KR20090104615A - 무선 메시 네트워크 장치 및 이를 이용한 라우팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 메시 네트워크에서의 라우팅 기법에 관한 것으로, 다수의 메시 노드에 대한 포텐셜값을 산출하고, 다수의 게이트웨이 노드에 대한 포텐셜값을 설정한 후, 특정 노드에서 데이터 패킷을 전송할 경우 1홉 이웃 노드들에 대한 포텐셜값을 포함하는 포텐셜 정보를 요청하여 수신하고, 포텐셜 정보에 따라 라우팅 경로를 설정하며, 이러한 라우팅 경로에 따라 단일 경로 또는 다중 경로로 데이터 패킷을 전송함으로써, 망 경로의 유지 비용과 이동 메시 노드의 핸드 오버 시 지연 발생을 방지할 수 있는 것이다.

무선 메시 네트워크, 라우팅, 핸드 오버, 다중 분산 전송

Description

무선 메시 네트워크 장치 및 이를 이용한 라우팅 방법{WIRELESS MESH NETWORK APPARATUS AND ROUTING METHOD USING BY IT}

본 발명은 무선 메시 네트워크(WMN : Wireless Mesh Network)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 메시 네트워크에서 부하를 분산시켜 다중 경로로 패킷을 전송하는데 적합한 무선 메시 네트워크 장치 및 이를 이용한 라우팅 방법에 관한 것이다.

잘 알려진 바와 같이, 무선 메시 네트워크는 애드 혹(Ad-hoc) 통신 기술로부터 유래되었는데, 무선 네트워크 환경에서 고정이나 이동 중에 기지국과 단말과의 스타형 토폴로지(star type topology)의 통신망이 아닌 기지국 대 기지국, 단말 대 단말, 기지국 대 단말 등 모든 노드가 통신을 할 수 있는 다중 경로를 갖는 메시형 토폴로지(mesh type topology)를 무선망에 도입한 기술을 의미한다.

이러한 무선 메시 네트워크는 경제적인 망 구축, 이동성 제공, 망 확장성, 정보 격차의 해소 등의 관점에서 장점이 있는데, 고가의 송신탑이나 기지국마다 유선망의 인입이 필요하지 않기 때문에 전체적인 망 구성비용이 저렴하여 경제성 있는 망 구축이 가능하고, 그 기반은 IP 기술을 이용하기 때문에 기존 망과 연동이 용이하며, 단계적인 커버리지를 증가시킬 수 있어 계획적인 망을 구성할 수 있고, 비면허 대역을 이용, VoIP(Voice over Internet Protocol) 및 멀티미디어 데이터 서비스를 고속 이동 중 끊김 없이 제공할 수 있다.

또한, 무선 메시 네트워크는 음성, 비디오, 데이터 등 다양한 서비스를 멀티 라디오(multi-radio) 무선 메시 네트워크 구조를 통해 쉽게 망을 확장하여 무선의 음영 지역을 해소시킬 수 있고, 정보 격차 해소를 위한 기본 인프라 구축에 매우 경제적이며 유연하게 활용할 수 있다.

특히, 무선 메시 네트워크는 자동 망 구성 기능, 자동 망 복구 기능, 소출력 광역 커버리지 네트워크, 고속 로밍 기술 등의 특징을 갖는데, 메시형 네트워크 토폴로지를 무선 환경에서 항상 자동으로 구성하기 때문에 기존의 생산성 낮은 점 대 다점의 무선 통신 방식에 비해 다중 경로에 따른 통신의 신뢰성을 높일 수 있고, 통신이 이뤄지던 노드에서 물리적 적체나 트래픽(traffic)의 과부하 등으로 노드 트러블이 생기면 현 통신망에서 최적의 새로운 경로를 찾게 되며, 이러한 망 복구를 위해 모든 노드에서는 주기적으로 최적의 무선 링크를 스캔하고 있고, 자신의 노드에서 처리되는 트래픽의 양, 지연율 등을 계산해 최적의 망을 구성할 수 있도록 한다.

또한, 기존 점 대 다점의 무선 통신이 100이라는 전력이 필요할 때 멀티 홉을 통해 통신 커버리지를 확장하는 무선 메시 네트워크는 33이라는 저전력으로 3홉을 가져가며, 점 대 다점의 통신 방식과 같은 커버리지를 가져 갈 수 있고, 최적의 채널을 자동으로 인지하는 기능(smart frequency selection)이 있어 공간적 주파수 재사용 효과를 발생시켜 주파수 재사용 효과를 높일 수 있으며, 메시 노드에 전원이 공급되면 광역망을 구성할 수 있고, 커버리지 내에서 고속 로밍을 지원하여 기차, 지하철 등과 같은 고속 이동체에 대한 서비스에도 활용될 수 있다.

한편, 종래에 무선 메시 네트워크에서의 라우팅 기법에 대해 설명하면, 무선 메시 네트워크에 포함된 노드는 각각 자신의 이웃 노드에 대해 메시지를 중계(relay)할 수 있는 라우터(router)로서 동작할 수 있고, 중계 프로세스를 통해 무선 데이터 패킷은 목적 노드로 가는 경로를 찾아 신뢰성 있는 통신 링크를 갖는 중간 노드를 통과하며, 다수의 노드들은 서로 협력하여 그 목적 노드에 메시지를 중계하게 되는데, 이러한 라우팅 기술은 무선 애드 혹 네트워크를 고려하여 'Proacitve/Reactive/Hybrid' 방식의 관점에서 개발되고 있거나 지리적 정보를 기반으로 개발되고 있다.

하지만, 종래의 라우팅 기법들은 무선 애드 혹 네트워크를 고려한 기술의 경우 트래픽의 방향이 사용자에서 다중 홉(multi-hop)을 거쳐 게이트웨이로, 게이트웨이에서 다중 홉을 거쳐 사용자로 그 경로가 일정해야 하는 특성이 반영되지 않아 적절하지 못한 경로가 구성되고, 경로 선택의 척도로 지연(delay) 정보를 사용하는 경우에도 과거의 정보를 사용하기 때문에 신속한 대응이 불가능한 문제점이 있으며, 지리적 정보를 이용하는 경우 특정 홉으로 플로우(flow)가 집중되는 경우 성능이 현저하게 저하되는 한계가 있고, 전반적으로 'any-to-any' 라우팅을 기반으로 하기 때문에 멀티미디어 콘텐츠 서비스 등을 위한 무선 메시 네트워크에 적용하기 어려운 문제점이 있다.

이에 따라, 본 발명은 무선 메시 네트워크를 구성하는 각 노드들에 할당된 포텐셜 정보를 기반으로 경로를 선택하여 부하를 분산시키고, 전송 지연을 감소시킬 수 있는 무선 메시 네트워크 장치 및 이를 이용한 라우팅 방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 무선 메시 네트워크의 핸드 오버 시에 포텐셜 정보에 기반한 새로운 전송 경로를 구성하고, 경로 정보를 업데이트하여 부하를 분산시키며, 전송 지연을 감소시킬 수 있는 무선 메시 네트워크 장치 및 이를 이용한 라우팅 방법을 제공하고자 한다.

일 관점에서 본 발명은, 특정 노드에서 1홉의 이웃 노드들에 대한 포텐셜 정보에 따라 라우팅 경로를 설정하고, 선택된 어느 하나의 상기 이웃 노드로 데이터 패킷을 전송하거나 상기 포텐셜 정보에 따라 선택된 다수의 상기 이웃 노드로 데이터 패킷을 다중 분산 전송하는 다수의 메시 노드와, 다른 네트워크로의 게이트웨이 역할을 수행하는 게이트웨이 노드를 포함하는 무선 메시 네트워크 장치를 제공한다.

다른 관점에서 본 발명은, 다수의 메시 노드에 대한 포텐셜값을 산출하고, 다수의 게이트웨이 노드에 대한 상기 포텐셜값을 설정하는 단계와, 상기 다수의 메시 노드 각각에서 1홉 이웃 노드들에 대한 상기 포텐셜값을 포함하는 포텐셜 정보를 주기적으로 요청하여 수신하는 단계와, 특정 노드에서 데이터 패킷을 전송할 경우 상기 포텐셜 정보에 따라 라우팅 경로를 설정하는 단계와, 상기 설정된 라우팅 경로에 따라 단일 경로 또는 다중 경로로 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 무선 메시 네트워크 장치를 이용한 라우팅 방법을 제공한다.

본 발명은, 다수의 메시 노드에 대한 포텐셜값을 산출하고, 다수의 게이트웨이 노드에 대한 포텐셜값을 설정한 후, 특정 노드에서 데이터 패킷을 전송할 경우 1홉 이웃 노드들에 대한 포텐셜값을 포함하는 포텐셜 정보를 요청하여 수신하고, 포텐셜 정보에 따라 라우팅 경로를 설정하며, 이러한 라우팅 경로에 따라 단일 경로 또는 다중 경로로 데이터 패킷을 전송함으로써, 무선 메시 네트워크에서 부하를 분산시켜 대역폭을 효율적으로 활용할 수 있으며, 국소적인 정보만으로 네트워크 전체 상황을 반영하여 경량화된 라우팅 기법을 제공할 수 있고, 핸드 오버 시에도 불필요한 지연 발생을 방지하여 데이터 패킷을 효율적으로 전송할 수 있다.

또한, 이러한 기법을 4G 메시 네트워크의 트래픽 공학(Traffic Engineering)과 QoS(QoS of Service) 최적화 기술에 적용할 경우 효율을 극대화시킬 수 있으며, 수치해석기법을 통해 효율성과 연결성을 동시에 고려하여 연결성에 중점을 둔 IEEE 802.11s 기술보다 수 배 이상의 성능 향상을 기대할 수 있다. 이와 더불어 WiBro, 3GPP/LTE, WiFi 등의 다양한 접근망 기술과 망융합 기능을 제공할 수 있다.

본 발명의 기술요지는, 다수의 메시 노드와 게이트웨이 노드에 대한 포텐셜값을 설정한 후, 데이터 패킷을 전송 시 1홉 이웃 노드들에 대한 포텐셜 정보에 따라 라우팅 경로를 설정하며, 이에 따라 단일 경로 또는 다중 경로로 데이터 패킷을 전송한다는 것이며, 이러한 기술적 수단을 통해 종래 기술에서의 문제점을 해결할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 포텐셜 정보를 기반으로 경로를 선택하여 패킷을 전송하는데 적합한 무선 메시 네트워크의 구조를 나타낸 도면으로서, 메시 노드(102a, 102b, 102c)를 포함하는 다수의 메시 노드들과 게이트웨이 노드(104)를 포함하는 다수의 게이트웨이 노드들을 포함한다.

도 1을 참조하면, 메시 노드(102a, 102b, 102c)를 포함하는 다수의 메시 노드들은 노드-B, 기지국, 사이트 제어기, 액세스 포인트(AP), 무선 송수신 유닛, 송수신기, 사용자 장비, 이동국, 고정 또는 이동 가입자 유닛, 무선 환경에서의 임의의 인터페이스 장치 등을 포함하는 것으로, 어느 하나의 메시 노드에서 다른 메시 노드로 무선 메시 네트워크 환경에서 데이터 패킷을 전송한다.

또한, 메시 노드(102a, 102b, 102c)를 포함하는 다수의 메시 노드들 중 어느 하나의 메시 노드는 다른 메시 노드에 대한 라우터로서 기능하면서 그 자신의 트래픽을 수신 및 전송하고, 무선 메시 네트워크를 자동적으로 구성할 수 있으며, 특정 메시 노드의 과부하 상태를 인지하고, 이용 여부를 조정하는 기능을 수행한다.

그리고, 게이트웨이 노드(104)는 메시 노드(102a, 102b, 102c)를 포함하는 다수의 메시 노드들과 다른 네트워크 환경간의 게이트웨이 역할을 수행하며, 어느 하나의 메시 노드로부터 전송되는 데이터 패킷을 다른 네트워크 환경의 특정 노드로 전송하며, 다른 네트워크 환경의 특정 노드로부터 수신되는 데이터 패킷을 해당 메시 노드로 전송한다.

이러한 다수의 메시 노드들과 다수의 게이트웨이 노드들을 포함하는 무선 메시 네트워크 환경에서 포텐셜 할당에 따른 라우팅 경로 설정에 대해 설명하면, 먼저 아래의 수학식 1(포아송식, Poisson Equation)에 따라 무선 메시 네트워크의 라우팅 경로를 설정한다.

여기에서, φ는 각 메시 노드의 포텐셜을 의미하고, ρ는 전송 대기 중인 큐의 길이를 의미한다.

그리고, 게이트웨이 노드들의 포텐셜이 가장 낮게 설정되고, 상기 수학식 1에 따라 각각의 메시 노드들은 그 자신의 포텐셜을 산출한다. 일 예로서, 도 2는 본 발명에 따라 산출된 모든 메시 노드들과 모든 게이트웨이 노드들의 포텐셜을 나타낸 도면으로, x축과 y축은 각 메시 노드의 좌표를 나타내고, z축은 할당된 포텐셜을 나타낸다. 이러한 포텐셜을 자신의 이웃 메시 노드들의 포텐셜에 의해 정해지지만 메시 네트워크 전체의 상황을 반영할 수 있다.

한편, 도 1에 도시된 바와 같은 격자 구조에서 FDM(Finite Diffrence Method) 등과 같은 수치해석기법을 이용하여 포텐셜을 유도할 경우 아래의 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.

여기에서, h는 특정 메시 노드를 거치는 트래픽과 포텐셜의 관계를 나타내는 상수이며, 상기 수학식 2에 따라 값이 할당되면 도 1에 도시된 화살표 방향과 같이 각 메시 노드들은 자신의 1홉(hop) 이웃 메시 노드들의 포텐셜 정보를 이용하여 경로를 선택한다. 이에 따라 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 기존 라우팅에 비해 제어 패킷의 부하가 현저히 감소하기 때문에 무선 메시 네트워크의 수용량을 증가시킬 수 있으며, 쓰루풋(throughput)의 증가와 같은 성능 향상이 나타남을 알 수 있 다.

추가적으로, 격자 구조가 아닌 다른 임의의 네트워크 구조에서는 FEM(Finite Element Method), BEM(Boundary Element Method) 등과 같은 수치해석기법을 적용하여 각 노드들에 대한 포텐셜을 할당할 수 있으며, FEM(Finite Element Method)를 이용하여 포텐셜을 유도할 경우에는 아래의 수학식 3을 만족하는 φ에 대한 해를 구하면 된다.

여기에서, k와 s는 각 요소, 즉 노드 식별자를 나타내며 η와 ρ를 통해 트래픽의 영향력을 나타낼 수 있다. 그리고, 상기 수학식 3을 만족하는 φ에 대한 해를 구하기 위해 아래의 수학식 4와 같이 n_k와 n_s를 산출할 수 있다.

그리고, 임의의 네트워크 구조에서 자신의 이웃 노드들의 형태를 파악하기 위해서는 지리적인 정보를 이용하여 도 10에 도시한 바와 같이 자신의 포텐셜에 영향을 주는 요소들을 정의하는데, FEM(Finite Element Method)를 이용하여 포텐셜을 유도할 경우 이를 적용하기 위해 자신의 포텐셜에 영향을 주는 노드들을 요소로 지정하고 상기 수학식 3을 적용하기 위해 자신의 위치를 원점으로 이동시키고, 이웃 노드들을 평형으로 이동시키는 알고리즘을 구동시킨 후, 두 이웃 노드의 사이각이 최소가 되도록 노드들을 선택하여 자신을 중심으로 다수개의 삼각형을 도출한 다음, 상기 수학식 3의 변수들에 도출되어진 값들을 대입하여 포텐셜을 산출할 수 있다.

이러한 포텐셜 정보에 따라 라우팅 경로를 설정할 경우 각 메시 노드들은 자신의 1홉 이웃 메시 노드들의 포텐셜을 비교하여 가장 낮은 값을 갖는 특정 메시 노드에 데이터 패킷을 전송하며, 자신의 이웃 노드들의 포텐셜이 모두 자신보다 높은 상태인 경우 네트웨크 혼잡 상황으로 판단하여 데이터 패킷 전송을 일시 중단하고, 그 차이가 기 설정된 범위내의 값이라면 데이터 패킷을 전송한다.

이와 같은 데이터 패킷 전송 시 다중 경로를 이용하여 다중 분산 전송을 수행할 수 있는데, 산출되는 포텐셜 정보에 따라 자신의 이웃 메시 노드들의 포텐셜을 비교 분석하여 특정 비율만큼 분산하여 다수의 이웃 메시 노드들로 데이터 패킷을 분리하여 전송한다. 여기에서, 데이터 패킷의 전송에서는 해당 메시 노드들의 간섭을 고려하지 않고 그 경로를 선택하거나 해당 메시 노드들의 간섭을 고려하여 그 경로를 선택할 수 있음은 물론이다.

한편, 어느 하나의 게이트웨이 노드에서 각각의 메시 노드들로 데이터 패킷을 전송하는 경우에는 각 메시 노드들이 상향 트래픽 전송에서 이용했던 라우팅 경로를 이용하는데, 상향 트래픽을 전송한 메시 노드들은 근원지 주소인 SA(Source Address, 이하 'SA'라 함)와 자신에게 포워딩(forwarding)을 담당한 해당 메시 노드들의 MAC 주소(즉, NA : Neighbor Address)를 포함하는 라우팅 정보를 저장하고 있으며, 이러한 라우팅 정보를 통해 하향 트래픽 전송 시 라우팅 경로로 이용되었던 이웃 메시 노드의 MAC 주소에 따라 어느 하나의 게이트웨이 노드에서 각각의 메시 노드들로 데이터 패킷을 전송한다.

그리고, 무선 메시 네트워크에서 이동 메시 노드의 핸드오버(hand over) 시에는 메시 노드들의 포텐셜이 상기 수학식 2에 따라 자동적으로 결정되고, 핸드오버 시점에서 핸드오버를 시도하는 이동 메시 노드에 대한 각 메시 노드들의 라우팅 정보(예를 들면, SA, MAC 주소 등)는 핸드오버 이전의 정보이기 때문에 해당 라우팅 정보를 업데이트해야 하며, 이러한 라우팅 정보는 핸드오버 시 기 설정된 시간이 경과되면 삭제된다. 이에 따라, 핸드오버 후 라우팅 정보는 이동 메시 노드의 데이터 패킷 전송 후에 새롭게 생성 저장된다.

다음에, 상술한 바와 같은 구성을 갖는 무선 메시 네트워크에서 메시 노드들의 포텐셜 정보를 요청 및 수신하여 그 포텐셜 정보에 따라 라우팅 경로를 선택하여 데이터 패킷을 전송하는 과정에 대해 설명한다.

도 5는 본 발명에 따라 메시 노드들의 포텐셜 정보에 따라 데이터 패킷을 전송하는 과정을 도시한 플로우차트이다.

도 5를 참조하면, 도 1에 도시한 바와 같은 다수의 메시 노드들과 다수의 게이트웨이 노드들이 포함된 무선 메시 네트워크의 무선 메시 네트워킹 모드에서(단계502), 다수의 게이트웨이 노드들은 다수의 메시 노드들보다 상대적으로 낮은 값의 기 설정된 포텐셜 값으로 설정하고(단계504), 다수의 메시 노드들은 자신의 포텐셜을 산출한다(단계506). 여기에서, 다수의 메시 노드들의 포텐셜은 게이트웨이 노드들에 대한 기 설정된 포텐셜 값에 따라 상기 수학식 1과 같은 포아송식에 따라 순차적으로 산출될 수 있다.

그리고, 특정 메시 노드에서는 자신의 1홉 이웃 메시 노드들에게 기 설정된 주기에 따라 포텐셜 정보(예를 들면, 메시 노드 식별자, 포텐셜값 등)를 요청한다(단계508). 일 예로서, 도 1에 도시된 특정 메시 노드(102a)는 데이터 패킷 전송을 위해 1홉 이웃 노드들인 다수의 메시 노드들(102b, 102c)에게 포텐셜 정보를 요청할 수 있다.

다음에, 이웃 메시 노드들은 산출된 포텐셜값을 포함하는 포텐셜 정보를 해당 메시 노드로 전송한다(단계510). 일 예로서, 도 1에 도시된 특정 메시 노드(102a)의 1홉 이웃 노드들인 다수의 메시 노드들(102b, 102c)은 해당 포텐셜 정보를 특정 메시 노드(102a)로 전송할 수 있다.

이에 따라, 특정 메시 노드에서는 다수의 1홉 이웃 메시 노드로부터의 포텐셜 정보를 각각 비교 분석하여(단계512) 포텐셜값이 가장 낮은 해당 메시 노드로 라우팅 경로를 선택하여 전송하고자 하는 데이터 패킷을 전송한다(단계514).

따라서, 특정 메시 노드에서 데이터 패킷을 전송하고자 할 때 자신의 1홉 이웃 메시 노드의 포텐셜 정보에 따라 라우팅 경로를 선택하여 데이터 패킷을 효율적으로 전송할 수 있다.

다음에, 상술한 바와 같은 포텐셜 정보에 따라 라우팅 경로를 선택하는 기법을 이용하여 특정 메시 노드에서 다수의 메시 노드들을 이용하여 데이터 패킷을 다중 분산 전송하는 과정에 대해 설명한다.

도 6은 본 발명에 따라 포텐셜 정보에 따라 데이터 패킷을 다중 분산 전송하는 과정을 도시한 플로우차트이다.

도 6을 참조하면, 도 1에 도시한 바와 같은 다수의 메시 노드들과 다수의 게이트웨이 노드들이 포함된 무선 메시 네트워크의 무선 메시 네트워킹 모드에서(단계602), 다수의 게이트웨이 노드들은 다수의 메시 노드들보다 상대적으로 낮은 값의 기 설정된 포텐셜 값을 설정하고, 다수의 메시 노드들은 자신의 포텐셜을 산출한다(단계604). 여기에서, 다수의 메시 노드들의 포텐셜은 게이트웨이 노드들에 대한 기 설정된 포텐셜 값에 따라 상기 수학식 1과 같은 포아송식에 따라 순차적으로 산출될 수 있다.

그리고, 특정 메시 노드에서 자신의 1홉 이웃 메시 노드들에게 기 설정된 주기에 따라 포텐셜 정보(예를 들면, 메시 노드 식별자, 포텐셜값 등)를 요청한다(단계606). 일 예로서, 도 1에 도시된 특정 메시 노드(102a)는 데이터 패킷 전송을 위해 1홉 이웃 노드들인 다수의 메시 노드들(102b, 102c)에게 포텐셜 정보를 요청할 수 있다.

다음에, 이웃 메시 노드들은 산출된 포텐셜값을 포함하는 포텐셜 정보를 해당 메시 노드로 전송한다(단계608). 일 예로서, 도 1에 도시된 특정 메시 노드(102a)의 1홉 이웃 노드들인 다수의 메시 노드들(102b, 102c)은 해당 포텐셜 정보를 특정 메시 노드(102a)로 전송할 수 있다.

이에 따라, 특정 메시 노드에서는 다수의 1홉 이웃 메시 노드로부터의 포텐셜 정보를 각각 비교 분석하여(단계610) 각 포텐셜값의 포텐셜 비율에 따라 전송 패킷(데이터 패킷)을 분리한다(단계612).

이어서, 특정 메시 노드에서는 다수의 1홉 이웃 메시 노드 중 해당 포텐셜 비율에 따라 분리된 전송 패킷을 해당 포텐셜 비율에 대응하는 라우팅 경로에 따라 각각 다중 분산 전송한다(단계614).

따라서, 특정 메시 노드에서 데이터 패킷을 전송하고자 할 때 자신의 1홉 이웃 메시 노드의 포텐셜 정보에 따라 다수의 데이터 패킷으로 분리한 후 라우팅 경로를 선택하여 데이터 패킷을 효율적으로 다중 분산 전송할 수 있다.

다음에, 상술한 바와 같이 포텐셜 정보에 따른 데이터 패킷 전송과 다중 분산 전송을 수행하는 무선 메시 네트워크에서 이동하는 메시 노드의 핸드 오버 시에 데이터 패킷을 전송하는 과정에 대해 설명한다.

도 7은 본 발명에 따라 이동 메시 노드의 핸드 오버 시 데이터 패킷을 전송하는 과정을 도시한 플로우차트이다.

도 7을 참조하면, 도 1에 도시한 바와 같은 다수의 메시 노드들과 다수의 게이트웨이 노드들이 포함된 무선 메시 네트워크의 무선 메시 네트워킹 모드에서(단계702), 다수의 게이트웨이 노드들은 다수의 메시 노드들보다 상대적으로 낮은 값의 기 설정된 포텐셜 값을 설정하고, 다수의 메시 노드들은 자신의 포텐셜을 산출한다(단계704).

그리고, 어느 하나의 메시 노드에서 데이터 패킷을 전송하고자 할 경우 자신의 1홉 이웃 메시 노드들의 포텐셜 정보(예를 들면, 메시 노드 식별자, 포텐셜값 등)에 따라 라우팅 경로를 선택하여 단일 전송 또는 다중 분산 전송의 방식으로 데 이터 패킷을 전송한다(단계706). 이 때, 해당 메시 노드에서는 근원지 주소인 SA와 자신에게 포워딩(forwarding)을 담당한 해당 메시 노드들의 MAC 주소를 포함하는 라우팅 정보를 저장할 수 있으며, 일 예로서, 도 9는 본 발명에 따른 이동 메시 노드의 핸드 오버 시 라우팅 정보의 테이블 프레임을 나타낸 도면이다.

이 때, 라우팅 경로 상의 특정 메시 노드가 이동하여 다른 네트워크로의 핸드오버가 발생하는지를 체크한다(단계708).

상기 단계(708)에서의 체크 결과, 해당 메시 노드의 핸드오버가 발생하지 않은 경우 무선 메시 네트워킹 모드를 계속 수행하고(단계702), 라우팅 경로 상의 특정 메시 노드의 핸드오버가 발생한 경우(이 경우 해당 메시 노드를 '이동 메시 노드'라 함) 해당 메시 노드에서는 라우팅 경로를 선택할 때 저장된 라우팅 정보(즉, 경로 정보로서, SA와 MAC 주소를 포함함)를 기 설정된 시간이 경과된 후 삭제한다(단계710).

그리고, 해당 메시 노드에서는 전송하고자 하는 데이터 패킷의 전송이 완료되었는지를 체크한다(단계712). 이 때, 핸드 오버 후의 데이터 패킷 전송은 단계704 및 단계706의 과정을 핸드 오버 후의 메시 노드들에 대해 수행하여 데이터 패킷을 전송할 수 있다.

상기 단계(712)에서의 체크 결과, 전송하고자 하는 데이터 패킷의 전송이 완료된 경우 이동 메시 노드에 대한 경로 정보(예를 들면, SA, MAC 주소 등)를 업데이트한다(단계714). 여기에서, 경로 정보의 업데이트는 라우팅 경로 상의 특정 메시 노드의 핸드 오버 후 데이터 패킷을 전송하기 위해 선택된 라우팅 경로에 대응 하는 라우팅 정보를 저장하는 방식으로 수행된다.

일 예로서, 도 8은 본 발명에 따른 이동 메시 노드의 핸드 오버를 나타낸 도면으로, 라우팅 경로 상의 특정 이동 노드의 핸드 오버가 발생하면, 데이터 패킷을 전송하는 메시 노드에서는 포텐셜 필드가 자동적으로 변경되고, 버퍼를 이용하여 라우팅 정보를 삭제한 후 업데이트할 수 있음을 알 수 있다.

따라서, 특정 메시 노드에서 데이터 패킷 전송 시 다른 네트워크로의 핸드 오버가 발생하면 해당 라우팅 정보를 삭제하고, 핸드 오버 후 데이터 패킷 전송 시 저장된 라우팅 정보로 업데이트하여 데이터 패킷을 전송할 수 있다.

이상의 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따라 포텐셜 정보를 기반으로 경로를 선택하여 패킷을 전송하는데 적합한 무선 메시 네트워크의 구조를 나타낸 도면,

도 2는 본 발명에 따라 산출된 모든 메시 노드들과 모든 게이트웨이 노드들의 포텐셜을 나타낸 도면,

도 3은 본 발명에 따른 데이터 전송 기법과 AODV의 제어 패킷 부하량(Control Overhead)의 성능을 비교한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 데이터 전송 기법과 AODV의 쓰루풋(throughput)을 비교한 도면,

도 5는 본 발명에 따라 메시 노드들의 포텐셜 정보에 따라 데이터 패킷을 전송하는 과정을 도시한 플로우차트,

도 6은 본 발명에 따라 포텐셜 정보에 따라 데이터 패킷을 다중 분산 전송하는 과정을 도시한 플로우차트,

도 7은 본 발명에 따라 이동 메시 노드의 핸드 오버 시 데이터 패킷을 전송하는 과정을 도시한 플로우차트,

도 8은 본 발명에 따른 이동 메시 노드의 핸드 오버를 나타낸 도면,

도 9는 본 발명에 따른 이동 메시 노드의 핸드 오버 시 라우팅 정보의 테이블 프레임을 나타낸 도면,

도 10은 본 발명에 따라 유한 요소의 구성 노드들을 나타낸 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

102a, 102b, 102c : 메시 노드 104 : 게이트웨이 노드

Claims (19)

1. 특정 노드에서 1홉의 이웃 노드들에 대한 포텐셜 정보에 따라 라우팅 경로를 설정하고, 선택된 어느 하나의 상기 이웃 노드로 데이터 패킷을 전송하거나 상기 포텐셜 정보에 따라 선택된 다수의 상기 이웃 노드로 데이터 패킷을 다중 분산 전송하는 다수의 메시 노드와,

   다른 네트워크로의 게이트웨이 역할을 수행하는 게이트웨이 노드

   를 포함하는 무선 메시 네트워크 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 메시 노드는, 노드 식별자와 포텐셜값을 포함하는 상기 포텐셜 정보에 따라 상기 라우팅 경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 메시 노드는, FDM(Finite Diffrence Method), FEM(Finite Element Method), BEM(Boundary Element Method) 등과 같은 수치해석기법을 적용하여 상기 포텐셜값을 산출 및 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 메시 노드는, 각각의 노드에서 포아송식(Poisson Equation)에 따라 상 기 포텐셜값을 산출하는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 메시 노드는, 상기 데이터 패킷을 전송할 경우 그에 대응하는 라우팅 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 라우팅 정보는, SA(Source Address)와 MAC 주소를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 메시 노드는, 상기 라우팅 경로 상의 특정 노드의 핸드 오버 시 SA(Source Address)와 MAC 주소를 포함하는 라우팅 정보를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치.
8. 제 2 항에 있어서,

   상기 메시 노드는, 상기 다중 분산 전송 시에 상기 포텐셜값의 비율에 따라 상기 데이터 패킷을 분리하고, 상기 포텐셜값의 비율에 대응하는 상기 라우팅 경로에 따라 상기 데이터 패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치.
9. 제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 게이트웨이 노드는, 상기 메시 노드보다 상대적으로 낮은 값으로 상기 포텐셜값을 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치.
10. 다수의 메시 노드에 대한 포텐셜값을 산출하고, 다수의 게이트웨이 노드에 대한 상기 포텐셜값을 설정하는 단계와,

    상기 다수의 메시 노드 각각에서 1홉 이웃 노드들에 대한 상기 포텐셜값을 포함하는 포텐셜 정보를 주기적으로 요청하여 수신하는 단계와,

    특정 노드에서 데이터 패킷을 전송할 경우 상기 포텐셜 정보에 따라 라우팅 경로를 설정하는 단계와,

    상기 설정된 라우팅 경로에 따라 단일 경로 또는 다중 경로로 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계

    를 포함하는 무선 메시 네트워크 장치를 이용한 라우팅 방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 라우팅 방법은, 상기 포텐셜값을 설정하는 단계에서 상기 메시 노드에 대한 상기 포텐셜값보다 상대적으로 낮은 값으로 상기 게이트웨이 노드에 대한 상기 포텐셜값을 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치를 이용한 라우팅 방법.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 포텐셜값은, 포아송식(Poisson Equation)에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치를 이용한 라우팅 방법.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 포텐셜값은, FDM(Finite Diffrence Method), FEM(Finite Element Method), BEM(Boundary Element Method) 중 어느 하나의 수치해석기법을 적용하여 산출 및 설정되는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 FEM은, 이를 적용하기 위한 요소 노드들을 설정한 후에, 자신의 위치를 원점으로 이동시키고, 이웃 노드들을 평형으로 이동시키는 알고리즘을 구동시킨 후, 두 이웃 노드의 사이각이 최소가 되도록 노드들을 선택하여 자신을 중심으로 다수개의 삼각형을 도출한 다음, 각각의 포텐셜을 산출하는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치.
15. 제 11 항에 있어서,

    상기 포텐셜 정보는, 상기 포텐셜값과 노드 식별자를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치를 이용한 라우팅 방법.
16. 제 11 항에 있어서,

    상기 라우팅 방법은, 상기 라우팅 경로를 설정할 경우 상기 포텐셜값의 비율에 대응하여 상기 다중 경로로 설정하는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치를 이용한 라우팅 방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 라우팅 방법은, 상기 다중 경로에 대응하여 상기 데이터 패킷을 분리하여 분산 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치를 이용한 라우팅 방법.
18. 제 11 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 라우팅 방법은,

    상기 라우팅 경로 상의 특정 노드의 핸드 오버가 발생할 경우 상기 데이터 패킷의 전송 후에 라우팅 정보를 업데이트하는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치를 이용한 라우팅 방법.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 라우팅 정보는, SA(Source Address)와 MAC 주소를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 메시 네트워크 장치를 이용한 라우팅 방법.

Images