KR101836198B1

KR101836198B1 - 가시선 통신 네트워크에서의 연관

Info

Publication number: KR101836198B1
Application number: KR1020177015033A
Authority: KR
Inventors: 카티크 요기워렌; 알리 야즈단 파나; 야엘 맥과이어
Original assignee: 페이스북, 인크.
Priority date: 2014-11-06
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2018-03-08
Also published as: MX2017005880A; AU2015343290B2; US20160135110A1; JP2018503282A; IL252023B; KR20170080657A; CA2966329A1; AU2015343290A1; CN107113628B; BR112017009597A2; MX356224B; WO2016073508A1; US9661552B2; JP6364549B2; IL252023A0; US20170223605A1; CA2966329C; CN107113628A

Abstract

다양한 개시되는 실시예는 가시선(line-of-sight, LOS), 예컨대 광학-기반 네트워크에 관한 것이다. 가시선 통신 네트워크에서 노드의 위상 위치에 기반하여 노드를 연결하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 일부 실시예는 각 노드를 "백본" 및 "서브네트워크" 순위에 의해 표현할 수 있다. 노드의 순위의 결정은 백본으로부터 단절된 노드들의 격리된 "섬(island)"의 형성을 방지할 수 있다. 순위는 또한, 치유 및 라우팅 행동을 위해 사용될 수 있는 "화이버팝(fiberpop)" 노드에 대한 노드들의 전체 순서를 제공할 수 있다.

Description

가시선 통신 네트워크에서의 연관{ASSOCIATION IN LINE-OF-SIGHT COMMUNICATION NETWORKS}

본 출원은, 전체가 참조로 본 명세서에 통합되는 2014년 11월 6일자로 출원된 미국특허출원 제14/534,709호에 대한 우선권의 이익을 주장한다.

개시된 실시예는, 예컨대, 무선 인터넷 액세스를 제공하기 위한 가시선(line-of-sight, LOS) 네트워크의 배치 및 동작에 관한 것이다.

현대 사화는 많은 양의 정보를 신속하게 보급하는데 크게 의존한다. 인터넷을 통하거나 커뮤니티 인트라넷을 통하든지 간에 글로벌 커뮤니티에서의 참여는 네트워크 연결에 따라 정기적으로 예측된다. 이러한 네트워크를 액세스할 수 없는 개인들 및 커뮤니티들은 그들의 네트워킹된 피어들에 비해 상당히 불리하다. 단절된 커뮤니티는 나머지 세상의 커뮤니티에 의해 제공되는 정보 및 서비스로의 액세스가 부족할 뿐만 아니라, 또한, 인트라-커뮤니티 통신을 향상시킬 인프라구조도 일반적으로 부족하다.

이러한 커뮤니티에서 인터넷이나 로컬 네트워크 액세스에 대한 필요성이 크지만, 지리적 및 경제적 제한은 전형적인 전달 메커니즘을 실현불가능하게 만들 수 있다. 또한, 이들 커뮤니티는 상업적인 대기업에 의해 제공되는 고-대역폭 라우터 및 액세스 포인트의 도입을 지원하기 위한 재정적 자원이 부족할 수 있다.

따라서, 이질적인 지리적 조건에 있는 커뮤니티들에 네트워크 액세스를 도입하기 위한 경제적인 방법에 대한 필요가 존재한다.

본 명세서의 내용 중에 포함되어 있다.

본 명세서에서 소개되는 기술은 동일한 도면 부호가 동일하거나 기능적으로 유사한 구성요소를 가리키는 첨부되는 도면과 함께 이하의 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 이해될 수 있다.
도 1은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 배치된 광 네트워크의 원위치 이미지(in-situ image)이다.
도 2는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드에서의 일부 컴포넌트의 블록도이다.
도 3은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드와 관련된 가시선 각도 및 범위의 3차원 도면이다.
도 4는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드 네트워크의 매우 높은 수준의 배치 및 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 5는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드-배치-계획 알고리즘에서의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도 6은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 경로 계획 알고리즘 동안에 노드와 관련된 가시선 각도 및 범위의 하향식, 2차원 도면이다.
도 7은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드-배치-프로세스의 예시적인 반복이다.
도 8은 도 7의 노드-배치-프로세스의 예시적인 반복이다.
도 9는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 총체적 방향 성장 기준의 효과를 도시하는 도 7의 노드-배치-프로세스의 예시적인 반복이다.
도 10은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 그리디(greedy) 방향 성장 기준의 효과를 도시하는 도 7의 노드-배치-프로세스의 예시적인 반복이다.
도 11은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 도 7의 노드-배치-프로세스의 예시적인 결과 경로이다.
도 12는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 도 7의 노드-배치-프로세스의 예시적인 결과 경로이다.
도 13은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 도 7의 노드-배치-프로세스의 예시적인 결과 경로이다.
도 14는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드-배치-프로세스에 대한 커버리지-주도 성장 기준의 예시적인 결과이다.
도 15는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드-배치-프로세스에서의 커버리지-주도 성장 기준에 대한 리프(leaf) 생성 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 16은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드-배치-프로세스에 대한 수요-주도 성장 기준의 예시적인 결과이다.
도 17은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드-배치-프로세스에서의 수요-주도 성장 기준을 위한 리프 생성 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 18은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 디스커버리(Discovery)/정렬 및 연관에 따라 배치된 데카르트(Cartesian) 메시에서의 노드 관계의 위상 블록도이다.
도 19는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 디스커버리/정렬 이전에 배치된 데카르트 메시에서의 노드 관계의 위상 블록도이다.
도 20은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 배치된 데카르트 메시에서의 디스커버리/정렬 동안의 수동적 사용자-기반 정보 전파를 도시하는 위상 블록도이다.
도 21은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드가 배치되고 상대적인 기압 판독이 취해지는 경사의 단면 투시도이다.
도 22는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 제1 노드에 대한 몇몇 노드 및 그들의 기압 판독의 3차원적 투시도이다.
도 23은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 그들의 피어의 기압 데이터에 기반하는 정렬 동안 피어-노드를 배향하기 위한 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 24는 일부 실시예에서 배치된 데카르트 메시에서 발생할 수 있는 디스커버리/정렬을 따르고 연관에 선행하는 격리된 형성을 도시하는 위상 블록도이다.
도 25는 일부 실시예에서 배치된 데카르트 메시에서 발생할 수 있는 연관에 따르는 엔드 순위(end ranking)를 도시하는 위상 블록도이다.
도 26은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드 순위를 업데이트하기 위한 로컬 프로세스를 도시하는 흐름도이다.
도 27은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 디스커버리/정렬을 따르는 스타-네트워크(Star-network)를 도시하는 위상 블록도이다.
도 28은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 데카르트-네트워크에서의 캐싱 위상(caching topology)을 도시하는 위상 블록도이다.
도 29는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 데카르트-네트워크에서의 재라우팅 이벤트를 도시하는 위상 블록도이다.
도 30은 일부 실시예의 특징부를 구현하는데 사용될 수 있는 컴퓨터 시스템의 블록도이다.
본 명세서에 제공되는 표제(heading)는 오로지 편의를 위한 것이며 청구되는 실시예의 범위나 의미에 필수적으로 영향을 주지는 않는다. 또한, 도면은 필수적으로 축적에 맞춰 도시되지 않았다. 예를 들어, 실시예의 보다 좋은 이해를 돕기 위해 도면에서 요소의 일부의 치수는 확장되거나 감소될 수 있다. 유사하게, 일부 구성요소 및/또는 동작은 일부 실시예의 논의의 목적으로 상이한 블록으로 분리되거나 단일 블록으로 결합될 수 있다. 나아가, 다양한 실시예는 다양한 변형 및 대안적인 형태로 보정가능하고, 특정 실시예는 아래의 도면 및 상세한 설명에서 예시의 방식으로 도시될 수 있다. 하지만, 그 의도는 설명된 특정한 실시예를 제한하는 것이 아니다. 반대로, 실시예는 첨부된 청구항에서 정의된 개시된 실시예의 범위에 속하는 모든 변형, 등가물 및 대안을 포함하기 위한 것이다.

일반적인 설명

개시된 기술의 다양한 예시가 이제 더 상세히 서술될 것이다. 이하의 설명은 이러한 예시의 설명을 가능하게 하고 철저한 이해를 위하여 구체적인 세부사항을 제공한다. 하지만, 당업자는 본 명세서에서 논의되는 기술이 다수의 이러한 세부사항 없이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 유사하게, 당업자는 또한, 기술이 본 명세서에서 상세히 기술되지 않은 다수의 다른 명백한 특징들을 포함할 수 있음을 이해할 것이다. 추가로, 일부 잘 알려진 구조나 기능은 관련 설명을 불필요하게 모호하게 만드는 것을 회피하기 위해 이하에서 상세히 도시되거나 기술되지 않을 수 있다.

하기에 사용되는 용어는 가장 광범위하게 합리적인 방식으로 해석될 것이지만, 그것은 실시예의 특정 구체적인 예시의 상세한 설명과 함께 사용된다. 실제로, 특정 용어들은 심지어 이하에서 강조될 수 있지만, 임의의 제한된 방식으로 해석되도록 의도된 임의의 용어는 본 섹션에서 명백하고 구체적으로 정의될 것이다.

네트워크 개요

개시된 다양한 실시예들은 가시선(line-of-sight, LOS), 예컨대 광, 기반의 네트워크에 관한 것이다. 시스템 및 방법은 지리적 영역에서 네트워크 노드를 어디에 배치하고 노드를 그들의 피어와 함께 정렬하며, 이후 피어를 연관시켜 원하는 네트워크 위상을 달성하는 것을 결정하기 위해 제공된다. 개시된 실시예들의 일부는 원격 영역 및 커뮤니티로의 인터넷 액세스를 제공하는데 사용될 수 있다. 네트워크 배치의 상이한 단계에서 로컬 및 총체적 우선순위를 조합함으로써 견고하고 효율적인 LOS 네트워크가 형성될 수 있다.

도 1은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 배치된 광 네트워크(100)의 원위치 이미지이다. 복수의 노드(105a-c)는 LOS 연결(115a, b)을 통해 서로와 로컬 통신할 수 있다. 각 노드는, 예컨대 무선 WIFI 액세스를 통해, 그것의 로컬 영역으로 네트워크 액세스(110a-c)를 제공할 수 있다. 일부 노드는 백본(125), 가령 인터넷에 연결될 수 있는 광 백본(다만, 다른 백본들도 가능함)에 연결될 수 있다. 원하는 액세스를 커뮤니티의 집단에 제공하도록 배치되는 한편, 노드는 또한, 자연 장애물(135) 및 인공 장애물(130)의 존재를 수용하도록 위치할 수 있다.

하드웨어

도 2는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드(200)에서의 일부 컴포넌트의 블록도이다. 전력 모듈(205)은 전원, 예컨대, 육지-기반 전원(그리드-기반 교류 전류), 태양 전지, 배터리 소스, 자연 매체에서의 전압 차이로의 임의의 적절한 연결일 수 있다. 네트워크 액세스 모듈(210)은 로컬 네트워크 액세스를 제공하는데 사용되는 노드(200)에서의 컴포넌트일 수 있다. 예컨대, 네트워크 액세스 모듈(210)은 WIFI 무선 액세스 포인트, 무선 Ethernet 단말 등일 수 있다. 연결 베이(215)는 피어 노드와의 통신을 위한 복수의 연결 모듈(215a-n)을 포함할 수 있다. 연결 모듈(215a-n)은 동일한 형태의 통신일 필요는 없다(예컨대, 그들은 마이크로파, 가시선 광, 레이저-기반, 무선-주파수, 지향성 안테나 시스템, 하드라인 연결 등일 수 있다). 연결 모듈(215a-n)은 상이한 대역폭 및 통신 속도를 가질 수 있다. 연결 모듈(215a-n)은 송신 및 수신 컴포넌트 둘 모두를 포함할 수 있고, 동일하거나 상이한 피어 노드와 연관될 수 있다. 일부 연결 모듈(215a-n)은 백본과의 통신을 위해 특별히 설계될 수 있다. 연결 모듈(215a-n)은 정렬 및 지향성 송신/수신을 위해 개별 또는 공유된 액추에이터를 포함할 수 있다.

위치 모듈(220)은 위치 및/또는 배향을 결정하는데 사용되는 하나 이상의 컴포넌트, 가령 GPS 수신 시스템, 나침반, 고도계, 압력 센서 등을 포함할 수 있다. 압력 센서는 본 명세서에 추가로 기술되는 피어 노드와 비교할 때 상대적인 기압 측정을 획득하는데 사용될 수 있다. 메모리 모듈(230)은 솔리드-스테이트 메모리, 하드 디스크 메모리 등일 수 있는 하나 이상의 메모리 장치를 포함할 수 있다. 캐시(235)는 본 명세서에서 더 상세히 논의되는 것과 같은 사용자가 요청한 정보를 저장하기 위해 사용될 수 있다. 피어 위상 정보(240)는 피어 위치의 기록, 백본 노드에 대한 그들의 순위 등, 예컨대 본 명세서에서 논의되는 연관(Association) 동안에 결정되는 것을 포함할 수 있다. 라우팅 정보(245)는 채널 조건, 트래픽 조건, 기상 조건, 네트워크 부하 등에 기반하여 상이한 피어를 통해 정보를 전송하기 위한 프로토콜을 포함할 수 있다. 로직(250)은 노드(200)의 동작을 일반적으로 관리하고, 정보를 사용자에게 포워딩 및 리다이렉트시키며, 연결 모듈(215a-n)을 관리하는 등을 위한 동작 로직을 포함할 수 있다. 하나 이상의 프로세서(255)가 로직(250)을 실행하기 위해 사용될 수 있다. 이 예시는 공통 메모리-프로세서 명령어 구조를 도시하지만, 당업자는 기술된 동작이 다른 도구, 예컨대, FPGAs(Field-Programmable Gate Arrays)를 사용하여 구현될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다. 사용자 인터페이스(260)는 인-필드 오퍼레이터 또는 사용자가 노드(200)와 상호작용하기 위해, 예컨대 그것의 동작 모드를 지정하고 그것의 위치를 구성하며 데이터를 수신하는 등을 위해 포함될 수 있다.

일부 실시예로, 연결 모듈(215a-n)은 백홀 서브시스템 모듈을 포함할 수 있다. 백홀 서브시스템은 노드에서 노드로 방대한 데이터 속도를 운반하도록 설계될 수 있고 액세스 서브시스템과 각 노드에서 용량의 일부를 공유할 수 있다. 이웃 노드로의 백홀 서브시스템 링크는 다수의 액세스 서브시스템을 공급할 수 있는 방대한 양의 데이터를 운반하도록 설계될 수 있다. 이는 다수의 이러한 노드를 함께 결합(chain)하는 것을 용이하게 할 수 있다. 일부 실시예로, 노드는 배치 후에 거의 재배치되지 않는다. 건물 안정성 및 온도 변화로 인해 노드의 일부 작은 움직임이 있을 수 있지만, 더 큰 움직임은 노드가 다른 사이트로 예컨대, 환경적인 이유로 인해 물리적으로 이동될 때 발생할 수 있다.

액세스 모듈(210)은 노드를 즉시 둘러싸는 영역에서 모바일 및 고정형 엔드 사용자 장치 (및 다른 피어 노드보다 이 노드에 더 가까운 사용자)와 연결을 공유하도록 설계될 수 있다. 액세스 서브시스템은 그것의 인근에 있는 다수의 엔드 사용자와 연결하기 위해 광역 커버리지 무선 기술을 사용할 수 있다. 물리적인 섬유 대신에 백홀 서브시스템은 높은 데이터 속도를 이웃 노드에 효과적으로 전달하고 다른 백홀 노드와의 통신 간섭을 최소화하기 위해 협대역 빔 통신 시스템(높은 이득의 안테나를 갖는 광, RF 등)을 이용할 수 있다.

백홀 서브시스템을 위해 사용되는 협대역 빔 기술은 RF, 밀리미터 파, 및 광학을 포함할 수 있으나 (이들로 제한되지 않는다). 백홀 서브시스템에 대한 빔 발산은 RF 시스템에 대해 약 3-5 도, 밀리미터 파동 시스템에 대해 1-3도, 및 광학 시스템에 대해 0.05 내지 0.5도일 수 있지만, 이러한 범위는 예시로 제공되는 것이며 당업자는 다른 것들도 가능함을 쉽게 인식할 것이다.

건물의 흔들림, 빌딩 안정성, 온도 이동 등은 이러한 상이한 범위의 지속성에 영향을 줄 수 있다. 정렬된 시스템에서 유도된 이러한 변화는 일부 어느 정도의 작은 변화를 유도할 수 있다. 일부 실시예로, 이러한 움직임은 작은 시야 조정 기술로 처리되거나 장치를 빔 센터로 정렬하여 움직임이 빔 발산 각도 내에 있도록 함으로써 처리될 수 있다. 설치 프로세스 동안 백홀 서브시스템은 X-Y 평면에서 180도 및 Z 축에서 30도의 각도 범위 상에서 연결할 근처의 노드를 찾기 위해 검색을 해야할 수 있다.

도 3은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드(305)와 관련된 가시선(LOS) 각도 및 범위의 3차원 도면이다. 액추에이터 구성에 따라, 노드(305)는 범위(345)를 갖는 LOS 영역(335) 내에서 그것의 LOS 송신기 / 수신기를 배향할 수 있다. 노드(305)는 수직 액세스(즉, 요잉 축(yaw axis))에 대해 완전한 360°로 회전할 수 있다. 이 영역은 수평축(즉, 피치 축)을 중심으로 평면(345)으로부터 평면(340) 상의 최대 각도(320a) 및 평면(340) 아래의 최소 각도(320a)까지 연장될 수 있다. 따라서, 영역들(330a, b)은 경계(315a, b)에서 노드(305)의 가시성으로부터 배제될 수 있다. 이들 영역은 반드시 축적에 따르는 것은 아니며, 다양한 실시예와 함께 변경될 수 있다(예컨대, 영역(330a)은 공백 영역이며 일부 실시예에서 노드(305)의 가시성에 액세스가능한 정점일 수 있다). 반경(345)은 노드(305)의 하드웨어 및 전송 채널 조건(예컨대, 습도, 다른 소스로부터의 간섭 등)에 의존할 수 있다. 윈도우(325)는 범위(345)에 따르는 주어진 위치에서 노드(305)(다수의 이러한 윈도우가 상이한 장치들을 위해 존재할 수 있음)가 보는 실제 영역을 반영할 수 있다. 윈도우는 발산 인자의 결과로서 범위를 따라 수치가 증가하는 것으로 여기서 보여진다. 윈도우(325)가 상대적으로 좁아짐에 따라, 이웃하는 피어 노드 위치의 정확한 식별이 통신이 합리적인 기간 내에 그들과 함께 확립된다면, 필요할 수 있다. 이러한 정보 없이는, 노드(305)는 피어 노드로부터 멀리 떨어진 영역에 걸쳐 윈도우(325)를 스캔할 수 있다.

본 명세서에 도시된 LOS 범위는 다른 모듈들의 무선 액세스 범위, 무선 주파수, 및/또는 마이크로파 통신 방법과 무관할 수 있다.

배치 개요

도 4는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드 네트워크의 매우 높은 수준의 배치 및 동작을 도시하는 흐름도이다. 블록(405)에서, 노드 배치는 시뮬레이션 환경에서 결정될 수 있다. 이 단계에서, 하나 이상의 계획자는 주어진 지리적 및 인구 상황에서 노드에 대한 최상의 물리적 및 논리적 위상(topology)을 식별할 수 있다. 본 동작의 예시적인 양태는 본 명세서에서, 예컨대, "노드-배치 계획"이라는 제목을 갖는 섹션에서 더 상세히 논의된다.

블록(410)에서, 노드는 지리적 영역에 물리적으로 배치될 수 있다. 전담 기술자 그룹이 노드를 설치하거나, 노드는 커뮤니티의 구성원들에 의해 애드-혹 방식으로 확립될 수 있다. 예컨대, 노드는 그들의 설치를 위한 지시사항과 함께 참가하는 커뮤니티 구성원들에게 우편으로 보내질 수 있다.

블록(415)에서 노드는 그들의 피어를 찾고 그들의 피어를 향하도록 배향하기 위해 디스커버리 및 정렬 절차에 참여할 수 있다. 이 단계에서, 노드는 그들의 가장 가까운 피어의 상대적인 물리적 위치 및 하나 이상의 이러한 피어들과의 가시선 통신을 수행하는데 필요한 배향을 결정할 수 있다. 본 동작의 예시적인 양태는 본 명세서에서, 예컨대, "디스커버리 및 정렬"이라는 제목을 갖는 섹션에서 더 상세히 논의된다.

블록(420)에서 노드는 백본에 상대적인 그들의 위상 관계를 결정하기 위해 연관에 참여할 수 있다. 이 단계에서 노드는 네트워크 백본으로의 액세스를 획득하기 위해 어떤 이웃들과 그들이 LOS 연결을 형성해야 하는지를 결정할 수 있다. 백본은 인터넷 또는 서브네트워크로의 연결일 수 있다. 이러한 형성은 노드 서브그룹이 백본 연결로부터 격리되는 것을 방지할 수 있다. 본 동작의 예시적인 양태는 본 명세서에서, 예컨대, "연관(Association)"이라는 제목을 갖는 섹션에서 더 상세히 논의된다.

블록(425)에서 노드는 예컨대, 라우팅, 네트워크 관리, 데이터 캐싱 등을 포함하는 다양한 정상-상태 동작을 수행할 수 있다.

노드-배치 계획

도 5는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드-배치-계획 알고리즘에서의 동작을 도시하는 흐름도이다. 블록(505)에서 시스템은 다양한 타겟 제약을 수신할 수 있다. 예컨대, 네트워크의 계획자들은 이용가능한 노드의 최대 개수, 영역당 원하는 커버리지,

블록(510)에서, 타겟 영역에 대한 특정의 실제-세계의 정보가 제공될 수 있다. 이 정보는 타겟 영역의 인구 분포(평균 또는 상이한 일시적인 기간에 대한 것), 영역의 장애물(자연적 및 인공적인 것), 영역 일부의 고도, 백본 연결의 위치 등을 포함할 수 있다.

블록(515)에서, 시스템은 고려될 다음 백본 연결을 선택할 수 있다. 예컨대, 복수의 연결 포인트는 주기적인 간격으로 백본을 따라 명시될 수 있다. 각 포인트는 다양한 이점 및/또는 단점을 제공할 수 있다. 설명의 단순화를 위해, 하나의 시간에서의 단일 백본 연결을 고려하는 것이 본 명세서에서 논의되지만, 당업자는 논의되는 방법이 다수의 백본 연결들이 동시에 고려되는 일부 실시예에서의 접근법으로까지 확장될 수 있음을 쉽게 인식할 것이다.

블록(520)에서 시스템은 현재 고려되는 백본의 리프들 사이에서 반복을 수행할 수 있다. 초기에는 오로지 단일 리프(백본 연결)가 있을 수 있지만, 제안된 피어가 다양하게 제공된 파라미터에 기반하여 이 단계 동안에 생성될 것이다. 이러한 제안된 피어들은 그들 스스로 추가 피어/리프를 생성하기 위해 후속하는 반복 동안에 리프로서 역할을 할 수 있다.

블록(525)에서 시스템은 정지 조건이 도달했는지 여부를 결정할 수 있다. 예컨대, 고려되는 경로 각각이 최대 이용가능한 수의 노드를 소모한 경우 시스템은 생성 프로세스를 종결할 수 있다. 유사하게, 원하는 레벨의 커버리지가 명시되고 경로가 이 커버리지를 제공한다면, 리프는 더 이상 경로를 위해 생성되지 않을 수 있다. 당업자는, 다른 경로가 조건을 총족하더라도 아직 정지 조건을 충족하지 못한 경로와 연관되는 이들 노드를 위한 리프의 생성을 계속할 수 있다. 일부 실시예로, 로컬 최소값은 정지 조건을 무시함으로써 회피될 수 있지만, 주어진 경로에 대해 조건이 충족되었다는 기록을 생성할 수 있다(이는 그 자체 내에 새로운 경로, 즉 더 큰 경로의 하위경로를 생성할 수 있다). 예컨대, 이는 더 높게 우선순위화된 정지 조건(예컨대, 원하는 커버리지가 달성됨)을 충족하는 경로의 생성을 방지하는 것으로부터 더 낮게 우선순위화된 정지 조건(예컨대, 선호되는 비용)을 충족하는 경로를 방지할 수 있다.

블록(530)에서, 시스템은 모든 백본 위치가 고려되었는지 여부를 결정할 수 있다. 그렇지 않은 경우 시스템은 다음 백본 연결을 위해 새로운 일련의 노드 및 경로를 생성할 수 있다. 이들은 이전의 백본 노드 반복에서 생성된 것들과 분리되어 고려될 수 있거나, 경로 간의 시너지가 아래의 블록(535)에서 고려될 수 있다.

블록(535)에서, 시스템은 타겟 제약에 기반하여 경로를 식별하고 기록할 수 있다. 예컨대, 제약은 더는 추가적인 리프가 생성되지 않을 것을 이전에 지시했을 수 있는 한편, 제약은 가장 높은 메트릭 값과 연관된 이러한 경로를 식별하기 위해 가능한 연결을 "제거(prune)"하도록 여기에서 사용된다. 예컨대, 3의 브랜칭 인자를 갖는 트리에 대해 5회의 반복이 수행되는 경우 최대 364개의 노드(1+3+9+27+81+243)가 고려될 수 있다(이는 오로지 예시적인 것이며, 일부 실시예로 5회보다 많은 반복이 수행될 수 있고, 3이 아닌 브랜칭 인자가 사용될 수 있다). 이들 364개의 노드 중, 243개의 노드는 리프일 수 있다(잔존하는 노드는 백본에 대한 중간 노드가 된다). 이들 243개의 리프 각각에 대해, (이웃하는 노드에 대한 LOS 제한에 기반하여) 백본에 대한 하나 이상의 가능한 경로가 있을 수 있다. 중간 노드에서 백본으로의 다수의 하위경로가 또한, 있을 수 있다. 제약(예컨대, 비용, 달성된 커버리지, 설치의 어려움 등)에 기반한 메트릭 결정이 이들 경로 각각에 대해 결정된다.

블록(540)에서, 시스템은 원하는 수의 경로가 결정되었는지 여부를 결정할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 추가 경로 및 그들의 해당 메트릭이 결정될 수 있다. 일단 원하는 수의 경로가 식별된다면, 블록(545)에서 시스템 및/또는 인간 계획자는 선호되는 메트릭 값과 연관된 하나 이상의 경로를 선택할 수 있다. 계획자는 원-위치 설치를 위한 최종 노드 위상을 생성하기 위해 블록(550)에서 수동으로 노드 위치를 조정할 수 있다.

노드-배치 계획 - 반복 리프 표현

도 6은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 경로 계획 알고리즘 동안에 노드와 관련된 가시선 각도 및 범위의 하향식, 2차원 도면이다. 이들 변수를 반영하는 데이터 구조가 계획 시스템에 나타날 수 있지만, 도 6의 2차원 표현은 오로지 설명을 용이하게 만들기 위한 것이며, 당업자는 시스템이 피어-투-피어 상호작용을 평가할 때 도 3의 3차원 구조를 기대할 것임을 쉽게 인식할 것이다.

배치 프로세스의 피어 생성 양태의 반복 동안에, 시스템은 이전에 배치된 노드(605) 및 본 반복에서 현재 리프로 고려되는 그것의 자식 노드(610)를 고려할 수 있다. 여기서, 노드들의 LOS 범위는 범위 원들(615, 620)로 도시되지만, 이전에 논의된 것처럼 시스템은 지형, 하드웨어에 의해 적용되는 범위 및 제한의 3차원 특성을 고려할 수 있다. 자식 노드(610)는 이전에 노드(605)의 LOS 범위의 주변에 배치되었다. 이제 자식 노드(610)에 대하여 하나 이상의 리프를 배치하기 위해, 시스템은 제한(625a, 625b)을 갖는 우선순위 방향(640) 및 스팬(630)을 고려할 수 있다. 스팬(span)은 원을 따를 필요는 없으나, 자식 노드(610)의 가시성이 추정되는 것의 주변을 따르는 선 경로일 수 있다. 후보 자식 노드는 원하는 브랜치 인자에 따라 이 스팬(630)을 따라서 배치될 수 있다. 우선순위 방향(640)은 (예컨대, 가중치가 부여된 중심으로의 거리, 가중치가 부과된 중심에 대한 분산, 우선순위 방향 주변의 로컬 위상 등에 기반하여) 스팬(630)의 폭과 제한(625a, 625b)을 결정할 수 있고, 하나 이상의 제약에 기반하여 생성될 수 있다. 예컨대, 시스템이 최대 수의 커뮤니티를 서비스하고자 하는 경우, 시스템은 인구 밀도에서의 중심을 식별하고, 우선순위에 의해 중심에 가중치를 부여하며, 이후 자식 노드(640)의 위치 및 가중 평균 사이의 관계에 기반하여 우선순위 방향(640)을 결정할 수 있다(본 예시에서, 가중 평균은 페이지의 최상단의 방향에 있을 것이다).

노드-배치 계획 - 예시적인 반복

도 7은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드-배치-프로세스의 예시적인 반복이다. 인구 밀도 데이터는 커뮤니티 구성원이 영역(705a-e)을 빈번히 방문한다는 것을 표시했을 수 있다. 이들 영역(705b-2) 중 일부, 예컨대, 오피스 컴플렉스 또는 다운타운 센터는 서로 가깝게 그룹화될 수 있다. 다른 영역(705a)은 분리될 수 있다(예컨대, 격리된 마을, 주유소 등). 고도 데이터는 거대한 산(710)이 그 영역에 존재함을 표시할 수 있다.

타겟에 대해 이러한 특정된 실제 세상의 정보가 주어질 때, 시스템은 백본(730)으로부터 시작하여 다양한 영역으로 네트워크 액세스를 제공하는 최적의 노드 배치를 식별하고자 할 수 있다. 연결점(725)은 고려되는 네트워크에서의 초기 노드로 역할을 할 수 있다. 이 예에서, 제1 노드(715a)는 연결점(725)의 최적의 범위 내에 배치되었다. 이 단순화된 예시에서, 시스템은 예컨대, 영역(705b-e)에 의해 반영되는 커뮤니티에 서비스를 제공하려는 소망에 기반하여 우선순위 방향(740)을 식별한다. 각 리프 생성 반복에 대해, 시스템은 또한, 상이한 우선순위 방향들(740)을 고려하기 위해 상이한 제약 프로필에 걸처 반복할 수 있으나(단순화를 위해, 여기서 오로지 하나의 방향만이 고려되며 - 각 반복에서 다수의 우선순위 방향을 고려하는 것은 위의 예시에서 제시되는 364개의 노드보다 더 많은 노드를 생성할 수 있다).

도 8은 도 7의 노드-배치-프로세스의 예시적인 반복이다. 여기서, 브랜칭 인자 3에 대해, 시스템은 3개의 새로운 리프 노드(815a-c)를 생성한다. 표시된 바와 같이, 이들 리프 노드(815a-c) 각각은 상이한 장점 / 단점을 제공한다. 노드(815a)는 궁극적으로 다른 옵션보다 더 낮은 비용으로 영역(705a)에 액세스를 제공한다. 하지만, 노드(815b)는 가장 직접적인 경로를 영역(705b-e)에 제공할 수 있다. 노드(815c)는 고도의 특정 제한을 피할 수 있지만, 인구가 많은 영역으로부터 더 멀리 이동한다.

도 9는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 총체적 방향 성장 기준의 효과를 도시하는 도 7의 노드-배치-프로세스의 예시적인 반복이다. 예컨대, 리프는 제약 및 결과적인 우선순위 방향(930a-c)에 따라 노드(815a-c) 각각에 대해 생성된다. 우선순위 방향(930a-c)은 (본 예시에서 동일하지만) 동일할 필요는 없고, 제약이 현재 노드의 상황을 어떻게 해석하는지에 따라 "그리디(greedy) 방식"으로 다양할 수 있다. 이 예에서, 새로운 리프 노드(915a-c, 920a-c, 925a-c)가 가장 큰 서비스가능한 인구, 즉 영역(705b-e)에 도달하기 위해 "총체적" 우선순위에 따라 생성되었다.

도 10은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 그리디 방향 성장 기준의 효과를 도시하는 도 7의 노드-배치-프로세스의 예시적인 반복이다. 전술한 예와 대조적으로, 우선순위 방향(1030a-c)은 각 노드(815a-c)에 대해 국지적으로 재평가되었다. 여기서, 영역(705a)에 도달하려는 노드(815a)의 잠재력은 다른 제약/우선순위를 지배하고, 우선순위 방향(1030a)은 그에 따라 조정된다. 유사하게, 영역(705b-e)에 도달하는 노드(815b)의 잠재력 및/또는 더 높은 고도 (및 가능하다면 더 큰 LOS 범위를 갖는 자식)에 도달하는 그것의 능력은 다른 제약/우선순위를 지배한다. 따라서, 우선순위 방향(1030b)은 조정된다. 일부 예에서, 우선순위 방향의 생성을 관리하는 규칙은 다른 노드 및 우선순위 방향의 존재를 고려할 수 있다. 예컨대, 우측 하단에 대한 영역은 다른 경로가 개척하지 않은 것으로 유지되기 때문에 우선순위 방향(1030c)이 생성될 수 있다. 상이한 우선순위에 대응하는 가중치가 조정되어서 우선순위 방향 및 각 반복으로 생성되는 결과 리프가 고려하기 위한 경로 옵션의 바람직한 다양성을 제공하도록 할 수 있다.

도 11은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 도 7의 노드-배치-프로세스의 예시적인 결과 경로이다. 노드 배치는 본 명세서에서 논의되는 것처럼 정지 조건이 도달될 때까지 계속할 수 있다. 시스템은 이후 배치된 노드 사이에서 모든 실행가능한 경로를 식별하고 이후 그들에 적절한 메트릭을 할당할 수 있다. 예컨대, 도 11은 백본으로부터 노드(1130a-j)를 통해 영역(705b-e)으로 가는 경로를 도시한다. 이 경로는, 상당한 수의 노드를 요구하고 영역(705a)으로의 서비스 제공에 실패하기 때문에 상대적으로 더 낮은 값의 메트릭을 수신할 수 있다.

도 12는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 도 7의 노드-배치-프로세스의 예시적인 결과 경로이다. 이 예시적인 경로는 노드(1230a-h)가 모든 영역(705a-e)에 서비스를 제공하기 때문에 도 11의 예보다 더 높은 상대적인 메트릭 값을 수신할 수 있다. 하지만 이 경로는 여전히 많은 수의 노드를 요구한다.

도 13은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 도 7의 노드-배치-프로세스의 예시적인 결과 경로이다. 이 예는 가지치기(prune)가 고려된 경로 외부의 노드를 제거할 수 있을 뿐만 아니라 그들이 관련없는 것으로 여겨진다면 고려된 경로 내에서의 노드도 제거할 수 있음을 보여준다. 예컨대, 시스템은 산(710) 위에 있는 노드(1330a)의 배치가 그것의 LOS 범위를 상당히 확장하는 것을 허용함을 발견한다. 실제로, 전략적으로 배치된 주변 노드(1330b, 1330c)는 네트워크가 도 11 및 12의 예보다 훨씬 더 적은 노드로 영역(705a-e) 각각에 서비스를 제공하는 것을 허용한다.

당업자는 노드(715a)의 LOS 범위를 표현하는 단순한 원이 오로지 더 낮은 고도에서 더 제한된 LOS 옵션에 대한 이해를 용이하게 만들기 위해 여기서 사용되었으며, 노드(715a, 1330a)의 상보적인 LOS 영역에도 불구하고 도 7 내지 13 중 어느 하나에서의 산 위에 있는 노드(1330a)로 상보적으로 연장하는 것으로 도시되지 않는다는(노드(1330b, 1330c)가 노드(1330a)와 상보적으로 오버랩되는 것이 또한, 도시되지 않음) 것을 인식할 것이다. 실제로, 구현된 실시예에서 각 노드와 연관된 LOS 영역은 이러한 단순한 2D 원이 아니라 복잡한 3차원 구조일 수 있다. 계획 시스템은 노드 주위의 LOS 영역이, 로컬 지형의 결과로 인해 기하학적 고체(가령, 반구)의 일부가 아니라 "얼룩(blob)"이라고 결정할 수 있다. 하지만, 지형이나 기상을 고려하지 않고, LOS 영역은 반구 (또는 심지어는 하부 반구에서 일부 영역이 없는 구, 예컨대, 산(710) 위에 있는 노드(1330a)의 경우와 같이)와 유사할 수 있다. 하지만, 도 13의 예에서, 산은 노드(715a) 주위의 반구 LOS 영역의 일부를 빼낼 것이다. 하지만, 노드(715a)의 LOS 영역의 반구의 잔존하는 부분은 여전히 노드(1330a)에 도달하기 위해 산(710)의 상부까지 연장될 것이다. 따라서, 계획 시스템은 초기에는 LOS 영역(335)의 최대 가능한 수치를 추정할 수 있고, 이후 국부적 장애물을 "제거(carve out)"하거나 또는 총체적 조건(예컨대, 지속적으로 높은 습도를 갖는 영역)에 기반하여 범위(345)를 감소시킬 수 있다.

따라서, 이러한 설명적 예시가 스팬(630)을 따라 후보 노드를 배치하는 것을 논의하는 경우 당업자는 일부 실시예가 고려되는 노드의 LOS 영역이 대지 평면과 교차하는 곳에 후보 노드를 배치할 것임을 이해할 것이다. 이러한 교점은 스팬(630)에 대응하는 각도 범위로 제한될 수 있다. 매우 복잡한 LOS 영역에 대해, 스팬(630)은 각도가 아니라 대지 평면과의 고려되는 노드의 LOS 영역의 교차를 따르는 선 경로로 표현될 수 있다. 선 경로는 그것의 중심점이 우선순위 방향에서 고려되는 노드로부터 외부로 연장하는 선과 일치하도록 선택될 수 있다.

각 반복에서, 후보 노드는 예컨대, 인구 중심; 환경 요인; 대지 소유자의 허가; 전력(태양광, 그리드 연결 등); 이웃 노드의 액세스 강도에 기반하여 배치될 수 있다. 메트릭 평가는 유사하거나 동일한 인자를 고려할 수 있다.

노드-배치 계획 - 커버리지 -주도

도 14는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드-배치-프로세스에 대한 커버리지-주도 성장 기준의 예시적인 결과이다. 일부 실시예에서, 계획자는 우선순위 방향을 선택할 때 "커버리지"가 다른 인자들보다 우선순위를 갖도록 명시할 수 있다. 따라서, 시스템은 노드 배치를 생성하고 도 14에 도시되는 것처럼 최대 커버리지를 제공하는 경로를 선택할 수 있다.

도 15는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드-배치-프로세스에서의 커버리지-주도 성장 기준에 대한 리프(leaf) 생성 프로세스를 도시하는 흐름도이다. 블록(1505)에서 시스템은 커버되지 않은 영역(예컨대, 아직 서비스되지 않는 영역)의 중심을 결정할 수 있다. 예컨대, 영역은 Voronoi 다이어그램으로 해석될 수 있고, 중심(centroid)은 각 Voronoi 영역(예컨대, K-평균 클러스터링을 따라 생성됨)의 중심으로 해석될 수 있다. 블록(1510)에서, 시스템은 고려되는 특정 리프 노드에 대한 가장 인접하거나 및/또는 가장 큰 중심으로 향하는 방향을 식별할 수 있다. 블록(1515)에서 시스템은 생성할 리프의 수를 결정할 수 있다(예컨대, 브랜칭 인자는 우선순위에 따라 다양할 수 있다). 블록(1520)에서 시스템은 리프 스프레드를 결정할 수 있고 블록(1525)에서 시스템은 새로운 리프를 생성할 수 있다.

노드 배치 계획 - 수요-주도

도 16은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드-배치-프로세스에 대한 수요-주도 성장 기준의 예시적인 결과이다. 일부 실시예에서, 계획자는 우선순위 방향을 선택할 때 "수요"가 다른 인자들보다 우선순위를 갖도록 명시할 수 있다. 따라서, 시스템은 노드 배치를 생성하고 최대 수의 개인들에게 서비스를 제공하는 경로를 선택할 수 있다.

도 17은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드-배치-프로세스에서의 수요-주도 성장 기준을 위한 리프 생성 프로세스를 도시하는 흐름도이다. 블록(1705)에서, 시스템은 인구 중심까지의 거리를 결정할 수 있다. 예컨대, 인구는 예컨대, K-평균 또는 유사 그룹핑 방법에 기반하여 다시 그룹화될 수 있다. 블록(1710)에서 시스템은 고려되는 리프 노드에 대한 가장 인접한 / 큰 인구 중심으로의 방향을 식별할 수 있다. 블록(1715)에서 시스템은 생성할 리프의 수를 결정할 수 있다(예컨대, 브랜칭 인자는 우선순위에 따라 다양할 수 있다). 블록(1720)에서 시스템은 리프 스프레드를 결정할 수 있고 블록(1725)에서 시스템은 새로운 리프를 생성할 수 있다.

디스커버리 및 정렬

계획 단계가 완료된 후 노드는 그들의 결정된 위치에서 영역 내에 물리적으로 배치될 수 있다. 배치에 후속하여 노드는 이후 그들의 피어를 배치하고 계획 단계에서 식별된 원하는 수준의 서비스를 달성하기 위해 적절한 연결을 형성할 수 있다. 일반적으로 본 명세서에서 이웃하는 피어의 식별은 "디스커버리"로, 피어에 대한 배향은 "정렬"로, 계획 동안 결정된 적절한 연결의 (제1 또는 후속 배향을 통한) 형성을 "연관"으로 지칭된다. 설명의 단순화 목적을 위해, "정렬", "디스커버리" 및 "연관"에 대한 이하의 논의는 일반적으로 데카르트 레이아웃을 참조할 것이지만, 당업자는 그럴 필요가 없는 경우이고 다른 레이아웃(예컨대, 본 명세서에서 논의되는 "스타" 네트워크)이 발생할 수 있음을 쉽게 인식할 것이다. 상이한 레이아웃이 전술한 계획 단계의 결과로서 생성될 수 있다.

도 18은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 디스커버리, 정렬 및 연관에 따라 배치된 데카르트(Cartesian) 메시에서의 노드 관계의 위상 블록도이다. 각 열은 각 백본 연결에서 시작되는 계획 분석으로부터 생성되었을 수 있다. 예컨대, 노드(1815a-c)를 포함하는 열은 백본 연결(1805b)에서 시작된 계획 반복으로부터 발생할 수 있다. 일부 실시예에서 고려되고 상기 예에서 도시되는 것처럼, 3개의 타입의 백홀 하드웨어: 광섬유 입력(트렁크로의 네트워크의 연결); 고속 하드웨어(예컨대, 100GB); 및 일반 속도(예컨대, 1GB)가 있을 수 있다.

도 19는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 디스커버리/정렬 이전에 배치된 데카르트 메시에서의 노드 관계의 위상 블록도이다. 도 18은 일반적으로 그들의 지리적 위치가 아닌 노드 사이의 로직 관계(즉, 그들 서로 간의 라우팅 연결)을 가리키는 한편, 도 19는 노드(1815b, 1825b)에 대한 LOS를 반영하는 범위(1910a, 1910b)를 도시한다. "디스커버리" 동안에, 노드(1815b)는 그들 각각의 위치에 기반하여 피어(1815a)가 LOS 범위 내에 있다고 인식해야 한다. 유사하게, 노드(1825b)는 피어 노드(1820a, 1825a) 각각이 LOS 범위 내에 있다고 인식할 수 있다. 정렬 동안에 노드(1825b)를 위한 다수의 대안이 있으므로, 노드(1825b)는 노드들(1820a, 1825a) 중 어느 하나 (또는 일부 실시예로, 둘 모두)와 디폴트 연결을 형성할 수 있다. 이러한 디폴트 연결은 백본 노드와의 원하는 연결을 달성하기 위해 연관 동안에 후속하여 정제(예컨대, 보충되거나 제거)될 수 있다.

디스커버리 - 수동적 사용자 전파

일부 실시예로, 노드는, 예컨대 GPS 시스템을 질의하거나 현장의 기술자로부터 좌표를 수신함으로써 능동적으로 그들의 위치 정보를 결정할 수 있다. 일부 실시예로, 설치 기술자는 이미지에 하나 또는 두 개의 랜드마크를 포함하는 설치에 후속하는 노드의 이미지를 찍을 수 있다. 이들 랜드마크는 이후 노드의 위치를 추론하기 위해 데이터베이스 이미지와 교차하여 참조될 수 있다. 일부 실시예는 더 정확한 총체적 판독을 추론하기 위해 다양한 이들 개시된 기술을 조합할 수 있다.

일부 실시예로, 각 노드는 또한, (다른 기술 대신에, 추가로, 또는 보충하여) 그들의 피어 사이의 사용자에 의한 정보의 수동적 전달에 의존할 수 있다. 예컨대, 도 20은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 배치된 데카르트 메시에서의 디스커버리/정렬 동안의 수동적 사용자-기반 정보 전파를 도시하는 위상 블록도이다. 모바일 장치를 갖는 사용자는 위치(2010a)로부터 위치(2010b)로 이후 위치(2010c)로 이동할 수 있다. 설치에 후속하여, 노드 A-F 각각은 그들이 아직 백본 연결과 통신하고 있지 않지만 활성화된 로컬 네트워크 액세스(예컨대, WIFI)를 가질 수 있다. 따라서, 사용자가 상이한 노드 사이를 통과함에 따라 사용자의 모바일 통신 장치는 각 노드와 연관될 수 있다. 예컨대, 사용자는 GPS 위치를 “32.22.21 | 28.22.11”으로 인식하는 노드 B를 먼저 통과할 수 있다(노드 B는 사용자 장치의 GPS 좌표로부터 이들 좌표를 추론할 수 있다). 모바일 통신 장치는 애플리케이션을 실행하거나 아니면 위치 로그(2015a)에서의 그것의 메모리에 이 정보를 저장할 수 있다. 사용자가 위치(2010b)에 도착할 때, 모바일 장치는 노드 C와 연관될 수 있다(예컨대, 802.11 연관을 형성할 수 있다). 이 예에서 GPS 위치 값은 이해를 용이하게 만들기 위해 제공되며, 실시예의 실제 구현에서 실제로 사용될 수 있는 값을 반영하지 않는다.

노드 C는 모바일 장치로부터 위치 로그(2015a)를 풀링하고, 노드 B의 위치에 대한 그 자신의 내부 기록을 생성하며, 그것이 이전에 획득한 이미 존재하지 않는 임의의 위치뿐만 아니라 그것 자신의 위치 정보로 사용자의 모바일 장치 위치 로그(2015b)를 보충할 수 있다. 예컨대, 노드 C가 이전에 노드 A를 통과한 사용자를 만난 경우 노드 A에 대한 위치 정보는 위치 로그(2015b)에 포함될 수 있다. 사용자가 위치(2010c)에 도달할 때까지, 사용자는 노드 D, E, 및 F 각각으로부터 그리고 그들로 위치 정보를 수신하고 제공한다.

따라서, 사용자/가입자는 초기에 모든 노드 액세스 포인트에 대한 멤버쉽(802.11 인증 등)을 부여받을 수 있다. 예컨대, WIFI 시스템에서 이는 공통의 SSID/암호를 제공하거나 개방된 액세스를 제공함으로써 달성될 수 있다. 각 사용자가 구성되지 않은 노드를 통과함에 따라 액세스 포인트 서브시스템은 메시지를 사용자에게 전송한다. 메시지는, 예컨대 다음의 정보: 노드의 MAC 주소 (또는 다른 고유한 식별자); 노드의 GPS 좌표; 노드로부터의 고도계 데이터; 다양한 노드 통신 시스템의 하드웨어 타입; 및 노드에 대한 연관 정보(예컨대, 계획 프로세스에 의해 희망되는 것과 같이 백본 노드와 통신하는지 여부)를 포함할 수 있다. 사용자 장치는 이 정보를 저장하고 후속하여 이를 미래에 만나게될 노드로 전달할 수 있다.

이 메커니즘에 의해, 무작위로 이동하는 사람들은 노드의 위치를 다른 노드로 운반할 수 있다. 결국, 각 노드는 모든 이웃하는 노드의 완전한 리스트를 가질 수 있다.

정렬 - LOS 검색 변형

일부 실시예로, 정렬 동안 노드는 협대역 빔으로 (예컨대, 작은 윈도우(325)로) 무작위 검색을 수행할 수 있다. 이들 실시예에서, 노드는 빔 폭의 절반(예컨대, 윈도우(325)의 폭)의 스텝 크기 및 2개의 각도 사이에서 스텝하기 위한 시간의 적어도 두 배인 체류 시간을 사용할 수 있다. 예컨대, 빔 조종 시스템은 2개의 위치 사이에서 스위칭하기 위해 5ms가 소요될 수 있고, 각 위치에서 10ms 동안 체류할 수 있다. 4도의 RF 빔 폭의 경우, 2도의 각도 스텝 크기가 사용될 수 있다. 각 노드는 이후 이 예에서 90 * 15 = 1350 단계 내에서 검색한다. 노드가 이 예에서 이웃하는 노드를 감지하기 위해서는, 협대역 빔 둘 모두가 182만 스텝이 소요되는 정렬을 해야 할 수 있다. 각 스텝이 15ms가 소요되고, 노드 쌍을 정렬하는 전체 시간은 7.6시간이 걸릴 수 있다. 2도의 빔 폭과 1도의 스텝 크기를 갖는 밀리미터 파동 시스템이 대신에 각 노드가 5400 단계를 통해 검색하는 것을 허용할 수 있다. 감지는 2.91억 스텝이 소요될 것이고, 이는 121 시간이 소요된다.

다른 예로, 0.1도 스텝 크기와 0.2도의 빔 폭을 갖는 광학 시스템은 각 노드가 540,000 스텝을 통해 검색할 것을 요구한다. 이 정렬은 291억 단계와 138년이 소요될 수 있다. 따라서, 협대역 빔 무작위 검색 접근법은 일반적으로 더 넓은 빔 폭을 갖는 실시예를 위해서 본 명세서에 고려된다.

일부 실시예는 더 넓은 빔(예컨대, 더 큰 윈도우(325))으로 무작위 검색을 이용한다. 예컨대, 일부 노드 실시예는 정렬을 위해 더 넓은 빔을 갖는 별도의 신호를 사용하지만, 이후 일반 동작 동안에는 더 빠른 속도의 데이터를 갖는 더 좁은 빔을 사용한다. 이러한 더 넓은 빔 신호는 협대역 빔에 대한 검색 영역을 그것의 빔 폭으로 좁히는데 사용될 수 있다.

일부 실시예로, 무지향성 수신 안테나/센서 또는 무지향성 송신 안테나/소스가 노드에 연결될 수 있다. 이러한 무지향성 장치는, 각 노드가 2개의 노드가 서로를 인식하기 위해 피어와의 그것의 상대적인 정렬을 정확히 결정할 것을 요구하지 않기 때문에 각 노드의 검색 스텝의 개수를 설정된 시간의 제곱근으로 줄일 수 있다.

일부 실시예는 추가적인 장거리 광역 무선 기술을 이용할 수 있는 GPS-보조 검색을 구현한다. 각 노드는 공간에서 그것의 위치를 결정하기 위해 고도계(예컨대, 본 명세서에 기술되는 기압 접근법을 사용함) 및 GPS 수신기를 장착할 수 있다. 노드는 이후 이 정보를 이웃하는 피어와 공유하여 정렬을 도울 수 있다. 추가적인 무지향성 라디오가 또한, 정보를 공유하는데 사용될 수 있다. 이 라디오의 주파수 및 전송 전력은 신호가 (예컨대, 전술한 계획 단계에서 결정된) 근처의 노드에 적절하게 도달하는 것을 허용하도록 선택될 수 있다. 충돌 회비 기술이 수행될 수 있고, 다수의 노드 사이의 채널을 공유하는데 사용될 수 있다.

GPS 데이터는 노드가 검색 영역을 그것의 위치 데이터의 에러 밴드 및 피어 노드의 위치 데이터의 에러 밴드로 한정하도록 허용할 수 있다. 이 에러는 최악의 경우 극단적으로 가까운 범위(80미터)에서 수평 평면에서의 8도 및 Z축에서 1도 내지 최악의 경우 10km에서 수평에서 0.6도 Z축에서 0.006도의 범위를 가질 수 있다. 이는 정렬 동안에 훨씬 더 빠른 검색 프로세스를 허용할 수 있다.

일부 실시예는 액세스 서브시스템을 사용하여 GPS-보조 검색을 이용한다. 이러한 접근법은 오로지 정렬 목적을 위한 추가 통신 시스템의 필요를 제거할 수 있다. 예컨대, 액세스 서브시스템 무선 범위는 노드가 서로 직접 통신하고 그들의 주소 및 좌표 정보를 릴레이하도록 허용할 수 있다. 이러한 정보 페이로드는 낮은 데이터 속도로 송신될 수 있기 때문에 메시지를 전달하기 위해 더 낮은 비트 속도(더 적은 비트/헤르츠)를 사용하는 것이 가능할 수 있다.

불행하게도, 액세스 기술의 범위는 일부 상황에서 액세스 서브시스템 접근법을 사용하는 GPS-보조 검색이 실현불가능하게 만들 수 있다. 제한된 범위는 이웃하는 노드로 주소 및 좌표 정보를 전달하는 것을 막을 수 있다. 이러한 상황에서, 본 명세서에서 기술되는 노드들 사이에서 이동하는 사용자에 의한 피어 정보의 수동적 전달이 대신 사용될 수 있다.

정렬 - 기압 고도 추론

일부 실시예로, 노드는 GPS 정보, 설치 기술자에 의해 제공된 정보 등으로부터 독점적으로 그들의 위치를 추론할 수 있다. 하지만, 일부 실시예로, 위치 정보는 복수의 소스로부터 추론될 수 있다. 일부 실시예로, 상대적인 압력 정보는 노드의 상대적인 배향의 더 정확한 결정을 달성하기 위해 GPS 정보를 보충하도록 노드에 의해 사용될 수 있다. 예컨대, 도 21은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드(2115a-c)가 배치되고 상대적인 기압 판독이 취해지는 경사(2110a)의 단면 투시도이다. 위치 로그 또는 노드 사이에 수동적으로 전달된 다른 정보는 노드에 대한 기압 판독을 포함할 수 있다. 노드는 고도의 차이 (및 윈도우를 스캔하기 위한 대응 각도)를 추론하기 위해 그들 자신의 기압 판독과 피어의 판독 사이의 차이를 비교할 수 있다. 이 예에서, 노드(2115a)는 노드(2115b)에 상대적으로 약간 낮은 고도에 있다. 따라서, 노드(2115a)에서의 압력은 노드(2115b)에서의 압력보다 높고 작은, 양의(+10) 차이가 표시된다. 대조적으로, 노드(2115c)는 노드(2115b)보다 훨씬 더 높은 고도에 위치한다. 따라서, 노드(2115c)에서의 압력은 노드(2115b)에서의 압력보다 낮고 큰, 음의(-75) 차이가 기록된다. 압력 대 각도 대응은 테이블로부터 추론되거나 동적으로 결정될 수 있다.

도 22는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 제1 노드에 대한 몇몇 노드(2205a-d) 및 그들의 기압 판독의 3차원적 투시도이다. 상대적인 기압 판독 및 지상 평면에 대한 피어 노드 위치에 기반하여 각 노드는 그것의 국지적인 환경의 위상 맵핑(topological mapping)을 추론할 수 있다. 예컨대, 노드(2205d)는, 예컨대 GPS 좌표에 기반하여 지상 평면(2215)(즉, 노드로부터 지구의 중심으로 통과하는 선에 수직인 평면) 내에서 그것이 노드(2205a)로부터의 거리(2210a), 노드(2205b)로부터의 거리(2210b), 및 노드(2205c)로부터의 거리(2210c)임을 인식할 수 있다. 노드(2205d)에 상대적으로 각 노드(2205a-c)에 대해 +80, -75, 및 -25의 상대적인 압력 거리가 있을 수 있다. 이러한 차이로부터 노드(2205d)는 각 노드(2205a-c)에 대한 상대적인 수직 높이(2225a-c)를 추론할 수 있다. 높이(2225a-c) 및 거리(2210a-c)가 알려진다면, 노드(2205d)는 각 노드에 대한 유클리드 거리(2220a-c) 및 지상 평면(2215)에 상대적인 대응 각도를 쉽게 추론할 수 있다.

도 23은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 그들의 피어의 기압 데이터에 기반하는 정렬 동안 피어-노드를 배향하기 위한 프로세스를 도시하는 흐름도이다. 블록(2305)에서 노드는 지상 평면에 있는 가장 가까운 피어 노드를 결정할 수 있다. 블록(2310)에서 노드는 피어와의 면내(in-plane) 거리를 결정할 수 있다. 블록(2315)에서, 노드는 가장 가까운 피어 및 대응 높이 값을 결정하는 상대 기압 델타를 결정할 수 있다. 블록(2320)에서 노드는 가장 가까운 피어들까지의 유클리드 거리를 결정할 수 있다. 블록(2325)에서 노드는 가장 가까운 피어들에 대한 각도를 결정할 수 있다. 블록(2330)에서 노드는 그들의 상대적인 위치결정을 반영하도록 가장 가까운 피어에 관해 그것의 로컬 저장된 정보를 업데이트할 수 있다. 블록(2340)에서 노드는 예컨대, 연관 이전의 디폴트 연결의 일부로서, 가장 가까운 피어를 향해 배향될 수 있다.

연관

각 노드가 그것의 이웃하는 노드의 일부에 도달하기에 오로지 충분한 통신 링크를 갖는 시스템에서는, 시스템이 계획 단계에 따라 링크할 정확한 인접 노드를 선택하는 것이 매우 바람직할 수 있다. 시스템이 추가로 상이한 속도를 갖는 통신 링크를 갖는다면, 정확한 쌍의 링크(예컨대, 계획 프로세스에서 명시되는 것과 같음)가 확립되는 것이 특히 바람직할 수 있다. 연관 단계는 적절한 링크가 형성되도록 보장하기 위한 하나 이상의 프로세스를 포함한다.

정렬 프로세스에서 연관으로의 전환은 하나 이상의 조건에 기반하여 발생할 수 있거나, 각각이 그들의 피어에 관한 충분한 정보를 획득함에 따라 유기적으로 노드마다 발생할 수 있다. 예컨대, 일부 실시예로, 각 노드는 고정된 기간 후, 충분한 양의 피어 위치 정보가 획득된 후, 또는 일부 다른 신호에 따라 정렬 절차에서 연관 절차로 전환할 수 있다.

정렬이 일단 완료되면, 노드 사이의 디폴트 연관은 원하는, 계획된 연관을 적절히 반영하지 않을 수 있다. 도 24는 일부 실시예에서 배치된 데카르트 메시에서 발생할 수 있는 정렬을 따르고 연관에 선행하는 격리된 형성을 도시하는 위상 블록도이다. 격리된 "섬(island)" 네트워크(2405a, b)는 백본 연결이 부족하고, 계획 중에 결정된 적절한 백본 연결도 물론 부족하다., 이 예에서, 오로지 노드(2410a)만이 계획 중에 의도된 바와 같이 백본 연결(2415a)과 적절히 연관되었다. 노드(2410b)는 노드(2410c) 및 노드(2410a)가 LOS 범위 내에 있는 것으로 인식할 수 있는 한편, 노드(2410b)는 노드(2410c)와 디폴트 연관을 형성했을 수 있다. 유사한 디폴트 추론은 노드(2410d)가 노드(2415a)와 연관되기를 실패하고, 노드(2410e)가 노드(2410f)와 연관되기를 실패하며, 노드(2410f)가 백본(2415c)과 연관되기를 실패하는 결과를 얻을 수 있다. 본 명세서에서 논의되는 것처럼, 격리된 네트워크(2405a, b) 내의 노드는 그들이 백본(2415b)과의 연결이 부족함을 인식할 수 있다. 각 노드는 백본 연결로의 경로가 식별될 때까지 경로 정보를 피어와 공유할 수 있다.

도 25는 일부 실시예에서 배치된 데카르트 메시에서 발생할 수 있는 연관에 따르는 엔드 순위(end ranking)를 도시하는 위상 블록도이다. 이 예에서, 각 노드에는 본 명세서에서 순위: (X, Y)로 지칭되는 2개의 부분 위상 기준이 주어진다. 순위의 제1 부분(X, 백본 컴포넌트)은 백본(예컨대, 고속 네트워크 장치)에 대한 노드의 관계를 표현한다. 순위의 제2 부분(Y, 서브네트워크 컴포넌트)은 서브네트워크에서의 다른 노드들(예컨대, 일반 속도 네트워크 장치)과의 관계를 표현한다. 그 관계는 예컨대, 서브네트워크와 연관된 백본 노드로부터의 홉의 개수일 수 있다. 노드의 하드웨어로의 백본 입력의 존재는 노드가 백본 순위에 대해 0의 순위를 그 자신에게 자동으로 할당하고 서브네트워크 순위에 대해 0을 자동으로 할당하는 결과를 발생시킬 수 있다. 예컨대, 초기에는 노드(2505a-d)는 순위 0, 0을 가졌을 수 있다. 그들이 서로 통신을 시작함에 따라 그들은 표시된 고유한 백본 순위 식별자를 선택한다. 백본에 연결되지 않은 노드는 임의의, 0이 아닌 X 순위(예컨대, 9999)로 시작할 수 있다.

하드코드된 (0, 0) 순위를 갖는 노드(2505a)는 그것의 이웃하는 노드 좌표의 리스트를 살피고, 어떤 노드가 가장 인접하고 (X, 0)의 순위를 갖는지를 결정할 수 있고, 여기서 X는 임의의 값이다(노드(2505b-d)는 노드(2505a)에 대한 지식이 전파됨에 따라 다른 X 순위를 추정할 것이다). 노드(2505a)는 계획 단계에서 명시된 하드-코드된 선호도(예컨대, 설치 기술자에 의한 문자 그대로의 하드코딩, 논리 코드에서 확립된 규칙 등)에 기반하여 이러한 (0, 0) 순위를 유지할 수 있다. 이러한 노드는 이후 이웃하는 노드의 방향으로 그것의 고속 광학 헤드 (또는 실시예에서 이용가능한 다른 통신 모듈)로 검색을 시작할 수 있다.

(0, 0) 순위의 노드의 위치가 다른 장치들 사이에서 전파됨에 따라 다른 장치는 (0, 0) 노드의 GPS 좌표를 사용하여 (0, 0) 노드의 방향으로 검색을 시작할 것이다. 노드가 (0, 0) 노드를 발견할 때, 0,0 노드의 서브네트워크 내에 속하는지 여부를 결정하기 위해 순위 정보를 검토할 수 있다. 그렇다면, 노드(2510a)는 그것의 순위를 (1, 0)으로 업데이트할 수 있다. 노드 사이의 거리는 할당의 우선순위를 좌우할 수 있고, (0, 0) 노드(2505a)에 연결된 백본 상에서 오로지 하나의 (1, 0) 순위 노드(2505b)만이 결과적으로 존재하는 결과를 발생시킨다. 이 순위는 이웃하는 노드로 전달되는 방송 메시지에서 업데이트된다. 순위 (X, 0)을 갖는 각각의 다른 노드는 이후 링크가 만들어질 때까지 노드 (1, 0)을 찾는 검색을 시작하고, 새로운 노드(2505c)에는 순위 (2, 0)이 주어지는 등이 발생된다.

유사한 방식으로, 노드(2505a)에 가장 가까운 정규 속도 노드 링크는 (0, Y)를 갖는 노드를 탐색할 수 있고, 여기서 Y는 임의의 숫자이다(거리와 연관된 전체 순서에 기반하여 X에 대해서는 또다시 0일 것이 선호됨). (0, Y) 순위를 갖는 근처의 노드에 관해 알려진 각 노드는 노드의 GPS 좌표 주변의 좌표 영역의 검색을 시작할 수 있다. (0, Y)노드는 가장 가까운 (X, Y) 노드의 방향에서 검색을 시작할 수 있다. 링크가 확립될 때, 노드(2510a-d)는 그것의 순위를 (1, Y)로 업데이트하고 이 순위는 이웃하는 노드와 공유되는 메시지에서 업데이트된다. (1, Y) 노드를 갖는 장치로 메시지를 수신한 연관 하드웨어가 없는 다른 노드는 (1, Y) 노드의 방향으로 검색을 시작하고 프로세스는 거기로부터 계속된다.

노드가 연결의 손실 또는 GPS 좌표의 변화를 통해 그것이 이동했다고 결정하는 경우, 그것의 순위를 디폴트로 재설정하고 프로세스가 다시 시작되도록 허용/야기할 수 있다. 유사하게, 노드가 적절한 순위의 노드보다 더 가까운 좌표를 갖는 노드를 감지한다면, 그것은 새로운 노드가 존재하거나 노드가 이동되었다고 추론할 수 있다. 결국, 노드는 순위를 재설정하여 검색 절차가 다시 시작하도록 허용할 수 있다. 따라서, 일부 실시예로, 노드 연관 프로세스는 일반적으로 다음과 같이 진행된다: 1) 초기 시작 상태로부터(예컨대, 설치나 재설정에 후속함) 모든 노드는 1에서 N 사이의 무작위 순위를 선택하고, 여기서 N은 노드 0을 제외한 네트워크에서의 노드의 수이다. 노드 0은 순위 0을 선택한다; 2) 노드가 (예컨대, 통과하는 사람이나 이웃 노드로부터) 위치 리스트 업데이트를 수신할 때마다 그것은, 리스트가 부여하는 더 높은 순위를 갖는 제1의 알려진 노드 및 더 낮은 순위를 갖는 제1의 알려진 노드의 위치를 식별하기 위해 리스트를 탐색한다; 및 3) 노드는 이후 더 낮은 순위의 노드 (즉, 노드 0에 더 가까움)로 먼저 연결하기를 시도한다.

이 예에서, 연결이 성공한다면 노드는 그것의 순위를 +1로 연결한 노드의 순위로 업데이트한다. 이후 노드는 더 높은 순위의 노드에 연결을 시도한다. 더 높은 순위의 노드에 대한 연결이 성공한다면, 연결된 노드는 그것의 순위를 연결하는 노드의 순위 +1로 업데이트한다. 예컨대, Y 순위 5를 갖는 노드("노드 Z"라고 임의로 지칭함)는 Y 순위 0, 2, 8, 10을 갖는 노드의 위치를 식별하는 리스트를 수신한다. 노드 Z는 먼저 Y 순위 2를 갖는 노드로 연결을 시도한다. 연결이 성공한다면 노드 Z의 Y 순위는 순위 3으로 업데이트된다. 노드 Z는 순위가 8인 노드 Y로 연결을 시도할 수 있고, 성공한다면 순위가 8인 노드 Y는 그것의 Y 순위를 그 대신 6으로 업데이트한다.

도 26은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 노드 순위를 업데이트하기 위한 로컬 프로세스를 도시하는 흐름도이다. 블록(2605)에서 노드는 그것의 피어로부터 능동적으로 순위 정보를 요구할 수 있다. 블록(2610)에서 노드는 획득된 순위 정보가 백본 노드를 포함하는지 여부를 결정할 수 있다. 블록(2615)에서 노드는 그것의 순위를 조정하기로 한 결정에 대해 그것의 피어에게 알릴 수 있다. 블록(2620)에서 노드는 그 자신의 순위를 조정할 수 있다. 그것의 순위 정보에 대한 후속 요청은 이제 이 새로운 순위를 포함할 것이다. 블록(2625)에서 노드는 그것의 피어로부터 순위 정보를 수동적으로 요구할 수 있다.

전술한 바와 같이, 순위 정보는 백본 상의 연결 노드로 역 전파될 수 있다. 백본 노드는 원하는 네트워크 위상의 지식을 가지며 선호되는 순위에 따르기 위해 네트워크로 순위 정보를 다시 제출할 수 있다. 따라서, 블록(2630)에서 노드는 더 높게 우선순위화된 경로가 식별되었는지 여부(예컨대, 백본 노드에 의해 지정됨)를 결정할 수 있다. 그렇다면, 순위는 블록(2615, 2620)에 따라 조정될 수 있다. 더 높은 우선순위 정보가 수신되지 않는다면, 이후 노드는 유입되는 순위 정보를 수동적으로 수신(listen)하는 것을 계속할 수 있다.

네트워크 위상 변형

도 27은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 연관에 후속하는 스타 네트워크(2700)를 도시하는 위상 블록도이다. 계획 단계는 순위 조건을 부과하여 노드(2710a,b)가 브랜칭을 용이하게 하거나 또는 백본 노드로부터의 브랜칭을 용이하게 하지 않도록 할 수 있다. 본 명세서에서 논의되는 것처럼, 브랜칭은 높은 고도의 지점(빌딩, 산 등) 및 다수의 상이한 통신 컴포넌트를 갖는 노드(예컨대, 더 많은 광학 컴포넌트 및 메모리)에 대해 적절할 수 있다.

데이터 캐싱

도 28은 일부 실시예에서 발생할 수 있는 데카르트-네트워크에서의 캐싱 위상(caching topology)을 도시하는 위상 블록도이다. 계획 단계에서 위치는 과도한 사용량이나 트래픽이 발생할 수 있는 곳에 전략적으로 결정될 수 있다. 이러한 전략적 지점에서, 캐싱 (또는 추가 캐싱) 메모리가 동작 동안에 네트워크의 효율성을 향상시키도록 제공될 수 있다.

라우팅 애플리케이션

도 29는 일부 실시예에서 발생할 수 있는 데카르트-네트워크에서의 재라우팅 이벤트를 도시하는 위상 블록도이다. 예컨대, 안개(2905)가 노드(2910a) 및 노드(2910b) 사이에서 형성될 수 있다. 계획 단계에서, 예측된 날씨 패턴이 고려될 수 있고 대안적 라우팅 선호도는 분산된 노드에 포함된다. 예컨대, 노드(2910a)는 노드(2910c)와의 광학 연결을 형성하도록 리다이렉트될 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 재라우팅은 예를 들어, 백본으로부터 단절된 노드에 대한 연관 프로세스를 재시작함으로써 동적으로 수행될 수 있다. 일부 실시예로, 이러한 연관 프로세스는 원래의 연관과 상이할 수 있고, 계획 단계로부터 제공된 재라우팅 지침을 고려할 수 있다. 라우팅 조정은 새로운 연결의 생성을 포함할 뿐만 아니라 그 대신에 통신 모듈 변경을 포함할 수도 있다. 예컨대, 안개(2905)는 광 파장에서는 통과할 수 없지만, 마이크로파 파장에서는 통과가능할 수 있다. 따라서, 노드(2910a, 2910b)는 조건이 나아질 때까지 다른 통신 매체(예컨대, 마이크로파)로 스위칭할 수 있다.

컴퓨터 시스템

도 30은 (예컨대, 계획 프로세스를 수행하는데 사용될 수 있거나 노드(200)에서 나타날 수 있는) 일부 실시예의 특징부를 구현하는데 사용될 수 있는 컴퓨터 시스템의 블록도이다. 컴퓨팅 시스템(3000)은 하나 이상의 중앙 처리 유닛("프로세서")(3005), 메모리(3010), 입력/출력 장치(3025)(예컨대, 키보드 및 포인팅 장치, 디스플레이 장치), 저장 장치(3020)(예컨대, 디스크 드라이브), 및 상호접속(3015)에 연결된 네트워크 어댑터(3030)(예컨대, 네트워크 인터페이스)를 포함할 수 있다. 상호접속(3015)은 하나 이상의 분리된 물리적 버스, 점대점 연결, 또는 적절한 브리지, 어댑터, 또는 컨트롤러로 연결된 둘 모두 중 어느 하나를 표현하는 추상체로서 도시된다. 따라서, 상호접속(3015)은, 예를 들어 시스템 버스, PCI(Peripheral Component Interconnect) 버스 또는 PCI-Express 버스, HyperTransport 또는 ISA(Industry Standard Architecture) 버스, SCSI(small computer system interface) 버스, USB(universal serial bus), IIC(I2C) 버스 또는 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 표준 1394 버스, 또한 "Firewire" 라고도 함을 포함할 수 있다.

메모리(3010) 및 저장 장치(3020)는 다양한 실시예의 적어도 일부를 구현하는 명령어를 저장할 수 있는 컴퓨터-판독가능한 저장 매체이다. 추가로, 데이터 구조 및 메시지 구조는 데이터 전송 매체, 예컨대, 통신 링크 상의 신호를 통해 저장 또는 송신될 수 있다. 다양한 통신 링크, 예컨대, 인터넷, 로컬 영역 네트워크, 광대역 네트워크, 또는 점-대-점 다이얼-업(point-to-point dial-up) 연결이 사용될 수 있다. 따라서, 컴퓨터 판독가능한 매체는 컴퓨터-판독가능한 저장 매체(예컨대, "비일시적" 매체) 및 컴퓨터-판독가능한 전송 매체를 포함할 수 있다.

메모리(3010)에 저장된 명령어는 전술한 행위를 수행하기 위해 프로세서(들)(3005)를 프로그래밍하는 소프트웨어 및/또는 펌웨어로 구현될 수 있다. 일부 실시예로, 이러한 소프트웨어 또는 펌웨어는 컴퓨팅 시스템(300)을 통해 (예컨대, 네트워크 어댑터(3030)를 통해) 원격 시스템으로부터 그것을 다운로드함으로써 프로세싱 시스템(3000)에 초기에 제공될 수 있다.

본 명세서에서 소개되는 다양한 실시예는 예컨대, 소프트웨어 및/또는 펌웨어로 프로그램된 프로그램가능한 회로부(예컨대, 하나 이상의 마이크로프로세서)로 구현되거나, 또는 전체적으로 특수목적용 하드웨어(프로그램불가한) 회로부 또는 이러한 형태의 조합으로 구현될 수 있다. 특수용 하드웨어 내장 회로는 예를 들어 하나 이상의 ASICs, PLDs, FPGAs 기타 등등의 형태일 수 있다.

비고

상기의 설명 및 도면은 예시적인 것이며, 제한하려는 것으로 해석되지 않는다. 많은 특정한 세부사항이 본 명세서의 완전한 이해를 제공하도록 기술된다. 그러나 어떤 경우, 널리 알려진 세부사항은 본 명세서를 모호하게 하지 않도록 기술되지 않는다. 추가로, 다양한 수정이 실시예의 범위로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다. 따라서, 실시예들은 첨부되는 청구범위를 제외하고는 제한되지 않는다.

본 명세서에서 "일실시예(one embodiment)" 또는 "한 실시예(an embodiment)"에 대한 언급은 그 실시예와 함께 기술되는 특정한 특징, 구조 또는 특성이 본 명세서의 적어도 하나의 실시예에 포함됨을 의미한다. 본 명세서의 곳곳에서 "일실시예로"라는 문구의 형태는 반드시 동일한 실시예를 일컫는 모든 것이 아닐 뿐 아니라 다른 실시예들과 상호배타적인 별도의 실시예 또는 대안의 실시예인 것도 아니다. 게다가, 일부의 실시예에 의해 나타날 수 있으나 다른 실시예들에 의해서는 그렇지 않을 수 있는 다양한 특징들이 기술된다. 마찬가지로, 일부의 실시예에서는 필요할 수 있으나 다른 실시예에서는 그렇지 않을 수 있는 다양한 요건들이 기술된다.

일반적으로 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 명세서의 문맥 내에서 그리고 각 용어가 사용되는 특정 문맥에서 해당 기술분야의 일반적인 의미들을 가진다. 본 명세서를 기술하는데 사용되는 특정 용어들은 본 명세서의 상세한 설명에 관한 추가 지침을 실행자에게 제공하도록 이하에서 또는 상세한 설명의 다른 곳에서 논의된다. 편의상, 특정 용어는 예컨대 대문자, 이탤릭체 및/또는 인용부호를 사용하여 하이라이팅될 수 있다. 하이라이팅의 사용은 한 용어의 범위 및 의미에 전혀 영향을 주지 않는다; 한 용어의 범위 및 의미는 하이라이팅 여부에 관계없이 동일한 문맥에서 동일하다. 동일한 구성요소는 하나 이상의 방식으로 기술될 수 있음이 이해될 것이다. 당업자는 "메모리"가 "저장소"의 한 형태이며 용어는 때때로 상호교환가능하게 사용될 수 있음을 인식할 것이다.

결과적으로, 대안의 언어 및 동의어는 본 명세서에서 논의되는 임의의 하나 이상의 용어들에 대해 사용될 수 있으나, 한 용어가 본 명세서에서 설명되거나 논의되는지 여부에 따라 임의의 특별한 의미가 정해지는 것은 아니다. 특정한 용어들에 대한 동의어가 제공된다. 하나 이상의 동의어의 기재가 다른 동의어들의 사용을 배제하지 않는다. 본 명세서에서 논의되는 임의의 용어들의 예들을 포함하는 상세한 설명의 곳곳의 예들의 사용은 단지 설명을 위한 것이며, 본 명세서 또는 임의의 예시적인 용어의 범위 및 의미를 더 제한하려는 의도는 아니다. 마찬가지로, 본 명세서는 상세한 설명에 제공된 다양한 실시예들로 제한되지 않는다.

본 명세서의 범위를 추가로 제한하려는 의도 없이, 본 명세서의 실시예에 따른 도구, 장치, 방법 및 그들의 관련 결과의 예시가 위에서 제공된다. 본 명세서의 범위를 전혀 제한하지 않아야 하는 제목 또는 부제가 독자(reader)의 편의상 예들에서 사용될 수 있음을 유의해야 한다. 달리 정의되지 않으면, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적이고 과학적인 용어들은 본 명세서에 관한 해당 기술분야의 당업자에 의해 공통으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 모순되는 경우, 정의들을 포함하는 본 명세서의 문서가 조절할 것이다.

Claims

네트워크에서 백본(backbone)과의 연결을 확립하기 위한 제1 노드에서의 컴퓨터 구현 방법으로서,
제1 노드의 순위에 대한 초기 값을 결정하는 단계;
피어 노드(peer node)에 대한 순위를 포함하는 순위 정보를 피어 노드로부터 수신하는 단계;
가시선(Line-Of-Sight, LOS) 통신을 통해, 순위 정보에 기반하여, 제1 노드에 의해 피어 노드와의 통신을 확립하도록 시도하는 단계;
제1 노드에 의해 피어 노드와의 통신을 확립하는 단계;
피어 노드의 제1 순위 부분과 동일한 값인 제1 값을 제1 노드의 제1 순위 부분에 업데이트하는 단계; 및
피어 노드의 제2 순위 부분에 적용된 수학적 연산으로부터 생성된 제2 값을 제1 노드의 제2 순위 부분에 업데이트하는 단계를 포함하고,
상기 제1 노드의 순위는:
백본과의 연결을 갖는 노드와의 통신 거리를 반영하는 제1 순위 부분; 및
제1 노드와 하나 이상의 노드들을 포함하는 네트워크의 제1 서브네트워크에서 하나 이상의 노드와의 통신 거리를 반영하는 제2 순위 부분을 포함하고,
상기 피어 노드에 대한 순위는 네트워크로부터 제1 노드의 분리를 방지하기 위해 백본과 피어 노드의 연결에 관한 것이며,
상기 피어 노드에 대한 순위는:
백본과의 연결을 갖는 노드와의 통신 거리를 반영하는 제1 순위 부분; 및
피어 노드와 하나 이상의 노드들을 포함하는 네트워크의 제2 서브네트워크에서 하나 이상의 노드와의 통신 거리를 반영하는 제2 순위 부분을 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항에 있어서,
제1 서브네트워크 및 제2 서브네트워크는 동일한 서브네트워크인 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항에 있어서,
피어 노드는 제1 노드가 순위 정보를 수신하기 전에 백본과 통신하는 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항에 있어서,
순위 정보는 계획 단계로부터 결정된 연관 메타데이터를 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항에 있어서,
순위 정보는 우선순위 표시를 포함하고, 우선순위 표시는 순위 정보가 제1 노드에 의해 이전에 수신된 순위 정보보다 더 높은 우선순위임을 표시하는 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항에 있어서,
순위 정보는 서브네트워크 내에서 노드들의 전체 순서를 표시하는 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항에 있어서,
순위 정보는 백본과 직접 연결된 노드들의 전체 순서를 묘사하는 컴퓨터 구현 방법.
제 1 항에 있어서,
순위 정보를 피어 노드로부터 수신하는 단계는 순위 정보에 대해 피어 노드에 능동적으로 질의하는 단계를 포함하고,
제1 값을 제1 노드의 제1 순위 부분에 할당한 후 순위 정보에 대해 피어 노드에 수동적으로 질의하는 단계를 더 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
컴퓨터 시스템으로 하여금:
제1 노드의 순위에 대한 초기 값을 결정하는 단계;
피어 노드(peer node)에 대한 순위를 포함하는 순위 정보를 피어 노드로부터 수신하는 단계;
가시선(Line-Of-Sight, LOS) 통신을 통해, 순위 정보에 기반하여, 제1 노드에 의해 피어 노드와의 통신을 확립하도록 시도하는 단계;
제1 노드에 의해 피어 노드와의 통신을 확립하는 단계;
피어 노드의 제1 순위 부분과 동일한 값인 제1 값을 제1 노드의 제1 순위 부분에 업데이트하는 단계; 및
피어 노드의 제2 순위 부분에 적용된 수학적 연산으로부터 생성된 제2 값을 제1 노드의 제2 순위 부분에 업데이트하는 단계를 포함하는 방법을 수행하게끔 야기하도록 구성된 명령어를 저장하고,
상기 제1 노드의 순위는:
네트워크에서 백본과의 연결을 갖는 노드와의 통신 거리를 반영하는 제1 순위 부분; 및
제1 노드와 하나 이상의 노드들을 포함하는 네트워크의 제1 서브네트워크에서 하나 이상의 노드와의 통신 거리를 반영하는 제2 순위 부분을 포함하고,
상기 피어 노드에 대한 순위는 네트워크로부터 제1 노드의 분리를 방지하기 위해 백본과 피어 노드의 연결에 관한 것이며,
상기 피어 노드에 대한 순위는:
백본과의 연결을 갖는 노드와의 통신 거리를 반영하는 제1 순위 부분; 및
피어 노드와 하나 이상의 노드들을 포함하는 네트워크의 제2 서브네트워크에서 하나 이상의 노드와의 통신 거리를 반영하는 제2 순위 부분을 포함하는 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
제 9 항에 있어서,
제1 서브네트워크 및 제2 서브네트워크는 동일한 서브네트워크인 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
제 9 항에 있어서,
피어 노드는 제1 노드가 순위 정보를 수신하기 전에 백본과 통신하는 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
제 9 항에 있어서,
순위 정보는 계획 단계로부터 결정된 연관 메타데이터를 포함하는 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
제 9 항에 있어서,
순위 정보는 우선순위 표시를 포함하고, 우선순위 표시는 순위 정보가 제1 노드에 의해 이전에 수신된 순위 정보보다 더 높은 우선순위임을 표시하는 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
제 9 항에 있어서,
순위 정보는 서브네트워크 내에서 노드들의 전체 순서를 표시하는 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
제 9 항에 있어서,
순위 정보는 백본과 직접 연결된 노드들의 전체 순서를 묘사하는 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
제 9 항에 있어서,
순위 정보를 피어 노드로부터 수신하는 단계는 순위 정보에 대해 피어 노드에 능동적으로 질의하는 단계를 포함하고,
명령어는:
제1 값을 제1 노드의 제1 순위 부분에 할당한 후 순위 정보에 대해 피어 노드에 수동적으로 질의하는 것을 더 포함하는 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
적어도 하나의 프로세서; 및
명령어를 포함하는 적어도 하나의 메모리를 포함하고,
상기 명령어는 적어도 하나의 프로세서로 하여금:
제1 노드의 순위에 대한 초기 값을 결정하는 단계;
피어 노드(peer node)에 대한 순위를 포함하는 순위 정보를 피어 노드로부터 수신하는 단계;
가시선(Line-Of-Sight, LOS) 통신을 통해, 순위 정보에 기반하여, 제1 노드에 의해 피어 노드와의 통신을 확립하도록 시도하는 단계;
제1 노드에 의해 피어 노드와의 통신을 확립하는 단계;
피어 노드의 제1 순위 부분과 동일한 값인 제1 값을 제1 노드의 제1 순위 부분에 업데이트하는 단계; 및
피어 노드의 제2 순위 부분에 적용된 수학적 연산으로부터 생성된 제2 값을 제1 노드의 제2 순위 부분에 업데이트하는 단계를 포함하는 방법을 수행하게끔 야기하도록 구성되며,
상기 제1 노드의 순위는:
네트워크에서 백본과의 연결을 갖는 노드와의 통신 거리를 반영하는 제1 순위 부분; 및
제1 노드와 하나 이상의 노드들을 포함하는 네트워크의 제1 서브네트워크에서 하나 이상의 노드와의 통신 거리를 반영하는 제2 순위 부분을 포함하고,
상기 피어 노드에 대한 순위는 네트워크로부터 제1 노드의 분리를 방지하기 위해 백본과 피어 노드의 연결에 관한 것이며,
상기 피어 노드에 대한 순위는:
백본과의 연결을 갖는 노드와의 통신 거리를 반영하는 제1 순위 부분; 및
피어 노드와 하나 이상의 노드들을 포함하는 네트워크의 제2 서브네트워크에서 하나 이상의 노드와의 통신 거리를 반영하는 제2 순위 부분을 포함하는 컴퓨터 시스템.
제 17 항에 있어서,
피어 노드는 제1 노드가 순위 정보를 수신하기 전에 백본과 통신하는 컴퓨터 시스템.
제 17 항에 있어서,
순위 정보는 계획 단계로부터 결정된 연관 메타데이터를 포함하는 컴퓨터 시스템.
제 17 항에 있어서,
순위 정보는 우선순위 표시를 포함하고, 우선순위 표시는 순위 정보가 제1 노드에 의해 이전에 수신된 순위 정보보다 더 높은 우선순위임을 표시하는 컴퓨터 시스템.
제 17 항에 있어서,
순위 정보는 서브네트워크 내에서 노드들의 전체 순서를 표시하는 컴퓨터 시스템.
제 17 항에 있어서,
순위 정보는 백본과 직접 연결된 노드들의 전체 순서를 묘사하는 컴퓨터 시스템.
제 17 항에 있어서,
순위 정보를 피어 노드로부터 수신하는 단계는 순위 정보에 대해 피어 노드에 능동적으로 질의하는 단계를 포함하고,
방법은:
제1 값을 제1 노드의 제1 순위 부분에 할당한 후 순위 정보에 대해 피어 노드에 수동적으로 질의하는 단계를 더 포함하는 컴퓨터 시스템.
지리적으로 분포된 복수의 노드를 포함하는 통신 네트워크에서 연결을 관리하는 컴퓨터-구현 방법으로서,
지리적으로 분포된 복수의 노드에 포함되는 비-백본(non-backbone) 노드에서 자기-할당된(self-assigned) 순위로서 임의의 값을 선택하는 단계; 및
비-백본 노드에서: 비-백본 노드에 인접해있는 노드의 순위를 특정하는 리스트를 수신하는 단계와; 상기 리스트의 정보에 기반하여 비-백본 노드와 관련된 룩업 테이블(lookup table)을 업데이트하는 단계의 동작을 반복하여 수행하는 단계를 포함하며,
비-백본 노드는 백본 네트워크 연결이 없고,
지리적으로 분포된 복수의 노드 중 각각의 노드는 각각의 노드의 지리적 위치를 인식하며,
지리적으로 분포된 복수의 노드 중 각각의 노드는 각각의 룩업 테이블을 관리하고,
상기 업데이트하는 단계는:
(i) 비-백본 노드의 자기-할당된 순위보다 낮은 순위와 관련된 제1 노드; 및 (ii) 비-백본 노드의 자기-할당된 순위보다 높은 순위와 관련된 제2 노드를 리스트에서 검색하는 단계;
비-백본 노드와 관련된 라우팅 정보를 제1 노드와 제2 노드로 통신하도록 시도하는 단계; 및
비-백본 노드와 제1 노드 사이의 통신을 성공적으로 확립하면, 비-백본 노드에 의해, 비-백본 노드의 자기-할당된 순위를 조정하는 단계를 포함하며,
제1 노드와 제2 노드는 지리적으로 분포된 복수의 노드에 포함되고,
상기 라우팅 정보는 비-백본 노드의 지리적 위치를 포함하며,
상기 라우팅 정보는 비-백본 노드의 피어 노드의 순위를 포함하고,
상기 피어 노드의 순위는 네트워크로부터 비-백본 노드의 분리를 방지하기 위해 백본 네트워크와 연결되는 백본 노드와 비-백본 노드의 연결에 관한 것인 통신 네트워크에서 연결을 관리하는 컴퓨터-구현 방법.
제 24 항에 있어서,
상기 비-백본 노드의 자기-할당된 순위를 조정하는 단계는 비-백본 노드와 관련된 룩업 테이블에서 비-백본 노드의 자기-할당된 순위를 하나씩 증가시키는 단계를 포함하는 통신 네트워크에서 연결을 관리하는 컴퓨터-구현 방법.
제 24 항에 있어서,
비-백본 노드와 제2 노드 사이의 통신을 성공적으로 확립하면, 제2 노드에 의해, 제2 노드와 관련된 룩업 테이블에서 제2 노드의 자기-할당된 순위를 조정하는 단계를 더 포함하는 통신 네트워크에서 연결을 관리하는 컴퓨터-구현 방법.
제 26 항에 있어서,
상기 제2 노드와 관련된 룩업 테이블에서 제2 노드의 자기-할당된 순위를 조정하는 단계는 제2 노드와 관련된 룩업 테이블에서 제2 노드의 자기-할당된 순위를 하나씩 증가시키는 단계를 포함하는 통신 네트워크에서 연결을 관리하는 컴퓨터-구현 방법.
제 24 항에 있어서,
지리적으로 분포된 복수의 노드에 포함되는 백본 노드에서 자기-할당된 순위로서 0의 값을 선택하는 단계; 및
백본 노드에서 백본 노드에 인접해있는 노드의 순위를 특정하는 리스트를 수신하는 단계와; 리스트의 정보에 기반하여 백본 노드와 관련된 룩업 테이블을 업데이트하는 단계의 동작을 백본 노드에서 반복하여 수행하는 단계를 더 포함하며,
상기 백본 노드는 백본 네트워크 연결에 연결되고,
상기 업데이트하는 단계는:
백본 노드의 자기-할당된 순위보다 높은 순위와 관련된 제3 노드를 리스트에서 검색하는 단계와,
백본 노드와 관련된 라우팅 정보를 제3 노드로 통신하도록 시도하는 단계를 포함하며,
상기 제3 노드는 지리적으로 분포된 복수의 노드에 포함되고,
상기 라우팅 정보는 백본 노드의 지리적 위치를 포함하는 통신 네트워크에서 연결을 관리하는 컴퓨터-구현 방법.
제 24 항에 있어서,
백본 노드와 제3 노드 사이의 통신을 성공적으로 확립하면, 제3 노드에 의해, 제3 노드의 자기-할당된 순위를 조정하는 단계를 더 포함하는 통신 네트워크에서 연결을 관리하는 컴퓨터-구현 방법.
제 24 항에 있어서,
임의의 값은 1 내지 N의 0이 아닌 정수이며,
N은 지리적으로 분포된 복수의 노드에서의 노드의 총수인 통신 네트워크에서 연결을 관리하는 컴퓨터-구현 방법.
제 24 항에 있어서,
비-백본 노드에 인접해있는 노드의 순위를 특정하는 리스트는 지리적으로 분포된 복수의 노드에서 한 노드로부터 획득되는 통신 네트워크에서 연결을 관리하는 컴퓨터-구현 방법.
제 24 항에 있어서,
비-백본 노드에 인접해있는 노드의 순위를 특정하는 리스트는 사용자로부터 획득되는 통신 네트워크에서 연결을 관리하는 컴퓨터-구현 방법.