KR20050076278A - 중복경로정보를 사용하여 경로를 개설하는 무선 네트워크시스템 및 이를 이용한 경로 개설 방법 - Google Patents

중복경로정보를 사용하여 경로를 개설하는 무선 네트워크시스템 및 이를 이용한 경로 개설 방법 Download PDF

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Abstract

수개의 무선노드로 구성되는 무선 네트워크 환경에서 무선 노드간의 통신경로개설방법이 개시된다. 본 개설방법은, 소스 노드가 목적지 노드 방향으로 경로설립요청패킷을 브로드캐스팅(broadcasting)하는 단계, 소스 노드 및 목적지 노드 사이의 소정 무선노드가 경로설립요청패킷을 수신하면, 인접노드 와의 중복경로정보를 경로설립요청패킷에 추가한 후 브로드캐스팅하는 단계, 목적지 노드가 적어도 하나의 경로를 통해 경로설립요청패킷을 수신하면, 각 경로를 통해 수신된 경로설립요청패킷에 기록된 중복경로정보를 확인하여 최적의 경로를 선택하는 단계, 및 목적지 노드가 최적의 경로를 통해 응답패킷을 전송하여 소스 노드와의 사이에 경로를 설립하는 단계를 포함한다. 이에 따라 전송하고자 하는 데이터의 QoS에 적합한 경로를 개설할 수 있으며, 경로 손실시에도 신속하게 복구가능하다.

Description

중복경로정보를 사용하여 경로를 개설하는 무선 네트워크 시스템 및 이를 이용한 경로 개설 방법 { Wireless network system for routing path for using redundancy degree, and routing method thereof }
본 발명은 무선 네트워크 환경에서의 경로 개설 방법 및 그 방법에 따라 경로를 개설하는 무선 네트워크 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 중복되는 경로에 대한 정보를 연산하여 이를 이용하여 최적 경로를 설정하여 경로를 개설하고, 경로 손실이 발생하면 중복되는 경로를 이용하여 경로를 복구하는 무선 네트워크 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
인터넷과 이동통신 기술의 발전으로 현재의 사회는 시간과 공간에 관계없이 다양한 멀티미디어 서비스를 제공받을 수 있어 사용자들의 삶의 환경에 큰 변화가 일고 있다. 특히, 최근에는 노트북 PC, PDA 등의 소형 휴대형 전자기기가 점차 보급됨에 따라, 인터넷을 기반으로 하는 데이터 통신을 유선 네트워크 뿐만 아니라 무선 네트워크를 통해 구현하고자 하는 노력이 증대되고 있는 실정이다.
이러한, 무선 네트워크의 대표적인 예로써 에드호크(Ad-hoc)망을 들 수 있다. 애드호크 망은 중앙 집약된 관리장치가 없고, 기존 통신 기반 구조를 이용하지 않으며 이동노드 간 연결 제공을 위한 고정된 제어장치(라우터, 호스트, 무선 기지국 등)를 가지지 않는다는 특징이 있다. 즉, 에드호크 망에 따르면, 이동 노드 스스로가 라우터로 동작하게 된다. 따라서, 소정의 이동노드가 상대노드로 통신을 수행하고자 하는 경우, 그 이동노드는 상대노드와의 사이에 위치하는 여러 노드를 통해 통신경로를 개설하여야 한다.
이러한 에드호크망의 일예로써, 복수개의 센서로 구성되는 센서 네트워크를 들 수 있다. 최근 무선 통신의 발전으로 저가, 저전력, 다기능의 센서 노드의 개발이 가능해져서 이러한 소형 센서 노드들로 이루어진 센서 네트워크를 구현하여 센싱, 데이터 처리, 통신등의 작업을 수행하도록 할 수 있다. 즉, 센서 네트워크는 조밀하게 분포된 수 많은 센서 노드들로 구성되어 있는데, 이러한 수 많은 센서 노드를 통해 원하는 정보를 수집하고 전달하기 위해서는 무선 인터페이스 만으로 구성된 센서 노드들 간의 라우팅 프로토콜이 구현되어야 한다. 또한, 센서 노드들의 자유로운 이동으로 인해 나타나는 현상들에도 적절하게 대응할 수 있어야 한다.
도 1는 이러한 수많은 무선 노드들로 구성된 종래의 무선 네트워크에서의 경로전달과정을 설명하기 위한 모식도이다. 도 1에 따르면, 무선 노드 중 소스노드(N1)는 목적지 노드(N11)로 소정의 정보를 전달하고자 하는 경우, 그 노드 간의 거리가 멀어서 직접 전달이 불가능하면 그 사이에 위치하는 다른 노드들을 통해 전달 할 수 있다. 즉, 그 사이에 위치하는 노드들을 통한 경로를 개설하여 그 경로를 통해 정보를 전송하게 된다. 이러한 경로 설립은 RREQ(Route Request) 패킷 및 RREP(Route Reply) 패킷을 교환함으로써 이루어진다. 즉, 소스노드(N1)은 주변 노드(N2, N3)로 RREQ 패킷을 전송하면, 그 주변 노드(N2, N3)는 RREQ 패킷을 전송한 소스노드(N1)를 상위 노드로 기록한 후, 전송된 RREQ 패킷을 다시 주변 노드(N4, N6)로 각각 전송한다. RREQ 패킷에는 목적지 노드의 ID가 기록되어 있는 바, RREQ패킷을 수신하는 중간노드들은 자신이 목적지 노드인지를 확인하여, 아니라면 다음 노드(next hop node)로 전송하게 되고, 자신이 목적지 노드라면 수신된 RREQ 패킷에 기록된 중간노드에 대한 정보를 확인하여 최적의 경로(path)를 선택한 후, 그 방향으로 RREP 패킷을 전송하게 된다. 이 경우, 종래에는 신속한 정보 전송을 위하여 최단경로, 즉, 중간노드의 수가 가장 작은 경로를 최적의 경로로 선택하였다. 즉, 목적지 노드는 최소 중간노드를 거쳐온 RREQ패킷을 전송한 상위 라우터 방향으로 RREP 패킷을 전송하게 된다. 이러한 방식으로 소스 노드(N1)가 RREP 패킷을 수신하게 되면, 소스 노드(N1) 및 목적지 노드(N11)간에 경로가 개설되게 된다.
하지만, 이러한 종래의 기술에 따르면, 전송하고자 하는 데이터의 성질에 따른 QoS를 선택적으로 제공할 수 없다는 문제점이 있다. 즉, 최단 경로를 선택하기 때문에 신속한 정보 전송에는 유리하지만 신속한 전송보다는 안정적인 전송을 요하는 데이터인 경우에는 적합하지 않다.
또한, 도 1에서 노드 N4가 failure되거나, 다른 방향으로 이동함으로써 경로가 손실되는 경우가 발생하면, 소스 노드(N1) 및 목적지 노드(N11) 사이의 경로를 새로이 설립하여야 하므로 경로 복구 및 노드 재탐색에 많은 시간이 걸리게 된다는 문제점도 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로써, 본 발명에 따르면, 소스 노드 및 목적지 노드 사이에 위치하여 중복경로정보를 연산한 후 저장함으로써, 소스 노드 및 목적지 노드 사이의 경로가 손실되면 중복경로를 이용하여 신속하게 복구하도록 하는 무선 네트워크 장치 및 그 경로설립방법을 제공함에 있다.
이상과 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 소스노드 및 상기 소스노드로부터 메시지를 수신하는 목적지 노드를 포함하는 무선 네트워크 환경에서의 소스 노드 및 목적지 노드 간의 통신경로 설립 방법을 제공한다. 본 경로설립방법은, (a) 상기 소스 노드가 상기 목적지 노드 방향으로 경로설립요청패킷을 브로드캐스팅(broadcasting)하는 단계, (b) 상기 소스 노드 및 상기 목적지 노드 사이의 소정 무선노드가 상기 경로설립요청패킷을 수신하면, 인접노드 와의 중복경로정보를 상기 경로설립요청패킷에 추가한 후 상기 목적지 노드 방향으로 브로드캐스팅하는 단계, (c) 상기 목적지 노드가 적어도 하나의 경로를 통해 상기 경로설립요청패킷을 수신하면, 각 경로를 통해 수신된 경로설립요청패킷에 기록된 중복경로정보를 확인하여 최적의 경로를 선택하는 단계, 및 (d) 상기 목적지 노드가 상기 최적의 경로를 통해 응답패킷을 전송하여 상기 소스 노드와의 사이에 경로를 설립하는 단계를 포함한다.
이 경우, 바람직하게는, 상기 (b)단계는 상기 무선 노드가 상기 인접노드와의 시간적 관련정도, 공간적 관련정도 및 상호 이동성을 확인한 후, 이를 기준으로 상기 중복경로정보를 연산할 수 있다.
또한, 상기 (b)단계는 상기 경로설립요청패킷을 수신한 무선 노드가 상기 경로설립요청패킷의 중복수신 여부를 판단하는 단계, 상기 경로설립요청패킷이 중복 수신된 경우가 아니라면, 상기 경로설립요청패킷을 전송한 인접노드를 상위노드로 등록하는 단계, 및 상기 상위노드와의 관계에서 연산된 중복경로정보를 상기 경로설립요청패킷에 추가하는 단계를 포함하는 것이 또한 바람직하다.
한편, 상기 (b)단계는, 상기 경로설립요청패킷이 중복 수신된 경우라면, 상기 경로설립요청패킷을 전송한 인접노드를 중복 상위노드로 등록하는 단계, 및 상기 경로설립요청패킷을 폐기하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이에 따라서 중복되는 경로를 기록하여 전송하고자 하는 메시지의 QoS정보에 따라 적합한 경로를 선택할 수 있으며, 경로 손실시에도 신속하게 복구할 수 있게 된다.
이를 위해, 상기 경로설립요청패킷은, 상기 소스노드로부터 전송되는 데이터가 요구하는 QoS 정보를 포함할 수 있다.
한편, 상기 (c)단계는, 상기 목적지 노드가 소정 대기시간 동안 상기 적어도 하나의 경로설립요청패킷을 수신하는 단계, 상기 목적지 노드가 수신된 경로설립요청패킷 각각에 대하여 상기 QoS 정보 및 상기 중복경로정보를 확인하는 단계, 및 상기 QoS정보 및 상기 중복경로정보에 따라, 상기 경로설립요청패킷이 전송된 경로 중 하나를 최적의 경로로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 (c)단계는, 상기 목적지 노드가 최초 수신된 경로설립요청패킷 내의 상기 QoS정보를 확인하여 상기 대기시간을 설정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 즉, 설정된 소정의 대기 시간동안 수신되는 경로설립요청패킷의 중복경로정보를 확인하여, 그 중 중복경로의 수가 QoS정보와 가장 적합하다고 판단되는 경로설립요청패킷이 전송된 경로를 최적의 경로로 선택하게 된다.
한편, 상기 (d)단계는, 상기 목적지 노드가, 선택된 경로를 통해 상기 소스 노드 방향으로 응답패킷을 전송하는 단계, 상기 경로 상의 소정의 제1무선노드가 상기 응답패킷을 수신하면, 상기 응답패킷을 전송한 노드를 하위노드(next hop node)로 등록하는 단계, 및 상기 제1무선노드가 상기 소스노드가 아니라면 등록된 상위노드로 상기 응답패킷을 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 (d)단계는, 상기 제1무선노드가 등록된 중복 상위노드가 존재하는지 판단하는 단계, 및 상기 중복 상위노드가 존재한다면 상기 중복 상위노드로 중복 응답패킷을 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 본 발명에 따라 경로가 설립된 무선 네트워크 환경에서 경로손실이 발생한 경우에는 중복 경로 정보를 이용하여 신속하게 복구할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 상기 소스 노드 및 상기 목적지 노드 간 경로 상에서 소정의 제2무선노드가 등록된 하위노드와 단절되었음을 감지하는 단계, 상기 제2무선노드가 상기 중복경로정보를 확인하여, 상기 하위노드와의 사이에 중복경로가 존재하는지 판단하는 단계, 및 상기 중복경로가 존재한다면 상기 중복경로를 통해 상기 소스노드 및 상기 목적지 노드간의 경로를 복구하는 단계를 더 포함함으로써 경로를 적절하게 유지할 수 있는 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 중복경로가 존재하지 않다고 판단되면, 상기 제2무선노드가 등록된 상위노드로 경로단절을 알리는 소정 경로단절패킷을 전송하는 단계, 및 상기 상위노드가 중복경로정보를 확인하여 중복경로가 존재한다면 상기 중복경로를 통해 경로를 복구하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 보다 바람직하게는, 상기 상위노드가 상기 경로단절패킷을 수신하면, 사용중인 노드로부터 전송된 경로단절패킷인지 확인하는 단계, 및 불사용중인 노드로부터 전송된 경로단절패킷인 경우, 상기 노드에 대한 중복경로정보를 삭제하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 소스 노드 및 상기 소스 노드로부터 메시지를 수신하는 목적지 노드를 포함하는 무선 네트워크 환경에서, 노드간의 통신 경로를 설립하는 무선 노드가 제공된다. 본 무선 노드는, 인접 노드와의 사이에서 중복경로정보를 연산하는 연산부, 상기 소스 노드에서 전송된 경로설립요청패킷을 수신하는 패킷 수신부, 상기 경로설립요청패킷을 전송한 노드를 상위노드로 등록한 후, 상기 경로설립요청패킷에 상기 중복경로정보를 추가하는 제어부, 및 상기 중복경로정보가 추가된 경로설립요청패킷을 상기 목적지 노드 방향으로 브로드캐스팅하는 패킷 송신부를 포함한다.
바람직하게는, 저장부를 더 포함함으로써 연산부에서 연산된 중복경로정보 및 등록된 상위노드정보를 기록할 수 있다.
한편, 상기 제어부는, 상기 경로설립요청패킷이 수신되면 이와 동일한 패킷 ID를 가지는 경로설립요청패킷이 수신된 적이 있는지 확인하게 된다. 즉, 경로설립요청패킷이 중복적으로 수신되었다고 판단되면, 상기 경로설립요청패킷을 전송한 노드를 중복상위노드로 등록하게 된다.
한편, 상기 제어부는, 경로설립요청패킷이 수신되면 자신이 목적지 노드인지를 먼저 확인하게 된다. 즉, 수신된 경로설립요청패킷에 기록된 목적지 ID 및 자체 노드 ID를 비교하여 일치하면, 상기 목적지 노드인 것으로 자체 인식하고, 상기 경로설립요청패킷을 더이상 전송하지 않도록 제어하게 된다.
목적지 노드인 것으로 자체 인식되면, 상기 제어부는, 상기 경로설립요청패킷에 기록된 QoS정보 및 상기 중복경로정보를 확인하여 상기 경로설립요청패킷이 전송된 경로 중 하나를 최적경로로 선택할 수 있다. 또한, 소스노드와의 경로를 설립하기 위하여, 상기 제어부는, 상기 패킷 송신부를 제어하여 선택된 최적의 경로 상에 등록된 상위노드로 응답패킷을 전송할 수 있다.
한편, 상기 무선노드가 목적지 노드가 아닌 경우, 목적지 노드로부터 응답패킷이 수신되면, 상기 제어부는 상기 응답패킷을 전송한 노드를 하위노드로 등록하고, 등록된 상위노드로 상기 응답패킷을 전송하도록 상기 패킷송신부를 제어할 수 있다.
이 때, 상기 제어부는, 등록된 중복상위노드가 존재하면 상기 중복상위노드로 중복 응답패킷을 전송하도록 상기 패킷송신부를 제어하는 것이 또한 바람직하다.
한편, 상기 제어부는, 상기 중복 응답패킷이 전송되면 상기 중복 응답패킷을 전송한 노드를 하위노드로 등록하고, 상기 중복 응답패킷에 중복경로정보를 추가한 후, 상기 상위노드로 전송하도록 상기 패킷송신부를 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 무선 노드를 포함하는 무선 네트워크 시스템은, 통신 경로를 설립하기 위한 경로설립요청패킷을 브로드캐스팅(broadcasting)하는 소스노드, 인접노드와의 중복경로정보를 연산하여 저장한 후, 상기 경로설립요청패킷이 수신되면 상기 중복경로정보를 추가하여 상기 목적지 노드 방향으로 브로드캐스팅하는 적어도 하나의 무선노드, 및 상기 경로설립요청패킷이 수신되면 상기 중복경로정보를 확인하여 상기 경로설립요청패킷이 전송된 경로 중 최적의 경로를 선택한 후, 상기 최적의 경로를 통해 상기 소스노드로 응답패킷을 전송하는 목적지노드를 포함한다.
이 경우, 상기 무선노드는, 상기 경로설립요청패킷의 중복수신여부를 확인하여, 중복수신된 경우가 아니라면 상기 경로설립요청패킷을 전송한 노드를 상위노드로 등록한 후, 상기 경로설립요청패킷을 상기 목적지 노드 방향으로 브로드캐스팅하는 것을 특징으로 한다.
상기 무선노드는, 상기 경로설립요청패킷이 중복수신된 경우라면, 상기 경로설립요청패킷을 전송한 인접노드를 중복 상위노드로 등록한 후, 상기 경로설립요청패킷을 폐기하도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 목적지노드는, 최초 수신한 경로설립요청패킷 내에 기록된 QoS정보를 확인하여 대기시간을 결정하고, 상기 대기시간내에 상기 경로설립요청패킷이 전송되는 경로 중 하나를 상기 최적의 경로로 선택할 수 있다.
상기 무선 노드는, 상기 응답패킷이 전송되면 상기 응답패킷을 전송한 노드를 하위노드로 등록하고, 등록된 상위노드로 상기 응답패킷을 전송하는 것이 또한 바람직하다.
이 경우, 상기 무선 노드는, 등록된 중복 상위노드가 존재하면, 상기 중복 상위노드로 중복 응답패킷을 전송할 수 있다.
한편, 본 무선 네트워크 시스템에서 경로를 적절하게 유지하기 위하여, 상기 무선 노드는, 상기 하위노드와의 경로가 손실되었다고 판단되면, 상기 중복경로정보를 확인하여 상기 인접노드와의 중복경로를 통해 경로를 복구하도록 할 수 있다.
이 경우, 상기 무선 노드는, 상기 중복경로가 존재하지 않다면 등록된 상위노드로 경로손실을 알리는 소정 패킷을 전송하고, 상기 상위노드가 중복경로정보를 확인하여 중복경로를 통해 경로를 복구하도록 하는 것이 바람직하다.
이에 따라, 소스 노드 및 목적지 노드는 전송하고자 하는 메시지의 특성에 맞는 QoS를 제공하는 경로를 선택할 수 있으며, 경로 손실이 발생하더라도 신속하게 복구할 수 있게 된다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 자세하게 설명한다.
도 2 내지 도 4는 수개의 무선 노드로 이루어진 무선 네트워크 환경에서 소스노드(N1) 및 목적지노드(N11)간의 통신경로를 설립하는 과정을 설명하기 위한 모식도이다.
즉, 도 2는 소스노드(N1)가 목적지 노드(N11)로 경로설립을 위한 경로설립요청패킷을 전송하는 과정을 설명하는 모식도이고, 도 3은 목적지노드(N11)에서 경로설립요청패킷에 대응되는 응답패킷을 전송하는 과정을 설명하는 모식도이다. 한편, 도 4는 소스노드(N1) 및 목적지노드(N11) 사이에 설립된 주경로(main path) 및 중복경로(redundant path)를 도시하는 모식도이다.
도 2에 따르면, 소스노드(N1)는 목적지노드(N11) 방향으로 경로설립요청패킷을 브로드캐스팅(broadcasting)하게 된다. 소스노드(N1) 및 목적지노드(N11)사이에 위치하는 인접노드(N2, N3)는 각각 이러한 경로설립요청패킷을 수신하게 된다. 이 경우, 각 인접노드(N2, N3)는 주변의 노드와의 관계에서 연산된 중복경로정보를 경로설립요청패킷에 추가한 후, 목적지노드(N11)방향으로 브로드캐스팅하게 된다.
소스 노드(N1)로부터 전송되는 경로설립요청패킷에는 패킷 ID, 소스노드 ID, 목적지노드 ID, 경로 ID, 전송하고자 하는 데이터가 요구하는 QoS 정보, 중간 노드의 중복경로정보 등이 포함된다. 이러한 경로설립요청패킷을 수신하는 무선노드는 수신된 패킷의 목적지 노드 ID 및 자체 노드 ID를 비교하여 자신이 목적지 노드인지를 확인하게 된다. 즉, 목적지 노드 ID 및 자체 노드 ID가 일치하지 않으면, 인접노드와의 사이에서 연산된 중복경로정보를 패킷에 추가시키고, 그 패킷을 전송한 노드의 ID를 상위노드로 등록하게 된다.
도 2에 따르면, 노드 N2 및 N3은 각각 N1으로부터 경로설립요청패킷이 수신되면, N1을 상위노드로 각각 등록한 후 자신의 중복경로정보를 추가하여 브로드캐스팅한다. 브로드캐스팅된 경로설립요청패킷을 수신하는 노드 N4 및 N6도 역시 자신의 중복경로정보를 추가한 후, 각각 N2 및 N3를 상위노드로 등록하고, 목적지 노드 방향으로 브로드캐스팅하게 된다. 한편, 도 5에 따르면, 노드 N6에서 브로드캐스팅된 패킷은 노드 N5, N9, N12, N10 및 N7에서 각각 수신하게 된다. 노드 N5의 경우에는, 노드 N4로부터도 패킷이 수신되게 된다. 이 경우, N5는 경로설립요청패킷을 중복적으로 수신하게 되므로, 최초 수신된 경로설립요청패킷에는 자신의 중복경로정보를 추가하여 이웃노드로 전송시키지만, 이후에 수신된 경로설립요청패킷은 그 패킷을 전송한 노드를 중복 상위노드로 등록한 후 폐기하게 된다. 따라서, N4로부터 먼저 패킷이 수신되었다면, N6으로부터 수신한 패킷은 더이상 전송하지 않고 폐기함과 동시에 N6을 중복 상위노드로 등록하게 된다.
한편, 이러한 방식으로 경로설립요청패킷이 목적지 노드(N11)에 최초로 수신되면, 목적지 노드(N11)는 소정 대기시간동안 다른 경로를 통해 수신되는 경로설립요청패킷이 있는지 대기하게 된다. 대기시간은 최초 수신된 경로설립요청패킷에 기록된 QoS정보를 통해 목적지 노드(N11)가 설정할 수 있다. 즉, 신속한 통신을 요하는 경우는 대기시간을 짧게 하고, 보다 안정적인 통신을 요하는 경우는 대기시간을 충분히 길게 설정할 수 있다.
목적지 노드(N11)는 수개의 경로를 통해 수신된 각 경로설립요청패킷에 기록된 중복경로정보를 확인하여 최적의 경로를 선택하게 된다. 즉, QoS정보에 따라 신속한 통신을 요하는 경우는 최단 노드로 구성되는 경로를 선택하게 되고, 보다 안정적인 경로를 요하는 경우는 통과하는 중간노드의 수가 다소 많더라도 이동성이 별로 없는 노드들로 구성된 경로를 선택하게 된다. 한편, 경로 손실시에 신속하게 복구를 요하는 경우에는 경로상의 중간노드가 중복되는 경로를 많이 가지는 경로를 최적의 경로로 설정하게 된다. 이에 따라, 소스노드(N1) 및 목적지노드(N11)간에 전송되는 메시지의 특성에 따른 최적 경로 선택이 가능하게 된다.
한편, 도 3은 목적지 노드(N11)가 최적의 경로를 통해 응답패킷을 전송하는 과정을 설명하기 위한 모식도이다. 도 3에 따르면, 목적지 노드(N11)는 최적의 경로가 선택되면, 그 경로상에 위치하는 상위노드(N13)로 응답패킷(Route Reply packet : RREP 패킷)을 전송하게 된다. 즉, 목적지노드(N11)도 중간노드 들과 마찬가지로 경로설립요청패킷을 전송한 노드를 상위노드로 등록을 시키게 되므로, 그 등록된 상위 노드(N8, N13) 중 선택된 경로상의 상위노드(N13)를 통해 응답패킷을 전송하게 된다.
응답패킷을 수신하는 무선노드는 일단 그 응답패킷을 전송한 노드를 하위노드로 등록한 후, 상위노드로 등록된 노드로 응답패킷을 전송하게 된다. 이 경우, 중복 상위노드(redundant upstream node)가 등록되어 있다면, 그 노드에도 중복 응답패킷 (Redundant Route Reply packet)을 전송하게 된다. 도 3에 따르면, 노드 N13은 N11을 하위노드로 등록하고, N12로 응답패킷을 전송하게 된다. 이 경우, 노드 N13에는 N14가 중복 상위노드로 등록되어 있으므로, N14에도 중복 응답패킷을 전송하게 된다.
중복 응답패킷을 수신하는 무선노드(도 3의 경우, N14)는 그 패킷을 전송한 노드를 하위노드로 등록한 후, 하위 노드와의 사이에서 연산된 중복경로정보를 중복응답패킷에 추가하여 등록된 상위 노드로 전송하게 된다. 중복 수신된 경우라면, 경로설립요청패킷을 중복수신한 경우와 마찬가지로 폐기하게 된다. 이에 따라, 소스 노드(N1)까지 응답패킷이 전송되면, 소스 노드(N1) 및 목적지 노드(N11)간에 경로가 설립되게 된다.
도 4에 따르면, 이러한 방식으로 설립된 주 경로(main path) 및 중복 경로가 도시되고 있다. 즉, 소스노드(N1) 및 목적지노드(N11)는 N3, N6, N12 및 N13으로 이어지는 주 통신경로를 통해 통신을 수행한다. 한편, N6 및 N13 사이에는 다수의 중복경로가 형성된다.
한편, 주 통신 경로를 통해 통신을 수행하다가 소정 노드 간의 링크가 손실되거나, 소정 노드의 파워 failure가 발생하게 되면, 그 상위노드는 목적지 노드(N11)로 기존 경로를 통해 메시지를 전송할 수 없음을 감지하게 된다. 이 때, 자신에게 기록된 중복경로정보를 검사하여 중복경로가 존재하는지 확인한다. 중복경로가 존재한다면, 중복경로 중 최단의 중복경로 또는 데이터 특성에 적합한 중복경로를 선택하여 경로를 복구하게 된다. 즉, 도 4에서 N6 및 N12간의 링크가 끊어진 경우라면, N6은 N9를 통해 N12와의 경로를 복구하거나, N10 및 N14를 통해 N13과의 경로를 복구할 수 있다. 만일, N12의 파워 failure가 발생한 경우라면, N10 및 N14를 통해 N13과의 경로를 복구하게 된다.
한편, 자신에게 중복경로가 존재하지 않는다고 판단되면, 상위노드는 등록된 상위노드로 경로손실을 알리는 소정의 경로손실패킷을 전송하게 된다. 이를 수신하는 상위노드는 다시 자신에게 기록된 중복경로정보를 확인하여 중복경로가 존재하면 경로를 복구하고, 존재하지 않으면, 더 상위에 위치하는 노드로 다시 전송하게 된다.
한편, 경로손실이 발생할 수 있는 다양한 상황에 따른 본 무선 네트워크 시스템의 동작을 구체적으로 살펴보면, 먼저, 경로손실패킷을 수신한 노드가 주 통신경로상의 노드이고, 경로손실패킷을 생성한 노드도 주 통신경로상의 노드라면, 그 손실된 상태정보를 기록한 후 중복경로가 있는지 확인한다. 만약, 경로손실패킷을 생성한 노드가 현재 사용중이지 않은 중복경로상의 노드라면, 그 노드를 통한 중복 경로 정보를 삭제하게 된다. 만약, 경로손실패킷을 수신한 노드가 현재 사용중인 중복경로상의 노드라면, 해당 중복경로정보를 제거하고 그 경로손실패킷을 상위노드로 전송하게 된다.
한편, 도 5는 도 2 내지 도 4에서 도시된 각 무선 노드(N1 내지 N14)의 구성을 간단한 블럭도로 나타낸 도면이다. 도 5에 따르면, 본 발명에 따른 무선 네트워크 시스템을 구성하는 무선 노드는, 패킷수신부(110), 제어부(120), 패킷전송부(130), 저장부(140), 연산부(150)를 포함한다.
패킷수신부(110)는 외부로부터 소정 패킷을 수신하는 역할을 하고, 패킷전송부(130)는 패킷을 목적지 방향으로 전송하는 역할을 한다.
연산부(150)는 현재 위치에서의 중복경로정보(redundancy degree)를 연산하는 역할을 한다. 중복경로정보란, 수개의 노드와의 사이에서 시간적, 공간적 관계 및 상호 이동성을 확인한 후, 이에 따라 인접 노드와의 사이에서 중복되는 경로가 존재하는 정도를 소정 값으로 나타낸 것이다.
이 경우, 아래의 수식을 이용하여 본 무선 노드가 인접 노드와 시간적 연관성을 가지는지 여부를 판단할 수 있다.
Te data,i ≤ min{Te link,j,j , Te power,j }
수학식1에서, Te data,i 는 노드 i에서 데이터 전송에 필요한 시간값, Te link,j,j는 노드 i 및 j간의 경로가 설립되어 있을 예상시간값, Te power,j는 노드 j의 전력이 failure되기까지의 예상시간값을 의미한다. 즉, 노드 i에서 노드 j로 데이터를 전송할 때, 그 전송에 필요한 시간이 링크가 설립되어 있을 시간이나 노드 j가 파워 failure될 시간보다 작아야만 성공적으로 데이터가 전송되므로, 이러한 관계에 있는 노드 j는 노드 i와 시간적으로 연관성을 가지게 된다.
한편, 공간적인 연관성은 다음과 같은 수학식으로 표현할 수 있다.
j∈Re comb,i ∩ Re θ,i,j
수학식 2에서 Re comb,i 란 노드 i와 상대적으로 안정적인 통신을 수행할 것으로 예상되는 지역을 의미하고, Re θ,i,j란 노드 i에서 목적지 노드를 기준으로 ±θ각도내의 지역을 의미한다. 즉, 수학식 2에 따르면, 노드 i와 상대적으로 안정적인 통신을 수행할 것으로 예측되는 인접지역에 위치하는 노드 중 목적지 노드 방향으로 소정 각도내에 위치하는 노드 j가 노드 i와 공간적 연관성을 가진다고 볼 수 있다.
한편, 노드 i 및 노드 j는 각각 이동가능한 무선 노드이므로, 상호간의 이동성의 연관관계를 판단할 필요가 있다. 이동성에 대한 연관관계는 아래의 수식을 통하여 판단할 수 있다.
｜arccos{(viㆍvj)/(｜vi｜ㆍ｜vj｜)}｜≤ π/2
수학식 3에서 vi 및 vj 는 각각 노드 i 및 j의 이동벡터를 의미한다. 즉, 노드 i 및 노드 j가 움직이는 방향각이 90˚이내라면 이동방향이 연관성이 있다고 본다.
노드 i는 상술한 수학식 1, 2, 및 3 를 만족하는 인접노드가 존재하는지 판단하고, 이를 기초로 하여 중복경로정보를 연산하게 된다.
한편, 노드 i 및 노드 j 사이의 중복경로정보는 아래의 수학식으로 표현될 수 있다.
수학식 4에서 i, j, k는 각각 무선 노드, Rd(i,j)는 i 및 j 노드간의 중복경로정보(즉, 중복경로수), Mr(i)는 노드i와 이동성 측면에서 연관관계가 있는 인접노드, Sr(i)는 노드 i와 공간적 연관관계가 있는 인접노드, 그리고, Te link(j,j)는 노드 i 및 j간의 경로가 설립되어 있을 예상시간값을 의미한다. 경로상의 각 노드는 수학식 4를 이용하여 연산된 중복경로정보를 경로설립요청패킷에 추가한 후, 목적지 노드 방향으로 전송하게 된다.
저장부(140)는 연산부(150)에서 연산된 이러한 중복경로정보를 저장하는 역할을 한다.
제어부(120)는 경로설립요청패킷이 수신되면, 일단 그 패킷에 기록된 목적지 노드 ID를 자신의 노드 ID와 비교하여 본 노드가 목적지 노드인지 확인한다. 목적지 노드가 아니라면, 그 경로설립요청패킷이 이전에 수신된 적이 있는지 확인하게 된다. 즉, 동일한 패킷이 중복수신된 경우라면, 그 패킷을 전송한 노드를 중복 상위노드로 등록하고 수신된 패킷을 폐기하게 된다. 최초 수신된 경우라면, 그 패킷을 전송한 노드를 상위노드로 저장부(140)에 등록하고, 수신된 패킷에 자신의 중복경로정보를 추가한 후, 패킷전송부(130)를 제어하여 목적지 노드 방향으로 브로드캐스팅한다. 이 경우, 소스노드 방향으로는 브로드캐스팅할 필요가 없으므로, 목적지 노드방향으로 소정 각도 내의 지역으로 브로드캐스팅하도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 제어부(120)는 자신이 목적지 노드로 판단되면, 각 경로설립요청패킷에 기록된 중복경로정보를 확인하여 최적의 경로를 선택할 수 있다. 이는 아래의 수학식으로 표현될 수 있다.
수학식 5에서, Redundancy(p)란 p 경로의 중복경로정보를 의미하고, argmax란 소스(src)노드 및 목적지(dst)노드간의 경로중 Redundancy(p)이 가장 큰 경로를 선택하는 함수이다. UpperLimit는 중복경로정보의 최대범위값을 의미하고, Rd(i,j)는 수학식 4를 이용하여 연산된 노드 i 및 j 간의 중복경로정보를 의미한다. 즉, 목적지 노드의 제어부(120)는 수신된 경로설립요청 패킷의 중복경로정보가 가장 큰 패킷이 전송된 경로를 최적의 경로로 선택하고 등록된 상위노드로 응답패킷을 전송하게 된다.
한편, 최적의 경로상에 위치한 상위노드는 응답패킷이 수신되면, 그 패킷을 전송한 노드를 하위노드로 저장부(140)에 등록하고, 저장부(140)에 상위노드로 등록된 노드로 응답패킷을 전송한다. 이 경우, 저장부(140)에 중복 상위노드가 동록되어 있다면 그 노드로도 중복응답패킷을 전송하도록 한다. 패킷수신부(110)에 중복 응답패킷이 수신되었다고 판단되면, 제어부(120)는 중복 응답패킷을 전송한 노드를 하위노드로 등록하고, 그 하위노드와의 관계에서 중복경로정보를 연산한 후, 중복응답패킷에 추가하여 상위노드로 전송하게 된다.
한편, 제어부(120)는 인접 노드와의 통신이 두절되었다고 판단되면, 저장부(140)에 기록된 중복경로정보를 확인하여 손실된 경로를 대체할 중복경로가 존재하는지 판단하게 된다. 중복경로가 존재한다고 판단되면, 그 중복경로를 사용하여 경로를 복구하게 된다. 한편, 중복된 경로 중 이전에 손실되었던 경로에 대한 정보가 있다면, 그 경로를 제외한 다른 경로를 사용하여 경로를 복구하게 된다.
이 경우, 무선 노드는 수개의 중복경로가 존재하는 경우, 아래의 수학식을 이용하여 최적의 경로를 선택한 후, 경로를 복구할 수 있다.
수학식 6에서, Rdr은 주 경로 이외에 중복경로의 중복경로정보를 의미한다. 즉, 링크 손실을 감지한 노드i는 자신으로부터 시작되는 중복경로의 경로정보를 계산하여 최적의 중복경로를 선택하게 된다. Rdn(p)는 p경로의 중복경로정보를 그 경로상의 총링크개수(｜p｜)로 나누어 일반화시킨 중복경로정보를 의미한다.
Mrr(i,j) 및 Trr(i,j) 은 각각 노드 i 및 j간의 링크의 이동성 척도값 및 시간적연관성 척도값을 계산하는 함수이다. Imr(i,j) 는 이동성 척도함수, α, β는 각각 시간적 연관성 및 이동성에 대한 가중치 함수를 의미한다.
무선노드는, 전송하여야 할 데이터의 QoS 정보를 확인하여 그 정보에 따라, 그 정보를 반영하여 α 및 β를 설정할 수 있다.
일반적으로 소스노드(N1) 및 목적지노드(N11)는 영상데이터, 음성데이터, 문자데이터 등의 여러 타입의 데이터를 송수신하게 되는데, 송수신되는 데이터 중에는 시간적 지연(delay)에 민감한 데이터(실시간 전송데이터 등)도 있을 수 있고, 전송시에 약간의 시간이 걸리더라도 보다 안정적인 전송을 요하는 데이터(E-메일 등)도 있을 수 있다. 따라서, α, β는 본 무선 노드가 적용되는 시스템의 특성에 따라, 즉, 본 무선 노드가 송수신하는 데이터의 특성에 따라서 적응적으로 결정되게 된다. QoS 를 고려하지 않을 때는 α, β는 각각 1로 한다. 안정적 전송이 중요한 경우에는 α값을 크게 하고, 시간지연에 민감한 경우에는 β값을 크게한다.
중복경로정보가 없다면, 제어부(120)는 저장부(140)에 등록된 상위노드로 경로손실을 알리는 경로손실패킷을 전송하도록 패킷송신부(130)를 제어한다.
도 6은 본 발명에 따른 무선 네트워크 시스템에서 이루어지는 무선 노드를 통한 경로설립방법을 대략적으로 설명하기 위한 흐름도이다. 도 6에 따르면, 소스 노드(N1) 및 목적지 노드(N11) 사이에 위치하는 각 무선 노드들은 인접 노드와의 관계에서 중복되는 경로에 대한 중복경로정보를 연산하여 저장하게 된다(S610). 이 경우, 중복경로정보를 상술한 수학식 4를 이용하여 연산할 수 있다.
소스노드(N1)는 목적지 노드(N11)와의 경로를 설립하기 위해서는 일단 경로설립요청패킷(Route REQuest packet : RREQ 패킷)을 목적지 노드(N11)로 전송하게 된다(S620).
즉, 소스노드(N1)로부터 브로드캐스팅된 경로설립요청패킷을 최초 수신하는 노드들은, 소스노드(N1)를 상위노드로 등록하고, 자신의 중복경로정보를 추가한 후 목적지 노드(N11)방향으로 다시 브로드캐스팅하게 된다. 이를 수신하는 다른 무선노드들도 각각 패킷을 전송한 노드를 상위노드로 등록하고, 그 패킷에 자신의 중복경로정보를 추가한 후 목적지 노드(N11)방향으로 브로드캐스팅하게 된다. 한편, 패킷을 수신하는 각 무선 노드에서는, 패킷 ID를 확인하여 동일한 패킷이 이전에 수신된 적이 있다고 판단되면, 현재 패킷을 전송한 노드를 중복 상위노드로 등록하고 해당 패킷은 폐기하게 된다. 이러한 방식으로 목적지 노드까지 경로설립요청패킷을 전송하게 된다.
목적지노드(N11)는 경로설립요청패킷에 기록된 QoS정보 및 중복경로정보를 확인하여 최적의 경로를 선택하게 된다(S630). 즉, 신속한 통신을 요하는 경우에는 최소 노드로 구성되는 경로를 선택하고, 안정적인 통신을 요하는 경우에는 중간 노드 수가 다소 많더라도 중복되는 경로가 많은 경로를 선택하게 된다.
목적지노드(N11)는 선택된 최적 경로를 통해 응답패킷을 전송하게 된다(S640). 이 경우, 최적 경로상의 각 무선 노드들은 응답패킷이 수신되면, 그 패킷을 전송한 노드를 하위노드로 등록한 후, 등록된 상위노드로 전송하게 된다. 이 경우, 중복된 상위노드가 존재한다면, 그 노드에도 중복 응답패킷을 전송하는 것은 상술한 바와 같다. 이 경우 상술한 수학식 5를 이용하여 최적의 경로를 선택할 수 있다.
이러한 방식으로 소스노드(N1) 및 목적지노드(N11)간의 경로가 설립되면, 소스노드(N1)는 설립된 경로를 통해 목적지노드(N11)로 소정의 메시지를 전송하게 된다. 이 경우, 설립된 경로상의 임의의 무선 노드가 하위노드로 더이상 메시지를 전송할 수 없음을 인식하게 되면, 경로가 손실되었다고 판단한다(S650).
이 경우, 중복경로정보를 확인하여 다른 경로를 통해 메시지를 전송하게 된다(S660). 이 경우, 해당 무선 노드는 상술한 수학식 6을 이용하여 중복경로 중 최적의 경로를 선택할 수 있다. 한편, 해당 무선 노드가 중복되는 경로가 없다고 판단되면, 등록된 상위노드로 경로손실패킷을 전송하게 된다. 상위노드는 경로손실패킷이 전송되면 중복경로정보를 확인하여 다른 경로를 모색하게 된다.
도 7 내지 9는 본 무선 네트워크 시스템에 포함되는 무선 노드에서의 경로설립처리과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 먼저, 도 7은, 소스노드(N1)로부터 브로드캐스팅된 경로설립요청패킷을 수신한 무선 노드에서 패킷을 처리하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 7에 따르면, 무선 노드는 인접 노드와의 사이에서 중복경로정보(redundancy 정보)를 연산하여 저장하게 된다(S710). 이러한 중복경로정보는 상술한 수학식 4를 사용하여 연산할 수 있다.
무선 노드는 소스노드(N1)에서 브로드캐스팅된 경로설립요청패킷을 수신하면(S720), 일단 자신이 목적지노드(N11)인지 확인하게 된다(S730). 즉, 경로설립요청패킷 내에 기록된 목적지 노드 ID 및 자신의 노드 ID를 비교하여 일치하다면 자신이 목적지 노드(N11)임을 인식하게 된다. 목적지 노드(N11)로 인식되면, 일단 경로설립요청패킷을 전송한 노드를 상위노드로 등록하고, 수신된 경로설립요청패킷 내에 기록된 중복경로정보를 독출하게 된다(S780).
그리고 나서, 경로설립요청패킷에 기록된 QoS정보를 확인하여 경로설립요청패킷이 전송된 적어도 하나의 경로 중 최적의 경로를 선택하게 된다(S790).
만일, 자신이 목적지 노드(N11)가 아니라고 판단되면, 이전에 동일한 패킷 ID를 가지는 경로설립요청패킷을 수신한 적이 있는지 판단하게 된다(S740). 즉, 경로설립요청패킷의 중복수신여부를 확인하여, 중복수신되었다고 판단되면 일단 본 경로설립요청패킷을 전송한 노드를 상위노드(중복 상위노드)로 등록하고, 해당 패킷은 폐기하게 된다(S770).
한편, 최초 수신되었다고 판단되면(S740), 수신된 경로설립요청패킷에 자신의 중복경로정보를 추가한 후(S750), 경로설립요청패킷을 전송한 노드를 상위노드로 등록하고, 목적지 노드(N11)방향으로 브로드캐스팅하게 된다(S760).
이러한 방식으로 경로설립요청패킷을 수신하는 각 노드마다 자신의 중복경로정보를 추가하게 되면, 결과적으로 목적지노드(N11)는 수신된 적어도 하나의 경로설립요청패킷마다 각각 상이하게 기록된 중복경로정보를 확인하여 최적의 경로를 선택할 수 있게 된다.
한편, 도 8은 목적지 노드(N11)에서 최적의 경로를 선택하여 그 경로를 통해 응답패킷(RREP 패킷)을 전송하는 경우, 그 경로상의 소정 무선 노드에서 그 패킷을 처리하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 8에 따르면, 먼저, 무선노드가 응답패킷을 수신하면(S810), 그 패킷을 전송한 노드를 하위노드(혹은, Next hop 노드)로 등록하게 된다(S820).
다음으로, 그 패킷내에 기록된 소스노드 ID를 확인하여 자신이 소스노드인지 확인하고(S830), 아니라면 등록된 상위노드로 응답패킷을 전송하게 된다(S840).
이 경우, 중복된 상위노드가 존재하는지 판단한 후(S850), 존재한다면 중복된 상위노드로 중복 응답패킷을 전송하게 된다(S860).
한편, 자신이 소스노드(N1)라고 판단되면, 하위노드를 통해 설립된 경로를 이용하여 목적지 노드(N11)로 소정의 메시지를 전송하는 등 통신을 수행하게 된다(S870).
도 9는 도 7 및 도 8의 방법으로 설립된 경로상에서 경로손실이 발생한 경우에 복구하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 9에 따르면, 일단 경로가 손실되었음을 감지하면(S910), 무선노드는 중복경로정보를 확인하여 손실된 경로를 대체할 수 있는 중복경로가 존재하는지 판단하게 된다(S920).
중복경로가 존재한다면 그 중복경로중 최단 경로 또는 QoS특성에 맞는 최적경로를 선택하여(S930), 그 선택된 경로를 사용하여 경로를 복구한 후, 계속적으로 통신을 수행하게 된다(S940).
한편, 중복경로가 존재하지 않는다고 판단되면(S920), 등록된 상위노드로 경로손실패킷을 전송하게 된다(S950). 경로손실패킷을 수신하는 상위노드는 자신의 중복경로정보를 확인하여 중복되는 경로가 존재하는지 다시 확인하게 된다.
본 발명에 따른 무선 네트워크 시스템의 활용예를 살피면, 무수한 개수의 무선 센서로 이루어진 무선 센서 네트워크를 들 수 있다. 이 경우, 센서는 소형으로 제조되므로 그 공급전력이 약해서 원거리로 전송이 어려우므로 인접 센서를 통해 경로를 설립한 후 목적지 노드까지 데이터를 전송하게 된다. 이에 따라, 센서 네트워크에서 센싱하고자 하는 데이터의 특성에 맞는 전송경로를 설립할 수 있고, 경로 손실이 발생하더라도 신속하게 복구할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 소스 노드 및 목적지 노드간의 경로 상에 위치하는 각 무선 노드가 인접 노드와의 시간적, 공간적 연관성 및 상호 이동성 등을 고려하여 중복경로정보를 연산할 수 있다. 이에 따라, 소스노드로부터 경로설립요청패킷이 브로드캐스팅되면, 연산된 중복경로정보를 경로설립요청패킷에 추가한 후 전송함으로써 전송하고자 하는 데이터가 요구하는 QoS에 따른 최적 경로를 선택할 수 있게 된다. 한편, 설립된 경로 상의 소정 노드 및 소정 경로가 손실되더라도 중복경로정보를 이용하여 손실된 경로를 대체함으로써 신속하게 경로를 복구할 수 있게 된다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
도 1은 종래의 무선 네트워크 시스템에서의 경로 개설 과정을 설명하기 위한 모식도,
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 무선 네트워크 시스템에서의 경로 개설 과정을 설명하기 위한 모식도,
도 5는 본 발명에 따른 무선 네트워크 시스템을 구성하는 무선 노드의 구성을 나타내는 블럭도,
도 6은 본 발명에 따른 무선 네트워크 시스템에서의 경로 개설 방법 및 유지 방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 7은 본 발명에 따른 무선 네트워크 시스템을 이루는 무선 노드에서 경로개설요청패킷을 수신한 경우의 처리방법을 설명하기 위한 흐름도,
도 8은 본 발명에 따른 무선 네트워크 시스템을 이루는 무선 노드에서 경로개설응답패킷을 수신한 경우의 처리방법을 설명하기 위한 흐름도, 그리고,
도 9는 본 발명에 따른 무선 네트워크 시스템에서 경로 손실이 발생한 경우의 처리방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
* 도면 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
110 : 패킷 수신부 120 : 제어부
130 : 패킷 전송부 140 : 저장부
150 : 연산부

Claims (32)

  1. 소스노드 및 상기 소스노드로부터 메시지를 수신하는 목적지 노드 간의 통신경로 설립 방법에 있어서,
    (a) 상기 소스 노드가 상기 목적지 노드 방향으로 경로설립요청패킷을 브로드캐스팅(broadcasting)하는 단계;
    (b) 상기 소스 노드 및 상기 목적지 노드 사이의 소정 무선노드가 상기 경로설립요청패킷을 수신하면, 인접노드 와의 중복경로정보를 상기 경로설립요청패킷에 추가한 후 상기 목적지 노드 방향으로 브로드캐스팅하는 단계;
    (c) 상기 목적지 노드가 적어도 하나의 경로를 통해 상기 경로설립요청패킷을 수신하면, 각 경로를 통해 수신된 경로설립요청패킷에 기록된 중복경로정보를 확인하여 최적의 경로를 선택하는 단계;및
    (d) 상기 목적지 노드가 상기 최적의 경로를 통해 응답패킷을 전송하여 상기 소스 노드와의 사이에 경로를 설립하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경로 설립 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (b)단계는,
    상기 무선 노드가 상기 인접노드와의 시간적 관련정도, 공간적 관련정도 및 상호 이동성을 확인한 후, 이를 기준으로 상기 중복경로정보를 연산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경로 설립 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b)단계는,
    상기 경로설립요청패킷을 수신한 무선 노드가 상기 경로설립요청패킷의 중복수신 여부를 판단하는 단계;
    상기 경로설립요청패킷이 중복 수신된 경우가 아니라면, 상기 경로설립요청패킷을 전송한 인접노드를 상위노드로 등록하는 단계;및
    상기 상위노드와의 관계에서 연산된 중복경로정보를 상기 경로설립요청패킷에 추가하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경로설립방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 (b)단계는,
    상기 경로설립요청패킷이 중복 수신된 경우라면, 상기 경로설립요청패킷을 전송한 인접노드를 중복 상위노드로 등록하는 단계;및
    상기 경로설립요청패킷을 폐기하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경로설립방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 경로설립요청패킷은, 상기 소스노드로부터 전송되는 데이터가 요구하는 QoS 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 경로설립방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 목적지 노드가 소정 대기시간 동안 상기 적어도 하나의 경로설립요청패킷을 수신하는 단계;
    상기 목적지 노드가 수신된 경로설립요청패킷 각각에 대하여 상기 QoS 정보 및 상기 중복경로정보를 확인하는 단계;및
    상기 QoS정보 및 상기 중복경로정보에 따라, 상기 경로설립요청패킷이 전송된 경로 중 하나를 최적의 경로로 선택하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경로설정방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    상기 목적지 노드가 최초 수신된 경로설립요청패킷 내의 상기 QoS정보를 확인하여 상기 대기시간을 설정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경로설정방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 (d)단계는,
    상기 목적지 노드가, 선택된 경로를 통해 상기 소스 노드 방향으로 응답패킷을 전송하는 단계;
    상기 경로 상의 소정의 제1무선노드가 상기 응답패킷을 수신하면, 상기 응답패킷을 전송한 노드를 하위노드(next hop node)로 등록하는 단계;및
    상기 제1무선노드가 상기 소스노드가 아니라면 등록된 상위노드로 상기 응답패킷을 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경로설립방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 (d)단계는,
    상기 제1무선노드가 등록된 중복 상위노드가 존재하는지 판단하는 단계;및
    상기 중복 상위노드가 존재한다면 상기 중복 상위노드로 중복 응답패킷을 전송하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경로설립방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 소스 노드 및 상기 목적지 노드 간 경로 상에서 소정의 제2무선노드가 등록된 하위노드와 단절되었음을 감지하는 단계;
    상기 제2무선노드가 상기 중복경로정보를 확인하여, 상기 하위노드와의 사이에 중복경로가 존재하는지 판단하는 단계;및
    상기 중복경로가 존재한다면 상기 중복경로를 통해 상기 소스노드 및 상기 목적지 노드간의 경로를 복구하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경로설립방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 중복경로가 존재하지 않다고 판단되면, 상기 제2무선노드가 등록된 상위노드로 경로단절을 알리는 소정 경로단절패킷을 전송하는 단계;및
    상기 상위노드가 중복경로정보를 확인하여 중복경로가 존재한다면 상기 중복경로를 통해 경로를 복구하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경로 설립 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 상위노드가 상기 경로단절패킷을 수신하면, 사용중인 노드로부터 전송된 경로단절패킷인지 확인하는 단계;및
    불사용중인 노드로부터 전송된 경로단절패킷인 경우, 상기 노드에 대한 중복경로정보를 삭제하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경로 설립 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 (b)단계는,
    아래의 수식을 이용하여 상기 중복경로정보를 연산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 경로 설립 방법:
    i, j, k는 각각 무선 노드, Rd(i,j)는 i 및 j 노드간의 중복경로정보, Mr(i)는 노드i 방향으로 이동하는 인접노드, Sr(i)는 노드 i와 공간적인 연관관계가 있는 인접노드, 그리고, Te link(j,j)는 노드 i 및 j간의 경로가 설립되어 있을 예상시간값.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 (c)단계는,
    아래의 수식을 이용하여 상기 최적의 경로를 선택하는 것을 특징으로 하는 경로 설립 방법:
    Redundancy(p)는 p 경로의 중복경로정보, argmax는 소스(src)노드 및 목적지(dst)노드간의 경로중 Redundancy(p)이 가장 큰 경로를 선택하는 함수, UpperLimit는 중복경로정보의 최대범위값, 그리고, Rd(i,j)는 노드 i 및 j 간의 중복경로정보.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 상위노드는 아래의 수식을 이용하여 중복경로 중 최적의 중복경로를 선택하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 경로설립방법:
    Rdr은 주 경로를 제외한 중복경로의 중복경로정보, ｜p｜는 p경로상의 총링크개수, Rdn(p)는 Rdr의 일반화된 값, Mrr(i,j) 및 Trr(i,j) 은 각각 노드 i 및 j간의 링크의 이동성 척도값 및 시간적연관성 척도값을 계산하는 함수, Imr(i,j) 는 노드 i 및 j의 상호 이동성 척도함수, 그리고, α, β는 각각 시간적 연관성 및 이동성에 대한 가중치 함수.
  16. 소스 노드 및 상기 소스 노드로부터 메시지를 수신하는 목적지 노드 사이의 통신 경로를 설립하는 무선 노드에 있어서,
    인접 노드와의 사이에서 중복경로정보를 연산하는 연산부;
    상기 소스 노드에서 전송된 경로설립요청패킷을 수신하는 패킷 수신부;
    상기 경로설립요청패킷을 전송한 노드를 상위노드로 등록한 후, 상기 경로설립요청패킷에 상기 중복경로정보를 추가하는 제어부;및
    상기 중복경로정보가 추가된 경로설립요청패킷을 상기 목적지 노드 방향으로 브로드캐스팅하는 패킷 송신부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 노드.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 중복경로정보 및 등록된 상위노드정보를 기록하는 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 노드.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 경로설립요청패킷이 중복 수신되었다고 판단되면, 상기 경로설립요청패킷을 전송한 노드를 중복상위노드로 등록하는 것을 특징으로 하는 무선 노드.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 제어부는,
    수신된 경로설립요청패킷에 기록된 목적지 ID 및 자체 노드 ID를 비교하여 일치하면, 상기 목적지 노드인 것으로 자체 인식하고, 상기 경로설립요청패킷을 더이상 전송하지 않도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 노드.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 경로설립요청패킷에 기록된 QoS정보 및 상기 중복경로정보를 확인하여 상기 경로설립요청패킷이 전송된 경로 중 하나를 최적경로로 선택하는 것을 특징으로 하는 무선 노드.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 패킷 송신부는,
    선택된 최적의 경로 상에 등록된 상위노드로 응답패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 노드.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 목적지 노드로부터 응답패킷이 수신되면 상기 응답패킷을 전송한 노드를 하위노드로 등록하고, 등록된 상위노드로 상기 응답패킷을 전송하도록 상기 패킷송신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 노드.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 제어부는,
    등록된 중복상위노드가 존재하면 상기 중복상위노드로 중복 응답패킷을 전송하도록 상기 패킷송신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 노드.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 중복 응답패킷이 전송되면 상기 중복 응답패킷을 전송한 노드를 하위노드로 등록하고, 상기 중복 응답패킷에 중복경로정보를 추가한 후, 상기 상위노드로 전송하도록 상기 패킷송신부를 제어하는 것을 특징으로 하는 무선 노드.
  25. 통신 경로를 설립하기 위한 경로설립요청패킷을 브로드캐스팅(broadcasting)하는 소스노드;
    인접노드와의 중복경로정보를 연산하여 저장한 후, 상기 경로설립요청패킷이 수신되면 상기 중복경로정보를 추가하여 상기 목적지 노드 방향으로 브로드캐스팅하는 적어도 하나의 무선노드;및
    상기 경로설립요청패킷이 수신되면 상기 중복경로정보를 확인하여 상기 경로설립요청패킷이 전송된 경로 중 최적의 경로를 선택한 후, 상기 최적의 경로를 통해 상기 소스노드로 응답패킷을 전송하는 목적지노드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 무선노드는,
    상기 경로설립요청패킷의 중복수신여부를 확인하여, 중복수신된 경우가 아니라면 상기 경로설립요청패킷을 전송한 노드를 상위노드로 등록한 후, 상기 경로설립요청패킷을 상기 목적지 노드 방향으로 브로드캐스팅하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 무선노드는,
    상기 경로설립요청패킷이 중복수신된 경우라면, 상기 경로설립요청패킷을 전송한 인접노드를 중복 상위노드로 등록한 후, 상기 경로설립요청패킷을 폐기하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
  28. 제27항에 있어서,
    상기 목적지노드는,
    최초 수신한 경로설립요청패킷 내에 기록된 QoS정보를 확인하여 대기시간을 결정하고, 상기 대기시간내에 상기 경로설립요청패킷이 전송되는 경로 중 하나를 상기 최적의 경로로 선택하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
  29. 제27항에 있어서,
    상기 무선 노드는,
    상기 응답패킷이 전송되면 상기 응답패킷을 전송한 노드를 하위노드로 등록하고, 등록된 상위노드로 상기 응답패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 무선 노드는,
    등록된 중복 상위노드가 존재하면, 상기 중복 상위노드로 중복 응답패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 무선 노드는,
    상기 하위노드와의 경로가 손실되었다고 판단되면, 상기 중복경로정보를 확인하여 상기 인접노드와의 중복경로를 통해 경로를 복구하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 무선 노드는,
    상기 중복경로가 존재하지 않다면 등록된 상위노드로 경로손실을 알리는 소정 패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
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