정보교환 주기를 통해, 노드는 전송 범위(Transmission Range) 내의 이웃 노드들에게 노드 자신의 위치 정보를 제공할 수 있다. 노드 자신의 이동 속도는 노드 자신의 상대적 위치 또는 절대적 위치를 알 수 있는 장치를 이용하여 파악할 수 있다. 이는 중앙 연산 방식(Centralized Algorithm)이 아닌 분산 연산방식(Distributed Algorithm)이다.In a wireless network composed of a plurality of nodes, the node determines its movement speed, and then determines the information exchange cycle by calculating the transmission range of the node itself and the transmission range of the neighbor node according to the movement speed of the node. Through the determined information exchange period, the node can provide the node's own location information to neighboring nodes within the transmission range. The movement speed of the node itself can be determined using a device that can know the relative or absolute position of the node itself. This is not a centralized algorithm but a distributed algorithm.

지금까지 설명한 정보교환 주기를 결정하는 방법은 데이터 링크나 네트워크 프로토콜뿐만 아니라 무선 네트워크에서 사용되는 모든 프로토콜이나 네트워크 응용 프로그램이 네트워크 상태 정보나 제어 정보가 필요로 할 때 사용될 수 있다. 정보교환 주기 결정 방법은 애드 혹 네트워크, 무선 메쉬 네트워크 등 다양한 무선 네트워크에서 네트워크 연결성이나 세밀한 통신 서비스 품질을 제공하기 위해 필요한 정보교환 메시지 교환시 적용될 수 있다.The method of determining the information exchange cycle described so far may be used when not only data link or network protocols, but also any protocol or network application used in a wireless network needs network state information or control information. The information exchange period determination method may be applied when exchanging information exchange messages necessary to provide network connectivity or detailed communication service quality in various wireless networks such as an ad hoc network and a wireless mesh network.

노드의 이동 속도를 고려해 정보교환 메시지의 정보교환 주기를 적절하게 결정할 수 있다. 노드 간 정보교환 메시지의 교환을 최소화함으로써 네트워크 자원 낭비를 줄일 수 있다. 즉, 불필요한 정보 제공을 줄임으로써 자원 사용 효율을 높인다. 또, 제어정보, 상태정보, 관리정보 등을 시의 적절하게 전송하여 네트워크 응용 프로그램을 최적으로 지원할 수 있다. 즉, 상위 프로토콜이나 응용 프로그램이 필요한 정보를 적절한 시간에 제공받을 수 있다. 또한, 무선 네트워크의 연결성을 보장하여 토폴로지 구성의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. Considering the movement speed of the node, the information exchange interval of the information exchange message can be appropriately determined. Network resource waste can be reduced by minimizing the exchange of information exchange messages between nodes. In other words, it increases resource use efficiency by reducing unnecessary information provision. In addition, it is possible to optimally support network application programs by transmitting control information, status information, management information, and the like in a timely manner. That is, higher-level protocols or applications can be provided with the necessary information at the appropriate time. In addition, it is possible to improve the reliability of the topology configuration by ensuring the connectivity of the wireless network.

상술한 모든 기능은 상기 기능을 수행하도록 코딩된 소프트웨어나 프로그램 코드 등에 따른 마이크로프로세서, 제어기, 마이크로제어기, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등과 같은 프로세서에 의해 수행될 수 있다. 상기 코드의 설계, 개발 및 구현은 본 발명의 설명에 기초하여 당업자에게 자명하다고 할 것이다.All of the above functions may be performed by a processor such as a microprocessor, a controller, a microcontroller, an application specific integrated circuit (ASIC), or the like according to software or program code coded to perform the function. The design, development and implementation of the code will be apparent to those skilled in the art based on the description of the present invention.

이상 본 발명에 대하여 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 상술한 실시예에 한정되지 않고, 본 발명은 이하의 특허청구범위의 범위 내의 모든 실시예들을 포함한다고 할 것이다.Although the present invention has been described above with reference to the embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that the present invention may be modified and changed in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention. I can understand. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the present invention will include all embodiments within the scope of the following claims.

도 1은 무선 네트워크 시스템을 간략히 도시한 것이다.1 is a simplified illustration of a wireless network system.

도 2는 무선 네트워크에서 노드가 이동하여, 새로운 네트워크 토폴로지를 구성하는 경우의 예를 나타낸다. 2 illustrates an example in which a node moves in a wireless network to configure a new network topology.

도 3은 무선 네트워크에서 노드가 이동하여, 네트워크가 분할된 경우의 예를 나타낸다.3 illustrates an example in which a node moves in a wireless network and the network is divided.

도 4는 노드의 이동으로 인해 다른 노드의 전송 범위 밖에서 전송 범위 안으로 들어오는 경우를 나타낸다.4 illustrates a case where a node moves into a transmission range outside the transmission range of another node due to the movement of the node.

도 5는 노드의 이동으로 인해 다른 노드의 전송 범위 밖에서 전송 범위 안으로 들어오는 확률을 설명하기 위한 도이다. FIG. 5 is a diagram for explaining a probability of entering a transmission range outside a transmission range of another node due to the movement of a node.

도 6은 도 5를 구체화한 도이다.FIG. 6 is a view embodying FIG. 5.

도 7은 노드의 이동으로 인해 다른 노드의 전송 범위 안에서 전송 범위 밖으로 나가는 경우를 나타낸다.7 illustrates a case where the node moves out of the transmission range within the transmission range of another node due to the movement of the node.

도 8은 노드의 이동으로 인해 다른 노드의 전송 범위 안에서 전송 범위 밖으로 나가는 확률을 설명하기 위한 도이다. 8 is a diagram for explaining a probability of moving out of a transmission range within a transmission range of another node due to the movement of a node.

도 9는 도 8을 구체화한 도이다.FIG. 9 is a view embodying FIG. 8.

도 10은 2개의 노드가 이동하는 경우를 나타낸다.10 shows a case where two nodes move.

도 11은 노드의 이동으로 인해 방향성 안테나를 사용하는 다른 노드의 전송 범위 밖에서 전송 범위 안으로 들어오는 경우를 나타낸다.11 illustrates a case where a node moves into a transmission range outside of a transmission range of another node using a directional antenna due to the movement of the node.

도 12는 노드의 이동 속도에 대한 정보교환 주기를 도시한 그래프이다.12 is a graph illustrating an information exchange period with respect to a moving speed of a node.

Claims (11)

무선 네트워크에서의 정보교환 주기 결정 방법에 있어서,In the information exchange cycle determination method in a wireless network, 노드의 이동 속도를 고려하여 정보교환 메시지의 갱신확률을 구하는 단계; 및Obtaining an update probability of the information exchange message in consideration of the moving speed of the node; And 상기 갱신확률을 이용하여 상기 정보교환 메시지의 교환 주기인 정보교환 주기를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보교환 주기 결정 방법.And determining an information exchange cycle which is an exchange cycle of the information exchange message using the update probability. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 갱신확률은 상기 노드가 이웃 노드의 전송 범위 내로 진입할 확률 또는 상기 노드가 이웃 노드의 전송 범위 밖으로 나갈 확률인 것을 특징으로 하는 정보교환 주기 결정 방법.Wherein the update probability is a probability that the node enters into a transmission range of a neighboring node or a probability that the node goes out of a transmission range of a neighboring node. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 갱신확률 PchangeThe update probability P change is
Figure 112008061702851-pat00020
인 것을 특징으로 하는 정보교환 주기 결정 방법.
Figure 112008061702851-pat00020
Information exchange cycle determination method, characterized in that.
여기서, r2는 상기 이동 속도를 고려한 상기 노드를 중심으로 한 원의 반경이고, 상기 갱신확률이 상기 노드가 이웃 노드의 전송 범위 내로 진입할 확률인 경 우, S는 상기 전송 범위와 상기 원이 중복되는 영역의 넓이이고, 상기 갱신확률이 상기 노드가 이웃 노드의 전송 범위 밖으로 나갈 확률인 경우, S는 상기 전송 범위와 상기 원이 중복되지 않는 영역의 넓이이다. Here, r 2 is the radius of the circle around the node in consideration of the moving speed, and when the update probability is a probability that the node enters the transmission range of the neighboring node, S is the transmission range and the circle. If the area of overlapping area and the update probability is the probability that the node is out of the transmission range of the neighboring node, S is the area of the area where the transmission range and the circle do not overlap.
제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 갱신확률은 상기 노드와 이웃 노드와의 상대적인 이동으로 인한 도플러 효과를 더 고려하여 구하는 것을 특징으로 하는 정보교환 주기 결정 방법.The update probability is determined by considering the Doppler effect due to the relative movement of the node and the neighbor node further. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 정보교환 주기 tperiodicThe information exchange period t periodic is
Figure 112008061702851-pat00021
인 것을 특징으로 하는 정보교환 주기 결정 방법. 여기서, Pth는 상기 노드의 이동을 결정하는 기준을 나타내는 임계값이고, Vn은 상기 이동 속도이고, α와 β는 계수이다.
Figure 112008061702851-pat00021
Information exchange cycle determination method, characterized in that. Where P th is a threshold indicating a criterion for determining the movement of the node, V n is the movement speed, and α and β are coefficients.
제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 정보교환 주기에 따라 상기 정보교환 메시지를 교환하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정보교환 주기 결정 방법.And exchanging the information exchange message according to the information exchange cycle. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 정보교환 메시지는 링크 상태 정보, 제어 정보 및 네트워크 관리 정보 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 정보교환 주기 결정 방법.And the information exchange message is one of link state information, control information, and network management information. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 무선 네트워크는 인프라스트럭쳐 네트워크 또는 애드 혹 네트워크인 것을 특징으로 하는 정보교환 주기 결정 방법.And wherein said wireless network is an infrastructure network or an ad hoc network. 무선 네트워크에서의 정보교환 메시지 교환 방법에 있어서,In the information exchange message exchange method in a wireless network, 노드의 이동 속도를 고려하여 정보교환 메시지의 갱신확률을 구하는 단계;Obtaining an update probability of the information exchange message in consideration of the moving speed of the node; 상기 갱신확률을 이용하여 상기 정보교환 메시지의 교환 주기인 정보교환 주기를 결정하는 단계; 및Determining an information exchange cycle which is an exchange cycle of the information exchange message using the update probability; And 상기 정보교환 주기에 따라 상기 정보교환 메시지를 교환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보교환 메시지 교환 방법.Exchanging the information exchange message in accordance with the information exchange cycle. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 정보교환 메시지는 링크 상태 정보, 제어 정보 및 네트워크 관리 정보 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 정보교환 메시지 교환 방법.And the information exchange message is one of link status information, control information, and network management information. 노드의 이동 속도를 고려하여 정보교환 메시지의 갱신확률을 구하고, 상기 갱신확률을 이용하여 상기 정보교환 메시지의 교환 주기인 정보교환 주기를 결정하는 제어부; 및A control unit which obtains an update probability of the information exchange message in consideration of a moving speed of the node, and determines an information exchange period that is an exchange period of the information exchange message using the update probability; And 상기 제어부에서 구한 상기 정보교환 주기에 따라 상기 정보교환 메시지를 교환하는 트랜시버를 포함하는 무선 네트워크에서의 노드.And a transceiver for exchanging the information exchange message according to the information exchange cycle obtained by the control unit.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030042396A (en) * 2001-11-22 2003-05-28 삼성전자주식회사 Method for performing registration adaptively in mobile station
KR20030056264A (en) * 2001-12-28 2003-07-04 한국전자통신연구원 The control method considering the speed of the mobile and the size of the cell in the wirelss systems
KR20050087374A (en) * 2004-02-26 2005-08-31 삼성전자주식회사 Method for control transmission of channel quality information according to time-variant channel in wireless telecommunication system
KR20080040575A (en) * 2006-11-03 2008-05-08 한국전자통신연구원 Method and apparatus for determining a reporting period of channel quality information in multi carrier wireless system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030042396A (en) * 2001-11-22 2003-05-28 삼성전자주식회사 Method for performing registration adaptively in mobile station
KR20030056264A (en) * 2001-12-28 2003-07-04 한국전자통신연구원 The control method considering the speed of the mobile and the size of the cell in the wirelss systems
KR20050087374A (en) * 2004-02-26 2005-08-31 삼성전자주식회사 Method for control transmission of channel quality information according to time-variant channel in wireless telecommunication system
KR20080040575A (en) * 2006-11-03 2008-05-08 한국전자통신연구원 Method and apparatus for determining a reporting period of channel quality information in multi carrier wireless system

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