KR101897404B1 - 이동 애드혹 네트워크의 경로 설정 방법과 이를 이용한 네트워크 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동 애드혹 네트워크의 경로 설정 방법과 이를 이용한 네트워크 시스템에 관한 것으로, 본 발명의 일실시예에 따른 이동 애드혹 네트워크의 경로 설정 방법은, 관제노드가 각 이동노드의 통신가능범위 내 위치하는 통신가능 노드그룹을 확인하는 단계; 각 이동노드가 상기 통신가능 노드그룹에 기초하여 통신품질 및 홉수에 따라 거리 및 통신품질 측정을 위한 탐색 목록을 생성하는 단계; 각 이동노드가 상기 탐색 목록에 포함된 노드에 대해 거리 및 통신품질을 측정하는 단계; 및 상기 관제노드가 상기 측정된 결과에 따라 토폴로지 테이블을 생성 및 갱신하여 최적 경로를 결정하는 단계;를 포함한다.

Description

이동 애드혹 네트워크의 경로 설정 방법과 이를 이용한 네트워크 시스템{METHOD FOR ROUTING OF MOBILE AD-HOC NETWORK AND NETWORK SYSTEM USING THE SAME}

본 발명은 이동 애드혹 네트워크의 경로 설정 방법과 이를 이용한 네트워크 시스템에 관한 것으로, 구체적으로는 관제노드와 이동노드 간 다중 홉을 통한 MANET 통신을 위해, 해당 이동노드의 통신가능범위 내에 위치하는 노드에서 경로 탐색 목록을 확인함에 따라 거리 및 통신품질 측정을 기반으로 동적으로 경로를 설정함으로써, 거리 및 통신품질 측정을 위한 제어트래픽을 줄이고 최적 경로를 설정하기 위한, 이동 애드혹 네트워크의 경로 설정 방법과 이를 이용한 네트워크 시스템에 관한 것이다.

이동 애드혹 네트워크(Mobile Ad-Hoc Network, MANET)(이하 'MANET'이라 함)은 고정적이고 계층적인 인프라스트럭처 네트워크(infrastructure network)와 비교되는, 노드만으로 구성되는 자율적이고 수평적인 네트워크이다.

MANET 을 구성하는 노드들은 무선 인터페이스를 가지며, 이동 컴퓨팅 기능을 가진 호스트와 라우팅 기능을 가진 라우터를 동시에 만족하는 형상으로 흔히 '이동 노드(mobile node)'로 불려진다. 이러한 이동 노드는 중재자의 도움없이 능동적인 연결 설정이 가능하고, 네트워크의 참여 또는 이탈이 자유로우며 에너지원의 공급이 제한되어 빈번하게 네트워크의 토폴로지(topology)를 변화시킨다.

이처럼 MANET은 중앙 집중적 지원 없이 무선 링크로 연결되는 이동노드들간의 다중 홉 기반의 네트워크를 형성한다. 특히, MANET 환경에서는 이동노드들의 무선 인터페이스 사용과 배터리에 의존한 전력 공급과 같은 많은 제약 조건으로 인하여 성능 향상을 위한 경로 설정과 관련된 라우팅 프로토콜에 대한 연구는 필수적이라 할 수 있다.

즉, 이동노드들은 기존의 유선 노드들과는 달리 제한된 전력, 프로세싱 능력, 메모리 자원 및 이동성과 같은 특성들이 있다. 이러한 이동노드들은 자유롭게 네트워크에 참가를 하고 탈퇴를 하게 된다. 이러한 네트워크에서 라우팅을 제공하기 위해서는 이동노드들이 기존의 라우터 역할을 동시에 수행해야만 한다. 따라서 많은 연구들이 MANET에서의 효율적인 라우팅 지원에 초점이 맞추어져 있다.

한편, MANET에서의 라우팅 방식에는 사전 방식과 요구 기반 방식 등이 있다. 먼저, 사전 방식은 유선 네트워크와 비슷하게 네트워크 상황을 이웃노드들에게 광고함으로써 각 이동노드들은 다른 노드로의 경로를 유지할 수 있게 된다. 반면에, 요구 기반 방식은 데이터를 전송하고자 하는 경우에 만약 경로에 대한 정보가 현재 노드에 존재하지 않는다면 그 시점에서 경로 설정을 시작하게 된다.

하지만, 이러한 라우팅 방식은 이동노드의 이동성 및 노드 자체의 제약 등으로 인해 높은 성능을 유지하지 못하는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 단일 경로가 아닌 다중 경로를 이용하는 다중 경로 라우팅 방식에 대한 연구가 제안된 바 있다.

이와 같이, 다중 경로 라우팅 방식은 데이터 전송의 신뢰성, 로드 분산, 그리고 데이터 전송의 강건성을 유지할 수 있기 때문에 이미 유선 네트워크에서도 많이 활용되고 있다. 특히, MANET에서는 이동노드의 이동성으로 인한 데이터 전송의 실패율이 높고 적은 대역폭을 가진 무선 인터페이스의 사용으로 인하여 다중 경로 라우팅 방식의 사용이 더욱 필요할 것으로 예상된다.

종래의 다중 경로 라우팅 방식은 이동노드들 간에 다중 홉을 통한 다중 경로를 동적으로 구성하기 위해 매번 통신품질을 측정하여 경로를 탐색한다.

이 경우에, 무선 다중 홉 내에 이동노드들 간에 필요한 총 거리측정 횟수는 만약에 노드 수가 'N'이라면 'N×(N-1)'번이 된다. 즉, 각각의 이동노드들은 노드 수가 'N'이라면 'N×(N-1)'번의 거리측정을 수행해야 하므로, 노드 수가 증가함에 따라 자승비례로 거리측정 횟수가 증가할 수 있다.

이때, 거리측정을 주기적으로 수행하는 경우에는 노드 수가 자승비례로 증가함으로써, 경로 제어 트래픽도 증가하여 전체 시스템의 쓰루풋(throughput)을 저하시키는 요인이 된다. 또한, 각 이동노드들은 이웃노드들이 통신범위 밖에 있어도 필요 없는 품질측정을 실행하여 무선자원을 소모하게 된다.

이와 같은 이동노드들 간에 상호 품질측정은 MANET에 과도한 트래픽을 발생시켜 통신효율을 떨어트리고, 무선자원의 낭비와 배터리 수명이 짧아지기 때문에 비효율적인 네트워크 운영의 요인이 될 수 있다.

따라서, MANET을 구성하는 이동노드들은 자신의 배터리 수명을 오래 유지할 뿐만아니라, MANET에서 무선자원의 낭비를 줄여 과도한 트래픽 발생을 방지할 수 있는 다중 경로의 라우팅 방식이 제안될 필요가 있다.

MANET에서의 다중 경로 라우팅 프로토콜 연구 동향 (출처: 정보통신연구진흥원, 2005.06.29 발행)

본 발명의 목적은 관제노드와 이동노드 간 다중 홉을 통한 MANET 통신을 위해, 해당 이동노드의 통신가능범위 내에 위치하는 노드에서 경로 탐색 목록을 확인함에 따라 거리 및 통신품질 측정을 기반으로 동적으로 경로를 설정함으로써, 거리 및 통신품질 측정을 위한 제어트래픽을 줄이고 최적 경로를 설정하기 위한, 이동 애드혹 네트워크의 경로 설정 방법과 이를 이용한 네트워크 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 일실예에 따른 이동 애드혹 네트워크의 경로 설정 방법은, 관제노드가 각 이동노드의 통신가능범위 내 위치하는 통신가능 노드그룹을 확인하는 단계; 각 이동노드가 상기 통신가능 노드그룹에 기초하여 통신품질 및 홉수에 따라 거리 및 통신품질 측정을 위한 탐색 목록을 생성하는 단계; 각 이동노드가 상기 탐색 목록에 포함된 노드에 대해 거리 및 통신품질을 측정하는 단계; 및 상기 관제노드가 상기 측정된 결과에 따라 토폴로지 테이블을 생성 및 갱신하여 최적 경로를 결정하는 단계;를 포함하고, 상기 생성 단계는, 각 이동노드가 상기 통신가능 노드그룹에 포함된 각각의 노드에 대해 해당 노드의 통신품질이 기설정된 임계값 이상인 경우에 상기 탐색 목록에 포함하며, 상기 결정 단계는, 상기 관제노드가 1홉을 탐색하는 경우에, 상기 토폴로지 테이블의 행번호 0행에서 최소 원소값을 갖는 노드를 1홉 노드로 선정하며, 상기 관제노드가 N(N은 2 이상의 자연수)홉을 탐색하는 경우에, 상기 토폴로지 테이블의 N-1홉 해당 노드의 열에서 미탐색 노드 중 최소 원소값을 갖는 노드를 N홉 노드로 선정하고, 상기 토폴로지 테이블은, 행과 열이 노드의 번호순으로 배열되고, 배열 원소에 거리 측정데이터 값이 표시되며, 상기 배열 원소는 각 이동노드에 의해 생성된 상기 탐색 목록에 포함된 노드에 대해서만 표시되는 것일 수 있다.

상기 확인 단계 이전에, 각 이동노드가 모든 노드와 통신을 시도하여 응답 노드에 대해 상대위치정보를 수집하여 상기 관제노드로 전송하는 단계;를 더 포함하고, 상기 확인 단계는, 상기 관제노드가 각 이동노드로부터 수신된 상대위치정보를 이용하여 각 이동노드의 통신가능범위 내에 위치하는 상기 통신가능 노드그룹을 확인할 수 있다.

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상기 생성 단계는, 각 이동노드가 상기 통신가능 노드그룹에 포함된 각각의 노드에 대해 해당 노드의 통신품질이 기설정된 임계값 미만이고, 상기 통신가능 노드그룹에 포함된 다른 노드와 비교하여 홉 수가 같거나 적으면 상기 탐색 목록에 포함시킬 수 있다.

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상기 결정 단계는, 상기 관제노드가 기 설정된 경로 설정 우선순위에 따라 최적 경로를 설정할 수 있다.

상기 경로 설정 우선순위는, 최소 홉 수, 최소 경로 거리 및 최대 통신 품질이 포함될 수 있다.

한편, 본 발명의 일실시예에 따른 이동 애드혹 네트워크의 네트워크 시스템은, 노드의 통신가능범위 내 위치하는 통신가능 노드그룹을 확인하기 위한 관제노드; 및 상기 통신가능 노드그룹에 기초하여 통신품질 및 홉수에 따라 거리 및 통신품질 측정을 위한 탐색 목록을 생성한 후, 상기 탐색 목록에 따라 거리 및 통신품질을 측정하기 위한 이동노드;를 포함하며, 상기 관제노드는, 상기 측정된 결과에 따라 토폴로지 테이블을 생성 및 갱신하여 최적 경로를 결정하고, 상기 이동노드는, 상기 통신가능 노드그룹에 포함된 각각의 노드에 대해 해당 노드의 통신품질이 기설정된 임계값 이상인 경우에 상기 탐색 목록에 포함시키며, 상기 관제노드는, 1홉의 경로를 탐색하는 경우에, 상기 토폴로지 테이블의 행번호 0행에서 최소 원소값을 갖는 노드를 1홉 노드로 선정하고, N(N은 2 이상의 자연수)홉의 경로를 탐색하는 경우에, 상기 토폴로지 테이블의 N-1홉 해당 노드의 열에서 미탐색 노드 중 최소 원소값을 갖는 노드를 N홉 노드로 선정하고, 상기 토폴로지 테이블은, 행과 열이 노드의 번호순으로 배열되고, 배열 원소에 거리 측정데이터 값이 표시되며, 상기 배열 원소는 각 이동노드에 의해 생성된 상기 탐색 목록에 포함된 노드에 대해서만 표시되는 것일 수 있다.

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상기 이동노드는, 상기 통신가능 노드그룹에 포함된 각각의 노드에 대해 해당 노드의 통신품질이 기설정된 임계값 미만이고, 상기 통신가능 노드그룹에 포함된 다른 노드와 비교하여 홉 수가 같거나 적으면 상기 탐색 목록에 포함시킬 수 있다.

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본 발명은 관제노드와 이동노드 간 다중 홉을 통한 MANET 통신을 위해, 해당 이동노드의 통신가능범위 내에 위치하는 노드에서 경로 탐색 목록을 확인함에 따라 거리 및 통신품질 측정을 기반으로 동적으로 경로를 설정함으로써, 거리 및 통신품질 측정을 위한 제어트래픽을 줄이고 최적 경로를 설정할 수 있다.

또한, 본 발명은 거리 및 통신품질 측정의 불필요한 횟수를 감소시켜, 무선 자원의 낭비를 줄이고 효율을 높여 배터리의 수명을 증대시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 경로 설정 토폴로지를 나타낸 도면,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 애드혹 네트워크의 경로 설정 방법에 대한 도면,
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일실시예에 따른 토폴로지 테이블을 이용한 경로 설정 과정 예시를 나타낸 도면이다.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공 되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 경로 설정 토폴로지를 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 경로 설정 토폴로지는, 0번부터 7번까지 8개의 노드(node)(0 내지 7)에 의해 형성되는 토폴로지를 나타내며, 0번 노드(0)는 관제노드의 기능을 수행하고, 1번부터 7번까지 노드(1 내지 7)는 동적으로 통신 경로를 구성하는 이동노드의 기능을 수행한다. 경로 설정 토폴로지를 구성하는 관제노드(0)와 이동노드(1 내지 7)는 MANET의 네트워크 시스템을 구성한다.

이러한 네트워크 시스템은 동일한 무선주파수 내에서 관제노드(0)와 이동노드(1 내지 7) 간에 다중 홉(Hop)을 통한 MANET 통신을 위해, 노드들 간의 거리 및 통신품질 측정데이터를 기반으로 통신경로를 동적으로 구성하되, 노드들의 위치를 고려하여 필요한 거리 및 통신품질 측정 횟수를 최소화할 수 있다. 즉, 네트워크 시스템은 노드들의 상대적 위치정보가 파악되면, 이를 기반으로 전체 거리 및 통신품질 측정 대상 중 불필요한 경로들을 제외하여 거리측정 횟수를 감소시킨다.

이처럼, 각 노드의 위치정보(또는 노드간 상대적 위치정보)로부터 확인되는 통신가능범위보다 먼 거리의 노드들 상호간에는, 경로 제어를 위한 제어트래픽이 발생하지 않는다.

더욱이, 이동노드(1 내지 7)는 노드 간 거리 및 통신품질을 함께 측정하여 거리 측정데이터뿐만 아니라, 통신품질 측정데이터도 관제노드로 제공한다. 이는 관제노드가 위치정보를 통해 판단하기 어려운 해당 경로의 무선환경 상태를 반영하여 경로를 설정하기 위함이다.

그런데 각각의 노드는 주변에 위치하는 인접 노드와 통신할 수 있는 영역으로 통신가능범위를 형성한다. 예를 들어, 통신가능범위는 소정의 거리(α㎞, 여기서, α는 2㎞ 이내)를 지정반경으로 가지는 영역으로 나타낼 수 있다.

특히, 이동노드(1 내지 7)는 토폴로지를 구성하는 모든 노드에 대해 거리 및 통신품질을 측정하지 않고, 자신의 통신가능범위 내에 있는 노드에 대해 거리 및 통신품질을 측정하기 위한 측정 대상으로 고려한다. 이를 통해, 이동노드(1 내지 7)는 거리 및 통신품질 측정을 위한 제어 트래픽(control traffic) 발생을 줄여 거리 및 통신품질의 측정 횟수를 최소화한다.

일반적으로, 노드 간 필요한 전체 거리측정 횟수는 노드 수가 N인 경우에 N×(N-1)로서, 노드 수의 증가에 따라 자승비례로 횟수가 증가하게 된다. 거리측정을 주기적으로 수행하는 과정은 노드 수의 자승비례로 경로 제어 트래픽을 증가시켜 네트워크 시스템의 스루풋(throughput)을 떨어지게 만드는 요인이 된다.

따라서, 거리 및 통신품질 측정의 불필요한 횟수를 감소시키는 것은 불필요한 경로 제어 트래픽을 줄임으로써, 무선자원의 낭비를 줄이고 노드에 내장된 배터리 수명을 증대시킬 수 있다.

구체적으로, 4번 이동노드(4)에 대해 살펴보면, 우선 4번 이동노드(4)는 특정 시간 이전에 P 지점에 위치하였으나, 특정 시간 이후에 P' 지점으로 이동한 경우를 나타낸다.

그리고 P' 지점에 위치하는 4번 이동노드(4)는 통신가능범위를 형성하고, 통신가능범위 내에 1번 및 6번 이동노드(1,6)가 위치하고, 통신가능범위 밖에 2번, 3번, 5번 및 7번 이동노드(2,3,5,7)가 위치한다.

이에 따라, 4번 이동노드(4)는 토폴로지를 형성하는 자신을 제외한 모든 이동노드들에 대해 거리 및 통신품질을 측정하지 않고, 통신가능범위 내에 있는 1번 및 6번 이동노드(1,6)에 대해서만 거리 및 통신품질을 측정하기 위한 측정 대상으로 고려한다. 즉, 4번 이동노드(4)는 1번 및 6번 이동노드(1,6)의 거리 및 통신품질 측정을 위한 제어 트래픽이 발생하나, 나머지 이동노드(2,3,5,7)의 거리 및 통신품질 측정을 위한 제어 트래픽이 발생하지 않는다.

4번 이동노드(4)는 P지점에서 P'지점으로 위치가 변경되는 경우에, 통신가능범위 내에 있는 1번 및 6번 이동노드(1,6)에 대한 거리 및 통신품질 측정데이터를 관제노드(0)로 전송한다. 이때, P'지점에 위치하는 4번 이동노드(4)는 통신가능범위 내에 있는 1번 및 6번 이동노드(1,6)에 대한 거리 및 통신품질 측정데이터를 관제노드(0)로 전송한다. 그런 다음, 관제노드(0)는 경로 설정 우선순위에 따라 최적 경로를 재설정한다. 즉, 관제노드(0)는 1번 이동노드(1)에 대한 기존경로 대신에, 홉 수가 적고, 거리가 짧은 6번 이동노드(6)에 대한 변경경로를 최적 경로로 재설정한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이동 애드혹 네트워크의 경로 설정 방법에 대한 도면이다.

먼저, 이동노드는 모든 노드와 통신을 시도하고, 응답 노드에 대해 상대위치정보를 관제노드로 전송한다(S101, S102). 여기서, 상대위치정보는 자신의 위치정보(GPS 정보), 자신으로부터 다른 노드까지의 거리 측정데이터가 포함될 수 있다. 이때, 이동노드는 자신으로부터 다른 노드까지의 통신품질 측정데이터도 관제노드로 전송할 수 있다.

이 경우, 이동노드는 모든 노드와 k초 마다 통신을 시도하면, k초 보다 상대적으로 짧은 n초 마다 상대위치정보를 관제노드로 전송할 수 있다. 여기서, n＝k／m이고, m＝1,2,3,…,k이다. 그리고 이동노드는 통신품질 저하로 인해 응답하지 않는 노드라도, k초 마다 통신을 시도하여 응답하면 상대위치정보를 관제노드로 전송할 수 있다. 이러한 응답 노드는 홉(hop) 수를 작거나, 거리 및 통신품질이 더 좋은 경로가 존재할 수 있기 때문이다.

이동노드는 전술한 S101 및 S102 단계를 초기 단계에만 수행한다. 그리고 관제노드는 모든 이동노드로부터 상대위치정보를 수신하여 모든 이동노드에 의한 거리 및 통신품질 측정을 결정하거나, 각 이동노드에 연결된 상위 노드 간 통신가능범위를 벗어나지 않도록 경고를 발령할 수 있다.

이후, 관제노드는 이동노드로부터 수신된 상대위치정보를 이용하여 각 이동노드의 통신가능범위 내에 위치하는 노드를 확인한다(S103). 이때, 관제노드는 각 이동노드의 위치를 기준으로 지정반경 이내에 위치하는 노드를 해당 이동노드의 통신가능범위 내에 위치하는 노드로 선정한다.

그런데 관제노드는 해당 이동노드의 통신가능범위를 판단하기 위한 기준인 지정반경이 기설정될 수 있다. 예를 들어, 지정반경이 2km로 기설정되는 경우에, 해당 이동노드로부터 떨어진 거리가 1.5km인 노드는 해당 이동노드의 통신가능범위 내에 위치하는 노드로 선정되고, 해당 이동노드로부터 떨어진 거리가 2.2km인 노드는 해당 이동노드의 통신가능범위 내에 위치하지 않는 노드로 선정된다.

이처럼 해당 이동노드의 통신가능범위 내에 위치하는 노드는 '해당 이동노드 이외에 하나 이상의 다른 이동노드 그룹'(이하 "통신가능 노드그룹'이라 함)으로 구성된다. 이에, 관제노드는 통신가능 노드그룹 정보를 이동노드로 전송한다(S104). 그런데 관제노드는 모든 이동노드의 위치정보를 확인할 수 있기 때문에 통신가능 노드그룹을 구성하기 용이한 반면에, 각 이동노드는 관제노드의 기능을 수행하여 모든 이동노드의 위치정보를 확인해야 하기 때문에 통신가능 노드그룹을 구성하는 것이 쉽지 않다.

그런 다음, 이동노드는 관제노드로부터 전송된 통신가능 노드그룹에 대해 거리 및 통신품질을 측정하기 위한 측정대상으로 고려한 후, 실질적으로 '거리 및 통신품질을 측정할 노드들의 목록'(이하 "탐색 목록"이라 함)을 생성한다(S105). 이때, 이동노드는 통신가능 노드그룹에 대해 통신품질 및 홉 수에 따라 탐색 목록을 생성한다. 그리고 이동노드는 생성된 탐색 목록을 관제노드에 공유한다.

구체적으로, 이동노드는 통신가능 노드그룹에 포함된 각각의 노드에 대해 해당 노드의 통신품질이 기설정된 임계값 이상이면 탐색 목록에 포함된다. 여기서, 해당 노드의 통신품질이 기설정된 임계값 이상인 경우에는 현재 통신링크보다 더 좋은 최적의 경로가 존재할 가능성이 있다.

아울러, 이동노드는 해당 노드의 통신품질이 기설정된 임계값 미만이더라도, 통신가능 노드그룹에 포함된 다른 노드와 비교하여 홉 수가 같거나 적으면 탐색 목록에 포함될 수 있다. 여기서, 해당 노드의 통신품질이 기설정된 임계값 미만이더라도 홉 수가 같거나 적은 경우에는 홉 수가 적은 더 좋은 최적의 경로가 존재할 가능성이 있다.

이후, 이동노드는 탐색 목록에 따라 거리 및 통신품질을 측정하여 그 결과를 관제노드로 전송한다(S106,S107). 이때, 통신품질은 수신신호강도(Received Signal Strength Indication: RSSI)의 측정결과일 수 있다. 이와 같이, 이동노드 각각은 토폴로지를 구성하는 모든 노드에 대한 거리 및 통신품질을 측정하지 않고, 자신의 탐색 목록에 포함된 노드에 대해 거리 및 통신품질을 측정한 결과인 거리 및 통신품질 측정데이터를 관제노드로 전송한다. 거리 및 통신품질의 측정 횟수는 탐색 목록에 포함된 노드 수에 비례한다.

이처럼, 이동노드는 통신가능 노드그룹에 포함된 해당 노드의 통신품질이 임계값 이상인 노드에 대해서 거리 및 통신품질 측정을 수행한다.

이후, 관제노드는 이동노드로부터 전송된 거리 및 통신품질 측정데이터를 이용하여 토폴로지 테이블을 생성 및 갱신하여 토폴로지 정보를 생성함으로써, 최적 경로를 설정한다(S108). 이에 대한 자세한 설명은 후술할 도 3을 참조하여 설명한다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 일실시예에 따른 토폴로지 테이블을 이용한 경로 설정 과정 예시를 나타낸 도면이다.

관제노드는 이동노드로부터 전송된 거리 및 통신품질 측정데이터를 이용하여 토폴로지 테이블을 생성한다.

구체적으로, 토폴로지 테이블은 총 노드수가 N 개이면, N×N 테이블로 형성된다. 토폴로지 테이블의 행(row)과 열(column)은 노드의 번호순으로 배열된다. 토폴로지 테이블의 배열 원소는 거리 및 통신품질 측정데이터 값을 표시할 수 있다. 그런데 토폴로지 테이블의 배열 원소는 탐색 목록에 포함된 노드에 대해서만 표시되므로 모든 값이 채워지지 않고, 탐색 목록에 포함된 노드의 통신품질이 기설정된 임계값 이상인 경우가 대부분이므로 거리 측정데이터 값만 표시할 수 있다.

토폴로지 테이블의 배열 원소는 i행, j열의 교차값으로 'Xij'로 표시할 수 있는데, i번 이동노드와 j번 이동노드의 거리 측정데이터 값 또는 통신품질 측정데이터 값을 의미한다.

도 3a 내지 도 3e에서는 총 노드개수가 6인 경우의 토폴로지에 대한 예시를 나타낸다. 관제노드는 거리 측정데이터 값(단위 ㎞)을 원소값으로 갖는 토폴로지 테이블을 이용하여 다음과 같이 최적 경로를 설정한다. 여기서는 관제노드가 1홉부터 5홉까지의 경로를 탐색하는 과정에 대해 설명한다. 이를 통해, 관제노드는 N홉까지의 경로를 탐색하여 최적 경로를 설정할 수 있다.

먼저, 관제노드는 도 3a에서 1홉을 탐색함에 있어, 토폴로지 테이블의 행번호 '0행'(201)에서 '최소 원소값(즉, 거리)'(202)을 갖는 노드를 1홉 노드로 선정한다. 이때, 관제노드는 행번호 '0행'(201)에서 1번 및 5번 이동노드에 원소값이 기록되어 있고, 이중 최소 원소값(202)을 갖는 노드로 1번 이동노드를 선정한다. 즉, 1홉 노드는 1번 이동노드이다.

다음으로, 관제노드는 도 3b에서 2홉을 탐색함에 있어, 1홉 노드로 선정된 1번 이동노드의 열번호 '1행'(203)에서 미탐색 노드(즉, 경로 노드로 선택되지 않은 노드) 중 최소 원소값을 갖는 노드를 2홉 노드로 선정한다. 이때, 관제노드 열번호 '1행'(203)에서 0번, 2번 및 5번 이동노드에 원소값이 기록되어 있고, 이중 미탐색 노드 중 최소 원소값(204)을 갖는 노드로 5번 이동노드를 선정한다. 즉, 2홉 노드는 5번 이동노드이다.

다음으로, 관제노드는 도 3c에서 3홉을 탐색함에 있어, 2홉 노드로 선정된 5번 이동노드의 열번호 '5행'(205)에서 미탐색 노드(즉, 경로 노드로 선택되지 않은 노드) 중 최소 원소값을 갖는 노드를 3홉 노드로 선정한다. 이때, 관제노드 열번호 '5행'(205)에서 0번, 1번 및 2번 이동노드에 원소값이 기록되어 있고, 이중 미탐색 노드 중 최소 원소값(206)을 갖는 노드로 2번 이동노드를 선정한다. 즉, 3홉 노드는 2번 이동노드이다.

다음으로, 관제노드는 도 3d에서 4홉을 탐색함에 있어, 3홉 노드로 선정된 2번 이동노드의 열번호 '2행'(207)에서 미탐색 노드(즉, 경로 노드로 선택되지 않은 노드) 중 최소 원소값을 갖는 노드를 4홉 노드로 선정한다. 이때, 관제노드 열번호 '2행'(207)에서 1번, 4번 및 5번 이동노드에 원소값이 기록되어 있고, 이중 미탐색 노드 중 최소 원소값(208)을 갖는 노드로 4번 이동노드를 선정한다. 즉, 4홉 노드는 4번 이동노드이다.

마지막으로, 관제노드는 도 3e에서 5홉을 탐색함에 있어, 4홉 노드로 선정된 4번 이동노드의 열번호 '4행'(209)에서 미탐색 노드(즉, 경로 노드로 선택되지 않은 노드) 중 최소 원소값을 갖는 노드를 5홉 노드로 선정한다. 이때, 관제노드 열번호 '4행'(209)에서 2번 및 6번 이동노드에 원소값이 기록되어 있고, 이중 미탐색 노드 중 최소 원소값(210)을 갖는 노드로 6번 이동노드를 선정한다. 즉, 5홉 노드는 6번 이동노드이다.

동일방법으로, 관제노드는 N(N은 2 이상의 자연수)홉 경로를 탐색함에 있어서, 토폴로지 테이블의 N-1홉 해당 노드의 열에서 미탐색 노드 중 최소 원소값을 갖는 노드를 N홉 노드로 선택한다. 관제노드는 N홉까지 확장한 다중홉 무선 네트워크의 최적 경로를 결정할 수 있다.

한편, 관제노드는 최적 경로 설정에 있어 우선순위를 정하여 결정할 수 있다. 경로 설정 우선순위의 기준은 최소 홉 수, 최소 경로 거리 및 최대 통신 품질이 포함될 수 있다. 도 3b에서, 관제노드는 우선순위의 기준으로 최소 경로 거리를 먼저 적용하여 2홉 노드로 5번 이동노드를 선택하였다. 그런데 관제노드는 우선순위의 기준으로 최소 경로 거리에 앞서 최소 홉 수를 적용하는 경우에, 2홉 노드로 5번 이동노드를 선택하지 않고, 2홉 노드로 최소 홉 수를 가지게 되는 2번 이동노드를 선택한다.

이상에서 설명된 본 발명의 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그럼으로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (15)

1. 관제노드가 각 이동노드의 통신가능범위 내 위치하는 통신가능 노드그룹을 확인하는 단계;
   각 이동노드가 상기 통신가능 노드그룹에 기초하여 통신품질 및 홉수에 따라 거리 및 통신품질 측정을 위한 탐색 목록을 생성하는 단계;
   각 이동노드가 상기 탐색 목록에 포함된 노드에 대해 거리 및 통신품질을 측정하는 단계; 및
   상기 관제노드가 상기 측정된 결과에 따라 토폴로지 테이블을 생성 및 갱신하여 최적 경로를 결정하는 단계;를 포함하고,
   상기 생성 단계는,
   각 이동노드가 상기 통신가능 노드그룹에 포함된 각각의 노드에 대해 해당 노드의 통신품질이 기설정된 임계값 이상인 경우에 상기 탐색 목록에 포함하며,
   상기 결정 단계는,
   상기 관제노드가 1홉을 탐색하는 경우에, 상기 토폴로지 테이블의 행번호 0행에서 최소 원소값을 갖는 노드를 1홉 노드로 선정하며, 상기 관제노드가 N(N은 2 이상의 자연수)홉을 탐색하는 경우에, 상기 토폴로지 테이블의 N-1홉 해당 노드의 열에서 미탐색 노드 중 최소 원소값을 갖는 노드를 N홉 노드로 선정하고,
   상기 토폴로지 테이블은,
   행과 열이 노드의 번호순으로 배열되고, 배열 원소에 거리 측정데이터 값이 표시되며, 상기 배열 원소는 각 이동노드에 의해 생성된 상기 탐색 목록에 포함된 노드에 대해서만 표시되는 것인 이동 애드혹 네트워크의 경로 설정 방법.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 확인 단계 이전에,
   각 이동노드가 모든 노드와 통신을 시도하여 응답 노드에 대해 상대위치정보를 수집하여 상기 관제노드로 전송하는 단계;를 더 포함하고,
   상기 확인 단계는, 상기 관제노드가 각 이동노드로부터 수신된 상대위치정보를 이용하여 각 이동노드의 통신가능범위 내에 위치하는 상기 통신가능 노드그룹을 확인하는 이동 애드혹 네트워크의 경로 설정 방법.
   
3. 삭제
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 생성 단계는,
   각 이동노드가 상기 통신가능 노드그룹에 포함된 각각의 노드에 대해 해당 노드의 통신품질이 기설정된 임계값 미만이고, 상기 통신가능 노드그룹에 포함된 다른 노드와 비교하여 홉 수가 같거나 적으면 상기 탐색 목록에 포함시키는 이동 애드혹 네트워크의 경로 설정 방법.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 결정 단계는,
   상기 관제노드가 기 설정된 경로 설정 우선순위에 따라 최적 경로를 설정하는 이동 애드혹 네트워크의 경로 설정 방법.
   
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 경로 설정 우선순위는, 최소 홉 수, 최소 경로 거리 및 최대 통신 품질이 포함되는 이동 애드혹 네트워크의 경로 설정 방법.
   
10. 노드의 통신가능범위 내 위치하는 통신가능 노드그룹을 확인하기 위한 관제노드; 및
    상기 통신가능 노드그룹에 기초하여 통신품질 및 홉수에 따라 거리 및 통신품질 측정을 위한 탐색 목록을 생성한 후, 상기 탐색 목록에 따라 거리 및 통신품질을 측정하기 위한 이동노드;를 포함하며,
    상기 관제노드는, 상기 측정된 결과에 따라 토폴로지 테이블을 생성 및 갱신하여 최적 경로를 결정하고,
    상기 이동노드는,
    상기 통신가능 노드그룹에 포함된 각각의 노드에 대해 해당 노드의 통신품질이 기설정된 임계값 이상인 경우에 상기 탐색 목록에 포함시키며,
    상기 관제노드는,
    1홉의 경로를 탐색하는 경우에, 상기 토폴로지 테이블의 행번호 0행에서 최소 원소값을 갖는 노드를 1홉 노드로 선정하고, N(N은 2 이상의 자연수)홉의 경로를 탐색하는 경우에, 상기 토폴로지 테이블의 N-1홉 해당 노드의 열에서 미탐색 노드 중 최소 원소값을 갖는 노드를 N홉 노드로 선정하고,
    상기 토폴로지 테이블은,
    행과 열이 노드의 번호순으로 배열되고, 배열 원소에 거리 측정데이터 값이 표시되며, 상기 배열 원소는 각 이동노드에 의해 생성된 상기 탐색 목록에 포함된 노드에 대해서만 표시되는 것인 이동 애드혹 네트워크의 네트워크 시스템.
    
11. 삭제
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 이동노드는,
    상기 통신가능 노드그룹에 포함된 각각의 노드에 대해 해당 노드의 통신품질이 기설정된 임계값 미만이고, 상기 통신가능 노드그룹에 포함된 다른 노드와 비교하여 홉 수가 같거나 적으면 상기 탐색 목록에 포함시키는 이동 애드혹 네트워크의 네트워크 시스템.
    
13. 삭제
14. 삭제
15. 제 10 항에 있어서,
    상기 관제노드는,
    기 설정된 경로 설정 우선순위에 따라 최적 경로를 설정하는 이동 애드혹 네트워크의 네트워크 시스템.
    

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