KR20060133928A - 애드 혹 무선 네트워크에서의 안정성 인지를 기반으로 하는라우팅 알고리즘 기법 - Google Patents

애드 혹 무선 네트워크에서의 안정성 인지를 기반으로 하는라우팅 알고리즘 기법 Download PDF

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KR20060133928A
KR20060133928A KR1020060102284A KR20060102284A KR20060133928A KR 20060133928 A KR20060133928 A KR 20060133928A KR 1020060102284 A KR1020060102284 A KR 1020060102284A KR 20060102284 A KR20060102284 A KR 20060102284A KR 20060133928 A KR20060133928 A KR 20060133928A
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Abstract

본 발명은 애드 혹 무선 네트워크에서 이동 노드(100)들의 신뢰적이고 안정적인 패킷 전송을 위한 라우팅 알고리즘 방법에 관한 발명으로서, 안정적인 경로 탐색을 위하여 수신 신호 세기를 이용하고자 하는 것이다.
구체적으로는 본 발명은 수신 신호 세기의 평균과 그에 따른 수신 신호 세기의 변화 형태를 고려한 안정적인 링크와 경로를 선택하는 라우팅 알고리즘에 관한 것이다.
본 발명에 따른 애드 혹 무선 네트워크의 안정성 인지를 기반으로 하는 라우팅 알고리즘 방법은, 임의의 이동 노드(100)로 구성된 애드 혹 무선 네트워크의 노드 간에 패킷 전송을 위한 경로 탐색 방법에 있어서,
(a) 임의의 이동 노드(100)들 사이에 주기적으로 주고받는 메시지를 통해 수신 신호 세기를 측정하여 링크 안정성 정도를 수치화하는 단계(S201);
(b) 패킷 전송 요청 시 (a) 단계를 통해 얻은 수치화된 링크 안정성 값을 이용하여 경로의 안정성을 판단하는 과정을 통해 송신 노드에서 수신 노드까지의 최적의 경로를 탐색하는 단계(S202);
(c) 원활한 패킷 전송을 위해 무선 링크의 끊어짐을 예측하는 기술을 통해 항상 최신의 라우팅 경로가 지속적으로 유지될 수 있도록 보장하는 단계(S203)를 포함한다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 애드 혹 무선 네트워크의 라우팅 과정에서 이동 노드(100)들의 자유로운 이동성에 따른 무선 링크(101)의 불안정성과 네트워크 토폴로지의 변화에 따른 불안정한 패킷 전송 과정에서의 문제점을 수신 신호 세기를 통한 안정성 인지를 기반으로 하는 라우팅을 통하여 해결함으로써 안정적인 패킷 전송을 지원할 수 있는 효과가 기대된다.
모바일 애드 혹 네트워크, 라우팅 알고리즘, 링크 안정성, 경로 안정성, 수신 신호 세기

Description

애드 혹 무선 네트워크에서의 안정성 인지를 기반으로 하는 라우팅 알고리즘 기법 {Stability-aware Routing Protocol for Ad Hoc Networks}
도 1은 일반적인 모바일 애드 혹 네트워크의 구성 예시도.
도 2는 무선 링크로 연결된 이동 노드 사이에 주고받는 수신 신호 세기의 측정을 나타내는 도면.
도 3은 본 발명에 이용되는 각 단계별 과정을 나타내는 순서도.
도 4는 수신 신호 세기를 측정하여 링크 안정성 정도를 정량화 하는 과정을 나타내는 순서도.
도 5는 데이터 전송을 위해 정량화된 링크 안정성 값을 이용하여 송신 노드에서 수신 노드까지의 최적의 경로를 탐색하는 과정을 통해 경로의 안정성을 판단하는 과정을 나타내는 순서도.
도 6은 원활한 패킷 전송을 위해 무선 링크의 끊어짐을 예측하는 기술을 통해 항상 최신의 안정적인 라우팅 경로가 지속적으로 유지될 수 있도록 보장하는 과정을 나타내는 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 이동 노드
101 : 무선 링크
본 발명은 무선 단말기들로만 구성되는 애드 혹 네트워크(Ad-hoc Network) 환경에서 안정성 인지를 기반으로 하는 라우팅 알고리즘 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노드의 이동과 무선 채널 상태에 따른 수신 신호 세기의 변화를 고려하여 라우팅 경로를 설정하는 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이 애드 혹 네트워크는 기존의 유선이나 셀룰러 네트워크와는 달리 네트워크를 관리, 유지하는 기반 시설 없이 이동 노드(100)들 간에 자율적으로 구성되는 네트워크로서 자율성과 융통성이 매우 높은 구조를 가지고 있다.
이러한 구조적 특징을 가지는 애드 혹 네트워크는 재해, 재난 지역이나 전쟁터와 같이 기존의 네트워크 기반 시설을 사용할 수 없는 환경에서 사용할 수 있으며, 네트워크의 자율적인 구성과 노드의 이동성을 지원하여 미래의 유비쿼터스 환경에서 사용할 수 있는 기술이다.
그러나 애드 혹 네트워크는 노드의 잦은 이동과 무선 채널의 높은 전송 오류로 인해 안정적인 데이터 통신이 지속적으로 이루어지기 어렵다는 문제점을 가지고 있 다.
따라서 애드 혹 네트워크에서 보다 안정적인 데이터 통신을 위한 라우팅 알고리즘이 요구된다.
기존에 제시되었던 라우팅 알고리즘들은 이동 노드(100)들이 교환하는 라우팅 메시지에 의해 라우팅 테이블을 관리하고, 이를 통해 라우팅 경로를 설정한다.
그러나 상기와 같은 종래의 라우팅 경로 설정 방법은 이동 노드(100)의 이동성이나, 무선 링크(101)의 상태 등을 고려하지 않고 단지 메시지의 전송 여부를 통해 라우팅 경로를 설정하기 때문에 네트워크 토폴로지의 급격한 변화에 대응하지 못한다.
또한 라우팅 경로의 안정성을 저하시켜 네트워크 전체의 성능을 저하시키는 주요 요인이 된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 ABR (Associativity-Based Routing), SSA (Signal Stability-Based Adaptive), RABR(Route-Life Time Assessment Based Routing)과 같이 수신 신호 세기 측정을 통한 안정된 경로를 찾는 라우팅 알고리즘들이 제시되었다.
먼저 ABR 라우팅 알고리즘은 인접 노드로부터 수신되는 메시지의 수를 기반으로 링크의 안정성을 판단하는 알고리즘이며, SSA 라우팅 알고리즘은 이동 노드들이 교환하는 메시지의 평균 수신 신호 세기를 활용해 링크의 안정성을 판단하는 알고리즘이다. ABR과 SSA 라우팅 알고리즘은 평균 수신 신호 세기의 레벨에 따라 무선 링크의 상태를 판단하는 대표적인 라우팅 알고리즘이다.
또한, RABR 라우팅 알고리즘은 수신 신호 세기를 통해 노드간 거리를 판단하여 무선 링크의 유지 시간을 예측하는 알고리즘이다.
상기의 제시된 라우팅 알고리즘들은 단순히 현재 수신 신호 세기만을 통해 링크의 안정성을 판단할 뿐 무선 링크의 상태 및 노드의 이동에 따른 링크 안정성 변화에 대해서는 고려하지 않는다.
이로 인하여 평균 수신 신호 세기가 크지만 수신 신호 세기의 변화폭이 큰 링크를 안정된 링크로 판단할 수 있으며, 현재 두 노드간 거리는 가깝지만 노드의 이동에 따라 노드간 거리가 멀어지는 링크를 안정된 링크로 판단할 수 있다.
이와 같은 라우팅 알고리즘들은 단순히 수신 신호 세기만을 통해 현재 링크의 안정성은 판별할 수 있겠으나, 미래의 무선 채널 상태 및 노드 이동성에 의한 링크 안정성의 변화를 판단하기는 매우 어렵다.
또한 현재 링크 안정성 정보만을 가지고 통신 경로를 선택할 경우 장기적인 관점에서 안정적인 통신 경로를 확보하기 어렵다.
이는 현재 선택된 통신 경로의 링크 안정성이 높다고 할지라도 시간에 따라 링크 안정성이 변화하여, 해당 경로의 링크 안정성이 변경될 수 있다.
이로 인해 잦은 경로 손실로 인한 경로 재설정 과정이 필요하며, 데이터 전송률 하락 및 데이터 전송 지연 등의 문제가 발생된다.
결과적으로 현재의 링크 안정성만을 고려하여 통신 경로를 선택할 경우 안정된 통 신 경로를 확보하지 못해 안정된 라우팅을 수행하기 어렵다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 애드 혹 네트워크의 불안정한 무선 링크 등의 문제점을 해결하기 위한 방법으로 링크 안정성을 기반으로 경로의 안정성을 보장하는 애드 혹 네트워크에서의 라우팅 알고리즘을 제시한다.
본 발명은 앞서 설명한 라우팅 알고리즘들과는 다른 접근 방법으로 수신 신호 세기를 이용하여 안정된 라우팅 경로를 설정한다.
기존의 라우팅 알고리즘들은 노드의 이동이나, 무선 채널 상태에 따른 수신 신호 세기의 변화를 고려하지 않고 라우팅 경로를 설정하기 때문에 미래의 불안정한 링크를 라우팅 경로로 설정할 확률이 높다.
예를 들어, 무선 링크가 평균적으로 높은 수신 신호 세기를 가지고 있지만 수신 신호 세기의 변화폭이 크다면 쉽게 끊어질 수 있는 불안정한 링크인 것이다.
즉, 단순히 수신 신호 세기의 평균을 사용하여 링크의 안정성을 판단한다면 미래의 링크 상태 변화를 예측하지 못해 불안정한 링크를 라우팅 경로로 설정할 수 있는 것이다.
따라서 본 발명에서는 기존의 라우팅 알고리즘들이 간과했던 수신 신호 세기의 변화를 고려한 링크 안정성 인지를 기반으로 하는 새로운 라우팅 알고리즘 방법을 제공함에 그 목적이 있다.상기의 제시된 라우팅 알고리즘들은 단순히 현재 수신 신호 세기만을 통해 링크의 안정성을 판단할 뿐 무선 링크의 상태 및 노드의 이동에 따른 링크 안정성 변화에 대해서는 고려하지 않는다.
이로 인하여 평균 수신 신호 세기가 크지만 수신 신호 세기의 변화폭이 큰 링크를 안정된 링크로 판단할 수 있으며, 현재 두 노드간 거리는 가깝지만 노드의 이동에 따라 노드간 거리가 멀어지는 링크를 안정된 링크로 판단할 수 있다.
이와 같은 라우팅 알고리즘들은 단순히 수신 신호 세기만을 통해 현재 링크의 안정성은 판별할 수 있겠으나, 미래의 무선 채널 상태 및 노드 이동성에 의한 링크 안정성의 변화를 판단하기는 매우 어렵다.
또한 현재 링크 안정성 정보만을 가지고 통신 경로를 선택할 경우 장기적인 관점에서 안정적인 통신 경로를 확보하기 어렵다.
이는 현재 선택된 통신 경로의 링크 안정성이 높다고 할지라도 시간에 따라 링크 안정성이 변화하여, 해당 경로의 링크 안정성이 변경될 수 있다.
이로 인해 잦은 경로 손실로 인한 경로 재설정 과정이 필요하며, 데이터 전송률 하락 및 데이터 전송 지연 등의 문제가 발생된다.
결과적으로 현재의 링크 안정성만을 고려하여 통신 경로를 선택할 경우 안정된 통신 경로를 확보하지 못해 안정된 라우팅을 수행하기 어렵다.
상기와 같은 문제를 해결하기 위하여, 본 발명은 애드 혹 네트워크의 불안정한 무선 링크 등의 문제점을 해결하기 위한 방법으로 링크 안정성을 기반으로 경로의 안정성을 보장하는 애드 혹 네트워크에서의 라우팅 알고리즘을 제시한다.
본 발명은 앞서 설명한 라우팅 알고리즘들과는 다른 접근 방법으로 수신 신호 세기를 이용하여 안정된 라우팅 경로를 설정한다.
기존의 라우팅 알고리즘들은 노드의 이동이나, 무선 채널 상태에 따른 수신 신호 세기의 변화를 고려하지 않고 라우팅 경로를 설정하기 때문에 미래의 불안정한 링 크를 라우팅 경로로 설정할 확률이 높다.
예를 들어, 무선 링크가 평균적으로 높은 수신 신호 세기를 가지고 있지만 수신 신호 세기의 변화폭이 크다면 쉽게 끊어질 수 있는 불안정한 링크인 것이다.
즉, 단순히 수신 신호 세기의 평균을 사용하여 링크의 안정성을 판단한다면 미래의 링크 상태 변화를 예측하지 못해 불안정한 링크를 라우팅 경로로 설정할 수 있는 것이다.
따라서 본 발명에서는 기존의 라우팅 알고리즘들이 간과했던 수신 신호 세기의 변화를 고려한 링크 안정성 인지를 기반으로 하는 새로운 라우팅 알고리즘 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 2는 무선 링크로 연결된 이동 노드 사이에 주고받는 수신 신호 세기의 측정을 나타내는 도면이다.
일반적으로 무선 네트워크 환경에서는 링크의 안정성을 판단하기 위해 Hello 메시지를 주변 노드 사이에 주기적으로 주고받는 과정을 통해 수신 신호 세기를 측정한다.
기존에 제시된 라우팅 알고리즘들은 단순히 현재 수신 신호 세기만을 통해 링크의 안정성을 판단할 뿐 무선 링크의 상태 및 노드의 이동에 따른 링크 안정성 변화에 대해서는 고려하지 않는다.
본 발명에서는 기존에 제시된 라우팅 알고리즘들이 간과했던 수신 신호 세기의 변화를 고려한 링크 안정성 인지를 기반으로 하는 새로운 라우팅 알고리즘 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 무선 단말기들로 구성된 애드 혹 무선 네트워크에서의 라우팅 알고리즘 방법으로서, 본 발명에 이용되는 각 단계별 과정의 순서도를 도 3에 도시하였다.
도 3을 참조하면, 임의의 이동 노드(100)들 사이에 주기적으로 주고받는 Hello 메시지를 통해 수신 신호 세기를 측정하여 링크 안정성 정도를 수치화하는 단계(S201), 패킷 전송 요청 시 수신 신호 세기를 측정하여 얻은 수치화된 링크 안정성 값을 이용하여 경로의 안정성을 판단하는 과정을 통해 송신 노드에서 수신 노드까지의 최적의 경로를 탐색하는 단계(S202), 원활한 패킷 전송을 위해 링크의 끊어짐을 예측하는 기술을 통해 항상 최신의 안정적 라우팅 경로가 지속적으로 유지될 수 있도록 보장하는 단계(S203)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 소개되며, 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상은 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 형태의 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 애드 혹 무선 네트워크 환경에서 패킷 전송의 효율을 개선하기 위한 라우팅 방법에 대하여 구체적으로 설 명하도록 한다.
도 4에서는 링크 안정성 정도를 수치화하기 위한 정량화 과정 단계를 순서도로 나타낸 도면이다.
정량화 과정에서는 일정 기간 동안의 수신 신호 세기가 측정된 샘플을 바탕으로 미래의 무선 링크의 상황을 예측하기 위해 해당 무선 링크의 안정성을 나타내는 LS (Link Stability)를 계산한다.
도 4에서의 수신 신호 세기의 측정을 통해 샘플을 얻는 과정은 다음과 같이 구체적으로 설명된다.
무선 네트워크 환경에서의 수신 신호 세기(Pr)는 수학식 1과 같이 계산된다.
Figure 112006075842905-PAT00001
Ps는 노드간 거리에 따른 신호 세기를 나타내며, Pn은 무선 채널 환경에 따른 잡음 세기를 나타낸다.
한편, 수학식 1에서 사용된 신호 세기 Ps는 수학식 2와 같이 계산되며, 표 1은 수학식 1, 2, 3에서 사용된 파라미터들을 정의하고 있다.
Figure 112006075842905-PAT00002
파라미터 값
t 송신
r 수신
P 신호 세기
G 안테나 이득
H 안테나 높이
d 거리
L 손실률
Figure 112006075842905-PAT00003
 Ps의 평균값
Figure 112006075842905-PAT00004
Figure 112006075842905-PAT00005
신호 세기 Ps의 계산 과정 중, d는 전송 거리를 나타내며 균일한 분포를 가진 랜덤 변수이다.
수학식 2를 통해 유추할 수 있듯이 노드간 거리는 신호 세기에 가장 직접적인 영향을 끼친다.
수학식 1에서 잡음 세기를 나타내는 Pn은 White Gaussian Noise 모델을 따르며, 수학식 3과 같이 계산된다.
Figure 112006075842905-PAT00006
수학식 2를 이용하여 노드 사이의 거리 변화와 수신 신호 세기와의 관계를 분석한 결과, 수신 신호 세기는 임의로 변경되는 노드 사이의 거리에 매우 큰 영향을 받는다.
따라서 노드가 임의의 방향으로 이동하게 되면 수신 신호 세기는 노드의 이동에 따라 변화된다.
또한 잡음 세기가 수신 신호 세기에 미치는 영향을 분석한 결과, 잡음 세기를 나타내는 SNR (Signal to Noise Ratio)이 낮을수록 수신 신호 세기가 급격하게 변화한다.
즉, 무선 네트워크를 기반으로 하는 애드 혹 무선 네트워크에서도 노드의 이동성과 잡음 세기가 무선 링크의 안정성을 판단하는데 있어 매우 중요한 요소로 고려되어야 한다.
따라서 라우팅 알고리즘을 설계함에 있어서, 무선 링크의 안정성에 직접적인 영향을 끼치는 수신 신호 세기 및 변화폭을 반드시 고려해야 하는 것이다.
이와 같이, 수신 신호 세기는 노드의 이동성을 반영한 노드간 거리와 무선 채널 환경을 반영한 잡음 세기에 영향을 받는다.
본 발명에서 제시하는 안정성 인지를 기반으로 하는 라우팅 알고리즘은 수신 신호 세기의 특징을 반영하여 링크 상태를 판단하고 경로 탐색과 유지 과정에 사용함으로서 노드의 이동성과 채널 환경을 고려한 라우팅을 수행한다.
도 4에서의 정량화된 LS 값을 산출하는 과정은 상세하게 다음과 같이 설명된다.
측정된 수신 신호 세기를 통해 해당 무선 링크의 안정성을 나타내는 LS (Link Stability)는 안정적인 경로 탐색을 위해 사용되며, LS의 수치화 과정은 다음과 같다.
평가 알고리즘 수행을 위해 일정 간격을
Figure 112006075842905-PAT00007
라고 정의하며,
Figure 112006075842905-PAT00008
시간에 평가를 위한 샘플이 매번 측정된다.
각
Figure 112006075842905-PAT00009
간격마다 각 노드에서 측정되는 수신 신호 세기(Pr)는
Figure 112006075842905-PAT00010
로 표시된다.
주어진
Figure 112006075842905-PAT00011
에서 측정된 샘플의 평균 수신 신호 세기와 평균 수신 신호 세기의 편차를 통해 무선 링크의 상태를 다음과 같이 정의한다.
Figure 112006075842905-PAT00012
Figure 112006075842905-PAT00013
수학식 4에서
Figure 112006075842905-PAT00014
는
Figure 112006075842905-PAT00015
시간 동안 측정된 수신 신호 세기이다.
각 평가 측정 시점에서 측정된
Figure 112006075842905-PAT00016
는 가중치 평균 방식을 이용하여 평균 수신 신호 세기(
Figure 112006075842905-PAT00017
)와 평균 수신 신호 세기의 편차(
Figure 112006075842905-PAT00018
)를 구한다.
Figure 112006075842905-PAT00019
Figure 112006075842905-PAT00020
Figure 112006075842905-PAT00021
Figure 112006075842905-PAT00022
Figure 112006075842905-PAT00023
Figure 112006075842905-PAT00024
수학식 5와 6에서는 각 시간 동안 측정된
Figure 112006075842905-PAT00025
와
Figure 112006075842905-PAT00026
을 이용하여 장기적인 시간 동안의 평균 수신 신호 세기와 평균 수신 신호 세기의 편차를 평가하는
Figure 112006075842905-PAT00027
와
Figure 112006075842905-PAT00028
을 구한다.
Figure 112006075842905-PAT00029
수학식 7의
Figure 112006075842905-PAT00030
는 링크 안정성 기반의 라우팅 알고리즘에서 라우팅 경로를 설정하는데 가장 중요한 요소이다.
Figure 112006075842905-PAT00031
는 경로 탐색 및 경로 유지 과정에 사용되는데, 각 노드는 수신 신호 세기를 바탕으로 평균 수신 신호 세기와 평균 수신 신호 세기의 편차를 활용하여 하나의 정량화된
Figure 112006075842905-PAT00032
값을 산출한다.
이러한
Figure 112006075842905-PAT00033
값은 시간의 변화에 따라 수학식 7과 같이 계산되는데, 이때
Figure 112006075842905-PAT00034
는 장기적인 평가를 통해 얻은 평균 수신 신호 세기를 의미하고,
Figure 112006075842905-PAT00035
는 장기적인 평가를 통해 얻은 평균 수신 신호 세기의 편차를 나타낸다. 또한
Figure 112006075842905-PAT00036
는
Figure 112006075842905-PAT00037
에 대한 반영 정도를 결정하는 요소이다.
일반적으로 무선 링크의 평균 수신 신호 세기가 크다면 쉽게 끊어지지 않는 강인한 링크로 판단할 수 있다.
하지만 앞서 설명했듯이 수신 신호 세기는 노드의 이동과 잡음 세기에 큰 영향을 받기 때문에 단순히 평균 수신 신호 세기를 통해 무선 링크의 안정성을 판단하는 것은 올바른 링크 판단의 기준이 아니다.
예를 들어, 전송 경로를 설정하는 시점에서 순간적으로 증폭된 수신 신호 세기를 가진 링크를 안정된 링크로 판단하여 데이터를 전송할 경우 높은 수신 신호 세기를 가졌음에도 수신 신호 세기의 급격한 변화로 인해 해당 링크가 끊어질 확률이 매우 높다.
이러한 방법은 기존의 라우팅 알고리즘에 사용된 수신 신호 세기를 통한 라우팅 경로 설정의 한계점으로 판단된다.
하지만 본 발명에서는 수신 신호 세기와 수신 신호 세기의 변화 추이를 고려한 수신 신호 세기 편차를 고려하여 LS 정보를 계산하고, 이를 통해 안정적인 전송 경로를 선택하고자 하는 것이다.
이러한 안정적인 전송 경로를 위해 수신 신호 세기 편차를 LS 정보에 반영하는
Figure 112006075842905-PAT00038
값은 본 발명에서 제안하는 안정성 인지를 기반으로 하는 라우팅 알고리즘에 성능을 향상시킬 수 있는 값으로 프로토콜에 적용된다.
노드의 이동 속도가 증가할 경우 높은
Figure 112006075842905-PAT00039
값을 사용하는 것이 보다 많은 데이터를 전송할 수 있으며 SNR 값이 작을수록 높은
Figure 112006075842905-PAT00040
값이 더 좋은 성능을 나타내지만 SNR 높아지면
Figure 112006075842905-PAT00041
값의 성능 차이가 크지 않게 된다.
도 5는 정량화 과정을 통해 얻은 링크 안정성 값을 이용하여 데이터 전송을 위해 최적의 경로를 탐색하는 과정을 나타내는 도면이다.
경로 탐색 과정의 목적은 송신 노드에서 수신 노드까지의 가장 안정된 경로를 찾는데 있으며, 각 링크의 안정성을 나타내는 LS 정보를 사용하여 경로의 안정성을 얻고, 이를 통해 가장 안정적인 경로를 선택한다.
이러한 경로 탐색 과정을 수행하기 위해 송신 노드는 자신의 주변에 존재하는 모든 노드들에게 수신 노드까지의 경로를 요청하는 RREQ (Route Request) 메시지를 생성하여 브로드캐스트 방식으로 전송한다.
RREQ 메시지를 수신하는 중간 노드들은 송신 노드에서 자신의 노드까지 경로의 안정성을 수치화하기 위해서 각 링크마다의
Figure 112006075842905-PAT00042
값들의 누적된 평균값과 누적된 편차 값을 통해 수신 노드에게 전달한다.
이러한 방식으로 RREQ 메시지가 수신 노드에 도착하면 수신 노드는 RREQ 메시지에 기록된
Figure 112006075842905-PAT00043
값들의 누적된 평균값과 누적된 편차 값을 통해 수학식 8에서의
Figure 112006075842905-PAT00044
을 계산한다.
Figure 112006075842905-PAT00045
수학식 8에서 정의된
Figure 112006075842905-PAT00046
는
Figure 112006075842905-PAT00047
에 대한 경로의 안정성을 판단하는데 있어 반영 정도를 결정하는 요소이다.
일정 시간 동안 수신 노드에 기록된
Figure 112006075842905-PAT00048
에 대해 수학식 9에서와 같이 가장 값이 큰 경로를 선택하여 최적의 경로 안정성을 보장한다.
Figure 112006075842905-PAT00049
이러한 과정을 통해 수신 노드는 다수의 경로로부터 전송 받은
Figure 112006075842905-PAT00050
값을 통해 경로의 안정성을 비교하고, 그 중 가장 높은
Figure 112006075842905-PAT00051
값을 가진 경로를 선택하여 가장 안정한 경로를 선택하게 된다.
이렇게 설정된 최적의 전송 경로 정보는 RREP (Route Reply) 메시지 내에 포함되고, 설정된 경로를 통해 송신 노드에게 전송된다.
이후 RREP 메시지를 받은 송신 노드는 해당 경로를 통해 데이터를 전송하게 된다.
이와 같이 본 발명에서의 경로 탐색 과정은 링크의 안정성을 수치화하여 얻은
Figure 112006075842905-PAT00052
값을 통해 경로의 안정성을 수치화한
Figure 112006075842905-PAT00053
을 산출하여, 가장 안정된 경로를 선택함으로써 링크의 안정성과 경로의 안정성을 모두 고려한 과정을 수행한다.
도 6에서는 데이터 전송중인 경로가 지속적으로 유지될 수 있도록 보장하는 경로 유지 과정을 나타내는 순서도이다.
이를 위해 경로 유지 과정에서는 경로의 끊어짐을 예측하는 알고리즘과 끊어진 경로를 재설정하는 알고리즘을 수행한다.
경로의 끊어짐을 예측하는 알고리즘은 링크의 끊어짐을 예측하여 경로가 재설정 되는 시간을 줄이기 위해 사용된다.
이를 위해, 앞서 언급한 링크 안정성 정량화 과정에서
Figure 112006075842905-PAT00054
값을 주기적으로 모니터링 하게 되고,
Figure 112006075842905-PAT00055
값이 임계치 이하로 떨어지게 되면 링크가 끊어질 것으로 예측한다.
링크의 끊어짐이 예측되면, 해당 노드는 송신 노드로 RERR (Route Error) 메시지를 전송한다.
만약 송신 노드가 RERR 메시지를 수신 받게 되면 현재의 전송 경로를 유지한 채 새로운 전송 경로를 재탐색하여 새로운 경로를 확보하게 된다.
이후 경로의 재탐색이 완료되면 송신 노드는 이전 경로를 해제하고 새로운 전송 경로를 통해 데이터를 전송한다.
따라서 보다 안정적인 데이터 전송이 지속적으로 유지된다.
상기와 같은 본 발명은, 애드 혹 무선 네트워크에서 라우팅 과정에서의 자유로운 이동 노드(100)들의 이동성에 따른 네트워크의 불안정성을 해결하기 위해 수신 신호 세기를 고려함과 동시에 수신 신호 세기의 변화 즉, 수신 신호 세기의 편차를 고려한 안정성 인지를 기반으로 하는 라우팅 프로토콜을 제시하였다.
이를 통해 노드의 이동 속도 증가와 불안정한 무선 채널 환경에서도 안정적인 경로 탐색 과정과 경로 유지를 통해 효율적인 패킷 전송 능력을 지니게 되는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 애드 혹 무선 네트워크에서 안정성 인지를 기반으로 하는 안정적인 패킷 전송을 위한 방법에 있어서,
    (a) 임의의 노드들 사이에 주기적으로 주고받는 메시지를 통해 수신 신호 세기를 측정하여 링크 안정성 정도를 수치화하는 단계;
    (b) 패킷 전송 요청 시 (a) 단계를 통해 얻은 수치화된 링크 안정성 값을 이용하여 경로의 안정성을 판단하는 과정을 통해 송신 노드에서 수신 노드까지의 최적의 경로를 탐색하는 단계;
    (c) 원활한 패킷 전송을 위해 링크의 끊어짐을 예측하는 기술을 통해 항상 최신의 라우팅 경로가 지속적으로 유지될 수 있도록 보장하는 단계;
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 임의의 이동 노드(100)들 사이에 주기적으로 주고받는 Hello 메시 지를 통해 수신 신호 세기를 측정하여 링크 안정성 정도를 수치화하는 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    수신 신호 세기를 바탕으로 수학식 4의 일정 기간 동안의 평균 수신 신호 세기와 평균 수신 신호 세기의 편차를 활용하여 수학식 5와 6과 같은 장기적인 측정을 통한 미래의 링크 안정성을 예측하는 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    측정된 수신 신호 세기를 통해 해당 무선 링크의 안정성을 나타내는 LS (Link Stability)를 수학식 7에 의해 계산하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 최적의 경로를 탐색하는 단계는,
    경로의 안정성을 보장하는 송신 노드에서 수신 노드까지의 가장 안정된 경로를 찾 기 위해 링크 안정성을 판단하는 LS 값을 사용하여 수학식 8에 의해 경로의 안정성을 수치화하고, 이를 통해 가장 안정적인 경로를 선택하는 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    수신 노드는 다수의 경로로부터 전송 받은 PS 값을 통해 경로 안정성을 비교하여, 가장 높은 PS 값을 가진 경로를 선택하여 데이터를 전송하는 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계의 데이터 패킷 전송 도중 예측 기술을 이용한 단계는,
    전송 중인 경로가 지속적으로 유지될 수 있도록 보장하기 위한 링크의 끊어짐을 예측하는 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    링크의 끊어짐을 예측하기 위하여 링크 안정성 정량화 과정에서 LS 값을 모니터링 하여, LS 값이 임계치 이하로 떨어지게 되면 링크가 끊어질 것으로 예측하여 새로운 전송 경로를 재탐색하여 지속적으로 데이터가 전송되도록 유지하는 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100871078B1 (ko) * 2007-02-01 2008-11-28 포항공과대학교 산학협력단 이동형 무선 네트워크에서의 링크 안정성 예측 및 경로탐색 방법
KR100930269B1 (ko) * 2004-08-13 2009-12-09 콸콤 인코포레이티드 이동성 관리에서 ｖｐｎ 지원을 위한 방법 및 장치
US8995501B2 (en) 2011-02-16 2015-03-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus of physical layer network coding
US11606830B2 (en) 2019-10-08 2023-03-14 Samsung Electronics Co., Ltd. Electronic apparatus for managing network connection and control method thereof

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100930269B1 (ko) * 2004-08-13 2009-12-09 콸콤 인코포레이티드 이동성 관리에서 ｖｐｎ 지원을 위한 방법 및 장치
KR100871078B1 (ko) * 2007-02-01 2008-11-28 포항공과대학교 산학협력단 이동형 무선 네트워크에서의 링크 안정성 예측 및 경로탐색 방법
US8995501B2 (en) 2011-02-16 2015-03-31 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus of physical layer network coding
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