KR20100040963A

KR20100040963A - 하이브리드 메쉬 라우팅 프로토콜

Info

Publication number: KR20100040963A
Application number: KR1020107005130A
Authority: KR
Inventors: 항 리우; 준 리; 사우라브흐 마써
Original assignee: 톰슨 라이센싱
Priority date: 2005-03-10
Filing date: 2005-03-10
Publication date: 2010-04-21
Also published as: EP1856853B1; US8467297B2; BRPI0520099A2; KR101123910B1; JP2008533809A; CN101138207A; MY172194A; JP5199061B2; MY182848A; KR20070117571A; WO2006098723A1; DE602005019107D1; KR101144243B1; MX2007010937A; US20080170550A1; EP1856853A1; CN101138207B; ES2339782T3; MY151560A

Abstract

매체 액세스 제어를 사용해서 소스 노드와 목적지 노드간의 경로를 수립함으로써 무선 메쉬 네트워크에서 소스 노드와 목적지 노드 사이의 노드에 의해 경로를 선택하기 위한 방법이 설명된다. 매체 액세스 제어 주소를 사용함으로써 무선 메쉬 네트워크에서 멀티캐스트 그룹에 합류하기 위한 경로를 하나의 노드가 선택하기 위한 방법이 또한 설명된다.

Description

하이브리드 메쉬 라우팅 프로토콜{HYBRID MESH ROUTING PROTOCOL}

본 발명은 자동적 토폴로지 학습(learning) 및 경로 선택을 위한 라우팅 기법에 대한 것이다. 특히, 본 발명은 매체 액세스 제어 주소에 기초해서 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크 내에서 경로를 결정하는 것에 대한 것이다.

무선 LAN-기반의 애드혹(ad hoc) 네트워크라고 또한 불리는 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크는 무선 링크에 의해 상호 연결되고, 서로 직접적으로 또는 간접적으로 통신하는 두 개 이상의 노드로 이루어진다. 이것은 포털(portal)을 통해 인터넷 또는 다른 네트워크에 연결될 수 있다. 무선 영역 메쉬 네트워크에서, IP층 라우팅 프로토콜이 소스 노드로부터 목적지 노드로의 경로를 발견하기 위해 사용되어왔다. IP층 애드혹 라우팅 프로토콜은 IP 주소에 기반을 두고 있다. 하지만, WLAN 액세스 포인트와 같은 일부 디바이스는 IEEE 802.11 매체 액세스 제어(MAC) 주소에 기반을 두고 데이터 패킷을 전달(forward)하고, 링크층(층2)에서만 동작한다. 또한, 층2에서의 데이터 전달은, 데이터 패킷이 IP층으로 전달될 필요가 없기 때문에 IP층(층3)에서보다 일반적으로 더 빠르다.

애드혹 온-디맨드 거리 벡터(AODV) 프로토콜은 IP층상에서 동작하는 애드혹 라우팅 프로토콜이다. 이 프로토콜은 유니캐스팅과 멀티캐스팅 경로 발견을 지원할 수 있다. 경로는 요구에 기초해서 발견된다. 소스가 패킷을 목적지 노드로 전송하는 것을 원할 때, 만약 소스가 목적지 노드로의 유효한 경로를 가지고 있지 않아서 이를 필요로 한다면, 이 소스는 네트워크 상에서 경로 요청 메시지를 브로드캐스팅하여 목적지로의 경로를 발견한다. 메시지는 다른 필요한 정보와 함께 소스 노드와 목적지 노드의 IP 주소를 포함한다. 목적지 노드 또는 이 목적지 노드로의 유효한 경로를 가진 노드는 경로 응답을 소스 노드로 송신함으로써 이 요청에 응답한다. 경로 요청과 경로 응답 메시지는 순방향 및 역방향 통로/경로를 위해 각 중간 노드에서 라우팅 테이블을 수립한다. 만약 수립된 경로가 주어진 경로 유효 기간 내에 사용되지 않으면, 이 수립된 경로가 만료된다(expire). 온-디맨드 라우팅은 네트워크 토폴로지 변경(예를 들면, 노드 이동성과 장애)에 기인한 유효하지 않은 경로의 영향과, 사용되지 않은 경로를 유지하기 위한 필요를 감소시킨다. 하지만, 소스 노드가 데이터를 송신할 수 있기 전에 경로를 수립할 필요가 있기 때문에, 이것은 경로 발견 지연이 생기게 한다. 소스 노드는 또한 경로 발견 기간 동안에 데이터를 버퍼링할 필요가 있다.

목적지-순차적(sequenced) 거리 벡터(DSDV)는 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크를 위한 프로액티브 라우팅 프로토콜이다. 이 네트워크 내의 노드는 라우팅 제어 메시지를 교환해서, 각 노드에서 라우팅 테이블이 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크 내의 모든 목적지 노드로의 라우팅 정보를 포함하게 한다. 데이터 패킷은 경로를 따라 라우팅 테이블에 기초해서 중간 노드에 의해 소스 노드로부터 목적지 노드로 전달된다. 유효 경로를 유지하고, 링크/노드 장애와 네트워크 토폴로지 변경에 기인한 라우팅 루프를 회피하기 위해, 각 노드는 경로 갱신을 주기적으로 전송할 뿐만 아니라 중요한 새로운 정보가 이용가능할 때 그 즉시로 이 갱신을 브로드캐스팅한다. 비록 DSDV는 층2 MAC 주소 또는 층3 IP 주소를 사용해서 패킷이 전달되는 것을 허용하고, 아무런 경로 발견 지연도 존재하지 않지만, 네트워크 전체에 걸친 라우팅 메시지 브로드캐스팅 때문에 이것은 비교적 높은 라우팅 부담(overhead)을 초래한다. 특별히, 네트워크 내의 노드가 아주 빠르게 이동하고, 네트워크 토폴로지가 자주 변경될 때, 많은 부분의 네트워크 용량이 라우팅 정보를 최신으로 유지하기 위해 사용된다. 또한, 일부 노드는 처리와 배터리 제한 또는 다른 이유 때문에 다른 노드로부터 유래된 데이터 패킷을 전달하지 않을 수 있다. 하지만, 상기 프로토콜은 요청 시에 각 노드가 데이터 패킷을 다른 노드로 중개하는 것을 동의하는 것과, 포워딩(forwarding)하지 않는 노드를 고려하지 않는다고 가정한다.

무선 로컬 영역 메쉬 네트워크에서, 두 개 이상의 노드가 IEEE 802.11 링크를 통해 상호 연결된다. 각 노드는 고유의 IEEE 802.11 매체 액세스 제어(MAC) 주소를 가진다. 소스 노드가 데이터 패킷을 목적지 노드로 전송할 때, 소스 노드는 소스 노드로부터 목적지 노드로의 통로/경로를 알 필요가 있다.

목적지 MAC 주소에 기초해서 경로를 발견하고 수립하기 위한 라우팅 기법이 필요하다. 본 발명에 의해 해결되는 문제는 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크 내에서 목적지 IEEE 802.11 MAC 어드레스에 기초해서, 소스 노드가 어떻게 목적지 노드로의 경로를 발견하고 수립하는 가이다.

무선 랜(WLAN) 메쉬 네트워크는 IEEE 802.11 링크에 의해 상호 연결된 두 개 이상의 노드로 이루어진다. 각 노드는 자동적 토폴로지 학습과 경로 선택을 위한 라우팅 프로토콜에 참여할 것이다. 본 발명은 IEEE 802.11 매체 액세스 제어(MAC) 주소에 기초해서 경로를 발견하기 위한 기법을 제공한다. 이것은 온-디맨드(on-demand) 경로 발견과 프로액티브 경로 수립을 동시에 지원한다. 이 기법은 실시간 멀티미디어 응용을 위한 서비스 품질(QoS) 요구를 만족시키기 위해 경로를 발견하고 수립할 수 있고, 이러한 경로를 유지시킬 수 있다. 또한, 이 기법은 포워딩하지 않는(non-forwarding) 노드를 지원한다.

매체 액세스 주소를 사용해서 소스 노드와 목적지 노드간의 경로를 수립하여 무선 메쉬 네트워크에서 소스 노드와 목적지 노드간의 노드에 의해 경로를 선택하기 위한 방법이 설명된다. 상기 노드와 멀티캐스트 그룹간의 경로를 매체 액세스 제어 주소를 사용해서 수립하여 무선 메쉬 네트워크 내의 멀티캐스트 그룹에 합류하기 위한 경로를 하나의 노드가 선택하기 위한 방법이 또한 설명된다. 양쪽 모든 경우에 있어서, 수립된 경로는 온-디맨드 라우팅 또는 프로액티브 라우팅을 사용해서 수립될 수 있다. 여기에 설명된 본 발명이 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크의 견지에서 설명되지만, 그 안에서 경로가 수립되는 네트워크는 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크에 제한되지 않고, 임의의 형태의 무선 메쉬 네트워크일 수 있다. 프록시를 가진 액세스 포인트는 무선 메쉬 네트워크에 합류할 수 있다. 국은 액세스 포인트와 관련되지만, 국은 무선 메쉬 네트워크의 멤버는 아니므로, 국과의 통신은 액세스 포인트를 통해서 발생하고, 관련된 국에 트랜스페어런트(transparent)하다.

본 발명은 층2에서 라우팅 기능을 수행해서, 패킷은 IEEE 802.11 MAC 주소에 기초해서 소스 노드로부터 목적지 노드로 송신되고 전달될 수 있다. 그것은 온-디맨드 라우팅과 프로액티브 라우팅을 동시에 지원한다. 또한, 일부 노드는 단지 데이터를 송수신할 수 있지만, 처리와 배터리 제한 또는 다른 이유 때문에 다른 노드로부터 유래된 데이터를 전달하지 않는다. 본 발명은 포워딩하지 않는 노드를 처리할 수 있다. 본 발명의 라우팅 메커니즘은 클라이언트-서버 애플리케이션 구성/토폴로지, 피어-투-피어(peer-to-peer) 애플리케이션 구성/토폴로지와 하이브리드 애플리케이션/토폴로지에 대해 사용될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면과 결합되어 읽을 때 다음의 자세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 도면들은 아래에서 간략하게 설명되는 다음의 도면들을 포함한다.

도 1은 경로 요청(RREQ) 메시지와 역(reverse) 경로 수립으로 메쉬 네트워크를 플러딩(flooding)하는 것을 보여주는 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크를 도시한 도면.
도 2는 경로 응답(RREP) 메시지의 유니캐스트와 순방향(forward) 경로 수립을 보여주는 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크를 도시한 도면.
도 3a는 RANN 메시지 발신자(originator)로의 경로의 프로액티브(proactive) 수립을 위한 경로 발표(RANN) 메시지의 플러딩을 보여주는 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크를 도시한 도면.
도 3b는 소스 노드가 이 소스 노드로의 역방향 경로를 수립하기 위해 호의상의(gratuitous) RREP 메시지를 전송하는 것을 보여주는 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 원리에 따라 노드가 경로를 온-디맨드로 프로액티브하게 수립하고 라우팅 제어 메시지를 처리하는 방법을 설명하는 도면.
도 5는 다수의 관련된 국을 가진 무선 로컬 영역 메쉬 액세스 포인트를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 원리에 따라 무선 로컬 영역 메쉬 액세스 포인트를 설명하는 개략도.
도 7a는 하나의 새로운 노드가 멀티캐스트 그룹에 합류하는 것을 요청하는 경로 요청(RREQ) 메시지를 가지고 메쉬 네트워크를 플러딩시키는 것을 도시한 도면.
도 7b는 다른 멀티캐스트 트리 멤버에 의해 경로 요청(RREQ) 메시지의 발신자에 반환된 경로 응답(RREP) 메시지를 도시한 도면.
도 7c는 경로 활성화 메시지를 송신하는 경로 요청(RREQ) 메시지의 발신자를 도시한 도면.
도 7d는 멀티캐스트 그룹에 추가된 새로운 노드를 도시한 도면.
도 8a는 어떻게 멀티캐스트 리프(leaf) 노드가 멀티캐스트 그룹 내에 존재하거나 멀티캐스트 그룹을 이탈하는지를 설명하는 도면.
도 8b는 전지(pruning) 후의 멀티캐스트 트리를 도시한 도면.
도 9a는 단절된 링크를 가진 멀티캐스트 트리(tree)를 설명하는 도면.
도 9b는 단절된 링크를 우회하는 것을 시도하는 다운스트림 노드를 도시하는 도면.
도 9c는 자격있는(qualified) 멀티캐스트 트리 멤버로부터 경로 응답(RREP) 메시지를 수신하는 다운스트림 노드를 도시한 도면.
도 9d는 새로운 링크를 활성화하는 다운스트림 노드를 도시한 도면.
도 9e는 단절된 링크를 우회하는 새로운 멀티캐스트 트리를 도시한 도면.

하이브리드 메쉬 온-디맨드 라우팅은 IP 층 라우팅 프로토콜(AODV)와 유사한 경로 요구와 경로 응답 메시지에 기반을 두고 있다. 층2에서 하이브리드 메쉬 온-디맨드 라우팅에 대해, 소스 노드가 패킷을 특정 목적지 노드에 전송하기 원할 때, 이 소스 노드는 경로에 대한 라우팅 테이블을 검사한다. 만약 유효한 경로가 존재하면, 이 소스 노드는 이 목적지 노드에 대한 라우팅 테이블에서 명시된 다음 홉으로 패킷을 전달한다. 만약 유효한 경로가 존재하지 않으면, 이것은 경로 요청(RREQ) 메시지를 브로트캐스팅함으로써 경로 발견을 시작한다. AODV와는 달리, RREQ 메시지는 그 순차(sequence) 번호와 선택 사항인 층3 정보뿐만 아니라 이 목적지 노드에 대한 최종 알려진 목적지 순차 번호와 선택 사항인 층3 정보를 가진 목적지 노드 MAC 주소(IP 주소가 아님)를 가진 발신자(originator) IEEE 802.11 MAC 주소(IP 주소가 아님)를 포함한다. 이것은 또한 메시지 ID, 경로 메트릭(metric), 유지 시간(time-to-live: TTL)과 경로 유효 기간을 포함한다. 노드가 경로 요청을 시작하기 바로 전에, 이 노드는 그 자신의 순차 번호를 증가시킨다.

RREQ 메시지와 아래에서 설명된 RANN 메시지와 같은 다른 메쉬 라우팅 제어 메시지를 브로드캐스팅함으로써, IEEE 802.11 브로드캐스트 MAC 주소는 송신된 메쉬 라우팅 제어 메시지의 목적지 주소로서 사용될 수 있다. 하나의 대안적인 접근법은 메쉬 라우팅 제어 메시지를 플러딩(flooding)하기 위해 전용의 IEEE 802.11 멀티캐스트 MAC 주소(메쉬 라우팅 제어 그룹 주소)를 할당하는 것이다. 이 주소는 모든 메쉬 노드를 지정한다. 메쉬 노드는 이 메쉬 라우팅 제어 그룹 주소로 향해진 메시지를 수신한다. 메쉬가 아닌 노드는 이 메쉬 라우팅 제어 그룹 주소로 향해진 메시지를 수신하지 않을 수 있다.

무선 로컬 영역 메쉬 네트워크를 설명하는 도 1을 참조하면, 노드(105)는 소스 노드이고, 노드(110)는 목적지 노드이다. 모든 다른 노드(115)는 잠재적/가능한 중간 노드이고, 이 중간 노드는 메시지/패킷/데이터가 소스 노드(105)와 목적지 노드(110) 사이에서 통과할 수 있는 노드이다. 소스 노드로부터 목적지 노드로 특별한 유닛의 콘텐츠를 전송하기 위한 중간 노드(115)의 세트는 선택된 경로/통로에 기초해서 결정된다. 소스 노드(105)와 목적지 노드(110)는 잠재적/가능한 중간 노드(115)로부터 이 노드를 구별하기 위해 텍스쳐링(texturing)/쉐이딩 표시되었다. 다른 예에서 현재(도 1) 소스와 목적지 노드인 노드가 이 예에서의 중간 노드일 수 있으며, 다른 노드가 소스와 목적지 노드가 될 수 있다는 것을 주목한다. 도 1에서, 소스 노드(105)는 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크를 경로 요청(RREQ) 메시지를 가지고 플러딩한다. 역방향 경로는 경로 요청 메시지에 기초해서 수립된다.

일단 노드가 RREQ 메시지를 수신하면, 이 노드는 자신이 이 RREQ 메시지를 이전에 보았는지를 알기 위해 발신자(originator) 주소와 메시지 ID를 검사한다. 만약 이것이 처음 RREQ 메시지라면, 노드는 자신이 RREQ 메시지를 수신한 노드와 자기 자신간의 링크 비용을 추가함으로써 메트릭 필드를 갱신한 후에, 그 라우팅 테이블 내의 이 발신자로의 역방향 경로를 수립한다. 만약 노드가 목적지 노드이거나, 만약 그 노드가 목적지로의 만료되지 않은 유효 경로를 가지며, 그 목적지에 대한 순서 번호가 RREQ 메시 내에서 지시된 만큼 적어도 큰 순차 번호라면 이 노드는 발신자로 경로 응답(RREP) 메시지를 다시 유니캐스팅함으로써 응답한다. 그렇지 않으면, 이 노드는 RREQ 메시지를 새로운 메트릭을 가지고 전파한다. 만약 이것이 처음의 RREQ 메시지가 아니라면, 이것은 이 노드가 RREQ 메시지를 수신한 노드와 자기 자신간의 링크 비용을 더하여 발신자로의 메트릭 필드를 갱신한다. 만약 새로운 메트릭이 그 라우팅 테이블 내에 기록된 메트릭 보다 작다면, 이 노드는 역방향 경로를 갱신한다. 그렇지 않으면, 이 노드는 RREQ 메시지를 폐기한다. 노드가 위에서 설명된 요구 사항을 충족시키면, 이 노드는 발신자에 RREP 메시지를 가지고 응답한다. 그렇지 않으면, 노드가 새로운 역방향 경로 메트릭을 가지고 RREP 메시지를 전파한다. 역방향 통로/경로는 순방향 경로를 수립하기 위해 RREQ 메시지의 발신자에 RREP 메시지를 다시 송신하기 위해서, 그리고 소스 노드와 목적지 노드간의 양방향 통신을 위해 사용된다.

RREP 메시지는 순방향 경로를 수립하기 위해 유니캐스팅에 의해 RREQ 메시지의 발신자에 다시 전송된다. 그것은 발신자 MAC 주소, 목적지 MAC 주소와 선택적 목적지 층3 정보, 목적지에 대한 순차 번호, 메트릭, 유지 시간과 경로 유효 기간을 포함한다. 만약 목적지 노드가 응답하면, 그것은 그 현재 순차 번호와 RREQ 메시지 내의 목적지 순차 번호의 최대값을 사용한다. 메트릭의 초기 값은 0이다. 목적지는 경로의 유효 기간을 또한 설정한다. 만약 중간 노드가 응답하면, 그것은 경로 테이블 입력에 기초해서 계산된 경로 유효 기간뿐만 아니라 목적지의 순차 번호와 메트릭의 기록을 사용한다.

무선 로컬 영역 메쉬 네트워크를 묘사하는 도 2를 참조하면, 노드(205)는 소스 노드이고, 노드(210)는 목적지 노드이다. 특별한 소스 노드(205)와 목적지 노드(210)에 대한 중간 노드(220)의 집합이 결정되었다. 중간 노드(215)는 소스 노드(205)와 목적지 노드(210) 간의 경로/통로에 대해 더 이상 중간 노드가 아니다. 순방향 경로는 목적지 노드(210)로부터 소스 노드(205)로의 유니캐스팅된 RREP 메시지에 의해 수립된다.

RREP 메시지는 경로 요청 브로스캐스팅 동안에 수립된 역방향 경로를 통해 유니캐스팅된다. 중간 노드가 RREP 메시지를 수신할 때, 이 노드는 RREP 메시지를 수신한 노드와 그 자신간의 링크 비용을 추가함으로써 메트릭을 갱신한다. 노드는 라우팅 테이블 내의 순방향 경로를 설정하고, RREQ 메시지의 발신자에 RREP 메시지를 전달한다. 만약 노드가 2개 이상의 RREP 메시지를 수신하면, 이것은 처음 RREP 메시지를 전달한다. 만약 새로운 RREP 메시지가 더 큰 목적지 순차 번호 또는 보다 나은 메트릭을 가진 동일한 목적지 번호만을 포함할 때에만, 이 노드가 라우팅 테이블을 갱신하고, 새로운 RREP 메시지를 전달한다. 그렇지 않으면, 이것은 새로운 RREP 메시지를 폐기한다. 도 1과 도 2는 메쉬 네트워크를 플러딩하는 RREQ 메시지와, RREP 메시지를 유니캐스팅하여 순방향 경로를 수립하는 것을 보여준다. 발신자(originator)는 처음 RREP 메시지가 수신되자마자 데이터/패킷 전송을 시작할 수 있고, 만약 더 나은 경로가 발견되면 그 라우팅 정보를 갱신할 수 있다.

노드는 다중 IEEE 802.11 무선 인터페이스를 가질 수 있다. 노드는 고유의 노드 식별자, 즉, 노드 IEEE 802.11 MAC 주소를 가지고, 각 인터페이스는 또한 그 자신의 IEEE 802.11 MAC 주소를 가진다. 노드 MAC 주소는 RREQ와 RREP 메시지에서 사용될 뿐만 아니라 아래에서 설명된 다른 라우팅 제어 메시지에 사용될 수 있다. 다중-인터페이스 노드가 RREQ 메시지를 브로드캐스팅할 때, 이 노드는 그 모든 인터페이스 상에서 RREQ 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. 다중-인터페이스 노드가 RREP 메시지를 유니캐스팅함으로써 RREQ 메시지에 응답할 때, 이 노드는 대응하는 RREQ 메시지를 수신한 인터페이스에 RREP 메시지를 전송한다.

라우팅 테이블은 목적지 노드에 대한 입력을 포함한다. 각 입력은 목적지 MAC 주소와 그 선택적인 층3 정보(지원되는 층3 프로토콜과 주소, 예, 목적지 노드의 IP 주소), 목적지 순차 번호, 다음 홉에 도달하기 위한 다음 홉(hop) MAC 주소와 인터페이스, 이 경로를 사용하는 업스트림 노드와 인터페이스의 목록, 상태와 라우팅 플래그(예, 유효, 무효), 목적지로의 메트릭, 경로 유효 기간을 포함한다. 경로 유효 기간이 사용될 때마다 이 경로 유효 기간이 갱신된다. 경로가 경로 유효 기간 시간 내에 사용되지 않으면, 이 경로는 무효로 된다. 무효 경로는 그 삭제 타이머가 만료된 후에 삭제될 것이다. 발신자는 처음 RREP 메시지가 수신되자마자 데이터 전송을 시작할 수 있고, 만약 보다 나은 경로가 발견되면, 그 라우팅 정보를 나중에 갱신할 수 있다. 중간 노드가 데이터 패킷을 수신할 때, 이 노드는 목적지 MAC 주소에 기초해서 그 라우팅 테이블을 검사한다. 만약 이 목적지에 대한 유효한 입력이 존재한다면, 이 노드는 이 라우팅 입력에서 지정된 다음 홉으로 패킷을 전달한다. 이 프로세스는 목적지 노드가 도달될 때까지 계속된다.

온-디맨드 라우팅에서, 단지 현재 사용중인 경로만이 유지된다, 이것은 라우팅 오버헤드를 감소시킨다. 하지만, 이것은 소스 노드가 데이터를 전송할 수 있기 전에 경로를 수립해야 하기 때문에 여분의 지연을 초래한다. 소스 노드는 또한 경로 발견 기간 동안에 데이터를 버퍼링할 필요가 있다. 경로 발견 지연을 감소시키기 위해, 프로액티브 라우팅이 사용될 수 있다. 또한, 특별한 노드와 통신하는 많은 노드의 경우에는, 만약 이러한 각각의 노드가 이 특별한 노드로의 경로를 발견한다면, 상당한 제어 트래픽(traffic)이 요구될 수 있다. 예를 들면, 메쉬 네트워크 내의 많은 노드는 이 메쉬 네트워크를 인터넷 또는 다른 네트워크로 연결하는 하나 이상의 포털 노드를 통해 인터넷 또는 다른 네트워크를 액세스한다. 포털 노드가 메쉬 네트워크 내에서 이 노드로의 경로를 프로액티브하게(proactively) 발표하는 것이 바람직하다. 본 발명은 온-디맨드 경로 발견과 프로액티브 경로 발표를 통합한다. 노드는 네트워크 관리자에 의해 명시적으로 구성될 수 있고, 메쉬 네트워크 내의 프로액티브 라우팅을 수행하는 것을 특정 정책에 따라 묵시적으로 결정한다. 예를 들면, 하나의 정책은 모든 메쉬 포털 노드가 프로액티브 경로 발표를 수행하는 것이다. 도 3a를 참조하면, 노드(310)는 요청되지 않은 경로 발표(RANN) 메시지를 주기적으로 브로드캐스팅함으로써 자기 자신을 통지(advertize)하여, 메쉬 네트워크 내의 다른 노드(315)가 RANN 메시지 발신자(310)로의 경로를 학습할 수 있다. 즉, RANN 메시지를 처음 발생시킨 노드는 그 자신으로의 경로를 프로액티브하게 수립시키기 위해 요청되지 않은 RANN 메시지를 가지고 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크를 플러딩한다. 다중-인터페이스 노드가 RANN 메시지를 브로드캐스팅할 때, 이 노드는 그 모든 인터페이스 상에서 RANN 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. RANN 메시지는 그 목적지 순차 번호와 선택적인 층3 정보를 가진 발신자 노드의 IEEE 802.11 MAC 주소(IP 주소가 아님)를 포함한다. 이 노드는 또한 경로 메트릭, 유지 시간과 경로 유효 기간을 또한 포함한다. RREQ 메시지와는 달리, RANN 메시지 내의 목적지 주소는 RANN 메시지 발신자의 MAC 주소라는 것이 주목되는데, 그 이유는 이 목적지 주소는 메쉬 네트워크 내에서 RANN 메시지 발신자로의 경로를 프로액티브하게 수립하기 위해 사용되기 때문이다.

노드(315)가 RANN 메시지를 수신하기 때문에, 이 노드는 RANN 메시지를 수신한 노드와 자기 자신간의 링크 비용을 더함으로써 RANN 메시지의 발신자로의 메트릭 필드를 갱신한다. 만약 노드가 라우팅 테이블 내에서 이 목적지 노드{즉, RANN 메시지 발신자(310)}로의 유효한 경로를 가지지 않는다면, 이 노드는 그 라우팅 테이블 내에서 이 목적지 노드로의 경로를 생성한다. 노드는 새로운 메트릭을 가진 RANN 메시지를 그 하나 이상의 인터페이스 상의 그 이웃 노드에 브로드캐스팅한다. 이 노드가 이 목적지로의 유효 경로를 가질 때, 만약 RANN 메시지가 더 큰 목적지 순차 번호 또는 보다 나은 메트릭을 가진 동일한 목적지 순차 번호를 포함할 때에만 이 노드가 그 라우팅 테이블을 갱신하고 새로운 메트릭을 가진 RANN 메시지를 그 이웃에 브로드캐스팅한다. 그렇지 않다면, 이 노드는 RANN 메시지를 폐기한다. 이런 방식으로, RANN 메시지 발신자로의 경로가 메쉬 네트워크 내에 수립된다.

도 3b를 참조하면, 소스 노드(305)가 목적지 노드(310)로 데이터 패킷을 전송하기 원할 때, 이 노드는 목적지 노드의 경로 발표로부터 얻어진 이러한 목적지 노드(310)로의 순방향 경로를 이미 가질 수 있다. 이 예에서, 이 노드는 패킷을 즉시로 전송할 수 있다. 하지만, 목적지 노드(310)로부터 소스 노드(305)로의 아무런 역방향 경로도 존재하지 않는다. 만약 양방향 통신이 필요하다면, 목적지 노드(310)의 RANN 메시지에 의해 수립된 순방향 경로를 따라 중간 노드(320)를 통해 목적지 노드로의 유니캐스팅 형태로 여분의(gratuitous) RREP 메시지를 소스 노드(305)가 전송할 수 있다. RREP 메시지는 소스 노드(305)로의 역방향 경로를 수립한다.

어떤 노드는 단지 소스 노드 또는 목적지 노드로서만(즉, 다른 노드로부터 유래된 트래픽을 전달하지 않으면서) 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크에 합류하기를 원한다. 노드는 관리자에 의해 포워딩하지 않는 노드로서 구성될 수 있거나, 특정 정책에 기초해서 포워딩하지 않는 노드라고 결정된다. 예를 들면, 하나의 그러한 정책은, 만약 노드의 배터리 내의 에너지가 임계치 보다 적다면, 노드가 포워딩하지 않는 노드가 될 것이라는 것이다. 포워딩하지 않는 메쉬 노드는 패킷을 전송하기 원할 때 RREQ 메시지를 송신한다. 이 노드가 수신된 RREQ 메시지 내에서 목적지 노드인 경우에만, 이 노드가 경로 요청 메시지에 응답한다. 포워딩하지 않는 노드가 RREQ 메시지 내의 목적지 노드가 아니라면, 이 노드가 경로 발견 메시지(RREQ)에 응답하지 않는다. 이 노드는 RANN 메시지의 발신자로의 경로를 학습하는 RANN 메시지를 수신한다. 이 노드는 RANN 메시지를 송신하여, 이 노드로 향한 경로가 프로액티브하게 수립될 수 있게 한다. 하지만, 포워딩하지 않는 메쉬 노드는 RREQ, RREP와 RANN 메시지를 포함하는 임의의 라우팅 제어 메시지를 그 이웃 노드로 전달하지 않는다. 그렇게 함으로써, 이 노드를 하나의 중간 노드로서 사용하는 어떠한 경로도 존재하지 않는다.

만약 링크가 단절되면, 경로 에러(RERR) 메시지가 활성 경로의 영향을 받는 소스 노드에 송신된다. 단절된 링크의 업스트림 노드, 즉, 소스 근처의 노드가 RERR 메시지를 시작한다. RERR 메시지를 송신하기 전에, 또한 이 노드는 손상된 경로를 무효라고 표시하고, 손상된 경로의 메트릭을 무한대로 설정하고, 라우팅 테이블에서 이러한 링크 장애 때문에 도달될 수 없는 목적지의 목적지 시퀀스 번호를 증가시킨다. RERR 메시지는 이 링크 장애 때문에 도달될 수 없는 모든 목적지와 그 증가된 순차 번호의 목록을 포함한다. 이 노드는 RERR 메시지를 그 하나 이상의 업스트림 이웃 노드에 브로드캐스팅한다. 다중-인터페이스 노드에 대해, 이 노드는 이 장애가 생긴 링크를 사용하는 경로와의 인터페이스 상에 RERR 메시지를 송신한다. 이웃 노드가 그 다운스트림 노드로부터 RERR 메시지를 수신할 때, 이웃 노드는 열거된 목적지로의 이러한 다운스트림 이웃 노드를 사용하기 위한 경로를 가지는지를 검사한다. 만약 그렇다면, 이 노드는 이러한 경로를 무효라고 표시하고, 이 경로의 메트릭을 무한대로 설정한다. 그 후 이 노드는 RERR 메시지를 그 업스트림 노드로 전파한다. 소스 노드가 RERR 메시지를 수신할 때, 이 노드는 경로 발견을 다시 시작한다. 만약 노드가 활성/유효 경로를 가지고 있지 않은 목적지 MAC 주소를 가진 데이터 패킷을 수신하면, 그 노드는 목적지 노드에 대한 RERR 메시지를 생성하고, 그 업스트림 이웃 노드에 RERR 메시지를 송신한다.

로컬 연결성 관리는 비콘(헬로우 메시지)을 그 이웃 노드에 주기적으로 송신하는 노드에 의해 달성된다. 비콘을 이웃 노드로부터 수신하는 노드는 그 라우팅 테이블 내의 그 이웃 노드와 관련된 경로 유효 기간을 갱신한다. 만약 노드가 주어진 헬로우_유효 기간(Hello_Life)에 대해 이웃 노드로부터 비콘을 수신하는데 실패하면, 이 이웃 노드로의 링크는 단절되고, 이 이웃 노드에 대한 라우팅 정보는 그 라우팅 테이블 내에서 갱신된다.

도 4는 노드가 온-디맨드 프로액티브하게 경로를 수립하고, 본 발명의 원리에 따라 라우팅 제어 메시지를 처리하는 방법을 설명하는 도면이다. 단계(402)에서, 노드는, 프로액티브 경로 발견이 요구되는 지를 결정한다. 이 정보는 네트워크 관리자에 의해 명시적으로 구성될 수 있거나, 위에서 설명된 특정 정책을 통해 묵시적으로 얻어진다. 만약 프로액티브 경로 발견이 필요하다면, RANN 메시지가 단계(404)에서 주기적으로 송신된다. 만약 프로액티브 라우팅이 요구되지 않는다면, 노드는 휴지(idle) 상태로 복귀한다. 단계(410)에서, 노드가 그 상부층 응용으로부터 새로운 데이터 패킷을 수신할 때, 이 노드가 목적지로의 포워딩 통로/경로를 가지고 있는지를 검사한다{단계(412)}. 만약 그렇지 않다면, 이 노드는 RREQ 메시지를 송신하여 온-디맨드 경로 발견을 시작한다{단계(414)}. 이 노드는 대응하는 RREP 메시지를 기다린다. 일단 RREP 메시지가 수신되면{단계(416)}, 이 노드는 순방향 경로{단계(422)}를 설정하고, 데이터 송신을 시작한다{단계(428)}. 만약 RREQ 메시지가 손실된다면, 소스는 설정된 횟수 동안에 RREQ 메시지를 재송신하는 것이 허용될 수 있다{단계(418)}. 만약 이 노드가 RREQ 메시지의 최대 횟수의 재송신 후에도 여전히 RREP 메시지를 수신하지 않았다면, 이 노드는 목적지 노드가 에러 메시지를 통해 도달가능하지 않다는 것을 애플리케이션에 통지한다{단계(420)}. 만약 소스 노드가 순방향 경로를 가지면, 이 노드가 양방향 통신에 대해 역방향 경로를 가지는지를 검사한다{단계(424)}. 만약 순방향 경로가 목적지 노드의 RANN 통지에 의해 수립된다면 아무런 경로도 존재하지 않을 가능성이 있다. 단방향 통신 또는 역방향 경로가 이용가능한 양방향 통신의 경우에는, 소스 노드가 데이터를 단계(428)에서 즉시로 송신한다. 아무런 역방향 경로도 존재하지 않는 양방향 통신의 경우에서는, 소스 노드는 역방향 경로를 수립하기 위한 여분의(gratuitous) RREP 메시지를 송신한다{단계(426)}. 소스 노드는 여분의 RREP 메시지가 송신되자마자 데이터를 송신할 수 있다{단계(428)}.

단계(440)에서, 메쉬 네트워크 내의 노드가 RANN 메시지를 수신할 때, 이 노드는 RANN 메시지의 발신자로의 경로를 설정/수립/리프레시한다{단계(442)}. 만약 이 노드가 포워딩하지 않는 노드라면{단계(444)}, 이 노드는 RANN 메시지를 포워딩하지 않는다{단계(448)}. 만약 이 노드가 포워딩 노드라면, 이 노드는 RANN 메시지를 포워딩한다{단계(446)}. 노드가 단계(450)에서 RREQ 메시지를 수신할 때, 이 노드는 역방향 경로를 설정/생성/리프레시한다{단계(452)}. 노드는 자신이 포워딩하지 않는 노드인지를 결정한다{단계(454)}. 오직 포워딩하지 않는 노드가 RREQ 메시지에서 지정된 목적지 노드인 경우에만{단계(460)}, 이 포워딩하지 않는 노드가 RREQ 메시지의 발신자에게 다시 유니캐스팅으로 RREP 메시지를 송신하여 RREQ 메시지에 응답한다{단계(462)}. 포워딩하지 않는 노드는 목적지 노드가 아니라면, 이 포워딩하지 않는 노드는 RREQ 메시지를 포워딩하지 않으며, RREQ 메시지를 폐기한다{단계(464)}. 포워딩 노드에 대해서, 만약 이 노드가 목적지 노드이거나, 만약 이 노드가 목적지로의 유효 경로를 가지고 있다면{단계(456)}, 이 노드는 RREQ 메시지의 발신자에 경로 응답(RREP) 메시지를 다시 유니캐스팅함으로써 응답한다{단계(462)}. 그렇지 않다면, 이 노드는 RREQ 메시지를 전파한다{단계(458)}. 노드가 단계(470)에서 RREP 메시지를 수신할 때, 이 노드는 경로를 설정/생성/리프레시한다{단계(472)}. 만약 이 노드가 포워딩하지 않는 노드이거나, 이 노드가 이 RREP 메시지의 목적지 노드라면{단계(474)}, 이 노드는 RREP메시지를 포워딩하지 않는다{단계(478)}. 그렇지 않다면, 이 노드는 RREP 메시지를 포워딩한다{단계(476)}. 단계(480)에서 노드가 링크 장애를 검출할 때, 또는 노드가 단계(480)에서 RERR 메시지를 수신할 때, 이 노드는 손상된 경로를 비활성화한다{단계(482)}. 만약 이 노드가 소스 노드라면{단계(484)}, 이 노드는 새로운 경로를 발견/학습한다{단계(490)}. 그렇지 않고, 만약 이 노드가 포워딩하지 않는 노드가 아니라면{단계(486)}, 이 노드는 RERR 메시지를 포워딩한다{단계(488)}. 만약 이 노드가 포워딩하지 않는 노드라면, 이 노드는 RERR 메시지를 포워딩하지 않는다{단계(492)}.

다중 국은 WLAN에서 액세스 포인트(AP)와 관련될 수 있다. 도 5를 참조하면, 노드(505)는 메쉬 네트워크에 합류하는 AP이다. 하지만, 국(510)은 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크(525)의 일부가 아니다. 국(510)은 액세스 포인트(505)를 가진 인프라 구조(infrastructure)-기반의 네트워크/서브-네트워크를 형성한다. 메쉬 AP(505)는 이러한 국(510)의 프록시로서 동작하고, 라우팅은 메쉬가 아닌(non-mesh)국에 트랜스페어런트(transparent)하다. 메쉬 AP(505)가 관련된 국(510)에 의해 발신된 데이터 패킷을 포워딩할 때, 이 메쉬 AP는 목적지로의 경로를 발견한다. 이 메쉬 AP는 또한 RREP 메시지를 RREQ 메시지 발신자에 유니캐스팅하여 그 관련된 국에 대한 RREQ 메시지에 응답한다. 메쉬 AP(505)는 RANN 메시지를 브로드캐스팅하여 그 관련된 국(510)에 경로를 발표한다. 그 개별 순차 번호, 선택적 층3 정보, 유지 시간(time-to-live: TTL), 메트릭과 경로 유효 기간을 가진 다중 목적지 주소가 단일 RANN 메시지를 사용해서 발표될 수 있다. 각 목적지 주소는 하나의 국에 대응한다.

도 6은 프록시(600)를 가진 메쉬 액세스 포인트의 세부 사항을 설명하는 블록도이다{도 5에서 노드/AP(505)}. 프록시(600)를 가진 메쉬 AP는 두 개의 논리적 인터페이스를 가진다. 하나의 국은 관련된 국과 통신하는 송수신(TX/RX) 인터페이스 모듈(645)과, 메쉬 네트워크와 통신하는 메쉬 네트워크 송수신(TX/RX) 인터페이스 모듈(655)을 가진다. 이 두 개의 논리적 인터페이스는 다른 채널 상에 동작하는 두 개의 물리적 IEEE 802.11 무선 인터페이스(논리적 인터페이스에 대응하는 각각의 물리적 인터페이스) 또는 단일 물리적 IEEE 802.11 무선 인터페이스를 가지고 구현될 수 있다. 국 관련 제어 모듈(650)은 국 관련 제어를 수행한다. 메쉬 라우팅 모듈(605)은 메쉬 네트워크 내의 데이터를 라우팅하는 역할을 담당한다. 메쉬 라우팅 모듈(605)은 (온-디맨드 라우팅을 수행하면서) 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크 내의 목적지 노드로의 경로를 발견하기 위한 경로 요청을 전송하는 메쉬 경로 발견 유닛(610)을 포함한다. 이 모듈은 또한 (프로액티브 라우팅을 수행하면서) 메쉬 네트워크 내의 RANN 메시지를 전송하는 메쉬 경로 발표 유닛(615)을 포함한다. 라우팅 메시지 처리 유닛(620)은 수신된 라우팅 제어 메시지를 처리하고, 라우팅 제어 메시지에 응답하거나 라우팅 제어 메시지를 포워딩한다. 경로 유지 유닛(625)은 경로를 유지하고, 만약 라인 단절이 검출되면, 경로 에러 메시지를 발생시킨다. 메쉬 라우팅 모듈(605)은 그 캐시 내에 라우팅 테이블(630)을 또한 유지한다. 데이터 처리 유닛(635)은 라우팅 테이블에 기초해서 데이터 패킷을 송신/수신/포워딩한다. 메쉬 라우팅 모듈(605)은 메쉬 네트워크(TX/RX) 인터페이스 모듈(655)을 통해 메쉬 네트워크와 인터페이싱한다. 국 프록시(640)는 관련된 국과 메쉬 네트워크간에 중개 역할을 한다. 국 프록시는 관련 제어 모듈(650)에서 라우팅 모듈(605)로 관련된 국 정보를 전달시킨다. 국 프록시는 관련된 국에 대한 라우팅과 데이터 포워딩 기능(예, 국 프록시의 관련된 국에 대한 RREQ 메시지에 응답하여, 국 프록시가 관련된 국에 의해 발신된 데이터 패킷을 포워딩할 때, 목적지로의 경로를 발견하고, 메쉬 네트워크 내의 RANN 메시지를 시작하여 그 관련된 국으로의 경로를 발표하기)을 수행하기 위해 라우팅 모듈(605)과 상호작용한다.

본 발명은 멀티캐스트와 유니캐스트 라우팅을 지원한다. 분리적 멀티캐스트 라우팅 테이블은 노드에 의해 유지된다. 멀티캐스트 온-디맨드 경로 발견은 위에서 설명된 유니캐스트 온-디맨드 경로 발견과 유사한 경로 요청과 경로 응답 메시지에 기초하고 있으며, 이것은 또한 IP층 라우팅 프로토콜 AODV와 유사하다. 노드는 임의의 시간에 동적으로 멀티캐스트 그룹에 합류하거나 이로부터 이탈할 수 있다. 각 멀티캐스트 그룹은 멀티캐스트 그룹 리더를 가진다. 그룹 리더는 멀티캐스트 그룹 순차 번호를 유지한다. 멀티캐스트 그룹 리더의 장애 검출 시에, 새로운 그룹 리더가 생성되어, 아무런 장애의 중심점(central point)도 존재하지 않게 한다.

노드가 멀티캐스트 그룹에 합류하기 원할 때, 이 노드는 모든 메쉬 노드에 RREQ 메시지를 브로드캐스팅한다. RREQ 메시지는 발신자의 MAC 주소, 그 현재 순차 번호, (층3 프로토콜과 예를 들면 IP 주소와 같은 주소를 지원하는) 그 선택적인 층3 정보, 목적지 MAC 주소(즉, 합류될 멀티캐스트 그룹 주소), 그룹의 최종 알려진 순차 번호, 메시지 ID, 메트릭, 유지 시간 파라미터와 합류 플래그를 포함한다. 멀티캐스트 트리의 임의의 멤버는 RREQ 메시지에 응답할 수 있지만, 단지 멀티캐스트 트리의 멤버만이 응답할 수 있다. 멤버가 아닌 노드(멀티캐스트 트리의 멤버가 아님)는 RREQ 메시지에 응답하지 않지만, 발신자로의 역방향 경로/통로를 생성한다. 그 후 멤버가 아닌 노드는 RREQ 메시지를 그 이웃 노드에 포워딩한다. 세부 사항이 아래에서 설명된다. 발신자는 응답 또는 응답들을 수신하기 위해 발견 주기 기간 동안 대기한다. 만약 응답이 존재하지 않으면, 발신자는 1만큼 증가된 메시지 ID를 가진 RREQ 메시지를 재송신/재브로드캐스팅한다. 발신자가 응답을 수신하거나 재시도 한계가 초과될 때까지 발신자는 이런 방식으로 계속 동작한다. 만약 아무런 응답도 최대 횟수의 재시도 후에 수신되지 않으면, 발신자는 새로운 멀티캐스트 그룹에 대한 멀티캐스트 그룹 리더가 된다.

노드가 (그룹에 있지 않은) 다른 하나의 노드로부터 멀티캐스트 그룹에 합류하기 위한 요청을 수신할 때, 이 노드는 메트릭 필드를 갱신하고, 그 멀티캐스트 라우팅 테이블 내의 발신자에 대한 비활성화 입력을 추가한다. 멀티캐스트 라우팅 테이블 내의 각 입력은 링크가 활성화 또는 비활성화인지를 지시하는 플래그(flag)를 가진다. 아무런 데이터/패킷도 멀티캐스트 그룹에 대한 비활성화 링크 상에서 포워딩/전송되지 않을 것이다. 그 노드는 또한 유니캐스트 경로 수립 규칙에 따라서 그 유니캐스트 라우팅 테이블 내에서의 발신자로의 역방향 경로/통로 입력을 생성한다.

멀티캐스트 트리는 멀티캐스트 그룹의 멤버인 노드와 멀티캐스트 그룹에 대한 포워딩 노드를 포함한다. 포워딩 노드는 멀티캐스트 트리의 멤버이지만, 멀티캐스트 그룹의 멤버는 아닌, 노드이다. 포워딩 노드는 수신하는 데이터/패킷/콘텐츠에 대한 "통과부(pass-through)" 또는 "도관(conduit)"으로서 동작한다. 포워딩 노드는 자신이 수신하는 데이터/패킷/콘텐츠를 사용하지 않으며, 자신이 수신하는 데이터/패킷/콘텐츠에 아무런 관심이 없다. 멀티캐스트 트리의 임의의 멤버는, 만약 그 기록된 순차 번호가 적어도 RREQ 메시지 내에서 운반되는 순차 번호만큼 크다면, 멀티캐스트 그룹에 합류하기 위해 RREQ 메시지에 응답할 수 있다. 멀티캐스트 그룹 리더는 항상 멀티캐스트 그룹에 합류하기 위해 RREQ 메시지에 응답한다. 멀티캐스트 그룹에 합류하기 위해 RREQ 메시지에 응답하는 노드는 유니캐스트 경로 수립 규칙에 따라 그 라우팅 테이블 내의 발신자로의 유니캐스팅된 역방향 경로를 설정한다. 응답하는 노드는 또한 멀티캐스트 라우팅 테이블 내의 발신자에 대한 경로를 설정한다. 경로는 비활성이라고 플래깅(flagging)된다. 그 후 응답하는 노드는 RREP 메시지를 RREQ 메시지의 발신자에게 다시 유니캐스팅한다. 역방향 경로를 따라 노드가 RREP 메시지를 수신함에 따라서, 노드는 그 멀티캐스트 라우팅 테이블 내에서 포워딩 통로/경로를 설정한다. 멀티캐스트 라우팅 테이블 내의 통로/경로 설정은 비활성이라고 플래깅된다. 그 후 노드는 다음 홉으로 RREP 메시지를 포워딩한다.

멀티캐스트 트리 내의 각 노드는 멀티캐스트 라우팅 테이블을 가진다. 멀티캐스트 라우팅 테이블은 각 멀티캐스트 그룹에 대한 입력을 가진다. 멀티캐스트 라우팅 테이블 입력은 멀티캐스트 그룹 MAC 주소, 다음 홉 MAC 주소, 다음 홉으로의 인터페이스, 멀티캐스트 그룹 순차 번호, 멀티캐스트 그룹 리더로의 메트릭, 플래그(활성/비활성 및 라우팅 플래그)와 경로 유효 기간 파라미터를 포함한다. 경로 유효 기간 파라미터는 경로/통로가 사용되고/통과될 때마다 갱신된다. 경로/통로가 지정된 경로 유효 기간 내에서 사용되지 않으면, 이 경로/통로는 무효화된다.

멀티캐스트그룹에 합류하기 위한 RREQ 메시지의 발신자는 멀티캐스트 트리의 다른 멤버로부터의 다중 RREP 메시지를 수신할 수 있다. 각 응답은 멀티캐스트 그룹으로의 잠재적 경로/통로를 나타낸다. 발신자는 수신된 응답을 추적하고, 경로 발견 기간/간격의 만료를 기다린다. 그 후 발신자는 가장 큰 멀티캐스트 그룹 순차 번호와 멀티캐스트 그룹으로의 최상의 메트릭을 가지는 경로를 선택한다. 발신자는 그 다음 홉으로 합류하기 위해 설정된 합류 플래그를 가지는 멀티캐스트 활성화(MACT) 메시지를 유니캐스팅하여 경로 발견 기간/간격의 만료 시에 선택된 경로/통로를 활성화한다. 발신자는 그 멀티캐스트 라우팅 테이블내의 선택된 경로/통로에 대해 활성화/비활성화 플래그를 활성화로 설정한다. 경로를 따라 각 홉이 MACT 메시지를 수신할 때, 만약 그것이 RREP 메시지의 발신자가 아니라면, 그것은 그 멀티캐스트 라우팅 테이블내의 경로를 활성화하고, 그것을 다음 홉으로 포워딩한다. 이것은 RREP 메시지의 발신자가 MACT 메시지를 수신할 때까지 계속된다. 노드가 동시에 두 개의 멀티캐스트 그룹/트리의 멤버라는 것이 가능하다는 것이 주목되어야 한다.

도 7a-7d는 어떻게 새로운 노드 "N"이 멀티캐스트 그룹에 합류하는지를 보여준다. 어둡게 쉐이딩(shaded)된 노드는 멀티캐스트 그룹의 멤버이고 멀티캐스트 트리의 멤버이다. 흰색 노드는 멀티캐스트 트리 또는 멀티캐스트 그룹의 멤버가 아닌 노드이다. 노드 "N"은 멀티캐스트 그룹에 합류하기 원하는 새로운 노드이다. "F"로 표시된 노드는 포워딩 노드이다. 이제 도 7a를 참조하면, 노드 "N"은 멀티캐스트 그룹에 합류하기 원하는 새로운 노드이다. 노드 "N"은 멀티캐스트 그룹에 합류하기 원하는 시도에서 메쉬 네트워크를 RREQ 메시지로 플러딩한다. RREQ 메시지는, RREQ 메시지가 멀티캐스트 트리의 멤버인 노드에 도달할 때까지, 멀티캐스트 트리의 멤버가 아닌 노드를 통해 전송된다. 도 7b는 멀티캐스트 그룹에 합류하기 원하는 새로운 노드로 반환되는 RREP 메시지를 묘사한다. RREP 메시지는 다른 멀티캐스트 트리 멤버에 의해 역방향 경로를 따라 RREQ 메시지의 발신자에게 다시 송신된다. 도 7c는 경로 활성 메시지(MACT)를 송신하는 RREQ 메시지의 발신자를 보여준다. RREQ 메시지의 발신자는 멀티캐스트 그룹으로의 경로/통로를 활성화하기 위해 설정된 합류 플래그를 가진 MACT 메시지를 유니캐스팅한다. 도 7d는 멀티캐스트 그룹에 추가된 새로운 노드를 도시한다. 멀티캐스트 그룹이나 멀티캐스트 트리의 멤버가 아닌 노드는 포워딩 노드로서 추가되었고, 따라서 멀티캐스트 트리의 멤버가 되었다.

멀티캐스트 그룹의 멤버인 노드가 이 그룹으로부터 나가기/이탈하기 원한다면, 이 노드는 멀티캐스트 라우팅 테이블 내에서 멀티캐스트 그룹으로의 입력을 전지하거나(prune) 하거나 삭제하기 위해 설정되는 전지 플래그를 가진 그 다음 홉으로 MACT 메시지를 유니캐스팅한다. 일단 이 통로를 따라 그 다음 노드가 전지하기 위해 설정된 전지 플래그를 가진 MACT 메시지를 수신하면, 이 노드는 MACT 메시지를 이 노드에 전송했던 노드에 대한 라우팅 정보를 삭제한다. 만약 전지하기 위해 설정된 전지 플래그를 가진 MACT 메시지를 수신하는 노드가 멀티캐스트 그룹의 멤버가 아니고, 멀티캐스트 그룹 내의 그 멤버십을 포기하기 원하는 노드를 삭제하여 리프 노드가 되면, 이 노드는 자기 자신을 멀티캐스트 트리로부터 전지한다. 리프 노드는 그 다음 홉으로 전지하기 위해 설정된 전지 플래그를 가진 MACT 메시지를 유니캐스팅하여 멀티캐스트 트리로부터 자기 자신을 전지한다. 만약 전지하기 위해 설정된 전지 플래그를 가진 MACT 메시지를 수신하는 노드가 멀티캐스트 그룹의 멤버이거나 리프 노드가 아니라면, 이 노드는 자기 자신을 전지하지 않는다.

도 8a-8b는 어떻게 노드 "A"가 멀티캐스트 트리와 그룹에서 그 멤버쉽을 포기하는 지를 도시한다. 어둡게 쉐이딩된 노드는 멀티캐스트 그룹의 멤버이고 멀티캐스트 트리의 멤버이다. 흰색 노드는 멀티캐스트 트리 또는 멀티캐스트 그룹의 멤버가 아닌 노드이다. "F"라고 표시된 노드는 포워딩 노드이다. 도 8a는 어떻게 멀티캐스트 리프 노드가 멀티캐스트 그룹을 나가는/이탈하는지를 설명한다. 노드 "A"는 멀티캐스트 그룹과 트리 내의 그 멤버십을 포기하기 위해 전지하기 위해 설정된 전지 플래그를 가진 MACT 메시지를 유니캐스팅한다. 도 8b는 전지 후에 멀티캐스트 트리를 보여준다. 노드 "A"가 멀티캐스트 그룹과 트리로부터 그 멤버십을 포기한 후에, 포워딩 노드였던 노드 "B"가 리프 노드로서 남겨져서, 이 노드는 자기 자신을 멀티캐스트 트리로부터 전지하였다.

멀티캐스트 트리 상의 노드는 매 헬로우_간격마다 그 각각의 이웃 노드로부터 전송을 수신해야 한다. 전송은 멀티캐스트 데이터 패킷, RREQ 메시지, 헬로우_메시지, 비콘 메시지 또는 그룹 헬로우(GRPH) 메시지를 포함한다. GRPH 메시지는 멀티캐스트 트리를 따라 그룹 리더에 의해 주기적으로 전송된다. 만약 노드가 헬로우_라이프(Hello_Life)에 대해 멀티캐스트 트리 상의 이웃 노드로부터 임의의 전송을 수신하는 것을 실패하면, 이 이웃 노드로의 링크가 단절된다. 링크가 단절되었을 때, 이 단절의 다운스트림 방향의 노드(즉, 멀티캐스트 그룹 리더로부터 더 멀리 떨어진 노드)가 이것을 수리하는 것을 시도한다. 실제적으로, 이것은 단절된 링크를 우회하기 위한 시도이고, 멀티캐스트 트리로의 대체 통로를 생성한다. 단절된 링크를 수리하거나 대체 경로를 발견하여 단절된 링크를 우회하는 것을 시도하는 것을 담당하는 다운스트림 노드는 그룹 리더로부터 송신 노드의 메트릭을 지시하는 확장 필드를 포함하는 멀티캐스트 그룹에 합류하기 위해 RREQ 메시지를 송신한다. RREQ 메시지에 응답하는 노드는 신규의(fresh) 충분한 순차 번호(적어도 RREQ 메시지 내에 운반된 멀티캐스트 그룹 순차 번호만큼 큰 순차 번호)를 가진 멀티캐스트 트리의 멤버이어야 하고, 멀티캐스트 그룹 리더로의 메트릭은 RREQ 메시지 내에 지시된 메트릭 보다 좋아야 한다. 경로 발견 기간/간격의 만료 시에, 단절된 링크를 우회하기 위한 시도 시에 RREQ 메시지를 발신했던 노드는 경로/통로를 선택하고, 새롭게 발견된 경로를 활성화하기 위해 그 다음 홉으로 합류하기 위해 설정된 합류 플래그를 가진 MACT 메시지를 유니캐스팅한다. 만약 임의의 가지(branch)를 통해 트리에 재합류하여 멀티캐스트 트리를 수리하는 것이 가능하지 않다면, 단절된 링크를 우회하는 것에 책임이 있는 다운스트림 노드는 새로운 멀티캐스트 트리에 대해 새로운 멀티캐스트 그룹 리더가 된다.

도 9a-9e는 단절된 멀티캐스트 트리 링크를 우회하는 것을 설명한다. 도 9a는 단절된 링크를 가진 멀티캐스트 트리를 설명한다. 이 예에서, 노드 "A"와 노드 "B"간의 링크가 단절된다. 도 9b는 멀티캐스트 그룹에 합류하는 것을 요청하는 RREQ 메시지를 송신하여 단절된 링크를 우회하는 것을 시도하는 다운스트림 노드(노드 "A")를 설명한다. 도 9c는 자격이 있는 멀티캐스트 트리 멤버로부터 RREP 메시지를 수신하는 다운스트림 노드(노드 "A")를 도시한다. 도 9d는 합류하기 위해 설정된 합류 플래그를 가진 MACT 메시지를 사용해 새로운 링크를 활성화하는 다운스트림 노드(노드 "A")를 도시한다. 도 9e는 단절된 링크가 우회된 수리된 멀티캐스트 트리를 도시한다. 앞에서 설명된 것처럼, 단절된 링크는 실제로 수리되는 것이 아니라 이용가능한 경로 발견 기법을 사용해서 우회된다.

유니캐스팅과 유사하게, 경로 발견 지연을 감소시키기 위해, 프로액티브 라우팅이 본 발명에서 지원된다. 본 발명은 온-디맨드 경로 발견과 프로액티브 경로 발표를 통합한다. 멀티캐스트에 대해, 노드는 명시적으로 네트워크 관리자에 의해 구성될 수 있거나, 만약 이 노드가 멀티캐스트 그룹 리더라면, 메쉬 네트워크 내에서 특정한 정책에 따라 프로액티브 라우팅을 수행할 것이 묵시적으로 결정된다. 구성된 그룹 리더는 요청되지 않은 경로 발표(RANN) 메시지를 주기적으로 브로드캐스팅하여 멀티캐스트 그룹을 통지하여(advertize) 메쉬 네트워크 내의 다른 노드가 멀티캐스트 그룹으로의 경로를 학습할 수 있게 한다. RANN 메시지는 그룹 순차 번호와 선택적 층3 정보를 가진 멀티캐스트 그룹의 IEEE 802.11 MAC 주소(IP 주소가 아님)를 포함한다. 이것은 또한 경로 메트릭, 유지 시간과 경로 유효 기간을 포함한다.

예를 들면, 멀티미디어와 비디오 애플리케이션에 대해 WLAN 메쉬 네트워크 내에서 서비스 품질(QoS)을 지원하는 것이 필요하다. QoS를 지원하기 위해, QoS 요구 사항들, 예를 들면, 데이터에 대한 최대 지연과 최소 대역폭 요구가 확장된 RREQ 메시지의 선택적인 필드에서 운반될 수 있다. QoS 확장을 가진 RREQ 메시지에 응답하거나 이를 포워딩하기 위해, 노드는 QoS 제약을 만족시킬 수 있어야 한다. 그렇지 않으면, 노드는 이러한 QoS RREQ 메시지를 폐기한다. QoS 경로가 수립된 후에, 만약 통로를 따라 임의의 노드가 자신이 더 이상 요청된 QoS 파리미터를 만족시키지 못한다는 것을 검출하면, 이 노드는 RERR 메시지를 발신자에게 송신한다. RERR 메시지는 이 링크에 대해 이용가능한 대역폭과 지연 파라미터와 같은 현재 측정된 QoS 파라미터를 또한 운반할 수 있다. 발신자는 더 낮은 QoS를 가진 이 경로를 사용하는 것을 계속하거나 다른 경로를 발견할 것을 결정할 수 있다. 예를 들면, RERR 메시지는 링크 상에 이용가능한 현재 대역폭이 이전에 발신자에 의해 요청된 값보다 작은 값과 동일하다는 것을 지시한다. 발신자는 현재 이용가능한 대역폭을 만족시키기 위해 그 소스 속도(rate)를 감소시키거나, 원래 요구된 대역폭을 가진 새로운 경로를 발견할 수 있다.

본 발명이 예를 들면 이동 단말기, 액세스 포인트, 또는 셀룰러 네트워크 내에서 하드웨어, 소프트웨어, 펌웨어, 특수 목적 프로세서, 또는 이것들의 결합의 다양한 형태로 구현될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 바람직하게, 본 발명은 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로서 구현된다. 또한, 소프트웨어는 프로그램 저장 디바이스 상에 실체적으로 실현된 애플리케이션 프로그램으로서 바람직하게 구현된다. 애플리케이션 프로그램은 임의의 적절한 아키텍처를 포함하는 기계에 업로딩될 수 있으며 이 기계에 의해 실행될 수 있다. 바람직하게, 이 기계는 하나 이상의 중앙 처리 유닛(CPU), 랜덤 액세스 메모리(RAM)와 입출력(I/O) 인터페이스(들)와 같은 하드웨어를 갖는 컴퓨터 플랫폼 상에 구현된다. 컴퓨터 플랫폼은 또한 운영 체제와 마이크로명령 코드를 포함한다. 여기서 설명된 다양한 프로세스와 기능은 운영 체제를 통해 실행되는, 마이크로명령 코드의 일부이거나 애플리케이션 프로그램의 일부(또는 이것들의 조합)일 수 있다. 또한, 다양한 다른 주변 디바이스가 추가적인 데이터 저장 디바이스와 프린팅 디바이스와 같은 컴퓨터 플랫폼에 연결될 수 있다.

첨부된 도면에 묘사된 구성 시스템 성분과 방법 단계의 일부는 바람직하게 소프트웨어로 구현되기 때문에, 시스템 성분(또는 프로세스 단계)간의 실제 연결은 본 발명이 프로그래밍되는 방식에 따라 다를 수 있다. 여기서 주어진 교시에 따라, 당업자는 본 발명의 이 구현 및 이와 유사한 구현 또는 구성을 예측할 수 있을 것이다.

본 발명은 자동적 토폴로지 학습(learning) 및 경로 선택을 위한 라우팅 기법에 이용가능하다. 특히, 본 발명은 매체 액세스 제어 주소에 기초해서 무선 로컬 영역 메쉬 네트워크 내에서 경로를 결정하는 것에 이용가능하다.

205 : 소스 노드 210 : 목적지 노드
215 : 중간 노드 310 : 발신자
505 : 메쉬 AP 510 : 국
600 : 프록시 605 : 메쉬 라우팅 모듈
610 : 메쉬 경로 발견 유닛 615 : 메쉬 경로 발표 유닛
620 : 라우팅 메시지 처리 유닛 625 : 경로 유지 유닛
630 : 라우팅 테이블 645: 송수신 인터페이스 모듈
655 : 메쉬 네트워크 송수신 인터페이스 모듈

Claims

무선 메쉬 네트워크에서 소스 노드와 목적지 노드 사이의 노드에 의해 경로를 선택하기 위한 방법으로서,
a) 상기 노드가 경로 요청 메시지를 수신하는 단계;
b) 상기 노드가 상기 경로 요청를 이전에 보았는지를 결정하기 위해 상기 노드가 발신자 주소와 메시지 ID(identification)를 검사하는 단계;
c) 만약 상기 노드가 상기 경로 요청을 이전에 보았다면, 상기 소스 노드와 상기 노드 자신 간의 링크 비용을 추가하여 메트릭 필드를 갱신하는 단계;
d) 상기 노드가 자신의 라우팅 테이블 내에서 상기 소스 노드로의 역방향 경로를 수립하는 단계;
e) 만약 상기 노드가 상기 목적지 노드이거나, 만약 상기 노드가 상기 목적지 노드로의 만료되지 않는 유효 경로를 가지며, 상기 목적지 노드에 대한 순차 번호가 적어도 상기 경로 요청 메시지 내에서 지시된 만큼 큰 순차 번호라면, 상기 노드가 상기 소스 노드로 경로 응답 메시지를 다시 유니캐스팅함으로써 응답하는 단계;
f) 만약 상기 경로 요청의 메트릭이 라우팅 테이블 내에 기록된 메트릭 보다 작다면, 상기 소스 노드와 상기 노드 자기 자신 간의 링크 비용을 추가하여 상기 노드가 상기 소스 노드로의 메트릭 필드를 갱신하는 단계;
g) 만약 상기 경로 요청의 메트릭이 라우팅 테이블 내에 기록된 메트릭보다 작지 않다면, 상기 경로 요청 메시지를 폐기하는 단계; 및
h) 소스 노드이거나 목적지 노드인 비-순방향(non-forwarding) 메쉬 노드를 지원하는 단계를
포함하는, 경로를 선택하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 비-순방향 메쉬 노드가 데이터 패킷을 송신할 필요가 있을 때, 상기 비-순방향 메쉬 노드는 경로 요청 메시지를 송신하는, 경로를 선택하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 비-순방향 메쉬 노드가 상기 목적지 노드인 경우에만, 상기 비-순방향 메쉬 노드가 경로 요청 메시지에 응답하는, 경로를 선택하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 만약 상기 비-순방향 메쉬 노드가 상기 목적지 노드가 아니라면, 상기 비-순방향 메쉬 노드는 경로 요청 메시지에 응답하지 않는, 경로를 선택하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 비-순방향 메쉬 노드가 자기 자신에게로 상기 경로를 수립할 필요가 있을 때, 상기 비-순방향 메쉬 노드는 경로 발표 메시지에 응답하는, 경로를 선택하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 비-순방향 메쉬 노드가 상기 목적지 노드인 경우에만 상기 비-순방향 메쉬 노드가 경로 에러 메시지에 응답하는, 경로를 선택하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 비-순방향 메쉬 노드가 상기 목적지 노드가 아니라면, 상기 비-순방향 메쉬 노드는 경로 에러 메시지에 응답하지 않는, 경로를 선택하기 위한 방법.
무선 메쉬 네트워크에서 멀티캐스트 그룹에 합류하기 위해 노드가 경로를 선택하기 위한 방법으로서,
매체 액세스 제어 주소를 사용해서 상기 노드와 상기 멀티캐스트 그룹 간의 상기 경로를 수립하는 단계; 및
소스 노드이거나 목적지 노드인 비-순방향 메쉬 노드를 지원하는 단계를
포함하는, 경로를 선택하기 위한 방법.
제8항에 있어서, 상기 비-순방향 메쉬 노드가 데이터 패킷을 송신할 필요가 있을 때, 상기 비-순방향 메쉬 노드는 경로 요청 메시지를 송신하는, 경로를 선택하기 위한 방법.
제8항에 있어서, 상기 비-순방향 메쉬 노드가 상기 목적지 노드일 경우에만, 상기 비-순방향 메쉬 노드가 경로 요청 메시지에 응답하는, 경로를 선택하기 위한 방법.
제8항에 있어서, 만약 상기 비-순방향 메쉬 노드가 상기 목적지 노드가 아니라면, 상기 비-순방향 메쉬 노드가 경로 요청 메시지에 응답하지 않는, 경로를 선택하기 위한 방법.
제8항에 있어서, 상기 비-순방향 메쉬 노드가 자기 자신으로 상기 경로를 수립할 필요가 있을 때, 상기 비-순방향 메쉬 노드가 경로 발표 메시지에 응답하는, 경로를 선택하기 위한 방법.
제8항에 있어서, 상기 비-순방향 메쉬 노드가 상기 목적지 노드인 경우에만, 상기 비-순방향 메쉬 노드가 경로 에러 메시지에 응답하는, 경로를 선택하기 위한 방법.
제8항에 있어서, 만약 상기 비-순방향 메쉬 노드가 상기 목적지 노드가 아니라면, 상기 비-순방향 메쉬 노드가 경로 에러 메시지에 응답하지 않는, 경로를 선택하기 위한 방법.