KR101203461B1 - 멀티홉 셀룰러 시스템에서의 라우팅 방법 및 상기 멀티홉셀룰러 시스템 - Google Patents

멀티홉 셀룰러 시스템에서의 라우팅 방법 및 상기 멀티홉셀룰러 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멀티홉 셀룰러 시스템(multi-hop cellular system)에서의 라우팅 방법 및 상기 멀티홉 셀룰러 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 멀티홉 셀룰러 시스템에서의 라우팅 방법은, 멀티홉 셀룰러 시스템에 포함된 각각의 노드에서 신호 강도를 유지하는 단계, 근원지 노드에서 동보(broadcast)된 경로 요청 메시지(route-request message)를 적어도 하나의 이웃 노드에서 수신하는 단계, 상기 이웃 노드에서 홉 카운트(hop count) 및 상기 신호 강도에 기초하여 상기 경로 요청 메시지를 드랍(drop)하거나 또는 재동보(re-broadcast)하는 단계 및 기지국(BS: Base Station)에서 상기 이웃 노드를 통해 수신한 상기 경로 요청 메시지를 경과 시간에 기초하여 저장하거나 또는 저장된 적어도 하나의 상기 경로 요청 메시지를 통해 최상의 경로를 선택하여 상기 경로를 통해 경로 응답 메시지(route-reply message)를 상기 근원지 노드로 전송하는 단계를 포함한다.
멀티홉 셀룰러 시스템(multi-hop cellular system), 동보(broadcast), 플러딩(flooding), 모바일 단말기(mobile terminal), 기지국(base station)

Description

멀티홉 셀룰러 시스템에서의 라우팅 방법 및 상기 멀티홉 셀룰러 시스템{ROUTING METHOD IN MULTI-HOP CELLULAR SYSTEM AND THE MULTI-HOP CELLULAR SYSTEM}
도 1은 종래기술에 있어서, 멀티홉 셀룰러 시스템에서의 라우팅 방법을 설명하기 위한 일례이다.
도 2는 적어도 하나의 경로를 찾을 수 있는 멀티홉 셀룰러 시스템의 개괄적인 모습을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, 멀티홉 셀룰러 시스템에서의 라우팅 방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 이웃 노드에서 경로 요청 메시지의 드랍 또는 재동보를 결정하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 기지국에서 최상의 경로를 선택하는 방법을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 멀티홉 셀룰러 시스템의 내부 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 이웃 노드의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 기지국의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
600: 멀티홉 셀룰러 시스템
601: 근원지 노드
602: 이웃 노드
603: 기지국
이하의 실시예들은 멀티홉 셀룰러 시스템(multi-hop cellular system)에서의 라우팅 방법 및 상기 멀티홉 셀룰러 시스템에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 상기 멀티홉 셀룰러 시스템에 속한 모바일 단말기인 각각의 노드들과 기지국간의 신호 강도에 기초하여 임의의 노드와 상기 기지국간에 존재하는 복수의 경로 중 최상의 경로를 선택할 수 있는 라우팅 방법 및 상기 라우팅 방법을 이용하는 상기 멀티홉 셀룰러 시스템에 관한 것이다.
멀티홉 셀룰러 시스템에서 기지국과 모바일 단말기간의 경로를 찾는 라우팅 방법에 있어서 일반적으로는 지역 정보(local information)만을 이용하여 경로를 찾아가며, 기지국은 가장 먼저 도착한 경로 메시지를 선택하고 이 경로를 통해 경로응답 메시지를 전송한다. 도 1은 종래기술에 있어서, 멀티홉 셀룰러 시스템에서 의 라우팅 방법을 설명하기 위한 일례이다.
멀티홉 셀룰러 시스템에서 모바일 단말기(101)는 기지국(102)과의 경로를 설정하기 위해 주변의 모바일 단말기(103 내지 106) 중에서 가장 강한 신호 강도를 갖는 즉, 모바일 단말기(103 내지 106)와 기지국(102)간의 신호 강도가 가장 강한 모바일 단말기(103)를 찾아 다음 홉으로서 선택한다.
모바일 단말기(103)에서는 동일한 방법을 이용하여 주변의 모바일 단말기(101, 107 및 108) 중에서 가장 강한 신호 강도를 갖는 모바일 단말기(108)를 다음 홉으로서 선택하여 기지국(102)과의 경로를 선택할 수 있다.
그러나 이러한 종래기술은 지역 정보만을 이용하고 하나의 경로만을 유지하기 때문에 전체적인 정보(global information)를 이용하거나 여러 경로를 비교하여 얻을 수 있는 최상의 경로를 찾기에는 어려운 문제점이 있다. 또한 종래 기술은 단순 플러딩(flooding)에 기초하기 때문에 네트워크의 트래픽(traffic)양을 매우 증가시키는 단점이 있다.
일실시예에 따르면, 멀티홉 셀룰러 시스템(multi-hop cellular system)에서의 라우팅 방법 및 상기 멀티홉 셀룰러 시스템에 관한 새로운 기술이 제안된다.
일실시예에 따르면, 신호 강도 및 홉 카운트에 기초하여 모바일 단말기인 노드와 기지국 사이의 적어도 하나의 경로를 찾고, 상기 기지국에서 상기 경로 중 최상의 경로를 선택한다.
일실시예에 따르면, 동보(broadcast)를 이용하여 전송되는 경로 요청 메시지를 상기 신호 강도 및 상기 홉 카운트에 기초한 조건에 따라 드랍함으로써 플러딩(flooding)을 최소화한다.
일실시예에 따르면, 이러한 복수의 경로 중 하나의 경로를 선택하는 방법을 이용하여 배터리의 상태에 따라 다른 경로를 선택하거나 또는 SNIR(Signal to Noise plus Interference Ratio)와 같은 다른 파라미터값을 갖도록 함으로써 성능지표(performance metric)를 선택할 수 있는 유연성을 획득한다.
일실시예에 따른 멀티홉 셀룰러 시스템(multi-hop cellular system)에서의 라우팅 방법은, 멀티홉 셀룰러 시스템에 포함된 각각의 노드에서 신호 강도를 유지하는 단계, 근원지 노드에서 동보(broadcast)된 경로 요청 메시지(route-request message)를 적어도 하나의 이웃 노드에서 수신하는 단계, 상기 이웃 노드에서 홉 카운트(hop count) 및 상기 신호 강도에 기초하여 상기 경로 요청 메시지를 드랍하거나 또는 재동보(re-broadcast)하는 단계 및 기지국(BS: Base Station)에서 상기 이웃 노드를 통해 수신한 상기 경로 요청 메시지를 경과 시간에 기초하여 저장하거나 또는 저장된 적어도 하나의 상기 경로 요청 메시지를 통해 최상의 경로를 선택하여 상기 경로를 통해 경로 응답 메시지(route-reply message)를 상기 근원지 노드로 전송하는 단계를 포함한다.
일측에 따르면, 상기 신호 강도는 상기 노드에서 상기 기지국까지의 신호 강도 수준일 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 경로 요청 메시지는 상기 근원지 노드의 근원지 주소, 이전 노드 주소, 상기 홉 카우트 및 상기 근원지 노드에서 상기 기지국까지의 신호 강도 수준인 상기 신호 강도를 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 이웃 노드에서 홉 카운트 및 상기 신호 강도에 기초하여 상기 경로 요청 메시지를 드랍하거나 또는 재동보하는 상기 단계는, 상기 경로 요청 메시지가 포함하는 상기 홉 카운트 및 상기 신호 강도를 각각 제1 홉 카운트 및 제1 신호 강도로서 설정하는 단계, 상기 경로 요청 메시지가 상기 근원지 노드로부터 전송된 첫 번째 경로 요청 메시지인지 여부를 확인하는 단계, 상기 확인 결과 상기 첫 번째 경로 요청 메시지가 아닌 경우 이전에 수신된 경로 요청 메시지의 홉 카운트 및 상기 이웃 노드의 신호 강도를 각각 제2 홉 카운트 및 제2 신호 강도로서 설정하고, 상기 첫 번째 경로 요청 메시지인 경우 무한값(infinite value)을 상기 제2 홉 카운트로서 설정하는 단계, 상기 제2 홉 카운트가 상기 제1 홉 카운트 미만이고, 상기 제1 신호 강도가 상기 이웃 노드가 포함하는 제2 신호 강도 미만인지 확인하는 단계 및 상기 경우 상기 제2 홉 카운트 및 상기 제1 신호 강도를 갱신하여 상기 경로 요청 메시지를 재동보하고, 상기 경우를 제외한 나머지 경우 상기 경로 요청 메시지를 드랍하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 멀티홉 셀룰러 시스템은, 경로 요청 메시지를 적어도 하나의 이웃 노드로 동보하는 근원지 노드, 상기 경로 요청 메시지가 포함하는 홉 카운트 및 신호 강도에 기초하여 상기 경로 요청 메시지를 드랍하거나 또는 재동보하는 이웃 노드 및 상기 이웃 노드를 통해 수신한 상기 경로 요청 메시지를 경과 시간에 기초하여 저장하거나 또는 저장된 적어도 하나의 상기 경로 요청 메시지를 통해 최상의 경로를 선택하여 상기 경로를 통해 경로 응답 메시지를 상기 근원지 노드로 전송하는 기지국을 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다양한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
실시예는 앞서 설명한 바와 같이 멀티홉 셀룰러 시스템에서 근원지 노드에서 동보되는 경로 요청 메시지를 이용하여 적어도 하나의 경로를 찾고, 기지국에서 기선정된 가중치 요소들을 이용하여 최상의 경로를 선택할 수 있는 라우팅 방법을 위한 것이다.
이때, 상기 경로를 찾고, 최상의 경로를 선택하는 과정에서 상기 멀티홉 셀룰러 시스템이 포함하는 모바일 단말기인 각각의 노드와 상기 기지국 사이의 신호 강도 및 상기 경로 요청 메시지의 홉 카운트가 이용될 수 있다.
도 2는 적어도 하나의 경로를 찾을 수 있는 멀티홉 셀룰러 시스템의 개괄적인 모습을 도시한 도면이다.
멀티홉 셀룰러 시스템에서 근원지 노드(201)는 기지국(202)으로의 경로를 찾기 위해 주변의 이웃 노드(203 내지 208)로 경로 요청 메시지를 동보한다. 이때, 이웃 노드(203 내지 208)에서는 수신한 상기 경로 요청 메시지에서 제1 홉 카운트 및 제1 신호 강도를 추출하고, 이웃 노드(203 내지 208)가 포함하는 제2 홉 카운트 및 제2 신호 강도와 비교하여 상기 경로 요청 메시지를 재동보하거나 또는 드랍할 수 있다.
이러한 상기 경로 요청 메시지의 재동보는 상기 제1 홉 카운트가 상기 제2 홉 카운트 미만이고, 상기 제1 신호 강도가 상기 제2 신호 강도 미만인 경우로 제한될 수 있고, 상기 경우 이외의 경우에 대해서는 상기 경로 요청 메시지를 드랍할 수 있다.
이와 같은 상기 신호 강도 및 상기 홉 카운트에 따른 상기 경로 요청 메시지의 드랍은 네트워크 상에서 발생하는 플러딩(flooding)을 감소시켜 트래픽을 줄이고 성능을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 다른 요소를 제외하고 거리에 따라서만 상기 신호 강도가 결정된다고 한다면, 근원지 노드(201)보다 기지국(202)과의 거리가 가까운 이웃 노드(203 내지 205)는 상기 제1 신호 강도가 상기 제2 신호 강도 미만이기 때문에 즉, 이웃 노드(203 내지 205)의 신호 강도가 근원지 노드(201)의 신호 강도보다 크기 때문에 상기 경로 요청 메시지를 재동보하게 된다.
그러나, 근원지 노드(201)보다 기지국(202)과의 거리가 상대적으로 먼 이웃 노드(206 내지 208)는 이웃 노드(206 내지 208)의 신호 강도가 근원지 노드(201)의 신호 강도보다 약하기 때문에 상기 경로 요청 메시지를 드랍하게 된다.
뿐만 아니라, 상기 홉 카운트 또한 상기 플러딩을 감소시키는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들어, 이웃 노드(204)에서 재동보된 상기 경로 요청 메시지를 수신한 이웃 노드(209)는 상기 경로 요청 메시지에 대해 이웃 노드(204 및 209)에서 상기 홉 카운트가 동일하기 때문에 상기 경로 요청 메시지를 드랍하게 된다.
이와 같은 재동보 및 드랍의 과정이 반복되어 기지국(202)에서 최초의 상기 경로 요청 메시지를 수신하면 상기 경로 요청 메시지를 저장하고 경과 시간을 측정한다. 기지국(202)은 이후에 수신되는 상기 경로 요청 메시지 또한 기선정된 시간 동안 저장하다가 상기 시간을 경과하면 수신된 적어도 하나의 상기 경로 요청 메시지를 이용하여 적어도 하나의 경로 중 최상의 경로를 선택할 수 있다.
도 3은 일실시예에 있어서, 멀티홉 셀룰러 시스템에서의 라우팅 방법을 도시한 흐름도이다.
단계(S301)에서 멀티홉 셀룰러 시스템에 포함된 각각의 노드는 신호 강도를 유지한다. 이때, 상기 신호 강도는 상기 노드에서 상기 기지국까지의 신호 강도 수준일 수 있다.
단계(S302)에서 근원지 노드 주변에 존재하는 적어도 하나의 이웃 노드는 상기 근원지 노드에서 동보된 경로 요청 메시지를 수신한다. 이때, 상기 경로 요청 메시지는 상기 근원지 노드의 근원지 주소, 이전 노드 주소, 상기 홉 카우트 및 상기 근원지 노드에서 상기 기지국까지의 신호 강도 수준인 상기 신호 강도를 포함할 수 있다.
즉, 각각의 상기 노드는 상기 노드로부터 기지국까지의 상기 신호 강도를 유지하고, 상기 경로 요청 메시지를 동보하는 노드는 상기 경로 요청 메시지 내 신호 강도를 상기 노드에서 유지하고 있던 상기 신호 강도로 갱신(rewrite or update) 하여 동보할 수 있다.
단계(S303)에서 상기 이웃 노드는 홉 카운트 및 상기 신호 강도에 기초하여 상기 경로 요청 메시지를 드랍하거나 또는 재동보한다. 위에서 설명한 바와 같이 상기 경로 요청 메시지의 드랍은 네트워크 상에서 발생하는 플러딩을 감소시켜 트래픽을 줄이고 성능을 향상시킬 수 있다. 이와 같이 상기 경로 요청 메시지를 수신하여 상기 드랍 및 상기 재동보를 결정하는 단계(S303)에 대해서는 도 4를 통해 더욱 자세히 설명한다.
또한, 이러한 상기 이웃 노드에서 재동보된 상기 경로 요청 메시지를 수신한 다른 이웃 노드 또한, 단계(S303)의 과정을 통해 상기 경로 요청 메시지를 드랍 또는 재동보할 수 있고, 이와 같은 상기 과정의 반복을 통해 상기 경로 요청 메시지를 기지국으로 전송할 수 있다.
단계(S304)에서 상기 기지국은 상기 이웃 노드를 통해 수신한 상기 경로 요청 메시지를 경과 시간에 기초하여 저장하거나 또는 저장된 적어도 하나의 상기 경로 요청 메시지를 통해 최상의 경로를 선택하여 상기 경로를 통해 경로 응답 메시지를 상기 근원지 노드로 전송한다.
즉, 상기 기지국에서는 복수의 경로를 통해 전송된 상기 경로 요청 메시지를 통해 상기 복수의 경로 중 하나의 경로를 선택하는 방법을 이용하여 배터리의 상태에 따라 다른 경로를 선택하거나 또는 SNIR(Signal to Noise plus Interference Ratio)와 같은 파라미터값을 선택적으로 결정함으로써 성능지표(performance metric)를 선택할 수 있는 유연성을 획득할 수 있다.
이와 같은 단계(S304)를 통해 기지국에서 최상의 경로를 선택하는 방법에 대해서는 도 5를 통해 더욱 자세히 설명한다.
도 4는 일실시예에 있어서, 이웃 노드에서 경로 요청 메시지의 드랍 또는 재동보를 결정하는 방법을 도시한 흐름도이다. 도 4에 도시된 바와 같이 단계(S401) 내지 단계(S408)는 도 3에서 설명한 단계(S303)에 포함되어 수행될 수 있다.
단계(S401)에서 경로 요청 메시지의 드랍 또는 재동보를 결정하는 이웃 노드는 상기 경로 요청 메시지가 포함하는 상기 홉 카운트 및 상기 신호 강도를 각각 제1 홉 카운트 및 제1 신호 강도로서 설정한다. 즉, 근원지 노드에서 상기 경로 요청 메시지에 포함시킨 근원지 노드의 신호 강도를 상기 이웃 노드에서 상기 제1 신호 강도로서 설정하고, 상기 경로 요청 메시지가 상기 노드를 이용한 횟수인 홉 카운트를 상기 제1 홉 카운트로서 설정한다.
단계(S402)에서 상기 이웃 노드는 상기 경로 요청 메시지가 상기 근원지 노드로부터 전송된 첫 번째 경로 요청 메시지인지 여부를 확인한다. 즉, 도 2에서 설명한 바와 같이 한번 상기 경로 요청 메시지를 수신한 이웃 노드에서도 다른 이웃 노드로부터 상기 경로 요청 메시지를 다시 수신할 수 있기 때문에 상기 경로 요청 메시지가 첫 번째로 전송된 경로 요청 메시지인지를 확인한다.
단계(S403)에서 상기 이웃 노드는 상기 확인 결과 상기 첫 번째 경로 요청 메시지인 경우 단계(S404)를 수행하고, 상기 첫 번째 경로 요청 메시지가 아닌 경우 단계(S405)를 수행한다.
단계(S404)에서 상기 이웃 노드는 무한값을 상기 제2 홉 카운트로서 설정한다. 이는 이후 상기 제1 홉 카운트 및 상기 제2 홉 카운트를 비교함에 있어서, 최초로 전송된 상기 첫 번째 경로 요청 메시지가 상기 홉 카운트에 의해 드랍되지 않도록 하기 위함이며, 상기 무한값으로 설정된 상기 제2 홉 카운트는 상기 제1 홉 카운트가 항상 상기 제2 홉 카운트 미만이 되도록 설정하기 위함이다.
단계(S405)에서 상기 이웃 노드는 상기 경로 요청 메시지 이전에 수신된 경로 요청 메시지의 홉 카운트 및 상기 이웃 노드의 신호 강도를 각각 제2 홉 카운트 및 제2 신호 강도로서 설정한다. 즉, 상기 경로 요청 메시지가 상기 첫 번째 경로 요청 메시지가 아닌 경우, 상기 경로 요청 메시지 바로 전에 수신된 경로 요청 메시지의 홉 카운트를 상기 제2 홉 카운트와 비교함으로써, 불필요한 플러딩을 줄이게 된다. 또한, 상기 이웃 노드의 신호 강도를 상기 제2 신호 강도로서 비교함으로써 이 또한, 상기 멀티홉 셀룰러 시스템에서의 플러딩을 줄이는 요소로서 작용할 수 있다.
단계(S406)에서 상기 이웃 노드는 상기 제1 홉 카운트가 상기 제2 홉 카운트 미만이고, 상기 제1 신호 강도가 상기 이웃 노드가 포함하는 제2 신호 강도 미만인지 확인하여 상기 미만이 아닌 경우 단계(S407)을 수행하고, 상기 미만인 경우 단계(S408)을 수행한다.
단계(S407)에서 상기 이웃 노드는 상기 경로 요청 메시지를 드랍한다. 즉, 상기 제1 홉 카운트가 상기 제2 홉 카운트 미만이 아닌 경우에 상기 경로 요청 메시지는 상기 이웃 노드에서 첫 번째로 수신한 상기 근원지 노드의 경로 요청 메시지가 아니고, 먼저 전송된 경로 요청 메시지보다 더 많은 노드를 거친 경로 요청 메시지를 의미하기 때문에 상기 이웃 노드는 상기 경로 요청 메시지를 드랍한다.
또한, 상기 제1 신호 강도가 상기 제2 신호 강도 미만이 아닌 경우는 상기 이웃 노드의 신호 강도인 상기 제2 신호 강도가 상기 근원지 노드의 신호 강도인 상기 제1 신호 강도보다 작거나 같은 것을 의미하기 때문에 상기 경우 역시 상기 이웃 노드에서 상기 경로 요청 메시지를 드랍한다.
단계(S408)에서 상기 이웃 노드는 상기 경우 상기 제2 홉 카운트 및 상기 제1 신호 강도를 갱신하고, 제1 홉 카운트를 증가시켜 갱신하여 상기 경로 요청 메시지를 재동보한다. 이와 같이, 작은 크기의 홉 카운트와 더 큰 신호 강도를 갖는 이웃 노드에서만 상기 경로 요청 메시지의 재동보를 허락하기 때문에 상기 멀티홉 셀룰러 시스템의 플러딩을 크게 줄여 성능을 향상시킬 수 있다.
도 5는 일실시예에 있어서, 기지국에서 최상의 경로를 선택하는 방법을 도시한 흐름도이다. 도 5에 도시된 바와 같이 단계(S501) 내지 단계(S504)는 도 3에서 설명한 단계(S304)에 포함되어 수행될 수 있다.
단계(S501)에서 상기 경로를 선택하는 기지국은 상기 근원지 노드의 근원지 주소를 포함하는 적어도 하나의 상기 경로 요청 메시지 중 최초로 전송된 상기 경로 요청 메시지에 대해 상기 경과 시간을 측정 및 유지한다.
단계(S502)에서 상기 기지국은 상기 경과 시간이 기선정된(predetermined) 대기 시간을 초과할 때까지 전송되는 상기 경로 요청 메시지를 저장한다.
단계(S503)에서 상기 기지국은 상기 경과 시간이 상기 대기 시간을 초과하였는지 확인하여 초과하지 않은 경우 단계(S502)를 수행하고, 초과한 경우 단계(S504)를 수행한다.
즉, 단계(S501) 내지 단계(S503)는 상기 경로 요청 메시지가 최초로 전송된 시각 이후의 시간인 상기 경과 시간을 측정하고, 상기 경과 시간이 상기 대기 시간을 초과할 때까지 유지함으로써, 상기 근원지 노드에서 동보된 적어도 하나의 경로 요청 메시지를 통해 복수의 경로를 찾기 위함이다.
단계(S504)에서 상기 기지국은 상기 경과 시간이 상기 대기 시간을 초과하는 경우, 상기 저장된 경로 요청 메시지에 기초하여 최상의 경로를 선택하여 상기 경로로 상기 경로 응답 메시지를 전송한다. 이때, 상기 기지국은 상기 경로 요청 메시지가 포함하는 상기 홉 카운트를 비교하여 상기 경로를 선택할 수 있다. 예를 들어, 홉 카운트가 가장 적은 경로를 상기 최상의 경로로서 선택할 수 있다.
또한, 상기 기지국은 상기 경로를 통해 상기 기지국이 포함하는 라우팅 테이블을 갱신하여 상기 경로로 상기 경로 응답 메시지를 전송할 수 있다. 이때, 상기 라우팅 테이블은 목적지 주소, 다음 홉, 최근 이용 시간을 포함할 수 있고, 상기 기지국은 상기 라우팅 테이블에 새로운 경로를 저장하고, 상기 경로에 대한 저장 공간이 부족한 경우, 상기 최근 이용 시간에 기초하여 가장 오래 전에 이용된 경로를 삭제할 수 있다.
도 3 내지 도 5를 통해 살펴본 바와 같이 실시예에 따른 멀티홉 셀룰러 시스템에서의 라우팅 방법은 신호 강도 및 홉 카운트에 기초하여 모바일 단말기인 노드와 기지국 사이의 적어도 하나의 경로를 찾고, 상기 기지국에서 상기 경로 중 최상의 경로를 선택할 수 있고, 동보를 이용하여 전송되는 경로 요청 메시지를 상기 신호 강도 및 상기 홉 카운트에 기초한 조건에 따라 드랍함으로써 플러딩(flooding)을 최소화할 수 있다.
또한, 이러한 복수의 경로 중 하나의 경로를 선택하는 방법을 이용하여 배터리의 상태에 따라 다른 경로를 선택하거나 또는 SNIR와 같은 다른 파라미터값을 갖도록 함으로써 성능지표를 선택할 수 있는 유연성을 획득할 수 있다.
도 6은 다른 실시예에 있어서, 멀티홉 셀룰러 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 도 6에 도시된 바와 같이 멀티홉 셀룰러 시스템(600)은 근원지 노드(601), 이웃 노드(602) 및 기지국(603)을 포함할 수 있다.
근원지 노드(601)는 경로 요청 메시지를 적어도 하나의 이웃 노드로 동보한다. 이때, 상기 경로 요청 메시지는 근원지 노드(601)의 근원지 주소, 이전 노드 주소, 상기 홉 카우트 및 근원지 노드(601)에서 기지국(603)까지의 신호 강도 수준인 신호 강도를 포함할 수 있다. 이때, 멀티홉 셀룰러 시스템(600)에 포함된 모든 노드는 상기 신호 강도를 측정 및 유지하고, 상기 신호 강도는 근원지 노드(601)에서 측정 및 유지하고 있는 상기 신호 강도를 상기 경로 요청 메시지에 포함시킬 수 있다.
이웃 노드(602)는 상기 경로 요청 메시지가 포함하는 홉 카운트 및 신호 강도에 기초하여 상기 경로 요청 메시지를 드랍하거나 또는 재동보한다. 이와 같이 상기 경로 요청 메시지의 드랍은 상기 동보로 인한 멀티홉 셀룰러 시스템(600)의 플러딩을 줄이는 요소로서 작용하고, 이를 통해 성능을 향상시킬 수 있다. 이러한 이웃 노드(602)에 대해서는 도 7을 통해 더욱 자세히 설명한다.
기지국(604)는 상기 이웃 노드를 통해 수신한 상기 경로 요청 메시지를 경과 시간에 기초하여 저장하거나 또는 저장된 적어도 하나의 상기 경로 요청 메시지를 통해 최상의 경로를 선택하여 상기 경로를 통해 경로 응답 메시지를 상기 근원지 노드로 전송한다. 상기 경로 요청 메시지를 통해 최상의 경로를 선택하고, 상기 경로로 상기 경로 응답 메시지를 전송하는 기지국(604)에 대해서는 도 8을 통해 더욱 자세히 설명한다.
도 7은 다른 실시예에 있어서, 이웃 노드의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 이때, 도 6에서 설명한 이웃 노드(602)는 도 7에 도시된 바와 같이 설정부(701), 제2 홉 카운트 설정부(702), 비교부(703) 및 경로 요청 메시지 처리부(704)를 포함할 수 있다.
설정부(701)는 상기 경로 요청 메시지가 포함하는 상기 홉 카운트 및 상기 신호 강도를 각각 제1 홉 카운트 및 제1 신호 강도로서 설정한다. 즉, 설정부(701)는 이웃 노드(602)에서 수신한 상기 경로 요청 메시지에서 상기 홉 카운트 및 상기 신호 강도를 추출하여 상기 제1 홉 카운트 및 상기 제1 신호 강도를 생성할 수 있다. 이는, 상기 수신된 경로 요청 메시지의 유효성을 판단하기 위해 이용된다.
제2 홉 카운트 설정부(702)는 상기 경로 요청 메시지가 상기 근원지 노드로부터 전송된 첫 번째 경로 요청 메시지가 아닌 경우 이전에 수신된 경로 요청 메시지의 홉 카운트 및 상기 이웃 노드의 신호 강도를 각각 제2 홉 카운트 및 제2 신호 강도로서 설정하고, 상기 첫 번째 경로 요청 메시지인 경우 무한값을 상기 제2 홉 카운트로서 설정한다.
비교부(703)는 상기 제2 홉 카운트가 상기 제1 홉 카운트 미만이고, 상기 제 1 신호 강도가 상기 이웃 노드가 포함하는 제2 신호 강도 미만인지 확인한다.
이러한 실시예에 있어서, 각 노드에서 측정하는 신호 강도는 연속적인 수(continuous number)임으로 간단성을 위하여(for simplicity), 신호 강도의 값을 여러 레벨(level)로 구분하여 시스템을 유지할 수 있다. 즉, 각 노드의 신호 강도에 해당하는 신호 강도 레벨을 생성하고, 신호 강도 대신 신호 강도 레벨을 전송하여 비교할 수 있다.
경로 요청 메시지 처리부(704)는 상기 경우 상기 제2 홉 카운트 및 상기 제1 신호 강도를 갱신하여 상기 경로 요청 메시지를 재동보하고, 상기 경우를 제외한 나머지 경우 상기 경로 요청 메시지를 드랍한다.
즉, 상기 제1 홉 카운트가 상기 제2 홉 카운트 미만이 아닌 경우에 상기 경로 요청 메시지는 이웃 노드(602)에서 첫 번째로 수신한 근원지 노드(601)의 경로 요청 메시지가 아니고, 먼저 전송된 경로 요청 메시지보다 더 많은 노드를 거친 경로 요청 메시지를 의미하기 때문에 경로 요청 메시지 처리부(704)는 상기 경로 요청 메시지를 드랍한다.
또한, 상기 제1 신호 강도가 상기 제2 신호 강도 미만이 아닌 경우는 이웃 노드(602)의 신호 강도인 상기 제2 신호 강도가 근원지 노드(601)의 신호 강도인 상기 제1 신호 강도보다 작거나 같은 것을 의미하기 때문에 상기 경우 역시 경로 요청 메시지 처리부(704)에서 상기 경로 요청 메시지를 드랍한다.
이와 같이, 작은 크기의 홉 카운트와 더 큰 신호 강도를 갖는 이웃 노드에서만 상기 경로 요청 메시지의 재동보를 허락하기 때문에 상기 멀티홉 셀룰러 시스템 의 플러딩을 크게 줄여 성능을 향상시킬 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 있어서, 기지국의 구성을 설명하기 위한 블록도이다. 이때, 도 6에서 설명한 기지국(603)는 도 8에 도시된 바와 같이 경과 시간 측정 및 유지부(801), 경로 요청 메시지 저장부(802), 경로 선택부(803) 및 경로 응답 메시지 전송부(804)를 포함할 수 있다.
경과 시간 측정 및 유지부(801)는 상기 근원지 노드의 근원지 주소를 포함하는 적어도 하나의 상기 경로 요청 메시지 중 최초로 전송된 상기 경로 요청 메시지에 대해 상기 경과 시간을 측정 및 유지한다.
경로 요청 메시지 저장부(802)는 상기 경과 시간이 기선정된 대기 시간을 초과할 때까지 전송되는 상기 경로 요청 메시지를 저장한다.
경로 선택부(803)는 상기 경과 시간이 상기 대기 시간을 초과하는 경우, 상기 저장된 경로 요청 메시지에 기초하여 최상의 경로를 선택한다. 이때 경로 선택부(803)는 상기 경로 요청 메시지가 포함하는 상기 홉 카운트를 비교하여 상기 경로를 선택할 수 있다.
경로 응답 메시지 전송부(804)는 상기 경로로 상기 경로 응답 메시지를 상기 근원지 노드로 전송한다. 이때, 경로 응답 메시지 전송부(804)는 상기 경로를 통해 상기 기지국이 포함하는 라우팅 테이블을 갱신하고, 상기 경로로 상기 경로 응답 메시지를 전송할 수 있다. 이러한 상기 라우팅 테이블은 목적지 주소, 다음 홉, 최근 이용 시간을 포함할 수 있고, 기지국(603)은 상기 라우팅 테이블에 새로운 경로를 저장하고, 상기 경로에 대한 저장 공간이 부족한 경우, 상기 최근 이용 시간에 기초하여 가장 오래 전에 이용된 경로를 삭제할 수 있다.
이와 같이, 신호 강도 및 홉 카운트에 기초하여 모바일 단말기인 노드와 기지국 사이의 적어도 하나의 경로를 찾고, 상기 기지국에서 상기 경로 중 최상의 경로를 선택할 수 있고, 동보를 이용하여 전송되는 경로 요청 메시지를 상기 신호 강도 및 상기 홉 카운트에 기초한 조건에 따라 드랍함으로써 플러딩을 최소화할 수 있다.
또한, 이러한 복수의 경로 중 하나의 경로를 선택하는 방법을 이용하여 배터리의 상태에 따라 다른 경로를 선택하거나 또는 SNIR와 같은 다른 파라미터값을 갖도록 함으로써 성능지표를 선택할 수 있는 유연성을 획득할 수 있다.
본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(Floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드 뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
일 실시예에 따르면, 신호 강도 및 홉 카운트에 기초하여 모바일 단말기인 노드와 기지국 사이의 적어도 하나의 경로를 찾고, 상기 기지국에서 상기 경로 중 최상의 경로를 선택할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 동보(broadcast)를 이용하여 전송되는 경로 요청 메시지를 상기 신호 강도 및 상기 홉 카운트에 기초한 조건에 따라 드랍함으로써 플러딩(flooding)을 최소화할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 이러한 복수의 경로 중 하나의 경로를 선택하는 방법을 이용하여 배터리의 상태에 따라 다른 경로를 선택하거나 또는 SNIR(Signal to Noise plus Interference Ratio)와 같은 다른 파라미터값을 갖도록 함으로써 성능지표(performance metric)를 선택할 수 있는 유연성을 획득할 수 있다.

Claims (14)

  1. 멀티홉 셀룰러 시스템(multi-hop cellular system)에서의 라우팅 방법에 있어서,
    멀티홉 셀룰러 시스템에 포함된 각각의 노드에서 신호 강도를 유지하는 단계;
    근원지 노드에서 동보(broadcast)된 경로 요청 메시지(route-request message)를 적어도 하나의 이웃 노드에서 수신하는 단계;
    상기 이웃 노드에서 홉 카운트(hop count) 및 상기 신호 강도에 기초하여 상기 경로 요청 메시지를 드랍하거나 또는 재동보(re-broadcast)하는 단계; 및
    기지국(BS: Base Station)에서 상기 이웃 노드를 통해 수신한 상기 경로 요청 메시지를 경과 시간에 기초하여 저장하거나 또는 저장된 적어도 하나의 상기 경로 요청 메시지를 통해 최상의 경로를 선택하여 상기 경로를 통해 경로 응답 메시지(route-reply message)를 상기 근원지 노드로 전송하는 단계
    를 포함하는 라우팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신호 강도는 상기 노드에서 상기 기지국까지의 신호 강도 수준인 라우팅 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 경로 요청 메시지는 상기 근원지 노드의 근원지 주소, 이전 노드 주소, 상기 홉 카우트 및 상기 근원지 노드에서 상기 기지국까지의 신호 강도 수준인 상기 신호 강도를 포함하는 라우팅 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이웃 노드에서 홉 카운트 및 상기 신호 강도에 기초하여 상기 경로 요청 메시지를 드랍하거나 또는 재동보하는 상기 단계는,
    상기 경로 요청 메시지가 포함하는 상기 홉 카운트 및 상기 신호 강도를 각각 제1 홉 카운트 및 제1 신호 강도로서 설정하는 단계;
    상기 경로 요청 메시지가 상기 근원지 노드로부터 전송된 첫 번째 경로 요청 메시지인지 여부를 확인하는 단계;
    상기 확인 결과 상기 첫 번째 경로 요청 메시지가 아닌 경우 이전에 수신된 경로 요청 메시지의 홉 카운트 및 상기 이웃 노드의 신호 강도를 각각 제2 홉 카운트 및 제2 신호 강도로서 설정하고, 상기 첫 번째 경로 요청 메시지인 경우 무한값(infinite value)을 상기 제2 홉 카운트로서 설정하는 단계;
    상기 제1 홉 카운트가 상기 제2 홉 카운트 미만이고, 상기 제1 신호 강도가 상기 이웃 노드가 포함하는 제2 신호 강도 미만인지 확인하는 단계; 및
    상기 경우 상기 제2 홉 카운트 및 상기 제1 신호 강도를 갱신하고, 제1 홉 카운트를 증가시켜 갱신하여 상기 경로 요청 메시지를 재동보하고, 상기 경우를 제외한 나머지 경우 상기 경로 요청 메시지를 드랍하는 단계
    를 포함하는 라우팅 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 경로 요청 메시지를 갱신하여 재동보하는 상기 단계는,
    상기 이웃 노드의 상기 제2 홉 카운트를 상기 제1 홉 카운트로 갱신하는 단계;
    상기 경로 요청 메시지의 상기 제1 신호 강도를 상기 제2 신호 강도로 갱신하는 단계;
    상기 경로 요청 메시지의 상기 제1 홉 카운트를 증가시켜 갱신하는 단계; 및
    상기 신호 강도가 갱신된 경로 요청 메시지를 재동보하는 단계
    를 포함하는 라우팅 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    기지국에서 상기 경로 요청 메시지를 경과 시간에 기초하여 저장하거나 또는 경로 응답 메시지를 상기 근원지 노드로 전송하는 상기 단계는,
    상기 근원지 노드의 근원지 주소를 포함하는 적어도 하나의 상기 경로 요청 메시지 중 최초로 전송된 상기 경로 요청 메시지에 대해 상기 경과 시간을 측정 및 유지하는 단계;
    상기 경과 시간이 기선정된(predetermined) 대기 시간을 초과할 때까지 전송되는 상기 경로 요청 메시지를 저장하는 단계; 및
    상기 경과 시간이 상기 대기 시간을 초과하는 경우, 상기 저장된 경로 요청 메시지에 기초하여 최상의 경로를 선택하여 상기 경로로 상기 경로 응답 메시지를 전송하는 단계
    를 포함하는 라우팅 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    최상의 경로를 선택하여 상기 경로로 상기 경로 응답 메시지를 전송하는 상기 단계는,
    상기 경로 요청 메시지가 포함하는 상기 홉 카운트를 비교하여 상기 경로를 선택하는 단계;
    상기 경로를 통해 상기 기지국이 포함하는 라우팅 테이블을 갱신하는 단계; 및
    상기 경로로 상기 경로 응답 메시지를 전송하는 단계
    를 포함하는 라우팅 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 라우팅 테이블은 목적지 주소, 다음 홉, 최근 이용 시간을 포함하고,
    상기 기지국은 상기 라우팅 테이블에 새로운 경로를 저장하고, 상기 경로에 대한 저장 공간이 부족한 경우, 상기 최근 이용 시간에 기초하여 가장 오래 전에 이용된 경로를 삭제하는 라우팅 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
  10. 멀티홉 셀룰러 시스템에 있어서,
    경로 요청 메시지를 적어도 하나의 이웃 노드로 동보하는 근원지 노드;
    상기 경로 요청 메시지가 포함하는 홉 카운트 및 신호 강도에 기초하여 상기 경로 요청 메시지를 드랍하거나 또는 재동보하는 이웃 노드; 및
    상기 이웃 노드를 통해 수신한 상기 경로 요청 메시지를 경과 시간에 기초하여 저장하거나 또는 저장된 적어도 하나의 상기 경로 요청 메시지를 통해 최상의 경로를 선택하여 상기 경로를 통해 경로 응답 메시지를 상기 근원지 노드로 전송하는 기지국
    을 포함하는 멀티홉 셀룰러 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 신호 강도는 상기 근원지 노드 또는 상기 이웃 노드에서 상기 기지국까지의 신호 강도 수준인 멀티홉 셀룰러 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 경로 요청 메시지는 상기 근원지 노드의 근원지 주소, 이전 노드 주소, 상기 홉 카우트 및 상기 근원지 노드에서 상기 기지국까지의 신호 강도 수준인 상기 신호 강도를 포함하는 멀티홉 셀룰러 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 이웃 노드는,
    상기 경로 요청 메시지가 포함하는 상기 홉 카운트 및 상기 신호 강도를 각각 제1 홉 카운트 및 제1 신호 강도로서 설정하는 설정부;
    상기 경로 요청 메시지가 상기 근원지 노드로부터 전송된 첫 번째 경로 요청 메시지가 아닌 경우 이전에 수신된 경로 요청 메시지의 홉 카운트 및 상기 이웃 노드의 신호 강도를 각각 제2 홉 카운트 및 제2 신호 강도로서 설정하고, 상기 경로 요청 메시지가 상기 첫 번째 경로 요청 메시지인 경우 무한값(infinite value)을 상기 제2 홉 카운트로서 설정하는 제2 홉 카운트 설정부; 및
    상기 제1 홉 카운트가 상기 제2 홉 카운트 미만이고, 상기 제1 신호 강도가 상기 이웃 노드가 포함하는 제2 신호 강도 미만인지 확인하는 비교부; 및
    상기 경우 상기 제2 홉 카운트 및 상기 제1 신호 강도를 갱신하고 제 1홉 카운트를 증가시켜 갱신하여 상기 경로 요청 메시지를 재동보하고, 상기 경우를 제외한 나머지 경우 상기 경로 요청 메시지를 드랍하는 경로 요청 메시지 처리부
    를 포함하는 멀티홉 셀룰러 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 기지국은,
    상기 근원지 노드의 근원지 주소를 포함하는 적어도 하나의 상기 경로 요청 메시지 중 최초로 전송된 상기 경로 요청 메시지에 대해 상기 경과 시간을 측정 및 유지하는 경과 시간 측정 및 유지부;
    상기 경과 시간이 기선정된(predetermined) 대기 시간을 초과할 때까지 전송되는 상기 경로 요청 메시지를 저장하는 경로 요청 메시지 저장부;
    상기 경과 시간이 상기 대기 시간을 초과하는 경우, 상기 저장된 경로 요청 메시지에 기초하여 최상의 경로를 선택하는 경로 선택부; 및
    상기 경로로 상기 경로 응답 메시지를 상기 근원지 노드로 전송하는 경로 응답 메시지 전송부
    를 포함하는 멀티홉 셀룰러 시스템.
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