KR20110070238A - 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법 - Google Patents

멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법에 관한 것으로서, 네트워크 인터페이스가 2개 이상인 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법에 있어서, 각 노드 사이의 링크 품질을 측정하는 단계, 상기 링크 품질을 이용하여 각 노드 사이의 링크에 간섭이 발생하였는지 여부를 확인하는 간섭 발생 탐지 단계 및 간섭이 발생하면, 간섭이 발생한 링크를 대체 링크로 변경하여 경로를 재설정하는 단계를 포함한다. 본 발명에 의하면 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서 데이터 전송시에 노드 사이의 링크에서 발생하는 간섭을 탐지하고 대체 링크를 제공하여 전체 시스템의 성능 저하없이 네트워크 처리량을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
애드 혹, 네트워크, 모바일, 링크, 간섭, 라우팅, 경로, 인터페이스.

Description

멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법 {Routing method in multi-radio mobile ad hoc network environment}
본 발명은 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서 데이터 전송 중 주변에서 발생하는 간섭을 발견하고 경로를 수정하여 회피하는 기술에 관한 것이다.
마넷(Mobile Ad-hoc Network)은 무선 장비들이 모여 스스로 구성하는 네트워크이다. 기반 망 없이 구성될 수 있기 때문에 재난 지역과 같이 미리 기반 망을 구성하기 힘든 곳에서 많이 사용된다.
인프라스트럭쳐(Infrastructure)의 도움없이 형성되는 모바일 애드 혹 네트워크에서 컨텐츠 공유 및 데이터 전송과 같이 일정 수준의 네트워크 품질을 필요로 하는 어플리케이션의 사용성이 점점 커지고 있다. 이와 함께 모바일 기기의 성능이 향상되면서 네트워크 인터페이스(Network Interface)의 개수도 늘어나고 있는 추세 이다.
이와 같이 다수의 네트워크 인터페이스를 동시에 활용하여 네트워크를 형성하는 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크는 단일 라디오 네트워크에 비해 노드 간 간섭을 최소화할 수 있는 기회를 제공하여 처리량(Throughput)을 획기적으로 향상시킬 수 있다.
멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크에서 활용 가능한 대표적인 라우팅 기법으로 MR-LQSR, AODV-MR 등이 있다. MR-LQSR은 이웃노드 사이에 형성되는 링크 품질(Link quality)을 기대 전송 시간(Expected Transmission Time; ETT)으로 표현하여 두 노드 사이에 가장 낮은 가중 누적 기대 전송 시간(Weighted Cumulative Expected Transmission Time; WCETT)을 갖는 경로를 선택하도록 정의된 라우팅 기법이다. 인접한 두 링크가 사용하는 라디오가 같지 않을 때 더 낮은 가중 누적 기대 전송 시간을 갖도록 정의하여 멀티 라디오의 활용도를 높였다. AODV-MR은 두 노드 사이의 경로를 탐색하는 과정에서 반드시 직전 홉 링크가 사용하는 라디오와 다른 라디오를 사용하여 다음 링크를 생성하도록 하여 링크 간 간섭이 일어나지 않도록 하였다. 그러나 MR-LQSR과 AODV-MR 모두 데이터 전송을 시작하면서 경로를 탐색하는 시점에서 가장 좋은 링크 품질 및 라디오 구성을 생성할 뿐, 기대하지 않았던 다른 전송 세션의 시작 및 노드의 움직임으로 인한 간섭의 발생에 대해서는 고려하지 않고 있다. 따라서 MR-LQSR 및 AODV-MR을 사용하는 네트워크에서는 다른 전송 세션 및 노드의 움직임으로 인해 현재 전송중인 경로가 전송이 불가능하여 실패(Failure)할 때까지 경로 탐색 시에 생성된 경로를 유지함으로써 처리량이 저하 되는 문제가 있다.
만약 MR-LQSR 및 AODV-MR이 경로가 실패하기 전에 간섭 문제를 발견하더라도 그 문제를 해결할 수 있는 방법은 경로 탐색을 새로 수행하는 것인데, 경로 탐색은 컨트롤 패킷(Control Packet)을 브로드캐스팅(Broadcasting) 기법으로 네트워크 전체에 흘려보내는(Flooding) 방법을 사용하여 많은 네트워크 비용을 발생시키므로, 약간의 간섭을 회피하기 위해 경로 탐색을 자주 수행하는 것은 결과적으로 시스템 전체 성능을 저하시키는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서 데이터 전송시에 노드 사이의 링크에서 발생하는 간섭을 탐지하고 대체 링크를 제공하여 네트워크 처리량을 향상시킬 수 있는 라우팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 네트워크 인터페이스가 2개 이상인 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법에 있어서, 각 노드 사이의 링크 품질을 측정하는 단계, 상기 링크 품질을 이용하여 각 노드 사이의 링크에 간섭이 발생하였는지 여부를 확인하는 간섭 발생 탐지 단계 및 간섭이 발생하면, 간섭이 발생한 링크를 대체 링크로 변경하여 경로를 재설정하는 단계를 포함한다.
상기 링크 품질 측정 단계는, 각 링크의 기대 전송 시간(ETT: Expected Transmission Time)을 측정하여 각 노드 사이의 링크 품질을 측정할 수 있다.
상기 간섭 발생 탐지 단계는, 상기 기대 전송 시간이 기준치 이상으로 증가하면, 해당 링크에 간섭이 발생한 것으로 판단할 수 있다.
상기 경로 재설정 단계는, 링크에 간섭이 발생한 것으로 확인되면, 링크 간섭을 발견한 노드가 경로 상의 이전 노드에게 컨트롤 패킷(control packet)을 전송 하고, 상기 이전 노드는 수신한 컨트롤 패킷을 기반으로 대체 링크를 선정하여, 상기 간섭이 발생한 링크를 상기 대체 링크로 변경하는 것일 수 있다.
상기 컨트롤 패킷은 간섭 발생 링크의 기대 전송 시간 정보와 상기 간섭 발생 링크에 다른 라디오를 사용할 경우의 기대 전송 시간 정보를 포함하는 것일 수 있다.
상기 이전 노드는 상기 컨트롤 패킷에 포함된 정보 및 경로에 포함되지 않은 주변 노드들의 기대 전송 시간을 함께 수집하여 그 중에서 기대 전송 시간이 가장 짧은 링크를 대체 링크로 선정하는 것일 수 있다.
상기 링크 품질 측정 단계는, 각 노드에 인접한 링크들의 사용 라디오가 같을 경우, 상기 인접한 링크 각각의 기대 전송 시간에 정해진 페널티 값을 더하여 기대 전송 시간을 계산하는 것일 수 있다.
상기 간섭 발생 탐지 단계에서, 상기 기준치는 사용자에 의해 설정되거나, 또는 응용 프로그램이 요구하는 링크의 품질에 따라 설정될 수 있다.
본 발명에 의하면 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서 데이터 전송시에 노드 사이의 링크에서 발생하는 간섭을 탐지하고 대체 링크를 제공하여 전체 시스템의 성능 저하없이 네트워크 처리량을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조해서 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 그리고, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 라디오 모바일 애드 혹 기반 네트워크 시스템의 내부구성도이다.
도 1을 참조하면, 멀티 라디오 모바일 애드 혹 기반 네트워크 시스템은 네트워크 API(Application Programming Interface)(100), 라우팅 매니저(200), 네트워크 인터페이스 매니저(300)를 포함한다.
네트워크 API(100)는 다수의 어플리케이션(401, 403, 405)과 통신하기 위한 인터페이스를 제공한다.
라우팅 매니저(200)는 링크 간의 간섭을 검출하기 위한 간섭 검출 모듈(210)과, 대체 링크를 결정하기 위한 결정 모듈(220)을 포함하여 이루어진다.
네트워크 인터페이스 매니저(300)는 다수의 인터페이스(501, 502)를 관리하는 역할을 한다.
이제 이러한 구조를 갖는 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서 라우팅 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 각 노드 사이의 링크 품질을 측정한다(S201). 본 발명의 일 실시예에서 S201 단계는 각 링크의 기대 전송 시간(ETT: Expected Transmission Time)을 측정하여 각 노드 사이의 링크 품질을 측정할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 S201 단계는 각 노드에 인접한 링크들의 사용 라디오가 같을 경우, 인접한 링크 각각의 기대 전송 시간에 정해진 페널티 값을 더하여 기대 전송 시간을 계산할 수 있다. 이렇게 함으로써, 노드 간 간섭이 일어나지 않도록 라디오 다양성(radio diversity)을 적용할 수 있다.
링크 품질을 이용하여 각 노드 사이의 링크에 간섭이 발생하였는지 여부를 확인한다(S203). 본 발명의 일 실시예에서 S203 단계는 링크의 기대 전송 시간이 기준치 이상으로 증가하면, 해당 링크에 간섭이 발생한 것으로 판단할 수 있다. 이때, 기준치는 사용자에 의해 설정될 수 있거나, 또는 응용 프로그램이 요구하는 링크의 품질에 따라 설정될 수 있다.
간섭이 발생하면, 간섭이 발생한 링크를 대체 링크로 변경하여 경로를 재설정한다(S205). 본 발명의 일 실시예에서 S205 단계는 링크에 간섭이 발생한 것으로 확인되면, 링크 간섭을 발견한 노드가 경로 상의 이전 노드에게 컨트롤 패킷(control packet)을 전송하고, 이전 노드는 수신한 컨트롤 패킷을 기반으로 대체 링크를 선정하여, 간섭이 발생한 링크를 대체 링크로 변경할 수 있다.
본 발명에서 컨트롤 패킷은 간섭 발생 링크의 기대 전송 시간 정보와 간섭 발생 링크에 다른 라디오를 사용할 경우의 기대 전송 시간 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서 S205 단계에서 컨트롤 패킷을 수신한 이전 노드는 컨트롤 패킷에 포함된 정보 및 경로에 포함되지 않은 주변 노드들의 기대 전송 시간을 함께 수집하여 그 중에서 기대 전송 시간이 가장 짧은 링크를 대체 링크로 선정할 수 있다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 과정을 도시한 도면이다. 도 3a 내지 도 3b는 소스(Source) 노드(S)에서 목적(Destination) 노드(D)까지 A 노드, B 노드, C 노드를 거치며 데이터 통신이 수행되는 과정을 도시한 도면이다.
도 3a를 참조하면, 최초 상태가 도시되어 있으며 각 링크의 품질을 측정한다. 본 발명에서는 각 링크마다 기대 전송 시간(Expected Transmission Time; ETT)을 측정하는 방식으로 각 링크의 품질을 측정한다. 이를 통해 같은 홉만큼 떨어져 있어도 더 적은 기대 전송 시간을 갖는 링크를 선택함으로써 더 나은 전송품질을 기대할 수 있다.
도 3a에서 S 노드에서 A 노드 사이의 ETT는 3이고, A 노드에서 B 노드 사이의 ETT는 1(손실율 10%)이고, B 노드에서 C 노드 사이의 ETT는 2이고, C 노드에서 D 노드 사이의 ETT는 2이다. 또한, S 노드와 A 노드 사이 및 B 노드와 C 노드 사이는 라디오1을 이용하여 통신하고, A 노드와 B 노드 사이 및 C 노드와 D 노드 사이는 라디오2를 이용하여 통신한다.
도 3b를 참조하면, A 노드와 B 노드 사이에 간섭이 발생한 경우가 도시되어 있다. 즉, 주변 노드인 E 노드와 F 노드 사이에서 라디오2를 이용하여 A 노드와 B 노드 사이의 경로를 가로질러 통신을 함으로써, 라디오 2를 이용하여 통신 중인 A 노드와 B 노드 사이에 간섭 현상이 발생하게 된다. 이로써, A 노드와 B 노드 사이의 ETT 값이 1에서 9로 증가하였고, 손실율도 70%로 상승하였다.
도 3c를 참조하면, 악화된 링크인 A 노드와 B 노드 사이의 경로를 재 설정하기 위해, 링크 악화를 발견한 노드인 A 노드에서 이전 노드인 S 노드로 컨트롤 패킷을 전송한다. 즉, A 노드에서 라디오1을 사용했을 경우의 기대 전송 시간이 3이라는 정보를 포함하는 컨트롤 패킷을 S 노드에 전송한다. 컨트롤 패킷을 수신한 S 노드는 A 노드에 연결되는 링크에 문제가 발생하였음을 인식하고, 컨트롤 패킷에 포함된 정보 및 경로에 포함되어 있지 않은 주변 노드의 기대 전송시간을 모두 고려하여 가장 우수한 대체 링크를 선정한다.
도 3d를 참조하면, S 노드는 A 노드가 전송한 컨트롤 패킷에 따라 라디오1을 사용하여 기대 전송 시간이 3이 되는 대체 링크로 링크를 변경하여 경로를 재 설정한 예가 도시되어 있다. 즉, A 노드와 B 노드 사이의 링크가 라디오1을 사용하여 통신하기 때문에 라디오2를 사용하여 통신하는 E 노드와 F 노드의 간섭 영향을 받지 않고 데이터 통신을 수행할 수 있다. 이로써, 본 발명에서는 전체 시스템의 성능 저하 없이 데이터 처리량(throughput)을 향상시킬 수 있다.
이상 본 발명을 몇 가지 바람직한 실시예를 사용하여 설명하였으나, 이들 실시예는 예시적인 것이며 한정적인 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통 상의 지식을 지닌 자라면 본 발명의 사상과 첨부된 특허청구범위에 제시된 권리범위에서 벗어나지 않으면서 다양한 변화와 수정을 가할 수 있음을 이해할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 라디오 모바일 애드 혹 기반 네트워크 시스템의 내부구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 일 실시예에 따른 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 과정을 도시한 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100 네트워크 API 200 라우팅 매니저
210 간섭 검출 모듈 220 결정 모듈
300 네트워크 인터페이스 매니저

Claims (9)

  1. 네트워크 인터페이스가 2개 이상인 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법에 있어서,
    각 노드 사이의 링크 품질을 측정하는 단계;
    상기 링크 품질을 이용하여 각 노드 사이의 링크에 간섭이 발생하였는지 여부를 확인하는 간섭 발생 탐지 단계; 및
    간섭이 발생하면, 간섭이 발생한 링크를 대체 링크로 변경하여 경로를 재설정하는 단계를 포함하는 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 링크 품질 측정 단계는,
    각 링크의 기대 전송 시간(ETT: Expected Transmission Time)을 측정하여 각 노드 사이의 링크 품질을 측정하는 것을 특징으로 하는 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 간섭 발생 탐지 단계는,
    상기 기대 전송 시간이 기준치 이상으로 증가하면, 해당 링크에 간섭이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 경로 재설정 단계는,
    링크에 간섭이 발생한 것으로 확인되면, 링크 간섭을 발견한 노드가 경로 상의 이전 노드에게 컨트롤 패킷(control packet)을 전송하고, 상기 이전 노드는 수신한 컨트롤 패킷을 기반으로 대체 링크를 선정하여, 상기 간섭이 발생한 링크를 상기 대체 링크로 변경하는 것을 특징으로 하는 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 컨트롤 패킷은 간섭 발생 링크의 기대 전송 시간 정보와 상기 간섭 발생 링크에 다른 라디오를 사용할 경우의 기대 전송 시간 정보를 포함하는 것임을 특징으로 하는 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이전 노드는 상기 컨트롤 패킷에 포함된 정보 및 경로에 포함되지 않은 주변 노드들의 기대 전송 시간을 함께 수집하여 그 중에서 기대 전송 시간이 가장 짧은 링크를 대체 링크로 선정하는 것을 특징으로 하는 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 링크 품질 측정 단계는,
    각 노드에 인접한 링크들의 사용 라디오가 같을 경우, 상기 인접한 링크 각각의 기대 전송 시간에 정해진 페널티 값을 더하여 기대 전송 시간을 계산하는 것을 특징으로 하는 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 간섭 발생 탐지 단계에서, 상기 기준치는 사용자에 의해 설정될 수 있는 것임을 특징으로 하는 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 간섭 발생 탐지 단계에서, 상기 기준치는 응용 프로그램이 요구하는 링크의 품질에 따라 설정될 수 있는 것임을 특징으로 하는 멀티 라디오 모바일 애드 혹 네트워크 환경에서의 라우팅 방법.
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