KR101330603B1 - Communication method using relay-based cooperative mac protocol - Google Patents
Communication method using relay-based cooperative mac protocol Download PDFInfo
- Publication number
- KR101330603B1 KR101330603B1 KR1020120070267A KR20120070267A KR101330603B1 KR 101330603 B1 KR101330603 B1 KR 101330603B1 KR 1020120070267 A KR1020120070267 A KR 1020120070267A KR 20120070267 A KR20120070267 A KR 20120070267A KR 101330603 B1 KR101330603 B1 KR 101330603B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- node
- relay
- data
- source
- target
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
- H04W40/22—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing using selective relaying for reaching a BTS [Base Transceiver Station] or an access point
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
- H04W40/04—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on wireless node resources
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W40/00—Communication routing or communication path finding
- H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
- H04W40/12—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing based on transmission quality or channel quality
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 릴레이 기반의 협력 MAC 프로토콜에 관한 것으로, 특히 무선 애드혹(Ad Hoc) 네트워크에서 통신을 소스 노드로부터 목표 노드까지의 통신을 지원하는 릴레이 노드를 활용함으로써 네트워크를 구성하는 무선 노드들이 상호 협력하며 통신을 수행하는 방법 및 그 방법을 기록한 기록매체에 관한 것이다.The present invention relates to a relay-based cooperative MAC protocol, and in particular, by utilizing a relay node that supports communication from a source node to a target node in a wireless ad hoc network, wireless nodes constituting the network cooperate with each other. A method of performing communication and a recording medium recording the method.
애드혹 네트워크는 이동통신 네트워크나 억세스 포인트(access point, AP)와 통신하는 무선 랜과는 달리 유사한 특징을 가진 모든 통신 단말들이 무선 채널을 통해 직접 통신하는 통신망으로서, 기반 구조가 없이 네트워크를 구성하는 노드(node)들에 의해 자율적으로 구성되는 네트워크를 말한다. 이러한 애드혹 네트워크를 구성하는 노드들은 무선 인터페이스를 사용하여 서로 통신하고, 멀티 홉 라우팅(multi-hop routing) 기능에 의해 무선 인터페이스가 가지는 통신 거리상의 제약을 극복하며, 노드들의 이동이 자유롭기 때문에 네트워크 토폴로지(topology)가 동적으로 변화되는 특징이 있다. 또한, 애드혹 네트워크는 완전 독립형으로 구성될 수도 있고, 인터넷 게이트웨이를 거쳐 통상의 인터넷과 같은 기반 네트워크와 연동될 수도 있다.Ad hoc network is a communication network in which all communication terminals with similar characteristics communicate with each other directly through a wireless channel, unlike a wireless LAN that communicates with a mobile communication network or an access point (AP). It is a network composed autonomously by nodes. The nodes constituting the ad hoc network communicate with each other using a wireless interface, overcome the limitations of communication distance of the wireless interface by the multi-hop routing function, and move the nodes freely. topology) is dynamically changed. In addition, the ad hoc network may be configured as completely standalone, or may be interworked with an underlying network such as a general Internet via an Internet gateway.
이상과 같은 장점에도 불구하고, 애드혹 네트워크를 비롯한 대다수의 무선 통신망은 유선 통신망과 비교할 때 대역폭 제한이라는 치명적인 한계점을 안고 있다. 이로 인해 무선 통신망에서 해결해야 하는 중요 과제 중 하나는 시스템 성능을 증가시키는 것이며, 이를 달성하기 위해 데이터 링크 계층의 프레임 전송 속도를 증가시키는 것이 무엇보다도 중요하다. 프레임 전송 속도를 높이기 위해서는 수신측에서의 신호 대 잡음비(signal to noise ratio, SNR) 값을 향상시키거나 수신 성능을 향상시켜야 한다. 현재 물리 계층 및 데이터 링크 계층에서 널리 사용하고 있는 표준은 IEEE 802.11 무선 랜이다. 이 규격은 CSMA/CA 프로토콜에 기반을 둔 DCF 기법이 숨겨진 노드(hidden node) 문제나 노출된 노드(exposed node) 문제를 유연하게 해결하면서도 단일 홉에서 매우 우수한 성능을 제공하고 있기 때문이다.Despite the above advantages, most wireless networks, including ad hoc networks, have a critical limitation of bandwidth limitation compared to wired networks. For this reason, one of the important challenges to be solved in a wireless communication network is to increase system performance, and to achieve this, it is most important to increase the frame rate of the data link layer. To increase the frame rate, the signal-to-noise ratio (SNR) value at the receiver side must be improved or the reception performance can be improved. Currently, the standard widely used in the physical layer and data link layer is IEEE 802.11 WLAN. This specification is due to the fact that DCF techniques based on the CSMA / CA protocol provide very good performance on a single hop, while flexibly solving hidden or exposed nodes.
한편, 무선 애드혹 네트워크에서 더 높은 처리량과 더 낮은 지연에 대한 증가하는 요구는 새로운 테크닉, 알고리즘 및 기술에 대한 광범위한 연구를 낳게 되었고, 무선 통신 네트워크의 채널 품질에 따라 상이한 변/복조 기법과 채널 코딩 기법을 사용하는 전송 속도 조절 기법인 링크 어댑테이션(link adaptation)에 기반을 두고 시스템 성능을 더욱 향상시키기 위한 협력 통신(cooperative communication) 기법이 제안되고 있다. 이러한 협력 통신은 무선 채널의 브로드캐스트(broadcast) 성질을 이용하여 채널 장애(평균 경로 손실 및 페이딩)를 경감시키고, 네트워크의 처리 능력을 향상시키며, 재전송 지연을 감소시키는 독립적인 경로의 공간 다이버시티(spatial diversity)를 활용한다. 협력 통신 패러다임에서, 노드들은 처리량, 지연 및 처리 범위(coverage)를 향상시키기 위해 물리(PHY) 계층 또는 MAC 계층에서 소스 노드 및 목표 노드들과 협력한다. 이하에서 인용되는 비특허문헌들은 이러한 협력 통신의 다이버시티 특성에 대해 기술하고 있다.On the other hand, the increasing demand for higher throughput and lower latency in wireless ad hoc networks has led to extensive research into new techniques, algorithms and techniques, and different modulation / demodulation techniques and channel coding techniques depending on the channel quality of the wireless communication network. A cooperative communication technique has been proposed to further improve system performance based on link adaptation, which is a transmission rate adjustment scheme using a DMA. This cooperative communication uses the broadcast nature of wireless channels to reduce channel failures (average path loss and fading), improve the network's processing power, and reduce the spatial diversity of independent paths (retransmission delays). Take advantage of spatial diversity. In a cooperative communication paradigm, nodes cooperate with source and target nodes at either the physical (PHY) layer or the MAC layer to improve throughput, delay, and coverage. Non-patent documents cited below describe the diversity characteristics of such cooperative communications.
본 발명의 실시예들이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 종래의 애드혹 네트워크에서 데이터 전송률 및 처리량이 제약되는 한계를 극복하고, 무선 통신 방식에 기반한 애드혹 네트워크가 신호 간섭 내지 장애로 인해 데이터 전송의 신뢰도가 저하되는 문제를 해소하며, 특히 페이딩(fading) 조건 하에서 데이터 전송의 더 높은 성공률과 더불어 더 높은 처리량을 동시에 제공하는 것이 곤란한 기술적 어려움을 해결하고자 한다.The technical problem to be solved by the embodiments of the present invention is to overcome the limitation of the data rate and throughput constraints in the conventional ad hoc network, the reliability of data transmission is deteriorated due to signal interference or interference in the ad hoc network based on the wireless communication method It is intended to solve the technical problem that it is difficult to simultaneously provide higher throughput with higher success rate of data transmission, especially under fading conditions.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 노드(source node), 목표 노드(destination node) 및 릴레이 노드(relay node)가 포함된 네트워크에서 소스 노드로부터 목표 노드로 데이터를 전송하는 통신 방법은, 상기 소스 노드가 상기 네트워크의 채널의 유휴 여부를 감지하고, 상기 채널을 예약하는 단계; 상기 채널의 예약 후, 상기 릴레이 노드가 자신의 존재와 전송률 용량을 포함하는 릴레이 응답을 상기 소스 노드에게 전송하는 단계; 상기 소스 노드가 상기 전송된 릴레이 응답으로부터 상기 소스-목표 노드 간 직접 전송보다 전송 성능이 우수한 2개의 최선 릴레이 노드를 선택하는 단계; 및 상기 소스 노드가 상기 선택된 2개의 최선 릴레이 노드를 이용하여 상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송하는 단계;를 포함하며, 상기 2개의 최선 릴레이 노드 중 제 1 최선 릴레이 노드는 상기 데이터를 전송하는 주 노드이고, 상기 2개의 최선 릴레이 노드 중 제 2 최선 릴레이 노드는 상기 데이터를 보조적으로 전송하기 위한 백업(back-up) 노드이다.In order to solve the above technical problem, data is transmitted from a source node to a target node in a network including a source node, a destination node, and a relay node according to an embodiment of the present invention. The communication method may include: detecting, by the source node, whether a channel of the network is idle and reserving the channel; After the reservation of the channel, the relay node sending a relay response to the source node including its presence and rate capacity; Selecting, by the source node, two best relay nodes having better transmission performance than direct transmission between the source and target nodes from the transmitted relay response; And the source node cooperating to transmit the data to the target node using the selected two best relay nodes, wherein a first best relay node of the two best relay nodes transmits the data. A primary node, the second best relay node of the two best relay nodes is a back-up node for auxiliary transmission of the data.
일 실시예에 따른 상기 통신 방법에서, 상기 최선 릴레이 노드를 선택하는 단계는, 상기 전송된 릴레이 응답에 기반하여 릴레이 노드를 경유하는 경우의 전송률을 나타내는 결합 전송률 값이 소스-목표 전송률보다 큰 값을 갖는 제 1 최선 릴레이 노드를 선택하는 단계; 상기 결합 전송률 값을 상기 소스-목표 전송률 값으로 제산하는 단계; 및 릴레이-목표 전송률 값이 상기 제산된 값에 기반한 소스-목표 전송률의 소정 배율보다 크고, 소스-릴레이 전송률 값이 상기 제 1 최선 릴레이 노드의 경우보다 큰 값을 갖는 제 2 최선 릴레이 노드를 선택하는 단계;를 포함한다.In the communication method according to an embodiment, the selecting of the best relay node may include: a combined transfer rate value indicating a transfer rate when passing through a relay node based on the transmitted relay response is greater than a source-target transfer rate; Selecting a first best relay node having; Dividing the combined rate value by the source-target rate value; And selecting a second best relay node having a relay-target rate value greater than a predetermined magnification of the source-target rate based on the divided value and having a source-relay rate value greater than that of the first best relay node. It includes; step.
일 실시예에 따른 상기 통신 방법에서, 상기 2개의 최선 릴레이 노드는, 상기 소스 노드와 상기 제 1 최선 릴레이 노드 간의 전송 시간, 상기 제 1 최선 릴레이 노드와 상기 목표 노드 간의 전송 시간, 및 상기 제 2 최선 릴레이 노드와 상기 목표 노드 간의 전송 시간의 합이 상기 소스 노드와 상기 목표 노드 간의 직접 전송 시간보다 작아지도록 선택된다.In the communication method according to an embodiment, the two best relay nodes may include a transmission time between the source node and the first best relay node, a transmission time between the first best relay node and the target node, and the second. The sum of the transmission times between the best relay node and the target node is selected to be less than the direct transmission time between the source node and the target node.
일 실시예에 따른 상기 통신 방법에서, 상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송하는 단계는, 상기 소스 노드가 상기 제 1 최선 릴레이 노드를 통해 상기 데이터를 상기 목표 노드에 전송하는 단계; 및 상기 데이터의 전송 후 상기 소스 노드가 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 확인 메시지를 수신한 경우, 상기 소스 노드가 데이터 전송을 완료 처리하고, 상기 최선 릴레이 노드들이 버퍼(buffer)를 클리어(clear)하는 단계;를 포함한다.In the communication method according to an embodiment, the step of cooperatively transmitting the data to the target node may include: transmitting, by the source node, the data to the target node through the first best relay node; And when the source node receives a confirmation message indicating the normal reception of the data after the data is transmitted, the source node completes the data transmission, and the best relay nodes clear the buffer. It includes; step.
일 실시예에 따른 상기 통신 방법에서, 상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송하는 단계는, 상기 소스 노드가 상기 제 1 최선 릴레이 노드를 통해 상기 데이터를 상기 목표 노드에 전송하는 단계; 및 상기 데이터의 전송 후 상기 소스 노드가 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 확인 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 소스 노드가 상기 제 2 최선 릴레이 노드를 통해 상기 데이터를 보조적으로 전송하는 단계;를 포함한다.In the communication method according to an embodiment, the step of cooperatively transmitting the data to the target node may include: transmitting, by the source node, the data to the target node through the first best relay node; And if the source node does not receive an acknowledgment message indicating the normal reception of the data after the data is transmitted, the source node auxiliaryly transmitting the data through the second best relay node.
일 실시예에 따른 상기 통신 방법에서, 상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송하는 단계는, 상기 소스 노드가 상기 제 1 최선 릴레이 노드 및 상기 제 2 최선 릴레이 노드를 통해 상기 데이터를 상기 목표 노드에 순차적으로 전송하는 단계; 및 상기 데이터의 전송 후 상기 소스 노드가 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 어떠한 확인 메시지도 수신하지 못한 경우, 상기 최선 릴레이 노드들이 버퍼를 클리어하고, 상기 소스 노드는 지수함수적 백오프(exponential back-off) 절차를 이용하여 상기 데이터 전송을 재시도하는 단계;를 포함한다.In the communication method according to an embodiment, the step of cooperatively transmitting the data to the target node may include: transmitting, by the source node, the data to the target node through the first best relay node and the second best relay node. Transmitting sequentially; And when the source node does not receive any acknowledgment message indicating the normal reception of the data after transmission of the data, the best relay nodes clear the buffer and the source node exponential back-off. Retrying the data transfer using a procedure).
일 실시예에 따른 상기 통신 방법에서, 상기 채널을 예약하는 단계는, 상기 소스 노드가 상기 채널 예약을 위한 RTS(request-to-send) 패킷을 상기 목표 노드에 전송하는 단계; 및 상기 목표 노드가 상기 RTS 패킷을 수신한 후, 상기 목표 노드가 CTS(clear-to-send) 패킷을 상기 소스 노드에 응답하는 단계;를 포함한다.In the communication method according to an embodiment, the reserving of the channel may include: sending, by the source node, a request-to-send (RTS) packet for the channel reservation to the target node; And after the target node receives the RTS packet, the target node responding to the source node with a clear-to-send packet.
일 실시예에 따른 상기 통신 방법에서, 상기 릴레이 노드가 이웃하는 노드들의 데이터 전송을 감시하고, 상기 네트워크를 통한 전송 구간을 확인할 수 있는 네트워크 할당 벡터(network allocation vector, NAV) 테이블을 갱신하는 단계를 더 포함하고, 상기 네트워크 할당 벡터 테이블은 평균 경로 손실을 이용하여 추정된 데이터 전송률을 포함한다.In the communication method according to an embodiment, the relay node monitors data transmission of neighboring nodes and updates a network allocation vector (NAV) table for identifying a transmission interval through the network. The network allocation vector table further includes a data rate estimated using the average path loss.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 소스 노드, 목표 노드 및 릴레이 노드가 포함된 네트워크에서 소스 노드로부터 목표 노드로 데이터를 전송하는 통신 방법은, 상기 소스 노드가 상기 네트워크의 채널의 유휴 여부를 감지하고, 상기 채널을 예약하는 단계; 상기 채널의 예약 후, 상기 릴레이 노드가 자신의 존재와 전송률 용량을 포함하는 릴레이 응답을 상기 소스 노드에게 전송하는 단계; 상기 소스 노드가 상기 전송된 릴레이 응답으로부터 상기 소스-목표 노드 간 직접 전송보다 전송 성능이 우수한 오직 1개의 최선 릴레이 노드를 선택하는 단계; 및 상기 소스 노드가 상기 선택된 1개의 최선 릴레이 노드를 이용하여 상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송하는 단계;를 포함하며, 상기 소스 노드는 상기 데이터를 상기 목표 노드에 직접 전송하고, 상기 1개의 최선 릴레이 노드는 상기 데이터를 보조적으로 전송하기 위한 백업 노드이다.In order to solve the technical problem, a communication method for transmitting data from a source node to a target node in a network including a source node, a target node and a relay node according to another embodiment of the present invention, the source node of the network Detecting whether a channel is idle and reserving the channel; After the reservation of the channel, the relay node sending a relay response to the source node including its presence and rate capacity; Selecting, by the source node, only one best relay node having better transmission performance than the direct transmission between the source and target nodes from the transmitted relay response; And the source node cooperatively transmitting the data to the target node using the selected one best relay node, wherein the source node directly transmits the data to the target node. The best relay node is a backup node for auxiliary transmission of the data.
다른 실시예에 따른 상기 통신 방법에서, 상기 최선 릴레이 노드를 선택하는 단계는, 상기 전송된 릴레이 응답에 기반하여 릴레이 노드를 경유하는 경우의 전송률을 나타내는 결합 전송률 값이 소스-목표 전송률보다 큰 값을 갖는 릴레이 노드를 최선 릴레이 노드로서 선택한다.In the communication method according to another embodiment, the selecting of the best relay node may include: a combined transfer rate value indicating a transfer rate when passing through a relay node based on the transmitted relay response is greater than a source-target transfer rate; The relay node having the same is selected as the best relay node.
다른 실시예에 따른 상기 통신 방법에서, 상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송하는 단계는, 상기 소스 노드가 상기 데이터를 상기 목표 노드에 직접 전송하는 단계; 및 상기 데이터의 전송 후 상기 소스 노드가 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 확인 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 소스 노드가 상기 최선 릴레이 노드를 통해 상기 데이터를 보조적으로 전송하는 단계;를 포함한다.In the communication method according to another embodiment, the step of cooperatively transmitting the data to the target node includes: transmitting, by the source node, the data directly to the target node; And if the source node does not receive a confirmation message indicating the normal reception of the data after the data is transmitted, the source node auxiliaryly transmitting the data through the best relay node.
상기 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 소스 노드, 목표 노드 및 릴레이 노드가 포함된 네트워크에서 소스 노드로부터 목표 노드로 데이터를 전송하는 통신 방법은, 상기 소스 노드가 상기 네트워크의 채널의 유휴 여부를 감지하고, 상기 채널을 예약하는 단계; 상기 채널의 예약 후, 상기 릴레이 노드가 자신의 존재와 전송률 용량을 포함하는 릴레이 응답을 상기 소스 노드에게 전송하는 단계; 상기 소스 노드가 상기 전송된 릴레이 응답으로부터 상기 소스-목표 노드 간 직접 전송보다 전송 성능이 우수한 최선 릴레이 노드를 검색하는 단계; 상기 검색 결과, 상기 최선 릴레이 노드가 발견되지 않은 경우, 상기 릴레이 응답에 기반하여 전송 성능이 가장 우수한 1개의 대체 릴레이 노드를 선택하는 단계; 및 상기 소스 노드가 상기 선택된 1개의 대체 릴레이 노드를 이용하여 상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송하는 단계;를 포함하며, 상기 소스 노드는 상기 데이터를 상기 목표 노드에 직접 전송하고, 상기 1개의 대체 릴레이 노드는 상기 데이터를 보조적으로 전송하기 위한 백업 노드이다.In order to solve the technical problem, a communication method for transmitting data from a source node to a target node in a network including a source node, a target node and a relay node according to another embodiment of the present invention, the source node is the network Detecting whether the channel is idle and reserving the channel; After the reservation of the channel, the relay node sending a relay response to the source node including its presence and rate capacity; Searching, by the source node, the best relay node having better transmission performance than direct transmission between the source and target nodes from the transmitted relay response; If the best relay node is not found as a result of the search, selecting one alternative relay node having the best transmission performance based on the relay response; And the source node cooperatively transmitting the data to the target node using the selected one alternate relay node, wherein the source node directly transmits the data to the target node. The alternate relay node is a backup node for auxiliary transmission of the data.
또 다른 실시예에 따른 상기 통신 방법에서, 상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송하는 단계는, 상기 소스 노드가 상기 데이터를 상기 목표 노드에 직접 전송하는 단계; 및 상기 데이터의 전송 후 상기 소스 노드가 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 확인 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 소스 노드가 상기 대체 릴레이 노드를 통해 상기 데이터를 보조적으로 전송하는 단계;를 포함한다.In the communication method according to another embodiment, the step of cooperatively transmitting the data to the target node, the source node directly transmitting the data to the target node; And if the source node does not receive a confirmation message indicating normal reception of the data after the data is transmitted, the source node auxiliaryly transmitting the data through the substitute relay node.
한편, 이하에서는 상기 기재된 소스 노드, 목표 노드 및 릴레이 노드가 포함된 네트워크에서 소스 노드로부터 목표 노드로 데이터를 전송하는 통신 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.On the other hand, the following provides a computer-readable recording medium recording a program for executing a communication method for transmitting data from a source node to a target node in a computer in a network including the source node, the target node and a relay node described above. .
본 발명의 실시예들은 소스-목표 노드 간 직접 전송보다 전송 성능이 우수한 최선 릴레이 노드를 선택하고, 감지된 네트워크의 상태에 따라 적응적으로 협력 통신을 수행함으로써 애드혹 네트워크에서 데이터 전송률 및 처리량을 극대화하고, 백업(backup) 통신을 수행하는 릴레이 노드를 활용함으로써 데이터 전송의 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 소스-목표 노드 간 직접 전송과 최선 릴레이 노드를 활용한 간접 전송 방법을 병행함으로써 페이딩 조건 하에서도 데이터 전송의 더 높은 성공률과 더불어 더 높은 처리량을 동시에 제공하는 것이 가능하다.Embodiments of the present invention maximize the data rate and throughput in an ad hoc network by selecting the best relay node with better transmission performance than direct transmission between source and target nodes, and adaptively performing cooperative communication according to the detected network state. In addition, the reliability of data transmission can be improved by utilizing relay node which performs backup communication, and data transmission under fading condition by using direct transmission between source and target node and indirect transmission method using best relay node. It is possible to simultaneously provide higher throughput with higher success rates.
도 1은 본 발명이 실시예들이 구현되는 애드혹(Ad Hoc) 네트워크와 이를 구성하는 노드들을 통해 협력 통신을 수행하는 방법을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 애드혹 네트워크에서 2개의 최선 릴레이 노드를 활용하여 데이터를 전송하는 통신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 릴레이 응답 프레임의 구조를 예시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 통신 방법에서 최선 릴레이 노드를 선택하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 통신 방법에서 2개의 최선 릴레이 노드를 이용하여 데이터를 목표 노드에 협력하여 전송하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 최선 릴레이 노드를 이용한 도 5의 협력 전송 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 애드혹 네트워크에서 1개의 최선 릴레이 노드를 활용하여 데이터를 전송하는 통신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 7의 통신 방법에서 1개의 최선 릴레이 노드를 이용하여 데이터를 목표 노드에 협력하여 전송하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 1개의 최선 릴레이 노드를 이용한 도 8의 협력 전송 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 애드혹 네트워크에서 1개의 대체 릴레이 노드를 활용하여 데이터를 전송하는 통신 방법을 도시한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 10의 통신 방법에서 1개의 대체 릴레이 노드를 이용하여 데이터를 목표 노드에 협력하여 전송하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.
도 12는 본 발명의 실시예들에서 릴레이 응답이 수신되지 않은 경우의 데이터 전송 과정을 설명하기 위한 예시도이다.1 is a diagram illustrating a method for performing cooperative communication through an ad hoc network in which embodiments of the present invention are implemented and nodes constituting the same.
2 is a flowchart illustrating a communication method of transmitting data using two best relay nodes in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating a structure of a relay response frame adopted by embodiments of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a process of selecting the best relay node in more detail in the communication method of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a process of cooperatively transmitting data to a target node using two best relay nodes in the communication method of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
6 is an exemplary diagram for explaining a cooperative transmission process of FIG. 5 using two best relay nodes according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a communication method of transmitting data using one best relay node in an ad hoc network according to another embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of cooperatively transmitting data to a target node using one best relay node in the communication method of FIG. 7 according to another embodiment of the present invention.
9 is an exemplary view for explaining a cooperative transmission process of FIG. 8 using one best relay node according to another embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating a communication method of transmitting data by using one alternative relay node in an ad hoc network according to another embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a flowchart illustrating a process of cooperatively transmitting data to a target node using one alternate relay node in the communication method of FIG. 10 according to another embodiment of the present invention.
12 is an exemplary diagram for describing a data transmission process when a relay response is not received in the embodiments of the present invention.
본 발명의 실시예들을 설명하기에 앞서, 애드혹 네트워크 통신 분야에서 활용되는 협력 통신 기법을 간략히 소개한 후, 이러한 통신 환경 하에서 발생할 수 있는 문제점들을 해결하기 위해 본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 기술적 수단을 순차적으로 제시하도록 한다.Prior to describing the embodiments of the present invention, after briefly introducing a cooperative communication technique utilized in the field of ad hoc network communication, the technical means adopted by the embodiments of the present invention to solve problems that may occur under such a communication environment. To be presented sequentially.
도 1은 본 발명이 실시예들이 구현되는 애드혹(Ad Hoc) 네트워크와 이를 구성하는 노드들을 통해 협력 통신을 수행하는 방법을 예시한 도면이다. 도 1에서 식별자 'S'는 소스 노드(source node)를 의미하고, 식별자 'D'는 목표 노드(destination node)를 의미하며, rn(단, n은 양의 정수)은 릴레이 노드(relay node)를 의미한다.1 is a diagram illustrating a method for performing cooperative communication through an ad hoc network in which embodiments of the present invention are implemented and nodes constituting the same. In FIG. 1, an identifier 'S' means a source node, an identifier 'D' means a destination node, and r n (where n is a positive integer) is a relay node. ) Means.
협력 통신은 소스 노드, 목표 노드 및 릴레이 노드(또는, 통신을 도와준다는 점에서 helper node라고도 한다.)로 이루어진 무선 통신망에서, 소스 노드로부터 목표 노드로 직접 데이터를 전송하고자 할 경우, 거리에 따른 신호 강도의 약화뿐만 아니라 열악한 채널 상태로 인해 전송 시간이 지연되고 전송 품질이 저하되는 문제점이 나타날 수 있다. 특히 애드혹 네트워크 내에 배치된 노드들 간에 특정 장애물이 존재하거나 무선 통신 품질을 저하시킬 수 있는 요인들이 존재할 경우, 비록 물리적인 거리는 가깝지만 통신 성능은 악화되는 경우가 발생할 수 있다.Cooperative communication is a signal based on a distance in a wireless communication network composed of a source node, a target node, and a relay node (or sometimes referred to as a helper node in terms of helping communication), in order to transmit data directly from a source node to a target node. In addition to the weakening of the strength, poor channel conditions may cause delays in transmission time and degradation of transmission quality. In particular, when there are certain obstacles between nodes deployed in the ad hoc network or factors that may degrade the wireless communication quality, communication performance may deteriorate although the physical distance is close.
따라서, 소스 노드로부터 목표 노드까지 직접 데이터를 전송하는 것보다, 릴레이 노드를 경유하여 데이터를 전송하는 것이 통신 품질 향상에 도움이 될 수 있으며, 이러한 점에 착안하여 제안된 기술이 협력 통신 기법이다. 예를 들어, 도 1에서 소스 노드로부터 목표 노드까지 직접 데이터를 전송하는 경로(SD)보다는, 릴레이 노드 'r3'를 경유하여 간접적으로 데이터를 전송하는 경로(Sr3-r3D)를 활용하는 것이 더 빠른 전송 속도를 제공할 수 있다.Therefore, rather than transmitting data directly from a source node to a target node, transmitting data through a relay node may help to improve communication quality. In view of this, the proposed technique is a cooperative communication technique. For example, in FIG. 1, it is faster to utilize a path Sr3-r3D that indirectly transmits data through the relay node 'r3', rather than a path SD that directly transmits data from the source node to the target node. Can provide a transfer rate.
나아가, 전송 매체나 경로의 변화로 인해 수신 신호 전력이 시간에 따라 변화하는 페이딩(fading)을 고려하면, 이러한 협력 통신의 필요성은 더욱 부각되게 된다. 특히 송신측과 수신측의 안테나 중 어느 하나가 다른 하나에 대해 상대적으로 움직이는 이동 환경에서는 다양한 장애물의 상대적인 위치가 시간에 따라 변화하므로 예기치 못한 전송 효과가 나타나게 되며, 이로 인해 통신 서비스의 품질 저하가 발생할 수 있다. 도시 환경에서의 잦은 이동을 고려하면, 이동 단말기가 거리를 지날 때 신호 강도의 빠른 변화가 발생하게 되고, 이는 빠른 페이딩(fast fading)을 야기하게 된다.Furthermore, when the fading of the received signal power changes with time due to the change of the transmission medium or the path, the necessity of such cooperative communication becomes more important. In particular, in a mobile environment in which one of the antennas of the transmitting side and the receiving side moves relative to the other, the relative position of various obstacles changes over time, resulting in an unexpected transmission effect, resulting in a deterioration in the quality of communication services. Can be. Considering frequent movements in an urban environment, a rapid change in signal strength occurs as the mobile terminal passes a distance, which causes fast fading.
이상의 문제점을 고려하여, 이하에서 기술될 본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 단일 홉(single-hop) 애드혹 네트워크 협력 MAC 프로토콜은 다음과 같은 2가지 주요 접근 방법을 통해 성능 향상을 꾀할 수 있다.In view of the above problems, the single-hop ad hoc network cooperative MAC protocol adopted by the embodiments of the present invention described below can achieve performance improvement through the following two main approaches.
첫째, 릴레이 경로를 경유하는 전송 시간이 직접 경로보다 더 좋을 경우, 릴레이 노드를 활용하는 방법으로, 이는 협력 프로토콜의 기본 아이디어에 해당한다.First, when the transmission time through the relay path is better than the direct path, the relay node is used, which corresponds to the basic idea of the cooperative protocol.
둘째, 페이딩(fading) 또는 간섭(interference)으로 인해 직접 전송이 실패한 경우, 릴레이 노드를 활용하여 백업 전송을 수행하는 방법으로, 이는 애드혹 네트워크의 전송 신뢰도를 향상시키기 위한 접근 방법에 해당한다.Second, when direct transmission fails due to fading or interference, a backup transmission is performed by using a relay node, which corresponds to an approach for improving transmission reliability of an ad hoc network.
첫 번째 접근 방법은 네트워크 상의 채널 상태나 패킷들을 검사하고, 이를 바탕으로 소스 노드로부터 목표 노드까지의 전송 경로에 대해 분석을 수행한다. 그런 다음, 소스-목표 노드 간 직접 경로 또는 릴레이 노드를 활용한 간접 경로 중 성능이 더 우수한 어느 하나를 선택하여 통신을 수행할 수 있다. 비록 소스-목표 노드가 일정 전송률(rate)로 직접 통신할 수 있음에도 불구하고, 여전히 향상된 데이터 전송률을 달성하기 위해 릴레이 노드가 활용될 수 있다는 점에서, 협력 통신은 다중 홉(multi-hop) 통신과는 상이하다. MAC 계층에서 협력하는 릴레이 노드들은 향상된 처리량 및 커버리지 신뢰도를 위해 수신된 패킷들을 단순히 다른 노드로 전달한다. 특히, 소스-목표 노드들이 소스 노드로 하여금 목표 노드에 높은 데이터 전송률로 직접적으로 전송하지 못하게 할 정도의 거리만큼 떨어져 있을 때, MAC 계층 협력은 데이터 전송의 성능을 향상시키게 된다.The first approach examines the channel state or packets on the network and analyzes the transmission path from the source node to the target node. Then, the communication may be performed by selecting either a direct path between the source and target nodes or an indirect path using a relay node having better performance. Although the source-target node can communicate directly at a rate, cooperative communication can be used with multi-hop communication in that relay nodes can still be utilized to achieve improved data rates. Is different. Relay nodes cooperating at the MAC layer simply forward the received packets to another node for improved throughput and coverage reliability. In particular, when the source-target nodes are separated by a distance that prevents the source node from transmitting directly to the target node at a high data rate, MAC layer cooperation improves the performance of data transmission.
다만, 이러한 첫 번째 방법은 보다 좋은 전송 성능과 속도를 제공할 수 있다는 점에서 장점을 가짐에도 불구하고, 페이딩 환경에서의 극단적인 신호 강도 저하의 경우에 대한 적절한 대책을 제공하지 못한다. 비록 릴레이 경로가 보다 높은 데이터 전송률을 제공할 수 있지만, 소스-릴레이 링크 간 및 릴레이-목표 링크 간의 독립적인 페이딩으로 인해 전송 실패에 더욱 민감하다. 이런 이유로, 첫 번째 릴레이 경로를 활용하는 접근 방법은 보다 높은 처리량을 제공할 수 있으나, 보다 낮은 패킷 성공률을 갖는다는 약점을 가진다.However, although this first method has an advantage in that it can provide better transmission performance and speed, it does not provide appropriate countermeasures for extreme signal strength degradation in a fading environment. Although relay paths can provide higher data rates, they are more susceptible to transmission failures due to independent fading between source-relay links and relay-target links. For this reason, an approach that utilizes the first relay path can provide higher throughput, but has the disadvantage of having a lower packet success rate.
두 번째 접근 방법은 소스-목표 노드 간의 직접 경로를 데이터 통신의 주된 경로로서 활용하고, 릴레이 노드를 통해 간접 경로는 전송 장애가 발생한 경우의 부차적인 백업 경로로서 활용한다. 즉, 두 번째 접근 방법은 백업 전송을 위한 릴레이 경로의 다이버시티를 활용한다. 따라서, 레일리 페이딩(Rayleigh fading)과 같은 네트워크 상태 하에서 데이터 처리량을 향상시킬 수 있다. 특히, 레일리 페이딩은 높은 건물이 많은 도시 환경에서의 무선 신호 효과와 마찬가지로, 지구의 대류층, 이온층의 신호 전파 모델에 부합하다고 알려져 있으므로, 본 발명의 실시예들이 활용되는 기술 분야에 적합하다.The second approach uses the direct path between the source and target nodes as the main path of data communication, and the indirect path through the relay node as a secondary backup path in case of transmission failure. That is, the second approach utilizes the diversity of relay paths for backup transmission. Thus, data throughput can be improved under network conditions such as Rayleigh fading. In particular, Rayleigh fading is known to conform to the signal propagation models of the convective and ionic layers of the earth, as well as the radio signal effect in urban environments with high buildings, and thus is suitable for the technical field in which embodiments of the present invention are utilized.
이상과 같이 협력 통신 환경에서 고려될 수 있는 두 가지 접근 방법의 장단점을 비교하여 본 바, 각각의 접근 방법은 페이딩 조건 하에서 더 높은 성공률과 더불어 더 높은 처리량을 동시에 제공하기에는 그 성능이 부족하다는 결론에 도달하였다. 이러한 점에 착안하여, 이하에서 기술되는 본 발명의 실시예들은 이상의 두 가지 접근 방법을 적절히 결합한 하이브리드(hybrid) 협력 통신 방법을 제안하고자 한다. 본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 하이브리드 협력 통신 방법은, 직접 경로와 비교할 때 보다 높은 데이터 전송률을 제공하는 2개의 최선 릴레이 경로를 통해 공간 다이버시티를 활용한다. 또한, 네트워크 상태에 따라 오직 하나의 릴레이 경로만이 사용 가능한 경우, 소스 노드는 직접 목표 노드에 데이터를 전송하고, 수신 상태를 파악하여 백업 전송을 위한 릴레이 노드를 적응적으로 활용한다. As a result of comparing the advantages and disadvantages of the two approaches that can be considered in a collaborative communication environment, we conclude that each approach lacks the ability to simultaneously provide higher throughput and higher throughput under fading conditions. Reached. With this in mind, embodiments of the present invention described below intend to propose a hybrid cooperative communication method in which the above two approaches are appropriately combined. The hybrid cooperative communication method adopted by the embodiments of the present invention utilizes spatial diversity through two best relay paths that provide higher data rates compared to the direct path. In addition, when only one relay path is available according to the network condition, the source node directly transmits data to the target node, grasps the reception status, and adaptively utilizes the relay node for backup transmission.
본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 하이브리드 협력 통신 방법을 구현하기 위해, 단일 채널, 단일 홉 애드혹 네트워크를 위해 협력 MAC 프로토콜을 다음과 같이 설계하였다. 채널은 대칭(symmetric)으로 가정하였으므로, 통신은 어떠한 방향에서도 동일한 채널 페이딩을 겪게 된다. 이러한 시스템은 잠재적인 릴레이로서 동작할 수 있도록 균일하게 분포된 노드들로 구성될 수 있다. 설명의 편의를 위해 본 발명의 실시예들에서 소스, 목표 및 잠재적인 릴레이 노드들은 패킷이 1 Mbps로 전송될 경우, 항상 서로 간의 통신 범위 내에 위치하고, 모든 노드들은 고정된 파워(power)로 전송한다고 가정하자. 앞서 소개한 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 협력 네트워크를 위한 시스템 모델에서, 노드들은 수동적으로 데이터를 수신하고, 경로 손실 추정(평균 신호 손실)에 기반하여 릴레이 테이블을 갱신한다.In order to implement the hybrid cooperative communication method adopted by the embodiments of the present invention, a cooperative MAC protocol for a single channel, single hop ad hoc network is designed as follows. Since the channel is assumed to be symmetric, the communication will experience the same channel fading in any direction. Such a system may consist of evenly distributed nodes to act as potential relays. For convenience of description, in the embodiments of the present invention, source, target and potential relay nodes are always located within communication range with each other when a packet is transmitted at 1 Mbps, and all nodes transmit with a fixed power. Suppose As shown in FIG. 1 introduced above, in a system model for a general cooperative network, nodes manually receive data and update the relay table based on a path loss estimate (average signal loss).
또한, 본 발명의 실시예들은 1, 2, 5.5 및 11 Mbps 등의 다중 데이터 전송률을 제공할 수 있는 IEEE 802.11b 물리 계층을 고려할 수 있다. 이 규격은 ISM(Industrial, Scientific and Medical) 대역의 2.4GHz 주파수에서 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(direct sequence spread spectrum, DSSS)을 이용한다. 전송률의 다양화를 달성하기 위해 차별적인 변조 기술들이 사용될 수 있으며, 제어 패킷 및 헤더는 1 Mbps의 고정된 비율로 전송된다. 2개의 노드들 간의 달성 가능한 데이터 전송률은 수신된 신호 대 잡음비의 평균에 의존하며, 이는 거리, 주파수, 전파 환경, 및 수신기에서의 총 잡음과 같은 몇몇 요소들의 주된 기능을 나타내는 지표 중 하나로서 활용될 수 있다.In addition, embodiments of the present invention may consider an IEEE 802.11b physical layer capable of providing multiple data rates such as 1, 2, 5.5, and 11 Mbps. The specification uses a direct sequence spread spectrum (DSSS) at the 2.4 GHz frequency in the Industrial, Scientific and Medical (ISM) band. Differential modulation techniques can be used to achieve varying bit rates, with control packets and headers being transmitted at a fixed rate of 1 Mbps. The achievable data rate between the two nodes depends on the average of the received signal-to-noise ratio, which is to be utilized as one of the indicators of the main function of several factors such as distance, frequency, propagation environment, and total noise at the receiver. Can be.
달성 가능한 전송률(rate)보다 더 높은 비율로 전송된 데이터 패킷은 결과적으로 패킷 손실을 야기하는 비트 오류율(bit error rate, BER)의 증가로 인해 올바르게 복호화될 수 없다. 나아가, 도시 환경에서의 애드혹 네트워크의 사용을 고려하여, 본 발명의 실시예들은 빠른 페이딩 채널 상태 하에 있다고 가정한다. 각각의 패킷 전송 및 각각의 링크(예를 들어, 도 1의 SD, Sr3 및 r3D가 될 것이다.)는 독립적이고 동등하게 분포된(independent and identically distributed, i.i.d.) 레일리 페이딩을 겪게 될 수 있다.Data packets transmitted at rates higher than achievable rates cannot be correctly decoded due to an increase in the bit error rate (BER), which results in packet loss. Furthermore, considering the use of an ad hoc network in an urban environment, it is assumed that embodiments of the invention are under fast fading channel conditions. Each packet transmission and each link (eg, will be SD, Sr3 and r3D in FIG. 1) may undergo independent and identically distributed (i.i.d.) Rayleigh fading.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예들을 구체적으로 기술하도록 한다. 이하에서 기술되는 본 발명의 실시예들은 IEEE 802.11 DCF(distributed coordination function) 프로토콜에 따라 동작하는 네트워크에 기반하고 있으며, 본 발명의 본질을 흐릴 우려가 있는 기본적인 구성에 대해서는 그 설명을 생략하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Embodiments of the present invention described below are based on a network operating according to the IEEE 802.11 distributed coordination function (DCF) protocol, and a description thereof will be omitted for a basic configuration that may blur the nature of the present invention.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 애드혹 네트워크에서 2개의 최선 릴레이 노드를 활용하여 데이터를 전송하는 통신 방법을 도시한 흐름도로서, 빠른 페이딩 상태 하에서 처리량을 향상시키기 위해 적응적으로 하나 또는 2개의 최선 릴레이를 활용하는 방법을 제안한다. 2 is a flowchart illustrating a communication method of transmitting data using two best relay nodes in an ad hoc network according to an embodiment of the present invention, in which one or two adaptively improves throughput in a fast fading state. Suggest ways to use the best relays.
앞서 논의된 바와 같이 본 발명의 실시예들이 제안하고 있는 협력 MAC 프로토콜들의 기본적인 IEEE 802.11 프로토콜 절차를 따른다. IEEE 802.11 프로토콜에 따르면, 데이터 전송을 희망하는 소스 노드는 DIFS(distributed interframe space) 구간을 감지함으로써 채널을 탐색한다. 만약 채널이 유휴(idle) 상태로 감지되면, 소스 노드는 0과 경합 윈도우(contention window, CW) 사이에서 균일하게 분포된 시간 구간 동안 임의로 백오프(back-off)를 수행하고, RTS(request-to- send) 패킷을 목표에 전송한다. 여기서, CW 구간은 인터벌 [CWmin, CWmax] 내에 포함된다. SIFS(short interframe space) 구간이 경과한 후, 만약 혼잡(busy) 상태가 아니라면 대상 수신기는 채널 예약을 알리는 CTS 제어 패킷을 전송함으로써 응답한다. 이러한 핸드쉐이킹(handshaking) 절차는 다음과 같은 두 가지 중요한 이슈들을 다룬다. 첫째, 송신자와 수신자는 통신을 설정하고 파라미터들을 초기화한다. 둘째, 송신자 또는 수신자의 통신 범위 내에 있는 이웃 노드들은 세션을 진행하는 동안에는 어떠한 전송 초기화도 하지 않는다.As discussed above, embodiments of the present invention follow the basic IEEE 802.11 protocol procedure of the cooperative MAC protocols proposed. According to the IEEE 802.11 protocol, a source node wishing to transmit data discovers a channel by detecting a distributed interframe space (DIFS) section. If the channel is detected as idle, the source node randomly performs a back-off for a uniformly distributed time interval between 0 and the contention window (CW), and requests-to-request- to-send) Send the packet to the target. Here, the CW interval is included in the interval [CW min , CW max ]. After the short interframe space (SIFS) period has elapsed, the target receiver responds by transmitting a CTS control packet indicating a channel reservation, unless it is busy. This handshaking procedure addresses two important issues: First, the sender and receiver establish communication and initialize parameters. Second, neighboring nodes within the communication range of the sender or receiver do not initiate any transmission during the session.
이웃 노드들은 RTS 또는 CTS 패킷으로부터 정보를 추출함으로써 전송이 없는 구간(mute time이라고 한다.)에 대해 그들의 네트워크 할당 벡터(network allocation vector, NAV) 테이블을 갱신한다. 일단 채널 사용을 위한 예약이 완료되면, 소스 노드는 SIFS 구간이 경과한 후에 데이터 패킷을 전송하고, 목표로부터 ACK 응답을 기다린다. 이러한 과정은 RTS + SIFS + CTS + SIFS + DATA + SIFS + ACK의 전체 구간을 이루며, 하나의 기본 전송 사이클을 완성한다. 만약 DIFS 구간 동안 채널이 혼잡한 것으로 감지되면, 소스 노드는 전송을 연기한다. 페이딩 또는 충돌로 인해 패킷 전송이 실패한 경우, 소스 노드는 DIFS 구간을 감지한 후에 경합 윈도우 구간 [0, CWi] (단, i는 양의 정수)에 걸쳐 균일하게 분포된 임의의 구간 동안 백오프를 수행한다. 여기서, i번째 재전송 시도에 대해 CWi = 2iCWmin 이고, CWi ∈ [CWmin, CWmax]이다. 이러한 절차를 이진 지수함수적 백오프(binary exponential backoff)라고 한다.Neighbor nodes update their network allocation vector (NAV) table for no transmission (called mute time) by extracting information from RTS or CTS packets. Once the reservation for channel use is complete, the source node sends a data packet after the SIFS interval has elapsed and waits for an ACK response from the target. This process consists of RTS + SIFS + CTS + SIFS + DATA + SIFS + ACK, and completes one basic transmission cycle. If the channel is detected to be congested during the DIFS period, the source node delays the transmission. If packet transmission fails due to fading or collision, the source node detects the DIFS interval and then backoff during any interval evenly distributed over the contention window interval [0, CW i ] (where i is a positive integer). Perform Here, for the i th retransmission attempt, CW i = 2 i CW min and CW i ∈ [CW min , CW max ]. This procedure is called binary exponential backoff.
따라서, 도 2의 실시예에 따른 일련의 절차를 수행함에 있어서 상기된 통신 방법은, 상기 릴레이 노드가 이웃하는 노드들의 데이터 전송을 감시하고, 상기 네트워크를 통한 전송 구간을 확인할 수 있는 네트워크 할당 벡터(network allocation vector, NAV) 테이블을 갱신하는 단계가 더 포함될 수 있다. 구체적으로, 유휴(idle) 노드들은 항상 수동적으로 이웃들의 전송을 모니터링한다. 노드들은 전송 구간을 확인하기 위한 네트워크 할당 벡터 테이블을 갱신하는데, 릴레이 테이블은 노드 식별자(node ID), 엔트리 시간(time of entry) 및 평균 전송률과 함께 갱신된다. 또한, 데이터 전송률은 물리 모드 테이블을 이용하여 대응하는 비율 값으로 변환되는 평균 경로 손실을 이용하여 추정될 수 있다.Accordingly, the above-described communication method in performing a series of procedures according to the embodiment of FIG. The method may further include updating a network allocation vector (NAV) table. Specifically, idle nodes always passively monitor the transmission of their neighbors. The nodes update the network allocation vector table to identify the transmission interval, and the relay table is updated with the node identifier (node ID), entry time of entry and average transmission rate. In addition, the data rate can be estimated using the average path loss converted to the corresponding rate value using the physical mode table.
이제, 210 단계에서, 소스 노드는 상기 네트워크의 채널의 유휴 여부를 감지하고, 상기 채널을 예약한다. 이러한 채널 예약 과정은, 상기 소스 노드가 상기 채널 예약을 위한 RTS(request-to-send) 패킷을 상기 목표 노드에 전송하고, 상기 목표 노드가 상기 RTS 패킷을 수신한 후, 상기 목표 노드가 CTS(clear-to-send) 패킷을 상기 소스 노드에 응답하는 과정으로 이루어진다.In
즉, 소스 노드가 목표에 전송하기 위한 데이터 패킷을 가지고 있는 경우, 소스 노드는 유휴 상태를 위한 채널을 감지한다. 만약 채널이 DIFS(distributed interframe space) 구간을 위해 유휴 상태로 남아있는다면, 소스는 랜덤(random) 구간을 위한 백-오프(back-off)를 수행하게 된다. IEEE 802.11 프로토콜에 따라, 일단 백오프 카운터가 0에 도달하면, 소스 노드는 채널 예약을 위해 목표 노드에 1 Mbps로 RTS 패킷을 전송하게 된다.That is, when the source node has a data packet for transmission to the target, the source node detects a channel for an idle state. If the channel remains idle for the distributed interframe space (DIFS) interval, the source will perform back-off for the random interval. According to the IEEE 802.11 protocol, once the backoff counter reaches zero, the source node will send an RTS packet at 1 Mbps to the target node for channel reservation.
220 단계에서, 상기 210 단계를 통한 채널의 예약 후, 릴레이 노드는 자신의 존재와 전송률 용량을 포함하는 릴레이 응답을 상기 소스 노드에게 전송한다. 만약 RTS 패킷이 직접 목표 노드에서 복호화되면, 목표 노드는 SIFS(short interframe space) 구간이 경과한 후, CTS(clear-to-send) 패킷으로 소스 노드에게 응답한다. 본 발명의 실시예들에서, CTS 패킷은 릴레이의 응답(relay response, RR) 전에 전송됨으로써 페이딩 조건 하에서 소스 및 릴레이 노드가 목표 노드의 존재를 확인할 수 있도록 한다. RTS 및 CTS 패킷 모두를 수신한 각각의 릴레이 노드는 릴레이 노드의 존재와 전송율 용량(rate capability)을 소스 노드에 알리기 위해 릴레이 응답(RR) 프레임 내에서 단일 비트 피드백(single bit feedback)으로 응답한다.In
일반적으로, 높은 부하 및 빠른 페이딩 조건 하에서 릴레이 노드의 다이나믹스(dynamics)는 릴레이 정보의 실시간 갱신을 요구한다. 나아가, 다중 릴레이 노드의 존재로 인해, 충돌의 개연성 역시 매우 증가하게 된다. 따라서, 릴레이 경합을 관리하고, 전송률 정보를 획득하기 위해, 본 발명의 실시예들은 각각의 릴레이 노드들의 응답 정보를 포함하며 각각을 구분하여 관리할 수 있도록 도와주는 릴레이 응답(relay response, RR) 프레임을 제안하고자 한다. In general, the dynamics of relay nodes under high load and fast fading conditions require real-time updating of relay information. Furthermore, due to the presence of multiple relay nodes, the probability of collision also increases greatly. Accordingly, in order to manage relay contention and obtain rate information, embodiments of the present invention include response information of each relay node, and relay response (RR) frames that help manage each of them separately. I would like to propose.
도 3은 본 발명의 실시예들이 채택하고 있는 릴레이 응답 프레임의 구조를 예시한 도면으로서, 이러한 릴레이 응답 프레임은 슬롯(slot)당 7비트를 갖는 8-슬롯 프레임으로 설계되었으며, 그 크기는 본 발명의 실시예들이 구현되는 환경에 따라 적절히 변형, 변경될 수 있다. 릴레이 노드를 확인하기 위해 릴레이 응답 프레임을 구성하는 하나의 슬롯 내에서 하나의 충돌 없는 비트가 활용될 수 있으며, 각각의 슬롯은 서로 다른 전송률 카테고리를 나타낸다. 릴레이 응답 프레임의 구간은 60 μs로 고정될 수 있고, 각각의 릴레이 노드는 CTS 비트를 수신한 후에 정확하게 동기화될 수 있으며, 릴레이 응답 프레임의 시작 비트 시간과 마지막 비트 시간을 알려준다.FIG. 3 is a diagram illustrating the structure of a relay response frame adopted by embodiments of the present invention. The relay response frame is designed as an 8-slot frame having 7 bits per slot, and the size of the relay response frame is shown in FIG. Embodiments of the present invention may be appropriately modified or changed depending on the environment in which they are implemented. In order to identify the relay node, one collision-free bit may be utilized in one slot constituting the relay response frame, and each slot represents a different data rate category. The duration of the relay response frame can be fixed at 60 μs, and each relay node can be correctly synchronized after receiving the CTS bits, indicating the start bit time and the last bit time of the relay response frame.
이러한 릴레이 응답 프레임을 사용하여 본 발명의 실시예들은 소스-릴레이 및 릴레이-목표 간의 전송률 추정이 가능하다. 이렇게 추정된 전송률에 기반하여 릴레이 노드는 적절한 전송률 슬롯을 선택하고, 임의로 선택된 비트 인터벌 위치에서 단일 비트 피드백을 전송한다. 만약 릴레이들이 릴레이 응답 프레임 슬롯에서 미리 설정된 전송률 요구사항을 만족하지 못하면, 릴레이들은 유휴 상태로 남아있게 된다. 이를 위해, 본 발명의 실시예들은 특정 비트 인터벌(interval) 동안 아무런 충돌이 발생하지 않았을 경우, 소스 노드가 '1'로 설정된 단일 비트를 수신한다고 가정한다. 각각의 릴레이 노드는 응답이 전송되는 소스 노드에 대응하여 해당 릴레이 노드의 비트 인터벌 위치를 저장한다.By using such a relay response frame, embodiments of the present invention can estimate the transmission rate between the source-relay and the relay-target. Based on the estimated data rate, the relay node selects an appropriate data rate slot and transmits a single bit feedback at a randomly selected bit interval position. If the relays do not meet the preset rate requirement in the relay response frame slot, the relays remain idle. To this end, embodiments of the present invention assume that the source node receives a single bit set to '1' when no collision occurs during a particular bit interval. Each relay node stores the bit interval position of the corresponding relay node corresponding to the source node to which the response is sent.
230 단계에서, 소스 노드는 220 단계를 통해 전송된 릴레이 응답으로부터 상기 소스-목표 노드 간 직접 전송보다 전송 성능이 우수한 2개의 최선 릴레이 노드를 선택한다. 일단 릴레이 응답 프레임 동안 릴레이 응답이 수신되면, 소스 노드는 전송률 카테고리로부터 시작하는 동일 또는 서로 다른 슬롯에서 2개의 최선 릴레이들을 탐색한다. 소스 노드가 2개의 최선 릴레이를 도출하는 보다 구체적인 과정은 이후 도 4를 통해 자세히 설명하도록 한다.In
240 단계에서, 소스 노드는 230 단계를 통해 선택된 2개의 최선 릴레이 노드를 이용하여 상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송한다. 이 때, 2개의 최선 릴레이 노드 중 제 1 최선 릴레이 노드는 데이터를 전송하는 주 노드이고, 2개의 최선 릴레이 노드 중 제 2 최선 릴레이 노드는 데이터를 보조적으로 전송하기 위한 백업(back-up) 노드이다. 즉, 본 발명의 실시예들은 소스-목표 노드간의 직접 전송보다 전송 성능이 우수한 2개의 최선 릴레이 노드를 통해 릴레이 경로를 확보하고, 하나의 경로는 데이터 통신 경로로서 다른 하나의 경로는 신뢰도 보장을 위한 백업 통신 경로로서 활용하는 하이브리드 협력 통신 방법을 제안한다.In
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 통신 방법에서 최선 릴레이 노드를 선택하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도로서, 도 2의 230 단계에만 집중하여 그 동작을 설명하도록 한다.FIG. 4 is a flowchart illustrating a process of selecting the best relay node in the communication method of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention in detail, and focuses only on
231 단계에서, 소스 노드는 220 단계를 통해 전송된 릴레이 응답에 기반하여 릴레이 노드를 경유하는 경우의 전송률을 나타내는 결합 전송률 값이 소스-목표 전송률보다 큰 값을 갖는 제 1 최선 릴레이 노드를 선택한다. 즉, 릴레이 응답 프레임에서 소스-목표 노드를 통한 직접 전송의 전송률보다 큰 결합 전송률을 갖는 릴레이 노드를 검색한다. 이러한 결합 전송률은 다음의 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.In
수학식 1에서, R은 전송률(rate)을 의미하고, 각각의 첨자는 노드들 간의 링크를 나타낸다. 즉, RC1은 릴레이 노드를 경유하는 전체 경로의 결합된 전송률을 나타내고, RSr1은 소스-릴레이 노드 간 경로의 전송률을 나타내며, Rr1D는 릴레이-목표 노드 간 경로의 전송률을 나타낸다.In
따라서, 231 단계에서 제 1 최선 릴레이 노드는 RC1 > RSD의 조건을 만족하는 릴레이 노드로 선택된다. 여기서, RSD는 소스-목표 노드 간 직접 경로의 전송률을 나타낸다.Therefore, in
232 단계에서, 소스 노드는 상기 결합 전송률 값을 상기 소스-목표 전송률 값으로 제산한다. 즉, 제산된 결과는 와 같다. 앞서 231 단계에서의 조건을 고려할 때, α는 오직 1보다 큰 값으로 결정될 수 있음을 알 수 있다.In
233 단계에서, 소스 노드는 릴레이-목표 전송률 값이 상기 232 단계를 통해 제산된 값에 기반한 소스-목표 전송률의 특정 배율보다 크고, 소스-릴레이 전송률 값이 상기 제 1 최선 릴레이 노드의 경우보다 큰 값을 갖는 제 2 최선 릴레이 노드를 선택한다. 즉, 233 단계는 다음과 같은 수학식 2에 정의된 두 가지 조건을 동시에 만족하는 릴레이 노드를 제 2 최선 릴레이 노드로 선택한다.In
수학식 2에서 Rr2D는 릴레이-목표 노드 간 경로의 전송률을 나타내고, RSr2은 소스-릴레이 노드 간 경로의 전송률을 나타낸다. 물론, 이 때의 릴레이 노드는 앞서 제 1 최선 릴레이 노드가 아닌 제 2 최선 릴레이 노드를 말한다.In
요약하건대, 상기 2개의 최선 릴레이 노드는, 상기 소스 노드와 상기 제 1 최선 릴레이 노드 간의 전송 시간, 상기 제 1 최선 릴레이 노드와 상기 목표 노드 간의 전송 시간, 및 상기 제 2 최선 릴레이 노드와 상기 목표 노드 간의 전송 시간의 합이 상기 소스 노드와 상기 목표 노드 간의 직접 전송 시간보다 작아지도록 선택되는 것이 바람직하다. 즉, 제 1 최선 릴레이 경로를 통한 총 전송 시간과 백업 전송을 위해 사용되는 제 2 최선 릴레이 경로의 합이 직접 전송 시간보다 작아지도록 2개의 최선 릴레이 노드를 선택함으로써, 페이딩 조건 하에서 데이터 전송의 신뢰도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 네트워크 내에서 다른 노드들에 대한 뮤트 시간(mute time)을 감소시킬 수 있다.In summary, the two best relay nodes may include a transmission time between the source node and the first best relay node, a transmission time between the first best relay node and the target node, and the second best relay node and the target node. It is preferable that the sum of the transmission times between the two nodes is selected to be smaller than the direct transmission time between the source node and the target node. That is, by selecting two best relay nodes such that the sum of the total transmission time through the first best relay path and the second best relay path used for backup transmission is less than the direct transmission time, the reliability of data transmission under fading conditions is improved. Not only can it be improved, but also the mute time for other nodes in the network can be reduced.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 2의 통신 방법에서 2개의 최선 릴레이 노드를 이용하여 데이터를 목표 노드에 협력하여 전송하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a process of cooperatively transmitting data to a target node using two best relay nodes in the communication method of FIG. 2 according to an embodiment of the present invention.
241 단계에서, 소스 노드는 제 1 최선 릴레이 노드를 통해 데이터를 목표 노드에 전송한다.In
241 단계의 데이터의 전송 후, 242 단계에서, 상기 소스 노드는 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 확인(ACK) 메시지를 수신하였는지 여부를 검사한다. 만약 상기 소스 노드가 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 확인 메시지를 수신하였다면, 243 단계로 진행하고, 이를 수신하지 못하였다면, 244 단계로 진행한다.After the transmission of the data in
243 단계에서는 확인 메시지가 수신되었으므로, 소스 노드가 데이터 전송을 완료 처리하고, 상기 최선 릴레이 노드들이 자신의 버퍼(buffer)를 클리어(clear)한다. 앞서 설명한 바와 같이, 제 1 최선 릴레이 노드는 항상 목표 노드에 데이터를 전송하기 위한 경로로서 활용되며, 데이터가 성공한 경우는 더 이상 버퍼를 유지할 필요 없이 이를 클리어하게 된다.In
244 단계에서, 소스 노드는 제 2 최선 릴레이 노드를 통해 상기 데이터를 보조적으로 전송한다. 즉, 상기 제 1 최선 릴레이 노드를 통해 데이터를 전송한 후, 상기 소스 노드가 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 확인 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 제 2 최선 릴레이 노드는 미리 설정된 릴레이 타임아웃(relay timeout, RT) 이후로 점프(jump)하고, 상기 소스 노드로부터 수신된 데이터를 상기 목표 노드에 전송하게 된다. 이 때, 확인(ACK) 패킷의 시작을 탐지하기 위해 릴레이 타임아웃은 SIFS 구간보다 더 길지만, DIFS 구간보다는 훨씬 더 짧게 설정되는 것이 바람직하다. 본 발명의 실시예들에서는 이러한 릴레이 타임아웃을 SIFS 구간의 2배로 설정하여 실험을 하였으며, 보다 향상된 전송 성능을 확인할 수 있었다.In
만약, 도 5에 기술된 바에 따라 상기 소스 노드가 상기 제 1 최선 릴레이 노드 및 상기 제 2 최선 릴레이 노드를 통해 상기 데이터를 상기 목표 노드에 순차적으로 전송하였으나, 상기 데이터의 전송 후 상기 소스 노드가 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 어떠한 확인 메시지도 수신하지 못한 경우가 발생할 수 있다. 이 경우, 상기 최선 릴레이 노드들은 자신의 버퍼를 클리어하고, 상기 소스 노드는 지수함수적 백오프(exponential back-off) 절차를 이용하여 상기 실패한 데이터 전송을 재시도하는 것이 바람직하다.If the source node sequentially transmits the data to the target node through the first best relay node and the second best relay node, as described in FIG. It may happen that no acknowledgment message is received indicating the normal reception of data. In this case, it is preferable that the best relay nodes clear their buffers and the source node retries the failed data transfer using an exponential back-off procedure.
즉, 제 1 최선 릴레이 노드가 페이딩으로 인해 데이터 패킷을 수신하지 못한 경우, 제 2 최선 릴레이 노드는 항상 릴레이 타임아웃 이후로 점프하고, 목표 노드에 데이터를 전송한다. 이상과 같은 2개의 최선 릴레이 메시지 시퀀스는 도 6에 도시되어 있다.That is, if the first best relay node does not receive a data packet due to fading, the second best relay node always jumps after the relay timeout and sends data to the target node. The two best relay message sequences described above are shown in FIG.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 2개의 최선 릴레이 노드를 이용한 도 5의 협력 전송 과정을 설명하기 위한 예시도로서, 식별자 'S'는 소스 노드를 의미하고, 식별자 'D'는 목표 노드를 의미하며, 네트워크 상에 총 4개의 릴레이 노드가 존재함을 도시하고 있다.FIG. 6 is an exemplary diagram for describing a cooperative transmission process of FIG. 5 using two best relay nodes according to an embodiment of the present invention. An identifier 'S' means a source node and an identifier 'D' is a target node. It shows that there are a total of four relay nodes on the network.
우선, 소스 노드가 RTS 패킷을 목표 노드에 전송하면, 목표 노드는 CTS 패킷을 목표 노드로 회신한다. 이후, 각각 릴레이 노드들이 릴레이 응답(RR) 메시지를 소스 노드에 전송하고 있음을 볼 수 있다. 이러한 릴레이 응답 메시지에 기반하여 소스 노드는 총 4개의 릴레이 노드 중 2개의 최선 릴레이 노드들을 선택하고 제 1 최선 릴레이 노드를 통해 데이터 전송을 수행하고, 보조적으로 제 2 최선 릴레이 노드를 통해 백업 데이터 전송을 수행할 수 있다. 물론, 이러한 백업 데이터 전송은 제 1 최선 릴레이 노드를 통한 데이터 전송이 실패한 경우 수행되게 된다.First, when the source node sends the RTS packet to the target node, the target node returns the CTS packet to the target node. Then, it can be seen that each relay node is sending a relay response (RR) message to the source node. Based on the relay response message, the source node selects two best relay nodes from a total of four relay nodes, performs data transmission through the first best relay node, and auxiliaryly performs backup data transmission through the second best relay node. Can be done. Of course, such backup data transfer is performed when the data transfer through the first best relay node fails.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 애드혹 네트워크에서 1개의 최선 릴레이 노드를 활용하여 데이터를 전송하는 통신 방법을 도시한 흐름도로서, 710 단계 및 720 단계는 앞서 도 2를 통해 기술된 210 단계 및 220 단계에 대응한다. 따라서, 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 730 단계와 740 단계에 집중하여 그 동작을 설명하도록 한다.FIG. 7 is a flowchart illustrating a communication method for transmitting data using one best relay node in an ad hoc network according to another embodiment of the present invention.
도 7의 실시예와 앞서 설명한 도 2의 실시예의 가장 큰 차이점은 최선 릴레이 노드의 개수이다. 전송 속도의 향상과 신뢰도의 확보를 위해 2개의 최선 릴레이 노드를 활용하는 것이 최선의 방법이나, 릴레이 응답에 기반해 최선 릴레이를 검색한 결과, 주어진 조건에 부합하는 최선 릴레이가 1개만이 발견될 수 있다. 도 7은 이러한 경우에 효과적으로 데이터를 전송하는 방법을 제안하고 있다.The biggest difference between the embodiment of FIG. 7 and the embodiment of FIG. 2 described above is the number of best relay nodes. It is best to use two best relay nodes to improve transmission speed and to ensure reliability. However, when searching for the best relay based on the relay response, only one best relay can be found that meets the given conditions. have. 7 proposes a method of effectively transmitting data in this case.
730 단계에서, 소스 노드는 720 단계를 통해 전송된 릴레이 응답으로부터 상기 소스-목표 노드 간 직접 전송보다 전송 성능이 우수한 오직 1개의 최선 릴레이 노드를 선택한다. 물론, 이러한 최선 릴레이 노드의 선택 과정은, 상기 전송된 릴레이 응답에 기반하여 릴레이 노드를 경유하는 경우의 전송률을 나타내는 결합 전송률 값이 소스-목표 전송률보다 큰 값을 갖는 릴레이 노드를 최선 릴레이 노드로서 선택하는 것이 당연하다.In
740 단계에서, 소스 노드는 730 단계를 통해 선택된 1개의 최선 릴레이 노드를 이용하여 상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송한다. 이 때, 상기 소스 노드는 상기 데이터를 상기 목표 노드에 직접 전송하고, 상기 1개의 최선 릴레이 노드는 상기 데이터를 보조적으로 전송하기 위한 백업 노드로서 활용된다. 즉, 도 2의 실시예와는 달리, 도 7의 실시예에서는 데이터 전송을 위한 주된 경로로서 소스-목표 노드 간의 직접 경로를 활용하게 되며, 여전히 최선 릴레이 노드는 백업 노드로서 활용된다.In
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 7의 통신 방법에서 1개의 최선 릴레이 노드를 이용하여 데이터를 목표 노드에 협력하여 전송하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도로서, 역시 도 5와는 데이터 전송을 위한 주된 경로의 차이가 존재한다. FIG. 8 is a flowchart illustrating in more detail a process of cooperatively transmitting data to a target node using one best relay node in the communication method of FIG. 7 according to another embodiment of the present invention. There is a major difference in path.
710 단계에서, 소스 노드는 상기 데이터를 상기 목표 노드에 직접 전송한다. 즉, 소스-목표 노드 간의 직접 전송 경로를 활용한 전송률(rate)보다 더 우수한 결합 전송률을 제공하는 오직 하나의 최선 릴레이 노드만이 존재하고, 모든 다른 릴레이 노드들이 앞서 소개한 수학식 1 및 수학식 2의 조건을 만족시키는 못하는 경우, 소스 노드는 백업 경로를 위한 상기 하나의 최선 릴레이를 선택하고, 목표 노드에 직접 패킷을 전송한다. In
상기 데이터의 전송 후, 742 단계를 통해 상기 소스 노드가 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 확인 메시지를 수신하였는지 여부를 검사하고, 확인 메시지가 수신되었다면 743 단계로 진행하고, 그렇지 못하다면 744 단계로 진행한다.After the transmission of the data, it is checked in
743 단계에서, 소스 노드는 상기 최선 릴레이 노드를 통해 상기 데이터를 보조적으로 전송한다. 반면, 상기 소스 노드가 확인 메시지를 수신하지 못한 744 단계에서, 상기 최선 릴레이 노드는 미리 설정된 릴레이 타임아웃 이후로 점프하고, 상기 소스 노드로부터 수신된 데이터를 상기 목표 노드에 전송한다.In
나아가, 만약 1개의 최선 릴레이 노드를 통한 백업 데이터 전송 역시 실패하는 경우, 소스 노드는 이상의 전송 사이클을 반복 시도할 수 있다. 이러한 1개의 최선 릴레이 메시지 시퀀스는 도 9에 도시되어 있다.Furthermore, if the backup data transfer through one best relay node also fails, the source node may repeat the above transfer cycle. This one best relay message sequence is shown in FIG.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 1개의 최선 릴레이 노드를 이용한 도 8의 협력 전송 과정을 설명하기 위한 예시도로서, 앞서 기술한 도 6의 경우와는 달리 1개의 최선 릴레이 노드만이 활용되고 있음을 알 수 있다.FIG. 9 is an exemplary diagram for describing a cooperative transmission process of FIG. 8 using one best relay node according to another embodiment of the present invention. Unlike FIG. 6 described above, only one best relay node is used. It can be seen that.
우선, 소스 노드가 RTS 패킷을 목표 노드에 전송하면, 목표 노드는 CTS 패킷을 목표 노드로 회신한다. 이후, 각각 릴레이 노드들이 릴레이 응답(RR) 메시지를 소스 노드에 전송하고 있음을 볼 수 있다. 이러한 릴레이 응답 메시지에 기반하여 소스 노드는 총 4개의 릴레이 노드 중 1개의 최선 릴레이 노드들을 선택하였다. 이제, 소스 노드는 목표 노드에 직접 데이터 전송을 시도하고, 보조적으로 앞서 선택된 1개의 최선 릴레이 노드를 통해 백업 데이터 전송을 수행할 수 있다. 물론, 이러한 백업 데이터 전송은 소스-목표 노드 간 직접 데이터 전송이 실패한 경우 수행되게 된다.First, when the source node sends the RTS packet to the target node, the target node returns the CTS packet to the target node. Then, it can be seen that each relay node is sending a relay response (RR) message to the source node. Based on the relay response message, the source node selected one best relay node out of four relay nodes. Now, the source node may attempt to transfer data directly to the target node, and may secondaryly perform backup data transfer through the one best relay node previously selected. Of course, such backup data transfer is performed when the direct data transfer between the source and target nodes fails.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 애드혹 네트워크에서 1개의 대체 릴레이 노드를 활용하여 데이터를 전송하는 통신 방법을 도시한 흐름도로서, 1010 단계 및 1020 단계는 앞서 도 2를 통해 기술된 210 단계 및 220 단계에 대응한다. 따라서, 여기서는 설명의 중복을 피하기 위해 1030 단계와 1040 단계에 집중하여 그 동작을 설명하도록 한다.FIG. 10 is a flowchart illustrating a communication method for transmitting data by using one alternative relay node in an ad hoc network according to another embodiment of the present invention, in which steps 1010 and 1020 are described above with reference to FIG. And step 220. Accordingly, in order to avoid duplication of description, the operation will be described by focusing on
도 10을 통해 제시되는 실시예와 앞서 설명한 도 2 및 도 7의 실시예의 가장 큰 차이점 역시 최선 릴레이 노드의 개수이다. 전송 속도의 향상과 신뢰도의 확보를 위해 2개의 최선 릴레이 노드를 활용하는 것이 최선의 방법이나, 릴레이 응답에 기반해 최선 릴레이를 검색한 결과, 주어진 조건에 부합하는 최선 릴레이가 전혀 발견되지 않을 수 있다. 도 10은 이러한 경우에 효과적으로 데이터를 전송하는 방법을 제안하고 있다. 요약하건대, 도 2, 도 7 및 도 10의 실시예이 활용하고 있는 최선 릴레이 노드의 개수는 각각 2개, 1개, 0개이다.The biggest difference between the embodiment presented through FIG. 10 and the above-described embodiment of FIGS. 2 and 7 is also the number of the best relay nodes. It is best to use two best relay nodes to improve transmission speed and ensure reliability, but the best relay can be found based on relay response and no best relay can be found at all given conditions. . 10 proposes a method of effectively transmitting data in this case. In summary, the number of best relay nodes utilized by the embodiments of FIGS. 2, 7 and 10 are 2, 1 and 0, respectively.
1030 단계에서, 소스 노드는 1020 단계를 통해 전송된 릴레이 응답으로부터 상기 소스-목표 노드 간 직접 전송보다 전송 성능이 우수한 최선 릴레이 노드를 검색한다. 상기 검색 결과, 상기 최선 릴레이 노드가 발견되지 않은 경우, 상기 릴레이 응답에 기반하여 전송 성능이 가장 우수한 1개의 대체 릴레이 노드를 선택한다. 여기서, 대체 릴레이 노드는 앞서 소개한 최선 릴레이 노드가 아니며, 이상의 수학식 1 및 수학식 2의 조건을 만족하지 못한다. 따라서, 대체 릴레이 노드를 통한 데이터 전송의 전송률은 소스-목표 노드 간의 직접 경로를 활용한 데이터 전송의 경우보다 떨어지게 된다.In
1040 단계에서, 소스 노드는 1030 단계를 통해 선택된 1개의 대체 릴레이 노드를 이용하여 상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송한다. 이 때, 상기 소스 노드는 상기 데이터를 상기 목표 노드에 직접 전송하고, 상기 1개의 대체 릴레이 노드는 상기 데이터를 보조적으로 전송하기 위한 백업 노드로 활용된다. 즉, 전송 성능이 상대적으로 우수한 소스-목표 노드 간 직접 경로를 통해 데이터 전송이 수행되고, 페이딩 내지 네트워크 장애를 고려한 문제 상황을 대처하기 위해 1개의 대체 릴레이 노드를 활용하여 백업 데이터 전송을 수행하게 된다.In
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 도 10의 통신 방법에서 1개의 대체 릴레이 노드를 이용하여 데이터를 목표 노드에 협력하여 전송하는 과정을 보다 구체적으로 도시한 흐름도로서, 역시 도 5 및 도 8과는 데이터 전송을 위한 경로의 차이점이 존재한다.FIG. 11 is a flowchart illustrating in more detail a process of cooperatively transmitting data to a target node using one alternate relay node in the communication method of FIG. 10 according to another embodiment of the present invention. FIG. 5 and FIG. There is a difference between the paths for data transmission.
1041 단계에서, 소스 노드는 데이터를 상기 목표 노드에 직접 전송한다. 만약 소스-목표 노드 간 직접 경로의 전송률보다 더 우수한 성능의 결합된 전송률을 갖는 최선 릴레이가 발견되지 않은 경우, 즉 ∀i (단, 릴레이 노드 식별자 i는 양의 정수)에 대하여 인 경우, 소스 노드는 최대 결합 전송률을 갖는 릴레이 노드를 최선 릴레이 노드의 대체자로서 선택하고, 자신은 목표 노드에 직접 패킷을 전송한다.In
1041 단계의 데이터의 전송 후, 1042 단계에서, 소스 노드는 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 확인 메시지의 수신 여부를 검사한다. 만약 확인 메시지가 수신되었다면 1043 단계로 진행하고, 그렇지 못하였다면 1044 단계로 진행한다.After the transmission of the data in
1043 단계에서, 소스 노드는 데이터 전송을 완료 처리하고, 최선 릴레이 노드들은 자신들의 버퍼를 클리어한다. 반면, 확인 메시지를 수신하지 못한 1044 단계에서는 소스 노드가 상기 대체 릴레이 노드를 통해 상기 데이터를 보조적으로 전송한다. 즉, 상기 대체 릴레이 노드는 미리 설정된 릴레이 타임아웃 이후로 점프하고, 상기 소스 노드로부터 수신된 데이터를 상기 목표 노드에 전송한다. 확인 메시지를 수신하지 못한 경우는, 앞서 설명한 도 9와 같은 동일한 메시지 시퀀스에 따라 데이터 패킷을 전송한다.In
도 12는 본 발명의 실시예들에서 릴레이 응답이 수신되지 않은 경우의 데이터 전송 과정을 설명하기 위한 예시도로서, 활용 가능한 릴레이 노드가 전혀 존재하지 않는 상황을 가정하고 있다. FIG. 12 is an exemplary diagram for describing a data transmission process when a relay response is not received in the embodiments of the present invention, and assumes a situation where no relay node is available.
우선, 소스 노드가 RTS 패킷을 목표 노드에 전송하면, 목표 노드는 CTS 패킷을 목표 노드로 회신한다. 이후, 각각 릴레이 노드들이 릴레이 응답(RR) 메시지를 소스 노드에 전송하고 있음을 볼 수 있다. 그러나, 충돌 또는 릴레이의 부재로 인해 릴레이 응답 프레임 동안 릴레이 피드백이 수신되지 않은 경우, 소스 노드는 도 12에 도시된 바와 같이 어떠한 릴레이 노드도 활용하지 않고 목표 노드에 직접 데이터를 전송한다.First, when the source node sends the RTS packet to the target node, the target node returns the CTS packet to the target node. Then, it can be seen that each relay node is sending a relay response (RR) message to the source node. However, if relay feedback is not received during the relay response frame due to collision or absence of relay, the source node sends data directly to the target node without utilizing any relay node as shown in FIG.
상기된 본 발명의 실시예들에 따르면, 소스-목표 노드 간 직접 전송보다 전송 성능이 우수한 최선 릴레이 노드를 선택하고 감지된 네트워크의 상태에 따라 적응적으로 협력 통신을 수행함으로써 애드혹 네트워크에서 데이터 전송률 및 처리량을 극대화하고, 백업(backup) 통신을 수행하는 릴레이 노드를 활용함으로써 데이터 전송의 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 소스-목표 노드 간 직접 전송과 최선 릴레이 노드를 활용한 간접 전송 방법을 병행함으로써 페이딩 조건 하에서도 데이터 전송의 더 높은 성공률과 더불어 더 높은 처리량을 동시에 제공하는 것이 가능하다.According to the embodiments of the present invention described above, by selecting the best relay node having better transmission performance than the direct transmission between the source and target nodes and adaptively performing cooperative communication according to the detected network state, Maximize the throughput and improve the reliability of data transmission by utilizing the relay node that performs backup communication. Fading condition by using the direct transmission between the source and target nodes and the indirect transmission method using the best relay node. It is possible to simultaneously provide higher throughput with higher success rates of data transfer.
한편, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.Meanwhile, embodiments of the present invention can be implemented by computer readable codes on a computer readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현하는 것을 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device and the like, and also a carrier wave (for example, transmission via the Internet) . In addition, the computer-readable recording medium may be distributed over network-connected computer systems so that computer readable codes can be stored and executed in a distributed manner. In addition, functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily deduced by programmers skilled in the art to which the present invention belongs.
이상에서 본 발명에 대하여 그 다양한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.The present invention has been described above with reference to various embodiments. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Therefore, the disclosed embodiments should be considered in an illustrative rather than a restrictive sense. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than by the foregoing description, and all differences within the scope of equivalents thereof should be construed as being included in the present invention.
Claims (18)
상기 소스 노드가 상기 네트워크의 채널의 유휴 여부를 감지하고, 상기 채널을 예약하는 단계;
상기 채널의 예약 후, 상기 릴레이 노드가 자신의 존재와 전송률 용량을 포함하는 릴레이 응답을 소정 시간 구간으로 설정된 릴레이 응답 프레임(relay response frame) 내에서 단일 비트 피드백(single bit feedback)으로 상기 소스 노드에게 전송하는 단계;
상기 소스 노드가 상기 전송된 릴레이 응답으로부터 소스-목표 노드 간 직접 전송보다 전송 성능이 우수한 2개의 최선 릴레이 노드를 선택하는 단계; 및
상기 소스 노드가 상기 선택된 2개의 최선 릴레이 노드를 이용하여 상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송하는 단계;를 포함하며,
상기 릴레이 응답 프레임은 복수 개의 슬롯(slot)으로 구성되어 하나의 슬롯 내에서 릴레이 노드마다 하나의 충돌 없는 비트를 이용함으로써, 상기 소스 노드로 하여금 다중 릴레이 노드의 존재로 인해 발생하는 충돌 및 릴레이 경합으로부터 각각의 릴레이 노드를 식별하도록 하며,
상기 2개의 최선 릴레이 노드 중 제 1 최선 릴레이 노드는 우선적으로 상기 데이터를 전송하는 주 노드로서 소스-목표 노드 간 직접 전송보다 높은 데이터 전송률을 제공하고, 상기 2개의 최선 릴레이 노드 중 제 2 최선 릴레이 노드는 상기 데이터를 보조적으로 전송하기 위한 백업(back-up) 노드로서 릴레이 경로 활용에 따른 페이딩(fading) 상태 하에서의 데이터 전송 신뢰도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 방법.In a communication method for transmitting data from a source node to a target node in a network including a source node, a destination node, and a relay node,
The source node detecting whether a channel of the network is idle and reserving the channel;
After the reservation of the channel, the relay node transmits a relay response including its presence and rate capacity to the source node with a single bit feedback within a relay response frame configured for a predetermined time interval. Transmitting;
Selecting, by the source node, two best relay nodes having better transmission performance than direct transmission between source and target nodes from the transmitted relay response; And
The source node cooperatively transmitting the data to the target node using the selected two best relay nodes;
The relay response frame is composed of a plurality of slots and uses one collision-free bit for each relay node in one slot, thereby allowing the source node to avoid collisions and relay contentions caused by the presence of multiple relay nodes. To identify each relay node,
The first best relay node of the two best relay nodes is a primary node that transmits the data preferentially and provides a higher data rate than the direct transmission between the source and target nodes, and the second best relay node of the two best relay nodes. Is a back-up node for assisting in transmitting the data, and improves data transmission reliability under a fading state according to relay path utilization.
상기 최선 릴레이 노드를 선택하는 단계는,
상기 전송된 릴레이 응답에 기반하여 릴레이 노드를 경유하는 경우의 전송률을 나타내는 결합 전송률 값이 소스-목표 전송률보다 큰 값을 갖는 제 1 최선 릴레이 노드를 선택하는 단계;
상기 결합 전송률 값을 상기 소스-목표 전송률 값으로 제산하는 단계; 및
릴레이-목표 전송률 값이 상기 제산된 값에 기반한 소스-목표 전송률의 소정 배율보다 크고, 소스-릴레이 전송률 값이 상기 제 1 최선 릴레이 노드의 경우보다 큰 값을 갖는 제 2 최선 릴레이 노드를 선택하는 단계;를 포함하는 방법.The method of claim 1,
Selecting the best relay node,
Selecting a first best relay node having a combined transfer rate value representing a transfer rate when passing through a relay node based on the transmitted relay response having a value greater than a source-target transfer rate;
Dividing the combined rate value by the source-target rate value; And
Selecting a second best relay node having a relay-target rate value greater than a predetermined multiplier of the source-target rate based on the divided value and having a source-relay rate value greater than that of the first best relay node; ;, Including.
상기 2개의 최선 릴레이 노드는,
상기 소스 노드와 상기 제 1 최선 릴레이 노드 간의 전송 시간, 상기 제 1 최선 릴레이 노드와 상기 목표 노드 간의 전송 시간, 및 상기 제 2 최선 릴레이 노드와 상기 목표 노드 간의 전송 시간의 합이 상기 소스 노드와 상기 목표 노드 간의 직접 전송 시간보다 작아지도록 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1,
The two best relay nodes,
The sum of the transmission time between the source node and the first best relay node, the transmission time between the first best relay node and the target node, and the transmission time between the second best relay node and the target node is equal to the source node and the target node. And selected to be less than a direct transfer time between target nodes.
상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송하는 단계는,
상기 소스 노드가 상기 제 1 최선 릴레이 노드를 통해 상기 데이터를 상기 목표 노드에 전송하는 단계; 및
상기 데이터의 전송 후 상기 소스 노드가 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 확인 메시지를 수신한 경우, 상기 소스 노드가 데이터 전송을 완료 처리하고, 상기 최선 릴레이 노드들이 버퍼(buffer)를 클리어(clear)하는 단계;를 포함하는 방법.The method of claim 1,
Cooperatively transmitting the data to the target node,
The source node sending the data to the target node via the first best relay node; And
If the source node receives a confirmation message indicating the normal reception of the data after the data is transmitted, the source node completes the data transmission, and the best relay nodes clear the buffer. ;, Including.
상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송하는 단계는,
상기 소스 노드가 상기 제 1 최선 릴레이 노드를 통해 상기 데이터를 상기 목표 노드에 전송하는 단계; 및
상기 데이터의 전송 후 상기 소스 노드가 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 확인 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 소스 노드가 상기 제 2 최선 릴레이 노드를 통해 상기 데이터를 보조적으로 전송하는 단계;를 포함하는 방법.The method of claim 1,
Cooperatively transmitting the data to the target node,
The source node sending the data to the target node via the first best relay node; And
If the source node does not receive an acknowledgment message indicating the normal reception of the data after the transmission of the data, the source node auxiliaryly transmitting the data through the second best relay node.
상기 데이터의 전송 후 상기 소스 노드가 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 확인 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 제 2 최선 릴레이 노드는 미리 설정된 릴레이 타임아웃(relay timeout) 이후로 점프(jump)하고, 상기 소스 노드로부터 수신된 데이터를 상기 목표 노드에 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 5, wherein
If the source node does not receive a confirmation message indicating the normal reception of the data after the transmission of the data, the second best relay node jumps after a preset relay timeout, and the source Transmitting data received from the node to the target node.
상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송하는 단계는,
상기 소스 노드가 상기 제 1 최선 릴레이 노드 및 상기 제 2 최선 릴레이 노드를 통해 상기 데이터를 상기 목표 노드에 순차적으로 전송하는 단계; 및
상기 데이터의 전송 후 상기 소스 노드가 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 어떠한 확인 메시지도 수신하지 못한 경우, 상기 최선 릴레이 노드들이 버퍼를 클리어하고, 상기 소스 노드는 지수함수적 백오프(exponential back-off) 절차를 이용하여 상기 데이터 전송을 재시도하는 단계;를 포함하는 방법.The method of claim 1,
Cooperatively transmitting the data to the target node,
The source node sequentially transmitting the data to the target node via the first best relay node and the second best relay node; And
If the source node has not received any acknowledgment message indicating the normal reception of the data after the transmission of the data, the best relay nodes clear the buffer and the source node has exponential back-off. Retrying the data transfer using a procedure.
상기 채널을 예약하는 단계는,
상기 소스 노드가 상기 채널 예약을 위한 RTS(request-to-send) 패킷을 상기 목표 노드에 전송하는 단계; 및
상기 목표 노드가 상기 RTS 패킷을 수신한 후, 상기 목표 노드가 CTS(clear-to-send) 패킷을 상기 소스 노드에 응답하는 단계;를 포함하는 방법.The method of claim 1,
Reserving the channel,
Sending, by the source node, a request-to-send packet for the channel reservation to the target node; And
After the target node receives the RTS packet, the target node responding to the source node with a clear-to-send packet.
상기 릴레이 노드가 이웃하는 노드들의 데이터 전송을 감시하고, 상기 네트워크를 통한 전송 구간을 확인할 수 있는 네트워크 할당 벡터(network allocation vector, NAV) 테이블을 갱신하는 단계를 더 포함하고,
상기 네트워크 할당 벡터 테이블은 평균 경로 손실을 이용하여 추정된 데이터 전송률을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1,
Monitoring, by the relay node, data transmission of neighboring nodes, and updating a network allocation vector (NAV) table for identifying a transmission interval through the network;
And the network allocation vector table includes data rates estimated using average path loss.
상기 네트워크는 IEEE 802.11 DCF(distributed coordination function) 프로토콜에 따라 동작하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 1,
And wherein said network operates in accordance with IEEE 802.11 distributed coordination function (DCF) protocol.
상기 소스 노드가 상기 네트워크의 채널의 유휴 여부를 감지하고, 상기 채널을 예약하는 단계;
상기 채널의 예약 후, 상기 릴레이 노드가 자신의 존재와 전송률 용량을 포함하는 릴레이 응답을 소정 시간 구간으로 설정된 릴레이 응답 프레임 내에서 단일 비트 피드백으로 상기 소스 노드에게 전송하는 단계;
상기 소스 노드가 상기 전송된 릴레이 응답으로부터 소스-목표 노드 간 직접 전송보다 전송 성능이 우수한 적어도 2개의 최선 릴레이 노드를 검색하는 단계;
상기 검색 결과, 오직 1개의 최선 릴레이 노드만이 발견됨으로써 상기 1개의 최선 릴레이 노드를 선택하는 단계; 및
상기 소스 노드가 상기 선택된 1개의 최선 릴레이 노드를 이용하여 상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송하는 단계;를 포함하며,
상기 릴레이 응답 프레임은 복수 개의 슬롯으로 구성되어 하나의 슬롯 내에서 릴레이 노드마다 하나의 충돌 없는 비트를 이용함으로써, 상기 소스 노드로 하여금 다중 릴레이 노드의 존재로 인해 발생하는 충돌 및 릴레이 경합으로부터 각각의 릴레이 노드를 식별하도록 하며,
상기 소스 노드는 우선적으로 상기 데이터를 상기 목표 노드에 직접 전송하고, 상기 1개의 최선 릴레이 노드는 상기 데이터를 보조적으로 전송하기 위한 백업 노드로서 데이터 전송 신뢰도를 향상시키는 것을 특징으로 하는 방법.In a communication method for transmitting data from a source node to a target node in a network including a source node, a target node and a relay node,
The source node detecting whether a channel of the network is idle and reserving the channel;
After the reservation of the channel, the relay node transmitting a relay response including its presence and a rate capacity to the source node in a single bit feedback within a relay response frame set in a predetermined time interval;
The source node searching for at least two best relay nodes having better transmission performance than direct transmission between source and target nodes from the transmitted relay response;
Selecting the one best relay node by finding only one best relay node as a result of the search; And
The source node cooperatively transmitting the data to the target node using the selected one best relay node;
The relay response frame consists of a plurality of slots and uses one collision-free bit for each relay node in one slot, thereby causing the source node to relay each relay from collision and relay contention caused by the presence of multiple relay nodes. To identify the node,
Wherein said source node preferentially transmits said data directly to said target node, and said one best relay node improves data transmission reliability as a backup node for auxiliary transmission of said data.
상기 최선 릴레이 노드를 선택하는 단계는,
상기 전송된 릴레이 응답에 기반하여 릴레이 노드를 경유하는 경우의 전송률을 나타내는 결합 전송률 값이 소스-목표 전송률보다 큰 값을 갖는 릴레이 노드를 최선 릴레이 노드로서 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 11,
Selecting the best relay node,
And selecting a relay node having a combined transfer rate value representing a transfer rate in a case of passing through the relay node based on the transmitted relay response as a best relay node.
상기 데이터를 상기 목표 노드에 협력하여 전송하는 단계는,
상기 소스 노드가 상기 데이터를 상기 목표 노드에 직접 전송하는 단계; 및
상기 데이터의 전송 후 상기 소스 노드가 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 확인 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 소스 노드가 상기 최선 릴레이 노드를 통해 상기 데이터를 보조적으로 전송하는 단계;를 포함하는 방법.The method of claim 11,
Cooperatively transmitting the data to the target node,
The source node sending the data directly to the target node; And
If the source node does not receive an acknowledgment message indicating the normal reception of the data after the transmission of the data, the source node auxiliaryly transmitting the data through the best relay node.
상기 데이터의 전송 후 상기 소스 노드가 상기 데이터의 정상 수신을 알리는 확인 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 최선 릴레이 노드는 미리 설정된 릴레이 타임아웃 이후로 점프하고, 상기 소스 노드로부터 수신된 데이터를 상기 목표 노드에 전송하는 것을 특징으로 하는 방법.The method of claim 13,
If the source node does not receive a confirmation message indicating the normal reception of the data after the transmission of the data, the best relay node jumps after a preset relay timeout, and the data received from the source node is the target node. Transmitting to.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120070267A KR101330603B1 (en) | 2012-06-28 | 2012-06-28 | Communication method using relay-based cooperative mac protocol |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120070267A KR101330603B1 (en) | 2012-06-28 | 2012-06-28 | Communication method using relay-based cooperative mac protocol |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101330603B1 true KR101330603B1 (en) | 2013-11-18 |
Family
ID=49857989
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020120070267A KR101330603B1 (en) | 2012-06-28 | 2012-06-28 | Communication method using relay-based cooperative mac protocol |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101330603B1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101620524B1 (en) | 2015-04-21 | 2016-05-12 | 한림대학교 산학협력단 | Method and apparatus for wireless communication |
KR101656999B1 (en) * | 2015-05-11 | 2016-09-12 | 금오공과대학교 산학협력단 | Method and system for cooperative communications in wlans |
CN113382454A (en) * | 2020-02-24 | 2021-09-10 | 华为技术有限公司 | Communication method and device |
CN113395720A (en) * | 2021-05-28 | 2021-09-14 | 西北工业大学 | Relay node guided multi-hop mobile ad hoc network MAC layer communication method |
KR102718670B1 (en) * | 2021-04-28 | 2024-10-17 | 주식회사 그루크리에이티브랩 | Artificial intelligence-based data transmission device, method and program with improved security using multiple nodes |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100104325A (en) * | 2009-03-17 | 2010-09-29 | 삼성전자주식회사 | Terminal device and method for selecting relay node of the terminal |
KR101038804B1 (en) * | 2009-08-10 | 2011-06-07 | 성균관대학교산학협력단 | Method for cooperative communication in wireless lans |
KR20110101690A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-16 | 울산대학교 산학협력단 | Communication system and method for transmitting data thereof, and method for transmitting data of mobile node |
KR101095090B1 (en) * | 2009-12-18 | 2011-12-16 | 포항공과대학교 산학협력단 | Method For Communicating Using Multiple Relay |
KR20120062552A (en) * | 2010-12-06 | 2012-06-14 | 삼성전자주식회사 | Method and apparatus for cooperation transition in communication system |
-
2012
- 2012-06-28 KR KR1020120070267A patent/KR101330603B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20100104325A (en) * | 2009-03-17 | 2010-09-29 | 삼성전자주식회사 | Terminal device and method for selecting relay node of the terminal |
KR101038804B1 (en) * | 2009-08-10 | 2011-06-07 | 성균관대학교산학협력단 | Method for cooperative communication in wireless lans |
KR101095090B1 (en) * | 2009-12-18 | 2011-12-16 | 포항공과대학교 산학협력단 | Method For Communicating Using Multiple Relay |
KR20110101690A (en) * | 2010-03-09 | 2011-09-16 | 울산대학교 산학협력단 | Communication system and method for transmitting data thereof, and method for transmitting data of mobile node |
KR20120062552A (en) * | 2010-12-06 | 2012-06-14 | 삼성전자주식회사 | Method and apparatus for cooperation transition in communication system |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
5 * |
Murad Khalid 외 5명. "Coherence time-based cooperative MAC protocol 1for wireless ad hoc networks."EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking 2011, 2011.1.3.* |
Murad Khalid 외 5명. "Coherence time-based cooperative MAC protocol 1for wireless ad hoc networks."EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking 2011, 2011.1.3. * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101620524B1 (en) | 2015-04-21 | 2016-05-12 | 한림대학교 산학협력단 | Method and apparatus for wireless communication |
KR101656999B1 (en) * | 2015-05-11 | 2016-09-12 | 금오공과대학교 산학협력단 | Method and system for cooperative communications in wlans |
CN113382454A (en) * | 2020-02-24 | 2021-09-10 | 华为技术有限公司 | Communication method and device |
CN113382454B (en) * | 2020-02-24 | 2023-11-17 | 华为技术有限公司 | Communication method and device |
KR102718670B1 (en) * | 2021-04-28 | 2024-10-17 | 주식회사 그루크리에이티브랩 | Artificial intelligence-based data transmission device, method and program with improved security using multiple nodes |
CN113395720A (en) * | 2021-05-28 | 2021-09-14 | 西北工业大学 | Relay node guided multi-hop mobile ad hoc network MAC layer communication method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Liu et al. | CoopMAC: A cooperative MAC for wireless LANs | |
JP6387132B2 (en) | Apparatus and method for simultaneous transmit and receive network mode | |
RU2340094C2 (en) | Interference suppression wireless rebroadcasting network | |
US7391789B2 (en) | Ad-hoc network wireless communication system and method thereof | |
US8588124B2 (en) | Method and apparatus for data communication in radio network | |
KR101153970B1 (en) | Routing method for wireless mesh networks and wireless mesh network system using the same | |
WO2008038247A2 (en) | Automatic partner selection in the cooperative mac protocol | |
JP6526852B2 (en) | Simultaneous transmit and receive operation in WLAN | |
EP3411998B1 (en) | Synchronized-contention window full-duplex mac protocol for enabling full-duplex communication in wireless local area network | |
JP2010503308A (en) | Node selection method | |
KR101330603B1 (en) | Communication method using relay-based cooperative mac protocol | |
Li et al. | MAC-SCC: Medium access control with a separate control channel for multihop wireless networks | |
Shah et al. | A new cooperative MAC protocol for the distributed wireless networks | |
Hoang et al. | Improved cross-layer cooperative MAC protocol for wireless ad hoc networks | |
KR101320761B1 (en) | Link Recovery Method Using Cooperative Visible Light Communication | |
KR101779702B1 (en) | Method for selecting relay node in wireless network, method and system for cooperative communications using that | |
Gharavi et al. | A design framework for high-density wireless ad-hoc networks achieving cooperative diversity | |
Rahman et al. | Characterization of the Adverse Effect of Neighborhood Capture in MANET and on the Way to a Remedy | |
Newalkar et al. | Comparative analysis of co-operative MAC schemes | |
Lin et al. | necoMAC: Network coding aware MAC protocol for multirate wireless networks | |
Hoang et al. | Cross-layer design of bidirectional-traffic supported cooperative MAC protocol | |
Max et al. | Analysis ofWiMedia-based UWB Mesh Networks | |
Bahgat et al. | Performance evaluation of cooperative relaying for MAC protocols | |
Sankaranarayanan et al. | Enhancing wireless spectrum utilization with a cellular-ad hoc overlay architecture | |
Mirza et al. | Cross-layer multipath multichannel MAC protocol for MANETs |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
A302 | Request for accelerated examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161025 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170927 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20181022 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190923 Year of fee payment: 7 |