KR20050021253A - 이동 애드혹 망에서 총 연결 비용을 결정하는 장치 및 방법 - Google Patents

이동 애드혹 망에서 총 연결 비용을 결정하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

다수의 이동 애드혹 망(MANET:Mobile Ad hoc NETwork) 노드(node)들에 의해 형성되는 이동 애드혹 망에 사용되며, 소스(source) MANET 노드에서 목적지 MANET 노드로의 제 1 루트(route)와 관련된 루트 비용 정보를 수집할 수 있는 제 1 MANET 노드가 개시된다. 상기 제 1 MANET 노드는 상기 다수의 MANET 노드들과 무선으로 통신할 수 있는 무선주파수(RF:Radio Frequency) 송수신기 및 상기 RF 송수신기로부터 수신 데이터 패킷(packet)을 수신할 수 있고 상기 RF 송수신기로 송신 데이터 패킷을 보낼 수 잇는 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 상기 소스 MANET 노드에 의해서 발생된 루트 요청(RREQ:Route REQuest) 메시지를 수신하고, 상기 RREQ 메시지로부터 초기 루트 비용 정보를 얻는다. 상기 초기 루트 비용 정보는 상기 제 1 루트의 상기 소스 MANET 노드와 상기 제 1 MANET 노드 사이의 적어도 하나의 선행하는 RF 링크 중의 적어도 하나의 RF 링크 비용 파라메터(paremeter) 및 상기 제 1 루트의 상기 소스 MANET 노드와 상기 제 1 MANET 노드 사이의 적어도 하나의 선행하는 MANET 노드 중의 적어도 하나의 노드 비용 파라메터 중의 적어도 하나를 포함한다.

Description

이동 애드혹 망에서 총 연결 비용을 결정하는 장치 및 방법{Apparatus and method for determining aggregated link costs in a mobile ad hoc network}
본 발명은, 무선망에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 링크와 노드의 비용을 계산하는 이동 애드혹 망(MANET)에 관한 것이다.
본 발명은, 2003년 8월 22일에 출원된 미 합중국 가특허 출원 제 60/497,396호를 기초로 우선권을 주장한다.
본 발명은 2003년 8월 22일에 출원된 미 합중국 가특허 출원 제 60/497,396호"PARAMETER BASED AGGREGATED LINK COST OPERATIONS IN MANET ROUTING PROTOCOLS"에 관련된다.
무선노드들(즉, 이동국들 또는 무선단말기들)을 서로 통신하게 하고 고정된 망과 통신하게 하는 무선망 구조들은 일반적으로 두개의 범주로 나누어진다. 하나는 인프라 기반 망 구조(infrastructure-based)이고 다른 하나는 비인프라 망 구조(infrastructureless)이다. 인프라 기반 망들은 셀룰라(celluar) 개념에 근거를 두고 있고 높은 수준의 인프라지원을 요구한다. 인프라 기반 망에서 무선노드들은 상기 고정망(예, 인터넷)에 접속된 액세스포인트들(예, 기지국들)을 통해 통신한다. 전형적인 인프라 기반 망에는 GSM(Global System for Moblie communication) 망, UMTS(Universal Mobile Telecommunication System) 망, CDMA(Code-Division Multiple Access) 망, WLL(Wireless Local Loop) 망, 및 WLAN(Wireless Local Area Network) 등이 있다.
비인프라 망에서, 무선노드들(이동국들 또는 무선단말기들)은 액세스포인트들 또는 다른 기지국들을 통해 통신하기보다 직접 통신을 수행한다. 보편화되고 증가추세에 있는 비인프라 망 구조는 MANET이 있다. MANET은 기존의 고정망 인프라 없이 무선노드들 서로가 동적으로 하나의 망을 형성하는 무선노드들의 그룹이다. 대부분의 경우에, MANET의 무선노드들은 CPU(Central Process Unit) 성능, 메모리(memory) 크기, 및 전력(power) 소비의 견지에서 상대적으로 한계를 가지고 있는 이동 장비들이다.
MANET은 지배적인 피어투피어(peer-to-peer) 통신기술이 되기 위해서 향후 2~3년 동안 지속적으로 성장되리라 기대된다. 셀폰(cell phone)들은 IEEE-802.11과 다른 무선 랜(LAN) 기술들을 갖추고 있다. 셀폰들의 확산과 경제적인 IEEE-802.11망들의 편재는 새로운 종류의 이동 망, 애드혹 망, 및 피어투피어 망들을 창출할 것이다.
상기에서 언급된 바와 같이, MANET은 기존의 망 인프라 없이 설치될 수 있다. 따라서, 상기 MANET의 설치는 언제 어디서든지 이루어 질 수 있다. MANET의 상기 무선노드들은 무선링크들에 의해 연결되고 불규칙적으로 움직이는 것이 자유롭다. 상기 무선노들은 또한 라우터(router)들로 동작한다. MANET은 인프라 기반 망에서 전형적으로 발견되는 트래픽(traffic) 종류로부터 다른 트래픽 종류를 지원한다. MANET 트래픽은 피어투피어(peer-to-peer)트래픽, 원격대원격(remote-to-remote) 트래픽, 그리고 동적(dynamic) 트래픽을 포함한다.
피어투피어(peer-to-peer)트래픽에서, 통신하고 있는 무선노드들 사이에 하나의 홉(hop)만이 존재한다 (즉, 직접통신). 이 트래픽에서, 망 트랙픽(bits/second)은 보통 일정하다. 원격대원격 트래픽에서, 통신하고 있는 무선노드들 사이에 두개 이상의 홉이 존재하지만, 소스와 목적지 노드들 사이에 안정적인 루트가 유지된다. 이 것은 종종 한 지역에서 몇 개의 노드들이 서로의 영역 안에 머무르거나 노드들이 그룹으로 이동하면 발생한다. 동적 트래픽은 상기 MANET 노드들이 자주 이동하여 통신 루트들이 재 설정되어야만 할 때 발생한다. 이 것은 종종 연결성을 나쁘게 하고 망 트래픽이 쇼트 버스트(short burst)로 발생한다.
각 MANET 노드는 자치화 되어있으며, 호스트(host)와 라우터(router)의 양 기능을 수행한다. 따라서, 각 무선노드는 기본적인 호스트 처리와 라우터 스위치 기능들을 수행한다. 그러므로, MANET에서, 엔드포이트(endpoint)와 스위치는 서로 구별되지 않는다. 망 동작들을 제어하는 중앙 망이 없기 때문에, MANET의 제어와 관리는 무선노드들 사이에서 분배된다. MANET 노드들은 보안과 라우팅 기능들을 구현하기 위하여 협력한다.
MANET은 다른 종류의 라우팅을 구현할 수 있다. 애드혹 라우팅 알고리즘의 기본 종류에는 싱글홉(single-hop) 및 멀티홉(multi-hop)이 있다. 이들은 상이한 링크계층(line layer)의 속성과 라우팅 프로토콜(protocol)들에 기초한다. 싱글홉 MANET은 멀티홉 MANET 보다 좀 더 간단하지만, 기능성과 유연성 면에서 멀티홉 MANET보다 부족하다. 데이터 패킷들이 직접 무선 통신 범주를 벗어나 소스에서 목적지로 전달될 때, 상기 데이터 패킷들은 하나 이상의 중간노드들을 경유해서 전송되어야만 한다.
MANET 노드들은 이동성을 가지고 있으며, 따라서, RF 링크들은 시간에 따라 신속하게 또는 예측 불가하게 변할 수 있다. 트래픽과 전파 환경들을 보상하기 위하여, MANET 노드들은 그 노드들이 이동할 때 각 노드 사이의 라우팅 정보를 동적으로 조정하여 새로운 망 구조를 형성한다. 이롭게도, MANET 노드는 MANET안에서 만 동작할 뿐 아니라, 공중 고정망(예, 셀룰라 망)에 접근할 수 있다.
예를 들면, MANET 노드들은 그들의 이동성이 RF링크의 품질을 빈번히 변화시키는 애드혹 망 환경에서 AODV(ad hoc on-demand distance vector) 라우팅프로토콜을 이용한다. 상기 AODV 프로토콜은 상기 MANET 노드들이 동적인 링크 환경에 빨리 적응하도록 한다. AODV 알고리즘은 애드혹 망에 있는 이동성을 갖는 MANET 노드들 사이에서 동적이고, 자체 스타팅(strating) 하는 멀티홉 라우팅을 가능하게 한다. 상기 AODV 프로토콜은 이동성을 갖는 MANET 노드들이 새로운 목적지에 대한 루트들을 빠르게 얻을 수 있게 하고 상기 MANET 노드들이 액티브 통신(active communication)에 참여하지 않은 목적지들로의 루트들을 유지하도록 요구하지 않는다. AODV 프로토콜은 애드혹 망의 구조가 변할 때 빠른 컨버젼스(convergence)를 제공한다 (예, 새로운 MANET 노드가 상기 망에 연결되는 경우) .
상기 AODV 프로토콜은 각 루트 엔트리(entry)를 위한 목적지 순서번호를 이용한다. 상기 목적지 노드는 상기 목적지 노드가 리퀘스팅(requesting) 노드에게 보내는 유용한 루트정보를 위한 목적지 순서번호를 생성한다. 순서번호를 이용하는 것은 루프 해제를 보장한다(즉, 루프를 막는다). 목적지 MANET 노드로 가는 두개의 루트들 사이에 하나의 선택이 주어진다면, 리퀘스팅 노드는 언제나 가장 큰 순서번호를 가진 하나의 루트를 선택한다. 바람직하게는, 상기 AODV 프로토콜은 RF링크의 파손을 감지할 때, 상기 AODV 프로토콜은 즉각적으로 영향을 받는 일련의 노드들에게만 보고한다. 다른 노드들은 보고 받지 못 한다.
최근 MANET 라우팅 알고리즘 기술은 크게 프로액티브 프로토콜들(pro-active protocols)과 리액티브 프로토콜들(reactive protocols)의 두 가지 종류로 분류된다. 프로액티브 프로토콜은 전형적으로 소스 MANET 노드와 목적지 MANET 노드 사이의 루트 비용으로서 단일 합산 값을 이용한다. 그러나, 이것은 상세한 정보(fine-grained information)가 손실됨을 의미한다. 또한, 프로액티브 프로토콜의 상기 라우팅 테이블(routing table)은 상기 단일 합산 값과 관계된 최적의 루트 하나만을 갖는다. 이는 같은 노드 위의 두개의 다른 어플리케이션(application)들이 다른 QoS(quality-of-service)사양을 가질 수 있기 때문에 단점이다. 일예로, FTP(File Transfer Protocol) 어플리케이션은 큰 대역폭과 낮은 에러율(error rate)을 요구하고 높은 지연(latency)을 허용한다. 그러나, 음성 어플리케이션은 낮은 대역폭과 낮은 지연을 요구하고 적당한 수의 에러를 허용한다. 단일 합산값을 이용하여 상기 최적의 루트를 계산하는 것은 양 어플리케이션에 동시에 양질의 서비스를 제공할 수 없다.
리액티브 프로토콜은 최적의 루트를 선택하기 위한 매트릭(metric)으로서 홉 카운트 값(hop count value)을 이용하는 MANET 라우팅 알고리즘이다. 그러나, 상기 홉 카운트 값만으로는 좋은 라우팅 매트릭이 되지 못함을 보여주는 연구사례가 있다. 덧붙여, MANET 라우팅 알고리즘이 배터리에 의해 동작되는 장비(예, 셀폰)에 적용될 때, 배터리 수명에 대하여 멀티 홉 라우팅(multi-hop routing)의 결과들을 고려할 필요가 있다.
그러므로, 이동 애드혹 망에서 이용될 개선된 라우팅 프로토콜들이 필요하다. 특히, 소스 MANET 노드에서 목적지 MANET 노드로의 최적의 루트의 결정을 단일 매트릭(single metric)에 의존하지 않는 개선된 라우팅 프로토콜이 필요하다.
본 발명은 MANET에서 무선 링크와 노드들의 품질을 정량화시키기 위하여 유연 매트릭(flexible metric)을 결합시킴으로써 MANET 라우팅 알고리즘의 성능을 향상시키는 장치 및 이와 관련된 방법을 제공한다. 특히, 본 발명은 상기 이동 애드혹 망에서 각 링크와 노드의 비용을 계산하는 방법을 게재한다. 본 발명에 따른 상기 방법은 리액티브(reactive) MANET 라우팅 프로토콜들과 쉽게 결합되어 사용될 수 있다.
위에서 언급된 종래 기술의 문제점을 제기하기 위하여, 본 발명은 다수의 이동 MANET 노드들에 의해 형성되는 이동 애드혹 망에 사용되며, 소스 MANET 노드에서 목적지 MANET 노드로의 제 1 루트와 관련된 루트 비용 정보를 수집하기 위한 제 1 MANET 노드를 제공하는 것이다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 상기 제 1 MANET 노드는 상기 다수의 MANET 노드들과 무선으로 통신할 수 있는 RF 송수신기; 및 상기 RF 송수신기로부터 수신 데이터 패킷을 수신할 수 있고 상기 RF 송수신기로 송신 데이터 패킷을 보낼 수 잇는 제어기를 포함한다. 상기 제어기는 상기 소스 MANET 노드에 의해서 발생된 RREQ 메시지를 수신하고, 상기 RREQ 메시지로부터 초기 루트 비용 정보를 얻으며, 상기 초기 루트 비용 정보는 상기 제 1 루트의 상기 소스 MANET 노드와 상기 제 1 MANET 노드 사이의 적어도 하나의 선행하는 무선 주파수(RF)링크 중의 적어도 하나의 무선 주파수 (RF)링크 비용 파라메터 및 상기 제 1 루트의 상기 소스 MANET 노드와 상기 제 1 MANET 노드 사이의 적어도 하나의 선행하는 MANET 노드 중의 적어도 하나의 노드 비용 파라메터 중의 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 만약 상기 제 1 MANET 노드가 상기 소스 MANET 노드로부터 상기 RREQ 메시지를 직접 수신하면 상기 적어도 하나의 RF 링크 비용 파라메터는 0의 값이고 상기 적어도 하나의 노드 비용 파라메터는 0의 값이다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제어기는 상기 제 1 MANET 노드와 관련된 라우팅 테이블에서 상기 RREQ 메시지로부터 얻어진 상기 초기 루트 비용 정보를 저장한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제어기는 상기 제 1 루트의 상기 소스 MANET 노드와 상기 제 1 MANET 노드사이에 직전 선행하는 MANET 노드로의 RF 링크와 관련된 RF 링크 비용 파라메터 및 상기 제 1 MNAET 노드와 관련된 제 1 노드 비용 파라메터 중 적어도 하나를 상기 초기 루트 비용 정보에 더함으로써 상기 RREQ 메시지안에 있는 상기 초기 루트 비용 정보를 갱신한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제어기는 상기 제 1 루트의 상기 제 1 MANET 노드와 상기 목적지 MANET 노드사이에 있는 다음 MANET 노드로 상기 갱신된 루트 비용 정보를 담고 있는 상기 RREQ 메시지를 전송한다.
이하 본 발명의 상세한 설명을 시작하기 전에, 본 명세서 전반에서 사용되는 특정 단어들과 문구들의 정의를 설명하도록 한다. 용어 "포함하다"와 "구비하다" 그리고 그들의 파생어들은 제한 없이 포함을 의미한다. 용어 "또는"은 그리고/또는 의 의미를 포함한다. 문구 "~와 관계되다" 와 "그것과 관계되다" 그리고 그것들의 파생어들은 "포함하다", "~안에 포함되다", "~와 함께 상호 연결되다", "함유하다", "~안에 함유되다", "~에 또는 ~와 연결하다", "~와 또는 ~에 결합하다", "~와 연통 되다", "협동하다", "삽입되다", "병행 배열되다", "에 근접하다", "~에 또는 ~와 묶이다", "갖다", ~의 특성을 갖다", 등을 의미한다. 용어 "제어기"는 하나 이상의 동작을 제어하는 장비, 시스템 또는 그 일 부분을 의미한다. 그와 같은 장비는 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 또는 그들의 두개이상의 결합으로 구현될 수 있다. 특별한 제어기와 관련된 기능은 국부적으로 또는 원격 적으로 집중되거나 분산될 수 있음을 알아야한다. 상기 단어들과 구어들에 대한 정의는 본 명세서 전반을 통해서 제공된다. 당업자들에게 있어서, 상기 정의된 단어들과 구어들의 대부분은 종래 기술에서 뿐만 아니라 미래에도 적용될 수 있음을 자명하게 알 것이다.
이하, 본 발명의 특징 및 그 장점들을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 동일 요소에 대해서는 동일한 참조 번호가 부여되었다. 기술될 도1 내지 도4 및 본 발명을 설명하기 위해서 사용되는 여러 가지 실시 예들은 단지 예시에 불과하며, 본 발명의 범주를 제한하기 위한 것은 아니다. 본 발명의 원리는 적절하게 설치된 애드혹 망에서 구현될 수 있음을 당업자라면 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 MANET을 보여주는 도면이다. MAENT(100)은 MANET 노드(MN)들(101~106)을 포함한다. 각 MANET 노드들(101~106)은 종래의 MANET 노드로서 동작하는 셀폰 및 IEEE 802.11 장비와 같은 종래의 무선 단말기들이다. 본 발명의 바람직한 일실시 예 따르면, 적어도 MANET 노드들(101~106) 중의 몇 개는 한 종류 이상의 무선망에서 기능을 수행할 수 있는 다목적 무선 장비들이다. 예로서, MN(105)은 공중셀폰망들(public cell phone networks)에 접근하는 CDMA2000 셀 폰과 MANET(100)에서 동작할 수 있는 IEEE-802.11 무선 단말기로서 동작하는 이중 목적의 송수신기로 구성된다.
또한, MN(101~106)들 중 적어도 하나는 기지국이나 액세스포인트 또는 셀 폰 망과 같은 고정 인프라 기반 망의 무선 단말기로 구성된다. 예로, MN(106)은 유선 IP(Internet Protocl)망에 결합되는 IEEE-802.11 무선망의 액세스포인트가 될 수 있다. 그리하여, MN(106)은 MANET(100)에서 자치적으로 기능을 수행하거나 예로 MN(105)를 인터넷에 접근하게 할 수 있는 액세스포인트로서 동작 할 수 있다.
MANET 노드들(101~106) 각각은 모든 MANET 노드들(101~106)의 IP 주소를 인식하고 각각의 개별적인 RF 링크들(또는 홉)을 통해 MANET 노드들(101~106)중의 다른 하나와 직접적으로 통신할 수 있다. 상기 RF 링크들(또는 홉)은 도 1에서 점선으로 보여진다. MN(101)과 MN(102)는 홉(111)을 통해서 통신한다. MN(102)와 MN(103)은 홉(112)를 통해서 통신한다. MN(103)과 MN(104)는 홉(113)을 통해서 통신한다. MN(101)과 MN(105)는 홉(121)을 통해서 통신한다. MN(105)과 MN(104)는 홉(112)을 통해서 통신한다. MN(102)과 MN(105)는 홉(131)을 통해서 통신한다. MN(105)과 MN(106)는 홉(132)을 통해서 통신한다. MN(106)과 MN(104)는 홉(133)을 통해서 통신한다. 다른 홉들은 MANET(100)에 존재한다. 그러나, 본 발명을 명확하고 간단하게 설명하기 위하여 이들 다른 홉들은 보여지지 않는다.
첫 번째 MANET 노드와 두 번째 MANET 노드를 연결하는 루트들은 첫 번째와 두 번째 노드들을 연결하는 홉의 측면에서 자세하게 설명될 것이다. 예로, MN(101)는 홉(121)와 홉(122)으로 구성된 첫 번째 루트(루트A), 홉(111), 홉(112), 및 홉(113)으로 구성된 두 번째 루트(루트B), 홉(111), 홉(131), 홉(132), 및 홉(133)으로 이루어진 세 번째 루트(루트C)에 의해 MN(104)과 통신한다. 상기 루트A는 최소수의 홉을 포함하고 상기 루트C는 최대수의 홉을 포함한다.
본 발명에 따르면, MANET 노드들(101~106)은 향상된 버전의 AODV 프로토콜을 이용하여 통신한다. 상기 AODV 프로토콜은 단지 예로서 설명되는 것이며, 본 발명의 범주를 제한하도록 구성되지 않는다. 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 다른 형태의 프로토콜들 또한 이용될 수 있다. 본 발명은 MANET(100)에서 각 홉과 노드에 대한 루트 비용을 정의하는 새로운 방법을 제공한다. 이 루트 비용은 몇 개의 파라메터들에 대한 함수로서 계산된다. 이들 파라메터들은 두 개의 넓은 범주들로 분류된다.
1) 링크 파라메터들(link parameters)- 링크 파라메터들은 임의의 두 MANET 노드들 사이의 RF 링크에 의존한다(예, 패킷 에러 율로 표현되는 무선 링크 품질).
2) 노드 파라메터들(node parameters)-노드 파라메터들은 각 MANET 노드에서 시변(time-varying) 파라메터들에 의존한다(예, 배터리 수명, 버퍼 정체, 사용자의 의도, 버퍼 점유, 등).
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 MANET 노드를 더욱 상세하게 보여주는 도면이다.
MN(105)은 RF 송수신기(210), 데이터처리기(220), 그리고 메모리(230)로 구성된다. 이들 중에서, 상기 메모리(230)는 MANET 제어프로그램(240)과 라우팅 테이블들(250)을 저장한다. 상기 MANET 제어프로그램(240)은 AODV 프로토콜 알고리즘(241)을 포함한다. 상기 데이터처리기(220)는 AODV 프로토콜 프로그램(241)에 저장된 명령어들을 포함하여 상기 MANET제어프로그램(240)안에 있는 명령어들을 실행시키다. 동시에, 데이터처리기(220)와 메모리(230)는 MN(105)에서 본 발명을 구현하는 제어기를 형성한다.
MN(105)가 MANET(100)에서 동작할 때, 데이터처리기(220)는 이웃하는 MANET 노드들로부터 수신되는 루트정보를 저장함으로써 상기 라우팅 테이블(250)을 작성한다. 상기 AODV 프로토콜 알고리즘(241)의 제어 하에서, 데이터처리기(220)는 기존의 AODV 프로토콜 메시지들, 가령 루트요청메시지(RREQ:Route REQuest), 루트응답메시지(RREP:Route REPly), 루트에러메시지(RERR:Route ERRor), 루트응답인식메시지(RREP ACK:Route ACKnowledgement) 등을 이용하면서 상기 라우팅 테이블(250)을 작성한다.
상기 AODV 프로토콜 알고리즘(241)은 유니캐스트(unicast) 및 멀티캐스트(multicast) 라우팅을 수행할 수 있다. 상기 AODV 프로토콜 알고리즘(241)은 하나의 소스노드에 의해서 요구된 때에만 MANET 노드들 사이에서 하나의 루트를 만든다. 상기 AODV 알고리즘(241)은 상기 소스노드가 상기 루트를 필요로 하는 동안 만 각 루트를 유지한다. 상기 AODV 프로토콜 알고리즘(241)은 루트들의 갱신을 보장하기 위하여 순서번호(sequence number)를 유지한다. 상기 라우팅 테이블(250)에 있는 각 루트를 위한 루트정보는 다른 데이터 값들 중, 전형적으로 목적지 IP 주소, 목적지 순서 번호, 유효한 목적지 순서 번호 플래그(flag), 홉 카운트(목적지에 이르기 위하여 요구되는 홉의 갯수), 다음 홉, 그리고 프리커스(precursor) 노드들의 목록을 포함한다.
본 발명에 따르면, MANET 제어 프로그램과 AODV 프로토콜 알고리즘(241)의 제어를 받는 데이터처리기(220)는 주기적으로 또는 패킷이 수신될 때 위에서 언급된 상기 링크 파라메터들 그리고 노드 파라메터들을 측정(또는 계산)하는 모니터(monitor)로서 동작한다. 본 발명은 RREQ 메시지와 RREP 메시지를 증대시켜 이러한 비용 파라메터들을 포함시킨다 .
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 소스 MANET 노드에서 목적지 MANET 노드까지 루트의 전체적인 비용을 얻기 위한 알고리즘(algorithm)을 보여주는 흐름도이다.
소스 MANET 노드(101)는 RREQ 메시지안에 있는 상기 루트 비용 파라메터들을 '0'으로 초기화 한 후 근처에 있는 MN(102)와 MN(105)같은 중간 MEANT 노드들에게 상기 RREQ 메시지를 브로드캐스트(broadcast)한다(단계 305).
상기 중간 MANET 노드가 소스 MEANT 노드(101)로부터 브로드캐스트된 RREQ 메시지를 수신할 때, 상기 중간 MANET 노드는 그것의 국부(local) 라우팅 테이블을 갱신하여 소스 MANET 노드(101)로부터의 루트에대한 엔트리가 상기 RREQ 메시지안에 수신된 비용 정보를 갖도록 한다(단계 310). 이어서, 상기 중간 MANET 노드는 소스 MANET 노드(101)로부터의 이전 홉과 연관된 링크 비용들(예, 비트에러율)을 포함시키기 위해 상기 RREQ 메시지안에 있는 링크 비용 파라메터를 갱신한다(단계 315). 상기 중간 MANET 노드는 중간 MANET 노드에 대한 노드비용들을 포함시키기 위하여 상기 RREQ 메시지안에 있는 노드 비용 파라메터들을 갱신한다(단계 320). 최종적으로, 중간 MANET 노드는 상기 갱신된 RREQ 메시지를 상기 중간 MANET 노드의 이웃하는 MANET 노드들로 전송한다(브로드캐스트 한다)(단계 325). 상기 RREQ 메시지가 마지막으로 목적지 MANET 노드(104)에 도달 했을 때, 목적지 MANET 노드(104)는 상기 목적지 MANET 노드(104)의 라우팅 테이블을 갱신하여 소스 MANET 노드(101)로부터의 루트에 대한 엔트리가 상기 갱신된 RREQ 메시지속에 수신된 상기 마지막 갱신 링크와 노드 비용 정보를 포함하게 한다 (단계 330).
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 목적지 MANET 노드에서 소스 MANET 노드까지의 리턴(return) 루트의 전체적인 비용을 얻기위한 알고리즘을 보여주는 흐름도이다.
상기 갱신된 RREQ 메시지를 수신한 후, 목적지 MANET 노드(104)는 RREP 메시지를 발생시키고 상기 RREQ 메시지안에 있는 소스 MANET 노드(101)로부터의 전송 루트의 마지막에 갱신된 비용을 이용하여 상기 RREP 메시지를 초기화 시킨다. 목적지 MANET 노드(104)는 또한 상기 RREP 메시지 안에 있는 상기 복귀 경로 비용을 '0'으로 초기화한다 (단계 405). 그 다음, 목적지 MANET 노드(104)는 그 다음 상기 RREQ 메시지에 의해 전송된 같은 루트를 따라 소스 MANET 노드(101)로 가는 유니캐스트 메시지로서 상기 RREP 메시지를 송신한다(단계 410).
다음, 상기 복귀 경로 위에 있는 상기 중간 노드들은 도 3에서 보여진 단계들과 비슷한 방법으로 상기 노드와 링크 비용 파라메터들을 갱신함으로써 상기 유니캐스트 RREP 메시지를 처리한다. 중간 MANET 노드가 목적지 MANET 노드(104)로부터 상기 RREP 메시지를 수신할 때, 상기 중간 MANET 노드는 상기 중간 MANET 노드의 국부 라우팅 테이블을 갱신하여 목적지 MANET 노드(104)로부터의 루트에 대한 엔트리가 상기 RREP 메시지로 수신된 상기 비용 정보를 포함할 수 있도록 한다(단계 415). 상기 중간 MANET 노드는 목적지 MANET 노드(104)로부터의 이전 홉에 대한 상기 링크 비용들(예, 비트에러율)을 포함시키기 위하여 상기 RREP 메시지안에 있는 상기 링크 비용 파라메터들을 갱신한다(단계 420). 상기 중간 MANET 노드는 또한 상기 RREP 메시지의 노드 비용 파라메터들을 갱신하여 상기 중간 MANET 노드와 관련된 노드 비용들을 포함하도록한다(단계 425). 마지막으로, 상기 중간 MANET 노드는 상기 갱신된 RREP 메시지를 상기 복귀 경로안에 있는 다음 MANET 노드로 전송한다(단계 430). 상기 RREP 메시지가 최종적으로 상기 소스 MANET 노드(101)에 도달했을 때, 소스 MANET 노드(104)는 상기 소스 MANET 노드(104)의 라우팅 테이블을 갱신하여 목적지 MANET 노드(104)와 관계된 루트에 대한 엔트리가 상기 갱신된 RREQ 메시지와 상기 갱신된 RREP 메시지에 수신된 마지막으로 갱신된 링크와 노드 비용 정보를 포함하도록 한다(단계 435).
특정 파라메터들은 짧은 주기동안 매우 빠르게 변할 수 있다. 결과적으로, 이들 파라메터들의 순간적인 값들은 잘못된 결과들을 야기할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 시간이 지남에 따라 이들 파라메터들은 데이터 처리기(220)에 의해 아래 함수를 만족하는 형태로 완화된다.
Ai = μ＊A ＋ Ai-1 (0≤μ≤1)
여기서, Ai 는ith 인터벌(interval), T동안 파라메터 X를 위한 평균값이다. 상기 값 A는 현재 시구간에 측정된 파라메터 X의 순간적인 값이다. 상기 Ai-1 값은 이전 시구간 T-1 동안의 파라메터를 위한 값이다. 상기 μ는 적절하게 완화를 시키는 인자이다.
데이터처리기(220)와 메모리(230)에 의해서 형성된 상기 제어기에 의해서 실행되는 감시기능은 사용자 또는 망의 선택에 따라서 각 파라메터에 대한 차단 값들을 이용하여 조정된다. 파라메터의 값이 차단 범위 밖에 있을때, 상기 관계된 MANET 노드는 통보 메시지를 자신의 국부 라우팅 테이블(250)에 있는 모든 MANET 노드들에게 전송한다. 이 새로운 통보 메시지는 기존의 RERR 메시지와 같은 방법으로 전달된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 각 파라메터는 할당된 우선순위 값을 갖는다. 상기 우선순위 값은 다른 파라메터들과 비교하여 보면 파라메터의 상대적 중요성을 나타내는 수치적인 값이다. 예로, 사용자는 다른 파라메터들 보다는 우선적으로 배터리 수명을 보존하고 싶어한다. 그와 같은 경우에, 배터리 세기 노드 파라메터의 우선권(또는 중요성(웨이트:weight))이 높게 설정 된다.
상기 언급한 바와 같이, 소스 MANET 노드(101)가 상기 마지막 RREP 메시지를 수신할 때, 소스 MANET 노드(101)는 모든 통지된 루트들을 상기 소스 MANET 노드(101)의 라우팅 테이블(250)에 첨가 시킨다. 이후, 상기 라우팅 알고리즘(예, AODV 프로토콜 알고리즘(241))은 소스 MANET 노드(101)에 있는 특정 어플리케이션의 요구에 근거하여 그리고 그 중요성에 근거하여 최적의 루트를 선택한다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해저서는 아니 되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 여러가지 방법으로 종래 기술의 단점을 극복한다. 본 발명은 하나가 아니라 몇개의 시변 파라메터들의 함수로서 링크 비용을 계산한다. 본 발명은 루트 안에 있는 각 MANET 노드로 하여금 다른 MANET 노드들에 도달하기 위한 비용, 즉, 홉을 알 수 있게 한다. 또한, 각 노드는 각 파라메터의 상대적 우선권을 설정할 수 있다. 또는, 각 노드는 각 파라메터에게 중요성(웨이트:weight)을 할당할 수 있다. 최종적으로, 본 발명은 소스 MANET 노드가 그 소스 라우팅 테이블(250)에 같은 목적지 MANET 노드로의 다중 루트들을 저장한다, 여기서 각 루트는 다른 비용 파라메터를 갖는다. 따라서, 다른 어플리케이션들이 적절한 링크를 효과적으로 선택할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 MANET을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 MANET 노드를 더욱 상세하게 보여주는 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 소스 MANET 노드에서 목적지 MANET 노드까지 루트의 전체적인 비용을 얻기 위한 알고리즘(algorithm)을 보여주는 흐름도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 목적지 MANET 노드에서 소스 MANET 노드까지의 리턴(return) 루트의 전체적인 비용을 얻기위한 알고리즘을 보여주는 흐름도.

Claims (20)

  1. 다수의 이동 애드혹 망(MANET:Mobile Ad hoc NETwork) 노드(node)들에 의해 형성되는 이동 애드혹 망에 사용되며, 소스(source) MANET 노드에서 목적지 MANET 노드로의 제 1 루트(route)와 관련된 루트 비용 정보를 수집할 수 있는 제 1 MANET 노드에 있어서,
    상기 다수의 MANET 노드들과 무선으로 통신할 수 있는 무선주파수(RF:Radio Frequency) 송수신기; 및
    상기 RF 송수신기로부터 수신 데이터 패킷(packet)을 수신할 수 있고 상기 RF 송수신기로 송신 데이터 패킷을 보낼 수 잇는 제어기를 포함하고,
    상기 제어기는 상기 소스 MANET 노드에 의해서 발생된 루트 요청(RREQ:Route REQuest) 메시지를 수신하고, 상기 RREQ 메시지로부터 초기 루트 비용 정보를 얻으며, 상기 초기 루트 비용 정보는 상기 제 1 루트의 상기 소스 MANET 노드와 상기 제 1 MANET 노드 사이의 적어도 하나의 선행하는 RF 링크(link) 중의 적어도 하나의 무선 주파수 (RF)링크 비용 파라메터(parameter) 및 상기 제 1 루트의 상기 소스 MANET 노드와 상기 제 1 MANET 노드 사이의 적어도 하나의 선행하는 MANET 노드 중의 적어도 하나의 노드 비용 파라메터 중의 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 MANET 노드가 상기 소스 MANET 노드로부터 상기 RREQ 메시지를 직접 수신하면 상기 적어도 하나의 RF 링크 비용 파라메터는 0의 값이고 상기 적어도 하나의 노드 비용 파라메터는 0의 값임을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 1 MANET 노드와 관련된 라우팅 테이블(table)에서 상기 RREQ 메시지로부터 얻어진 상기 초기 루트 비용 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 1 루트의 상기 소스 MANET 노드와 상기 제 1 MANET 노드사이에 직전 선행하는 MANET 노드로의 RF 링크와 관련된 RF 링크 비용 파라메터 및 상기 제 1 MNAET 노드와 관련된 제 1 노드 비용 파라메터 중 적어도 하나를 상기 초기 루트 비용 정보에 더함으로써 상기 RREQ 메시지안에 있는 상기 초기 루트 비용 정보를 갱신하는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 1 루트의 상기 제 1 MANET 노드와 상기 목적지 MANET 노드사이에 있는 다음 MANET 노드로 상기 갱신된 루트 비용 정보를 담고 있는 상기 RREQ 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 목적지 MANET 노드에 의해서 발생된 루트 응답(RREP:Route REPly) 메시지를 추가로 수신하고 상기 초기 루트 비용 정보를 상기 RREP 메시지로부터 얻으며, 상기 초기 추트 비용 정보는 상기 제 1 루트의 상기 제 1 MANET 노드와 상기 목적지 MANET 노드 사이의 적어도 하나의 선행하는 RF링크의 적어도 하나의 RF 링크 비용 파라메터와 상기 제 1루트의 상기 제 1 MANET 노드와 상기 목적지 MANET 노드사이의 적어도 하나 선행하는 MANET 노드의 적어도 하나의 노드 비용 파라메터를 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제 1 MANET 노드가 상기 목적지 MANET 노드로부터 직접 상기 RREP 메시지를 얻는다면, 상기 RREP 메시지안에 있는 상기 적어도 하나의 RF 링크 비용 파라메터는 '0'값이고 상기 RREP 메시지안에 있는 상기 적어도 하나의 노드 비용 파라메터는 '0'값임을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 RREP 메시지로부터 얻어진 상기 초기 루트 비용 정보를 상기 라우팅 테이블에 저장함을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 제 1 루트의 상기 제 1 MANET 노드와 상기 목적지 MANET 노드 사이의 직전에 선행하는 MANET 노드로의 RF 링크와 관련된 RF 링크 비용 파라메터와 상기 제 1 MANET 노드와 관련된 제 1 노드 비용 파라메터 중 적어도 하나를 상기 초기 루트 비용 정보에 더함으로써 상기 RREP 메시지안에 있는 상기 초기 루트 비용 정보를 갱신함을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 제 1 루트의 상기 제 1 MANET 노드와 상기 소스 MANET 노드사이에 있는 다음 MANET 노드로 상기 갱신된 루트 비용 정보를 포함하는 상기 RREP 메시지를 전송함을 특징으로 하는 제 1 MANET 노드.
  11. 다수의 MANET 노드들에 의해 형성되는 이동 애드혹 망에 사용되며, 소스 MANET 노드에서 목적지 MANET 노드로의 제 1 루트와 관련된 제 1 MANET 노드 루트 비용 정보를 수집하는 방법에 있어서,
    상기 다수의 MANET 노드들과 무선으로 통신하는 단계; 및
    상기 소스 MANET 노드에 의해 발생된 RREQ 메시지를 제 1 MANET 노드에서 수신하고, 상기 제 1 루트의 상기 제 1 MANET 노드와 상기 소스 MANET 노드사이의 적어도 하나의 선행하는 RF 링크 중 적어도 하나의 무선 주파수(RF) 링크 비용 파라메터와 상기 제 1 경로의 상기 제 1 MANET 노드와 상기 소스 MANET 노드사이의 적어도 하나의 선행하는 MANET 노드 중 적어도 하나의 노드 비용 파라메터 중의 적어도 하나를 포함하는 초기 루트 비용정보를 상기 RREQ 메시지로부터 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1 MANET 노드가 상기 소스 MANET 노드로부터 직접 상기 RREQ 메시지를 수신하면 적어도 하나의 RF 링크 비용 파라메터는 '0'의 값을 갖고 적어도 하나 노드 비용 파라메터는 '0'의 값을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제 1 MANET 노드와 관련된 라우팅 테이블에 상기 RREQ 메시지로부터 얻어진 상기 초기 루트 비용 정보를 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제 1 루트의 상기 제 1 MANET 노드와 상기 소스 MANET노드사이의 직전 선행하는 MANET노드로의 RF링크와 관련된 RF 링크 비용 파라메터와 상기 제 1 MANET 노드와 관련된 제 1 노드 비용 파라메터 중 적어도 하나를 상기 초기 루트 비용 정보에 더함으로써 상기 RREQ 메시지안에 있는 상기 초기 비용 정보를 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1루트의 상기 제 1 MANET 노드와 상기 목적지 MANET 노드사이의 다음 MANET 노드로 상기 갱신된 루트 비용 정보를 포함하는 상기 RREQ 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 제 1 MANET 노드에서 상기 목적지 MANET 노드에 의해서 발생된 RREP 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제 1 루트의 상기 제 1 MANET 노드와 상기 목적지 MANET 노드사이의 적어도 하나 선행하는 RF 링크 중 적어도 하나의 RF 링크 비용 파라메터와 상기 제 1 루트의 상기 제 1 MANET 노드와 상기 목적지 MANET 노드 사이의 적어도 하나의 선행하는 MANET 노드의 적어도 하나의 노드 비용 파라메터 중 적어도 하나를 포함하는 초기 루트 비용 정보를 상기 RREP 메시지로부터 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제 1 MANET 노드가 상기 RREP 메시지를 상기 목적지 MANET 노드로부터 수신한 경우 상기 RREP 메시지안에 있는 적어도 하나의 RF 링크 비용 파라메터는 '0'이고 상기 RREP 메시지안에 있는 적어도 하나 노드 비용 파라메터는 '0'임을 특징으로 하는 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 RREP 메시지로부터 수신된 상기 초기 루트 비용 정보를 상기 라우팅 테이블에 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로하는 방법.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 제 1 루트의 상기 제 1 MANET 노드와 상기 목적지 MANET 노드사이의 직전 선행하는 MANET 노드로의 RF 링크와 관련된 RF 링크 비용 파라메터와 상기 제 1 MANET 노드와 관련된 제 1 노드 비용 파라메터중 적어도 하나를 초기 루트 비용 정보에 더함으로써 상기 RREP에 있는 상기 초기 루트 비용 정보를 갱신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제 1 루트의 상기 제 1 MANET 노드와 상기 소스 MANET 노드 사이의 다음 MANET 노드로 상기 갱신된 루트 비용 정보를 포함하는 상기 RREP 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로하는 방법.
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