KR20080074420A - 다중 인터넷 게이트웨이를 이용하는 이동 애드혹 네트워크환경에서 인터넷 게이트웨이와 이동 노드간 경로 설정을위해 라우팅 제어 메시지의 전달 범위를 제한하는 방법 - Google Patents

다중 인터넷 게이트웨이를 이용하는 이동 애드혹 네트워크환경에서 인터넷 게이트웨이와 이동 노드간 경로 설정을위해 라우팅 제어 메시지의 전달 범위를 제한하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이동 애드혹 네트워크 (Mobile Ad Hoc Network; MANET) 내의 노드들이 다중 인터넷 게이트웨이를 이용하여 인터넷과 통신할 때, 인터넷 연결을 위한 인터넷 게이트웨이를 선택한 후, MANET 노드에서 상기 인터넷 게이트웨이까지의 경로를 설정하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은, 다중 인터넷 게이트웨이를 포함하는 이동 애드혹 네트워크에서, 상기 이동 애드혹 네트워크에 포함된 이동 노드에서 인터넷 연결을 위한 인터넷 게이트웨이를 선택하는 과정에 있어서, (a) 주기적인 광고 메시지를 이용하며 상기 주기적인 광고 메시지의 전달 범위를 제한할 수 있을 경우 특정 인터넷 게이트웨이를 중심으로 상기 게이트웨이를 인터넷 연결을 위해 사용하는 MANET 노드들의 영역을 형성하는 단계; 및 (b) 이러한 환경에 있어서 MANET 노드에서 상기 인터넷 게이트웨이까지의 경로를 설정하는 방법에 있어서 라우팅 제어 메시지의 전달 범위를 같은 영역에 속한 노드들로 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 애드혹 네트워크에 포함된 이동 노드에서 인터넷 연결을 위한 인터넷 게이트웨이 사이의 경로를 결정하는 방법을 제공한다.
이동 애드혹 네트워크, 인터넷 연결, 게이트웨이, 라우팅 제어 메시지

Description

다중 인터넷 게이트웨이를 이용하는 이동 애드혹 네트워크 환경에서 인터넷 게이트웨이와 이동 노드간 경로 설정을 위해 라우팅 제어 메시지의 전달 범위를 제한하는 방법 {Limited forwarding of routing control message for route setup between Internet gateway and MANET nodes in mobile ad hoc network using multiple Internet gateways}
도 1은 최단거리 기법과 MLI 기법에 의해 형성된 경계를 표시한 예시도,
도 2은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티 홉 통신을 수행할 수 있는 이동 애드혹 네트워크를 나타내는 도면,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 애드혹 네트워크에 포함된 이동 노드에서 인터넷 연결을 위해 인터넷 게이트웨이까지의 경로를 생성하는 과정에 있어서 이동 노드에서 라우팅 제어 메시지를 처리하는 과정을 개략적으로 나타낸 순서도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라우팅 제어 메시지의 전달 제한 기법의 성능을 분석하기 위한 시뮬레이션을 위한 망,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라우팅 제어 메시지의 전달 제한 기법의 성능을 분석하기 위해 15개의 전송 노드를 갖는 환경에서 데이터 패킷 전송 성공률을 비교한 그래프,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라우팅 제어 메시지의 전달 제한 기법의 성능을 분석하기 위해 21개의 전송 노드를 갖는 환경에서 데이터 패킷 전송 성공률을 비교한 그래프이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 인터넷 102: 인터넷 게이트웨이
104: 이동 노드
본 발명은 이동 애드혹 네트워크 (Mobile Ad Hoc Network; MANET) 내의 노드들이 다중 인터넷 게이트웨이(Internet Gateway; IGW)를 이용하여 인터넷 노드와 통신할 때, 상기 인터넷 게이트웨이와 MANET 노드 사이의 효율적인 경로 설정 방법에 관한 것이다.
MANET 노드들은 언제라도 이동이 가능하므로 현재 상황에서 어떠한 인터넷 게이트웨이를 이용해 인터넷 노드와 통신하는 것이 효율적인지를 실시간으로 파악하기 위해서 인터넷 게이트웨이들의 주기적인 광고 메시지 (IGW Advertisement; IGWADV) 전달이 필수적이다. 인터넷 게이트웨이의 광고 메시지에는 MANET 노드에서 인터넷 연결을 위한 디폴트 인터넷 게이트웨이를 선택하기 위한 정보들과 인터넷 게이트웨이의 주소 정보를 포함하고 있다.
MLI 기법에서는 인터넷 게이트웨이들이 주기적으로 자신의 프리픽스(Prefix) 정보를 브로드캐스트하여 이동 노드들에게 인터넷 연결을 위한 글로벌 주소를 설정할 수 있도록 하며, 자신의 존재를 알린다. 이러한 프리픽스 정보를 전달하는 메시지는 인터넷 게이트웨이 광고 메시지이다. 또한 다중 인터넷 게이트웨이들이 프리픽스 정보를 전체 이동 애드혹 네트워크로 전달하여 발생할 수 있는 오버헤드를 줄이기 위해 디폴트 인터넷 게이트웨이를 설정하고 있는 이동 노드에서 디폴트 인터넷 게이트웨이와는 다른 게이트웨이로부터 광고 메시지를 수신한 노드들은 더 이상 그 광고 메시지를 전달하지 않는다. 한 인터넷 게이트웨이로부터만 광고 메시지를 수신한 노드는 이를 디폴트 인터넷 게이트웨이로 설정하고 둘 이상의 인터넷 게이트웨이로부터 광고 메시지를 수신한 노드들은 부하가 가장 낮은 인터넷 게이트웨이를 디폴트 게이트웨이로 선택한다. 이러한 방식을 이용할 경우 인터넷 게이트웨이들은 자신을 디폴트 게이트웨이로 선택한 주변 이동 노드들로 구성된 영역을 형성하며, 이 영역들 사이에 경계를 형성하게 된다(도 1 참조). 도 1에서는 인터넷 게이트웨이를 선택하는 기준으로 MANET 노드에서 인터넷 게이트웨이까지의 거리를 이용하는 SP기법과 인터넷 게이트웨이의 부하를 이용하는 MLI 기법에 의해 형성된 경계를 보여준다.
디폴트 인터넷 게이트웨이를 선택한 MANET 노드는 디폴트 인터넷 게이트웨이와 의 경로를 설정하여 최종적으로 인터넷 노드와의 통신이 가능하다. 이 과정에서 MANET 노드는 전체 MANET으로 라우팅 제어 메시지를 전송하여 경로를 설정한다. 그 러므로 디폴트 게이트웨이를 제외한 다른 인터넷 게이트웨이들까지도 라우팅 제어 메시지가 전달되므로 불필요한 오버헤드가 발생되는 문제가 있다.
이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상기 MLI 기법에서의 방법과 같이 인터넷 게이트웨이의 광고 메시지 전달을 제한하여 상기 경계에 의해 형성된 각 영역 내의 MANET 노드들이 같은 프리픽스를 갖는다는 특징을 이용하여 라우팅 제어 메시지의 전달을 제한하는 것을 목표로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 인터넷 게이트웨이의 광고 메시지 전달을 제한하여 상기 경계에 의해 형성된 각 영역 내의 MANET 노드들이 같은 프리픽스를 갖는다는 특징을 이용하여 라우팅 제어 메시지의 전달을 제한하는 방법은 다음과 같은 특징을 가진다.
본 발명은 이동 애드혹 네트워크 내의 이동 노드들이 다중 인터넷 게이트웨이를 이용하여 인터넷 노드와 통신하는 환경에서, 상기 이동 애드혹 네트워크에 포함된 이동 노드에서 인터넷 연결을 위한 인터넷 게이트웨이를 선택하는 과정에 있어서, (a) 주기적인 광고 메시지를 이용하며 상기 주기적인 광고 메시지의 전달 범위를 제한할 수 있을 경우 특정 인터넷 게이트웨이를 중심으로 상기 게이트웨이를 인터넷 연결을 위해 사용하는 MANET 노드들의 영역을 형성하는 단계; 및 (b) 이러한 환경에 있어서 MANET 노드에서 상기 인터넷 게이트웨이까지의 경로를 설정하는 방법에 있어서 라우팅 제어 메시지의 전달 범위를 같은 영역에 속한 노드들로 제한하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 애드혹 네트워크에 포함된 이동 노드에서 인터넷 연결을 위한 인터넷 게이트웨이 사이의 경로를 결정하는 방법을 제공한다.
본 발명에서 라우팅 제어 메시지의 전달 범위를 같은 영역에 속한 노드들로 제한하기 위해 라우팅 제어 메시지를 수신한 MANET 노드는 라우팅 제어 메시지를 최초로 발생시킨 노드의 프리픽스 주소와 자신의 프리픽스 주소가 같은지를 비교하여 프리픽스 주소가 같으면 라우팅 제어 메시지를 전달하며, 그렇지 않으면 전달하지 않고 패킷을 폐기한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티 홉 통신을 수행할 수 있는 이동 애드혹 네트워크를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 멀티 홉 통신을 수행할 수 있는 이동 애드혹 네트워크는 이동 노드(104), 인터넷 게이트웨이(102) 및 인터넷(100) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 인터넷 게이트웨이(102)들은 고정되어 있는 상황을 전제로 한다. 본 발명에서, 인터넷 연결을 위한 기본적인 이동 노드(104)와 인터넷 게이트웨이(102)들의 동작 방식은 전술한 인터넷 게이트웨이의 주기적인 광고 메시지를 이용하게 되고, 광고 메시지의 전달을 위해 이동 애드혹 라우팅 프로토콜의 제어 메시지를 이용하거나 Neighbor Discovery Protocol(NDP)을 이용하여 전달된다. 이러한 Neighbor Discovery Protocol 또는 라우팅 프로토콜의 제어 메시지 전달은 이 분야의 당업자라면 충분히 실시 가능하기 때문에 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동 애드혹 네트워크에 포함된 이동 노드(104)에서 인터넷 연결을 위해 인터넷 게이트웨이(102)까지의 경로를 생성하는 과정에 있어서 이동 노드에서 라우팅 제어 메시지를 처리하는 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
상기한 바와 같이 인터넷 게이트웨이들은 주기적인 광고 메시지를 전송하며, MANET 노드들은 상기 광고 메시지의 전달 범위를 제한하여 일정한 영역을 형성한다. 또한 영역 내의 모든 노드들은 해당 인터넷 게이트웨이와 같은 프리픽스 주소를 갖는다. MANET 노드에서 라우팅 제어 메시지를 수신하였을 경우 (S500), MANET 노드 자신의 프리픽스 주소와 수신된 라우팅 제어 메시지의 최초 생성 노드의 프리픽스 주소가 같은지 비교한다 (S502). 만일 두 값이 같다면 라우팅 제어 메시지를 이용하여 라우팅 테이블을 갱신하고 (S504), 라우팅 제어 메시지를 다음 홉으로 전달한다 (S506). 만일 두 값이 같지 않다면 라우팅 제어 메시지를 폐기한다 (S508).
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라우팅 제어 메시지의 전달 제한 기법의 성능을 분석한다. 시뮬레이션에 사용하는 무선 인터페이스는 IEEE 802.11이며 150m의 전파 범위와 2Mbps의 대역폭을 갖도록 설정한다. 총 96개의 이 동 노드들을 1300x700m2 인 사각형에 임의로 배치하며, 이 사각형을 세로로 반으로 나누어 두 개의 인터넷 게이트웨이들을 왼쪽과 오른쪽 사각형의 중앙에 둔다 (도 4 참조). 시뮬레이션에서 각 인터넷 게이트웨이들은 1초마다 한 번씩 광고 메시지를 전송한다. 총 트래픽 부하를 다르게 하기 위해 인터넷 노드와 통신하는 이동 노드의 수는 총 15, 21개로 두 종류를 실험하며, 트래픽을 전송하는 이동 노드들은 15 kbps의 고정된 전송률로 트래픽을 인터넷 노드에게 전송하며, 각 패킷의 크기는 210 bytes이다. 본 시뮬레이션에서 모든 노드들은 인터넷 게이트웨이를 통하여 인터넷 노드와 통신하며 이동 노드들 간의 통신은 고려하지 않는다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라우팅 제어 메시지의 전달 제한 기법의 성능을 분석하기 위한 시뮬레이션에서 이동 노드들의 이동 모델로는 임의의 중간 지점 모델(random waypoint model)을 이용한다. 이 모델에서 이동 노드들은 임의의 목적지를 선택하고 정지 시간동안을 기다린 후, 정해진 속도로 이동한다. 목적지에 도착한 이동 노드들은 앞의 과정을 반복하여 수행한다. 시뮬레이션에서 사용하는 노드 이동 속도는 20 ~ 40 m/s 사이의 임의의 값을 선택하며 정지 시간은 0, 20, 60, 120, 200, 300, 500 초를 이용하여 각각 실험하였다. 총 시뮬레이션 시간은 500초이며, 500초의 정지 시간은 모든 이동 노드들이 이동하지 않는 환경에 대한 시뮬레이션이며, 0초의 정지 시간은 모든 노드들이 항상 이동하는 환경에 대한 시뮬레이션이다. 총 5 종류의 이동 시나리오를 생성하여 각 시뮬레이션 결과들의 평균을 최종 결과물로 제시한다.
도 5와 6에서는 SP 기법에서 라우팅 제어 메시지의 전달을 제한하지 않고 MANET 노드와 인터넷 게이트웨이 사이의 경로를 결정하는 방법과 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법의 패킷 전송 성공률과 비교한다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라우팅 제어 메시지의 전달 제한 기법의 성능을 분석하기 위해 15개의 전송 노드를 갖는 환경에서 데이터 패킷 전송 성공률을 비교한 그래프이다. 이동 노드들이 정지되어 있는 정지 시간 500초에서의 패킷 전송 성공률은 두 가지 방법 모두 100%에 가까운 나타내므로 15개의 전송 노드를 갖는 환경에서는 인터넷 게이트웨이에서 감당할 수 있는 범위내의 데이터 전송이 이루어지고 있음을 알 수 있다. 상기한 바와 같이 노드가 고정되어 있는 상황을 제외하면 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법의 패킷 전송률이 더 높다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전송률 향상 기법의 성능을 분석하기 위해 21개의 전송 노드를 갖는 환경에서 데이터 패킷 전송 성공률을 비교한 그래프이다. 이 실험에서는 트래픽 부하가 높기 때문에 노드들이 고정되어 있는 상황에서도 많은 패킷 손실이 발생한다. 이러한 환경에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방법의 성능이 모든 이동 환경에서 우수함을 보인다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예는 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 다중 인터넷 게이트웨이들을 이용하는 이동 애드혹 네트워크에서 MANET 노드들이 인터넷 게이트웨이를 중심으로 통신 영역을 형성하는 기법을 사용할 경우, MANET 노드와 인터넷 게이트웨이 사이의 경로 설정 과정에서 라우팅 제어 메시지의 전달을 같은 영역 내로 제한하는 기법을 이용하여 이동 노드들의 총 전송률을 높일 수 있다.

Claims (3)

  1. 이동 애드혹 네트워크 내의 이동 노드들이 다중 인터넷 게이트웨이를 이용하여 인터넷 노드와 통신하는 환경에서, 상기 이동 애드혹 네트워크에 포함된 이동 노드에서 인터넷 연결을 위한 인터넷 게이트웨이를 선택하는 과정에 있어서,
    (a) 주기적인 광고 메시지를 이용하며 상기 주기적인 광고 메시지의 전달 범위를 제한할 수 있을 경우 특정 인터넷 게이트웨이를 중심으로 상기 게이트웨이를 인터넷 연결을 위해 사용하는 MANET 노드들의 영역을 형성하는 단계; 및
    (b) 이러한 환경에 있어서 MANET 노드에서 상기 인터넷 게이트웨이까지의 경로를 설정하는 방법에 있어서 라우팅 제어 메시지의 전달 범위를 같은 영역에 속한 노드들로 제한하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 애드혹 네트워크에 포함된 이동 노드에서 인터넷 연결을 위한 인터넷 게이트웨이 사이의 경로를 결정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    주기적인 광고 메시지를 이용하며 상기 주기적인 광고 메시지의 전달 범위를 제한할 수 있을 경우 특정 인터넷 게이트웨이를 중심으로 상기 게이트웨이를 인터넷 연결을 위해 사용하는 MANET 노드들의 영역을 형성하는 단계에서, 상기 이동 노드들은 주기적인 광고 메시지를 수신하여 자신이 디폴트 인터넷 게이트웨이로 설정 한 게이트웨이가 아닌 다른 게이트웨이로부터의 광고 메시지라면 다음 홉으로 전달하지 않고 그렇지 않을 경우에는 광고 메시지를 전달하는 것을 특징으로 하는 이동 애드혹 네트워크에 포함된 이동 노드에서 인터넷 연결을 위한 인터넷 게이트웨이를 결정하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    MANET 노드에서 상기 인터넷 게이트웨이까지의 경로를 설정하는 방법에 있어서 라우팅 제어 메시지의 전달 범위를 같은 영역에 속한 노드들로 제한하는 단계에 있어서, MANET 노드들은 라우팅 제어 메시지의 전달과정에서 MANET 노드 자신의 프리픽스 주소와 수신된 라우팅 제어 메시지의 최초 생성 노드의 프리픽스 주소가 같다면 라우팅 제어 메시지를 이용하여 라우팅 테이블을 갱신하고, 라우팅 제어 메시지를 다음 홉으로 전달하며, 만일 두 값이 같지 않다면 라우팅 제어 메시지를 폐기하는 라우팅 제어 메시지의 전달 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100982399B1 (ko) * 2008-10-17 2010-09-14 숭실대학교산학협력단 다중-링크 서브넷 모델로 인한 문제를 해결한 수정된 엠에이엔이티 구조를 위한 경로 결정 방법
WO2013115602A1 (ko) * 2012-02-03 2013-08-08 인텔렉추얼디스커버리 주식회사 애드 혹 네트워크에서의 동적 라우팅 방법 및 그를 위한 네트워크 장치

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