KR20090043291A - Merge-split based group management and leader election in mobile ad-hoc networks - Google Patents

Merge-split based group management and leader election in mobile ad-hoc networks Download PDF

Info

Publication number
KR20090043291A
KR20090043291A KR1020070109068A KR20070109068A KR20090043291A KR 20090043291 A KR20090043291 A KR 20090043291A KR 1020070109068 A KR1020070109068 A KR 1020070109068A KR 20070109068 A KR20070109068 A KR 20070109068A KR 20090043291 A KR20090043291 A KR 20090043291A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
group
node
size
leader node
leader
Prior art date
Application number
KR1020070109068A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
김용석
김태수
Original Assignee
강원대학교산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 강원대학교산학협력단 filed Critical 강원대학교산학협력단
Priority to KR1020070109068A priority Critical patent/KR20090043291A/en
Publication of KR20090043291A publication Critical patent/KR20090043291A/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00Network topologies
    • H04W84/18Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • H04W84/20Master-slave selection or change arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)
  • Small-Scale Networks (AREA)

Abstract

본 발명은 모바일 애드 혹 네트워크(ad-hoc network)에서 노드의 그룹 관리방법에 관한 것이다. 본 발명은 먼저 적어도 하나 이상의 그룹에 포함된 각 노드의 우선순위에 기초하여 리더 노드를 각각 선출한다. 상기 선출된 리더 노드는 자신이 속한 그룹의 크기를 판단하고, 그 크기와 미리 정의된 최대값 또는 최소값 즉 소정 크기를 갖는 그룹내에서 각 노드 상호간이 모바일 애드 혹 네트워크 통신을 최적으로 수행할 수 있도록 설정된 크기를 비교한다. 상기 비교결과에 따라 리더 노드는 자신이 속한 그룹을 소정 갯수로 분할하거나, 또는 다른 리더 노드가 속한 그룹과 합병한다. 이후 상기 분할되거나 합병된 그룹에 속한 노드들중에서 리더 노드를 재선출하여 새롭게 생성된 그룹을 전반적으로 관리한다. 본 발명에 의하면, 최적의 크기로 그룹이 생성되어 노드 또는 그룹간 발생되는 메세지의 수를 줄여 트랙픽을 감소시킬 수 있게 되어 모바일 애드 혹 통신을 보다 효과적으로 수행할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a method of group management of nodes in a mobile ad-hoc network. The present invention first selects each leader node based on a priority of each node included in at least one group. The elected leader node determines the size of the group to which it belongs, and can optimally perform mobile ad hoc network communication with each node in a group having the size and a predetermined maximum or minimum value, that is, a predetermined size. Compare the set size. According to the comparison result, the leader node divides the group to which the leader belongs to a predetermined number or merges with the group to which the other leader node belongs. Then, the leader node is re-elected among the nodes belonging to the divided or merged group to manage the newly created group as a whole. According to the present invention, a group is generated with an optimal size, thereby reducing the number of traffic by reducing the number of messages generated between nodes or groups, thereby enabling mobile ad hoc communication more effectively.

모바일, 애드 혹, 우선순위, 합병, 분할, 노드 Mobile, ad hoc, priority, merger, split, node

Description

모바일 애드 혹 네트워크에서의 그룹 관리방법{Merge-split based group management and leader election in mobile ad-hoc networks}Merge-split based group management and leader election in mobile ad-hoc networks

본 발명은 무선 통신 네트워크에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모바일 에드 혹 네트워크(ad-hoc network)에서 이용되는 그룹의 크기를 검사하여 합병 또는 분할을 실시하고, 생성된 그룹을 관리하는 리더 노드를 선출하기 위한 모바일 애드 혹 네트워크에서의 그룹 관리방법에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless communication network, and more particularly, merges or divides by checking the size of a group used in a mobile ad-hoc network, and elects a leader node to manage the created group. The present invention relates to a group management method in a mobile ad hoc network.

모바일 애드 혹 네트워크는 기반구조 없이 노드들이 스스로 네트워크를 형성하고 라우팅한다. 상기 모바일 애드 혹 네트워크 내에 하나 이상의 노드들은 점차 소형화되고, 이동이 가능하며, 응용 분야가 넓기 때문에 주목받고 있다. In mobile ad hoc networks, nodes themselves form and route networks without infrastructure. One or more nodes in the mobile ad hoc network are attracting attention because they are increasingly smaller, more mobile, and have a wider range of applications.

하지만 네트워크가 무선을 기반으로 동작하고, 노드가 이동이 가능하기 때문에 각 노드의 데이터 수집 및 정보 전달을 수행하기 위해서는 많은 트래픽이 사용된다. However, since the network operates wirelessly and the nodes are mobile, a lot of traffic is used to perform data collection and information transfer of each node.

이에 종래에는 상술한 트래픽의 양을 감소시키기 위해 노드들을 그룹으로 관리한다. 왜냐하면 상기 노드 간의 통신 대신 상기 노드들을 그룹으로 지정하고 상 기 그룹을 이용한 통신을 사용하면 트래픽의 양을 줄일 수 있기 때문이다.In the related art, nodes are managed in groups to reduce the amount of traffic described above. This is because the amount of traffic can be reduced by designating the nodes as a group and using the group instead of the communication between the nodes.

이하에서는 종래에 복수 개의 노드들에서 리더 노드를 선출하는 방법을 첨부된 도 1a 내지 도 1d를 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of selecting a leader node from a plurality of nodes will be described with reference to FIGS. 1A to 1D.

도 1a 내지 도 1d 에는 종래 기술에 따라 모바일 애드 혹 네트워크에서 리더 노드를 선출하는 방법을 설명하는 설명도가 도시되어 있다.1A to 1D are explanatory views illustrating a method of selecting a leader node in a mobile ad hoc network according to the prior art.

도면들을 참조하면, '노드 A', '노드 B', '노드 C', '노드 D', '노드 E'가 구비되고, 이러한 노드들이 포함되어 하나의 그룹을 형성한다. 상기 각 노드에는 우선순위가 아라비아 숫자로 부여되어 있다. 상기 숫자가 높은 것이 우선순위가 높다. 즉, 설명하고자 하는 실시 예에서 각 노드들의 우선순위는 "노드 B < 노드 A < 노드 C < 노드 E < 노드 D" 순서로 되어 있다.Referring to the drawings, 'node A', 'node B', 'node C', 'node D', and 'node E' are provided, and these nodes are included to form a group. Each node is given a priority in Arabic numerals. The higher the number, the higher the priority. That is, in the exemplary embodiment to be described, the priority of each node is in the order of "node B <node A <node C <node E <node D".

이러한 그룹에서 리더 노드를 선출하기 위해서는, 먼저 '노드 A'가 '노드 B' 내지 '노드 E'에게로 리더 노드 선출을 위한 선거알림메시지를 전송한다. 상기 선거알림메시지 전송시, 도면에서는 노드들이 트리구조로 연결되어 있기 때문에, 그 연결 관계에 따라서 전송이 이루어지게 된다. 이때 '노드 B'와 같은 노드들은 상위 노드인 '노드 A'로부터 선거알림메시지를 전송받고, 이를 하위 노드인 '노드 D'나 동등하게 연결된 '노드 C'에 다시 전송하는 역할을 수행하게 된다.In order to elect a leader node from such a group, 'node A' first sends an election notification message for selecting a leader node to 'node B' or 'node E'. In the election notification message transmission, since nodes are connected in a tree structure in the drawing, transmission is performed according to the connection relationship. At this time, nodes such as 'node B' receive an election notification message from 'node A', which is a higher node, and transmit it to 'node D', which is a lower node, or 'node C', which is equally connected.

일단 상기 선거알림메시지가 전체 노드들에 모두 전송되면, 상기 '노드 A'는 다른 노드들로부터 자신의 우선순위정보가 포함된 응답(Ack) 메시지를 수신받게 된다. 이때, '노드 E'가 이동하는 경우가 발생할 수 있다. 그러면 '노드 C'는 '노드 E'의 이동을 감지하고, '노드 E'와의 관계를 끊고 자신의 정보를 토대로 '노드 A' 에게 응답메시지를 전송하게 된다. 이 경우 각 노드의 우선순위가 초기 상태에서 변경된다. 이 상태가 도 1b이다.Once the election notification message is sent to all nodes, the 'node A' receives an acknowledgment message containing its priority information from other nodes. In this case, 'node E' may move. Then, 'Node C' detects the movement of 'Node E', breaks the relationship with 'Node E', and sends a response message to 'Node A' based on its information. In this case, the priority of each node is changed in the initial state. This state is FIG. 1B.

다음, 도 1c를 보면 '노드 A'가 모든 정보를 종합하여 노드 B, 노드 C, 노드 D)로부터 수신한 각 노드의 우선순위 정보에 기초하여 우선순위가 가장 높은 '노드 C'를 리더 노드로 선출한다. 그러나 상기 도1b에서 이동한 '노드 E'가 독자적으로 선거를 종료하고 자신이 리더 노드로 설정할 수도 있다. 반면 도 1d와 같이 '노드 E'가 포함된 경우에는, 결국 '노드 E'의 우선순위가 가장 높기 때문에 '노드 E'가 리더 노드가 되는 것이다.Next, referring to FIG. 1C, 'Node A' aggregates all the information, and selects 'Node C' having the highest priority as the leader node based on the priority information of each node received from Node B, Node C, and Node D). Elect. However, the node E moved in FIG. 1B may terminate the election independently and set itself as a leader node. On the other hand, when 'node E' is included as shown in FIG. 1d, 'node E' becomes the leader node because 'node E' has the highest priority.

그러나 상기한 바와 같은 종래 기술에서는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the prior art as described above has the following problems.

즉, 그룹 내에 속한 개별적인 노드들이 리더 노드를 선출하기 위한 선거에 모두 관여하기 때문에 트래픽의 양이 많으며, 단일 리더를 사용하기 때문에 리더의 부하도 큰 문제점이 있다.That is, since individual nodes belonging to the group are all involved in elections for electing a leader node, the traffic volume is large, and the load of the leader is also large because a single leader is used.

그리고 상술한 종래의 방식에 기초하여 노드 상호간 통신을 수행하는 경우, 특히 노드의 이동이 많은 모바일 애드 혹 네트워크에서는 그룹 내의 리더 노드를 선출하기 위한 선거가 빈번히 수행되기 때문에 많은 메세지를 노드 상호간 교환하여야 하기 때문에 이의 효율성이 저하되는 문제점이 있다. In the case of performing the inter-node communication based on the conventional method described above, in particular, in a mobile ad hoc network in which a large number of nodes are moved, elections to select leader nodes within a group are frequently performed. Therefore, there is a problem that its efficiency is lowered.

또한, 종래에는 평상시 리더 노드의 이동 이외에 일반 노드의 이동을 고려하지 않고 리더 노드를 다른 노드들에게 통보하기 때문에, 그룹의 크기 및 구조를 알 수 없는 문제점이 있다.In addition, conventionally, since the leader node is notified to other nodes without considering the movement of the general node other than the movement of the leader node, there is a problem in that the size and structure of the group are unknown.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 그룹 크기를 참조하여 그룹 합병과 분할을 적절하게 수행함과 동시에 리더 노드를 선출함으로써 트래픽을 저감시켜 효율적인 그룹 관리가 가능하도록 하는 모바일 애드 혹 네트워크에서의 그룹 관리방법을 제공하는 것이다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to efficiently perform group merging and splitting with reference to the group size and to reduce the traffic by selecting a leader node and to efficiently manage the group. It is to provide a group management method in a mobile ad hoc network to enable.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 적어도 하나 이상의 그룹에 포함된 각 일반노드의 우선순위에 기초하여 리더 노드를 각각 선출하는 단계; 상기 선출된 리더노드가 자신이 속한 그룹의 크기를 판단하는 단계; 상기 판단 결과, 그룹 크기와 무선 통신을 최적으로 수행할 수 있도록 미리 설정된 최대값 또는 최소값과 비교하는 단계; 상기 비교 결과에 따라 다른 리더노드가 속한 그룹과 합병하거나, 또는 자신이 속한 그룹을 소정 갯수로 분할하는 단계; 그리고, 상기 합병 또는 분할된 그룹의 리더노드를 선출하는 단계;를 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention comprises the steps of: electing each leader node based on the priority of each general node included in at least one group; Determining the size of the group to which the selected leader node belongs; As a result of the determination, comparing the group size with a preset maximum or minimum value for optimally performing wireless communication; Merging with a group to which the other leader node belongs or dividing the group to which the leader belongs to the predetermined number according to the comparison result; And electing a leader node of the merged or divided group.

이때, 상기 합병단계는, 상기 그룹 크기가 상기 최소값보다 작은 경우 합병을 실시하되, 상기 그룹의 리더노드가 이웃하는 하나 이상의 다른 그룹에 합병초대메세지를 송신하는 단계; 상기 이웃하는 하나 이상의 다른 그룹의 리더노드로부터 각각의 그룹 크기정보를 수신받는 단계; 상기 그룹 크기 정보에 기초하여 합병 가능한 그룹을 선택하고, 합병을 수행하는 단계;를 포함한다.In this case, the merging step may include: merging when the group size is smaller than the minimum value, and transmitting a merge invitation message to at least one other group neighboring by the leader node of the group; Receiving respective group size information from the leader node of the neighboring one or more other groups; And selecting a mergeable group based on the group size information, and performing merge.

한편, 상기 분할단계는, 상기 그룹 크기가 상기 최대값보다 큰 경우 분할을 실시하되, 상기 리더노드가 그룹을 분할하기 위한 분할요청메세지를 그룹 내의 하나 이상의 일반 노드들에 송신하는 단계; 상기 리더노드가 일반노드들로부터 각 일반노드의 서브트리 크기정보가 포함되는 응답 메세지를 수신받는 단계; 상기 리더노드가 상기 서브트리 크기정보에 기초하여 그룹의 크기가 그룹의 전체 크기정보의 소정 갯수가 되도록 분할하는 단계;를 포함한다.On the other hand, the dividing step may be performed if the group size is larger than the maximum value, but the leader node transmits a split request message for dividing the group to one or more general nodes in the group; Receiving, by the leader node, a response message including subtree size information of each general node from general nodes; And dividing, by the leader node, the size of the group based on the subtree size information such that the size of the group is a predetermined number of total size information of the group.

이때, 상기 분할은, 그룹의 전체 크기를 1/2로 분할하고, 상기 분할된 분할 그룹의 크기는 동일하거나, 또는 상이한 크기를 갖도록 한다.In this case, the dividing divides the entire size of the group into 1/2, and the sizes of the divided dividing groups are the same or have different sizes.

그리고 상기 일반노드는 상기 리더노드로부터 소정 시간이내에 하트-비트 메시지를 수신받지 못하면, 상기 리더노드가 속한 그룹 이외의 다른 그룹에 합병을 시도한다.If the general node does not receive a heartbeat message from the leader node within a predetermined time, it attempts to merge with a group other than the group to which the leader node belongs.

또 상기 리더 노드는 상기 리더 노드가 그룹의 합병 또는 분할과 선거 수행전인 노멀(nomal)상태와, 현재 합병 또는 분할과 선거를 수행하고 있는 비지(busy)상태로 구분된다.The leader node is divided into a normal state in which the leader node is before the merger or division and election of a group, and a busy state in which the leader node is currently performing merger or division and election.

이때, 상기 리더노드는 노멀상태에서 그룹의 합병 또는 분할이나 선거가 실시되면 비지상태로 상태 변경한다.At this time, the leader node changes to a busy state when a merger, division or election of a group is performed in a normal state.

상기 리더노드는 비지상태에서 다른 그룹이나 노드로부터 합병/분할/선거를 위한 요구 메시지가 발생하더라도 미수행하는 것이 바람직하다.Preferably, the leader node does not perform a request message for merging / dividing / election from another group or node in a busy state.

위에서 상세히 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 모바일 애드 혹 네트워크에서 그룹관리방법에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.In the mobile ad hoc network according to the present invention as described above in detail the group management method can be expected the following effects.

즉, 본 발명에서는 종래에 리더 노드를 선출하기 위하여 개별적인 노드 상호간에 교환하던 메세지의 수를 줄이고 이에 트래픽의 양을 감소시켜 효율적인 무선 통신을 수행할 수 있는 장점이 있다.That is, the present invention has the advantage of performing efficient wireless communication by reducing the number of messages exchanged between the individual nodes in order to select a leader node in the related art and thereby reducing the amount of traffic.

또한, 본 발명은 리더 노드가 자신이 관리하는 그룹의 크기를 최적의 모바일 애드 혹 통신이 수행하기 위한 크기범위와 비교하여 이웃하는 노드 그룹과의 합병 및 분할을 통하여 적절한 크기로 관리함으로써 효율적인 무선 통신을 수행할 수 있는 장점이 있다.In addition, the present invention compares the size of the group managed by the leader node with the size range for performing the optimal mobile ad hoc communication, and manages the wireless network efficiently by merging and dividing with neighboring node groups. There is an advantage to doing this.

이하에서는 상기한 바와 같은 본 발명에 의한 모바일 애드 혹 네트워크에서의 그룹 관리방법의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of a group management method in a mobile ad hoc network according to the present invention as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2에는 본 발명의 모바일 애드 혹 네트워크에서의 그룹 관리방법을 설명하기 위해 노드 구성을 보인 구성도가 도시되어 있다.2 is a block diagram showing a node configuration for explaining a group management method in a mobile ad hoc network of the present invention.

도 2를 살펴보면, 하나 이상의 일반 노드(200) 및 그 일반 노드를 관리하는 리더 노드(100)가 구비된다.2, at least one general node 200 and a leader node 100 managing the general node 200 are provided.

상기 리더 노드(100)는 노멀(NORMAL state) 상태와 비지(BUSY state) 상태를 갖는다. 상기 노멀상태는 상기 리더 노드가 그룹의 합병 또는 분할이나 선거 수행전의 대기모드를 의미하고, 상기 비지상태는 상기 리더 노드가 그룹의 합병 또는 분할이나 선거가 수행중인 수행모드를 나타낸다.The leader node 100 has a normal state and a busy state. The normal state means a standby mode before the leader node merges or divides a group or performs an election, and the busy state indicates a performance mode in which the leader node performs merger, split, or election of a group.

따라서, 상기 리더 노드(100)는 노멀상태에서는 그룹의 합병 또는 분할 요구가 발생하거나 선거 실시를 위한 요구와 관련된 메시지를 수신받을 수 있는 상태이고, 만약 상기 메시지에 따라 합병 또는 분할이나 선거가 실시되면 현재 상태가 비지상태로 변경된다.Therefore, in the normal state, the leader node 100 may receive a message related to a merger or division request of a group or a request for election, and if the merger or division or election is performed according to the message, The current state is changed to busy.

또 상기 리더 노드가 비지상태에서는, 현재 합병 또는 분할이 실시되고 있거나 선거가 실시되고 있는 상태이기 때문에, 다른 그룹이나 노드로부터 합병/분할/선거를 위한 요구 메시지가 발생하더라도 이를 무시하게 된다. 즉 이러한 요구메시지를 수신할 수는 있지만, 실제 그 요구 메시지에 대응하는 기능을 수행하지는 않는 것이다.In addition, when the leader node is busy, the merger or division is currently being conducted or the election is being held, so even if a request message for merger / division / election is generated from another group or node, it is ignored. That is, the request message can be received, but does not actually perform a function corresponding to the request message.

한편, 상기 리더 노드(100)는 하트-비트(HeartBea) 메시지를 일반 노드(200)들에게 전송한다. 상기 하트-비트 메시지는 리더 노드(100)가 자신의 존재를 일반 노드(200)들에게 알리기 위해 전송되는 것이며, 또 이를 이용하여 일반 노드(200)가 그룹에서 이동하는 것을 감지하는 역할도 수행한다.Meanwhile, the leader node 100 transmits a heartbeat message to the general nodes 200. The heart-beat message is transmitted by the leader node 100 to inform the general node 200 of its existence, and also uses this to detect the general node 200 moving in a group. .

그리고 만약 리더 노드(100)는 다른 그룹의 리더 노드로부터 상기 하트-비트 메시지를 수신받게 되면, 리더 노드에서 일반 노드로 노드 변경이 이루어진다. 또, 상기 일반 노드(200)들은 주기적으로 리더 노드(100)로부터 상기 하트-비트 메시지가 수신되는지를 점검한다. 만약 일정 시간 동안 상기 하트-비트 메시지가 수신되 지 않으면 이에 해당하는 일반 노드는 리더 노드(100)가 속한 그룹에서 이탈한 것으로 판단하여 이웃하는 그룹으로의 합병을 시도한다.If the reader node 100 receives the heartbeat message from the leader node of another group, the node change is performed from the leader node to the general node. In addition, the general node 200 periodically checks whether the heart-beat message is received from the leader node 100. If the heart-beat message is not received for a certain period of time, the corresponding general node determines that the leader node 100 has separated from the group to which the leader node 100 belongs and attempts to merge with the neighboring group.

이어 본 발명에 따른 모바일 애드 혹 네트워크에서의 그룹 관리방법을 도면을 통해 상세하게 설명하기로 한다.Next, the group management method in the mobile ad hoc network according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 실시 예에서, 그룹을 관리하는 방법에는 그룹 크기를 조절하여 합병 또는 분할을 선택적으로 실시하게 된다. 여기서 상기 크기 조절에 사용되는 값은 하나의 그룹에서 모바일 애드 혹 통신을 수행하기에 최적의 노드들이 수용되었을 때의 값을 말하며, 이는 사용자에 의해 지정되는 최대값과 최소값 범위 내를 말한다. 따라서 상기 그룹 크기가 최소값보다 작으면 그룹 합병이 수행되고, 반면 최대값보다 크면 그룹 분할이 수행되는 것이다. 이에 따라 최대값과 최소값은 합병과 분할의 기준점이 되며, 통상 최대값은 최소값의 2배 내지 3배가 되도록 한다.In the present embodiment, the method of managing a group may selectively perform merge or split by adjusting the group size. Here, the value used for the scaling means a value when optimal nodes are accommodated in one group to perform mobile ad hoc communication, which is within a range of maximum and minimum values specified by the user. Therefore, when the group size is smaller than the minimum value, group merging is performed, whereas when the group size is larger than the maximum value, group splitting is performed. Accordingly, the maximum value and the minimum value become reference points for merging and dividing, and the maximum value is usually two to three times the minimum value.

이를 근거로 이하에서는 그룹 합병과 그룹 분할을 구분하여 설명한다.Based on this, hereinafter, the group merger and the group split will be described separately.

도 3에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 그룹 합병방법의 흐름도가 도시되어 있다.3 is a flowchart illustrating a group merging method according to a preferred embodiment of the present invention.

먼저 제 300 단계에서 리더 노드가 자신이 관리하는 그룹의 크기를 판단한다.First, in step 300, the leader node determines the size of a group managed by the leader node.

이후, 제 310 단계에서 상기 리더 노드가 자신이 속한 그룹 크기가 미리 정의된 최소값과 비교한다. 여기서 도 3은 합병 과정만을 설명하고 있기에 최대값과의 비교는 생략한다. 그러나 리더 노드는 자신의 그룹 크기를 최대값 또는 최소값과 비교하는 과정을 제일 먼저 수행하는 것이다. 최대값 비교에 따른 분할 과정은 아래에서 설명한다.Thereafter, in step 310, the leader node compares the group size to which the leader node belongs to a predefined minimum value. 3 illustrates only the merging process, so the comparison with the maximum value is omitted. However, the leader node first performs the process of comparing its group size with the maximum or minimum value. The division process according to the maximum value comparison is described below.

상기 비교 결과, 제 320 단계에서와 같이 그룹 크기가 최소값보다 작을 경우, 제 330 단계에서 상기 리더 노드는 이웃하는 하나 이상의 다른 그룹과의 합병을 위해 합병초대메세지를 송신한다.As a result of the comparison, when the group size is smaller than the minimum value as in step 320, in step 330, the leader node transmits a merge invitation message for merging with one or more neighboring groups.

그러면, 상기 다른 그룹들은 상기 합병초대메시지에 따른 응답메시지로서 자신의 그룹 크기정보를 포함하는 응답메시지를 상기 리더 노드에게 전송한다. Then, the other groups transmit a response message including their group size information to the leader node as a response message according to the merge invitation message.

제 340 단계에서 상기 리더 노드는 상기 응답메시지를 수신한 후, 제 350 단계에서 상기 리더 노드는 다른 그룹 크기 정보에 기초하여 합병할 그룹을 선택하고, 합병을 수행한다. In step 340, the leader node receives the response message, and in step 350, the leader node selects a group to be merged based on other group size information, and performs merge.

그룹이 합병되면, 상기 합병된 그룹의 노드들 중 우선순위가 가장 높은 노드를 리더 노드로 선출한다. 선출된 리더노드는 상기 하트-비트 메시지를 합병된 그룹에 전파하여 리더 노드를 새롭게 선출하고 합병을 완료한다. When the group is merged, the node having the highest priority among the nodes of the merged group is selected as the leader node. The elected leader node propagates the heart-beat message to the merged group to newly elect a leader node and completes the merge.

상술한 각 노드 그룹간의 합병과정의 일 실시 예를 첨부된 도면을 통해 좀 더 상세하게 설명하기로 한다. An embodiment of a merging process between each node group described above will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 3a 및 도 3b에는 본 발명의 노드 간 그룹합병과정을 설명하는 설명도가 도시되어 있다.3A and 3B are explanatory diagrams for explaining a process of merging nodes between nodes of the present invention.

본 실시 예에서는 '노드A', '노드C'를 리더 노드로 가정하고, '노드B'와 '노드D'는 일반노드로 가정한다. 그리고 각 노드의 우선 순위는 "노드A > 노드B > 노드C > 노드D"로 가정한다.In the present embodiment, 'node A' and 'node C' are assumed to be leader nodes, and 'node B' and 'node D' are assumed to be general nodes. The priority of each node is assumed to be "Node A> Node B> Node C> Node D".

그룹의 크기는 노드들의 이동 등의 이유로 변할 수 있다. 이런 상태에서 도 3에서와 같이 그룹 크기가 작다고 판단된 경우, '노드B'는 합병을 위해 '노드C', '노드D'들에게 각각 합병요청(MergeInvite) 메시지를 전송한다. The size of the group may change for reasons such as movement of nodes. In this state, when it is determined that the group size is small as shown in FIG. 3, 'Node B' sends a merge request message to the 'Node C' and the 'Node D' for merging.

그리고 상기 합병요청 메시지를 전달받은 '노드C', '노드D'은 상기 합병요청메시지를 그룹의 리더 노드인 '노드A'에 전달한다. The node C and the node D, which have received the merge request message, deliver the merge request message to the node A, the leader node of the group.

이때, 상기 합병 요청메세지를 송신한 '노드B'는 자신보다 우선순위가 높은 '노드A'에게 합병을 제안하기 위한 선택 메시지를 전달하고, '노드C'에게는 거절 메시지를 전달한다. At this time, the node B, which has transmitted the merge request message, transmits a selection message for suggesting merger to node A having a higher priority than itself, and delivers a rejection message to node C.

이러면, '노드B'는 리더 노드인 '노드A'가 속한 그룹과의 합병을 하게 된다.In this case, 'Node B' merges with the group to which the leader node 'Node A' belongs.

이후, 상기 합병된 두 그룹 내에서 우선순위가 높은 '노드A'가 리더 노드로 선출된다. 리더 노드로 선출된 '노드A'는 합병된 그룹 내의 일반노드인 '노드B', '노드D'에 상기 하트-비트 메시지를 전송한다.Subsequently, the node A having the highest priority within the merged two groups is elected as the leader node. The node A selected as the leader node transmits the heartbeat message to the node B and node D, which are general nodes in the merged group.

반면, 상기 '노드B' 노드의 우선순위가 상기 '노드A'보다 높았다면, 상기 '노드B'는 선택메시지를 '노드A'에게 전송하지 않고, '노드A'와 '노드D'에게는 상기 하트-비트 메시지를 전송하여 '노드B'가 합병된 그룹의 리더 노드가 된다. On the other hand, if the priority of the 'node B' node is higher than the 'node A', the 'node B' does not transmit a selection message to the 'node A', the 'node A' and 'node D' By sending a heartbeat message, Node B becomes the leader node of the merged group.

상술한 바와 같이, 합병은 합병요청메시지와 이에 대한 응답 메시지를 리더 노드 상호 간에 교환한 뒤, 우선순위를 고려하여 합병 그룹과 새로운 리더 노드를 선택하는 것이다.As described above, the merger exchanges the merge request message and the response message between the leader nodes, and then selects the merge group and the new leader node in consideration of the priority.

다음, 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 그룹 분할방법을 설명한다.Next, a group division method according to a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5.

도 5에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 그룹 분할방법의 흐름도가 도 시되어 있다.5 is a flowchart illustrating a group division method according to a preferred embodiment of the present invention.

먼저 제 400 단계에서 리더 노드가 자신이 관리하는 그룹의 크기를 판단한다.First, in step 400, the leader node determines the size of a group managed by the leader node.

이후, 제 410 단계에서 상기 리더 노드가 자신이 속한 그룹 크기가 미리 정의된 최대값과 비교한다. In step 410, the leader node compares the group size to which the leader node belongs to a predefined maximum value.

상기 비교 결과, 제 420 단계에서와 같이 그룹 크기가 최대값보다 큰 경우, 제 430 단계에서 상기 리더 노드는 현재 자신의 그룹을 분할하기 위한 분할요청메시지를 자신 그룹의 일반 노드들에게 송신한다.As a result of the comparison, when the group size is larger than the maximum value as in step 420, in step 430, the leader node transmits a split request message for dividing its own group to general nodes of its group.

그러면, 제 440 단계에서 상기 리더 노드는 자신의 그룹에 속한 일반 노드들로부터 각 일반 노드의 서브트리 크기정보가 포함되는 응답 메세지를 수신받는다. Then, in step 440, the leader node receives a response message including subtree size information of each general node from general nodes belonging to its group.

제 450 단계에서 상기 리더 노드는 상기 서브트리 크기정보에 기초하여 그룹의 크기가 그룹의 전체 크기정보에 대해 소정 크기, 예컨대 1/2이 되도록 분할한다. 이때 상기 그룹의 분할 크기는 서브트리에 따라 정확하게 분할되지 않는 경우가 있지만, 이 경우에는 상기 그룹의 크기가 그룹의 전체 크기정보에 대해 대략 1/2의 근사값에 기초하여 분할되도록 함이 바람직하다.In step 450, the leader node divides the size of the group so that the size of the group becomes a predetermined size, for example, 1/2, based on the total size information of the group. In this case, although the division size of the group may not be accurately divided according to the subtree, in this case, it is preferable to divide the size of the group based on an approximate value of about 1/2 of the total size information of the group.

그룹이 분할되면, 상기 분할된 두 그룹의 노드들 중 우선순위가 가장 높은 노드를 각각 리더 노드로 선출한다. 각각 선출된 리더 노드는 자신이 속한 그룹의 일반노드들에 상기 하트-비트 메시지를 전파하여 리더 노드의 존재를 알리고 분할을 완료한다. When the group is divided, nodes having the highest priority among the divided groups of nodes are each elected as leader nodes. Each elected leader node propagates the heart-beat message to the general nodes of its group to inform the existence of the leader node and complete the partitioning.

이하에서는 상술한 그룹 분할 단계의 일 실시예를 첨부된 도 6a 및 도 6b를 이용하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, an embodiment of the above-described group division step will be described in detail with reference to FIGS. 6A and 6B.

도 6a 및 도 6b에는 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 그룹 분할과정을 설명하는 설명도가 도시되어 있다. 6A and 6B are explanatory diagrams illustrating a group division process according to a preferred embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 리더 노드인 '노드A'를 기준으로 하여 '노드B', '노드C'. '노드D' 와 같이 10개의 일반노드가 포함되고, 따라서 총 11개의 노드가 하나의 그룹으로 형성되어 있다.Referring to the drawings, 'node B' and 'node C' based on the leader node 'node A'. Ten common nodes are included, such as 'node D', so a total of eleven nodes are formed in one group.

이 상태에서, 도5에서 설명한 바와 같이 그룹 크기가 최대값보다 크다고 판단된 경우, 리더 노드인 '노드A'는 상기 일반 노드들에게 분할요청메시지를 전송한다.In this state, when it is determined that the group size is larger than the maximum value as described in FIG. 5, the node 'Node A', the leader node, transmits a split request message to the general nodes.

그러면, 상기 분할요청 메세지를 전달받은 '노드B', '노드C', '노드D' 등은 각각 자신의 서브트리 크기를 계산하고 상기 '노드A'에게 상기 서브트리 크기정보가 포함된 응답 메시지를 전송한다.Then, the node B, node C, and node D, which have received the split request message, calculate their own subtree size and respond to the node A with the subtree size information. Send it.

상기 응답 메시지를 전송받은 '노드A'는 상기 그룹 크기를 분할한다.'Node A' receiving the response message divides the group size.

여기서, 그룹 분할 크기를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Here, the group division size will be described in more detail as follows.

즉, 도 6a에서 그룹의 전체 크기는 노드 갯수에 대응하여 '11'이라고 한다. 이때 분할하고자 하는 크기는 현재 그룹의 크기의 '1/2'인 '6'으로 설정해야 한다.That is, in FIG. 6A, the total size of the group is referred to as '11' corresponding to the number of nodes. At this time, the size to be divided should be set to '6' which is '1/2' of the size of the current group.

따라서, 상기 분할요청메시지를 전달받은 10개의 일반노드는 각각 자신의 서브트리의 크기를 계산하는데, 이때 '노드C'는 서브노드 2개를 포함하여 서브 트리의 크기가 '3'을 가지게 되고, '노드D'는 서브노드 5개를 포함하여 서브트리의 크기가 '6'을 가지게 된다.Accordingly, the 10 general nodes that receive the split request message each calculate the size of their own subtree, wherein 'node C' has a subtree size of '3' including 2 subnodes, 'Node D' has a subtree size of '6' including 5 subnodes.

그래서, 상기 그룹의 전체 크기인 '11'을 '2'로 나눔 연산하면, 실제 분할 크기는 '5.5'로 되어야 한다. 이 크기정보대로 분할을 하여야 하지만 상기 서브트리 크기정보를 참조하면 결국에는 크기가 '5'인 '노드A'그룹과 크기 '6'인 '노드D' 그룹으로 분할되는 것이다.Thus, when dividing the total size of the group '11' by '2', the actual division size should be '5.5'. It should be divided according to the size information, but referring to the subtree size information, it is eventually divided into a 'node A' group having a size of '5' and a 'node D' group having a size of '6'.

이와 같이, 본 실시 예에서는 그룹의 크기정보에 따라 현재 그룹의 크기를 검사하여 합병 또는 분할을 실시하고, 생성된 그룹을 관리하는 리더 노드를 선출하게 되어, 노드 상호간에 전달되는 메시지 수가 감소되어 전체적으로 데이터 전송과 관련된 트랙픽이 줄어들게 된다.As described above, in the present embodiment, the size of the current group is examined according to the size information of the group, the merger or division is performed, and the leader node managing the created group is selected. The traffic associated with data transmission is reduced.

이러한 실시 예에 따르면, 노드 이동시 발생하는 메시지의 양을 측정하고 기존 방식과 비교한 결과, 평균 35%의 메시지를 절감하였으며, 노드간의 격차는 밀도가 높을수록 보다 커지는 것이 확인되었다. 또 리더 이동을 제외한 경우에는 평균 67%의 메시지가 절감되었다.According to this embodiment, as a result of measuring the amount of messages generated when moving the node and comparing with the conventional method, the average message was reduced by 35%, the gap between the nodes was confirmed that the higher the density becomes larger. In addition, the average message savings was 67%.

한편, 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.On the other hand, the rights of the present invention is not limited to the embodiments described above, but is defined by the claims, and those skilled in the art can make various modifications and adaptations within the scope of the claims. It is self evident.

즉, 그룹 노드들을 이웃으로 구성하고 노드 상호간 트리를 유지하여 모니터링 시스템과 같은 응용프로그램에서 리더 노드가 메시지를 수집하거나 전파할 때 홉 통신에 의한 부가적인 트래픽이 발생하지 않도록 할 수 있다. 따라서, 본 실시 예는 모바일 애드 혹 네트워크에서 각 노드의 데이터를 주기적으로 수집하거나 전파하는 모니터링 시스템과 같은 응용에 적합하고, 이와 비슷한 환경인 센서 네트워 크에서 센서노드의 데이터를 주기적으로 수집해야 하는 응용에도 적용할 수 있다.That is, group nodes can be configured as neighbors and a tree between nodes can be maintained to prevent additional traffic from hop communication when a leader node collects or propagates a message in an application such as a monitoring system. Therefore, the present embodiment is suitable for an application such as a monitoring system that periodically collects or propagates data of each node in a mobile ad hoc network, and an application of periodically collecting data of a sensor node in a sensor network, which is a similar environment. Applicable to

도 1a 내지 도 1d 는 종래에 모바일 애드 혹 네트워크에서 리더를 선출하는 방법을 설명하는 설명도.1A to 1D are explanatory views for explaining a method of selecting a leader in a mobile ad hoc network in the related art.

도 2는 본 발명의 모바일 애드 혹 네트워크에서의 그룹 관리방법을 설명하기 위해 노드 구성을 보인 구성도.Figure 2 is a block diagram showing a node configuration for explaining a group management method in a mobile ad hoc network of the present invention.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 그룹 합병방법의 흐름도.3 is a flowchart of a group merging method according to a preferred embodiment of the present invention.

도 4a 및 도 4b는 도 3의 그룹 합병과정의 실시 예 설명도.4A and 4B illustrate an exemplary embodiment of a group merging process of FIG. 3.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 그룹 분할방법의 흐름도.5 is a flowchart of a group partitioning method according to a preferred embodiment of the present invention.

도 6a 및 도 6b는 도 5의 그룹 분할과정의 실시 예 설명도.6A and 6B are diagrams illustrating an embodiment of a group division process of FIG. 5.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

100 : 리더노드 200 : 일반노드100: leader node 200: general node

Claims (8)

적어도 하나 이상의 그룹에 포함된 각 일반노드의 우선순위에 기초하여 리더 노드를 각각 선출하는 단계;Electing a leader node based on a priority of each general node included in at least one group; 상기 선출된 리더노드가 자신이 속한 그룹의 크기를 판단하는 단계; Determining the size of the group to which the selected leader node belongs; 상기 판단 결과, 그룹 크기와 무선 통신을 최적으로 수행할 수 있도록 미리 설정된 최대값 또는 최소값과 비교하는 단계;As a result of the determination, comparing the group size with a preset maximum or minimum value for optimally performing wireless communication; 상기 비교 결과에 따라 다른 리더노드가 속한 그룹과 합병하거나, 또는 자신이 속한 그룹을 소정 갯수로 분할하는 단계; 그리고,Merging with a group to which the other leader node belongs or dividing the group to which the leader belongs to the predetermined number according to the comparison result; And, 상기 합병 또는 분할된 그룹의 리더노드를 선출하는 단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모바일 애드 혹 네트워크에서 그룹 관리방법.And electing a leader node of the merged or divided group. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 합병단계는, The merge step, 상기 그룹 크기가 상기 최소값보다 작은 경우 합병을 실시하되,If the group size is smaller than the minimum value, merge is performed. 상기 그룹의 리더노드가 이웃하는 하나 이상의 다른 그룹에 합병초대메세지를 송신하는 단계;Sending, by a leader node of the group, a merge invitation message to one or more other groups that neighbor; 상기 이웃하는 하나 이상의 다른 그룹의 리더노드로부터 각각의 그룹 크기정보를 수신받는 단계;Receiving respective group size information from the leader node of the neighboring one or more other groups; 상기 그룹 크기 정보에 기초하여 합병 가능한 그룹을 선택하고, 합병을 수행 하는 단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모바일 애드 혹 네트워크에서 그룹관리방법.Selecting a mergeable group based on the group size information, and performing a merge; Group management method in a mobile ad hoc network characterized in that it comprises a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 분할단계는, The dividing step, 상기 그룹 크기가 상기 최대값보다 큰 경우 분할을 실시하되,When the group size is larger than the maximum value, division is performed. 상기 리더노드가 그룹을 분할하기 위한 분할요청메세지를 그룹 내의 하나 이상의 일반 노드들에 송신하는 단계;The leader node sending a split request message for splitting a group to one or more general nodes in the group; 상기 리더노드가 일반노드들로부터 각 일반노드의 서브트리 크기정보가 포함되는 응답 메세지를 수신받는 단계;Receiving, by the leader node, a response message including subtree size information of each general node from general nodes; 상기 리더노드가 상기 서브트리 크기정보에 기초하여 그룹의 크기가 그룹의 전체 크기정보의 소정 갯수가 되도록 분할하는 단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 모바일 애드 혹 네트워크에서 그룹 관리방법. And dividing, by the leader node, the size of the group based on the subtree size information so that the size of the group is a predetermined number of the total size information of the group. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 분할은, 그룹의 전체 크기를 1/2로 분할하고, The dividing divides the entire size of the group by 1/2, 상기 분할된 분할 그룹의 크기는 동일하거나, 또는 상이한 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 모바일 애드 혹 네트워크에서 그룹 관리방법.The size of the divided divided group is the same or different size group management method in a mobile ad hoc network, characterized in that. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 일반노드는 상기 리더노드로부터 소정 시간이내에 하트-비트 메시지를 수신받지 못하면, 상기 리더노드가 속한 그룹 이외의 다른 그룹에 합병을 시도함을 특징으로 하는 모바일 애드 혹 네트워크에서 그룹 관리방법. And if the general node does not receive a heartbeat message from the leader node within a predetermined time, attempts to merge with a group other than the group to which the leader node belongs. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 리더 노드는,The leader node, 상기 리더 노드가 그룹의 합병 또는 분할과 선거 수행전인 노멀(nomal)상태와, 현재 합병 또는 분할과 선거를 수행하고 있는 비지(busy)상태로 구분됨을 특징으로 하는 모바일 애드 혹 네트워크에서 그룹 관리방법. And the leader node is divided into a normal state before merger or division and election of a group, and a busy state currently performing merger or division and election. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 리더노드는 노멀상태에서 그룹의 합병 또는 분할이나 선거가 실시되면 비지상태로 상태 변경됨을 특징으로 하는 모바일 애드 혹 네트워크에서 그룹 관리방법.The leader node is a group management method in a mobile ad hoc network, characterized in that the state changes to a busy state when the merger, division or election of the group in the normal state. 제 6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 리더노드는 비지상태에서 다른 그룹이나 노드로부터 합병/분할/선거를 위한 요구 메시지가 발생하더라도 미수행하는 것을 특징으로 하는 모바일 애드 혹 네트워크에서 그룹 관리방법.The leader node does not perform even if a request message for merging / dividing / election is generated from another group or node in a busy state.
KR1020070109068A 2007-10-29 2007-10-29 Merge-split based group management and leader election in mobile ad-hoc networks KR20090043291A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070109068A KR20090043291A (en) 2007-10-29 2007-10-29 Merge-split based group management and leader election in mobile ad-hoc networks

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070109068A KR20090043291A (en) 2007-10-29 2007-10-29 Merge-split based group management and leader election in mobile ad-hoc networks

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090043291A true KR20090043291A (en) 2009-05-06

Family

ID=40854155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070109068A KR20090043291A (en) 2007-10-29 2007-10-29 Merge-split based group management and leader election in mobile ad-hoc networks

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20090043291A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8307070B2 (en) Resource allocation method in wireless network
EP1500286B1 (en) Temporal transition network protocol (ttnp) in a mobile ad hoc network
US8767705B2 (en) Method for synchronization and data transmission in a multi-hop network
EP2869629B1 (en) Method and device for coordinating access points for backhaul aggregation in a telecommunications network
Bednarczyk et al. An enhanced algorithm for MANET clustering based on weighted parameters
CN101641916B (en) Removal of ambiguities in forming new piconet controller (pnc) when the current pnc controller is suddenly unavailable
US10588163B2 (en) Wireless backhaul connection establishment method and apparatus
CN108770036B (en) Inter-cluster-head communication method and wireless sensor network routing device
US20100054183A1 (en) Sensor network control method for data path establishment and recovery and sensor network therefor
CN102939776B (en) The method that multiple parameter is set in radio telecommunication network
KR100768588B1 (en) Method for topology management with pre-cluster in ad-hoc wireless network and record media recorded program for realizing the same
Higuchi et al. A neighbor collaboration mechanism for mobile crowd sensing in opportunistic networks
CN102132536B (en) Enhanced formation of mesh-type networks
CN117098161B (en) Data transmission method, device, network equipment and storage medium
EP1848235B1 (en) Method and device for determining a list of at least one first node of a telecommunication network to which a message has to be transferred
CN113038511B (en) Control method and control device of communication system and communication system
Arnaboldi et al. Context-aware configuration and management of WiFi direct groups for real opportunistic networks
CN100568843C (en) Stabilizing energy-saving grouping method
CN102098706B (en) Channel managing method and access point
CN109089324B (en) Neighbor discovery method of self-organizing network
JP4287239B2 (en) Wireless communication apparatus, wireless communication system, and wireless communication control method
Bansal et al. FTEP: A fault tolerant election protocol for multi-level clustering in homogeneous wireless sensor networks
Randhawa et al. Cross-layer energy based clustering technique for heterogeneous wireless sensor networks
KR20090043291A (en) Merge-split based group management and leader election in mobile ad-hoc networks
Salehi et al. Mobile cloud management: A new framework

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application