KR101155540B1 - 모바일 애드혹 네트워크에서의 데이터 복제본 할당 장치 및 방법 - Google Patents

모바일 애드혹 네트워크에서의 데이터 복제본 할당 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

모바일 애드혹 네트워크(Mobile Ad hoc Network) 상의 데이터 복제본 할당 시, 노드 간 연결 정보에 기초하여 형성된 데이터 공유 그룹의 구성원 노드 별로 다른 구성원 노드에 기저장된 데이터 복제본을 요청하는 쿼리의 정보 및 상기 다른 구성원 노드가 상기 쿼리를 처리한 결과의 정보를 획득하고, 구성원 노드 별로 쿼리의 정보 및 쿼리를 처리한 결과의 정보를 포함하는 질의 처리 정보를 생성하고, 질의 처리 정보에 기초하여 구성원 노드 별 이기성 지수 평균을 산출하고, 구성원 노드 별 이기성 지수 평균에 따라 구성원 노드 별로 이기성 레벨을 결정하여, 각 구성원 노드 별로 상기 결정된 이기성 레벨에 따른 데이터 복제본을 할당 한다.

Description

모바일 애드혹 네트워크에서의 데이터 복제본 할당 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DATA REPLICA ALLOCATION IN MOBILE AD-HOC NETWORK}
본 발명은 모바일 애드혹 네트워크(Mobile Ad hoc Network; MANET)에서 이기성 노드(selfish node)들을 고려하여 데이터 복제본을 할당하는 데이터 복제본 할당 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근, 모바일 장비와 무선 통신기술의 급속한 발달로 인하여 모바일 애드혹 네트워크 관련 기술에 대한 관심이 긴급 구조, 긴급 회의, 전쟁터의 군사 네트워크 등 다양한 응용 분야에서 급속히 증가하고 있다.
모바일 애드혹 네트워크는, 별도의 기반 시설(infrastructure), 즉 유선망, 기지국, 액세스 포인트 등과 같은 기반 네트워크 장치 없이 모바일 노드들이 무선 링크를 통해 네트워크를 자율적으로 구성 및 유지하여 정보를 전달할 수 있도록 하는 정보 전송 네트워크이다.
이러한 MANET은 모바일 노드들이 무선 인터페이스를 통해 호스트와 라우터 역할을 동시에 수행하고, 멀티 홉 라우팅 기능에 의해 무선 인터페이스가 가지는 통신 거리상의 제약을 극복하며, 모바일 노드의 이동성(mobility)으로 인해 네트워크 토폴로지가 동적으로 변화되는 특징이 있다. 또한, MANET은 완전 독립형이 될 수도 있고, 인터넷 게이트웨이를 거쳐 인터넷과 같은 기반 네트워크와 연동할 수도 있다는 특징이 있다.
그러나, MANET에서는 안전하게 연결된 고정 네트워크(fixed network)와는 달리 모바일 노드의 이동성으로 인해 모바일 노드 간 연결의 끊김이 빈번하게 발생한다. 즉, MANET에서는 하나의 네트워크가 모바일 노드의 이동에 따라 복수의 네트워크로 분할되기 쉽고, 분할된 네트워크 간에는 정보 전송이 이루어질 수 없다. 따라서, 분할된 하나의 네트워크에 포함된 노드는 다른 네트워크에 포함된 노드의 데이터에 접근할 수 없다. 그 결과, MANET은 고정 네트워크에 비해 데이터 접근성(data accessibility)이 현저하게 떨어진다는 문제점이 있다.
이에 따라, 애드혹 네트워크의 데이터 접근성을 개선하기 위한 다양한 접근법들이 제안되어 왔으며, 이러한 접근법들 중 하나가 바로 데이터 복제본 할당 기법이다. 데이터 복제본 할당 기법은, 동일 네트워크 내의 노드들이 네트워크 분할 전 미리 원본 데이터의 복제본을 생성하여 공유함으로써 데이터의 접근성을 개선하려는 기법이다.
대표적인 데이터 복제본 할당 기법으로는 SAF(Static Access Frequency), DAFN(Dynamic Access Frequency and Neighborhood), DCG(Dynamic Connectivity based Grouping) 등이 있으며, 이러한 기법들은 이웃 노드들 또는 데이터 공유 그룹 내의 노드들과 데이터 복제본을 할당하는 것이다.
한편, 모바일 애드혹 네트워크에서는 소정의 노드들이 인터넷 등의 서비스 네트워크에 직접적으로 연결되고, 나머지 노드들은 상기 소정의 노드들을 거쳐 서비스 접속을 수행하게 된다. 따라서, 모바일 애드혹 네트워크 상의 각 노드들은 원활한 네트워킹을 위하여 자신의 패킷이 아니어도 다른 노드들의 패킷을 전달하여야 한다.
그런데, MANET의 모바일 노드들은 자원이 제한되어 있으므로 자신의 자원을 다른 노드들을 위해 사용하기보다 자신의 이익을 위해서 사용하고자 하는 이기적인 성향을 보일 수 있다. 즉, 자원 제한적인 모바일 노드들은 자신이 위치한 네트워크 내의 다른 노드들의 자원을 이용하여 자원을 절약하고자 한다.
이러한 이기성 노드(selfish node)들은, MANET의 데이터 접근성 개선을 위해 데이터 복제본 할당 프로세스를 수행한 결과 할당되는 데이터 복제본이라도 자신에게 불필요한 경우 저장하지 않는다. 또한, 자신이 저장하고 있는 데이터 복제본에 대한 다른 모바일 노드들의 요청을 무시하여 자신의 자원을 다른 노드들을 위해 사용하려 하지 않는다.
기존의 데이터 복제본 할당 기법들은 현실적으로 MANET에 존재하고 있는 이기성 노드들에 의한 악영향을 개선하지 못하는 문제점이 있었다. 즉, 기존의 데이터 복제본 할당 기법들은 비이기성 노드(unselfish node)로만 구성된 MANET을 전제로 한 것으로서, 이기성 노드들에 의해 발생하는 MANET의 데이터 접근성 및 쿼리 처리 성능의 악화 등에 대한 해결책을 제시하지 못하고 있다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 모바일 애드혹 네트워크 상에서 노드 별 이기성 정도에 따라 데이터 복제본을 할당하는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 일 측면에 따른 모바일 애드혹 네트워크(Mobile Ad hoc Network) 상의 데이터 복제본 할당 장치는, 노드 간 연결 정보에 기초하여 형성된 데이터 공유 그룹의 구성원 노드 별로 다른 구성원 노드에 기저장된 데이터 복제본을 요청하기 위해 전송하는 쿼리의 정보 및 상기 다른 구성원 노드가 상기 쿼리를 처리한 결과의 정보를 포함하는 질의 처리 정보를 생성하는 질의 처리부; 상기 질의 처리 정보를 이용하여 산출된 이기성 지수 평균에 기초하여 상기 구성원 노드 별로 이기성 레벨을 결정하는 이기성 판단부; 할당할 데이터 복제본 별로 기설정된 기준에 따라 중요도 레벨을 결정하는 데이터 중요도 산출부; 및 각 구성원 노드에 부여된 이기성 레벨에 따라 각 구성원 노드에 데이터 복제본을 할당하는 데이터 복제본 할당부를 포함하되, 상기 데이터 복제본 할당부는, 상기 구성원 노드의 상기 이기성 레벨이 높을수록 더 낮은 중요도 레벨의 데이터 복제본을 할당한다.
그리고, 본 발명의 다른 측면에 따른 모바일 애드혹 네트워크(Mobile Ad hoc Network) 상의 데이터 복제본 할당 방법은, 노드 간 연결 정보에 기초하여 형성된 데이터 공유 그룹의 구성원 노드 별로 다른 구성원 노드에 기저장된 데이터 복제본을 요청하는 쿼리의 정보 및 상기 다른 구성원 노드가 상기 쿼리를 처리한 결과의 정보를 획득하는 단계; 상기 구성원 노드 별로 상기 쿼리의 정보 및 상기 쿼리를 처리한 결과의 정보를 포함하는 질의 처리 정보를 생성하는 단계; 상기 질의 처리 정보에 기초하여 상기 구성원 노드 별 이기성 지수 평균을 산출하는 단계; 상기 구성원 노드 별 이기성 지수 평균에 따라 상기 구성원 노드 별로 이기성 레벨을 결정하는 단계; 및 각 구성원 노드 별로 상기 결정된 이기성 레벨에 따른 데이터 복제본을 할당하는 단계를 포함하되, 상기 할당되는 데이터 복제본은 기설정된 기준에 따라 중요도 레벨이 기결정된 것이고, 상기 데이터 복제본을 할당하는 단계에서, 상기 이기성 레벨이 높을수록 더 낮은 중요도 레벨의 데이터 복제본을 할당한다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 모바일 애드혹 네트워크 내의 노드 별로 이기성 정도를 판단하여, 이기성 정도가 낮은 노드에 상대적으로 높은 중요도의 데이터 복제본을 할당함으로써 노드 간 데이터 복제본 접근성을 높이고 각 노드들의 이기적인 행위를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 공유 그룹을 형성하는 모바일 애드혹 네트워크의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 복제본 할당 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이기성 판단부의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 노드 별 이기성 판단을 통한 데이터 복제본 할당 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '전기적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 공유 그룹을 형성하는 모바일 애드혹 네트워크의 구성도이다.
도 1에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 애드혹 네트워크 상에서는 다수의 노드(도 1에서는, N1 내지 N6 노드를 나타냄)들이 위치하며, 기설정된 기준에 따라 둘 이상의 노드들이 하나의 데이터 공유 그룹(도 1에서는, G1 및 G2 그룹을 나타냄)을 형성한다. 이때, 모바일 애드혹 네트워크 상의 노드들은 접합점이 없이 모든 노드가 연결된 구성인 이중 결합 요소(Bi-connected Components) 구조이며, 이동 중 상호 통신이 가능한 모바일 노드이다.
이러한, 모바일 애드혹 네트워크 상의 다수의 모바일 노드들은 상호 간의 연결 정보에 기초하여 기설정된 통신 범위 내에 위치한 노드들을 구성원으로 포함하는 데이터 공유 그룹을 형성할 수 있다. 예를 들어 도 1에서는, 기설정된 통신 범위 내 위치하는 노드 1 내지 노드 4(N1 내지 N4)가 제 1 그룹(G1)을 형성하고, 노드 5 및 노드 6(N5, N6)이 제 2 그룹(G2)을 형성하는 것을 나타내었다.
이와 같은, 데이터 공유 그룹 내의 노드(이하, '구성원 노드'라고 함)들은 구성원 노드 중 다른 노드의 원본 데이터(데이터 공유 그룹의 구성원 노드 중 어느 하나에 저장된 원본 데이터)의 복제본(이하, '데이터 복제본'이라 함)을 수신하여 자체 저장 공간에 저장하게 된다. 그리고, 모바일 애드혹 네트워크 내 각 노드들은 이웃 노드들로부터 데이터 복제본을 요청하는 쿼리를 수신한 후, 해당 쿼리에 따른 데이터 복제본을 요청 노드에 전송하는 질의 처리를 수행한다.
한편, 도 1에서 나타낸 바와 같이 본 발명의 일실시예에 따른 모바일 애드혹 네트워크 내 노드들은 각각 데이터 복제본 할당 장치(100)를 통해 데이터 공유 그룹 내 다른 노드의 이기성 정도를 판단하고, 다른 노드 별 이기성 정도에 기초하여 데이터 복제본을 할당한다.
이하, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 노드 별 이기성 정도에 따라 데이터 복제본을 할당하는 데이터 복제본 할당 장치(100)의 구성 및 동작에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 복제본 할당 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
그리고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이기성 판단부의 구성을 나타내는 블록도이다.
본 발명의 일실시예에 따른 데이터 복제본 할당 장치(100)는 모바일 애드혹 네트워크 내의 각 노드의 내부에 포함되는 구성으로써, 각 구성원 노드가 데이터 공유 그룹 내의 다른 노드에 데이터 복제본을 할당하고자 할 경우 구성원 노드 별로 이기성 정도를 산출하여 데이터 복제본을 할당하도록 한다.
도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 복제본 할당 장치(100)는 데이터 공유 그룹 관리부(110), 질의 처리부(120), 데이터 할당 정보 처리부(130). 데이터 중요도 산출부(140), 이기성 판단부(150), 데이터 복제본 할당부(160), 데이터 송수신부(170), 및 데이터 저장부(180)를 포함한다.
데이터 공유 그룹 관리부(110)는 모바일 애드혹 네트워크 상에서 서로 연결된 노드 중 기설정된 통신 범위 내 위치한 노드들을 데이터 공유 그룹으로 형성한다.
구체적으로, 데이터 공유 그룹 관리부(110)는 상기 기설정된 통신 범위 내의 다른 노드들과의 연결 정보를 확인하여 데이터 복제본 할당 노드(즉, 데이터 복제본 할당 장치를 통해 원본 데이터에 대한 데이터 복제본을 할당하고자 하는 노드, 이하 '제 1 노드'라고 함)와 통신이 가능한 노드들을 제 1 노드가 속한 데이터 공유 그룹의 구성원 노드로 등록한다.
질의 처리부(120)는 제 1 노드와 다른 노드 간의 데이터 질의 처리를 수행한다. 참고로, 데이터 질의 처리는 데이터 공유 그룹 내의 구성원 노드들이 각각 다른 노드가 기저장하고 있는 데이터를 요청하는 쿼리를 송신하고, 그에 대한 상대 노드(즉, 상기 쿼리를 수신한 노드)의 응답으로서 데이터를 획득하는 동작을 의미한다.
구체적으로, 질의 처리부(120)는 제 1 노드가 상기 구성원 노드 중 다른 노드에 기할당되어 저장되어 있는 데이터 복제본을 요청하기 위한 쿼리를 전송하고, 상기 쿼리에 대한 상대 노드의 응답을 수신한다.
이때, 질의 처리부(120)는 각 구성원 노드가 기할당받아 기저장하고 있는 데이터 복제본의 정보(이하, '데이터 복제본 할당 정보'라고 함)를 획득하고, 상기 획득한 데이터 복제본 할당 정보로부터 제 1 노드가 요청하고자 하는 데이터 복제본이 저장된 노드(이하, '목표 노드'라고 함)의 정보를 확인한다. 이때, 질의 처리부(120)는 데이터 할당 정보 처리부(130)로부터 데이터 복제본 할당 정보를 획득하며, 상기 획득한 데이터 복제본 할당 정보는 다른 노드가 브로드캐스팅한 데이터 복제본 할당 정보이거나 제 1 노드 자체에서 생성한 데이터 복제본 할당 정보일 수 있다. 그리고, 질의 처리부(120)는 목표 노드의 정보 및 획득하고자 하는 데이터 복제본의 종류 정보를 포함하는 데이터 복제본 요청 쿼리를 목표 노드로 전송한다.
또한, 질의 처리부(120)는 데이터 복제본 할당 노드가 다른 노드로부터 기할당받아 저장하고 있는 데이터 복제본에 대한 요청 쿼리를 수신하면, 데이터 송수신부(170)를 통해 데이터 저장부(180)에 저장되어 있는 데이터 복제본 중 상기 수신된 요청 쿼리에 따른 데이터 복제본을 상대 노드(즉, 상기 요청 쿼리를 송신한 노드)로 전송한다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 질의 처리부(120)는 상기 구성원 노드들이 각각 다른 노드에 데이터 복제본을 요청한 쿼리의 정보(이하, '쿼리 정보'라고 함)를 획득하고, 각 구성원 노드들이 각 상대 노드(즉, 쿼리를 수신한 노드)들로부터 상기 쿼리에 대해 수신한 응답에 기초하여 생성한 쿼리 처리 결과의 정보(이하, '쿼리 처리 결과 정보'라고 함)를 획득한다. 그리고, 질의 처리부(120)는 상기 획득한 각 노드 별 쿼리 정보 및 쿼리 처리 결과 정보를 포함하는 질의 처리 정보를 생성하고, 생성된 질의 처리 정보를 데이터 중요도 산출부(140) 및 이기성 판단부(150)로 제공한다.
이때, 질의 처리부(120)는 제 1 노드가 다른 노드들로 전송한 쿼리에 대한 질의 처리 정보 및 상기 구성원 노드들이 각각 전송한 쿼리에 대한 질의 처리 정보를 모두 생성하여 저장한다. 또한, 질의 처리부(120)는 제 1 노드가 다른 노드들로 전송한 쿼리에 대한 쿼리 정보 및 쿼리 처리 결과 정보를 데이터 공유 그룹 내 구성원 노드들을 대상으로 브로드캐스팅하여 다른 노드들에서 데이터 복제본 할당 시 이용하도록 할 수 있다.
참고로, 쿼리 정보는 데이터 복제본을 요청하는 요청 노드의 식별 정보, 요청하는 데이터 복제본의 종류의 정보 및, 요청하는 데이터 복제본을 저장하고 있는 상대 노드의 식별 정보를 포함한다. 또한, 쿼리 처리 결과 정보는 상기 쿼리 정보 및 쿼리 처리 결과로서 '성공' 또는 '실패' 정보를 포함한다. 이때, 쿼리 처리 결과 정보는 각 노드가 쿼리를 전송한 후 기설정된 기준 시간 내에 상대 노드로부터 해당 데이터 복제본(즉, 요청한 데이터 복제본)을 수신한 경우 쿼리 처리 결과로서 '성공' 정보를 포함한다. 그리고, 상기 기설정된 기준 시간이 경과할 때까지 상기 상대 노드로부터 해당 데이터 복제본을 수신하지 못하면 쿼리 처리 결과로서 '실패' 정보를 포함한다.
데이터 할당 정보 처리부(130)는 데이터 공유 그룹 내 구성원 노드 중 적어도 하나의 노드가 각각 기저장하고 있던 원본 데이터에 대한 데이터 복제본을 다른 노드들로 할당한 정보인 데이터 복제본 할당 정보를 관리한다. 이때, 데이터 할당 정보 처리부(130)는 제 1 노드 및 상기 구성원 노드들의 각 데이터 복제본 할당 정보를 획득하고, 상기 각 데이터 복제본 할당 정보를 질의 처리부(120)로 제공한다.
또한, 데이터 할당 정보 처리부(130)는 데이터 복제본 할당부(160)로부터 획득한 제 1 노드의 데이터 복제본 할당 정보를 데이터 공유 그룹의 구성원 노드들을 대상으로 브로드캐스팅한다. 이와 같이, 브로드캐스팅된 데이터 복제본 할당 정보를 이용하여 상기 구성원 노드들은 각 노드들에 할당된 데이터 복제본의 정보를 확인하고, 각자 필요한 데이터 복제본을 요청하는 쿼리를 송수신할 수 있게 된다.
구체적으로, 데이터 할당 정보 처리부(130)는 데이터 복제본 할당부(160)로부터 제 1 노드가 자체적으로 저장하고 있던 원본 데이터의 데이터 복제본을 다른 노드로 기할당한 데이터 복제본 할당 정보를 수신하여 저장한다. 또한, 데이터 할당 정보 처리부(130)는 구성원 노드 중 적어도 하나의 다른 노드가 구성원 노드들을 대상으로 브로드캐스팅한 데이터 복제본 할당 정보를 수신하여 저장한다. 참고로, 상기 구성원 노드들을 대상으로 브로드캐스팅되는 데이터 복제본 할당 정보는 각 구성원 노드가 자체적으로 기저장하고 있던 원본 데이터의 데이터 복제본을 다른 노드에 할당한 정보를 포함한다.
이때, 데이터 할당 정보 처리부(130)는 각 노드 별 식별 정보와 할당한 데이터 복제본의 종류 정보를 매칭하여 데이터 복제본 할당 정보 테이블 형태로 저장할 수 있다.
데이터 중요도 산출부(140)는 질의 처리부(120)를 통해 수신되는 구성원 노드(제 1 노드 포함) 별 질의 처리 정보에 포함된 데이터 복제본 종류 정보에 기초하여 데이터 복제본 종류 별 중요도를 산출한다. 이때, 데이터 중요도 산출부(140)는 상기 구성원 노드들에 기할당된 데이터 복제본 중 노드들의 접근 빈도가 가장 높은 데이터 복제본에 대해 가장 높은 중요도 레벨을 부여하고, 접근 빈도가 낮아지는 순차에 따라 낮아지는 중요도 레벨을 부여한다.
구체적으로, 데이터 중요도 산출부(140)는 질의 처리부(120)로부터 수신되는 질의 처리 정보에 기초하여 제 1 노드에 기저장되어 있는 원본 데이터에 대한 데이터 복제본의 종류 별로 각 노드 및 구성원 노드 전체에 대한 접근 빈도를 산출한다. 그리고, 데이터 중요도 산출부(140)는 제 1 노드에 기저장된 원본 데이터에 대한 데이터 복제본 종류 별로 접근 빈도가 가장 높은 데이터 복제본의 종류에 가장 높은 중요도 레벨을 부여한 후 접근 빈도가 낮아짐에 따라 순차적으로 낮아지는 중요도 레벨을 부여한다.
이때, 데이터 중요도 산출부(140)는 데이터 복제본 종류 별로 상기 구성원 노드 전체의 접근 빈도에 따른 중요도 레벨인 평균 중요도 레벨을 부여하고, 각 노드 별 접근 빈도에 따른 개별 중요도 레벨을 부여할 수 있다. 즉, 제 1 노드에 기저장된 원본 데이터에 대한 데이터 복제본의 종류 별로 구성원 노드가 가장 많이 접근한 데이터 복제본부터 순차적으로 가장 적게 접근한 데이터 복제본까지 점점 중요도 레벨이 낮아지는 평균 중요도 레벨을 결정할 수 있다. 또한, 각 노드 별로 제 1 노드에 기저장된 원본 데이터에 대한 데이터 복제본의 종류 중 가장 많이 접근한 데이터 복제본부터 순차적으로 가장 적게 접근한 복제본까지 점점 중요도 레벨이 낮아지는 개별 중요도 레벨을 결정할 수 있다.
또한, 데이터 중요도 산출부(140)는 제 1 노드에 기저장된 원본 데이터에 대한 데이터 복제본의 종류 별로 상기 평균 및 개별 중요도 레벨의 정보를 데이터 복제본 할당부(160)로 제공한다.
이때, 데이터 중요도 산출부(140)는 제 1 노드에 기저장되어 있는 원본 데이터에 대한 데이터 복제본의 종류 별 접근 빈도뿐 아니라, 다른 구성원 노드들이 각각 기저장하고 있는 원본 데이터에 대한 데이터 복제본의 종류 별 접근 빈도의 산출 또는, 평균 및 개별 중요도 레벨 결정을 처리할 수 있다. 참고로, 데이터 중요도 산출부(140)는 각 구성원 노드가 기저장하고 있는 데이터 복제본 종류 별 접근 빈도의 정보 또는, 평균 및 개별 중요도 레벨의 정보를 구성원 노드들을 대상으로 브로드캐스팅하여 다른 노드들에서 데이터 복제본 할당 시 이용하도록 할 수 있다.
이기성 판단부(150)는 질의 처리부(120) 또는 다른 노드들로부터 수신되는 질의 처리 정보에 기초하여 노드 별 이기성(selfish) 지수를 산출하고, 산출된 이기성 지수를 이용하여 노드 별 이기성 평균을 산출한다. 그리고, 이기성 판단부(150)는 각 노드 별 이기성 평균에 따라 노드 별 이기성 레벨을 결정하여 데이터 복제본 할당부(160)로 전송한다.
구체적으로, 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 이기성 판단부(150)의 동작에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 3에서 나타낸 바와 같이, 이기성 판단부(150)는 이기성 지수 산출 모듈(151), 이기성 평균 산출 모듈(152), 및 이기성 레벨 결정 모듈(153)을 포함한다.
이기성 지수 산출 모듈(151)은 기할당된 데이터 복제본에 대한 각 노드 별 이기성 지수를 산출하여 이기성 평균 산출 모듈(152)로 전송한다.
이때, 이기성 지수 산출 모듈(151)은 하기 수학식 1을 이용하여 각 노드 별 이기성 지수를 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112011008092915-pat00001
상기 수학식 1에서 이기성 지수 SVi k는 노드 Ni가 측정한 노드 Nk의 이기성 정도 값을 나타낸다. 구체적으로, Rqi k는 노드 Ni가 노드 Nk에 기할당된 데이터 복제본에 대해 노드 Nk에게 요청한 쿼리의 개수이다. 또한, Rpi k는 노드 Ni가 노드 Nk에 요청한 쿼리에 대해 노드 Nk 가 응답하지 않은(즉, 해당 데이터 복제본을 전송하지 않은) 횟수이다.
즉, 이기성 지수 산출 모듈(151)은 질의 처리부(120)로부터 수신한 질의 처리 정보를 이용하여, 상기 구성원 노드 별로 수신한 쿼리를 정상적으로 처리한 횟수를 쿼리를 수신한 횟수로 나눈 값으로 이기성 지수를 산출할 수 있다.
이기성 평균 산출 모듈(152)은 기할당된 데이터 복제본에 대한 각 노드별 이기성 지수에 기초하여 이기성 평균을 산출하여 이기성 레벨 결정 모듈(153)로 전송한다.
이때, 이기성 평균 산출 모듈(152)은 하기 수학식 2를 이용하여 각 노드 별 이기성 평균을 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112011008092915-pat00002
(단, i≠k)
상기 수학식 2에서 이기성 평균 GSVk는 데이터 공유 그룹(G)에 속한 구성원 노드 중 노드 Nk를 제외한 다른 노드들이 측정한 노드 Nk의 이기성 지수의 합을 구성원 노드 수(n)로 나눈 평균 값이다. 즉, 수학식 2를 통해 노드 Nk에 대해서 제 1 노드를 포함하는 상기 구성원 노드들이 측정한 이기성 지수의 평균을 산출할 수 있다.
이기성 레벨 결정 모듈(153)은 구성원 노드 별 이기성 평균에 기초하여 각 노드 별로 이기성 레벨을 결정하여 데이터 복제본 할당부(160)로 전송한다.
구체적으로, 이기성 레벨 결정 모듈(153)은 각 노드 별 이기성 평균을 기설정된 이기성 레벨 별 임계값과 비교하여 각 노드의 이기성 레벨을 결정한다.
예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 이기성 레벨 결정 모듈(153)은 이기성 레벨을 3 단계로 나누어 노드 별 이기성 레벨을 결정할 수 있다. 참고로, 이기성 레벨의 단계는 이기적인 행위를 하지 않는 '비이기성 노드'를 정의하는 제 1 레벨, 부분적으로 이기적인 행위를 하는 '부분적 이기성 노드'를 정의하는 제 2 레벨, 및 완전히 이기적인 행위를 하는 '완전 이기성 노드'를 정의하는 제 3 레벨로 구분될 수 있다.
여기서, 비이기성 노드는 자체 저장 공간 중 원본 데이터를 저장한 공간을 제외한 공간에 다른 노드들에 의해 기할당된 데이터 복제본을 저장하고, 상기 저장된 데이터 복제본을 요청하는 다른 노드들에게 해당 데이터 복제본을 제공하는 노드이다. 이때, 이기성 레벨 결정 모듈(153)는 이기성 평균의 값이 기설정된 제 1 임계값 미만인 노드의 이기성 레벨을 제 1 레벨로 결정할 수 있다.
그리고, 부분적 이기성 노드는 자체 저장 공간 중 원본 데이터를 저장한 공간을 제외한 공간 중 일부 공간에 다른 노드에 의해 기할당된 데이터 복제본을 저장하거나, 기저장된 데이터 복제본을 요청하는 다른 노드들의 쿼리 중 일부 쿼리에 대해서만 해당 데이터 복제본을 제공하는 노드이다. 이때, 이기성 레벨 결정 모듈(153)는 이기성 평균의 값이 상기 제 1 임계값 이상이고 기설정된 제 2 임계값 미만인 노드의 이기성 레벨을 제 2 레벨로 결정할 수 있다.
또한, 완전 이기성 노드는 자체 저장 공간 중 원본 데이터를 저장한 공간을 제외한 공간에 기할당된 데이터 복제본이 아닌 자신이 자주 접근하는 접근 빈도가 높은 데이터 복제본을 저장하거나, 다른 노드에 의해 기할당된 데이터 복제본을 저장한 후 데이터 복제본을 요청하는 다른 노드들에게 해당 데이터 복제본을 제공하지 않는 노드이다. 이때, 이기성 레벨 결정 모듈(153)는 이기성 평균의 값이 상기 제 2 임계값 이상인 노드의 이기성 레벨을 제 3 레벨로 결정할 수 있다.
다시 도 2로 돌아가서, 데이터 복제본 할당부(160)는 각 노드 별로 결정된 이기성 레벨에 따라 데이터 복제본을 할당하고, 노드 별 데이터 복제본 할당 정보를 데이터 할당 정보 처리부(130) 및 데이터 송수신부(170)로 전송한다.
구체적으로, 데이터 복제본 할당부(160)는 이기성 판단부(150)로부터 수신되는 노드 별 이기성 레벨을 확인하고, 데이터 중요도 산출부(140)로부터 수신된 데이터 복제본 별 중요도 레벨을 확인한다. 그리고, 데이터 복제본 할당부(160)는 노드 별로 기설정된 이기성 레벨의 단계에 따른 중요도 레벨의 데이터 복제본을 할당한다.
예를 들어, 데이터 복제본 할당부(160)는 구성원 노드 중 이기성 레벨이 제 1 레벨인 비이기성 노드에 중요도 레벨이 가장 높은 데이터 복제본을 할당하고, 이기성 레벨이 제 2 레벨인 부분적 이기성 노드에 상기 비이기성 노드에 할당된 데이터 복제본에 비해 상대적으로 낮은 중요도 레벨의 데이터 복제본을 할당한다. 또한, 데이터 복제본 할당부(160)는 구성원 노드 중 이기성 레벨이 제 3 레벨인 완전 이기성 노드에는 상기 부분적 이기성 노드에 할당된 데이터 복제본에 비해 상대적으로 낮은 중요도 레벨의 데이터 복제본을 할당한다. 즉, 데이터 복제본 할당부(160)는 이기성 레벨이 낮은 노드(즉, 이기적인 행위를 하지 않는 노드)에 높은 중요도 레벨의 데이터 복제본을 우선적으로 할당한다.
한편, 데이터 복제본 할당부(160)는 노드 별로 이기성 레벨에 상응하는 중요도 레벨의 데이터 복제본을 할당할 때, 구성원 노드 전체의 접근 빈도를 기준으로 산출한 '평균 중요도 레벨' 또는 노드 별 접근 빈도를 기준으로 산출한 '개별 중요도 레벨' 중 어느 하나를 적용하여 할당할 수 있다.
예를 들어, 데이터 복제본 할당부(160)는 데이터 복제본을 할당할 노드(이하, '할당 대상 노드'라고 함)가 비이기성 노드이면, 구성원 노드 전체의 접근 빈도 또는 할당 대상 노드 자체의 접근 빈도가 가장 높은 데이터 복제본을 할당할 수 있다. 이와 같은 방법으로, 데이터 복제본 할당부(160)는 구성원 노드들에 데이터 복제본을 할당함에 있어서, 노드의 이기성 레벨이 높을 수록 평균 중요도 레벨 또는 개별 중요도 레벨이 낮아지도록 데이터 복제본을 할당한다.
이처럼, 데이터 공유 그룹 내의 구성원 노드들의 이기성 레벨에 따라 중요도 레벨이 상이한 데이터 복제본을 할당함으로써, 노드 간 데이터 복제본 접근성을 높이고 구성원 노드들의 이기적인 행위를 방지할 수 있다.
데이터 송수신부(170)는 데이터 복제본 할당부(160)가 구성원 노드 별로 할당한 데이터 복제본을 각 해당 노드로 전송한다. 또한, 데이터 송수신부(170)는 질의 처리부(120)로부터 다른 노드의 쿼리를 수신하고, 상기 수신된 쿼리에 따른 데이터 복제본을 데이터 저장부(180)로부터 검출하여 상기 수신된 쿼리를 송신한 노드에 전송한다.
데이터 저장부(180)는 다수의 저장 공간으로 구분되어 있으며, 제 1 노드의 원본 데이터 및 구성원 노드 중 어느 하나의 노드로부터 수신한 데이터 복제본이 저장되어 있다.
한편, 도 1 내지 도 3에서는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 복제본 할당 장치(100)가 각 노드들 내부에 포함되어 구성되는 것을 예로서 설명하였다. 그런데, 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 복제본 할당 장치(100)는 모바일 애드혹 네트워크 상에서 독립된 구성 요소로서 포함될 수 있다. 이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 복제본 할당 장치(100)는 다수의 데이터 공유 그룹 내의 각 구성원 노드들로부터 질의 처리 정보를 수신하고, 수신되는 질의 처리 정보에 기초하여 각 구성원 노드 별 이기성 정도를 판단하여 데이터 복제본 할당을 제어할 수 있다.
구체적으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 복제본 할당 장치(100)는 데이터 공유 그룹 별 구성원 노드들로부터 질의 처리 정보를 수신하고, 수신된 질의 처리 정보에 기초하여 노드 별 이기성 지수, 이기성 평균 및 이기성 레벨을 산출할 수 있다. 그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 복제본 할당 장치(100)는 노드 별 이기성 레벨의 정보를 상기 구성원 노드 중 데이터 복제본을 할당하고자 하는 노드에 제공하여, 상기 데이터 복제본 할당 노드가 구성원 노드 별 이기성 레벨에 기초하여 중요도 레벨에 따른 데이터 복제본을 할당할 수 있도록 제어 할 수 있다. 이때, 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 복제본 할당 장치(100)는 데이터 공유 그룹 별 구성원 노드마다 기저장된 원본 데이터에 대한 데이터 복제본의 종류 별 중요도 레벨을 설정하여 구성원 노드들을 대상으로 브로드캐스팅할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 복제본 할당 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 노드 별 이기성 판단을 통한 데이터 복제본 할당 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 모바일 애드혹 네트워크 내 다수의 노드 중 둘 이상의 노드를 포함하는 데이터 공유 그룹을 형성한다(S410).
이때, 데이터 공유 그룹은 각 노드 간의 연결 정보를 이용하여 기설정된 통신 범위 내에 위치하는 것으로 확인된 구성원 노드들이 하나의 데이터 공유 그룹으로 형성(즉, 각 노드 간에 데이터 공유 그룹 구성원으로 등록됨)될 수 있다.
다음으로, 데이터 공유 그룹 내의 노드 간에 질의 처리를 수행함에 따른 질의 처리 정보를 확인한다(S420).
이때, 데이터 공유 그룹 내 노드들은 각각 기할당된 데이터 복제본에 대한 쿼리 처리 결과(즉, '성공' 또는 '실패')를 카운팅하고, 상기 질의 처리 정보를 생성한다. 즉, 각 노드들은 다른 노드에 데이터 복제본 요청 쿼리를 전송하고, 상기 쿼리에 대한 상대 노드의 쿼리 처리 결과를 확인한다. 참고로, 질의 처리 정보를 이용하여 각 노드 별로 기할당된 데이터 복제본의 종류에 따른 접근 빈도를 확인할 수 있다.
한편, 도 4에서는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 복제본 할당 방법에서, 모바일 애드혹 네트워크 내 노드 중 둘 이상의 노드를 포함하는 데이터 공유 그룹을 형성한 후 데이터 공유 그룹 내의 노드 간 질의 처리를 수행하는 것을 설명하였다.
그런데, 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 복제본 할당 방법에서, 모바일 애드혹 네트워크 내 다수의 노드들이 서로 기할당된 데이터 복제본에 대한 질의 처리를 수행하는 과정에서 상태에서, 각 노드 간 연결 정보를 이용하여 데이터 공유 그룹을 형성하는 것도 가능하다.
그런 후, 각 노드 별 질의 처리 정보를 이용하여 노드 별 이기성 지수를 산출한다(S430).
이때, 데이터 공유 그룹 내 구성원 노드 별로 다른 노드로부터 데이터 복제본을 요청하는 쿼리에 대해 해당 데이터 복제본을 전송하지 못한 노드의 이기성 지수가 높게 산출된다. 이와 같은, 노드별 이기성 지수는 상기 도 3에서 설명한 수학식 1을 이용하여 산출할 수 있다.
그런 후, 노드 별 이기성 지수를 이용하여 노드 별 이기성 평균을 산출한다(S430).
이때, 각 노드의 이기성 평균은 상기 구성원 노드들이 특정 노드에 대해 산출한 이기성 지수의 합을 전체 구성원 노드 수로 나눈 값으로 산출할 수 있다. 즉, 상기 도 3에서 설명한 수학식 2를 이용하여 산출할 수 있다.
다음으로, 노드 별 이기성 평균값을 기준으로 노드 별 이기성 레벨을 결정한다(S450).
구체적으로, 이기성 레벨 별로 기설정된 임계값과 각 노드 별 이기성 평균값을 비교하여 각 노드의 이기성 레벨을 결정한다. 예를 들어, 본 발명의 일실시예에 따른 이기성 레벨은 비이기성 노드, 부분적 이기성 노드 및 완전 이기성 노드를 각각 정의하는 다수의 단계의 레벨로 설정될 수 있다.
그런 후, 구성원 노드 별로 결정된 이기성 레벨에 상응하는 중요도 레벨의 데이터 복제본을 할당한다(S460).
이때, 노드의 이기성 레벨이 낮을수록(즉, 노드가 이기적 행위를 하지 않을수록) 중요도 레벨이 높은 데이터 복제본을 할당한다. 참고로, 데이터 복제본의 중요도 레벨은 각 데이터 복제본의 종류 별로 구성원 노드 전체의 접근 빈도 또는 노드 별 접근 빈도에 따라 기설정된 것이다.
한편 전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
그리고 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 데이터 복제본 할당 장치
110: 데이터 공유 그룹 관리부
120: 질의 처리부
130: 데이터 할당 정보 처리부
140: 데이터 중요도 산출부
150: 이기성 판단부
160: 데이터 복제본 할당부
170: 데이터 송수신부
180: 데이터 저장부

Claims (10)

  1. 모바일 애드혹 네트워크(Mobile Ad hoc Network) 상의 데이터 복제본 할당 장치에 있어서,
    노드 간 연결 정보에 기초하여 형성된 데이터 공유 그룹의 구성원 노드 별로 다른 구성원 노드에 기저장된 데이터 복제본을 요청하기 위해 전송하는 쿼리의 정보 및 상기 다른 구성원 노드가 상기 쿼리를 처리한 결과의 정보를 포함하는 질의 처리 정보를 생성하는 질의 처리부;
    상기 질의 처리 정보를 이용하여 산출된 이기성 지수 평균에 기초하여 상기 구성원 노드 별로 이기성 레벨을 결정하는 이기성 판단부;
    할당할 데이터 복제본 별로 기설정된 기준에 따라 중요도 레벨을 결정하는 데이터 중요도 산출부; 및
    각 구성원 노드에 부여된 이기성 레벨에 따라 각 구성원 노드에 데이터 복제본을 할당하는 데이터 복제본 할당부를 포함하되,
    상기 데이터 복제본 할당부는,
    상기 구성원 노드의 상기 이기성 레벨이 높을수록 더 낮은 중요도 레벨의 데이터 복제본을 할당하는 데이터 복제본 할당 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 복제본 할당부는,
    상기 이기성 레벨이 다른 구성원 노드에 비해 상대적으로 높은 이기성 노드에 대해 상기 이기성 노드의 접근 빈도가 가장 낮은 데이터 복제본을 할당하는 데이터 복제본 할당 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 중요도 산출부는,
    상기 할당할 데이터 복제본 별로 상기 구성원 노드 전체 또는 각 구성원 노드 별로 접근한 접근 빈도를 산출하고, 상기 접근 빈도에 기초하여 상기 중요도 레벨을 결정하는 데이터 복제본 할당 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    각 구성원 노드 별로 데이터 복제본이 할당된 정보를 포함하는 데이터 복제본 할당 정보를 생성하여 상기 구성원 노드를 대상으로 브로드캐스팅하는 데이터 할당 정보 처리부를 더 포함하는 데이터 복제본 할당 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이기성 판단부는,
    상기 구성원 노드 별로 상기 다른 구성원 노드로부터 수신한 쿼리의 총 개수 및, 상기 수신한 쿼리에 대한 비정상 처리 또는 정상 처리 횟수에 기초하여 산출된 이기성 지수에 따라 상기 이기성 레벨을 부여하는 것인 데이터 복제본 할당 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 쿼리의 정보는 상기 구성원 노드 중 데이터 복제본을 요청하는 노드의 식별 정보, 상기 요청하는 데이터 복제본의 종류 정보, 및 상기 요청하는 데이터 복제본을 저장하고 있는 노드의 식별 정보를 포함하고,
    상기 쿼리를 처리한 결과의 정보는 상기 쿼리의 정보 및 상기 요청한 데이터 복제본의 획득 여부 정보를 포함하는 것인 데이터 복제본 할당 장치.
  7. 모바일 애드혹 네트워크(Mobile Ad hoc Network) 상의 데이터 복제본 할당 방법에 있어서,
    노드 간 연결 정보에 기초하여 형성된 데이터 공유 그룹의 구성원 노드 별로 다른 구성원 노드에 기저장된 데이터 복제본을 요청하는 쿼리의 정보 및 상기 다른 구성원 노드가 상기 쿼리를 처리한 결과의 정보를 획득하는 단계;
    상기 구성원 노드 별로 상기 쿼리의 정보 및 상기 쿼리를 처리한 결과의 정보를 포함하는 질의 처리 정보를 생성하는 단계;
    상기 질의 처리 정보에 기초하여 상기 구성원 노드 별 이기성 지수 평균을 산출하는 단계;
    상기 구성원 노드 별 이기성 지수 평균에 따라 상기 구성원 노드 별로 이기성 레벨을 결정하는 단계; 및
    각 구성원 노드 별로 상기 결정된 이기성 레벨에 따른 데이터 복제본을 할당하는 단계를 포함하되,
    상기 할당되는 데이터 복제본은 기설정된 기준에 따라 중요도 레벨이 기결정된 것이고,
    상기 데이터 복제본을 할당하는 단계에서, 상기 이기성 레벨이 높을수록 더 낮은 중요도 레벨의 데이터 복제본을 할당하는 데이터 복제본 할당 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이기성 지수 평균을 산출하는 단계에서,
    상기 구성원 노드 별로 상기 다른 구성원 노드로부터 상기 쿼리를 수신한 총 횟수 및, 상기 수신한 쿼리에 대한 비정상 처리 또는 정상 처리 횟수에 따라 상기 이기성 지수 평균을 산출하는 데이터 복제본 할당 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 중요도 레벨은,
    상기 데이터 복제본에 대해 상기 구성원 노드 전체 또는 각 구성원 노드 별 접근 빈도에 따라 결정되는 것인 데이터 복제본 할당 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터 복제본을 할당하는 단계 이후에,
    상기 구성원 노드 별로 데이터 복제본이 할당된 정보를 포함하는 데이터 복제본 할당 정보를 생성하여 상기 구성원 노드를 대상으로 브로드캐스팅하는 단계를 더 포함하는 데이터 복제본 할당 방법.

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