KR101602039B1 - Apparatus for providing qos in wireless ad hoc networks - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제어장치에 관한 것으로, 수신한 RREQ 메시지가 서비스품질 데이터 타입 정보를 포함하는지 판단하고 서비스품질 데이터 타입 정보를 포함할 경우, 사용가능한 대역폭 값 및 ETX 값을 산출하고, 각 서비스품질 타입에 따른 가중치를 부여하여 비용함수를 계산, 계산된 각 경로의 비용을 비교하여 최저 비용이 드는 최적 경로를 선택하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an apparatus for controlling quality of service in a wireless ad-hoc network, and more particularly, to a service quality control apparatus in a wireless ad-hoc network which determines whether a received RREQ message includes service quality data type information and includes service quality data type information, Calculates a cost function by assigning a weight according to each service quality type, and compares the cost of each path calculated to select an optimal path that is the lowest cost.
Description
본 발명은 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질(Quality of Service, QoS) 제공을 위한 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가중치를 조절하여 서로 다른 서비스품질을 요구하는 각 데이터들을 설정되는 최적의 경로를 통해 목적지 노드로 전송하는 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제어장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an apparatus for providing quality of service (QoS) in a wireless ad-hoc network, and more particularly, to an apparatus for providing quality of service To a destination node, a service quality control apparatus in a wireless ad-hoc network.
무선 네트워크 기술의 발달에 따라 다양한 미디어 서비스에 대한 사용자들의 요구가 증가하고 있으며, 이에 따라 상기 무선 네트워크에서 미디어 전송에 대한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다. 특히, 미디어 스트리밍은 네트워크의 변동을 극복하면서 패킷을 지연 없이 전송할 수 있어야 한다.With the development of wireless network technology, users of various media services There is a growing demand for media transmission and research and development on media transmission in the wireless network is actively under way. In particular, media streaming should be able to transmit packets without delay, overcoming network fluctuations.
이에 따라, 인터넷이나 네트워크상에서 전송률 및 에러율과 관련된 서비스 품질을 가리키는 QoS에 대한 관심이 크게 높아지고 있으며, 고화질의 비디오 및 멀티미디어 데이터를 신뢰성 있게 전송하기 위한 무선 네트워크 개발의 필요성이 증가하고 있다.Accordingly, there is a growing interest in QoS indicating quality of service related to the transmission rate and error rate on the Internet or the network, and there is a growing need for wireless network development for reliably transmitting high-quality video and multimedia data.
한편, 종래의 네트워크를 구성하는 링크 중, 전송률이 60% 이하인 링크는 실시간 멀티미디어 트래픽을 전송하는데 유용하지 않을 수 있지만, 이 링크는 패킷을 전송하는데 유용하게 사용될 수도 있다. 다시 말해서, 해당 경로가 실시간 음성/영상을 데이터를 전송하는데 적합하지 않을 수 있지만, 중요도가 낮은 일반 데이터를 전송하는 경로로는 충분히 유용하게 사용될 수 있다.On the other hand, among the links constituting the conventional network, a link having a transmission rate of 60% or less may not be useful for transmitting real-time multimedia traffic, but this link may be useful for transmitting a packet. In other words, the path may not be suitable for transmitting real time audio / video data, but it may be useful enough to transmit general data with low importance.
즉, 파일전송, 음성/영상, 일반데이터 등은 요구하는 서비스품질 형태와 정도가 다르므로 하나의 경로매트릭을 사용하는 것은 응용프로그램의 다양한 요구(데이터 전송의 신뢰성, 실시간성, 최소 데이터전송 속도 등)를 만족하기 어려운 문제점이 있다.
That is, since the file transfer, voice / video, and general data are different in degree from the required quality of service quality, using one path metric is not sufficient for various demands of the application program (reliability of data transmission, ) Is difficult to satisfy.
따라서, 본 발명의 목적은 파일전송, 음성/영상 데이터, 일반 데이터마다 최적의 전송경로를 선택되게 하여 데이터 처리능률을 향상시키는 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제어장치를 제공하는 것이다.
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a service quality control apparatus in a wireless ad-hoc network that improves data processing efficiency by selecting an optimal transmission path for each of file transmission, voice / image data, and general data.
외부 노드로부터 RREQ 메시지를 수신하는 수신부, 상기 RREQ 메시지에 기초하여 해당 노드가 목적지 노드에 해당하는지 여부 및 서비스품질 데이터 타입 정보를 포함하는지 여부를 판단하는 서비스품질 트래픽 판별부, 상기 서비스품질 데이터 타입 정보에 기초하여 각 서비스 품질 데이터 타입에 따라 각 경로 메트릭 비용함수의 가중치 값을 조절하여 경로에 따른 총 비용함수 값을 산출하는 경로 비용 산출부 및 상기 경로에 따른 총 비용함수 값들을 비교하여 데이터마다 최적 경로를 선택하는 최적 경로 산출부를 포함한다.A service quality data type determination unit for determining whether the corresponding node corresponds to a destination node and whether the service quality data type information is included based on the RREQ message, A path cost calculating unit for calculating a total cost function value according to the path by adjusting a weight value of each path metric cost function according to each quality of service data type based on the service quality data type, And an optimal path calculating unit for selecting a path.
상기 총 비용함수는 하기 수학식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 한다.The total cost function is obtained by using the following equation.
여기에서, 는 총 비용함수, α,β,γ 는 각 경로메트릭 비용함수에 적용되는 가중치 값, x는 Bottleneck 대역폭, y는 hopcount, z는 단 대 단 경로의 ETX 값을 의미하고, f(x)는 사용가능한 대역폭의 비용함수, g(y)는 단 대 단 경로에 대한 비용함수, h(z)는 ETX를 사용하는 경로의 비용함수이다.From here, Is the total cost function, α, β, γ are weight values applied to each path metric cost function, x is the Bottleneck bandwidth, y is the hopcount, z is the ETX value of the shortest path, The cost function of the possible bandwidth, g (y), is the cost function for the shortest path, and h (z) is the cost function of the path using ETX.
상기 총 비용함수는 대역폭 측정부에서 산출된 사용가능한 대역폭 값과 ETX 측정부에서 산출된 ETX 값을 더 이용하는 것을 특징으로 한다.Wherein the total cost function further uses an available bandwidth value calculated by the bandwidth measuring unit and an ETX value calculated by the ETX measuring unit.
상기 대역폭 측정부는 소모 대역폭 값을 포함하는 Hello 메시지를 이용하여 사용가능한 대역폭 값을 산출하는 것을 특징으로 한다.Wherein the bandwidth measuring unit calculates a usable bandwidth value using a Hello message including a consumed bandwidth value.
상기 ETX 측정부는 실제 데이터 전송이 있는 경우, 실제 데이터 전송량을 고려하여 ETX를 산출하고, 실제 데이터 전송이 없는 경우 Hello 메시지를 프로브 패킷으로 사용하여 ETX 값을 산출하는 것을 특징으로 한다.The ETX measuring unit calculates the ETX in consideration of the actual data transmission amount when there is actual data transmission and calculates the ETX value using the Hello message as the probe packet when there is no actual data transmission.
대기시간동안 전송된 모든 상기 RREQ 메세지의 경로정보를 저장하는 경로 저장부를 더 포함한다.
And a path storage unit for storing path information of all the RREQ messages transmitted during the waiting time.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제어장치에 의하면, 각 응용프로그램별 데이터 트래픽을 전송하는데 있어서 데이터 처리량 향상, 단 대 단 지연(End to end delay)이 감소하는 효과가 있다.
According to the apparatus for controlling quality of service in a wireless ad-hoc network according to the present invention, the improvement in data throughput and end-to-end delay are effective in transmitting data traffic for each application program .
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제어장치의 구성도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스 품질 제어방법의 순서도,
도 3는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 최적 경로선택 알고리즘,
도 4은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 트래픽의 처리량 및 단 대 단 지연에 대한 결과 그래프,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음성 트래픽의 처리량 및 단 대 단 지연에 대한 결과 그래프 및
도 6는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파일 전송 트래픽의 처리량 및 단 대 단 지연에 대한 결과 그래프이다.1 is a configuration diagram of a service quality control apparatus in a wireless ad-hoc network according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a flowchart of a method of controlling a service quality in a wireless ad-hoc network according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a block diagram illustrating an optimal path selection algorithm according to a preferred embodiment of the present invention,
FIG. 4 is a graph illustrating a throughput and end-to-end delay of a video traffic according to a preferred embodiment of the present invention,
5 is a graph of the throughput and end-to-end delay of voice traffic according to a preferred embodiment of the present invention,
6 is a graph of the throughput and end-to-end delay of file transfer traffic according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변형 및 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. The present invention may have various modifications and various embodiments, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the detailed description. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스 품질 제어장치에 관한 구성도이다.1 is a configuration diagram of a service quality control apparatus in a wireless ad-hoc network according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 서비스 품질 제어장치에는 송수신부(101)가 구성된다. 송수신부(101)는 외부 노드로부터 RREQ(Routing Request) 메시지, RREP(Routing Response) 메시지, Hello 메시지 및 데이터 등을 송/수신하는 역할을 한다.The transmission /
여기서, 상기 RREQ 메시지는 소스 노드가 아직 패킷 전송을 위한 경로가 경정되지 않았을 때, 목적지 노드까지의 경로를 찾기 위하여 이웃 노드로 전송하는 메시지이다. 상기 RREP 메시지는 경로 정보가 있으면 수신한 RREQ 메세지에 대하여 소스 노드로 전송하는 응답메시지이다. 상기 Hello 메시지는 노드의 불규칙한 이동으로 인한 잦은 경로 단절 문제를 해결하기 위해 이웃 노드로 주기적으로 전송하는 메시지이다. 상기 Hello 메시지는 소모 대역폭 값을 더 포함하고 있다.Here, the RREQ message is a message that the source node transmits to the neighbor node to find the route to the destination node when the route for packet transmission is not yet verified. The RREP message is a response message transmitted to the source node with respect to the received RREQ message if path information exists. The Hello message is a message periodically transmitted to a neighbor node to solve a problem of frequent route disconnection due to irregular movement of a node. The Hello message further includes a consumed bandwidth value.
상기 송수신부(101)로부터 획득된 RREQ 메시지를 수신하고, 해당 노드가 목적지 노드에 해당하는지 여부 및 서비스 품질 데이터 타입 정보를 포함하는지 여부를 판단하는 서비스품질 트래픽 판별부(102)가 구성된다. 따라서, 서비스품질 트래픽 판별부(102)는 해당 노드가 목적지 노드에 해당하지 않으면, 대역폭, ETX, 홉카운트(hopcount) 정보를 RREQ 메세지 헤더에 업데이트한다. 반면, 해당 노드가 목적지 노드에 해당하면, RREQ 메시지에 포함된 서비스 품질 데이터 타입 정보를 검사한다. 또한, 상기 RREQ 메시지에 포함된 서비스 품질 데이터 타입 정보를 포함하고 있지 않으면, 상기 송수신부(101)에 RREP 전송신호를 전송하여 소스 노드로 RREP 메시지를 전송하고, 반대의 경우에는 대기시간 동안 획득된 모든 RREQ 경로를 경로 저장부(105)로 전송하여 저장한다. 여기서, 상기 대기시간은 RREQ 타임아웃 주기의 절반인 것이 바람직하다.The service quality
경로 저장부(105)로부터 상기 대기시간 동안 저장된 모든 RREQ 경로 정보를 전송받고, 하기 수학식 1의 총 비용함수를 사용하여 각 경로에 대한 총 비용함수 값을 산출하는 경로 비용 산출부(106)가 구성된다.
The route cost calculating
상기 수학식 1에서 는 총 비용함수, α,β,γ 는 각 경로메트릭 비용함수에 적용되는 가중치 값, x는 Bottleneck 대역폭, y는 hopcount, z는 단 대 단(End to end) 경로의 ETX 값을 의미하고, f(x)는 사용가능한 대역폭의 비용함수, g(y)는 단 대 단 경로에 대한 비용함수, h(z)는 ETX를 사용하는 경로의 비용함수를 의미한다.In Equation (1) X is the Bottleneck bandwidth, y is the hopcount, z is the ETX value of the end to end path, and f (x, y) is the total cost function. (x) is the cost function of the available bandwidth, g (y) is the cost function for the shortest path, and h (z) is the cost function of the path using ETX.
상기 총 비용함수는 AODV(Ad hoc On-demand Distance Vector routing)기반으로 사용되었으나, DSR(Dynamic Source Routing), OLSR(Optimized Link State Routing), TBRPF(Topology broadcast based on reverse-path forwarding) 등 기타 다른 라우팅 프로토콜에 적용할 수 있다.Although the total cost function is used on the basis of an Ad Hoc On-Demand Distance Vector Routing (AODV), it is also possible to use other methods such as Dynamic Source Routing (DSR), Optimized Link State Routing (OLSR), Topology Broadcast Based on Reverse Path Forwarding It can be applied to routing protocols.
상기 총 비용함수를 산출하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제어장치는 사용가능한 대역폭 값을 산출하기 위한 대역폭 측정부(103) 및 ETX 값을 산출하기 위한 ETX 측정부(104)를 더 포함한다.In order to calculate the total cost function, the apparatus for controlling quality of service in an ad hoc network according to the preferred embodiment of the present invention includes a
상기 대역폭 측정부(103)는 상기 송수신부(101)에서 수신된 Hello 메시지를 수신하고, Hello 메시지에 포함된 소모 대역폭 값을 이용하여 상기 외부 노드와 통신하기 위한 사용가능한 대역폭 값을 산출하는 기능을 수행한다.The
상기 외부 노드와 통신하기 위한 사용가능한 대역폭 값은 다음과 같이 산출된다.The usable bandwidth value for communicating with the external node is calculated as follows.
일반적으로 IEEE 802.11 MAC 환경에서 사용가능한 대역폭을 측정하는 것은 이웃 노드의 데이터 트래픽 상태에 대한 정보가 없기 때문에 상당히 어려운 점이 있다.In general, measuring the available bandwidth in the IEEE 802.11 MAC environment is quite difficult because there is no information about the data traffic state of neighboring nodes.
상기 Hello 메시지와 함께 전송되는 소모 대역폭 정보를 이용하여 두 이웃하는 노드간의 사용가능한 대역폭은 하기 수학식 2와 같이 산출할 수 있다.
The available bandwidth between two neighboring nodes using the consumption bandwidth information transmitted together with the Hello message can be calculated by Equation (2).
상기 수학식 2에서 BandwidthAV는 사용가능한 대역폭, BandwidthCH는 채널 대역폭, BandwidthCN은 총 소모 대역폭을 의미하고 Weight_factor는 하기 수학식 3을 이용하여 계산할 수 있다.
In Equation (2), Bandwidth AV denotes a usable bandwidth, Bandwidth CH denotes a channel bandwidth, Bandwidth CN denotes a total consumed bandwidth, and Weight_factor can be calculated using Equation (3).
수학식 3의 Toverhead값은 라우팅 프로토콜과 MAC 동작에 의한 Overhead 값을 의미하고 하기 수학식 4를 이용하여 값을 구할 수 있다.
The T overhead value in Equation (3) means the overhead value by the routing protocol and the MAC operation, and the value can be obtained using the following Equation (4).
상기 수학식 4에서 TPHY는 Physical layer preamble, TMAC는 MAC 헤더, TUDP는 UDP 헤더, TIP는 IP 헤더 및 평균 Backoff 시간을 의미하고, CWmin은 최소 경합 창, Tslot은 타임슬롯을 의미한다.In Equation (4), T PHY denotes a physical layer preamble, T MAC denotes a MAC header, T UDP denotes a UDP header, T IP denotes an IP header and an average backoff time, CW min denotes a minimum contention window, T slot denotes a time slot it means.
상기 ETX 측정부(104)는 정기적으로 네트워크의 패킷전송률을 계산하며, 예컨데 데이터 전송여부에 따라 ETX값을 산출하는 기능을 수행한다.The ETX measuring
즉, 실제 데이터 전송이 있는 경우, 실제 데이터 전송량을 고려하여 ETX를 산출하고, 실제 데이터 전송이 없는 경우 Hello 메시지를 프로브 패킷(Probe Packet)으로 사용하여 ETX 값을 산출하며, 산출된 ETX 값을 상기 경로 비용 산출부(106)으로 전송한다.That is, when there is actual data transmission, the ETX is calculated in consideration of the actual data transmission amount, and when there is no actual data transmission, the ETX value is calculated using the Hello message as a probe packet, Path cost calculating
ETX는 재전송을 포함한 전송 횟수를 나타낸다. 각 링크의 ETX 값은 링크의 순방향 전송률 및 역방향 전송률을 통하여 계산된다. 일반적으로 ETX 값은 각 링크에서 전송하는 프로브 패킷의 순방향 전송률 및 역방향 전송률을 이용하여 측정되는데 이는 프로브 패킷이 실제 전송되는 멀티미디어 데이터 패킷에 비해 그 크기가 매우 작기 때문에 각 링크의 재전송을 포함한 전송 횟수를 정확히 포함하지 않을 수 있다. 이에, 본 발명에서는 개선된 ETX 계산법을 이용한다.ETX represents the number of transmissions including retransmission. The ETX value of each link is calculated through the forward and reverse rates of the link. In general, the ETX value is measured using the forward data rate and the reverse data rate of the probe packet transmitted on each link because the size of the probe packet is smaller than the actual size of the multimedia data packet transmitted. Therefore, the number of transmissions including the retransmission of each link It may not include exactly. Therefore, the present invention uses an improved ETX calculation method.
본 발명의 ETX 계산법은 프로브 패킷이 아닌 실제 전송되는 데이터 패킷의 전송률을 고려하여 ETX 값을 산출하고, 실제 데이터가 전송되지 않을 시에는 프로브 패킷을 이용하여 ETX 값을 산출한다.In the ETX calculation method of the present invention, ETX values are calculated in consideration of the actual transmission rate of the data packet, not the probe packet, and when the actual data is not transmitted, the ETX value is calculated using the probe packet.
실제 데이터가 전송되는 경우, 하기 수학식 5를 이용하여 전송률을 산출한다.
When actual data is transmitted, the transmission rate is calculated using the following equation (5).
상기 수학식 5의 dD(t)는 각 링크의 패킷 전송률, AckCount(t-T,t)는 Acknowledgement 값, DataCount(t-T,t)는 Data traffic packet 값을 의미한다.D D (t) of the equation (5) is a packet transmission rate, AckCount (tT, t) for each link Acknowledgement value, DataCount (tT, t) stands for Data packet traffic value.
반면, 실제 데이터가 전송되지 않는 경우, 하기 수학식 6을 이용하여 전송률을 산출한다.
On the other hand, if the actual data is not transmitted, the transmission rate is calculated using Equation (6) below.
상기 수학식 6의 dH(t)는 프로프 패킷에 의한 전송률, ProbeCount(t-T,t)는 T초 동안 수신된 프로브 패킷의 값, T/t는 전송 받아야하는 총 프로프 패킷의 값을 의미한다.
The d H (t) of Equation (6) is prop-packet transmission rate, ProbeCount (tT, t) by the mean value of the total prop packet value, T / t of the probe packet received during T seconds be transmitted do.
상기 수학식 7의 d는 상기 수학식 5와 수학식 6 에서 산출된 전송률(dD(t), dH(t))이다.
D in Equation (7) is the transmission rates d D (t) and d H (t) calculated in Equations (5) and (6).
상기 경로 비용 산출부(106)는 각 서비스 품질 데이터 타입에 따라 상기 각 경로메트릭 비용함수에 적용되는 가중치 값을 조절하여 상기 각 경로에 대한 총 비용함수 값을 산출한다.The path cost calculating
최적 경로 산출부(107)는 상기 경로 비용 산출부(106)에서 산출된 각 경로에 대한 총 비용함수 값들을 비교하여 최저 비용이 드는 경로를 판단하고, 최적 경로를 선택한다.
The optimum
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제어방법의 순서도이다.2 is a flowchart of a method of controlling a service quality in a wireless ad-hoc network according to a preferred embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제어방법은 먼저, 상기 송수신부(101)는 소스 노드로부터 전송된 RREQ 메시지를 수신한다(S201).In the method of controlling quality of service in a wireless ad-hoc network according to a preferred embodiment of the present invention, the
상기 송수신부 (101)의 RREQ 메시지는 상기 서비스 품질 트래픽 판별부(102)로 전달된다. 그러면 상기 서비스 품질 트래픽 판별부(102)는 RREQ 메시지를 검사하여 해당 노드가 목적지 노드인지를 판별한다(S202).The RREQ message of the
상기 판별결과, 해당 노드가 목적지 노드가 아니면, 상기 서비스 품질 트래픽 판별부(102)는 대역폭, ETX, 홉카운트 정보를 RREQ 메시지 헤더에 업데이트한다(S203). 그러나, 해당 노드가 목적지 노드라면, 상기 서비스 품질 트래픽 판별부(102)는 RREQ 메시지에 포함된 서비스 품질 데이터 타입 정보를 검사한다(S204).If it is determined that the corresponding node is not a destination node, the service quality
상기 서비스 품질 트래픽 판별부(102)는 상기 서비스 품질 데이터 타입 정보를 검사한 결과, RREQ 메시지가 서비스 품질 데이터 타입 정보를 포함하고 있지 않으면, 상기 서비스 품질 트래픽 판별부(102)는 상기 송수신부(101)에 RREP 전송신호를 전송하여 소스노드로 RREP 메시지를 전송한다(S205). 반면, 상기 RREQ 메시지가 서비스 품질 데이터 타입 정보를 포함하고 있으면, 상기 서비스 품질 트래픽 판별부(102)는 대기시간 동안 전송된 소스노드와 목적지 노드 사이의 모든 RREQ 경로를 경로 저장부(105)에 저장한다(S206).If the RREQ message does not include the service quality data type information as a result of checking the quality of service data type information, the quality of service
상기 대기시간 동안 저장된 모든 RREQ 정보는 상기 경로 비용 산출부(106)로 전송되고, 상기 경로 비용 산출부(106)는 전송된 경로 정보를 상기 수학식 1의 총 비용함수를 이용하여 각 경로에 대한 총 비용함수 값으로 산출한다(S207). 이때 상기 총 비용함수는 상기 수학식 1과 같고, 홉카운트, 사용가능한 대역폭 값, ETX 값을 이용하여 계산하게 된다.The RREQ information stored during the waiting time is transmitted to the path cost calculating
상기 최적경로 산출부(107)는 상기 경로 비용 산출부(106)에서 산출된 총 비용함수 값을 비교하여 산출된 경로 중 최저비용이 드는 경로를 최적 경로로 선택한다(S208).The optimal
이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제어장치는 상기와 같은 방법으로 데이터를 전송하는 최적 경로를 선택함을 알 수 있다. 따라서 파일 전송, 음성/영상 데이터마다 최적 경로를 통해 저비용으로 전송하는 것이다.As described above, it can be seen that the service quality control apparatus in the wireless ad-hoc network according to the preferred embodiment of the present invention selects the optimal path for transmitting data in the same manner. Therefore, it is possible to transmit data at low cost through an optimal path for each of file transmission and audio / video data.
한편, 도 2의 서비스품질 제어방법을 통해 데이터를 전송하는 최적경로는 도 3의 최적 경로 선택 알고리즘에 의하여 구현되고 있다.
Meanwhile, the optimal path for transmitting data through the service quality control method of FIG. 2 is implemented by the optimal path selection algorithm of FIG.
이어서는, 본 발명의 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제어장치의 시뮬레이션 결과를 살펴본다.Next, simulation results of a service quality control apparatus in a wireless ad-hoc network of the present invention will be described.
도 4 내지 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상/음성/파일전송 트래픽 처리량 및 단 대 단 지연에 대한 결과 그래프이다.FIGS. 4 to 6 are graphs of results of video / audio / file transmission traffic throughput and end-to-end delay according to a preferred embodiment of the present invention.
여기서, 각 서비스품질 타입별 적용 가중치 값 및 설정 통신 환경은 다음 표 1 및 표 2와 같다.
Here, the applied weight values and the set communication environment for each service quality type are shown in the following Tables 1 and 2.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 영상 트래픽의 처리량 및 단 대 단 지연에 대한 결과 그래프이다.4 is a graph illustrating throughput and end-to-end delay of video traffic according to a preferred embodiment of the present invention.
도 4를 살펴보면, 도 4의 (a)는 본 발명에 따른 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제공방법(MPM), AODV, DSR 방식에 따른 영상 트래픽 처리량에 관하여 나타내고 있다. 초기에는 네트워크가 크게 과부하에 걸리지 않고, 모든 프로토콜이 충분한 성능을 보여주기 때문에 큰 차이를 보이고 있지는 않다.Referring to FIG. 4, FIG. 4A illustrates a video traffic throughput according to a service quality providing method (MPM), an AODV, and a DSR method in a wireless ad hoc network according to the present invention. Initially, the network is not overloaded, and all the protocols show sufficient performance.
하지만, 데이터 연결이 증가할수록, MPM 방식이 가장 높은 대역폭을 가지는 경로를 선택하기 때문에, AODV, DSR 방식에 비하여 최대 17%의 처리율 증가하는 것을 볼 수 있다.However, since the MPM scheme selects the path having the highest bandwidth as the data connection increases, the throughput increases by up to 17% compared to the AODV and DSR schemes.
도 4의 (b)는 MPM, AODV, DSR 방식에 따른 영상 트래픽 단 대 단 지연에 관하여 나타내고 있고, 단 대 단 지연에 관하여 MPM 방식이 Bottleneck 대역폭을 고려하여 데이터를 전송하기 때문에 과부화된 네트워크에서 AODV, DSR 방식에 비하여 단 대 단 지연시간이 낮다는 것을 볼 수 있다.
Figure 4 (b) shows the video traffic edge-to-edge delay according to the MPM, AODV, and DSR schemes. As the MPM scheme transmits the data considering the bottleneck bandwidth, , It can be seen that the short-term delay time is lower than the DSR method.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 음성 트래픽의 처리량 및 단 대 단 지연에 대한 결과 그래프이다.5 is a graph of the throughput and end-to-end delay of voice traffic according to a preferred embodiment of the present invention.
도 5를 살펴보면, 도 5의 (a)는 MPM, AODV, DSR 방식에 따른 음성 트래픽 처리량에 관하여 나타내고 있고, 데이터 연결이 4개까지는 MPM 방식과 AODV 및 DSR 방식에서 크게 차이가 나지 않으나, 데이터 연결이 증가할수록 MPM 방식이 AODV, DSR 방식에 대비하여 처리율이 최대 82%까지 높은 것을 볼 수 있다.5A shows voice traffic throughput according to the MPM, AODV, and DSR schemes. Up to four data connections are not significantly different between the MPM scheme and the AODV and DSR schemes, , The throughput of MPM method is up to 82% higher than that of AODV and DSR method.
도 5의 (b)는 MPM, AODV, DSR 방식에 따른 음성 트래픽 단 대 단 지연에 관하여 나타내고 있고, 데이터 연결이 증가할수록 모든 방식의 프로토콜에서 지연이 증가하는 것을 볼 수 있으나, ETX 및 대역폭 매트릭을 고려한 MPM 방식이 음성 트래픽 단 대 단 지연에 관하여 AODV, DSR 방식에 비하여 확연히 낮은 것을 볼 수 있다.
FIG. 5 (b) shows the voice traffic terminal delay according to the MPM, AODV, and DSR schemes. As the data connection increases, the delay increases in all the protocols. However, the ETX and bandwidth metrics The MPM scheme considered is significantly lower than the AODV and DSR schemes in terms of voice traffic edge delay.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 파일 전송 트래픽의 처리량 및 단 대 단 지연에 대한 결과 그래프이다.6 is a graph of the throughput and end-to-end delay of file transfer traffic according to a preferred embodiment of the present invention.
도 6을 살펴보면, 도 6의 (a)는 MPM, AODV, DSR 방식에 따른 파일 전송 트래픽 처리량에 관하여 나타내고 있고, MPM 방식은 ETX를 사용하여, 손실 경로 및 경로의 경합을 최소화하여 AODV 및 DSR 방식에 대비하여 처리율이 최대 70% 까지 높은 것을 볼 수 있다.6 shows the file transfer traffic throughput according to the MPM, AODV, and DSR schemes. The MPM scheme uses the ETX to minimize the contention between the loss path and the path, The throughput is up to 70% higher than that of the conventional system.
도 6의 (b)는 MPM, AODV, DSR 방식에 따른 영상 트래픽 단 대 단 지연에 관하여 나타내고 있고, 단 대 단 지연에 관하여 MPM 방식이 AODV, DSR 방식에 비하여 단 대 단 지연이 낮은 것을 볼 수 있다.
Figure 6 (b) shows the video traffic end-to-end delay according to the MPM, AODV, and DSR schemes. The MPM scheme has only a short delay compared to the AODV and DSR schemes have.
본 명세서에 기재된 본 발명의 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 관한 것이고, 발명의 기술적 사상을 모두 포괄하는 것은 아니므로, 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 따라서 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 권리범위 내에 있게 된다.
The embodiments of the present invention described in the present specification and the configurations shown in the drawings relate to the most preferred embodiments of the present invention and are not intended to encompass all of the technical ideas of the present invention so that various equivalents It should be understood that water and variations may be present. Therefore, it is to be understood that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and that various modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. , Such changes shall be within the scope of the claims set forth in the claims.
101 : 송수신부
102 : 서비스품질 트래픽 판별부
103 : 대역폭 측정부
104 : ETX 측정부
105 : 경로 저장부
106 : 경로 비용 산출부
107 : 최적 경로 산출부101: Transmitting /
102: service quality traffic discrimination unit
103: Bandwidth measuring unit
104: ETX measuring section
105: Path storage unit
106: path cost calculating unit
107: Optimum path calculating unit
Claims (6)
상기 RREQ 메시지에 기초하여 해당 노드가 목적지 노드에 해당하는지 여부 및 서비스품질 데이터 타입 정보를 포함하는지 여부를 판단하는 서비스품질 트래픽 판별부;
상기 서비스품질 데이터 타입 정보에 기초하여 각 서비스 품질 데이터 타입에 따라 사용가능한 대역폭의 비용함수, 단 대 단 경로에 대한 비용함수, ETX(Expected Transmission Count)를 사용하는 경로의 비용함수를 포함하는 각 경로 메트릭 비용함수의 가중치 값을 조절하여 경로에 따른 총 비용함수 값을 산출하는 경로 비용 산출부; 및
상기 경로에 따른 총 비용함수 값들을 비교하여 데이터마다 최저 비용이 드는 경로를 최적 경로로 선택하는 최적 경로 산출부를 포함하며,
상기 총 비용함수는 하기 수학식 1을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제공장치.
[수학식 1]
여기에서, 는 총 비용함수, α,β,γ 는 각 경로메트릭 비용함수에 적용되는 가중치 값, x는 보틀넥(Bottleneck) 대역폭, y는 홉카운트(hopcount), z는 단 대 단 경로의 ETX 값을 의미하고, f(x)는 사용가능한 대역폭의 비용함수, g(y)는 단 대 단 경로에 대한 비용함수, h(z)는 ETX를 사용하는 경로의 비용함수이다.
A receiving unit for receiving an RREQ message from an external node;
A quality-of-service traffic discrimination unit for determining whether the corresponding node corresponds to a destination node and whether the node includes the quality-of-service data type information based on the RREQ message;
A cost function for the available bandwidth, a cost function for the shortest path, and a cost function for the path using the ETX (Expected Transmission Count) based on the service quality data type information, A path cost calculating unit for calculating a total cost function value according to a path by adjusting a weight value of the metric cost function; And
And an optimal path calculating unit for comparing the total cost function values according to the path to select a path having the lowest cost for each data as an optimum path,
Wherein the total cost function is obtained using Equation (1). ≪ EMI ID = 1.0 >
[Equation 1]
From here, Is the total cost function, α, β, γ are weight values applied to each path metric cost function, x is the bottleneck bandwidth, y is the hop count, and z is the ETX value of the shortest path. F (x) is the cost function of the available bandwidth, g (y) is the cost function for the shortest path, and h (z) is the cost function for the path using ETX.
상기 총 비용함수는 대역폭 측정부에서 산출된 사용가능한 대역폭 값과 ETX 측정부에서 산출된 ETX 값을 더 이용하는 것을 특징으로 하는 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제공장치.
The method according to claim 1,
Wherein the total cost function further utilizes the available bandwidth value calculated by the bandwidth measuring unit and the ETX value calculated by the ETX measuring unit.
상기 대역폭 측정부는 소모 대역폭 값을 포함하는 헬로(Hello) 메시지를 이용하여 사용가능한 대역폭 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제공장치.
The method of claim 3,
Wherein the bandwidth measuring unit calculates a usable bandwidth value using a Hello message including a consumed bandwidth value.
상기 ETX 측정부는 실제 데이터 전송이 있는 경우, 실제 데이터 전송량을 고려하여 ETX를 산출하고, 실제 데이터 전송이 없는 경우 헬로(Hello) 메시지를 프로브 패킷으로 사용하여 ETX 값을 산출하는 것을 특징으로 하는 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제공장치.
The method of claim 3,
Wherein the ETX measuring unit calculates an ETX in consideration of an actual data transmission amount when there is actual data transmission and calculates an ETX value using a hello message as a probe packet when there is no actual data transmission, A device for providing quality of service in a network.
대기시간동안 전송된 모든 상기 RREQ 메세지의 경로정보를 저장하는 경로 저장부를 더 포함하는 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제공장치.The method according to claim 1,
And a path storage unit for storing path information of all the RREQ messages transmitted during the waiting time.
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