KR20070021124A - 멀티스테이션 망을 위한 프로브 방법 - Google Patents

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KR20070021124A
KR20070021124A KR1020067014432A KR20067014432A KR20070021124A KR 20070021124 A KR20070021124 A KR 20070021124A KR 1020067014432 A KR1020067014432 A KR 1020067014432A KR 20067014432 A KR20067014432 A KR 20067014432A KR 20070021124 A KR20070021124 A KR 20070021124A
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제임스 데이비드 라르센
폴 조나단 로드맨
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아이윅스 인크
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Abstract

본 발명은 통신망 운용방법에 관한 것으로, 상기 망은 프로브 스테이션으로 데이터를 전송하고 프로브 스테이션으로부터 데이터를 수신하는 복수의 스테이션을 포함한다. 상기 방법은 프로브 스테이션으로의 프로브 신호 전송을 위한 제1 프로브 채널을 정의하는 단계를 포함한다. 프로브 스테이션으로부터 상기 제1 프로브 신호를 수신하는 프로브 스테이션들은 수신국 또는 중간국으로서의 그들의 이용가능성을 상기 프로브 스테이션으로 알린다. 이러한 다른 이용가능한 스테이션들의 상세사항들을 포함한 네이버 테이블은 각 스테이션에서 유지된다. 또한, 제2 프로브 신호들이 상기 네이버 테이블에 있는 스테이션들로부터 수신하거나 그러한 스테이션들로 보내지며, 각 네이버 스테이션들과의 통신 비용에 관련된 데이터를 포함하는 그래디언트 테이블이 각 스테이션에 유지되어, 각 스테이션이 최소의 비용으로 발신국으로부터 수신국으로 데이터의 순방향 전송을 위한 미리 정해진 수의 중간국을 정하는 것을 허용한다.

Description

멀티스테이션 망을 위한 프로브 방법{PROBING METHOD FOR A MULTI-STATION NETWORK}
본 발명은 국제출원 WO 96/19887 및 WO 98/56140에 기술된 일반적 종류의 멀티스테이션(multi-station) 통신망 운용 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 망(network) 자체에 관한 것이다.
상기 언급된 종류의 망들은, 망 사용에 대해 비용청구되는 가입자가 되는 이용자들과 함께, 상업적으로 이용될 수 있다. 다르게는, 이러한 종류의 망이 경찰 또는 군병력과 같은 보안 병력에 의해 이용될 수 있다.
상기 언급된 종류의 망에 대한 다른 응용은, 무선 망이 고정 및 이동(mobile) 망 이용자들에게 서비스하기 위해 종래의 망 구조와 함께 조합될 수 있는, 무선 랜(Wireless Local Area Networks, WLAN)이다. 그러한 망들은 통상(그러나, 필수적이지는 않게) 컴퓨터 망이다.
본 발명에 따르면, 각 스테이션이 데이터를 전송하고 수신할 수 있는 복수의 스테이션들을 포함하여, 편의적으로 선택된 적어도 하나의 중간국을 통해 발신국으로부터 수신국으로 데이터를 전송할 수 있는 통신망을 운용하는 방법으로서,
a) 적어도 하나의 데이터 채널과 다른, 적어도 하나의 프로브 채널을 정의하는 단계; b) 다른 스테이션으로의 프로브 신호의 전송을 위한 프로브 채널을 제1 소정 기준에 따라 각 스테이션에서 선택하는 단계; c) 상기 선택된 프로브 채널을 통해 각 스테이션으로부터 제1 프로브 신호를 전송하고, 직접적으로 또는 간접적으로 응답하는 프로브 스테이션으로부터 상기 제1 프로브 신호를 수신하는 다른 스테이션은 수신국 또는 중간국으로서의 자신들의 이용가능성을 상기 프로브 스테이션에게 나타내는 단계; d) 단계 c)에 의해 식별된 다른 이용가능한 스테이션들의 상세사항들을 포함하는 네이버 테이블을 각 스테이션에서 유지하는 단계; e) 네이버 스테이션이 아닌 수신국에 데이터를 보낼 필요가 있는 스테이션으로부터, 상기 네이버 테이블 내의 스테이션들로 제2 프로브 신호를 전송하고, 상기 네이버 테이블 내의 스테이션들로부터 제2 프로브 신호를 수신하는 단계; 및 f) 네이버 스테이션이 아닌 각 수신국과 통신하는 비용과 관련된 데이터를 포함하는 그래디언트 테이블을 필요한 대로 각 스테이션에서 유지하는 단계를 포함하여,
각 스테이션이 최소의 비용으로 발신국으로부터 수신국으로 데이터의 순방향 전송을 위한 미리 정해진 숫자의 중간국을 선택하는 것을 허용하는 것을 특징으로 하는 통신망 운용 방법이 제공된다.
상기 단계 (c)에 의해 식별된 다른 이용가능한 스테이션들의 상세사항은 상기 다른 이용가능한 스테이션에 도달하기 위해 필요한 전력 및 경로 손실을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제2 프로브 신호는, 상기 스테이션의 네이버 테이블이 엔트리들을 포함하고 있는 동안에만 각 스테이션으로부터 전송된다.
상기 방법은, 상기 네이버 테이블의 각 스테이션에 대해, 상기 네이버 테이블의 그러한 각 스테이션을 거쳐 발신국으로부터 수신국으로의 메시지 전달의 비용에 대한 목적지 값(destination value)에 대한 비용을 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 각 스테이션은 또한 목적지 값에 대한 자신의 비용의 일시적 기록을 유지한다.
상기 목적지 값에 대한 비용은, 바람직하게는, 상기 네이버 테이블 내의 그러한 각 스테이션 및 중간국들을 거쳐, 메시지를 발신국으로부터 수신국으로 전달하는 누적 비용이다.
바람직하게는, 상기 방법은 스테이션들이 그들 자신의 계산에 있어서 다른 스테이션들의 목적지 값으로의 쓸모없는(obsolete) 비용을 이용하는 것을 방지하기 위해, 다른 스테이션들이 목적지 값으로의 그들 고유의 비용을 업데이트 할 수 있는 동안 각 스테이션의 목적지 값으로의 계산된 비용을 일정하게 유지하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 각각이 데이터를 전송하고 수신할 수 있는 복수의 클라이언트 스테이션들을 포함하여, 편의적으로 선택된 적어도 하나의 클라이언트 중간국(intermediate client station)을 통하여 클라이언트 발신국(originating client station)으로부터 클라이언트 수신국(destination client station)으로 복수의 데이터 패킷을 포함하는 메시지를 전송할 수 있는 통신망으로서, 상기 통신망이,
클라이언트 스테이션들에 대해 상기 네트워크로의 액세스 포인트(access point)로서 동작하도록 배치된 복수의 게이트웨이; 클라이언트 스테이션들이 통신할 수 있으며, 상기 클라이언트 스테이션의 효과적인 접속 범위를 확장하는 복수의 시드 스테이션으로서, 각 시드 스테이션이 적어도 하나의 게이트웨이와 통신중인 상태에 있는 복수의 시드 스테이션; 및 상기 클라이언트 스테이션들을 모니터링하기 위한 적어도 하나의 가입자 망 관리자를 더 포함하며,
각 클라이언트 스테이션은,
a) 적어도 하나의 데이터 채널과는 다른, 적어도 하나의 프로브 채널을 정의하고, b) 다른 클라이언트 스테이션으로의 프로브 신호의 전송을 위한 프로브 채널을 제1 소정 기준에 따라 각 스테이션에서 선택하고; c) 상기 선택된 프로브 채널을 통해 각 클라이언트 스테이션으로부터 제1 프로브 신호를 전송하고, 직접적으로 또는 간접적으로 응답하는 프로브 클라이언트 스테이션으로부터 상기 제1 프로브 신호를 수신하는 다른 클라이언트 스테이션은 클라이언트 수신국 또는 클라이언트 중간국으로서의 자신들의 이용가능성을 상기 클라이언트 프로브 스테이션에게 나타내고; d) 단계 c)에 의해 식별된 다른 이용가능한 클라이언트 스테이션들의 상세사항들을 포함하는 네이버 테이블을 각 클라이언트 스테이션에서 유지하고; e) 네이버 클라이언트 스테이션이 아닌 클라이언트 수신국에 데이터를 보낼 필요가 있는 클라이언트 스테이션으로부터, 상기 네이버 테이블 내의 클라이언트 스테이션들로 제2 프로브 신호를 전송하고, 상기 네이버 테이블 내의 클라이언트 스테이션들로부터 제2 프로브 신호를 수신하고; 또, f) 각 네이버 클라이언트 스테이션과 통신하는 비용과 관련된 데이터를 포함하는 그래디언트 테이블을 각 클라이언트 스테이션에서 유지하는 데 적합하며,
각 클라이언트 스테이션이 최소의 비용으로 클라이언트 발신국으로부터 클라이언트 수신국으로 데이터의 순방향 전송을 위한 미리 정해진 숫자의 클라이언트 중간국을 선택하는 것을 허용하는 통신망이 제공된다.
도 1은 본 발명의 시스템 및 방법을 이용하는 WLAN 망을 나타내는 전체 시스템도이다.
도 2는 도 1의 망에서 이용되는 클라이언트 장치의 개략적인 블록도이다.
도 3은 도 2의 장치에 이용되는 단일 칩 트랜시버의 상세한 개략도이다.
도 4는 도 1의 망의 시스템 레벨 구조의 개략도이다.
도 5는 스테이션들이 중간국을 통해 다른 스테이션과 통신하는, 본 발명의 망의 개략도이다.
도 6은 본 발명에 따른 저속 프로브(slow probing) 메카니즘의 개략도이다.
도 7은 고속 프로브 메카니즘의 유사 개략도이다.
도 8은 벡터 라우팅 방법을 채용한 망 내의 루프의 형성을 나타내는 단순화된 개략도이다.
도 9 내지 11은 라우팅 루프의 형성을 피하기 위한 본 발명에 따른 방법을 나타낸 개략도들이다.
본 발명은, 그 내용이 참고로써 본 명세서에 통합되어 있는 국제출원 WO 96/19887 및 WO 98/56140에 기술되어 있는 종류의 멀티스테이션 통신망 운용방법에 관한 것이다. 간단하게, 그러한 망의 기본 동작은 다음과 같다.
멀티스테이션 망은, 중간국(intermediate station)을 통해 발신국(originating station)으로부터 수신국(destination station)으로 선택적으로 메시지를 전송하기 위해, 각각이 데이터를 전송하고 수신할 수 있으며, 고정된 것이거나 이동할 수 있는 것일 수 있는, 복수의 독립스테이션들을 포함한다. 발신국이 여러 가능한 중간국들 중에서 선택된 하나를 통해 수신국으로 새로운 메시지를 보낼 위치에 있기 위해서는, 각 스테이션은 언제라도 여러 다른 스테이션들과 정상적으로 접촉상태에 있어야 한다. 이는, 또한, 발신국으로부터 수신국으로 메시지를 전달하는 것이 필요한 스테이션들에 적용된다.
이를 수행하기 위해, 각 스테이션은 다른 스테이션들로 프로브 신호를 전송하기위해 복수의 가능한 프로브 채널(probing channel)들 중의 하나를 선택한다. 상기 프로브 신호는 문제의 스테이션을 식별하는 데이터를 포함하며, 그 스테이션의 다른 스테이션들로의 연결의 상세사항들을 포함한다. 상기 프로브 신호를 수신하는 다른 스테이션들은 상기 프로브 스테이션(probing station)에 직접적으로 또는 간접적으로 중간국을 거쳐 응답하여, 상기 프로브 스테이션 및 다른 스테이션 모두에게 자신의 수신국 또는 중간국으로의 이용가능성을 나타낸다. 상기 프로브 스테이션은 자신이 적절하게 통신할 수 있는 다른 스테이션들을 식별하기 위해 상 기 직접 또는 간접 응답들을 평가한다.
구체적으로, 상기 망의 스테이션들은 다른 스테이션에 도달하기 위해 필요한 누적 전력을 모니터링할 수 있어서, 다른 스테이션들로의 전력 그래디언트를 정의하며, 스테이션들은 상기 전력 그래디언트를 최고로 활용하는 발신국과 수신국 사이의 상기 망을 통한 루트를 선택한다. 이는, 스테이션들 간의 간섭 및 경합을 최소화하면서, 상기 망을 통한 데이터 처리량이 최대화되도록 허용한다.
상기 망 내의 각 스테이션은 적당한 거리 내에 있는 다른 어떤 스테이션으로부터 데이터를 수신하고 다른 어떤 스테이션으로 데이터를 전송할 수 있는 트랜시버를 포함한다. 상기 망은 앞서 언급된 국제출원들에서 기술된 바와 같이, 패킷 무선망(packet radio network)일 수 있으나, 본 발명은 이용자의 스테이션이 망 내의 중간국을 통해 다른 스테이션과 통신할 수 있는 다른 망에도 적용될 수 있는 것으로 이해될 것이다.
앞서 언급된 망의 스테이션들 간의 선택적 데이터 전송 방법은, 여기서, 선택구동다중접속(Opportunity Driven Multiple Access, 이하, 'ODMA'라고 함)라고 칭해진다.
본 발명의 한 실시예가 802.11b 표준에 근거한 WLAN 시스템을 참고로 하여 지금부터 기술될 것이다. 그러한 WLAN 배치의 예가 도 1의 개략도에 나타내져 있다.
도 1에서, 제1 게이트웨이(10) 및 제2 게이트웨이(12) 각각이, 통상적으로 망 이용자인 수많은 가입자 유닛(클라이언트 장치)(14)을 위한 망으로의 접속점 (access point)으로서 동작한다. 본 실시예에서의 클라이언트 장치는 통상적으로, ODMA 기술을 이용하여, 다른 클라이언트 장치를 통해 간접적으로, 또는 직접적으로 각 게이트웨이들(10, 12)과 통신할 수 있는 무선 망 카드들일 것이다. 게다가, 무선 라우터들인 수많은 시드 스테이션(16)들이 상기 게이트웨이(10, 12) 근처에 전략적으로 배치된다. 상기 시드 스테이션들은 특히 어려운 환경에서, 클라이언트 장치들의 연결 범위를 연장함에 의해 망의 처리량 및 커버리지 범위를 효율적으로 확장한다.
ODMA 프로토콜은 랜(local area network)과 같은 유선망, 및 도 1에 도시된 파이버 링크(18, 20) 또는 무선 백홀(backhaul)을 통해, 시드들 및 가입자 유닛(클라이언트 장치) 사이에 데이터를 선택적으로 전달하기 위해 무선 링크를 통해 동작할 수 있다. 스테이션으로부터 스테이션으로의 상기 전달은 도시된 무선 백홀을 통한 홉(hop)들 및 유무선 홉들을 포함할 수 있다.
상기 망은 메시지를 가입자로부터 가입자로 무선으로, 시드를 통해 게이트웨이들로, 및 점대점 링크를 통해 파이버(fibre)로, 다른 지역으로 선택적으로 라우트한다.
이러한 방식으로, 다양한 타입의 망을 통해, ODMA를 이용한 국내 및 국제 망은 세계 어느 곳에 있는 이용자로부터 다른 이용자로 메시지들이 전달될 수 있도록 허용할 수 있다. 상기 망은, 망을 통해 대체 경로를 발견함에 의해, 손상된 링크의 수리 및 부하 밸런싱을 제공하고 따르기 위한 메시지 패킷을 위한 최적의 경로를 자동으로 발견할 것이다. 상기 ODMA 망 내의 모든 유닛들이 시스템 ID(SID)라 고 불리는 고유한 주소들을 갖는다.
가입자 망 관리자(subscriber network manager)(22)는 망 내의 다양한 스테이션들의 상태를 모니터링하며, 망의 안전 및 과금을 관리한다.
앞서 기술된 예에서, 상기 클라이언트 장치는, 직접적으로 시드 스테이션(16)을 통해, 또는 하나 또는 그 이상의 중간(intermediate) 클라이언트 장치를 통해, 앞서 언급된 국제출원들에서 기술된 방식으로, 상기 게이트웨이(10, 12)들과 통신할 수 있다. 게다가, 상기 클라이언트 장치들은 다른 유사한 장치들과 순간의, P2P(peer-to-peer) 망을 형성할 수 있다.
이러한 종류의 망 내에서의 선택적 다수 홉 라우팅의 이용은, 그들의 현재 게이트웨이가 실패하는 경우 대체 게이트웨이로 클라이언트 장치가 옮겨갈 수 있음에 따라, 망의 강건함을 개선하며, 병목(bottlenecks)을 제거하고 전체 망 성능을 개선하는 경향이 있다. 종래의 802.11b 시스템에서, 상기 범위는 철저하게, 통상적으로 100 미터보다 작게, 감소되는 경향이 있다. 멀리 떨어져 있는 클라이언트 장치로 커버리지를 늘리기 위해, 데이터 속도(data rate)가 감소되어야만 한다. 이번에는, 낮은 데이터 속도의 이용이 클라이언트 장치로 하여금 데이터 채널 상에서 오래도록 머물게 하여, WLAN의 모든 클라이언트 장치들에 대해 처리량이 줄 것이다. 상기 선택적 다수 홉 라우팅의 이용은 이러한 문제를 해결하며, 이는 심지어 멀리 떨어진 클라이언트 장치들이, 시드 스테이션들 및 이웃 클라이언트 장치들을 통해 최고 데이터 속도에서의 다수 홉을 이용하여, 망 정체를 피하면서, 목적지로 데이터를 전송할 수 있기 때문이다. 채널들의 이용 및 전력 적응은 경합을 감 소시키고 이용자에게 공급되는 처리량을 최적화한다.
도 2는 802.11b WLAN의 일부를 형성하는 클라이언트 장치의 개략적 블록도를 나타낸다. 상기 클라이언트 장치는 ARM940T RISC가 실장된 삼성(SAMSUNG) S3C2500 마이크로컨트롤러(40)을 포함한다. 그것은 10/100 Mbps 이더넷 컨트롤러, 메모리 컨트롤러, LAN 칩과 통신하기 위한 GP10s 및 I2C, SIM 카드 리더 및 ZD1201 베이스밴드 프로세서를 제공한다. 상기 S3C2500 칩에는 32Mbit 플래쉬 및 128Mbit SDRAM 메모리가 구비되어 있다.
상기 장치는, 802.11 및 802.11b 베이스밴드 변조 및 복조를 수행하기 위한 고속 DSP 하드웨어 로직을 이용하는 고집적 ZD1201 WLAN 컴비네이션 칩(42)을 포함한다. IEEE 802.11 그룹에 의해 정의된 미래 MAC 표준을 따르기 위해, ARM7 RISC 프로세서가 ZD1201 칩에 내장된다. 이는 소프트웨어 구동기를 간단히 업그레이드함에 의해 최근 WLAN 특성의 이용을 허용한다.
상기 클라이언트 장치는 2.45 GHz 무선 랜(WLAN) 응용을 위해 설계된 SA2400 완전 집적 단일 IC RF 트랜시버(44)를 포함한다. 그것은 선행된 30GHz fT BiCMOS프로세스 상에서 제작된 직접 변환 무선 구조(radio architecture)이다. 상기 SA2400A는 수신기, 전송기 및 LO 생성기(generation)를 단일 IC로 결합시킨다. 상기 수신기는 저잡음 증폭기, 다운-컨버젼 믹서, 완전 집적 채널 필터 및 온-칩 폐쇄 루프를 갖는 자동 이득 제어기(automatic gain control, AGC)를 포함한다. 상기 전송기는 전력 램핑(power ramping), 필터, 업-컨버젼, 및 프리 드라이버(pre-driver)를 포함한다. 상기 LO 생성기는 전체 온-칩 VCO 및 부분적-N 합성기에 의 해 형성된다. 수신기에 대한 전형적 시스템 성능 파라미터들은 93dB 이득, 7.5dB 잡음지수, +1dB의 입력측(input-referred) 3차 차단지점(intercept point)(IIP3), 8ms의 AGC 안정화시간(settling time) 및 3ms의 Tx-Rx 간 스위칭 시간이다. 전형적인 전송기 시스템 성능 파라미터들은 1dB 스텝에서 -7dBm으로부터 +8dBm까지의 출력 전력 범위, 계량후의 -40dBc 캐리어 누설, 22dB 사이드밴드 억제(suppression), 30dB의 인 밴드 공통모드 리젝션 및 3밀리초의 Rx-to-Tx 스위칭 시간이다.
상기 장치는 AP1091 리니어 형태의 전력증폭기 단, 2.4GHz 밴드 내의 고출력 전력을 갖는 두 단의 전력 증폭기(46)를 포함한다. 상기 장치는 IEEE 802.11b 표준에 따른 26dBm의 선형 출력 전력을 제공한다. 상기 전력 증폭기는 또한, 상기 장치의 출력 전력에 비례하는 DC 전압을 제공하면서, 온-칩 전력 검출기(power detector)를 포함한다.
상기 장치는, 낮은 삽입 손실과, 매우 낮은 DC 전력 소모를 갖는 양의 전압 동작을 갖는, DC-3GHz SPDTRF 스위치(48)를 더 포함한다.
안테나(54, 56)에 가까운 제1의 RF 스위치(52)는 어느 안테나가 전송 또는 수신에 이용되는지 고르는 능력을 제공한다. 선택된 안테나로부터, 수신된 입력이 2.45GHz 대역통과 필터(50)에 인가된다. 상기 필터는 2.4GHz ISM 밴드 외부의 간섭(interferers)을 거부한다. 2.45GHz 대역통과 필터에 인접한 제2 RF 스위치(58)는 TX/RX 스위칭을 제공한다. 수신 모드의 이 스위치는 신호를 SA2400의 LNA 섹션으로 유도한다. 다음으로, 상기 신호는 I 및 Q 성분으로 베이스밴드 직각위상 다 운컨버터(quadrature downconverter)에 의해 혼합된다. 마침내, 상기 신호는 ZD1201의 ADC로 간다. 상기 베이스밴드 회로는 상기 파형을 샘플링하며, 이후, 상기 수신된 데이터를 복조하고 디스프레드(despread)한다.
전송 링크상에서, 데이터는 DBPSK, DQPSK 또는 CCK 변조될 수 있어서, I 및 Q 성분을 갖는 베이스밴드 직각위상(quadrature) 신호를 야기한다. 이후, 상기 신호는 2.4GHz-2.5GHz 대역으로의 변환을 위한 업컨버팅 믹서의 입력으로 간다. SA2400은 고출력전력범위를 커버하기 위해 고전력 모드 또는 저전력 모드에서 동작한다. 고전력 모드에서 동작되는 때, TX_OUT_LO가 선택되고, 고출력전력을 제공하기위해 AP1091 증폭기로 간다. 저전력모드에서 동작되는 때, TX_OUT_HI가 선택되고, 상기 신호는 RF 스위치를 통해 직접적으로 간다. TX AGC 기능이 ZD1201 베이스밴드 프로세서(42)에 의해 제공되는 점에 주목해야 한다.
SA2400 트랜시버의 내부 회로가 도 3의 보다 상세한 개략도에 도시되어 있다.
도 4는 도 1의 망의 시스템 레벨 구조를 나타낸다. 상기 시스템은 본질적으로 가입자 유닛 또는 이용자들(클라이언트 장치들), 시드 스테이션들 및 상기 클라이언트 장치를 WAN으로 링크하는 게이트웨이들을 포함한다. 상기 클라이언트 장치들은 그들 자신들 사이에 직접적으로 또는 시드 스테이션들을 통해 메시지를 전달함에 의해, 서로 통신할 수 있다. 이용자가 인터넷과 같은 다른 망에 접속하기를 원하는 경우, 메시지들은 게이트웨이를 통해 WAN으로 전달되어, 라우터 망를 통해 상기 다른 망로 전달된다. 상기 게이트웨이들은 클라이언트 장치들 및 시드 스테 이션들에 의해 이용되는 상기 ODMA 프로토콜로부터 TCP/IP와 같은 다른 프로토콜로의 번역기(Translator)로 동작한다.
상기 기술된 망의 동작이 도 5 내지 11의 개략도들을 참고로 하여 이제부터 기술될 것이다.
도 5에서, 발신국 A는 5개의 근처의 스테이션들(B~F)과 통신할 수 있으며, 데이터를 중간국들(B, I 및 M)을 통해 수신국(O)로 전송하고 있다. 상기 스테이션들(A ~ M 및 O)은 일반적으로 앞서 기술된 바와 같이 클라이언트 장치를 포함하는 이용자 스테이션들일 것이나, 일부는 예를 들어 시드 스테이션일 수 있다.
망의 효율을 최대화하기 위해, 스테이션이 메시지를 송신 또는 수신할 필요가 있는 경우에, 각 스테이션은 자신과 서로 통신할 수 있는 수많은 네이버(neighbor) 스테이션들을 갖는 것이 바람직하다. 반면, 주어진 스테이션이 데이터를 선택된 네이버 스테이션으로 전송하고 있는 경우, 상기 전송은 다른 스테이션으로의 최소한의 간섭을 야기하여야 하는 것이 바람직하며, 그렇지 않으면 스테이션들 간의 결과적인 경합이 망 내에서의 데이터 처리량을 감소시킬 것이다.
상기 사항을 명심하고서, 현재의 망은 각 스테이션의 동작을 조정할 것을 추구하여, 최고의 가능 데이터 속도로 및 최저의 가능 전송 전력으로, 수많은 이웃 스테이션들로부터 데이터를 수신하거나 데이터를 송신하는 것이 어느 때라도 가능하여, 다른 스테이션과의 간섭을 감소시키게 된다.
문제의 종류의 통신망은 동일한 셋트의 채널들 상에서 통신하려고 하는 많은 스테이션들을 포함한다. 상기 채널들은 다른 주파수, 다른 매질, 다른 코딩(예를 들어, 다른 스프레딩 코드), 다른 안테나, 다른 타임 슬롯 등 또는 이러한 것들의 조합들을 갖는 것으로 정의될 수 있다. 채널 재이용을 최적화하기 위해, 상기 스테이션들은 제한된 수의, 통상적으로 5개의 중간 네이버 스테이션들을 유지하려고 한다. 네이버 스테이션은 주어진 스테이션이 통신할 수 있는 다른 스테이션으로 정의된다.
스테이션은, 전송 주파수를 변경하고, 코드(PN 시퀀스)를 변경하고, 데이터 속도를 증가시키고, 전송 전력을 떨어뜨림에 의해, 스테이션이 바라보는 또는 스테이션을 보는 네이버 스테이션의 수를 제한할 수 있다. 모든 스테이션들은, 프로브 신호를 이용하여, 통신할 프로브 스테이션들을 발견할 미리 정의된 프로브 채널에서 모일 것이다. 일단 다른 스테이션이 발견되고, 양 스테이션들이 다른 스테이션으로 보낼 데이터를 가지면, 덜 이용된 데이터 채널로 이동할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은, "저속 프로브" 또는 "고속 프로브"의 두 종류의 프로브 프로세스를 포함한다. 상기 저속 프로브 프로세스는 네이버 스테이션들을 모으기 위해 각 망 스테이션에 의해 이용되며, 반면에 상기 고속 프로브 프로세스는 발신국 및 수신국 간의 그래디언트(gradient)를 구성하기 위해 이용된다.
먼저, 상기 저속 프로브 프로세스를 다루는 것은, 근처에 복수의 스테이션들이 있는 때, 높은 데이터 속도 및 낮은 전송 전력에서 프로브하는 것으로 끝날 것이다. 스테이션들은, 높은 데이터 속도를 이용할 수 없거나 충분한 네이버 스테이션들을 가지지 않는 고립된(lonely)(멀리 떨어진) 스테이션들(역시, 이하에서 고립된 네이버 스테이션이라 칭함)을 돕기 위해 충분한 네이버 스테이션들을 갖지 않거 나 낮은 데이터 속도에서 프로브 중인 스테이션들에 때때로 응답할 것이다. 스테이션들은, 그들이 고립되고, 높은 데이터 속도 및 최대 전력에서 충분한 네이버 스테이션들을 발견할 수 없는 때, 낮은 데이터 속도를 단지 이용할 것이다.
각 스테이션은 다른 스테이션들을 찾기 위해 정규적인 간격(저속 프로브 타이머에 의해 정해짐)으로 저속 프로브 신호를 전송할 것이다. 스테이션들은 프로브하는 다른 스테이션들을 검출할 수 있음을 저속 프로브에서 나타내며, 그러한 방식으로 스테이션들은 소정의 사전에 정해진 수의 스테이션들이 상기 프로브들을 검출할 수 있음을 나타낼 때까지 그들의 프로브 전력을 변화할 것이다. 스테이션이 필요한 수 만큼의 네이버 스테이션들을 얻지 못하는 경우, 최저 데이터 속도 및 최대 전송 전력으로 남아 있을 것이다.
각 스테이션은 다른 스테이션들과의 충돌을 피하기 위해 저속 프로브 신호 전송 간에 상기 저속 프로브 타이머를 가볍게 무작위로 변경시킬 것이다. 스테이션이 다른 스테이션의 전송을 받기 시작한다면, 상기 저속 프로브 타이머는 새로운 간격으로 리로드(reload) 될 것이다.
이동스테이션들의 망에서, 스테이션들은 끊임없이 움직이며, 그에 따라 네이버 스테이션들의 수는 끊임없이 변화할 것이다. 이웃들의 수가 필요한 수를 초과하는 경우에, 스테이션은 프로브 채널 상에 그 데이터 속도를 증가시키기 시작할 것이다. 필요한 수의 네이버 스테이션들을 더 이상 초과하지 않을 때까지 그 데이터 속도를 증가시키는 것을 계속할 것이다. 만약 최대 데이터 속도에 다다르는 경우에, 최소 전송 전력에 다다를 때까지 또는 네이버 스테이션의 필요한 수를 초과 하지 않을 때까지 10dB 씩 증가시킴에 의해 저속 프로브 전송 전력을 떨어뜨리기 시작할 것이다.
스테이션이 프로브 채널 상에서 다른 스테이션의 저속 프로브에 응답하는 때, 상기 저속 프로브 타이머 간격으로 그 데이터 패킷의 길이를 제한할 것이다. 이는 그 응답을 통해 프로브하는 다른 스테이션들을 피하는 것이다. 응답하는 스테이션이 작은 패킷에 넣을 것보다 보낼 데이터를 더 가졌다면, 다른 스테이션이 특정 데이터 채널로 이동해야만 함을 패킷의 헤더에 표시할 것이다.
각 프로브 채널을 위해 정의된 수많은 데이터 채널들이 있을 수 있다. 변화를 요청하는 스테이션은 이용가능한 데이터 채널 중의 하나를 임의로 선택할 것이다. 그 두 스테이션들 모두 보낼 데이터를 갖지 않을 때까지 통신을 계속할 경우, 또는 데이터 채널 상에 남아있는 최대 시간이 만료되는 경우(데이터 타이머에 의해 정해짐), 다른 스테이션이 그 요청을 받는 때, 그 데이터 채널로 즉시 변경할 것이다. 대체 데이터 전송 프로토콜들 또한 이용될 수 있다.
스테이션이 데이터 채널로 변경하는 때, 데이터 타이머를 장착한다. 그것은 상기 데이터 타이머가 허용하는 한 상기 데이터 채널 상에 남을 것이다. 상기 데이터 타이머가 만료되는 때, 스테이션들은 상기 프로브 채널로 되돌아가며, 프로브를 다시 시작할 것이다.
도 6의 개략도는 본 발명에 따른 저속 프로브 프로세스를 나타낸 것이다.
저속 프로브 프로세스는 세 가지 기본 기능들을 포함한다.
1. 네이버 스테이션 수집
2. 전력 습득(power learning)
3. 네이버 스테이션의 램핑(ramping)
네이버 스테이션 수집 프로세스는 네이버 스테이션들이 제1 스테이션의 프로브를 검지하고 있다는 것을 그들 고유의 프로브 내에서 나타낼 때까지 증가된 레벨의 전력에서 프로브하는 스테이션을 포함한다. 이것이 네이버 스테이션 수집으로 불린다. 상기 프로브의 전력은 미리 정해진 수의 네이버 스테이션들이 프로브를 검출하고 있음을 나타낼 때까지 증가한다.
모든 프로브 스테이션들은, 모든 스테이션들이 미리 정해진 수의 네이버 스테이션들을 수집할 때까지 그들의 프로브 전력을 증가 및 감소시킨다. 상기 프로세스는 프로브의 전력 레벨을 증가 및 감소시킴과, 다른 어떤 스테이션의 프로브가 청취(hear)되는지 프로브 내에 나타냄을 포함한다. 이러한 방식으로, 모든 스테이션들이 다양한 네이버 스테이션들에 다다르기 위해 필요한 전력 레벨이 어떤 값인지 알 수 있다.
스테이션이 프로브하는 때마다, 전송 전력 및 잡음지수(noise floor), 어떤 스테이션을 네이버 스테이션으로서 갖고 있는 지를 나타낸다. 스테이션이 다른 스테이션의 프로브를 청취하는 때마다, 경로 손실 및 그 스테이션의 잡음지수와 상기 경로 손실로부터 상기 스테이션에 도달하기 위해 필요한 전력을 상기 프로브로부터 계산한다. 상기 네이버 스테이션으로의 경로 손실 및 상기 네이버 스테이션에 도달하기 위해 필요한 전력은 네이버 테이블(neighbor table)이라고 불리는 각 스테이션에 저장되어 있는 테이블 내에 저장된다. 네이버 스테이션이 더 이상 청취되 지 않으면, 상기 경로 손실 및 상기 스테이션에 도달하기 위하여 필요한 전력 레벨은, 해당 네이버 스테이션이 상기 네이버 테이블에서 삭제되는 특정 레벨에 도달할 때까지 상기 테이블 내에서 증가(increased) 또는 램프("ramped") 된다.
본 발명의 상기 저속 프로브 프로세스는 다음의 예에서 보다 상세하게 기술된다.
저속 프로브 파라미터들
ㆍ 최소 프로브 전력(probing power)(PPmin)
ㆍ 최대 프로브 전력(PPmax)
ㆍ 프로브 전력 단계(PPstep)
ㆍ 프로브 간격(Pint)
ㆍ 프로브 간격 std dev.(Psdev)
ㆍ 전력 단계 당 프로브 간격(nPPs)
ㆍ 네이버 타임아웃 간격(TNint)
ㆍ 근접 네이버 스테이션 타임아웃 간격(TCNint)(TCNint<TNint)
ㆍ 모일 근접 네이버 스테이션들의 수(nNbrs)
ㆍ 프로브 내에 포함되는 네이버 스테이션들의 최대수(nPNbrs)
ㆍ 스테이션 잡음지수(Nfloor)
ㆍ 손실 램핑 시간(loss ramping time)(tinc)
ㆍ 손실 램프 증가(loss ramp increment)(Linc)(dB)
ㆍ 손실 램프 초과(Lex)(dB)
메시지 타입
ㆍ 프로브
ㆍ 프로브 액크(Ack)
정의
ㆍ 네이버 스테이션: 해당 스테이션에서 관찰될 수 있는 프로브 또는 프로브 액크를 전송한 스테이션.
ㆍ 근접 네이버 스테이션: 해당 스테이션의 ID를 포함한 프로브를 전송한 네이버 스테이션.
(각 스테이션에 대한)프로토콜:
정규적인 간격(Pint +/- Psdev)에서, 각 스테이션은 프로브를 전송한다. 초기에, 전력 PPmin으로 전송한다. 적어도 nNbrs의 근접 네이버 스테이션이 발견되기까지(그들의 프로브 메시지 내의 그들의 스테이션의 ID로 응답하였음) 또는 상기 전력이 PPmax에 다다를 때까지(이 전력 레벨에서 프로브 전송을 계속하는 단계에서), 각 nPPs 간격으로 PPstep 만큼 전력을 증가시킨다. nNbrs 이상의 근접 네이버 스테이션이 관찰될 수 있는 때, 전력을 다시 감소시기 시작한다.
프로브는 이하의 정보를 포함한다:
a. 해당 스테이션에서의 잡음지수(Nfloor).
b. 이 프로브 메시지의 전송 전력
c. (현재 이용되지 않은) 해당 스테이션의 네이버 스테이션의 전체 수
d. 해당 스테이션의 근접 네이버 스테이션의 전체 수
e. 가장 근접한 nPNbrs의(또는 더 적은) 네이버 스테이션(또는, 모든 이웃들도 가능-선택)의 스테이션 ID들
(네이버 스테이션들의 가까움의 정도는 해당 네이버 스테이션의 마지막 프로브 메시지의 수신 전력에 기반한다.)
프로브하지 않는 때, 상기 스테이션은 다른 스테이션들로부터 프로브 (또는 프로브 액크)를 위해 대기한다. 다른 스테이션의 프로브가 청취되는 때, 상기 프로브 메시지 내의 전송 전력 정보는 상기 스테이션으로의 경로 손실을 결정하는데 이용된다. 상기 잡음지수 정보는 메시지를 해당 스테이션으로 보내고 상기 네이버 테이블을 적절하게 업데이트 하는데 필요한 최소 전송 전력을 결정하는 데 이용된다.
만약 스테이션이:
(a) PPmax의 전력에서 그 프로브를 전송하고,
(b) nNbrs 보다 적은 수의 근접 네이버 스테이션을 갖는다고 주장하고,
(c) 해당 스테이션의 근접 네이버 스테이션이 아니고,
(d) 해당 스테이션과 통신할 수 있는 것이라면,
해당 원격 스테이션은 고립된 네이버 스테이션으로 간주될 것이다. 이 경우에, 즉시, (+/- Psdev) 상기 원격 스테이션에 의해 감지될 수 있는 적합한 전력으로 프로브 액크 메시지를 보낸다.
상기 프로브 액크는 이하의 정보를 포함한다:
a. 해당 스테이션에서의 잡음지수
b. 해당 프로브 액크 메시지의 Tx 전력
c. "고립된 네이버 스테이션"의 스테이션 ID
해당 스테이션이 해당 스테이션의 ID를 포함하는 프로브 액크 메시지를 청취하는 경우, 해당 전송 스테이션은 근접 네이버 스테이션으로 명명된다.
네이버 테이블 엔트리가 시간 tinc 이후에 (그 네이버로부터의 프로브에 의해) 업데이트되지 않으면, 상기 엔트리 내의 보고된 손실에 Linc를 더한다. 상기 엔트리가 프로브에 의해 업데이트 되거나, 상기 보고된 손실을 이용하여 상기 네이버 스테이션에 도달하는 데 필요한 전송 전력이 Lex dB에 의해 허용되는 최대 전력을 초과하는 때까지, tinc의 간격으로 이를 반복한다. 후자의 경우에 있어서, 손실을 무한으로 설정한다. 여기서의 변화는 존재하는 그래디언트를 프리즈(freeze)하도록 야기할 수 있다는 것을 명심해야 한다(이하 참고).
상기 발신국 및 수신국 사이의 루트 상의 모든 스테이션들이 알려져 있지 않은 경우에, 벡터 라우팅에 관한 다른 방법들 및 상기 언급된 방법에서 야기될 수 있는 문제는, 수신국으로의 루트가 전력 그래디언트에서 루프를 효과적으로 생성하면서 상기 발신국을 포함할 수 있다는 것이다.
만약 손실이 무한대이고 네이버를 포함하는 그래디언트 테이블에 엔트리가 존재하지 않는 경우에는, 상기 네이버 테이블 엔트리는 삭제되어야만 한다.
프로브/프로브 액크가 TNint 동안 네이버 스테이션으로부터 청취되지 않는 경우, 그 네이버 스테이션을 드롭시킨다. 프로브/프로브 액크가 근접 네이버 스테이션으로부터 TCNint 동안 청취되지 않는 경우, 상기 근접 네이버 스테이션을 네이 버(상태)로 되돌린다.
특정 네이버에 대한 비용은 그 네이버 스테이션에 도달하기 위한 전송전력을 단위로 계산될 수 있다.
예를 들어, -10dB이하= 비용1
0dB이하= 비용2
10dB이하=비용3
17dB이하=비용4
상기 비용은 해당 네이버 스테이션에 도달하기 위해 필요한 전력의 지표이다. 더 많은 전력이 필요할수록, 더 많은 간섭 및 전력(배터리) 소비 등의 관점에서 더 높은 비용이 필요하다.
다수 홉에 대한 총 비용이 함께 더해지면, 그러한 홉에 메시지가 따르는 경우, 상기 총 비용은 얼마나 많은 전력이 이용될 것인지 또는 얼마나 많은 간섭이 발생될 것인지를 나타내는 지표이다.
상기 저속 프로브는 네이버 스테이션들에 도달하기 위해 필요한 전력의 지표를 전개(develop)한다.
하나의 스테이션이 해당 스테이션의 네이버 스테이션이 아닌 목적지, 예를 들어, 해당 망을 가로지르는 원격 스테이션에 대한 메시지를 갖는 경우, 상기 목적지에 어떻게 도달하는 지에 대한 정보를 나타내기 위해 고속 프로브 신호를 전송하기 시작한다. 상기 정보는 그래디언트로 불리며, 목적지에 도달하기 위한 누적 비용의 지표이다. 스테이션이 고속 프로브를 시작하는 때, 목적지를 찾고 있음을 나 타내며, 상기 목적지가 그 네이버 스테이션의 상기 고속 프로브를 청취할 때까지 상기 고속 프로브를 청취한 네이버 스테이션들이 그들을 고속 프로브할 것이다. 이후, 상기 그래디언트는, 상기 그래디언트가 상기 소스에 도달할 때까지 누적 비용을 더함으로써 세워지고, 상기 소스는 목적지로의 낮은 그래디언트를 가지는 네이버 스테이션으로 메시지를 보내기 시작할 수 있으며, 상기 목적지에 도달할 때까지 그들의 네이버 스테이션으로 메시지들을 보낼 수 있다.
각 스테이션은 그 네이버 스테이션 각각의 각 목적지로의 (누적 비용) 그래디언트의 기록, 및 그 목적지로의 고유의 그래디언트를 유지한다. 각 스테이션은 목적지로의 낮은 누적 비용을 갖는 스테이션들로 메시지를 단지 패스한다. 스테이션은 목적지로의 낮은 그래디언트를 갖는 네이버 스테이션들 중의 어느 곳으로도 메시지를 패스할 수 있다. 저속 프로브를 통해 모인 네이버 스테이션 및 고속 프로브를 통한 그래디언트 생성은 스테이션으로 하여금 그러한 목적지로 메시지를 보낼 수 있는, 어떤 목적지로의 비용이 낮은 스테이션들의 수많은 선택을 전개하는 것을 허용한다. 상기 네이버들은 저속 프로브를 통해 언제나 유지되며, 그래디언트는, 네이버 스테이션이 아닌 스테이션들로 메시지가 보내질 필요가 있는 때, 단지 필요에 따라 전개된다.
도 7에 개략적으로 개시된 고속 프로브 프로세스 또는 알고리즘은 발신국 및 수신국 간의 경로를 따라 그래디언트를 구성하는데 이용된다. 상기 그래디언트들은 바람직하게는 네이버 스테이션으로의 비용(CN)으로 표현된다. 상기 프로세스는:
ㆍ 메시지가 해당 스테이션에서 발신되거나
ㆍ 네이버 스테이션으로부터 고속 프로브가 방해된 때에 시작한다.
스테이션은, 유지하고 있는 모든 그래디언트들이 소스 또는 수신국에 의해 취소되거나, 그래디언트 타임 아웃까지 고속 프로브 모드로 남는다.
고속 프로브 파라미터
ㆍ 고속 프로브 속도(FPRate) (마이크로초(msec) 단위)
ㆍ 고속 프로브에 대한 최대 홉 (maxHops)
ㆍ 그래디언트 타임아웃(Gtimeout)(마이크로초(msec) 단위)
ㆍ 최대 허용 비용(maxCost)
ㆍ 프로즌(frozen) 엔트리 타임아웃(Ftime)(마이크로초(msec) 단위)
ㆍ 스테이션 데이터 구조
이하의 데이터 구조는 상기 고속 프로브 알고리즘에 직접적으로 관련된 것이 아니나, 다른 정보를 가질 수 있다.
네이버 테이블
ㆍ 각 네이버 스테이션에 대한 엔트리
네이버 테이블 엔트리
ㆍ 네이버 스테이션 ID
ㆍ 네이버 스테이션으로의 현재 비용 (CN)
ㆍ 현재 유지되고 있는 각 그래디언트에 대한 엔트리
네이버 그래디언트 엔트리
ㆍ 수신국 ID
ㆍ 목적지로의 네이버 스테이션의 현재 비용(CND)
그래디언트 테이블
ㆍ 현재 유지되고 있는 각 그래디언트의 엔트리. 목적지당 하나의 엔트리
그래디언트 테이블 엔트리
ㆍ 수신국 ID
ㆍ 목적지로의 현재의 최상의 비용(CD)
ㆍ 현재의 최상의 비용 네이버 스테이션 ID
ㆍ 프로즌 상태(온 또는 오프)
ㆍ 프로즌 타임 아웃
ㆍ 프로즌 비용(CDF)
ㆍ 프로즌 네이버 스테이션 ID(NF)
ㆍ 그래디언트 타임 아웃
ㆍ 동일한 목적지를 갖는 각 소스 스테이션에 대한 엔트리를 포함하는, 소스 스테이션 리스트
소스 스테이션 엔트리
ㆍ 소스 스테이션 ID
ㆍ 홉 카운트
ㆍ 유지 상태(예 또는 아니오)
고속 프로브 데이터 형식
ㆍ 전송 스테이션 ID
ㆍ 스테이션에서의 잡음지수
ㆍ 전송 전력
ㆍ 수많은 그래디언트 엔트리들 - maxCost를 초과하지 않는 네이버 PDG를 가지며, 전송 스테이션이 그래디언트를 유지하고 있는 그래디언트 테이블 내의 각 목적지 엔트리에 대하여 통상적으로 하나
고속 프로브 그래디언트 엔트리
ㆍ 수신국 ID
ㆍ 전송 스테이션으로부터 목적지로의 최상의 비용(PDG)
ㆍ 소스 스테이션들의 리스트
소스 스테이션 엔트리
ㆍ 소스 스테이션 ID
ㆍ 유지 상태(예 또는 아니오)
ㆍ 홉 카운트
고속 프로브는, 상기 그래디언트 테이블이 하나 또는 그 이상의 엔트리들을 포함하는 때 시작/계속한다. 고속 프로브 메시지는, 상기 고속 프로브가 정지할 때까지, FPrate로 생성된다. 고속 프로브는 상기 그래디언트 테이블 내에 아무런 엔트리도 남아 있지 않을 때 정지된다.
상기 저속 프로브 프로세스에 의해 새로운 네이버 스테이션이 추가된 경우, 상기 그래디언트 테이블 내의 각 목적지에 대한 엔트리들은 상기 네이버 테이블에 더해질 것이다. 모든 네이버 스테이션들이 제거되면, 상기 그래디언트 테이블 또한 제거될 것이고, 상기 스테이션은 고속 프로브 모드를 벗어날 것이다.
소스 스테이션(현재의 스테이션)이 주어진 목적지로 데이터 메시지를 발신하거나 다른 곳으로 예정된 네이버 스테이션으로부터 데이터 메시지를 수신하는 때, 세 가지 가능성이 발생한다:
1. 상기 그래디언트 테이블은 상기 메시지의 목적지를 위한 엔트리를 포함하며, 목적지로의 최상의 비용은 maxCost를 초과하지 않는다. 이 경우에 있어서, 상기 메시지는 특정 네이버 스테이션을 통해 전송될 수 있다.
2. 상기 그래디언트 테이블은 메시지의 목적지를 위한 엔트리를 포함하지 않는다. 이 경우에 있어서, 새로운 그래디언트 테이블 엔트리가("예" 상태가 유지되면서) 생성되고, 메시지는 장래의 전송을 위해 줄지어 차례를 기다려야 한다.
앞서의 각 경우에서, 상기 그래디언트 테이블 내의 홉 카운트는 maxHops로 설정된다. 발신국이 목적지로의 데이터 전송을 완전히 종료하는 때, 유지 상태를 "아니오"라고 설정함에 의해 해당 그래디언트 테이블 엔트리를 마크한다. 이후, 상기 플래그는 장래의 고속 프로브에 의해 퍼질 것이다.
상기 그래디언트 테이블이 메시지 목적지에 해당하는 엔트리를 이미 포함하고 있지 않은 경우에, 소스/목적지를 위해 엔트리가 더해진다. 엔트리는 새로운 목적지를 위한 네이버 테이블의 각각에 더해진다. 상기 그래디언트 테이블이 상기 메시지 목적지에 대한 엔트리를 포함하고 있으나, 해당 소스 스테이션 엔트리를 갖고 있지 않은 경우, 그 소스 스테이션 ID는 상기 엔트리의 소스 스테이션 ID 리스트에 더해진다. 테이블 엔트리가 Gtimeout 동안 업데이트되지 않았다면, 그 엔트리는 삭제된다. 상기 네이버 테이블 내의 해당 엔트리들은 제거된다.
고속 프로브 메시지는, 상기 그래디언트 테이블 내의 각 알려진 목적지에 대해, 그 목적지를 위해 목적지로의 최상의 비용(CD=min(CN+CND) 모든 네이버 N에 대해)을 계산함에 의해 형성된다.
그래디언트 테이블 엔트리가 프로즌되고, CND>CDF의 모든 값들(모든 네이버 N에 대해) 상기 CD의 값은 상기 그래디언트 테이블로부터 보내지며, 그렇지 않으면, 앞서와 같이 계산된 상기 목적지로의 최상의 비용CD가 이용되나, CND<CDF이도록 네이버의 일부 집합에 대해서만 이다.
상기 그래디언트 테이블 엔트리가 프로즌되지 않고, 네이버 스테이션들을 통한 모든 그래디언트들이 maxCost를 초과하는 CN+CND를 갖는 경우, 그 목적지 엔트리는 상기 메시지 내에 포함되지 않는다. 그래디언트 테이블 엔트리가 프로즌되면, 그 목적지 엔트리는 항상 메시지 내에 포함된다. 주어진 목적지에 대한 상기 그래디언트 테이블 내의 엔트리가 1보다 작은 모든 소스 엔트리 홉 카운트를 가지는 경우, 그 목적지 엔트리는 상기 메시지 내에 포함되지 않는다. 상기 고속 프로브 메시지 내의 소스 엔트리들은 그래디언트 테이블 내의 엔트리들에 해당한다. 상기 고속 프로브 메시지는 모든 근접 및 고립된 네이버 스테이션들에 다다르기 위한 충분한 전력으로 전송된다. 모든 소스 스테이션 엔트리들은, 그들이 "아니오"라는 유지 상태를 갖는 경우, 상기 그래디언트 리스트로부터 삭제된다. 모든 소스 엔트리들이 삭제되면, 해당 목적지 엔트리는 상기 그래디언트 테이블로부터 삭제된다.
고속 프로브 메시지가 수신되는 때, 메시지 내의 전송 스테이션 ID, 잡음지수 및 전송 전력 정보는 상기 전송 네이버 스테이션에 대해 네이버로의 비용(CN)을 업데이트 하는데 이용된다. 그러한 네이버 스테이션이 존재하지 않는 경우, 새로운 네이버 테이블 엔트리가 생성된다. 각 고속 프로브 그래디언트 엔트리에 대해, 상기 네이버 그래디언트 테이블은 그들의 이전 값에 무관하게 새로운 CND값으로 업데이트된다.
각 고속 프로브 그래디언트 엔트리에 대해, 그래디언트 테이블은 다음과 같이 업데이트된다:
현재의 시간을 반영하기 위해 그래디언트 타임아웃을 변경한다.
프로브 메시지 테이블로부터 그래디언트 테이블 내의 해당 엔트리로 소스 스테이션 엔트리를 복사한다.
홉 카운트를 하나씩 줄인다.
이미 존재하지 않으면 새 엔트리를 추가한다.
네이버 그래디언트 엔트리를 업데이트한다.
특정 목적지에 대해 그래디언트 테이블 엔트리를 다음과 같이 업데이트한다( 상기 고속 프로브 그래디언트 엔트리가 목적지로의 최상의 비용 CND을 갖는 네이버 스테이션 N으로부터임을 가정).
그래디언트 테이블 엔트리가 프로즌되지 않으면
CN+CND가 목적지로의 현재의 최상의 비용 CD와 동일하거나 크고, 그 비용이 네이버 스테이션N을 통하지 않으면, 아무것도 행해지지 않는다.
CN+CND가 목적지로의 현재의 최상의 비용 CD보다 작으며, 상기 비용이 네이버 스테이션 N을 통하지 않은 경우, 감소된 값 CN+CND로 현재의 최상의 비용 CD를 업데이트한다.
CN+CND가 목적지로의 현재의 최상의 비용 CD보다 작으며, 상기 비용이 네이버 스테이션 N을 통하는 경우, 감소된 값 CN+CND로 현재의 최상의 비용 CD를 업데이트한다.
CN+CND가 목적지로의 현재의 최상의 비용 CD보다 크며, 상기 비용이 네이버 스테이션 N을 통하는 경우, 그래디언트 테이블 엔트리는 프로즌된다. 상기 프로즌 상태는 "온" 상태로 설정되며, 상기 프로즌 타임아웃은 Ftime으로 설정되며, CDF는 현재의 값 CD로 설정된다. CD를 새로운 높은 값 CN+CND로 설정하고, 상기 프로즌 비용 CDF가 얻어진 네이버 스테이션 ID를 얻는다.
그래디언트 테이블 엔트리가 프로즌되면
A. N=NF 이면 또는
B. N<>NF 및 CND가 프로즌 비용 CDF보다 작으면,
CN+CND가 목적지로의 현재의 최상의 비용 CD와 동일하거나 크고, 그 비용이 네이버 스테이션 N을 통하지 않으면, 아무것도 행해지지 않는다.
CN+CND가 목적지로의 현재의 최상의 비용 CD보다 작으며, 상기 비용이 네이버 스테이션 N을 통하지 않은 경우, 감소된 값 CN+CND로 현재의 최상의 비용 CD를 업데이트한다.
CN+CND가 목적지로의 현재의 최상의 비용 CD보다 작으며, 상기 비용이 네이버 스테이션 N을 통하는 경우, 감소된 값 CN+CND로 현재의 최상의 비용 CD를 업데이트한다.
CN+CND가 목적지로의 현재의 최상의 비용 CD보다 크며, 상기 비용이 네이버 스테이션 N을 통하는 경우, 그래디언트 테이블 엔트리는 리프로즌(refrezon)된다. 상기 프로즌 상태는 "온"으로 남으며, 상기 프로즌 타임아웃은 Ftime으로 리셋되며, CD는 새로운 높은 값 CN+CND로 설정된다. 주의: 상기 프로즌 비용 CDF가 얻어진 스테이션 ID(NF) 또는 CDF는 변경되지 않아야 한다.
상기 프로즌 타임아웃이 만료되면, 프로즌 상태를 "오프"로 설정한다.
도 8을 참고로 하면, 벡터 라우팅을 채용한, 본 발명에 의해 이용된 것과 같 은, 망 내에 루프를 형성하는 문제가 더 논의된다. 도 8은 수많은 망의 스테이션들 A ~ I를 나타낸다. 수신국으로의 루트가 유지되는 동안, 각 스테이션은 지시된 스테이션을 통한 목적지로의 비용에 관한 데이터를 포함하는 프로브 신호를 일정 간격으로 그 네이버 스테이션들로 전송한다. 다른 모든 스테이션들이 수신국 A로의 그래디언트를 전개하고, 각 경우에 있어서 네이버로의 비용(CN)이 1이며, 스테이션 F에서 I까지의 스테이션으로부터 스테이션 C로의 직접적 비용은 10이라고 가정한다. 일정 시간 후에, 스테이션 I는 스테이션 H 내지 B를 거친, 스테이션 A로의 총 비용이 8임을 알 것이다. A로의 모든 루트들이 B 및 C 간의 링크를 통해 이르기 때문에, 스테이션들 간의, 예를 들어, B 및 C 간의 비용이 증가해야한다면, 이는 체인 내의 비용에 영향을 미칠 것이며, 각 스테이션은 A로의 비용을 증가시켜야 한다.
B로부터 C로의 비용이 갑자기 높은 수로 증가하고(B 및 C가 서로 간에 접촉이 끊겨, 무한대), C가 B로부터 어떠한 프로브나 전송도 청취하지 않은 경우, C는 B를 거친 A로의 비용을 무한으로 변경한다. 스테이션 C는 다른 스테이션의 프로브 신호의 대기를 계속하고, 예를 들어, A로의 8의 비용을 갖는다는 것을 나타내는 스테이션 I로부터의 프로브 신호를 청취한다. C로부터 I로의 직접적인 비용이 10이기 때문에, 이는 C가 I를 통해 A로, 무한보다 나은, 10+8 또는 18의 총 비용으로 갈 수 있다고 생각하게 만든다. 그러나, 이는 물론 사실이 아니며, 전송이 스테이션 I를 통해 라우팅 된 것처럼, 스테이션 C에서 종료되며, 루프가 형성되어, 메시 지는 스테이션 A에 도달되지 않는다.
이러한 상황을 해결하기 위해, 실제로 선택된 중간국이 수신국에 도달할 수 없을 때, 스테이션이 다른 스테이션을 수신국으로의 메시지 전송을 위한 중간국으로 인식하는 것을 방지하는 방법이 필요하다. 이는, "프로즌" 시험 값보다 높은 값의 목적지로의 비용을 갖는 스테이션으로 중간국이 대체될 수 없는 사전에 정해진 시간에 대한 요건을 설정함에 의해 효과적으로 행해진다. 상기 요건은 루트 상의 모든 중간국들이 새로운 비용 데이터로 업데이트되는 것이 허용되는데 충분한 시간동안 유지된다.
상기 예에서, 스테이션 C로부터 스테이션 A로의 비용에 대한 프로즌 시험 값은 2이다. 스테이션 C가 상기 프리징 기간 동안 2 보다 작은 목적지로의 비용을 갖는 다른 스테이션으로부터 프로브를 청취하지 않는 경우, 스테이션 B를 다른 스테이션으로 대체하지 않을 것이다. 상기 프리징 기간 동안, 루트 상의 모든 스테이션 D 내지 스테이션 I는 무한으로 그들의 비용을 업데이트할 것이며, 각 스테이션은 그 사이에 자신의 프로즌 테스트 값을 갖는다. 예를 들어, 스테이션 B는 스테이션 A까지의 3의 비용을 가지며, 3보다 작은 스테이션 A로의 비용을 갖는 스테이션으로부터 청취하지 않은 경우 업데이트하지 않을 것이다.
스테이션 C가 직접적으로 (어떤 비용으로도) 볼 수 있는 체인 내의 스테이션들이 업데이트 될 수 있도록 충분하게 상기 프리징 기간이 길어야만 하는 것이 중요하다. 현재의 예에서, 스테이션 C는 10의 높은 비용으로 스테이션 F, G, H 및 I를 직접적으로 볼 수 있다. 따라서, 프리징 기간은 스테이션 C가 그들 중의 하나 를 스테이션 A로의 루트 내의 중간국으로서 선택하는 것을 허용하기 전에 스테이션 F 내지 I를 업데이트하는 프로브 프로세스를 위한 충분한 시간을 허용해야만 한다.
현재의 예에서, 상기 프리징 기간이 10 프로브 간격으로 정해지면, 7 프로브 간격 이후에, 스테이션 I가 업데이트될 것이고, 무한의 스테이션 A로의 비용을 보일 것이다. 이 점에서, 스테이션 C가 2의 그 시험 값을 풀면(unfreeze), 무한의 스테이션 A로의 비용을 나타내는 다른 스테이션으로부터 프로브 신호를 수신하기만 할 것이고, 이는 그러한 다른 스테이션들 또한 스테이션 A로의 루트를 갖지 않을 것을 나타내기 때문에 그들 중의 하나를 선택하지 않을 것이다. 이는 루프의 형성을 방지한다.
이 프리징 프로세스는 다음의 세 예들에 더 상세하게 개시된다.
이 섹션은 프리징 및 리-프리징 프로세스의 두 예를 나타낼 것이다. 첫 번째는 최상의 다음 네이버 스테이션이 변하지 않는 상태로 머무는 단순한 상황이다. 두 번째는 프로즌 상태인 동안 최상의 다음 네이버가 변하는 것을 나타낸다.
예 1
이 예는 도 9의 스테이션 M을 기반으로 한다. 이는 각 프리징 동작에 대한 타임아웃 동작을 나타낸다.
S로부터 D로 그래디언트가 생성된다. 스테이션 M의 그래디언트 테이블(GT.)은 다음과 같다:
GT(M) CD N
D 10 (1)
상기 CND가 6으로부터 7로 변한다고 가정하면:
GT(M) CD N F CDF NF Ftime
D 11 (1) 예 10 (1) 100
Ftime은 프로즌 상태가 100 밀리초 뒤에 종료될 것이라는 것을 의미하는 타임아웃카운트이다. 상기 CND가 상기 제1 프로즌 엔트리 시간이 다 되기 전에 다시 변경되면, 7부터 9까지는 리-프로즌(re-frozen)으로 명명된다. 스테이션 M의 GT는 다음과 같을 것이다. 이 순간, CDF NF 및 Ftime을 유지하는 리-프로즌 테이블을 이용할 것이다.
GT(M) CD N F CDF NF Ftime
D 13 (1) 예 10 (1) 40
11 (1) 100
제2 엔트리(100밀리초)의 타이머는 생성되는 때 시작할 것이다.
제1 엔트리가 타임 아웃되는 때, 제2 리-프로즌 엔트리에서 CDF 및 NF 값을 이용할 것이다. 구현예에서, 그러한 엔트리들을 앞으로 복사할 것이다.
GT(M) CD N F CDF NF Ftime
D 13 (1) 예 10 (1) 0
11 (1) 60
상기 리-프리징은 여러 번 발생할 수 있다.
예 2
이 예는 도 10의 스테이션 M을 기반으로 한다.
스테이션 S로부터 스테이션 D로 그래디언트가 생성된다. 안정화 이후에, 스테이션 M의 GT는 아래와 같다:
GT(M) CD N
D 5 (3)
시나리오 1
(3)의 CND가 3으로부터 5로 변한다고 가정하자. 고속 프로브가 (3)으로부터 수신된다. 스테이션 M의 GT는 다음과 같이 업데이트될 것이다.
GT(M) CD N F CDF NF Ftime
D 7 (3) 예 5 (3) 100밀리초
이 양에서, (2)로부터의 고속 프로브는, CD=7 보다 큰 CN+CND=8이기 때문에, 스테이션 M의 GT에는 영향을 미치지 않을 것이다.
(1)로부터의 고속 프로브는 CD=7 보다 작은 CN+CND=6이기 때문에 스테이션 M의 GT를 업데이트할 것이다. 업데이트 후에, 스테이션 M의 GT는 다음과 같을 것이다. 이제 Ftime이 40밀리초인 것으로 가정하자.
GT(M) CD N F CDF NF Ftime
D 6 (1) 예 5 (3) 60밀리초
시나리오 2
(1)의 CN이 2로부터 3으로 변하는 것으로 가정하자. 이는 상기 GT 엔트리가 리-프로즌되는 것을 야기할 것이다.
GT(M) CD N F CDF NF Ftime
D 3+4=7 (1) 예 5 (3) 50밀리초
6 (1) 100밀리초
제1 엔트리가 타임 아웃되는 때, 상기 GT는 다음과 같을 것이다:
GT(M) CD N F CDF NF Ftime
D 7 (1) 예 5 (3) 0
6 (1) 50밀리초
제2 엔트리가 타임 아웃되는 때, 상기 GT는 다음과 같을 것이다:
GT(M) CD N F CDF NF Ftime
D 7 (1) 아니오 6 (1) 0
예 3
이 예는 프리징이 발생하는 때 몇몇 스테이션들의 총 동작을 나타낸다. 도 11에서, (1) 및 (4) 사이의 비용은 10이어서, 스테이션 D로의 흐름은 (3), (2) 및 (1)를 거칠 것이다.
스테이션 D와 (1) 사이의 비용이 1부터 20까지 증가하는 것으로 가정한다. 이는 (1)이 프로즌 되는 것을 야기할 것이다.
이하의 테이블은 모든 그래디언트 테이블(스테이션 D로의 목적)을 나타낸다. 고속 프로브는 매 10밀리초마다 발생하는 것으로 가정한다. 아래의 테이블은 밀리초 단위의 절대 시간을 나타낸다.
Figure 112006051001412-PCT00001
알고리즘 예.
*1. 스테이션(1)은 (4)로부터 FP를 수신한다. 프로즌 스테이션에 대해 상기 알고리즘을 수행하라. FP(4) 내의 CD는 프로즌 비용 CDF=1보다 높은 4이므로, 스테이션 (1)의 GT를 변경하지 않을 것이다.

Claims (13)

  1. 각 스테이션이 데이터를 전송하고 수신할 수 있는 복수의 스테이션들을 포함하여, 편의적으로 선택된 적어도 하나의 중간국을 통해 발신국으로부터 수신국으로 데이터를 전송할 수 있는 통신망을 운용하는 방법으로서,
    a) 적어도 하나의 데이터 채널과 다른, 적어도 하나의 프로브 채널을 정의하는 단계;
    b) 다른 스테이션으로의 프로브 신호의 전송을 위한 프로브 채널을 제1 소정 기준에 따라 각 스테이션에서 선택하는 단계;
    c) 상기 선택된 프로브 채널을 통해 각 스테이션으로부터 제1 프로브 신호를 전송하고, 직접적으로 또는 간접적으로 응답하는 프로브 스테이션으로부터 상기 제1 프로브 신호를 수신하는 다른 스테이션은 수신국 또는 중간국으로서의 자신들의 이용가능성을 상기 프로브 스테이션에게 나타내는 단계;
    d) 단계 c)에 의해 식별된 다른 이용가능한 스테이션들의 상세사항들을 포함하는 네이버 테이블을 각 스테이션에서 유지하는 단계;
    e) 네이버 스테이션이 아닌 수신국에 데이터를 보낼 필요가 있는 스테이션으로부터, 상기 네이버 테이블 내의 스테이션들로 제2 프로브 신호를 전송하고, 상기 네이버 테이블 내의 스테이션들로부터 제2 프로브 신호를 수신하는 단계; 및
    f) 네이버 스테이션이 아닌 각 수신국과 통신하는 비용과 관련된 데이터를 포함하는 그래디언트 테이블을 필요한 대로 각 스테이션에서 유지하는 단계를 포함 하여,
    각 스테이션이 최소의 비용으로 발신국으로부터 수신국으로 데이터의 순방향 전송을 위한 미리 정해진 숫자의 중간국을 선택하는 것을 허용하는 것을 특징으로 하는 통신망 운용 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (c)에 의해 식별된 다른 이용가능한 스테이션들의 상세사항은 상기 다른 이용가능한 스테이션에 도달하기 위해 필요한 전력 및 경로 손실을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신망 운용 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 프로브 신호는, 상기 스테이션의 네이버 테이블이 엔트리들을 포함하고 있는 동안에만 각 스테이션으로부터 전송되는 것을 특징으로 하는 통신망 운용 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 네이버 테이블의 각 스테이션에 대해, 상기 네이버 테이블의 그러한 각 스테이션을 거쳐 발신국으로부터 수신국으로의 메시지 전달의 비용에 대한 목적지 값(destination value)에 대한 비용을 계산하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신망 운용 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 스테이션은 또한 목적지 값에 대한 자신의 비용의 일시적 기록을 유지하는 것을 특징으로 하는 통신망 운용 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 목적지 값에 대한 비용은, 상기 네이버 테이블 내의 그러한 각 스테이션 및 중간국들을 거쳐, 메시지를 발신국으로부터 수신국으로 전달하는 누적 비용임을 특징으로 하는 통신망 운용 방법.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    스테이션들이 그들 자신의 계산에 있어서 다른 스테이션들의 목적지 값으로의 쓸모없는(obsolete) 비용을 이용하는 것을 방지하기 위해, 다른 스테이션들이 목적지 값으로의 그들 고유의 비용을 업데이트 할 수 있는 동안 각 스테이션의 목적지 값으로의 계산된 비용을 일정하게 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신망 운용 방법.
  8. 각각이 데이터를 전송하고 수신할 수 있는 복수의 클라이언트 스테이션들을 포함하여, 편의적으로 선택된 적어도 하나의 클라이언트 중간국(intermediate client station)을 통하여 클라이언트 발신국(originating client station)으로부 터 클라이언트 수신국(destination client station)으로 복수의 데이터 패킷을 포함하는 메시지를 전송할 수 있는 통신망으로서, 상기 통신망이,
    클라이언트 스테이션들에 대해 상기 네트워크로의 접속점으로서 동작하도록 배치된 복수의 게이트웨이;
    클라이언트 스테이션들이 통신할 수 있으며, 상기 클라이언트 스테이션의 효과적인 접속 범위를 확장하는 복수의 시드 스테이션으로서, 각 시드 스테이션이 적어도 하나의 게이트웨이와 통신중인 상태에 있는 복수의 시드 스테이션; 및
    상기 클라이언트 스테이션들을 모니터링하기 위한 적어도 하나의 가입자 망 관리자를 더 포함하며,
    각 클라이언트 스테이션은,
    a) 적어도 하나의 데이터 채널과는 다른, 적어도 하나의 프로브 채널을 정의하고,
    b) 다른 클라이언트 스테이션으로의 프로브 신호의 전송을 위한 프로브 채널을 제1 소정 기준에 따라 각 스테이션에서 선택하고;
    c) 상기 선택된 프로브 채널을 통해 각 클라이언트 스테이션으로부터 제1 프로브 신호를 전송하고, 직접적으로 또는 간접적으로 응답하는 프로브 클라이언트 스테이션으로부터 상기 제1 프로브 신호를 수신하는 다른 클라이언트 스테이션은 클라이언트 수신국 또는 클라이언트 중간국으로서의 자신들의 이용가능성을 상기 클라이언트 프로브 스테이션에게 나타내고;
    d) 단계 c)에 의해 식별된 다른 이용가능한 클라이언트 스테이션들의 상세사 항들을 포함하는 네이버 테이블을 각 클라이언트 스테이션에서 유지하고;
    e) 네이버 클라이언트 스테이션이 아닌 클라이언트 수신국에 데이터를 보낼 필요가 있는 클라이언트 스테이션으로부터, 상기 네이버 테이블 내의 클라이언트 스테이션들로 제2 프로브 신호를 전송하고, 상기 네이버 테이블 내의 클라이언트 스테이션들로부터 제2 프로브 신호를 수신하고; 또,
    f) 각 네이버 클라이언트 스테이션과 통신하는 비용과 관련된 데이터를 포함하는 그래디언트 테이블을 각 클라이언트 스테이션에서 유지하는 데 적합하며,
    각 클라이언트 스테이션이 최소의 비용으로 클라이언트 발신국으로부터 클라이언트 수신국으로 데이터의 순방향 전송을 위한 미리 정해진 숫자의 클라이언트 중간국을 선택하는 것을 허용하는 것을 특징으로 하는 통신망.
  9. 제8항에 있어서,
    각 클라이언트 스테이션은 또한 상기 단계 c)에 의해 식별된 다른 이용가능한 스테이션들의 상세사항들 내에 상기 다른 이용가능한 스테이션들에 도달하기 위해 필요한 전력 및 경로 손실을 포함하는데 적합한 것을 특징으로 하는 통신망.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    각 클라이언트 스테이션은, 상기 스테이션의 네이버 테이블이 엔트리를 포함하는 동안에만 각 스테이션으로부터 제2 프로브 신호를 전송하는 전송기(transmitter)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 통신망.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 클라이언트 스테이션은, 상기 네이버 테이블 내의 각 스테이션에 대해, 네이버 테이블 내의 그러한 각 스테이션을 통해 발신국으로부터 수신국으로 메시지를 전달하는 비용에 대한 목적지 값으로의 비용을 계산하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신망.
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    각 스테이션은 목적지 값으로의 그 자신의 비용의 일시적 기록을 유지하기 위한 메모리를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신망.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    스테이션들이 그들 자신의 계산에 있어서 다른 스테이션들의 목적지 값으로의 쓸모없는(obsolete) 비용을 이용하는 것을 방지하기 위해, 다른 스테이션들이 목적지 값으로의 그들 고유의 비용을 업데이트 할 수 있는 동안 각 스테이션의 목적지 값으로의 계산된 비용을 일정하게 유지하는데 적합한 것을 특징으로 하는 통신망.
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