KR20050026707A - 이동 애드혹 통신망에서의 링크 퀄리티 감시방법 - Google Patents

이동 애드혹 통신망에서의 링크 퀄리티 감시방법 Download PDF

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KR20050026707A
KR20050026707A KR1020057002114A KR20057002114A KR20050026707A KR 20050026707 A KR20050026707 A KR 20050026707A KR 1020057002114 A KR1020057002114 A KR 1020057002114A KR 20057002114 A KR20057002114 A KR 20057002114A KR 20050026707 A KR20050026707 A KR 20050026707A
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Abstract

이동 애드-혹 통신망에는 복수개의 무선통신링크에 의해 서로 연결된 복수개의 이동노드들이 포함된다. 링크 퀄리티를 감시하는 방법(도 2) 및 시스템에는, 각 노드마다, 이웃 노드들에 대한 링크상의 전송에 관한 전송정보를 기록하는 단계, 상기 기록된 전송정보를 기초로 상기 이웃노드들에 대한 각 링크마다 패킷에러율을 계산하는 단계, 상기 계산된 패킷에러율을 기초로 상기 이웃노드들에 대한 각 링크마다 링크 퀄리티를 판단하는 단계가 포함된다. 상기 전송정보에는 바람직하게, 송신데이터 패킷크기, 수신데이터 패킷크기, 충돌 데이터 및 재시도 데이터가 포함된다.

Description

이동 애드혹 통신망에서의 링크 퀄리티 감시방법{MONITORING LINK QUALITY IN A MOBILE AD HOC NETWORK}
본 발명은 이동 애드-혹 통신망분야, 더 구체적으로 이동 애드-혹 통신망에서의 링크 퀄리티를 감시하는 방법에 관한 것이다.
현재, 무선 통신망분야에서 급속도로 개발되고 있는 것이 이동 애드혹 통신망이다. 물리적으로, 이동 애드혹 통신망에는 하나 또는 그 이상의 무선 주파수 채널에 의해 무선연결된 잠재적인 수 많은 지역-분산 이동노드들이 포함된다. 셀룰러 통신망 또는 위성 통신망과 같은 다른 유형의 통신망과 비교해서, 이동 애드-혹 통신망의 가장 구별되는 특징은 어떠한 고정 기반구조의 구축도 요구하지 않는다는 것이다. 통신망은 이동 노드만으로 형성되고, 노드들이 다른 노드들에게 전송하거나 또는 다른 노드들로부터 수신함으로써 전송작동이 이루어지는 통신망이 구축된다. 통신망은 일반적으로 특정 노드에 의존하지 않고, 일부 노드가 가입하거나, 또는 다른 노드가 통신망을 이탈하는 바와 같이 역동적으로 조정한다.
이동 애드혹 통신망은 신속히 배치됨으로써 필요한 수 많은 통신을 제공할 수 있다. 이동 애드혹 통신망은, 예를들어, 자신의 컴퓨터 또는 PDA를 단순히 작동시키는 것 이외에, 어떠한 통신망 구성을 이용하는 것 없이도, 사람들이 야외 또는 교실에서 데이터를 교환할 수 있도록 해준다.
이동 애드혹 통신망에 관한 새로운 응용예들이 계속 속출할 것이며, 이것들은 통신분야에서 중요한 부분이 될 것이다. 고정 기반구조의 결여성 때문에, 노드들은 자신들이 통신망을 이동하거나 가입 또는 이탈할 때에, 자기-조직화 및 체제변형을 실시해야 한다. 모든 노드들은 잠재적으로 동일한 기능을 갖고 있으며, 통신망에는 어떠한 자연계층 또는 중앙 제어기가 존재하지 않는다. 많은 통신망-제어기능들이 노드들에 분산된다. 대부분, 노드들은 배터리에 의해 전원공급되며, 한정된 통신능력 및 연산능력을 갖는다. 또한, 통상적으로 시스템의 대역폭도 한정되어 있다. 종종, 두 노드들간의 거리는 무선전송범위를 넘어서게 되는데, 이 때문에 전송은 수신지에 도달하기 전에 다른 노드에 의해 중계되어야만 한다. 결과적으로, 통신망은 다중반사(multihop) 토폴로지를 가지며, 이 토폴로지는 노드들이 주변을 이동함에 따라 변하게 된다.
IETF(the Internet Engineering Task Force)의 이동 애드-혹 통신망(MANET) 작업그룹은 멀티캐스팅을 포함하여, 프로토콜, 라우팅에 관하여 활발히 평가하고 표준화하는 작업을 하고 있다. 통신망 토폴로지는 노드들이 이동함에 따라 임의적으로 변경되기 때문에, 정보는 오래되어 쓸모없게 될 수도 있고, 서로 다른 노드들은 종종 통신망에 대하여 시간상으로나(정보가 어떤 노드에서는 오래된 것일 수 있지만 다른 노드에서는 최신의 것이 될 수 있다), 공간상으로나(노드는 이로부터 멀지 않은 이웃의 통신망 토폴로지만을 알 수 있다), 서로 다른 관점을 갖게된다.
라우팅 프로토콜은 비교적 덜 정확한 정보를 갖고 빈번한 토폴로지 변화에 적응할 필요가 있다. 이러한 독특한 요구성때문에, 이러한 통신망에서의 라우팅은 다른 통신망에서의 라우팅과 매우 다르게 된다. 통신망 전체에 관한 최신 정보를 수집하는 것은 종종 비용이 많이 소모되어 비실용적이다. 많은 라우팅 프로토콜이 반응형(주문형)프로토콜들이다: 이것들은 수신지에 대한 경로가 필요한 경우에만 라우팅 정보를 수집하며, 일반적으로 소정의 기간이후에서는 사용하지 않는 경로들을 유지하지 않는다. 이러한 방법은 모든 수신지에 대한 경로들을 항상 유지하는 사전-예방형(pro-active) 프로토콜과 비교하여 라우팅 총 비용이 크게 감소된다. 이것은 프로토콜의 적응성에 있어서 매우 중요하다. AODV(Ad Hoc on Demand Distance Vector), DSR(Dynamic Source Routing), 및 TORA(Temporally Ordered Routing Algorithm)들은 MANET 작업그룹에서 제시한 대표적인 주문형 라우팅 프로토콜들이다.
이와 다른 종류의 라우팅 프로토콜의 예로서, 여기에는, 퍼킨스(Perkins)의 미국특허 제5,412,654호에서 개시된 DSDV(Destination-Sequenced Distance Vector), 및 하스(Hass)의 미국특허 제6,304,556호에서 개시된 ZRP(Zone Routing Protocol)이 있다. ZRP는 소스노드로부터의 거리를 기초로 사전예방형 및 반응형 방식 양자 모두를 이용하는 혼합형 프로토콜이다.
상기 통상적인 라우팅 프로토콜들은 소스노드로부터 수신지노드까지의 경로를 선택하는데에 있어서 최선형(best effort) 방식을 이용한다. 전형적으로, 반사(hop)의 갯수는 상기와 같은 최선형 방식에서 주요 판단기준(측정기준)이 된다. 다시 말하면, 최소 갯수의 반사를 갖는 경로가 전송경로로서 선택된다. 이동 애드혹 통신망에서의 서비스 퀄리티(QoS) 라우팅에 대하여 관심이 증가되고 있다. QoS를 제공하기 위하여, 프로토콜은 경로를 찾아내는 것 뿐만이 아니라, 경로에 따르는 리소스들을 보호할 필요가 있다. 그러나, 한정된 통신망 공유 대역폭때문에, 그리고 이러한 한정된 리소스들을 확보하고 제어할 수 있는 중앙 제어기의 부족때문에, 노드들은 QoS 경로들에 필요한 리소스들을 관리하기 위하여 서로 협력하여야만 한다. 이것은 빈번한 토폴로지 변경으로 인해 더더욱 복잡해진다. 이러한 제약상황때문에, QoS 라우팅은 최선형 라우팅보다 더 많은 것을 요구한다.
몇 가지 QoS 라우팅 방식에 대한 예시들이, "Medium Access Control and Quality-of-Service Routing for Mobile Ad Hoc Networks," 이라는 제목의 2001년도 간행물에서 청시 주(Chenxi zhu)에 의해, 그리고 MITRE 회사의 "Dynamic Quality-of-Service for Mobile Ad Hoc Networks," 이라는 제목의 2000년도 간행물에서 엠. 머학칵(M. Mirhakkak) 등에 의해 설명되고 있다. 주(zhu)는 토폴로지가 낮은 속도 내지 중간 속도로 변경되는 소규모의 통신망에서의 QoS 경로들을 보장하는 대역폭의 형성에 대하여 논의하였다. 엠. 머학칵(M. Mirhakkak) 등은 QoS 값의 범위를 지정하고, 이와 동시에 통신망은 상기 지정된 범위내로 서비스를 제공할 것을 약속하는 리소스 예약요청에 관심을 두었다.
다른 노드에 대한 링크상태가 사용가능한지의 여부를 판단하는 방법은 이동 애드-혹 통신망에서의 관심분야이다. 다시 말하면, 어떤 특정 노드들간의 링크 성능 또는 링크 퀄리티는 기능저하될 수 있지만, 현재의 이동 애드-혹 통신망 프로토콜은 이와 같은 특성을 감시하지 않는다. 무선 통신망에 관한 전형적인 IEEE 802.11 표준안은 더이상 비이콘 신호를 얻을 수 없게되는 하부구조(intrastructure) 모드에서만 기능저하된 링크성능에 반응한다.
도 1은 본 발명에 따른 이동 애드-혹 통신망의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 따른 이동 애드-혹 통신망에서의 링크 퀄리티를 감시하는 단계들로 구성된 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 본 발명의 통신망에 따른 노드의 라우터를 설명하는 모식도이다.
도 4는 도 3에서의 라우터의 제어기의 내부상세를 설명하는 모식도이다.
상술된 종래기술의 문제점들을 고려하여, 본 발명의 목적은 이동 애드-혹 통신망에서의 링크 퀄리티를 더욱 정확하게 측정하는 것이다.
본 발명에 따르는 상기 및 이와 다른 목적, 특징, 및 장점들은 이동 애드-혹 통신망에서의 링크 퀄리티를 감시하는 방법에 의해 제공된다. 이동 애드-혹 통신망에는 복수개의 무선통신링크에 의해 서로 연결되는 복수개의 이동노드들이 포함된다. 본 방법은, 각각의 노드에서, 이웃 노드들에 대한 링크상의 전송에 관한 전송정보를 기록하는 단계, 기록된 전송정보를 기초로 이웃노드들에 대한 각 링크마다 패킷에러율을 계산하는 단계, 및 계산된 패킷 에러율을 기초로 이웃노드들에 대한 각 링크마다 링크 퀄리티를 판단하는 단계를 포함한다. 전송정보에는 바람직하게, 송신데이터 패킷크기, 수신데이터 패킷크기, 충돌 데이터 및/또는 재시도 데이터가 포함된다.
이웃노드들에 대한 각 링크에서의 링크 퀄리티는 임계값과 비교될 수 있으며, 위에서 판단된 링크 퀄리티를 기초로 새로운 경로탐색 및/또는 새로운 채널탐색이 실시될 수 있다. 패킷에러율은 바람직하게, 소정의 기간동안 이웃노드에 전송된 패킷에 관한 송신패킷 에러율, 소정의 기간동안에서 이웃노드로부터 전송받은 패킷에 관한 수신패킷에러율, 및 소정의 기간동안에서 모든 이웃노드들에서의 총패킷 에러율을 기초로 각 링크마다 계산된다. 패킷에러율(PER)은 각 링크에서 PER = a*(PERAB + PERBA)/2 + b*PERAGG 로 계산되며, 여기서 a와 b는 그 합이 1이되는 가중계수들이며, PERAB는 소정의 기간동안에서 이웃노드에 전송된 패킷에 관한 송신패킷에러율이며, PERBA는 소정의 기간동안에서 이웃노드로부터 전송받은 패킷에 관한 수신패킷에러율이며, PERAGG는 소정의 기간동안에서 모든 이웃노드들에 관한 총패킷에러율을 나타낸다.
송신패킷 에러율은 이웃노드에 전송된 바이트양에 대한 이웃노드에 의해 수신된 것으로서 확인된 바이트양의 비율을 나타낸다. 수신패킷 에러율은 이웃노드에 의해 전송받은 바이트수(패킷)에 대한 수신된 바이트수(패킷)의 에러에 있어서의 비율을 나타낸다. 또한, 총패킷 에러율은 전송패킷들의 연속 및 비연속 시퀀스수에 기초된다.
본 발명에 따르는 목적, 특징, 및 장점들은 또한, 복수개의 이동노드들과 이 복수개의 이동노드들을 서로 연결시켜주는 복수개의 무선통신 링크가 포함되는 이동 애드-혹 통신망에 의해 제공된다. 각각의 이동노드들에는 무선통신링크를 통하여 복수개의 노드들이 다른 노드들과 무선통신하게 해주는 통신장치와, 통신장치를 통하여 통신경로를 정하는 제어기가 포함된다. 제어기에는 이웃노드들에 대한 링크에서의 전송에 관한 전송정보를 기록하는 송신정보기록기, 기록된 전송정보를 기초로 이웃노드들에 대한 각 링크에서의 패킷에러율을 계산하는 패킷에러율 계산기, 및 계산된 패킷에러율을 기초로 이웃노드들에 대한 각 링크에서의 링크 퀄리티를 판단하는 링크 퀄리티 판단부가 포함된다.
다시 언급하지만, 전송정보에는 바람직하게, 송신데이터 패킷크기, 수신데이터 패킷크기, 충돌 데이터 및/또는 재시도 데이터가 포함된다. 제어기에는 또한, 판단된 링크 퀄리티를 기초로 새로운 경로탐색을 실시하는 경로탐색부, 및/또는 판단된 링크 퀄리티를 기초로 새로운 채널탐색을 실행하는 채널조사부가 포함된다. 패킷에러율계산기는 소정의 기간동안 이웃노드에 전송된 패킷에 관한 송신패킷 에러율, 소정의 기간동안에서 이웃노드로부터 전송받은 패킷에 관한 수신패킷 에러율, 및 소정의 기간동안에서 모든 이웃노드들에서의 총패킷 에러율을 기초로 각 링크마다 계산된다. 패킷에러율(PER)은 각 링크에서 PER = a*(PERAB + PERBA)/2 + b*PERAGG 로서 계산되며, 여기서 a와 b는 그 합이 1이 되는 가중계수들이며, PERAB는 소정의 기간동안에서 이웃노드에 전송된 패킷에서의 송신패킷 에러율이며, PERBA는 소정의 기간동안에서 이웃노드로부터 전송받은 패킷에서의 수신패킷 에러율이며, PERAGG는 소정의 기간동안에서 모든 이웃노드들에서의 총패킷 에러율을 나타낸다. 송신패킷 에러율은 이웃노드에 전송된 바이트양에 대한 이웃노드에 의해 수신된 것으로서 확인된 바이트양의 비율을 나타낸다. 마찬가지로, 수신패킷 에러율은 이웃노드에 의해 전송받은 바이트크기(패킷)에 대한 수신된 바이트크기(패킷)의 에러에 있어서의 비율을 나타낸다. 또한, 총패킷 에러율은 전송패킷들의 연속 및 비연속 시퀀스수에 기초된다.
이후부터, 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 첨부도면들을 참고로 하여 본 발명을 더욱 자세하게 설명한다. 하지만, 본 발명은 이와 다른 다양한 모습으로 구현될 수 있으며, 따라서 이후에서 설명되는 실시예로만 한정되어 해석되어서는 안된다. 바꾸어 말하면, 본 실시예들은 공개되는 본 발명을 철저하고 완전하도록 해주며, 본 발명의 당업자에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하도록 제공되는 것이다. 여기서, 명세서 전반에 걸쳐서, 동일번호들은 동일 구성요소들을 가리키는 것이며, 프라임 부호는 대체적인 실시예들에 있어서 비슷한 구성요소들을 나타내는데에 사용된다.
본 발명의 당업자에 의해 잘 이해될 수 있듯이, 본 발명의 부분들은 하나의 방법으로서, 데이터처리 시스템으로서, 또는 컴퓨터 프로그램제품으로서 구현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 이러한 부분들은 전적으로 하드웨어의 형태를 갖고 구현되거나, 전적으로 소프트웨어 형태를 갖고 구현되거나, 또는 스프트웨어 및 하드웨어 방법을 결합한 형태를 갖고 구현될 수 있다. 또한, 본 발명의 부분들은 저장매체상에 컴퓨터 해독가능 프로그램코드를 갖고 있는 컴퓨터-가용 저장매체상의 컴퓨터 프로그램제품이 될 수 있다. 임의의 적당한 컴퓨터해독가능매체에는, 비록 다음의 열거된 예들로만 한정되는 것은 아니지만, 정적 및 동적저장장치, 하드디스크, 광저장장치, 및 자기저장장치가 포함되어 활용될 수 있다.
이하부터 본 발명은, 본 발명의 실시예에 따른 방법, 시스템, 및 컴퓨터 프로그램제품에 관한 순서도내의 작동설명을 참조하면서 상술된다. 작동설명 블럭, 및 이 블럭들의 조합들은 컴퓨터 프로그램명령에 의해 이행될 수 있다는 것은 잘 알 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램명령들은 범용 컴퓨터, 특수목적용 컴퓨터의 프로세서, 또는 기계를 생산하는 이와 다른 프로그램화 데이터처리장치에 제공되며, 그 결과 컴퓨터의 처리장치 또는 이와 다른 프로그램화 데이터처리장치를 통하여 실행되는 명령들은 블럭 또는 블럭들에서 정해진 작동들을 수행한다.
컴퓨터 또는 이와 다른 프로그램화 데이터처리장치가 어떤 특정방식으로 기능하도록 지시내릴 수 있는 이러한 컴퓨터 프로그램명령들은 컴퓨터-해독가능 메모리내에 저장되며, 그 결과 컴퓨터-해독가능 메모리에 저장된 명령들은 순서도내의 블럭 또는 블럭들에서 정해진 작동을 수행하게 하는 명령들을 포함하는 제조물품으로 종결된다. 일련의 작동단계들이 컴퓨터 또는 이와 다른 프로그램화 장치상에서 실행되고, 컴퓨터 또는 이와 다 른 프로그램화 장치상에서 실행되는 명령들이 순서도내의 블럭 또는 블럭들에서 정해진 기능을 수행하는 단계를 제공하는 컴퓨터 수행 처리가 산출되도록 컴퓨터 프로그램명령들은 컴퓨터 또는 이와 다른 프로그램화 데이터처리장치상으로 이동될 수 있다.
이후부터는, 도 1 내지 도 4들을 참조하면서, 이동 애드-혹 통신망(20)에서의 링크 퀄리티를 감시하는 방법을 설명한다. 통신망(20)에는, 소스노드(1)와 수신지노드(4) 및 이들사이의 중계노드들(2, 3, 5)을 포함하는 복수개의 이동노드들(30)이 포함된다. 랩탑 컴퓨터, 개인 휴대 정보단말기(PDA) 또는 이동전화와 같은 노드들(30)은, 본 발명의 당업자에 의해 잘 알려져 있듯이, 무선통신링크(32)에 의해 연결된다. 수 많은 라우팅 프로토콜들은 반응형(주문형) 프로토콜들이다: 이것들은 수신지에 대한 경로가 필요한 경우에만 라우팅 정보를 수집하며, 일반적으로 소정의 기간이후에서는 사용하지 않는 경로들을 유지하지 않는다. 이와 다른 라우팅 프로토콜은 항상 모든 수신지들에 대한 경로들을 유지하는 사전예방형 프로토콜이다. 또한, ZRP와 같은 혼합형 라우팅 프로토콜도 있다. 하지만, 이러한 종류의 라우팅 프로토콜 각각은 단지 제한된 기간동안일지라도 수신지들에 대한 많은 경로테이블 또는 경로캐쉬를 생성하고 유지할 수 있다.
전형적인 반응형 라우팅 방식에는 수신지노드(4)에 대한 라우팅을 탐색하기 위하여 소스노드(1)로부터 경로요청(RREQ)을 전송하는 단계가 포함된다. 더 구체적으로, 주어진 수신지노드(4)에 새로운 경로가 필요한 경우, 소스노드(1)는 RREQ 패킷을 수신지노드에 전송시킨다. 상기 RREQ 패킷들은 DSR 또는 AODV와 같은 라우팅 프로토콜들에서 사용된다. 통상적인 RREQ 전송은 "최선형" 서비스에서 사용된다. 본 발명의 방법은 최선형 서비스에서의 프로토콜에 의해 형성되는 통상적인 공정들을 여전히 따른다.
또한, 반응형 라우팅 방식에는, 전형적으로, 노드가 경로요청(RREQ)을 수용가능한지의 여부를 판단하는 각각의 중계노드(2, 3, 5)들이 포함된다. 만약 노드가 특정의 요청(RREQ)을 지원할 수 없으면, 요청은 거부되거나 또는, 단순히 노드에 의해 전송이 되지 않는다. 만약 노드, 예를들어 노드(3)가 특정의 요청(RREQ)을 지원할 수 있다면, 노드는 경로요청을 다른 중계노드들(2, 5)에 전송하며, 임시적으로 상기 경로요청에 대한 노드 리소스들을 보존한다. 또한, 중계노드들(2, 5)은 노드(3)로부터 전송받은 경로요청(RREQ)을 지원할 수 있을지를 판단한다. 만약, 지원가능하다면, 경로요청(RREQ)은 수신지노드(4)로 전송된다.
경로요청(RREQ)을 수신하자마자, 수신지노드(4)는 각각의 탐색된 경로들 마다 소스노드(1)에 대한 응답(RREP)을 생성한다. 다시 말하면, 수신지노드(4)는 이미 전송되어 왔던 경로요청(RREQ)을 가능할 수 있는 다양한 임의의 경로들, 예를들어, 1-2-4 또는 1-3-5-4로부터 수신한다. 응답(RREP)은 각각의 경우마다 생성된다. 그런다음, 소스노드(1)는 가능할 수 있는 경로들을 상술된 라우팅 테이블 또는 라우팅 캐시에 추가시킨다. 그런 후, 소스노드(1)는 수신지노드(4)에 대한 경로를 선택하고, 소스노드는 선택된 경로상의 중계노드들에게 경로확인(CONF)을 전송한다. 이것은 최선형 방식외에 서비스 퀄리티(QoS) 라우팅과 같은 이와 다른 라우팅 방식을 사용하는 시스템에서 선택경로상의 리소스들의 사용을 확인하는 것이다.
물론, 소스노드(1)는 예를들어, 1-2-4 또는 1-3-5-4와 같은, 탐색된 복수개의 경로들 중에서 하나를 따라 수신지노드(4)에 메세지 데이터를 전송한다. 메세지 데이터를 전송하는 것에는, 신뢰성을 개선시키기 위하여, 탐색된 복수개의 경로들을 따라 복제 메세지 데이터를 전송하는 것이 포함될 수 있다. 여기에서 사용된, "메세지 데이터"에는, 본 발명의 당업자가 잘알 수 있듯이, 비디오 데이터, 오디오 데이터, 문자숫자식 데이터 등을 포함하여, 이동 애드-혹 통신망에서의 노드들간에서 전송되는 임의의 데이터가 포함되도록 되어 있다.
또한, 중계노드들(2, 3, 5), 및/또는 수신지노드(4)는 노드가 계속 경로요청(RREQ)을 지원할 수 있을지를 탐지한다. 만약 노드가 계속 경로요청(RREQ)을 지원할 수 없다면, 노드는 소스노드(1)에 대하여 에러통지(RERR)를 생성한다. 에러통지(RERR)를 수신하면, 소스노드(1)는 탐색된 다른 경로들의 사용을 유지하면서, 실패된 경로를 경로테이블로부터 제거한다. 하지만, 만약 필요하다면, 소스노드(1)는 새로운 경로를 탐색하도록 경로요청(RREQ)을 수신지노드(4)에 다시 전송할 수도 있다.
상술된 반응형 라우팅 구조에서, 또는 통상적인 사전예방형 또는 혼합형 라우팅 구조들에서는, 노드들이 더 이상 비이콘 신호를 얻을 수 없을 때에 실패된 또는 기능저하된 링크에 반응을 한다. 하지만, 이 구조들에서는 링크가 여전히 사용가능한지 또는 어떤 퀄리티 임계값을 충족시키는지를 판단하는 지능적인 방법이 없다.
그러므로, 본 발명의 방법은 블럭(100)(도 2)에서 시작하며, 하나 또는 그 이상의 노드들(30)에서, 이웃노드들에 대한 링크상에서의 전송에 관한 전송정보를 기록하는 단계(블럭 102)를 포함한다. 전송정보는 바람직하게, 송신패킷의 크기, 수신패킷의 크기, 충돌 및/또는 재시도에 관한 데이터를 포함한다. 상기의 정보는 테이블 또는 캐시에 저장될 수 있으며, 연속적으로 또는 주기적으로 업데이트될 수 있다. 그 다음, 본 방법의 절차는, 다음의 블럭(104)에서, 기록된 전송정보를 기초로 이웃노드들(30)에 대한 각 링크들(32)마다의 패킷에러율(PER)을 계산함으로써 계속된다.
패킷에러율은 바람직하게, 소정의 기간동안 이웃노드에 전송된 패킷에 대한 송신패킷에러율, 소정의 기간동안에서 이웃노드로부터 전송받은 패킷에 대한 수신패킷에러율, 및 소정의 기간동안에서 모든 이웃노드들에서의 총패킷에러율을 기초로 각 링크마다 계산된다. 패킷에러율(PER)은 각 링크에서 PER = a*(PERAB + PERBA)/2 + b*PERAGG 로서 계산되며, 여기서 a와 b는 그 합이 1이되는 가중계수들이며, PERAB는 소정의 기간동안에서 이웃노드에 전송된 패킷에 관한 송신패킷 에러율이며, PERBA는 소정의 기간동안에서 이웃노드로부터 전송받은 패킷에 관한 수신패킷에러율이며, PERAGG는 소정의 기간동안에서 모든 이웃노드들에서의 총패킷 에러율을 나타낸다.
송신패킷 에러율은 이웃노드에 전송된 바이트양에 대한 이웃노드에 의해 수신된 것으로서 확인된 바이트양의 비율을 나타낸다. 수신패킷 에러율은 이웃노드에 의해 전송받은 바이트수(또는 패킷들)에 대한 수신된 바이트수(또는 패킷들)의 에러에 있어서의 비율을 나타낸다. 또한, 총패킷 에러율은 전송패킷들의 연속 및 비연속 시퀀스수에 기초된다.
블럭 106에서, 본 방법에는 계산된 패킷에러율을 기초로 이웃노드들에 대한 각 링크(32)마다의 링크 퀄리티를 판단하는 단계가 포함된다. 이웃노드들에 대한 각 링크(32)마다의 링크 퀄리티는 임계값과 비교되고(블럭 108), 새로운 경로탐색 및/또는 새로운 채널탐색이 이전에 판단된 링크 퀄리티를 기초로 실행된다(블럭 110).
상술한 방법은, 본 발명의 당업자가 알 수 있듯이, DSR(Dynamic Source Routing) 또는 AODV(Ad-Hoc On-Demand Distance Vector)와 같은 임의의 주문형 또는 반응형 라우팅 프로토콜에 적용될 수도 있고, DSDV(Destination Sequenced Distance-Vector) 라우팅과 같은 임의의 사전예방형 라우팅 프로토콜이나 또는 ZRP(Zone Routing Protocol)과 같은 임의의 혼합형 사전예방형/반응형 프로토콜에 적용될 수도 있다.
다음으로, 도 3 및 도 4를 추가시켜 참조하면서, 본 발명의 시스템 형태를 설명한다. 상술된 바와 같이, 이동 애드-혹 통신망(20)에는 복수개의 이동노드들(30)과 이 복수개의 이동노드들을 서로 연결시켜주는 복수개의 무선통신링크(32)가 포함된다. 각각의 이동노드들에는, 무선통신링크(32)를 통하여 다른 노드들과 단-방향 또는 양-방향 무선통신을 하게 해주는 통신장치(42)와, 통신장치(42)를 통하여 통신경로를 정하는 제어기(44)를 구비한 라우터(40)가 포함된다(도 3 참조). 또한, 메모리(46)가 제어기(44)의 일부분으로서 또는 제어기와 연결되어 포함이 될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제어기(44)에는 이웃노드들(30)에 대한 링크(32)상에서의 전송에 관한 전송정보를 기록하는 송신정보기록기(50)가 적어도 포함된다. 다시 언급하지만, 위의 전송정보에는 바람직하게, 송신데이터 패킷의 크기, 수신데이터 패킷의 크기, 충돌 및/또는 재시도 데이터가 포함된다. 또한, 제어기(44)에는 기록된 전송정보를 기초로 이웃노드들에 대한 각 링크들마다의 패킷에러율을 계산하는 패킷에러율 계산기(52)가 포함된다. 패킷에러율 계산기(52)는, 소정의 기간동안 이웃노드에 전송된 패킷에 대한 송신패킷에러율, 소정의 기간동안에서 이웃노드로부터 전송받은 패킷에 대한 수신패킷에러율, 및 소정의 기간동안에서 모든 이웃노드들에서의 총패킷에러율을 기초로 각 링크들(32)마다 패킷에러율을 계산한다. 상술한 바와 같이, 패킷에러율(PER)은 PER = a*(PERAB + PERBA)/2 + b*PERAGG 로서 각 링크마다 계산되며, 여기서 a와 b는 그 합이 1이되는 가중계수들이다.
PERAB는 소정의 기간동안에서 이웃노드에 전송된 패킷에 관한 송신패킷에러율이며, PERBA는 소정의 기간동안에서 이웃노드로부터 전송받은 패킷에 관한 수신패킷에러율이며, PERAGG는 소정의 기간동안에서 모든 이웃노드들에서의 총패킷 에러율을 나타낸다. 송신패킷 에러율은 이웃노드에 전송된 바이트양에 대한 이웃노드에 의해 수신된 것으로서 확인된 바이트양의 비율을 나타낸다. 이와 마찬가지로, 수신패킷에러율은 이웃노드에 의해 전송받은 바이트수(또는 패킷들)에 대한 수신된 바이트수(또는 패킷들)의 에러에 있어서의 비율을 나타낸다. 또한, 총패킷에러율은 전송패킷들의 연속 및 비연속 시퀀스수에 기초된다. 상기 비연속 시퀀스수는 상실된 패킷들을 의미한다.
또한, 제어기(44)에는 계산된 패킷에러율을 기초로 이웃노드들에 대한 각 링크마다의 링크 퀄리티를 판단하는 링크 퀄리티 판단부(54)가 포함된다. 또한, 제어기(44)에는 판단된 링크 퀄리티를 기초로 새로운 경로탐색을 실시하는 경로탐색부(56), 및/또는 판단된 링크 퀄리티를 기초로 새로운 채널탐색을 실시하는 채널조사부(58)가 포함된다.
문서에 기록되어 있는 동일 양수인에 의해 2002년 4월 29일에 출원되고, 그 내용 전체 그대로가 본 명세서에서 참조로서 병합되고 있는, 동시계류 출원번호 제10/134,862호(대리인 관리번호 제51261호)에서 설명되고 있는 바와 같이, 본 발명은 이용가능한 복수개의 채널들을 효율적으로 이용하기 위하여 이동 애드-혹 통신망에서의 역동적인 채널할당법을 이용할 수 있다. 상기에서 설명되고 있는 바에 따르면, 802.11a 와 같은 IEEE 802.11 분파 표준안은 5 Ghz 대역에서 ISM 스펙트럼을 사용하게 될 것이다. 이 대역에서는, 이용가능한 대역폭이 보다 많이 존재하여 많은 채널을 지원하게 된다. 그 결과, 채널을 802.11 노드에 자동적으로 할당하는 처리가 중요하게 된다. 이와 같은 채널결정방법은 현재의 채널 활용성 및 다른 채널들의 샘플링에 기초된다. 동적채널선택을 이용하면 스펙트럼이 균등하게 사용되므로 보다 향상된 성능을 제공하게 된다. 추가적으로, 채널을 사용하고 있는 현재의 노드들/기지국들을 위해 소정의 링크 퀄리티가 유지되도록 채널사용은 조정될 수 있다.
요컨대, 본 발명에 따르면, 노드는, 패킷에러율(PER), 지연, 충돌, 등의 측면에서의 링크 퀄리티를 판단함으로써 다른 노드에 대한 링크 성능을 감시한다. 만약 링크 퀄리티가 임계값밑으로 떨어지면, 노드는 다른 경로(또는 다른 채널)를 탐색한다. 차후의 반사전송로(hop)마다, 본 발명은 예를들어, 송신패킷크기, 수신패킷크기, 충돌횟수 및 재시도횟수들을 기록한다.
그런 후, 차후의 반사전송로마다 PER을 다음과 같이 예측해 낸다: PER = a*(PERAB + PERBA)/2 + b*PERAGG , 여기서 a와 b는 그 합이 1이되는 가중계수들이며, PERAB는 시간 T 동안에서 노드 A로부터 노드 B에 전송된 패킷들에 대한 PER이며, PERBA는 시간 T 동안에서 노드 B로부터 노드 A에 전송된 패킷들에 대한 PER이며, PERAGG는 시간 T 동안에서 모든 이웃노드들에서의 총 PER을 나타낸다.
PERAB는, 수신확인된 총 바이트수를 탐지해내고, 이것을 노드 B로 전송된 총 바이트수로 나눔으로써 계산되는데, 여기서, 충돌은 원래 링크 퀄리티 현상이 아니기 때문에, 충돌횟수는 상기 계산에 포함시키지 않는다. 만약 노드(1)가 수신확인 데이터를 노드 2에 보냈지만, 노드 2로부터 재시도 데이터를 수신받았다면, 이것은 노드 1으로부터의 수신확인 데이터가 실패가 됐음을 의미하는 것이다.
또한, PERAB는, 수신된 신호 대 잡음비(S/N)를 이용하여 비트당 에너지 대 잡음전력 스펙트럼 밀도 비율(Eb/No)로 전환시켜 그 변조방식에서의 비트에러율(BER)을 구하고, 그런 후 에러난 비트들의 평균값을 계산함으로써 얻어질 수 있다. 데이터율과 변조방식은 패킷의 분할과정중에 변할 수 있다. PERAGG는 바람직하게, 모든 전송상에서의 기록통계를 포함한다. 예를들어, 비연속 시퀀스수는 잃어버린 패킷들을 의미한다. 전송의 평균크기 또는 정수신 재전송의 평균크기는 PER계산을 목적으로 사용될 수 있다. PERAB와 PERBA상에서 히스토리가 조금 있거나 또는 전혀 없는 경우에 PERAGG가 주로 사용되도록 계수들 a와 b가 가중될 수 있다. 또한, PERAB와 PERBA상에서 히스토리가 풍부하게 존재하는 경우에 PERAGG가 보다 적은 정도로 사용되도록 계수들 a와 b가 가중될 수 있다. 현재의 MANET 알고리즘들은 MAC/PHY 에러 표준기준에 의지하고 있는데, 이것들은 MANET을 갖고 머릿속에서 구상되지 못한다.
본 발명은 더 많은 정보를 사용하여 더 정확히 링크 퀄리티를 측정해 낸다. 이것은 불량한 링크를 재빨리 판별해 내고, 운이 나빠 양호한 링크를 포기하는 것을 방지하는데에 도움을 줄 것이다.

Claims (10)

  1. 복수개의 무선통신링크에 의해 서로 연결된 복수개의 이동노드들로 구성된 이동 애드-혹 통신망에서의 링크 퀄리티 감시방법으로서,
    이웃 노드들에 대한 링크상의 전송에 관한 전송정보를 기록하는 단계;
    상기 기록된 전송정보를 기초로 상기 이웃노드들에 대한 각 링크마다의 패킷에러율을 계산하는 단계;
    상기 계산된 패킷에러율을 기초로 상기 이웃노드들에 대한 각 링크마다의 링크 퀄리티를 판단하는 단계;
    상기 이웃노드들에 대한 각 링크에서의 상기 링크 퀄리티를 임계값과 비교하는 단계; 및
    상기 링크 퀄리티가 상기 임계값미만이 되는 경우, 새로운 경로탐색 및 새로운 채널탐색 중에 적어도 하나를 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 애드-혹 통신망에서의 링크 퀄리티 감시방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전송정보에는 하나 또는 그 이상의 송신데이터 패킷크기, 수신데이터 패킷크기, 충돌 데이터 및 재시도 데이터가 포함는 것을 특징으로 하는 이동 애드-혹 통신망에서의 링크 퀄리티 감시방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 패킷에러율은 소정의 기간동안 상기 이웃노드에 전송된 패킷에 관한 송신패킷에러율, 상기 소정의 기간동안 상기 이웃노드로부터 전송받은 패킷에 관한 수신패킷에러율, 및 상기 소정의 기간동안 모든 이웃노드들에서의 총패킷에러율을 기초로 각 링크마다 계산되는 것을 특징으로 하는 이동 애드-혹 통신망에서의 링크 퀄리티 감시방법.
  4. 복수개의 이동노드들;과
    상기 복수개의 이동노드들을 서로 연결시켜주는 복수개의 무선통신링크들;로 구성되며;
    상기 각각의 이동노드들에는,
    상기 무선통신링크를 통하여 상기 복수개의 이동노드들 중에 다른 노드들과 무선통신하게 해주는 통신장치와,
    상기 통신장치를 통하여 통신경로를 정하는 제어기가 포함되며;
    상기 제어기에는,
    이웃노드들에 대한 링크상에서의 전송에 관한 전송정보를 기록하는 송신정보기록기;
    상기 기록된 전송정보를 기초로 상기 이웃노드들에 대한 상기 각 링크마다 패킷에러율을 계산하는 패킷에러율 계산기; 및
    상기 계산된 패킷에러율을 기초로 상기 이웃노드들에 대한 상기 각 링크마다 링크 퀄리티를 판단하는 링크 퀄리티 판단부가 포함되는 것을 특징으로 하는 이동 애드-혹 통신망.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 판단된 링크 퀄리티를 기초로 새로운 경로탐색을 실시하는 경로탐색부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 애드-혹 통신망.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어기는, 상기 판단된 링크 퀄리티를 기초로 새로운 채널조사를 실시하는 채널조사부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 애드-혹 통신망.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 패킷에러율 계산기는, 소정의 기간동안 상기 이웃노드에 전송된 패킷에 관한 송신패킷에러율, 상기 소정의 기간동안 상기 이웃노드로부터 전송받은 패킷에 관한 수신패킷에러율, 및 상기 소정의 기간동안 모든 이웃노드들에서의 총패킷에러율을 기초로 각 링크마다 상기 패킷에러율을 계산하는 것을 특징으로 하는 이동 애드-혹 통신망.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 총패킷에러율은 전송패킷의 연속 및 비연속 시퀀스수에 기초되는 것을 특징으로 하는 이동 애드-혹 통신망.
  9. 복수개의 이동노드들과, 상기 복수개의 이동노드들을 연결시켜주는 복수개의 무선통신링크들로 구성된 이동 애드-혹 통신망에서의 이동노드로서, 상기 이동노드에는;
    상기 무선통신링크를 통하여 상기 복수개의 이동노드들 중에 다른 노드들과 무선통신하게 해주는 통신장치와,
    상기 통신장치를 통하여 통신경로를 정하는 제어기가 포함되며;
    상기 제어기에는,
    이웃노드들에 대한 링크상에서의 전송에 관한 전송정보를 기록하는 송신정보기록기;
    상기 기록된 전송정보를 기초로 상기 이웃노드들에 대한 상기 각 링크마다 패킷에러율을 계산하는 패킷에러율 계산기; 및
    상기 계산된 패킷에러율을 기초로 상기 이웃노드들에 대한 상기 각 링크마다 링크 퀄리티를 판단하는 링크 퀄리티 판단부가 포함되는 것을 특징으로 하는 이동 애드-혹 통신망에서의 이동노드.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 패킷에러율 계산기는, 소정의 기간동안 상기 이웃노드에 전송된 패킷에 관한 송신패킷에러율, 상기 소정의 기간동안 상기 이웃노드로부터 전송받은 패킷에 관한 수신패킷에러율, 및 상기 소정의 기간동안 모든 이웃노드들에서의 총패킷에러율을 기초로 각 링크마다 상기 패킷에러율을 계산하는 것을 특징으로 하는 이동 애드-혹 통신망에서의 이동노드.
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