KR20050077340A - 애드 혹 네트워크에서 데이터 전송 경로 설정 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 인접 노드들을 이용하여 게이트웨이로 데이터를 전송하는 노드들과 노드가 전송한 데이터를 인터넷 네트워크로 데이터를 전송하는 게이트웨이로 구성된 이동통신 시스템에서, 상기 게이트웨이와 상기 노드간의 데이터 전송을 위한 경로를 설정하는 방안을 제안한다. 이를 위해 게이트웨이가 일정시간 주기로 경로 정보와 프리픽스가 포함된 메시지를 전송하고, 게이트웨이가 전송한 메시지를 직접 또는 다른 노드들을 경유하여 수신한 노드가 게이트웨이로 전송할 데이터가 발생되면 메시지를 전송한 노드로 데이터 전송을 위한 경로를 설정한다. 또한 상기 노드는 설정된 경로를 이용하여 데이터를 전송할 수 있게 된다.

Description

애드 혹 네트워크에서 데이터 전송 경로 설정 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR DATA TRANSMISSION PATH SETTING IN AD-HOC NETWORK}
본 발명은 애드혹 네트워크를 구성하고 있는 게이트웨이와 노드간의 경로 설정에 관한 것으로서 특히 상기 노드가 게이트웨이로 데이터 전송을 위한 경로를 설정하는 방안에 관한 것이다.
일반적인 이동통신 시스템은 이동단말(mobile element)과 기지국(base station)간의 데이터를 송수신한다. 상기 이동단말과 기지국은 다른 이동단말/노드(node)들을 경유하지 않고 직접 데이터를 송수신한다. 하지만, 애드 혹(Ad-hoc) 네트워크는 특정 노드의 데이터를 게이트웨이(Gateway: GW)로 전달하고자 할 경우 다른 노드들을 이용한다. 이하 도 1을 이용하여 상기 애드 혹 네트워크의 구조에 대해 알아본다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 상기 애드 혹 네트워크는 게이트웨이와 복수 개의 노드들로 구성된다. 상기 도 1은 하나의 게이트웨이만을 도시하고 있으나, 사용자의 설정에 따라 상기 애드 혹 네트워크는 적어도 2개의 게이트웨이로 구성될 수 있다.
상기 게이트웨이는 상기 애드 혹 네트워크를 구성하고 있는 노드들이 전송한 데이터들을 다른 통신 시스템(인터넷 네트워크)으로 전달하는 기능을 수행한다. 상기 복수 개의 노드들은 상기 게이트웨이로 데이터를 전송하는 기능을 수행한다. 상기 게이트웨이로부터 일정 거리 이내에 위치하고 있는 노드들은 상기 전송할 데이터를 직접 게이트웨이로 전달한다. 하지만 상기 일정 거리를 이내에 위치하고 있지 않은 노드들은 상기 수집된 데이터를 게이트웨이로 직접 전달하는 대신 게이트웨이에 인접한 노드들로 전송한다. 상기와 같이 일정 거리 이내에 위치하고 있지 않은 노드들이 전송할 데이터를 인접한 노드들을 이용하여 전송하는 이유는 데이터 전송에 따른 전력 소모를 최소화하기 위해서이다. 즉, 상기 게이트웨이와 노드간의 거리와 상기 노드가 특정 데이터를 전송하는데 소모되는 전력은 상호 비례한다. 따라서, 상기 게이트웨이로부터 일정 거리 이내에 위치하고 있지 않은 노드들은 복수 개의 노드들을 이용하여 상기 수집된 데이터를 전송함으로서 상기 데이터 전송에 따른 전력소모를 최소화할 수 있게 된다. 이하 다른 노드의 데이터를 중계하는 역할을 수행하는 노드를 중계노드(relay node)라 한다. 물론 상기 중계노드 역시 자신이 수집한 데이터를 다른 중계노드를 통해 또는 직접 상기 게이트웨이로 전송한다.
이하, 애드 혹 네트워크를 구성하고 있는 노드가 상기 게이트웨이로 데이터를 전송할 경로를 설정하는 과정에 대해 알아보기로 한다. 상기 데이터를 전송할 경로는 하기와 같은 4단계를 통해 이루어진다.
-게이트웨이 요청 과정(Gateway Solicitation Process)
-게이트웨이 응답 과정(Gateway Advertisement process)
-인터넷을 위한 글로벌 주소 생성 과정(Generating Global Address For Internet)
-데이터 전송(Sending Data)
이하 도 2를 이용하여 데이터 전송을 위한 경로를 설정하는 단계들에 대해 순차적으로 알아본다. 상기 게이트웨이 요청 과정(S200)은 상기 애드 혹 네트워크로 진입한 노드가 게이트웨이 위치를 요청하는 과정이다. 상기 노드는 게이트웨이의 위치를 인지하고 있어야만 상기 게이트웨이로 데이터를 전송할 수 있게 된다. 따라서 상기 노드는 자신의 주소에 대한 정보와 게이트웨이의 주소를 요청하는 정보가 포함된 메시지를 브로드캐스터한다. 상기 메시지를 수신한 인접노드들 상기 노드가 요청한 게이트웨이가 자신인지 여부를 판단한다. 일반적으로 게이트웨이는 자신이 게이트웨이임을 인지하고 있다. 따라서 상기 메시지를 수신한 인접노드들은 인접한 다른 노드들로 수신된 메시지를 갱신하여 전송한다. 즉, 상기 인접노드는 상기 수신된 메시지에서 메시지를 전송한 노드의 주소에 대한 정보는 저장하고, 자신의 주소 정보를 메시지에 포함시켜 전송한다. 이와 같은 과정을 순차적으로 수행함으로서 상기 노드가 전송한 메시지는 게이트웨이까지 전달된다. 상기 게이트웨이는 전달된 메시지에 포함되어 있는 정보를 이용하여 상기 노드가 응답을 요청한다는 것을 인지할 수 있게 된다. 상기 노드가 전송한 메시지는 애드 혹 네트워크를 구성하고 있는 적어도 하나의 게이트웨이로 전달됨을 자명하다.
상기 게이트웨이 요청 과정을 수행한 상기 애드 혹 네트워크는 게이트웨이 응답 과정(S202)을 수행한다. 상기 게이트 응답 과정은 상기 노드가 전송한 메시지를 최종적으로 수신한 게이트웨이가 상기 노드로 자신의 주소 정보를 전달하는 과정이다. 상기 게이트웨이는 상기 게이트웨이 요청 과정에서 수신한 메시지에 포함되어 노드의 주소 정보를 추출한다. 상기 게이트웨이는 상기 추출된 주소 정보를 갖는 노드로 자신의 주소 정보가 포함된 메시지를 전달한다. 상기 게이트웨이 요청 과정과 달리 상기 게이트 응답 과정에서 송수신되는 메시지는 유니캐스트한다. 즉, 상기 게이트웨이 요청 과정에서 획득한 주소 정보를 이용하여 상기 게이트웨이가 전송하는 메시지를 상기 노드까지 유니캐스트하게 전송할 수 있다. 또한 상기 게이트웨이가 전송한 메시지를 수신한 노드들은 홉 수를 카운터한다. 즉, 이전노드로부터 수신된 메시지에 포함되어 있는 홉 수에 1을 합산하고, 상기 합산된 홉 수를 다음 노드로 전송하게 된다. 이와 같은 과정을 수행함으로서 상기 게이트웨이의 위치 정보를 요청한 노드는 게이트웨이의 위치 정보와 상기 게이트웨이까지의 홉 수를 알 수 있다. 몰론 게이트웨이가 복수 개라면 각 게이트웨이에 대한 정보들을 인지한다.
상기 인터넷을 위한 글로벌 주소 생성 과정(S204)은 상기 노드가 인지한 정보들을 이용하여 자신의 고유한 주소를 생성하는 과정이다. 데이터를 전송할 게이트웨이가 선택되면 상기 노드는 설정된 경로를 이용하여 데이터를 전송한다(S206).
하지만 데이터를 전송하기 위해 상술한 과정들을 수행할 경우 데이터를 전송하는데 오랜 시간이 소요된다. 따라서 애드 혹 네트워크에 포함되는 노드에서 게이트웨이로 데이터를 전송하는 소요되는 시간을 단축시키기 위한 방안이 논의된다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 데이터 전송을 위한 경로를 설정하는데 소요되는 시간을 단축시키기 위한 장치 및 방법을 제안함에 있다.
본 발명의 다른 목적은 데이터 전송을 위한 경로를 설정함에 있어 최소한의 오류를 갖는 경로를 설정하는 장치 및 방법을 제안함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 설정된 경로를 이용하여 효율적으로 데이터를 전송하는 장치 및 방법을 제안함에 있다.
본원 발명은 게이트웨이 요청 과정을 수행하지 않고 노드에서 게이트웨이로 전송할 데이터의 전송 경로를 설정하는 방안을 제안한다.
따라서 본 발명의 목적들을 이루기 위해 인접 노드들을 이용하여 게이트웨이로 데이터를 전송하는 노드들과 상기 노드가 전송한 데이터를 인터넷 네트워크로 데이터를 전송하는 게이트웨이로 구성된 이동통신 시스템에서, 상기 게이트웨이와 상기 노드간의 데이터 전송을 위한 경로를 설정하는 방법에 있어서, 상기 게이트웨이가 일정시간 주기로 경로 정보와 프리픽스가 포함된 메시지를 전송하는 단계; 상기 게이트웨이가 전송한 메시지를 직접 또는 다른 노드들을 경유하여 수신한 노드가 상기 게이트웨이로 전송할 데이터가 발생되면 상기 메시지를 전송한 노드로 데이터 전송을 위한 경로를 설정하는 단계; 및 상기 설정된 경로를 이용하여 데이터를 전송하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 한다.
본 발명의 목적들을 이루기 위해 인접 노드들을 이용하여 게이트웨이로 데이터를 전송하는 노드들과 상기 노드가 전송한 데이터를 인터넷 네트워크로 데이터를 전송하는 게이트웨이로 구성된 이동통신 시스템에서, 상기 게이트웨이와 상기 노드간의 데이터 전송을 위한 경로를 설정하는 장치에 있어서, 일정시간 주기로 경로 정보와 프리픽스가 포함된 메시지를 인접 노드들로 전송하는 상기 게이트웨이; 및 상기 게이트웨이가 전송한 메시지를 직접 또는 다른 노드들을 경유하여 수신하고, 상기 게이트웨이로 전송할 데이터가 발생되면 상기 메시지를 전송한 노드로 데이터 전송을 위한 경로를 설정하는 상기 노드;로 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 도면을 이용하여 본 발명의 기술적 사상에 대해 상세하게 설명한다. 본 발명에서 상기 게이트웨이는 자신의 경로 정보와 프리픽스(prefix)가 포함된 메시지를 주기적으로 브로드캐스트하게 송신한다. 상기 게이트웨이가 전송하는 메시지의 전송 주기는 사용자의 설정에 따라 달라질 수 있다. 이하 도 3을 이용하여 본 발명에 따른 애드 혹 네트워크를 구성하고 있는 노드와 게이트웨이에서 경로 설정을 위해 수행되는 동작에 대해 설명하기로 한다.
게이트웨이(310)는 설정된 주기로 자신의 경로 정보와 프리픽스가 포함된 메시지를 인접 노드들로 브로드캐스트한다. 상기 도 3의 340은 상기 게이트웨이 전송한 메시지를 수신할 수 있는 영역을 나타낸다. 게이트웨이(310)가 전송할 데이터를 수신할 수 있는 무선환경에 따라 달라질 수 있으나, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해 게이트웨이가 전송할 데이터를 수신할 수 있는 영역은 고정되어 있다고 가정한다.
상기 도 3에 의하면 노드1(320) 내지 노드3(324)이 상기 게이트웨이(310)가 전송한 메시지를 수신한다. 상기 게이트웨이가 전송한 메시지를 수신한 노드들(320 내지 324)은 상기 메시지에 포함되어 있는 게이트웨이의 주소정보와 경로정보를 추출한다. 상기 추출된 주소정보와 경로정보는 라우팅 테이블에 저장한다. 하기 〈표 1〉은 상기 노드2(322)에서 저장하고 있는 라우팅 테이블의 일 예를 나타내고 있다.
게이트웨이 xxx.yyy.123
노드 1 xxx.yyy.133
.... ....
노드 3 xxx.yyy.234
상기 〈표 1〉의 라우팅 테이블을 저장하고 있는 노드2(322)는 게이트웨이의 주소 정보와 경로정보와 노드 1, 노드 3의 주소 정보를 인지하고 있게 된다. 상기 노드2(322)는 게이트웨이의 경로 정보뿐만 상기 게이트웨이가 전송한 프리픽스를 인접 노드들(노드1, 노드 3)로부터 수신하였음을 도시하고 있다. 따라서 상기 노드2(322)는 프리픽스를 전송한 노드들에 대한 주소 정보와 경로 정보를 상기 라우팅 테이블에 저장한다. 상기 〈표 1〉에 의하면 상기 게이트웨이의 주소 정보는 xxx.yyy. 123이며, 상기 노드 1의 주소 정보는 xxx.yyy.133임을 알 수 있다. 상기 노드 3의 주소 정보는 xxx.yyy.234이다. 상기 노드2(322)가 노드1(320) 내지 노드3(324)에서 전송한 메시지를 수신하는 과정에 대해서는 하기에서 알아보기로 한다. 게이트웨이(310)로부터 상기 메시지를 수신한 노드1(320) 내지 노드 3(324)은 자신의 경로 정보와 프리픽스가 포함된 메시지를 인접 노드들로 전송한다.
상기 노드1(320)은 노드2(322)와 노드4(324)로 메시지를 전송하며, 상기 노드2(322)는 노드 5(328)와 노드 6(330)으로 메시지를 전송한다. 상기 노드3(324)은 노드2(322)로 메시지를 전송한다. 상기와 같은 과정을 수행함으로서 상기 노드2(322)는 노드1(320)과 노드3(324)이 전송한 메시지를 수신할 수 있게 된다.
또한, 노드들(320 내지 324)은 게이트웨이(310)가 전달한 메시지를 수신하는데 소요된 홉 수(카운터)도 함께 전송한다. 즉, 상기 노드들은 인접 노드 또는 게이트웨이가 전송한 정보에 포함되어 있는 홉 수에 1을 더한 값을 저장한다. 〈표 2〉는 상기 노드2(322)가 저장하고 있는 수신된 메시지의 홉 수를 나타내고 있다.
게이트웨이 1
노드 1 2
.... ....
노드 N 2
상기 〈표 2〉에 의하면 상기 노드2(322)는 게이트웨이를 주소 정보를 수신하는 경로에 따라 홉 수가 서로 다름을 알 수 있다. 즉, 상기 게이트웨이(310)로부터 수신한 메시지의 홉 수는 1이며, 상기 노드 1(320), 노드3(324)으로부터 수신한 메시지의 홉 수는 2이다.
상기 노드2(322)는 상기 〈표 1〉내지 〈표 2〉와 같은 정보를 저장함과 동시에 상기 정보들을 인접 노드들로 전송한다. 상기 노드2(322)가 전송하는 메시지에는 자신의 경로 정보와 게이트웨이까지의 홉 수, 게이트웨이의 프리픽스가 포함된다. 상기 노드2(322)가 전송한 메시지를 수신한 노드5(328) 내지 노드 6(330)은 상기 노드2(322)가 수행한 동작과 동일한 동작을 수행한다. 즉, 상기 노드2(322)로부터 수신한 메시지를 갱신하여 저장하고, 사이 저장된 정보와 동일한 정보를 인접 노드들로 전송한다. 상기와 같은 과정을 수행함으로서 상기 애드 혹 네트워크를 구성하고 있는 노드들은 프리픽스와 상기 게이트웨이까지의 홉 수, 메시지를 전송한 인접 노드의 주소 정보와 경로 정보들을 인지하게 된다.
상기 프리픽스를 수신한 노드들(320 내지 330)은 글로벌 주소 생성 과정(S204)을 수행한다. 상기 글로벌 주소 생성은 수신된 프리픽스를 이용한다. 상기 노드가 적어도 2개의 경로를 통해 프리픽스를 수신하면 데이터 전송을 위한 하나의 경로를 선택하여야 한다. 상기 선택된 경로를 통해 상기 노드는 상기 게이트웨이(310)로 데이터를 전송한다. 상기 데이터를 전송할 경로를 선택하는 과정은 게이트웨이(310)까지의 홉 수를 이용한다. 상기 게이트웨이까지의 홉 수가 작을수록 데이터 전송에 소요되는 시간이 단축되며, 데이터 전송 중 오류 발생 확률을 줄일 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 애드 홉 네트워크를 구성하고 있는 노드에서 수행되는 동작을 도시하고 있다. 이하 상기 도 4를 이용하여 애드 홉 네트워크를 구성하고 있는 노드에서 수행되는 동작에 대해 상세하게 알아본다.
S400단계에서 노드는 응답(Advertisement) 메시지를 수신한다. 상기 응답 메시지는 인접 노드 또는 게이트웨이로부터 수신한다. S402단계에서 상기 노드는 수신한 메시지로부터 상기 메시지를 전송한 노드/게이트웨이의 경로 정보와 홉 수와 프리픽스를 추출한다. S404단계에서 상기 노드는 추출한 경로 정보와 홉 수와 프리픽스를 저장한다. 상기 홉 수는 수신한 메시지에 포함되어 있는 홉 수에 1을 더한 후 저장한다.
S406단계에서 상기 노드는 수신한 응답 메시지에 포함되어 있는 정보들을 갱신한다. 즉, 수신된 응답 메시지에 포함되어 있는 주소 정보 대신 자신의 주소 정보를 포함시킨다. 또한, 수신된 응답 메시지에 포함되어 있는 홉 수에 1을 부가한 홉 수를 포함시킨다. S408단계에서 상기 노드는 갱신한 메시지를 인접 노드들로 전송한다. 상기 게이트웨이로 전송할 데이터가 발생되면 상기 노드는 S410단계에서 데이터 전송할 경로를 설정한다. 상기 데이터를 전송할 경로의 설정은 수신된 메시지에 포함되어 있는 홉 수를 이용한다. 즉, 적어도 2이상의 노드/게이트웨이로부터 메시지를 수신한 경우 상기 메시지를 수신한 노드/게이트웨이들 중 하나를 선택한다.
상기 노드는 수신된 메시지에 포함되어 있는 홉 수가 가장 작은 메시지를 수신한 노드/게이트웨이를 선택하게 된다. 또한, 인터넷 네트워크를 위한 주소는 수신된 메시지에 포함되어 있는 프리픽스를 이용한다. S412단계에서 상기 노드는 선택된 경로를 이용하여 데이터를 전송한다. 또한, 인접 노드들이 전송한 데이터 역시 상기 선택된 경로를 이용하여 전송한다.
도 5와 도 6은 본 발명에 따른 효과를 도시하고 있다. 상기 도 5는 패킷 전송 비율을 나타내며, 상기 도 6은 전송 노드에서 수신 노드까지 지연 시간을 나타내고 있다. 상기 패킷 전송 비율은 전송한 패킷 수에 대한 수신한 패킷의 수를 나타낸다. 상기 도 5와 도 6에 도시되어 있는 바와 같이 본원 발명에서 제안하고 있는 방법이 종래 기술에 비해 높은 패킷 전송 비율과 낮은 지연 시간을 가짐을 알 수 있다.
상기한 바와 같이 본원 발명은 노드에서 게이트웨이로 데이터 전송을 위한 경로를 설정함에 있어 게이트웨이 요청 과정을 수행하지 않는 방안을 제안하고 있다. 본원 발명에서 제안한 방안을 이용함으로서 데이터 전송을 위한 경로 설정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있게 된다. 또한 복수 개의 경로 중에서 홉 수가 작은 경로를 선택함으로서 데이터 전송 시간을 단축시킬 수 있게 된다.
도 1은 애드 혹 네트워크의 구조를 도시한 도면,
도 2는 애드 혹 네트워크를 구성하고 있는 노드가 게이트웨이로 데이터 전송 경로를 설정하는 과정을 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 애드 혹 네트워크에서 데이터 전송 경로를 설정하는 과정을 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따라 노드에서 수행되는 동작을 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 효과를 도시한 도면, 및
도 6은 본 발명에 따른 효과를 도시한 다른 도면.

Claims (10)

  1. 인접 노드들을 이용하여 게이트웨이로 데이터를 전송하는 노드들과 상기 노드가 전송한 데이터를 인터넷 네트워크로 데이터를 전송하는 게이트웨이로 구성된 이동통신 시스템에서, 상기 게이트웨이와 상기 노드간의 데이터 전송을 위한 경로를 설정하는 방법에 있어서,
    상기 게이트웨이가 일정시간 주기로 경로 정보와 프리픽스가 포함된 메시지를 전송하는 단계;
    상기 게이트웨이가 전송한 메시지를 직접 또는 다른 노드들을 경유하여 수신한 노드가 상기 게이트웨이로 전송할 데이터가 발생되면 상기 메시지를 전송한 노드로 데이터 전송을 위한 경로를 설정하는 단계; 및
    상기 설정된 경로를 이용하여 데이터를 전송하는 단계;로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 게이트웨이가 전송하는 메시지에는 홉 수를 포함함을 특징으로 하는 상기 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 적어도 2이상의 노드 또는 게이트웨이로부터 게이트웨이가 전송한 메시지를 수신하면 홉 수가 작은 메시지를 전송한 노드로 데이터 전송을 위한 경로를 설정함을 특징으로 하는 상기 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 메시지를 수신한 노드는 상기 메시지에 포함되어 있는 주소 정보를 자신의 주소 정보로 변경한 후 상기 메시지를 인접 노드들로 전송함을 특징으로 하는 상기 방법.
  5. 제 4항에 있어서 상기 메시지를 수신한 노드는 상기 메시지에 포함되어 있는 홉 수에 1을 부가하여 인접 노드들로 전송함을 특징으로 하는 상기 방법.
  6. 인접 노드들을 이용하여 게이트웨이로 데이터를 전송하는 노드들과 상기 노드가 전송한 데이터를 인터넷 네트워크로 데이터를 전송하는 게이트웨이로 구성된 이동통신 시스템에서, 상기 게이트웨이와 상기 노드간의 데이터 전송을 위한 경로를 설정하는 장치에 있어서,
    일정시간 주기로 경로 정보와 프리픽스가 포함된 메시지를 인접 노드들로 전송하는 상기 게이트웨이; 및
    상기 게이트웨이가 전송한 메시지를 직접 또는 다른 노드들을 경유하여 수신하고, 상기 게이트웨이로 전송할 데이터가 발생되면 상기 메시지를 전송한 노드로 데이터 전송을 위한 경로를 설정하는 상기 노드;로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 장치.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 게이트웨이는,
    상기 경로 정보와 프리픽스에 부가하여 홉 수가 포함된 메시지를 전송함을 특징으로 하는 상기 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 노드는,
    적어도 2이상의 노드 또는 게이트웨이로부터 게이트웨이가 전송한 메시지를 수신하면 홉 수가 작은 메시지를 전송한 노드로 데이터 전송을 위한 경로를 설정함을 특징으로 하는 상기 장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 노드는,
    수신된 메시지에 포함되어 있는 주소 정보를 자신의 주소 정보로 변경한 후 상기 메시지를 인접 노드들로 전송함을 특징으로 하는 상기 장치.
  10. 제 9항에 있어서 상기 노드는, 수신된 메시지에 포함되어 있는 홉 수에 1을 부가하여 인접 노드들로 전송함을 특징으로 하는 상기 장치.
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