KR102223092B1 - 개선된 olsr 토폴로지 그래프 생성방법 및 그 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시 예는, 소스노드가 기준시간동안 상기 소스노드와 새로 연결된 노드 및 제2시점에 연결된 노드의 수와 관련된 링크정보를 산출하도록 제어하는 링크정보산출단계; 상기 제2시점의 링크정보를 상기 제2시점보다 앞선 제1시점의 링크정보와 비교하고, 비교결과가 기설정된 조건을 만족하는지 여부를 파악하는 조건판단단계; 상기 조건이 만족되면, 헬로타이머(hello timer)의 값을 제1시점 및 제2시점의 링크정보를 기초로 설정하는 헬로타이머설정단계; 상기 소스노드 및 상기 소스노드와 인접한 중계노드의 상기 기준시간 경과 이후의 위치정보를 산출하는 위치정보산출단계; 및 상기 산출된 위치정보를 기초로 홀드타이머(hold timer)의 값을 설정하고, 상기 설정된 헬로타이머 및 홀드타이머의 값을 기초로 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 그래프생성단계;를 포함하는, 개선된 OLSR 토폴로지 그래프 생성방법을 개시한다.

Description

개선된 OLSR 토폴로지 그래프 생성방법 및 그 시스템 {Method for generating improved Optimized Link State Routing topology graph and system thereof}

본 발명은 개선된 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 방법 및 그 시스템에 관한 발명으로서, 보다 구체적으로는, 기존에 널리 알려진 방식으로 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 방식을 탈피하고, 링크의 안정성을 더 직관적으로 나타낼 수 있는 개선된 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 방법 및 그 시스템에 관한 것이다.

전술 이동 애드혹 네트워크(Tactical Mobile Ad-hoc network)를 구성하기 위한 대표적인 라우팅 프로토콜인 OLSR(Optimized Link State Routing)은 실제 데이터 전송 요청이 발생하기 전에 미리 소스노드부터 목적지 노드까지의 경로를 계산하여 라우팅 테이블(routing table)을 생성하는 프로액티브(proactive)방식의 링크 상태 라우팅 프로토콜로서, 이동 애드혹 네트워크상에서 주변 노드들을 발견하고 링크 상태 정보를 전파하기 위해 헬로(HELLO) 및 토폴로지 컨트롤(Topology Control, TC)메시지를 사용한다.

헬로 메시지(HELLO message)는 1홉 거리의 이웃 노드에 대한 정보를 유지하기 위해 활용되며, 토폴로지 컨트롤 메시지(TC message)는 노드 자기자신의 정보를 전체 네트워크에 전파하기 위해 활용된다. OLSR은 토폴로지 컨트롤 메시지를 전파하는 데에 따른 오버헤드를 줄이기 위해 MPR(Multi-Point Relay)노드를 활용하여 TC메시지를 전체 네트워크에 전파한다. 이를 통해 각 노드들은 네트워크의 토폴로지 정보를 확보한 뒤, 목적지노드까지 데이터(패킷)를 전달하기 위한 최단경로를 생성한다.

다만, OLSR은 리액티브(reactive)방식의 라우팅 프로토콜과 달리 목적지 노드까지 데이터를 전송하기 전에 미리 라우팅 테이블을 구성해두기 때문에, 노드의 이동으로 발생하는 토폴로지 변화를 빠르게 인지할 수 없는 한계가 있다. 또한, 기존의 OLSR연구에서는 각각의 컨트롤 메시지 전파 주기가 최초 설정된 초기 값으로 설정된 이후 변경되지 않기 때문에, 노드의 이동이 발생하면 네트워크를 구성하고 있는 각 노드들이 링크 단절을 빠르게 인지할 수 없는 한계가 있다.

최근에 OLSR의 컨트롤 오버헤드를 줄이고 링크 단절을 빠르게 인지하기 위하여 동적으로 컨트롤 메시지 타이머를 설정하는 방안들이 제안되었다. 이들은 불필요한 컨트롤 메시지 전파를 줄이면서 노드의 빠른 발견을 위하여 노드의 이동이 빠를 때 컨트롤 메시지 전파 주기를 짧게 조절함으로써 노드의 이동으로 인해 발생되는 링크 변화를 기존방식보다 더 빠르게 인지할 수 있다.

반면, 노드의 이동성이 느린 경우에는 토폴로지의 변경이 많이 발생하지 않기 때문에 컨트폴 메시지 전파 주기를 길게 함으로써 메시지 오버헤드를 줄이게 된다. 이러한 제어 메시지에 관련된 타이머는 크게 Hello Timer와 Hold Timer가 있으며, 현재 Holding Timer는 Hello Timer 값의 상수배로 계산되고 있다.

위와 같이, Holding Timer의 값이 Hello Timer에 값에 의존하기 때문에 발생되는 문제점으로서, 보다 정확한 시간 설정이 어려울 뿐만 아니라, OLSR에서 각 노드의 컨트롤 메시지 전파 주기를 동적으로 조절하게 되면 링크의 유효 시간이 불일치하게 된다는 점이 지적되고 있다.

OLSR에서 이웃 노드와의 링크 유효 시간은 각 노드에서 설정한 컨트롤 메시지 전송 시간에 비례해서 설정되므로, 각 노드에서 컨트롤 메시지 전송 타이머를 짧게 설정한 경우 1홉 노드의 링크 정보를 담은 토폴로지 컨트롤 메시지가 2홉 이상 떨어진 노드에게 전파될 동안 이미 1홉 노드와 링크 단절이 발생된 것으로 인지할 수 있다. 이로 인해, 각 노드가 갖고 있는 토폴로지 정보가 서로 불일치하게 되어 2홉 이상 떨어진 노드에서 이미 단절된 링크를 목적지 노드까지의 중간 경로로 활용할 가능성이 높아지는 단점이 있으나, 위와 같은 문제를 명확하게 해소하기 위한 방법론은 제시되지 못하고 있는 실정이다.

1. 대한민국 등록특허 제10-1359455호 (2019.02.11. 공고) 2. 대한민국 등록특허 제10-2027997호 (2019.10.04. 공고)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 이동성이 있는 노드들로 구성된 네트워크에서 노드들의 이동에 따라 노드간의 링크가 단절되고, 링크 유효 시간의 불일치가 발생되는 점을 해소할 수 있는 개선된 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 방법 및 그 시스템을 제공하는 데에 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 소스노드가 기준시간동안 상기 소스노드와 새로 연결된 노드 및 제2시점에 연결된 노드의 수와 관련된 링크정보를 산출하도록 제어하는 링크정보산출단계; 상기 제2시점의 링크정보를 상기 제2시점보다 앞선 제1시점의 링크정보와 비교하고, 비교결과가 기설정된 조건을 만족하는지 여부를 파악하는 조건판단단계; 상기 조건이 만족되면, 헬로타이머(hello timer)의 값을 상기 제1시점 및 상기 제2시점의 링크정보를 기초로 설정하는 헬로타이머설정단계; 상기 소스노드 및 상기 소스노드와 인접한 중계노드의 상기 기준시간 경과 이후의 위치정보를 산출하는 위치정보산출단계; 및 상기 산출된 위치정보를 기초로 홀딩타이머(holding timer)의 값을 설정하고, 상기 설정된 헬로타이머 및 홀딩타이머의 값을 기초로 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 그래프생성단계;를 포함한다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 시스템은, 소스노드가 기준시간동안 상기 소스노드와 새로 연결된 노드 및 제2시점에 연결된 노드의 수와 관련된 링크정보를 산출하도록 제어하는 링크정보산출부; 상기 제2시점의 링크정보를 상기 제2시점보다 앞선 제1시점의 링크정보와 비교하고, 비교결과가 기설정된 조건을 만족하는지 여부를 파악하는 논리연산부; 상기 조건이 만족되면, 헬로타이머(hello timer)의 값을 상기 제1시점 및 상기 제2시점의 링크정보를 기초로 설정하는 헬로타이머설정부; 상기 소스노드 및 상기 소스노드와 인접한 중계노드의 상기 기준시간 경과 이후의 위치정보를 산출하는 위치정보산출부; 및 상기 산출된 위치정보를 기초로 홀딩타이머(holding timer)의 값을 설정하고, 상기 설정된 헬로타이머 및 홀딩타이머의 값을 기초로 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 그래프생성부;를 포함한다.

본 발명의 일 실시 예는, 상기 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체를 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 OLSR 토폴로지 그래프는, 홀딩타이머를 헬로타이머에 의존적인 값으로 사용하지 않고, 링크의 유효 시간을 간선의 가중치로 표현하므로, 보다 안정적인 토폴로지 및 경로 생성이 가능하며, 노드 수가 많고 및 노드의 이동 속도가 다양한 이동성 노드를 다수 포함하는 네트워크 환경에서 소스노드에서 목적지노드까지의 패킷 전송률을 극단적으로 높이는 효과를 기대할 수 있다.

도 1는 본 발명에 따른 시스템의 일 예의 블록도를 도시한다.
도 2는 본 발명에서 각 노드가 송신하는 TC메시지의 형식을 도식적으로 나타낸다.
도 3은 본 발명에 따른 시스템이 헬로타이머의 값을 동적으로 설정하는 방법의 일 예를 흐름도로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 시스템이 홀딩타이머의 값을 설정하는 방법의 일 예를 흐름도로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 시스템이 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 방법의 일 예를 흐름도로 나타낸 도면이다.
도 6A 내지 도 6C는 기존 방식에 따른 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7A 내지 도 7C는 본 발명에 따른 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

이하의 실시 예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다.

이하의 실시 예에서, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

이하의 실시 예에서, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징을 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다.

어떤 실시 예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 진행될 수 있다.

도 1는 본 발명에 따른 시스템의 일 예의 블록도를 도시한다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른, 개선된 OLSR 토폴로지 그래프 생성 시스템(100)은, 노드관리부(110), 논리연산부(130) 및 반복제어부(150)를 포함하는 것을 알 수 있다. 이하에서, "네트워크 환경"은 하나의 소스노드, 하나의 목적지노드 및 적어도 하나 이상의 중계노드를 포함하는 것으로 가정한다.

먼저, 노드관리부(110)는 네트워크를 구성하고 있는 각 노드들의 정보를 관리한다. 노드관리부(110)는 네트워크를 구성하고 있는 각 노드들이 생성하는 라우팅테이블을 관리하고, 소스노드로부터 목적지노드까지의 설정되는 경로에 이상이 발생되지 않도록 정보를 관리하는 기능을 수행한다.

일 예로서, 노드관리부(110)는 소스노드가 소스노드부터 목적지노드까지 활성화된 경로가 없으면, 소스노드에 인접한 중계노드로 요청메시지(RREQ 등)를 송신하도록 제어할 수 있다. 이때, 소스노드부터 목적지노드까지 활성화된 경로가 있다면, 소스노드는 요청메시지를 이미 생성되어 있는 경로를 통해서 목적지노드에 송신하거나, 유니캐스트(unicast) 방식으로 목적지노드에 곧바로 송신할 수 있다.

또한, 노드관리부(110)는 소스노드로부터 요청메시지를 수신한 중계노드가 요청메시지의 헤더(header)에 중계노드의 정보를 추가하고, 그 정보가 추가된 요청메시지를 인접한 중계노드 또는 목적지노드로 송신하도록 제어할 수 있다. 요청메시지는 여러 중계노드를 거칠수록 더 많은 중계노드의 정보를 포함하게 되고, 요청메시지에 포함된 정보들은 응답메시지로 변환된 후, 최종적으로 소스노드에서 경로를 확정하는 데에 활용된다.

다른 실시 예로서, 노드관리부(110)는 이동 애드혹 네트워크 환경에서 네트워크의 상태에 따른 Hello Timer의 값이 동적으로 설정되도록 제어할 수 있으며, 구체적인 방식은 다음과 같다.

먼저, 노드관리부(110)는 소스노드가 기준시간동안 소스노드와 새로 연결된 노드 및 제2시점에 연결된 노드의 수와 관련된 링크정보를 산출할 수 있도록 제어한다. 여기서, 기준시간은 노드관리부(110)가 전체 네트워크 상태를 확인하고, 현재 시점의 Hello Timer의 값을 변경하는 주기로 정의될 수 있다. 예를 들어, 소스노드가 10초마다 네트워크에서 새로운 링크의 생성 또는 기존 링크의 단절을 확인하고 Hello Timer의 값을 변경한다면, 이때의 기준시간은 10초가 될 수 있다. 전술한 10초는 기준시간의 예시적인 값이므로, 실시 예에 따라서 달라질 수 있음은 이 분야의 기술자에게 자명할 것이다.

노드관리부(110)는 기준시간동안 네트워크 상에서 새로 설정된 링크의 수를 Nnew, 기존에 설정되어 있던 링크의 수를 Nlost로 설정하여 계산하고, 계산결과로 나온 값을 기준시간으로 나누어서 링크변경률(Link Change Rate)를 산출할 수 있다. 이하에서는, 설명의 편의를 위해서, 링크변경률처럼 노드의 링크연결상태와 관련된 정보를 링크정보라고 통칭하기로 한다.

수학식 1은 링크변경률을 산출하기 위해 이용되는 수학식의 일 예이다. 수학식 1에서 LCRt는 링크변경률로서 특정한 노드를 기준으로 했을 때, 단위시간당 네트워크 상의 링크가 변경되는 비율을 의미하고, Nnew, Nlost는 특정한 노드를 기준으로 링크가 새로 구축된 수 및 그 노드에 구축되어 있던 링크의 수를 의미하며, t는 기준시간을 의미한다. 예를 들어, 제1시점부터 기준시간 10초동안 소스노드에 5개의 링크가 추가되고, 제1시점에서 소스노드에 링크되어 있던 중계노드가 5개면 링크변경률은 1개/초가 되며, 이 링크변경률은 제1시점에서 기준시간만큼 경과한 제2시점에 대한 값이다.

노드관리부(110)는 수학식 1을 통해 산출된 링크변경률을 직전 시점의 링크변경률과 비교하여 기설정된 조건을 만족하는지 여부를 파악한다. 여기서, 노드관리부(110)가 사용하는 비교방법과 조건의 종류는 한정되어 있지 않다. 일 예로, 노드관리부(110)는 제2시점의 링크변경률을 제1시점의 링크변경률과의 편차를 산출하여, 산출된 편차가 미리 설정된 값보다 크거나 또는 작으면 기설정된 조건을 만족하는 것으로 판단할 수 있다. 이하에서, 제2시점은 제1시점에서 기준시간만큼 경과한 시점을 의미하는 것으로 간주한다.

노드관리부(110)는 제2시점의 링크변경률과 제1시점의 링크변경률과의 차이가 기설정된 조건을 만족하면, Hello Timer의 값을 변경하도록 소스노드를 제어한다. Hello Timer의 값은 제1시점 및 제2시점의 링크정보를 기초로 하여 재설정될 수 있다.

수학식 2는 Hello Timer의 값을 산출하기 위한 수학식의 일 예이다. 수학식 2에서, HTimer(t)는 t시점의 Hello Timer값, HTimer(t-1)는 t보다 기준시간 하나 앞선 시점의 Hello Timer값, W는 비례상수, LCRt는 t시점의 링크변경률, LCRt-1는 t-1시점의 링크변경률을 의미한다. 특히, 비례상수 W의 값은 기준시간동안 노드에 전송된 모든 패킷의 양이 기설정된 패킷기준을 초과하면 1, 그 외에는 패킷의 양에 비례하여 0보다 크고 1보다 작은 수로 결정될 수 있다.

도 1의 논리연산부(130)는 노드관리부(110)가 수행하는 노드관리작업 중 기준에 따라 논리적인 판단이 필요한 분기점이 생길 때마다 호출되어 결과값을 산출하여 노드관리부(110)에 리턴하고, 반복제어부(150)는 노드관리부(110) 및 논리연산부(130)와 물리적 또는 논리적으로 연결되어 반복작업을 지원한다.

도 1에 도시된 것과 달리 실시 예에 따라서, 논리연산부(130) 및 반복제어부(150)는 노드관리부(110)에 포함되는 모듈(module)로 구현될 수도 있다. 예를 들어, 노드관리부(110)는 소스노드가 기준시간동안 소스노드와 새로 연결된 노드 및 제2시점에 연결된 노드의 수와 관련된 링크정보를 산출하도록 제어하는 링크정보산출부(미도시), 헬로타이머(hello timer)의 값을 제1시점 및 제2시점의 링크정보를 기초로 설정하는 헬로타이머설정부(미도시), 소스노드 및 소스노드와 인접한 중계노드의 기준시간 경과 이후의 위치정보를 산출하는 위치정보산출부(미도시), 산출된 위치정보를 기초로 홀딩타이머(holding timer)의 값을 설정하고, 설정된 헬로타이머 및 홀딩타이머의 값을 기초로 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 그래프생성부(미도시)를 세부모듈로서 포함할 수 있다.

노드관리부(110)는 수학식 2를 통해 헬로타이머의 값을 결정하고 나서, 소스노드 및 소드노드와 인접한 중계노드의 기준시간 경과 이후의 위치정보를 산출한다. 또한, 노드관리부(110)는 산출된 위치정보를 기초로 홀딩타이머(Holding timer)의 값을 설정하고, 설정된 헬로타이머 및 홀드타이머의 값을 기초로 OLSR 토폴로지 그래프를 생성한다.

일 예로서, 노드관리부(110)는 소스노드의 현재 위치, 현재 이동속도, 현재 이동방향이 소스노드와 인접한 이웃노드(neighbor node)에게 전송되도록 제어하고, 이웃노드로부터 위치정보를 수신되면, 소스노드 및 이웃노드의 현재 위치정보를 기초로 하여, 이웃노드가 소스노드의 전송범위 내에 있는지 여부를 파악할 수 있다. 이때, 소스노드와 이웃노드의 전송범위를 측정하기 위한 거리측정은 공지된 방식인 유클리디안 거리(Euclidean distance)공식이 이용될 수 있고, 측정된 거리와 비교되는 한계전송범위는 미리 설정된 값이 이용될 수 있다.

노드관리부(110)는 이웃노드가 소스노드의 한계전송범위 내에 있다면, 그 다음 시간(예를 들면, t+1초)에 대한 위치정보를 산출하고 소스노드의 한계전송범위 내에 이웃노드가 존재하는지 판단하고, 이웃노드가 소스노드의 한계전송범위를 벗어났다면, 홀딩타이머(Holding Timer)는 현재 시각(예를 들면, t초)으로 설정한다.

노드관리부(110)는 위와 같은 방식으로 설정된 홀딩타이머에 의해 정의되는 링크유효시간(Link Lifetime)을 기초로 하여, OLSR 토폴로지 그래프를 생성한다.

노드관리부(110)는, 네트워크를 구성하는 하나의 노드가 헬로메시지를 통해 인집한 1홉 노드들을 정점으로 설정하여 초기그래프를 생성하도록 제어한다. 여기서, 1홉 거리의 정점과의 간선 가중치는 링크의 유효시간을 의미한다.

초기그래프가 생성되면, 네트워크를 구성하는 각 노드는 2홉 이상 떨어진 노드들로부터 TC메시지를 수신하게 되고, MPR셀렉터 셋(MPR selector set)에 저장된 노드들을 순서대로 그래프의 정점으로 추가하게 되며, 노드관리부(110)는 그래프의 정점이 추가될 때마다 달라지는 OLSR 토폴로지 그래프를 시점별로 저장할 수 있다.

만약, TC메시지 헤더의 MPR셀렉터 셋에 저장된 노드들 중 그래프에 존재하는 정점들과 인접한 노드 v가 존재하면, 노드관리부(110)는 노드 v와 맵핑된 홀딩타이머 값을 그래프에 존재하는 이웃노드와의 간선 가중치로 설정한다. 반면, MPR셀렉터 셋에 저장된 노드들 중 그래프에 존재하는 정점들과 인접한 정점이 존재하지 않는다면, 모든 정점이 삽입될 때까지, MPR셀렉터 셋에 저장된 노드들을 순서대로 그래프의 정점으로 추가하는 것을 반복한다. 노드관리부(110)는 위와 같은 과정을 통해서, 네트워크 상의 모든 노드에 대해서 간선 가중치가 매겨지면, 간선 가중치가 매겨진 그래프를 OLSR 토폴로지 그래프로서 출력할 수 있다. 노드관리부(110)는 OLSR 토폴로지 그래프를 기초로 라우팅 테이블을 구성하여, 간선 가중치의 합이 가장 큰 경로를 현 시점 최적의 경로로 선택할 수 있으며, 이에 대한 도식적인 설명은 도 6A 내지 도 7C에 대한 설명에서 후술하기로 한다.

설명의 편의상, 소스노드로 한정하여 설명하였으나, OLSR 토폴로지 그래프를 생성하기 위한 일환으로서, 홀딩타이머에 따른 링크유효시간을 기초로 각 노드간의 간선 가중치를 산출하기 위해서 소스노드뿐만 아니라 이동 애드혹 네트워크를 구성하는 노드 전체에 대해서 전술한 설명이 적용될 수 있다는 것은 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 시스템은 네트워크를 구성하는 각각의 노드와 독립적으로 분리되어 동작할 수 있을 뿐만 아니라, 실시 예에 따라 네트워크를 구성하는 각각의 노드에 구현될 수도 있다.

기존의 OLSR 토폴로지 그래프는 홉(hop) 수를 토폴로지 그래프의 가중치로 표현하므로, 링크의 안정성을 표현하는 데에 한계가 있었으나, 본 발명에 따라 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하면, 링크의 유효시간을 노드간 가중치로 표현함에 따라 더 안정적으로 토폴로지 그래프를 생성하고 소스노드에서 목적지노드까지의 경로를 확정하는 것이 가능하다. 즉, 본 발명에 따르면, 소스노드에서 목적지노드까지 전송되는 패킷의 비율(패킷전송률)이 기존의 방식보다 더 높게 유지될 수 있다.

도 2는 본 발명에서 각 노드가 송신하는 TC메시지의 형식을 도식적으로 나타낸다.

도 2를 참조하면, 도 2에 도시된 요청메시지는 ANSN(210), Reserved(230), 제1이웃노드위치정보(250), 제1이웃노드홀드타이머(270), 제2이웃노드위치정보(290), 제2이웃노드홀드타이머(295)를 포함하는 것을 알 수 있다. 각 홀드타이머에 저장되는 홀딩타이머의 값은 노드의 위치정보(위치, 방향, 속도)에 의해 결정되므로, TC메시지에서 노드위치정보와 그 노드의 홀드타이머의 비율은 1:1로 유지된다.

도 2에서는 설명의 편의상, 3개의 인접한 노드(이웃노드)가 있는 것으로 간주하였으나, 네트워크를 구성하는 노드의 수가 늘어나면 늘어날수록 TC메시지에서 이웃노드위치정보 및 그 정보에 대응되는 홀드타이머를 저장하는 슬롯은 더 많아진다는 것은, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.

본 발명은 기존방식과 달리, 홀드타이머 슬롯에 저장되는 Holding Timer의 값이 Hello Timer의 값에 의존적이지 않게 되어, Hello Timer의 값의 상수배로 Holding Timer를 계산하는 기존의 방식에 비해서, 더 정확한 시간 설정이 가능하다. 또한, 기존 방식에 따르면, OLSR에서 각 노드의 컨트롤 메시지 전파 주기를 동적으로 조절하게 됨에 따라 발생되는 링크의 유효시간 불일치 문제가 발생하지만, 본 발명은 Holding Timer의 값을 Hello Timer의 값에 의존하지 않으면서, 시간별로 위치정보를 파악하여 산출함으로써, 링크의 유효시간(Link Lifetime)을 충실히 반영한 OLSR 토폴로지 그래프를 생성할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명에 따른 시스템이 헬로타이머의 값을 동적으로 설정하는 방법의 일 예를 흐름도로 나타낸 도면이다.

도 3에 따른 방법은 도 1에서 설명한 시스템(100)에 의해 구현될 수 있으므로, 이하에서는, 도 1을 참조하여 설명하기로 하고, 도 1에서 설명한 것과 중복된 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 노드관리부(110)는 기설정된 시간동안 새 링크를 설정한 노드와 기존 노드의 수를 측정하고, 링크변경률인 LCRt를 산출한다(S310).

노드관리부(110)는 산출된 LCRt를 직전 시점의 링크변경률인 LCRt-1과 비교하여 선택적으로 Hello Timer의 값을 변경한다(S330). 단계 S330에서, LCRt와 LCRt-1의 크기를 비교하는 과정은 노드관리부(110)와 연결된 논리연산부(130)에서 수행할 수 있음은 이미 설명한 바 있다. 또한, 노드관리부(110)는 LCRt과 LCRt-1을 비교하여 기설정된 조건이 만족되지 않으면, Hello Timer의 값을 변경하지 않을 수도 있다.

노드관리부(110)는 기설정된 시간동안 노드에 송신된 패킷 총량에 따라 결정되는 W를 파악한다(S350). W는 수학식 2에 따라 현재 시점의 헬로타이머의 값을 결정하기 위한 비례상수로서, 노드에 송신된 패킷총량에 따라서, 1 또는 0 내지 1 사이의 값을 가질 수 있다.

노드관리부(110)는 노드에 송신된 패킷 수의 총계를 기초로 하여, W의 값을 파악하고, W를 기초로 Hello Timer의 값을 설정한다(S370).

도 4는 본 발명에 따른 시스템이 홀딩타이머의 값을 설정하는 방법의 일 예를 흐름도로 나타낸 도면이다.

도 4에 따른 방법은 도 1에서 설명한 시스템(100)에 의해 구현될 수 있으므로, 이하에서는, 도 1을 참조하여 설명하기로 하고, 도 1에서 설명한 것과 중복된 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 네트워크를 구성하는 각 노드는 인접한 이웃노드에게 노드의 위치정보를 송신한다(S410). 위치정보는 노드의 위치(좌표), 노드의 이동속도, 노드의 이동방향에 대한 정보를 포함한다.

노드정보를 수신한 이웃노드는 이웃노드의 위치정보를 회신하고, 이웃노드의 위치정보를 수신한 노드는 노드의 위치정보 및 이웃노드의 위치정보를 기초로 t초 후의 노드위치를 예측하기 위한 계산을 수행한다(S430).

노드는 t초 후의 노드 및 그 노드의 이웃노드의 위치가 예측되면, 그 거리를 계산하고, 계산된 거리가 전송범위를 만족하는지 파악한다(S450).

노드는 단계 S450에서 전송범위를 만족하는지 여부에 따라서, 홀딩타이머의 값을 선택적으로 설정한다(S470). 구체적으로, 노드와 이웃노드 간의 거리가 미리 설정된 한계전송범위를 벗어난 경우에만 홀딩타이머를 t초로 설정하고, 노드와 이웃노드 간의 거리가 한계전송범위를 벗어나지 않았다면, 그 다음 t+1초에 대해서 위치정보를 예측하고, 거리계산 후 비교하는 과정을 반복한다.

도 5는 본 발명에 따른 시스템이 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 방법의 일 예를 흐름도로 나타낸 도면이다.

도 5에 따른 방법은 도 1에서 설명한 시스템(100)에 의해 구현될 수 있으므로, 이하에서는, 도 1을 참조하여 설명하기로 하고, 도 1에서 설명한 것과 중복된 설명은 생략하기로 한다.

먼저, 노드관리부(110)는 헬로메시지를 통해 인지한 1홉 노드를 기초로 초기그래프를 생성한다(S510).

노드관리부(110)는 2홉 이상 떨어진 노드로부터 TC 메시지를 수신한 노드는 MPR셀렉터 셋에 저장된 노드들을 순서대로 그래프의 정점으로 추가한다(S520).

논리연산부(130)는 TC 메시지 헤더의 MPR셀렉터 셋에 저장된 노드들 중에 그래프에 존재하는 정점들과 인접하는 노드 v가 존재하는지 여부를 판단한다(S530).

논리연산부(130)는 노드 v가 존재하는지 판단하고(S540), 판단결과를 노드관리부(110)에 전달하고, 노드관리부(110)는 노드 v가 존재하면, 홀딩타이머 값을 그래프에 존재하는 이웃한 노드와의 간선 가중치로 설정한다(S550). 여기서, 노드 v는 그래프에 존재하는 정점들과 인접하는 노드로서 임의로 명명된 호칭이므로, 실시 예에 따라 다른 이름으로 별칭될 수 있음은 물론이다.

반면, 논리연산부(130)가 노드 v가 존재하지 않는 것으로 판단하면(S540), 노드관리부(110)는 그래프에 모든 정점이 삽입될 때까지 단계 S520를 반복한다.

최종적으로, 노드관리부(110)는 노드간 간선 가중치를 기초로 하여 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하고, 생성된 OLSR 토폴로지 그래프를 기초로 하여 라우팅테이블을 산출함으로써, 소스노드에서 목적지노드까지 간선의 가중치 합이 가장 큰 경로를 최적의 경로로 산출할 수 있게 된다(S570).

도 3 내지 도 5에서 설명한 과정의 도식적인 설명은 도 6A 내지 도 7C에서 후술하기로 한다. 도 3 내지 도 5의 각 단계를 수행하는 주체는 노드관리부(110), 논리연산부(130), 반복제어부(150)를 포함하는 시스템(100)이 될 수 있을 뿐만 아니라, 실시 예에 따라, 그 시스템(100)이 각 노드에 구현되는 경우, 네트워크를 구성하는 각각의 노드가 될 수도 있다.

도 6A 내지 도 6C는 기존 방식에 따른 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

구체적으로, 도 6A 내지 도 6C는 도 7A 내지 도 7C와 비교하기 위한 도면으로서, 각 도면이 생성되는 과정은 널리 알려진 방식을 따른다.

먼저, 도 6A에서는, 소스노드인 노드 E로부터 홉 수가 정점의 가중치로 설정되므로, 홉 수가 1인 노드 B, 노드 D, 노드 F에 가중치 1이 부여된다.

도 6B에서는, 노드 E로부터 홉 수가 2만큼 떨어진 노드 A, 노드 C에 가중치 2가 부여된다.

도 6C에서는, 네트워크를 구성하는 모든 노드에 대해서, 노드 E를 기준으로 가중치가 적용된 것을 나타내고, 도 6C를 참조하면, 노드와 노드간에 간선에 가중치가 있는 것이 아니라, 노드 상단에 정점의 가중치로서 가중치가 표기된 것을 알 수 있다.

Dest	Next	Weight
A	D	2
B	B	1
C	F	2
D	D	1
F	F	1
G	F	3

표 1은 도 6C의 OLSR 토폴로지 그래프로부터 생성된 라우팅테이블이다.

표 1에 기재된 내용을 일부 해석하면, 소스노드 E로부터 목적지노드 A로 가기 위해서는, 목적지노드 A에 도달하기 전에 노드 D를 경유해야 하고, 소스노드 E로부터 목적지노드 D로 가기 위해서는, 목적지노드 D에 도달하기 전에 노드 D를 경유해야 한다. 종합하면, 소스노드 E에서 목적지노드 A로 가려면, 정점 가중치를 모두 더해야 하므로, 가중치 1과 가중치 2를 더한 가중치 3가 최종 정점 가중치로 결정된다.

표 1은 홉 수를 정점의 가중치로 설정한 그래프로부터 생성된 라우팅테이블이므로, 소스노드인 노드 E를 중심으로 목적지노드까지의 경로를 생성하는 데에 있어서, 링크 단절을 빠르게 인지할 수 없는 특성에 따라 최적의 경로를 찾는 데에 오류가 발생될 수 있다. 이는 OLSR이 리액티브(reactive) 방식 라우팅 프로토콜이 아니라, 프로액티브(proactive) 방식 라우팅 프로토콜이어서, 데이터를 전송하기 전에 미리 라우팅 테이블을 구축하기 때문이며, 달리 말하면, 기존의 홉 수를 정점의 가중치로 설정하는 방법은 프로액티브 방식인 OLSR과는 낮은 호환성을 보일 수 밖에 없다는 의미가 된다.

도 7A 내지 도 7C는 본 발명에 따른 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

먼저, 도 7A에서는, 소스노드인 노드 E로부터 1홉 이웃노드인 노드 B, 노드 D, 노드 F에 대한 간선 가중치가 부여되어 있다. 간선 가중치는 도 6A 내지 도 6C에서 설명한 정점 가중치와는 구별되는 개념으로, 노드와 노드 간에 부여되고, 1홉 이웃노드에 대해서는 헬로타이머의 값이 된다.

예를 들어, 노드 E와 노드 D의 간선 가중치는 3이고, 노드 E와 노드 B의 간선 가중치는 5가 된다. 위와 같이, 도 7A의 간선 가중치는, 노드 B, 노드 D, 노드 F가 노드 E와 1홉 이웃노드라는 점 및 수학식 1과 수학식 2에서 설명한 링크변경률 및 헬로타이머(Hello Timer)의 값을 모두 고려하여 결정된 값이다.

이어서, 도 7B는, 노드 E로부터 홉 수가 2이상만큼 떨어진 노드 A와 노드 E로부터 홉 수가 1만큼 떨어진 노드 B, 노드 D와의 간선 가중치가 결정된 것을 나타내고 있다. 구체적으로, 도 7B에서 노드 B와 노드 A의 간선 가중치는 8, 노드 D와 노드 A의 간선 가중치는 6으로 설정되어 있으며, 이 두 간선 가중치는 소스노드인 노드 E로부터 도 4 및 도 5의 따른 방법을 거쳐서 결정된 홀딩타이머(Holding timer)의 값이 반영된 값이다.

도 7C는 도 7B를 모든 노드에 대해서 확장하여 완성된 OLSR 토폴로지 그래프를 나타내고 있다. 도 7C의 그래프를 정리하면, 소스노드인 노드 E와 1홉 거리인 노드 B, 노드 D, 노드 F에 대한 간선 가중치는 헬로타이머의 값이 반영되고, 2홉 이상의 거리에 위치한 노드 A, 노드 C, 노드 G에 대한 간선 가중치는 헬로타이머와 관계없이 노드의 위치정보(위치좌표, 이동속도, 이동방향)를 기초로 산출된 홀딩타이머에 따라 결정된 링크유효시간이 반영된 결과이다. 또한, 도 7C의 그래프를 라우팅테이블로 나타내면 표 2와 같다.

Dest	Next	Weight
A	B	13
B	B	5
C	B	12
D	D	3
F	F	4
G	B	16

표 2는 도 7C의 OLSR 토폴로지 그래프로부터 생성된 라우팅테이블이다.

표 2에 기재된 내용을 해석하면, 소스노드 E로부터 목적지노드 G로 가기 위해서는, 노드 B를 경유해야 하고, 간선의 가중치의 합이 가장 큰 경로의 가중치 합은 16이라는 것이다. 도 7C 및 표 2를 참조하면, 노드 E에서 노드 B, 노드 C를 거쳐서 노드 G(경로 EBCG)에 도달하는 것이 간선의 가중치 합이 가장 크므로, 노드 B, 노드 F, 노드 C를 거쳐서 노드 G(경로 EBFCG)에 도달하거나, 노드 F, 노드 C를 거쳐서 노드 G(경로 EFCG)에 도달하는 경우에 비해서 더 높은 패킷 전송률을 기대할 수 있게 된다.

위와 같이, 기존 OLSR은 홉 수를 토폴로지 그래프의 가중치로 표현하므로 링크의 안정성을 표현하는 것에 한계가 있지만, 본 발명에 따른 OLSR 토폴로지 그래프는, 홀딩타이머를 헬로타이머에 의존적인 값으로 사용하지 않고, 링크의 유효 시간을 간선의 가중치로 표현하므로, 보다 안정적인 토폴로지 및 경로 생성이 가능하며, 노드 수가 많고 및 노드의 이동 속도가 다양한 이동성 노드를 다수 포함하는 네트워크 환경에서 소스노드에서 목적지노드까지의 패킷 전송률을 극단적으로 높이는 효과를 기대할 수 있다.

이상 설명된 본 발명에 따른 실시 예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치를 포함할 수 있다.

한편, 상기 컴퓨터 프로그램은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함될 수 있다.

본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.

본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.

Claims (9)

1. 소스노드가 기준시간동안 상기 소스노드와 새로 연결된 노드 및 제2시점에 연결된 노드의 수와 관련된 링크정보를 산출하도록 제어하는 링크정보산출단계;
   상기 제2시점의 링크정보를 상기 제2시점보다 앞선 제1시점의 링크정보와 비교하고, 비교결과가 기설정된 조건을 만족하는지 여부를 파악하는 조건판단단계;
   상기 조건이 만족되면, 헬로타이머(hello timer)의 값을 상기 제1시점 및 상기 제2시점의 링크정보를 기초로 설정하는 헬로타이머설정단계;
   상기 소스노드 및 상기 소스노드와 인접한 중계노드의 상기 기준시간 경과 이후의 위치정보를 산출하는 위치정보산출단계; 및
   상기 산출된 위치정보를 기초로 홀딩타이머(holding timer)의 값을 설정하고, 상기 설정된 헬로타이머 및 홀딩타이머의 값을 기초로 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 그래프생성단계;를 포함하고,
   상기 위치정보산출단계는,
   상기 소스노드와 1홉 거리의 중계노드, 및 상기 소스노드와 2홉 거리 이상의 중계노드를 구분하기 위해, 각 중계노드들의 위치, 이동방향 및 속도를 산출하고,
   상기 그래프생성단계는,
   상기 소스노드를 기준으로 상기 1홉 거리의 중계노드의 간선 가중치는 상기 헬로타이머의 값을 기초로 설정하고,
   상기 소스노드를 기준으로 상기 2홉 거리 이상의 중계노드의 간선 가중치는 상기 위치, 이동방향 및 속도를 기초로 산출된 홀딩타이머의 값을 기초로 설정하여, 상기 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는, 개선된 OLSR 토폴로지 그래프 생성방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 헬로타이머설정단계는,
   상기 제1시점 및 상기 제2시점의 링크변경률(Link Change Ratio)를 기초로 하여 상기 헬로타이머의 값을 설정하는 것을 특징으로 하는, 개선된 OLSR 토폴로지 그래프 생성방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 헬로타이머설정단계는,
   상기 기준시간동안 소스노드에 송신된 패킷 양에 따라 달라지는 비례상수 W를 추가로 고려하여, 상기 헬로타이머의 값을 설정하는, 개선된 OLSR 토폴로지 그래프 생성방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 그래프생성단계는,
   상기 산출된 위치정보를 기초로 상기 소스노드와 상기 중계노드의 거리를 산출하고, 기설정된 한계전송범위와 비교하여 홀딩타이머를 설정하는 것을 특징으로 하는, 개선된 OLSR 토폴로지 그래프 생성방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 저장하고 있는 컴퓨터 판독가능한 기록매체.
6. 소스노드가 기준시간동안 상기 소스노드와 새로 연결된 노드 및 제2시점에 연결된 노드의 수와 관련된 링크정보를 산출하도록 제어하는 링크정보산출부;
   상기 제2시점의 링크정보를 상기 제2시점보다 앞선 제1시점의 링크정보와 비교하고, 비교결과가 기설정된 조건을 만족하는지 여부를 파악하는 논리연산부;
   상기 조건이 만족되면, 헬로타이머(hello timer)의 값을 상기 제1시점 및 상기 제2시점의 링크정보를 기초로 설정하는 헬로타이머설정부;
   상기 소스노드 및 상기 소스노드와 인접한 중계노드의 상기 기준시간 경과 이후의 위치정보를 산출하는 위치정보산출부; 및
   상기 산출된 위치정보를 기초로 홀딩타이머(holding timer)의 값을 설정하고, 상기 설정된 헬로타이머 및 홀딩타이머의 값을 기초로 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는 그래프생성부;를 포함하고,
   상기 위치정보산출부는,
   상기 소스노드와 1홉 거리의 중계노드, 및 상기 소스노드와 2홉 거리 이상의 중계노드를 구분하기 위해, 각 중계노드들의 위치, 이동방향 및 속도를 산출하고,
   상기 그래프생성부는,
   상기 소스노드를 기준으로 상기 1홉 거리의 중계노드의 간선 가중치는 상기 헬로타이머의 값을 기초로 설정하고,
   상기 소스노드를 기준으로 상기 2홉 거리 이상의 중계노드의 간선 가중치는 상기 위치, 이동방향 및 속도를 기초로 산출된 홀딩타이머의 값을 기초로 설정하여, 상기 OLSR 토폴로지 그래프를 생성하는, 개선된 OLSR 토폴로지 그래프 생성 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   상기 헬로타이머설정부는,
   상기 제1시점 및 상기 제2시점의 링크변경률(Link Change Ratio)를 기초로 하여 상기 헬로타이머의 값을 설정하는 것을 특징으로 하는, 개선된 OLSR 토폴로지 그래프 생성 시스템.
8. 제6항에 있어서,
   상기 헬로타이머설정부는,
   상기 기준시간동안 소스노드에 송신된 패킷 양에 따라 달라지는 비례상수 W를 추가로 고려하여, 상기 헬로타이머의 값을 설정하는, 개선된 OLSR 토폴로지 그래프 생성 시스템.
9. 제6항에 있어서,
   상기 그래프생성부는,
   상기 산출된 위치정보를 기초로 상기 소스노드와 상기 중계노드의 거리를 산출하고, 기설정된 한계전송범위와 비교하여 홀딩타이머를 설정하는 것을 특징으로 하는, 개선된 OLSR 토폴로지 그래프 생성 시스템.

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