KR20130046612A - Node apparatus in delay tolerant network and method for transferring message performing the node apparatus, and recording medium storing program for executing method of the same in computer - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 노드 장치 및 상기 노드 장치가 수행하는 메시지 전송 방법, 그리고 그 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 복수의 노드로 구성된 지연 허용 네트워크에서 더 큰 이동 정보를 가진 노드가 이웃하는 다른 노드에게 효율적으로 메시지를 전송하는 노드 장치 및 상기 노드 장치가 수행하는 메시지 전송 방법, 그리고 그 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 기록매체에 관한 것이다. The present invention relates to a node device and a message transmission method performed by the node device, and a recording medium having recorded thereon a program for executing the method on a computer. A node device for efficiently transmitting a message to another neighboring node by a node having mobility information, a message transmission method performed by the node device, and a recording medium having recorded thereon a program for executing the method on a computer.
지연 허용 네트워크(Delay Tolerant network : DTN)는 종단 간 연결이 제공되지 않은 환경에서도 스토어-캐리-포워드(store-carry-forward) 방식을 이용하여 데이터를 전송할 수 있는 네트워크이다. A delay tolerant network (DTN) is a network that can transmit data using a store-carry-forward method even in an environment in which no end-to-end connection is provided.
가장 간단한 지연 허용 네트워크 프로토콜인 에피데믹(Epidemic) 프로토콜은 네트워크를 구성하는 노드들의 접속시 서로 버퍼에 저장하고 있는 메시지의 정보를 교환하여 상대방이 보유하지 않은 메시지를 교환하는 방식으로, 접속하는 모든 노드로 메시지를 전송하기 때문에 전송 성공률은 높으나 트래픽 부하가 심하고 무선 접속 충돌 확률의 증가로 인해 패킷 손실이 발생할 수 있다. The Epidemic protocol, the simplest delay-tolerant network protocol, exchanges messages that are not held by the peer by exchanging information of messages stored in buffers when nodes of the network connect. Because the transmission rate is high, the transmission success rate is high, but the traffic load is heavy and packet loss may occur due to the increased probability of collision.
프라핏(Prophet) 프로토콜은 네트워크를 구성하는 각 노드가 다른 노드와 접속할 때 목적지 노드와의 접속 확률 정보를 바탕으로, 확률적으로 전송 성공률이 높은 노드로 메시지를 전송하는데, 노드의 속도가 빠르고 이동성이 불규칙한 네트워크에는 적합하지 않다는 단점을 가진다. Prophet protocol transmits a message to a node with a high probability of success, based on the probability of connection with the destination node when each node of the network connects with other nodes. The disadvantage is that it is not suitable for this irregular network.
스프레이 앤 웨이트(Spray and Wait) 방식은 최초의 메시지 발생 노드가 메시지의 최대 복사횟수의 크기인 L을 설정하고 최초의 접속 노드에게 메시지를 전송한다. 메시지를 수신한 노드는 다른 노드와 접속했을 때 각자의 정해진 전송정책에 따라 자신이 가진 메시지 복사횟수의 크기인 L의 범위 내에서 메시지 복사 횟수의 값을 결정하여 다른 노드에게 메시지 전송을 수행하게 된다. 이때 최초 설정된 메시지 복사횟수의 크기인 L의 값이 아직 다 소진되지 않아서 재전송을 수행하는 상태를 '스프레이 단계'라고 하고, L의 값이 다 소진되어 그 메시지를 소유한 노드가 하나의 복사본만을 가지고 있어 목적지 노드를 만날 때까지 더 이상 재전송을 수행하지 않는 상태를 '웨이트 단계'라고 한다. 스프레이 앤 웨이트(Spray and Wait) 방식은 L의 개수를 조절하는 방법에 따라 여러 환경에서 발전된 다양한 연구가 수행되어 왔다. In the spray and wait method, the first message generating node sets L, which is the maximum number of copies of the message, and transmits the message to the first access node. When a node receives a message, the node receives the message copy count within the range of L, which is the size of the message copy count, according to its own transmission policy. . At this time, the value of L, which is the size of the message copy count, which has been initially set, is not yet exhausted. The state of performing retransmission is called a 'spray stage'. The status of no retransmission until the destination node is met is called a 'weight phase'. Spray and wait (Spray and Wait) method has been conducted in a variety of research has been developed in various environments depending on how to control the number of L.
가장 기본적인 스프레이 앤 웨이트(Spray and Wait) 기법인 바이너리 스프레이 앤 웨이트 기법은 접속하는 노드들에게 언제나 최대 복사횟수의 절반인 L/2만큼 복사횟수을 전송하는 방식이다. 또한 차량 네트워크 환경에서 각 노드들이 자신의 이동성 정보를 알고 있다는 가정에서 다른 방향으로 이동하는 노드와 목적지 간의 거리가 먼 노드에게 우선 순위를 두어 L값을 차등하여 전송하는 기법도 있으며, 각 노드가 노드의 이동성 모델을 인식하여 이동성 모델에 따라 효율적으로 L의 개수를 조절하여 재전송하는 라우팅 프로토콜 등이 있다. 이러한 개선 기법들의 주된 목적은 L만큼 재전송을 수행하는 스프레이 앤 웨이트 방식에서 방향성이나 이동성 모델 등을 고려하여 효율적인 재전송 노드를 선택하여 메시지의 확장 범위를 증가시키는 데 있다. Binary spray and weight, the most basic spray and wait technique, always sends L / 2 copies, half of the maximum, to the nodes that connect. In the vehicle network environment, assuming that each node knows its mobility information, there is a technique of differentially transmitting L values by giving priority to a node moving in a different direction and a node far from the destination. There is a routing protocol for retransmitting the number of L efficiently according to the mobility model by recognizing the mobility model. The main purpose of these improvement techniques is to increase the message coverage by selecting an efficient retransmission node in consideration of the directionality or mobility model in the spray and weight method that performs retransmission by L.
기존의 스프레이 앤 웨이트(Spray and Wait) 기법 및 이를 개선한 기법에서는 노드의 이동속도, 방향정보, 이동성 모델 등을 이용하여 성능 향상을 꾀하고 있으나 이동 노드의 주기성 정보는 이용하지 못하고 있다. 모든 이동 노드는 어느 정도의 시간적, 공간적 주기성을 가지고 있으며, 특히 고정된 노선을 주기적으로 이동하는 전차, 버스, 지하철 등과 같은 대중 교통 수단의 경우 이러한 주기성은 더욱 더 두드러진다. 이러한 주기성 정보와 이동 노드가 이동하는 범위인 이동 범위 정보를 잘 활용하여 이동범위가 큰 노드에게 더 많은 메시지 복사본을 전송하면 기존의 기법보다 메시지를 보다 더 성공적으로 전송할 수 있다. The existing Spray and Wait technique and its improved technique attempt to improve performance by using the node's moving speed, direction information, and mobility model, but do not use the periodicity information of the mobile node. Every mobile node has some degree of temporal and spatial periodicity, especially in the case of public transport such as trams, buses, subways, etc., which regularly travel on fixed routes. By using this periodic information and moving range information, which is a moving range of a mobile node, if more copies of a message are transmitted to a large moving range node, a message can be transmitted more successfully than a conventional technique.
이와 관련된 선행기술을 구체적으로 살펴보면, 한국공개공보 제10-2010-0104931호(센서네트워크에서 이동성을 고려한 에너지 인지 라우팅 방법 및 장치)에는 변경된 센서 노드의 라우팅 정보를 갱신하여 전체 네트워크의 에너지 고갈을 지연시키는 라우팅 방법 및 장치가 개시되어 있다. 이는 센서 노드의 잔존 에너지량만을 고려하여 센서 네트워크의 수명을 연장하는 것으로, 전송할 메시지의 수는 고려하지 않고 있다. Looking at the related art in detail, Korean Laid-Open Publication No. 10-2010-0104931 (Energy-aware routing method and apparatus considering mobility in a sensor network) updates the routing information of a changed sensor node to delay energy depletion of the entire network. A routing method and apparatus are disclosed. This extends the life of the sensor network by considering only the amount of energy remaining in the sensor node. It does not consider the number of messages to be transmitted.
또한, 한국공개공보 제10-2011-0103610호(이동성을 고려한 라우팅 경로 설정 방법 및 이를 이용한 애드 혹 네트워크)에는 애드 혹 네트워크를 구성하는 노드들의 이동성을 고려하여 소스 노드가 데이터를 전송하기 위한 안정적인 라우팅 경로를 설정하는 방법이 개시되어 있다. 이는 소스 노드로부터 목적지 노드로 데이터 전송시, 각 노드 사이의 연결시간을 고려하는 것으로, 각 노드의 잔존 에너지량 및 전송할 메시지의 수는 고려하지 않고 있다. In addition, Korean Laid-Open Publication No. 10-2011-0103610 (a method for establishing a routing path considering mobility and an ad hoc network using the same) includes reliable routing for transmitting source data by considering the mobility of nodes constituting the ad hoc network. A method of establishing a route is disclosed. This takes into account the connection time between each node when transmitting data from the source node to the destination node, and does not consider the amount of energy remaining and the number of messages to be transmitted.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 지연 허용 네트워크를 구성하는 각 노드 간 효율적인 메시지 전송을 위해 노드의 이동 범위 및 이동 속도에 기반하여 더 큰 이동 범위를 가지고 더 빠르게 이동하는 노드에게 더 많은 메시지를 분배하여 메시지 확산 범위를 증가시켜 착신 노드로의 메시지 전송을 향상시키는 노드 장치 및 상기 노드 장치가 수행하는 메시지 전송 방법을 제공하는 데 있다. The technical problem to be solved by the present invention is to distribute more messages to the faster moving nodes with a larger moving range based on the moving range and moving speed of the nodes for efficient message transmission between each node constituting the delay-tolerant network. It is to provide a node device and a message transmission method performed by the node device to improve the message transmission to the destination node by increasing the message spreading range.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수의 노드로 구성된 지연 허용 네트워크에서 메시지 전송 양을 적응적으로 결정하는 노드 장치에 있어서, 상기 네트워크 영역을 사전에 설정된 크기로 분할하여 형성된 격자셀 상에서의 상기 자신의 위치를 획득하는 위치 확인부; 상기 자신의 위치 정보를 기초로 자신의 이동 속도 및 이동 범위를 포함하는 제1이동정보를 측정하는 이동 정보 측정부; 자신의 통신 범위 내에 있는 다른 노드로부터 수신된 상기 다른 노드의 이동 속도 및 이동 범위를 포함하는 제2이동정보를 상기 제1이동정보와 비교하는 이동 정보 비교부; 및 상기 제1이동정보와 제2이동정보를 비교한 결과에 따라 상기 다른 노드에게 전송하는 메시지 양을 달리 설정하여 메시지를 전송하는 메시지 전송부;를 구비한다. In the node device for adaptively determining the amount of message transmission in a delay-tolerant network composed of a plurality of nodes according to the present invention for achieving the above technical problem, on the grid cell formed by dividing the network area into a predetermined size A positioning unit for acquiring the own position of the; A movement information measuring unit configured to measure first movement information including a movement speed and a movement range thereof based on the position information thereof; A movement information comparing unit for comparing the second movement information including the movement speed and the movement range of the other node received from another node within its communication range with the first movement information; And a message transmitter configured to set a different amount of a message to be transmitted to the other node according to a result of comparing the first movement information and the second movement information, and transmit the message.
상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 복수의 노드로 구성된 지연 허용 네트워크에서 메시지 전송 양을 적응적으로 결정하는 노드 장치가 수행하는 메시지 전송 방법에 있어서, (a) 상기 네트워크 영역을 사전에 설정된 크기로 분할하여 형성된 격자셀 상에서의 상기 자신의 위치를 획득하는 단계; (b) 상기 자신의 위치 정보를 기초로 자신의 이동 속도 및 이동 범위를 포함하는 제1이동정보를 측정하는 단계; (c) 자신의 통신 범위 내에 있는 다른 노드로부터 수신된 상기 다른 노드의 이동 속도 및 이동 범위를 포함하는 제2이동정보를 상기 제1이동정보와 비교하는 단계; 및 (d) 상기 제1이동정보와 제2이동정보를 비교한 결과에 따라 상기 다른 노드에게 전송하는 메시지 양을 달리 설정하여 메시지를 전송하는 단계;를 갖는다. In the message transmission method performed by the node apparatus for adaptively determining the amount of message transmission in a delay-tolerant network composed of a plurality of nodes according to the present invention for achieving the above another technical problem, (a) to advance the network area Obtaining the position on the grid cell formed by dividing by the size set in the step; (b) measuring first movement information including a movement speed and a movement range of the vehicle based on the position information thereof; (c) comparing second movement information including the movement speed and the movement range of the other node received from the other node within its communication range with the first movement information; And (d) differently setting an amount of a message to be transmitted to the other node according to a result of comparing the first movement information with the second movement information and transmitting the message.
본 발명에 따른 노드 장치 및 상기 노드 장치가 수행하는 메시지 전송 방법에 의하면, 지연 허용 네트워크를 구성하는 각 노드 간 효율적인 메시지 전송을 위해 노드의 이동 범위 및 이동 속도에 기반하여 더 큰 이동 범위를 가지고 더 빠르게 이동하는 노드에게 더 많은 메시지를 분배하여 메시지 확산 범위를 증가시켜 착신 노드로의 메시지 전송을 향상시킬 수 있다. According to the node apparatus and the message transmission method performed by the node apparatus according to the present invention, the node apparatus has a larger movement range based on the movement range and the moving speed of the node for efficient message transmission between the nodes constituting the delay-tolerant network. More messages can be distributed to fast-moving nodes to increase the spread of messages to improve message delivery to destination nodes.
도 1은 본 발명에 따른 메시지 전송 방법을 구현하고자 하는 노드 장치를 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 노드의 이동 범위를 격자셀에 도시한 도면,
도 3는 본 발명에 따른 노드 장치에서 이동 범위를 측정하는 방법을 도시한 흐름도,
도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 메시지 전송 방법을 도시한 흐름도, 그리고,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 노드 장치를 구현하여 시뮬레이션한 결과를 메시지의 수가 각각 다른 환경에서의 메시지 전달 확률을 노드 수에 따라 분석한 그래프이다. 1 is a block diagram showing a node device to implement a message transmission method according to the present invention;
2 is a diagram illustrating a moving range of a node in a grid cell according to the present invention;
3 is a flowchart illustrating a method of measuring a moving range in a node device according to the present invention;
4 is a flowchart illustrating a message transmission method according to an embodiment of the present invention, and
5A to 5C are graphs of message delivery probabilities according to the number of nodes in the environment in which the number of messages is different from the simulation result of implementing the node device according to the present invention.
이하에서 첨부의 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 노드 장치 및 상기 노드 장치가 수행하는 라우팅 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a node device and a routing method performed by the node device according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 노드 장치(100)를 도시한 블록도이다. 1 is a block diagram showing a
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 노드 장치(100)는 위치 확인부(110), 이동 정보 측정부(120), 이동 정보 비교부(130) 및 메시지 전송부(140)를 구비한다. Referring to FIG. 1, the
위치 확인부(110)는 네트워크 영역을 사전에 설정된 크기로 분할하여 형성된 격자셀 상에서의 노드의 위치 정보를 획득한다. 이때 위치 정보는 GPS(Global Positioning System), AP 측위 시스템 등의 방법을 이용하여 획득될 수 있다. 여기서, 격자셀은 노드 장치(100)의 통신 범위보다 더 큰 영역으로 설정되는 것이 바람직하며, 사전에 위치 확인부(110)로 제공될 수 있다. The location determiner 110 obtains location information of a node on a grid cell formed by dividing a network area into a predetermined size. In this case, the location information may be obtained using a method such as a global positioning system (GPS) or an AP positioning system. Here, the grid cell is preferably set to an area larger than the communication range of the
이동 정보 측정부(120)는 위치 확인부(110)에 의해 확인된 위치 정보를 토대로 이동 속도 및 이동 범위를 포함하는 제1이동정보를 측정한다. 노드의 이동 속도는 아래와 같이 측정된 노드의 이동 범위를 노드의 이동 시간(주기)으로 나누어 구한다. 노드의 이동 범위는 이동하는 노드가 이동하는 범위를 나타내기 위한 지표로서, 소정의 주기 동안 노드의 위치 정보를 반복적으로 측정하여 노드의 위치가 변화된 이동 경로를 말한다. 또한 노드의 이동 범위는 노드가 주기적인 경로를 이동하면서 지나간 격자셀의 총 개수를 나타내며, 아래 수학식 1에 의해서 계산되어 갱신된다. The movement
여기서, n은 이동 범위 측정 주기 순서, EMR은 n번째 주기에서 예측된 이동 범위, MMR은 n번재 주기에서 측정된 이동 범위, P는 가중치(0≤P≤1)이다.Here, n is a moving range measurement cycle order, EMR is a moving range predicted in the nth period, MMR is a moving range measured in the nth period, and P is a weight (0 ≦ P ≦ 1).
도 2는 노드의 이동 범위를 격자셀에 도시한 도면이다. 도 2를 참조하면, 전체 지도는 동일한 가로, 세로 크기를 가지는 격자셀로 나눠진다. 실선은 노드의 이동 경로를 나타내며, 작은 사각형은 노드가 이동한 경로에 해당하는 격자셀을 나타낸다. 노드의 이동 경로에 해당하는 격자셀의 총 개수가 이동 범위로 정의되며, 버스와 같이 이동 경로의 주기성을 가정하여 버스의 이동 범위는 매 측정마다 이전과 동일한 값을 가진다고 가정한다. 2 is a diagram illustrating a moving range of a node in a grid cell. Referring to FIG. 2, the entire map is divided into grid cells having the same horizontal and vertical size. The solid line represents the movement path of the node, and the small square represents the grid cell corresponding to the path of the node movement. The total number of grid cells corresponding to the node's moving path is defined as the moving range, and it is assumed that the moving range of the bus has the same value as before in every measurement, assuming the periodicity of the moving path like the bus.
이동 정보 비교부(130)는 노드의 통신 범위 내에 있는 다른 노드와 접속하여 다른 노드의 이동 속도 및 이동 범위를 포함하는 제2이동정보를 수신하여 자신의 제1이동정보와 수신한 제2이동정보를 비교한다. 이때, 제2이동정보에는 다른 노드의 이동 속도와 이동 범위가 포함됨은 물론, 다른 노드가 저장하고 있는 메시지 ID와 같은 정보도 추가적으로 포함될 수 있다. The movement
메시지 전송부(140)는 제1이동정보와 제2이동정보를 비교한 결과에 따라 노드가 다른 노드에게 전송하는 메시지 양을 달리 설정하여 메시지를 전송할 수 있다. The
제1이동정보와 제2이동정보를 비교한 결과, ⅰ) 다른 노드의 이동 범위 및 이동 속도가 자신의 이동 범위 및 이동 속도보다 모두 큰 경우, 자신이 가지고 있는 모든 메시지를 다른 노드에게 전송하고, ⅱ) 다른 노드의 이동 범위가 자신의 이동 범위보다 크고 다른 노드의 이동 속도가 자신의 이동 속도보다 작은 경우, 자신이 가지고 있는 메시지 중 제1비율(예를 들어, 3/4) 만큼의 메시지를 다른 노드에게 전송하고, ⅲ) 자신의 이동 범위가 다른 노드의 이동 범위보다 크고 다른 노드의 이동 속도가 자신의 이동 속도보다 큰 경우, 자신이 가지고 있는 메시지 중 제1비율 보다 작은 제2비율(예를 들어, 2/4) 만큼의 메시지를 다른 노드에게 전송하며, ⅳ) 자신의 이동 범위 및 이동 속도가 다른 노드의 이동 범위 및 이동 속도보다 모두 큰 경우, 자신이 가지고 있는 메시지 중 제2비율 보다 작은 제3비율(예를 들어, 1/4) 만큼의 메시지를 다른 노드에게 전송한다. As a result of comparing the first movement information and the second movement information, i) if the movement range and the movement speed of the other node are both greater than the movement range and the movement speed of the other node, all the messages they have are transmitted to the other node, Ii) If the moving range of another node is larger than its own moving range and the moving speed of another node is smaller than its moving speed, the first rate (for example, 3/4) message among its own messages is sent. Transmit to another node, and iii) if its movement range is greater than that of other nodes and the movement speed of another node is greater than its movement rate, the second rate of the messages it has is less than the first ratio (eg For example, if 2/4) messages are sent to other nodes, and iii) if their movement range and speed are both greater than the movement range and speed of other nodes, Transmits to the other node a message of a third ratio (eg, 1/4) smaller than the second ratio of the messages.
이러한 방식에 의해 이동 정보가 상대적으로 큰 노드는 그렇지 않은 노드보다 더 많은 메시지를 보유하게 되어, 더 많은 메시지를 다른 노드에게 전송할 수 있ㅇ며, 이로 인해 메시지 확산 속도를 높일 수 있다. In this way, a node with relatively large mobility information may have more messages than a node that does not have a large amount of information, and thus may transmit more messages to other nodes, thereby speeding up message spreading.
도 3는 본 발명에 따른 노드 장치(100)에서 이동 범위를 측정하는 방법을 도시한 흐름도이다. 3 is a flowchart illustrating a method of measuring a moving range in the
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 메시지 전송 방법을 구현하기 위해서는 먼저 노드의 이동 정보를 측정해야 한다. 노드가 위치하는 영역을 포함한 네트워크 영역을 사전에 설정된 크기로 분할하여 형성된 격자셀로 나누고, GPS(Global Positioning System) 등을 이용하여 얻어진 노드의 위치 정보를 실시간 수신한다(S200). 노드의 이동 범위는 특정 주기 동안 노드가 지나간 격자셀의 총 개수로 정의되므로 수신된 노드의 위치 정보를 저장하여(S210) 격자셀 정보와 비교하여 노드가 새로운 위치(격자셀)로 이동하였는지 확인한다(S220). 만약 노드가 새로운 위치(격자셀)로 이동시 이동 범위 값은 하나씩 증가하게 된다(S250). Referring to FIG. 3, in order to implement the message transmission method according to the present invention, first, movement information of a node should be measured. The network area including the area in which the node is located is divided into grid cells formed by dividing the network area into a predetermined size, and the location information of the node obtained by using a GPS (Global Positioning System) is received in real time. Since the movement range of the node is defined as the total number of grid cells that the node has traversed during a certain period, the received location information of the node is stored (S210), and the node is moved to a new location (grid cell) by comparing with the grid cell information. (S220). If the node moves to a new position (grid cell), the moving range value is increased by one (S250).
만약 노드가 새로운 위치(격자셀)로 이동하였다면, 노드의 n번째 주기가 경과했는지 확인한다(S240). 노드가 새로운 위치(격자셀)로 이동하였는데, 노드의 주기가 경과하지 않았다면, 측정된 노드의 이동 범위 값(MMR)을 하나 증가시키고(S250), 다시 S200 단계부터 반복 수행하여 노드의 위치 정보를 다시 수신한다. If the node moves to a new position (lattice cell), it is checked whether the nth cycle of the node has elapsed (S240). If the node has moved to a new position (lattice cell), but the period of the node has not elapsed, the measured moving range value (MMR) of the node is increased by one (S250), and the process is repeated from step S200 to repeat the position information of the node. Receive again.
반면, 노드가 새로운 위치(격자셀)로 이동하였을 때, 노드의 n번째 주기가 경과하였다면, n번째 주기가 아닌 다음 주기인 n+1번째 주기에서의 노드의 이동 범위를 수학식 1에 의해 예측하고(EMR, S260), 예측된 노드의 위치를 저장한다(S270). 다음으로, 노드가 n+1번째 주기로 이동하면 S200 단계부터 다시 반복 수행한다. On the contrary, if the node n has elapsed when the node moves to a new position (lattice cell), the range of movement of the node in the n + 1 period, which is the next period instead of the n period, is predicted by
만약 노드가 새로운 위치(격자셀)로 이동하지 않았고(S220), 노드의 n번재 주기가 경과하지 않았다면(S230), 다시 S200단계부터 반복 수행한다. 이와 달리, 노드가 새로운 위치(격자셀)로 이동하지 않았고(S220), 노드의 n번재 주기가 경과하였다면(S230), n번째 주기가 아닌 다음 주기인 n+1번째 주기에서의 노드의 이동 범위를 수학식 1에 의해 예측하고(EMR, S260), 예측된 노드의 위치를 저장한다(S270). 그리고 노드가 n+1번째 주기로 이동하면 S200 단계부터 다시 반복 수행한다. If the node does not move to a new position (lattice cell) (S220), and if the n-th repetition period of the node has not elapsed (S230), the node repeats from step S200 again. In contrast, if the node does not move to a new position (lattice cell) (S220), and if the nth cycle of the node has elapsed (S230), the movement range of the node in the n + 1th cycle, which is the next cycle instead of the
즉, 노드의 이동 범위는 특정 주기 동안 반복적으로 측정되며 EWMA(exponentially weighted moving average) 등의 방식을 통해 갱신될 수 있다. EWMA 방식에 의하면, n-1번째 주기에서 예측되었던 이동 범위를 EMR[n-1], n-1번째 주기에서 실제 측정된 이동 범위를 MMR[n-1], n번재 주기에서 예측된 이동 범위를 EMR[n]로 표현했을 때 EMR[n]=(1-P)*EMR[n-1]+P*MMR[n-1]로 표현할 수 있다. 이때, P값은 0과 1사이의 값을 가지는 가중치 값으로서 이를 적절히 조절함으로써 과거의 예측된 이동 범위와 실제 측정된 이동 범위에 가중치를 두어 새로운 이동 범위를 예측할 수 있다. P가 1인 경우는 현재 측정된 값으로만 다음 주기의 이동 범위를 예측하는 경우에 해당한다. That is, the moving range of the node is repeatedly measured during a specific period and may be updated through an exponentially weighted moving average (EWMA) method. According to the EWMA method, the moving range predicted in the n-1th period is EMR [n-1], the moving range actually measured in the n-1th period is MMR [n-1], and the moving range predicted in the nth cycle. When expressed as EMR [n], it can be expressed as EMR [n] = (1-P) * EMR [n-1] + P * MMR [n-1]. In this case, the P value is a weight value having a value between 0 and 1, and accordingly adjusted accordingly, a new moving range can be predicted by weighting the previously estimated moving range and the actually measured moving range. The case where P is 1 corresponds to the case where the movement range of the next period is predicted only by the current measured value.
도 4은 본 발명의 일실시예에 따른 메시지 전송 방법을 도시한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a message transmission method according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 노드의 이동 속도 및 이동 범위를 포함한 이동 정보를 앞에서 설명한 바와 같이 측정한다(S300). 그리고 나서, 노드는 자신의 통신 범위 내에 있는 다른 노드와 접속하여(S310), 다른 노드의 이동 정보를 수신하여(S320) 자신의 이동 정보와 비교한다(S330). 이렇게 비교된 결과를 토대로 이동 속도(Velocity : V) 및 이동 범위(Movement Range : MR)가 큰 노드에게 더 많은 메시지가 전달될 수 있도록 하여 메시지 확산 범위를 향상시킨다.Referring to FIG. 4, the movement information including the movement speed and the movement range of the node is measured as described above (S300). Then, the node connects with another node within its communication range (S310), receives movement information of another node (S320), and compares it with its movement information (S330). Based on the result of the comparison, the message spreading range is improved by allowing more messages to be delivered to a node having a large velocity (Velocity: V) and a movement range (MR).
이에 대해 구체적으로 살펴보면, 노드(i)와 다른 노드(j)가 보유한 이동 정보를 비교한 결과(S330), 다른 노드(j)의 이동 범위 및 이동 속도가 노드(i)의 이동 범위 및 이동 속도보다 모두 큰 경우(S340, S360) 노드(i)는 자신이 가지고 있는 모든 메시지를 다른 노드(j)에게 전송한다(S370, S390). 또한, 다른 노드(j)의 이동 범위가 노드(i)의 이동 범위보다 크고(S340) 다른 노드(j)의 이동 속도가 노드(i)의 이동 속도보다 작은 경우(S360), 노드(i)는 자신이 가지고 있는 메시지 중 제1비율(가령, 3/4) 만큼의 메시지를 다른 노드(j)에게 전송한다(S365, S390). 또한, 노드(i)의 이동 범위가 다른 노드(j)의 이동 범위보다 크고(S340) 다른 노드(j)의 이동 속도가 노드(i)의 이동 속도보다 큰 경우(S350), 노드(i)는 자신이 가지고 있는 메시지 중 제1비율 보다 작은 제2비율(가령, 2/4) 만큼의 메시지를 다른 노드(j)에게 전송한다(S380, S390). 또한, 노드(i)의 이동 범위 및 이동 속도가 다른 노드(j)의 이동 범위 및 이동 속도보다 모두 큰 경우(S340, S350), 노드(i)는 자신이 가지고 있는 메시지 중 제2비율 보다 작은 제3비율(가령, 1/4) 만큼의 메시지를 다른 노드(j)에게 전송한다(S355, S390). Specifically, as a result of comparing the movement information possessed by the node i and the other node j (S330), the movement range and the movement speed of the other node j may correspond to the movement range and the movement speed of the node i. If all are greater (S340, S360), node i transmits all its messages to other node j (S370, S390). Further, when the moving range of the other node j is larger than the moving range of the node i (S340) and the moving speed of the other node j is smaller than the moving speed of the node i (S360), the node i In step S365 and S390, a message corresponding to a first ratio (for example, 3/4) among the messages owned by the other node j is transmitted. Further, when the moving range of the node i is larger than the moving range of the other node j (S340) and the moving speed of the other node j is larger than the moving speed of the node i (S350), the node i In step S380 and S390, the second node transmits a message corresponding to a second ratio (eg, 2/4) smaller than the first ratio among the messages it has (S380 and S390). Further, when the moving range and the moving speed of the node i are both greater than the moving range and the moving speed of the other node j (S340 and S350), the node i is smaller than the second rate among the messages it has. The third rate (for example, 1/4) message is transmitted to the other node j (S355, S390).
즉, 각 노드는 자신이 송신 노드가 되고 접속한 다른 노드를 수신 노드로 하여 상술한 방법을 독립적으로 수행하게 된다. In other words, each node becomes its own transmitting node and performs the above-described method independently using another node connected as a receiving node.
본 발명에 따른 메시지 전송 방법을 시뮬레이션 한 결과를 살펴보면 다음과 같다. 본 시뮬레이션에서 가정하는 시뮬레이션 환경은 다음 표 1과 같다. Looking at the results of simulating the message transmission method according to the present invention. The simulation environment assumed in this simulation is shown in Table 1 below.
0.5 ~ 1.5 (보행자)
2.7 ~ 13.9 (차량)5 to 14 (tanks)
0.5 to 1.5 (pedestrians)
2.7 to 13.9 (vehicle)
ShortestPathMapBasedMovement(보행자, 차량)MapRoutemovement
ShortestPathMapBasedMovement (pedestrian, vehicle)
시뮬레이션 지도는 ONE에서 제공하는 헬싱키 지도를 기반으로 하였고 시뮬레이션 시간은 총 12시간으로 하였다. 노드의 구성을 전차:보행자:차량을 2:5:3으로 설정하였고, 노드의 이동성 모델은 고정된 노선을 주기적으로 이동하는 전차의 경우 MapRoute movement를 사용하여 주기성을 갖도록 설정하였고, 주기성이 적은 보행자와 차량은 ShortestPath MapBasedMovement 모델을 사용하여 랜덤한 지점을 최단 경로로 이동하도록 하였다. 시뮬레이션의 편의상 전차의 이동 범위 값은 미리 설정된 이동 경로에 기반하여 미리 측정하고 그 값을 저장한 후 실제 시뮬레이션에서는 미리 저장된 이동 범위 값을 이용하였다. 각 격자셀의 크기는 100(m)*100(m)로 설정하였다. 또한, 노드수 및 메시지 수의 변화에 따른 성능 분석을 위해 노드의 수를 100에서 500까지 변화시키고, 메시지의 수는 100, 500, 1000으로 변화시켜 시뮬레이션을 수행하였다. The simulation map was based on the Helsinki map provided by ONE, and the simulation time was 12 hours in total. The configuration of the node was set to Tram: Pedestrian: Vehicle 2: 2: 3, and the mobility model of the node was set to have periodicity using MapRoute movement in the case of the tram that regularly moves the fixed route. And vehicles use the ShortestPath MapBasedMovement model to move random points to the shortest path. For the convenience of simulation, the moving range of the tank was measured in advance based on the preset movement path, and after storing the value, the actual moving range value was used in the actual simulation. The size of each lattice cell was set to 100 (m) * 100 (m). In addition, the simulation was performed by changing the number of nodes from 100 to 500 and the number of messages from 100, 500, and 1000 for performance analysis according to the change of the number of nodes and the number of messages.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명에 따른 메시지 전송 방법을 구현하여 시뮬레이션한 결과를 메시지의 수가 각각 다른 환경에서의 메시지 전달 확률을 노드 수에 따라 분석한 그래프이다. 5A to 5C are graphs of message delivery probabilities according to the number of nodes, in which the number of messages is different from the simulation result of implementing the message transmission method according to the present invention.
도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명에 따른 메시지 전송 방법은 노드 수 및 메시지 수의 변화에 상관없이 다른 방법에 비해 항상 우수한 메시지 전달 확률을 가지는 것을 알 수 있다. 5A to 5C, it can be seen that the message transmission method according to the present invention always has an excellent message transmission probability compared to other methods regardless of the change in the number of nodes and the number of messages.
메시지의 수가 100인 경우, 본 발명을 포함한 모든 방법에서 노드의 수와 상관없이 우수한 메시지 전달 확률을 가지는 것에 비해, 메시지 수가 500, 1000인 경우에는 노드의 수가 증가함에 따라 메시지 전달 확률이 증가하는 것을 알 수 있다. 이는 노드의 수가 증가할수록 보다 큰 이동 범위를 가지는 노드가 존재할 확률이 증가하게 되어 더 우수한 전달 확률을 가지게 되는 것으로 판단된다. 다만, 메시지 수가 증가할수록 메시지 전달 확률이 다소 감소하는 이유는 각 노드의 버퍼사이즈가 고정되어 있어 메시지의 수가 증가할수록 버려지는 메시지가 증가하기 때문이다. When the number of messages is 100, in all methods including the present invention, the message delivery probability increases as the number of nodes increases when the number of messages is 500 and 1000, whereas the message delivery probability is excellent regardless of the number of nodes. Able to know. It is determined that as the number of nodes increases, the probability that there is a node having a larger moving range increases, and thus, has a better propagation probability. However, as the number of messages increases, the probability of message delivery decreases slightly because the buffer size of each node is fixed, and as the number of messages increases, the discarded messages increase.
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 유무선 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. The present invention can also be embodied as computer-readable codes on a computer-readable recording medium. A computer-readable recording medium includes all kinds of recording apparatuses in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and a carrier wave (transmission via the Internet). In addition, the computer-readable recording medium may be distributed to a computer system connected to a wired / wireless communication network, and a computer-readable code may be stored and executed in a distributed manner.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.
100 : 노드 장치 110 : 위치 확인부
120 : 이동 정보 측정부 130 : 이동 정보 비교부
140 : 메시지 전송부100: node device 110: positioning unit
120: movement information measurement unit 130: movement information comparison unit
140: message transmission unit
Claims (11)
상기 네트워크 영역을 사전에 설정된 크기로 분할하여 형성된 격자셀 상에서의 상기 자신의 위치를 획득하는 위치 확인부;
상기 자신의 위치 정보를 기초로 자신의 이동 속도 및 이동 범위를 포함하는 제1이동정보를 측정하는 이동 정보 측정부;
자신의 통신 범위 내에 있는 다른 노드로부터 수신된 상기 다른 노드의 이동 속도 및 이동 범위를 포함하는 제2이동정보를 상기 제1이동정보와 비교하는 이동 정보 비교부; 및
상기 제1이동정보와 제2이동정보를 비교한 결과에 따라 상기 다른 노드에게 전송하는 메시지 양을 달리 설정하여 메시지를 전송하는 메시지 전송부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 노드 장치. In a node device for adaptively determining the amount of message transmission in a delay-tolerant network consisting of a plurality of nodes,
A positioning unit for acquiring the own position on the grid cell formed by dividing the network area into a preset size;
A movement information measuring unit configured to measure first movement information including a movement speed and a movement range thereof based on the position information thereof;
A movement information comparing unit for comparing the second movement information including the movement speed and the movement range of the other node received from another node within its communication range with the first movement information; And
And a message transmitter for transmitting a message by setting a different amount of message to be transmitted to the other node according to a result of comparing the first movement information with the second movement information.
상기 이동 범위는 소정의 주기 동안 상기 자신의 위치 정보를 반복적으로 측정하여 얻어진 자신의 이동 경로에 포함되는 격자셀의 총 개수인 것을 특징으로 하는 노드 장치. The method of claim 1,
And the movement range is the total number of grid cells included in its movement path obtained by repeatedly measuring the position information thereof for a predetermined period.
상기 이동 범위는 하기 수학식 A에 의해서 계산되는 것을 특징으로 하는 노드 장치:
[수학식 A]
여기서, n은 이동 범위 측정 주기 순서, EMR은 n번째 주기에서 예측된 이동 범위, MMR은 n번재 주기에서 측정된 이동 범위, 그리고 P는 가중치(0≤P≤1)이다.The method of claim 2,
Wherein the moving range is calculated by Equation A below:
[Mathematical formula A]
Where n is the moving range measurement cycle sequence, EMR is the moving range predicted in the nth period, MMR is the moving range measured in the nth period, and P is a weight (0 ≦ P ≦ 1).
상기 다른 노드의 이동 범위 및 이동 속도가 자신의 이동 범위 및 이동 속도보다 모두 큰 경우, 자신이 가지고 있는 모든 메시지를 상기 다른 노드에게 전송하고,
상기 다른 노드의 이동 범위가 자신의 이동 범위보다 크고 상기 다른 노드의 이동 속도가 자신의 이동 속도보다 작은 경우, 자신이 가지고 있는 메시지 중 제1비율 만큼의 메시지를 상기 다른 노드에게 전송하고,
자신의 이동 범위가 상기 다른 노드의 이동 범위보다 크고 상기 다른 노드의 이동 속도가 자신의 이동 속도보다 큰 경우, 자신이 가지고 있는 메시지 중 상기 제1비율 보다 작은 제2비율 만큼의 메시지를 상기 다른 노드에게 전송하며,
자신의 이동 범위 및 이동 속도가 상기 다른 노드의 이동 범위 및 이동 속도보다 모두 큰 경우, 자신이 가지고 있는 메시지 중 상기 제2비율 보다 작은 제3비율 만큼의 메시지를 상기 다른 노드에게 전송하는 것을 특징으로 하는 노드 장치. The method of claim 1,
If the movement range and the movement speed of the other node are both greater than the movement range and the movement speed of the other node, all messages owned by the other node are transmitted to the other node,
If the moving range of the other node is greater than its own moving range and the moving speed of the other node is smaller than its moving speed, it transmits a message equal to the first ratio among the messages it has to the other node,
When the movement range of the other node is greater than the movement range of the other node and the movement speed of the other node is greater than the movement speed of the other node, the second node may send a message corresponding to the second ratio smaller than the first ratio among the messages it has. To,
When the movement range and the movement speed of the own node is larger than both the movement range and the movement speed of the other node, a message having a third ratio smaller than the second ratio among the messages owned by the other node is transmitted to the other node. Node device.
(a) 상기 네트워크 영역을 사전에 설정된 크기로 분할하여 형성된 격자셀 상에서의 상기 자신의 위치를 획득하는 단계;
(b) 상기 자신의 위치 정보를 기초로 자신의 이동 속도 및 이동 범위를 포함하는 제1이동정보를 측정하는 단계;
(c) 자신의 통신 범위 내에 있는 다른 노드로부터 수신된 상기 다른 노드의 이동 속도 및 이동 범위를 포함하는 제2이동정보를 상기 제1이동정보와 비교하는 단계; 및
(d) 상기 제1이동정보와 제2이동정보를 비교한 결과에 따라 상기 다른 노드에게 전송하는 메시지 양을 달리 설정하여 메시지를 전송하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법. In the message transmission method performed by the node device for adaptively determining the amount of message transmission in a delay-tolerant network consisting of a plurality of nodes,
(a) dividing the network area into a predetermined size to obtain the position thereof on a grid cell formed;
(b) measuring first movement information including a movement speed and a movement range of the vehicle based on the position information thereof;
(c) comparing second movement information including the movement speed and the movement range of the other node received from the other node within its communication range with the first movement information; And
(d) transmitting a message by differently setting an amount of a message to be transmitted to the other node according to a result of comparing the first movement information with the second movement information.
상기 이동 범위는 소정의 주기 동안 상기 자신의 위치 정보를 반복적으로 측정하여 얻어진 자신의 이동 경로에 포함되는 격자셀의 총 개수인 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법. 6. The method of claim 5,
The movement range is a message transmission method, characterized in that the total number of grid cells included in its movement path obtained by repeatedly measuring the position information of its own for a predetermined period.
상기 이동 범위는 하기 수학식 B에 의해서 계산되는 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법:
[수학식 B]
여기서, n은 이동 범위 측정 주기 순서, EMR은 n번째 주기에서 예측된 이동 범위, MMR은 n번재 주기에서 측정된 이동 범위, 그리고 P는 가중치(0≤P≤1)이다.The method according to claim 6,
The moving range is calculated by Equation B below.
[Mathematical expression B]
Where n is the moving range measurement cycle sequence, EMR is the moving range predicted in the nth period, MMR is the moving range measured in the nth period, and P is a weight (0 ≦ P ≦ 1).
상기 다른 노드의 이동 범위 및 이동 속도가 자신의 이동 범위 및 이동 속도보다 모두 큰 경우, 자신이 가지고 있는 모든 메시지를 상기 다른 노드에게 전송하고,
상기 다른 노드의 이동 범위가 자신의 이동 범위보다 크고 상기 다른 노드의 이동 속도가 자신의 이동 속도보다 작은 경우, 자신이 가지고 있는 메시지 중 제1비율 만큼의 메시지를 상기 다른 노드에게 전송하고,
자신의 이동 범위가 상기 다른 노드의 이동 범위보다 크고 상기 다른 노드의 이동 속도가 자신의 이동 속도보다 큰 경우, 자신이 가지고 있는 메시지 중 상기 제1비율 보다 작은 제2비율 만큼의 메시지를 상기 다른 노드에게 전송하며,
자신의 이동 범위 및 이동 속도가 상기 다른 노드의 이동 범위 및 이동 속도보다 모두 큰 경우, 자신이 가지고 있는 메시지 중 상기 제2비율 보다 작은 제3비율 만큼의 메시지를 상기 다른 노드에게 전송하는 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법. 6. The method of claim 5,
If the movement range and the movement speed of the other node are both greater than the movement range and the movement speed of the other node, all messages owned by the other node are transmitted to the other node,
If the moving range of the other node is greater than its own moving range and the moving speed of the other node is smaller than its moving speed, it transmits a message equal to the first ratio among the messages it has to the other node,
When the movement range of the other node is greater than the movement range of the other node and the movement speed of the other node is greater than the movement speed of the other node, the second node may send a message corresponding to the second ratio smaller than the first ratio among the messages it has. To,
When the movement range and the movement speed of the own node is larger than both the movement range and the movement speed of the other node, a message having a third ratio smaller than the second ratio among the messages owned by the other node is transmitted to the other node. How to send a message.
상기 이동 범위를 측정하는 단계는,
(b1) 자신의 위치 정보를 수신하는 단계;
(b2) 상기 자신의 위치 정보가 이전 위치 정보와 다른 경우, 자신의 측정 주기가 경과했는지 확인하는 단계;
(b3) 상기 주기가 경과하지 않는 경우 측정된 이동 범위 값을 증가시키고 상기 자신의 위치 정보를 다시 수신하고, 상기 주기가 경과한 경우 다음 주기에서의 이동 범위를 상기 수학식 B에 의해 예측하고 예측된 자신의 위치를 저장하는 단계; 및
(b4) 다음 주기로 이동하면 상기 (b1) 단계부터 반복 수행하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법. 8. The method of claim 7,
Measuring the moving range,
(b1) receiving own location information;
(b2) if the own location information is different from the previous location information, checking whether the own measurement period has elapsed;
(b3) If the period does not elapse, increase the measured moving range value and receive the position information thereof again; if the period elapses, the moving range in the next period is predicted and predicted by Equation B Storing their own location; And
(b4) repeating the operation from the step (b1) when moving to the next period.
상기 이동 범위를 측정하는 단계는,
(b1) 자신의 위치 정보를 수신하는 단계;
(b2) 상기 자신의 위치 정보가 이전 위치 정보와 같은 경우, 자신의 측정 주기가 경과했는지 확인하는 단계; 및
(b3) 상기 주기가 경과하지 않은 경우 상기 (b1) 단계부터 반복 수행하고, 상기 주기가 경과한 경우 이전 주기까지 측정된 이동 범위 값과 저장된 예측 이동 범위 값을 이용하여 현재 주기에서의 이동 범위를 상기 수학식 B에 의해 예측하고 예측된 노드의 위치를 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 메시지 전송 방법. 8. The method of claim 7,
Measuring the moving range,
(b1) receiving own location information;
(b2) if the own location information is the same as the previous location information, checking whether its own measurement period has elapsed; And
(b3) If the period has not elapsed, the process is repeated from the step (b1), and if the period has elapsed, the moving range in the current period is determined using the moving range value measured up to the previous period and the stored predicted moving range value. Storing the location of the predicted node predicted by Equation (B).
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- 2011-10-28 KR KR1020110111090A patent/KR101295134B1/en active IP Right Grant
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101534526B1 (en) * | 2014-08-22 | 2015-07-07 | 숭실대학교산학협력단 | Method of message delivery based on node density in delay tolerant network, recording medium and apparatus for performing the method |
| KR101534527B1 (en) * | 2014-08-22 | 2015-07-09 | 숭실대학교산학협력단 | Method of message delivery based on history of node residence in delay tolerant network, recording medium and apparatus for performing the method |
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| KR101295134B1 (en) | 2013-08-16 |
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