KR20080075151A - 무선 통신 루트 개선 방법 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

주문형 무선 통신 네트워크에서의 소스 노드와 목적지 노드 사이에서 현재의 무선 통신 루트를 개선하는 시스템 및 방법은, 현재의 루트가 실패하지 않는 경우라도 현재의 통신 루트가 개선될 수 있도록 한다. 방법은, 로컬 노드에서 소스 노드로부터의 패킷 전송을 분석하는 단계를 포함하며, 패킷 전송은 현재의 루트 메트릭(단계 705)을 포함한다. 이후 로컬 노드는, 현재의 루트 메트릭보다 더 나은 루트 메트릭을 갖는 소스 노드와 목적지 노드 사이에 개선된 무선 통신 루트를 제공할 수 있는지를 판정한다(단계 710). 루트 개선 메시지는 이후 로컬 노드로부터 소스 노드로 전송된다(단계 740).
모바일 노드, 소스 노드, 사용자 인터페이스, 메모리, 루트 메트릭

Description

무선 통신 루트 개선 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR IMPROVING A WIRELESS COMMUNICATION ROUTE}
본 발명은 일반적으로 무선 네트워크에 관한 것이며, 좀더 구체적으로 주문형 무선 네트워크에서 모바일 노드들 간의 루트를 개선하는데 관한 것이다.
주문형 라우팅 알고리즘은, 다이내믹, 셀프-스타팅, 애드 혹 무선 통신 네트워크 내의 관여하는 모바일 노드들 사이의 멀티홉 라우팅을 가능하게 한다. 네트워크를 통해서 바람직한 주문형 루트를 판정하는 다양한 방법이 존재한다. 예를 들어 AODV(ad hoc, on-demand distnace vector) 라우팅 프로토콜은 모바일 노드가 새로운 목적지에 대한 루트를 재빨리 얻을 수 있도록 하며, 노드가 비활성 목적지에의 루트를 유지할 것을 요구하지 않는다. 따라서 AODV 프로토콜은 모바일 노드가 적절한 시간에 네트워크 토폴로지에서의 라우팅 실패 및 변화에 응답하도록 한다.
그러나, 루트가 주문형 라우팅 프로토콜에서 확립된 후, 확립된 루트의 실패예에 기초하여, 노드들은 일반적으로 요구가 있을 때까지 확립된 루트를 계속 사용한다. 따라서, 개선된 루트가 이용가능하게 되더라도, 네트워크 토폴로지의 변화, 링크 조건의 변화, 또는 하나 이상의 모바일 노드의 이동의 예로 인해서, 그럼에도 불구하고 확립된 루트에 따른 모바일 노드들은 확립된 루트를 계속 이용할 것이다. 그러므로, 이용가능하게 될 수 있는 개선된 루트들은 사용되지 않는다.
상기 문제점을 해결하기 위한 알려진 방법은, 무선 이웃에서 가능한 모든 라우팅 옵션을 익스플로어하는 RREQ(route request) 패킷을 주기적으로 전송하는 것이다. 그러나, RREQ 패킷은 브로드캐스트로서 전송되기 때문에, 그러한 RREQ는 무선 대역폭 상에서 큰 오버헤드가 위치할 수 있다. RREQ 패킷의 브로드캐스팅은, 또한 불필요한 패킷 전송을 피함으로써 대역폭을 보존하는 주문형 라우팅 프로토콜의 기본 원리에 대해서 작용한다.
주문형 라우팅 프로토콜에서의 다른 공지된 루트 개선의 방법은, 노드들 간의 "홉(hops)" 수를 최소화함으로써 루트를 최적화하도록 시도하는 "다음 홉(nexthops)"에 기초한다. 하지만 이러한 방법들은 루프 형성의 위험이 있다. 또한, 링크 조건을 변화시킴에 있어서 그러한 방법은 RREQ 패킷을 과도하게 생성하는 경향이 있으며, RREQ 패킷이 필요하지 않으면, 무선 대역폭 상의 오버헤드를 불필요하게 증가시킨다. 또한, 그러한 방법은 그러한 노드 최소화와 같은 하나의 기준에 기초하여 개선된 루트를 채용할 위험이 있지만, 루트 안정성과 같은 다른 기준에 기초하면 열등하다.
첨부한 도면에서, 유사한 참조 번호는 일부 도면에 걸쳐서 동일하거나 기능적으로 유사한 구성요소를 지칭하며, 이하의 상세한 설명에 포함되고, 명세서의 일부를 형성하며, 좀더 다양한 실시예를 설명하고 다양한 원리 및 본 발명에 따른 모 든 이점을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 모바일 노드를 포함하는 애드 혹, 주문형 무선 통신 네트워크를 도시하는 개략도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 네트워크 내에서 동작하는 일반적인 무선 모바일 노드의 구성요소를 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 수정된 데이터 패킷을 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 소스 노드와 목적지 노드 사이의 "멀티-홉" 통신 루트를 포함하는 무선 네트워크를 도시하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 소스 노드와 목적지 노드 사이의 "멀티-홉" 통신 루트를 포함하는 다른 무선 네트워크를 도시하는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 대역폭, 프로세서 리소스, 및 네트워크 트래픽 혼잡을 최소화하는 다른 방법을 도시하는 타임 라인이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라서, 주문형 무선 통신 네트워크 내의 소스 노드와 목적지 노드 사이의 현재의 무선 통신 루트를 개선하는 방법을 도시하는 일반적인 순서도이다.
당업자라면 도면의 구성요소가 간략하고 명확하게 설명되고, 반드시 비율에 맞게 그려질 필요는 없음을 이해할 것이다. 예를 들면, 도면의 일부 구성요소의 치수는 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해서 다른 구성요소에 비해서 과장된 것일 수 있다.
본 발명에 따른 실시예를 상세하게 설명하기 전에, 실시예는 주로 무선 통신 루트 개선에 관련된 방법 단계와 장치 컴포넌트들의 조합에 대한 것임을 알아야 한다. 따라서, 장치 컴포넌트와 방법 단계들은, 본 명세서의 설명의 이점을 갖는 당업자에게는 자명한 세부 사항으로 설명을 불분명하게 하지 않도록, 본 발명의 실시예를 이해하는데 관계된 특정한 세부사항만을 도시하여, 도면 내의 종래의 심볼에 의해 적절한 곳에 나타내진다.
본 명세서에는, 제1 및 제2, 상부 및 하부 등의 관련 용어가 단독으로, 그러한 엔티티나 액션 간의 관계나 순서를 요구하거나 포함할 필요없이 다른 엔티티나 액션으로부터 하나의 엔티티나 액션을 구별하는데 사용될 수 있다. 용어 "포함하다(comprises)", "포함하는(comprising)", 또는 그들의 다른 변형은 비배타적인 포함을 커버하도록 의도되므로, 구성요소의 리스트를 포함하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치가 단지 그 구성요소를 포함할 뿐만 아니라, 그러한 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치에 명시적으로 열거되거나 내재되지 않은 다른 구성요소를 포함할 수 있다. "~를 포함하다(comprises a ...)"에 의해 위치되는 하나의 구성요소는, 그 이상의 제한없이 구성요소를 포함하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치 내의 부가적인 동일 구성요소의 존재를 배제하지 않는다.
본 명세서에 기술된 발명의 실시예는, 하나 이상의 종래의 프로세서, 및 특정 비 프로세서 회로(non-processor circuits)와 관련하여, 하나 이상의 프로세서를 제어하여 본 명세서에 기술된 무선 통신 루트를 개선하는 기능의 일부, 대부분, 또는 모두를 구현하는 유일하게 저장된 프로그램 명령으로 구성될 수 있다. 비 프로세서 회로는, 라디오 수신기, 라디오 송신기, 신호 드라이버, 클럭 회로, 전원 회로, 및 사용자 입력 장치를 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 그러한 것으로서, 이러한 기능들은 무선 통신 루트를 개선하는 방법의 단계로서 해석될 수 있다. 대안적으로, 일부 또는 모든 기능들은 저장된 프로그램 명령이 없는 상태 기계(state machine)로, 또는 하나 이상의 ASICs(application specific integrated circuits)에서 구현될 수 있고, 각 기능 또는 특정한 기능의 일부 조합이 커스텀 로직으로서 구현된다. 물론, 2 접근 방법의 조합이 사용될 수 있다. 따라서, 이러한 기능을 위한 방법 및 수단이 본 명세서에 기술되었다. 또한, 당업자라면, 예를 들어 유효 시간, 현재의 기술, 및 경제적 고려에 의해 동기된 가능한 중요한 노력과 다양한 설계 선택에도 불구하고, 본 명세서에 기술된 개념과 원리에 의해 유도되는 경우, 최소의 실험만으로 그러한 소프트웨어 명령 및 프로그램 및 ICs를 쉽게 생성할 수 있을 것이다.
도 1에 나타나는 개략도는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 모바일 노드(110-n)를 포함하는 애드 혹, 주문형 무선 통신 네트워크(100)를 도시한다. 네트워크(100)는, 예를 들면 무선 MANET(Mobile Ad Hoc Network)일 수 있고, 노드(110-n)는 이동 전화 또는 휴대용 라디오와 같은 장치와 결합될 수 있다. 또한, 고정 노드(110-n)는, 예를 들어 도시의 가로등 상의 WLAN(wireless local area network) AP(access point)에서 인스톨된 라우터로서, 라우터와 같은 장치와 결합될 수 있다. 이하에서 좀더 상세하게 기술되는 바와 같이, 데이터는 다이내믹하게 결정되는 다양한 루트를 이용하여 네트워크(100)를 통해서 라우팅된다.
노드(110-n)로부터 하나 이상의 다른 노드(110-n)으로 연장하는 각 루트선(120)은 2개의 노드(110-n)을 함께 동작가능하게 접속하는 기능하는(functioning) 무선 통신인터페이스를 나타낸다. 인터페이스는, 예를 들면 IEEE 802.11과 같은 무선 표준에 따를 수 있다.
본 실시예에 따라서, "A" 노드(110-1)는 통신의 발신자인 소스 노드이고, "C" 노드(110-3)는 통신의 목적지인 목적지 노드임을 고려한다. "A" 노드(110-1)와 "B" 노드(110-2) 사이, 및 "B" 노드(110-2)와 "C" 노드(110-3) 사이의 선들(120)은 다함께, 모바일 노드 "B"를 경유하여 "A" 및 "C" 사이의 현재의 무선 통신 루트를 나타낸다. "B" 노드(110-2)는 따라서 "2개의 홉(two-hop)" 통신 루트에서의 중간 노드(110-n)로서 행동한다.
또한, "C" 노드(110-3)는 "A" 노드(110-1)와 "B" 노드(110-2) 양쪽의 라디오 통신 범위 내임을 고려한다. 이것은, "A" 노드(110-1)가 "C" 노드(110-3)로 예정된 패킷을 전송할 때마다, "C" 노드(110-3)가 패킷을 두 번 수신할 것임을 의미한다(즉, 한번은 패킷이 "A"로부터 "B"로 송신되는 경우, 두 번째는 패킷이 "B"로부터 "C"로 송신되는 경우). 따라서, "C" 노드(110-3)는 "A" 노드(110-1)와 "C" 노드(110-3) 사이의 2개의 독립적인 루트를 모니터하는 위치에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 소스 노드(110-1)와 목적지 노드(110-3) 양쪽의 라디오 범위 내에 있는 노드(110-n)는 로컬 노드로 지칭되고, 소스 노드(110-1)와 목적지 노드(110-3) 사이의 개선된 루트를 판정하는 것을 돕는다. 도 1에서, "C" 노드(110-3)는 로컬 노드(110-n) 및 목적지 노드(110-3) 양쪽 모두로서 행동한다. 그러한 상황은 목적지 노드(110-3)가 소스 노드(110-1)의 라디오 범위 내에 있지만, 현재 소스 노드(110-1)로부터 직접 통신을 수신하지 않을 때마다 발생한다.
예를 들면, "A" 노드(110-1)와 "C" 노드(110-3) 사이에서 연장하는 점선(130)은, "A" 노드(110-1)와 "C" 노드(110-3) 사이의 대안적이고, 직접적인 무선 통신 루트를 가리킨다. "C" 노드(110-3)가, 직접적인 루트 선(130)이 간접적인 루트 선(120)을 통한 개선된 루트를 나타낸다고 판정하는 경우, "C" 노드(110-3)는 루트 개선 메시지를 "A" 노드(110-1)에 전송한다. 루트 개선 메시지를 수신한 후, "A" 노드(110-1)는 선(120)을 따라서 현재의 간접적인 루트를 포기하고, "C" 노드(110-3)에 부가적인 패킷을 보낼 때 직접적인 루트 선(130)을 사용하도록 결정할 수 있다.
도 1에 도시된 3개의 노드(110-n)보다 훨씬 많은 모바일 노드(110-n)와 가능하게 관련되는 현실에서의 애드 혹, 주문형 무선 네트워크 환경에서, 루트가 확립된 후, 개선된 루트가 즉시 이용가능한 경우라도 대안적인 루트를 발견할 필요가 있을 때까지 모바일 노드(110-n)는 확립된 루트를 계속 이용한다. 본 발명은 적어도 하나의 대안적인 루트의 루트 메트릭을 현재 루트의 루트 메트릭과 효율적으로 비교함으로써 모바일 노드들(110-n) 간의 현재의 무선 통신 루트를 개선하는 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 다양한 파라미터들이 쓰루풋, 지연, 지터, 신호 강도, 패킷 완성율, 또는 그 조합을 포함하지만 그에 한 정되지 않는 루트 메트릭을 정의하는데 사용될 수 있다.
예를 들면, 루트 메트릭을 정의하는데 사용될 수 있는 하나의 파라미터는 PCR(Packet Completion Rate)이다. 도 1에서, 각각의 간접 루트 선(120) 및 직접 루트 선(130) 옆의 숫자들은 각 루트에 대한 각각의 PCR를 나타낸다. 예를 들면, 선(120) 옆의 숫자 1.0은 패킷의 100%가 "A" 노드(110-1)로부터 "B" 노드(110-2)로 이후 "C" 노드(110-3)로 성공적으로 전송됨을 나타낸다. 선(130)으로 나타내는 루트에 대한 PCR은, 패킷의 80%가 "A" 노드(110-1)와 "C" 노드(110-3) 사이에서 성공적으로 전송됨을 나타내는 0.8로서 도시된다. 따라서, 루트 메트릭이 단지 PCR에만 기초하고 있는 경우, 간접적인 루트 선(120)은 직접적인 루트 선(130)보다 더 나은 루트 메트릭을 포함할 것이다.
루트 메트릭을 정의하는데 사용될 수 있는 다른 파라미터는, 2개의 노드(110-n) 사이의 패킷을 전송하는데 필요한 추정 시간인 ETT(Expected Transmission Time)이다. ETT는 PCR, 지연, 및 다른 시스템 파라미터의 함수이며, 본 발명의 일부 실시예에서 통신 링크의 품질을 평가하는 정확도 높은 방법으로서 고려될 수 있다.
도 2를 참조하면, 개략도는, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 네트워크(100)에서 동작하는 전형적인 무선 모바일 노드(110-n)의 컴포넌트를 도시한다. 노드(110-n)는 휴대 전화, PDA, 또는 무선 라우터와 같은 무선 통신 기능을 갖는 일정한 형태의 전자 통신 장치일 수 있다. 노드(110-n)는, 키패드, 디스플레이 또는 터치 센서와 같은 사용자 인터페이스(200); 노드(110-n)의 동작 특성을 제어하는 프로세서(210); 예를 들어, 데이터 및 컴퓨터 프로그램 코드 컴포넌트를 저장하는 메모리(220); 및 IEEE 802.11과 같은 무선 표준에 맞고 노드(110-n)가 다른 노드(110-n)와 무선으로 통신할 수 있도록 하는 애드 혹 무선 네트워킹 통신 인터페이스(230)와 같은 다양한 구성요소를 포함할 수 있다.
사용자 인터페이스(200), 메모리(220) 및 통신 인터페이스(230)는 각각 프로세서(210)에 동작가능하게 접속된다. 당업자는, 업계에 잘 알려진 바와 같이, 메모리(220)가 RAM(예를 들어, SRAM(static random access memory)), ROM(예를 들어, PROM(programmable read only memory)), EPROM(electrically erasable programmble read only memory), 또는 하이브리드 메모리(예컨대, FLASH)와 같은 다양한 형태의 메모리를 포함할 수 있다. 이후, 프로세서(210)는, 메모리(220) 내의 컴퓨터 사용가능한 매체에 액세스하며 이 매체는 노드(110-n)가 본 발명의 기능을 실행하도록 구성된 컴퓨터 판독가능 프로그램 코드 컴포넌트를 포함한다.
도 3에는, 본 발명의 일 실시예에 다른 수정된 데이터 패킷(300)의 개략도가 도시된다. 데이터 패킷(300)은, 헤더에 소스 필드(310), 목적지 필드(320), TTL(time-to-live) 필드(330) 및 루트 메트릭 필드(340)를 포함한다. 헤더에 뒤따르는 것은 페이로드 필드(payload field)(350)이다. 루트 메트릭 필드(340)는 패킷(300)이 이동하는 루트의 품질에 관련된 데이터를 포함한다. 따라서, 루트 메트릭 필드(340)는 PCR 데이터, ETT 데이터 또는 루트에 관련된 다른 데이터를 포함할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 루트 메트릭 필드(340)는 루트를 따라서 각 중간 홉(intermediate hop)마다 업데이트되어서 누적되는 루트 메트릭을 나타낸다.
다시 도 1을 참조하여, "C" 노드(110-3)로 향하며 중간 "B" 노드(110-2)를 통해서 "A" 노드(110-1)로부터 라우팅된, 본 발명에 따른 수정된 데이터 패킷(300)을 고려한다. 또한 패킷(300) 내의 루트 메트릭 필드(340)가 PCR 데이터를 포함하는 것을 고려한다. 상술한 바와 같이, "A" 노드(110-1)와 "B" 노드(110-2) 사이의 루트로 정의된 루트 메트릭 필드(340)는, 따라서 "B" 노드(110-2)로부터 "C" 노드(110-3)로의 홉 동안 업데이트될 것이다. 그러므로, 본 명세서에서는 예를 들면, 루트를 따른 양쪽 홉 모드에 대한 PCR이 100%이기 때문에, "C" 노드(110-3)에서 수신된 패킷(300) 내의 루트 메트릭 필드(340)에서의 PCR 데이터 컴포넌트는 1.0이다.
다른 예로서, 패킷(300) 내의 루트 메트릭 필드(340)가 ETT 데이터를 포함함을 고려한다. 또한, 상술한 바와 같이, "A" 노드(110-1)와 "B" 노드(110-2) 사이의 루트로 정의되는 루트 메트릭 필드(340)는 "B" 노드(110-2)로부터 "C" 노드(110-3)로의 홉동안 업데이트될 것이다. "C" 노드(110-3)에서 수신된 패킷(300) 내의 루트 매트릭 필드(340)에서의 ETT 데이터 컴포넌트는, 따라서 "A" 노드(110-1)와 "C" 노드(110-3) 사이의 추정된 총 전송 시간을 포함한다.
로컬 노드(110-n)가 소스 노드(110-1)와 목적지 노드(110-3) 사이의 개선된 루트를 제공할 수 있다고 판정하는 경우, 로컬 노드(110-n)는 루트 개선 메시지를 소스 노드(110-1)에 송신한다. 루트 개선 메시지는 로컬 노드(110-n)가 현재의 루트보다 더 높은 루트 메트릭을 갖는 무선 통신 루트를 제공할 수 있음을 나타낸다.
예를 들면, 루트 개선 메시지는, 소스 노드(110-1)가 PREQ(route request) 패킷을 전송하도록 요구하는 것을 포함한다. RREQ에 응답하여 수신된 것에 기초하여, 소스 노드(110-1)는 이후 목적지 노드(110-3)로의 최적 루트를 재판정할 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 루트 개선 메시지는 로컬 노드(110-n)가 목적지 노드(110-3)로의 개선된 루트를 제공할 수 있다고 판정할 때마다 전송되지는 않는다. 오히려, 루트 개선 메시지는, 로컬 노드(110-n)가 현재 루트의 루트 메트릭을 초과하는 루트 메트릭을 갖는 개선된 루트를 제공할 수 있다고 판정할 때에만 전송된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 로컬 노드(110-n)가 현재 루트의 루트 메트릭을 소정의 임계값만큼 초과하는 루트 메트릭을 갖는 개선된 루트를 제공할 수 있다고 판정할 때에만 루트 개선 메시지가 전송된다. 예를 들면, 소정의 임계값은 10%일 수 있으므로, 개선된 루트의 루트 메트릭은 루트 개선 메시지가 전송되기 전에 현재 루트의 루트 메트릭을 10% 이상 초과해야한다. 그러한 임계값은 대역폭 사용을 최소화하는 특정 네트워크의 요구에 따라서 다양한 레벨로 설정될 수 있음을 당업자라면 이해할 것이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 로컬 노드(110-n)로부터 소스 노드(110-1)로의 루트 개선 메시지의 전송은 소정의 시간 간격으로 지연된다. 그러한 소정의 시간 간격은 개선된 루트의 안정성을 모니터하는데 사용된다. 이것은, 루트 개선 메시지가, 일시적으로 높은 루트 메트릭을 포함할 수 있지만 낮은 루트 메트릭으로 급속하게 떨어지는, 개선되었지만 불안정한 루트와 관련하여 보내지지 않음을 확실 히 한다. 예를 들면, 소정의 시간 간격 동안, 루트 메트릭은 노드 이동성으로 인해서나 링크 조건 변경으로 인해서 상당히 변화해서는 안된다. 소정의 시간 간격 동안 개선된 무선 통신 루트의 안정성이 소정의 임계값 아래로 떨어지면, 루트 개선 메시지는 로컬 노드(110-n)로부터 소스 노드(110-1)로 보내지지 않는다.
또한, 로컬 노드(110-n)로부터 소스 노드(110-1)로의 루트 개선 메시지의 전송은, 0 또는 소스 노드(110-1)와 목적지 노드(110-3) 간의 RTT(Round Trip Time)의 2배와 같은 임의의 시간 간격동안 지연될 수 있다. 이것은, 또한 현재의 루트를 통해서 개선된 루트를 식별할 수 있는 다른 로컬 노드(110-n)가 대안적인 루트 개선 메시지를 보낼 수 있도록 한다. 예를 들면, 제1 및 제2 로컬 노드(110-n) 양쪽이 동일한 현재의 루트에 관계된 개선된 루트를 식별한, 제1 로컬 노드(110-n)에서 생성된 임의의 시간 간격 동안, 제2 로컬 노드(110-n)로부터의 루트 개선 메시지가 제1 로컬 노드(110-n)에 의해 수신되면, 제1 로컬 노드(110-n)로부터의 루트 개선 메시지는 억제되거나 취소되어, 소스 노드(110-1)에 보내지지 않는다.
도 4에는, 본 발명의 일 실시예에 따라서 소스 노드(110-1)와 목적지 노드(110-3) 사이의 "멀티-홉" 통신 루트를 포함하는 무선 네트워크(400)의 개략도가 도시된다. 이 예에서, 소스 "A" 노드(110-1)와 목적지 "C" 노드(110-3) 사이의 현재의 무선 통신 루트는 로컬 "B" 노드(110-2) 및 로컬 "D" 노드(110-4)를 경유한다. 따라서, 이 실시예에는 현재의 무선 통신 루트 내에 3개의 "홉(hops)"이있다. 점선(405-1, 405-2, 405-4)은 각 노드(110-1, 110-2, 110-4)의 직접적인 라디오 범위의 외측 한계를 나타낸다. 로컬 "E" 노드(110-5)는 또한 모든 노드(110-1, 110- 2, 110-4)의 라디오 범위 내에 위치한 것으로 도시된다. 또한, "E" 노드(110-5)가 또한 "C" 노드(110-3)의 직접적인 라디오 범위 내에 있음을 고려한다. 여기서, 수정된 패킷(300)이 현재의 루트를 이용해서 "A" 노드(110-1)로부터 "C" 노드(110-3)로 보내지는 경우, "E" 노드(110-5)는 그 라우팅 계층에서 동일한 패킷을 3번 수신한다(즉, "A" 노드(110-1)로부터 한번, "B" 노드(110-2)로부터 한번, 및 "D" 노드(110-4)로부터 한번).
도 4에 도시된 예에서, 로컬 "E" 노드(110-5)는 본 발명의 교시에 따라서 "A" 노드(110-1)와 "C" 노드(110-3) 사이에 개선된 루트를 제공할 수 있는지를 판정한다. 예를 들면, 각 노드들(110-n) 사이에 도시된 숫자는, 각각 노드들(110-n) 사이의 각 "홉"에 대한 ETT를 나타낸다. 루트 메트릭은 홉을 가로질러 누적되기 때문에, "A" 노드(110-1)로부터 "B" 노드(110-2)로 "D" 노드(110-4)로 및 "C" 노드(110-3)로의 전체 루트에 대한 루트 메트릭의 ETT 데이터 컴포넌트는 4+4+5=13이다. 그러나, "A" 노드(110-1)로부터 "E" 노드(110-5)로 "C" 노드(110-3)로의 가능한 개선된 루트(potential improved route)에 대한 루트 메트릭의 ETT 데이터 컴포넌트는 5+5=10이다. 일반적으로 더 낮은 전송 시간이 필요하기 때문에, ETT 데이터 컴포넌트는 "E" 노드(110-5)를 통하는 루트가 현재의 루트를 지나는 개선된 루트를 나타낼 수 있는지를 나타낸다.
도 5에는, 본 발명의 일 실시예에 따라서 소스 노드(110-1)와 목적지 노드(110-3) 사이의 "멀티-홉" 통신 루트를 포함하는 다른 무선 네트워크(500)의 개략도가 도시된다. 본 명세서의 실시예는, 로컬 노드(110-5)가 로컬 노드(110-2, 110-4)의 전송 범위 내에 있지 않다는 것을 제외하고는 도 4를 참조하여 기술한 것과 유사하다. 따라서, "A" 노드(110-1)로부터 "B" 노드(110-2)로 "D" 노드(110-4)로 "C" 노드(110-3)로의 수정된 패킷(300)의 전송 동안, 로컬 "E" 노드(110-5)는 단 한번만, 즉 패킷(300)이 소스 "A" 노드(110-1)로부터 보내질 때에만 패킷 전송을 수신한다. 이 예에서, "E" 노드(110-5)는 "B" 노드(110-2) 또는 "D" 노드(110-4)로부터의 데이터에 기초하여 개선된 루트를 제공할 수 있는지 여부를 판정할 수 없다. 그러나, 패킷(300)이 "C" 노드(110-3)로부터 "A" 노드(110-1)로 다시 전송될 때, "E" 노드(110-5)는 개선된 루트를 제공할 수 있는지 여부를 판정할 수 있을 것이다.
도 6에는, 타임 라인(600)은, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 대역폭, 프로세서 리소스, 및 네트워크 트래픽 혼잡을 최소화하는 다른 방법의 개략도가 도시된다. 본 발명의 교시에 따라서 개선된 루트가 무선 네트워크 내에 존재하는지에 관계되는 로컬 노드(110-n)에서의 분석은, 계속적으로 할 필요는 없다. 일반적으로 "스누핑(snooping)"으로 지칭될 수 있는 그러한 분석은, 특정한 기간 동안에만 발생하도록 프로그램될 때 효율적으로 진행할 수 있다. 예를 들면, 루트 최적화 간격(605)은, 노드(110-n)가 일반적으로 MAC 계층 패킷을 살펴보아서(snoop) 노드(110-n)가 좀더 최적화된 루트를 제공할 수 있는지를 보도록 하는 동안의 간격이다. 이후 루트 최적화 기간(610)은 루트 최적화 간격(605)의 컴포넌트로서 정의될 수 있다. 이후 로컬 노드(110-n)는 루트 최적화 기간(610) 동안만 스누핑하여, 루트 최적화 간격(605)의 남아있는 일부동안 대역폭, 프로세서 리소스, 및 네트워크 정체를 최소화를 실행하도록 프로그램된다.
도 7에는, 일반적인 순서도는, 본 발명의 일 실시예에 따라서, 주문형 무선 통신 네트워크 내의 소스 노드(110-1)와 목적지 노드(110-3) 사이의 현재의 무선 통신 루트를 개선하는 방법(700)의 개략도가 도시된다. 먼저, 단계 705에서, 소스 노드(110-1)로부터의 패킷 전송이 로컬 노드(110-n)에서 분석된다. 단계 710에서, 로컬 노드(110-n)는 소스 노드(110-1)와 목적지 노드(110-3) 사이의 개선된 무선 통신 루트를 제공할 수 있는지 여부를 판정하며, 개선된 루트는 현재의 루트 메트릭보다 더 나은 루트 메트릭을 갖는다. 단계 710에서 개선된 루트가 제공될 수 있으면, 단계 715에서 로컬 노드(110-n)로부터 소스 노드(110-1)로의 루트 개선 메시지의 전송은, 개선된 루트의 안정성을 모니터하기 위해서 소정의 시간 간격 동안 지연된다. 단계 720에서, 단계 715에 기술된 소정의 시간 간격 동안 개선된 루트의 안정성이 소정의 임계값 아래로 떨어지는지 여부가 판정된다. 만약 떨어진다면, 단계 725에서 루트 개선 메시지는 취소된다. 이후 방법(700)은 다른 패킷 전송이 분석되는 단계 705로 되돌아 간다(loop back).
그러나, 단계 720에서, 소정의 시간 간격동안 개선된 루트의 안정성이 소정의 임계값 아래로 떨어지지 않으면, 방법(700)은 루트 개선 메시지의 전송이 임의의 시간 간격으로 지연되는 단계 730에서 계속된다. 단계 735에서, 동일한 현재의 루트에 관계되는 대안적인 루트 개선 메시지가 다른 로컬 노드(110-n)로부터 수신되는지가 판정된다. 만약 수신된다면, 단계 725에서 루트 개선 메시지는 취소된다. 만약 대안적인 루트 개선 메시지가 단계 735에서 수신되지 않으면, 단계 740 에서 루트 개선 메시지는 소스 노드(110-1)로 전송된다.
따라서 본 발명의 이점은, 현재의 루트가 실패하지 않는 경우에도, 주문형 무선 통신 네트워크 내의 현재의 통신 루트를 개선된 루트로 전환하는 능력을 포함한다. 개선된 루트는, 로컬 노드(110-n)가 현재의 통신 루트 내에 있는지와 관계없이 네트워크에서 로컬 노드(110-n)에 의해서 판정될 수 있다. 개선된 루트와 현재 루트의 비교는 PCRs(Packet Completion Rates) 또는 ETTs(Expected Transmission Times)와 같은 다양한 팩터, 및 개선된 루트가 안정한지 여부에 기초하여 만들어질 수 있다. 또한, 본 발명은 루트 개선 메시지가 필요할 때에만 생성되도록 할 수 있으므로, 대역폭 오버헤드를 감소시키고 네트워크 리소스를 보존한다.
전술한 명세서에서, 본 발명의 특정 실시예가 기술되었다. 그러나, 당업자라면 이하의 특허청구범위에 기술된 바와 같이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 다양한 수정과 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 명세서 및 도면은 한정적인 의미보다는 설명적인 의미로 고려되며, 그러한 모든 수정은 본 발명의 범위 내에 포함되도록 의도된다. 이점, 장점 또는 해결책이 발생하거나 좀더 알려지도록 할 수 있는 이점, 장점, 문제에 대한 해결책, 및 다른 구성요소(들)은 일부 또는 모든 특허청구범위의 중요하고, 필요하거나, 필수적인 특징 또는 구성요소로서 해석되지는 않는다. 본 발명은, 본 명세서의 계류중에 취해진 어떤 보정을 포함하는 첨부된 특허청구범위 및 발행된 특허청구범위의 모든 균등물에 의해서만 정의된다.

Claims (13)

  1. 주문형 무선 통신 네트워크에서의 소스 노드와 목적지 노드 사이의 현재의 무선 통신 루트를 개선하는 방법으로서,
    로컬 노드에서, 현재의 루트 메트릭(route metric)을 포함하는 상기 소스 노드로부터의 패킷 전송을 분석하는 단계와,
    상기 로컬 노드가, 현재의 루트 메트릭보다 나은 루트 메트릭을 갖는, 상기 소스 노드와 상기 목적지 노드 사이에서 개선된 무선 통신 루트를 제공할 수 있는지를 상기 로컬 노드에서 판정하는 단계와,
    상기 로컬 노드로부터 상기 소스 노드로 루트 개선 메시지를 송신하는 단계
    를 포함하는 무선 통신 루트 개선 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 루트 개선 메시지는, 상기 소스 노드에 대한 RREQ(route request) 패킷 전송 요청을 포함하는 무선 통신 루트 개선 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 노드가, 개선된 무선 통신 루트를 제공할 수 있는지를 상기 로컬 노드에서 판정하는 단계는, 개선된 루트 메트릭이 상기 현재의 루트 메트릭보다 소정의 임계값만큼 나은지를 판정하는 단계를 포함하는 무선 통신 루트 개선 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 노드가, 개선된 무선 통신 루트를 제공할 수 있는지를 상기 로컬 노드에서 판정하는 단계는, 상기 개선된 무선 통신 루트와 상기 현재의 무선 통신 루트 각각의 PCRs(Packet Completion Rates)을 비교하는 단계를 포함하는 무선 통신 루트 개선 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 노드가, 개선된 무선 통신 루트를 제공할 수 있는지를 상기 로컬 노드에서 판정하는 단계는, 상기 개선된 무선 통신 루트와 상기 현재의 무선 통신 루트 각각의 ETTs(Expected Transmission Times)를 비교하는 단계를 포함하는 무선 통신 루트 개선 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 노드가, 개선된 무선 통신 루트를 제공할 수 있는지를 상기 로컬 노드에서 판정하는 단계는, 상기 개선된 무선 통신 루트와 상기 현재의 무선 통신 루트의 파라미터를 비교하는 단계를 포함하며,
    상기 파라미터는 쓰루풋(throughput), 지연, 지터(jitter), 신호 강도, 및 패킷 완성율(packet completion rate)을 포함하는 그룹으로부터 선택되는 무선 통신 루트 개선 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 노드가, 개선된 무선 통신 루트를 제공할 수 있는지를 상기 로컬 노드에서 판정하는 단계는, 상기 현재의 무선 통신 루트에서의 중간 노드로부터 수신된 PCR 또는 ETT 데이터를 분석하는 단계를 포함하는 무선 통신 루트 개선 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    소정의 시간 간격동안 상기 루트 개선 메시지 전송을 지연하는 단계를 더 포함하는 무선 통신 루트 개선 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 루트 개선 메시지를 전송하는 단계는, 상기 개선된 무선 통신 루트의 안정도가 상기 소정의 시간 간격동안 소정의 임계값 아래로 떨어지지 않는 경우에만 발생하는 무선 통신 루트 개선 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 루트 개선 메시지 전송을 임의의 시간 간격동안 지연하는 단계를 더 포함하는 무선 통신 루트 개선 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 루트 개선 메시지를 전송하는 단계는 대안적인 루트 개선 메시지가 상기 임의의 시간 간격동안 수신되지 않는 경우에만 발생하는 무선 통신 루트 개선 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    로컬 노드에서 상기 소스 노드로부터의 패킷 전송을 분석하는 단계는 루트 최적화 기간동안에만 발생하는 무선 통신 루트 개선 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 로컬 노드와 상기 목적지 노드는 동일한 노드인 무선 통신 루트 개선 방법.
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