KR20060003401A - 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법 - Google Patents

전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20060003401A
KR20060003401A KR1020040052266A KR20040052266A KR20060003401A KR 20060003401 A KR20060003401 A KR 20060003401A KR 1020040052266 A KR1020040052266 A KR 1020040052266A KR 20040052266 A KR20040052266 A KR 20040052266A KR 20060003401 A KR20060003401 A KR 20060003401A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
request message
received
routing
wait
terminal
Prior art date
Application number
KR1020040052266A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100686973B1 (ko
Inventor
조동호
이선호
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020040052266A priority Critical patent/KR100686973B1/ko
Publication of KR20060003401A publication Critical patent/KR20060003401A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100686973B1 publication Critical patent/KR100686973B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W52/00—Power management, e.g. TPC [Transmission Power Control], power saving or power classes
    • H04W52/04—TPC
    • H04W52/38—TPC being performed in particular situations
    • H04W52/46—TPC being performed in particular situations in multi hop networks, e.g. wireless relay networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W80/00—Wireless network protocols or protocol adaptations to wireless operation
    • H04W80/04—Network layer protocols, e.g. mobile IP [Internet Protocol]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은, 각 무선 단말의 매체 접근 제어 계층(Media Access Control(MAC) layer)에서 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 대신에 경로 설정 요청 메시지(RREQ) 재방송을 위한 새로운 알고리즘을 사용하고, 매체 접근 제어 계층과 네트워크 계층을 통합 설계하도록 한다. 따라서, 무선 네트워크 전체에서 소모되는 전력을 최소화할 수 있고, 이를 통해 각 연결(connection)의 유지 기간을 증가시킬 수 있다.

Description

전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력 라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법{CROSS-LAYER PROTOCOL DESIGN METHOD FOR ENERGY-EFFICIENT ROUTING IN POWER-CONTROLLED MULTIHOP WIRELESS NETWORKS}
도 1은 종래의 기술에 따른 소스 단말과 목적지 단말 사이에 경로 설정의 예를 나타낸 도면,
도 2는 소스 단말과 목적지 단말 사이에 있는 임의의 중간 단말이 경로 설정 요청 메시지를 수신했을 때의 동작절차를 나타낸 도면,
도 3은 무선 단말의 경로 설정 요청 메시지 재방송 시간 계산 과정을 나타낸 도면,
도 4는 소스 단말로부터의 거리에 따른 경로 설정 요청 메시지 재방송 순서를 나타낸 도면,
도 5는 무선 단말의 최소 누적 전송 전력 갱신 과정을 나타낸 도면.
본 발명은 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크(multihop wireless networks)에서의 저전력 라우팅(energy-efficient routing)을 위한 최적 프로토콜(cross-layer protocol) 설계 방법에 관한 것으로, 특히, 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서 저전력 라우팅 경로 설정을 위한 매체 접근 제어 계층(Media Access Control(MAC) layer)과 네트워크 계층의 통합 설계 방안 및 이를 이용한 경로 설정 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 멀티홉 무선 네트워크에 접속된 무선 단말들은 전송할 데이터가 있을 때 목적지까지의 경로 설정을 위해 경로 설정 요청 메시지(RREQ)를 방송한다. 이 경로 설정 요청 메시지를 수신한 각각의 무선 단말은 경로 설정 요청 메시지를 송신한 단말과의 거리를 추정한 후, 이 거리 추정을 이용하여 자신이 수신한 경로 설정 요청 메시지를 재방송할 때까지 기다리기 위한 타이머 값을 셋팅(setting)한다. 각 단말은 경로 설정 요청 메시지를 기껏해야 한 번 재방송할 수 있기 때문에, 소스(source) 단말로부터 가까운 단말일수록 먼저 경로 설정 요청 메시지를 재방송하도록 각각의 무선 단말이 자신의 타이머 값을 독립적으로 설정한다. 따라서, 멀티홉 무선 네트워크 전체에서 소모되는 에너지를 최소화하기 위한 경로 설정을 할 수 있도록 한다.
멀티홉 무선 네트워크에서는 무선 이동 단말이 배터리로 구동되기 때문에, 에너지 소모를 최소화할 수 있는 라우팅 경로의 설정이 매우 중요하다. 스콧(scott) 등은 MTPR(Mimimum Total Transmission Power Routing)을 통해, 소스 노드(source node)와 목적지 노드 사이에 최소의 누적 전송 전력을 필요로 하는 경 로 설정 방법을 제시하였다. 그러나 MTPR은 각 무선 단말의 잔여 에너지양을 고려하지 않고 경로 설정을 수행하기 때문에, 무선 네트워크를 구성하는 노드들 중에 일부 노드가 특히 많이 사용될 수 있으며, 이로 인해 일부 노드의 동작 시간이 짧아질 수 있다는 단점이 있다. 각 무선 단말의 동작 시간을 증가시키기 위해 싱(singh) 등은 MMBCR(Min-Max Battery Cost Routing)을 제시하였다. MMBCR은 소스 단말과 목적지 단말 사이에 이용할 수 있는 각각의 경로 상에 있는 단말들 중에서 잔여 에너지양이 가장 낮은 단말들을 탐색하고, 이 단말들 중에 가장 높은 잔여 에너지양을 갖는 단말을 포함하는 경로를 선택한다. 결국 MMBCR은 잔여 에너지양이 낮은 단말들이 가능한 설정된 경로에 포함되지 않도록 함으로써 무선 단말의 동작 시간을 증가시킬 수 있으나, MTPR에 비해 전체 에너지 소모가 증가한다는 단점이 있다. 전체 에너지 소모를 감소시키면서 각 단말의 에너지 소모도 감소시키기 위해 토(toh)는 MTPR과 MMBCR의 하이브리드 방식인 CMMBCR(Conditional Max-Min Battery Capacity Routing)을 제시하였다. CMMBCR에서는 소스 단말과 목적지 단말 사이에 있는 경로 상에 있는 단말들이 모두 시스템에서 정한 값 이상의 잔여 에너지양을 가지고 있는 경우 MTPR이 사용되고, 그렇지 않은 경우 MMBCR이 사용된다. CMMBCR은 전체에너지 소모와 각 단말의 에너지 소모라는 두 가지 목적을 동시에 만족시킬 수 있으나 MTPR과 MMBCR 사이의 모드 변경에 관련된 잔여 에너지양의 결정이 어렵고 모드 결정을 위해서는 네트워크에 존재하는 다른 무선 단말들의 잔여 에너지양을 모두 알아야 한다는 단점이 있다.
종래의 기술인 MTPR은 각 단말이 자신의 전송 전력의 크기를 제어할 수 없는 멀티홉 무선 네트워크 환경에서 사용되는 것을 가정하여 제안되었다. 각 단말이 자신의 전송 전력의 크기를 제어할 수 없는 멀티홉 무선 네트워크에서는 MTPR에 의해 결정된 경로와 AODV(Ad Hoc On-Demand Distance Vector)와 같은 최단 홉 수 라우팅 프로토콜에 의해 결정된 경로가 동일하다. 따라서 MTPR이 최단 홉 수 라우팅 프로토콜에 비해 전력 소모 측면에서 이득을 갖지 않는다. 반면 각 단말이 자신의 전송 전력의 크기를 제어할 수 있는 경우, MTPR은 각 경로에 포함된 무선 단말의 수를 증가시킴으로써 네트워크 전체에서 소모되는 전력을 최소화할 수 있다. 그러나 MTPR을 AODV와 같은 온-디맨드(on-demand) 라우팅 프로토콜을 이용하여 구현할 경우 각 무선 단말이 수신한 경로 설정 요청 메시지를 기껏해야 한 번 재방송할 수 있기 때문에, 각 단말의 매체 접근 제어 계층에서 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)를 사용하는 경우 누적 소모 전력을 최소화하는 경로의 선택이 보장될 수 없다.
도 1은 종래의 기술에 따른 소스 단말과 목적지 단말 사이에 경로 설정의 예를 나타낸 도면으로, 각 단말의 매체 접근 제어 계층에서 CSMA/CA가 사용될 경우 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서 전력 소모를 최소화하는 경로의 선택이 보장되지 않음을 나타낸다.
동 도면에 있어서, 단말 S는 단말 D로의 경로를 찾기 위해 경로 설정 요청 메시지를 방송하고, 단말 a와 b가 이 경로 설정 요청 메시지를 동시에 수신한다. 이 때 단말 b가 수신한 경로 설정 요청 메시지를 단말 a보다 먼저 재방송하는 경우, (S-a-b-...-D)와 같은 경로는 설정될 수 없다. 왜냐하면 일단 단말 b가 경로 설정 요청 메시지를 재방송한 후에는 단말 a로부터 동일한 경로 설정 요청 메시지를 수신하더라도 해당 경로 설정 요청 메시지를 무시하기 때문이다. 여기서 동일한 경로 설정 요청 메시지는 동일한 소스 단말 IP 주소(Internet Protocol address)와 경로 설정 요청 메시지 ID(identity)를 갖는 경로 설정 요청 메시지를 뜻한다. 경로 설정 요청 메시지 ID는 동일한 소스 단말 IP 주소를 갖는 경로 설정 요청 메시지를 특징짓기 위해 사용되는 순서 번호이다. 비슷한 경우로, 단말 d가 단말 b로부터 경로 설정 요청 메시지를 수신한 후, 단말 c보다 먼저 해당 경로 설정 요청 메시지를 재방송하는 경우, (S-a-b-c-d-D)와 같은 경로는 설정될 수 없다.
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 각 무선 단말의 매체 접근 제어 계층에서 CSMA/CA 대신에 경로 설정 요청 메시지 재방송을 위한 새로운 알고리즘을 사용하고, 매체 접근 제어 계층과 네트워크 계층을 통합 설계하도록 하는 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력 라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
임의의 무선 단말은 보낼 데이터가 발생했을 때 목적지까지의 경로 설정을 위해 경로 설정 요청 메시지를 최대 전송 전력으로 방송한다. 하나의 경로 설정 요청 메시지는 타입(type), 소스 단말 IP 주소, 경로 설정 요청 메시지 ID, 목적지 단말 IP 주소, Twait, 및 Cmin 필드를 포함한다. 타입은 경로 설정 요청 메시지와 경로 설정 응답 메시지(RREP)를 구분하기 위해서 사용된다. 이 때 경로 설정 응답 메시지는 경로 설정 요청 메시지를 수신한 목적지 단말이 소스 단말에게 응답을 보내기 위해 전송하는 패킷으로 소스 단말이 목적지 단말로부터 경로 설정 응답 메시지를 수신한 후에 경로 설정이 완료된다. Twait는 임의의 중간 단말이 경로 설정 요청 메시지를 수신한 후, 해당 경로 설정 요청 메시지를 재방송할 때까지 기다린 시간을 나타내며, 해당 경로 설정 요청 메시지를 수신한 다른 단말은 자신의 타이머 값을 계산하기 위해 이 Twait를 이용한다. Cmin는 경로 설정 요청 메시지를 송신한 단말과 소스 단말 사이에 패킷 전송을 위해 필요한 최소 누적 전송 전력값을 나타낸다. 소스 단말은 Twait와 Cmin을 0으로 초기화하여 경로 설정 요청 메시지를 방송한다.
도 2는 소스 단말과 목적지 단말 사이에 있는 임의의 중간 단말이 경로 설정 요청 메시지를 수신했을 때의 동작절차를 나타낸 도면이다.
동 도면에 있어서, 경로 설정 요청 메시지를 수신한 중간 단말은 해당 경로 설정 요청 메시지에 포함된 소스 단말 IP 주소와 경로 설정 요청 메시지 ID 정보를 보고, 경로 설정 요청 메시지가 새로운 것인지 판별한다.
경로 설정 요청 메시지가 새로운 것이면, 해당 경로 설정 요청 메시지를 재 방송할 때까지 기다려야 하는 시간 Twait를 계산하고 재방송 타이머를 셋팅한다. 반면, 경로 설정 요청 메시지가 새로운 것이 아니면, Twait의 계산 및 재방송 타이머의 셋팅을 수행하지 않는다.
그 후, 단말은 수신한 경로 설정 요청 메시지의 Cmin 필드 값을 보고 자신이 셋팅한 타이머가 만기되었을 때 재방송할 경로 설정 요청 메시지의 Cmin 필드 값을 갱신한다. 이는 각각의 중간 단말이 동일한 소스 단말 IP 주소와 경로 설정 요청 메시지 ID 값을 가지는 경로 설정 요청 메시지를 여러 번 수신할 수 있기 때문이다.
해당 경로 설정 요청 메시지에 대한 타이머가 만기되면, 단말은 경로 설정 요청 메시지를 처음 수신했을 때 계산한 Twait와 현재까지 알려진 Cmin값을 포함하는 경로 설정 요청 메시지를 해당 매체 채널을 통해서 재방송한다.
일반적으로 패킷의 방송은 매체 접근 제어 계층에서 수행하기 때문에, 경로 설정 요청 메시지의 재방송을 위한 타이머 값의 계산 및 셋팅은 매체 접근 제어 계층에서 이루어진다. 반면, 본 발명의 알고리즘에서 타이머 값의 계산 및 셋팅을 수행하기 위해서는, 우선 수신한 경로 설정 요청 메시지가 새로운 것인지를 판별할 수 있어야 한다. 그러나 경로 설정 요청 메시지의 내용 판별은 네트워크 계층 이상에서 수행하는 일이기 때문에, 본 발명에서 제안하는 알고리즘을 실제로 구현하기 위해서는 타이머 값의 계산 및 셋팅 기능을 네트워크 계층에 구현하도록 해야 한 다. 만약, 임의의 무선 단말이 수신한 경로 설정 요청 메시지가 새로운 것이라면 네트워크 계층에서 타이머 값의 계산 및 셋팅을 하고, 매체 접근 제어 계층에 계산된 타이머 값을 넘겨준다. 이를 통해 매체 접근 제어 계층은 해당 경로 설정 요청 메시지의 재방송까지 기다리는 시간을 알 수 있게 된다. 타이머 값을 받은 매체 접근 제어 계층은 CSMA/CA와 같이 무선 구간에서 캐리어가 인식되지 않는 경우 타이머 값을 1씩 감소시킨다. 이 후, 타이머 값이 0이 되면 매체 접근 제어 계층은 타이머가 만기되었음을 네트워크 계층에 알리고, 네트워크 계층은 즉시 경로 설정 요청 메시지 패킷을 생성하여 매체 접근 제어 계층에 전달한다. 경로 설정 요청 메시지 패킷을 받은 매체 접근 제어 계층은 즉시 해당 경로 설정 요청 메시지의 재방송을 수행한다. 즉, CSMA/CA는 매체 접근 제어 계층에서 자체적으로 랜덤하게 설정된 타이머 값을 이용하지만 본 발명의 매체 접근 제어 계층에서는 네트워크 계층에서 계산한 타이머 값을 이용한다. 따라서 본 발명의 실제적 구현을 위해서는 각 무선 단말의 매체 접근 제어 계층과 네트워크 계층을 통합하여 설계해야 한다.
도 3은 무선 단말의 경로 설정 요청 메시지 재방송 시간 계산 과정을 나타낸 도면으로, 각 중간 단말이 새로운 경로 설정 요청 메시지를 수신했을 때 타이머 값 Twait을 계산하고 셋팅하는 구체적인 알고리즘을 보여준다.
동 도면에 있어서, 경로 설정 요청 메시지의 송신자와 수신자 사이의 거리를 추정하기 위해 수신자가 경로 설정 요청 메시지를 수신했을 때의 수신 전력 크기 Preceived를 이용하는 것을 가정하였다. Twait은 새로운 경로 설정 요청 메시지를 수신한 중간 단말이 계산한 타이머 값을 나타내고, Twait-rcvd는 수신한 새로운 경로 설정 요청 메시지의 Twait 필드 값을 나타낸다. Pmax는 각 단말의 최대 전송 전력 값을 나타내며, Preq는 수신한 신호를 디코딩하기 위해 필요한 최소의 수신 전력 값을 나타낸다. D1과 D2는 알고리즘을 실제 구현할 때 적절히 정해야 하는 상수를 나타낸다.
먼저, Twait-rcvd가 0인지 여부를 판단한다(단계 30). 즉, 중간 단말이 소스 단말로부터 경로 설정 요청 메시지를 직접 수신했는지 여부를 판단한다. 이때, 소스 단말은 경로 설정 요청 메시지의 Twait 필드 값을 0으로 설정하여 방송한다.
단계 30의 판단 결과, Twait-rcvd가 0이 아닐 경우, '(D1 × Pmax/Preceived ) > (D1 × Pmax/Preq - Twait-rcvd)'인지 여부를 판단한다(단계 32). 이때, D 1 × (Pmax / Preq) 값은 경로 설정 요청 메시지 수신자가 계산할 수 있는 재방송 타이머 값의 최대치를 나타낸다.
단계 32의 판단 결과, '(D1 × Pmax/Preceived) > (D1 × Pmax/Preq - Twait-rcvd)'이거나 단계 30의 판단 결과, Twait-rcvd가 0일 경우, Twait를 'D1 × Pmax /Preceived'로 셋팅한다(단계 34). 이때, 단말의 수신 전력의 크기가 클수록 재방송 타이머 값은 작아짐을 알 수 있다.
단계 32의 판단 결과, '(D1 × Pmax/Preceived) > (D1 × Pmax/Preq - Twait-rcvd)'이지 않을 경우, Twait를 '(D1 × Pmax/Preq - Twait-rcvd )+(D2 × Pmax/Preceived)'로 셋팅한다(단계 36).
단계 34나 단계 36에서 수행한 Twait로 타이머를 셋팅한다(단계 38).
도 4는 소스 단말로부터의 거리에 따른 경로 설정 요청 메시지 재방송 순서를 나타낸 도면으로, 가장 에너지 효율적인 경로 설정을 위해서 노드 a,b,c,d,e가 순차적으로 경로 설정 요청 메시지를 방송해야 함을 나타낸다. 그러나, 단순히 경로 설정 요청 메시지의 송신자와 수신자 사이의 추정된 거리가 길수록 타이머값을 크게 설정한다면, 노드 a로부터 경로 설정 요청 메시지를 수신한 노드 d가 계산한 재방송 타이머 값이 D1 × Pmax / Preq - Twait-rcvd보다 작을 경우, 노드 d가 노드 c보다 먼저 경로 설정 요청 메시지를 재방송하게 되어 가장 에너지 효율적인 경로 설정에 실패할 수 있다. 따라서, Twait 계산 시 도 3의 단계 32를 도입함으로써 노드 d가 노드 c보다 먼저 경로 설정 요청 메시지를 재방송하지 않도록 할 수 있다.
도 3에서와 같이 소스 단말에서 가까운 단말일수록 일찍 경로 설정 요청 메시지의 재방송을 수행하도록 함으로써 소스 단말에서 멀리 떨어져있는 단말이 더 많은 경로 정보를 수집한 후, 최소의 전송 전력을 필요로 하는 경로의 설정을 가능하도록 할 수 있다. 그러나 도 3에서와 같이 경로 설정 요청 메시지 송신자와 수신 자 사이의 거리 추정을 위해 Preceived 값을 이용할 경우 무선 채널의 시변 특성 때문에, 정확도가 떨어질 수 있다. 따라서 각 단말에 GPS(Global Positioning System) 수신기가 장착되어 있는 경우, 경로 설정 요청 메시지 송신자가 경로 설정 요청 메시지에 자신의 좌표 정보를 추가하여 방송할 수 있다. 이 경우 경로 설정 요청 메시지 수신자는 자신의 좌표를 이미 알고 있으므로 송신자와 수신자 사이의 거리를 계산할 수 있다. 이러한 방식으로 동작할 경우 도 3에서 Pmax / Preceived 는 경로 설정 요청 메시지 송신자와 수신자 사이의 거리로 바뀌어야 하며, Pmax / Preq 는 경로 설정 요청 메시지가 방송될 수 있는 최대 거리로 바뀌어야 한다.
도 5는 무선 단말의 최소 누적 전송 전력 갱신 과정을 나타낸 도면으로, 각 중간 단말이 경로 설정 요청 메시지를 수신할 때마다 수행하는 Cmin 갱신 과정을 나타낸다.
동 도면에 있어서, Creceived는 중간 단말이 수신한 경로 설정 요청 메시지의 Cmin 필드의 값을 나타낸다. Ptransmitting은 경로 설정 요청 메시지 송신자가 경로 설정 이후, 데이터 패킷 전송을 위해 사용하는 전력을 나타낸다. 이 값은 경로 설정 요청 메시지 송신자와 수신자 사이의 거리의 함수로 계산될 수 있으며 Pmax보다 작다. Preceiving는 각 단말이 패킷 수신 시 사용하는 전력이다. Ntx는 경로 설정 요청 메시 지 송신자의 IP 주소를 나타내며, Nnext는 경로 설정 요청 메시지 수신자가 소스 단말로 향하는 패킷을 수신했을 때 해당 패킷을 송신해야할 단말의 IP 주소를 나타낸다. 즉, 경로 설정 요청 메시지가 소스 단말로부터 목적지 단말까지 방송되는 과정을 통해 목적지 단말로부터 소스 단말로의 경로 설정이 이루어진다.
경로 설정 요청 메시지를 수신한 목적지 단말은 중간 단말들과 마찬가지로 도 3에서와 같이 해당 경로 설정 요청 메시지가 새로운 것인지 확인하고 타이머 값의 계산 및 셋팅을 수행한다. 또한 경로 설정 요청 메시지 수신시마다 Cmin 값 갱신도 동일하게 수행한다. 그러나 이 때 계산한 타이머 값은 경로 설정 요청 메시지를 재방송할 때까지 기다리는 시간이 아니고 목적지 단말이 계산한 Cmin을 필요로 하는 경로를 통해 경로 설정 응답 메시지를 소스 단말에게 전송할 때까지 기다리는 시간이다. 타이머가 만기되면 목적지 단말은 경로 설정 응답 메시지를 생성하여 소스 단말에게 유니캐스트한다. 경로 설정 요청 메시지의 전송 과정에서와 만찬가지로 경로 설정 응답 메시지가 목적지 단말에서 소스 단말까지 전송되는 과정을 통해 소스 단말로부터 목적지 단말로의 경로 설정이 이루어진다. 결국 소스 단말이 경로 설정 응답 메시지를 수신하고 나면 경로 설정이 완료된다.
먼저, '(Creceived + Ptransmitting + Preceiving) < Cmin'인지 여부를 판단한다(단계 50).
단계 50의 판단 결과, '(Creceived + Ptransmitting + Preceiving) < Cmin'일 경우, Cmin 을 'Creceived + Ptransmitting + Preceiving'로 한다(단계 52).
Nnext를 Ntx로 셋팅한다(단계 54).
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 각 무선 단말의 매체 접근 제어 계층에서 CSMA/CA 대신에 경로 설정 요청 메시지 재방송을 위한 새로운 알고리즘을 사용하고, 매체 접근 제어 계층과 네트워크 계층을 통합 설계하도록 한다. 따라서, 무선 네트워크 전체에서 소모되는 전력을 최소화할 수 있고, 이를 통해 각 연결(connection)의 유지 기간을 증가시킬 수 있다.
아울러 본 발명의 실시예 외에 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (7)

  1. 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크(multihop wireless networks)에서의 저전력 라우팅(routing)을 위한 최적 프로토콜(protocol) 설계 방법으로서,
    소스 단말이 경로 설정 요청 메시지를 방송하는 제 11 단계와,
    상기 경로 설정 요청 메시지를 수신한 중간 단말이 경로 설정 요청 메시지가 새로운 것임을 확인했을 때 해당 경로 설정 요청 메시지를 재방송하기 위한 타이머값을 셋팅하는 제 12 단계와,
    상기 셋팅된 타이머가 만기되기 전까지 동일한 경로 설정 요청 메시지를 수신할 때마다 최소 누적 전송 전력값을 갱신하는 제 13 단계와,
    상기 셋팅된 타이머가 만기되었을 때 해당 경로 설정 요청 메시지를 재방송하는 제 14 단계와,
    목적지 단말이 경로 설정 요청 메시지를 최초로 수신한 후, 타이머값을 셋팅하고, 타이머가 만기하기 전까지 최소 누적 전송 전력을 필요로 하는 경로를 선택하여 경로 설정 응답 메시지를 유니캐스트하는 제 15 단계
    를 포함하는 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력 라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 재방송 하기 위한 타이머의 셋팅은, 중간 노드 및 목적지 노드가 새로운 경로 설정 요청 메시지를 수신했을 때 해당 경로 설정 요청 메시지 송신자와 수신자 사이의 거리에 대응하여 수행하는 것을 특징으로 하는 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력 라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 경로 설정 요청 메시지 송신자와 수신자 사이의 거리는, 경로 설정 요청 메시지의 수신 전력값을 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력 라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 멀티홉 무선 네트워크에 GPS(Global Positioning System)가 더 설치되고, 상기 경로 설정 요청 메시지 송신자와 수신자 사이의 거리는, GPS 정보를 이용하여 산출하는 것을 특징으로 하는 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력 라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 재방송 하기 위한 타이머의 셋팅은,
    Twait-rcvd가 0인지 여부를 판단하는 제 50 단계와,
    상기 제 50 단계의 판단 결과, Twait-rcvd가 0이 아닐 경우, '(D1 × Pmax/Preceived) > (D1 × Pmax/Preq - Twait-rcvd )'인지 여부를 판단하는 제 52 단계와,
    상기 제 52 단계의 판단 결과, '(D1 × Pmax/Preceived) > (D1 × Pmax/Preq - Twait-rcvd)'이거나 상기 제 50 단계의 판단 결과, Twait-rcvd가 0일 경우, Twait를 'D1 × Pmax/Preceived'로 셋팅하는 제 54 단계와,
    상기 제 52 단계의 판단 결과, '(D1 × Pmax/Preceived) > (D1 × Pmax/Preq - Twait-rcvd)'이지 않을 경우, Twait를 '(D1 × Pmax/Preq - Twait-rcvd)+(D2 × Pmax/Preceived)'로 셋팅하는 제 56 단계
    를 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력 라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법.
    단, Preceived은 수신자가 경로 설정 요청 메시지를 수신했을 때의 수신 전력 크기이고, Twait은 새로운 경로 설정 요청 메시지를 수신한 중간 단말이 계산한 타이머 값이며, Twait-rcvd는 수신한 새로운 경로 설정 요청 메시지의 Twait 필드 값이고, Pmax는 각 단말의 최대 전송 전력 값이며, Preq는 수신한 신호를 디코딩하기 위해 필 요한 최소의 수신 전력 값이고, D1과 D2는 알고리즘을 실제 구현할 때 정하는 상수이다.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 최소 누적 전송 전력값 Cmin 갱신은,
    '(Creceived + Ptransmitting + Preceiving) < Cmin'인지 여부를 판단하는 제 60 단계와,
    상기 제 60 단계의 판단 결과, '(Creceived + Ptransmitting + Preceiving) < Cmin'일 경우, Cmin을 'Creceived + Ptransmitting + Preceiving'로 셋팅하는 제 62 단계
    를 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력 라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법.
    단, Creceived는 중간 단말이 수신한 경로 설정 요청 메시지의 Cmin 필드의 값이고, Ptransmitting은 경로 설정 요청 메시지 송신자가 경로 설정 이후, 데이터 패킷 전송을 위해 사용하는 전력이며, Preceiving는 각 단말이 패킷 수신 시 사용하는 전력이다.
  7. 제 1 항에 있어서,
    각 무선 단말이 방송하는 경로 설정 요청 메시지에 재방송 타이머 값과 최소 누적 전송 전력값이 포함되는 것을 특징으로 하는 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력 라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법.
KR1020040052266A 2004-07-06 2004-07-06 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법 KR100686973B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040052266A KR100686973B1 (ko) 2004-07-06 2004-07-06 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040052266A KR100686973B1 (ko) 2004-07-06 2004-07-06 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060003401A true KR20060003401A (ko) 2006-01-11
KR100686973B1 KR100686973B1 (ko) 2007-02-27

Family

ID=37105855

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040052266A KR100686973B1 (ko) 2004-07-06 2004-07-06 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100686973B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100650406B1 (ko) * 2005-07-06 2006-11-27 주식회사 젤라인 Ｃｓｍａ/ｃａ 방식을 사용하는 애드-혹 네트워크에서 맥프로토콜의 프레임 송수신 방법
KR100818228B1 (ko) * 2006-03-28 2008-04-01 삼성전자주식회사 무선 애드 혹 네트워크에서 파워 및 전송지연을 고려한경로 설정 방법 및 이를 적용한 단말장치
US8706072B2 (en) 2006-11-21 2014-04-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Control message processing method in wireless mesh network and control message processing apparatus using the method
CN112291729A (zh) * 2020-10-30 2021-01-29 吉林大学 一种低延迟的水下跨层机会路由方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101711659B1 (ko) * 2010-12-17 2017-03-02 한국전자통신연구원 네트워크 전력관리장치 및 그를 이용한 전력관리방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100650406B1 (ko) * 2005-07-06 2006-11-27 주식회사 젤라인 Ｃｓｍａ/ｃａ 방식을 사용하는 애드-혹 네트워크에서 맥프로토콜의 프레임 송수신 방법
KR100818228B1 (ko) * 2006-03-28 2008-04-01 삼성전자주식회사 무선 애드 혹 네트워크에서 파워 및 전송지연을 고려한경로 설정 방법 및 이를 적용한 단말장치
US8706072B2 (en) 2006-11-21 2014-04-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Control message processing method in wireless mesh network and control message processing apparatus using the method
CN112291729A (zh) * 2020-10-30 2021-01-29 吉林大学 一种低延迟的水下跨层机会路由方法
CN112291729B (zh) * 2020-10-30 2021-08-27 吉林大学 一种低延迟的水下跨层机会路由方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR100686973B1 (ko) 2007-02-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11811642B2 (en) Vine™: zero-control routing using data packet inspection for wireless mesh networks
Cartigny et al. Border node retransmission based probabilistic broadcast protocols in ad-hoc networks
Gelenbe et al. Power-aware ad hoc cognitive packet networks
Jain et al. Geographical routing using partial information for wireless ad hoc networks
Bakht Survey of routing protocols for mobile ad-hoc network
KR101033720B1 (ko) 무선 통신 루트 개선 방법 및 시스템
Biradar et al. Link stability based multicast routing scheme in MANET
KR100810662B1 (ko) 무선 네트워크의 경로 설정 방법 및 장치
US20070070983A1 (en) Methods and apparatus for improved efficiency communication
KR20050020727A (ko) 이동 애드혹 망에서 액티브 루트 망 구조 정보를 수집하는장치 및 방법
Wang et al. A reliable on-demand routing protocol for mobile ad hoc networks with mobility prediction
Din et al. Beaconless traffic-aware geographical routing protocol for intelligent transportation system
Wu et al. Power-aware single-and multipath geographic routing in sensor networks
US8462806B2 (en) Path selection procedure in mesh network and format of path request frame therefor
Vijayakumar et al. Efficient location management of mobile node in wireless mobile ad-hoc network
WO2009036792A1 (en) Compressed source routing
CN108093457A (zh) 一种无线自组网的路由查找方法及其系统
Abdulai et al. Adjusted probabilistic route discovery in mobile ad hoc networks
KR100686973B1 (ko) 전력 제어가 가능한 멀티홉 무선 네트워크에서의 저전력라우팅을 위한 최적 프로토콜 설계 방법
Tan et al. Queue management for network coding in ad hoc networks
Raja et al. Modified GPSR based optimal routing Algorithm for reliable communication in WSNs
KR100626687B1 (ko) 멀티홉 무선망에서의 저전력 라우팅 경로 설정방법
Chao et al. Reducing the message overhead of AODV by using link availability prediction
Raja et al. Routing Protocols In Manet QoS Survey
Ingelrest et al. Routing and Broadcasting in Hybrid Ad Hoc and Sensor Networks.

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120111

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140127

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160128

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170125

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180129

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190201

Year of fee payment: 13