KR20060020886A

KR20060020886A - 이동 애드혹 네트워크에서 최적 방향-기반 플러딩 방법

Info

Publication number: KR20060020886A
Application number: KR20040069592A
Authority: KR
Inventors: 김재호; 김대식
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2004-09-01
Filing date: 2004-09-01
Publication date: 2006-03-07
Also published as: US20060045065A1; US7519045B2; JP4099185B2; KR100586233B1; JP2006074790A

Abstract

본 발명은 이동 애드혹(Mobile ad-hoc) 네트워크에서 효과적으로 브로드캐스트(Broadcast) 메시지를 전달하기 위한 최적 방향-기반 플러딩(Flooding) 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 최적 방향-기반 플러딩 방법은, 자신의 위치를 알고 있는 노드로 구성된 이동 애드혹 네트워크에서 브로드캐스트 메시지를 전달하는 플러딩 방법에 있어서, a) 최초 소스 노드가 최초 전달 노드를 선택하는 단계; b) 소정 간격으로 분할된 영역으로 각각 메시지 전달 방향을 선택하는 단계; c) 각각의 메시지 전달 방향에 있는 최초 전달 노드 집합을 선택하여 브로드캐스트 메시지를 전송하는 단계; 및 d) 상기 선택된 전달 노드가 수신한 브로드캐스트 메시지를 다음 전달 노드를 선택하여 전송하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 제한된 자원을 가지는 노드로 구성된 이동 애드혹 네트워크에서 브로드캐스트 메시지를 최소한의 노드들만 이용하여 전달하게 함으로써, 중복된 브로드캐스트 메시지의 전송 횟수를 줄이고, 노드간의 전송 매체를 획득하기 위한 경쟁 및 충돌을 줄일 수 있고, 또한, 브로드캐스트 메시지 전송을 위해 소모되는 에너지를 최소화하고, 해당 메시지를 전체 네트워크에 전파하는데 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.

이동 애드혹, 플러딩, 최적 방향-기반, 브로드캐스트 메시지

Description

이동 애드혹 네트워크에서 최적 방향-기반 플러딩 방법 {An optimal direction-based flooding method for mobile ad-hoc networks}

도 1은 동일한 전송 범위를 가지는 최소한의 노드로 전체 네트워크를 커버하기 위한 노드 배치 형태를 나타내는 도면이다.

도 2는 브로드캐스트 메시지가 전체 네트워크에 전파되는 형태를 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 브로드캐스트 메시지의 헤더에 포함되어야 할 정보를 나타내는 도면이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 최초 소스 노드(original source node)에서 브로드캐스트 메시지를 전송하기 위한 플러딩 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전달 노드(relay node)에서 브로드캐스트 메시지를 전송하기 위한 플러딩 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.

본 발명은 이동 애드혹 네트워크에서 최적 방향-기반 플러딩 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 이동 애드혹(Mobile ad-hoc) 네트워크에서 효과적으로 브 로드캐스트(Broadcast) 메시지를 전달하기 위한 최적 방향-기반 플러딩(optimal direction-based flooding) 방법에 관한 것이다.

최근 네트워크 단말기의 크기가 작아지면서, 이동 중에 네트워크에 연결하고자 하는 사용자의 요구와 단말기 자체의 컴퓨팅 자원으로 충분히 스스로 라우터 역할을 할 수 있는 시대가 도래함에 따라 근거리 네트워크 단말기들을 연결시킬 수 있는 기술들을 필요로 하고 있다.

한편, 애드혹 네트워크는 군사용 목적이나 구조 작업의 특수한 목적으로 개발되었으나, 근래에 상업적으로 활용하기 위해 여러 방면으로 연구되고 있다. 이러한 애드혹 네트워크는 중앙 집중화된 관리나 표준화된 지원 서비스의 도움 없이 임시(Ad-hoc) 네트워크를 구성하는 무선 이동 호스트들의 집합이다.

이동 애드혹 네트워크(Mobile Ad-hoc NETwork: MANET)는 유선 기반망 없이 이동 단말기로만 구성된 무선 지역의 통신망을 말하며, 유선 기반이 구축되지 않은 산악 지역의 긴급 구조나 전쟁터 등지에서 통신망을 구성해서 인터넷 서비스를 제공하는 기술이다. 이때, 무선 신호의 송수신은 현재의 데이터 링크 기술을 활용하고, 라우터 기능은 이동 애드혹 네트워크의 이동 단말기가 호스트와 라우터 역할을 동시에 하도록 하는데, 여기에 라우터 프로토콜의 개발과 무선 신호의 보안 문제 해결 기술 등이 필요하다.

구체적으로, 이동 애드혹 네트워크는 인프라가 없는 환경에서 애드혹 노드들간에 자발적으로 형성되는 네트워크로서, 기지국과 같은 기반 네트워크 장치를 필요로 하지 않는다. 따라서, 이러한 애드혹 네트워크는 무선 채널을 사용하여 애드 혹 노드들간에 피어-투-피어(Pear-to-Pear: P2P) 통신을 필요로 한다. 이러한 특징의 이동 애드혹 네트워크는 애드혹 노드의 이동성으로 인하여 네트워크 토폴로지(topology)가 변화할 수 있기 때문에 네트워크의 복잡도는 증가하나, 거추장스러운 유선을 무선으로 대체한다는 장점으로 인해서 이동 애드혹 네트워크에 대한 연구가 진행되고 있다.

그런데, 이동 애드혹 네트워크는 노드의 이동성과 배터리 부족과 같은 노드의 결함으로 인해 네트워크 토폴로지가 유선 네트워크에 비해 빈번하게 변화한다. 이와 같은 특징 때문에, 이동 애드혹 네트워크에서는 라우팅 및 서비스 프로토콜 등에서 문제를 해결하기 위해 브로드캐스팅(Broadcasting) 방식을 일반적으로 사용한다.

상기 브로드캐스팅 방식에 사용되는 브로드캐스트 메시지 수를 줄이기 위한 종래의 기술은 사용하는 정보에 따라 확률-기반, 카운터-기반, 토폴로지-기반 및 위치-기반 기술로 분류될 수 있다.

상기 확률-기반 방식은 브로드캐스트 메시지를 수신한 노드에서 확률적으로 브로드캐스트 메시지 전송 여부를 결정한 방식이며, 상기 카운터-기반 방식은 중복 수신된 메시지 수에 따라 브로드캐스트 메시지 전송 여부를 결정하는 방식이다. 또한, 상기 위치-기반 방식은 송신 노드에서 이웃 노드와의 거리 또는 좌표 정보를 이용하여 전달 집합(Relay set)을 선택하고, 전송 순서를 결정하는 방식이며, 상기 토폴로지-기반 방식은 노드간의 토폴로지 정보를 교환하고, 이를 이용하여 전달 집합을 선택하는 방식이다.

한편, 종래 기술로서, 미합중국 특허출원번호 제20020145978A1호(2002년 10월 10일 출원)에는 "MRP-Based Hybrid Routing For Mobile Ad Hoc Network"라는 명칭의 발명이 개시되어 있는데, 이동 애드혹 네트워크에서 효과적인 라우팅 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 선행 특허는 주기적인 헬로(Hello) 메시지 교환으로 인한 오버헤드를 감소시킬 수 있는 네트워크에서 2홉 이웃 노드의 정보를 이용하여 다음 전달 집합을 선택함으로써, 브로드캐스팅 메시지의 중복 재전송 및 무선 자원의 비효율적인 소모를 줄일 수 있는 내용을 개시하고 있다.

한편, 상기 브로드캐스팅을 위한 간단한 방법으로는 플러딩(Flooding) 방법이 있다.

상기 플러딩은 패킷을 네트워크 전체로 브로드캐스팅하기 위한 패킷 전달방식으로, 이동 애드혹 네트워크에서는 라우팅 프로토콜, 서비스 탐색 프로토콜, 주소 자동설정 프로토콜 등에서 이를 필수적으로 사용하고 있기 때문에 플러딩 기법의 효율성은 이동 애드혹 네트워크의 성능을 결정짓는 주요 요소의 하나로 작용하고 있다. 특히, 이동 애드혹 네트워크에서 모든 노드들은 서로 공유된 무선 채널을 사용하고 있고, 인접 노드들간의 무선 전송영역이 서로 중첩되는 특성을 가지고 있기 때문에 플러딩 수행 중에 무선 자원에 대한 경쟁(contention), 패킷 충돌(collision) 및 브로드캐스트 패킷의 중복 수신(duplication)에 따른 네트워크 성능 저하가 큰 문제점으로 인식되고 있다.

이러한 종래의 기술에 따른 플러딩 방법은 빈번하게 브로드캐스팅이 발생하 고, 제한적인 자원을 가진 노드로 구성된 이동 애드혹 네트워크에서 플러딩을 사용하기에는 많은 문제점이 있다. 즉, 종래의 기술에 따른 플러딩에 의한 브로드캐스팅은 메시지 전송이 중복하여 이루어지고, 공통 매체를 사용하는 노드간의 경쟁 및 충돌의 발생을 증가시킨다. 이로 인해 비효율적인 에너지 소모와 브로드캐스트 메시지 전파에 지연이 발생하는데, 이와 같은 문제점들은 일반적으로 브로드캐스트 스톰 문제(Broadcast Storm Problem)라고 한다.

상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 이동 애드혹 네트워크에서 중복된 브로드캐스트 메시지의 전송 횟수를 줄일 수 있는 최적 방향-기반 플러딩 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 이동 애드혹 네트워크에서 무선 자원의 비효율적인 소모를 줄일 수 있는 최적 방향-기반 플러딩 방법을 제공하기 위한 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명에 따른 최적 방향-기반 플러딩 방법은,

자신의 위치를 알고 있는 노드로 구성된 이동 애드혹 네트워크에서 브로드캐스트 메시지를 전달하는 플러딩 방법에 있어서,

a) 최초 소스 노드가 최초 전달 노드를 선택하는 단계;

b) 소정 간격으로 분할된 영역으로 각각 메시지 전달 방향을 선택하는 단계;

c) 각각의 메시지 전달 방향에 있는 최초 전달 노드 집합을 선택하여 브로드 캐스트 메시지를 전송하는 단계; 및

d) 상기 선택된 전달 노드가 수신한 브로드캐스트 메시지를 다음 전달 노드를 선택하여 전송하는 단계

를 포함하여 이루어지는 특징이 있다.

여기서, 상기 c) 단계에서 전달 노드 집합으로 전송하는 메시지는 헤더 정보 내에 소정의 정보 필드가 추가로 삽입되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 헤더 정보 내에 삽입되는 소정의 정보 필드는 최초 소스 노드의 위치 정보, 현재 노드의 위치 정보, 전달 방향 정보, 최초 전달 노드들의 주소 정보 필드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 소정 간격으로 분할된 영역은 60도 간격의 6개 영역인 것을 특징으로 하며, 상기 6개의 영역 내에서 상기 브로드캐스트 메시지는 최초 소스 노드에서 홀수 홉(hop)수 떨어진 노드에서는 최초 브로드캐스트 메시지의 전파 방향과 동일한 방향으로 전파되고, 짝수 홉수 떨어진 노드에서는 메시지 진행 방향의 ±60도의 두 방향으로 전파되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 d) 단계는, d-1) 다음 전달 노드 집합의 원소 수를 결정하는 단계; d-2) 상기 결정된 원소 수만큼 전달 노드들을 선택하여 브로드캐스트 메시지를 생성하는 단계; 및 d-3) 상기 생성된 메시지를 필터링하고 선택된 전달 노드로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 d-1) 단계는 상기 수신한 브로드캐스트 메시지가 최초 소스 노드로부터 수신되었으면 다음 전달 노드 집합의 원소 수를 하나로 결정하는 것을 특 징으로 한다.

여기서, 상기 d-1) 단계는 해당 메시지의 전달 노드 집합 필드의 원소 수가 하나이면, 다음 전달 노드 집합의 원소 수를 둘로 결정하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 d-1) 단계는, 해당 메시지의 전달 노드 집합 필드의 원소 수가 둘이면, 다음 전달 노드 집합의 원소 수를 하나로 결정하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 d-2) 단계는, 상기 수신한 브로드캐스트 메시지의 전달 방향 필드에 포함된 방향 정보를 이용하여 다음 전달 노드를 선택하는 단계; 및 상기 브로드캐스트 메시지의 현재 노드의 위치정보, 전달 방향 집합, 최초 전달 노드들의 주소 정보 필드를 각각 설정하여, 상기 브로드캐스트 메시지를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 상기 d-3) 단계는, 상기 브로드캐스트 메시지를 전송하기 위해 대기하는 중에 중복된 메시지를 수신하지 않은 경우, 정상적으로 상기 브로드캐스트 메시지를 전송하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 d-3) 단계는, 상기 브로드캐스트 메시지를 전송하기 위해 대기하는 중에 중복된 메시지를 수신한 경우, 상기 메시지의 전송 여부를 결정하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 중복 메시지를 송신한 노드와의 거리가 가깝고 중복 메시지의 전달 방향이 동일한 경우, 전송 대기중인 상기 브로드캐스트 메시지를 폐기하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 수단으로서, 본 발명에 따른 브로드 캐스트 메시지 구조가 기록된 기록매체는,

자신의 위치를 알고 있는 노드로 구성된 이동 애드혹 네트워크에서, 헤더 및 데이터 필드로 이루어진 브로드캐스트 메시지의 구조가 기록된 기록매체에 있어서,

상기 헤더 필드 내에 삽입되며, 최초 브로드캐스트 메시지 전송 노드의 좌표가 기록되는 최초 소스 노드 위치 정보 필드;

상기 헤더 필드 내에 삽입되며, 현재 브로드캐스트 메시지를 전송하려는 노드의 좌표가 기록되는 현재 노드 위치 정보 필드;

상기 헤더 필드 내에 삽입되며, 상기 최초 소스 노드가 전송하는 상기 브로드캐스트 메시지의 전파 방향 정보가 기록되는 최적 방향 정보 필드; 및

상기 헤더 필드 내에 삽입되며, 현재 노드 전송 범위 내에 있는 노드 중에서 해당 브로드캐스트 메시지를 전달하는 노드들의 식별자(ID) 정보를 구비하는 전달 집합 필드

를 포함하여 구성되는 특징이 있다.

여기서, 상기 식별자(ID) 정보는 최초 전달 노드들의 주소 정보인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 최적 방향 필드는 6개의 전달 노드에 순차적으로 1:1 매핑되는 6개의 방향 정보를 포함하며, 상기 최초로 선택된 6개의 전달 노드의 최적 방향 필드는 이전에 매핑된 방향만 입력되며, 브로드캐스트 메시지가 네트워크로 전달되는 동안 바뀌지 않는 것을 특징으로 하는 한다.

본 발명에 따르면, 상대적으로 소형이고 자원에 제약이 있는 노드로 구성된 이동 애드혹 네트워크에서, 노드의 위치정보를 이용하여 효과적으로 플러딩을 수행함으로써, 즉, 각 노드가 브로드캐스트 패킷을 전달할 때 최적의 진행방향에 위치하는 노드를 다음 전달 집합 노드로 선택함으로써, 브로드캐스팅 메시지의 중복 재전송 및 무선 자원의 비효율적인 소모를 줄일 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이동 애드혹 네트워크에서 최적 방향-기반 플러딩 방법을 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에서 각 노드는 특정 위치인식 시스템을 통해 자신의 위치를 알 수 있고, 1홉(hop) 이웃노드와 위치정보의 교환을 통해 1홉 이웃노드의 위치정보 또한 알 수 있다고 가정한다. 이때, 브로드캐스트 메시지를 수신한 각 노드는 이웃 노드의 위치정보와 메시지의 최적 방향을 이용하여 최적의 전달 집합을 선택하고, 이와 같이 선택된 전달 집합에 포함되는 노드만 브로드캐스트 메시지를 전달한다.

결국, 본 발명의 실시예는 최소한의 노드들만 브로드캐스트 메시지를 전달하게 하여 중복 전송 횟수를 줄임으로써 전술한 종래의 브로드캐스트 스톰 문제를 해결하게 되는데, 이하 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

본 발명의 실시예에 따라, 이동 애드혹 네트워크를 최소한의 노드로 커버하기 위해서는 도 1과 같이 노드들이 배치되어야 하는데, 각 노드의 전송 범위(101)를 한 변의 길이로 하는 정육각형들이(102) 배치되어 있고, 최소한 정육각형의 모 든 꼭지점(103)에 노드들이 위치하여야 하며, 이때, 각 원들(104)은 각 노드를 중심으로 하는 전송범위를 나타낸다.

한편, 도 2는 브로드캐스트 메시지가 전체 네트워크에 전파되는 형태를 나타내는 도면으로서, 최초 소스 노드(208)에서 전송하는 브로드캐스트 메시지가 본 발명의 실시예에 따라 전체 네트워크에 어떻게 전파되는지를 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 각 화살표들(201)은 브로드캐스트 메시지가 전달되는 경로와 방향을 나타낸다. 이때, 최초 브로드캐스트 메시지는 60도 간격의 6개의 영역(202∼207)으로 전파된다. 이때, 상기 각각의 전파영역(202∼207) 내에서 브로드캐스트 메시지는 최초 소스 노드(208)에서 홀수 홉수 떨어진 노드(209)에서는 최초 브로드캐스트 메시지의 전파 방향과 동일한 방향으로 전파된다. 반면에, 최초 소스 노드(208)에서 짝수 홉수 떨어진 노드(210)에서는 메시지 진행 방향의 +60도와 -60도 두 방향으로 전파되는 것을 나타내고 있다.

한편, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 브로드캐스트 메시지의 헤더(301)에 포함되어야 할 정보(302)를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 헤더(301)와 데이터(307)로 이루어진 브로드캐스트 메시지에서, 헤더(301)에 포함되어야 할 정보(302)는 최초 브로드캐스트 메시지 전송 노드의 좌표 필드(303), 현재 브로드캐스트 메시지를 전송하려는 노드의 좌표 필드(304), 최적 방향 필드(305) 및 전달 집합 필드(306)가 포함된다.

상기 최초 소스 노드 필드(303)와 현재 노드의 좌표 필드에 자신의 좌표를 입력하게 된다.

상기 최적 방향 필드(305)에는 메시지의 전파 방향 정보가 저장된다. 이때, 상기 최초 소스 노드가 전송하는 브로드캐스트 메시지의 최적 방향 필드(305)는 6개의 전달 노드에 순차적으로 1:1 매핑되는 6개의 방향 정보가 포함된다. 상기 최초로 선택된 6개의 전달 노드의 최적 방향 필드(305)에는 이전에 매핑된 방향만 입력되며, 브로드캐스트 메시지가 네트워크로 전달되는 동안 바뀌지 않는다.

상기 전달 집합 필드(Relay set: 306)는 현재 노드 전송 범위 내에 있는 노드 중에서 해당 브로드캐스트 메시지를 전달하는 노드들의 식별자(ID) 정보를 포함한다.

한편, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 최초 소스 노드(original source node)에서 브로드캐스트 메시지를 전송하기 위한 플러딩 방법을 나타내는 동작 흐름도로서, 최초 소스 노드에서 최초 전달 집합을 선택하고, 브로드캐스트 메시지를 전송하는 방법을 나타낸다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 브로드캐스트 메시지를 전송하기 위한 플러딩 방법은, 먼저, 최초 소스 노드는 60도 간격의 6개 영역으로 메시지 전파 방향을 결정한다(S401). 즉, 6개의 최적 방향(

∼

)을 선택하게 되는데, 여기서,

, (

, i는 정수)를 나타낸다.

다음으로, 각 메시지 전파 방향을 이용하여 이상적인 전달 노드의 위치를 계산한다(S402). 즉, 각 메시지 전파 방향을 이용하여 이상적인 첫 번째 전달 집합({

∼

})을 선택하게 되는데, 여기서,

좌표는 (

,

)으로 주어지며,

는 최초 소스 노드의 좌표를 나타내고,

은 노드의 전송 범위를 나타낸다.

다음으로, 최초 소스 노드는 자신의 1홉 이웃 노드의 위치정보(S404)를 이용하여, 이상적인 전달 노드의 위치에 가장 가까운 실제 전달 노드 6개를 선택한다(S403). 즉, 실제 첫 번째 전달 집합(

)을 선택하게 되는데, 여기서,

좌표는 상기

에 가장 가까운 1홉 이웃노드의 좌표가 주어지게 된다.

이후, 최초 소스 노드에서는 브로드캐스트 메시지를 만들어 유니캐스트(unicast) 전송한다(S405). 즉, 최초 소스 노드에서 각 전달 노드(

)에 브로드캐스트 메시지를 유니캐스트 전송하게 되며, 이때, 최초 소스 노드 좌표 필드(303)와 현재 노드의 좌표 필드(304)에 자신의 위치를 입력하고, 또한, 최적 방향 필드(305)에 각 노드

와 매핑하는

를 입력하고, 전달 집합 필드(306)에는 널(NULL)을 입력하게 된다.

한편, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전달 노드(relay node)에서 브로드캐스트 메시지를 전송하기 위한 플러딩 방법을 나타내는 동작 흐름도로서, 전달 노드로 선택된 노드가 수신된 브로드캐스트 메시지의 헤더 정보를 바탕으로, 다음 전달 노드를 선택하고, 브로드캐스트 메시지를 전송하는 방법을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 브로드캐스트 메시지를 전송하기 위한 플러딩 방법은, 전달 노드에서 브로드캐스트 메시지(Pkt)를 수신하는 경우(S501), 상기 전달 노드는 해당 브로드캐스트 메시지(Pkt)가 최초 소스 노드로부터 전송되었는지 검사한다(S502). 즉, 브로드캐스트 메시지(Pkt)가 널(Null)인지 검사한다.

만일, 해당 메시지가 최초 소스 노드로부터 수신된 것이 아닌 경우, 다음에 선택될 전달 노드의 수를 결정하기 위해 해당 메시지의 전달 집합 필드의 원소 수가 2개인지를 검사한다(S503). 예를 들어, 상기 수신한 브로드캐스트 메시지가 최초 소스 노드로부터 수신되었으면 다음 전달 노드 집합의 원소 수를 하나로 결정하고, 상기 해당 메시지의 전달 노드 집합 필드의 원소 수가 하나이면, 다음 전달 노드 집합의 원소 수를 둘로 결정하며, 또한, 상기 해당 메시지의 전달 노드 집합 필드의 원소 수가 둘이면, 다음 전달 노드 집합의 원소 수를 하나로 결정할 수 있다.

만일, 선택될 전달 노드가 2개가 아니고 1개인 경우에는, 이상적인 전달 노드(

)를 선택한 후(S504), 1홉 이웃노드 위치 정보(S507)에 따라 실제 전달 노드(

)를 선택하게 된다(S506).

전술한 S504 단계에서,

좌표는 (

,

)으로 주어지며, 여기서,

는 현재 노드의 좌표를 나타내고,

은 노드의 전송 범위를 나타내며,

는 이전 노드로부터 수신받은 최적 방향을 각각 나타낸다. 또한, 전술한 S506 단계에서

의 좌표는

에 가장 가까운 1홉 이웃노드를 나타낸다.

만일, 상기 S503 단계에서 선택될 전달 노드가 2개인 경우에는, 이상적인 전달 노드(

,

)를 선택한 후(S505), 1홉 이웃노드 위치 정보(S507)에 따라 실제 전달 노드(

,

)를 선택하게 된다(S508).

상기 S505 단계에서,

좌표는 (

,

) 이고,

좌표는 (

,

)이 되며, 여기서,

는 현재 노드의 좌표를 나타내고,

은 노드의 전송 범위를 나타내며,

는 이전 노드로부터 수신받은 최적 방향을 각각 나타낸다. 또한, 상기 S508 단계에서, 실제 전달 노드(

,

)의 좌표는 상기 이상적인 전달 노드(

,

)에 가장 가까운 1홉 이웃노드를 나타낸다.

다음으로, 상기 선택한 전달 노드의 집합과 현재 노드의 좌표 정보를 브로드캐스트 메시지의 헤더에 입력한다(S509). 즉, 브로드캐스트 메시지의 현재 노드 좌표 필드(304)에 현재 노드의 위치를 입력하고, 상기 전달 집합 필드(306)에 실제 전달 노드(

)의 식별자 (ID) 정보를 입력한다.

다음으로, 상기 전달 노드는 해당 메시지를 전송하기 위해 대기 중에 동일 브로드캐스트 메시지를 수신하였는지 검사한다(S510).

만일, 해당 전달 노드가 동일 메시지를 수신한 경우, 해당 메시지의 송신 노드와의 거리가 가깝고, 전파 방향이 동일 여부를 검사한다(S511). 즉, 해당 메시지의 송신 노드와의 거리가 기준값(Thr)보다 작고, 또한, 송신노드와 현재노드의 최적 방향인

값이 동일한지 검사하게 된다.

만일, 전술한 S510 및 S511 검사가 거짓인 경우에는, 브로드캐스트 메시지를 전송한다(S512). 만일, 전술한 S511 단계의 검사가 참이면, 전송 대기중인 브로드캐스트 메시지를 폐기하게 되며(S513), 즉, 중복 메시지를 송신한 노드와 거리가 가깝고, 중복 메시지의 전달 방향이 동일한 경우, 전송 대기중인 브로드캐스트 메시지를 폐기하게 된다.

결국, 본 발명의 실시예는 이동 애드혹 네트워크에서 중복된 브로드캐스트 메시지의 전송 횟수를 줄이기 위해, 이동 애드혹 네트워크에서 최적의 브로드캐스트 메시지 전달 방향을 계산하고, 이동 애드혹 네트워크에서 계산된 최적의 브로드캐스트 메시지 전달 방향으로 전달하며, 이동 애드혹 네트워크에서 계산된 최적의 브로드캐스트 메시지 전달 방향을 기반으로 최적의 전달 집합을 선택하고, 전달 집합으로 선택된 노드들 간에 중복 브로드캐스트 메시지를 필터링하게 된다.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 브로드캐스트 메시지 구조를 기록한 기록매체를 구현할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.

본 발명에 따르면, 제한된 자원을 가지는 노드로 구성된 이동 애드혹 네트워크에서 브로드캐스트 메시지를 최소한의 노드들만 이용하여 전달하게 함으로써, 중복된 브로드캐스트 메시지의 전송 횟수를 줄이고, 노드간의 전송 매체를 획득하기 위한 경쟁 및 충돌을 줄일 수 있다. 또한, 본 발명에 따르면, 브로드캐스트 메시지 전송을 위해 소모되는 에너지를 최소화하고, 해당 메시지를 전체 네트워크에 전파하는데 소요되는 시간을 최소화할 수 있다.

Claims

자신의 위치를 알고 있는 노드로 구성된 이동 애드혹 네트워크에서 브로드캐스트 메시지를 전달하는 플러딩 방법에 있어서,

a) 최초 소스 노드가 최초 전달 노드를 선택하는 단계;

b) 소정 간격으로 분할된 영역으로 각각 메시지 전달 방향을 선택하는 단계;

c) 각각의 메시지 전달 방향에 있는 최초 전달 노드 집합을 선택하여 브로드캐스트 메시지를 전송하는 단계; 및

d) 상기 선택된 전달 노드가 수신한 브로드캐스트 메시지를 다음 전달 노드를 선택하여 전송하는 단계

를 포함하는 최적 방향-기반 플러딩 방법.
제1항에 있어서

상기 c) 단계에서 전달 노드 집합으로 전송하는 메시지는 헤더 정보 내에 소정의 정보 필드가 추가로 삽입되는 것을 특징으로 하는 최적 방향-기반 플러딩 방법.
제2항에 있어서

상기 헤더 정보 내에 삽입되는 소정의 정보 필드는 최초 소스 노드의 위치 정보, 현재 노드의 위치 정보, 전달 방향 정보, 최초 전달 노드들의 주소 정보 필 드를 포함하는 것을 특징으로 하는 최적 방향-기반 플러딩 방법.
제1항에 있어서

상기 소정 간격으로 분할된 영역은 60도 간격의 6개 영역인 것을 특징으로 하는 최적 방향-기반 플러딩 방법.
제4항에 있어서

상기 6개의 영역 내에서 상기 브로드캐스트 메시지는 최초 소스 노드에서 홀수 홉(hop)수 떨어진 노드에서는 최초 브로드캐스트 메시지의 전파 방향과 동일한 방향으로 전파되고, 짝수 홉수 떨어진 노드에서는 메시지 진행 방향의 ±60도의 두 방향으로 전파되는 것을 특징으로 하는 최적 방향-기반 플러딩 방법.
제1항에 있어서, 상기 d) 단계는,

d-1) 다음 전달 노드 집합의 원소 수를 결정하는 단계;

d-2) 상기 결정된 원소 수만큼 전달 노드들을 선택하여 브로드캐스트 메시지를 생성하는 단계; 및

d-3) 상기 생성된 메시지를 필터링하고 선택된 전달 노드로 전송하는 단계

를 포함하는 최적 방향-기반 플러딩 방법.
제6항에 있어서,

상기 d-1) 단계는 상기 수신한 브로드캐스트 메시지가 최초 소스 노드로부터 수신되었으면 다음 전달 노드 집합의 원소 수를 하나로 결정하는 것을 특징으로 하는 최적 방향-기반 플러딩 방법.
제6항에 있어서,

상기 d-1) 단계는 해당 메시지의 전달 노드 집합 필드의 원소 수가 하나이면, 다음 전달 노드 집합의 원소 수를 둘로 결정하는 것을 특징으로 하는 최적 방향-기반 플러딩 방법.
제6항에 있어서,

상기 d-1) 단계는, 해당 메시지의 전달 노드 집합 필드의 원소 수가 둘이면, 다음 전달 노드 집합의 원소 수를 하나로 결정하는 것을 특징으로 하는 최적 방향-기반 플러딩 방법.
제6항에 있어서, 상기 d-2) 단계는,

상기 수신한 브로드캐스트 메시지의 전달 방향 필드에 포함된 방향 정보를 이용하여 다음 전달 노드를 선택하는 단계; 및

상기 브로드캐스트 메시지의 현재 노드의 위치정보, 전달 방향 집합, 최초 전달 노드들의 주소 정보 필드를 각각 설정하여, 상기 브로드캐스트 메시지를 생성하는 단계

를 포함하는 최적 방향-기반 플러딩 방법.
제6항에 있어서,

상기 d-3) 단계는, 상기 브로드캐스트 메시지를 전송하기 위해 대기하는 중에 중복된 메시지를 수신하지 않은 경우, 정상적으로 상기 브로드캐스트 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 최적 방향-기반 플러딩 방법.
제6항에 있어서,

상기 d-3) 단계는, 상기 브로드캐스트 메시지를 전송하기 위해 대기하는 중에 중복된 메시지를 수신한 경우, 상기 메시지의 전송 여부를 결정하는 것을 특징으로 하는 최적 방향-기반 플러딩 방법.
제12항에 있어서,

상기 중복 메시지를 송신한 노드와의 거리가 가깝고 중복 메시지의 전달 방향이 동일한 경우, 전송 대기중인 상기 브로드캐스트 메시지를 폐기하는 단계를 추가로 포함하는 최적 방향-기반 플러딩 방법.
자신의 위치를 알고 있는 노드로 구성된 이동 애드혹 네트워크에서, 헤더 및 데이터 필드로 이루어진 브로드캐스트 메시지의 구조가 기록된 기록매체에 있어서,

상기 헤더 필드 내에 삽입되며, 최초 브로드캐스트 메시지 전송 노드의 좌표 가 기록되는 최초 소스 노드 위치 정보 필드;

상기 헤더 필드 내에 삽입되며, 현재 브로드캐스트 메시지를 전송하려는 노드의 좌표가 기록되는 현재 노드 위치 정보 필드;

상기 헤더 필드 내에 삽입되며, 상기 최초 소스 노드가 전송하는 상기 브로드캐스트 메시지의 전파 방향 정보가 기록되는 최적 방향 정보 필드; 및

상기 헤더 필드 내에 삽입되며, 현재 노드 전송 범위 내에 있는 노드 중에서 해당 브로드캐스트 메시지를 전달하는 노드들의 식별자(ID) 정보를 구비하는 전달 집합 필드

를 포함하는 브로드캐스트 메시지 구조가 기록된 기록매체.
제14항에 있어서,

상기 식별자(ID) 정보는 최초 전달 노드들의 주소 정보인 것을 특징으로 하는 브로드캐스트 메시지 구조가 기록된 기록매체.
제14항에 있어서,

상기 최적 방향 필드는 6개의 전달 노드에 순차적으로 1:1 매핑되는 6개의 방향 정보를 포함하는 브로드캐스트 메시지 구조가 기록된 기록매체.
제16항에 있어서,

상기 최초로 선택된 6개의 전달 노드의 최적 방향 필드는 이전에 매핑된 방 향만 입력되며, 브로드캐스트 메시지가 네트워크로 전달되는 동안 바뀌지 않는 것을 특징으로 하는 브로드캐스트 메시지 구조가 기록된 기록매체.