KR20100042514A - 애드 혹 네트워크의 클러스터 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 애드 혹 네트워크의 클러스터 형성 방법에 관한 것으로, 각 노드는 해당 노드의 정보를 포함하는 메시지를 주고 받아 이동성을 산출하고, 주변 노드와의 이동성을 비교하여 해당 노드가 클러스터 헤드 또는 클러스터 멤버임을 인식함으로써, 네트워크의 자원을 효율적으로 사용할 수 있다. 이동이 적은 노드를 클러스터 헤드로 선정하여 안정적으로 클러스터를 형성하고 관리할 수 있으며, 전체 네트워크 토폴로지(topology)를 안정적으로 유지할 수 있다. 그리고, 모바일 애드 혹 네트워크의 제한된 네트워크 자원 낭비를 막고 효율성을 높일 수 있다. 또한, 클러스터 헤드의 이동으로 인한 클러스터 헤드의 재선출 및 클러스터의 재구성 빈도를 줄여, 네트워크 토폴로지를 안정적으로 유지하고 네트워크 성능을 향상시킬 수 있다.
무선 네트워크, 모바일, 애드 혹

Description

애드 혹 네트워크의 클러스터 형성 방법{Method for clustering a ad-hoc network}
본 발명은 애드 혹 네트워크에서 클러스터를 형성하는 방법에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 모바일 애드 혹 네트워크에서 노드의 이동성을 고려하여 클러스터를 형성하는 방법에 관한 것이다.
전자, 통신 기술 등이 발전하면서 사용자는 네트워크를 통해 데이터를 언제 어디서나 주고 받을 수 있게 되었다. 상기와 같이 데이터를 주고 받는 네트워크에는 선을 이용하여 직접 전자기기들을 연결하여 네트워크를 형성하는 유선 네트워크와 선을 이용하지 않고 네트워크를 형성하는 무선 네트워크(Wireless Network)가 있다.
상기 무선 네트워크는 무선으로 형성된 모든 타입의 컴퓨터 네트워크를 포함한다. 무선 네트워크는 네트워크 노드(node)들 사이에 선을 사용하지 않고 통신을 할 수 있다. 상기 무선 네트워크는 네트워크가 형성되는 범위에 따라 WPAN(Wireless Personal Area Network), WLAN(Wireless Local Area Network), WMAN(Wireless Metropolitan Area Network), WWAN(Wireless Wide Area Network) 등 으로 나뉠 수 있다.
상기 무선 네트워크는 고정된 유선 네트워크와 연결되는 네트워크도 있으며, 고정된 유선 네트워크와 연결되지 않고 이동 호스트(mobile host)만으로 이루어진 네트워크도 있다. 상기 유선 네트워크와 연결되지 않고 이동 호스트만으로 이루어진 네트워크를 모바일 애드 혹(Ad-hoc) 네트워크(또는 MANET(Mobile Ad-hoc network))라 한다. 모바일 애드 혹 네트워크에서 각각의 이동 호스트(또는, 이동 노드(mobile node))는 호스트뿐만 아니라 하나의 라우터(Router)로의 기능을 수행하며 다른 노드에 대해 다중 경로를 가질 수 있다. 또한, 동적으로 경로를 설정할 수 있다.
본 발명은 애드 혹 네트워크에서 이동 노드들의 클러스터(cluter)를 형성하는 과정에서 노드의 이동성을 고려하여 클러스터를 형성할 수 있는, 애드 혹 네트워크에서 클러스터를 형성하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 클러스터 형성 방법은, 각 노드는 해당 노드의 정보를 포함하는 메시지를 송수신하는 단계, 제1 노드가 주변 노드로부터 해당 노드의 메시지를 수신하면, 상기 제1 노드는 상기 메시지에 포함된 해당 노드의 정보를 이용하여 상기 제1 노드의 주변 노드 정보를 갱신하는 단계, 및 상기 갱신된 주변 노드 정보를 이용하여 상기 제1 노드의 이동성을 산출하는 단계를 포함한다.
다른 관점에서 본 발명에 따른 클러스터 형성 방법은, 각 노드는 해당 노드의 정보를 포함하는 메시지를 주변 노드와 송수신하고, 각 노드는 수신된 메시지에 포함된 주변 노드의 정보를 저장하는 단계, 상기 각 노드는 자신의 이동성과 상기 메시지에 포함되어 수신된 주변 노드의 이동성을 비교하는 단계, 및 상기 각 노드는 주변 노드의 이동성과 비교하여, 주변 노드의 이동성보다 자신의 이동성이 높으면 자신을 클러스터 멤버로 인식하여 동작하고, 주변 노드의 이동성보다 자신의 이동성이 낮으면 자신을 클러스터 헤드로 인식하여 동작하는 단계를 포함한다.
본 발명의 애드혹 네트워크에서 클러스터를 형성하는 방법에 따르면, 이동 노드들을 효율적으로 관리하고 네트워크의 자원을 효율적으로 사용할 수 있다. 이동이 적은 노드를 클러스터 헤드로 선정하여 안정적으로 클러스터를 형성하고 관리할 수 있으며, 전체 네트워크 토폴로지(topology)를 안정적으로 유지할 수 있다. 그리고, 모바일 애드 혹 네트워크의 제한된 네트워크 자원 낭비를 막고 효율성을 높일 수 있다.
또한, 클러스터 헤드의 이동으로 인한 클러스터 헤드의 재선출 및 클러스터의 재구성 빈도를 줄여, 네트워크 토폴로지를 안정적으로 유지하고 네트워크 성능을 향상시킬 수 있다.
이하 본 발명의 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다. 아울러, 본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재하였으므로, 단순한 용어의 명칭이 아닌 용어가 가지는 의미로서 본 발명을 파악하여야 함을 밝혀 두고자 한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 애드 혹 네트워크에서 클러스터를 형성하는 방법의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 모바일 애드 혹 네트워크를 개략적으로 나타낸 도면이다. 모바일 애드 혹 네트워크(Mobile Ad-hoc Network : MANET)는 유선 네트워크와 연결되지 않고 이동 호스트만으로 이루어진 네트워크를 말한다.
상기 도 1의 경우, 6개의 이동 노드(mobile node)(100, 110, 120, 130, 140, 150)가 애드 혹 네트워크를 형성한다. 상기 네트워크에서 무선 통신을 지원하는 컴퓨터나 각종 이동 통신 단말기 등이 노드로 사용될 수 있다. 각 노드는 일정한 범위의 전송 범위를 가지며, 전송범위 내의 다른 노드들을 통해 데이터를 라우팅하여 목적지 노드로 전송할 수 있다. 예를 들어, 노드들은 ZRP(Zone Routing Protocol), AODV(Ad-Hoc Demand Distance Vertor Routing), TORA(Temporally Ordered Routing Algorithm), DSR(Dynamic Source Routing) 등과 같은 라우팅 프로토콜을 이용하여 목적지 노드로 데이터를 전송할 수 있다.
상기와 같은 모바일 애드 혹 네트워크 환경은 노드의 이동으로 인해 빈번한 토폴로지(topology) 변화가 발생하고, 클러스터(cluster) 형성에 있어서도 빈번한 헤드(head) 선정 및 토폴로지 인지율 저하가 발생할 수 있다. 따라서, 이하에서는 효율적으로 클러스터를 형성하고 네트워크 토폴로지가 안정될 수 있도록, 노드의 이동성을 측정하고 이를 바탕으로 클러스터를 형성하는 방법에 대해 설명하기로 한다.
노드의 이동성은 GPS(Global Positioning System)를 통해 측정된 노드의 이동 속도를 이용할 수도 있으나, 본 발명에서는 단순히 노드의 이동 속도를 이용하는 것이 아니라, 주변 노드들과의 연결 상태를 고려하여 노드의 이동성을 측정하고 이를 클러스터 형성에 사용한다. 본 발명의 예에서, 각 노드는 자신의 각종 정보를 포함하는 Hello 메시지를 주변 노드로 전송하고, 수신된 Hello 메시지를 이용하여 이동성을 산출한다. 그리고, 각 노드에서는 산출된 이동성 정보를 이용하여 클러스 터 헤드를 선출하고 클러스터를 형성한다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예로서, Hello 메시지의 포맷을 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 메시지는 메시지를 전송하는 해당 노드의 각종 정보를 포함하는 메시지를 말한다. 상기 메시지는 MH_ID 필드(200), CH_ID 필드(210), K 필드(220), HP 필드(230)를 포함하며 각 필드는 8비트(bit)로 구성된다. 상기 필드의 명칭은 하나의 예이며, 발명의 내용이 명칭에 제한되지 않는다.
MH_ID 필드(200)는 상기 Hello 메시지를 전송하는 노드의 식별 정보(ID)를 포함한다. 각 노드는 다른 노드와 구별하는 자신의 식별 정보(ID)를 포함한다. CH_ID 필드(210)는 상기 Hello 메시지를 전송하는 노드가 속한 클러스터의 헤드 식별 정보(ID)를 포함한다. 즉, 자신이 속한 클러스터의 헤드 노드의 식별 정보를 포함한다. K 필드(220)는 상기 Hello 메시지를 전송하는 노드의 이동성 정보를 포함하며, HP 필드(230)는 메시지의 주기 정보를 포함한다.
모바일 애드 혹 네트워크의 각 노드는 상기 도 2와 같은 Hello 메시지를 전송 범위 내의 주변 노드로 브로드캐스팅한다. 각 노드는 상기 Hello 메시지를 정해진 주기로 브로드캐스팅하여 자신의 정보를 주기적으로 주변 노드로 전송할 수 있다. 주변 노드로부터 상기와 같은 Hello 메시지를 수신하면, 각 노드는 주변 노드의 식별 정보, 주변 노드의 이동성, 주변 노드의 클러스터 헤드 정보 등을 테이블(예를 들어, 주변 노드 테이블(Neighbor Node Table : NNT))화 하여 저장한다. 그리고, 각 노드는 주기적으로 갱신되는 상기 정보 등을 이용하여 자신의 이동성을 산출할 수 있다.
상기 이동성은 주변 노드의 변화를 수치화 한 것을 말한다. 즉, 자신의 주변 노드의 변화 수가 많을수록 이동성은 높고, 자신의 주변 노드의 변화 수가 적을수록 이동성은 낮은 것으로 판단된다. 상기 정보는 임의의 노드의 전송 범위 안으로 새로운 노드가 이동하여 들어옴으로써 자신의 주변 노드로 판단되는 노드의 수와, 자신의 주변 노드였으나 전송 범위 밖으로 이동함으로써 자신과의 링크 상태가 끊기게 되는 노드의 수를 이용하여 산출할 수 있다.
각 노드의 이동성은 아래 수학식 1 또는 수학식 2를 이용하여 산출될 수 있다.
Figure 112008072085431-PAT00001
Figure 112008072085431-PAT00002
는 현재 시간 t에서 임의의 노드 i의 이동성을 나타낸다.
Figure 112008072085431-PAT00003
는 노드 i의 전송 범위 내로 이동하여 새로 가입된 노드의 수,
Figure 112008072085431-PAT00004
는 노드 i의 전송 범위 밖으로 이동하여 탈퇴하는 노드의 수를 나타낸다. 는 현재 시간 t의 바로 전 주기인 t-1 시간에서 노드 i의 주변 노드의 총 수를 나타낸다.
Figure 112008072085431-PAT00006
는 이전 시간 t-1 의 주변 노드의 수로써 현재 시간 t의 주변 노드의 수와 비교하여 클러스터 내 노드의 변화를 인지하는데 사용된다. 상기 수학식 1에서 각 노드의 이동성은 해당 노드의 전송 범위에 가입하거나 탈퇴함으로써 변동되는 노드의 총 수를 이전 시간의 주변 노드의 수로 나눈 값으로 나타낼 수 있다.
상기 수학식 1과 같은 방식에 의해 이동성을 산출할 수도 있고, 아래 수학식 2와 같은 방식에 의해 이동성을 산출할 수도 있다. 수학식 2의 경우, 각 노드에서는 과거의 평균 이동성과 현재의 이동성을 가중치 평균하여 노드의 평균 이동성을 산출한다.
Figure 112008072085431-PAT00007
Figure 112008072085431-PAT00008
는 현재 시간 t에서 노드 i의 가중치 평균 이동성을,
Figure 112008072085431-PAT00009
는 이전 시간 t-1에서 노드 i의 가중치 평균 이동성을,
Figure 112008072085431-PAT00010
는 현재 시간 t에서 노드 i의 이동성을 나타낸다. α는 임의의 가중치 변수를 나타낸다. 상기 α는 0 < α < 1의 값을 가지며, 구현 예에 따라 상기 가중치 변수 값은 달라질 수있다.
각 노드는 상기 도 2와 같은 Hello 메시지의 K 필드(220)에 수학식 1에 의해 산출된 이동성 값을 포함하여 전송할 수도 있고, 수학식 2에 의해 산출된 평균 이 동성 값을 포함하여 전송할 수도 있다. 또는, 최초 Hello 메시지를 전송하는 경우, 수학식 1에 의해 산출된 이동성 값을 포함하여 전송하고, 그 이후에는 수학식 2에 의해 산출된 평균 이동성 값을 포함하여 전송할 수도 있다. 어느 값을 사용하지 여부는 구현 예에 따라 달라질 수 있다.
각 노드에서는 자신의 이동성과 주변 노드로부터 Hello 메시지에 포함되어 수신된 주변 노드의 이동성을 비교하여 클러스터 헤드가 될 것인지 또는 클러스터 멤버(member)가 될 것인지 판단한다. 각 노드는 주변 노드의 이동성과 자신의 이동성을 비교하여, 자신의 이동성이 주변 노드들의 이동성보다 크면 자신을 클러스터 멤버로 인식하여 동작한다. 그리고, 자신의 이동성이 주변 노드들의 이동성보다 작으면 자신을 클러스터 헤드로 인식하여 동작한다.
예를 들어, 제1 노드의 전송 범위 내에 제2, 제3, 제4 노드의 주변 노드가 존재한다고 가정한다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 노드는 서로 Hello 메시지를 송수신하여 서로 주변 노드임을 인식하고 이동성을 비교한다. 만약 제1 노드의 이동성이 주변 노드인 제2, 제3, 및 제4 노드의 각 이동성보다 작으면 제1 노드는 클러스터 헤드로 인식하여 동작한다. 그러나, 제1 노드의 이동성이 주변 노드인 제2, 제3, 및 제4 노드 가운데 적어도 어느 하나의 노드보다 크면 제1 노드는 클러스터 멤버로 인식하여 동작한다.
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 노드의 이동과 각 노드의 전송 범위를 개략적으로 나타낸 도면이다. 상기 도 3은 10개의 노드가 애드 혹 네트워크를 형성하고 있다. 이하에서는, 3번과 5번 노드가 이동하는 경우를 가정하여, 클러스 터가 형성되는 과정을 자세히 설명하기로 한다.
도 3의 각 노드(1 내지 10)는 Hello 메시지를 송수신하여 자신의 정보를 주변 노드로 전송하고, 주변 노드로부터 해당 노드의 정보를 수신한다. 각 노드는 수신된 정보를 이용하여 주변 노드 테이블(NNT)을 만든다. Hello 메시지를 t-1 시간에 송수신한후, 하나의 전송 주기가 경과한 t 시간에 각 노드는 Hello 메시지를 송수신하여 주변 노드 테이블을 갱신한다. 상기 도 3은 t-1 시간에 3번 노드와 5번 노드가 이동하기 전 각 노드의 위치와, t 시간에 3번 노드와 5번 노드가 이동한 후 각 노드의 위치를 나타낸다.
각 노드는 상기 각 시간에 송수신된 Hello 메시지에 포함된 정보를 이용하여 해당 노드의 이동성을 산출한다. 이동성 산출은 상기에서 설명한 바와 같다.
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 각 노드의 이동성을 나타낸 도면이다. MH_ID는 각 노드의 식별 정보, K는 각 노드의 이동성을 나타낸다. 상기 도 4는 상기 수학식 1의 이동성 산출식을 이용하여 산출된 결과를 나타낸 표이다. 예를 들어, 1번 노드의 경우, t-1 시간에 Hello 메시지를 주고받는 노드는 2번, 4번, 5번, 7번, 및 8번 노드이고, t 시간에 Hello 메시지를 주고받는 노드는 2번, 4번, 7번, 및 8번 노드가 된다. 따라서, 수학식 1에 의하면 t시간에 1번 노드의 이동성은 0.2(
Figure 112008072085431-PAT00011
)가 된다. 3번 노드의 경우, t-1 시간에 Hello 메시지를 주고받는 노드는 4번, 6번, 7번, 및 9번 노드이고, t 시간에 Hello 메시지를 주고받는 노드는 4번, 및 6번 노드가 된다. 따라서, 수학식 1에 의하면 t시간에 3번 노드의 이동 성은 0.5(
Figure 112008072085431-PAT00012
)가 된다. 각 노드에서의 이동성을 산출하면 도 4와 같은 값을 얻을 수 있다.
각 노드는 자신의 이동성 값을 저장하고, 다음 주기의 Hello 메시지에 상기 이동성 값을 포함하여 주변 노드로 전송할 수 있다. 또는, t-1 시간에서의 평균 이동성 값과 상기 4와 같은 t시간에서의 이동성 값을 가중치 평균한 평균 이동성 값(수학식 2)을 다음 주기의 Hello 메시지에 포함하여 주변 노드로 전송할 수도 있다. 어느 값을 사용할지 여부는 구현 예에 따라 달라질 수 있다. 각 노드에서는 상기 이동성 값을 이용하여 주변 노드의 이동성과 자신의 이동성을 비교하고 클러스터를 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 클러스터를 형성하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 시간에 따라 클러스터 헤드로 선출된 노드를 나타낸 도면이다.
상기 도 5의 (a)는 t 시간에서 각 노드의 이동성을 이용하여 클러스터를 형성하는 경우의 예이고, (b)는 t+1 시간에서 각 노드의 이동성을 이용하여 클러스터를 형성하는 경우의 예이다. 도 6은 t 시간에서 각 노드의 클러스터 헤드(CH_ID)와 t+1 시간에서 각 노드의 클러스터 헤드(CH_ID)를 나타낸다. 설명의 편의를 위해 t+1 시간에서 각 노드는 이동을 하지 않은 것으로 가정한다. t+1 시간에서 각 노드가 이동하지 않은 경우, 수학식 1에 의하면 각 노드의 이동성은 0이 되므로 t+1 시간 이후로는 수학식 2의 평균 이동성을 송수신하여 이용하는 경우를 가정한다. 즉, Hello 메시지를 송수신하여 최초에 각 노드의 이동성을 산출하는 경우에는 수학식 1을 이용하여 이동성을 산출하고, 그 이후에는 수학식 2를 이용하여 과거의 이동성과 현재의 이동성을 가중치 평균하고 평균 이동성을 산출하는 경우를 가정한다.
상기 도 4의 이동성에 의하면, 도 6과 같이 t 시간에서의 클러스터 헤드를 선출할 수 있다. 예를 들어, 1번 노드의 경우, t 시간에서 전송 범위 내의 주변 노드는 2번, 4번, 7번, 및 8번이 된다. 그리고 1번 노드의 이동성은 0.2 이고, 2번 노드는 0.25, 4번 노드는 0, 7번 노드는 0.4, 8번 노드는 0이다. 1번 노드는 자신의 이동성이 4번과 8번 노드의 이동성에 비해 크므로 자신은 클러스터 멤버로 인식한다. 그리고, 1번 노드는 4번 노드를 클러스터 헤드로 선출한다. 1번 노드의 주변 노드 가운데 8번 노드도 이동성이 0으로 4번 노드와 동일하지만, 1번 노드는 노드 ID가 낮은 4번 노드를 클러스터 헤드로 선출한다. 이와 달리, 구현 예에 따라 노드 ID가 높은 노드를 클러스터 헤드로 선출할 수도 있다.
t 시간에 3번 노드의 주변 노드는 4번 노드와 6번 노드가 있다. 4번 노드와 6번 노드 모두 이동성이 0으로 동일하지만, 3번 노드는 노드 ID가 낮은 4번 노드를 클러스터 헤드로 선출하고, 자신은 클러스터 멤버로 인식한다.
각 노드는 상기와 같은 과정을 통해 4번 노드와 6번 노드를 각각 클러스터 헤드로 선출할 수 있다. 1번 노드와 3번 노드, 7번 노드, 8번 노드는 4번 노드를 클러스터 헤드로하여 클러스터를 형성하며, 6번 노드는 클러스터 멤버가 없는 클러스터 헤드로 선출된다. 9번 노드와 6번 노드는 10번 노드를 클러스터 헤드로 선출하며, 10번 노드는 2번 노드를 클러스터 헤드로 선출한다. 2번 노드는 1번 노드를 클러스터 헤드로 선출할 수 있으나, 1번 노드는 4번 노드를 클러스터 헤드로 인식하고 자신은 클러스터 멤버로 인식하고 있으므로, 더 이상의 클러스터 헤드는 선출되지 않는다. 즉, t 시간에서는 4번 노드와 6번 노드만 클러스터 헤드로 인식된다. 클러스터 헤드 노드는 자신을 클러스터 헤드로 인식하여야 하며, 자신을 다른 클러스터의 멤버 노드로 인식하는 경우에는 클러스터 헤드가 될 수 없다.
한 주기가 경과하여 각 노드간 Hello 메시지를 송수신하는 t+1 시간의 경우, 각 노드의 위치에 변화가 없다고 가정하면, t+1 시간에서 각 노드의 현재 이동성은 0이다. 최초에 각 노드의 이동성을 산출하는 경우에는 수학식 1을 이용하여 이동성을 산출하고, 그 이후에는 수학식 2를 이용하여 과거의 이동성과 현재의 이동성을 가중치 평균하고 평균 이동성을 산출하는 경우를 가정하면, 평균 이동성 산출방식에 따라 t+1 시간에서 각 노드간 이동성 차이는 t 시간에서의 각 노드간 이동성 차이와 크게 다르지 않다.
따라서, 4번과 6번 노드는 계속 클러스터 헤드로 선출되어 클러스터를 형성한다. 그리고, 2번 노드의 경우, 주변 노드인 1번, 7번, 10번 노드 가운데 1번 노드와 7번 노드는 클러스터 멤버로 인식하고 있으므로, 10번 노드와 비교하여 자신을 클러스터 헤드로 인식한다. 그리고, 10번 노드는 2번 노드를 클러스터 헤드로 선출하고 클러스터를 형성한다. 9번 노드의 경우, 주변 노드인 5번 노드와 10번 노드 가운데 10번 노드가 2번 노드를 클러스터 헤드로 인식하고 자신을 클러스터 멤버로 인식하므로, 5번 노드와 비교하여 자신을 클러스터 헤드로 인식한다. 그리고 5번 노드는 9번 노드를 클러스터 헤드로 선출하고 클러스터를 형성한다.
상기와 같은 방식에 의해, 각 노드들은 주변 노드들과 이동성을 비교하여 클러스터 헤드를 선출하고 클러스터를 형성할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 클러스터 형성 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
모바일 애드 혹 네트워크에서 네트워크를 형성하는 각 노드는 해당 노드의 각종 정보를 포함하는 Hello 메시지를 주변 노드로 전송한다(S700). 각 노드는 상기 도 2와 같은 포맷의 Hello 메시지를 브로드캐스팅하여 불특정 다수의 주변 노드로 전송할 수 있다.
각 노드는 수신된 Hello 메시지에 포함된 주변 노드의 정보를 테이블에 저장하고 자신의 이동성을 산출한다(S710). 상기에서 설명한 바와 같이, 각 노드는 상기 수학식 1 또는 수학식 2를 이용하여 현재 자신의 이동성을 산출할 수 있다. 현재 자신의 이동성은 다음 Hello 메시지에 포함되어 다음 주기에 주변 노드로 전송된다.
각 노드는 수신된 Hello 메시지에 포함된 주변 노드의 이동성과 자신의 이동성을 비교한다(S720). 각 노드는 주변 노드의 이동성과 자신의 이동성을 비교하여(S730), 주변 노드보다 자신의 이동성이 높으면 해당 노드는 클러스터 멤버로 인식하여 동작한다(S740). 각 노드에서 주변 노드의 이동성과 자신의 이동성을 비교하여(S730), 주변 노드보다 자신의 이동성이 낮으면 해당 노드는 클러스터 멤버로 인식하여 동작한다(S750).
각 노드는 설정된 주기마다 Hello 메시지를 송수신하며, 상기 S700 단계 내 지 S750 단계는 Hello 메시지를 송수신하는 주기마다 반복 수행된다.
상기와 같은 방식으로 이동이 적은 노드를 클러스터 헤드로 선정하여 안정적으로 클러스터를 형성하고 관리할 수 있으며, 전체 네트워크 토폴로지(topology)를 안정적으로 유지할 수 있다.
본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 첨부된 청구범위에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명이 속한 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형이 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
도 1은 모바일 애드 혹 네트워크를 개략적으로 나타낸 도면
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예로서, Hello 메시지의 포맷을 개략적으로 나타낸 도면
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 노드의 이동과 각 노드의 전송 범위를 개략적으로 나타낸 도면
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 각 노드의 이동성 값을 나타낸 도면
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예로서, 클러스터를 형성하는 과정을 개략적으로 나타낸 도면
도 6은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 시간에 따라 클러스터 헤드로 선출된 노드를 나타낸 도면
도 7은 본 발명에 따른 일 실시예로서, 클러스터 형성 과정을 개략적으로 나타낸 순서도
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 제1 노드 110 : 제2 노드
120 : 제3 노드 130 : 제4 노드
140 : 제5 노드 150 : 제6 노드

Claims (13)

  1. 애드 혹 네트워크에서,
    각 노드는 해당 노드의 정보를 포함하는 메시지를 송수신하는 단계;
    제1 노드가 주변 노드로부터 해당 노드의 메시지를 수신하면, 상기 제1 노드는 상기 메시지에 포함된 해당 노드의 정보를 이용하여 상기 제1 노드의 주변 노드 정보를 갱신하는 단계; 및
    상기 갱신된 주변 노드 정보를 이용하여 상기 제1 노드의 이동성을 산출하는 단계를 포함하는 클러스터 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 노드는 상기 산출된 제1 노드의 이동성을 다음 주기의 메시지에 포함하여 송신하는 단계를 더 포함하는 클러스터 형성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    각 노드는 해당 노드의 정보를 포함하는 메시지를 설정 주기마다 송수신하는 클러스터 형성 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 메시지는,
    해당 노드의 식별 정보, 해당 노드가 포함된 클러스터의 헤드 노드 식별 정보, 해당 노드의 이동성 정보, 메시지 송신 주기 정보 가운데 적어도 하나 이상을 포함하는 클러스터 형성 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 노드의 이동성은,
    상기 제1 노드의 전송 범위 안으로 새로운 노드가 이동하여 들어옴으로써 상기 제1 노드의 주변 노드로 판단되는 노드의 수와, 상기 제1 노드의 주변 노드였으나 전송 범위 밖으로 이동함으로써 상기 제1 노드와 링크 상태가 끊기게 되는 노드의 수의 합에 비례하는 클러스터 형성 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 노드의 이동성은,
    상기 제1 노드의 전송 범위 안으로 들어오거나 전송 범위 밖으로 나감으로써 변동된 노드의 총 수를 상기 제1 노드의 이전 주기 주변 노드의 수로 나누어 산출된 값인 클러스터 형성 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 노드의 이동성은,
    상기 제1 노드의 현 주기의 이동성과 이전 주기의 가중치 평균 이동성을 가 중치 평균하여 산출된 값인 클러스터 형성 방법.
  8. 애드 혹 네트워크에서,
    각 노드는 해당 노드의 정보를 포함하는 메시지를 주변 노드와 송수신하고, 각 노드는 수신된 메시지에 포함된 주변 노드의 정보를 저장하는 단계;
    상기 각 노드는 자신의 이동성과 상기 메시지에 포함되어 수신된 주변 노드의 이동성을 비교하는 단계; 및
    상기 각 노드는 주변 노드의 이동성과 비교하여, 주변 노드의 이동성보다 자신의 이동성이 높으면 자신을 클러스터 멤버로 인식하여 동작하고, 주변 노드의 이동성보다 자신의 이동성이 낮으면 자신을 클러스터 헤드로 인식하여 동작하는 단계를 포함하는 클러스터 형성 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    각 노드는 해당 노드의 정보를 포함하는 메시지를 설정 주기마다 송수신하는 클러스터 형성 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 메시지는,
    해당 노드의 식별 정보, 해당 노드가 포함된 클러스터의 헤드 노드 식별 정보, 해당 노드의 이동성 정보, 메시지 송신 주기 정보 가운데 적어도 하나 이상을 포함하는 클러스터 형성 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 노드의 이동성은,
    상기 노드의 전송 범위 안으로 새로운 노드가 이동하여 들어옴으로써 상기 노드의 주변 노드로 판단되는 노드의 수와, 상기 노드의 주변 노드였으나 전송 범위 밖으로 이동함으로써 상기 노드와 링크 상태가 끊기게 되는 노드의 수의 합에 비례하는 클러스터 형성 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 노드의 이동성은,
    상기 노드의 전송 범위 안으로 들어오거나 전송 범위 밖으로 나감으로써 변동된 노드의 총 수를 상기 노드의 이전 주기 주변 노드의 수로 나누어 산출된 값인 클러스터 형성 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 노드의 이동성은,
    상기 노드의 현 주기의 이동성과 이전 주기의 가중치 평균 이동성을 가중치 평균하여 산출된 값인 클러스터 형성 방법.
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