KR20070020531A - 무선 메쉬 네트워크에서 홉 수와 대역폭에 기반한 라우팅기법 - Google Patents

무선 메쉬 네트워크에서 홉 수와 대역폭에 기반한 라우팅기법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 메쉬 네트워크에서 라우팅 경로를 선택할 때 발신 메쉬 라우터에서 착신 메쉬 라우터까지의 홉 수와 최소 잉여 대역폭을 동시에 고려하여 라우팅 경로를 설정하는 방법에 관한 것으로, 각 메쉬 라우터가 헬로 메시지를 이웃 메쉬 라우터와 교환함으로써 무선 메쉬 네트워크의 토폴로지 정보와 주기적으로 갱신되는 메쉬 네트워크 내의 모든 메쉬 라우터의 잉여 대역폭 정보를 획득하는 방법을 포함한다. 또한 동일 목적지까지 이르는 다중 경로 정보를 이용하여 성능의 향상시킬 수 있는 방법을 제공한다.
무선 메쉬 네트워크, 라우팅

Description

무선 메쉬 네트워크에서 홉 수와 대역폭에 기반한 라우팅 기법 {A Routing Method Based on Hop Count and Bandwidth in Wireless Mesh Network}
도 1은 무선 메쉬 네트워크의 구조를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 무선 메쉬 네트워크에서 메쉬 라우터들(mesh routers)이 잉여 대역폭 정보를 주고 받기 위하여 1 홉(hop)의 이웃 메쉬 라우터들과 주고 받는 헬로(hello) 메시지를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 무선 메쉬 네트워크에서 메쉬 라우터들이 헬로 메시지를 통해 얻은 정보와, 그 정보로부터 잉여 대역폭 정보와, 라우팅 경로를 찾는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 메쉬 라우터의 헬로 메시지 정보를 나타낸 도면이다.
도 5는 경로 선택시 임계치인 n_threshold가 1인 경우, 메쉬 라우터의 최소 대역폭의 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 경로 선택시 임계치인 n_threshold가 1인 경우, 메쉬 라우터의 MDSDV(Multipath Destination-Sequenced Distance-Vector) 테이블의 예를 나타낸 도면이다.
본 발명은 무선 메쉬 네트워크(wireless mesh network)에서 발신 메쉬 라우터로부터 착신 메쉬 라우터로의 복수 개의 경로, 즉, 다중 경로를 저장하고, 각 경로에서 메쉬 라우터들의 잉여 대역폭 정보를 관리하여, 발신 메쉬 라우터에서 착신 메쉬 라우터로의 라우팅 경로 선정시, 홉 수 및 잉여 대역폭 정보를 동시에 고려함으로써 서비스 품질(quality of service)를 만족시킬 수 있는 라우팅 방법을 제공하는 방법에 관한 것이다.
무선 메쉬 네트워크는 메쉬 라우터와 메쉬 클라이언트(mesh client)로 구성되어 있다. 메쉬 라우터는 서로 다른 네트워크를 연결 시켜 줄 수 있는 브리지(bridge)의 역할과, 인터넷으로 연결 고리가 되는 게이트웨이(gateway) 역할을 하며, 무선 백본(backbone) 망으로서의 역할을 수행한다. 메쉬 클라이언트는 무선 단말로서 애드 혹 네트워크(ad hoc network)에서와 같이 자신이 직접 데이터를 주고 받는 호스트(host)의 역할 뿐만 아니라, 데이터를 전달하는 라우터의 역할도 하며, 메쉬 라우터와 연결되는 게이트웨이의 역할도 한다.
도 1은 일반적인 무선 메쉬 네트워크(100)의 구조를 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 것처럼 메쉬 라우터(101~114)는 무선으로 연결되어 있고, 다른 메쉬 라우터 간에 여러 홉으로 이루어져 있다는, 측면에서 기존의 애드 혹 네트워크의 노드(node)와 유사성을 찾아볼 수 있으나, 메쉬 라우터는 이동성과, 에너지의 제약이 없고, 출발지나 목적지가 아닌 데이터를 전달해주는 게이트웨이, 브리지의 역할을 담당하는 무선 인프라스트럭쳐(infrastructure) 백본으로 사용된다는, 점에서 기존의 애드 혹 네트워크의 노드와는 다른 특성을 가지고 있다. 또한, 메쉬 라우터 사이에는 게이트웨이를 거쳐야 하는 데이터의 흐름이 대부분을 차지하고, 특히 서비스 품질을 만족시켜야 하는 음성이나 영상 데이터 트래픽(traffic)이 이에 해당한다.
기존의 무선 메쉬 네트워크에서의 라우팅 기법에서는, 라우팅 경로 선택의 기준으로 주로 발신 메쉬 라우터와, 착신 메쉬 라우터간의 홉 수를 이용하여 최소 홉 수를 가지는 경로로 데이터를 전달하게 된다. 이러한 경우, 선택된 경로가 비록 홉 수의 관점에서는 최소라 하더라도, 경로상의 가용한 대역폭의 관점에서는 최적이 아닌 경우가 발생 가능하다. 따라서, 서비스 지연보다 대역폭이 좀 더 중요한 서비스 요구사항인 서비스에 대한 기존의 홉 수에 의한 라우팅 방법은 서비스의 품질의 요구사항을 제대로 만족시키지 못하는 문제점이 있다.
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해, 무선 메쉬 네트워크에서 라우팅 경로를 선택할 때 홉 수 정보와, 라우팅 경로의 각 홉간의 잉여 대여폭 정보를 동시에 고려하여, 서비스에 최적인 라우팅 경로를 선택하는 방법을 제공함에 있다. 또한, 잉여 대역폭 정보의 교환을 위해 사용되는 패킷에 의한 부하를 감소시키는 잉여 대역폭 정보 교환의 방법을 제공하는 것도 본 발명이 이루고자 하는 기술 적 과제이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 무선 메쉬 네트워크의 라우팅 방법은, 발신 노드에서 수신 노드에 이르는 경로의 홉 수와 대역폭을 동시에 고려한 라우팅 방법에 있어서,
a) 발신 노드에서 동일한 수신 노드에 이르는 다중 경로와 각 경로에 따른 홉 수와 대역폭 정보를 획득하는 단계; 및
b) 상기 획득된 정보를 처리하여 라우팅 테이블을 구성하는 단계; 및
c) 상기 구성된 라우팅 테이블 정보에서 홉 수와 최소 대역폭 정보를 동시에 고려하여 라우팅하는 단계를 포함한다.
상기 단계 a)에서 다중 경로와 각 경로에 따른 홉 수와, 대역폭 정보의 획득은, 상기 네트워크 내의 모든 메쉬 라우터에서 주기적으로 이웃 메쉬 라우터로 헬로 메시지를 브로드캐스팅하는 것을 특징으로 하는 정보 획득 방법이다.
상기 단계 b)에서 획득된 정보의 처리는,
1) 상기 이웃 메쉬 라우터로부터 수신된 헬로 메시지들을 헬로 메시지 구조 형식으로 재배치하고, 일정 규칙에 따라 재구성하는 단계; 및
2) 상기 재배치되고, 재구성된 헬로 메시지에서 상기 네트워크 내의 모든 메쉬 라우터에 대한 잉여 대역폭, 최소 홉 수, 이웃 메쉬 라우터 정보를 획득하는 단계; 및
3) 상기 내트워크 내의 모든 메쉬 라우터에 대한 잉여 대역폭, 최소 홉 수, 이웃 노드 정보를 이용하여, 각 메쉬 라우터에 도달하는 다중 경로를 획득하고, 각 경로에 따른 홉 수 정보와, 최소 대역폭 정보를 획득된 정보로 라우팅 테이블을 구성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 처리 방법이다.
상기 단계 c)에서 라우팅 테이블의 구성은,
상기 획득된 다중 경로 정보의 각 경로에 따른 홉 수 정보와, 최소 대역폭 정보에서 최소 대역폭 정보를 포함한 다중 경로 DSDV 방식의 라우팅 테이블 구성하는 것을 특징으로 하는 정보 처리 방법이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다.
본 발명에서는 무선 메쉬 네트워크에서 기본적인 라우팅 프로토콜로서, 애드 혹 프로토콜의 일종인 DSDV프로토콜을 다중 경로로 설정할 수 있도록 수정한 MDSDV를 제안한다. 제안하는 MDSDV에서는 각 메쉬 라우터에서 통신에 사용이 가능한 잉여 대역폭 정보를 헬로 메시지로 교환하여, 무선 메쉬 네트워크의 모든 메쉬 라우터가 라우팅 경로에 따른 최소 대역폭 정보를 획득할 수 있게 한다. 또한, 무선 메쉬 네트워크에서 통신이 요청될 때, 라우팅 경로는 헬로 메시지를 통해 획득된 다중 경로 정보와, 최소 대역폭 정보를 바탕으로, 목적지까지의 홉 수 정보와 최소 대역폭 정보를 동시에 고려하는 최소 비용을 갖는 경로로 선택된다. 본 발명은 데이터가 수신 메쉬 라우터에 도달하기까지 전달되는 매 홉마다, 지난 메쉬 라우터보다 수신 메쉬 라우터로 향하는 최신의 다중 라우팅 경로와, 그 경로들의 최소 대역폭 정보를 갖는 메쉬 라우터가 데이터를 수신하고, 자신의 라우팅 테이블에서 최소 비용을 갖는 다음 메쉬 라우터로 데이터를 전송하여, 네트워크의 부하를 분산 시키고, 데이터 전송 성공률과, 속도를 높일 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라서 무선 메쉬 네트워크(200)에서 메쉬 라우터가 각각 일정 주기마다 자신의 이웃 메쉬 라우터에 헬로 메시지를 브로트캐스트하는 것을 도시한 도면이다.
도 2에 도시되어 있듯이, 각 메쉬 라우터는 자신의 1 홉 거리에 있는 메쉬 라우터에게 자신의 잉여 대역폭 정보와 이웃 메쉬 라우터에게서 받은 헬로 메시지를 처리하여 생성한 헬로 메시지를 이웃 메쉬 라우터에게 전달한다. 예를 들어 설명하면, 메쉬 라우터(f) (206)는 이웃 메쉬 라우터(201, 203, 207, 210, 211)에게서 받은 헬로 메시지(215, 217, 221, 224, 225) 정보를 처리하고 자신의 잉여 대역폭 정보를 덧붙인 헬로(f) 메시지(220)를 다시 이웃 메쉬 라우터(201, 203, 207, 210, 211)에게 일정 주기마다 전달하게 된다. 이때 무선 메쉬 네트워크의 메쉬 라우터들(201~214)은 각각 다른 시점에서 헬로 메시지(215~228)를 이웃 메쉬 라우터에게 전달하게 되므로 메쉬 라우터(a)(201)의 잉여 대역폭 정보가 헬로 메시지를 통해서 이웃 메쉬 라우터 (f)(206) -> (g)(207) -> (h)(208) -> (e)(205)까지 전달 된다고 가정하면, 한 홉을 지날 때마다 일정 시간이 소요되어 4주기의 시간이 소요 되는 것이 아니라 그보다 짧은 시간내에 메쉬 라우터(a)(201)의 잉여 대역폭 정보가 전달되기 때문에 홉 수가 증가되어도 높은 신뢰성을 갖게 된다. 물론 홉 수가 증가하여 거리가 멀어지게 되면 전달된 정보의 신뢰성은 많이 떨어 질 수 있으나, 본 발명에서는 목적지 메쉬 라우터에 가까워 질수록 높은 신뢰도를 가지는 라우팅 경로 정보와, 그 경로에 따른 최소 대역폭 정보를 통하여, 최소 비용을 갖는 경로로 라우팅을 하기 때문에 이 문제는 해결된다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따라 메쉬 라우터(f)의 헬로 메시지의 정보를 예로 들어 알아보기 쉽도록 트리 구조화 하여 도시한 도면이다.
도 3에 도시되어 있듯이, 헬로 메시지는 단순히 무선 메쉬 네트워크의 메쉬 라우터들의 잉여 대역폭 정보만을 전달하는 것이 아니라 대역폭 정보와 함께 각 메쉬 라우터들의 이웃 메쉬 라우터들의 정보와 그 정보가 전달되어 온 경로 정보를 포함하고 있다. 따라서 각 메쉬 라우터들은 이웃 메쉬 라우터에게서 받은 헬로 메시지로부터 무선 메쉬 네트워크에 존재하는 모든 메쉬 라우터들의 이웃 정보를 얻을 수 있고, 헬로 메시지를 수신한 메쉬 라우터로부터 각 메쉬 라우터에 도달할 수 있는 라우팅 경로 정보도 얻을 수 있다. 또한, 각 메쉬 라우터들의 잉여 대역폭 정보를 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 헬로 메시지를 처리하는 과정에서 무선 메쉬 네트워크에 존재하는 모든 메쉬 라우터에 도달하는 최소 홉 수 정보와, 경로도 얻게 된다. 헬로 메시지를 트리 구조로 구성한 이유는 주기적으로 자주 발행하며 모든 메쉬 라우터에서 브로드캐스팅되는 헬로 메시지에 의하여 발생하는 오버헤드(overhead)를 줄이기 위함이다.
본 발명의 실시 예에 따라 메쉬 라우터(f)(206)가 헬로 메시지(215, 217, 221, 224, 225)를 수신한 경우를 예를 들면, 메쉬 라우터(f)(206)는 1 홉 거리에 있는 이웃 메쉬 라우터 (a), (c), (g), (j), (k) (201, 203, 207, 210, 211)로부터 최근에 수신된 헬로 메시지(215, 217, 221, 224, 225) 정보로 도 3과 같은 트리를 작성한다.
도 3을 살펴보면, 메쉬 라우터(a)(201)로부터 받은 헬로 메시지 정보(301)와 메쉬 라우터(c)(203)로부터 받은 헬로 메시지 정보(302)와 메쉬 라우터 (g)(207)로부터 받은 헬로 메시지 정보(303)와 메쉬 라우터(j)(210)로부터 받은 헬로 메시지 정보(304)와 메쉬 라우터(k)(211)로부터 받은 헬로 메시지 정보(305)로 구성된다. 메쉬 라우터(a)(201)로부터 받은 헬로 메시지 정보(301)를 살펴보면, 메쉬 라우터(f)(206)가 받은 헬로 메시지 정보에서 메쉬 라우터(a)(201)의 이웃 메쉬 라우터는 (b), (f), (j)가 있음을 알 수 있다. 이중에서 메쉬 라우터(a)(201)가 메쉬 라우터(f)(207)에게서 받은 정보는 메쉬 라우터(f)에게는 루프(loop)가 되는 경로 정보이고, 메쉬 라우터(f)에게는 자신의 정보를 타 메쉬 라우터에게 받은 정보를 고려할 필요가 없기 때문에 버려진다. 따라서 메쉬 라우터(a)(201)의 이웃 메쉬 라우터는 (b), (j)로 구성된다.
메쉬 라우터(f)(206)가 받은 헬로 메시지 정보중 경로 정보 (a) → (b) → (c) 에서 메쉬 라우터(c)의 이웃 메쉬 라우터는 (b), (d), (f), (g)가 존재하지만 (b)는 메쉬 라우터(c)의 정보를 메쉬 라우터(b)가 수신할 때 루프 정보로 판단되어 이미 버려졌기 때문에 메쉬 라우터(f)(207)가 메쉬 라우터(a)의 헬로 메시지를 받 을 때에는 헬로 메시지 정보중 경로 정보 (a) → (b) → (c) 에서 메쉬 라우터 (c)의 이웃 메쉬 라우터 (d), (f), (g)의 정보가 존재한다. 하지만 이 정보들 역시 메쉬 라우터(f)가 이웃 메쉬 라우터 (c), (g), (j), (k) (203, 207, 210, 211)의 헬로 메시지 정보 중에서 메쉬 라우터(f)에게서 1 홉의 정보로서 (c)의 정보가 제공되기 때문에, 유효하지 않은 정보로 판단되어 (a) → (b) → (c)까지의 정보만이 유지되고, 메쉬 라우터 (d), (f), (g)의 정보는 버려진다. 이렇게 처리될 수 있는 이유는 홉 수가 적은 정보는 더욱 최신의 정보이기 때문에 신뢰할 수 있는 기본적인 헬로 메시지의 전달 기법에 기인한다.
이렇게 메쉬 라우터(f)(206)에서 메쉬 라우터 (a)(201)의 헬로 메시지가 재구성(301)되고 다른 이웃 메쉬 라우터 (c), (g), (j), (k) (203, 207, 210, 211)의 헬로 메시지도 재구성(302~305)된다. 도 3에 도시된 바와 같이 X표시로 지워진 메쉬 라우터(f)로부터 받은 정보는 루프되는 정보이기 때문에 하위 정보를 포함하여 버려진다. 그리고 사선이 그어진 메쉬 라우터 정보는 적은 홉 수에서 그 메쉬 라우터의 정보가 얻어졌기 때문에 사선이 그어진 정보까지의 라우팅 경로 정보만을 유지하고 하위 정보는 모두 버려진다. 사선의 개수는 메쉬 라우터에 대한 정보를 몇 번째 홉에서 처음 얻어졌느냐에 따라서 구분하기 쉽도록 임으로 구분하였을 뿐 동일하게 처리된다. 이렇게 처리되어 재구성된 메쉬 라우터(f) 이하의 트리(300) 정보는 메쉬 라우터(f)의 hello 메시지가 되어서 이웃 메쉬 라우터 (a), (c), (g), (j), (k) (201, 203, 207, 210, 211)에 전달된다.
도 3에 도시된 내용을 예로서 무선 메쉬 네트워크의 각 메쉬 라우터의 잉여 대역폭 정보와 각 메쉬 라우터까지의 경로 정보를 얻는 방법을 살펴보면, 메쉬 라우터(f)는 이웃 메쉬 라우터 (a), (c), (g), (j), (k)(201, 203, 207, 210, 211)로부터 주기적으로 브로드캐스팅 되는 헬로 메시지를 얻는다. 이렇게 수집된 헬로 메시지 정보를 도 3과 같이 트리 구조로 구성하고 1 홉의 이웃 메쉬 라우터의 정보부터 수집한다. 1 홉의 이웃 메쉬 라우터의 정보를 가장 먼저 수집하는 이유는 가장 최신의 정보를 얻을 수 있기 때문이다. 기본적으로 메쉬 라우터는 자신의 잉여 대역폭 정보는 항상 알고 있다는 가정한다. 또한 메쉬 라우터(f)는 자신의 이웃 메쉬 라우터의 정보 (f) → [(a), (c), (g), (j), (k)]를 구성하고 1 홉의 메쉬 라우터에 대한 정보를 얻는 과정을 시작한다.
1 홉의 이웃 메쉬 라우터로부터 획득되는 정보는 (a), (c), (g), (j), (k)의 잉여 대역폭 정보와 (a), (c), (g), (j), (k)의 이웃 메쉬 라우터 정보 (a) → [(b), (j)], (c) → [(b), (d), (g)], (g) → [(c), (d), (h), (l), (k)], (j) → [(a), (k)], (k) → [(j), (g), (m)]이다. 이때 1 홉에서 얻어지는 모든 메쉬 라우터의 정보는 유효하고 얻어진 잉여 대역폭 정보와 이웃 메쉬 라우터의 정보는 헬로 메시지 정보 테이블에 갱신된다. 2 홉에서 얻어지는 새로운 정보는 (b), (d), (h), (l), (m)의 잉여 대역폭 정보와 (b), (d), (h), (l), (m)의 이웃 메쉬 라우터의 정보이다. 새롭게 얻어지는 정보가 획득되는 방법을 살펴보면, 이전 문단에서 설명한 것처럼 적은 홉 수에서 얻어진 잉여 대역폭 정보가 존재하는 경우 경로 중복되는 메쉬 라우터까지의 경로 정보만을 유지하고 하위 정보(더 많은 홉 수의 정보)는 버려진다. 또한 헬로 메시지로부터 정보를 얻는 메쉬 라우터로 다시 돌아오는 루프 경로 정보는 경로 정보를 포함한 하위 정보도 모두 버려진다. 이런 과정을 통하여 이웃 메쉬 라우터로부터 받은 헬로 메시지는 재구성되는데, 동일한 홉 수에서 처음 얻어진 (b)와 같은 정보는 (f) → (a) → (b), (f) → (c) → (b)와 같이 다른 경로를 통해서 얻어졌기 때문에 한쪽만의 정보를 사용할 경우 모든 이웃 메쉬 라우터에 대한 정보를 얻을 수 없게 된다. 따라서 먼저 얻게 되는 이웃 정보를 바탕으로 다음에 얻게 되는 이웃 정보 중에서 빠진 부분을 추가적으로 채워 넣게 된다. 그런데 사각형으로 표시(306)된 (f) → (g) → (d) → (e)는 (f) → (c) → (d) → (e)와 같이 2 홉과 3 홉 정보가 같다. 이 경우에는 (e)의 하위 정보는 모두 동일 하기 때문에 이와 같은 경우가 발생할 때에는 경로 정보는 남겨두고 한쪽의 하위 정보만을 남겨두고 다른 하나의 하위 정보는 버린다.
4 홉에서와 같이 모든 정보가 이미 얻어진 정보로 판단이 되면 무선 메쉬 네트워크의 모든 메쉬 라우터에 대한 정보를 획득한 것으로 판단하여 정보 검색을 끝낸다. 이와 같은 방법을 통하여 2 홉, 3 홉, 그 이상의 홉 수에서 처음 얻어지게 되는 잉여 대역폭 정보와 이웃 메쉬 라우터의 정보를 얻게 된다. 또한 처음 대역폭 정보가 얻어진 홉 수 정보를 기록 함으로서 각 메쉬 라우터까지의 최소 홉 수를 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 정보는 도 4와 같다. 메쉬 라우터(f)에서 무선 메쉬 네트워크의 메쉬 라우터들에 대한 라우팅 경로는 도 5와 같이 작성되고 도 3의 테이블 정보를 이용하여 얻게 된다.
도 5는 도 1의 헬로 메시지 정보를 재구성하며 획득한 도 4의 정보를 이용하여 얻을 수 있다. 도 5와 같은 정보를 얻는 방법을 살펴보면, 기본적으로 홉 수의 제한 없이 무선 메쉬 네트워크에 존재하는 모든 메쉬 라우터에 도달하는 모든 경로를 구성하는 방법과 성능을 개선하기 위하여 n_threshold라는 임의의 임계 범위를 주는 방법이 있다. 도 5와 같이 무선 메쉬 네트워크에 존재하는 메쉬 라우터에 도달하는 라우팅 경로 테이블을 작성할 때 도 4에 작성된 각 라우터에 도달하는 '최소 홉 수' 정보에 n_threshold 정보를 더한 수를 각 메쉬 라우터에 도달할 수 있는 최대 홉 수로 하여서 다중 라우팅 경로를 구성할 수 있다. 이와 같이, n_threshold를 사용하는 이유는 애드 혹 네트워크에서는 모든 데이터가 한 홉을 지날 때마다 전송률과, 전송 속도 등 모든 면에서 성능이 저하되기 때문에, 기본적으로 홉 수를 기본 메트릭으로하여 라우팅 경로를 설정 하였듯이, 최소 홉 수보다 많은 수의 홉 수를 갖는 라우팅 경로는 매우 좋은 대역폭을 갖는 경로라고 하더라도 큰 성능의 우위를 갖을 가능성이 적고, 무선 메쉬 네트워크에 존재하는 모든 메쉬 라우터에 도달하는 모든 라우팅 경로를 연산하여, 다중 라우팅 테이블을 작성하는 것은 매우 오버헤드가 큰 작업이 될 수 있기 때문에, n_threshold를 사용함으로써 불필요한 연산과, 메모리등 기타 자원을 절약하면서 동일한 성능을 낼 수 있다. 도 5는 n_threhold를 1로 하였을 때 구성되는 다중 경로를 갖는 라우팅 테이블이다. 라우팅 테이블을 구성하는 방법의 시작은 도 4의 인덱스 1번 정보인 메쉬 라우터 자신과 자신의 이웃 메쉬 라우터의 정보를 이용하여 구성하게 된다. 그래서 우선 자신에게 향하는 데이터에 대해서 도 5에서는 인덱스 1번의 정보로서 경로 정보는 (f)만 존재하면 0 홉의 정보를 구성한다. 그리고 도 5에 작성된 (f)와 도 4의 (f)의 이웃 메쉬 라우터 정보를 이용하여 (f) → (a), (f) → (c), (f) → (g), (f) → (j), (f) → (k)의 1 홉 정보의 라우팅 경로를 구성하게 된다. 이 경로들은 모두 최소 홉 수를 갖는 경로이다. 이렇게 구성된 (f) → (a), (f) → (c), (f) → (g), (f) → (j), (f) → (k)의 라우팅 경로에서 (f) → (a)는 도 4의 인덱스 2번 정보인 (a)의 이웃 메쉬 라우터 정보를 이용하여 (f) → (a) → (b), (f) → (a) → (j)를 만들고 (f) → (c)는 도 4의 인덱스 3번의 정보인 (c)의 이웃 메쉬 라우터 정보를 이용하여 (f) → (c) → (b), (f) → (c) → (d), (f) → (c) → (g)를 만든다. 이와 같은 방법으로 도 5에 처음 생성된 (f)의 정보와 도 4의 메쉬 라우터 이웃 정보를 이용하여 다중 라우팅 경로를 생성할 수 있다.
이렇게 라우팅 경로를 생성을 할 때 주의할 사항은 다음과 같다. 첫번째로, 위와 같은 방법으로 라우팅 경로를 구성할 경우 (f) → (a) → (b) → (c)→ (a), (f) → (a) → (b) → (c)→ (d), (f) → (a) → (b) → (c)→ (g)와 같은 경로가 생성되는데 (f) → (a) → (b) → (c)→ (a)와 같은 루프 경로가 발생 할 수 있기 때문에 다음(next) 경로로 구성되는 메쉬 라우터 정보는 자신 (f)으로부터 지나온 모든 메쉬 라우터가 이웃 메쉬 라우터 정보에 해당하더라도 그 메쉬 라우터에 대한 다음 홉(next hop) 정보로 구성하면 안된다. 이것은 루프 경로를 막기 위한 방법이다.
두번째로, n_threshold 정보를 사용하지 않을 경우에는 루프 경로가 아닌 모든 경로를 위에 설명한 방법으로 구성할 수 있다. 하지만 이와 같은 모든 경로를 구성하는 것은 유효한 라우팅 정보만을 관리하는 것보다 비효율 적이기 때문에 일정 홉 수를 최대 홉 수로 지정하여 라우팅 테이블을 작성하게 할 수 있다. 이보다 더 효율적인 방법으로 다중 경로 라우팅 테이블을 작성하는 방법은 n_threhold를 사용하여 위에 설명된 방법으로 라우팅 테이블을 구성하면서 참조하는 도 3의 정보에서 최소 홉 수 정보를 고려하여 '최소 홉 수 + n_threshold' 최대 홉 수로 하는 라우팅 경로를 설정하는 방법이다. 이 방법의 효용성을 살펴보면 위에 설명한 방법대로 다중 경로 라우팅 테이블을 구성할 경우 인덱스 3, 10, 11, 22, 22-1, 22-2와 같은 (f) → (c), (f) → (c) → (d), (f) → (c)→ (g), (f) → (a) → (b) → (c), (f) → (a) → (b) → (c)→ (d), (f) → (a) → (b) → (c)→ (d)가 생성될 수 있다. 이 때 메쉬 라우터(c)의 최소 홉 수 정보는 1이고 (f) → (c)는 최소 홉 수 정보의 라우팅 경로이고, (f) → (a) → (b) → (c)는 3 홉의 라우팅 경로이다. 이 경우 각각의 정보에 의해서 생성되는 경로 정보를 살펴보면 (f) → (c) → (d), (f) → (c)→ (g)와 (f) → (a) → (b) → (c)→ (d), (f) → (a) → (b) → (c)→ (d)이다. 이 두 경로는 메쉬 라우터 (c)의 다음 메쉬 라우터들의 경로가 동일하다. 이렇게 일정 홉 수를 넘는 경로 정보는 최소 홉 수 정보에 의해서 생성된 경로 정보를 그대로 따라가는 경로가 많게 된다. 이 때 도 4의 정보에서 최소 홉 수 정보를 고려하여 '최소 홉 수 + n_threshold' 최대 홉 수로하여 라우팅 경로정보를 생성할 때 선택하게 된다면 메쉬 라우터(c)의 최소 홉 수는 1 이므로 (f) → (a) → (b) → (c), (f) → (a) → (b) → (c)→ (d), (f) → (a) → (b) → (c)→ (d)와 같이 메쉬 라우터(c)가 3 홉 이상의 라우팅 경로는 생성되지 않게 된다. 마지막으로 다중 경로 라우팅 테이블에 생성되는 최소 대역폭 정보는 도 4에 작성된 각 메쉬 라우터의 잉여 대역폭 정보를 참고하여 (f) → (a) → (b) → (c)와 같이 생성 된 경로 중에서 가장 작은 잉여 대역폭 정보를 선택하게 된다.
도 5가 작성된 후에 도 5의 정보에서 맨 우측에 놓여 있는 목적지 정보와 테이블에 구성된 홉 수 정보 별로 비교 검색을 하여 목적지와 홉 수 정보가 동일할 경우 최소 대역폭 정보 중에서 가장 큰 최소 대역폭 정보를 도 6과 같은 MDSDV 라우팅 테이블에 정보를 기록한다. 여기서 목적지와 홉 수 정보가 동일할 경우 최소 대역폭 정보 중에서 가장 큰 최소 대역폭 정보를 사용하는 이유는 다중 경로로 데이터를 보내게 될 경우 여러 경로가 갖는 최소 대역폭 정보 중에서 최대 대역폭 정보를 갖는 경로로 데이터를 보낼 수 있게 하기 위해서이다.
본 발명에서는 기본적으로 DSDV 라우팅 프로토콜 방식으로 데이터를 전송하기 때문에 현재 데이터를 받는 메쉬 라우터는 전송하는 데이터를 다음 홉에 넘겨주는 것으로 그 라우터의 역할은 끝나게 되고 그 다음 홉에 해당하는 메쉬 라우터가 수신한 정보를 다시 송신할 때에는 자신이 가지고 있는 새롭게 갱신된 라우팅 테이블 정보를 사용하게 되는데 이 라우팅 경로를 선택하는 방법은 비용함수가 최소가 되는 경로로 라우팅을 하는 것이다. 비용함수는
비용 함수(cost function)
= 홉 수의 가중치 x 홉 수 (hop_count)
+ 최소 대역폭 가중치 x 1/최소 대역폭 (min_bandwidth)
[수식 1]
로 정의된다.
상기 열거된 방법을 통하여 얻어진 목적지 메쉬 라우터에 도달하는 홉 수 정보와 최소 대역폭 정보를 이용하여 비용 함수 값 중에서 가장 작은 비용을 갖는 경로를 라우팅 경로로 선택할 경우 단순히 홉 수 정보를 고려한 라우팅보다 더 좋은 라우팅 성능을 가지게 될 것으로 사료된다.
본 발명은 단순히 홉 수 정보만을 라우팅 정보로 사용할 경우 많은 문제점이 제시되고 있는 현 시점에서 소스 메쉬 라우터로부터 목적지 메쉬 라우터까지의 모든 경로에서의 최소 대역폭 정보를 고려하고 또한 가중치 정보를 사용하여 비용 함수를 계산하여 원하는 정보를 더 많이 고려함으로써 무선 메쉬 네트워크에서의 라우팅 성능을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다. 이를 통해, 메쉬 네트워크에서의 효과적인 성능을 가져올 수 있고 따라서 메쉬 네트워크를 이용한 서비스의 비용 절감의 효과를 예측할 수 있다.

Claims (10)

  1. 발신 메쉬 라우터에서 수신 메쉬 라우터에 이르는 경로의 홉 수와 대역폭을 동시에 고려한 라우팅 방법에 있어서,
    a) 발신 메쉬 라우터에서 동일한 수신 메쉬 라우터에 이르는 다중 경로와, 각 경로에 따른 홉 수와 대역폭 정보를 획득하는 단계; 및
    b)상기 획득된 정보를 처리하여 라우팅 테이블을 구성하는 단계; 및
    c) 상기 구성된 라우팅 테이블 정보에서 홉 수와, 최소 대역폭 정보를 동시에 고려하여 라우팅하는 단계를 포함하는 라우팅 방법
  2. 1항에 있어서,
    상기 단계 a)에서 다중 경로와 각 경로에 따른 홉 수와, 대역폭 정보의 획득은,
    상기 네트워크 내의 모든 메쉬 라우터에서 주기적으로 이웃 메쉬 라우터로 헬로 메시지를 브로드캐스팅하는 것을 특징으로 하는 정보 획득 방법
  3. 1항 또는 2항에 있어서,
    상기 단계 a)에서,
    상기 네트워크 내의 모든 메쉬 라우터에서 주기적으로 이웃 메쉬 라우터로 브로드캐스팅되는 헬로 메시지와, 헬로 메시지의 논리적 구조를 특징으로 하는 정보 획득 방법
  4. 3항에 있어서,
    상기 헬로 메시지는 상기 네트워크 내의 모든 메쉬 라우터에 대한 잉여 대역폭 정보, 경로에 따른 홉 수 정보와, 이웃 메쉬 라우터의 정보, 각 메쉬 라우터에 대한 경로 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 구성 방법
  5. 1항에 있어서,
    상기 단계 b)에서 획득된 정보의 처리는,
    a) 상기 이웃 메쉬 라우터로부터 수신된 헬로 메시지들을 헬로 메시지 구조 형식으로 재배치하고, 일정 규칙에 따라 재구성하는 단계; 및
    b) 상기 재배치되고, 재구성된 헬로 메시지에서 상기 네트워크 내의 모든 메쉬 라우터에 대한 잉여 대역폭, 최소 홉 수, 이웃 메쉬 라우터 정보를 획득하는 단계; 및
    c) 상기 내트워크 내의 모든 메쉬 라우터에 대한 잉여 대역폭, 최소 홉 수, 이웃 노드 정보를 이용하여, 각 메쉬 라우터에 도달하는 다중 경로를 획득하고, 각 경로에 따른 홉 수 정보와, 최소 대역폭 정보를 획득된 정보로 라우팅 테이블을 구 성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 처리 방법
  6. 5항에 있어서,
    상기 주기적으로 이웃 메쉬 라우터로 브로드캐스팅되는 헬로 메시지는,
    이웃 노드로부터 수신된 헬로 메시지를 재배치하고, 재구성한 헬로 메시지를 주기에 맞추어 이웃 메쉬 라우터로 브로드캐스팅하는 것을 특징으로 하는 정보 전달 방법
  7. 5항에 있어서,
    상기 단계 b)에서 정보의 처리 방법은,
    상기 획득된 다중 경로 중에서 최소 홉 수 정보와, 일정 홉 수 이내의 경로 정보의 각 경로에 따른 홉 수 정보와, 최소 대역폭 정보를 획득하는 방법을 특징으로 하는 정보 처리 방법
  8. 5항에 있어서,
    상기 단계 c)에서 라우팅 테이블의 구성은,
    상기 획득된 다중 경로 정보의 각 경로에 따른 홉 수 정보와, 최소 대역폭 정보에서 최소 대역폭 정보를 포함한 다중 경로 DSDV 방식의 라우팅 테이블 구성하는 것을 특징으로 하는 정보 처리 방법
  9. 1항에 있어서,
    상기 단계 c)에서 홉 수와 최소 대역폭 정보를 동시에 고려하는 단계를 포함하는 라우팅은,
    최소 대역폭 정보와 홉 수 정보를 사용하는 비용 함수 연산을 통하여 최소 비용을 갖는 경로 선택을 특징으로 하는 라우팅 방법
  10. 9항에 있어서
    상기 비용 함수에서 홉 수와 최소 대역폭 정보에 가중치 정보를 적용하여 비용을 구하는 것을 특징으로 하는 방법
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100845675B1 (ko) * 2007-07-05 2008-07-11 한국정보통신대학교 산학협력단 무선 애드 혹 네트워크에서의 경로 설정 방법
KR100859811B1 (ko) * 2007-04-10 2008-09-24 삼성전자주식회사 다중 라디오 다중 채널 무선 메쉬 네트워크에서 요구형경로 선택이 가능한 라우팅 장치 및 방법
KR101022530B1 (ko) * 2009-04-17 2011-03-16 삼성탈레스 주식회사 무선망을 포함한 통신 네트워크에서의 라우팅 방법 및 장치
KR20150123120A (ko) * 2014-04-24 2015-11-03 울산대학교 산학협력단 무선 애드혹 네트워크에서의 서비스품질 제어장치

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