KR102089964B1 - 무선 애드 혹 네트워크의 라우팅 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 애드혹 네트워크에서 목적지 노드까지의 경로를 설정(routing)하는 장치 및 방법에 대한 것으로, 인접한 이웃 노드들로부터 무선 신호를 수신하는 수신부와, 상기 이웃 노드들에 무선 신호를 전송하는 송신부 및, 기 설정된 주기에 따라 상기 이웃 노드들에 특정 메시지를 전송 및 상기 이웃 노드들 각각으로부터 특정 메시지를 수신하며, 일정 시간동안 수신된 상기 특정 메시지의 손실확률과 저품질률을 산출 및, 산출된 손실확률과 저품질률에 근거하여 각 이웃 노드까지의 경로에 대응하는 제1 및 제2 비용벡터를 산출하고, 작은 값의 제1 비용벡터를 가지는 경로를 우선하여 상기 이웃 노드들 각각에 대응하는 경로를 설정하며, 설정된 경로에 따라 다음 홉의 노드 식별정보를 포함하는 라우팅(routing) 테이블을 생성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 애드 혹 네트워크의 라우팅 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ROUTING OF WIRELESS AD-HOC NETWORK}

본 발명은 무선 애드혹 네트워크에서 목적지 노드까지의 경로를 설정(routing)하는 장치 및 방법에 대한 것이다.

고정된 기반망의 도움 없이 이동 노드들간에 자율적으로 구성되는 이동 Ad-hoc 네트워크에서는 이동 노드간의 연결 특성이 무선링크 전파상태, 트래픽 및 사용자 이동패턴에 따라 네트워크 토폴로지가 끊임없이 변화한다. 클러스터 기반 라우팅 프로토콜은 이러한 무선 링크 환경에서 이동 Ad-Hoc 네트워크 지원이 가능하도록 설계된 라우팅 프로토콜로서 네트워크를 구성하는 노드들을 분포에 따라 중복되거나, 분리된 여러 개의 클러스터로 나누어 관리한다. 하나의 클러스터에 클러스터 노드가 존재하여 클러스터에 속한 다른 노드들의 정보를 멤버로서 관리한다.

한편 각 클러스터에 속하는 노드들은 기 설정된 주기마다 헬로우 메시지를 송신 및 수신하여, 자신과 연결 가능한 이웃 노드들을 확인하고 확인된 이웃 노드들에 대한 정보를 네트워크 토폴로지 데이터베이스 형태로 저장한다. 각 노드는 이 네트워크 토폴로지 데이터베이스에 근거하여 라우팅 테이블을 생성하고, 생성된 라우팅 테이블에 근거하여 경로를 설정한다. 그리고 목적지 노드로의 경로가 다수 존재하는 경우, 종래의 라우팅 방식은 각 경로 별로 목적지 노드까지의 홉(hop) 수 또는 전송 용량에 따라 링크비용을 산출하고, 산출된 링크비용에 근거하여 상기 목적지 노드까지의 경로 중 어느 하나를 설정하였다.

그런데 이동 Ad-hoc 네트워크는 매우 불안정한 링크 특성을 가진다. 이동 노드들의 경우 무선 채널을 사용하므로 전송거리와 대역폭에 제한을 받으며, 다른 신호에 의한 전파간섭, 다중 경로 간섭이 발생하기 쉽다는 특성이 있다. 또한 이동성에 따른 링크 품질의 변동성 및 비 균일성이 심하다는 특성이 있다.

이에 따라 비록 홉수가 적더라도 해당 경로 중에 간섭 또는 품질의 저하가 심한 경우에는, 홉수가 많은 다른 경로보다 데이터의 전송 성공률이낮을 수 있다는 문제가 있다. 이는 기존의 홉 수, 또는 전송용량과 같은 링크비용 산출 방식은 각 노드 사이의 경로, 즉 링크(link)의 품질이 균일함을 기본 전제로 하는데, 이동 Ad-hoc 네트워크는 특성상 상술한 여러 가지 요인들로 인하여 각 노드 간의 링크 품질이 균일하지 않기 때문이다. 이에 따라 링크 품질이 균일함을 전제로 하는 종래의 링크 비용 산출 방식 및 그에 따른 경로 설정 방식은 무선 애드 혹 네트워크에서 안정적 경로 설정 및 유지에 적합하지 않다는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 무선 애드 혹 네트워크의 동적인 무선 링크 상태를 반영하여 링크 비용을 산정하고, 산정된 링크 비용에 따라 라우팅이 이루어질 수 있도록 함으로써, 유동적인 무선 애드 혹 네트워크의 무선링크 환경에서 안정적 라우팅 및 유지가 가능하도록 하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 애드 혹 네트워크를 구성하는 노드는, 인접한 이웃 노드들로부터 무선 신호를 수신하는 수신부와, 상기 이웃 노드들에 무선 신호를 전송하는 송신부 및, 기 설정된 주기에 따라 상기 이웃 노드들에 특정 메시지를 전송 및 상기 이웃 노드들 각각으로부터 특정 메시지를 수신하며, 일정 시간동안 수신된 상기 특정 메시지의 손실확률과 저품질률을 산출 및, 산출된 손실확률과 저품질률에 근거하여 각 이웃 노드까지의 경로에 대응하는 제1 및 제2 비용벡터를 산출하고, 산출된 이웃 노드들 각각에 대한 제1 및 제2 비용 벡터에 근거하여 상기 이웃 노드들 각각에 대응하는 경로를 설정하며, 설정된 경로에 따라 다음 홉의 노드 식별정보를 포함하는 라우팅(routing) 테이블을 생성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제1 비용벡터는, 상기 이웃 노드들 각각으로부터 기 설정된 시간 동안 수신되는 특정 메시지의 손실확률과 상기 이웃 노드들에 상기 기 설정된 시간 동안 전송된 특정 메시지의 손실확률 중 큰 값으로 결정되며, 상기 제2 비용벡터는, 상기 이웃 노드들 각각으로부터 기 설정된 시간 동안 수신되는 특정 메시지의 저품질률과 상기 이웃 노드들에 상기 기 설정된 시간 동안 전송된 특정 메시지의 저품질률 중 큰 값으로 결정되는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 손실확률은, 상기 특정 메시지가 송신 또는 수신된 개수와 상기 특정 메시지가 송신 또는 수신될 때에 손실된 개수의 비율이며, 상기 저품질률은, 상기 송신 또는 수신된 특정 메시지의 전체 개수 중, 신호대 잡음비가 기 설정된 품질 기준값 이하인 메시지의 개수의 비율임을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 이웃 노드들에 전송되는 특정 메시지는, 상기 이웃 노드들 각각으로부터 기 설정된 시간 동안 수신되는 특정 메시지들의 손실확률과, 상기 이웃 노드들 각각으로부터 기 설정된 시간 동안 수신되는 특정 메시지들의 저품질률을 포함하며, 상기 이웃 노드들 각각으로부터 수신되는 특정 메시지들은, 각 이웃 노드에서 산출된 상기 기 설정된 시간 동안 전송된 상기 특정 메시지들의 손실확률 및, 상기 각 이웃 노드에서 산출된 상기 기 설정된 시간 동안 전송된 특정 메시지들의 저품질률을 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 이웃 노드들은, 상기 애드 혹 네트워크 노드로부터 2홉의 거리에 위치한 노드들이며, 상기 제1 및 제2 비용벡터는, 하기 [수학식 6] 및 [수학식 7]에 따라 산출되는 것을 특징으로 한다.

[수학식 6]

[수학식 7]

여기서, 상기 제1홉 제1 비용벡터 및 제1홉 제2 비용벡터는, 상기 애드 혹 네트워크 노드와 1홉 거리에 위치한 어느 하나의 제1 이웃 노드와 상기 애드 혹 네트워크 노드 사이에서 산출된 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터이고, 상기 제2홉 제1 비용벡터 및 제2홉 제2 비용벡터는, 상기 제1 이웃 노드와 1홉 거리에 위치한 어느 하나의 제2 이웃 노드와 상기 제1 이웃 노드 사이에서 산출된 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 애드 혹 네트워크에서 라우팅 방법은, 기 설정된 주기에 따라 인접한 이웃 노드에 특정 메시지를 방송 및 수신하는 제1 단계와, 기 설정된 시간 동안 수신된 특정 메시지들로부터 각각의 이웃 노드 별로 메시지의 손실확률 및 저품질률을 산출하는 제2 단계와, 산출된 메시지의 손실확률 및 저품질률에 근거하여, 각 이웃 노드 사이의 경로에 대한 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터를 산출하는 제3 단계 및, 상기 산출된 비용벡터들을 포함하는 라우팅 테이블을 생성하는 제4 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터를 산출하는 제3 단계는, 상기 손실확률 및 저품질률에 대응하는 제1 수신 비용벡터와 제2 수신 비용벡터를 생성하는 제3-1 단계와, 상기 수신된 특정 메시지를 통해 상기 각각의 이웃 노드로부터, 상기 방송된 특정 메시지에 대해 상기 각각의 이웃 노드가 산출한 제1 수신 비용벡터와 제2 수신 비용벡터를, 각각 제1 송신 비용벡터와 제2 송신 비용벡터로 획득하는 제3-2 단계 및, 상기 제1 수신 비용벡터와 상기 제1 송신 비용벡터 중 큰 값에 근거하여 제1 비용벡터를 산출하고, 상기 제2 수신 비용벡터와 상기 제2 송신 비용벡터 중 큰 값에 근거하여 제2 비용벡터를 산출하는 제3-3 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 이웃 노드들 중 1홉 거리에 위치한 노드들로부터 수신된 상기 특정 메시지를 통해, 상기 1홉 거리에 위치한 노드들이, 인접한 다른 이웃 노드들에 대해 산출한 제1 비용벡터와 제2 비용벡터들을 획득하는 a 단계와, 상기 1홉 거리에 위치한 노드들로부터 획득된 제1 비용벡터와 제2 비용벡터를, 각각 제2홉 제1 비용벡터와 제2홉 제2 비용벡터로 저장하는 b 단계 및, 하기 [수학식 4] 및 [수학식 5]에 근거하여, 상기 제3-3 단계에서 산출된 제1 및 제2 비용벡터와 상기 제2홉 제1 비용벡터 및 제2홉 제2 비용벡터로부터 2홉간 제1 비용벡터 및 2홉간 제2 비용벡터를 산출하는 c 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

[수학식 4]

[수학식 5]

일 실시 예에 있어서, 상기 메시지의 손실확률은, 상기 특정 메시지가 송신 또는 수신된 개수와 상기 특정 메시지가 송신 또는 수신될 때에 손실된 개수의 비율이며, 상기 메시지의 저품질률은, 상기 송신 또는 수신된 특정 메시지의 전체 개수 중, 신호대 잡음비가 기 설정된 품질 기준값 이하인 메시지의 개수의 비율임을 특징으로 한다.

일 실시 예에 있어서, 상기 이웃 노드들에 전송되는 특정 메시지는, 애드 혹 네트워크에서 각 노드들이 주기적으로 방송하는 헬로우(hellow) 메시지이며, 상기 이웃 노드들에 방송되는 헬로우 메시지는, 상기 이웃 노드들 각각으로부터 기 설정된 시간 동안 수신되는 특정 메시지들의 손실확률과, 상기 이웃 노드들 각각으로부터 기 설정된 시간 동안 수신되는 특정 메시지들의 저품질률을 포함하며, 상기 이웃 노드들 각각으로부터 수신되는 헬로우 메시지들은, 각 이웃 노드에서 산출된 상기 기 설정된 시간 동안 전송된 상기 특정 메시지들의 손실확률 및, 상기 각 이웃 노드에서 산출된 상기 기 설정된 시간 동안 전송된 특정 메시지들의 저품질률을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 무선 애드 혹 네트워크 라우팅 장치 및 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명은 실제 헬로우 메시지의 손실 확률과 헬로우 메시지가 전송되는 품질에 근거하여 각 노드 간의 실제 무선 환경에 따른 링크 비용이 산정되도록 함으로써, 보다 안정적이고 신뢰성 높은 라우팅이 이루어지도록 한다는 효과가 있다.

또한 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 본 발명은 헬로우 메시지의 손실 확률 뿐만 아니라 전송 품질이 저하되는 확률에 근거하여 링크 비용을 산정하고, 홉 수와 상관없이 상기 링크 비용에 따라 라우팅을 수행함으로써, 각 링크 품질이 균일하지 않은 경우에도 안정적인 데이터 전송이 가능하도록 한다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 애드 혹 네트워크를 구성하는 노드(node)의 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 애드 혹 네트워크에서 비용벡터를 생성하고, 생성된 비용 벡터에 따라 라우팅을 수행하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 애드 혹 네트워크의 각 노드가 방송하는 헬로우 메시지의 구성을 도시한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 애드 혹 네트워크의 각 노드가 인접한 이웃 노드 사이의 경로에 대한 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터를 산출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 애드 혹 네트워크의 각 노드가 2홉 거리에 위치한 노드까지의 경로에 대한 제1 비용벡터와 제2 비용벡터를 산출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 애드 혹 네트워크의 각 노드가 산출된 비용벡터에 근거하여 라우팅 테이블을 생성하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 7은 통상적인 클러스터 기반 네트워크의 예를 도시한 예시도이다.
도 8은 통상적인 클러스터 기반 네트워크의 어느 한 노드가 방송하는 헬로우 메시지의 구성을 도시한 예시도이다.
도 9는 통상적인 클러스터 기반 네트워크의 상기 어느 한 노드에서 관리되는 네트워크 토폴로지 데이터베이스의 예를 도시한 예시도이다.
도 10은 통상적인 클러스터 기반 네트워크의 상기 어느 한 노드에서 생성되는 홉 기반 라우팅 테이블의 예를 도시한 예시도이다.
도 11은 상기 통상적인 클러스터 기반 네트워크에서, 본 발명의 실시 예에 따른 어느 한 노드가 관리하는 네트워크 토폴로지 데이터베이스의 예를 도시한 예시도이다.
도 12는 상기 통상적인 클러스터 기반 네트워크에서, 본 발명의 실시 예에 따른 어느 한 노드가 생성하는 링크 비용 기반 라우팅 테이블의 예를 도시한 예시도이다.
도 13은, 도 11에서 도시한 네트워크 토폴로지 데이터베이스에 따라 상기 어느 한 노드에서 2홉 범위 내 각 노드간 링크 상태를 링크 비용 벡터로 표시한 예시도이다.

본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다." 또는 "포함한다." 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 애드 혹(AD HOC) 네트워크를 구성하는 노드(node)의 구성을 도시한 블록도이다.

도 1을 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 애드 혹 네트워크를 구성하는 노드(제1 노드, 100)는 제어부(110)와 상기 제어부(110)의 제어에 따라 제어되며, 상기 제어부(110)와 연결되는 수신부(120) 및 송신부(130), 그리고 메모리(140)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저 수신부(120)와 송신부(130)는 다양한 무선 신호를 송수신할 수 있다. 여기서 상기 무선 신호는 애드 혹 네트워크의 구성 및 관리를 위한 무선 신호일 수 있다. 일 예로 상기 무선 신호는, 애드 혹 네트워크에서 자신(제1 노드)과 연결 가능한 다른 이웃 노드들을 확인하기 위해 방송 또는 수신되는 헬로우 메시지를 포함할 수 있다.

한편 제어부(110)는 기 설정된 주기마다 헬로우 메시지를 생성할 수 있으며, 생성된 헬로우 메시지가 인접한 다른 노드들로 방송되도록 상기 송신부(130)를 제어할 수 있다. 또한 상기 수신부(120)를 통해 이웃 노드들로부터 방송되는 헬로우 메시지를 수신할 수 있다. 그리고 제어부(110)는 상기 이웃 노드들과 교환되는 헬로우 메시지에 포함된 정보들을 통해 네트워크 토폴로지 데이터베이스를 구성할 수 있으며, 네트워크 토폴로지 데이터베이스에 근거하여 라우팅 테이블을 생성할 수 있다.

여기서 제어부(110)는 기 설정된 시간 동안 수신된 헬로우 메시지들을 분석하여, 인접한 이웃 노드들간의 링크 품질을 측정하고 그에 따른 링크 비용을 산정할 수 있다. 일 예로 제어부(110)는 기 설정된 시간, 즉 상기 주기의 기 설정된 배수에 해당되는 시간동안 특정 이웃 노드로부터 수신된 헬로우 메시지들의 손실률을 산출하고 산출된 손실률에 따라 상기 특정 이웃 노드 사이의 경로에 대한 링크 품질을 측정할 수 있다. 이 경우, 손실률이 높으면(예 : 100개의 헬로우 메시지 중 75개가 손실된 경우 손실률 75%) 링크 비용을 높게 산정('0'에서 '1'의 값을 가지는 링크 비용 중 '0.75')할 수 있다. 반면 손실률이 낮으면(예 : 100개의 헬로우 메시지 중 2개가 손실된 경우 손실률 2%) 그에 따라 링크 비용을 낮게 산정('0'에서 '1'의 값을 가지는 링크 비용 중 '0.02')할 수 있다.

뿐만 아니라 제어부(110)는 상기 기 설정된 시간 동안 특정 이웃 노드로부터 수신된 헬로우 메시지들의 신호대 잡음비를 측정한 결과에 따라 상기 특정 이웃 노드 사이의 경로에 대한 링크 품질을 측정할 수 있다. 일 예로 제어부(110)는 상기 특정 이웃 노드로부터 상기 기 설정된 시간 동안 수신된 헬로우 메시지들 중 기 설정된 BER(Bit Error Rate) 품질 기준값(예 : 10^-3)이하의 신호대 잡음비가 검출된 비율에 근거하여 상기 링크 비용을 산정할 수 있다. 이 경우 역시 BER 품질 기준값보다 낮은 신호대 잡음비로 수신된 헬로우 메시지가 많을 수록 링크 비용은 높게 산출될 수 있다.

한편 상기 헬로우 메시지는 다양한 정보들을 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 헬로우 메시지는, 상기 링크 비용에 대한 정보를 포함할 수 있다. 일 예로 상기 헬로우 메시지는 상기 헬로우 메시지의 손실률에 따라 산출된 제1 비용벡터를 포함하거나, 상기 신호대 잡음비에 따라 산출된 제2 비용벡터를 포함할 수 있다. 또는 상기 헬로우 메시지는 상기 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터를 모두 포함할 수 있다.

따라서 상기 제1 노드(100)는 자신이 산출한 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터를 포함하는 헬로우 메시지를 주변의 이웃 노드들에게 방송할 수 있다. 또한 상기 제1 노드(100)는 주변의 이웃 노드들 각각으로부터, 각 이웃 노드가 산출한 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터를 수신할 수 있다.

한편 상기 각 이웃 노드가 산출한 제1 및 제2 비용벡터는 상기 제1 노드(100)가 각 이웃 노드에 전송한 헬로우 메시지에 근거하여 상기 각 이웃 노드가 산출한 것일 수 있다. 따라서 제어부(110)는 다른 이웃 노드들로부터 수신된 헬로우 메시지들에 대해 산출된 각 제1 및 제2 비용벡터를, 제1 및 제2 수신 비용벡터로 저장할 수 있다. 그리고 상기 각 이웃 노드로부터 수신한 헬로우 메시지에 포함된 제1 및 제2 비용벡터는 제1 및 제2 송신 비용벡터로 저장할 수 있다.

그리고 제어부(110)는 각 이웃 노드 별로 저장된 제1 및 제2 수신 비용벡터와 제1 및 제2 송신 비용벡터에 근거하여, 상기 각 이웃 노드 별 링크 비용을 산출할 수 있다.

예를 들어 제어부(110)는 상기 제1 노드(100)와 1홉 거리에 위치한 노드들각각에 대해 저장된 수신 비용벡터와 송신 비용벡터 중 큰 값을 링크 비용으로 산출할 수 있다. 이 경우 제1 비용벡터와 제2 비용벡터는 각각 따로 계산될 수 있다. 즉, 특정 이웃 노드에 대해 저장된 제1 수신 비용벡터와 제1 송신 비용벡터 중 큰 값이 상기 특정 이웃 노드에 대한 제1 링크 비용으로 산출될 수 있고, 제2 수신 비용벡터와 제2 송신 비용벡터 중 큰 값이 상기 특정 이웃 노드에 대한 제2 링크 비용으로 각각 산출될 수 있다. 이와 같은 방식으로 제어부(110)는 상기 제1 노드(100)로부터 1홉 거리에 위치한 이웃 노드들 각각의 경로에 대한 제1 및 제2 링크 비용들을 산출할 수 있다.

한편, 상술한 설명에서는 제1 노드(100)와 1홉 사이의 거리에 위치한 노드들 사이의 경로에 대한 링크 비용을 산출하는 예를 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다. 예를 들어 상기 제1 노드(100)로부터 2홉의 거리를 가지는 각각의 노드들까지의 경로에 대한 링크 비용 역시 이와 유사한 방식으로 산출될 수 있음은 물론이다.

이 경우 상기 2홉을 갖는 경로의 링크 비용은, 각 경로에 대응하는 링크 비용들에 근거하여 산출될 수 있다. 일 예로 노드 K(제1 노드(100))가 노드 L을 경유하여 노드 M에 이르는 2홉 거리의 경로는, 상기 노드 L에 이르는 경로에 대응하는 링크 비용과, 상기 노드 L에서 노드 M에 이르는 경로에 대응하는 링크 비용을 고려하여 총 링크 비용을 산출될 수 있다. 여기서 상기 노드 L에서 노드 M에 이르는 경로에 대응하는 링크 비용은 상기 노드 L이 산출할 수 있으며(노드 L과 노드 M은 1홉 사이), 상기 노드 L이 산출한 상기 노드 L과 노드 M 사이의 링크 비용은 노드 L이 방송하는 헬로우 메시지를 통해 노드 K(제1 노드(100))에 수신될 수 있다.

한편 이와 같이 제1 노드(100)를 중심으로 적어도 하나의 홉을 가지는 경로들에 대한 링크 비용들이 산출되면, 제어부(110)는 산출된 링크 비용들을 포함하는 토폴로지 네트워크 데이터베이스를 생성할 수 있다. 그리고 생성된 토폴로지 네트워크 데이터베이스는 메모리(140)에 저장될 수 있다.

그리고 제어부(110)는 생성된 토폴로지 네트워크 데이터베이스의 각 경로별 링크 비용에 근거하여, 적어도 하나의 홉을 가지는 범위 내에 위치한 노드들 각각에 대한 라우팅 테이블을 생성할 수 있다. 그리고 데이터의 전송 등에 따라 목적지 노드가 주어지면, 상기 라우팅 테이블에 근거하여 상기 목적지 노드까지의 경로를 설정할 수 있다.

도 2는 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 무선 애드 혹 네트워크에서 비용벡터를 생성하고, 생성된 비용 벡터에 따라 라우팅을 수행하는 과정을 도시한 흐름도이다.

도 2를 참조하여 살펴보면, 본 발명이 실시 예에 따른 애드 혹 네트워크를 구성하는 제1 노드(100)는 먼저 기 설정된 주기에 따라 인접한 이웃 노드들에 헬로우 메시지를 방송하고, 또한 상기 이웃 노드들로부터 방송되는 헬로우 메시지를 수신할 수 있다(S100).

한편 상기 방송 및 수신되는 헬로우 메시지들은 상술한 비용벡터들과 같은 다양한 정보를 포함할 수 있다. 제1 노드(100)는 현재 산출된 비용벡터들이 있는 경우 상기 S100 단계에서, 상기 산출된 비용벡터들을 포함하는 헬로우 메시지들을 방송할 수 있다. 또한 상기 수신된 헬로우 메시지에, 이웃 노드가 산출한 비용벡터들이 포함되어 있는 경우, 이를 상기 이웃 노드에 대응하는 송신 비용벡터로서 저장할 수 있다.

그러나 현재 산출된 비용벡터들이 없는 경우, 또는 일정 시간(예를 들어 기 설정된 방송 및 수신 주기의 N배)이 경과된 경우 제1 노드(100)는 기 설정된 시간(예를 들어 기 설정된 방송 및 수신 주기의 N배) 상기 이웃 노드들로부터 방송되는 헬로우 메시지들을 수신할 수 있다. 그리고 상기 기 설정된 시간 동안 수신된 헬로우 메시지들로부터, 각 이웃 노드 사이의 링크 품질을 측정할 수 있다(S102).

일 예로 본 발명에서는 상기 각 이웃 노드 사이의 링크 품질을 헬로우 메시지 손실율에 따른 링크 품질과, 신호대 잡음비에 따른 링크 품질을 각각 측정할 수 있다. 이처럼 서로 다른 복수의 방식으로 링크 품질을 측정하는 것은 다중 비용 메트릭의 이용이 가능하도록 하기 위함이다. 이에 따라 상기 서로 다른 두 가지 방식으로 측정된 링크 품질들에 대한 비용벡터 메트릭스는 하기 [수학식 1]과 같이 정의될 수 있다.

여기서 상기 '비용 1'은 상기 기 설정된 시간 동안 특정 이웃 노드로부터 수신된 헬로우 메시지를 관측하여 측정된 헬로우 메시지 '손실확률'일 수 있다. 또한 '비용 2'는 상기 기 설정된 시간 동안 특정 이웃 노드로부터 수신된 헬로우 메시지들 중 신호대 잡음비가 기 설정된 BER품질 기준값(예, 10^-3)이하일 확률을 의미할 수 있다. 이하 상기 신호대 잡음비가 기 설정된 BER 품질 이하인 확률을, 수신된 헬로우 메시지가 저품질일 확률, 즉 '저품질률'이라고 하기로 한다.

상기 S102 단계에서 다른 이웃 노드로부터 수신된 헬로우 메시지들로부터 수신 비용벡터 1(손실확률) 및 수신 비용벡터 2(저품질률)가 산출되면, 제1 노드(100)는 송신 비용벡터들을 산정할 수 있다.

여기서 상기 송신 비용벡터는, 제1 노드(100)가 방송한 헬로우 메시지에 대해 산출된 링크 비용으로서, 상기 제1 노드(100)와 1홉의 거리에 위치한 이웃 노드들로부터 수신될 수 있다. 즉 제1 노드(100)는 이웃 노드들로부터 자신이 방송한 헬로우 메시지에 대해 상기 이웃 노드가 측정한 제1 및 제2 수신 비용벡터들을 수신할 수 있으며, 상기 이웃 노드로부터 수신된 제1 및 제2 수신 비용벡터를, 제1 및 제2 송신 비용벡터로 산정할 수 있다. 그리고 제1 노드(100)는 상기 제1 수신 비용벡터와 제1 송신 비용벡터에 근거하여 제1 비용벡터를 산출하고, 상기 제2 수신 비용벡터와 제2 송신 비용벡터에 근거하여 제2 비용벡터를 산출할 수 있다(S104). 여기서 상기 제1 비용벡터와 상기 제2 비용벡터는 상기 이웃 노드 사이의 경로에 따른 링크 비용이 될 수 있다. 상기 S104 단계는 각각의 이웃 노드별로 수행되어 각 이웃 노드 사이의 경로 별로 링크 비용들이 산출될 수 있다.

이하 상기 각 이웃 노드 사이의 경로 별로 제1 및 제2 비용벡터를 산출하는 보다 자세한 과정을 하기 도 4를 참조하여 살펴보기로 한다. 또한 1홉 뿐만 아니라 2홉 범위에 해당되는 다른 노드들까지의 경로에 대해 상기 제1 및 제2 비용벡터를 산출하는 보다 자세한 과정을 하기 도 5를 참조하여 살펴보기로 한다.

한편 상기 S104 단계에서 제1 수신 비용벡터와 제2 수신 비용벡터가 측정 및, 제1 송신 비용벡터와 제2 송신 비용벡터가 산정되면, 제1 노드(100)는 상기 제1 및 제2 수신 비용벡터와 제1 및 제2 송신 비용벡터를 포함하는 헬로우 메시지를 생성할 수 있다. 그리고 생성된 헬로우 메시지를 기 설정된 주기마다 주변의 이웃 노드들로 방송될 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 애드 혹 네트워크의 각 노드에서 방송되는 헬로우 메시지의 구성을 도시한 예시도이다.

도 3에서 보이고 있는 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 애드 혹 네트워크의 각 노드에서 방송되는 헬로우 메시지는, 링크의 방향성(단방향 또는 양방향)을 나타내는 링크 상태 필드에, 송신 및 수신 양방향에 대한 링크 상태를 나타내는 비용벡터 필드가 더 추가될 수 있다.

한편 상기 비용벡터 필드는 메트릭스, 즉 행렬 형태([비용벡터_R],[비용벡터_T]_ij)로 저장될 수 있다. 즉, '[비용벡터_R],[비용벡터_T]_i'는 제1 수신 비용벡터와 제1 송신 비용벡터를, '[비용벡터_R],[비용벡터_T]_j'는 제2 수신 비용벡터와 제2 송신 비용벡터를 의미하는 것으로, 하기 [표]와 같이 구성될 수 있다.

[표]

따라서 상기 헬로우 메시지를 수신하는 노드들은, 상기 비용벡터 필드에 추가된 정보에 근거하여, 상기 헬로우 메시지를 방송한 노드와 자신 사이의 비용벡터 정보들을 획득할 수 있다.

한편, 상기 S104 단계에서 각 이웃노드에 대응하는 제1 및 제2 비용벡터가 산출되면, 제어부(110)는 산출된 제1 및 제2 비용벡터를 포함하는 토폴로지 네트워크 데이터베이스를 생성할 수 있다. 그리고 생성된 토폴로지 네트워크 데이터베이스에 근거하여 각 이웃 노드에 대응하는 최적의 경로들을 설정하고, 상기 각 이웃 노드에 대응하는 최적의 경로들을 포함하는 라우팅 테이블을 생성할 수 있다(S106).

한편, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 애드 혹 네트워크의 각 노드가 인접한 이웃 노드 사이의 경로에 대한 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터를 산출하는 과정을 도시한 도면이다.

도 4를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 애드 혹 네트워크의 제1 노드(100)는 상기 S104 단계의 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터를 산출하기 위해 먼저 상기 도 2의 S102 단계에서 산출된 메시지 손실확률과 저품질률을 각각 제1 수신 비용벡터와 제2 수신 비용벡터로 저장할 수 있다(S200).

그리고 상기 제1 노드(100)는 인접한 각 이웃 노드로부터, 상기 각 이웃 노드가 측정한 제1 수신 비용벡터와 제2 수신 비용벡터를 수신할 수 있다. 여기서 상기 각 이웃 노드가 측정한 제1 수신 비용벡터와 제2 수신 비용벡터는, 상기 각 이웃 노드가, 상기 제1 노드(100)에서 방송된 헬로우 메시지에 근거하여 산출한 것으로, 상기 방송된 헬로우 메시지가 제1 노드(100)로부터 각 이웃 노드로 송신될 때에 측정된 메시지 손실확률 및 저품질률일 수 있다. 따라서 제1 노드(100)는 상기 각 이웃 노드로부터 수신된 제1 수신 비용벡터와 제2 수신 비용벡터를, 각각 제1 송신 비용벡터와 제2 송신 비용벡터로 저장할 수 있다(S202).

한편 상기 S202 단계에서, 제1 및 제2 송신 비용벡터의 저장이 끝나면, 제1 노드(100)는 상기 S200 단계에서 저장된 제1 수신 비용벡터와 제2 수신 비용벡터, 그리고 상기 S202 단계에서 저장된 제1 송신 비용벡터와 제2 송신 비용벡터에 근거하여, 각 이웃 노드와 제1 노드(100) 사이의 링크 비용인 비용벡터들을 산출할 수 있다(S204).

여기서 제1 노드(100)는 하기 [수학식 2]와 같이 제1 수신 비용벡터와 제1 송신 비용벡터 중 큰 값에 근거하여 제1 비용벡터를 결정할 수 있다. 즉 헬로우 메시지가 송신될 때와 수신될 때의 손실확률 중 큰 값을 제1 비용벡터로 결정할 수 있다. 또한 제1 노드(100)는 하기 [수학식 3]과 같이 제2 수신 비용벡터와 제2 송신 비용벡터 중 큰 값에 근거하여 제2 비용벡터를 결정할 수 있다. 즉 헬로우 메시지가 송신될 때와 수신될 때의 저품질률 중 큰 값을 제2 비용벡터로 결정할 수 있다.

한편 상술한 도 4에서는 1홉 거리에 위치한 이웃 노드들 사이의 경로에 대해 링크 비용(제1 비용벡터, 제2 비용벡터)을 산출하는 것을 설명하였으나, 상기 산출된 링크 비용에 근거하여 2홉 거리에 위치한 이웃 노드들 사이의 경로들을 산출할 수도 있음은 물론이다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 애드 혹 네트워크의 각 노드가 2홉 거리에 위치한 노드까지의 경로에 대한 제1 비용벡터와 제2 비용벡터를 산출하는 과정을 도시한 도면이다.

도 5를 참조하여 살펴보면, 본 발명의 실시 예에 따른 애드 혹 네트워크의 제1 노드(100)는 상기 도 4에서 1홉 거리에 위치한 노드들 사이의 링크 비용이 산출되면, 상기 제1 노드(100)는 상기 1홉 거리에 위치한 이웃 노드들로부터, 상기 이웃 노드들이 산출한 링크 비용 정보를 수신할 수 있다(S300).

여기서 상기 이웃 노드들이 산출한 링크 비용 정보는, 상기 이웃 노드가 산출한 상기 이웃 노드와 인접한 다른 노드들 사이의 경로 각각에 대한 제1 비용벡터와 제2 비용벡터에 대한 정보를 의미할 수 있다. 즉 상기 이웃 노드를 중심으로 1홉 거리에 위한 다른 노드들 사이의 경로들에 대한 제1 및 제2 비용벡터들에 대한 정보일 수 있다. 여기서 상기 이웃 노드들이 산출한 링크 비용 정보는, 상기 도 3에서 도시한 비용벡터 필드에 포함되어 상기 이웃 노드가 방송하는 헬로우 메시지에 포함되어 방송될 수 있다.

그리고 제어부(110)는 상기 S300 단계에서 수신된 링크 비용 정보, 즉 제1 및 제2 비용벡터들을, 제2홉 제1 비용벡터와 제2홉 비용벡터로 저장할 수 있다(S302).

한편, 제1 노드(100)는 상기 도 4에서 산출된 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터와, 상기 제2홉 제1 비용벡터와 제2홉 제2 비용벡터에 근거하여 2홉 거리에 위치한 각 노드들 까지의 경로에 대응하는 링크 비용(2홉간 제1 비용벡터 및 2홉간 제2 비용벡터)을 산출할 수 있다(S304). 여기서 제1 노드(100)는 하기 [수학식 4] 및 [수학식 5]와 같이 통계적 기법에 근거하여 2홉간 링크 비용들(2홉간 제1 비용벡터 및 2홉간 제2 비용벡터)을 산출할 수 있다.

한편 상기 도 5에서 2홉간 거리에 위치한 각 노드들까지의 링크 비용들이 산출되면, 제1 노드(100)는 도 1의 S106 단계로 진행하여, 상기 도 4 및 도 5에서 산출된 링크 비용들에 따른 라우팅 테이블을 생성할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 애드 혹 네트워크의 각 노드가 산출된 비용벡터에 근거하여 라우팅 테이블을 생성하는 과정을 도시한 흐름도이다. 하기 도 6에서는 상기 도 5에 따라 2홉까지의 거리에 위치한 노드들 사이의 링크 비용이 산출된 상태의 예를 가정하여 설명하기로 한다.

도 6을 참조하여 살펴보면, 먼저 제1 노드(100)는 1홉 및 2홉 사이의 각 노드들에 대해, 링크 비용 중 제1 비용벡터(1홉 거리에 위치한 노드들) 또는 2홉간 제1 비용벡터(2홉 거리에 위치한 노드들)에 근거하여 가장 링크 비용이 낮은 경로를 검출할 수 있다(S400).

그리고 제1 노드(100)는 상기 S400 단계의 검출 결과, 최소의 제1 비용벡터를 갖는 경로가 복수인 노드가 있는지 여부를 판단할 수 있다(S402). 그리고 최소의 제1 비용벡터를 갖는 경로가 복수인 노드가 없는 경우라면 각 노드에 대해 최소의 제1 비용벡터를 가지는 경로를 각 노드의 경로로 설정할 수 있다(S406).

그러나 상기 S402 단계의 판단 결과, 최소의 제1 벡터를 갖는 경로가 복수인 노드가 있는 경우라면, 상기 제1 노드(100)는 상기 복수의 경로 각각의 제2 비용벡터들 중 최소의 제2 비용벡터를 가지는 경로를 검출할 수 있다. 그리고 제2 비용벡터가 가장 낮은 경로로, 상기 최소의 제1 비용벡터를 가지는 경로가 복수인 노드에 대응하는 경로를 설정할 수 있다(S404). 그리고 제1 노드(100)는 인접한 각 노드에 대응하는 경로들을 포함하는 라우팅 테이블을 생성할 수 있다(S408).

한편 이상의 설명에서는 본 발명의 실시 예에 따라, 무선 애드 혹 네트워크를 구성하는 노드가, 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터를 포함하는 링크 비용들을 산출하고, 산출된 링크 비용에 근거하여 설정된 경로들을 포함하는 라우팅 테이블을 생성하는 과정을 자세히 설명하였다.

이하의 설명에서는, 통상적인 클러스터 기반의 애드 혹 네트워크에서 종래 방법에 따라 생성되는 라우팅 테이블의 예와, 본 발명의 실시 예에 따라 링크 비용 정보를 반영하여 생성되는 라우팅 테이블의 예를 비교하여 살펴보기로 한다.

먼저 도 7은 통상적인 클러스터 기반 네트워크의 예로서, 3개의 클러스터를 갖는 클러스터 기반 라우팅 프로토골 네트워크 구성요소의 예를 보이고 있는 것이다.

도 7에서 보는 바와 같이 하나의 클러스터는 하나의 클러스터 해더와 다수의 클러스터멤버로 구성되며 이웃하는 컬러스터 연결을 위한 게이트웨이 노드로 구성될 수 있다.

클러스터 기반 라우팅 프로토콜에서 각 노드는 인접한 이웃 노드들과의 연결 상태 정보를 가지기 위하여 주기적인 헬로우 메시지를 방송한다.

헬로우 메시지를 받은 이웃 노드는 이를 이용하여 자신이 어느 이웃노드와 연결 상태에 있는지를 감지하고, 자신의 이웃노드 테이블에 이웃 노드들의 정보를 저장한다. 그리고 각 노드들은 자신의 이웃 테이블을 헬로우 메시지에 포함하여 주기적으로 방송한다. 따라서 각 노드는 자신의 이웃 테이블의 모든 항목을 헬로우 메시지 주기 간격으로 관리할 수 있다.

도 8은 상기 도 7에서 4번 노드가 방송하는 헬로우 메시지의 구성을 도시한 예시도이다.

도 8을 참조하여 살펴보면, 헬로우 메시지는 4번 노드와 이웃한 4개의 이웃 노드정보, 그리고 2개의 인접 클러스터와 정보전달을 위한 2개의 게이트웨이 정보를 포함할 수 있다.

이웃 테이블에 있는 노드로부터 헬로우 메시지 주기 간격의 일정 배수 만큼 헬로우 메시지를 수신하지 못하면 자신이 관리하는 데이블로부터 해당 노드항목을 삭제할 수 있다. 이웃 노드들의 위상이 변하지 않을 때 각 노드는 자신과 한 홉(hop)으로 양방향 연결성을 가진 모든 노드들의 정보를 가지게 되며, 이를 이용해 최대 2홉까지 네트워크 토폴로지 데이터베이스를 유지할 수 있다.

헬로우 메시지내 이웃 클러스터 관련 정보와 네트워크 토폴로지 데이터베이스(최대 2홉)는 클러스터링 및 라우팅을 위한 정보로 이용될 수 있다. 따라서 클러스터 기반 라우팅 프로토콜에서 각 노드는 이 네트워크 토폴로지 데이터베이스를 이용하여 테이블 관리방식(프로액티브)을 통한 2홉 범위내 목적지까지 경로설정 및 유지가 가능한 라우팅 프로토콜 구현이 가능하며, 3홉이상 노드에 대한 라우팅은 소스와 목적지간 클러스터 해더들을 통한 경로요청(RREQ) 및 경로답변(RREP) 메시지 교환을 통한 리엑티브방식으로 구현할 수 있다.

도 9는 4번 노드에서 이웃 노드 간 헬로우 메시지 교환을 통해 관리되는 네트워크 토폴로지 데이터베이스의 예를 보이고 있다. 그리고 도 10은 상기 4번 노드에서 생성되는 홉 기반 라우팅 테이블의 예를 도시한 예시도이다.

도 9를 살펴보면 최대 2홉내 목적지 노드에 대한 경로 정보가 관리될 수 있다. 한편 동일 목적지로의 경로가 다수가 존재할 시, 경로설정 기준이 되는 링크비용 적용방식은 일반적으로 가장 많이 이용되는 홉수 메트릭스 방식으로, 홉수에 따라 링크 비용이 결정될 수 있다. 이 경우 라우팅 테이블은 도 10과 같이 구성될 수 있다.

따라서 도 9 및 도 10에서 보이고 있는 바와 같이 4번 노드에서 1번 노드까지의 경로는, 4번 노드에서 1번 노드로 바로 연결되는 제1 경로, 4번 노드에서 3번 노드를 경유하여 1번 노드로 연결되는 제2 경로, 및 4번 노드에서 2번 노드를 경유하여 1번 노드로 연결되는 제3 경로의 3가지 경로가 있는 경우, 제1 경로를 제외하고는 모두 링크 비용이 2홉이므로, 도 10에서 보이고 있는 바와 같이 4번 노드에서 1번 노드의 경로는 제1 노드로 이어지는 제1 경로가 설정될 수 있다.

그런데 상술한 바와 같이 애드 혹 네트워크는 매우 불안정한 링크 특성을 가진다. 즉, 이동 노드들은 무선 채널을 사용하므로 전송거리와 대역폭에 제한을 받고 타신호 전파간섭, 다중 경로 간섭 및 이동성에 따른 링크품질의 변동성 및 비균일성이 심해 상기 링크비용 메트릭 적용시 네트워크 성능이 급격히 떨어질 수 있다. 따라서 4번 노드와 1번 노드 사이의 무선 링크 품질이, 매우 좋지 않은 경우에도 1홉 구간인 4번 노드 - 1번 노드의 경로가 설정될 수 있으며, 이에 따라 네트워크의 정보전달 성공률이 저하될 수 있다.

한편 도 11은 상기 통상적인 클러스터 기반 네트워크에서, 본 발명의 실시 예에 따른 어느 한 노드가 관리하는 네트워크 토폴로지 데이터베이스의 예를 도시한 예시도이다. 그리고 도 12는 상기 통상적인 클러스터 기반 네트워크에서, 본 발명의 실시 예에 따른 어느 한 노드가 생성하는 링크 비용 기반 라우팅 테이블의 예를 도시한 예시도이다. 그리고 도 13은, 도 11에서 도시한 네트워크 토폴로지 데이터베이스에 따라 상기 어느 한 노드에서 2홉 범위 내 각 노드간 링크 상태를 링크 비용 벡터로 표시한 예를 도시한 것이다.

본 발명은, 먼저 경로 설정을 위하여 2홉 거리에 위치한 노드들까지의 경로들에 대한 링크 비용들을 산출할 수 있다. 그리고 도 11에서 보이고 있는 바와 같이 산출된 링크 비용을 포함하는 네트워크 토폴로지 데이터베이스를 생성할 수 있다.

그리고 링크 비용에 따라, 제1 비용벡터, 즉 메시지 손실확률이 낮은 경로를 우선하여 각 노드까지의 경로를 설정할 수 있다. 이에 따라 도 11에서 보이고 있는 바와 같이 목적지 노드가 1번 노드인 경우, 4번 노드에서 1번 노드로 바로 연결되는 제1 경로, 4번 노드에서 3번 노드를 경유하여 1번 노드로 연결되는 제2 경로, 및 4번 노드에서 2번 노드를 경유하여 1번 노드로 연결되는 제3 경로 각각마다 링크 비용이 산출될 수 있으며, 산출된 링크 비용을 포함하는 네트워크 토폴로지 데이터베이스가 생성될 수 있다.

한편 도 11에서 보이고 있는 바와 같이, 목적지 노드가 1번인 경우, 4번 노드에서 1번 노드로 연결되는 경로는 3개의 경로가 있다. 그리고 각각의 링크 비용을 살펴보면, 먼저 1번 노드로 바로 연결되는 경로는 1홉 경로이지만 링크 비용(제1 비용벡터)이 '0.4'로 산출되었음을 알 수 있다. 반면 3번 노드를 경유하는 제2 경로와 2번 노드를 경유하는 제3 경로는, 비록 2홉 경로이지만 링크 비용(제1 비용벡터)이 '0.19'로 현저히 낮음을 알 수 있다. 따라서 본 발명은 4번 노드에서 1번 노드까지의 경로를 비록 홉수는 더 많더라도 손실확률이 현저하게 낮은 제2 경로 또는 제3 경로를 선택할 수 있다.

한편 도 11에서 보이고 있는 제2 경로 및 제3 경로는 제1 비용벡터가 '0.19'로 동일함을 알 수 있다. 이 경우 본 발명의 실시 예에 따른 노드는 최소의 제1 비용벡터를 가지는 복수의 경로 중, 제2 비용벡터가 더 낮은 경로를 선택할 수 있다. 그러므로 도 11에서 보이고 있는 바와 같이 3번 노드를 경유하는 제2 경로의 제2 비용벡터가 '0.19'이고, 2번 노드를 경유하는 제3 경로의 제2 비용벡터가 '0.28'인 경우, 제2 비용벡터가 더 낮은 제2 경로를 선택할 수 있다. 따라서 도 12에서 보이고 있는 라우팅 테이블과 같이 목적지 노드가 1번 노드인 경우, 상기 3번 노드를 경유하는 제2 경로에 따라 다음 홉의 노드 ID는 3번 노드가 될 수 있다.

따라서 본 발명은 열악한 무선 환경에서 이동 노드간 비균일적이고 가변적인 링크 특성을 실시간적으로 반영할 수 있으므로, 유동적인 무선링크 환경에서 경로설정 및 유지에 관한 애드 혹 네트워크의 라우팅 성능을 크게 향상시킬 수 있다는 효과가 있다.

한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석 되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 애드 혹 네트워크를 구성하는 노드
110 : 제어부 120 : 수신부
130 : 송신부 140 : 메모리

Claims (10)

1. 무선 애드 혹(AD HOC) 네트워크를 구성하는 노드에 있어서,
   인접한 이웃 노드들로부터 무선 신호를 수신하는 수신부와, 상기 이웃 노드들에 무선 신호를 전송하는 송신부; 및,
   기 설정된 주기에 따라 상기 이웃 노드들에 특정 메시지를 전송 및 상기 이웃 노드들 각각으로부터 특정 메시지를 수신하며, 일정 시간동안 수신된 상기 특정 메시지의 손실확률과 저품질률을 산출 및, 산출된 손실확률과 저품질률에 근거하여 각 이웃 노드까지의 경로에 대응하는 제1 및 제2 비용벡터를 산출하고, 산출된 이웃 노드들 각각에 대한 제1 및 제2 비용 벡터에 근거하여 상기 이웃 노드들 각각에 대응하는 경로를 설정하며, 설정된 경로에 따라 다음 홉의 노드 식별정보를 포함하는 라우팅(routing) 테이블을 생성하는 제어부를 포함하며,
   상기 각 이웃 노드까지의 경로에 대응하는 제1 비용벡터는,
   상기 제어부가 각 이웃 노드로부터 수신된 특정 메시지들의 손실확률에 따라 산출한 제1 수신 비용벡터와, 상기 각 이웃 노드에 전송한 특정 메시지들에 근거하여 상기 각 이웃 노드가 산출한 손실확률에 따른 제1 송신 비용벡터 중 큰 값에 따라 결정되며,
   상기 각 이웃 노드까지의 경로에 대응하는 제2 비용벡터는.
   상기 제어부가 각 이웃 노드로부터 수신된 특정 메시지들의 저품질률에 따라 산출한 제2 수신 비용벡터와, 상기 각 이웃 노드에 전송한 특정 메시지들에 근거하여 상기 각 이웃 노드가 산출한 저품질률에 따른 제2 송신 비용벡터 중 큰 값에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 애드 혹 네트워크 노드.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 각 이웃노드 또는 상기 노드는,
   일정 시간을 주기로 상기 특정 메시지를 주변의 다른 노드에 브로드캐스팅하며,
   상기 손실확률은,
   기 설정된 시간 동안 상기 특정 메시지가 송신 또는 수신된 개수와 상기 특정 메시지가 송신 또는 수신될 때에 손실된 개수의 비율이며,
   상기 저품질률은,
   상기 기 설정된 시간 동안 상기 송신 또는 수신된 특정 메시지의 전체 개수 중, 신호대 잡음비가 기 설정된 품질 기준값 이하인 메시지의 개수의 비율임을 특징으로 하는 애드 혹 네트워크 노드.
4. 제1항에 있어서,
   상기 이웃 노드들에 전송되는 특정 메시지는,
   상기 제1 수신 비용벡터와 상기 제2 수신 비용벡터를 포함하며,
   상기 이웃 노드들 각각으로부터 수신되는 특정 메시지들은,
   상기 제1 송신 비용벡터와 상기 제2 송신 비용벡터를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드 혹 네트워크 노드.
5. 제1항에 있어서,
   상기 이웃 노드들은,
   상기 애드 혹 네트워크 노드로부터 2홉의 거리에 위치한 노드들이며,
   상기 제1 및 제2 비용벡터는,
   하기 [수학식 6] 및 [수학식 7]에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 애드 혹 네트워크 노드.
   [수학식 6]
   

   

   
   [수학식 7]
   

   

   
   여기서,
   상기 제1홉 제1 비용벡터 및 제1홉 제2 비용벡터는,
   상기 애드 혹 네트워크 노드와 1홉 거리에 위치한 어느 하나의 제1 이웃 노드와 상기 애드 혹 네트워크 노드 사이에서 산출된 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터이고,
   상기 제2홉 제1 비용벡터 및 제2홉 제2 비용벡터는,
   상기 제1 이웃 노드와 1홉 거리에 위치한 어느 하나의 제2 이웃 노드와 상기 제1 이웃 노드 사이에서 산출된 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터임.
6. 기 설정된 주기에 따라 인접한 이웃 노드에 특정 메시지를 방송 및 수신하는 제1 단계;
   기 설정된 시간 동안 인접한 이웃 노드들로부터 수신된 특정 메시지들로부터 각각의 이웃 노드 별로 메시지의 손실확률 및 저품질률을 산출하는 제2 단계;
   산출된 메시지의 손실확률 및 저품질률에 근거하여, 각 이웃 노드 사이의 경로에 대한 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터를 산출하는 제3 단계; 및,
   상기 산출된 비용벡터들을 포함하는 라우팅 테이블을 생성하는 제4 단계를 포함하며,
   상기 제1 비용벡터 및 제2 비용벡터를 산출하는 제3 단계는,
   상기 산출된 손실확률 및 저품질률에 따라 제1 수신 비용벡터와 제2 수신 비용벡터를 생성하는 제3-1 단계;
   상기 각 이웃 노드에 전송한 특정 메시지들에 근거하여 상기 각 이웃 노드가 산출한 손실확률 및 저품질률에 따른 제1 송신 비용벡터와 제2 송신 비용 벡터를, 상기 각 이웃 노드로부터 획득하는 제3-2 단계; 및,
   상기 제1 수신 비용벡터와 상기 제1 송신 비용벡터 중 큰 값에 근거하여 제1 비용벡터를 산출하고, 상기 제2 수신 비용벡터와 상기 제2 송신 비용벡터 중 큰 값에 근거하여 제2 비용벡터를 산출하는 제3-3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드 혹 네트워크 노드의 라우팅(routing) 방법.
7. 삭제
8. 제6항에 있어서,
   상기 이웃 노드들 중 1홉 거리에 위치한 노드들로부터 수신된 상기 특정 메시지를 통해, 상기 1홉 거리에 위치한 노드들이, 인접한 다른 이웃 노드들에 대해 산출한 제1 비용벡터와 제2 비용벡터들을 획득하는 a 단계;
   상기 1홉 거리에 위치한 노드들로부터 획득된 제1 비용벡터와 제2 비용벡터를, 각각 제2홉 제1 비용벡터와 제2홉 제2 비용벡터로 저장하는 b 단계; 및,
   하기 [수학식 4] 및 [수학식 5]에 근거하여, 상기 제3-3 단계에서 산출된 제1 및 제2 비용벡터와 상기 제2홉 제1 비용벡터 및 제2홉 제2 비용벡터로부터 2홉간 제1 비용벡터 및 2홉간 제2 비용벡터를 산출하는 c 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 애드 혹 네트워크 노드의 라우팅(routing) 방법.
   [수학식 4]
   

   

   
   [수학식 5]
   

   
9. 제6항에 있어서,
   상기 손실확률은,
   기 설정된 시간 동안 상기 특정 메시지가 송신 또는 수신된 개수와 상기 특정 메시지가 송신 또는 수신될 때에 손실된 개수의 비율이며,
   상기 저품질률은,
   상기 기 설정된 시간 동안 상기 송신 또는 수신된 특정 메시지의 전체 개수 중, 신호대 잡음비가 기 설정된 품질 기준값 이하인 메시지의 개수의 비율임을 특징으로 하는 애드 혹 네트워크 노드의 라우팅(routing) 방법.
10. 제6항에 있어서, 상기 이웃 노드들에 전송되는 특정 메시지는,
    애드 혹 네트워크에서 각 노드들이 주기적으로 방송하는 헬로우(hellow) 메시지이며,
    상기 이웃 노드들에 방송되는 헬로우 메시지는,
    상기 제1 수신 비용 벡터와 상기 제2 수신 비용 벡터를 포함하며,
    상기 이웃 노드들 각각으로부터 수신되는 헬로우 메시지들은,
    상기 제1 송신 비용벡터와 상기 제2 송신 비용벡터를 포함하는 것을 특징으로 하는 애드 혹 네트워크 노드의 라우팅(routing) 방법.

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