KR20040099287A - 이동통신 시스템에 있어서 통신 레이어 Ⅱ 라우팅에사용되는 링크에 대한 경로 손실을 계산하기 위하여Ｐｅｒ-패킷 수신 신호 강도 지수 및 송신 전력 레벨을사용하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

이동통신 시스템에 있어서 통신 레이어 Ⅱ 라우팅에사용되는 링크에 대한 경로 손실을 계산하기 위하여Ｐｅｒ-패킷 수신 신호 강도 지수 및 송신 전력 레벨을사용하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 802.11 통신 표준규격에 따라서 Ad-hoc 무선통신 네트워크와 같은 통신망에서 송신 노드와 수신 노드 간의 적어도 하나의 통신 링크를 평가하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 상기 시스템 및 방법은, 각각의 데이터 패킷들이 송신 노드에 의해 각각의 링크에 대해 전송되는 송신 전력 레벨(TPL) 지수와, 데이터 패킷을 수신하는 수신 노드의 수신 감도(RS) 지수와, 그리고 각각의 링크에 대하여 네트워크에 의해 제공되는 수신 신호 강도 지수(RSSI) 값에 기초하여, 각각의 통신 링크들에 각각의 링크 품질 값들을 할당하는 동작을 수행한다. 상기 방법 및 시스템은 상기한 TPL을 결정하기 위하여 두 개의 노드들 사이에 전송되는 데이터 패킷의 내용을 검사할 수 있으며, 또한 통신 네트워크의 하나의 물리적 계층으로부터 상기한 RSSI 값을 수신할 수 있다. 따라서 본 발명에 따른 시스템 및 방법은 링크의 품질 수치에 기초하여 어떤 링크에 의해 그러한 부가적인 데이터 패킷들이 통신 링크를 통해 송신 노드에 의해 수신 노드로 전송될 것인지를 결정할 수 있다. 본 발명에 따르면, 특히, 가장 높은 링크 품질 수치를 갖는 링크가 선택된다.

Description

이동통신 시스템에 있어서 통신 레이어 Ⅱ 라우팅에 사용되는 링크에 대한 경로 손실을 계산하기 위하여 Ｐｅｒ-패킷 수신 신호 강도 지수 및 송신 전력 레벨을 사용하기 위한 시스템 및 방법{A SYSTEM AND METHOD FOR USING PER-PACKET RECEIVE SIGNAL STRENGTH INDICATION AND TRANSMIT POWER LEVELS TO COMPUTE PATH LOSS FOR A LINK FOR USE IN LAYER Ⅱ ROUTING IN A WIRELESS COMMUNICATION NETWORK}
최근 "ad-hoc"으로 알려진 일종의 이동통신 네트워크가 개발되었다. 이러한 종류의 네트워크에 있어서는 각각의 사용자 단말기(이하 "이동 노드"라 칭함)는 다른 이동 노드들을 위한 기지국(base station) 또는 라우터(router)로서 동작하는것이 가능하고, 이에 따라 고정된 기지국 기반시설에 대한 필요가 없게 되었다. 따라서 발신지 이동 노드로부터 착신지 이동 노드로 전송되는 데이터 패킷들은 통상 착신지 이동 노드에 도달하기 전에 다수의 중간이동 노드들을 통해 경로가 설정된다. Mayor의 미국특허 제5,943,322호에는 그러한 ad-hoc 네트워크에 대한 상세한 내용이 기재되어 있는데, 그 내용은 참조사항으로서 본 명세서에 포함된다.
통상적인 ad-hoc 네트워크에서와 같이 이동 노드들이 서로 통신하는 것을 가능하게 함과 더불어, 상기 이동 노드들이 고정된 네트워크에 접속하도록 함으로써 이동 노드들이 공중 교환 망(public switched telephone networks: PSTN)과 그리고 인터넷과 같은 다른 네트워크 상에서와 같은 다른 종류의 사용자 단말기들과 통신하도록 해주는 더 정교한 형태의 ad-hoc 네트워크들이 또한 개발되고 있다. 이러한 유형의 ad-hoc 네트워크에 대한 세부적인 사항은 2001년 6월 29일에 출원된 미국특허출원 제09/897,790호(명칭:Ad-Hoc Peer-to-Peer Mobile Radio Access System Interfaced to the PSTN and Cellular Networks)에 기술되어 있으며, 또한 2001년 3월 22일자로 출원된 미국특허출원 제09/815,157호(명칭:Time Division Protocol for an Ad-Hoc, Peer-to-Peer Radio Network Having Coordinating Channel Access to Shared Parallel Data Channels with Separate Reservation Channel)와 2001년 3월 22일자로 출원된 미국특허출원 제09/815,164호(명칭:Prioritized-Routing for an Ad-Hoc, Peer-to-Peer, Mobile Radio Access System)에 기술되어 있는데, 이 출원들의 모든 내용은 참고사항으로서 본 명세서에 포함된다.
당해 기술분야의 전문가에 의해 인식될 수 있듯이, 한 노드가 착신지 노드로패킷화 된 데이터를 전송할 때, 그 노드는 전형적으로 상기한 착신지 노드가 그의 라우팅 테이블에 포함되어 있는지를 결정하도록 하기 위해 라우팅 테이블을 검사한다. 만일 착신지 노드가 그 노드의 라우팅 테이블에 포함되어 있으면, 그 데이터는 착신지 노드로 안내되는 경로를 통해 전송된다. 그러나 만일 착신지 노드가 그 노드의 라우팅 테이블에 포함되어 있지 않으면, 패킷은 그 노드의 라우팅 테이블에 포함되어 있는 하나 또는 다수의 다른 노드들로 전송되며, 그리고 그러한 다른 노드들은 착신지 테이블이 그들의 라우팅 테이블들에 열거되어 있는지 아닌지를 결정한다. 그 과정은 데이터 패킷이 최종적으로 착신지 노드에 도달할 때까지 계속된다.
이러한 종류의 ad-hoc 네트워크에 있어서 데이터 패킷들이 어떠한 경로의 중간 노드들을 경유하여 발신지와 착신지 노드 간에 경로가 설정되는가를 결정하기 위하여 사용되는 알고리즘은 발신지와 착신지 노드들 간의 가장 짧은 거리에 또는 데이터 패킷 전달 매체가 무선이라는 것을 전제하면 그러한 라우팅을 수행함에 있어 요구되는 가장 적은 전력에 통상적으로 기초하고 있다. 그러나 그러한 알고리즘은 필연적으로 데이터 패킷의 배달(delivery)이 예측 가능하게끔 만들어주지는 않는다. 예를 들면, 데이터 패킷의 라우팅은 중간 노드들에서의 트래픽의 혼잡(congestion)으로 인하여 지연될 수도 있다. 또한 데이터 패킷의 배달 실패는 노드들 사이에서의 잡음이 많은 무선 링크 상에서 발생할 수 있다. 더욱이 많은 노드들이 이동성이기 때문에 링크의 조건은 계속적으로 변하게 될 것이다.
부가적으로, 데이터 패킷이 링크 상에서 하나의 노드에 의해 수신되는 신호강도뿐만 아니라 그 링크 상에서 데이터 패킷을 전송함에 있어 그 노드가 필요하다고 생각되는 전력 레벨과 같은 다른 요인들은 해당 링크의 무결함성에 대한 표시를 제공해 준다. 현재에는 ad-hoc 무선 통신 네트워크들, 특히 802.11 표준에 따라 작동하는 단말기들을 사용하는 네트워크들은 노드들 간에 데이터 패킷들을 송신함에 있어 사용되는 링크의 적합성을 결정할 때 송신된 전력 레벨 또는 수신된 신호 강도를 고려하지 않는다. 상기한 802.11 표준의 상세 사항은 ISO/IEC 8802-11, ANSI/IEEE 802.22 "Information Technology-Telecommunications and Information Exchange Between Systems-Local and Metropolitan Area Network Specific Requirement, Part 11: Wireless Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications" 에 서술되어 있는데, 그 내용은 여기에 참조로 포함된다. 한편 그러한 802.11 표준에 대한 기술은 "Bob O'Hara and A1 Petrick"에 의해 간행된 서적인 "IEEE 802.11 Handbook: A Designer's Companion, IEEE, 1999"에 잘 기술되어 있으며, 그 내용도 또한 여기에 참조로 포함된다.
따라서 노드들 간의 데이터 패킷의 라우팅을 위하여 링크를 사용할 것인지를 결정하기 위하여, 802.11 표준 네트워크와 같은 무선 ad-hoc 통신 네트워크가 링크 상에서 신호가 수신되는 수신신호 강도와 그 링크에 대해 신호가 송신되는 송신신호의 전력 레벨에 기초하여 노드들 간의 상기 링크의 무결성을 평가하는 것을 가능하게 만들기 위한 시스템과 방법의 필요성이 존재하게 되는 것이다.
본 발명은 802.11 통신 네트워크와 같은 네트워크에 있어서 계층 II(Layer II)에 사용되는 링크의 무결함성(integrity)을 판단하기 위해 수신 신호 강도 지수와 송신 전력 레벨을 사용하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 그 위에서 노드들 사이에 데이터 패킷들을 전송할 가장 적절한 링크를 선택하기 위하여, 상기한 802.11 네트워크와 같은 통신 네트워크에 있어서 노드들 간의 링크에 대한 통로 손실을 계산하기 위해 per-패킷 수신 신호 강도 지수와 per-패킷 송신 전력 레벨을 이용하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 전술한 목적들, 장점 및 특징들은 이하의 상세한 설명으로부터 첨부한 도면을 참조하여 볼 때 더 용이하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노드들 간의 링크의 무결성을 평가하기 위한 시스템 및 방법을 사용하는 ad-hoc 무선통신 네트워크의 일예를 나타내는 블록도;
도 2는 도 1에 도시된 네트워크에서 사용된 노드의 구성요소들의 일예를 나타내는 블록도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 도시된 ad-hoc 무선통신 네트워크의 노드들 간의 두 개의 경로(route)에 대한 경로 손실을 대비하여 묘사하는 블록도;
도 4 및 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1에 도시된 무선통신 네트워크에 있어서의 노드들 간의 하나의 링크에 대한 품질 수치를 계산하기 위해 수행되는 동작의 일예를 예시하는 타이밍 다이어그램이다.
따라서 본 발명의 목적은 수신된 데이터 패킷에 포함된 송신 전력 레벨에 관한 정보와 그 데이터 패킷이 수신되는 수신신호 강도 지수(RSSI)를 이용하여 무선 ad-hoc 통신 네트워크에 있어서 노드들 간의 링크를 따르는 경로 손실(path loss)을 계산하기 위한 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 링크의 적절성 여부를 결정하기 위하여, 802.11 표준 네트워크와 같은 무선 통신 네트워크에 있어서 이동통신 사용자 단말기와 같은 하나의 노드가 per-패킷 RSSI와 그 링크 상에서 수신 및 송신되는 데이터 패킷들의 per-패킷 송신 전력 레벨을 사용하여 당해 노드와 다른 노드 간의 링크를 따르는 경로 손실을 계산하는 것을 가능하게 하기 위한 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 패킷들을 전송함에 있어 전송매체로서 가장 손실이 적은 경로를 노드들이 선택할 수 있도록 함으로써 특히 802.11 네트워크와 같은 ad-hoc 무선 통신 네트워크에 있어서 노드들 사이의 통신을 개선하기 위한 시스템 및 방법을 제공함에 있다.
상술한 그리고 그 외의 다른 목적들은 802.11 표준에 따른 ad-hoc 무선 통신 네트워크와 같은 통신 네트워크에 있어서 송신 노드와 수신 노드 간의 적어도 하나의 통신 링크를 평가하기 위한 시스템 및 방법을 제공함으로써 달성된다. 상기한 시스템 및 방법은 각각의 데이터 패킷들이 각 링크 상에서 송신 노드에 의해 전송되는 송신 전력 레벨(Transmit Power Level: TPL)과, 데이터 패킷들을 수신하는 수신 노드의 수신 감도(Received Sensitivity: RS) 수치와, 각각의 링크에 대하여 네트워크에 의해 제공되는 수신 신호 강도 지수(RSSI)에 기초하여 각각의 통신 링크들에 대한 각각의 링크 품질 수치들을 할당하는 동작을 수행하는 것이다. 상기 시스템 및 방법은 상기한 TPL을 결정하기 위하여 두 노드들 간에 전송되고 있는 데이터 패킷의 내용을 조사하고 그 통신 네트워크의 물리적 계층으로부터의 RSSI를 수신할 수가 있다. 따라서 상기 시스템 및 방법에 의하면 어떤 링크의 부가적인 데이터 패킷들이 링크 품질 수치들에 입각하여 통신 링크를 경유해 송신 노드에 의해 수신 노드로 전송될 것인지를 결정하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 ad-hoc 패킷 교환형 무선통신 네트워크 100의 일예를 나타내는 블록도이다. 특히 네트워크 100은 고정된 네트워크 104에 대한 접근을 노드들 102에 제공하기 위하여 다수의 접속 포인트들 106-1, 106-2,...106-n(이하, 총괄적으로 노드들 또는 접속 포인트들 106으로 호칭됨)을 구비하는 고정 네트워크 104와, 다수의 이동 무선 사용자 단말기들 102-1 내지 102-n(이하, 총괄적으로 노드들 또는 이동 노드들 102로서 호칭됨)을 포함하여 이루어진다. 상기 고정 네트워크 104는 예를 들면, 코어 근거리 접속 네트워크(LAN)와 다수의 서버들 및 게이트웨이 라우터들을 포함하는데, 이로써 상기 노드들 102에게 ad-hoc 네트워크와 같은 다른 네트워크들, 공중교환 전화망(PSTN), 그리고 인터넷에 대한 접속이 가능하게끔 해준다. 상기 네트워크 100은 또한 다른 노드들 102, 106 또는 107 사이에 데이터 패킷을 라우팅하기 위한 다수의 고정 라우터들 107-1 내지 107-n(이하, 총괄적으로 노드들 또는 고정 라우터들 107로서 언급됨)을 포함한다.
당해 기술 분야의 전문가라면 이해할 수 있듯이, 상기한 노드들 102, 106 및 107은 메이어(Mayor)의 미국특허 제5,943,322호와 전술한 미국 특허출원 제09/897,790호, 제09/815,157호 및 제09/815,164호에 기술된 바와 같이 노드들 102 사이에 전송되고 있는 데이터 패킷들을 위한 라우터(들)로서 동작하는 하나 또는 다수의 다른 노드들 102, 106 또는 107을 통해 또는 직접 서로 통신할 수 있다. 특히, 도 2에 도시되었듯이, 각각의 노드 102, 106 및 107은 안테나 110에 접속되어 패킷화 된 데이터 신호들과 같은 신호들을 제어장치 112의 제어하에 상기 노드들102, 106 또는 107로부터 수신하고 또한 거기에 송신할 수 있는 송수신기 108을 포함한다. 상기한 패킷화 된 데이터 신호들은 예를 들면, 음성, 데이터 또는 멀티미디어를 포함할 수 있다.
각각의 노드 102, 106 및 107은 또한 랜덤 억세스 메모리(RAM) 장치와 같은 메모리 114를 포함하는데, 이것은 다른 것보다는 상기 노드 그리고 네트워크 100에 있는 다른 노드들 102, 106 또는 107에 관한 라우팅 정보를 저장할 수 있다. 상기 노드들 102, 106 및 107은 예를 들면, 새로운 노드 102가 네트워크 100에 들어갈 때나 또는 네트워크 100에 있는 기존의 노드들 102가 이동될 때 라우팅 통지(routing advertisement) 또는 라우팅 테이블 정보라 일컫는 그들의 각각의 라우팅 정보를 주기적으로 방송 장치시스템을 통해 서로 교환한다. 노드 102, 106 또는 107은 그의 라우팅 테이블의 업데이트 내용을 방송할 것이며, 근처의 노드들 102, 106 또는 107은 상기한 방송 노드들 102, 106 또는 107의 방송 범위(예를 들면, 무선 주파수(RF) 범위) 내에 있다면 그러한 방송된 라우팅 데이블 업데이트 내용을 단지 수신할 것이다. 예를 들면, 노드 102-6이 그의 라우팅 테이블 정보를 방송할 때 노드들 102-1, 102-2 및 102-7이 노드 102-6의 무선 방송범위 내에 있다고 가정하면, 그러한 정보는 노드들 102-1, 102-2 및 102-7에 의해 수신된다. 그러나 노드들 102-3, 102-4 및 102-5 내지 102-n이 그러한 방송범위의 바깥에 있다면 그 노드들 중의 어떤 것도 노드 102-6으로부터 방송된 라우팅 테이블 정보를 수신하지 않을 것이다.
이하에서 본 발명의 일 실시예에 따라 한 링크의 무결성을 평가하는 방식의일례가 도 1 내지 도 4를 참조하여 기술될 것이다. 특히 본 발명의 일 실시예는 네트워크 100 내에서 전송된 소정의 패킷에 대한 링크를 따르는 경로 손실을 평가하기 위해 per-패킷 송신 전력 레벨과 결합된 802.11 물리적 계층으로부터의 획득 가능한 per-패킷 수신신호 강도 지수(RSS)를 이용하며, 이러한 예에 있어서 상기 네트워크 100은 전술한 배경기술 부분에서 언급된 바와 같이 802.11 무선 네트워크이다.
그러한 per-패킷 경로 손실은 차후의 패킷들이 두 개의 노드들 사이의 링크 상에서 성공적으로 전송될 확률뿐만 아니라 두 개의 802.11 방식의 노드들 102, 106 또는 107 간의 링크의 무결성(integrity)을 결정하는 일종의 측정치로서 사용된다. 당해 기술 분야에서 숙련된 전문가에 의해 인식될 수 있는 바와 같은 스위칭 계층으로서 알려진 네트워크 100의 계층(Layer) II에 있어서의 라우팅 알고리즘은 낮은 확률의 패킷의 전달 성공률을 갖는 링크들을 제거하기 위해 이러한 확률을 이용할 수 있다.
도 3을 참조하면, 각각 노드 N0, N1, N2 및 N3로서 식별되는 네 개의 노드들 102-1, 102-2, 102-3 및 102-4가 두 개의 경로를 형성하는 것으로서 묘사된다. 첫 번째 경로는 N0, N1 및 N3로 이루어진 노드들을 포함하는 반면에 두 번째 경로는 N0, N2 및 N3로 이루어진 경로를 포함한다. 이러한 예에 있어서 노드 N0는 발신지 노드이고 노드 N3은 착신지 노드이며, 반면에 노드들 N1 및 N2는 중간 노드들이다. 본 발명의 일 실시예에 따라서 경로 손실을 계산하는 방식에 대한 예를 이제 도 3 내지 도 5와 관련하여 상세히 기술할 것이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 네트워크 100의 각각의 노드 N0 내지 N3는 주기적으로 그의 방송 범위 내에 있는 노드들에게 라우팅 공고(통지)를 방송한다. 이러한 예에 있어서 노드 N3는 노드 N3의 방송 범위 내에 있는 노드들 N2 및 N1에 라우팅 공고를 방송한다. 하나의 라우팅 공고 내용은 데시벨(Dbm)로 된 송신 출력 레벨(TPL)에 관한 정보를 그의 헤더에 포함한다. 즉, 패킷을 전송하기 전에 노드 N3의 제어장치 112는 패킷의 헤더에 이러한 정보가 포함되게끔 해준다. 상기한 RSSI는 802.11 물리적 계층의 구현장치로부터 이용 가능하다. 또한 각각의 노드는 그것의 수신 감도(Receive Sensitivity: RS)를 인지하는데, 이것은 상기한 노드가 수신된 데이터 패킷으로부터 데이터를 성공적으로 회복할 수 있게 하기 위하여 데이터 패킷을 함유하는 수신된 신호가 수신될 수 있는 가장 낮은 레벨의 신호 강도에 해당한다. 다른 말로 하면, 소정의 RS 문턱치 이하의 값으로 수신된 어떠한 신호도 잡음(noise)으로서 간주될 것이다. 하기의 수식은 노드 N3으로부터 노드 N2로 그리고 노드 N3으로부터 노드 N1로 링크의 링크 품질 비율 (LQR) 값이 계산될 수 있는 방식의 예를 나타내는데, 이것에 의해 네트워크 100에서 무선 노드들 간의 per-패킷 링크 품질을 측정하기 위해 사용될 수 있는 하나의 비율을 산출하는 것이 가능하다:
LQR = 1 - (TPL(Dbm) - RSSI(Dbm)) / (TPL(Dbm) - RS(Dbm))
이러한 예에 있어서 도 3에서의 각각의 노드 N0 내지 N3은 20Dbm의 TPL 값을갖는다. 노드 N0은 -90Dbm의 RS 값을 가지며, 노드들 N1 및 N2는 각각 -85Dbm의 RS 값을 가지며, 그리고 노드 N3은 -95Dbm의 RS 값을 갖는다. 이러한 실시예에 있어서 노드 N3으로부터 노드 N2로의 링크에 대한 RSSI는 -70Dbm이고 또한 노드 N3으로부터 노드 N1로의 링크에 대한 RSSI는 -80Dbm이다. 따라서 노드 N2에서의 TPL, RS 및 RSSI 값들에 대해 상기한 LQR 방정식을 적용하면, LQR 값은 다음과 같이 노드 N2의 제어장치 112에 의해 계산될 수 있다.
1 - [((20 Dbm - (-70 Dbm)) / (20 Dbm - (-85 Dbm))] = 0.142LQR
노드 N3와 N2 사이의 링크에 대한 RSSI 값은 -80Dbm이다. 예시된 LQR 방정식을 적용하면 다음과 같은 결과가 초래된다.
1 - [((20 Dbm - (-80 Dbm)) / (20 Dbm - (-85 Dbm))] = 0.048LQR
위에서 지적된 바와 같이, 노드 N3에서 노드 N1로의 경로는 노드 N3에서 노드 N2로의 경로보다 더 높은 LQR 값을 가지며, 이것은 노드 N3으로부터 노드 N1로의 경로가 더 높은 무결함 수준을 가지며 따라서 이러한 경로를 채택하는 차후의 패킷들은 그들이 노드 N3에서 노드 N2로의 경로를 취하는 경우보다 더 양호한 성공률을 갖게 될 확률이 더 높다는 것을 나타낸다. 도 4 및 도 5에서 도시되었듯이, 노드 N1은 노드 N1의 방송 범위에 있는 노드들 N0 및 N3에 라우팅 통지(routingadvertisement)를 방송한다. 노드들 N0 및 N3은 전술한 방법으로 이러한 수신된 라우팅 통지에 기초하여 각각의 LQR을 계산한다. 노드 N1에 의한 라우팅 통지의 방송은 노드 N3으로부터 노드 N1로의 링크에 대한 계산된 LQR에 관한 정보를 포함한다는 것이 또한 주목된다. 노드 N2는 또한 노드 N2의 방송 범위에 있는 노드들 N0 및 N3에 라우팅 통지를 방송한다. 한편, 노드 N2에 의한 라우팅 통지 방송은 노드 N3으로부터 노드 N2로의 링크에 대한 계산된 LQR에 관한 정보를 포함한다는 것이 또한 주목된다.
따라서 노드들 N0 및 N3의 각각의 제어장치들 112는 전술한 방식으로 이러한 수신된 라우팅 통지들에 입각하여 각각의 LQR을 계산한다. 노드 N0은 그의 방송 범위 내에서 상기한 노드들 중의 어떤 것에도 어떠한 라우팅 통지를 방송하는 것으로서 보이지 않는데, 이것은 전술한 바와 같이 상술한 예에 있어서 노드 N0은 착신지 노드 N3에 데이터 패킷을 송신하는 하나의 발신지 노드이며 따라서 그것의 라우팅 통지들은 이러한 설명의 목적에는 부적절하기 때문이라는 것이 또한 주목된다. 그러나 모든 노드들과 마찬가지로 노드 N0은 그의 방송 범위에서 상기한 노드들에 라우팅 통지들을 방송할 것이다.
더욱이 노드 N0은 본 실시예에 있어서의 발신지 노드이고 또한 착신지 노드 N3에 데이터 패킷을 송출하고 있기 때문에, 노드 N0의 제어장치 112는 또한 두 개의 경로(path)들, 말하자면, 노드들 N0, N1 및 N3을 포함하는 경로와 노드들 N0, N2 및 N3을 포함하는 경로에 대한 결합한 링크 품질 비율(ALQR)을 계산한다. 그러므로 노드 N0은 위에서 계산된 바와 같이 N3에서 N1 그리고 N1에서 N0으로의 링크들에 대한 LQR 값들을 더함으로써 노드 N0, N1 및 N3을 포함하는 경로에 대한 ALQR을 계산한다. 이 경로에 대한 ALQR은 도 5에 도시된 바와 같이 0.135인 것으로 계산된다. 마찬가지로, 노드 N0은 상기에서 계산된 바와 같이 N3에서 N2 그리고 N2에서 N0으로의 링크들에 대한 LQR 값들을 더함으로써 노드들 N0, N2 및 N3을 포함하는 경로에 대한 ALQR을 계산한다. 이 경로에 대한 ALQR은 도 5에 도시된 바와 같이 0.324인 것으로 계산된다. 모든 다른 변수들이 같다고 가정하면, 노드 N0의 제어장치 112는 가장 높은 ALQR을 갖는 경로, 말하자면 노드들 N0, N2 및 N3를 포함하는 경로를 선택한다.
전술한 바와 같이 LQR에 대한 점검은 각 패킷의 배달과 함께 수행된다. 따라서 전술한 본 발명의 실시예에 따른 기술은 연속적인 기반에서 가장 양호한 경로(route)를 결정하는 수단을 제공한다. 이에 따라서 노드들 102의 이동성이 무선 네트워크 100에 대한 패킷 전송의 품질에 중요한 영향을 미치지 않는다. 더욱이 상기 LQR의 연속 평균(running average)은 유망한 링크 신뢰도를 결정하기 위해 소스 노드 N0에 의해 유지될 수가 있고 어떠한 잠재적인 경로를 선택할지를 결정함에 있어 이용될 수 있다. 즉, 각 링크들의 LQR은 오랜 시간에 걸쳐 누적되어 그 링크들의 품질에 대한 통계적으로 더 의미 있는 측정을 이룩할 수 있다.
선택된 경로를 취하는 차후의 패킷들은 더 높은 LQR 값을 가질 것으로 가정될 수도 있다. 그러나 전술한 바와 같이, LQR 값들에 대한 점검이 연속적으로 행하여진다. 따라서 차후의 선택된 경로들은 현재의 사용된 경로들에 대해 변화하는 LQR 값들에 기초하여 변화될 수 있다. 예를 들면, 현재의 사용된 경로들은 감소하는 LQR 값들을 가질 수도 있다. 다른 예로서는 현재의 사용된 경로들은 동일한 LQR 값들을 가질 수 있으나 사용되지 않은 경로들은 LQR 값의 증가를 이루도록 할 수도 있다.
본 발명에 따른 기술은 802.11 프로토콜에 관련하여 상술하였지만 본 발명의 기술은 다른 프로토콜들을 포함하도록 변경될 수 있으며, 그렇더라도 그것은 본 발명의 범위 내에 존재한다는 것은 당해 기술분야의 전문가라면 잘 인식될 것이다. 예를 들면, 전술한 기술은 홈 RF, 블루투스(Bluetooth) 등과 같은 다른 유형의 무선 매체들에서 이용될 수도 있다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면 수신된 데이터 패킷에 포함된 송신 전력 레벨에 관한 정보와 그 데이터 패킷이 수신되는 수신신호 강도 지수(RSSI)를 이용하여 무선 ad-hoc 통신 네트워크에 있어서 노드들 간의 링크를 따르는 경로 손실을 계산하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다.
전술한 발명은 특히 예시된 실시예들을 참조하여 주로 설명되었지만, 당해 기술 분야의 전문가라면 본 발명의 정신과 교시를 이탈함이 없이도 여러 가지의 변형 및 기능적으로 대등한 구성요소들에 의해 일부가 대체될 수도 있다는 점을 이해하여야 할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 것들과 같은 변형물과 기능적으로 그와 대등한 요소들에 의해 한정되는 것이 아니라, 단지 다음과 같은 특허청구의 범위 내에 존재하는 것으로서 간주되어야만 할 것이다.

Claims (33)

  1. 통신 네트워크 상의 송신 노드와 수신 노드 간의 적어도 하나의 통신 링크를 평가하기 위한, 상기 통신 네트워크에 사용하도록 구성된 시스템에 있어서,
    상기 송신 노드에 의해 데이터 패킷이 전송되는 송신 전력 레벨(TPL)과, 상기 데이터 패킷을 수신하는 수신 노드의 수신 감도(RS)와, 그리고 상기 통신 네트워크에 의해 제공된 수신 신호 강도 지수(RSSI)에 기초하여 상기 통신 링크에 소정의 링크 품질 가치를 할당하도록 구성된 프로세서를 포함하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기한 TPL을 결정하기 위해 상기 두 개의 노드들 사이에 전송되고 있는 데이터 패킷의 내용을 검사하도록 구성된 패킷 분석기를 더 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 통신 네트워크의 물리적 계층으로부터 상기한 RSSI를 수신하도록 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 부가적인 데이터 패킷들이 상기한 링크 품질 가치에 기초하여 상기 통신 링크를 거쳐 상기 수신 노드로 상기 송신 노드에 의해 전송될 것인지 아닌지를 결정하도록 구성함을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 네트워크는 ad-hoc 무선 네트워크를 포함하고, 또한 상기 프로세서는 상기한 ad-hoc 무선통신 네트워크에 있어서 각각의 무선 노드들인 상기 송신 노드와 수신 노드 사이의 상기한 통신 링크에 상기 링크 품질 가치를 할당하도록 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 네트워크는 802.11 네트워크를 포함하고, 또한 상기 프로세서는 상기한 802.11 네트워크에 있어서 각각의 802.11 무선 노드들인 상기 송신 노드와 수신 노드 사이의 통신 링크에 상기 링크 품질 가치를 할당하도록 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 하기의 방정식
    LQR = 1-(TPL-RSSI)/(TPL-RS)
    에 의해 표시되는 소정의 링크 품질 비율(LQR)로서 상기한 링크 품질 가치를 계산하도록 구성함을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 상기 송신 노드와 수신 노드 사이의 통신 링크들 중의 각각의 하나에 각각의 상기 링크 품질 가치를 할당하도록 구성됨을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 프로세서는 부가적인 데이터 패킷들이 상기한 링크 품질 가치에 기초하여 상기 통신 링크를 거쳐 상기 수신 노드로 상기 송신 노드에 의해 전송될 하나의 선택된 경로로서 상기 통신 링크들 중의 하나를 선택하도록 구성함을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 프로세서는 가장 높은 링크 품질 가치를 갖는 하나의 통신 링크를 상기 선택된 경로로서 선택함을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제1항에 있어서, 상기 프로세서는 per-패킷을 기초로 하여 상기한 링크 품질 가치를 할당하도록 구성함을 특징으로 하는 시스템.
  12. 통신 네트워크 상의 송신 노드와 수신 노드 간의 적어도 하나의 통신 링크를 평가하기 위한 방법에 있어서,
    상기 송신 노드에 의해 데이터 패킷이 전송되는 송신 전력 레벨 지수(TPL)과, 상기 데이터 패킷을 수신하는 수신 노드의 수신 감도 지수(RS)와, 그리고 상기 통신 네트워크에 의해 제공된 수신 신호 강도 지수(RSSI)에 기초하여 상기 통신 링크에 소정의 링크 품질 가치지수를 할당하는 과정을 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기한 TPL을 결정하기 위해 상기 두 개의 노드들 사이에 전송되고 있는 데이터 패킷의 내용을 검사하는 과정을 더 포함하여 이루어지는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 통신 네트워크의 물리적 계층으로부터 상기한 RSSI지수를 수신하는 과정을 더 포함하여 이루어지는 방법.
  15. 제12항에 있어서, 부가적인 데이터 패킷들이 상기한 링크 품질 지수에 기초하여 상기 통신 링크를 거쳐 상기 수신 노드로 상기 송신 노드에 의해 전송될 것인지 아닌지를 결정하는 과정을 더 포함하여 이루어지는 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 네트워크는 ad-hoc 무선 네트워크를 포함하고, 또한 상기한 ad-hoc 무선통신 네트워크에 있어서 각각의 무선 노드들인 상기 송신 노드와 수신 노드 사이의 상기한 통신 링크에 상기 링크 품질 지수를 할당하는 과정을 더 포함하여 이루어지는 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 네트워크는 802.11 네트워크를 포함하고, 또한 상기한 802.11 네트워크에 있어서 각각의 802.11 무선 노드들인 상기 송신 노드와 수신 노드 사이의 통신 링크에 상기 링크 품질 가치를 할당하는 과정을 더 포함하여 이루어지는 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 할당하는 과정은 하기의 방정식
    LQR = 1-(TPL-RSSI)/(TPL-RS)
    에 의해 표시되는 소정의 링크 품질 비율(LQR)로서 상기한 링크 품질 가치를 계산하도록 함을 특징으로 하는 방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 할당하는 과정은 상기 송신 노드와 수신 노드 사이의 통신 링크들 중의 각각의 하나에 각각의 상기 링크 품질 지수를 할당하도록 함을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 부가적인 데이터 패킷들이 상기한 링크 품질 지수에 기초하여 상기 통신 링크를 거쳐 상기 수신 노드로 상기 송신 노드에 의해 전송될 하나의 선택된 경로로서 상기 통신 링크들 중의 하나를 선택하도록 함을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 선택하는 과정은 가장 높은 링크 품질 가치를 갖는 하나의 통신 링크를 상기 선택된 경로로서 선택하도록 함을 특징으로 하는 방법.
  22. 제12항에 있어서, 상기 할당하는 과정은 per-패킷을 기초로 하여 상기한 링크 품질 지수를 할당하도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 통신 네트워크 상의 송신 노드와 수신 노드 간의 적어도 하나의 통신 링크를 평가하기 위한, 상기 통신 네트워크에 사용하도록 구성된 컴퓨터로 읽기 가능한 명령 매개체에 있어서,
    상기 송신 노드에 의해 데이터 패킷이 전송되는 송신 전력 레벨(TPL)과, 상기 데이터 패킷을 수신하는 수신 노드의 수신 감도(RS)와, 그리고 상기 통신 네트워크에 의해 제공된 수신 신호 강도 지수(RSSI) 값들에 기초하여 상기 통신 링크에 소정의 링크 품질 가치 지수를 할당하도록 구성된 제1 명령어 셋을 포함하는 명령 매개체.
  24. 제23항에 있어서, 상기한 TPL을 결정하기 위해 상기 두 개의 노드들 사이에 전송되고 있는 데이터 패킷의 내용을 검사하도록 구성된 제2 명령어 셋을 더 포함하는 명령 매개체.
  25. 제23항에 있어서, 상기 통신 네트워크의 물리적 계층으로부터 상기 RSSI 값을 수신하도록 구성된 제3 명령어 셋을 포함하는 명령어 매개체.
  26. 제23항에 있어서, 부가적인 데이터 패킷들이 상기한 링크 품질 가치 값에 기초하여 상기 통신 링크를 거쳐 상기 수신 노드로 상기 송신 노드에 의해 전송될 것인지 아닌지를 결정하도록 구성된 제4 명령어 셋을 포함하는 명령어 매개체.
  27. 제23항에 있어서, 상기 네트워크는 ad-hoc 무선 네트워크를 포함하고, 또한 상기 제1 명령 셋은 상기한 ad-hoc 무선통신 네트워크에 있어서 각각의 무선 노드들인 상기 송신 노드와 수신 노드 사이의 상기한 통신 링크에 상기 링크 품질 가치 값을 할당하도록 구성됨을 특징으로 하는 명령어 셋을 포함하는 명령어 매개체.
  28. 제23항에 있어서, 상기 네트워크는 802.11 네트워크를 포함하고, 또한 상기 제1 명령 셋은 상기한 802.11 네트워크에 있어서 각각의 802.11 무선 노드들인 상기 송신 노드와 수신 노드 사이의 통신 링크에 상기 링크 품질 가치 값을 할당하도록 구성됨을 특징으로 하는 명령어 셋을 포함하는 명령어 매개체.
  29. 제23항에 있어서, 상기 제1 명령 셋은 하기의 방정식
    LQR = 1-(TPL-RSSI)/(TPL-RS)
    에 의해 표시되는 소정의 링크 품질 비율(LQR)로서 상기한 링크 품질 가치를 계산하도록 구성함을 특징으로 하는 명령어 셋을 포함하는 명령어 매개체.
  30. 제23항에 있어서, 상기 제1 명령 셋은 상기 송신 노드와 수신 노드 사이의 통신 링크들 중의 각각의 하나에 각각의 상기 링크 품질 가치를 할당하도록 구성함을 특징으로 하는 명령어 셋을 포함하는 명령어 매개체.
  31. 제30항에 있어서, 부가적인 데이터 패킷들이 상기한 링크 품질 가치에 기초하여 상기 통신 링크를 거쳐 상기 수신 노드로 상기 송신 노드에 의해 전송될 하나의 선택된 경로로서 상기 통신 링크들 중의 하나를 선택하도록 구성된 제5 명령 셋을 포함하는 것을 특징으로 하는 명령어 매개체.
  32. 제31항에 있어서, 상기 제5 명령 셋은 가장 높은 링크 품질 가치를 갖는 하나의 통신 링크를 상기 선택된 경로로서 선택하도록 구성함을 특징으로 하는 명령어 매개체.
  33. 제23항에 있어서, 상기 제1 명령 셋은 per-패킷을 기초로 하여 상기한 링크 품질 가치를 할당하도록 구성함을 명령어 매개체.
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