KR101342323B1 - 멀티-라디오 멀티-채널 멀티-홉 무선 네트워크에 대한 라디오 및 대역폭 인식 라우팅 메트릭 - Google Patents

멀티-라디오 멀티-채널 멀티-홉 무선 네트워크에 대한 라디오 및 대역폭 인식 라우팅 메트릭 Download PDF

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Abstract

무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 엔드-투-엔드 라우트(end-to-end route)를 확립하기 위한 방법 및 시스템으로서, 링크 메트릭 함수(link metric function)를 산출하는 단계, 상기 산출된 링크 메트릭 함수를 이용하여 양자화된 링크 메트릭 함수를 산출하는 단계, 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 각각의 양자화된 메트릭을 산출하는 단계 ― 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 각각의 양자화된 메트릭은 상기 양자화된 링크 메트릭 함수를 이용하여 수행됨 ― 및 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 각각의 양자화된 메트릭에 기초하여 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 중 하나를 선택하는 단계를 포함하는 방법 및 시스템이 설명된다. 또한 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 양방향 엔드-투-엔드 라우트의 확립에 참여하도록 구성된 무선 네트워크 내의 노드가 설명된다.
무선 네트워크, RABA(Radio and Bandwidth Aware), 라우팅 메트릭, 엔드-투-엔드 라우트, 노드

Description

멀티-라디오 멀티-채널 멀티-홉 무선 네트워크에 대한 라디오 및 대역폭 인식 라우팅 메트릭{A RADIO AND BANDWIDTH AWARE ROUTING METRIC FOR MULTI-RADIO MULTI-CHANNEL MULTI-HOP WIRELESS NETWORKS}
본 발명은 무선 네트워크에 대한 라디오 및 트래픽 인식 라우팅 메트릭에 관한 것으로 특히 하나 이상의 노드들이 각 라디오가 하나 이상의 상이한 채널들 상에서 동작하는 다수의 라디오를 갖는, 또는 하나 이상의 노드들이 하나 이상의 채널들 상에서 동작하는 단일 라디오를 갖는, 무선 메시 네트워크(wireless mesh network)를 가로지르는 데이터에 대한 라우트(route) 또는 경로(path)를 선택하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
현재의 메시 라우팅 프로토콜들의 대부분은 경로/라우트 선택 결정을 행하는 메트릭(metric)으로서 최소 홉 카운트(minimum hop count)를 이용한다. 본 명세서에서 사용될 때 "/"는, 동일한 또는 유사한 컴포넌트들에 대한 대안적인 이름을 표시한다. 이 접근법에 의하면, 라디오 링크들의 품질, 트래픽 부하 및 링크들의 이용 가능한 대역폭은 고려되지 않는다. 패킷 또는 프레임의 형태로 되어 있는 데이터를 전송하기 위해 최소 수의 홉을 갖는 라우트가 선택된다. 그러나, 최소 홉 카운트 라우트들은, 거리가 먼 노드들 사이의 라디오 링크들을 포함하는 경향이 있고 그 라우트를 따르는 링크들의 품질은 좋지 않을 수 있기 때문에, 열악한 성능을 가질 수 있다. 긴 물리적 스팬(span)을 갖는 라디오 링크들은 손실이 많아, 다수의 재전송 및 낮은 물리 계층 데이터 레이트를 초래할 수 있다. 다수의 전송 시스템들, 예를 들면 IEEE 802.11 및 IEEE 802.16 라디오들은, 링크 품질에 따라 물리 계층 데이터 레이트를 적응시킨다. 이것은 실제로는 열악한 처리량(throughput)을 초래하고, 홉의 수는 더 많지만 링크 품질은 더 나은 경로를 선택하는 것에 비하여 네트워크 이용 효율을 떨어뜨린다.
종래 기술에서는, 라우팅 메트릭으로서 "ETX(expected transmission count)"라 불리는 메트릭이 이용되었다. ETX는 무선 링크를 통해 패킷을 성공적으로 전달하는 데 필요한 MAC 계층 전송들의 기대 수(expected number)를 추정한다. 경로(최저 ETX 비용을 갖는 경로)를 따르는 모든 링크들의 ETX들의 최저 합계를 갖는 라우트가 선택된다. ETX는 링크의 패킷 손실률의 효과를 캡처(capture)하지만 상이한 전송 레이트들 및 링크들의 이용 가능한 대역폭은 고려하지 않는다.
다른 보고된 종래 기술 방식에서는, 링크 전손 레이트들의 차이를 고려함으로써 ETX를 개선하기 위해 "ETT(expected transmission time)"라 불리는 메트릭이 제안되었다. 링크의 ETT는 링크를 통한 패킷의 성공적인 전송을 위한 기대 MAC 계층 지속 기간(expected MAC layer duration)으로서 정의된다. 라우트의 비용은 그 라우트를 따르는 모든 링크들의 ETT들의 합계이다. ETT는 상이한 링크 전송 레이트들의 효과를 고려한다. 그러나, 그것은 공유되는 매체로 인한 네트워크들에서의 간섭뿐만 아니라 링크의 이용 가능한 대역폭 및 트래픽 부하의 효과를 완전히 캡처 하지 못한다. 중부하(heavily loaded) 링크가 그 라우트에 포함하도록 선택되어, 이들 링크들이 더 많은 부하를 갖게 되고 폭주(congestion)가 일어나게 될 수 있다.
이전의 관련 출원에서는, WRALA(weighted radio and tranffic load aware) 라우팅 메트릭이 설명되었다. 설명된 메트릭은, 네트워크들에서의 공유되는 매체로 인한 간섭뿐만 아니라 라디오 송신 레이트, 손실률, 트래픽 부하 및 링크의 이용가능한 대역폭을 포함하는, 메시 네트워크들에서의 무선 링크의 다양한 측면의 효과를 캡처한다.
그러나, 상기 라우팅 메트릭들 중 어느 것도 라우팅 성능에 대한 멀티-라디오 멀티-채널의 효과를 고려하지 않는다. 메시 네트워크에서, 노드/메시 포인트는 다수의 라디오를 구비할 수 있고 그 라디오들 각각은 네트워크 용량을 향상시키기 위해 상이한 채널/주파수 상에서 동작할 수 있다. 단일 라디오를 갖는 노드와 달리, 멀티-라디오 멀티-채널 노드는 하나의 채널 상에서 데이터 패킷들을 수신하고 동시에 다른 채널 상에서 데이터 패킷들을 송신할 수 있다. 그러므로, 각 라디오가 상이한 채널 상에서 동작하는 다수의 라디오를 갖는 중계 노드(relay node)를 선택하는 것이 바람직하다. 더욱이, 단일 라디오에 있어서도, 다수의 채널 상에서 동작할 수 있는 라디오를 갖는 노드는 하나의 채널 상에서 데이터를 수신하고 그 후 다른 채널로 스위칭하여 그 데이터를 전송/중계/송신할 수 있다.
트래픽 및 대역폭을 인식하는 것일 뿐만 아니라, 각 라디오가 상이한 채널 상에서 동작하는 다수의 라디오를 갖는 하나 이상의 노드를 갖는, 또는 하나 이상 의 노드들이 다수의 채널 상에서 동작하는 단일 라디오를 갖는, 효과도 캡처하는 메트릭을 이용하는 메시 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 라우트를 선택하는 시스템을 갖는 것이 유리할 것이다.
[발명의 요약]
멀티-라디오 멀티-채널 무선 메시 네트워크에서는, 소스(source) 노드/메시 포인트로부터 데스티네이션(destination) 노드/메시 포인트로 패킷들 또는 프레임들의 형태의 데이터를 전송하기 위해 단일-홉 또는 멀티-홉 경로가 선택될 필요가 있다. 그 경로/라우트 선택은 메트릭에 기초한다. 그러한 라우팅 메트릭은 메시 네트워크에서의 라우팅 및 전송 메커니즘의 설계를 최적화하기 위해 중요하다. 본 발명은 라우팅 성능에 대한 멀티-라디오 및 멀티-채널의 효과를 캡처하는 라디오 및 대역폭 인식 메트릭 및 메시 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 라우트를 선택하기 위해 그 메트릭을 이용하는 장치 및 방법을 설명한다. 비록 본 발명을 설명하기 위한 예로서 무선 메시 네트워크가 이용되고 있지만 본 발명에서의 메트릭은 무선 메시 네트워크에 제한되지 않는다는 것을 알아야 한다. 본 발명은 또한 다른 네트워크 토폴로지, 예를 들면, 노드와 트리 루트(tree root) 사이의 라우트를 선택하기 위한 트리 타입의 멀티-홉 무선 네트워크들에서 이용될 수 있다.
라우팅 메트릭의 값은 링크 품질 및 트래픽 부하의 역학(dynamics)으로 인해 자주 변화할 수 있고, 이는 라우트 불안정성을 초래할 수 있다. 빠르게 변화하는 링크 품질 및 부하 변동에 직면해서도 양호한 라우팅 성능을 갖는 라우트 안정성을 확보하는 것이 중요하다. 그러므로 본 발명은 또한 라우팅 메트릭을 양자화함으로 써 라우트 안정성을 유지하면서 링크 상태 및 네트워크 토폴로지 변화에 대한 빠른 응답을 달성하는 방법을 설명한다.
무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 엔드-투-엔드 라우트(end-to-end route)를 확립하기 위한 방법 및 시스템으로서, 링크 비용 함수(link cost function)를 산출하는 단계, 상기 산출된 링크 비용 함수를 이용하여 양자화된 링크 비용 함수를 산출하는 단계, 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 각각의 양자화된 비용을 산출하는 단계 ― 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들은 상이한 채널들을 통한 상기 무선 네트워크 내의 동일한 세트의 노드들 사이의 라우트들을 포함하고, 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 각각의 양자화된 비용은 상기 양자화된 링크 비용 함수를 이용하여 수행됨 ― 및 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 각각의 양자화된 비용에 기초하여 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 중 하나를 선택하는 단계를 포함하는 방법 및 시스템이 설명된다. 또한 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 양방향 엔드-투-엔드 라우트의 확립에 참여하도록 구성된 무선 네트워크 내의 노드로서, 상기 노드의 각 채널의 품질 및 이용을 측정하는 수단 ― 각 노드는 다수의 채널을 가짐 ―, 상기 각 채널의 측정된 품질 및 이용을 이용하여 라우팅 메트릭들을 산출하는 수단, 상기 산출된 라우팅 메트릭들로 라우팅 테이블을 업데이트하는 수단, 상기 라우팅 테이블에 기초하여 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 상기 양방향 엔드-투-엔드 라우트를 선택하는 수단을 포함하는 노드가 설명된 다. 또한 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 엔드-투-엔드 라우트를 확립하기 위한 방법 및 시스템으로서, 링크 비용 함수를 산출하는 단계, 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 각각의 비용을 산출하는 단계 ― 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들은 상이한 채널들을 통한 상기 무선 네트워크 내의 동일한 세트의 노드들 사이의 라우트들을 포함하고, 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 각각의 비용은 상기 링크 비용 함수를 이용하여 수행됨 ― 및 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 각각의 비용에 기초하여 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 중 하나를 선택하는 단계를 포함하는 방법 및 시스템이 설명된다.
본 발명은 다음의 상세한 설명을 첨부 도면들과 함께 읽었을 때 가장 잘 이해된다. 도면들은 아래에 간단히 설명되는 다음의 도들을 포함한다.
도 1은 본 발명의 원리들에 따라 양방향 엔드-투-엔드 라우트를 확립하는 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 링크 비용 함수 산출 동작의 순서도이다.
도 3은 본 발명의 채널 이용에 대한 가중 함수 결정의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 채널 추정의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 양자화된 링크 비용 함수 산출의 순서도이다.
도 6은 본 발명의 라우트들의 양자화된 비용 산출의 순서도이다.
도 7은 무선 메시 네트워크의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 원리들에 따라 동작하는 모듈들을 갖는 무선 메시 네트워크의 노드의 블록도이다.
Toh는 MAC(medium access control) 및 물리 계층들에서의 프로토콜 오버헤드(protocol overhead)를 나타내는 파라미터를 표시한다고 하자. S는 테스트 프레임/패킷 사이즈를 표시한다고 하자. 예를 들어, IEEE 802.11a 라디오 송신 시스템이 주어지면, Toh는 185 ㎲일 수 있다. 단순화를 위해, Toh는 0으로 설정될 수도 있다. 테스트 패킷의 사이즈 S는 미리 결정되고 미리 구성된 상수, 예를 들면, 8224 비트일 수 있다. 테스트 프레임/패킷 사이즈를 노드에 의해 송신된 패킷들의 평균 사이즈 또는 최대 사이즈로서 선택하는 것도 가능하다. 또한, R은 노드가 현 채널 조건 하에서 표준 사이즈 S의 패킷 또는 프레임의 형태의 데이터를 송신하는 링크 데이터 레이트를 표시한다고 하자. 링크 데이터 레이트는 링크 레이트 적응(link rate adaptation)의 국지적 구현에 의존한다. Er은 노드가 송신 레이트 R에서 표준 사이즈 S의 패킷들/프레임들(데이터)을 송신하는 경우 패킷/프레임 오류율(error rate)을 표시한다고 하자. 데이터는 정보의 비트들로 구성된다. 데이터는 송신의 용이함을 위해 패킷들 또는 프레임들로 형성된다. Er은 메시 네트워크 내의 노드에 의해 국지적으로 측정 및/또는 추정될 수 있다. ρ는 채널의 이용 가능한 대역폭에 관련되는 링크에 대한 채널의 부하/이용을 표시한다고 하자. 본 발명의 라우팅 메트릭은 가중 RABA(weighted Radio and Bandwidth Aware) 링크 비용 함수이다. 라디오 링크 L에 대한 RABA 비용 함수는 다음과 같이 산출될 수 있다.
Figure 112009048119455-pct00001
여기서 W1(ρ) 및 W2(Er)은 각각 채널 이용 ρ 및 패킷/프레임 오류율 Er의 2개의 가중 함수들이다. W1(ρ)의 어떤 가능한 형태는 다음과 같다:
Figure 112009048119455-pct00002
이 경우, 모든 링크들은 채널 이용에 관하여 동등하게 가중된다.
Figure 112009048119455-pct00003
이 경우, 링크들은 그들의 채널 부하/이용에 따라 증가하는 가중치를 부여받는다.
Figure 112009048119455-pct00004
이 경우, ρ0보다 작은 채널 부하/이용을 갖는 링크들은 동등하게 가중된다. ρ0와 ρmax 사이의 채널 부하/이용을 갖는 링크들은 그들의 채널 부하/이용에 따라 증가하는 가중치를 부여받는다. ρmax보다 큰 채널 이용을 갖는 링크들은 그들의 비용이 무한하기 때문에 경로 선택에서 고려되지 않는다. 일반적으로, 시스템 설계자는 어떤 목표로 하는 네트워크 수익 및 응용 요건에 따라서 ρmax와 ρ0의 적합한 값들을 선택할 수 있다.
유사하게, W2(ρ)의 어떤 가능한 형태들은 다음과 같다:
Figure 112009048119455-pct00005
이 경우, 모든 링크들은 패킷 오류율에 관하여 동등하게 가중된다.
Figure 112009048119455-pct00006
이 경우, 링크들은 그들의 패킷 오류율에 따라 증가하는 가중치를 부여받는다.
Figure 112009048119455-pct00007
이 경우, E0보다 작은 패킷/프레임 오류율을 갖는 링크들은 동등하게 가중된다. E0와 Emax 사이의 패킷/프레임 오류율을 갖는 링크들은 그들의 패킷 오류율에 따라 증가하는 가중치를 부여받는다. Emax보다 패킷 오류율을 갖는 링크들은 그들의 비용이 무한하기 때문에 패킷 선택에서 고려되지 않는다. 일반적으로, 시스템 설계자는 어떤 목표로 하는 네트워크 수익 및 응용 요건에 따라서 E0와 Emax의 적합한 값들을 선택할 수 있다.
가중 함수들 W1(ρ) 및 W2(Er)는 상기 형태들에 제한되지 않는다. 그것들을 다른 형태로 될 수도 있다.
RABA 링크 비용 함수는 특성 링크를 통해 데이터 패킷/프레임을 송신함으로써 소비되는 라디오 리소스(radio resource)의 양 및 그 링크 상의 부하 및 이용 가능한 대역폭을 캡처하는 복합 라우팅 메트릭(composite routing metric)을 나타낸다. RABA 링크 비용 함수는 공유되는 무선 매체에서의 인터-플로우 간섭(inter-flow interference)을 고려하지 않는다. 경로/라우트 선택에서는 보다 높은 링크 데이터 레이트, 보다 높은 이용 가능한 대역폭 및 보다 작은 패킷 오류율을 갖는 경로/라우트가 선호된다.
링크/채널 품질 및 부하 양쪽 모두가 변화하므로 RABA의 값은 자주 변화한다. 만일 RABA가 라우팅 메트릭으로서 직접 이용된다면, 경로는 자주 변화하여, 라우트 불안정을 초래할 수 있다. 본 발명은 또한 링크 상태 및 네트워크 토폴로지 변화에 대한 빠른 응답을 달성할 뿐만 아니라 라우트 안정성을 유지하기도 하는 방법을 포함한다. 라우트 안정성을 향상시키기 위하여, RABA의 양자화된 버전이 링크 비용 함수로서 이용된다. 링크 L에 대한 양자화된 RABA(QRABA)는 다음과 같이 공식화될 수 있다.
Figure 112009048119455-pct00008
Figure 112009048119455-pct00009
Figure 112009048119455-pct00010
여기서 M은 양자화 레벨들의 수이고 Q는 양자화 팩터(quantization factor)이다. 일반적으로, 시스템 설계자는 라우트 안정성과, 링크 상태 및 토폴로지 변화에 대한 네트워크 응답 시간의 어떤 목표로 하는 트레이드오프에 따라서 M 및 Q의 적합한 값들을 선택할 수 있다. 예를 들면, 원하는 양자화 레벨 M은 16일 수 있고 Q는 RABA(L)의 범위 또는 최대값일 수 있다. 제한된 수의 비트(고정 사이즈 필드)를 이용하여 QRABA의 값을 나타내기 위해, QRABA의 값은 그것이 M+1보다 크다면 M+1까지 잘릴 수 있다(truncated).
노드는 그의 이웃들에의 링크에 의해 사용되는 채널의 부하/이용을 추정할 수 있다. 채널 부하/이용을 추정하는 하나의 가능한 방법은 채널 비지 타임(channel busy time)을 이용하는 것이다. 무선 채널들의 공유되는 성질 때문에, 간섭 범위 내의 임의의 노드가 송신을 수행할 때 채널은 비지(busy)이다. 노드가 채널을 통해 프레임 또는 패킷의 형태의 데이터를 송신하기 위해 그 채널을 이용할 경우 이 채널은 비지이다. 간섭 범위 내의 다른 노드들은 동일한 주파수를 이용해 동시에 송신할 수 없고 또는 충돌이 발생하고 송신된 프레임들/패킷들(데이터)은 오류로 될 것이다. 또한, 노드는 다른 노드로부터, 그 노드가 일정 시간 기간 동안 채널을 예약(reserve)하는, 제어 메시지를 수신할 수 있다. 노드가 다음의 상태들 중 하나에 있으면 채널은 비지이다. 첫째로, 노드가 이 채널/주파수를 이용하여 데이터를 송신 또는 수신하고 있다. 둘째로, 노드가 다른 노드로부터, 일정 시간 기간 동안 채널을 예약하는, 제어/관리 메시지를 수신한다. 셋째로, 노드가 이 채널/주파수 상에서 임계치보다 큰 신호 강도를 갖는 비지 캐리어(busy carrier)를 감지한다. 만일 추정된 채널 비지 타임이 측정 기간 Tp 동안에 Tbusy라면, 채널 부하는 ρ = Tbusy/Tp이다.
소스 노드로부터 데스티네이션 노드까지의 경로는 다수의 링크 Li 및 중간 노드 Ni를 포함한다. Li는 그 경로/라우트를 따르는 노드 Ni와 그의 이전 홉 Ni-1 사이의 링크를 나타낸다. 경로 P의 RABA 비용은 다음과 같이 산출된다.
Figure 112009048119455-pct00011
만일 라우트 안정성을 개선하기 위해 양자화가 이용된다면, 경로 P의 QRABA는 다음과 같이 산출된다.
Figure 112009048119455-pct00012
여기서 링크 Li+1은 경로 P를 따라 링크 Li 다음에 오는 다음 링크이고, fLi 및 fLi +1은 각각 링크 Li 및 Li+1에 대해 할당된 채널들/주파수들을 나타낸다. α1(fLi,fLi +1) 및 α2(fLi,fLi+1)은 경로를 따르는 2개의 연속적인 링크들에 대해 할당된 채널들/주파수들에 의존하는, 2개의 CCW(channel change weight) 함수들이다. α1(fLi,fLi +1)의 어떤 가능한 형태는 다음과 같다.
Figure 112009048119455-pct00013
이 경우, 모든 링크들은 송신을 위해 할당된 채널들에 관하여 동등하게 가중된다.
Figure 112009048119455-pct00014
이 경우, 경로를 따르는 LastLink, 즉 그를 통해 데스티네이션 노드가 패킷/프레임(데이터)를 수신하는 링크의 경우, CCW 함수 α1(fLi,fLi+1)는 a1과 같다. 데스티네이션 노드는 데이터를 다시 전송하지 않을 것이다. 만일 경로를 따르는 2개의 연속적인 링크 Li 및 Li+1이 동일한 채널/주파수를 이용한다면, 즉, 중간 노드 Ni가 채널/주파수 fLi를 이용해 링크 Li로부터 데이터를 수신하고 채널/주파수 fLi +1 = fLi를 이용해 링크 Li+1 상에서 데이터를 전송/송신한다면, CCW 함수 α1(fLi,fLi+1)는 b1과 같다. 만일 경로를 따르는 2개의 연속적인 링크 Li 및 Li+1이 상이한 채널들/주파수들을 이용하지만 동일한 라디오를 이용한다면, 즉 중간 노드 Ni가 라디오 인터페이스를 이용하는 채널/주파수 fLi를 이용해 링크 Li로부터 데이터를 수신하고 동일한 라디오 인터페이스를 이용하는 채널/주파수 fLi +1≠fLi를 이용해 링크 Li+1 상에서 데이터를 전송/송신한다면, CCW 함수 α1(fLi,fLi+1)는 c1과 같다. 만일 경로를 따르는 2개의 연속적인 링크 Li 및 Li+1이 상이한 채널들/주파수들을 이용하고 상이한 라디오들을 이용한다면, 즉, 중간 노드 Ni가 라디오 인터페이스를 이용하는 채널/주파수 fLi를 이용해 링크 Li로부터 데이터를 수신하고 상이한 라디오 인터페이스를 이용하는 채널/주파수 fLi +1≠fLi를 이용해 링크 Li+1 상에서 데이터를 전송/송신한다면, CCW 함수 α1(fLi,fLi+1)는 d1과 같다. a1, b1, c1 및 d1은 시스템 설계자에 의해 미리 결정될 수 있는 설계 파라미터들이다. 예를 들면, a1 = 1, b1 = 2, c1 = 1.5 및 d1 = 1이다. 연속적인 링크들 상에서 동일한 채널/주파수 및 동일한 라디오를 이용하는 경로들은 연속적인 링크들 상에서 상이한 채널들/주파수들 및 상이한 라디오들을 이용하는 경로들보다 높은 가중치/비용을 부여받는다.
유사하게, α2(fLi,fLi +1)의 어떤 가능한 형태들은 다음과 같다:
Figure 112009048119455-pct00015
이 경우, 모든 링크들은 송신을 위해 할당된 채널들에 관하여 동등하게 가중된다.
Figure 112009048119455-pct00016
이 경우, 경로를 따르는 LastLink, 즉 그를 통해 데스티네이션 노드가 데이터를 수신하는 링크의 경우, CCW 함수 α2(fLi,fLi +1)는 a2와 같다. 데스티네이션 노드는 데이터를 다시 전송하지 않을 것이다. 만일 경로를 따르는 2개의 연속적인 링크 Li 및 Li+1이 동일한 채널/주파수를 이용한다면, 즉, 중간 노드 Ni가 채널/주파수 fLi를 이용해 링크 Li로부터 데이터를 수신하고 채널/주파수 fLi +1 = fLi를 이용해 링크 Li+1 상에서 데이터를 전송/송신한다면, CCW 함수 α2(fLi,fLi+1)는 b2와 같다. 만일 경로를 따르는 2개의 연속적인 링크 Li 및 Li+1이 상이한 채널들/주파수들을 이용하지만 동일한 라디오를 이용한다면, 즉 중간 노드 Ni가 라디오 인터페이스를 이용하는 채널/주파수 fLi를 이용해 링크 Li로부터 데이터를 수신하고 동일한 라디오 인터페이스를 이용하는 채널/주파수 fLi +1≠fLi를 이용해 링크 Li+1 상에서 데이터를 전송/송신한다면, CCW 함수 α2(fLi,fLi+1)는 c2와 같다. 만일 경로를 따르는 2개의 연속적인 링크 Li 및 Li+1이 상이한 채널들/주파수들을 이용하고 상이한 라디오들을 이용한다면, 즉, 중간 노드 Ni가 라디오 인터페이스를 이용하는 채널/주파수 fLi를 이용해 링크 Li로부터 데이터를 수신하고 상이한 라디오 인터페이스를 이용하는 채널/주파수 fLi+1≠fLi를 이용해 링크 Li+1 상에서 데이터를 전송/송신한다 면, CCW 함수 α2(fLi,fLi+1)는 d2와 같다. a2, b2, c2 및 d2는 시스템 설계자에 의해 미리 결정될 수 있는 설계 파라미터들이다. 예를 들면, a2 = 0, b2 = 5, c2 = 3 및 d2 = 0이다. 연속적인 링크들 상에서 동일한 채널/주파수 및 동일한 라디오를 이용하는 경로들/라우트들은 연속적인 링크들 상에서 상이한 채널들/주파수들 및 상이한 라디오들을 이용하는 경로들/라우트들보다 높은 가중치/비용을 부여받는다.
CCW 함수들 α1(fLi,fLi +1) 및 α2(fLi,fLi +1)는 상기 형태들에 제한되지 않는다. 그것들을 다른 형태들일 수 있다.
경로/라우트 메트릭에서의 CCW 함수들 α1(fLi,fLi +1) 및 α2(fLi,fLi +1)는 네트워크 용량, 인터-플로우 및 인트라-플로우(intra-flow) 간섭에 대한 멀티-라디오 멀티-채널의 효과를 캡처한다. 본 발명의 경로/라우트 선택 방식에서는 상이한 채널들 및 다수의 라디오들을 이용하는 경로들/라우트들이 선호된다. 단일 라디오 및 단일 채널은 본 발명에서 멀티-라디오 및 멀티-채널의 특수한 경우이다.
도 1은 본 발명의 원리들에 따라 양방향 엔드-투-엔드 라우트를 확립하는 방법의 순서도이다. 105에서는 상술한 바와 같은 링크 비용 함수가 산출된다. 이 산출의 결과들은 110에서 양자화된 링크 비용 함수를 산출하는 데 이용된다. 115에서는 양자화된 링크 비용들을 이용하여 라우트들의 양자화된 비용이 산출된다. 120에서는 산출된 라우트들의 비용에 기초하여 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 최적의 양방향 엔드-투-엔드 라우트가 선택된다.
도 2는 본 발명의 링크 비용 함수 산출 동작의 순서도이다. 205에서는 MAC(media access control) 및 물리 계층들에 대한 프로토콜 오버헤드가 결정된다. 210에서는 패킷/프레임(데이터) 사이즈가 결정된다. 215에서는 링크 데이터 레이트가 주기적으로 결정된다. 220에서는 패킷/프레임 오류율이 주기적으로 결정된다. 225에서는 채널 이용에 대한 가중 함수가 결정된다. 즉, 가중 함수는 이용 가능한 복수의 이용 가능한 가중 함수들로부터 선택될 수 있고 특정 링크에 대한 링크 비용 함수의 산출에 적용될 가중치가 결정된다. 그 후 230에서는 패킷/프레임 오류율에 대한 가중 함수가 결정된다. 다시, 가중 함수는 이용 가능한 복수의 이용 가능한 가중 함수들로부터 선택될 수 있고 특정 링크에 대한 링크 비용 함수의 산출에 적용될 가중치가 결정된다.
도 3은 본 발명의 채널 이용에 대한 가중 함수 결정의 순서도이다. 305에서는 채널 이용이 주기적으로 추정된다.
도 4는 본 발명의 채널 추정의 순서도이다. 405에서는 채널 측정 주기가 결정되고 그 후 410에서는 채널 비지 타임이 주기적으로 결정된다. 이들 결정들 양쪽 모두는 채널 이용을 주기적으로 추정하는 데 이용된다.
도 5는 본 발명의 양자화된 링크 비용 함수 산출의 순서도이다. 505에서는 양자화 레벨들의 수가 결정되고 510에서는 양자화 팩터가 결정된다. 이들 값들 양쪽 모두는 515에서 양자화된 링크 비용 함수를 산출하는 데 이용된다.
도 6은 본 발명의 라우트들의 비용 산출의 순서도이다. 605에서는 제1 채널 변화 가중 함수가 결정되고 610에서는 제2 채널 변화 가중 함수가 결정된다. 이들 값들 양쪽 모두는 라우트들의 비용 산출에 이용된다.
본 발명의 QRABA 경로/라우팅 메트릭은 무선 메시 네트워크에서 경로/라우트를 선택하는 데 적용될 수 있다. QRABA 라우팅 메트릭은, 경로를 선택하기 위한 온-디맨드(on-demand), 프로액티브(proactive), 및 하이브리드(hybrid) 라우팅 프로토콜들을 포함하는, 라우팅 프로토콜들/알고리즘들의 설계에 통합될 수 있다. 소스 노드/메시 포인트와 데스티네이션 노드/메시 포인트 사이의 경로들 중에서 QRABA의 최소값을 갖는 경로/라우트가 선택된다. 만일 QRABA의 동일한 최소값을 갖는 다수의 경로들/라우트들이 있다면, 최소 홉 카운트를 갖는 경로가 선택된다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 이해에 도움이 되는 메시 네트워크의 예가 도시되어 있다. 예를 들면, 노드 A로부터 노드 C까지의 경로는 링크 AB, BC 및 중간 노드 B로 이루어진다.
예를 들면, 만일 QRABA 경로 메트릭이 OLSR(Optimized Link State Routing) 프로토콜 및 OSPF(Open Shortest Path First) 프로토콜과 같은 프로액티브 링크 상태 라우팅 프로토콜에 통합된다면, 메시 네트워크 내의 링크들 각각에 대한 QRABA 링크 비용이 추정될 필요가 있다. 메시 네트워크 내의 노드는 그의 이웃들 각각에의 QRABA 링크 비용들을 국지적으로 추정하고 그의 이웃들 각각에의 링크의 채널/주파수 및 QRABA 비용을 라우팅 제어 메시지들 내의 링크 상태 정보의 일부로서 네트워크 내의 다른 노드들에 고지(announce)한다. 각 노드는 그것이 네트워크 내의 다른 노드들에 향하는 패킷들 또는 프레임들의 형태의 데이터를 전송할 수 있게 하는 라우팅/전송 테이블을 유지한다. 라우팅/전송 테이블은 각 노드에 의해 생성된 캐싱된 링크 상태 정보에 기초하여 생성 및 업데이트된다. 본 발명의 QRABA를 경로 메트릭으로서 이용하여, 노드는 수학식 6을 이용해 데스티네이션으로의 라우트/경로를 산출한다. 도 7에 도시된 예로서, 노드 A는 데스티네이션 C로의 2개의 경로, A-B-C 및 A-D-E-F-C를 갖는다. 링크 BC의 품질은 매우 나쁘고 및/또는 링크 BC 상의 부하는 매우 높고 및/또는 링크 BC의 이용 가능한 대역폭은 매우 작고 및/또는 링크 AB 및 링크 BC에 동일한 채널/주파수가 할당되어, 경로 A-B-C에 대한 QRABA 비용은 경로 A-D-E-F-C에 대한 QRABA 비용보다 더 크다. 비록 경로 A-B-C가 경로 A-D-E-F-C보다 더 적은 수의 홉을 갖는다 할지라도, 노드 C에 향하는 패킷들 또는 프레임들의 형태의 데이터를 전송하기 위해 노드 A에 의해 경로 A-D-E-F-C가 선택될 것이다. 노드 A의 라우팅 테이블에서, 다음 홉은 데스티네이션 C에 대하여 노드 B가 아니라 노드 D일 것이다.
다른 예는 QRABA 경로 메트릭이 AODV(Ad-Hoc On-Demand Distance Vector) 프로토콜과 같은 온-디맨드 라우팅 프로토콜에 통합되는 것이다. 소스 노드가 패킷들 또는 프레임들의 형태의 데이터를 어떤 데스티네이션 노드에 송신하기를 원할 때 QRABA 경로 비용의 최소값을 갖는 경로가 발견, 생성 및 유지된다. 각 노드는 그의 이웃들 각각에의 QRABA 링크 비용을 결정하는 메커니즘을 갖고 있고 링크들 각각에 대해 이용되는 채널/주파수를 동적으로 또는 정적으로 안다. 소스 노드가 어떤 데스티네이션 노드에 데이터를 송신하기를 원하고 이 데스티네이션으로의 유효한 라우트를 갖고 있지 않은 경우, 소스 노드는 네트워크 내의 모든 네트워크에 대해 RREQ(Route Request) 메시지를 네트워크에 플러딩(flooding)함으로써 라우트 발견(route discovery)을 개시한다. 다른 정보에 더하여, 데스티네이션 주소, 라우팅 메트릭 필드 및 홉 카운트 필드가 RREQ 메시지에 포함된다. 각 노드는 소스 노드에 의해 발신되는 동일한 RREQ의 다수의 카피들을 수신할 수 있다. 이들 RREQ들 각각은 소스 노드로부터 수신 노드까지 고유의 경로를 가로지른다. 수신 노드는 데스티네이션 노드일 수 있고 또는 중간 노드일 수 있다. 중간 노드 Ni가 RREQ를 수신하면 그것은 수학식 6에 기초하여 메트릭 필드를 업데이트한다. 구체적으로, 이 중간 노드 Ni는 그것이 수신한 RREQ 메시지를 보낸 노드와 그 자신 사이의 가중된 링크 비용인 α1(fLi,fLi+1)×QRABA(Li)+α2(fLi,fLi +1)를 RREQ 메트릭 필드 내의 값에 추가한다. 채널 변화 가중 함수들 α1(fLi,fLi +1) 및 α2(fLi,fLi +1)는 RREQ들을 네트워크에 전송(다시 플러딩(re-flood))하는 링크 및 라디오 인터페이스뿐만 아니라 RREQ를 수신하는 링크 및 라디오 인터페이스의 채널/주파수에 의존한다. 중간 노드는 역방향 라우트(reverse route)를 갖고 있지 않다면 소스 노드로의 그것의 역방향 라우트를 확립하고, 또는 이 RREQ가 소스 노드로의 현재 라우트보다 더 나은 새로운 라우트를 나타낸다면 소스 노드로의 그것의 역방향 라우트를 업데이트한다. 중간 노드는 업데이트된 RREQ를 전송(다시 플러딩)한다. 다시 플러딩된 RREQ 내의 메트릭 필드는 업데이트된 메트릭이고, 이것은 RREQ의 소스 노드와 전송 노드 사이의 라우트의 누적 메트릭을 반영한다.
데스티네이션 노드가 RREQ를 수신하면 그것은 수학식 6에 기초하여 메트릭 필드를 업데이트한다. 데스티네이션 노드는 그의 라우팅 테이블에 소스 노드로의 라우트가 없다면 그의 라우팅 테이블에 소스 노드로의 역방향 라우트를 생성한다. 데스티네이션 노드는 RREQ가 소스 노드로의 현재 역방향 라우트보다 더 나은 새로운 라우트를 제공한다면 소스 노드로의 그의 현재 라우트를 업데이트한다. 소스 노드로의 그의 역방향 라우트를 생성 또는 업데이트한 후에, 데스티네이션 노드는 소스 노드 쪽으로 유니캐스트 RREP(Route Reply)를 송신한다. 다른 정보에 더하여, RREP는 메트릭 정보를 운반하는 메트릭 필드를 포함한다. RREP는 중간 노드들에서 및 결국에는 소스 노드에서 데스티네이션 노드로의 순방향 라우트(forward route)를 확립한다. 노드(소스 및/또는 중간)는 동일한 데스티네이션 노드에 대한 다수의 RREP들을 수신할 수 있다. 중간 노드가 RREP 메시지를 수신하면, 그것은 수학식 6에 따라 그의 라우팅 테이블 내의 메트릭 정보를 업데이트한다. 그 후 중간 노드는, 데스티네이션 노드로의 라우트를 갖고 있지 않다면, 데스티네이션 노드로의 라우트를 확립하거나, 또는 새로운 RREP가 네스티네이션 노드로의 현재 라우트보다 더 나은 라우트를 제공한다면 데스티네이션 노드로의 그의 현재 라우트를 업데이트한다. 라우트가 생성 또는 수정되면, 중간 노드는 확립된 역방향 라우트를 따라 다음 상류측(upstream)(소스 노드 쪽으로) 노드에 유니캐스트로 RREP를 전송한다. RREP 내의 메트릭 필드는 업데이트된 메트릭이고, 이것은 전송 노드로부터 데스티네이션 노드로의 라우트의 누적 메트릭을 반영한다. RREF가 송신된 후에, 데스티네이션 노드가 더 나은 메트릭을 갖는 추가 RREQ를 수신한다면, 데스티네이션 노드는 소스 노드로의 그의 라우트를 업데이트하고 또한 업데이트된 라우트를 따라 소스 노드로 새로운 RREP를 송신한다. 따라서 소스 노드와 데스티네이션 노드 사이에 QRABA 경로 메트릭의 최적의 값을 갖는 양방향의 최적의 엔드-투-엔드 메트릭 라우트가 확립된다. 대체 실시예에서는, 데스티네이션 노드로의 유효한 라우트를 갖는 중간 노드들도 소스 노드로 역으로 유니캐스트 RREP 메시지를 송신할 수 있다.
본 발명의 QRABA 경로 메트릭은 트리 토폴로지에 기초한 멀티-홉 무선 네트워크들에서 경로를 선택하는 데에 적용될 수 있다. QRABA 라우트 메트릭은 루트 노드(root node)에 뿌리를 둔 토폴로지 트리를 구축하고 부모(parent) 및 경로를 선택하는 트리 기반 라우팅 프로토콜들/알고리즘들의 설계에 통합될 수 있다. 노드는 루트와 그 자신 사이에 QRABA의 최소값을 갖는 그의 부모를 선택한다.
루트 노드는 네트워크 내의 모든 노드들로의 데스티네이션 노드 주소를 갖는 RANN(root announcement) 메시지들 또는 특별한 RREQ(route request) 메시지들을 주기적으로 송신한다. 다른 정보에 더하여, RANN 및 RREQ는 메트릭 필드 및 시퀀스 넘버 필드를 포함한다. 루트가 새로운 RANN 또는 RREQ를 송신할 때 메트릭 필드는 초기화되고 시퀀스 넘버는 증가된다. 네트워크 내의 임의의 노드가 모든 노드들로의 데스티네이션 노드 주소를 갖는 RANN 또는 RREQ를 수신하면, 그것은 수학식 6에 기초하여 메트릭 필드를 업데이트한다. 노드는 루트 노드로의 라우팅에 관한 정보를 갖고 있지 않다면 루트로의 그것의 라우팅/전송 정보를 생성한다. 그로부터 RANN 또는 RREQ가 수신되는 노드는 루트 노드로의 그것의 부모이다. 각 노드는 RANN 또는 RREQ 메시지들의 다수의 카피들을 수신할 수 있다. 노드는 RANN 또는 RREQ가 루트 노드로의 현재 라우트보다 더 나은 새로운 라우트를 나타낸다면 루 트로의 그것의 부모 및 라우팅/전송 정보를 업데이트한다. 예를 들면, 노드는 RANN 또는 RREQ가 더 큰 시퀀스 넘버를 포함하거나, 시퀀스 넘버가 현재 라우트와 동일하고 RANN 또는 RREQ 메시지가 루트 노드로의 현재 라우트트보다 더 나은 메트릭을 제공한다면 루트 노드로의 그것의 현재 부모 및 라우팅/전송 정보를 업데이트한다. 소스 노드로의 그것의 부모 및 라우팅/전송 정보를 생성하거나 업데이트한 후에, 노드는 업데이트된 RANN 또는 RREQ 메시지들을 네트워크를 통해 전송(다시 플러딩)한다. 루트(들)의 존재 및 이용 가능한 루트(들)에 대한 메트릭들에 관한 정보는 네트워크 내의 모든 노드들에 보급된다. 노드는 그것이 데스티네이션 노드 주소를 모든 노드들로 하는 RANN 또는 RREQ 메시지들을 수신한 후에 또는 그것이 루트 노드에 송신할 데이터를 갖고 있고 루트 노드로의 양방향 경로를 필요로 하는 경우에 REGS(registration) 또는 RREP(route reply) 메시지 또는 RREQ(route request)를 루트 노드에 송신할 수 있다. REGS 또는 RREP 또는 RREQ 메시지들은 루트 노드로부터 이 노드로의 라우트를 확립/업데이트한다.
도 8은 본 발명의 라우팅 메트릭을 이용하는 노드의 상세를 도시하는 블록도이다. 노드는, 특히, 라우트 선택 모듈(815), 링크 품질 및 채널 부하/이용 측정 모듈(805), 라우팅 메트릭 산출 모듈(810), 및 하나 이상의 라디오 통신 인터페이스 모듈들(820a, ... 820n)로 이루어진다. 링크 품질 및 채널 부하/이용 측정 모듈(805)은 라디오 통신 인터페이스 모듈들(820a, ... 820n)을 통해 그것의 이웃들 각각으로의 링크/채널의 품질 및 부하/이용을 주기적으로 측정한다. 그것은 그 측정 결과들을 라우팅 메트릭 산출 모듈에 제공하고, 라우팅 메트릭 산출 모듈은 라 우팅 메트릭들을 주기적으로 산출한다. 라우팅 메트릭들은 링크 비용 함수, 양자화된 링크 비용 함수 및 양자화된 라우트 비용 함수를 포함한다. 노드는 다수의 이웃들, 다수의 라디오 인터페이스들, 및 다수의 물리적/논리적 채널들 및 링크들을 가질 수 있다. 모든 이들 링크들의 품질 및 부하는 측정 모듈에 의해 주기적으로 측정될 필요가 있다. 라우트 선택 모듈은 라우팅 프로토콜들/알고리즘들을 실행하고 데이터를 전송하기 위한 라우트 및 라디오 인터페이스를 결정한다. 그것은 또한 라디오 통신 인터페이스 모듈들(820a, ... 820n)을 통해 네트워크 내의 다른 노드들과 라우팅 제어 메시지들을 교환한다. 노드는 하나 이상의 라디오 통신 및 다른 통신 인터페이스들을 가질 수 있다.
프로액티브 라우팅 프로토콜들에서는, 링크 상태 및 토폴로지 변화에 대한 적당히 빠른 응답을 달성하면서 라우트 안정성을 유지하기 위해, 노드는 이 링크에 대한 RABA 메트릭의 변화들이, 그것의 최근 고지(last announcement) 시의 값에 비하여, 임계치보다 더 큰 경우 또는 그러한 경우에만 라우팅 제어 메시지들을 플러딩함으로써 그 링크에 대한 상태 변화를 그것의 이웃들(이웃 노드들) 중 하나에 즉시 고지할 수 있다. 즉, (RABA(현재) - RABA(최근))/RABA(최근)×100% > T%인 경우 또는 그러한 경우에만, 노드는 즉시 링크 상태의 변화를 고지하는 라우팅 제어 메시지들을 플러딩한다.
본 발명은 다양한 형태의 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 특수 목적 프로세서, 또는 그의 조합들로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 바람직하게는, 본 발명은 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 구현된다. 또한, 소프트웨어는 바람직 하게는 프로그램 저장 장치 상에 실체적으로 구체화된 애플리케이션 프로그램으로서 구현된다. 애플리케이션 프로그램은 임의의 적합한 아키텍처를 포함하는 머신에 업로드되어 그 머신에 의해 실행될 수 있다. 바람직하게는, 머신은 하나 이상의 CPU(central processing unit), RAM(random access memory), 및 I/O(input/output) 인터페이스(들)와 같은 하드웨어를 갖는 컴퓨터 플랫폼 상에 구현된다. 컴퓨터 플랫폼은 또한 운영 체제 및 마이크로명령 코드를 포함한다. 본 명세서에 설명된 다양한 프로세스들 및 기능들은 운영 체제를 통해 실행되는 마이크로명령 코드의 일부 또는 애플리케이션 프로그램의 일부(또는 그의 조합)일 수 있다. 또한, 추가의 데이터 저장 장치 및 인쇄 장치와 같은 다양한 다른 주변 장치들이 컴퓨터 플랫폼에 접속될 수 있다.
또한, 첨부 도면들에 도시된 구성 시스템 컴포넌트들 및 방법 단계들 중 일부는 바람직하게는 소프트웨어로 구현되기 때문에, 시스템 컴포넌트들(또는 프로세스 단계들) 사이의 실제 접속들은 본 발명이 프로그램되는 방식에 따라 다를 수 있다는 것을 이해해야 한다. 본 명세서의 교시 내용이 주어지면, 관련 기술의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 이들 및 유사한 구현들 또는 구성들을 예상할 수 있을 것이다.

Claims (36)

  1. 복수의 노드를 포함하는 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 엔드-투-엔드 라우트(end-to-end route)를 확립하는 방법으로서,
    상기 복수의 노드 중 하나의 노드에서, 링크 메트릭 함수(link metric function)를 산출하는 단계 - 상기 링크 메트릭 함수는 상기 링크 메트릭 함수의 산출에 미디어 액세스 제어(media access control) 및 물리 계층 프로토콜 오버헤드와 데이터 사이즈를 이용함 - ;
    상기 산출된 링크 메트릭 함수를 이용하여 양자화된 링크 메트릭 함수를 산출하는 단계;
    상기 엔드-투-엔드 라우트를 따르는 2개의 연속적인 링크에 할당된 주파수들에 의존하는 제1 채널 변화 가중 함수를 결정하는 단계 - 상기 제1 채널 변화 가중 함수는 모든 링크들이 송신을 위해 할당된 채널들에 관하여 동등하게 가중되는 경우에 1의 값을 갖고, 또한 상기 제1 채널 변화 가중 함수는 상기 2개의 연속적인 링크 중 제1 링크가 상기 엔드-투-엔드 라우트의 마지막 링크인 경우에 제1 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수와 상기 2개의 연속적인 링크 중 제2 링크에 이용되는 제2 주파수가 동일한 경우에 제2 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수가 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제2 링크에 이용되는 제2 주파수와 동일하지 않고 상기 2개의 연속적인 링크의 각각과 연관된 노드들이 단일 라디오 인터페이스를 이용하는 경우에 제3 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수가 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제2 링크에 이용되는 제2 주파수와 동일하지 않고 상기 2개의 연속적인 링크의 각각과 연관된 노드들이 다수의 라디오 인터페이스를 이용하는 경우에 제4 미리 결정된 값을 가짐 - ;
    상기 엔드-투-엔드 라우트를 따르는 2개의 연속적인 링크에 할당된 주파수들에 의존하는 제2 채널 변화 가중 함수를 결정하는 단계 - 상기 제2 채널 변화 가중 함수는 모든 링크들이 송신을 위해 할당된 채널들에 관하여 동등하게 가중되는 경우에 0의 값을 갖고, 또한 상기 제2 채널 변화 가중 함수는 상기 2개의 연속적인 링크 중 제1 링크가 상기 엔드-투-엔드 라우트의 마지막 링크인 경우에 제1 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수와 상기 2개의 연속적인 링크 중 제2 링크에 이용되는 제2 주파수가 동일한 경우에 제2 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수가 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제2 링크에 이용되는 제2 주파수와 동일하지 않고 상기 2개의 연속적인 링크의 각각과 연관된 노드들이 단일 라디오 인터페이스를 이용하는 경우에 제3 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수가 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제2 링크에 이용되는 제2 주파수와 동일하지 않고 상기 2개의 연속적인 링크의 각각과 연관된 노드들이 다수의 라디오 인터페이스를 이용하는 경우에 제4 미리 결정된 값을 가짐 - ;
    상기 제1 채널 변화 가중 함수 및 상기 제2 채널 변화 가중 함수를 양자화된 링크 메트릭 함수에 적용함으로써, 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 각각의 양자화된 메트릭을 산출하는 단계 - 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들은 상기 무선 네트워크 내의 동일한 세트의 노드들 사이의 라우트들을 포함함 - ; 및
    상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 각각의 상기 양자화된 메트릭에 기초하여 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 중 하나의 엔드-투-엔드 라우트를 선택하는 단계 - 상이한 채널들을 통한 상기 무선 네트워크 내의 동일한 세트의 노드들 사이의 상기 복수의 상기 엔드-투-엔드 라우트들은 복수의 라디오 인터페이스들을 포함하고, 또한 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 각각은 양방향성을 가짐 -
    를 포함하는, 엔트-투-엔드 라우트를 확립하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무선 네트워크는 무선 메시 네트워크(wireless mesh network)인, 엔트-투-엔드 라우트를 확립하는 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    미디어 액세스 제어 및 물리 계층 프로토콜 오버헤드를 결정하는 단계;
    데이터 사이즈를 결정하는 단계;
    링크 데이터 레이트(link data rate)를 주기적으로 결정하는 단계;
    패킷 오류율(packet error rate)을 주기적으로 결정하는 단계;
    채널 이용(channel utilization)에 대한 가중 함수를 결정하는 단계; 및
    상기 패킷 오류율에 대한 가중 함수를 결정하는 단계
    를 더 포함하는, 엔트-투-엔드 라우트를 확립하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 채널 이용을 주기적으로 결정하는 단계를 더 포함하는, 엔트-투-엔드 라우트를 확립하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    채널 측정 주기를 결정하는 단계; 및
    채널 비지 타임(channel busy time)을 주기적으로 결정하는 단계
    를 더 포함하는, 엔트-투-엔드 라우트를 확립하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    양자화 레벨들의 수를 결정하는 단계; 및
    양자화 팩터(quantization factor)를 결정하는 단계
    를 더 포함하는, 엔트-투-엔드 라우트를 확립하는 방법.
  8. 삭제
  9. 제2항에 있어서, 상기 무선 메시 네트워크는 프로-액티브(pro-active) 네트워크인, 엔트-투-엔드 라우트를 확립하는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 산출된 링크 메트릭 함수의 결과들을 제어 메시지 내의 상태 정보로서 고지(announcing)하는 단계; 및
    상기 산출된 링크 메트릭 함수를 이용하여 라우팅 테이블을 생성 및 유지하는 단계
    를 더 포함하는, 엔트-투-엔드 라우트를 확립하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 산출된 링크 메트릭 함수의 결과들이 미리 결정된 임계치보다 더 크면, 상기 결과들을 제어 메시지 내의 상태 정보로서 즉시 고지하는 단계를 더 포함하는, 엔트-투-엔드 라우트를 확립하는 방법.
  12. 제2항에 있어서, 상기 무선 메시 네트워크는 온-디맨드(on-demand) 네트워크인, 엔트-투-엔드 라우트를 확립하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    라우트 발견(route discovery)을 개시하는 단계; 및
    상기 산출된 링크 메트릭 함수를 이용하여 라우팅 테이블을 생성 및 유지하는 단계
    를 더 포함하는, 엔트-투-엔드 라우트를 확립하는 방법.
  14. 제2항에 있어서, 상기 무선 메시 네트워크는 하이브리드 메시 네트워크인, 엔트-투-엔드 라우트를 확립하는 방법.
  15. 제2항에 있어서, 상기 무선 메시 네트워크는 트리 토폴로지(tree topology)에 기초하는, 엔트-투-엔드 라우트를 확립하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    초기화된 메트릭 필드 및 시퀀스 넘버 필드를 포함하여, 루트 고지(root announcement)를 송신하는 것 및 라우트 발견을 개시하는 것 중 하나를 수행하는 단계;
    상기 메트릭 필드를 업데이트하는 단계;
    상기 시퀀스 넘버 필드를 업데이트하는 단계;
    라우팅 테이블을 업데이트하는 단계; 및
    양방향 엔드-투-엔드 라우트를 확립하는 단계
    를 더 포함하는, 엔트-투-엔드 라우트를 확립하는 방법.
  17. 복수의 노드를 포함하는 무선 네트워크를 포함하는 시스템으로서 - 상기 시스템은 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 엔드-투-엔드 라우트를 확립하기 위한 것임 - ,
    상기 시스템의 노드는,
    적어도 하나의 CPU(central processing unit);
    RAM(random access memory);
    하나 이상의 입력/출력 인터페이스;
    링크 메트릭 함수를 산출하는 수단 - 상기 링크 메트릭 함수는 상기 링크 메트릭 함수의 산출에 미디어 액세스 제어 및 물리 계층 프로토콜 오버헤드와 데이터 사이즈를 이용함 - ;
    상기 산출된 링크 메트릭 함수를 이용하여 양자화된 링크 메트릭 함수를 산출하는 수단;
    상기 엔드-투-엔드 라우트를 따르는 2개의 연속적인 링크에 할당된 주파수들에 의존하는 제1 채널 변화 가중 함수를 결정하는 수단 - 상기 제1 채널 변화 가중 함수는 모든 링크들이 송신을 위해 할당된 채널들에 관하여 동등하게 가중되는 경우에 1의 값을 갖고, 또한 상기 제1 채널 변화 가중 함수는 상기 2개의 연속적인 링크 중 제1 링크가 상기 엔드-투-엔드 라우트의 마지막 링크인 경우에 제1 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수와 상기 2개의 연속적인 링크 중 제2 링크에 이용되는 제2 주파수가 동일한 경우에 제2 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수가 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제2 링크에 이용되는 제2 주파수와 동일하지 않고 상기 2개의 연속적인 링크의 각각과 연관된 노드들이 단일 라디오 인터페이스를 이용하는 경우에 제3 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수가 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제2 링크에 이용되는 제2 주파수와 동일하지 않고 상기 2개의 연속적인 링크의 각각과 연관된 노드들이 다수의 라디오 인터페이스를 이용하는 경우에 제4 미리 결정된 값을 가짐 - ;
    상기 엔드-투-엔드 라우트를 따르는 2개의 연속적인 링크에 할당된 주파수들에 의존하는 제2 채널 변화 가중 함수를 결정하는 수단 - 상기 제2 채널 변화 가중 함수는 모든 링크들이 송신을 위해 할당된 채널들에 관하여 동등하게 가중되는 경우에 0의 값을 갖고, 또한 상기 제2 채널 변화 가중 함수는 상기 2개의 연속적인 링크 중 제1 링크가 상기 엔드-투-엔드 라우트의 마지막 링크인 경우에 제1 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수와 상기 2개의 연속적인 링크 중 제2 링크에 이용되는 제2 주파수가 동일한 경우에 제2 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수가 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제2 링크에 이용되는 제2 주파수와 동일하지 않고 상기 2개의 연속적인 링크의 각각과 연관된 노드들이 단일 라디오 인터페이스를 이용하는 경우에 제3 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수가 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제2 링크에 이용되는 제2 주파수와 동일하지 않고 상기 2개의 연속적인 링크의 각각과 연관된 노드들이 다수의 라디오 인터페이스를 이용하는 경우에 제4 미리 결정된 값을 가짐 - ;
    상기 제1 채널 변화 가중 함수 및 상기 제2 채널 변화 가중 함수를 양자화된 링크 메트릭 함수에 적용함으로써, 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 복수의 라우트들 각각의 양자화된 메트릭을 산출하는 수단 - 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들은 상기 무선 네트워크 내의 동일한 세트의 노드들 사이의 라우트들을 포함함 - ; 및
    상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 각각의 상기 양자화된 메트릭에 기초하여 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 중 하나의 엔드-투-엔드 라우트를 선택하는 수단 - 상이한 채널들을 통한 상기 무선 네트워크 내의 동일한 세트의 노드들 사이의 상기 복수의 상기 엔드-투-엔드 라우트들은 복수의 라디오 인터페이스들을 포함하고, 또한 상기 복수의 엔드-투-엔드 라우트들 각각은 양방향성을 가짐 -
    을 포함하는 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 무선 네트워크는 무선 메시 네트워크인, 시스템.
  19. 삭제
  20. 제17항에 있어서,
    상기 노드는,
    미디어 액세스 제어 및 물리 계층 프로토콜 오버헤드를 결정하는 수단;
    데이터 사이즈를 결정하는 수단;
    링크 데이터 레이트를 주기적으로 결정하는 수단;
    패킷 오류율을 주기적으로 결정하는 수단;
    채널 이용에 대한 가중 함수를 결정하는 수단; 및
    상기 패킷 오류율에 대한 가중 함수를 결정하는 수단
    을 더 포함하는, 시스템.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 노드는 채널 이용을 주기적으로 결정하는 수단을 더 포함하는, 시스템.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 노드는,
    채널 측정 주기를 결정하는 수단; 및
    채널 비지 타임을 주기적으로 결정하는 수단
    을 더 포함하는, 시스템.
  23. 제17항에 있어서,
    상기 노드는,
    양자화 레벨들의 수를 결정하는 수단; 및
    양자화 팩터를 결정하는 수단
    을 더 포함하는, 시스템.
  24. 삭제
  25. 제18항에 있어서, 상기 무선 메시 네트워크는 프로-액티브 네트워크인, 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 노드는,
    상기 산출된 링크 메트릭 함수의 결과들을 제어 메시지 내의 상태 정보로서 고지하는 수단; 및
    상기 산출된 링크 메트릭 함수를 이용하여 라우팅 테이블을 생성 및 유지하는 수단
    을 더 포함하는, 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 노드는,
    상기 산출된 링크 메트릭 함수의 결과들이 미리 결정된 임계치보다 더 크면, 상기 결과들을 제어 메시지 내의 상태 정보로서 즉시 고지하는 수단을 더 포함하는, 시스템.
  28. 제18항에 있어서, 상기 무선 메시 네트워크는 온-디맨드 네트워크인, 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 노드는,
    라우트 발견을 개시하는 수단; 및
    상기 산출된 링크 메트릭 함수를 이용하여 라우팅 테이블을 생성 및 유지하는 수단
    을 더 포함하는, 시스템.
  30. 제18항에 있어서, 상기 무선 메시 네트워크는 하이브리드 메시 네트워크인, 시스템.
  31. 제18항에 있어서, 상기 무선 메시 네트워크는 트리 토폴로지에 기초하는, 시스템.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 노드는,
    초기화된 메트릭 필드 및 시퀀스 넘버 필드를 포함하여, 루트 고지를 송신하는 것 및 라우트 발견을 개시하는 것 중 하나를 수행하는 수단;
    상기 메트릭 필드를 업데이트하는 수단;
    상기 시퀀스 넘버 필드를 업데이트하는 수단; 및
    라우팅 테이블을 업데이트하는 수단
    을 더 포함하는, 시스템.
  33. 복수의 노드를 포함하는 무선 네트워크 내의 노드로서 - 상기 노드는 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 양방향 엔드-투-엔드 라우트의 확립에 참여하도록 구성됨 - ,
    적어도 하나의 CPU;
    RAM(random access memory);
    하나 이상의 입력/출력 인터페이스;
    상기 노드의 각 채널의 품질 및 이용을 주기적으로 측정하는 수단 - 상기 노드는 다수의 채널들을 이용함 - ;
    상기 엔드-투-엔드 라우트를 따르는 2개의 연속적인 링크에 할당된 주파수들에 의존하는 제1 채널 변화 가중 함수를 결정하는 수단 - 상기 제1 채널 변화 가중 함수는 모든 링크들이 송신을 위해 할당된 채널들에 관하여 동등하게 가중되는 경우에 1의 값을 갖고, 또한 상기 제1 채널 변화 가중 함수는 상기 2개의 연속적인 링크 중 제1 링크가 상기 엔드-투-엔드 라우트의 마지막 링크인 경우에 제1 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수와 상기 2개의 연속적인 링크 중 제2 링크에 이용되는 제2 주파수가 동일한 경우에 제2 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수가 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제2 링크에 이용되는 제2 주파수와 동일하지 않고 상기 2개의 연속적인 링크의 각각과 연관된 노드들이 단일 라디오 인터페이스를 이용하는 경우에 제3 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수가 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제2 링크에 이용되는 제2 주파수와 동일하지 않고 상기 2개의 연속적인 링크의 각각과 연관된 노드들이 다수의 라디오 인터페이스를 이용하는 경우에 제4 미리 결정된 값을 가짐 - ;
    상기 엔드-투-엔드 라우트를 따르는 2개의 연속적인 링크에 할당된 주파수들에 의존하는 제2 채널 변화 가중 함수를 결정하는 수단 - 상기 제2 채널 변화 가중 함수는 모든 링크들이 송신을 위해 할당된 채널들에 관하여 동등하게 가중되는 경우에 0의 값을 갖고, 또한 상기 제2 채널 변화 가중 함수는 상기 2개의 연속적인 링크 중 제1 링크가 상기 엔드-투-엔드 라우트의 마지막 링크인 경우에 제1 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수와 상기 2개의 연속적인 링크 중 제2 링크에 이용되는 제2 주파수가 동일한 경우에 제2 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수가 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제2 링크에 이용되는 제2 주파수와 동일하지 않고 상기 2개의 연속적인 링크의 각각과 연관된 노드들이 단일 라디오 인터페이스를 이용하는 경우에 제3 미리 결정된 값을 갖고, 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제1 링크에 이용되는 제1 주파수가 상기 2개의 연속적인 링크 중 상기 제2 링크에 이용되는 제2 주파수와 동일하지 않고 상기 2개의 연속적인 링크의 각각과 연관된 노드들이 다수의 라디오 인터페이스를 이용하는 경우에 제4 미리 결정된 값을 가짐 - ;
    상기 각 채널의 상기 측정된 품질 및 이용을 통해 라우팅 메트릭들을 주기적으로 산출하는 수단 - 상기 라우팅 메트릭들은 링크 메트릭 함수, 양자화된 링크 메트릭 함수 및 양자화된 라우트 메트릭 함수를 포함하고, 상기 링크 메트릭 함수는 상기 링크 메트릭 함수의 산출에 미디어 액세스 제어 및 물리 계층 프로토콜 오버헤드와 데이터 사이즈를 이용하고, 상기 양자화된 라우트 메트릭은 상기 제1 채널 변화 가중 함수 및 상기 제2 채널 변화 가중 함수를 상기 양자화된 링크 메트릭 함수에 적용함으로써 결정됨 - ;
    상기 산출된 라우팅 메트릭들로 라우팅 테이블을 주기적으로 업데이트하는 수단; 및
    상기 라우팅 테이블에 기초하여 상기 무선 네트워크를 가로지르는 데이터에 대한 상기 양방향 엔드-투-엔드 라우트를 선택하는 수단
    을 포함하는 무선 네트워크 내의 노드.
  34. 제33항에 있어서, 상기 노드는 적어도 하나의 라디오 인터페이스를 갖는, 무선 네트워크 내의 노드.
  35. 삭제
  36. 삭제
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