KR101380090B1 - System and method for link quality measurement and link selection in multi-radio wireless ad-hoc networks - Google Patents
System and method for link quality measurement and link selection in multi-radio wireless ad-hoc networks Download PDFInfo
- Publication number
- KR101380090B1 KR101380090B1 KR1020120115247A KR20120115247A KR101380090B1 KR 101380090 B1 KR101380090 B1 KR 101380090B1 KR 1020120115247 A KR1020120115247 A KR 1020120115247A KR 20120115247 A KR20120115247 A KR 20120115247A KR 101380090 B1 KR101380090 B1 KR 101380090B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- link quality
- node
- link
- available bandwidth
- channel
- 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
- H04W40/12—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
- 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
- H04W84/00—Network topologies
- H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
- H04W24/00—Supervisory, monitoring or testing arrangements
- H04W24/02—Arrangements for optimising operational condition
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 멀티 라디오 무선 애드혹(Ad-hoc) 네트워크 환경에서 링크 품질을 측정하고 링크를 선택하는 방법과 그 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for measuring link quality and selecting a link in a multi-radio wireless Ad-hoc network environment.
무선 애드혹 네트워크에서 고화질 비디오 및 대용량 파일과 같이 처리량이 높은 네트워크에 대한 요구가 커지고 있다. 이를 지원하기 위해 여러 개의 네트워크 인터페이스를 사용하는 멀티 라디오 환경이 주목받고 있으며, 멀티 라디오 무선 네트워크 환경에서의 링크 품질 측정 방법이 연구되고 있다.There is a growing demand for high throughput networks such as high definition video and large files in wireless ad hoc networks. In order to support this, a multi-radio environment using multiple network interfaces has attracted attention, and a link quality measurement method in a multi-radio wireless network environment has been studied.
멀티 라디오 무선 애드혹 네트워크에서 활용되는 대표적인 링크 품질 측정 방법으로 기대 전송 시간(Expected Transmission Time; ETT)이 쓰인다. ETT는 주기적으로 헬로(Hello) 패킷과 프로브(Probe) 패킷을 이웃 노드들에게 전송하여 패킷 전달 성공률(Packet Delivery Ratio; PDR)과 가용 대역폭을 측정한다. 또한, PDR은 Hello 패킷을 이웃 노드들에게 브로드캐스트(Broadcast)로 매 초마다 보내고, 매 10초마다 각 이웃 노드가 응답한 개수를 이용하여 계산한다. 가용 대역폭은 각 이웃 노드에 대해서 유니캐스트(Unicast)로 서로 다른 길이의 Probe 패킷 쌍을 연속으로 10회 전송하고 응답하는 시간의 평균을 이용하여 계산한다.Expected Transmission Time (ETT) is used as a representative link quality measurement method used in a multi-radio wireless ad hoc network. The ETT periodically transmits a Hello packet and a Probe packet to neighbor nodes to measure a packet delivery ratio (PDR) and available bandwidth. In addition, the PDR sends a Hello packet to the neighbor nodes by broadcast every second, and calculates the number of responses by each neighbor node every 10 seconds. The available bandwidth is calculated using the average of the times of transmitting and responding 10 consecutive successive pairs of probe packets of different length in unicast for each neighbor node.
여기서, Hello 패킷은 브로드캐스트를 통해 한 번의 전송으로 모든 이웃 노드들에게 전달되므로 비용상의 문제가 작지만, Probe 패킷은 이웃 노드의 수에 비례하여 최소 20개의 패킷을 연속으로 보내기 때문에 네트워크에 부담을 주게 된다. 따라서, 이 작업을 주기적으로 할 경우 실제 데이터를 전송할 때 링크 품질을 측정하는 데 쓰이는 비용만큼 데이터를 보내지 못하는 문제가 발생한다.Here, the Hello packet is transmitted to all neighbor nodes in one transmission through broadcast, so the cost is small, but the Probe packet sends a burden to the network because at least 20 packets are continuously sent in proportion to the number of neighbor nodes. do. Therefore, if this task is performed periodically, the problem is that the data cannot be sent as much as the cost of measuring link quality when transmitting the actual data.
본 발명의 실시예를 통해 상기에 기술한 기존 링크 선택 시스템에 대한 문제점을 해결하여, 멀티 라디오 무선 애드혹 네트워크 환경에서 링크 품질 측정 방법의 비용 지출을 줄이고, 정확도를 개선함으로써 송수신 노드 간의 데이터 전송 처리량을 높일 수 있는 시스템과 방법을 제공하고자 한다.The embodiment of the present invention solves the problems of the existing link selection system described above, thereby reducing the cost of the link quality measurement method in a multi-radio wireless ad hoc network environment and improving the accuracy of data transmission throughput between transmitting and receiving nodes. We want to provide a system and a way to increase it.
자세하게는, 처리량이 높은 링크를 선택하기 위해서 각 노드의 MAC(Media Access Control) 계층 정보와 잠재적인 은닉 노드를 파악하는 것을 특징으로 가지는 링크 품질 측정 및 선택 시스템과 방법을 제공하고자 한다.In detail, to provide a link quality measurement and selection system and method characterized by identifying each node's MAC (Media Access Control) layer information and potential hidden nodes in order to select a high throughput link.
멀티 라디오 무선 애드혹(Ad-hoc) 네트워크 환경에서 단말기를 통한 데이터 전송 환경에 있어서, MAC(Media Access Control) 계층에서 송신 노드와 수신 노드가 계산한 채널 사용량을 이용하여 채널의 가용 대역폭을 예측하는 제1 예측부; 은닉 노드로 인한 가용 대역폭의 감소량을 예측하는 제2 예측부; 가용 대역폭과 가용 대역폭의 감소량을 이용하여 송신 노드와 수신 노드 사이의 링크 품질을 측정하는 품질 측정부; 및 링크 품질을 측정한 링크 중 링크 품질이 높은 링크를 선택하는 링크 선택부를 포함하는 링크 품질 측정 및 선택 시스템이 제공될 수 있다.In a data transmission environment through a terminal in a multi-radio wireless ad-hoc network environment, a method for estimating available bandwidth of a channel using channel usage calculated by a transmitting node and a receiving node in a media access control (MAC)
일측에 있어서, 제1 예측부에서 각 노드는 MAC 계층에서 채널의 발생 프레임을 측정하여 채널 사용량을 계산하며, 채널 사용량에 채널의 최대 대역폭을 곱하여 가용 대역폭을 예측할 수 있다.In one side, in the first prediction unit, each node calculates channel usage by measuring an occurrence frame of a channel in the MAC layer, and predicts an available bandwidth by multiplying the channel usage by the maximum bandwidth of the channel.
또 다른 측면에 있어서, 제2 예측부는 송신 노드에서 계산한 채널 사용량과 수신 노드가 계산한 상기 채널 사용량의 차이를 이용하여, 송신 노드 측에서 은닉 노드로 인해 발생하는 가용 대역폭의 감소량을 예측할 수 있다.In another aspect, the second prediction unit may estimate the amount of available bandwidth reduction caused by the hidden node at the transmitting node using the difference between the channel usage calculated at the transmitting node and the channel usage calculated at the receiving node. .
또 다른 측면에 있어서, 제2 예측부는 각 노드가 채널 사용량을 헬로(Hello) 패킷에 추가 정보로 기록하여 매 초마다 브로드캐스트(Broadcast) 형태로 이웃 노드들에 전송하고, Hello 패킷에 기록된 채널 사용량과 각 이웃 노드에서 측정한 채널 사용량을 비교함으로써 은닉 노드의 존재를 확인할 수 있다.In another aspect, the second prediction unit records each channel usage as additional information in the Hello packet, and transmits it to neighboring nodes in a broadcast form every second, and records the channel usage in the Hello packet. The existence of the hidden node can be confirmed by comparing the usage with the channel usage measured by each neighbor node.
또 다른 측면에 있어서, 품질 측정부는 송신 노드와 수신 노드 사이의 패킷 전달 성공률(Packet Delivery Ratio, PDR), 가용 대역폭, 가용 대역폭의 감소량을 이용하여 링크 품질을 수치화할 수 있다.In another aspect, the quality measurer may quantify the link quality by using a packet delivery ratio (PDR), an available bandwidth, and an amount of available bandwidth reduction between a transmitting node and a receiving node.
또 다른 측면에 있어서, 링크 선택부는 송신 노드와 수신 노드 사이를 연결할 수 있는 링크 중에서 실시간 사용 중인 링크의 품질과 비교하여 기준치(Threshold) 이상의 링크가 존재할 경우, 기준치 이상의 링크로 경로를 수정할 수 있다.In another aspect, the link selector may modify a path to a link higher than or equal to a threshold value when there is a link higher than or equal to a threshold value in comparison with the quality of a link being used in real time among the links that may be connected between a transmitting node and a receiving node.
멀티 라디오 무선 애드혹(Ad-hoc) 네트워크 환경에서 단말기를 통한 데이터 전송 환경에 있어서, MAC(Media Access Control) 계층에서 송신 노드와 수신 노드가 계산한 채널 사용량을 이용하여 채널의 가용 대역폭을 예측하는 단계; 은닉 노드로 인한 가용 대역폭의 감소량을 예측하는 단계; 가용 대역폭과 가용 대역폭의 감소량을 이용하여 송신 노드와 수신 노드 사이의 링크 품질을 측정하는 단계; 및 링크 품질을 측정한 링크 중 링크 품질이 높은 링크를 선택하는 단계를 포함하는 링크 품질 측정 및 선택 방법이 제공될 수 있다.In a multi-radio wireless ad-hoc network environment, a step of estimating available bandwidth of a channel using channel usage calculated by a transmitting node and a receiving node in a media access control (MAC) layer ; Predicting a reduction in the available bandwidth due to the hidden node; Measuring a link quality between a transmitting node and a receiving node using the available bandwidth and the amount of available bandwidth reduction; And selecting a link having a high link quality among the links of which the link quality is measured.
본 발명의 실시예를 통해 멀티 라디오 무선 애드혹 네트워크 환경에서 링크 품질 측정 방법의 비용 지출을 줄이고, 정확도를 개선함으로써 송수신 노드 간의 데이터 전송 처리량을 높일 수 있는 시스템과 방법을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to provide a system and a method capable of increasing data transmission throughput between transmission and reception nodes by reducing cost and improving accuracy of a link quality measurement method in a multi-radio wireless ad hoc network environment.
또한, 처리량이 높은 링크를 선택하기 위해서 각 노드의 MAC(Media Access Control) 계층 정보와 잠재적인 은닉 노드를 파악하는 것을 특징으로 가지는 링크 품질 측정 및 선택 시스템과 방법을 제공할 수 있다.In addition, it is possible to provide a link quality measurement and selection system and method characterized by identifying each node's MAC (Media Access Control) layer information and potential hidden nodes in order to select a high throughput link.
도 1은 본 발명의 일실시예에 있어서, 노드 간 연결하고 있는 채널과 연결할 수 있는 채널, 그리고 주변의 은닉 노드를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 있어서, 링크 품질 측정 및 선택 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 있어서, MAC 계층의 채널 사용량의 측정을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 있어서, 은닉 노드로 인한 가용 대역폭 감소량의 예측을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 링크 품질 측정 및 선택 방법의 각 단계를 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 1 illustrates a channel that can be connected to a node that is connected between nodes, and a hidden node around the node according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram for explaining the configuration of a link quality measurement and selection system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram for describing measurement of channel usage of a MAC layer according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram for explaining prediction of available bandwidth reduction due to a hidden node according to one embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating each step of the link quality measurement and selection method according to an embodiment of the present invention.
이하, 링크 품질 측정 및 선택 시스템과 그 방법에 대해서 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명한다.Hereinafter, a link quality measurement and selection system and a method thereof will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
애드혹(Ad hoc) 네트워크는 애드혹(Ad-hoc)은 네트워크의 구성 및 유지를 위해 기지국이나 액세스 포인트와 같은 기반 네트워크 장치를 필요로 하지 않는다. 따라서, 노드들은 무선 인터페이스를 사용하여 서로 통신하고, 멀티 홉(Hop) 라우팅 기능에 의해 무선 인터페이스가 가지는 통신 거리상의 제약을 극복하며, 노드들의 이동이 자유롭고, 네트워크 토폴로지가 동적으로 변화되는 특징이 있다.Ad hoc networks Ad-hoc does not require an underlying network device such as a base station or an access point to configure and maintain the network. Therefore, the nodes communicate with each other using a wireless interface, overcome the limitations of the communication distance of the wireless interface by the multi-hop routing function, the nodes are free to move, and the network topology is dynamically changed. .
도 1은 일반적인 애드혹 네트워크 환경에서 링크 연결하고 있는 송신 노드(110)와 수신 노드(120)를 나타낸 것이다. 송신 노드(110)와 수신 노드(120)를 연결할 수 있는 채널은 다양하게 존재한다. 여기서, 여러 개의 무선 네트워크 인터페이스를 활용하는 멀티 라디오 무선 애드혹 네트워크에서는 경로상의 다음 홉(Next-hop) 노드로 연결되는 링크가 인터페이스 개수에 비례하여 존재한다.1 illustrates a transmitting
또한, 인터페이스 별로 채널이 다르게 할당되므로 특정 노드와 연결되는 각 링크는 서로 다른 간섭과 혼잡 상태를 나타낸다. 이에 따라 현재 데이터 전송에 사용 중인 링크의 상태와 다른 링크들의 상태를 비교하여 더 나은 링크로 교체함으로써 처리량을 개선할 수 있다.In addition, since channels are allocated differently for each interface, each link connected to a specific node exhibits different interference and congestion. This can improve throughput by comparing the status of the link currently being used for data transmission with the status of other links and replacing them with a better link.
더불어, 채널의 대역폭을 추축할 때에, 해당 링크 너머에 있는 2 홉에 위치한 노드들이 데이터를 전송하고 있을 경우, 수신 노드에서는 송신 노드가 보내는 데이터 패킷과 2 홉에 위치한 노드들이 보내는 패킷이 충돌하는 은닉 노드 문제(Hidden Terminal Problem)가 발생하기 때문에 예상하던 대역폭보다 더 낮은 수준만 제공하게 되며, 이러한 노드를 은닉 노드라고 한다.In addition, when estimating the bandwidth of a channel, if nodes located at two hops over the link are transmitting data, the receiving node conceals that data packets sent by the transmitting node and packets sent by nodes located at two hops collide. Because of the hidden terminal problem, it provides only a lower level than expected bandwidth, and these nodes are called hidden nodes.
따라서, 연결 중인 송신 노드(110)와 수신 노드(120)가 MAC 계층에서 채널 사용량 정보를 이용하여 가용 대역폭을 추측함으로써, 송신 노드(110)를 기준으로 2 홉에 위치하여 채널을 이용하는 은닉 노드의 존재와, 은닉 노드의 채널 사용량을 예측하고, 기존의 링크 품질 측정 시스템보다 보다 정확하고 효율적인 링크 품질 측정 시스템을 제공하도록 할 수 있다.Therefore, by connecting the
또한 경로상의 다음 홉 노드와 연결되는 여러 개의 멀티 라디오 링크 중에서 현재 데이터 전송에 사용중인 링크와 다른 링크들의 링크 품질을 비교하여 현재 링크보다 일정 수준 더 높은 링크가 발견될 경우 데이터 전송 링크를 교체하는 링크 선택 시스템을 포함할 수 있다.It also compares the link quality of the current link with the link being used for data transmission among multiple multi-radio links connected to the next hop node in the path, and replaces the data transmission link when a certain level higher link is found than the current link. It may include a selection system.
송신 노드(110)와 수신 노드(120)는 통신을 위한 단말기에 포함되는 네트워크 신호의 송신단과 수신단을 설명하거나 송신 단말, 수신 단말 그 자체를 의미할 수 있다. 연결하고 있는 노드 사이에는 다양한 채널이 존재하며, 송신 노드(110)와 수신 노드(120) 주변에는 또 다른 노드들이 존재할 수 있다. 송신 노드(110)와 수신 노드(120)를 포함한 모든 노드들은 이동 가능하며, 주변에 존재하는 노드들은 송신 노드(110)에서 2 홉 거리에 위치하여 충돌을 일으키는 은닉 노드가 될 가능성을 지니고 있다. The transmitting
도 2는 본 발명의 실시예에 있어서, 멀티 라디오 무선 애드혹 네트워크 환경에서 단말기를 통한 데이터 통신 환경에서 링크 품질을 측정하고 측정한 링크 품질을 기준으로 연결할 링크를 선택하는 시스템(200)의 구성을 설명하기 위한 도면이다. 실시예에 있어서, 시스템(200)은 제1 예측부(210), 제2 예측부(220), 품질 측정부(230), 그리고 링크 선택부(240)를 포함할 수 있다.2 illustrates a configuration of a
제1 예측부(210)는 MAC(Media Access Control) 계층에서 현재 사용 채널의 채널 사용량, 즉 송신 노드와 수신 노드를 연결하고 있는 채널의 채널 사용량을 계산하여 가용 대역폭을 예측할 수 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, MAC 계층에서는 패킷을 프레임 단위로 만들어 전송하는데, 이때 전송되는 프레임은 송수신 노드에 관계없이 전송 범위(Transmission range) 내의 모든 노드에게 인식될 수 있다. 따라서, 각 노드는 MAC 계층에서 채널에 프레임이 얼마나 많이 발생하고 있는지를 식별할 수 있으며, 이를 이용하여 채널 사용량을 계산한다.The
이에, 도 3의 도면을 참조하여 MAC 계층의 채널 사용량 측정에 대해 설명하고자 한다. 도 3은 시간의 경과에 따른 채널 상태를 도시한 것이다. Td는 데이터 전송 시간을, Ti는 이용되지 않는 인터벌을, 또한 Te는 식별된 두 패킷 사이의 인터벌을 나타낸 것이다. 따라서, 채널 유휴 비율 Ridle은 수학식 1과 같이 얻을 수 있다.Therefore, the channel usage measurement of the MAC layer will be described with reference to the drawing of FIG. 3. Figure 3 shows the channel state over time. T d is the data transmission time, T i is the interval not used, and T e is the interval between two identified packets. Therefore, the channel idle ratio R idle can be obtained as shown in
이렇게 구한 값에 채널의 최대 대역폭을 곱함으로써 가용 대역폭을 예측할 수 있다.The available bandwidth can be estimated by multiplying the maximum bandwidth of the channel by this value.
제2 예측부(220)에서는 은닉 노드의 존재로 인해 가용 대역폭의 감소량을 예측할 수 있다. 본 발명에서 링크 품질 측정을 위해, Hello 패킷에 추가 정보를 기록한다. 추가 정보로서, 각 노드가 MAC 계층에서 계산한 채널 사용량을 Hello 패킷에 기록하여 매초마다 브로드캐스트(Broadcast) 형태로 이웃 노드들에게 전송할 수 있다.The
여기서, 어떤 송신 노드가 데이터를 수신 노드로 전송할 때, 해당 송신 노드는 수신 노드로부터 받은 Hello 패킷에 기록된 채널 사용량을, 노드 자신이 현재 측정한 채널 사용량과 비교할 수 있다. 만약, 수신 노드의 채널 사용량이 송신 노드에서 측정한 채널 사용량보다 적다면, 수신 노드 너머에 송신 노드에서 2 홉 거리 위치에 은닉 노드가 존재하며, 은닉 노드가 해당 채널을 이용하여 데이터 통신을 하고 있음을 추측할 수 있다.Here, when a transmitting node transmits data to a receiving node, the transmitting node may compare the channel usage recorded in the Hello packet received from the receiving node with the channel usage currently measured by the node itself. If the channel usage of the receiving node is less than the channel usage measured by the transmitting node, the hidden node is located 2 hops away from the transmitting node beyond the receiving node, and the hidden node is performing data communication using the corresponding channel. Can be guessed.
실시예에 있어서, 도 4는 은닉 노드로 인한 가용 대역폭의 감소량을 어떻게 예측하는지 설명하기 위한 도면이다. 1에서 4까지 표시된 작은 원은 각각 노드를 나타내며, 화살표는 데이터가 전송되는 방향이다. 따라서, 실시예에서 노드 1과 노드 3은 송신 노드, 노드 2와 노드 4는 수신 노드이다.In the embodiment, Figure 4 is a view for explaining how to predict the amount of available bandwidth reduction due to the hidden node. The small circles labeled 1 through 4 represent the nodes, respectively, and the arrows indicate the direction in which the data is sent. Thus, in the embodiment,
PPLHT(i,j)는 i 노드에서 j 노드로, 송신 노드에서 수신 노드로, 데이터를 전송할 때에 은닉 노드로 인한 가용 대역폭의 감소량을 의미하며, 수학식 2에 나타난 것과 같이 송신 노드의 채널 사용량에 수신 노드의 채널 사용량의 차이로써 구할 수 있다.PPL HT (i, j) refers to the amount of available bandwidth reduction due to the hidden node when transmitting data from node i to node j, from transmitting node to receiving node, and as shown in
도 4에서 노드 1의 채널 사용량 Ridle(1) 값은 0.7이며, 노드 2의 채널 사용량 Ridle(2) 값은 0.4, 마찬가지로 Ridle(3) 값은 0.7로, 각 노드에서 측정한 값이다. 노드 1에서는 노드 3의 노드의 데이터 전송을 감지할 수 없기 때문에 어떤 노드도 같은 채널을 이용하지 않는다고 판단할 수 있으나, 노드 2에서는 노드 1와 노드 3이 같은 채널을 이용하고 있다는 것을 감지할 수 있다. 노드 1을 기준으로 실시예를 보게 되면 노드 3은 노드 1의 채널을 이용하여 충돌을 일으키는 은닉 노드로 생각할 수 있다.In FIG. 4, the channel usage R idle (1) value of
또한, 노드 3은 마찬가지로 노드 1이 노드 자신이 이용하고 있는 채널과 같은 채널을 이용하여 데이터를 전송하는지 감지할 수 있는 범위에 있지 않기 때문에 노드 3만이 데이터 전송 채널을 이용하고 있다고 판단할 수 있다.In addition, since
따라서, 상기와 같은 실시예가 나타날 시에 오류의 발생을 막기 위해서 가용 대역폭 감소량을 예측하도록 한다. 수학식 2를 이용하여 노드 1에서 은닉 노드로 인한 가용 대역폭의 감소량을 예측하면, Ridle(1) - Ridle(2) = 0.7 - 0.4 = 0.3 이라는 결과를 얻을 수 있다. 이와 같이, 은닉 노드로 인한 가용 대역폭 감소량은 송신 노드의 채널 사용량에 수신 노드의 채널 사용량을 차감하여 구할 수 있다.Therefore, when the above embodiment appears, the amount of available bandwidth reduction is predicted to prevent the occurrence of an error. If
품질 측정부(230)는 최종적으로 송신 노드와 수신 노드 사이의 링크 품질을 측정할 수 있다. 송신 노드와 수신 노드는 서로 교환되는 Hello 패킷을 이용하여 각 이웃 노드에 대한 PDR(Packet Delivery Ratio)을 계산한다. 여기서, 각 노드가 구한 가용 대역폭과, 은닉 노드로 인한 가용 대역폭 감소량을 이용하여 최종적인 송신 노드와 수신 노드 사이의 링크 품질을 측정하는 것이다.The
수학식 3과 같이, 수신 노드에 대한 PDR에 은닉 노드로 인한 가용 대역폭 감소량을 나누어 mETX(Modified Expected Transmission Count, 수정된 기대 전송 카운트)를 구할 수 있으며, 구한 mETX를 이용하여 링크의 ETH(Expected Throughput)를 구할 수 있다. 링크 품질을 비교하는 기준이 되는 ETH의 단위는 bps이다. 여기서, B는 채널의 최대 대역폭이다.As shown in
링크 선택부(240)는 품질 측정부(230)에서 품질을 측정한 링크 중, 링크 품질이 높은 링크를 선택하여 데이터 전달 경로를 수정할 수 있다. 실시예에 있어서, 송신 노드에서 수신 노드로 연결되는 여러 개의 링크 중에서 현재 데이터 전송에 사용되는 링크의 품질보다 일정 수준 이상 품질이 높은 다른 링크가 존재할 경우엔, 링크를 교체함으로써 경로를 수정하도록 할 수 있다.The
여기서, 링크를 변경하는 기준치(Threshold)는 링크를 변경하면서 소비될 수 있는 에너지를 고려할 수 있으며, 예컨대 현재 연결 중인 링크의 ETH보다 20% 높은 링크를 기준치로 설정할 수 있으며, 만약 다수 개의 링크가 기준치 이상의 ETH를 지닌다면, 그 중 ETH 값이 가장 높은 링크를 선택할 수 있다.Here, the threshold for changing the link may take into account the energy that may be consumed while changing the link, for example, setting the link as a reference 20% higher than the ETH of the link that is currently connected, If there is more than one ETH, the link with the highest ETH value can be selected.
도 5는 본 발명의 일실시예에 있어서, 링크 품질 측정 및 선택 방법의 각 단계를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5의 흐름도는 도 2에 도시된 링크 품질 측정 및 선택 시스템(200)에서 실시될 수 있으며, 시스템(200)에 의해서 각 단계는 합쳐지거나 나누어져 수행될 수 있다.5 is a flowchart illustrating each step of the link quality measurement and selection method according to an embodiment of the present invention. The flowchart of FIG. 5 may be implemented in the link quality measurement and
단계(S510)에서 링크 품질 측정 및 선택 시스템(200)은 MAC(Media Access Control) 계층에서 송신 노드와 수신 노드가 계산한 채널 사용량을 이용하여 채널의 가용 대역폭을 예측할 수 있다. 자세하게는, MAC 계층에서 채널의 발생 프레임을 측정하여 채널 사용량을 계산하는데, 각 노드는 MAC 계층에서 채널에 프레임이 얼마나 많이 발생하고 있는지를 식별할 수 있기 때문에, 이를 이용하여 채널 사용량을 계산할 수 있다.In operation S510, the link quality measurement and
단계(S520)에서 시스템(200)은 은닉 노드로 인한 가용 대역폭의 감소량을 예측할 수 있다. 여기서, 추가 정보로서, 각 노드가 MAC 계층에서 계산한 채널 사용량을 Hello 패킷에 기록하여 매초마다 브로드캐스트(Broadcast) 형태로 이웃 노드들에게 전송하는 방법을 이용한다.In operation S520, the
이에, 어떤 송신 노드가 데이터를 수신 노드로 전송할 때, 해당 송신 노드는 수신 노드로부터 받은 Hello 패킷에 기록된 채널 사용량을, 노드 자신이 현재 측정한 채널 사용량과 비교할 수 있다.Therefore, when a transmitting node transmits data to the receiving node, the transmitting node may compare the channel usage recorded in the Hello packet received from the receiving node with the channel usage currently measured by the node itself.
예컨대, 수신 노드의 채널 사용량이 송신 노드에서 측정한 채널 사용량보다 적다면, 수신 노드 너머에 송신 노드에서 2 홉 거리 위치에 은닉 노드가 존재하며, 은닉 노드가 해당 채널을 이용하여 데이터를 전송하고 있음을 추측할 수 있다.For example, if the channel usage of the receiving node is less than the channel usage measured by the transmitting node, the hidden node is located 2 hops away from the transmitting node beyond the receiving node, and the hidden node is transmitting data using the corresponding channel. Can be guessed.
또한, 단계(S530)에서 시스템(200)은 송신 노드와 수신 노드 사이의 링크 품질을 측정할 수 있다. 링크 품질은 송신 노드와 수신 노드에서 구한 각각의 PDR, 가용 대역폭, 은닉 노드로 인한 가용 대역폭 감소량, 최대 대역폭을 조합함으로써 계산 해낼 수 있다.In operation S530, the
단계(S540)에서 시스템(200)은 단계(S530)에서 품질을 측정한 링크 중, 링크 품질이 높은 링크를 선택하여 데이터 전달 경로를 수정할 수 있다. 여기서, 송신 노드에서 수신 노드로 연결되는 여러 개의 링크 중에서 현재 데이터 전송에 사용되는 링크의 품질보다 일정 수준 이상, 다시 말해 기준치(Threshold) 이상의 품질이 높은 다른 링크가 존재할 경우엔, 링크를 교체함으로써 경로를 수정하도록 할 수 있다.In operation S540, the
실시예에 따른 멀티 라디오 애드혹 네트워크 환경에서의 링크 품질 측정 및 선택 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(Optical media), 플롭티컬 디스크(Floptical disk)와 같은 자기-광 매체(Magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.Link quality measurement and selection method in a multi-radio ad hoc network environment according to the embodiment is implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer means may be recorded on a computer readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of the computer-readable recording medium include magnetic media such as a hard disk, a floppy disk and a magnetic tape, optical media such as CD-ROM and DVD, magnetic disks such as a floppy disk, - Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등한 것들에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents thereof, the appropriate results may be achieved.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.
110: 송신 노드
120: 수신 노드
200: 링크 품질 측정 및 선택 시스템
210: 제1 예측부
220: 제2 예측부
230: 품질 측정부
240: 링크 선택부110: sending node
120: receiving node
200: link quality measurement and selection system
210: first prediction unit
220: second prediction unit
230: quality measurement unit
240: link selection unit
Claims (12)
MAC(Media Access Control) 계층에서 연결된 채널의 제1 채널 사용량을 계산하고, 상기 계산된 제1 채널 사용량을 이용하여 상기 채널의 가용 대역폭을 예측하는 제1 예측부;
은닉 노드로 인한 상기 가용 대역폭의 감소량을 예측하는 제2 예측부;
상기 가용 대역폭과 상기 가용 대역폭의 상기 감소량을 이용하여 송신 노드와 수신 노드 사이의 링크 품질을 계산하는 품질 측정부; 및
상기 링크 품질에 따라 상기 링크 품질을 측정한 링크 중 하나의 링크를 선택하는 링크 선택부
를 포함하고,
상기 제2 예측부는,
상기 수신 노드로부터 수신한 Hello 패킷에 기록된 상기 수신 노드의 제2 채널 사용량을 판독하고,
상기 제2 예측부에서 계산한 제2 채널 사용량과 상기 수신 노드의 상기 제2 채널 사용량의 차이를 이용하여, 상기 송신 노드 측에서 상기 은닉 노드로 인해 발생하는 상기 가용 대역폭의 상기 감소량을 예측하는
링크 품질 측정 및 선택 시스템.In the link quality measurement and selection system in a multi-radio wireless ad-hoc network environment,
A first predictor configured to calculate a first channel usage of a channel connected in a media access control (MAC) layer, and to predict an available bandwidth of the channel using the calculated first channel usage;
A second predictor for predicting a reduction in the available bandwidth due to a hidden node;
A quality measuring unit calculating a link quality between a transmitting node and a receiving node by using the available bandwidth and the decrease amount of the available bandwidth; And
A link selecting unit that selects one link among the links of which the link quality is measured according to the link quality
Lt; / RTI >
The second prediction unit,
Reading the second channel usage of the receiving node recorded in the Hello packet received from the receiving node,
By using the difference between the second channel usage calculated by the second prediction unit and the second channel usage of the receiving node, predicting the reduction amount of the available bandwidth caused by the hidden node at the transmitting node side
Link quality measurement and selection system.
상기 제1 예측부는,
상기 MAC 계층에서 상기 채널의 발생 프레임을 측정하여 상기 제1 채널 사용량을 계산하며,
상기 제1 채널 사용량에 상기 채널의 최대 대역폭을 곱하여 상기 가용 대역폭을 예측하는
링크 품질 측정 및 선택 시스템.The method of claim 1,
The first prediction unit,
Calculate the first channel usage by measuring an occurrence frame of the channel in the MAC layer,
Predicting the available bandwidth by multiplying the first channel usage by the maximum bandwidth of the channel
Link quality measurement and selection system.
상기 제2 예측부는,
상기 제1 채널 사용량을 헬로(Hello) 패킷에 추가 정보로 기록하여 일정한 시간 간격을 가지고 브로드캐스트(Broadcast) 형태로 이웃 노드들에 전송하는
을 특징으로 하는 링크 품질 측정 및 선택 시스템.The method of claim 1,
The second prediction unit,
The first channel usage is recorded as additional information in a Hello packet and transmitted to neighbor nodes in a broadcast form at regular intervals.
Link quality measurement and selection system.
상기 품질 측정부는
상기 송신 노드와 상기 수신 노드 사이의 패킷 전달 성공률(Packet Delivery Ratio, PDR), 상기 가용 대역폭, 및 상기 가용 대역폭의 감소량을 이용하여 상기 링크 품질을 계산하는
링크 품질 측정 및 선택 시스템.The method of claim 1,
The quality measuring unit
The link quality is calculated using a packet delivery ratio (PDR), the available bandwidth, and the amount of decrease in the available bandwidth between the transmitting node and the receiving node.
Link quality measurement and selection system.
상기 링크 선택부는,
상기 송신 노드와 상기 수신 노드 사이를 현재 연결 중인 링크의 제1 링크 품질을 계산하고,
상기 송신 노드와 상기 수신 노드 사이를 연결할 수 있는 제2 링크의 제2 링크 품질을 계산하고,
상기 제2 링크 품질이 상기 제1 링크 품질보다 기준치 이상 높은 경우, 상기 제2 링크를 선택하는
링크 품질 측정 및 선택 시스템.The method of claim 1,
The link selector,
Calculate a first link quality of a link currently connected between the transmitting node and the receiving node,
Calculate a second link quality of a second link capable of connecting between the transmitting node and the receiving node,
Selecting the second link when the second link quality is higher than or equal to the first link quality.
Link quality measurement and selection system.
MAC(Media Access Control) 계층에서 연결된 채널의 제1 채널 사용량을 계산하고, 상기 계산된 제1 채널 사용량을 이용하여 상기 채널의 가용 대역폭을 예측하는 단계;
은닉 노드로 인한 상기 가용 대역폭의 감소량을 예측하는 단계;
상기 가용 대역폭과 상기 가용 대역폭의 상기 감소량을 이용하여 송신 노드와 수신 노드 사이의 링크 품질을 계산하는 단계; 및
상기 링크 품질에 따라 상기 링크 품질을 측정한 링크 중 하나의 링크를 선택하는 단계
를 포함하고,
상기 은닉 노드로 인한 상기 가용 대역폭의 감소량을 예측하는 단계는,
상기 수신 노드로부터 수신한 Hello 패킷에 기록된 상기 수신 노드의 제2 채널 사용량을 판독하는 단계; 및
상기 제1 예측부에서 계산한 제1 채널 사용량과 상기 수신 노드의 상기 제2 채널 사용량의 차이를 이용하여 상기 송신 노드 측에서 상기 은닉 노드로 인해 발생하는 상기 가용 대역폭의 상기 감소량을 예측하는 단계
를 포함하는 링크 품질 측정 및 선택 방법.In the method of measuring and selecting link quality in a multi-radio wireless ad-hoc network environment,
Calculating a first channel usage of a connected channel in a media access control (MAC) layer and predicting an available bandwidth of the channel using the calculated first channel usage;
Predicting an amount of reduction in the available bandwidth due to a hidden node;
Calculating a link quality between a transmitting node and a receiving node using the available bandwidth and the decrease amount of the available bandwidth; And
Selecting one of the links of which the link quality is measured according to the link quality
Lt; / RTI >
Predicting the amount of reduction in the available bandwidth due to the hidden node,
Reading a second channel usage amount of the receiving node recorded in a Hello packet received from the receiving node; And
Estimating the reduction amount of the available bandwidth generated by the hidden node at the transmitting node side by using a difference between the first channel usage calculated by the first prediction unit and the second channel usage of the receiving node.
Link quality measurement and selection method comprising a.
상기 채널의 가용 대역폭을 예측하는 단계는,
상기 MAC 계층에서 상기 채널의 발생 프레임을 측정하여 상기 제1 채널 사용량을 계산하는 단계; 및
상기 제1 채널 사용량에 상기 채널의 최대 대역폭을 곱하여 상기 가용 대역폭을 예측하는 단계
를 포함하는 링크 품질 측정 및 선택 방법.8. The method of claim 7,
Predicting the available bandwidth of the channel,
Calculating the first channel usage amount by measuring an occurrence frame of the channel in the MAC layer; And
Predicting the available bandwidth by multiplying the first channel usage by the maximum bandwidth of the channel
Link quality measurement and selection method comprising a.
상기 은닉 노드로 인한 상기 가용 대역폭의 감소량을 예측하는 단계는,
상기 제1 채널 사용량을 헬로(Hello) 패킷에 추가 정보로 기록하여 일정한 시간 간격을 가지고 브로드캐스트(Broadcast) 형태로 이웃 노드들에 전송하는 단계
를 포함하는 링크 품질 측정 및 선택 방법.8. The method of claim 7,
Predicting the amount of reduction in the available bandwidth due to the hidden node,
Recording the first channel usage amount as additional information in a hello packet, and transmitting the first channel usage amount to the neighboring nodes in a broadcast form at regular intervals;
Link quality measurement and selection method comprising a.
상기 송신 노드와 수신 노드 사이의 링크 품질을 계산하는 단계는
상기 송신 노드와 상기 수신 노드 사이의 패킷 전달 성공률(Packet Delivery Ratio, PDR), 상기 가용 대역폭, 상기 가용 대역폭의 감소량을 이용하여 링크 품질을 수치화하는 단계
를 포함하는 링크 품질 측정 및 선택 방법.8. The method of claim 7,
Computing the link quality between the transmitting node and the receiving node
Quantifying a link quality using a packet delivery ratio (PDR), the available bandwidth, and the decrease amount of the available bandwidth between the transmitting node and the receiving node;
Link quality measurement and selection method comprising a.
상기 링크 품질에 따라 상기 링크 품질을 측정한 링크 중 하나의 링크를 선택하는 단계는,
상기 송신 노드와 상기 수신 노드 사이를 현재 연결 중인 링크의 제1 링크 품질을 계산하고,
상기 송신 노드와 상기 수신 노드 사이를 연결할 수 있는 제2 링크의 제2 링크 품질을 계산하고,
상기 제2 링크 품질이 상기 제1 링크 품질보다 기준치 이상 높은 경우, 상기 제2 링크를 선택하는 단계
를 포함하는 링크 품질 측정 및 선택 방법.8. The method of claim 7,
The step of selecting one of the links measured the link quality according to the link quality,
Calculate a first link quality of a link currently connected between the transmitting node and the receiving node,
Calculate a second link quality of a second link capable of connecting between the transmitting node and the receiving node,
Selecting the second link when the second link quality is higher than a reference value by the first link quality.
Link quality measurement and selection method comprising a.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120115247A KR101380090B1 (en) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | System and method for link quality measurement and link selection in multi-radio wireless ad-hoc networks |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020120115247A KR101380090B1 (en) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | System and method for link quality measurement and link selection in multi-radio wireless ad-hoc networks |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR101380090B1 true KR101380090B1 (en) | 2014-04-01 |
Family
ID=50656214
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020120115247A KR101380090B1 (en) | 2012-10-17 | 2012-10-17 | System and method for link quality measurement and link selection in multi-radio wireless ad-hoc networks |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101380090B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101541531B1 (en) * | 2015-02-25 | 2015-08-03 | 성균관대학교산학협력단 | Routing method based on available bandwidth pattern in software defined network |
KR102236110B1 (en) * | 2020-10-23 | 2021-04-05 | 한화시스템(주) | System and method for transmitting image data in Ad-hoc network |
-
2012
- 2012-10-17 KR KR1020120115247A patent/KR101380090B1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
Haitao Zhao 외 2명. "Available Bandwidth Estimation and Prediction in Ad hoc Networks." INTECH, 2011. * |
M.Pushpavalli외 1명. "Quality of Service in Mobile Adhoc Networks using TwoBandwidth Estimation Method in Optimized Link State Routing." IJCSNS International Journal of Computer Science and Network Secu * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101541531B1 (en) * | 2015-02-25 | 2015-08-03 | 성균관대학교산학협력단 | Routing method based on available bandwidth pattern in software defined network |
KR102236110B1 (en) * | 2020-10-23 | 2021-04-05 | 한화시스템(주) | System and method for transmitting image data in Ad-hoc network |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sarr et al. | Bandwidth estimation for IEEE 802.11-based ad hoc networks | |
Gao et al. | On exploiting transient social contact patterns for data forwarding in delay-tolerant networks | |
US8891534B2 (en) | Redirecting traffic via tunnels to discovered data aggregators | |
KR100898235B1 (en) | System and method for determining the mobility of nodes in a wireless communication network | |
JP4394699B2 (en) | Method and apparatus for controlling transmission of data | |
JP4571235B2 (en) | Route control device, route abnormality prediction device, method, and program | |
JP2007221790A (en) | Path selection protocol based on link duration for multi-hop ad hoc network | |
US20150237572A1 (en) | Apparatus and method for connecting access point in a wireless communication system | |
JP6556356B2 (en) | Wireless network monitoring method and network node implementing this method | |
US20100054192A1 (en) | Methods of estimating available bandwidth and delay in multi-channel multi-interface based wireless ad-hoc network and method of relaying route request message using the same | |
Zhao et al. | Evaluating the impact of network density, hidden nodes and capture effect for throughput guarantee in multi-hop wireless networks | |
KR20090003765A (en) | Apparatus and method for distance adaptive contention window adjustment in wireless sensor networks | |
CN103024796B (en) | Bandwidth estimation method for wireless Mesh network | |
KR101369558B1 (en) | A method for estimation of residual bandwidth | |
KR101380090B1 (en) | System and method for link quality measurement and link selection in multi-radio wireless ad-hoc networks | |
Koneri Chandrasekaran et al. | Primary path reservation using enhanced slot assignment in TDMA for session admission | |
Iqbal et al. | Channel quality and utilization metric for interference estimation in Wireless Mesh Networks | |
Zhao et al. | Toward efficient estimation of available bandwidth for IEEE 802.11-based wireless networks | |
Gao et al. | Contention and Queue-aware routing protocol for mobile ad hoc networks | |
EP2747505A1 (en) | Clustering of wireless sensor networks based on hidden node detection | |
Sivakumar et al. | Identification of critical node for the efficient performance in Manet | |
Rizal | Passive Available Bandwidth Estimation Based on Collision Probability and Node State Synchronization in Wireless Networks. | |
KR101144486B1 (en) | Distance estimation method based on sequential rearrangement of received signal strength in wireless sensor networks | |
KR20090111990A (en) | Path selection algorithm in mesh network | |
KR102028321B1 (en) | Method and Apparatus for Connection Admission Control in Cognitive Radio Network |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for 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: 20170224 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |