KR101505627B1 - Method for generating subgraph based on quality of service and system thereof - Google Patents

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KR101505627B1
KR101505627B1 KR1020130154325A KR20130154325A KR101505627B1 KR 101505627 B1 KR101505627 B1 KR 101505627B1 KR 1020130154325 A KR1020130154325 A KR 1020130154325A KR 20130154325 A KR20130154325 A KR 20130154325A KR 101505627 B1 KR101505627 B1 KR 101505627B1
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node
nodes
selection probability
auxiliary graph
statistical data
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김기형
아이드리스 칸 파라즈
차현수
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아주대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method for generating a subgraph on quality of service (QoS) and to a system thereof. According to an embodiment of the present invention, the present invention includes the steps of collecting statistical data including QoS from nodes of a network; calculating a service quality metric for generating a sub graph by using the collected statistic data; calculating a selection probability from a previously selected first node in consideration of energy costs for nodes included in the service quality metric; selecting a second node which is next to the first node according to the calculated selection probability; calculating the selection probability, and generating the sub graph by performing the calculation of the selection probability and the selection of the second node from a source node to a target node.

Description

서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 방법 및 그 시스템{Method for generating subgraph based on quality of service and system thereof}[0001] DESCRIPTION [0002] SERVICE QUALITY BASED AUXILIARY GRAPH CREATION METHOD AND SYSTEM [0003]

본 발명은 보조그래프 생성 방법에 대한 것으로, 상세하게는 서비스 품질(QoS; Quality of Service)를 기반으로 하여 전체 네트워크의 에너지 비용을 줄이고 네트워크 효율성을 향상시킬 수 있는 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an auxiliary graph generation method based on quality of service (QoS) based on quality of service (QoS) and capable of reducing energy costs of the entire network and improving network efficiency. Lt; / RTI >

본 발명은 미래창조부 및 정보통신산업진흥원의 IT 융합 고급인력과정 지원사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: H0401 -13-1004, 과제명: M2M 기반 지능형 자율생산기계 연구].The present invention has been derived from research carried out as a part of the project for supporting the IT convergence advanced manpower course of the Future Creation Department and the IT Industry Promotion Agency [assignment number: H0401 -13-1004 , title: M2M-based intelligent autonomous production machine research ].

무선 메쉬(mesh) 네트워크는 많은 수의 노드들이 목표 지역에 배치되어 유기적으로 동작하는 네트워크로 정의된다. 무선 메쉬 네트워크에서 각 노드들은 정보의 수집, 처리 그리고 전송을 수행하며, 중간에 위치한 노드들은 받은 메시지를 재전송하는 라우터(router)로서의 역할을 겸한다.A wireless mesh network is defined as a network in which a large number of nodes are placed in a target area and operate organically. In the wireless mesh network, each node collects, processes, and transmits information, and the nodes located in the middle serve as a router for retransmitting the received message.

근래에 무선 메쉬 네트워크를 산업 현장에 적용하여 현장에서 발생하는 다양한 정보를 수집 및 처리하기 위한 연구가 수행되고 있다.In recent years, researches have been conducted to collect and process various information generated in the field by applying a wireless mesh network to industrial sites.

이처럼 산업 현장에 적용되는 무선 네트워크를 산업 무선 네트워크(Industrial Wireless Network)라 한다.The wireless network applied to the industrial field is called an industrial wireless network.

산업 무선 네트워크에서 각 노드의 메시지 전송 경로를 위한 라우팅 알고리즘은 소스 라우팅 알고리즘 및 그래프 라우팅 알고리즘이 존재한다.In the industrial wireless network, there are source routing algorithms and graph routing algorithms for the message transmission path of each node.

소스 라우팅 알고리즘은 목적지로의 경로를 송신자가 결정하는 방식이며, 그래프 라우팅 알고리즘은 노드들을 정점(Vertex) 및 연결선(Edge)으로 정의하고, 이를 통해 소스에서 목적지로의 최단 경로를 탐색하기 위한 알고리즘이다.The source routing algorithm is a method for the sender to determine the path to the destination. The graph routing algorithm is an algorithm for defining the nodes as vertices and edges and searching for the shortest path from the source to the destination .

그래프 라우팅(graph routing)은 네트워크 기반의 ISA100.11a에서 실행되는 라우팅 프로토콜로서, 그래프 라우팅 알고리즘은 보안성, 고장 허용 범위, 확장성을 보장하지만 소스 라우팅과는 달리 전체 경로가 존재하지 않는다. 따라서 정점(노드)들 중 연결선이 많은 정점(노드)의 경우 경로의 중복으로 인한 많은 에너지 자원의 소모와 실시간성을 만족시키지 못하는 문제점이 있다.Graph Routing is a routing protocol that runs on network-based ISA100.11a. The graph routing algorithm guarantees security, fault tolerance, and scalability, but unlike source routing, there is no full path. Therefore, in the case of vertices (nodes) having many connection points among the vertices (nodes), there is a problem that the energy consumption and the real-time property can not be satisfied due to redundant paths.

IEC(International Electro technical Commission)은 최근 산업 자동화용 무선 시스템 - 프로세스 제어 및 관련 어플리케이션으로, ISA100.11a를 승인한 바가 있다.The International Electrotechnical Commission (IEC) has recently approved ISA100.11a for wireless system-process control and related applications for industrial automation.

ISA100.11a는 무선 센서 네트워크의 어플리케이션으로, 산업 분야에서 관리 제어, 알림, 비임계(non-critical) 모니터링에 대해 믿을 수 있고 보안 동작을 제공할 수 있는 어플리케이션이다.ISA100.11a is an application of wireless sensor networks that can provide reliable and secure operation for management control, notification, and non-critical monitoring in the industry.

ISA100.11a는 제한적인 전력 소모를 요구하는 고정, 포터블, 이동식 기기와의 저 데이터 비율 무선 연결(low data rate wireless connectivity)에 대한 프로토콜 슈트(protocol suite), 시스템 관리(system management), 게이트 및 보안 규격(gateway and security specifications)을 정의한다.ISA100.11a is a protocol suite for low data rate wireless connectivity with fixed, portable and mobile devices requiring limited power consumption, system management, gateways and security It defines gateway and security specifications.

ISA100.11a는 100ms 정도의 대기 시간이 허용되거나 더 짧은 대기시간의 선택적 동작을 가지는 모니터링 및 프로세스 제어를 지원하며, 모든 OSI 계층들 즉, 물리계층, 데이터 링크 계층, 네트워크 계층, 전송 계층 및 어플리케이션 계층을 어드레스(address)한다.ISA100.11a supports monitoring and process control with a wait time of about 100 ms or allowing selective operation of a shorter waiting time and is capable of controlling all OSI layers: the physical layer, the data link layer, the network layer, the transport layer, As shown in Fig.

종래 그래프 라우팅을 생성하는 알고리즘은 애드혹(adhoc) 네트워크 또는 인터넷 영역에서의 메트릭(metric)과 특성(characteristic)을 고려하였지만, 서비스 품질(QoS)을 고려하진 않았다.
Algorithms for generating conventional graph routing have considered metrics and characteristics in the adhoc network or the Internet domain, but have not considered quality of service (QoS).

따라서, 서비스 품질을 고려하여 라우팅을 수행할 수 있는 보조그래프 생성에 대한 방법의 필요성이 대두된다.
Therefore, there is a need for a method for generating an auxiliary graph that can perform routing considering service quality.

한국등록특허공보 제10-1204518호 (등록일: 2011.11.19.)Korean Registered Patent No. 10-1204518 (Registered on November 19, 2011)

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 서비스 품질(QoS)를 기반으로 하여 전체 네트워크의 에너지 비용을 줄이고 네트워크 효율성을 향상시킬 수 있는 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 방법 및 그 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems of the related art, and it is an object of the present invention to provide an auxiliary graph generation method based on a service quality, which can reduce the energy cost of the entire network and improve the network efficiency, System.

구체적으로, 본 발명은 네트워크를 구성하는 각 노드에서의 서비스 품질과 에너지 비용을 고려하여 소스 노드에서 목적 노드까지의 보조그래프를 생성함으로써, 전체 네트워크의 에너지 비용을 줄이고 네트워크 효율성을 향상시킬 수 있다.Specifically, the present invention generates an auxiliary graph from a source node to a destination node in consideration of quality of service and energy cost at each node constituting the network, thereby reducing the energy cost of the entire network and improving network efficiency.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 방법은 소스 노드에서 목적 노드까지의 보조 그래프 생성 방법에 있어서, 네트워크의 노드들로부터 서비스 품질(QoS)을 포함하는 통계데이터를 수집하는 단계; 상기 수집된 상기 통계 데이터를 이용하여 보조그래프 생성을 위한 서비스 품질 메트릭을 계산하는 단계; 상기 서비스 품질 메트릭에 포함된 상기 노드들에 대한 에너지 비용을 고려하여 이전에 선택된 제1 노드에서 상기 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산하는 단계; 상기 계산된 상기 선택 확률에 따라 상기 제1 노드에서 다음 노드인 제2노드를 선택하는 단계; 및 상기 선택 확률을 계산하는 단계와 상기 제2 노드를 선택하는 단계를 상기 소스 노드부터 상기 목적 노드까지 수행하여 상기 보조 그래프를 생성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of generating an auxiliary graph based on quality of service (QoS) based on quality of service from a source node to a destination node, Collecting statistical data including the statistical data; Calculating a service quality metric for generating an auxiliary graph using the collected statistical data; Calculating a selection probability from each of the nodes selected at the previously selected first node in consideration of the energy cost for the nodes included in the quality of service metric; Selecting a second node as a next node in the first node according to the calculated selection probability; And generating the auxiliary graph by performing the step of calculating the selection probability and the step of selecting the second node from the source node to the destination node.

상기 통계 데이터는 상기 소스 노드와 상기 목적 노드 간의 경로들에 대한 비용들의 리스트, 상기 경로들에 대한 시간 지연들의 리스트, 및 두 노드들 간의 링크들 합에 의한 슬롯들의 리스트를 포함할 수 있다.The statistical data may include a list of costs for paths between the source node and the destination node, a list of time delays for the paths, and a list of slots by a sum of links between the two nodes.

상기 통계 데이터는 상기 노드들 각각에서의, 패킷 전송 예상 에너지 비용, 패킷 전송 예상 시간, 패킷 전송 예상 신뢰도(reliability), 및 해당 노드의 잔여 에너지를 포함할 수 있다.The statistical data may include a packet transmission expected energy cost, a packet transmission expected time, a packet transmission expected reliability, and a residual energy of a corresponding node in each of the nodes.

상기 선택 확률을 계산하는 단계는 비용 팩터에 대한 가중치, 시간 지연 팩터에 대한 가중치 및 슬롯 팩터에 대한 가중치를 더 고려하여 상기 제1 노드에서 상기 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산할 수 있다.The step of calculating the selection probability may calculate the selection probability from the first node to each of the nodes by further considering the weight for the cost factor, the weight for the time delay factor, and the weight for the slot factor.

상기 선택 확률을 계산하는 단계는 상기 비용 팩터에 대한 가중치, 상기 시간 지연 팩터에 대한 가중치 및 상기 슬롯 팩터에 대한 가중치를 상기 노드들 중 상기 제1 노드에 대한 후보 노드들에 배치하고, 상기 배치된 가중치들과 상기 에너지 비용을 고려하여 상기 제1 노드에서 상기 후보 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산할 수 있다.Wherein the step of calculating the selection probability comprises: placing a weight for the cost factor, a weight for the time delay factor and a weight for the slot factor in candidate nodes for the first one of the nodes, The selection probabilities from the first node to each of the candidate nodes may be calculated in consideration of the weights and the energy cost.

상기 선택 확률을 계산하는 단계는 상기 후보 노드들 중 특정 노드가 상기 제2 노드로 선택될 수 있도록, 상기 비용 팩터에 대한 가중치, 상기 시간 지연 팩터에 대한 가중치 및 상기 슬롯 팩터에 대한 가중치 각각에 미리 결정된 바이어스 마진을 부여하고, 상기 바이어스 마진이 부여된 상기 가중치들을 상기 특정 노드에 배치할 수 있다.Wherein the step of calculating the selection probability includes the step of calculating a weight for the cost factor, a weight for the time delay factor, and a weight for the slot factor, so that a particular one of the candidate nodes can be selected as the second node. A determined bias margin may be given, and the weights to which the bias margin is given may be arranged at the specific node.

나아가, 본 발명에 따른 방법은 상기 보조그래프가 생성된 시점으로부터 미리 결정된 기간 후에 Q-학습 기법을 이용하여 상기 통계 데이터를 갱신하고, 상기 갱신된 상기 통계 데이터를 이용하여 상기 보조그래프를 재생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
Further, the method according to the present invention includes the steps of: updating the statistical data using a Q-learning technique after a predetermined period from the time when the auxiliary graph is generated, and regenerating the auxiliary graph using the updated statistical data As shown in FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 시스템은 소스 노드에서 목적 노드까지의 보조 그래프 생성 시스템에 있어서, 네트워크의 노드들로부터 서비스 품질(QoS)을 포함하는 통계데이터를 수집하는 통계 데이터 수집부; 상기 수집된 상기 통계 데이터를 이용하여 보조그래프 생성을 위한 서비스 품질 메트릭을 계산하는 QoS 메트릭 계산부; 상기 서비스 품질 메트릭에 포함된 상기 노드들에 대한 에너지 비용을 고려하여 이전에 선택된 제1 노드에서 상기 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산하는 선택 확률 계산부; 상기 계산된 상기 선택 확률에 따라 상기 제1 노드에서 다음 노드인 제2노드를 선택하는 노드 선택부; 및 상기 선택 확률 계산부에 의한 선택 확률 계산과 상기 노드 선택부에 의한 상기 제2 노드의 선택을 상기 소스 노드부터 상기 목적 노드까지 수행하여 상기 보조 그래프를 생성하는 보조그래프 생성부를 포함한다.The auxiliary graph generation system based on quality of service according to an embodiment of the present invention is a supplementary graph generation system from a source node to a destination node. The auxiliary graph generation system includes statistical data collecting statistical data including quality of service (QoS) A data collecting unit; A QoS metric calculation unit for calculating a service quality metric for generating an auxiliary graph using the collected statistical data; A selection probability calculation unit for calculating a selection probability from each of the nodes selected from the previously selected first node in consideration of an energy cost for the nodes included in the service quality metric; A node selector for selecting a second node as a next node in the first node according to the calculated selection probability; And an auxiliary graph generation unit for performing the selection probability calculation by the selection probability calculation unit and the selection of the second node by the node selection unit from the source node to the destination node to generate the auxiliary graph.

본 발명에 따르면, 네트워크를 구성하는 각 노드에서의 서비스 품질과 에너지 비용을 고려하여 소스 노드에서 목적 노드까지의 보조그래프를 생성함으로써, 전체 네트워크의 에너지 비용을 줄이고 네트워크 효율성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, it is possible to reduce the energy cost of the entire network and improve the network efficiency by generating the auxiliary graph from the source node to the destination node in consideration of the quality of service and the energy cost at each node constituting the network.

또한, 본 발명에 따르면, 보조그래프 생성 후 일정 기간 후에 Q-학습 기법(Q-learning approach)을 이용하여 통계 데이터를 갱신하고, 이를 이용하여 보조그래프를 재생성함으로써, 보조그래프를 갱신할 수 있고, 이를 통해 보조그래프의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.Also, according to the present invention, the auxiliary graph can be updated by updating the statistical data using a Q-learning approach after a certain period of time after the generation of the auxiliary graph and regenerating the auxiliary graph using the Q- This can improve the reliability of the auxiliary graph.

또한, 본 발명에 따르면, 보조그래프를 구성하는 노드를 결정하기 위한 선택 확률을 계산하는데 있어서, 부여되는 가중치에 바이어스 마진(biasness margin)을 특정 노드에 강제로 부여함으로써, 특정 노드의 결정을 바이어스하고, 이를 통해 외부 공격으로부터의 보안을 향상시킬 수 있다. Further, according to the present invention, in calculating the selection probability for determining the nodes constituting the subsidiary graph, the determination of the specific node is biased by forcing a certain node to apply a bias margin to a given weight , Which can improve security from external attacks.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 2는 연결 보조그래프 알고리즘에 대해 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법을 설명하기 위한 소스 노드와 목적 노드 간의 노드 선택에 대한 예를 나타낸 것이다.
도 4는 제어기와 시스템 간의 액션과 상태에 대한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명을 적용한 노드 수에 따른 보조그래프 생성 시간에 대한 예를 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명을 적용한 노드 수에 다른 메모리 리소스 소모에 대한 예를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명을 적용한 보조그래프 크기에 따른 생성 시간에 대한 예를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명을 적용한 이벤트 샘플 수에 따른 단 대 단 지연 시간에 대한 예를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명을 적용한 보조그래프 수에 따른 에너지 분석에 대한 예를 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 시스템에 구성을 나타낸 것이다.
FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of generating an auxiliary graph based on a service quality according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a connection assistance graph algorithm. FIG.
3 illustrates an example of node selection between a source node and a destination node to illustrate a method according to the present invention.
Figure 4 shows an example of actions and states between a controller and a system.
FIG. 5 shows an example of an auxiliary graph generation time according to the number of nodes to which the present invention is applied.
FIG. 6 shows an example of consumption of memory resources different from the number of nodes to which the present invention is applied.
FIG. 7 shows an example of generation time according to an auxiliary graph size to which the present invention is applied.
FIG. 8 shows an example of the end-to-end delay time according to the number of event samples to which the present invention is applied.
FIG. 9 shows an example of energy analysis according to the number of subsidiary graphs to which the present invention is applied.
FIG. 10 shows a configuration of a service quality-based auxiliary graph generation system according to an embodiment of the present invention.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.Other objects and features of the present invention will become apparent from the following description of embodiments with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
However, the present invention is not limited to or limited by the embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 방법 및 그 시스템을 첨부된 도 1 내지 도 10을 참조하여 상세히 설명한다.
Hereinafter, a service quality-based auxiliary graph generation method and system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 10.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of generating an auxiliary graph based on a service quality according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 방법은 네트워크를 구성하는 노드들로부터 서비스 품질(QoS)을 포함하는 또는 서비스 품질과 관련된 통계 데이터를 수집한다(S110).Referring to FIG. 1, a method according to the present invention collects statistical data including quality of service (QoS) or quality of service from nodes constituting the network (S110).

이 때, 서비스 품질과 관련된 통계 데이터는 소스 노드와 목적 노드 간의 경로들에 대한 비용들의 리스트, 경로들에 대한 시간 지연들의 리스트, 및 두 노드들 간의 링크들 합에 의한 슬롯들의 리스트를 포함할 수도 있고, 노드들 각각에서의, 패킷 전송 예상 에너지 비용, 패킷 전송 예상 시간, 패킷 전송 예상 신뢰도(reliability), 및 해당 노드의 잔여 에너지를 포함할 수도 있다.At this time, the statistical data related to the quality of service may include a list of costs for the paths between the source and destination nodes, a list of time delays for the paths, and a list of slots by the sum of the links between the two nodes The expected energy cost of the packet transmission, the expected packet transmission time, the expected packet transmission reliability, and the residual energy of the corresponding node at each of the nodes.

통계 데이터가 수집되면 수집된 통계 데이터를 이용하여 보조그래프 생성을 위한 서비스 품질(QoS) 메트릭을 계산한다(S120).When the statistical data is collected, the service quality (QoS) metric for generating the auxiliary graph is calculated using the collected statistical data (S120).

단계 S120에서 계산된 서비스 품질 메트릭에 포함된 정보 중 노드들에 대한 에너지 비용을 고려하여 이전에 선택된 노드(이하, "제1 노드"라 칭함)에서 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산한다(S130).The selection probability to each of the nodes in the previously selected node (hereinafter referred to as "first node ") is calculated in consideration of the energy cost for the nodes among the information included in the service quality metric calculated in step S120 ).

이 때, 선택 확률은 제1 노드에서 그 다음 노드로 선택할 수 있는 노드들 각각으로의 선택 확률일 수 있다.In this case, the selection probability may be a selection probability to each of the nodes selectable from the first node to the next node.

단계 S130은 비용 팩터에 대한 가중치, 시간 지연 팩터에 대한 가중치 및 슬롯 팩터에 대한 가중치를 더 고려하여 제1 노드에서 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산할 수 있다.Step S130 may calculate the selection probability from the first node to each of the nodes by further considering the weight for the cost factor, the weight for the time delay factor, and the weight for the slot factor.

이 때, 단계 S130은 비용 팩터에 대한 가중치, 시간 지연 팩터에 대한 가중치 및 슬롯 팩터에 대한 가중치를 노드들 중 제1 노드에 대한 후보 노드들에 배치하고, 배치된 가중치들과 에너지 비용을 고려하여 제1 노드에서 후보 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산할 수 있는데, 선택 확률에서 사용되는 에너지 비용은 제1 노드와 후보 노드들 중 어느 하나의 후보 노드 간 에너지 비용과 제1 노드와 후보 노드들 간의 전체 에너지 비용의 비율일 수 있다.At this time, in step S130, a weight for the cost factor, a weight for the time delay factor, and a weight for the slot factor are allocated to candidate nodes for the first one of the nodes, and the weighted values and the energy cost are considered The energy cost used in the selection probability may be calculated by calculating the energy cost between the candidate nodes of either the first node or the candidate nodes and the energy cost between the first node and the candidate nodes It may be a percentage of total energy cost.

나아가, 단계 S130은 악성 노드의 공격에 대한 방안으로, 특정 노드의 결정을 바이어스(bias)하기 위하여 특정 노드에 배치되는 가중치들에 바이어스 마진을 강제로 부여할 수도 있다. 즉, 단계 S130은 제1 노드에 대한 후보 노드들 중 특정 노드가 다음 노드로 선택될 수 있도록, 비용 팩터에 대한 가중치, 시간 지연 팩터에 대한 가중치 및 슬롯 팩터에 대한 가중치 각각에 미리 결정된 바이어스 마진을 부여하고, 바이어스 마진이 부여된 가중치들을 특정 노드에 배치함으로써, 특정 노드에 대한 선택 확률을 계산할 수 있다.Further, step S130 may be a method for attacking a malicious node, and may force a bias margin on weights assigned to a specific node to bias a determination of a specific node. That is, in step S130, a predetermined bias margin is applied to each of the weights for the cost factors, the weights for the time delay factors, and the weights for the slot factors so that a particular one of the candidate nodes for the first node can be selected as the next node And assigning the weights to which the bias margin is given to a specific node, the selection probability for a specific node can be calculated.

노드들 각각으로의 선택 확률이 계산되면, 계산된 노드들 각각으로의 선택 확률에 따라 제1 노드에서 보조그래프를 생성하고자 하는 다음 노드(이하, "제2노드"라 칭함) 선택한다(S140).When the selection probability for each of the nodes is calculated, a next node (hereinafter referred to as a "second node") to generate an auxiliary graph in the first node is selected according to the selection probability for each of the calculated nodes (S140) .

상기 단계 S130과 S140을 목적 노드까지 수행되었는지 판단하고, 목적 노드까지 수행되면 소스 노드와 목적 노드 사이에 선택된 노드들을 이용하여 소스 노드와 목적 노드 간의 보조 그래프를 생성한다(S150, S160).If it is determined that steps S130 and S140 have been performed to the destination node, a supplementary graph between the source node and the destination node is generated using the selected nodes between the source node and the destination node (steps S150 and S160).

그리고, 도 1에는 도시하지 않았지만, 보조 그래프가 생성되고 미리 결정된 기간(period of time) 후에 보조 그래프를 재생성하는 과정을 수행할 수 있으며, 보조 그래프를 재생성하기 위해 미리 결정된 기간 후에 통계 데이터를 갱신할 수 있다.
Although not shown in FIG. 1, it is possible to perform a process of generating a supplementary graph and regenerating the supplementary graph after a predetermined period of time, and updating the statistical data after a predetermined period to regenerate the supplementary graph .

이런 본 발명에 따른 보조 그래프 생성 방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
The auxiliary graph generation method according to the present invention will now be described in detail.

서브그래프를 생성하는데 고려해야 할 다양한 네트워크 성능 레벨 팩터들이 있는데, 본 발명에서는 데이터 마이닝(mining)에서 종종 사용되는 그래프 이론(graph theory)과 연결 보조그래프(connection subgraph)로부터의 개념을 사용함으로써, 네트워크의 그래프에서 보조그래프를 찾는 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 전체 그래프의 통계를 수집함으로써, 최적의 연결 보조그래프를 찾을 수 있다.There are various network performance level factors to consider in generating a subgraph. In the present invention, by using concepts from graph theory and connection subgraph, which are often used in data mining, To solve the problem of finding the auxiliary graph in the graph, it is possible to find the optimal connection auxiliary graph by collecting statistics of the entire graph.

연결 보조그래프 마이닝은 그래프에서 두 개의 이웃하지 않는 노드들 예를 들어, 도 2에 도시된 두 정점들(vertices) s, t 간의 관계를 캡쳐하는 연결된 보조그래프를 찾는 것에서 소개되었는데, 연결 보조그래프 마이닝의 목표(objective)는 특정 적합 함수(goodness function)를 최대화할 수 있는 s, t 그리고 적어도 하나의 다른 정점을 포함하는 보조그래프를 찾는 것이다.Connection assisted graph mining has been introduced in finding a connected auxiliary graph that captures the relationship between two non-neighboring nodes in the graph, for example, the two vertices s, t shown in FIG. 2, Is to find an auxiliary graph that contains s, t and at least one other vertex that can maximize a certain goodness function.

이를 위해서는 적합함을 측정하기에 적당한 함수를 결정하고, 보조그래프를 찾는 알고리즘(connection subgraph algorithm)을 고안(또는 창안)하는 것이다.This is done by determining the appropriate function to measure fitness and designing (or inventing) a connection subgraph algorithm.

보조그래프를 찾는 알고리즘(connection subgraph algorithm)에 대해 설명하기에 앞서, 사용되는 파라미터를 정의하면 다음과 같다.Before describing the connection subgraph algorithm, the following parameters are defined.

주어진 그래프에 대해, 그래프 내에서 간섭(interference)을 나타내는 그래프를 충돌(conflict) 그래프 FG로 정의하면, FG 내의 두 정점이 간섭 때문에 충돌하면 두 정점 간에는 에지가 존재한다.For a given graph, defining a graph representing the interference in the graph as a conflict graph F G , if two vertices in F G collide due to interference, then there is an edge between the two vertices.

충돌 그래프 FG 내 정점들을 연결하는 각 링크 f 상의 트래픽 로드는 아래 <수학식 1>과 같이 나타낼 수 있다.
The traffic load on each link f connecting the vertices in the collision graph F G can be expressed as Equation (1) below.

[수학식 1][Equation 1]

Figure 112013113648977-pat00001

Figure 112013113648977-pat00001

여기서, l(f)는 링크에서 충돌 비용을 의미하고, w(f)는 트래픽 로드를 지원하기 위한 주기 내의 슬롯 수를 의미하고, c(f)는 링크의 용량을 의미하고, T는 슈퍼 프레임 기간을 의미한다.(F) denotes a capacity of a link, T denotes a number of slots in a period for supporting traffic load, c denotes a capacity of a link, Term.

그래프 G에 대해, 연결된 솔루션 보조그래프는 도 2에 도시된 바와 같이 H로 표현되고, 적합 함수는 g(H)로 표현된다. 적합 함수(goodness function)는 최소 지연을 요구하는 경우 단 대 단(end to end) 지연을 나타내는 메트릭일 수 있다. 적합 함수는 쓰루풋(throughput)으로 교체할 수도 있다. 예를 들어, 슈퍼프레임의 최소 슬롯 수 즉, w(f) 내에 많은 데이터를 전송함으로써, 쓰루풋(throughput)을 최대화한다.For graph G, the connected solution subgraph is represented by H as shown in FIG. 2 and the fit function is represented by g (H). A goodness function may be a metric that represents an end to end delay if a minimum delay is required. The fit function may be replaced with throughput. For example, by transmitting a large amount of data in the minimum number of slots of the superframe, that is, w (f), the throughput is maximized.

따라서, 단 대 단 지연 시간을 최소화하거나 쓰루풋을 최대화하는 적합 함수 함수를 찾을 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 두 정점들인 소스 노드와 목적 노드 s, t 간의 두 적합 함수 g(H1)과 g(H2)를 선택하기 위해 두 정점간을 연결하는 링크 간 슬롯 수 w(1) 내지 w(7)을 이용할 수 있다.
Therefore, you can find a fit function that minimizes the end-to-end delay and maximizes the throughput. For example, in order to select two fitting functions g (H 1 ) and g (H 2 ) between the source node and the destination node s and t, which are the two vertices shown in FIG. 2, ) To w (7) can be used.

연결 보조그래프 알고리즘은 전체 그래프의 통계를 수집하고, 이에 대한 결과 데이터를 출력한다.The connection auxiliary graph algorithm collects the statistics of the entire graph and outputs the result data thereof.

이 때, 연결 보조그래프 알고리즘의 입력 데이터는 네트워크 그래프 예를 들어, 에지 가중치 무방향 그래프(edge weighted undirected graph)로서, 노드들에 대한 정보, 노드들 간의 링크 정보, 경로에 대한 시간 정보 등을 포함할 수 있고, 연결 보조그래프 알고리즘의 출력 데이터는 경로들에 대한 비용들의 리스트(LC), 경로들에 대한 시간 지연들의 리스트(LT), 및 두 노드들 간의 링크들 합에 의한 슬롯들의 리스트(M)를 포함할 수 있으며, 출력 데이터는 소스 노드와 목적 노드 간의 데이터일 수도 있고, 모든 노드들을 이용한 데이터일 수도 있다.In this case, the input data of the connection assistance graph algorithm includes a network graph, for example, an edge weighted undirected graph, including information on nodes, link information between nodes, , And the output data of the connection assistance graph algorithm may include a list of costs (L C ) for paths, a list of time delays for paths (L T ), and a list of slots by the sum of links between the two nodes (M), and the output data may be data between the source node and the destination node, or may be data using all the nodes.

연결 보조그래프 알고리즘(Algorithm1)에서의 입력 데이터와 출력 데이터는 아래 <표 1>과 같이 나타낼 수 있다.
Input data and output data in the connection assistance graph algorithm (Algorithm 1) can be expressed as shown in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure 112013113648977-pat00002

Figure 112013113648977-pat00002

여기서, W는 경로에 대한 적합 함수(goodness function)을 의미하고, 경로들에 대한 비용들의 리스트(LC), 경로들에 대한 시간 지연들의 리스트(LT)는 오름차순(ascending order)로 정리된 리스트를 의미하고, 두 노드들 간의 링크들 합에 의한 슬롯들의 리스트(M)는 적합 함수를 최대화시키는 축적된 슬롯들의 리스트를 의미한다.
Here, W denotes a goodness function for a path, a list of costs (L C ) for paths, and a list of time delays (L T ) for paths are arranged in ascending order List, and the list of slots (M) by summing the links between two nodes means a list of accumulated slots that maximizes the fit function.

본 발명에 따른 보조그래프 생성 방법은 서비스 품질 기반 또는 에너지 기반의 보조그래프 생성 알고리즘으로, 네트워크에서의 연결 보조그래프 알고리즘을 사용하여 보조그래프를 생성할 수 있다.The auxiliary graph generation method according to the present invention may be an auxiliary graph generation algorithm based on a service quality or an energy, and may generate an auxiliary graph using a connection assist graph algorithm in a network.

이런 보조그래프 생성 알고리즘은 시스템 매니저에서 통계들을 수집하고, 네트워크 조건을 확률적으로 평가한 후, 보조그래프를 구성하기 위한 적어도 하나 이상의 노드를 선택한다.This auxiliary graph generation algorithm collects statistics from the system manager, probabilistically evaluates network conditions, and then selects at least one or more nodes to construct the auxiliary graph.

이런 보조그래프 생성 알고리즘(algorithm2)에 대해 설명하면 다음과 같다.This auxiliary graph generation algorithm (algorithm 2) will be described as follows.

보조그래프 생성 알고리즘은 네트워크의 모든 노드들로부터 통계들 예를 들어, 패킷 전송 예상 에너지 비용(Ei), 패킷 전송 예상 시간(Ti), 패킷 전송 예상 신뢰도(Ri), 노드의 잔여 에너지(REi)를 수집한다.The auxiliary graph generation algorithm calculates statistics from all the nodes in the network, such as the expected energy cost (E i ), the estimated packet transmission time (T i ), the expected packet transmission reliability (R i ) RE i ).

그리고, 수집된 통계들을 이용하여 확률적인 보조그래프 생성을 위한 메트릭 예를 들어, 서비스 품질 메트릭을 아래 <수학식 2> 내지 <수학식 4>와 같이 계산한다.
A metric for generating a probabilistic auxiliary graph using the collected statistics, for example, a service quality metric is calculated as shown in Equation (2) to Equation (4) below.

[수학식 2]&Quot; (2) &quot;

Figure 112013113648977-pat00003
Figure 112013113648977-pat00003

[수학식 3]&Quot; (3) &quot;

Figure 112013113648977-pat00004
Figure 112013113648977-pat00004

[수학식 4]&Quot; (4) &quot;

Figure 112013113648977-pat00005

Figure 112013113648977-pat00005

수학식 2 내지 수학식 4에 기재된 변수와 파라미터는 아래 [표 2]에 기재된 바와 같다.
The parameters and parameters described in the equations (2) to (4) are as shown in the following [Table 2].

[표 2][Table 2]

Figure 112013113648977-pat00006

Figure 112013113648977-pat00006

그 다음, 보조 그래프를 생성하기 위한 노드 선택의 확률을 바이어스 하기 위하여, 연결 보조그래프 알고리즘에 의해 출력된 결과 데이터 즉, 경로들에 대한 비용들의 리스트(LC), 경로들에 대한 시간 지연들의 리스트(LT), 및 두 노드들 간의 링크들 합에 의한 슬롯들의 리스트(M)로부터 노드들 중 후보 노드들을 결정하고, 결정된 후보 노드들 각각에 대해 비용 팩터 가중치(wc), 시간 지연 팩터 가중치(wT), 슬롯 팩터 가중치(ww)를 배치한다.Then, in order to bias the probability of node selection for generating the auxiliary graph, the result data output by the connection assistance graph algorithm, i.e. a list of costs (L C ) for the paths, a list of time delays for the paths (L T ), and a list of slots (M) based on the sum of links between the two nodes, and for each of the determined candidate nodes a cost factor weight (w c ), a time delay factor weight (w T ), and a slot factor weight (w w ).

가중치들이 후보 노드들 - 여기서 후보 노드들은 이전에 선택된 제1 노드 또는 소스 노드에서 선택될 수 있는 노드들을 의미함 - 에 배치되면, 후보 노드들에 대한 선택 확률을 계산한다.And the weights are candidate nodes, where candidate nodes are nodes that can be selected at the previously selected first node or at the source node, and calculate the selection probability for the candidate nodes.

여기서, 후보 노드들 각각에 대한 선택 확률은 아래 <수학식 5>와 같이 나타낼 수 있다.
Here, the selection probability for each of the candidate nodes can be expressed as Equation (5) below.

[수학식 5]&Quot; (5) &quot;

Figure 112013113648977-pat00007

Figure 112013113648977-pat00007

즉, 제1 노드에서 선택 가능한 후보 노드들 각각의 선택 확률은 제1 노드에서 해당 후보 노드 간 예상 에너지 비용과 제1 노드에서 해당 후보 노드 간 예상 에너지 비용의 비율과 해당 후보 노드의 가중치들을 이용하여 계산될 수 있다.That is, the selection probability of each of the candidate nodes selectable at the first node is calculated by using the ratio of the estimated energy cost between the candidate node and the expected energy cost between the candidate node at the first node and the weights of the candidate node at the first node Can be calculated.

계산된 후보 노드들 각각에 대한 선택 확률 값을 이용하여 그 다음 노드인 제2 노드를 선택하고, 이와 같은 과정을 소스 노드에서 목적 노드까지 반복 수행한다.The second node, which is the next node, is selected by using the selection probability value for each of the calculated candidate nodes, and this process is repeated from the source node to the destination node.

예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 소스 노드(i)에서 목적 노드(n)까지의 보조 그래프를 생성하기 위해, 먼저 소스 노드(i)에서 선택 가능한 후보 노드들 중에서 선택 확률 Pi ,k에 따라 k 노드를 선택하고, k 노드에서의 후보 노드들 중에서 선택 확률 Pk ,m에 따라 m 노드를 선택함으로써, 소스 노드와 목적 노드 간의 보조그래프를 생성하기 위한 노드들(k 노드, m 노드)를 선택한다.For example, in order to generate the auxiliary graph from the source node i to the destination node n, as shown in Fig. 3, first of all the selection probabilities P i , (k , m) for generating a subsidiary graph between the source node and the destination node by selecting the k- node according to the selection probability P k , m among the candidate nodes at the k-th node k , Node).

소스 노드, 목적 노드, 그리고 소스 노드와 목적 노드 사이에 선택된 노드들을 이용하여 소스 노드와 목적 노드 간의 보조 그래프를 생성한다.The source node, the destination node, and the selected node between the source node and the destination node are used to generate the auxiliary graph between the source node and the destination node.

이렇게 생성된 보조 그래프는 보조그래프 리스트(S)에 추가될 수 있다.
The generated auxiliary graph may be added to the auxiliary graph list S.

이와 같은 과정을 통해 본 발명에 따른 소스 노드와 목적 노드 간 보조그래프를 생성할 수 있다. 즉, 본 발명에 의해 생성된 보조그래프는 경로들에 대한 비용들의 리스트(LC), 경로들에 대한 시간 지연들의 리스트(LT), 두 노드들 간의 링크들 합에 의한 슬롯들의 리스트(M), 노드들 각각의 패킷 전송 예상 에너지 비용(Ei), 패킷 전송 예상 시간(Ti), 패킷 전송 예상 신뢰도(Ri), 노드의 잔여 에너지(REi)를 고려함으로써, 소스 노드에서 목적 노드까지의 에너지 비용을 줄일 수 있고, 이를 통해 전체 네트워크의 에너지 비용을 줄일 수 있으며, 네트워크 효율성을 향상시킬 수 있다. 다만 도 3에서는 보조그래프를 생성함에 있어 에너지가 비용(Cost)으로 간주된다는 점을 강조하고자 에너지 비용을 Ci,j 로 표시하였다. 도 3에 도시된 에너지 비용 Ci,j 는 수학식 2 내지 수학식 4에서 얻어지는 Ei,j와 동일한 개념이다.
Through this process, it is possible to generate a supplementary graph between the source node and the destination node according to the present invention. That is, the auxiliary graph generated by the present invention includes a list of costs (L C ) for paths, a list of time delays (L T ) for paths, a list of slots by sum of links between two nodes ), Considering the packet transmission expected energy cost (E i ), the packet transmission expected time (T i ), the packet transmission expected reliability (R i ) and the residual energy of the node (RE i ) Energy costs to the nodes can be reduced, thereby reducing the energy costs of the entire network and improving network efficiency. However, in Fig. 3, the energy cost is expressed as Ci, j in order to emphasize that energy is regarded as cost in generating the auxiliary graph. The energy cost Ci, j shown in Fig. 3 is the same concept as Ei, j obtained from the equations (2) to (4).

본 발명에 따른 보조그래프 생성 방법은 보조그래프 생성 후 일정 기간 후에 Q-학습 기법(Q-learning approach)을 이용하여 통계 데이터를 갱신하고, 이를 이용하여 보조그래프를 재생성할 수 있다. 이런 보조그래프 재생성 과정을 통해 보조그래프의 신뢰성(reliability)를 향상시킬 수 있다.The auxiliary graph generation method according to the present invention can update the statistical data using a Q-learning approach after a certain period of time after the generation of the auxiliary graph, and regenerate the auxiliary graph using the Q-learning approach. This auxiliary graph regeneration process can improve the reliability of the auxiliary graph.

이런 Q-학습의 목적은 시스템을 최적으로 제어하기 위한 것으로, 시행 착오의 융합을 고려하고, 태스크의 성능으로부터 리턴을 최대화하는 정책을 학습하는 알고리즘을 디자인하는데 사용될 수 있다.The goal of this Q-learning is to control the system optimally and can be used to design an algorithm that learns the policy to maximize the return from the performance of the task, considering the convergence of trial and error.

리워드 함수(reward function)는 주변 환경에 대한 목적 함수(objective function)로써 정의되는데, 리워드 함수 값들은 상태들(states)과 관련된 정수 또는 스칼라 변수들로 종종 리턴된다. 리워드 함수는 주어진 상황에서 에이전트의 목표(goal)를 정의할 수 있는데, 특정 오브젝트(object)에 대해 무엇이 유용한지 유용하지 않는지를 정의한다.A reward function is defined as an objective function for the environment in which the reward function values are often returned as integer or scalar variables associated with the states. A reward function can define an agent's goal in a given situation, defining what is useful or not useful for a particular object.

액션은 어떻게 만드는지 알고자 하는 오브젝트에 대한 결정으로 정의될 수 있고, 상태는 결정이 만들어질 때 고려하는 팩터로 정의될 수 잇다.An action can be defined as a decision on an object to know how to make it, and a state can be defined as a factor to consider when a decision is made.

액션에 근거한 상태는 주변 환경들의 모델을 포함할 수 있고, 이 모델은 오브젝트 주변 조건들의 이전 상태를 나타낼 수 있다.The action-based state may include a model of the surrounding environments, which may represent the previous state of the object peripheral conditions.

오브젝트의 정책은 가능한 상태들을 모든 액션들의 조합에 매핑하는 것을 말하는 것으로, 저장된 정책 매핑의 예로는 룩업 테이블이 있을 수 있다.An object's policy is a mapping of possible states to a combination of all actions. An example of a stored policy mapping could be a lookup table.

값 함수는 상태가 방문할 때 예상할 수 있는 장기적인 리워드의 평가를 가지는 가능한 상태들의 집합으로부터 맵핑된 오브젝트들이다. 그리디(greedy) 정책은 가장 큰 값을 가지는 상태를 리드(lead)하는 초이스를 선택하는 것이다.A value function is a mapped object from a set of possible states that have a long-term reward evaluation that can be expected when the state is visited. The greedy policy is to choose a choice that leads to the state with the highest value.

Q-학습 기법은 도 4에 도시된 바와 같이, 제어기(controller)는 상태를 관찰한 후 액션을 선택하여 적용하고, 시스템은 액션에 대한 상태를 제어기로 리턴한다. 제어기는 그 다음 상태로 이동하여 리워드를 수신한다. 이런 학습의 목적은 미래 리워드들의 합을 최소화하는 액션들의 순차적인 오더(sequential order)를 검색하기 위한 것이다.As shown in FIG. 4, the Q-learning technique selects and applies an action after observing the state of the controller, and the system returns the state of the action to the controller. The controller then moves to the next state to receive the reward. The purpose of this learning is to retrieve a sequential order of actions that minimize the sum of future rewards.

이런 Q-학습 기법을 이용하여 보조그래프를 갱신하는 갱신 알고리즘에 대해 설명하면 다음과 같다.An update algorithm for updating the auxiliary graph using the Q-learning technique is as follows.

Q 를 네트워크의 각 보조그래프의 Q 값들을 포함하는 Q-테이블이라고 가정하면, Q 내의 각 값은 노드의 잔여 에너지(residual energy), 노드의 신뢰도(reliability)의 집합과 시간 지연(time delay)로 구성된다.Assuming that Q is a Q-table containing the Q values of each auxiliary graph of the network, each value in Q is composed of a set of residual energy of the node, a set of reliability of the node, and a time delay do.

보조그래프의 Q 값은 데이터 전송이 선택되어 시스템 매니저가 보조그래프를 선택하는 액션의 품질을 학습할 때마다 리워드(positive or negative)와 함께 갱신된다. 특정 기간 이후, 시스템 매니저가 액션들의 값을 학습하는 시간에 의해 Q 값들의 상태들 조사한다. Q 값에 따라, 보조 그래프는 재생성되고 상술한 연결 보조그래프 알고리즘(algorithm1) 내의 값을 갱신함으로써, 고성능 보조그래프로 대체된다.The Q value of the auxiliary graph is updated with a positive or negative reward whenever data transfer is selected and the system manager learns the quality of the action that selects the auxiliary graph. After a certain period of time, the system manager examines the state of the Q values by the time it learns the values of the actions. Depending on the Q value, the supplemental graph is regenerated and replaced by a high performance supplemental graph by updating the values in the connection assisting graph algorithm (algorithm 1) described above.

어플리케이션이 보조그래프를 사용하도록 스케쥴되면, 어플리케이션 흐름의 마지막 패킷의 ACK(acknowledgement)는 보조그래프의 네트워크 상태를 반영하는 리워드를 포함한다.If an application is scheduled to use the auxiliary graph, the acknowledgment of the last packet of the application flow includes a reward reflecting the network status of the auxiliary graph.

여기서, 리워드는 보조그래프가 선택되면, 패킷에 의해 알 수 있는 보조그래프 내의 노드들의 예상 잔여 에너지, 보조그래프의 신뢰도, 패킷에 의한 시간 지연을 포함할 수 있다.
Here, the reward may include the expected residual energy of the nodes in the auxiliary graph, the reliability of the auxiliary graph, and the time delay due to the packet when the auxiliary graph is selected.

본 발명에 의해 생성된 보조그래프를 구성하는 네트워크의 일부에 있는 인정된 노드는 공격자에 의한 악성 노드로 활동할 수도 있다. 즉, 악성 노드가 데이터 전송을 위해 선택되는 경우 적합한 성능이 나타나지 않는데도 포지티브(positive) 리워드를 전송함으로써, 보조그래프를 프러모트(promote)할 수 있다. 이와 같은 악성 노드는 보조그래프를 사용하도록 스케쥴된 어플리케이션의 성능을 저하시키는 원인이 된다.An authorized node in a part of the network constituting the auxiliary graph generated by the present invention may act as a malicious node by an attacker. That is, if a malicious node is selected for data transmission, it can promote a subsidiary graph by transmitting a positive reward even when no suitable performance is shown. Such malicious nodes cause performance degradation of applications scheduled to use auxiliary graphs.

따라서, 이와 같은 문제점을 방지하기 위해, 보조그래프를 생성하는 과정에서 다음 노드를 선택할 때 신뢰성이 높은 특정 노드를 선택할 수 있도록, 노드 선택 결정을 바이어스함으로써, 특정 노드를 포함하는 보조그래프를 생성할 수 있다.Therefore, in order to prevent such a problem, it is possible to generate a subsidiary graph including a specific node by biasing a node selection decision so that a specific node with high reliability can be selected when the next node is selected in the process of generating the subsidiary graph have.

즉, 노드를 선택하는 과정에서 가중치들을 후보 노드들에 배치할 때, 특정 노드가 선택될 수 있도록 특정 노드에 배치되는 가중치들 각각에 바이어스 마진을 부여한 후 바이어스 마진이 부여된 가중치들을 특정 노드에 배치시킴으로써, 선택 확률에 따른 노드 선택 과정에서 특정 노드가 선택되도록 한다.That is, when assigning weights to candidate nodes in the process of selecting a node, a bias margin is given to each of the weights assigned to a specific node so that a specific node can be selected, and then weights assigned to the bias margin are assigned to a specific node So that a specific node is selected in the node selection process according to the selection probability.

이 때, 바이어스 마진이 부여된 가중치들은 아래 <수학식 6>과 같이 나타낼 수 있다.
At this time, the weights to which the bias margin is given can be expressed as Equation (6) below.

[수학식 6]&Quot; (6) &quot;

Figure 112013113648977-pat00008

Figure 112013113648977-pat00008

여기서, b는 미리 결정된 바이어스 마진을 의미한다.
Here, b means a predetermined bias margin.

그리고, 잘못된 보조그래프가 생성되는 것을 피하기 위해 신뢰 기반 기법을 사용할 수도 있으며, 이를 위해 특정 보조그래프에 대해 수신된 리워드를 평가하는 신뢰 평가 함수을 사용할 수 있다. 신뢰 평가 함수는 보조그래프에 대해 수신된 리워드와 보조그래프에 대한 리워드 예상을 비교함으로써, 해당 보조그래프의 신뢰를 평가할 수 있다.In addition, a trust-based technique may be used to avoid generating false auxiliary graphs, and for this, a confidence evaluation function may be used that evaluates the received rewards for a particular auxiliary graph. The confidence evaluation function can evaluate the trust of the auxiliary graph by comparing the received reward for the auxiliary graph with the reward estimate for the auxiliary graph.

이 때, 신뢰 값은 수신된 값으로 주어지고, 수신된 값을 받아들일지 거절할지에 대한 결정에 기초하여 결정될 수 있다.At this time, the trust value is given as the received value and can be determined based on a decision as to whether to accept or reject the received value.

이에 대해 간략히 설명하면, 보조그래프에 대한 경험적 통계들을 보조그래프의 예상 리워드로 가정하고, 보조 그래프의 예상 리워드와 수신된 메시지의 차이 값을 허용 마진(acceptable margin)과 비교하여 차이 값이 허용 마진 보다 작은 경우에는 보조그래프가 신뢰성이 있는 것으로 판단하며, 그렇지 않은 경우 보조그래프가 신뢰성이 없는 것으로 판단한다.Assuming that the empirical statistics on the auxiliary graph are assumed to be the expected reward of the auxiliary graph and the difference between the expected reward of the auxiliary graph and the received message is compared with the acceptable margin, If it is small, it is determined that the auxiliary graph is reliable. Otherwise, it is determined that the auxiliary graph is not reliable.

그리고, 루트 계산 동안 데이터가 변경되는 것을 방지하기 위하여 특정 키 비트(key bit)를 사용할 수 있다. 예컨대, 두 개의 특정 키 비트를 송신기에서 수신기로 전송할 때 사용함으로써, 이런 두 개의 키 비트를 이용하여 송신된 데이터가 변경되었는지 여부를 판별할 수 있다.
And, certain key bits can be used to prevent the data from changing during route computation. For example, by using two specific key bits to be transmitted from the transmitter to the receiver, these two key bits can be used to determine whether the transmitted data has changed.

이와 같이, 본 발명에 따른 보조그래프 생성 방법은 상술한 바와 같이, 신뢰성 있는 특정 노드를 보조그래프를 생성하기 위한 노드로 선택하기 위하여, 특정 노드의 가중치에 미리 결정된 바이어스 마진을 부여함으로써, 악성 노드가 선택되는 것을 방지할 수 있으며, 이를 통해 보조그래프를 사용하도록 스케쥴된 어플리케이션의 성능을 향상시킬 수 있다. As described above, in the auxiliary graph generation method according to the present invention, a predetermined bias margin is given to a weight of a specific node in order to select a reliable specific node as a node for generating a subsidiary graph, Thereby making it possible to improve the performance of the application scheduled to use the auxiliary graph.

또한, 본 발명은 보조그래프의 신뢰성 여부를 평가함으로써, 신뢰성이 높은 보조그래프를 생성할 수 있고, 이를 통해 전체 네트워크의 에너지 비용을 줄이며, 또한 네트워크의 효율성을 향상시킬 수 있다.
In addition, the present invention can generate the auxiliary graph with high reliability by evaluating the reliability of the auxiliary graph, thereby reducing the energy cost of the entire network and improving the efficiency of the network.

도 5는 본 발명을 적용한 노드 수에 따른 보조그래프 생성 시간에 대한 예를 나타낸 것으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명을 적용한 경우(graph allocation, breadth traversal, depth traversal)의 노드 수에 따른 보조그래프 생성 시간이 종래 방법(instant graph routing)에 의한 보조그래프 생성 시간에 비해 그 시간이 빠른 것을 알 수 있다. 특히, 본 발명이 적용된 breadth traversal, depth traversal의 보조그래프 생성 시간은 노드 수가 10000개인 경우에도 그 생성 시간이 2초보다 더 빠른 것을 알 수 있으며, 이를 통해 본 발명이 보조그래프를 빠르게 생성하는 것을 알 수 있다.
FIG. 5 shows an example of an auxiliary graph generation time according to the number of nodes to which the present invention is applied. As shown in FIG. 5, when the present invention is applied (graph allocation, breadth traversal, and depth traversal) It can be seen that the auxiliary graph generation time is faster than the auxiliary graph generation time by the conventional method (instant graph routing). In particular, it can be seen that the generation time of the breadth traversal and the depth traversal of the auxiliary graph according to the present invention is faster than 2 seconds even when the number of nodes is 10,000. Thus, .

도 6은 본 발명을 적용한 노드 수에 다른 메모리 리소스 소모에 대한 예를 나타낸 것으로, 도시된 두 그래프(graph allocation memory consumption, breadth traversal memory consumption)는 본 발명이 적용된 그래프이며, 노드 수가 10000개까지 증가하더라도 메모리 리소스는 최대 140~145[MB]까지 소모하는 반면, 비록 도시되지 않았지만 instant graph routing을 사용한 경우 메모리 리소스는 300[MB] 정도 소모되며, 따라서 본 발명에 따른 방법이 메모리 리소스 소모가 적은 것을 알 수 있다.
FIG. 6 shows an example of consumption of memory resources that is different from the number of nodes to which the present invention is applied. Graphs (graph allocation memory consumption, breadth traversal memory consumption) are graphs to which the present invention is applied. The memory resource consumes up to 140 to 145 [Mb], whereas if not using the instant graph routing, the memory resource consumes about 300 [Mb], so that the method according to the present invention consumes less memory resources Able to know.

도 7은 본 발명을 적용한 보조그래프 크기에 따른 생성 시간에 대한 예를 나타낸 것으로, 본 발명의 방법(connection subgraph generation algorithm)을 적용한 경우 보조그래프 크기에 따른 생성 시간이 보조그래프 크기와 상관없이 일정하게 유지되는 반면, 종래 방법(instant graph routing)에 의한 보조그래프 크기에 따른 생성 시간이 보조그래프 크기가 증가함에 따라 점점 증가하는 경향을 보이는 것을 알 수 있다.
FIG. 7 shows an example of generation time according to the auxiliary graph size according to the present invention. When the connection subgraph generation algorithm of the present invention is applied, the generation time according to the auxiliary graph size is constant regardless of the auxiliary graph size While the generation time according to the auxiliary graph size by the conventional method (instant graph routing) tends to increase as the auxiliary graph size increases.

도 8은 본 발명을 적용한 이벤트 샘플 수에 따른 단 대 단 지연 시간에 대한 예를 나타낸 것으로, 소스 노드와 목적 노드 간 단일 어플리케이션 통신 스트림(stream)의 단 대 단(end to end) 시간 지연을 나타낸 것이다.FIG. 8 shows an example of the end-to-end delay time according to the number of event samples to which the present invention is applied, and shows an end to end time delay of a single application communication stream between a source node and a destination node will be.

도 8은 20개 노드 네트워크에서 소스 노드에서 목적 노드까지 패킷을 보조그래프를 이용하여 전송하는 단일 어플리케이션 통신 스트림에 대해 계산된 것으로, 본 발명(proposed connection subgraph generation algorithm)에 따른 단 대 단 시간 지연이 종래 방법(instant graph routing, ELHFR)에 따른 단 대 단 시간 지연에 비해 매우 작은 것을 알 수 있다. 종래 방법은 단 대 단 최고 시간 지연이 0.6초와 0.7초에 가까운 반면, 본 발명은 단 대 단 최고 시간 지연이 0.3초보다 낮은 것을 알 수 있다.
FIG. 8 is a graph illustrating a result of a simple short-time delay according to the present invention (a proposed connection subgraph generation algorithm), which is calculated for a single application communication stream transmitting packets from a source node to a destination node in a 20- It can be seen that it is very small compared with the short time delay according to the conventional method (instant graph routing (ELHFR)). It can be seen that the conventional method has a maximum maximum time delay of 0.6 seconds and 0.7 seconds, whereas the present invention has a maximum maximum time delay of less than 0.3 seconds.

도 9는 본 발명을 적용한 보조그래프 수에 따른 에너지 분석에 대한 예를 나타낸 것으로, 에너지 비용을 고려한 본 발명의 보조그래프 생성 방법(proposed energy aware subgraph generation)과 에너지 비용을 고려하지 않은 종래 보조그래프 생성 방법(without energy aware subgraph generation)에 대한 에너지 분석을 나타낸 것이다.FIG. 9 shows an example of the energy analysis according to the number of subsidiary graphs to which the present invention is applied. In the present invention, the proposed energy aware subgraph generation method and the conventional auxiliary graph generation method that does not consider the energy cost (Without energy aware subgraph generation).

도 9에 도시된 바와 같이, 종래 방법에 따른 에너지 비용은 보조그래프의 수와 무관하게 일정한 에너지 비용을 가지는 반면, 본 발명은 보조그래프의 수가 7개 이하인 경우 종래 방법에 대해 에너지 비용이 더 높지만, 보조그래프의 수가 많아질수록 에너지 비용이 크게 감소하는 것을 알 수 있다. 즉, 일정 이상의 보조그래프의 수를 가지는 네트워크에서 본 발명은 에너지 비용을 상당히 줄일 수 있다.
As shown in FIG. 9, the energy cost according to the conventional method has a constant energy cost regardless of the number of auxiliary graphs, whereas the present invention has a higher energy cost than the conventional method when the number of auxiliary graphs is 7 or less, As the number of supplementary graphs increases, the energy cost decreases significantly. That is, in a network having a number of auxiliary graphs above a certain level, the present invention can significantly reduce the energy cost.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 시스템에 구성을 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 방법을 수행하는 시스템을 나타낸 것이다.FIG. 10 illustrates a service quality-based auxiliary graph generation system according to an exemplary embodiment of the present invention. FIG. 10 illustrates a service quality based auxiliary graph generation method according to the present invention.

도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 시스템(200)은 통계 데이터 수집부(210), 서비스 품질 메트릭 계산부(220), 선택 확률 계산부(230), 노드 선택부(240), 및 보조그래프 생성부(250)를 포함한다.10, a system 200 according to the present invention includes a statistical data collection unit 210, a service quality metric calculation unit 220, a selection probability calculation unit 230, a node selection unit 240, And a generating unit 250.

통계 데이터 수집부(210)는 네트워크의 노드들로부터 서비스 품질(QoS)을 포함하는 통계데이터를 수집한다.The statistical data collection unit 210 collects statistical data including quality of service (QoS) from the nodes of the network.

이 때, 통계 데이터 수집부(210)는 소스 노드와 목적 노드 간의 경로들에 대한 비용들의 리스트, 경로들에 대한 시간 지연들의 리스트, 및 두 노드들 간의 링크들 합에 의한 슬롯들의 리스트를 포함하는 통계데이터를 수집할 수도 있고, 노드들 각각에서의 패킷 전송 예상 에너지 비용, 패킷 전송 예상 시간, 패킷 전송 예상 신뢰도(reliability), 및 해당 노드들 각각의 잔여 에너지를 포함하는 통계데이터를 수집할 수도 있다.At this time, the statistical data collection unit 210 includes a list of costs for the paths between the source node and the destination node, a list of time delays for the paths, and a list of slots by the sum of links between the two nodes Statistical data may be collected and statistical data may be collected that includes the estimated energy costs of the packet transmission at each of the nodes, the expected packet transmission time, the reliability of the packet transmission, and the residual energy of each of the nodes .

서비스 품질 메트릭 계산부(220)는 수집된 통계 데이터를 이용하여 보조그래프 생성을 위한 서비스 품질 메트릭을 계산한다.The service quality metric calculation unit 220 calculates a service quality metric for generating an auxiliary graph using the collected statistical data.

선택 확률 계산부(230)는 서비스 품질 메트릭에 포함된 노드들에 대한 에너지 비용을 고려하여 이전에 선택된 제1 노드에서 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산한다.The selection probability calculation unit 230 calculates the selection probability from the previously selected first node to each of the nodes in consideration of the energy cost for the nodes included in the service quality metric.

이 때, 선택 확률 계산부(230)는 비용 팩터에 대한 가중치, 시간 지연 팩터에 대한 가중치 및 슬롯 팩터에 대한 가중치를 더 고려하여 제1 노드에서 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산할 수 있다.In this case, the selection probability calculator 230 may calculate the selection probability from the first node to each of the nodes by further considering the weight for the cost factor, the weight for the time delay factor, and the weight for the slot factor.

이 때, 선택 확률 계산부(230)는 비용 팩터에 대한 가중치, 시간 지연 팩터에 대한 가중치 및 슬롯 팩터에 대한 가중치를 노드들 중 제1 노드에 대한 후보 노드들에 배치하고, 배치된 가중치들과 에너지 비용을 고려하여 제1 노드에서 후보 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산할 수 있다.In this case, the selection probability calculator 230 arranges the weight factors for the cost factors, the weight factors for the time delay factors, and the weight factors for the slot factors in the candidate nodes for the first one of the nodes, It is possible to calculate the selection probability from the first node to each of the candidate nodes considering the energy cost.

또한, 선택 확률 계산부(230)는 악성 노드의 공격에 대한 방안으로, 제1 노드에 대한 후보 노드들 중 특정 노드가 다음 노드로 선택될 수 있도록, 비용 팩터에 대한 가중치, 시간 지연 팩터에 대한 가중치 및 슬롯 팩터에 대한 가중치 각각에 미리 결정된 바이어스 마진을 부여하고, 바이어스 마진이 부여된 가중치들을 특정 노드에 배치함으로써, 특정 노드를 포함하는 후보 노드들에 대한 선택 확률을 계산할 수 있다.In addition, the selection probability calculation unit 230 may be configured to calculate a weight for a cost factor, a time delay factor for a time delay factor, and so on so that a specific one of the candidate nodes for the first node can be selected as a next node, It is possible to calculate a selection probability for candidate nodes including a specific node by giving a predetermined bias margin to each of the weights for the weight and the slot factor and arranging the weights to which the bias margin is given to the specific node.

노드 선택부(240)는 계산된 선택 확률에 따라 제1 노드에서 다음 노드인 제2노드를 선택한다.The node selecting unit 240 selects the second node, which is the next node, at the first node according to the calculated selection probability.

즉, 노드 선택부(240)는 제1 노드에 대한 후보 노드들 중에서 보조그래프를 생성하기 위한 제2 노드를 선택한다.That is, the node selecting unit 240 selects a second node for generating the subsidiary graph among the candidate nodes for the first node.

보조그래프 생성부(250)는 선택 확률 계산부(230)에 의한 선택 확률 계산과 노드 선택부(240)에 의한 노드 선택을 소스 노드부터 목적 노드까지 수행하여 상기 보조 그래프를 생성한다.The auxiliary graph generation unit 250 generates the auxiliary graph by performing the selection probability calculation by the selection probability calculation unit 230 and the node selection by the node selection unit 240 from the source node to the destination node.

이 때, 보조그래프 생성부(250)는 보조 그래프가 생성되고 보조그래프가 생성된 시점으로부터 미리 결정된 기간 후에 Q-학습 기법을 이용하여 통계 데이터를 갱신하고, 갱신된 통계 데이터를 이용하여 보조그래프를 재생성할 수 있다. 물론, 보조그래프 생성부(250)는 미리 결정된 기간 후에 통계 데이터 수집부(210), 서비스 품질 메트릭 계산부(220), 선택 확률 계산부(230), 노드 선택부(240)를 제어함으로써, 보조그래프를 재생성할 수도 있지만, 이에 한정하지 않으며, 별도의 제어부에서 보조그래프 생성 시점과 미리 결정된 기간을 확인하여 본 발명에 따른 구성을 제어할 수도 있다.
At this time, the auxiliary graph generating unit 250 updates the statistical data using the Q-learning technique after a predetermined period from the time when the auxiliary graph is generated and the auxiliary graph is generated, and then, using the updated statistical data, Regenerated. Of course, the auxiliary graph generating unit 250 may control the statistical data collecting unit 210, the service quality metric calculating unit 220, the selection probability calculating unit 230, and the node selecting unit 240 after a predetermined period of time, However, the present invention is not limited to this, and it is also possible to control the configuration according to the present invention by checking the generation time of the auxiliary graph and the predetermined period in a separate control unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 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 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
The service quality-based auxiliary graph generation method according to an exemplary embodiment of the present invention may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in 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 recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the present invention or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; 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 present invention, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (15)

삭제delete 소스 노드에서 목적 노드까지의 보조 그래프 생성 방법에 있어서,
네트워크의 노드들로부터 서비스 품질(QoS)을 포함하는 통계데이터를 수집하는 단계;
상기 수집된 상기 통계 데이터를 이용하여 보조그래프 생성을 위한 서비스 품질 메트릭을 계산하는 단계;
상기 서비스 품질 메트릭에 포함된 상기 노드들에 대한 에너지 비용을 고려하여 이전에 선택된 제1 노드에서 상기 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산하는 단계;
상기 계산된 상기 선택 확률에 따라 상기 제1 노드에서 다음 노드인 제2노드를 선택하는 단계; 및
상기 선택 확률을 계산하는 단계와 상기 제2 노드를 선택하는 단계를 상기 소스 노드부터 상기 목적 노드까지 수행하여 상기 보조 그래프를 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 통계 데이터는
상기 소스 노드와 상기 목적 노드 간의 경로들에 대한 비용들의 리스트, 상기 경로들에 대한 시간 지연들의 리스트, 및 두 노드들 간의 링크들 합에 의한 슬롯들의 리스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 방법.
A method for generating an auxiliary graph from a source node to a destination node,
Collecting statistical data including quality of service (QoS) from nodes of the network;
Calculating a service quality metric for generating an auxiliary graph using the collected statistical data;
Calculating a selection probability from each of the nodes selected at the previously selected first node in consideration of the energy cost for the nodes included in the quality of service metric;
Selecting a second node as a next node in the first node according to the calculated selection probability; And
Calculating the selection probability and selecting the second node from the source node to the destination node to generate the auxiliary graph
Lt; / RTI &gt;
The statistical data
A list of costs for the paths between the source node and the destination node, a list of time delays for the paths, and a list of slots by a sum of links between the two nodes. How to create auxiliary graph.
소스 노드에서 목적 노드까지의 보조 그래프 생성 방법에 있어서,
네트워크의 노드들로부터 서비스 품질(QoS)을 포함하는 통계데이터를 수집하는 단계;
상기 수집된 상기 통계 데이터를 이용하여 보조그래프 생성을 위한 서비스 품질 메트릭을 계산하는 단계;
상기 서비스 품질 메트릭에 포함된 상기 노드들에 대한 에너지 비용을 고려하여 이전에 선택된 제1 노드에서 상기 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산하는 단계;
상기 계산된 상기 선택 확률에 따라 상기 제1 노드에서 다음 노드인 제2노드를 선택하는 단계; 및
상기 선택 확률을 계산하는 단계와 상기 제2 노드를 선택하는 단계를 상기 소스 노드부터 상기 목적 노드까지 수행하여 상기 보조 그래프를 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 통계 데이터는
상기 노드들 각각에서의, 패킷 전송 예상 에너지 비용, 패킷 전송 예상 시간, 패킷 전송 예상 신뢰도(reliability), 및 해당 노드의 잔여 에너지를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 방법.
A method for generating an auxiliary graph from a source node to a destination node,
Collecting statistical data including quality of service (QoS) from nodes of the network;
Calculating a service quality metric for generating an auxiliary graph using the collected statistical data;
Calculating a selection probability from each of the nodes selected at the previously selected first node in consideration of the energy cost for the nodes included in the quality of service metric;
Selecting a second node as a next node in the first node according to the calculated selection probability; And
Calculating the selection probability and selecting the second node from the source node to the destination node to generate the auxiliary graph
Lt; / RTI &gt;
The statistical data
A packet transmission expected energy cost, a packet transmission expected time, a packet transmission expected reliability, and a residual energy of the corresponding node in each of the nodes.
소스 노드에서 목적 노드까지의 보조 그래프 생성 방법에 있어서,
네트워크의 노드들로부터 서비스 품질(QoS)을 포함하는 통계데이터를 수집하는 단계;
상기 수집된 상기 통계 데이터를 이용하여 보조그래프 생성을 위한 서비스 품질 메트릭을 계산하는 단계;
상기 서비스 품질 메트릭에 포함된 상기 노드들에 대한 에너지 비용을 고려하여 이전에 선택된 제1 노드에서 상기 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산하는 단계;
상기 계산된 상기 선택 확률에 따라 상기 제1 노드에서 다음 노드인 제2노드를 선택하는 단계; 및
상기 선택 확률을 계산하는 단계와 상기 제2 노드를 선택하는 단계를 상기 소스 노드부터 상기 목적 노드까지 수행하여 상기 보조 그래프를 생성하는 단계
를 포함하고,
상기 선택 확률을 계산하는 단계는
비용 팩터에 대한 가중치, 시간 지연 팩터에 대한 가중치 및 슬롯 팩터에 대한 가중치를 더 고려하여 상기 제1 노드에서 상기 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 방법.
A method for generating an auxiliary graph from a source node to a destination node,
Collecting statistical data including quality of service (QoS) from nodes of the network;
Calculating a service quality metric for generating an auxiliary graph using the collected statistical data;
Calculating a selection probability from each of the nodes selected at the previously selected first node in consideration of the energy cost for the nodes included in the quality of service metric;
Selecting a second node as a next node in the first node according to the calculated selection probability; And
Calculating the selection probability and selecting the second node from the source node to the destination node to generate the auxiliary graph
Lt; / RTI &gt;
The step of calculating the selection probability
Calculating a selection probability from the first node to each of the nodes by considering the weight for the cost factor, the weight for the time delay factor, and the weight for the slot factor, .
제4항에 있어서,
상기 선택 확률을 계산하는 단계는
상기 비용 팩터에 대한 가중치, 상기 시간 지연 팩터에 대한 가중치 및 상기 슬롯 팩터에 대한 가중치를 상기 노드들 중 상기 제1 노드에 대한 후보 노드들에 배치하고, 상기 배치된 가중치들과 상기 에너지 비용을 고려하여 상기 제1 노드에서 상기 후보 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 방법.
5. The method of claim 4,
The step of calculating the selection probability
Allocating a weight for the cost factor, a weight for the time delay factor, and a weight for the slot factor to candidate nodes for the first node among the nodes, and considering the allocated weights and the energy cost And calculating a selection probability from the first node to each of the candidate nodes.
제5항에 있어서,
상기 선택 확률을 계산하는 단계는
상기 후보 노드들 중 특정 노드가 상기 제2 노드로 선택될 수 있도록, 상기 비용 팩터에 대한 가중치, 상기 시간 지연 팩터에 대한 가중치 및 상기 슬롯 팩터에 대한 가중치 각각에 미리 결정된 바이어스 마진을 부여하고, 상기 바이어스 마진이 부여된 상기 가중치들을 상기 특정 노드에 배치하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 방법.
6. The method of claim 5,
The step of calculating the selection probability
A predetermined bias margin is applied to each of a weight for the cost factor, a weight for the time delay factor and a weight for the slot factor so that a specific node among the candidate nodes can be selected as the second node, And assigning the weights with the bias margin to the specific node.
소스 노드에서 목적 노드까지의 보조 그래프 생성 방법에 있어서,
네트워크의 노드들로부터 서비스 품질(QoS)을 포함하는 통계데이터를 수집하는 단계;
상기 수집된 상기 통계 데이터를 이용하여 보조그래프 생성을 위한 서비스 품질 메트릭을 계산하는 단계;
상기 서비스 품질 메트릭에 포함된 상기 노드들에 대한 에너지 비용을 고려하여 이전에 선택된 제1 노드에서 상기 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산하는 단계;
상기 계산된 상기 선택 확률에 따라 상기 제1 노드에서 다음 노드인 제2노드를 선택하는 단계;
상기 선택 확률을 계산하는 단계와 상기 제2 노드를 선택하는 단계를 상기 소스 노드부터 상기 목적 노드까지 수행하여 상기 보조 그래프를 생성하는 단계; 및
상기 보조그래프가 생성된 시점으로부터 미리 결정된 기간 후에 Q-학습 기법을 이용하여 상기 통계 데이터를 갱신하고, 상기 갱신된 상기 통계 데이터를 이용하여 상기 보조그래프를 재생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 방법.
A method for generating an auxiliary graph from a source node to a destination node,
Collecting statistical data including quality of service (QoS) from nodes of the network;
Calculating a service quality metric for generating an auxiliary graph using the collected statistical data;
Calculating a selection probability from each of the nodes selected at the previously selected first node in consideration of the energy cost for the nodes included in the quality of service metric;
Selecting a second node as a next node in the first node according to the calculated selection probability;
The step of calculating the selection probability and the step of selecting the second node from the source node to the destination node to generate the auxiliary graph; And
Updating the statistical data using a Q-learning technique after a predetermined period from the time when the auxiliary graph is generated, and regenerating the auxiliary graph using the updated statistical data
Generating an auxiliary graph based on quality of service.
제2항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
A computer-readable recording medium having recorded thereon a program for executing the method according to any one of claims 2 to 7.
삭제delete 소스 노드에서 목적 노드까지의 보조 그래프 생성 시스템에 있어서,
네트워크의 노드들로부터 서비스 품질(QoS)을 포함하는 통계데이터를 수집하는 통계 데이터 수집부;
상기 수집된 상기 통계 데이터를 이용하여 보조그래프 생성을 위한 서비스 품질 메트릭을 계산하는 서비스 품질 메트릭 계산부;
상기 서비스 품질 메트릭에 포함된 상기 노드들에 대한 에너지 비용을 고려하여 이전에 선택된 제1 노드에서 상기 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산하는 선택 확률 계산부;
상기 계산된 상기 선택 확률에 따라 상기 제1 노드에서 다음 노드인 제2노드를 선택하는 노드 선택부; 및
상기 선택 확률 계산부에 의한 선택 확률 계산과 상기 노드 선택부에 의한 상기 제2 노드의 선택을 상기 소스 노드부터 상기 목적 노드까지 수행하여 상기 보조 그래프를 생성하는 보조그래프 생성부
를 포함하고,
상기 통계 데이터는
상기 소스 노드와 상기 목적 노드 간의 경로들에 대한 비용들의 리스트, 상기 경로들에 대한 시간 지연들의 리스트, 및 두 노드들 간의 링크들 합에 의한 슬롯들의 리스트를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 시스템.
10. An auxiliary graph generation system from a source node to a destination node,
A statistical data collecting unit for collecting statistical data including quality of service (QoS) from nodes of the network;
A service quality metric calculation unit for calculating a service quality metric for generating an auxiliary graph using the collected statistical data;
A selection probability calculation unit for calculating a selection probability from each of the nodes selected from the previously selected first node in consideration of an energy cost for the nodes included in the service quality metric;
A node selector for selecting a second node as a next node in the first node according to the calculated selection probability; And
An auxiliary graph generation unit for generating the auxiliary graph by performing the selection probability calculation by the selection probability calculation unit and the selection of the second node by the node selection unit from the source node to the destination node,
Lt; / RTI &gt;
The statistical data
A list of costs for the paths between the source node and the destination node, a list of time delays for the paths, and a list of slots by a sum of links between the two nodes. Auxiliary graph generation system.
소스 노드에서 목적 노드까지의 보조 그래프 생성 시스템에 있어서,
네트워크의 노드들로부터 서비스 품질(QoS)을 포함하는 통계데이터를 수집하는 통계 데이터 수집부;
상기 수집된 상기 통계 데이터를 이용하여 보조그래프 생성을 위한 서비스 품질 메트릭을 계산하는 서비스 품질 메트릭 계산부;
상기 서비스 품질 메트릭에 포함된 상기 노드들에 대한 에너지 비용을 고려하여 이전에 선택된 제1 노드에서 상기 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산하는 선택 확률 계산부;
상기 계산된 상기 선택 확률에 따라 상기 제1 노드에서 다음 노드인 제2노드를 선택하는 노드 선택부; 및
상기 선택 확률 계산부에 의한 선택 확률 계산과 상기 노드 선택부에 의한 상기 제2 노드의 선택을 상기 소스 노드부터 상기 목적 노드까지 수행하여 상기 보조 그래프를 생성하는 보조그래프 생성부
를 포함하고,
상기 통계 데이터는
상기 노드들 각각에서의, 패킷 전송 예상 에너지 비용, 패킷 전송 예상 시간, 패킷 전송 예상 신뢰도(reliability), 및 해당 노드의 잔여 에너지를 포함하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 시스템.
10. An auxiliary graph generation system from a source node to a destination node,
A statistical data collecting unit for collecting statistical data including quality of service (QoS) from nodes of the network;
A service quality metric calculation unit for calculating a service quality metric for generating an auxiliary graph using the collected statistical data;
A selection probability calculation unit for calculating a selection probability from each of the nodes selected from the previously selected first node in consideration of an energy cost for the nodes included in the service quality metric;
A node selector for selecting a second node as a next node in the first node according to the calculated selection probability; And
An auxiliary graph generation unit for generating the auxiliary graph by performing the selection probability calculation by the selection probability calculation unit and the selection of the second node by the node selection unit from the source node to the destination node,
Lt; / RTI &gt;
The statistical data
A packet transmission expected energy cost, a packet transmission expected time, a packet transmission expected reliability, and a residual energy of the corresponding node in each of the nodes.
소스 노드에서 목적 노드까지의 보조 그래프 생성 시스템에 있어서,
네트워크의 노드들로부터 서비스 품질(QoS)을 포함하는 통계데이터를 수집하는 통계 데이터 수집부;
상기 수집된 상기 통계 데이터를 이용하여 보조그래프 생성을 위한 서비스 품질 메트릭을 계산하는 서비스 품질 메트릭 계산부;
상기 서비스 품질 메트릭에 포함된 상기 노드들에 대한 에너지 비용을 고려하여 이전에 선택된 제1 노드에서 상기 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산하는 선택 확률 계산부;
상기 계산된 상기 선택 확률에 따라 상기 제1 노드에서 다음 노드인 제2노드를 선택하는 노드 선택부; 및
상기 선택 확률 계산부에 의한 선택 확률 계산과 상기 노드 선택부에 의한 상기 제2 노드의 선택을 상기 소스 노드부터 상기 목적 노드까지 수행하여 상기 보조 그래프를 생성하는 보조그래프 생성부
를 포함하고,
상기 선택 확률 계산부는
비용 팩터에 대한 가중치, 시간 지연 팩터에 대한 가중치 및 슬롯 팩터에 대한 가중치를 더 고려하여 상기 제1 노드에서 상기 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 시스템.
10. An auxiliary graph generation system from a source node to a destination node,
A statistical data collecting unit for collecting statistical data including quality of service (QoS) from nodes of the network;
A service quality metric calculation unit for calculating a service quality metric for generating an auxiliary graph using the collected statistical data;
A selection probability calculation unit for calculating a selection probability from each of the nodes selected from the previously selected first node in consideration of an energy cost for the nodes included in the service quality metric;
A node selector for selecting a second node as a next node in the first node according to the calculated selection probability; And
An auxiliary graph generation unit for generating the auxiliary graph by performing the selection probability calculation by the selection probability calculation unit and the selection of the second node by the node selection unit from the source node to the destination node,
Lt; / RTI &gt;
The selection probability calculation unit
Wherein the selection probability for each of the nodes at the first node is calculated by further considering the weight for the cost factor, the weight for the time delay factor, and the weight for the slot factor. .
제12항에 있어서,
상기 선택 확률 계산부는
상기 비용 팩터에 대한 가중치, 상기 시간 지연 팩터에 대한 가중치 및 상기 슬롯 팩터에 대한 가중치를 상기 노드들 중 상기 제1 노드에 대한 후보 노드들에 배치하고, 상기 배치된 가중치들과 상기 에너지 비용을 고려하여 상기 제1 노드에서 상기 후보 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 시스템.
13. The method of claim 12,
The selection probability calculation unit
Allocating a weight for the cost factor, a weight for the time delay factor, and a weight for the slot factor to candidate nodes for the first node among the nodes, and considering the allocated weights and the energy cost And calculating a selection probability from the first node to each of the candidate nodes.
제13항에 있어서,
상기 선택 확률 계산부는
상기 후보 노드들 중 특정 노드가 상기 제2 노드로 선택될 수 있도록, 상기 비용 팩터에 대한 가중치, 상기 시간 지연 팩터에 대한 가중치 및 상기 슬롯 팩터에 대한 가중치 각각에 미리 결정된 바이어스 마진을 부여하고, 상기 바이어스 마진이 부여된 상기 가중치들을 상기 특정 노드에 배치하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 시스템.
14. The method of claim 13,
The selection probability calculation unit
A predetermined bias margin is applied to each of a weight for the cost factor, a weight for the time delay factor and a weight for the slot factor so that a specific node among the candidate nodes can be selected as the second node, And assigning the weights with the bias margin to the specific node.
소스 노드에서 목적 노드까지의 보조 그래프 생성 시스템에 있어서,
네트워크의 노드들로부터 서비스 품질(QoS)을 포함하는 통계데이터를 수집하는 통계 데이터 수집부;
상기 수집된 상기 통계 데이터를 이용하여 보조그래프 생성을 위한 서비스 품질 메트릭을 계산하는 서비스 품질 메트릭 계산부;
상기 서비스 품질 메트릭에 포함된 상기 노드들에 대한 에너지 비용을 고려하여 이전에 선택된 제1 노드에서 상기 노드들 각각으로의 선택 확률을 계산하는 선택 확률 계산부;
상기 계산된 상기 선택 확률에 따라 상기 제1 노드에서 다음 노드인 제2노드를 선택하는 노드 선택부; 및
상기 선택 확률 계산부에 의한 선택 확률 계산과 상기 노드 선택부에 의한 상기 제2 노드의 선택을 상기 소스 노드부터 상기 목적 노드까지 수행하여 상기 보조 그래프를 생성하는 보조그래프 생성부
를 포함하고,
상기 보조그래프 생성부는
상기 보조그래프가 생성된 시점으로부터 미리 결정된 기간 후에 Q-학습 기법을 이용하여 상기 통계 데이터를 갱신하고, 상기 갱신된 상기 통계 데이터를 이용하여 상기 보조그래프를 재생성하는 것을 특징으로 하는 서비스 품질 기반의 보조그래프 생성 시스템.
10. An auxiliary graph generation system from a source node to a destination node,
A statistical data collecting unit for collecting statistical data including quality of service (QoS) from nodes of the network;
A service quality metric calculation unit for calculating a service quality metric for generating an auxiliary graph using the collected statistical data;
A selection probability calculation unit for calculating a selection probability from each of the nodes selected from the previously selected first node in consideration of an energy cost for the nodes included in the service quality metric;
A node selector for selecting a second node as a next node in the first node according to the calculated selection probability; And
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The auxiliary graph generation unit
Wherein the statistical data is updated using a Q-learning technique after a predetermined period of time from the generation of the auxiliary graph, and the auxiliary graph is regenerated using the updated statistical data. Graph generation system.
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KR20220146886A (en) * 2021-04-26 2022-11-02 국방과학연구소 Method and apparatus for controlling of tactical sensor network, computer-readable storage medium and computer program

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