KR20100068153A - Path setting apparatus and method based on attributes of an ad-hoc network - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 애드혹 네트워크의 라우팅 기술에 관련된 것으로, 특히 한정된 자원과 처리 능력을 가지는 저전력 애드혹 네트워크의 속성을 기반으로 경로를 유연하게 선정하는 애드혹 네트워크의 속성기반 경로설정 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a routing technology of an ad hoc network, and more particularly, to an apparatus and method for attribute-based routing in an ad hoc network that flexibly selects a path based on an attribute of a low power ad hoc network having limited resources and processing capabilities.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-053-01, 과제명: QoS 및 확장성지원(S-MoRe) 센서네트워크 고도화 기술개발(표준화연계)].The present invention is derived from a study conducted as part of the IT source technology development project of the Ministry of Knowledge Economy and the Ministry of Information and Communication Research and Development. [Task management number: 2008-F-053-01, Task name: QoS and scalability support (S- MoRe) Sensor Network Advancement Technology Development (Standardization)].
저전력 애드혹 네트워크로 대표되는 무선 센서 네트워크 환경에서 센서 노드들은 한정된 에너지 및 자원을 기반으로 동작하기 때문에, 이를 고려한 다양한 라우팅 알고리즘이 제시되었다. In a wireless sensor network environment represented by a low power ad hoc network, sensor nodes operate based on limited energy and resources, and thus, various routing algorithms have been proposed.
타이니 운영체제(TinyOS)의 대표적인 라우팅 프로토콜인 CTP(Collection Tree Protocol)는 저전력 애드혹 네트워크의 불안정한 링크 특성을 고려한 링크 품질을 반영한 라우팅 프로토콜이다.CTP (Collection Tree Protocol), a typical routing protocol of TinyOS, is a routing protocol that reflects link quality considering unstable link characteristics of low power ad hoc network.
그러나, CTP는 링크 품질을 측정하기 위해 주기적인 'hello' 메시지를 방송 함으로써 네트워크 부하를 가중시키는 단점을 가지고 있으며, 기본적으로 다대일(Many-to-One) 트래픽 패턴을 고려하였기 때문에 센서 노드들로부터 싱크노드로의 데이터 전달이 가능한 반면 임의 노드 간 라우팅을 위해서는 추가적인 작업이 요구되었다. However, CTP has the disadvantage of increasing network load by broadcasting periodic 'hello' messages to measure the link quality, and from the sensor nodes because it considers many-to-one traffic patterns. While data transfer to sink nodes is possible, additional work is required for routing between arbitrary nodes.
센서 네트워크 관련 대표적인 표준화 단체인 지그비(ZigBee)에서 제시한 라우팅 프로토콜은 AODV(Ad hoc On-Demand Distance Vector)를 기반으로 동작하며, 타이니 운영체제(TinyOS)의 CTP에서와 마찬가지로 링크 품질을 반영하기 위해 LQI (Link Quality Indicator)값을 경로 비용 함수로 채택하였고, AODV 기반의 피어 투 피어(Peer-to-Peer) 라우팅이 가능하다. 그러나, 센서 네트워크의 다양한 특성을 반영하지 못하고 있는 실정이다.The routing protocol presented by ZigBee, a representative standardization organization for sensor networks, is based on AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector) and, like the CTP of TinyOS, LQI to reflect the link quality. (Link Quality Indicator) value is adopted as a path cost function, and AODV-based peer-to-peer routing is possible. However, the situation does not reflect the various characteristics of the sensor network.
따라서, 본 발명자는 한정된 자원과 처리 능력을 가지는 저전력 애드혹 네트워크의 특성에 따라 유연하게 경로 설정을 할 수 있는 기술에 대한 연구를 하게 되었다.Therefore, the present inventors have studied a technology that can be flexibly routed according to the characteristics of a low power ad hoc network having limited resources and processing capacity.
본 발명은 상기한 취지하에 발명된 것으로, 저전력 애드혹 네트워크의 속성을 반영하여 유연하게 경로를 설정함으로써 라우팅 성능을 향상시킬 수 있는 애드혹 네트워크의 속성기반 경로설정 장치 및 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention has been invented under the above-described object, and an object of the present invention is to provide an attribute-based routing apparatus and method for an ad-hoc network that can improve routing performance by flexibly setting a path reflecting the attributes of a low-power ad-hoc network.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양상에 따르면, 본 발명에 따른 애드혹 네트워크의 속성기반 경로설정 장치는 소스 노드로부터 전송되어 다수의 경로를 통해 각각 수신되되, 각 경로에 포함되는 중계 노드들을 통과하며 갱신되는 경로탐색 메시지들에 포함되는 네트워크 속성을 반영하여 경로를 선정하고, 경로를 통해 소스 노드를 목적지로 하는 경로설정 응답 메시지를 전송하여 선정된 경로를 소스 노드에 통보하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention for achieving the above object, the attribute-based routing device of the ad hoc network according to the present invention is transmitted from a source node and received through a plurality of paths, respectively, relay nodes included in each path Select a path by reflecting the network attributes included in the route search messages that are passed through and updated, and notify the source node of the selected path by transmitting a path setting response message to the source node as a destination through the path. .
한편, 본 발명의 또 다른 양상에 따르면, 본 발명에 따른 애드혹 네트워크의 속성기반 경로설정 방법은 소스 노드가 네트워크 속성을 포함하는 경로탐색 메시지를 방송하고, 경로탐색 메시지가 통과하는 각 경로의 각 중계 노드가 상기 경로탐색 메시지에 포함되는 네트워크 속성을 갱신하여 중계하고, 경로탐색 메시지들을 각 경로로부터 수신하는 목적지 노드가 경로탐색 메시지들 각각에 포함되는 네트워크 속성으로부터 각 경로탐색 메시지가 전송된 경로에 대한 경로 비용을 계산하여 경로 비용이 최소인 경로를 선정하고, 선정된 경로를 통해 소스 노드로 경로설정 응답 메시지를 전송하여 선정된 경로를 소스 노드에 통보하는 것을 특징으로 한다.Meanwhile, according to another aspect of the present invention, in the attribute-based routing method of the ad hoc network according to the present invention, the source node broadcasts a path discovery message including network attributes, and relays each path of each path through which the path discovery message passes. A node updates and relays network attributes included in the route search message, and a destination node receiving route discovery messages from each route is transmitted to the route for which each route message is transmitted from the network attribute included in each of the route messages. The path cost is calculated by selecting a path having the minimum path cost, and the path response message is transmitted to the source node through the selected path to notify the source node of the selected path.
따라서, 본 발명은 라우팅 수와 관련되는 노드 속성과, 링크 품질과 관련되는 링크 속성과, 소스 노드에서 목적지 노드까지의 홉수와 관련되는 홉 카운트 속성 등의 다양한 네트워크의 속성을 반영하여 유연한 경로 설정이 가능함으로써 한정된 자원과 처리 능력을 가지는 저전력 애드혹 네트워크의 라우팅 성능을 향상시킬 수 있는 유용한 효과를 가진다.Accordingly, the present invention provides a flexible routing configuration by reflecting attributes of various networks such as node attributes related to the number of routings, link attributes related to link quality, and hop count attributes related to the number of hops from the source node to the destination node. By doing so, it has a useful effect of improving the routing performance of a low power ad hoc network with limited resources and processing power.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily understand and reproduce the present invention.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.In the following description of the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations will be omitted if it is determined that the detailed description of the embodiments of the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention.
본 발명 명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.The terms used throughout the present specification are terms defined in consideration of functions in the embodiments of the present invention, and may be sufficiently modified according to the intention, custom, etc. of the user or operator, and the definitions of these terms are used throughout the specification. It should be made based on the contents.
애드혹 네트워크(Ad-hoc Network)는 노드들에 의해 자율적으로 구성되는 네트워크로서, 네트워크의 구성 및 유지를 위해 기지국이나 액세스 포인트와 같은 기반 네트워크 장치를 필요로 하지 않는다. 애드 혹 노드들은 무선 인터페이스를 사용하여 서로 통신하며 멀티 홉 라우팅에 의해 무선 인터페이스가 가지는 통신 거리 상의 제약을 극복하고 있다. 그리고, 노드의 이동이 자유롭기 때문에 네트워크 토폴로지가 동적으로 변화하는 특성을 가진다.An ad hoc network is an autonomous network configured by nodes, and does not require a base network device such as a base station or an access point to configure and maintain the network. Ad hoc nodes communicate with each other using a wireless interface and overcome the limitations of communication distance of the wireless interface by multi-hop routing. In addition, since the node is free to move, the network topology changes dynamically.
소스 노드(Originator Node)는 애드혹 네트워크내의 노드중 경로 설정을 요구하는 노드를 말한다. 목적지 노드(Destination Node)는 소스 노드로부터의 경로 설정 요구에 응답하여 경로를 설정하는 노드를 말한다.Source node (Originator Node) is a node of the node in the ad hoc network requesting the path setting. A destination node refers to a node that establishes a path in response to a request for setting a path from a source node.
중계 노드(Relay Node)는 소스 노드와 목적지 노드간의 다수의 경로에 포함되는 노드들로서, 경로설정을 요구하는 메시지 및 이에 대한 응답 메시지를 소스 노드와 목적지 노드간에서 중계하는 노드를 말한다.Relay nodes are nodes included in a plurality of paths between a source node and a destination node, and refer to a node for relaying a message requesting a path setting and a response message between the source node and the destination node.
도 1 은 본 발명에 따른 애드혹 네트워크의 속성기반 경로설정 장치의 일 실시예에 따른 블럭도이다. 이 실시예에 따른 애드혹 네트워크의 속성기반 경로설정 장치(100)는 애드혹 네트워크(Ad-hoc Network)내에서 임의로 선정되는 목적지 노드(Destination Node)에서 수행되어, 애드혹 네트워크의 속성을 기반으로 유연한 경로를 설정하는 기능을 담당하며, 하드웨어 또는 소프트웨어 또는 이들을 결합한 형태로 존재할 수 있다.1 is a block diagram according to an embodiment of an attribute-based routing apparatus of an ad hoc network according to the present invention. The attribute-based
도면에 도시한 바와 같이, 이 실시예에 따른 애드혹 네트워크의 속성기반 경로설정 장치(100)는 메시지 처리부(110)와, 경로 선정부(120)와, 테이블 관리부(130)를 포함하여 이루어진다.As shown in the figure, the attribute-based
상기 메시지 처리부(110)는 상위 응용 계층에서 내려오는 메시지와 하위 데이터 링크 계층에서 올라오는 메시지를 수신하여 처리하는 계층간 메시지 송수신 기능과, 라우팅에 필요한 경로탐색 메시지 및 경로설정 응답 메시지 처리를 담당한다.The
상기 경로 선정부(120)는 경로 설정에 필요한 경로비용 함수를 정의하고, 해당 경로비용 함수를 바탕으로 최적의 경로를 선정하는 기능을 담당한다.The
상기 테이블 관리부(130)는 경로 탐색 동안 생성되는 탐색 테이블 (Discovery Table) 관리 기능과, 설정된 경로를 관리하는 라우팅 테이블(Routing Table) 관리 기능을 담당한다.The
라우팅 절차는 경로 탐색, 경로 설정, 경로 유지 관리 부분으로 크게 이루어진다. 경로 탐색은 경로 설정을 위해 경로들을 탐색하는 절차이며, 경로 설정은 탐색된 경로들로부터 적정한 경로를 선정하여 경로를 설정하는 절차이며, 경로 유지는 상위 계층의 응용에 따라 설정된 경로를 주기적으로 갱신하는 등의 경로 관리 절차이다.The routing process is largely comprised of route discovery, route establishment, and route maintenance. Path search is a procedure of searching for paths for path setting. Path setting is a process of selecting an appropriate path from the searched paths and setting a path. Path maintenance is a process of periodically updating a path set according to an application of a higher layer. Such as route management procedures.
도 2 를 참조해 경로 탐색 과정을 알아보면, 소스 노드가 경로 탐색을 위해 경로탐색 메시지를 방송하면, 소스 노드와 목적지 노드 사이의 다수의 경로를 통해 경로탐색 메시지가 목적지 노드로 전달된다.Referring to FIG. 2, when the source node broadcasts a route discovery message for route discovery, the route discovery message is delivered to the destination node through a plurality of routes between the source node and the destination node.
도 2 에서는 상, 중, 하 3개의 경로를 통해 경로탐색 메시지가 목적지 노드로 전달되었음을 볼 수 있고, 각 경로에는 다수의 중계 노드들이 포함되어 있음을 볼 수 있다. 도 2 는 경로탐색 메시지 및 경로설정 응답 메시지가 전달되는 경로들의 예를 도시한 도면이다.In FIG. 2, it can be seen that a route search message is delivered to a destination node through three upper, middle, and lower routes, and each route includes a plurality of relay nodes. 2 is a diagram illustrating examples of routes through which a route search message and a route response message are delivered.
도 3 은 경로탐색 메시지 구성의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도면을 참조해 보면, 경로탐색 메시지는 메시지가 경로탐색 메시지임을 나타내는 메시지 타입, 경로탐색 메시지간의 식별을 위한 탐색ID, 예컨대 경로탐색을 요청한 소스 노드의 IP 주소 등의 소스 주소, 예컨대 경로탐색 요청을 수신하여 경로를 선정 및 설정하는 목적지 노드의 IP 주소 등의 목적지 주소, 소스 노드와 목적지 노드 사이의 다수의 경로에 포함되는 각 중계 노드를 통과할 때마다 갱신되는 네트워크 속성을 포함하고 있음을 볼 수 있다.3 is a diagram illustrating an embodiment of a configuration of a route search message. Referring to the drawings, a route search message may include a message type indicating that the message is a route discovery message, a discovery ID for identification between route discovery messages, for example, a source address such as an IP address of a source node requesting route discovery, for example, a route discovery request. It can be seen that it contains a destination address, such as the IP address of a destination node that receives and selects a route, and a network attribute that is updated each time it passes through each relay node included in multiple paths between the source node and the destination node. have.
예컨대, 상기 네트워크 속성은 라우팅 수와 관련되는 노드 속성과, 링크 품질과 관련되는 링크 속성과, 소스 노드에서 목적지 노드까지의 홉수와 관련되는 홉 카운트 속성 등의 속성 파라미터를 포함할 수 있다.For example, the network attributes may include attribute parameters such as node attributes related to the number of routings, link attributes related to link quality, and hop count attributes associated with the number of hops from the source node to the destination node.
소스 노드와 목적지 노드 사이의 다수의 경로에 포함되는 중계 노드를 통과할 때마다, 상기 경로탐색 메시지에 포함되는 노드 속성, 링크 속성, 카운터 속성 등의 네트워크 속성 파라미터가 갱신됨에 의해 네트워크 속성이 갱신된다.Each time a relay node included in a plurality of paths between a source node and a destination node passes, network attribute parameters such as node attributes, link attributes, and counter attributes included in the route search message are updated to update the network attributes. .
이 때, 상기 네트워크 속성 갱신은 소스 노드와 목적지 노드 사이의 다수의 경로에 포함되는 중계 노드를 통과할 때마다, 상기 경로탐색 메시지에 포함되는 속성 파라미터 값이 누적됨에 의해 갱신될 수 있다.At this time, the network attribute update may be updated by accumulating the attribute parameter values included in the route search message each time the relay node included in the plurality of paths between the source node and the destination node passes.
각 경로를 통해 네트워크 속성을 포함하는 경로탐색 메시지들이 전송되면, 애드혹 네트워크의 속성기반 경로설정 장치(100)는 메시지 처리부(110)를 통해 이들을 수신한다.When route search messages including network attributes are transmitted through each route, the attribute-based
상기 메시지 처리부(110)는 탐색ID, 소스 주소, 목적지 주소, 중계 노드들을 통과하며 갱신되는 네트워크 속성을 포함하는 경로탐색 메시지들을 각 경로로부터 수신한다. 이 때, 상기 메시지 처리부(110)가 타이머에 의해 설정된 시간 동안만 경로탐색 메시지들을 수신하도록 구현하여 경로탐색 메시지 수신에 대한 무한 대기를 방지하도록 할 수 도 있다.The
상기 경로 선정부(120)는 상기 메시지 처리부(110)에 의해 수신되는 경로탐색 메시지들 각각에 포함되는 네트워크 속성을 반영하여 경로를 선정한다. 이 때, 상기 경로 선정부(120)가 각 경로탐색 메시지에 포함되는 네트워크 속성으로부터 각 경로탐색 메시지가 전송된 경로에 대한 경로 비용을 계산하고, 경로 비용이 최소인 경로를 선정할 수 있다.The
한편, 상기 경로 선정부(120)가 경로탐색 메시지들에 각각 포함되는 네트워크 속성을 반영해 경로를 선정시, 각 네트워크 속성마다 가중치를 더 반영하여 경로를 선정하도록 구현할 수도 있다. 이에 따라 네트워크 속성에 포함되는 파라미터마다 가중치를 달리해 네트워크 상황에 따라 다양하게 경로 비용을 계산할 수 있다.Meanwhile, when the
예컨대, 상기 경로탐색 메시지에 포함되는 네트워크 속성이 라우팅 수와 관련되는 노드 속성과, 링크 품질과 관련되는 링크 속성과, 소스 노드에서 목적지 노드까지의 홉수와 관련되는 홉 카운트 속성을 파라미터로 포함한다고 가정하자. 노드 속성 pn과, 링크속성 pl과, 홉 카운트 속성 ph를 각각 다음의 식과 같은 경로 비용 함수로 정의할 수 있다. For example, it is assumed that the network attribute included in the route search message includes node attributes related to the number of routings, link attributes related to link quality, and hop count attributes associated with the number of hops from the source node to the destination node. lets do it. The node attribute p n , the link attribute p l , and the hop count attribute p h can be defined as path cost functions as shown in the following equation.
위 식에서, Np는 소스 노드에서 목적지 노드까지 가능한 경로 집합 P에 속하는 개별경로 p를 이루는 노드의 집합, Lp는 소스 노드에서 목적지 노드까지 가능한 경로 집합 P에 속하는 개별경로 p를 이루는 링크의 집합, Hp는 소스 노드에서 목적지 노드까지 가능한 경로 집합 P에 속하는 개별경로 p를 이루는 홉의 집합이다.In the above equation, N p is the set of nodes that make up the individual path p belonging to the set of paths P that are possible from the source node to the destination node, and L p is the set of links that make up the individual path p belonging to the set of paths P that are possible from the source node to the destination node. For example, H p is a set of hops forming an individual path p belonging to the set of paths P that are possible from the source node to the destination node.
노드 속성에 관련한 경로 비용함수 pn과, 링크속성에 관련한 경로 비용함수 pl과, 홉 카운트 속성에 관련한 경로 비용함수 ph를 반영하여 최종으로 선정되는 경로 P*는 다음의 식과 같이 정의할 수 있다.The path P * finally selected by reflecting the path cost function p n related to the node attribute, the path cost function p l related to the link attribute, and the path cost function p h related to the hop count attribute can be defined as follows. have.
위 식에서 볼 수 있듯이, 최종 경로 p* 를 선정하는 경로 비용 함수는 pn, pl, ph로 구성되고, 각각의 함수에 가중치 ωn, ωl, ωh를 부여하여 네트워크 특성을 고려하여 선정하고 있다. As can be seen from the above equation, the path cost function that selects the final path p * consists of p n , p l , p h , and gives each function a weight ω n , ω l , ω h , It is selected.
첫 번째 경로 비용 함수 pn은 노드 속성을 반영한 것이다. TABLE_SIZE는 해당 노드가 유지할 수 있는 전체 라우팅 테이블의 크기이고, REF_CNT(n)은 해당 노드가 현재 참여하고 있는 라우팅의 수이다.The first path cost function p n reflects the node properties. TABLE_SIZE is the size of the entire routing table that the node can maintain, and REF_CNT (n) is the number of routings that the node is currently participating in.
한정된 자원과 처리 능력을 가진 저전력 애드혹 네트워크의 노드의 특성을 고려하여 가급적 라우팅의 참여수가 적은 노드를 선정하게 함으로써, 통신 부하와 빈번한 라우팅 테이블의 교체를 줄임으로써 노드의 처리 부하를 절감시키는 효과가 있다.Considering the characteristics of nodes in low power ad hoc networks with limited resources and processing capacity, it is possible to reduce the processing load of nodes by reducing the communication load and frequent replacement of routing tables by selecting nodes with few participation in routing. .
두 번째 경로 비용 함수 pl은 노드의 링크 속성을 반영한 것이다. 저전력 애드혹 네트워크는 매우 불안정한 링크 특성을 가지고 있다. 따라서, 링크의 품질을 적용하여 경로를 설정하게 함으로써 보다 높음 품질을 가진 경로 선정을 통해 데이터 및 명령의 전달에 신뢰성을 제고할 수 있다.The second path cost function p l reflects the link attribute of the node. Low power ad hoc networks have very unstable link characteristics. Therefore, by setting the path by applying the quality of the link, it is possible to improve the reliability in the transmission of data and commands through the path selection having a higher quality.
MAX_LEVEL은 링크 품질 값(LQI)을 미리 정의한 구간 수(등급 수)에 해당하고, LQI_LEVEL(l)은 현재 링크의 품질 등급을 나타낸다. IEEE802.15.4에서는 LQI 값이 0x00 ~ 0xff 사이의 값을 가지며, 이 값을 8개의 등급으로 나누어 사용할 것을 권고하고 있다. 이런 경우 MAX_LEVEL은 7이 되고, LQI_LEVEL(l)은 0에서 7사이의 정수 값을 갖게 된다. 본 발명에서는 0값을 최고 품질 등급으로 정의한다. MAX_LEVEL corresponds to the number of sections (number of classes) in which the link quality value (LQI) is predefined, and LQI_LEVEL (l) represents the quality class of the current link. IEEE802.15.4 recommends that the LQI value is between 0x00 and 0xff, and this value is divided into eight classes. In this case, MAX_LEVEL becomes 7 and LQI_LEVEL (l) has an integer value between 0 and 7. In the present invention, 0 is defined as the highest quality class.
세 번째 경로 비용 함수 ph는 소스 노드에서 목적지 노드까지 홉 카운트를 나타낸 것이다. 적은 홉 카운트를 갖는 경로를 선정하게 함으로써 명령 혹은 데이터 전달의 지연을 최소화하는 효과를 갖는다. The third path cost function p h represents the hop count from the source node to the destination node. By selecting a path with a small hop count, it has the effect of minimizing the delay of command or data transfer.
소스 노드는 상기한 바와 같은 노드 속성, 링크 속성, 홉 카운트 속성이 포함된 경로탐색 메시지를 애드혹 네트워크에 방송하고, 이 경로탐색 메시지를 수신한 중계 노드는 경로탐색 메시지에 포함된 노드 속성, 링크 속성, 홉 카운트 속성을 갱신하여 목적지 노드까지 중계한다. 목적지 노드는 애드혹 네트워크의 속성기반 경로설정 장치(100)의 경로 선정부(120)를 통해 노드 속성, 링크 속성, 홉 카운트 속성과 미리 정의한 가중치를 적용하여 경로 비용을 계산하고, 경로 비용이 최소값을 갖는 경로를 선정한다.The source node broadcasts a route search message including the node attributes, link attributes, and hop count attributes as described above to the ad hoc network, and the relay node receiving the route message includes the node attributes and link attributes included in the route search message. In addition, the hop count attribute is updated to relay to the destination node. The destination node calculates the route cost by applying the node attribute, the link attribute, the hop count attribute and a predefined weight through the
상기 경로 선정부(120)에 의해 경로가 선정되면, 애드혹 네트워크의 속성기반 경로설정 장치(100)는 상기 메시지 처리부(110)를 통해 상기 경로 선정부(120)에 의해 선정된 경로를 통해 소스 노드를 목적지로 하는 경로설정 응답 메시지를 전송하여 선정된 경로를 소스 노드에 통보한다. 경로설정 응답 메시지를 수신한 소스 노드는 이후 선정된 경로로 패킷을 라우팅한다.When the path is selected by the
도 4 는 경로설정 응답 메시지 구성의 일 실시예를 도시한 도면이다. 도면을 참조해 보면, 경로설정 응답 메시지는 메시지가 경로설정 응답 메시지임을 나타내는 메시지 타입, 어떠한 경로탐색 메시지에 대한 응답인지를 식별하기 위한 탐색ID, 예컨대 경로설정 응답 메시지를 발송한 노드의 IP 주소 등의 소스 주소, 예컨대 경로설정 응답 메시지를 수신할 노드의 IP 주소 등의 목적지 주소, 애드혹 네트워크의 속성기반 경로설정 장치(100)에 의해 선정된 경로 정보를 포함하고 있음을 볼 수 있다.4 is a diagram illustrating an embodiment of a configuration of a routing response message. Referring to the drawings, the routing response message includes a message type indicating that the message is a routing response message, a search ID for identifying which route search message, and an IP address of the node that sent the routing response message. It can be seen that the source address of, for example, the destination address, such as the IP address of the node to receive the routing response message, including the route information selected by the attribute-based
상기 경로 선정부(120)에 의해 경로가 설정되면, 애드혹 네트워크의 속성기 반 경로설정 장치(100)가 상기 테이블 관리부(130)를 통해 설정된 경로를 관리하는 라우팅 테이블(Routing Table)을 관리하여 경로를 유지한다.When the path is set by the
따라서, 위와 같이함에 의해 본 발명은 라우팅 수와 관련되는 노드 속성과, 링크 품질과 관련되는 링크 속성과, 소스 노드에서 목적지 노드까지의 홉수와 관련되는 홉 카운트 속성 등의 다양한 네트워크의 속성을 반영하여 유연한 경로 설정이 가능함으로써 한정된 자원과 처리 능력을 가지는 저전력 애드혹 네트워크의 라우팅 성능을 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, by the above, the present invention reflects various network attributes such as node attributes related to the number of routings, link attributes related to link quality, and hop count attributes related to hop counts from the source node to the destination node. Flexible routing enables improved routing performance for low power ad hoc networks with limited resources and processing power.
도 5 를 참조하여 애드혹 네트워크에서의 속성기반 경로설정 동작을 알아본다. 도 5 는 본 발명에 따른 애드혹 네트워크의 속성기반 경로설정 방법의 일 실시예에 따른 흐름도이다.Referring to Figure 5 looks at the attribute-based routing operation in the ad hoc network. 5 is a flowchart according to an embodiment of an attribute-based routing method of an ad hoc network according to the present invention.
도 5 에 도시한 바와 같이, 경로탐색 메시지 방송단계(S210)에서 소스 노드가 탐색ID, 소스 주소, 목적지 주소, 중계 노드들을 통과하며 갱신되는 네트워크 속성을 포함하는 경로탐색 메시지를 애드혹 네트워크로 방송한다.As shown in FIG. 5, in a route search message broadcasting step S210, a source node broadcasts a route search message including a search ID, a source address, a destination address, and network attributes updated through the relay nodes to an ad hoc network. .
그러면, 상기 경로탐색 메시지 방송단계(S210)에 의해 방송된 경로탐색 메시지가 통과하는 각 경로의 각 중계 노드가 경로탐색 메시지 중계단계(S220)에서 상기 경로탐색 메시지에 포함되는 네트워크 속성을 갱신하여 중계한다.Then, each relay node of each path through which the path search message broadcasted by the path search message broadcast step S210 updates and relays network attributes included in the path search message in the path search message relay step S220. do.
이 때, 상기 경로탐색 메시지 중계단계(S220)에서 각 중계 노드가 경로탐색 메시지에 포함되는 탐색ID 및 소스 주소를 통해 경로탐색 메시지에 대한 중복 수신을 판단하여 해당 경로탐색 메시지에 대한 중복 처리를 방지하는 것이 바람직하다.At this time, in the route search message relaying step (S220), each relay node determines a duplicate reception for the route search message through the discovery ID and the source address included in the route search message, thereby preventing duplicate processing of the route search message. It is desirable to.
그러면, 경로탐색 메시지 수신단계(S230)에서 목적지 노드가 상기 경로탐색 메시지 중계단계(S220)에 의해 중계되는 경로탐색 메시지들을 각 경로로부터 수신한다.Then, in the path search message receiving step S230, the destination node receives the path search messages relayed by the path search message relay step S220 from each path.
이 때, 상기 경로탐색 메시지 수신단계(S230)에서 목적지 노드가 설정된 시간 동안만 경로탐색 메시지들을 수신하도록 하여 경로탐색 메시지 수신에 대한 무한 대기를 방지하는 것이 바람직하다.At this time, it is preferable that the destination node receives the path search messages only for a set time in the path search message receiving step (S230) to prevent an infinite waiting for the path search message reception.
그 다음, 경로 선정단계(S240)에서 목적지 노드가 상기 경로탐색 메시지 수신단계(S230)에 의해 수신되는 경로탐색 메시지들 각각에 포함되는 네트워크 속성으로부터 각 경로탐색 메시지가 전송된 경로에 대한 경로 비용을 계산하고, 경로 비용이 최소인 경로를 선정한다.Then, in the path selection step (S240), the destination node calculates the path cost for the path where each path search message is transmitted from the network attribute included in each of the path search messages received by the path search message reception step (S230). Calculate and select the route with the lowest route cost.
이 때, 상기 경로 선정단계(S240)에서 목적지 노드가 각 네트워크 속성마다 가중치를 더 반영하여 경로를 선정하도록 함으로써 애드혹 네트워크의 특성을 반영하여 경로 선정시보다 유연한 경로 선정이 가능하도록 할 수 있다. 경로 비용 계산 및 경로 선정에 관련해서는 기 설명하였으므로, 이에 대한 중복 설명은 생략하기로 한다.At this time, in the path selection step (S240), the destination node selects a path by further reflecting the weight for each network property, thereby reflecting the characteristics of the ad hoc network, thereby enabling more flexible path selection. Since path cost calculation and path selection have been described above, duplicate descriptions thereof will be omitted.
그 다음, 경로설정 응답단계(S250)에서 목적지 노드가 상기 경로 선정단계(S240)에 의해 선정된 경로를 통해 소스 노드로 경로설정 응답 메시지를 전송하여 선정된 경로를 소스 노드에 통보한다.Next, in the routing response step (S250), the destination node sends a routing response message to the source node via the path selected by the path selection step (S240) to notify the source node of the selected path.
그러면, 응답 메시지 수신단계(S260)에서 소스 노드가 상기 경로설정 응답단계(S250)에 의해 전송된 경로설정 응답 메시지를 수신한다. 이 때, 상기 경로설정 응답 메시지 수신단계(S260)에서 소스 노드가 설정된 시간 동안만 경로설정 응답 메시지를 수신하고, 설정된 시간 동안 경로설정 응답 메시지가 수신되지 못한 경우, 경로설정 과정을 재수행한다.Then, in the response message receiving step (S260), the source node receives the routing response message transmitted by the routing response step (S250). At this time, in the step of receiving the routing response message (S260), when the source node receives the routing response message only for the set time, and if the routing response message is not received for the set time, the routing process is performed again.
따라서, 이렇게 함에 의해 본 발명은 애드혹 네트워크의 특성(속성)을 반영하여 유연한 경로 설정이 가능하게 되어 한정된 자원과 처리 능력을 가지는 저전력 애드혹 네트워크의 라우팅 성능을 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, by doing so, the present invention enables flexible path setting by reflecting the characteristics (attributes) of the ad hoc network, thereby improving the routing performance of the low power ad hoc network having limited resources and processing capabilities.
도 6 은 소스 노드가 방송한 경로탐색 메시지를 수신한 중계 노드가 경로설정 응답 메시지를 수신하기까지 중간 경로를 유지하기 위한 탐색 테이블의 일 예를 도시한 도면이다.6 is a diagram illustrating an example of a lookup table for maintaining an intermediate route until a relay node receiving a route search message broadcast by a source node receives a route response message.
중계 노드는 정의한 만료 시간 (Expiration Time)까지 해당 탐색 테이블을 유지하며, 해당 시간 내에 경로설정 응답 메시지를 수신하면, 해당 정보를 라우팅 테이블에 반영하고 해당 탐색 테이블은 삭제한다. 또한, 정의한 만료 시간 내에 경로설정 응답 메시지를 수신하지 못하면, 해당 탐색 테이블을 삭제한다. The relay node maintains the search table up to the defined expiration time. If a relay response message is received within the time, the relay node reflects the information in the routing table and deletes the search table. If the routing response message is not received within the defined expiration time, the corresponding search table is deleted.
도면에서, 탐색ID는 중계하는 경로탐색 메시지 식별을 위한 정보, 소스 주소는 경로탐색을 요청한 소스 노드의 주소, 발신주소는 경로탐색 메시지를 자신에게 전달한 노드의 주소, 포워드 비용은 패킷을 포워딩하는데 소요되는 경로 비용, 만료 시간은 탐색 테이블을 유지하기 위해 정의한 시간을 나타낸다.In the figure, the search ID is information for identifying a route search message relayed, the source address is the address of the source node requesting the route search, the source address is the address of the node that delivered the route search message to itself, and the forward cost is required to forward the packet. The route cost, expiration time, which represents the time defined for maintaining the lookup table.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 라우팅 수와 관련되는 노드 속성과, 링크 품질과 관련되는 링크 속성과, 소스 노드에서 목적지 노드까지의 홉수와 관련되는 홉 카운트 속성 등의 다양한 네트워크의 속성을 반영하여 유연한 경로 설정이 가능함으로써 한정된 자원과 처리 능력을 가지는 저전력 애드혹 네트워크의 라우팅 성능을 향상시킬 수 있으므로, 상기에서 제시한 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.As described above, the present invention reflects various network attributes such as node attributes related to the number of routings, link attributes related to link quality, and hop count attributes related to hop counts from the source node to the destination node. By enabling flexible routing, the routing performance of a low power ad hoc network having limited resources and processing capacity can be improved, thereby achieving the above object of the present invention.
본 발명은 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만, 이러한 기재로부터 후술하는 특허청구범위에 의해 포괄되는 범위 내에서 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. .
본 발명은 애드혹 네트워크의 경로설정 또는 라우팅 기술분야 및 이의 응용 기술분야에서 산업상으로 이용 가능하다.The present invention is industrially applicable in the routing or routing technology of ad hoc networks and its application technology.
도 1 은 본 발명에 따른 애드혹 네트워크의 속성기반 경로설정 장치의 일 실시예에 따른 블럭도1 is a block diagram according to an embodiment of an attribute-based routing apparatus of an ad hoc network according to the present invention.
도 2 는 경로탐색 메시지 및 경로설정 응답 메시지가 전달되는 경로들의 예를 도시한 도면2 is a diagram illustrating examples of routes through which a route search message and a route response message are delivered;
도 3 은 경로탐색 메시지 구성의 일 실시예를 도시한 도면3 is a diagram illustrating an embodiment of a configuration of a route search message;
도 4 는 경로설정 응답 메시지 구성의 일 실시예를 도시한 도면4 is a diagram illustrating an embodiment of a routing response message configuration;
도 5 는 본 발명에 따른 애드혹 네트워크의 속성기반 경로설정 방법의 일 실시예에 따른 흐름도5 is a flowchart according to an embodiment of an attribute-based routing method of an ad hoc network according to the present invention.
도 6 은 탐색 테이블의 일 예를 도시한 도면6 illustrates an example of a lookup table;
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
100 : 경로설정 장치 110 : 메시지 처리부100: routing device 110: message processing unit
120 : 경로 선정부 130 : 테이블 관리부120: path selection unit 130: table management unit
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