KR101269604B1 - 애드혹 네트워크의 노드 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 애드혹 네트워크에서 노드 자신의 이동성 및 이웃 노드의 이동성에 적응적으로 헬로우 간격(hello interval)을 조절함으로써, 양방향의 링크 끊김 모두 이동성에 적응적으로 신속히 감지할 수 있는 노드에 관한 것이다. 이와 같은 본 발명에 따른 애드혹 네트워크의 노드는, 이웃 노드로부터 헬로우 메시지를 수신한 경우에 헬로우 메시지에 포함된 이웃 노드의 정보를 이용해서 헬로우 메시지 전송 간격을 계산하여 테이블에 저장하고, 상기 테이블에 저장된 헬로우 메시지 전송 간격 중에 가장 작은 값을 새로운 헬로우 메시지 전송 간격으로 설정하는 헬로우 간격 설정부; 및 상기 헬로우 간격 설정부에서 설정된 헬로우 메시지 전송 간격에 따라 헬로우 메시지를 전송하는 헬로우 메시지 전송부; 를 포함한다.

Description

애드혹 네트워크의 노드{NODE DEVICE OF WIRELESS AD-HOC NETWORK}
본 발명은 무선 애드혹 네트워크에서 노드 자신의 이동성 및 이웃 노드의 이동성에 적응적으로 헬로우 인터발(hello interval)을 조절함으로써, 양방향의 링크 끊김 모두 이동성에 적응적으로 신속히 감지할 수 있는 노드에 관한 것이다.
무선 애드혹 네트워크는 중계기 역할을 하는 억세스 포인트(access point) 없이 이동 노드들로만 구성되어 노드들 간에 무선으로 데이터 송수신이 이루어지는 통신 네트워크 방식이다. 무선 애드혹 네트워크는 유선 망에서의 라우터와 같은 경로 설정을 담당하는 노드가 없으므로 모든 노드가 라우터 기능을 지닌 라우터이자 라우팅을 이용하는 클라이언트로 작용한다. 애드혹 네트워크의 노드들은 자신의 주변에 존재하고 자신의 전송범위 안에 위치하여 인식할 수 있는 이웃 노드들과의 협력을 통하여 전송 범위의 밖에 위치하고 있는 노드들과 통신을 하는 멀티홉 라우팅을 사용한다. 이와 같이 무선 애드혹 네트워크는 이동성을 가진 노드들 간에 자율적으로 망을 구성하고 멀티홉 라우팅을 통해 데이터를 전달하므로 이웃노드를 탐색하는 방법이 망 전체 성능에 영향을 주는 주요한 요소가 된다.
가장 대표적인 이웃노드 탐색 방법은 IETF에서 표준화된 라우팅 프로토콜에서 사용하는 방식인 주기적인 헬로우(periodic hello) 프로토콜이다. 이 주기적인 헬로우 프로토콜 방식은 노드가 정해진 주기를 사용해 헬로우(hello) 메시지를 브로드캐스트 전송방식을 사용해 전송한다. 노드는 이웃 노드 i로부터 헬로우 메시지를 받고 이웃노드 테이블에 이웃노드 i가 있으면 새로운 정보를 갱신하고 그렇지 않으면 이웃노드 i에 대한 새로운 엔트리를 생성한다. 만약 일정한 기준치 시간 동안 헬로우 메시지를 이웃노드 i로부터 받지 못하면 이웃노드 테이블에서 이웃노드 i에 대한 엔트리를 삭제하며 해당 노드와의 링크가 끊어졌다고 판단한다. 이 정보는 라우팅 프로토콜에서 해당 노드로 데이터 전달이 있을 경우 경로를 재탐색하는 시점으로 사용된다. IETF에서 표준화된 AODV 프로토콜에서는 일반적으로 헬로우 인터발(hello interval)을 1초로 하고, 기준치를 헬로우 인터발에 허용된 헬로우 손실(allowed_hello_loss)을 곱한 시간(2초)으로 계산한다. 그러나, 이 방법은 구현이 용이하다는 장점은 가지고 있으나 다양한 이동성을 가지고 있는 환경에 적응적으로 동작하지 못해 망의 성능을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 노드의 이동성에 적응적으로 헬로우 인터발을 조절하는 애드혹 네트워크 노드를 제공하는 것이다. 즉, 본 발명은 노드의 이동성이 낮은 경우에는 헬로우 인터발을 길게 설정함으로써 망의 오버헤드를 줄이고 노드의 이동성이 높은 경우에는 헬로우 인터발을 짧게 함으로써 이웃노드와의 링크 끊김 감지 시간을 최소화하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 애드혹 네트워크 노드는, 이웃 노드로부터 헬로우 메시지를 수신한 경우에 헬로우 메시지에 포함된 이웃 노드의 정보를 이용해서 헬로우 메시지 전송 간격을 계산하여 테이블에 저장하고, 상기 테이블에 저장된 헬로우 메시지 전송 간격 중에 가장 작은 값을 새로운 헬로우 메시지 전송 간격으로 설정하는 헬로우 간격 설정부; 및 상기 헬로우 간격 설정부에서 설정된 헬로우 메시지 전송 간격에 따라 헬로우 메시지를 전송하는 헬로우 메시지 전송부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 애드혹 네트워크 노드는, 헬로우 메시지 전송 간격이 저장되는 테이블; 이웃 노드로부터 헬로우 메시지를 수신한 경우에 헬로우 메시지에 포함된 이웃 노드의 정보를 이용해서 헬로우 메시지 전송 간격(HI)을
Figure 112012038300562-pat00001
를 통해 계산하여 테이블에 저장하고, 테이블에 저장된 헬로우 메시지 전송 간격 중에 가장 작은 값을 새로운 헬로우 메시지 전송 간격으로 설정하는 헬로우 간격 설정부; 상기 헬로우 간격 설정부에서 설정된 헬로우 메시지 전송 간격에 따라 헬로우 메시지를 전송하는 헬로우 메시지 전송부; 및 이동 속도 정보와 위치 정보를 획득하기 위한 GPS부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서, R은 전송 범위이며, Dij는 노드 자신과 이웃 노드 간의 상대적인 거리이고, β는 주의 지역(caution-zone) 범위이며, vi는 노드 자신의 속도이고, vj는 이웃 노드의 속도이다.
상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은, 노드가 자신의 이동성과 이웃 노드의 이동성을 고려하여 헬로우 간격을 조절하므로 양방향의 링크 끊김 모두 이동성에 적응적으로 신속히 감지해낼 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 애드혹 네트워크의 노드의 구성을 도시한 도면.
도 2와 도 3은 도 1의 헬로우 간격 설정부의 기능을 설명하기 위한 도면으로서, 도 2는 주의 영역(caution zone)을 도시한 도면이며, 도 3은 노드 이동성에 따른 상대적인 주의 영역 조절 개념에 대하여 도시한 도면.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 애드혹 네트워크의 노드에 대하여 설명한다.
도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 애드혹 네트워크의 노드의 구성을 도시하였다.
도 1에 도시한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 애드혹 네트워크의 노드(100)는, 헬로우(hello) 메시지 전송 간격(hello interval)이 저장되는 이웃 노드 테이블(103); 이웃 노드로부터 헬로우 메시지를 수신한 경우에 헬로우 메시지에 포함된 이웃 노드의 정보를 이용해서 헬로우 메시지 전송 간격을 계산하여 이웃 노드 테이블(103)에 저장하고, 이웃 노드 테이블(103)에 저장된 헬로우 메시지 전송 간격 중에 가장 작은 값을 새로운 헬로우 메시지 전송 간격으로 설정하는 헬로우 간격 설정부(101); 및 상기 헬로우 간격 설정부(101)에서 설정된 헬로우 메시지 전송 간격에 따라 헬로우 메시지를 전송하는 헬로우 메시지 전송부(102); 를 포함하여 구성된다.
이와 같은 구성을 가지는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 애드혹 네트워크의 노드의 구성 요소에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1에 도시된 헬로우 간격 설정부(101)는 이웃 노드로부터 헬로우 메시지를 수신한 경우에 수신한 헬로우 메시지에 포함된 이웃 노드의 정보를 이용해서 자신의 헬로우 메세지 전송 간격(hello interval)을 계산하여 이웃 노드 테이블(103)에 저장하고, 이웃 노드들의 정보를 통해 계산된 헬로우 메세지 전송 간격 중에서 가장 작은 값을 자신의 새로운 헬로우 메세지 전송 간격으로 설정한다.
여기서, 상기 헬로우 메시지는 상기 이웃 노드가 자신의 위치와 이동 속도등을 포함하는 자신에 대한 정보를 타 노드로 알리기 위하여 전송한 메시지이며, 상기 헬로우 메시지 전송 간격은 헬로우 메시지를 타 노드로 전송하는 시간 간격이다.
도 2에는 주의 영역(caution zone)과 전송 범위를 노드들과 함께 도시하였고, 도 3은 노드 이동성에 따른 상대적인 주의 영역 조절 개념에 대하여 도시하였으며, 이와 같은 도 2와 도 3을 참조하여 헬로우 간격 설정부(101)가 헬로우 메시지 전송 간격을 계산하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.
상기 헬로우 간격 설정부(101)는 헬로우 메시지 전송 간격을 노드 자신(도 2의 201)과 이웃 노드(도 2의 202)의 이동성에 적응적으로 조절하기 위하여, 아래 수학식 1을 이용해서 헬로우 메시지 전송 간격을 계산한다.
[수학식 1]
Figure 112012038300562-pat00002
도 2를 참조하면, 상기 수학식 1에서 R은 전송 범위(transmission range)이며, Dij는 노드 자신(201)과 이웃 노드(202) 간의 상대적인 거리이고, β는 주의 지역(caution-zone) 범위이다. 그리고, vi는 노드 자신(201)의 속도이고, vj는 이웃 노드(202)의 속도이며, 본 발명에서는 두 노드의 이동 방향이 반대인 가장 최악의 상황을 고려하기 위하여 vi와 vj의 합으로 표현하였다.
상기 수학식 1을 통해 계산되는 헬로우 메시지 전송 간격은 HImin과 HImax 사이의 값을 가지는데, HImin은 미리 결정된 최소 헬로우 메시지 전송 간격이고, HImax는 미리 결정된 최소 헬로우 메시지 전송 간격이다.
상기 수학식 1의 β(주의 지역 범위)는 도 3과 아래 수학식 2를 통해 수학식 3으로 나타낼 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112012038300562-pat00003
[수학식 3]
Figure 112012038300562-pat00004
상기 수학식 2와 수학식 3에서 α는 미리 정해진 주의 지역 문턱 범위(threshold range)이고, R은 전송 범위(transmission range)이며, Dij는 노드 자신(201)과 이웃 노드(202) 간의 상대적인 거리이다.
본 발명에서는 동적인 이동성 환경에서 이동성 예측의 오차에 의해 발생하는 헬로우 메시지 전송 간격의 문제를 최소화하기 위하여, 도 2와 도 3에 도시한 바와 같은 주의 지역(caution-zone)을 사용한다.
상기 주의 지역의 범위는 초기 설정된 기준치 값에 의해 결정되며 노드가 이동함에 따라 상대적으로 조절된다. 상기 수학식 3을 통해 이웃 노드가 주의 지역에 가까워질수록 논리적인 주의 지역 범위가 줄어들게 됨을 알 수 있으며, 이와 같은 주의 지역 범위 값이 수학식 1에 반영되어 헬로우 메시지 전송 간격이 계산되게 된다.
한편, 상기 헬로우 간격 설정부(101)는 이웃 노드와의 링크가 끊긴 경우에는 이웃 노드 테이블에 저장된 헬로우 메시지 전송 간격 중에서 끊긴 이웃 노드를 제외한 나머지 이웃 노드에 대응되는 헬로우 메시지 전송 간격 중에 가장 작은 값을 선택하여 자신의 새로운 헬로우 메시지 전송 간격으로 설정한다. 반면에, 이웃 노드와의 링크가 끊겼지만 끊긴 이웃 노드를 제외한 나머지 이웃 노드가 존재하지 않는 경우에 상기 헬로우 간격 설정부(101)는, 미리 정해진 헬로우 메시지 전송 간격 최대값(HelloIntervalmax)을 자신의 헬로우 메시지 전송 간격으로 설정한다.
그리고, 도 1에 도시된 노드(100)의 헬로우 메시지 전송부(102)는 노드(100)의 전원이 켜져서 시스템이 시작되는 경우에 노드(100)의 위치와 이동 속도 등의 노드(100)에 대한 정보를 포함시킨 헬로우 메시지를 전송하며, 이후에는 상술한 바와 같은 헬로우 메시지 전송 간격 계산 알고리즘(수학식 1)을 통해 계산된 헬로우 메시지 전송 간격만큼 경과한 시점에 상기 헬로우 간격 설정부(101)에서 노드(100)의 위치와 이동 속도 등의 노드(100)에 대한 정보를 포함시킨 헬로우 메시지를 전송한다.
여기서, 상기 노드(100)가 헬로우 메시지에 포함시킨 자신의 위치와 이동 속도를 포함한 정보는 노드(100)에 구비된 GPS부(미도시)를 통해 획득한 정보이다.
그리고, 상기 헬로우 메시지 전송부(102)는 이웃 노드와의 링크가 끊긴 경우에 새롭게 계산된 자신의 헬로우 메시지 전송 간격이 이전의 값과 동일하지 않으면 이와 관련된 정보를 이웃 노드에게 알리기 위해 헬로우 메시지를 전송하며, 이웃 노드로부터 헬로우 메시지를 수신하여 새롭게 계산된 자신의 헬로우 메시지 전송 간격이 이전의 값과 동일하지 않은 경우에 이와 관련된 정보를 이웃 노드에게 알리기 위해 헬로우 메시지를 전송한다.
그리고, 상기 헬로우 메시지 전송부(102)는 노드(100)와 이웃 노드가 정지해 있는 경우에 헬로우 메시지 전송 간격 최대값(HelloIntervalmax)을 새로운 헬로우 메시지 전송 간격으로 설정하며, 이후에 자신이 이동하기 시작하면 이와 관련된 정보를 이웃 노드에게 알리기 위하여 자신의 위치와 이동 속도와 같은 자신에 대한 정보를 포함시킨 헬로우 메시지를 전송한다.
상술한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명은, 노드가 자신의 이동성과 이웃 노드의 이동성을 고려하여 헬로우 메시지 전송 간격을 조절하므로 양방향의 링크 끊김 모두 이동성에 적응적으로 신속히 감지해낼 수 있는 효과가 있다.
100, 201 : 노드
101 : 헬로우 간격 설정부
102 : 헬로우 메시지 전송부
103 : 이웃노드 테이블
202 : 이웃 노드

Claims (10)

  1. 이웃 노드로부터 헬로우 메시지를 수신한 경우에 헬로우 메시지에 포함된 이웃 노드의 정보를 이용해서 헬로우 메시지 전송 간격을 계산하여 테이블에 저장하고, 상기 테이블에 저장된 헬로우 메시지 전송 간격 중에 가장 작은 값을 새로운 헬로우 메시지 전송 간격으로 설정하는 헬로우 간격 설정부; 및
    상기 헬로우 간격 설정부에서 설정된 헬로우 메시지 전송 간격에 따라 헬로우 메시지를 전송하는 헬로우 메시지 전송부;
    를 포함하되, 상기 헬로우 간격 설정부는 헬로우 메시지 전송 간격(HI) 값을
    Figure 112013020313029-pat00011
    를 통해 계산하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크의 노드.(여기서, R은 전송 범위이며, Dij는 노드 자신과 이웃 노드 간의 상대적인 거리이고, β는 주의 지역(caution-zone) 범위이며, vi는 노드 자신의 속도이고, vj는 이웃 노드의 속도임.)
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 헬로우 간격 설정부는 이웃 노드와의 링크가 끊긴 경우에 남아 있는 이웃 노드에 대응되는 헬로우 메시지 전송 간격 중에 가장 작은 값을 새로운 헬로우 메시지 전송 간격으로 설정하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크의 노드.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 헬로우 간격 설정부는 이웃 노드와의 링크가 끊기고 남아 있는 노드가 없는 경우에는 미리 정해진 헬로우 메시지 전송 간격 최대값을 새로운 헬로우 메시지 전송 간격으로 설정하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크의 노드.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 β는
    Figure 112013020313029-pat00006
    을 통해 계산하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크의 노드. (여기서, α는 미리 정해진 주의 지역 문턱 범위임.)
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 헬로우 메시지 전송부는 위치와 이동 속도의 정보를 포함한 헬로우 메시지를 헬로우 메시지 전송 간격이 지난 시점마다 전송하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크의 노드.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 헬로우 메시지 전송부는 이웃 노드와의 링크가 끊긴 경우에 새롭게 계산된 자신의 헬로우 메시지 전송 간격이 이전 값과 다른 경우에 헬로우 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크의 노드.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 헬로우 메시지 전송부는 이웃 노드로부터 헬로우 메시지를 수신하고 새롭게 계산된 자신의 헬로우 메시지 전송 간격이 이전 값과 다른 경우에 헬로우 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크의 노드.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 헬로우 메시지 전송부는 자신이 속한 노드가 정지해 있고 이웃 노드도 정지해 있는 경우에 미리 정해진 헬로우 메시지 전송 간격 최대값을 새로운 헬로우 메시지 전송 간격으로 설정하며, 이후에 자신이 속한 노드가 이동을 시작하면 헬로우 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크의 노드.
  10. 이웃 노드로부터 헬로우 메시지를 수신한 경우에 헬로우 메시지에 포함된 이웃 노드의 정보를 이용해서 헬로우 메시지 전송 간격(HI)을
    Figure 112013020313029-pat00007
    를 통해 계산하여 테이블에 저장하고, 테이블에 저장된 헬로우 메시지 전송 간격 중에 가장 작은 값을 새로운 헬로우 메시지 전송 간격으로 설정하는 헬로우 간격 설정부;
    상기 헬로우 간격 설정부에서 설정된 헬로우 메시지 전송 간격에 따라 헬로우 메시지를 전송하는 헬로우 메시지 전송부; 및
    이동 속도 정보와 위치 정보를 획득하기 위한 GPS부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드혹 네트워크의 노드.(여기서, R은 전송 범위이며, Dij는 노드 자신과 이웃 노드 간의 상대적인 거리이고, β는 주의 지역(caution-zone) 범위이며, vi는 노드 자신의 속도이고, vj는 이웃 노드의 속도임.)
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Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Essam Natsheh 외 3명. "Adaptive Optimizing of Hello Messages in Wireless Ad-Hoc Networks."The International Arab Journal of Information Technology, Vol. 4, No. 3, July 2007. *

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