KR101574148B1 - 멀티캐스트 방식에서 에너지 효율을 고려한 최적의 네트워크 경로 탐색방법 및 네트워크 경로 탐색장치 - Google Patents

멀티캐스트 방식에서 에너지 효율을 고려한 최적의 네트워크 경로 탐색방법 및 네트워크 경로 탐색장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 복수의 링크 및 노드로 구성된 네트워크 환경에서 에너지 효율을 고려한 최적의 네트워크 경로를 탐색하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명에 따른 네트워크 경로 탐색방법 및 탐색장치는 현재 네트워크 상에서의 링크 유형, 즉 해당 링크가 현재 메인경로 또는 서브경로로 활용되고 있는지 여부에 따라 각 링크의 사용에 따른 비용에 가중치를 달리 적용하고, 이로부터 비용이 최소화 되는 링크의 집합을 메인경로 또는 서브경로로 설정하는 네트워크 경로 탐색 방법 및 장치에 관한 것이다.

Description

멀티캐스트 방식에서 에너지 효율을 고려한 최적의 네트워크 경로 탐색방법 및 네트워크 경로 탐색장치{METHOD AND APPARATUS FOR SEARCHING NETWORK PATH CONSIDERING ENERGY EFFICIENCY IN MULTICAST CIRCUMSTANCES}
본 발명은 복수의 링크 및 노드로 구성된 네트워크 환경에서 에너지 효율을 고려한 최적의 네트워크 경로를 탐색하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명에 따른 네트워크 경로 탐색방법 및 탐색장치는 현재 네트워크 상에서의 링크 유형, 즉 해당 링크가 현재 메인경로 또는 서브경로로 활용되고 있는지 여부에 따라 각 링크의 사용에 따른 비용에 가중치를 달리 적용하고, 이로부터 비용이 최소화 되는 링크의 집합을 메인경로 또는 서브경로로 설정하는 네트워크 경로 탐색 방법 및 장치에 관한 것이다.
네트워크를 통한 서비스의 다양화, 컨텐츠의 대용량화 등 송수신 되는 데이터의 양이 늘어나면서 네트워크 의존도가 상승하고 있으며, 이에 따라 네트워크 활용의 효율성, 에너지 절감 등에 대한 관심이 높아지고 있다.
근래에는 WDM(Wavelength Division Multiplexing. 파장분할다중화) 기술이 위와 같은 문제점을 해결하기 위한 대안으로 제시되어 왔으며, 오늘날 많은 분야에서 WDM을 활용한 네트워크 통신이 이루어지고 있는 실정이다.
WDM이란 광전송시스템의 하나로, 빛의 파장을 달리하는 여러 채널을 묶어 하나의 광섬유를 통해 전송하는 기술을 의미한다. 더 구체적으로, 전송측은 광섬유를 통해 전달되는 빛의 파장을 일정한 간격으로 분할해서 채널을 배치하여 각 채널에 신호를 실은 후, 여러 채널을 광학적으로 다중화하여 한 개의 광섬유를 통해 전송하며, 수신측은 각 채널을 다시 파장별로 분해하여 각 채널로부터 수집한 신호를 획득한다.
이와 같은 WDM 방식은 네트워크를 효율적으로 활용할 수 있다는 이점이 있으나, 네트워크를 이루는 광섬유가 하나라도 훼손되어 그 기능을 수행할 수 없게 되는 경우 대용량의 데이터 손실이 발생하게 되는 단점 또한 존재한다. 이러한 단점을 보완하기 위해 WDM 방식의 네트워크 사용에서는 생존성(survivability), 즉 메인경로를 담당하는 광섬유가 기능을 상실하였을 때에 이를 대체할 수 있는 서브경로를 찾아 활성화시키는 방안이 비중있게 연구되어 왔다.
또한, 최근 송수신되는 네트워크를 사용함에 따른 에너지 소비가 급증하고 있는바, WDM 방식의 네트워크 사용에 있어 에너지 효율을 고려한 네트워크 경로 선택 알고리즘 역시 필요한 실정이다.
종래 WDM 방식의 네트워크 사용에 있어 생존성을 높이기 위한 알고리즘, 즉 데이터 전송시 메인경로 및 서브경로를 탐색하기 위한 알고리즘이 몇 가지가 제안되어 왔다. 그러나, 이들 알고리즘들은 리소스 활용을 최소화 하는 것에만 목적을 두고 있을 뿐 네트워크 사용에 따른 에너지 소비 감소의 필요성에 대해서는 전혀 인지하지 못하고 있어 위 알고리즘을 적용하는 경우 불필요한 에너지 소모가 많아지는 문제점이 있어왔다.
본 발명은 이와 같이 WDM 방식의 네트워크 사용에 있어 존재해 왔던 문제점들을 개선하고자 고안된 것으로, 이하에서는 멀티캐스트 환경에서 에너지 소비를 최소화 시킴과 동시에 네트워크의 생존성을 제고시킬 수 있는 네트워크 경로 탐색방법 및 경로 탐색장치에 대해 살펴보기로 한다.
한국공개특허공보 제2003-0058446호 (2003.07.07. 공개)
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 에너지 효율을 고려한 최적의 네트워크 경로 탐색방법 및 탐색장치를 제안한다.
특히 본 발명은, 네트워크를 구성하는 각 링크들의 현재 상태(메인경로 또는 서브경로로 사용되고 있는지)를 고려하여 각 경로별 비용을 산출하고, 산출된 결과를 기초로 비용 및 선로의 에너지 소모를 최소화할 수 있는 경로를 선택하게 함으로써 에너지 효율을 고려한 최적의 네트워크 경로 탐색 방안을 제안한다.
본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위한 수단으로 네트워크 경로 탐색방법 및 탐색장치를 제공한다. 다만, 이러한 발명의 카테고리들은 단어 그 자체에 의해 한정되지 않으며, 이하에서 살펴볼 기술 사상을 포함하는 범위 내에서 다양하게 확장 해석될 수 있다.
과제 해결 수단으로서 본 발명에 따른 네트워크 경로 탐색방법은 (a) 각 링크별 사용 태양에 따라 현재 네트워크를 구성하는 모든 링크의 유형을 확인하는 단계; (b) 소스노드와 목적지노드에 대한 정보를 포함하는 경로 요청을 수신하는 단계; (c) 상기 소스노드와 목적지노드를 연결하는 복수개의 후보경로를 탐색하는 단계; (d) 기정의된 연산식에 따라 상기 후보경로들의 각 경로별 비용을 산출하는 단계; 및 (e) 상기 (d) 단계에서의 산출결과를 기초로 비용이 최소인 경로를 선택하는 단계;를 포함한다.
이 때, 상기 (d) 단계에서의 연산식은
Figure 112014069533230-pat00001
이고, (e) 단계는 상기 연산식에 따른 산출결과를 기초로 비용이 최소인 경로를 메인경로로 선택하는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편, 상기 (d) 단계에서의 연산식은
Figure 112014069533230-pat00002
이고, (e) 단계는 상기 연산식에 따른 산출결과를 기초로 비용이 최소인 경로를 서브경로로 선택하는 것을 특징으로 할 수도 있다.
한편, 또 다른 과제 해결 수단으로서 본 발명에 따른 네트워크 경로 탐색장치는 각 링크별 사용 태양에 따라 현재 네트워크를 구성하는 모든 링크의 유형을 확인하는 링크상태 확인부; 경로 요청을 수신하며, 상기 경로 요청 내 포함된 정보를 기초로 소스노드 및 목적지노드를 연결하는 복수의 경로를 탐색하는 후보경로 탐색부; 기 정의된 연산식에 따라 탐색된 각 후보경로들의 경로별 비용을 산출하는 연산부; 및 연산부에서의 산출결과를 기초로 비용이 최소인 경로를 메인경로 또는 서브경로로 할당하는 경로획득부; 를 포함한다.
이 때, 상기 네트워크 경로 탐색장치는 상기 소스노드 및 목적지노드 간 데이터 송수신이 완료된 후, 메인경로 또는 서브경로의 할당지정을 해제하는 경로해제부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 멀티캐스트 환경에서 네트워크 사용시 에너지 소비를 최소화 시킴과 동시에 비용을 최소화 할 수 있는 경로를 획득할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 경로 탐색방법을 흐름에 따라 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 경로 탐색장치를 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 특정 네트워크 상에서 현재의 링크 상태를 나타낸 것이다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 각 링크별 소비되는 에너지를 산출하는 내용 및 상기 산출결과를 기초로 메인경로, 서브경로를 탐색하는 과정을 나타낸 것이다.
도 6은 공유가 가능한 링크(sharable link)를 설명하기 위한 개략적인 예시도이다.
도 7은 종래의 방식에 따라 메인경로 및 서브경로를 설정한 모습을 나타낸 것이다.
본 발명의 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다. 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명한다.
본 명세서에서 개시되는 실시예들은 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석되거나 이용되지 않아야 할 것이다. 이 분야의 통상의 기술자에게 본 명세서의 실시예를 포함한 설명은 다양한 응용을 갖는다는 것이 당연하다. 따라서, 본 발명의 상세한 설명에 기재된 임의의 실시예들은 본 발명을 보다 잘 설명하기 위한 예시적인 것이며 본 발명의 범위가 실시예들로 한정되는 것을 의도하지 않는다.
도면에 표시되고 아래에 설명되는 기능 블록들은 가능한 구현의 예들일 뿐이다. 다른 구현들에서는 상세한 설명의 사상 및 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다른 기능 블록들이 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 이상의 기능 블록이 개별 블록들로 표시되지만, 본 발명의 기능 블록들 중 하나 이상은 동일 기능을 실행하는 다양한 하드웨어 및 소프트웨어 구성들의 조합일 수 있다.
또한, 어떤 구성요소들을 포함한다는 표현은 “개방형”의 표현으로서 해당 구성요소들이 존재하는 것을 단순히 지칭할 뿐이며, 추가적인 구성요소들을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다.
나아가 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결되어” 있다거나 “접속되어” 있다고 언급될 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다.
이하 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 경로 탐색방법에 대해 구체적으로 살펴본다.
도 1에 따르면 본 발명에 따른 네트워크 경로 탐색방법은 우선적으로 네트워크 상 링크들의 현재상태를 확인하는 단계(S110)를 포함한다.
S110 단계는 S120 단계 이후의 과정을 진행하기 위해 전제가 되는 단계로서, 본 발명에 따른 네트워크 경로 탐색 방법은 지속적으로 입력되는 경로 요청에 따라 수시로 경로를 재 탐색하게 되는 것임을 고려할 때, S110 단계는 메인경로 및 서브경로를 탐색하기 위한 전처리 단계라 할 수 있다.
이 때, 링크들의 현재 상태란, 네트워크를 구성하는 각 링크들의 사용 태양에 따른 상태를 의미하는 것으로, 링크의 사용태양에 따라 i) W타입 (메인경로로만 사용) ii) P타입 (서브경로로만 사용) iii) M타입 (메인경로 및 서브경로로 혼용되어 사용) iv) U타입 (어느 경로로도 사용되지 않음) 과 같은 4가지 타입으로 구분될 수 있다.
한편, S110 단계 이후, 네트워크 경로 탐색장치는 소스노드와 목적지노드에 대한 정보를 포함하는 새로운 경로 요청을 수신하게 된다. (S120)
소스노드(source node) 또는 목적지노드(destination node)란 네트워크 상에서 상호간에 데이터를 주고 받는 주체를 의미하는 것으로, 본 상세한 설명에서 소스노드란 데이터를 전송하는 주체를, 목적지노드란 상기 전송된 데이터를 수신하는 주체를 일컫는 것으로 이해하기로 한다.
한편, 노드(node)란 데이터를 송수신할 수 있는 능력을 갖춘 장치를 총괄하여 지칭하는 것으로, 바람직하게는 데이터를 생성하고 처리하는 서버일 수 있다.
또한, 메인경로란 두 개의 노드 사이에 데이터가 송수신 되는 복수개의 링크 집합을 의미하는 것으로서, 데이터 송수신 명령이 입력된 경우 곧바로 구성 링크들이 활성화되어 직접적으로 데이터를 전달하는 기능을 수행한다.
이와 반대로, 서브경로란 앞서 설정된 메인경로 내 링크, 즉 광케이블이 일부 훼손 또는 파손되어 그 데이터 전송로로서의 기능을 수행하지 못하게 되는 경우 이를 대체할 수 있는 경로를 의미한다. 서브경로 역시 복수개의 링크들로 구성되어 있으나, 서브경로는 특별한 사정, 즉 메인경로의 기능상실과 같은 이벤트가 발생하지 않는 한 비활성 상태로 존재하게 된다.
한편, 네트워크를 구성하고 있는 링크들은 활성화 시키는 데에 필요한 에너지 소비량이 각각 상이할 수 있으며, 에너지 소비량과 더불어 비용면에서도 각 링크별로 상이할 수 있다. 이렇게 링크별로 상이한 에너지 소비량은 복수 개의 경로 중 최적화 된 경로를 탐색할 수 있는 근거를 제공한다.
한편, S120 단계에서 새로운 경로 요청이 수신된 경우 네트워크 경로 탐색장치는 경로 요청 내 포함된 정보를 기초로 소스노드와 목적지노드를 연결하는 복수 개의 후보경로를 탐색하게 된다. (S130)
하나의 네트워크에서 두 개의 노드가 주어졌을 때 위 두 노드를 잇는 경로는 다양하게 존재할 수 있으며, S130 단계에서는 이와 같이 소스노드로부터 목적지노드까지 연결될 수 있는 경로를 탐색하게 된다.
한편, 복수개의 후보경로가 탐색된 이후 S140 단계에서는 각 후보경로별로 사용에 따른 비용을 연산하게 된다.
S140 단계는 본 발명에서 가장 핵심적인 단계로서, 경로 내 포함된 복수 링크들의 현재 상태, 즉 링크유형에 따라 기 정의된 식을 적용하여 각 경로별 비용을 산출하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, S140 단계에서는 다음의 식1을 이용하여 각 경로별 소요되는 비용을 산출할 수 있다.
Figure 112014069533230-pat00003
식 1은 현재 네트워크 상의 링크별 유형을 기초로 각 후보경로 중 메인경로를 찾기 위한 식으로서, 식 1에서 RCl w는 가중치를 적용하여 산출된 메인경로의 총 비용, ACl은 해당 경로의 절대비용, Ul ,Pl ,Ml ,Wl는 각각 링크의 유형별 상태(링크별 유형에 해당하면 1, 해당하지 않으면 0)를 나타낸다.
한편, S140 단계에서 산출된 결과에 따라 네트워크 경로 탐색장치는 후보경로들 중 가장 비용이 적게 소요되는 경로를 선택하여 이를 메인경로로 설정하게 된다. (S150)
한편, 네트워크 경로 탐색장치는 S140 단계에서 식 1이 아닌 아래의 식 2를 이용하여 소스노드와 목적지노드를 잇는 서브경로를 탐색할 수도 있다.
Figure 112014069533230-pat00004
식 2는 네트워크 상의 현재 링크 유형을 기초로 후보경로들 중 서브경로를 찾기 위한 식으로서, 식 2에서 RCl p는 가중치를 적용하여 산출된 서브경로의 총 비용, ACl은 해당 경로의 절대비용, Ul ,Pl ,Ml ,Wl는 각각 링크의 유형별 상태(링크별 유형에 해당하면 1, 해당하지 않으면 0)를 나타낸다.
한편, 식 1과 비교할 때 식 2에는 Sl 항(term)이 더 포함되어 있는데, Sl은 제1경로와 제2경로가 설정될 때에 상호 간에 공유할 수 있는 링크가 존재하는 경우에만 1값을, 그렇지 않은 경우에는 0값을 가지는 항으로서 에너지 효율을 고려한 최소 비용의 서브경로를 탐색함에 있어 제1경로와 제2경로가 공유할 수 있는 링크가 존재하는 경우에는 해당 공유 링크를 활용하게 하기 위한 인자에 해당한다. 또한 ε은 매우 작은 값(예를 들어 0,01)을 의미하는 것으로, 공유 가능한 링크가 존재하는 경우 해당 경로의 비용이 매우 작은 값이 되도록 하기 위한 것이다.
구체적으로, 제1경로와 제2경로가 공유할 수 있는 링크는 링크 결절조건(link-disjoint condition. 제1경로의 메인경로와 제2경로의 메인경로 내 모든 링크가 중복되지 않는 상태.)을 만족할 때에 발생할 수 있는 것으로, 도 6에는 링크결절조건이 만족된 상태에서 하나의 공유링크 0-3 구간이 존재할 수 있음이 도시되어 있다.
다만, 공유가능한 링크가 존재할 시 해당 링크를 활용함으로써 에너지 소비, 비용 소비를 절감하는 알고리즘들은 이미 상용화 된 것들로서 공지공용의 기술에 해당하는바, 이하 본 발명에서 설명하는 실시예들에서는 상기 Sl값이 0, 즉 공유 가능한 링크가 존재하지 않음을 전제로 실시예들을 살펴보기로 한다.
한편, 네트워크 경로 탐색장치는 S140 단계에서 식 2에 따라 산출된 후보경로별 비용을 근거로 가장 적은 비용이 소요되는 경로를 선택하여 이를 서브경로로 설정하게 된다. (S150)
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 경로 탐색장치를 블록도 형식으로 나타낸 것이다.
도 2에 따르면, 네트워크 경로 탐색장치는 지속적으로 현재 네트워크 상의 링크 상태를 확인하는 링크상태 확인부(110), 경로 요청이 수신된 경우 상기 경로 요청 내 포함된 정보에 근거하여 소스노드와 목적지노드를 연결하는 복수의 경로를 탐색하는 후보경로 경로탐색부(120), 기 정의된 연산식에 따라 각 경로별 비용을 산출하는 연산부(130), 산출된 경로별 비용을 기초로 메인경로 또는 서브경로를 획득하는 경로획득부(140)를 포함할 수 있다.
한편, 상기 네트워크 경로 탐색장치는 경로를 획득하기 위한 기능부 외에도 자원회수를 위해 경로를 해제하는 경로해제부(150)를 더 포함할 수 있다. 경로해제부는 소스노드로부터 목적지노드까지의 데이터 전송이 완료된 경우 더 이상 연결의 필요가 없어진 경로를 미사용 링크로 초기화 하는 기능부로서, 할당된 자원을 회수하여 타 경로 요청이 수신될 때 새로이 할당될 수 있는 자원을 확보하기 위한 필수 구성이라 할 수 있다.
한편, 네트워크 경로 탐색장치는 각 노드로부터 데이터를 수집 및 처리할 수 있는 능력을 갖출 것을 요하며, 특히 상기 장치는 위 기능부들을 제어할 수 있는 제어부(160)를 더 구비할 수 있다. 특히 상기 제어부(160)는 적어도 하나의 연산 장치를 포함할 수 있는데, 이 때 연산장치로는 범용적인 중앙연산장치(CPU), 특정 목적에 적합하게 구현된 프로그래머블 디바이스 소자(CPLD, FPGA), 주문형 반도체 연산장치(ASIC) 또는 마이크로 컨트롤러 칩일 수 있다.
[실시예1]
이하에서는 도 3 및 도 4를 참조하여 비용을 최소화 할 수 있는 네트워크 경로 탐색방법, 그 중에서도 메인경로를 탐색 및 설정하는 과정에 대해 구체적인 실시예를 적용시켜 알아보기로 한다.
도 3(a)는 네트워크 내 각 링크 사용시 소요되는 절대비용을 나타내고 있으며,
도 3(b)는 네트워크 경로 탐색방법의 첫 단계로서 현재의 링크별 사용상태를 도식적으로 나타낸 것이다. 살펴보면, 현재를 기준으로 네트워크에는 {5,{0,3}} (본 설명에서 인용되는 {a,{b,c}} 의 표시는 노드 a를 소스노드로 하여 노드 b, c로 각각 데이터가 전송되도록, 즉 목적지노드가 됨을 의미함) 의 메인경로 및 서브경로, 즉 상기 {5,{0,3}}에 대응하는 경로를 구성하는 각 링크들의 상태가 표시되어 있다.
도 3(b)에 따르면 네트워크의 5-0을 연결하는 링크 및 5-4-3을 연결하는 링크의 집합은 현재 메인경로로서 사용되고 있는 상태임을 알 수 있다. 또한 서브경로로는 5-4-3-2-1-0을 잇는 링크들 중 메인경로로 사용되고 있는 5-4-3을 제외한 3-2-1-0 링크들(메인경로 5-0에 대응하는 서브경로), 그리고 5-0-1-2-3을 잇는 링크들 중 메인경로로 사용되고 있는 5-0을 제외한 0-1-2-3 링크들(메인경로 5-4-3에 대응하는 서브경로)을 구성으로 포함할 수 있음을 확인할 수 있다. 한편, 이 때 0-1-2-3 또는 3-2-1-0의 서브경로는 원칙적으로 비활성 상태의 링크들로서 상호 간 공유될 수 있다.
한편, 0-3, 1-5, 2-4를 연결하는 링크들은 현재 어느 경로에도 포함되지 않은 것들로서 미사용 상태의 링크들로 분류된다.
도 4는 앞서 도 1에서의 S120 단계 내지 S150 단계와 대응되는 과정, 그 중에서도 특히 새로운 경로 요청에 대한 메인경로를 획득하는 과정을 도식적으로 나타내기 위한 것으로, 도 4(a)는 메인경로를 구할 때에 활용되는 상기 식1에서의 가중치가 적용된 각 링크별 비용을 나타낸 것이고, 도 4(b)는 식 1에 따라 선택된 하나의 새로운 메인경로를 나타낸 것이다. 한편, 이하의 설명에서는 새로운 경로 요청으로 {0, {2,4}}가 수신되었음을 전제로 설명하기로 한다.
앞서도 언급하였듯 새로운 경로요청이 수신된 경우, 본 발명에 따른 네트워크 경로 탐색장치는 새로운 소스노드와 목적지노드를 연결하는 복수개의 후보경로들을 탐색하며, 각 후보경로들은 현재 네트워크의 링크별 타입에 따라, 즉 식 1에 따라 각 경로별 비용이 산출될 수 있다.
식 1은 U타입 및 P타입의 링크에 대해서는 변수 α를 곱하고, M타입의 링크에 대해서는 가중치를 적용하지 않으며, W타입의 링크에 대해서는 변수 α로 나누는 등 각 링크의 현재 사용태양에 따라 가중치를 달리 적용하는 것을 특징으로 한다.
도 4(a)는 변수 α를 8이라 임의로 정하고, 각 링크마다 가중치가 적용된 비용을 산정한 것을 나타내고 있다. 예를 들어, 0-5 구간은 현재 메인경로의 구성 링크로서 활용되고 있기 때문에 W타입에 해당하며, 따라서 원 비용 25를 변수 8로 나눈 3.125가 링크 사용에 따른 비용이 된다. 또한 0-1 구간은 현재 제1서브경로의 구성 링크로서 활용되고 있기 때문에 P타입에 해당하며, 따라서 원 비용 20에 변수 8이 곱해져 160이라는 비용을 소비하게 된다.
도 4(b)는 도 4(a)와 같이 가중치가 적용된 각 링크별 비용, 즉 식 1을 기초로 경로별 비용을 산출하였을 때 비용이 최소가 되는 경로를 도시한 것이다.
구체적으로, 위 메인경로는 새로운 소스노드(노드0)와 목적지노드(노드2, 노드4)를 연결하는 복수의 경로 중 식 1에 의해 산출된 비용이 가장 적은 경로를 선택한 것으로, 0-5-4-2 (노드2까지의 경로 0-5-4-2, 노드4까지의 경로 0-5-4)가 됨을 알 수 있다.
식 1을 이용하여 상기 메인경로의 각 링크별 비용을 산출해 보면, 0-5, 5-4 구간은 모두 W타입으로서 각각 3.125, 6.25의 비용이, 4-2 구간은 U타입으로서 160의 비용이 소비됨을 알 수 있으며, 따라서 0-5-4-2로 이어지는 경로는 169.375의 비용이, 그리고 0-5-4로 이어지는 경로는 9.375의 비용이 소요되어 총 178.75의 비용이 소요됨을 알 수 있다.
한편, 도 4(b)의 메인경로가 최소비용이 소요되는 경로인지를 검증하기 위해 다른 경로에 대해서도 비용을 산출해 보면 다음과 같다.
예를 들어, 새로운 소스노드(노드0)와 목적지노드(노드2, 노드4)간 연결 경로로 각각 0-1-2, 0-3-4가 탐색되었다고 가정할 때, 0-1-2 경로의 비용은 각각 440, 804.375 가 되어 총 1244.375의 비용이 소요됨을 알 수 있다.
이와 같이, 메인경로를 탐색 및 선정하는 과정은 현재의 링크별 사용상태를 고려하여 새로운 소스노드와 목적지노드를 연결하는 복수의 경로 중 비용이 최소화 되는 경로를 선택함으로써 이루어질 수 있다.
[실시예 2]
이하에서는 도 3 및 도 5를 참조하여 에너지 또는 비용을 최소화 할 수 있는 네트워크 경로 탐색방법, 그 중에서도 서브경로를 탐색 및 설정하는 과정에 대해 구체적인 실시예를 적용시켜 알아보기로 한다.
도 3은 앞서 실시예 1에서 설명한 것과 같이 현재의 링크 상태가 반영된 네트워크를 나타낸 것으로, 도 3에 대한 자세한 설명은 실시예 1의 내용을 참조하기로 한다.
도 5는 앞서 도 1에서의 S120 단계 내지 S150 단계와 대응되는 과정, 그 중에서도 새로운 경로 요청에 대한 서브경로를 탐색하기 위한 과정으로, 도 5(a)는 서브경로를 구할 때에 활용되는 상기 식 2에서의 가중치가 적용된 각 링크별 비용을 나타낸 것이고, 도 5(b)는 식 2에 따라 선택된 하나의 새로운 서브경로를 나타낸 것이다.
앞서도 언급하였듯 현재 링크의 상태별 유형이 분류된 네트워크에서 새로운 경로 요청에 기한 소스노드와 목적지노드를 연결하는 각 후보경로들은 식 2에 의해 각각의 비용이 다시 산출될 수 있다.
식 2는 U타입 및 M타입의 링크에 대해서는 가중치를 적용하지 않고, P타입의 링크에 대해서는 변수 α를 제수(除數.divisor)로서 적용시키며, W타입의 링크에 대해서는 변수 α를 곱하는 등 각 링크의 현재 사용태양에 따라 가중치를 달리 적용하되 식 1과는 상이하게 적용하는 것을 특징으로 한다.
도 5(a)는 변수 α를 8이라 임의로 정하고, 각 링크마다 가중치가 적용된 비용을 산정한 것을 나타내고 있다. 예를 들어, 0-1 구간은 식 1 적용시 160의 비용 소요가 이루어지는 것으로 계산되었으나, 식 2를 적용하면 비용 20을 변수 8로 나눈 2.5의 비용 소요가 이루어지게 됨을 알 수 있다.
이 때 제1실시예에 따라 메인경로로 설정된 구간, 즉 0-5, 4-5, 2-4 0-5 구간들은 서브경로를 연산할 때에 후보 경로에서 확실하게 제외되도록 하기 위해 무한대(∞)의 값으로 설정해 둘 수 있다.
한편, 도 5(b)는 도 5(a)와 같이 가중치가 적용된 각 링크별 비용을 기초로 경로를 선정함에 있어, 비용이 최소가 되는 경로를 도시한 것이다.
서브경로는 새로운 소스노드(노드0)와 제2목적지노드(노드2, 노드4)를 연결하는 복수의 경로 중 식 2에 의해 산출된 비용이 가장 적은 경로를 선택한 것으로, 도 5(b)에 의하면 새로운 서브경로는 0-1-2 가 됨을 알 수 있다. 특히, 노드0에서 노드4까지의 서브경로를 탐색할 때에 2-4구간은 활성 상태의 메인경로로 사용되기 때문에 최종적으로는 0-1-2구간만이 비활성 상태의 서브경로가 됨을 확인할 수 있다.
한편, 식 2를 이용하여 해당 서브경로의 비용을 살펴보면, 0-1 구간은 P타입으로서 2.5의 비용이, 1-2 구간 역시 P타입으로서 4.375의 비용이 소비되며, 따라서 0-1-2를 잇는 제2서브경로는 총 6.875의 비용을 소요함을 알 수 있다. (실시예 2에서 Sl=0 이라고 가정)
한편, 도 5(b)의 서브경로가 최소비용이 소요되는 경로인지를 검증하기 위해 다른 경로에 대해서도 비용을 산출해 보면 다음과 같다.
예를 들어, 제2소스노드(노드0) 에서 제2목적지노드(노드2, 노드4)까지 연결되는 경로로 각각 0-1-2, 0-1-2-3-4가 탐색되었다고 가정할 때, 0-1-2 경로는 6.875의 비용이, 0-1-2-3-4 경로는 290.75의 비용이 소요되는 등 총 297.625의 비용이 소요되어 앞서 산출한 서브경로의 비용에 비해 더 많은 비용이 필요함 알 수 있다.
이와 같이, 서브경로를 탐색 및 선정하는 과정은 새로운 소스노드와 목적지노드를 연결하는 복수의 후보경로 중 식 2에 따라 비용이 최소화 되는 경로를 선택함으로써 이루어질 수 있다.
한편, 도 7은 종래 비용만을 고려하는 방식에 따라 메인경로, 서브경로를 획득한 모습을 나타낸 것으로, 종래의 네트워크 경로 탐색방법은 본 발명과 같이 링크의 사용상태, 즉 링크유형별 가중치를 고려하지 않은 채 오직 비용만을 고려하여 경로를 탐색하여 왔다.
도 7에 따르면, 현재 도 3과 동일한 조건의 네트워크를 이용한다고 가정할 때 종래 방식은 각 링크별 절대 비용만을 고려하여 최소비용이 소요되는 메인경로 및 서브경로를 탐색하게 되며, 이에 따라 산출된 메인경로는 0-1-2, 서브경로는 0-5-4가 된다.
도 5(b)와 도 7를 비교해 볼 때, 도 5(b)에서 메인경로로 활성화되지 않고 비활성 상태로 남아있는 링크는 총 5개의 구간(0-1, 1-2, 2-3, 0-3, 1-5)이 존재하는 반면, 도 7에서 비활성 상태로 존재하는 링크는 총 3개 구간(0-3, 1-5, 2-3)에 불과함을 확인할 수 있다.
다시 말해, 본 발명에 따른 네트워크 경로 탐색방법을 활용하는 경우, 보다 많은 수의 링크를 비활성 상태로 유지할 수 있어 에너지 효율 면에서 나은 효과를 얻을 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예 및 응용예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 응용예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 구별되어 이해되어서는 안 될 것이다.
110: 링크상태 확인부
120: 후보경로 탐색부
130: 연산부
140: 경로획득부
150: 경로해제부
160: 제어부

Claims (5)

  1. (a) 각 링크별 사용 태양에 따라 현재 네트워크를 구성하는 모든 링크의 유형을 확인하는 단계;
    (b) 소스노드와 목적지노드에 대한 정보를 포함하는 경로 요청을 수신하는 단계;
    (c) 상기 소스노드와 목적지노드를 연결하는 복수개의 후보경로를 탐색하는 단계;
    (d) 기정의된 연산식에 따라 상기 후보경로들의 각 경로별 비용을 산출하는 단계; 및
    (e) 상기 (d) 단계에서의 산출결과를 기초로 비용이 최소인 경로를 선택하는 단계;
    를 포함하고,
    (d) 단계에서의 연산식은
    Figure 112015057963279-pat00014

    이고,
    상기 (e) 단계는 상기 연산식에 따른 산출결과를 기초로 비용이 최소인 경로를 메인경로로 선택하는 것을 특징으로 하는 네트워크 경로 탐색방법.
  2. 삭제
  3. (a) 각 링크별 사용 태양에 따라 현재 네트워크를 구성하는 모든 링크의 유형을 확인하는 단계;
    (b) 소스노드와 목적지노드에 대한 정보를 포함하는 경로 요청을 수신하는 단계;
    (c) 상기 소스노드와 목적지노드를 연결하는 복수개의 후보경로를 탐색하는 단계;
    (d) 기정의된 연산식에 따라 상기 후보경로들의 각 경로별 비용을 산출하는 단계; 및
    (e) 상기 (d) 단계에서의 산출결과를 기초로 비용이 최소인 경로를 선택하는 단계;
    를 포함하고,
    (d) 단계에서 연산식은
    Figure 112015057963279-pat00006

    이고,
    상기 (e) 단계는 상기 연산식에 따른 산출결과를 기초로 비용이 최소인 경로를 서브경로로 선택하는 것을 특징으로 하는 네트워크 경로 탐색방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
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