KR102608190B1 - 모바일 애드혹 라우팅 장치 및 방법 - Google Patents

모바일 애드혹 라우팅 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 모바일 애드혹 라우팅 장치는 제 1 및 제 2 통신 대역을 통해 각각 데이터를 송수신하는 제 1 및 제 2 통신모듈, 상기 데이터를 송수신하기 위한 프로그램이 저장된 메모리 및 상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행시키는 프로세서를 포함하되, 상기 프로세서는 상기 프로그램을 실행시킴에 따라, 상기 제 1 통신모듈을 통해 하나 이상의 이웃 노드가 브로드캐스팅한 상기 이웃 노드의 현재 위치 및 통신 상황 정보를 포함하는 제 1 제어 정보를 수신하여 상기 메모리에 저장하고, 상기 저장된 제 1 제어 정보에 기초하여 상기 이웃 노드의 정보를 갱신하며, 상기 갱신된 이웃 노드의 정보에 기초하여 현재 패킷 데이터의 전송이 가능한 노드의 정보를 포함하는 패킷 포워딩 정보를 생성하여 상기 메모리에 저장하고, 상기 패킷 포워딩 정보에 기초하여 목적지 노드까지 전송 가능한 다음 노드를 결정하여 상기 제 2 통신모듈을 통해 패킷 데이터를 전송한다.

Description

모바일 애드혹 라우팅 장치 및 방법{ROUTING APPARATUS AND METHOD FOR A MOBILE AD-HOC}
본 발명은 모바일 애드혹 라우팅 장치 및 방법에 관한 것이다.
군사, 재난, 응급 구조 상황 등과 같은 통신 인프라가 구축되지 않은 환경에서 통신을 제공하기 위한 다양한 방법이 연구되어 왔으며, 모바일 애드혹 네트워크(Mobile Ad-hoc Network, MANET) 기술 역시 동일한 맥락에서 시작되었다.
모바일 애드혹 네트워크는 기존의 네트워크와 같이 네트워크 인프라가 구축된 상태에서 통신을 수행하는 것이 아닌, 인프라가 존재하지 않은 상태에서 각 노드들 상호간의 라우팅으로 데이터 송수신 등의 통신 기능을 수행할 수 있는 형태의 네트워크를 말한다.
따라서, 모바일 애드혹 네트워크 환경에서의 모든 통신 노드는 터미널 노드로서 데이터 송수신을 수행하는 동시에, 경유(intermediate) 노드로서 목적지까지 데이터를 전달해주는 라우터 기능을 수행한다.
한편, 모바일 애드혹 네트워크 환경에서 데이터를 전송하기 위해서는, 먼저 이동하는 노드 간에 애드혹 네트워크를 생성한다. 그 다음, 라우팅 프로토콜을 이용하여 인접하는 노드 정보를 수집하고, 이를 통해 목적지까지 멀티홉(Multi-hop) 라우팅 경로를 결정하여 데이터를 전송하게 된다.
그러나 종래 기술에 따른 모바일 애드혹 네트워크에서의 라우팅 프로토콜에서는 모바일 애드혹 네트워크의 특성상 노드의 위치가 지속적으로 변경되기 때문에, 인접 노드의 정보를 알기 위해 다량의 제어 메시지를 발생시킨다. 이로 인해 네트워크에는 많은 부하가 발생하게 되면서 통신 노드간 데이터 전송이 원활하게 이루어지기 어렵다는 문제가 있었다.
또한, 종래 기술의 경우 군사, 재난, 응급구조 환경과 같이 장애물이 없는 환경(예를 들어, 산, 야지 등)에서의 통신을 목적으로 하였기 때문에, 복합구조를 가지는 건물 환경에 적용하기에는 많은 제약 사항을 가지게 된다.
따라서, 복합 건물 내의 화재 현장과 같이 통신 인프라가 없는 환경에서 화재 진화 작업을 수행하는 소방관들 간의 통신을 제공하기 위한 경우에서와 같이, 인접 노드를 파악하기 위해 다량의 제어 데이터를 발생시키는 문제와, 복합 건물, 화재 현장과 같은 열악 환경에서의 데이터 전송률이 낮은 문제 등 종래 기술에서의 문제점을 극복할 수 있는 새로운 형태의 모바일 애드혹 라우팅 기술 개발이 필요하다.
이와 관련하여, 한국공개특허공보 제10-2006-0068440호(발명의 명칭: 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서 라우팅 경로를 설정하는 방법 및 이를 이용한 네트워크 장치)는 목적지 노드에게 데이터 패킷을 전송할 수 있는 하나 이상의 라우팅 경로를 선별하는 단계, 선별된 라우팅 경로 중에서 라우팅 경로를 구성하는 각 노드들 간의 패킷 전송율에 따라서 계산된 가중치의 합이 최소가 되는 라우팅 경로를 선택하는 단계, 및 선택된 라우팅 경로를 통하여 데이터 패킷을 전송하는 단계를 개시하고 있다.
본 발명의 실시예는 인프라가 존재하지 않는(infra-less) 환경에서 통신 노드의 위치 정보 및 통신 상황 정보를 이용하여 애드혹 모드로 연결된 통신 노드 간 라우팅 경로를 생성 및 제공함으로써, 복합 구조를 가지는 환경에서도 통신 노드 간 애드혹 네트워크를 구성하여 데이터를 안정적으로 전달할 수 있는 모바일 애드혹 라우팅 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면에 따른 모바일 애드혹 라우팅 장치는 제 1 및 제 2 통신 대역을 통해 각각 데이터를 송수신하는 제 1 및 제 2 통신모듈, 상기 데이터를 송수신하기 위한 프로그램이 저장된 메모리 및 상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행시키는 프로세서를 포함한다. 이때, 상기 프로세서는 상기 프로그램을 실행시킴에 따라, 상기 제 1 통신모듈을 통해 하나 이상의 이웃 노드가 브로드캐스팅한 상기 이웃 노드의 현재 위치 및 통신 상황 정보를 포함하는 제 1 제어 정보를 수신하여 상기 메모리에 저장하고, 상기 저장된 제 1 제어 정보에 기초하여 상기 이웃 노드의 정보를 갱신하며, 상기 갱신된 이웃 노드의 정보에 기초하여 현재 패킷 데이터의 전송이 가능한 노드의 정보를 포함하는 패킷 포워딩 정보를 생성하여 상기 메모리에 저장하고, 상기 패킷 포워딩 정보에 기초하여 목적지 노드까지 전송 가능한 다음 노드를 결정하여 상기 제 2 통신모듈을 통해 패킷 데이터를 전송한다.
또한, 본 발명의 제 2 측면에 따른 모바일 애드혹 라우팅 장치에서의 라우팅 방법은 제 1 통신모듈을 통해 이웃 노드가 브로드캐스팅한 제 1 제어 정보를 수신하는 단계; 상기 제 1 제어 정보에 기초하여 상기 이웃 노드의 정보를 갱신하는 단계; 상기 갱신된 이웃 노드의 정보에 기초하여, 현재 패킷 데이터의 전송이 가능한 노드의 정보를 포함하는 패킷 포워딩 정보를 생성하는 단계 및 상기 패킷 포워딩 정보에 기초하여 상기 제 2 통신모듈을 통해 패킷 데이터를 전송하는 단계를 포함한다. 이때, 상기 제 1 제어 정보는 상기 이웃 노드의 현재 위치 및 통신 상황 정보를 포함하고, 상기 제 1 통신모듈의 제 1 통신 대역은 상기 제 2 통신모듈의 제 2 통신 대역보다 더 넓은 전송 범위를 가진다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 이종 전송채널을 사용하여 인접 노드의 위치정보 및 통신 상황 정보를 제 1 통신 대역을 통해 전송하고, 사용자 데이터인 패킷 데이터를 제 2 통신 대역을 통해 전송함으로써 네트워크의 부하를 감소시킬 수 있다.
또한, 각 통신 노드의 통신 상황 정보를 이용하여 최적 경로를 선택하게 함으로써 복합 구조를 가지는 환경에서의 적용도 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 애드혹 라우팅 장치의 블록도이다.
도 2는 제 1 통신 대역 및 제 2 통신 대역을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 애드혹 라우팅 장치의 기능을 설명하기 위한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라우팅 방법의 순서도이다.
도 5는 이웃 노드의 정보를 저장하는 방법의 순서도이다.
도 6은 이웃 노드의 통신비용을 산출하는 방법의 순서도이다.
도 7은 패킷 포워딩 정보를 산출하는 방법의 순서도이다.
도 8은 패킷 데이터를 전송하는 방법의 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명은 모바일 애드혹 라우팅 장치(100) 및 방법에 관한 것이다.
이하에서는 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 애드혹 라우팅 장치(100)에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 애드혹 라우팅 장치(100)의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 애드혹 라우팅 장치(100)는 제 1 통신모듈(110), 제 2 통신모듈(120), 메모리(130) 및 프로세서(140)를 포함한다.
제 1 통신모듈(110) 및 제 2 통신모듈(120)은 각각 제 1 통신 대역(a) 및 제 2 통신 대역(b)을 통해 데이터를 송수신한다. 이러한 통신 대역은 도 2에 도시된 바와 같다.
도 2는 제 1 통신 대역(a) 및 제 2 통신 대역(b)을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예는 제어 정보와 패킷 데이터를 전송하는 채널을 분리하여 이종의 통신 채널을 제공하는 것을 특징으로 한다.
이때, 제 1 통신모듈(110)은 Sub-GHz 모듈이고, 제 2 통신모듈(120)은 WiFi 모듈일 수 있다. 그리고 제 1 통신 대역(a)은 제 2 통신 대역(b)보다 더 넓은 전송 범위를 가질 수 있다.
예를 들어, Sub-GHz 모듈의 전송 범위는 약 50m이고, WiFi 모듈의 전송 범위는 약 10m인바, 제 1 통신 대역(a)은 제 2 통신 대역(b)보다 더 넓은 전송 범위를 가진다. 따라서, 각 통신 노드는 제 2 통신 대역(b)을 벗어난 통신 노드라 하더라도 제 1 통신 대역(a) 내에 위치한다면, 노드 상호간의 위치 정보 및 통신 상황 정보를 수신할 수 있다.
제 1 통신모듈(110)은 이웃 노드로부터 위치 정보와 통신 상황 정보를 포함하는 제 1 제어 정보를 수신하거나, 자신(노드)의 위치 정보 및 통신 상황 정보를 포함하는 제 2 제어 정보를 브로드캐스팅할 수 있다. 이하에서는 이웃 노드가 전송한 제어 정보를 제 1 제어 정보로, 노드 자신이 전송한 제어 정보를 제 2 제어 정보로 지칭하도록 한다.
제 2 통신모듈(120)은 이웃 노드로부터 패킷 데이터를 수신하거나, 이웃 노드로 패킷 데이터를 전송할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 메모리(130)에는 제 1 및 제 2 통신모듈(120)을 통해 데이터를 송수신하기 위한 프로그램이 저장된다. 여기에서, 메모리(130)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다.
예를 들어, 메모리(130)는 콤팩트 플래시(compact flash; CF) 카드, SD(secure digital) 카드, 메모리 스틱(memory stick), 솔리드 스테이트 드라이브(solid-state drive; SSD) 및 마이크로(micro) SD 카드 등과 같은 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory) 등을 포함할 수 있다.
프로세서(140)는 메모리(130)에 저장된 프로그램을 실행시킨다.
프로세서(140)는 프로그램을 실행시킴에 따라, 제 1 통신모듈(110)을 통해 하나 이상의 이웃 노드가 브로드캐스팅한 제 1 제어 정보를 수신하여 메모리(130)에 저장한다.
이때, 메모리(130)에는 제 1 제어 정보에 대응하는 이웃 노드의 ID, MAC 주소, 위치 좌표, 1홉 거리에 위치한 이웃 노드들간의 통신비용 및 일련 번호 중 하나 이상을 포함하는 정보가 저장될 수 있다.
예를 들면, 이웃 노드의 ID는 ‘1’, MAC 주소는 ‘00-00-0c-07-ac-cb’, 위치 좌표는 (10, 11, 12), 1홉 거리에 위치한 이웃 노드들간의 통신비용은 (3, 50)과 같이 1홉 거리에 위치한 노드의 ID와 통신비용의 쌍으로 표현될 수 있다.
프로세서(140)는 메모리(130)에 저장된 이웃 노드의 정보 중 통신비용을 산출하기 위하여 다음과 같은 과정을 수행할 수 있다.
즉, 프로세서(140)는 1홉 거리에 위치한 이웃 노드간의 통신비용을 산출하기 위하여, 이웃 노드의 정보 즉, 위치 좌표에 기초하여 제 2 통신모듈(120)을 통해 1홉 거리에 위치한 이웃 노드로 기 설정된 주기에 따라 더미 메시지(dummy message)를 전송할 수 있다.
이를 위해 프로세서(140)는 제 1 홉 거리에 위치한 이웃 노드가 제 2 통신 대역(b) 내에 위치하는지 여부를 판단하는 과정을 거칠 수 있으며, 제 2 통신 대역(b) 내에 위치하는 것으로 판단된 경우 해당 이웃 노드로 더미 데이터를 전송할 수 있다.
더미 메시지를 수신한 이웃 노드는 SNR(Signal-to-Noise Ratio)을 생성하고, 이를 기반으로 산출된 비트 에러율(Bit Error Rate, BER)과 위치 정보를 고려하여 통신비용을 산출할 수 있다.
이때, 프로세서(140)는 제 2 통신모듈(120)을 통해 하나 이상의 이웃 노드로부터 패킷 데이터를 수신하고 있었다면, 수신한 패킷 데이터에 기초하여 이웃 노드의 비트 에러율 및 위치 정보에 기반한 통신비용을 산출할 수 있다. 즉, 프로세서(140)는 직접 이웃 노드의 통신비용을 산출할 수 있는바, 이 경우 별도의 더미 데이터를 이웃 노드로 전송하지 않을 수 있다.
이와 같이 이웃 노드들의 통신비용이 산출되면, 프로세서(140)는 이를 메모리(130)에 저장할 수 있다.
한편, 프로세서(140)는 제 1 제어 정보를 수신한 경우, 제 1 제어 정보가 새로운 이웃 노드에 의해 브로드캐스팅된 것인지 여부를 판단한다. 이에 따라, 새로운 이웃 노드에 의해 브로드캐스팅된 제 1 제어 정보인 경우, 제 1 제어 정보에 대응하는 이웃 노드의 정보를 메모리(130)에 저장할 수 있다.
다음으로 프로세서(140)는 메모리(130)에 저장된 제 1 제어 정보에 기초하여 이웃 노드의 정보를 갱신한다. 이때, 프로세서(140)는 1홉 거리에 위치한 이웃 노드를 식별하고 식별된 이웃 노드들과의 통신비용을 산출함으로써 이웃 노드의 정보를 갱신할 수 있다.
또한, 프로세서(140)는 새로운 노드에 의해 브로드캐스팅된 제 1 제어 정보가 아닌, 기 저장된 이웃 노드의 정보에 대응하는 제 1 제어 정보인 경우, 수신한 제 1 제어 정보의 일련 번호가 갱신되어 있으면 제 1 제어 정보에 대응하는 이웃 노드의 정보를 갱신할 수 있다.
이와 같이 이웃 노드의 정보가 갱신되면, 프로세서(140)는 갱신된 이웃 노드의 정보에 기초하여 현재 패킷 데이터의 전송이 가능한 노드의 정보를 포함하는 패키 포워딩 정보를 생성하여 메모리(130)에 저장한다.
구체적으로, 프로세서(140)는 이웃 노드의 정보가 갱신되었는지 여부를 확인하여, 갱신될 때마다 Dijkstra 알고리즘에 기초하여 통신비용이 가장 적게 들면서 각 노드에 도달할 수 있는 최소 비용 경로를 산출할 수 있다. 그리고 산출된 경로 비용에 기초하여 현재 패킷 데이터의 전송이 가능한 1홉 거리 및 2홉 거리에 위치한 노드의 정보를 포함하는 패킷 포워딩 정보를 생성할 수 있다.
이와 같은 패킷 포워딩 정보는 목적지 노드의 주소, 1홉 거리 및 2홉 거리에 위치한 노드의 주소, 1홉 거리에 위치한 노드의 통신비용 중 하나 이상의 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 목적지 노드의 주소가 ‘’00-00-0c-07-ac-cb’, 1홉 거리에 위치한 노드의 주소가 ‘00-00-0a-08-ac-cd’, 1홉 노드의 통신비용이 ‘40’, 2홉 거리에 위치한 노드의 주소가 ‘00-00-0d-01-bc-ab’이라면, 패킷 포워딩 정보는 ‘’00-00-0c-07-ac-cb, 00-00-0a-08-ac-cd, 40, ‘00-00-0d-01-bc-ab’의 형태로 저장될 수 있다.
이와 같이 패킷 포워딩 정보가 생성되면, 프로세서(140)는 패킷 포워딩 정보에 기초하여 목적지 노드까지 전송 가능한 다음 노드를 결정하여 제 2 통신모듈(120)을 통해 패킷 데이터를 전송한다.
즉, 프로세서(140)는 제 2 통신모듈(120)을 통해 이웃 노드로부터 패킷 데이터를 수신하면, 수신한 패킷 데이터의 목적지 노드의 주소가 패킷 포워딩 정보에 대응되는지 여부를 확인한다. 그리고 확인 결과 대응되는 경우 목적지 노드의 주소로 패킷 데이터를 전송할 수 있다.
이와 달리, 목적지 노드의 주소가 패킷 포워딩 정보에 대응되지 않는 경우, 즉 노드의 이동으로 인해 최단 경로가 끊어진 경우, 프로세서(140)는 제 2 통신 대역(b) 내에 위치한 이웃 노드 중 2홉 거리에 위치한 노드가 존재하는지 여부를 판단한다. 그리고 판단 결과 존재하는 경우, 2홉 거리에 위치한 노드 중 목적지 노드와의 최소 경로 비용을 가지는 노드를 선택하여 패킷 데이터를 전송할 수 있다.
반면 2홉 거리에 위치한 노드가 존재하지 않는 경우, 프로세서(140)는 1홉 거리에 위치한 노드 중 목적지 노드와의 최소 경로 비용을 가지는 노드를 선택하여 패킷 데이터를 전송할 수 있다.
한편, 프로세서(140)는 제 1 통신모듈(110)을 통해 자신의 현재 위치 및 통신 상황 정보를 포함하는 제 2 제어 정보를 하나 이상의 이웃 노드로 기 설정된 주기에 따라 브로드캐스팅할 수 있다.
이때, 프로세서(140)는 위치 정보 좌표 (x, y, z)를 포함하는 현재 위치 및 1홉 거리에 위치한 이웃 노드들과의 통신비용을 포함하는 통신 상황 정보가 담긴 제 2 제어 정보를 메모리(130)로부터 획득하여 제 1 통신모듈(110)을 통해 브로드캐스팅할 수 있다.
프로세서(140)는 제 2 제어 정보를 브로드캐스팅할 때, 이웃 노드들이 중복된 값을 받지 않도록 매 주기마다 일련 번호(sequence number)를 증가시켜 함께 전송할 수 있다.
이와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 애드혹 라우팅 장치(100)는 도 3에 도시된 기능 블록에 의해 동작될 수 있는바, 이하 도 3을 참조하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 애드혹 라우팅 장치(300)의 기능을 설명하기 위한 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 애드혹 라우팅 장치(300)는 노드 정보 전송부(310), 이웃 노드 정보 수신부(320), 인접 노드 정보 관리부(330), 전송 경로 정보 관리부(340), 이웃 노드 정보 저장소(350), 패킷 포워딩 정보 저장소(360), 패킷 데이터 수신부(370), 전송 경로 결정부(380) 및 패킷 데이터 전송부(390)를 포함할 수 있다.
노드 정보 전송부(310)는 노드 자신의 위치 정보 및 통신 상황 정보를 포함하는 제 2 제어 정보를 기 설정된 주기에 따라 브로드캐스팅하며, 이웃 노드 정보 수신부(320)는 이웃 노드가 브로드캐스팅한 제 1 제어 정보를 수신한다. 이때, 노드 정보 전송부(310)와 이웃 노드 정보 수신부(320)는 제 1 통신 대역(a)을 이용하여 제 1 및 제 2 제어 정보를 송수신한다.
이와 같이 수신한 제 1 제어 정보에 대응하는 이웃 노드의 정보는 이웃 노드 정보 저장소(350)에 저장된다.
인접 노드 정보 관리부(330)는 1홉 거리에 위치한 이웃 노드를 식별하고, 식별된 이웃 노드들과의 통신비용을 산출하여 이웃 노드의 정보를 갱신한다.
전송 경로 정보 관리부(340)는 갱신된 이웃 노드의 정보에 기초하여 현재 패킷 데이터 전송이 가능한 노드의 정보를 포함하는 패킷 포워딩 정보를 생성하여 패킷 포워딩 정보 저장소(360)에 저장한다.
패킷 데이터 수신부(370)는 이웃 노드로부터 패킷 데이터를 수신하며, 패킷 데이터 전송부(390)는 이웃 노드로 패킷 데이터를 전송한다. 이때, 패킷 데이터 수신부(370) 및 패킷 데이터 전송부(390)는 제 2 통신 대역(b)을 이용하여 패킷 데이터를 송수신할 수 있다.
구체적으로, 패킷 데이터 수신부(370)가 패킷 데이터를 수신하면, 이를 전달받은 전송 경로 결정부(380)는 패킷 포워딩 정보를 참조하여 목적지 노드까지 전송 가능한 다음 노드를 결정하고, 패킷 데이터 전송부(390)를 통해 다음 노드로 패킷 데이터를 전송할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 노드 정보 전송부(310), 이웃 노드 정보 수신부(320)는 도 1의 제 1 통신모듈(110)과 대응되고, 패킷 수신부(370) 및 패킷 전송부(390)는 제 2 통신모듈(120)과 대응될 수 있으며, 기타 기능 블록들은 도 1의 프로세서(140)에 대응될 수 있다.
참고로, 본 발명의 실시예에 따른 도 1 내지 도 3에 도시된 구성 요소들은 소프트웨어 또는 FPGA(Field Programmable Gate Array) 또는 ASIC(Application Specific Integrated Circuit)와 같은 하드웨어 형태로 구현될 수 있으며, 소정의 역할들을 수행할 수 있다.
그렇지만 '구성 요소들'은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니며, 각 구성 요소는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.
따라서, 일 예로서 구성 요소는 소프트웨어 구성 요소들, 객체지향 소프트웨어 구성 요소들, 클래스 구성 요소들 및 태스크 구성 요소들과 같은 구성 요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함한다.
구성 요소들과 해당 구성 요소들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성 요소들로 결합되거나 추가적인 구성 요소들로 더 분리될 수 있다.
이하에서는 도 4 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 애드혹 라우팅 장치(100)에서의 라우팅 방법을 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라우팅 방법의 순서도이다. 도 5는 이웃 노드의 정보를 저장하는 방법의 순서도이다. 도 6은 이웃 노드의 통신비용을 산출하는 방법의 순서도이다. 도 7은 패킷 포워딩 정보를 산출하는 방법의 순서도이다. 도 8은 패킷 데이터를 전송하는 방법의 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 라우팅 방법은 먼저, 제 1 통신모듈(110)을 통해 이웃 노드가 브로드캐스팅한 제 1 제어 정보를 수신하면(S410), 수신한 제 1 제어 정보에 기초하여 이웃 노드의 정보를 갱신한다(S420). 이때, 제 1 제어 정보는 이웃 노드의 현재 위치 및 통신 상황 정보를 포함한다.
또한, 본 발명의 일 실시예는 제 1 통신모듈(110)의 제 1 통신 대역(a)은 제 2 통신모듈(120)의 제 2 통신 대역(b)보다 더 넓은 전송 범위를 갖는다.
이와 같이 제 1 제어 정보를 수신하면 도 5의 과정에 따라 이웃 노드의 정보를 저장할 수 있다.
즉, 제 1 제어 정보를 수신하면(S510), 수신한 제 1 제어 정보가 새로운 이웃 노드에 의해 브로드캐스팅된 것인지 여부를 판단한다(S520).
판단 결과 새로운 이웃 노드인 경우, 이웃 노드의 정보를 메모리(130)에 추가 저장한다(S530).
이와 달리, 수신한 제 1 제어 정보가 기 저장된 이웃 노드의 정보에 대응되는 제 1 제어 정보인 경우, 수신한 제 1 제어 정보의 일련 번호의 갱신 여부를 판단한다(S540). 그리고 판단 결과 일련 번호가 갱신되어 있는 제 1 제어 정보인 경우, 제 1 제어 정보에 대응하는 이웃 노드의 정보를 갱신한다(S550).
한편, 본 발명의 일 실시예는 이웃 노드의 통신비용을 산출하기 위하여 도 6에 도시된 과정을 수행할 수 있다.
즉, 이웃 노드로부터 패킷 데이터를 수신한지 여부를 확인하여, 제 2 통신모듈(120)을 통해 하나 이상의 이웃 노드로부터 패킷 데이터를 수신한 경우(S610), 수신한 패킷 데이터에 기초하여 이웃 노드의 비트 에러율 및 위치 정보에 기반한 통신비용을 산출할 수 있다(S620). 이와 같이 산출된 통신비용을 이웃 노드의 정보에 포함시켜 이웃 노드 저장소에 저장한다(S630).
이 경우에는 제 2 통신모듈(120)을 통해 이웃 노드로 더미 데이터를 전송하지 않아도 된다.
이와 달리, 이웃 노드로부터 패킷 데이터를 수신하지 않은 경우(S610), 제 1 홉 거리에 위치한 이웃 노드가 제 2 통신 대역(b) 내에 위치하는지 여부를 판단한다(S640).
판단 결과, 제 2 통신 대역(b) 내에 위치하는 경우, 제 2 통신 대역(b) 내에 위치한 이웃 노드로 기 설정된 주기에 따라 더미 데이터를 전송한다(S650). 더미데이터를 수신한 이웃 노드는 SNR에 기초하여 산출된 비트 에러율과 위치 정보를 고려하여 통신비용을 산출할 수 있다.
다음으로, 갱신된 이웃 노드의 정보에 기초하여 현재 패킷 데이터의 전송이 가능한 노드의 정보를 포함하는 패킷 포워딩 정보를 생성한다(S430). 패킷 포워딩 정보는 도 7에 도시된 과정과 같이 산출될 수 있다.
먼저, 이웃 노드가 갱신되었는지 여부를 확인하여(S710), 이웃 노드가 갱신될 때마다 Dijkstra 알고리즘을 수행하여(S720), 각 이웃 노드에 이르는 최소 경로 비용을 산출한다(S730).
그리고 산출된 최소 경로 비용에 기초하여 현재 패킷 데이터 전송이 가능한 1홉 및 2홉 거리에 위치한 노드를 추출하고(S740), 추출된 노드의 정보를 포함하는 패킷 포워딩 정보를 생성한다(S740). 이와 같이 생성된 패킷 포워딩 정보는 패킷 포워딩 정보 저장소에 저장될 수 있다.
다음으로, 생성된 패킷 포워딩 정보에 기초하여 제 2 통신모듈(120)을 통해 패킷 데이터를 전송한다(S440). 이때, 본 발명의 일 실시예는 패킷 포워딩 정보를 이용하여 도 8에 도시된 과정에 따라 패킷 데이터를 전송할 수 있다.
제 2 통신모듈(120)을 통해 이웃 노드로부터 패킷 데이터를 수신하면(S810), 패킷 데이터의 목적지 노드의 주소가 패킷 포워딩 정보에 대응되는지 여부를 확인한다(S820).
확인 결과 패킷 포워딩 주소에 목적지 노드의 주소가 포함된 경우(S830), 해당 목적지 노드의 주소로 패킷 데이터를 전송할 수 있다(S840).
이와 달리, 패킷 포워딩 정보에 목적지 노드의 주소가 포함되어 있지 않은 경우(S830), 제 2 통신 대역(b) 내에 위치한 이웃 노드 중 2 홉 거리에 위치한 노드가 존재하는지 여부를 판단한다(S850).
판단 결과 2홉 거리에 위치한 노드가 존재하는 경우, 2홉 거리에 위치한 노드 중 목적지 노드와의 최소 경로 비용을 가지는 노드를 선택하여(S860), 선택된 노드로 패킷 데이터를 전송할 수 있다(S880).
반면, 2홉 거리에 위치한 노드가 존재하지 않는 경우에는 1홉 거리에 위치한 노드 중 목적지 노드와의 최소 경로 비용을 가지는 노드를 선택하여(S870), 선택된 노드로 패킷 데이터를 전송할 수 있다(S880).
한편, 상술한 설명에서, 단계 S410 내지 S880는 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다. 아울러, 기타 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 3에서의 모바일 애드혹 라우팅 장치(100)에 관하여 이미 기술된 내용은 도 4 내지 도 8의 라우팅 방법에도 적용된다.
전술한 본 발명의 일 실시예 중 어느 하나에 의하면, 2가지의 이기종 전송채널인 Sub-GHz와 WiFi를 사용하여, 인접 노드의 위치 정보 및 통신 상황 정보는 Sub-GHz 채널을 통해 전송하고, 사용자 데이터는 WiFi 를 통해 전송함으로써 기존의 모바일 애드혹 네트워크에서의 문제를 해소할 수 있다.
즉, 종래 기술의 경우 노드의 이동으로 통신 가능한 인접 노드를 찾기 위해 빈번하게 메시지를 전송함으로써 네트워크의 부하가 증가하게 되고, 이로 인해 사용자 데이터의 전송에도 문제가 발생하였다.
또한, 종래 기술의 경우 장애물이 없는 환경을 고려하여 멀티홉 라우팅 경로를 결정할 때 단순히 최단 거리를 최적 경로로 선택하여 사용자 데이터를 전송하였다.
이에 따라, 종래 기술의 경우 복합 구조를 가진 건물 내에서는 장애물이 있을 경우 무선 신호가 약해져 통신 성능이 떨어지게 되는바, 최단 거리를 최적 경로로 볼 수 없는 경우가 빈번하게 발생하였다.
그러나 본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 통신 노드의 통신 상황 정보를 이용하여 최적 경로를 선택함으로써 복합 구조를 가지는 건물에도 적용이 가능하다.
이로 인해, 본 발명의 일 실시예는 통신 인프라가 존재하지 않는 열악 환경, 즉 복합 건물 내의 화재 상황에서의 응급 구조 및 화재 진압 등에서 상호간에 안정적으로 제어 데이터 및 사용자 데이터를 전송할 수 있는 통신 인프라를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 애드혹 라우팅 장치(100)에서의 라우팅 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터에 의해 실행가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 매체를 모두 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 통신 매체는 전형적으로 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 또는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호의 기타 데이터, 또는 기타 전송 메커니즘을 포함하며, 임의의 정보 전달 매체를 포함한다.
본 발명의 방법 및 시스템은 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 그것들의 구성 요소 또는 동작의 일부 또는 전부는 범용 하드웨어 아키텍쳐를 갖는 컴퓨터 시스템을 사용하여 구현될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 모바일 애드혹 라우팅 장치
110: 제 1 통신모듈
120: 제 2 통신모듈
130: 메모리
140: 프로세서
a: 제 1 통신 대역
b: 제 2 통신 대역

Claims (20)

  1. 모바일 애드혹 라우팅 장치에 있어서,
    제 1 및 제 2 통신 대역을 통해 각각 데이터를 송수신하는 제 1 및 제 2 통신모듈,
    상기 데이터를 송수신하기 위한 프로그램이 저장된 메모리 및
    상기 메모리에 저장된 프로그램을 실행시키는 프로세서를 포함하되,
    상기 프로세서는 상기 프로그램을 실행시킴에 따라, 상기 제 1 통신모듈을 통해 하나 이상의 이웃 노드가 브로드캐스팅한 제 1 제어 정보를 수신하여 상기 메모리에 저장하고,
    상기 저장된 제 1 제어 정보에 기초하여 상기 이웃 노드의 정보를 갱신하며, 상기 갱신된 이웃 노드의 정보에 기초하여 패킷 포워딩 정보를 생성하며,
    상기 패킷 포워딩 정보에 기초하여 다음 노드를 결정하여 상기 제 2 통신모듈을 통해 패킷 데이터를 전송하며,
    상기 프로세서는 상기 이웃 노드의 정보에 기초하여 상기 제 2 통신모듈을 통해 1홉 거리에 위치한 이웃 노드로 기 설정된 주기에 따라 더미 메시지를 전송하고,
    상기 더미 메시지를 수신한 이웃 노드는 SNR에 기초하여 산출된 비트 에러율과 위치 정보를 고려하여 통신비용을 산출하는 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 통신모듈은 Sub-GHz 모듈이고, 상기 제 2 통신모듈은 WiFi 모듈인 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 통신 대역은 상기 제 2 통신 대역보다 더 넓은 전송 범위를 가지는 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 메모리에는 상기 제 1 제어 정보에 대응하는 이웃 노드의 ID, MAC주소, 위치 좌표, 1홉 거리에 위치한 이웃 노드들간의 통신비용 및 일련 번호 중 하나 이상을 포함하는 정보가 저장된 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 1홉 거리에 위치한 이웃 노드를 식별하고 상기 식별된 이웃 노드들과의 통신비용을 산출하여 상기 이웃 노드의 정보를 갱신하는 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 수신한 제 1 제어 정보가 새로운 이웃 노드에 의해 브로드캐스팅된 것인지 여부를 판단하고,
    판단 결과 새로운 이웃 노드에 의해 브로드캐스팅된 제 1 제어 정보인 경우 상기 이웃 노드의 정보를 상기 메모리에 저장하고,
    기 저장된 이웃 노드의 정보에 대응되는 제 1 제어 정보인 경우, 상기 수신한 제 1 제어 정보의 일련 번호가 갱신되어 있으면 상기 제 1 제어 정보에 대응하는 이웃 노드의 정보를 갱신하는 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  7. 삭제
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 1홉 거리에 위치한 이웃 노드가 상기 제 2 통신 대역 내에 위치하는 것으로 판단된 경우, 상기 제 2 통신 대역 내에 위치한 이웃 노드로 상기 더미 메시지를 전송하는 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제 2 통신모듈을 통해 하나 이상의 이웃 노드로부터 상기 패킷 데이터를 수신하는 경우, 상기 수신한 패킷 데이터에 기초하여 상기 이웃 노드의 비트 에러율 및 위치 정보에 기반한 통신비용을 산출하되,
    상기 패킷 데이터를 전송한 이웃 노드로 상기 더미 메시지를 전송하지 않는 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 이웃 노드의 정보가 갱신될 때마다, 각 이웃 노드에 이르는 최소 경로 비용을 산출하고, 상기 산출된 최소 경로 비용에 기초하여 현재 패킷 데이터의 전송이 가능한 1홉 거리 및 2홉 거리에 위치한 노드의 정보를 포함하는 상기 패킷 포워딩 정보를 생성하는 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 패킷 포워딩 정보는 목적지 노드의 주소, 1홉 거리 및 2홉 거리에 위치한 노드의 주소, 및 1홉 거리에 위치한 노드의 통신비용 중 하나 이상의 정보를 포함하는 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제 2 통신모듈을 통해 상기 이웃 노드로부터 패킷 데이터를 수신하면, 상기 수신한 패킷 데이터의 목적지 노드의 주소가 상기 패킷 포워딩 정보에 대응되는지 여부를 확인하고, 확인 결과 대응되는 경우 상기 목적지 노드의 주소로 상기 패킷 데이터를 전송하는 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 목적지 노드의 주소가 상기 패킷 포워딩 정보에 대응되지 않는 경우, 상기 제 2 통신 대역 내에 위치한 이웃 노드 중 2홉 거리에 위치한 노드가 존재하는지 여부를 판단하여 상기 2홉 거리에 위치한 노드가 존재하는 경우, 상기 2홉 거리에 위치한 노드 중 상기 목적지 노드와의 최소 경로 비용을 가지는 노드를 선택하여 상기 패킷 데이터를 전송하는 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 2홉 거리에 위치한 노드가 존재하지 않는 경우, 상기 프로세서는 1홉 거리에 위치한 노드 중 상기 목적지 노드와의 최소 경로 비용을 가지는 노드를 선택하여 상기 패킷 데이터를 전송하는 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제 1 통신모듈을 통해 자신의 현재 위치 및 통신 상황 정보를 포함하는 제 2 제어 정보를 하나 이상의 이웃 노드로 기 설정된 주기에 따라 브로드캐스팅하는 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 프로세서는 위치 정보 좌표를 포함하는 상기 현재 위치 및 1홉 거리에 위치한 이웃 노드들과의 통신비용을 포함하는 통신 상황 정보를 포함하는 상기 제 2 제어 정보를 상기 메모리로부터 획득하여 상기 제 1 통신모듈을 통해 브로드캐스팅하는 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제 2 제어 정보의 일련 번호를 매 주기마다 증가시켜 브로드캐스팅하는 것인 모바일 애드혹 라우팅 장치.
  18. 모바일 애드혹 라우팅 장치에서의 라우팅 방법에 있어서,
    제 1 통신모듈을 통해 이웃 노드가 브로드캐스팅한 제 1 제어 정보를 수신하는 단계;
    상기 제 1 제어 정보에 기초하여 상기 이웃 노드의 정보를 갱신하는 단계;
    상기 갱신된 이웃 노드의 정보에 기초하여, 패킷 포워딩 정보를 생성하는 단계 및
    상기 패킷 포워딩 정보에 기초하여 제 2 통신모듈을 통해 패킷 데이터를 전송하는 단계를 포함하되,
    상기 제 1 제어 정보에 기초하여 상기 이웃 노드의 정보를 갱신하는 단계는,
    상기 이웃 노드의 정보에 기초하여 상기 제 2 통신모듈을 통해 1홉 거리에 위치한 이웃 노드로 기 설정된 주기에 따라 더미 메시지를 전송하는 단계를 포함하고,
    상기 더미 메시지를 수신한 이웃 노드는 SNR에 기초하여 산출된 비트 에러율과 위치 정보를 고려하여 통신비용을 산출하는 것인 라우팅 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 이웃 노드의 정보를 갱신하는 단계는,
    1홉 거리에 위치한 이웃 노드를 식별하고 상기 식별된 이웃 노드들과의 통신비용을 산출하여 상기 이웃 노드의 정보를 갱신하는 것인 라우팅 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 패킷 포워딩 정보를 생성하는 단계는,
    상기 이웃 노드의 정보가 갱신될 때마다, 각 이웃 노드에 이르는 최소 경로 비용을 산출하는 단계 및
    상기 산출된 최소 경로 비용에 기초하여 현재 패킷 데이터의 전송이 가능한 1홉 거리 및 2홉 거리에 위치한 노드의 정보를 포함하는 상기 패킷 포워딩 정보를 생성하는 단계를 포함하는 것인 라우팅 방법.
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