KR20070122424A

KR20070122424A - 이동 애드-혹 망에서 다중 전송 속도를 갖는 매체 접근제어를 이용한 경로 설정 방법

Info

Publication number: KR20070122424A
Application number: KR1020070112584A
Authority: KR
Inventors: 이재훈; 안상현; 김영한
Original assignee: 숭실대학교산학협력단
Priority date: 2007-11-06
Filing date: 2007-11-06
Publication date: 2007-12-31

Abstract

본 발명은 다중 전송 속도를 갖는 매체 접근 제어 기반의 이동 애드-혹 네트워크(MANET: Mobile Ad Hoc Network)에서 빠른 전송 속도를 갖는 경로를 설정하기 위한 반응형 경로 설정 방법에 관한 것이다.

본 발명은 빠른 전송 속도를 갖는 경로를 설정하기 위한 방법에 있어서, (1) 소스 노드가 목적지 노드까지의 경로를 설정하기 위하여 경로 요구 메시지를 브로드캐스트하는 단계, (2) 중간에 위치한 노드가 경로 요구 메시지를 수신할 때 측정되는 SNR을 이용하여 전송 속도를 결정하는 단계, (3) 중간에 위치한 노드가 경로 요구 메시지를 전송한 적이 없으면 경로 요구 메시지를 만들어 다시 브로드캐스트하는 단계, (4) 중간 노드가 경로 요구 메시지를 다시 수신하는 경우에 새로운 경로가 빠른 전송 속도를 제공하는지를 확인하여 만일 빠른 속도를 제공한다고 판단되면 자신의 경로 설정 테이블 엔트리를 변경하는 단계, (5) 목적지 노드가 경로 요구 메시지를 수신하면 경로 설정 테이블 엔트리를 추가하는 단계, (6) 목적지 노드가 소스 노드에게 경로가 설정되었다는 것을 알려주기 위하여 경로 응답 메시지를 만들어 전송하는 단계, (7) 경로 응답 메시지에는 이전 노드에서 해당 노드까지의 전송 속도에 대한 정보가 포함되는 단계, (8) 경로 응답 메시지를 수신한 소스 및 중간 노드는 다음 노드까지의 전송 속도를 판단하여 데이터 트래픽을 정해진 속도로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 빠른 전송 속도를 갖는 경로를 설정하는 반응형 경로 설정 방법을 제공한다.

이동 애드-혹 망, 매체 접근 제어, 경로 설정 방법, 반응형 경로 설정 방법

Description

이동 애드-혹 망에서 다중 전송 속도를 갖는 매체 접근 제어를 이용한 경로 설정 방법{Method for Route Setup by exploiting Medium Access Control with Multiple Rate in Mobile Ad-hoc Network}

본 발명은 이동 애드-혹 망에 관한 것으로, 특히 이동 애드-혹 망에서 종단간 경로 설정 방법에 관한 것이다.

이동 애드-혹 망(Mobile Ad-hoc Network, 이하 ‘MANET'으로 칭함)은 인프라스트럭처없이 이동 노드(Mobile Node, 이하 ’MN'이라 칭함)들끼리 서로 협력하여 다중-홉으로 정보를 전달할 수 있도록 하기 위한 망이다. MANET은 이전에는 군용 통신에서 사용할 목적으로 고려되었지만, 최근에는 센서 망이나 홈 망과 같은 일반적인 상용 망에서도 적용되고 있다.

MANET을 구성하고 있는 MN들 중에서 소스(Source) MN과 목적지 MN이 서로 통신을 하고자 하지만 둘이 서로의 전파 범위에 있지 않은 경우에는 다른 MN들의 도움을 받아 다중-홉으로 통신을 해야 한다. 따라서 종단간 경로를 결정하기 위한 경로 설정 방법이 필수적이라 할 수 있다. MANET에서의 경로 설정 방법은 크게 예방적(proactive)인 방법과 반응적(reactive)인 방법으로 구분할 수 있다. 예방적인 방법은 MN들이 경로 관련 정보를 MANET 내의 다른 모든 MN들에게 주기적으로 전송함으로써 경로를 설정하는 방법이다. 이 방법에서는 모든 MN들이 주기적으로 경로 관련 제어 메시지를 전송하기 때문에 특히 MN의 이동성으로 인하여 토폴로지(Topology)가 변화하는 경우에는 오버헤드가 많이 발생한다는 단점이 있다. 반면 반응적인 방법에서는 상위 계층으로부터 트래픽을 전송하라는 요청을 수신했을 때 비로소 MN은 종단까지의 경로를 찾는 방법이다. 이 방법에서는 MN의 이동으로 인하여 망의 형태가 변화하더라도 전송할 트래픽이 있는 경우에만 경로를 찾기 때문에 경로 설정을 위한 제어 메시지의 전송으로 인한 오버헤드가 작기 때문에 MANET 환경에 적합하다고 할 수 있다. 애드-혹 주문형 거리 벡터(Ad-hoc On-demand Distance Vector, 이하 ‘AODV'라 칭함)가 MANET에서의 반응적 경로 설정 방법으로 정의되었다. AODV 알고리즘의 일 예로는 "C. Perkins, C. Belding-Royer and S. Das, "Ad hoc On-demand Distance Vector (AODV) Routing", RFC 3561, July 2003" 문헌이 있다.

도 1은 MANET의 시스템 구성의 예를 도시한다.

도 1을 참조하면, 제 1 이동 노드(즉, MN1)(10)와 제 2 이동 노드(즉, MN2)(20), 그리고 제 3 이동 노드(즉, MN3)(30)는 서로 직접 통신이 가능한 전파 거리 내에 위치하고 있다. 또한 제 3 이동 노드(즉, MN3)(30)와 제 4 이동 노드(즉, MN4)(40), 그리고 제 5 이동 노드(즉, MN5)(50)는 서로 직접 통신이 가능한 전파 거리 내에 위치하고 있다.

도 2는 종래 기술에서 정의된 AODV 기반의 경로 설정을 위한 일련의 과정의 예를 도시한다. 전송한 트래픽을 가지고 있는 소스 노드인 하나의 MN(즉, MN1)(10)이 목적지 노도인 또 다른 MN(즉, MN5)(5)까지의 경로를 가지고 있지 않은 경우에는 경로 요구(Router Request, 이하 ‘RREQ'라 칭함) 메시지를 브로드캐스트한다(S110, S111). MN1의 전파 범위 내에 있는 MN2(20) 및 MN3(30)은 MN1(10)으로부터 브로드캐스트된 RREQ 메시지를 수신한다. MN1(10)으로부터 브로드캐스트된 RREQ 메시지를 수신한(S111) MN3(30)은 동일한 소스 노드 주소와 목적지 노드 주소 정보를 가지고 있는 RREQ 메시지를 이전에 수신한 적이 있는지를 확인하여 만일 있으면 수신한 RREQ 메시지를 버린다. 만일 없으면, MN3(30)은 경로 설정 테이블에 하나의 엔트리를 만들어 RREQ 메시지 내에 있느 소스 노드 주소와 목적지 노드 주소 등의 정보를 저장한다(S113). 그런 후에 수신한 RREQ 메시지 내의 정보를 업데이트한 후에 다시 브로드캐스트한다(S116, S117).

MN2(20)도 앞에서 언급한 MN3(30)의 경우와 동일한 절차에 의하여 경로 설정 테이블 엔트리를 만든 후에(S112) 업데이트된 RREQ 메시지를 다시 브로드캐스트한다(S114). MN2(20)으로부터 브로드캐스트된 RREQ 메시지는 다시 MN2(20)의 전파 범위 내에 있는 MN3(30)에 의해서 수신된다. MN3(30)은 MN2(20)으로부터 전송된 RREQ 메시지 내에 있는 정보를 이용하여 자신의 경로 설정 테이블에 엔트리가 존재하는지를 확인하여 만일 있으면 수신한 RREQ 메시지를 버린다(S115).

앞에서 언급한 것과 마찬가지의 방법으로 MN3(30)으로부터 브로드캐스트된 RREQ 메시지는 MN3(30)의 전파 거리 내에 있는 MN4(40)과 MN5(50)에 전달된다(S116, S117). MN4(40)는 앞에서 언급한 것과 동일한 방법으로 경로 설정 테이블 에 엔트리가 존재하지 않으면 새로 엔트리를 만들어 RREQ 메시지에 있는 정보를 저장한다(S118). MN5(50)도 앞에서 언급한 것과 동일한 방법으로 MN3(30)으로부터 브로드캐스트된 RREQ 메시지를 이용하여 새로 경로 설정 테이블의 엔트리를 만든다(S119). 또한 MN4(40)은 자신이 목적지 노드가 아니므로 수신한 RREQ 메시지를 업데이트한 후에 이 메시지를 다시 브로드캐스트한다(S120). MN4(40)으로부터 브로드캐스트된 RREQ 메시지는 MN5(50)에 도착하고(S120), MN5(50)은 자신이 이미 경로 설정 테이블에 엔트리가 존재하는 것을 확인하고는 MN4(40)으로부터 전송된 RREQ 메시지를 버린다(S121). 그런 후에 MN5(50)은 소스 노드로부터 자신까지의 경로를 설정한 후에(S122), 경로를 설정했다는 것을 소스 및 중간 노드들에게 알려주기 위하여 경로 응답(Route Response, 이하 ‘RREP'라 칭함) 메시지를 만들어, MN5(50)이 처음 수신한 RREQ 메시지를 전송한 노드인 MN3(30)에게로 RREP 메시지를 전송한다(S123). MN5(50)으로부터 전송된 RREP 메시지를 수신한 MN3(30)은 목적지까지의 경로를 설정한 후에(S124), RREP 메시지를 만들어 MN3(30)이 처음 수신한 RREQ 메시지를 전송한 노드인 MN1(10)에게로 RREP 메시지를 전송한다(S125). MN3(30)으로부터 전송된 RREP 메시지를 수신한 MN1(10)은 목적지 노드인 MN5(50)까지의 경로를 설정한다(S126). 그런 후에 MN1(10)은 경로 테이블에 있는 정보를 이용하여 MN3(30)에게로 데이터 트래픽을 전송한다(S127). MN1(10)으로부터 전송된 데이터 트래픽을 수신한 MN3(30)은 자신의 경로 테이블에 있는 정보를 이용하여 데이터 트래픽을 MN5(50)에게로 전송한다(S128).

MANET은 일반적으로 무선 근거리 통신망이나 블루투스와 같은 매체 접근 제 어(Medium Access Control, 이하 ‘MAC'으로 칭함) 프로토콜을 이용하여 구성된다. 이러한 MAC프로토콜은 신호의 품질과 거리에 따라 서로 다른 전송율을 제공한다. 즉, 서로 다른 MN간 거리가 짧아 상대적으로 신호대잡음비(Signal-to-noise ratio, 이하 ’SNR'이라 칭함)가 충분히 높은 경우에는 높은 전송 속도를 이용하여 트래픽을 전송할 수 있지만, 그렇지 않은 경우에는 낮은 전송 속도를 이용하여 전송해야 한다. IEEE 802.11b는 거리와 SNR에 따라서 1 Mbps, 2 Mbps, 5.5 Mbps, 그리고 11 Mbps의 속도를 제공하며, IEEE 802.11a는 6, 9, 12, 19, 24, 36, 48, 그리고 54 Mbps의 속도를 제공한다. 이 경우 하나의 MN은 어떤 전송 속도를 이용하여 또 다른 MN과 통신을 할 것인지를 결정해야 한다. 전송 속도를 결정하기 위한 한 가지 방법으로써 자동 전송율 감소(Auto Rate Fallback, 이하 ‘ARF'라 칭함) 방식이 제안되었다. 제안된 ARF 알고리즘의 일 예로는 “A. Kamerman and L. Monteban, "WaveLAN-II: A high-performance wireless LAN for the unlicensed band", bell Labs Technical Journal, pp. 118-133, Summer 1997" 논문이 있다. 이 방식은 IEEE 802.11 표준에서 정의된 링크 계층의 확인응답(Acknowledgement, 이하 ’ACK'로 칭함) 프레임을 이용하며, 미리 정해진 수만큼 ACK 프레임을 연속적으로 수신하면 송신 MN은 전송 속도를 증가하고, 미리 정해진 수 만큼 ACK 프레임을 연속적으로 수신하지 못하는 경우에는 전송 속도를 감소한다. 또한 수신 MN에서 전송 속도를 결정하여 송신 MN에게 알려주기 위한 수신자 기반 자동 속도(Reciever Based Auto Rate, 이하 ‘RBAR'라 칭함) 방식도 제안되었다. 제안된 RBAR 방식의 일 예로는 ”G. Holland, N. H. Vaidya and P. Bahl, "A Rate-adaptive MAC protocol for multi-hop wireless networks", Mobile Computing and Networking, pp. 236-251, 2001" 논문이 있다. 이 방식에서 수신 MN은 전송 요구(Request to Send, 이하 ’RTS'라 칭함) 프레임의 SNR을 이용하여 가장 적합한 전송 속도를 선택하여 송신 가능(Clear to Send, 이하 ‘CTS’라 칭함) 프레임을 통하여 송신 MN에게 알려준다.

그렇지만 종래의 기술인 AODV 기반의 경로 설정 방법에서는 경로를 설정하기 위한 기준으로 다양한 전송 속도를 제공하는 MAC을 고려하지 않고 단순히 홉 수를 사용한다. 즉, 소스 노드와 목적지 노드 간에 최소 홉을 가지는 경로를 선택하게 되며, 이 경우 인접 노드간 거리가 멀어지게 되어 상대적으로 낮은 전송 속도를 갖는 경로를 이용하여 트래픽을 전송하게 되어 망 전체 처리율이 저하되는 문제가 발생하게 된다. 또한 이 방법에서는 항상 먼 거리의 인접 노드를 선택하게 되기 때문에 노드의 이동성으로 인하여 경로 상에 있는 인접 노드간 거리가 조금만 멀어지게 되도 경로가 끊어지는 문제가 발생할 수 있다. 즉, 유선 망과는 달리 무선 망에서는 홉 수를 이용한 경로 설정이 최적의 성능을 제공한다고 할 수는 없다.

도 3은 MANET을 구성하는 각 노드들 간에 거리와 SNR에 의하여 전송할 수 있는 전송 속도를 도시한 그림이다. 도 3을 참조하면 MN1(10)과 MN3(30), 그리고 MN3(30)과 MN5(50)은 각각 서로 멀리 떨어져 있어 최대 1 Mbps의 속도로 데이터 트래픽을 전송할 수 있다. 반면, MN1(10)과 MN2(20)간, MN2(20)과 MN3(30)간 MN3(30)과 MN4(40)간 , 그리고 MN4(40과 MN5(50)간은 서로 근접한 거리에 있어서 최대 5.5 Mbps의 속도로 데이터 트래픽을 전송할 수 있다. 도 3에 도시된 MANET 망 구조에서 MN1(10)으로부터 MN5(50)으로 트래픽을 전송하는 경우에는 종래의 AODV 방법을 이 용하게 되면 MN1(10)에서 MN3(30)을 거쳐 MN5(50)로 도착하는 경로를 이용하여 트래픽이 전달되게 되며, 이 경우의 최대 전송 속도는 1 Mbps가 된다. 반면 MN1(10)에서 MN2(20)과 MN3(30), 그리고 MN4(40)을 거쳐 MN5(50)로 도착하는 경로를 이용하여 트래픽이 전달되게 되면, 최대 전송 속도는 5.5 Mbps가 되어 트래픽 처리율이 향상되게 된다.

다중 전송 속도를 갖는 MAC을 MANET의 경로 설정에 이용하기 위한 어려 가지 방법이 제안되었다. 한 가지 방법은 높은 전송 속도를 갖는 링크를 찾기 위한 방법으로 다중 전송율 인지 부 계층(Multi-rate Aware Sub-layer, 이하 ‘MAS'라 칭함)을 정의한 것이다. MAS를 이용한 다중 전송율 기법에 대한 일 예로는 “Y. Seok, J. Park and Y. Choi, "Multi-rate Aware Routing Protocol for Mobile Ad Hoc Networks", Proc. IEEE Vehicular Technology Conf., pp. 1749-1752, Spring 2003" 논문이 있다. 이 방법에서는 중간의 노드가 인접 노드들 간의 정보를 엿들어 자신을 통하여 전송하는 경우와 직접 전송하는 경우에 어떤 경로가 처리율이 높은 지를 판단하여 만일 자신을 거치는 것이 좋다고 판단하면 인접 노드들에게 자신을 거치도록 한다. 이 방법에서는 2-홉 인접 노드에 대한 상태 정보를 관리해야 하기 때문에 오버헤드가 증가하고, 또한 네트워크 계층 망 구조와 링크 계층 망 구조가 상이하다는 단점을 가지고 있다. 또한 이 방법에서는 다음 홉을 결정하기 위한 메트릭으로 링크의 전송 속도의 역수를 이용한다. 그렇지만, 실제로 IEEE802.11 MAC에서 패킷의 전송 시간은 링크의 전송 속도뿐만 아니라 RTS, CTS와 같은 제어 정보로 인한 지연도 고려되어야 한다. 따라서 단순히 전송 속도의 역수를 취하는 것만으로는 실제 패킷을 전송하는데 걸리는 시간을 정확하게 측정할 수는 없다. 또 다른 한 가지 방법으로는 높은 처리율을 얻기 위하여 패킷의 실제 전송 시간을 나타내는 매체 시간 메트릭(Medium time metric, 이하 ’MTM'이라 칭함)을 기반으로 하는 예방적 경로 설정 방법을 제안하였다. MTM을 이용한 예방적 경로 설정 방법의 일 예로는 ”B. Awebuch, D. Holmer and H. Rubens, "High Throughput Route Selection in Multi-rate Ad Hoc Wireless Networks", Proc. IFIPTC Working Conf. WONS 2004, pp. 253-270, 2004" 논문이 있다. 그렇지만, 상기 기술한 것과 같이 특히 노드의 이동성이 빈번한 MANET 환경에서는 예방적 경로 설정 방법은 반응적 경로 설정 방법에 비하여 제어 메시지로 인한 오버헤드가 높기 때문에 비효율적이다. 이를 해결하기 위한 한 가지 방법으로 MTM을 이용한 AODV 기반의 경로 설정 방법이 제안되었다. 이 방식의 일 예로는 “Z. Fan, "High throughput reactive routing in multi-rate ad hoc networks", IEE Electronics Letters, vol. 40, no. 25, pp. 1591-1592, Dec. 2004" 논문이 있다. 이 방법에서는 RREQ 메시지를 전송한 중간 노드가 자신이 전송한 RREQ 메시지에 있는 것보다 작은 기준을 가지고 있는 또 다른 RREQ 메시지를 수신하는 경우에는 그 메시지를 재방송함으로써 종단간 높은 처리율을 갖는 경로를 설정하는 방법이다. 이 방법에서는 중간 노드가 여러 개의 RREQ 메시지를 방송할 수 있으며 이로 인한 오버헤드가 증가할 수 있다. 특히 이 방법은 IEEE802.11a와 같이 MAC에 더 많은 전송 속도가 정의되어 있는 경우에는 더 많은 RREQ 메시지의 방송으로 인한 오버헤드의 증가로 인하여 망의 성능이 저하되는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명은 다중 전송 속도를 갖는 MAC 기반의 MANET에서 오버헤드를 줄이면서도 높은 처리율을 갖는 경로를 설정할 수 있도록 하는 경로 설정 방법을 제공하고자 한다.

본 발명에서는 이동 애드-혹 망에서 반응형 경로 설정 방법을 이용하여 경로를 설정하고자 하는 경우에, 경로 설정을 위한 경로 요구 메시지를 수신하여 경로 설정 테이블 엔트리를 구성하고, 후에 높은 전송 속도를 가지는 새로운 경로를 설정할 수 있는 경로 요구 메시지를 수신하게 되면 자신의 경로 설정 테이블 엔트리를 수정함으로써 종단간 높은 전송 속도를 갖는 경로를 설정할 수 있다.

본 발명에 따른 MANET 환경에서 다중 전송 속도를 갖는 매체 제어 기반의 반응형 경로 설정 방법에 따르면 기존의 홉 수를 기반으로 하는 경로 설정 방법에 비하여 좀 더 고속의 경로를 기반으로 패킷을 전송할 수 있고, 또한 고속의 경로를 설정하기 위한 부가적인 제어 정보로 인한 성능 저하 문제를 효과적으로 방지할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 다중 전송 속도를 갖는 MAC 기반의 MANET에서의 경로 설정 방법은 제1 노드가 제2 노드 및 제3 노드 와 무선망으로 연결되어 있는 상태에서 제1 노드가 제2 노드 및 제3 노드에게 경로 요구 메시지를 방송하고 또한 제2 노드 및 제 3 노드가 제1노드로부터 수신된 경로 요구 메시지를 처리하는 과정과, 제3 노드가 제4 노드 및 제5 노드와 무선망으로 연결되어 있는 상태에서 제3 노드가 경로 요구 메시지를 방송하고 또한 제4 노드 및 제 5 노드가 제3 노드로부터 수신한 경로 요구 메시지를 처리하는 과정과, 제 2 노드가 제3 노드와 무선망으로 연결되어 있는 상태에서 제2 노드가 경로 요구 메시지를 방송하고 또한 제3 노드가 제2 노드로부터 수신한 경로 요구 메시지를 처리하는 과정과, 제4 노드와 제 5 노드가 무선 망으로 연결되어 있는 상태에서 제4 노드가 경로 요구 메시지를 방송하고 또한 제5 노드가 제4 노드로부터 수신한 경로 요구 메시지를 처리하는 과정과, 제5 노드가 제4 노드에게 경로 응답 메시지를 전송하고 또한 제4 노드가 경로 응답 메시지를 처리하는 과정과, 제 4 노드가 제3 노드에게 경로 응답 메시지를 전송하고 또한 제3 노드가 경로 응답 메시지를 처리하는 과정과, 제3 노드가 제2 노드에게 경로 응답 메시지를 전송하고 또한 제2 노드가 경로 응답 메시지를 처리하는 과정과, 제2 노드가 제1 노드에게 경로 응답 메시지를 전송하고 또한 제1 노드가 경로 응답 메시지를 처리하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

이 때, 상기 경로 요구 메시지는 이전 노드 주소 필드와 메트릭 필드를 포함한다.

또한 상기 경로 응답 메시지는 메트릭 필드를 포함한다.

또한 각 노드는 경로 테이블 엔트리에 소스 노드 주소, 목적지 노드 주소, 목적지 노드로의 다음 노드 주소뿐만 아니라 다음 노드 메트릭, 이전 노드 주소 및 이전 노드 메트릭 필드를 포함한다.

또한 노드가 경로 요구 메시지를 수신하였을 때, 경로 요구 메시지에 있는 소스 노드 주소와 목적지 노드 주소를 이용하여 자신이 이전에 수신한 것이 있는 지를 확인하여 만일 없으면 수신한 메시지의 정보를 이용하여 경로 테이블의 엔트리를 만들고, 만일 있으면 경로 요구 메시지 내에 있는 이전 노드 주소 필드에 있는 값과 경로 테이블 엔트리의 이전 노드 주소가 동일한지를 확인하여 만일 다르면 수신한 경로 요구 메시지를 버리고, 그렇지 않으면 경로 요구 메시지를 수신할 때 측정되는 SNR로부터 계산될 수 있는 메트릭 값과 메시지 내에 있는 메트릭 값을 더한 값과 경로 테이블 엔트리에 있는 이전 노드 메트릭 값을 비교하여, 만일 더한 값이 엔트리 내의 이전 노드 메트릭 값보다 크면 수신한 경로 요구 메시지를 무시하고, 그렇지 않으면 경로 요구 메시지를 전송한 노드의 주소를 경로 테이블 엔트리의 이전 노드 주소 필드에 저장하고 또한 경로 요구 메시지의 SNR로부터 계산된 메트릭 값을 경로 테이블 엔트리의 이전 노드 메트릭 필드에 저장함을 포함한다.

또한 노드가 경로 응답 메시지를 수신하였을 때, 경로 설정 테이블의 다음 노드 주소 필드를 경로 응답 메시지를 전송한 노드의 주소로 설정하고, 또한 경로 설정 테이블의 다음 노드 메트릭 필드를 메시지의 메트릭 필드에 있는 값으로 설정함을 포함한다.

또한 노드는 경로 테이블 엔트리의 이전 노드 메트릭 필드에 있는 값을 경로 응답 메시지의 메트릭 필드에 설정하고, 이 메시지를 경로 테이블 엔트리의 이전 노드 필드에 있는 주소를 가진 노드로 전송함을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시 예에 의한 구성 및 작용에 대해서 더욱 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 4는 도 1에 나타낸 MANET 망 구성도 환경에서 본 발명의 일실시 예에 따른 각 이동 노드간의 메시지 송수신 과정을 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 소스 노드인 MN1(10)이 목적지 노드인 MN5(50)에게 전송할 데이터 트래픽을 가지고 있지만, 목적지 노드까지의 경로가 없는 경우에는 MN1(10)은 목적지 노드까지의 경로를 설정하기 위하여 RREQ 메시지를 브로드캐스트한다(S210, S211). MN1(10)으로부터 브로드캐스트되는 RREQ 메시지에는 이전 노드 필드에 MN1(10)의 주소가, 그리고 메트릭 값에는 0이 설정된다. MN1(10)으로부터 브로드캐스트된 RREQ 메시지를 MN2(20)과 MN3(30)이 수신한다. MN1(10)으로부터 브로드캐스트된 RREQ 메시지를 수신(S211)한 MN3(30)은 자신이 이전에 동일한 정보를 포함하고 있는 RREQ 메시지를 수신한 적이 있는지 확인하여 만일 없으면 RREQ 메시지 내에 있는 정보를 이용하여 경로 설정 테이블의 엔트리를 만든다(S213). 즉, MN3(30)은 경로 설정 테이블의 소스 주소 필드에 MN1(10)의 주소를, 그리고 목적지 주소 필드에 MN5(50)의 주소를 설정한다. 또한 MN3(30)은 경로 설정 테이블의 이전 노드 필드에 RREQ 메시지를 전송한 노드의 주소(이 예에서는 MN1(10)의 주소)를 설정한다. 또한 MN3(30)은 MN1(10)으로부터 전송된 RREQ 메시지를 수신할 때 측정되는 SNR을 이용하여 MN1(10)으로부터 MN3(30)까지의 메트릭을 계산한 후에, 이 값을 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 메트릭 필드에 저장한다. 그런 후에 MN3(30)은 엔트리 내의 이전 노드 필드에 있는 값(즉, MN1(10))과 이전 노드 메트릭 필드에 있는 값을 RREQ 메시지에 기록한 후에, RREQ 메시지를 다시 브로드캐스트한다(S214, S215).

MN2(20)으로부터 브로드캐스트된 RREQ 메시지를 수신(S210)한 MN2(20)은 자신이 이전에 동일한 정보를 포함하고 있는 RREQ 메시지를 수신한 적이 있는지 확인하여 만일 없으면 RREQ 메시지 내에 있는 정보를 이용하여 경로 설정 테이블의 엔트리를 만든다(S212). 또한 MN2(20)는 MN1(10)으로부터 전송된 RREQ 메시지를 수신할 때 측정되는 SNR을 이용하여 MN1(10)으로부터 MN2(20)까지의 메트릭을 계산한 후에, 이 값을 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 메트릭 필드에 저장하고, 또한 엔트리의 이전 노드 필드에는 MN1(10)을 저장한다. 그런 후에 MN2(20)는 엔트리 내의 이전 노드 필드에 있는 값(즉, MN1(10))과 메트릭에 있는 값을 RREQ 메시지에 기록한 후에 RREQ 메시지를 다시 브로드캐스트한다(S216).

MN2(20)으로부터 브로드캐스트된 RREQ 메시지를 수신한 MN3(30)은 RREQ 메시지 내에 있는 소스 노드와 목적지 노드에 대한 경로 설정 테이블 엔트리가 있는지를 확인한다(S217). 만일 있으면, MN3(30)는 RREQ 메시지 내의 이전 노드 필드에 있는 값과 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 필드에 있는 값이 동일한지를 확 인하여 만일 다르면 수신한 RREQ 메시지를 버린다. 만일 같으면, MN3(30)은 MN2(20)으로부터 전송된 RREQ 메시지를 수신할 때 측정되는 SNR을 이용하여 계산되는 메트릭과 RREQ 메시지 내에 있는 메트릭을 더한 값과 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 메트릭 필드에 있는 값을 비교하여 만일 더한 값이 작지 않으면 수신한 RREQ 메시지를 버린다. 만일 더한 값이 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 메트릭 필드에 있는 값보다 작으면, MN3(30)은 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 필드에 RREQ 메시지를 전송한 노드인 MN2(20)의 주소 값을 저장하고 또한 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 메트릭 필드의 값을 RREQ 메시지를 수신할 때 측정되는 SNR을 이용하여 계산된 메트릭으로 변경한다.

MN5(50)는 MN3(30)으로부터 브로드캐스트된 RREQ 메시지를 수신한다(S215). MN5(50)는 RREQ 메시지의 내용을 이용하여 소스 노드까지의 경로 테이블 엔트리가 있는지를 확인한 후에 만일 없으면 엔트리를 추가한다(S218). 이 엔트리의 이전 노드 필드에는 RREQ 메시지를 전송한 MN3(30) 노드의 주소가 설정되고, 또한 이전 노드 메트릭 필드에는 RREQ 메시지를 수신할 때 측정되는 SNR을 이용하여 계산되는 메트릭 값을 저장된다. 그런 후에 MN5(50)는 소스 노드까지의 경로를 설정한 후에 경로 설정 테이블의 엔트리에 있는 이전 노드 필드에 있는 노드에게로 RREP 메시지를 유니캐스트 방식으로 전송한다(S220). 이 RREP 메시지의 메트릭 필드에는 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 메트릭 필드에 있는 값이 설정된다. MN5(50)로부터 전송된 RREP 메시지를 수신한 MN3(30)은 경로 테이블 엔트리의 다음 노드 필드에 MN5(50)의 주소를 설정하고, 또한 RREP 메시지에 있는 메트릭 값을 이용하여 MN5(50)로의 전송율을 계산한 후, 이 값을 경로 테이블 엔트리의 다음 노드 메트릭 필드에 저장한다. 이와 같은 방법으로 MN3(30)의 경로 설정을 위한 테이블 엔트리가 설정된다(S221). 그런 후에 MN3(30)은 경로 설정 테이블의 이전 노드 필드에 있는 값을 이용하여 RREP 메시지를 MN2(20)에게로 전송한다(S223). MN3(30)으로부터 전송된 RREP 메시지를 수신한 MN2(20)는 RREP 메시지 내의 메트릭 필드에 있는 값을 이용하여 다음 노드(즉, MN3(30))까지의 전송율을 계산하여 이를 경로 설정 테이블의 다음 노드 메트릭 필드에 저장함으로써 목적지 노드로의 경로를 설정한다(S224). 그런 후에 MN2(20)은 경로 설정 테이블의 이전 노드 필드에 있는 값을 이용하여 RREP 메시지를 MN1(10)에게로 전송한다(S224). MN2(20)로부터 전송된 RREP 메시지를 수신한 MN1(10)은 RREP 메시지 내의 메트릭 필드에 있는 값을 이용하여 다음 노드(즉, MN2(20))까지의 전송율을 계산하여 이를 경로 설정 테이블의 다음 노드 메트릭 필드에 저장함으로써 목적지 노드로의 경로를 설정한다(S226).

MN3(30)으로부터 브로드캐스트된 RREQ 메시지를 수신(S214)한 MN4(40)는 경로 테이블 엔트리를 추가(S222)한 후에, RREQ 메시지를 만들어 다시 브로드캐스트한다(S227). 이 메시지의 이전 노드 필드에는 MN4(40)이 수신한 RREQ 메시지를 전송한 노드인 MN3(30)의 주소가 포함되며, 메트릭 필드에는 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 메트릭 필드에 있는 값(즉, MN3(30)에서 MN4(40)까지의 전송율에 대한 값)이 포함된다.

MN4(40)로부터 브로드캐스트된 RREQ 메시지를 MN5(50)가 수신한다(S227). RREQ 메시지를 수신한 MN5(50)는 RREP 메시지 내에 있는 소느 노드와 목적지 노드 에 대한 경로 설정 테이블 엔트리가 있는지를 확인한다(S228). 만일 있으면, MN5(50)는 RREQ 메시지 내의 이전 노드 필드에 있는 값과 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 필드에 있는 값이 동일한지를 확인하여 만일 다르면 수신한 RREQ 메시지를 버린다. 만일 같으면, MN5(50)는 MN4(40)로부터 전송된 RREQ 메시지를 수신할 때 측정되는 SNR을 이용하여 계산되는 메트릭과 RREQ 메시지 내에 잇는 메트릭을 더한 값과 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 메트릭 필드에 있는 값을 비교하여 만일 더한 값이 작지 않으면 수신한 RREQ 메시지를 버린다. 만일 더한 값이 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 메트릭 필드에 있는 값보다 작으면, MN5(50)는 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 필드의 값을 RREQ 메시지를 전송한 노드인 MN4(40)의 주소로 수정하고, 또한 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 메트릭 필드의 값을 RREQ 메시지르 수신할 때 측정되는 SNR을 이용하여 계산된 메트릭으로 변경한다(S229).

MN5(50)는 경로가 변경되었다는 알리기 위하여 RREP 메시지를 만들어 경로 테이블 엔트리의 이전 노드 필드에 있는 MN4(40)에게로 전송한다(S230). 이 RREP 메시지의 메트릭 필드에는 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 메트릭 필드에 있는 값이 설정된다. MN5(50)로부터 전송된 RREP 메시지를 수신한 MN4(40)는 경로 테이블 엔트리의 다음 노드 필드에 MN5(50)의 주소를 설정하고, 또한 RREP 메시지에 있는 메트릭 값을 이용하여 MN5(50)로의 전송율을 계산한 후, 이 값을 경로 테이블 엔트리의 다음 노드 메트릭 필드에 저장한다. 이와 같은 방법으로 MN4(40)의 경로 설정을 위한 테이블 엔트리가 설정된다(S231). 그런 후에 MN4(40)는 경로 설정 테 이블의 이전 노드 필드에 있는 값을 이용하여 RREP 메시지를 MN3(30)에게로 전송한다(S232).

MN4(40)로부터 전송된 RREP 메시지를 수신한 MN3(30)은 경로 테이블 엔트리의 다음 노드 필드를 RREP 메시지를 전송한 MN4(40)의 주소로 변경하고, 또한 다음 노드 메트릭 필드도 RREP 메시지의 메트릭 필드에 있는 값으로 변경한다. 이와 같은 방법으로 MN3(30) 내의 소스 노드와 목적지 노드에 대한 경로 설정 테이블 엔트리가 변경된다(S233).

이후에 MN1(10)은 자신의 경로 테이블 엔트리의 다음 노드 필드에 있는 노드인 MN2(20)에게 경로 테이블 엔트리의 다음 노드 메트릭 필드에 있는 전송율을 이용하여 데이터 트래픽을 전송한다(S234). MN2(20)과 MN3(30), 그리고 MN4(40)도 동일한 방법으로 데이터 트래픽을 적절한 전송율을 이용하여 다음 노드에게로 전송한다(S235, S236, S237).

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소스 노드인 MN1(10)의 동작 과정을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 목적지 노드로 전송할 데이터 트래픽이 있는 소스 노드는 경로 테이블 엔트리를 확인하여 목적지 노드까지의 경로가 존재하는지를 체크한다(S330).

만일 있으면 해당 경로를 따라서 데이터 트래픽을 전송한다(S334). 만일 없으며, 소스 노드는 RREQ 메시지를 만들어 전송한다(S331).

RREQ 메시지 전송 이후에 소스 노드는 RREP 메시지의 수신을 체크한 후 (S332), 수신한 RREP 메시지의 내용을 이용하여 목적지까지의 경로를 설정하거나 변경한다(S333).

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중간 노드인 MN2(20), MN3(30), 그리고 MN4(40)의 동작 과정을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 중간 노드는 RREQ 메시지를 수신하였는지를 체크한다(S410). RREQ 메시지를 수신한 중간 노드는 소스와 목적지 노드에 대한 경로 설정 테이블 엔트리가 있는지를 확인한다(S411). 만일 경로 설정 엔트리가 없으면 중간 노드는 소스와 목적지 노드에 대한 경로 설정 테이블을 추가한 후에(S412) RREQ 메시지를 다시 브로드캐스트한다(S413).

만일 소스 노드와 목적지 노드에 대한 경로 설정 테이블 엔트리가 존재하면, 중간 노드는 (1)자신의 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 필드에 있는 주소와 RREQ 메시지의 이전 노드 필드에 있는 주소가 동일한지, 그리고 (2) RREQ 메시지의 메트릭 필드에 있는 값과 RREQ 메시지를 수신할 때 측정되는 SNR을 이용하여 계산되는 메트릭 값을 더한 값이 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 메트릭 필드에 있는 값보다 작은지를 체크한다(S414). 만일 위의 조건이 만족되지 않으면 중간 노드는 수신한 RREQ 메시지를 폐기한다(S416). 만일 위의 조건이 만족되면, 중간 노드는 목적지 노드에 대한 자신의 경로 설정 테이블 엔트리를 수정한 후에(S415) 수신한 RREQ 메시지를 폐기한다 (S416).

중간 노드는 이후에 RREP 메시지를 수신하였는지를 확인한 후(S417), 소스 노드와 목적지 노드에 대한 경로를 설정한다(S418). 그 이후에 RREP 메시지를 또다 시 수신하면(S417), 중간 노드는 경로 설정 테이블 엔트리를 수정한다(S418).

중간 노드가 다른 노드로부터 데이터 트래픽을 수신하면(S419), 경로 테이블 엔트리에 있는 정보를 이용하여 목적지 노드로 향하는 다음 노드에게 데이터 트래픽을 전송한다(S420).

도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 목적지 노드인 MN5(50)의 동작 과정을 나타낸 도면이다.

본 발명에 따른 목적지 노드는 RREQ 메시지를 수신하였는지를 체크한다(S510). RREQ 메시지를 수신한 목적지 노드는 소스와 목적지 노드에 대한 경로 설정 테이블 엔트리가 있는지를 확인한다(S511). 만일 경로 설정 엔트리가 없으면 목적지 노드는 소스와 목적지 노드에 대한 경로 설정 테이블을 추가한다(S512). 그런 후에 목적지 노드는 RREP 메시지를 만들어 경로 테이블 엔트리에 있는 이전 노드 필드에 있는 주소로 전송한다(S515). 이런 방식으로 목적지 노드의 경로 설정 테이블 엔트리가 설정된다(S516)

만일 소스 노드와 목적지 노드에 대한 경로 설정 테이블 엔트리가 존재하면, 중간 노드는 (1)자신의 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 필드에 있는 주소와 RREQ 메시지의 이전 노드 필드에 있는 주소가 동일한지, 그리고 (2) RREQ 메시지의 메트릭 필드에 있는 값과 RREQ 메시지를 수신할 때 측정되는 SNR을 이용하여 계산되는 메트릭 값을 더한 값이 경로 설정 테이블 엔트리의 이전 노드 메트릭 필드에 있는 값보다 작은지를 체크한다(S513). 만일 위의 조건이 만족되지 않으면 목적지 노드는 경로 테이블 엔트리를 수정하지 않고 그대로 둔다. 만일 위의 조건이 만 족되면, 목적지 노드는 자신의 경로 설정 테이블 엔트리를 수정한 후에(S514) RREP 메시지를 다시 전송한다(S515). 이와 같은 방법으로 목적지 노드의 경로가 수정된다(S516).

목적지 노드가 다른 노드로부터 데이터 트래픽을 수신하면(S517), 목적지 노드는 상위 계층으로 데이터 트래픽을 전송한다(S518).

도 1은 MANET 시스템을 나타낸 도면.

도 2는 종래 기술에 따른 MANET 시스템에서의 패킷 송수신 과정을 나타낸 도면.

도 3은 거리에 따라 서로 다른 전송율을 갖는 MANET 시스템을 나타낸 도면.

도 4는 본 발명에 따른 MANET 시스템에서의 패킷 송수신 과정을 나타낸 도면.

도 5는 본 발명에 따른 MANET 시스템에서 소스 노드의 동작 과정을 나타낸 도면.

도 6은 본 발명에 따른 MANET 시스템에서 중간 노드의 동작 과정을 나타낸 도면.

도 7은 본 발명에 따른 MANET 시스템에서 목적지 노드의 동작 과정을 나타낸 도면.

Claims

이동 애드 혹 네트워크의 반응형 경로 설정 방법에 있어서,

소스 이동 노드가 목적지 노드로의 경로를 설정하기 위하여 경로 요구 메시지를 브로드캐스트하는 단계;

상기 브로드캐스트되는 경로 요구 메시지를 수신하는 중간에 위치한 복수 개의 이동 노드들은 수신한 메시지를 처리한 후 다시 브로드캐스트하는 단계;

복수 개의 이동 노드를 거쳐 브로드캐스트된 경로 요요구 메시지를 목적지 노이동 노드에서 처리하는 단계;

및

목적지 노드에서 경로 응답 메시지를 유니캐스트 방식으로 소스 이동 노드에게 전송하는 단계를 포함하는 경로 설정 방법.
제1항에 있어서,

경로 요구 메시지는 확인자, 목적지 노드의 IP 주소, 목적지 노드의 IP 주소에 대한 순서 번호, 소스 노드의 IP 주소, 소스 노드의 IP 주소에 대한 순서 번호, 그리고 이전 노드 필드와 메트릭 필드를 포함하는 데이터 처리 방법.
제1항에 있어서,

소스 노드로부터 전송되는 경로 요구 메시지의 이전 노드 필드에는 소스 노 드의 IP 주소를 설정하고, 또한 메트릭 필드를 0으로 설정하는 데이터 처리 방법.
제1항에 있어서,

경로 요구 메시지를 수신한 중간 노드는 자신이 이전에 동일한 정보를 가지는 경로 요구 메시지를 수신한 적이 있는지를 검사하여, 만일 수신한 적이 없으면 수신한 메시지의 내용을 경로 테이블에 저장하는 방법과, 또한 경로 요구 메시지가 포함되어 있는 패킷을 수신할 때 측정되는 SNR을 이용하여 이전 노드로부터 자신까지의 메트릭을 계산하여 이 정보를 경로 테이블에 저장하는 방법과, 경로 테이블의 정보를 이용하여 경로 요구 메시지를 만들어 다시 브로드캐스트 하는 방법과,

만일 중간 노드가 동일한 정보를 가진 경로 요구 메시지를 이전에 받은 적이 있으면, 중간 노드는 경로 요구 메시지에 있는 이전 노드 필드의 값이 경로 테이블의 이전 노드 필드에 있는 IP 주소 값과 동일하지를 확인하여 만일 다르면 수신한 메시지를 폐기하는 방법과,

만일 경로 요구 메시지에 있는 이전 노드 필드의 값과 경로 테이블의 이전 노드의 IP 주소 값이 동일한 경우에는 중간 노드는 경로 요구 메시지가 포함되어 있는 패킷을 수신할 때 측정할 수 있는 SNR을 이용하여 계산된 메트릭과 경로 요구 메시지에 들어있는 메트릭을 더한 값을 경로 테이블에 있는 이전 노드 메트릭 필드에 있는 값과 비교하는 방법과,

만일 더한 값이 크면 중간 노드는 수신한 경로 요구 메시지를 폐기하는 방법과,

만일 더한 값이 작으면 중간 노드는 경로 설정 테이블의 이전 노드 필드의 값을 경로 요구 메시지를 전송한 노드의 IP 주소로 변경하고 또한 이전 노드 메트릭 필드의 값도 경로 요요구 메시지를 수신할 때 측정된 SNR 값을 이용하여 계산된 값을 변경하는 방법.
제1항에 있어서,

경로 요구 메시지를 수신한 목적지 노드는 경로 요구 메시지에 있는 정보를 이용하여 자신의 경로 테이블을 갱신하는 방법.
제1항에 있어서,

경로 응답 메시지는 목적지 노드 주소, 목적지 노드 주소에 대한 순서 번호, 소스 노드 주소, 그리고 메트릭을 포함하는 데이터 처리 방법.
제1항에 있어서,

목적지 노드는 자신의 경로 테이블에 있는 이전 노드메트릭 필드에 있는 값을 경로 응답 메시지의 메트릭 필드에 저장한 후에 경로 응답 메시지를 이전 노드에게로 전송하는 방법.
제1항에 있어서,

경로 응답 메시지를 수신한 중간 노드는 경로 응답 메시지를 포함하는 IP 패 킷의 소스 주소를 자신의 경로 테이블의 다음 노드 필드에 저장하는 방법과,

또한 경로 응답 메시지에 있는 메트릭 값을 다음 노드 메트릭 필드에 저장하는 방법과,

메트릭 값을 이용하여 다음 노드으로의 전송율을 계산하는 방법.
제1항에 있어서,

경로가 설정되면, 소스 노드 또는 중간 노드는 경로 테이블의 다음 노드 필드에 있는 노드에게, 경로 테이블의 다음 노드 메트릭 필드에 설정되어 있는 전송율로 트래픽을 전송하는 방법.