KR20130063916A - 무선 통신 시스템에서의 라우팅 방법 - Google Patents

Abstract

무선 통신 시스템에서 노드는 자신 노드에서 이웃 노드들로 향하는 복수의 링크의 품질과 상기 자신 노드의 품질을 측정하고, 복수의 링크의 품질과 자신 노드의 품질을 토대로 설정되는 적어도 하나의 품질 항목으로 이루어진 라우팅 메트릭을 이용하여 전송할 데이터의 성능 요구 특성에 맞는 경로를 결정하며, 결정한 경로를 통해서 데이터를 전송한다.

Description

무선 통신 시스템에서의 라우팅 방법{METHOD FOR ROUTING IN WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 무선 통신 시스템에서의 라우팅 방법에 관한 것으로, 특히 직교 주파수 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식의 무선 메쉬 네트워크 시스템에서의 라우팅 방법에 관한 것이다.

직교 주파수 다중 접속(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA) 기반 무선 메쉬 네트워크에서 데이터를 목적지까지 전송하기 위해서는 일반적으로 여러 홉을 거치는 경로를 사용한다. 이 경우, 목적지까지의 경로를 설정해야 하는 라우팅 문제가 발생하게 된다.

라우팅 프로토콜에 의해서 경로를 선택하기 위해서 여러 가지 라우팅 메트릭이 이용된다. 라우팅 메트릭으로는 홉 수, ETX(Expected Transmission Count) 및 ALM(Airtime Link Metric) 등이 있다.

홉 수 메트릭은 각 링크의 특성인 전송 속도, 지연 시간, 손실율 등을 고려하지 않기 때문에 품질이 좋지 않은 경로가 선택될 수 있는 문제점이 있다. ETX 메트릭은 전송 경로의 길이 및 각 링크의 전송 성공률을 반영하여 경로를 설정할 수 있기 때문에 무선 네트워크에 널리 사용되고 있지만 각 링크의 서로 다른 전송 속도를 반영하지 못한다는 단점이 있다. 또한 ETX 메트릭은 각 링크에서 에러율을 측정하기 위한 제어 패킷 예를 들면, 프로브(Probe) 패킷을 빠른 주기로 전송해야 하므로, 이는 오버헤드를 유발시킨다. 그리고 ALM은 특정한 링크를 이용해 전송되는 프레임이 소모하는 채널 자원을 비교하여 적은 비용이 드는 링크를 선택하는 방식으로, 전송 속도가 고정일 때의 에러율에 기반한 것이기 때문에, 각 링크에서의 서로 다른 품질을 고려하지 못하며, ETX 메트릭과 유사하게 프로브 패킷에 따른 오버헤드가 발생한다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 무선 링크의 품질을 반영할 수 있는 무선 통신 시스템에서의 라우팅 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 실시 예에 따르면, 무선 통신 시스템에서 각 노드의 라우팅 방법이 제공된다. 라우팅 방법은 자신 노드에서 이웃 노드들로 향하는 복수의 링크의 품질과 상기 자신 노드의 품질을 측정하는 단계, 상기 복수의 링크의 품질과 상기 자신 노드의 품질을 이용하여 표현되는 적어도 하나의 품질 항목으로 이루어진 라우팅 메트릭을 이용하여 전송할 데이터의 성능 요구 특성에 맞는 경로를 결정하는 단계, 그리고 상기 경로를 참조하여 데이터를 전송하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시 예에 의하면, OFDMA 무선 메쉬 네트워크에서 링크 및 노드의 품질을 이용하여 나타낼 수 있는 다양한 형태의 품질 항목으로 이루어진 라우팅 메트릭을 사용함으로써, 서로 다른 품질을 요구하는 연결에 적합한 전송 경로를 탐색할 수 있다. 또한 링크 및 노드의 품질은 링크별로 서로 다른 MCS(Modulation and Coding Selection) 및 전송 전력을 가질 때에도 적용이 가능한 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 슈퍼 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 메쉬 노드를 나타낸 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 품질 측정부를 나타낸 도면이다.
도 5는 메쉬 노드 a에서 메쉬 노드 b로의 링크에 대한 SINR의 측정 방법을 나타낸 일 예이다.
도 6은 메쉬 노드 a의 송신 가능 자원의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 이웃 메쉬 노드의 수신 가능 자원의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 라우팅부를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 각 서비스 플로우의 QoS 파라미터를 토대로 라우팅 테이블을 생성 또는 업데이트하는 방법을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 라우팅 방법을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 라우팅 방법을 나타낸 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템에서의 라우팅 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 통신 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1을 참고하면, 무선 메쉬 네트워크와 같은 무선 통신 시스템은 복수의 메쉬 노드(110) 및 복수의 메쉬 노드(110) 중 적어도 하나에 접속되어 있는 적어도 하나의 단말(120)을 포함한다.

메쉬 노드(110)는 이웃 메쉬 노드와 연결되어 있으며 이웃 메쉬 노드와 1:1이 아닌 다중 접속을 허용한다. 메쉬 노드(110)는 직접 또는 간접적으로 인터넷에 연결되어 자신에게 접속된 단말(120)에게 인터넷 서비스를 제공한다.

이들 메쉬 노드(110)는 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식을 이용하여 무선 통신을 수행할 수 있다.

메쉬 노드(110) 사이에는 데이터의 흐름이 많고, 특히 서비스 품질(Quality of Service, QoS)을 만족시켜야 하는 트래픽이 많이 존재한다. 따라서, 메쉬 노드(110)는 데이터의 QoS를 보장하기 위한 라우팅을 수행하여 데이터를 전송하기 위한 전송 경로를 결정한다. 경로는 메쉬 노드(110)간에 연결되어 있는 링크를 포함한다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 OFDMA 슈퍼 프레임 구조를 나타낸 도면이다.

도 2를 참고하면, OFDMA 기반 무선 메쉬 네트워크 시스템의 OFDMA 슈퍼 프레임은 제어 구간과 데이터 구간을 포함하며, 제어 구간과 데이터 구간을 구성하는 자원의 개수는 변경될 수 있다.

자원은 시간축과 주파수축으로 구분되며, 시간축 자원은 부프레임으로 통칭되고, 주파수축 자원은 자원 할당의 기본 단위인 LRU(Logical Resource Unit, LRU) 또는 부채널로 통칭된다.

자원 할당의 관리 단위는 슈퍼 프레임이 될 수 있고, 프레임 단위 등으로 변경될 수 있다.

각 메쉬 노드는 연속 할당(Persistent Allocation, PA) 또는 동적 할당(Dynamic Allocation, DA) 방법으로 전송 연결을 위한 자원 할당을 수행할 수 있다. PA는 주기적으로 데이터를 전송할 수 있는 자원을 할당하는 방법이며, PA에 의해 할당된 자원은 해제 절차가 수행될 때까지 유효하며 할당 주기 간격으로 자원이 사용될 수 있다. DA는 일회성의 데이터 전송을 위하여 사용되며 PA로 할당된 자원은 반복되지 않으며 할당된 슈퍼 프레임에서만 유효하다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 메쉬 노드를 나타낸 도면이다.

도 3을 참고하면, 메쉬 노드(110)는 송수신부(112), 품질 측정부(114), 품질 관리부(116) 및 라우팅부(118)를 포함한다.

송수신부(112)는 이웃 메쉬 노드로 제어 메시지 및 데이터를 전송하고, 이웃 메쉬 노드로부터의 제어 메시지 및 데이터를 수신한다.

품질 측정부(114)는 자신 노드에서 인접한 이웃 메쉬 노드로 향하는 각 링크의 품질과 자신 노드의 품질을 측정한다. 링크 품질은 각 메쉬 노드(110)가 경로를 설정할 때 링크의 성능을 예측할 수 있게 하는 지표로 사용되는 정보를 나타내며, 수신 신호 대 간섭 잡음 비(Signal to Interference plus Noise Ratio, SINR) 및 이용 가능 자원량(Available Resource)이 있을 수 있다. 노드의 품질은 자신 노드에 대한 품질 정보로, 예를 들면 스케줄링 간격(Scheduling Interval)이 있을 수 있다.

품질 관리부(116)는 이웃 메쉬 노드를 통해서 수신되는 네트워크의 다른 메쉬 노드의 라우팅 메시지에 기반하여 네트워크 토폴로지를 형성한다. 품질 관리부(116)는 네트워크 토폴리지의 각 링크의 품질 및 자신 노드의 품질을 저장하여 관리한다.

라우팅부(118)는 각 링크의 품질과 자신 노드의 품질을 포함한 라우팅 메시지를 생성하고 이를 이웃 메쉬 노드로 전송한다.

또한 라우팅부(118)는 네트워크 토폴로지와 각 링크의 품질 및 자신 노드의 품질을 이용하여 전송할 데이터의 요구 성능에 맞는 전송 경로를 결정한다.

라우팅부(118)는 데이터의 전송 경로를 결정하기 위하여 라우팅 메트릭을 사용한다. 라우팅 메트릭은 각 링크의 품질 및 자신 노드의 품질을 이용하여 표현되는 적어도 하나의 품질 항목으로 이루어질 수 있다. 라우팅 메트릭은 QoS 파라미터 가중치에 의해 구분되는 각 서비스 플로우의 특성이 반영될 수 있다. 라우팅 메트릭은 링크별 비용 함수로 표현할 수 있다. 예를 들어, 메쉬 노드 a에서 메쉬 노드 b로의 링크(Link ab) 비용 함수 C_ab는 수학식 1과 같이 표현될 수 있다.

[수학식 1]

수학식 1에서, C_ab는 링크(Link ab)에서의 평균 지연 시간을 나타내며, W_ab는 링크링크(Link ab)에서의 이용 가능 대역폭을 나타내며, R_ab는 링크(Link ab)에서의 자원 사용량을 의미한다. 그리고 α, β 및 γ는 C_ab, 1/W_ab 및 R_ab에서의 QoS 파라미터 가중치이며, 각 서비스 플로우에 따라 다르게 설정될 수 있다. ,

도 4는 도 3에 도시된 품질 측정부를 나타낸 도면이고, 도 5는 메쉬 노드 a에서 메쉬 노드 b로의 링크에 대한 SINR의 측정 방법을 나타낸 일 예이다.

도 4에서 품질 측정부(114)는 설명의 편의상 메쉬 노드 a의 구성 요소인 것으로 가정하였다.

도 4를 참고하면, 품질 측정부(114)는 SINR 측정부(1141), 자원량 측정부(1142) 및 노드 품질 측정부(1143)을 포함한다.

SINR 측정부(1141)는 자신 노드에서 이웃 메쉬 노드로 향하는 모든 링크의 SINR을 측정한다.

예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이 메쉬 노드 a에서 메쉬 노드 b로의 링크(Link ab)에 대한 SINR_ab은 수학식 2와 같이 측정될 수 있다.

[수학식 2]

SINR_ab = P_tx-L_ab-NI_b

여기서, L_ab는 메쉬 노드 a에서 메쉬 노드 b로의 링크(Link ab)의 경로 손실을 나타내며, 링크(Link ba)의 경로 손실 L_ba와 동일한 것으로 가정할 수 있다. NI_b는 메쉬 노드 b의 잡음 및 간섭전력을 나타내며, 이는 메쉬 노드 b가 측정하여, 주기적으로 전송하는 방송 메시지를 통해서 인접 노드들에게 전달될 수 있다. P_tx는 메쉬 노드 a가 전송하는 메시지의 송신 전력을 나타낸다.

SINR 측정부(1141)는 슈퍼 프레임의 제어 구간에서 메쉬 노드 b로부터 수신되는 프리앰블 신호를 이용하여 링크(Link ba)의 경로 손실 L_ba을 측정할 수 있다. 또한 SINR 측정부(1141)는 노드 b로부터 수신되는 제어 메시지를 통하여 메쉬 노드 b의 NI_b를 획득될 수 있다.

이와 같은 방법으로, SINR 측정부(1141)는 자신 노드에서 인접한 이웃 메쉬 노드로 향하는 모든 링크의 SINR을 측정한다.

자원량 측정부(1142)는 자신 노드와 각 이웃 메쉬 노드의 스케줄링 정보를 기반으로 이용 가능 자원량을 측정한다. 이용 가능 자원량은 각 이웃 메쉬 노드로 데이터를 전송하기 위하여 사용할 수 있는 자원의 양을 나타낸다. 이용 가능 자원량은 자신 노드의 송신 가능 자원과 각 이웃 메쉬 노드의 수신 가능 자원의 교집합에 해당하는 자원일 수 있다.

자원량 측정부(1142)는 자신의 스케줄링 정보를 이용하여 메쉬 노드 a의 송신 가능 자원을 측정한다. 송신 가능 자원은 해당 LRU에서 송신 또는 수신하지 않으며 인접한 메쉬 노드들에서 수신하기 위해 사용하지 않는 LRU를 의미한다. 이웃 메쉬 노드에서의 수신 가능 자원은 이웃 메쉬 노드가 송신 또는 수신하지 않으며 이웃 메쉬 노드의 인접 메쉬 노드들이 전송하기 위해서 사용하지 않는 LRU를 의미한다.

일반적으로, 각 메쉬 노드는 PA 또는 DA로 자원을 할당한다. PA의 경우 메쉬 노드는 자신의 PA 할당 자원 정보를 주기적으로 제어 메시지를 통해서 인접 메쉬 노드로 알린다. PA 할당 자원 정보는 자신의 송신 및 수신 자원을 구분하여 표시될 수 있다. 자원을 표시하는 방법으로는 비트맵(Bitmap) 또는 직사각 형태로 각 자원을 표시하는 맵(MAP) 방식이 사용될 수 있다. 따라서, 자원량 측정부(1142)는 이웃 메쉬 노드로부터 수신되는 PA 할당 자원 정보로부터 이웃 메쉬 노드의 송신 및 수신 자원을 알 수 있다. DA의 경우 해당 슈퍼 프레임에서만 자원이 할당되어 사용되므로, 자원량 측정부(1142)는 이웃 메쉬 노드로부터 수신되는 스케줄링 메시지를 통해서 이웃 메쉬 노드의 DA 할당 자원 정보를 알 수 있다.

한편, 각 메쉬 노드는 각 이웃 메쉬 노드의 인접 메쉬 노드들의 송신 및 수신 자원 정보를 정확하게 알 수 없으므로, 자원량 측정부(1142)는 이웃 메쉬 노드가 전송하는 인접 노드 송신 비율(Neighbor Transmission Ratio)을 이용하여 최종적으로 사용 가능 자원량을 추정한다.

구체적으로, 자원량 측정부(1142)는 자신 노드의 송신 및 수신 자원 정보와 이웃 메쉬 노드의 송신 및 수신 자원 정보를 정확하게 알 수 있으므로, 자신의 송신 가능 자원의 위치를 정확하게 파악할 수 있다. 자원량 측정부(1142)는 전체 자원에서 자신의 송신 자원, 자신의 수신 자원, 자신의 수신 자원에 해당하는 부 프레임 및 이웃 메쉬 노드의 수신 자원을 제외한 나머지를 자신의 송신 가능 자원으로 추정할 수 있다.

도 6은 메쉬 노드 a의 송신 가능 자원의 일 예를 나타낸 도면으로, 예를 들어, 자신 노드의 송신 및 수신 자원 정보(Tx, Rx)와 이웃 메쉬 노드의 송신 및 수신 자원 정보(N_Tx, N_Rx)가 도 6과 같은 경우, 메쉬 노드 a의 송신 가능 자원은 빗금 친 부분과 같을 수 있다.

자원량 측정부(1142)는 이웃 메쉬 노드의 송신 및 수신 자원 정보를 알 수 있으므로, 이웃 메쉬 노드의 송신 및 수신 자원 정보를 고려하여 이웃 메쉬 노드에서 수신 가능으로 보이는 자원을 판단할 수 있다. 하지만 이웃 메쉬 노드는 자신의 인접 노드의 송신 자원에서 실제로 송신하지 못하므로, 이웃 메쉬 노드의 인접 노드의 송신 자원 정보를 제외한 자원이 이웃 메쉬 노드에서의 수신 가능 자원이 된다. 이웃 메쉬 노드는 수신 가능으로 보이는 자원의 개수 중에서 자신의 인접 노드의 송신 자원으로 인하여 제외되는 자원의 비율을 나타내는 인접 노드 송신 비율을 자신의 인접 노드에게 알린다. 그러면, 자원량 측정부(1142)는 이웃 메쉬 노드에서의 수신 가능 자원에서 이웃 메쉬 노드로부터 수신되는 이웃 메쉬 노드의 인접 노드 송신 비율을 반영하여 이웃 메쉬 노드에서의 수신 가능 자원량을 추정한다.

도 7은 이웃 메쉬 노드의 수신 가능 자원의 일 예를 나타낸 도면으로, 예를 들어, 이웃 메쉬 노드의 송신 및 수신 자원 정보(Tx', Rx') 가 도 7과 같은 경우, 이웃 메쉬 노드의 수신 가능으로 보이는 자원은 굵은 선으로 표시된 부분과 같을 수 있다. 그러나 이웃 메쉬 노드의 인접 노드의 송신 및 수신 자원 정보(N_Tx', N_Rx')가 도 7과 같을 경우, 이웃 메쉬 노드의 수신 가능 자원은 빗금 친 부분과 같다.

도 6 및 도 7을 예로서 설명하면, 자원량 측정부(1142)는 자신의 송신가능 자원(도 6의 빗금 친 부분)과 이웃 메쉬 노드에서 수신 가능 자원으로 보이는 자원(도 7의 굵은 선으로 테두리 친 부분)의 교집합인 자원 즉, 20개의 LRU에서 이웃노드로 전송이 가능한 것으로 판단할 수 있다. 그러나 자원량 측정부(1142)는 이웃 메쉬 노드에서의 인접 노드 송신 비율인 10/26을 수신함으로써, 실제로 20*(10/26)개의 자원을 제외한 약 20*(16/26)개의 LRU에서 이웃 메쉬 노드로 송신이 가능하다는 것으로 추정할 수 있다.

스케줄링 간격 측정부(1143)는 경쟁을 통하여 획득한 스케줄링 기회 사이의 간격을 통해서 스케줄링 간격을 측정한다. 각 메쉬 노드는 경쟁을 통하여 스케줄링 기회를 얻을 수 있으며, 스케줄링 기회가 올 때마다 연속 할당 또는 동적 할당을 통하여 이웃 메쉬 노드로 전송할 자원을 협상할 수 있다. 스케줄링 간격은 각 메쉬 노드 가 갖는 스케줄링 기회 사이의 평균 시간을 의미한다.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 라우팅부를 나타낸 도면이다.

도 8을 참고하면, 라우팅부(118)는 링크 비용 계산부(1181), 데이터 요구 성능 확인부(1182) 및 경로 결정부(1183)를 포함한다.

링크 비용 계산부(1181)는 각 링크에서의 평균 지연 시간과 각 링크의 전송 가능 대역폭 및 각 링크에서의 간섭 인지적인 자원 사용량(Interference-aware resource usage)을 계산하고, 각 서비스 플로우에 해당하는 QoS 파라미터 가중치(α, β, γ)를 적용하여 각 링크의 비용을 계산한다.

평균 지연 시간은 연결별 자원 할당 방법에 따라 다르게 표현될 수 있다.

연속 할당을 이용하는 연결은 주기적으로 할당된 자원을 사용하여 전송한다. 이 경우, 각 링크에서의 평균 지연 시간은 할당 주기에 비례한 값으로 모든 링크에서 고정 값으로 사용될 수 있다. 링크(Link ab)에서의 평균 지연 시간 L_ab는 수학식 3과 같이 계산될 수 있다.

[수학식 3]

[단위: superframes]

수학식 3에서, PAI는 연속 할당 자원의 할당 주기를 나타낸다.

반면, 동적 할당을 이용하는 연결은 각 링크에서 전송하고자 하는 데이터가 있는 경우, 동적 할당을 수행하여 데이터를 전송한다. 따라서, 동적 할당을 이용하는 연결의 경우, 링크에서의 평균 지연 시간은 평균 스케줄링 주기에 의하여 결정되며, 링크(Link ab)에서의 평균 지연 시간 L_ab는 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.

[수학식 4]

수학식 4에서, SI_a는 메쉬 노드 a에서의 평균 스케줄링 간격을 나타내며, 평균 스케줄링 간격은 메쉬 노드 a가 전송하는 라우팅 메시지를 통하여 전달 받는다. 즉, 각 메쉬 노드는 자신의 품질 정보 역시 자신이 전송하는 라우팅 메시지에 포함하여 방송한다.

이용 가능 대역폭은 각 링크에서의 전송 가능한 대역폭을 이용하여 혼잡하지 않은 경로를 선택할 수 있도록 한다. 각 링크에서의 이용 가능 대역폭은 각 링크에서의 사용 가능 자원양과 각 링크에서의 SINR을 토대로 정의되며, 링크(Link ab)에서의 이용 가능 대역폭은 수학식 5와 같이 나타내어진다.

[수학식 5]

수학식 5에서, P_ab는 전체 자원의 크기 중 링크(Link ab)에서의 사용 가능한 자원의 비율을 의미하며, 이를 통하여 해당 링크에서의 부하(Load)가 반영될 수 있다. SINR_ab는 링크(Link ab)에서의 SINR을 의미한다.

각 메쉬 노드는 사용 가능 자원량을 도출한 다음에 전체 자원 중에서의 사용 가능 자원량의 비를 라우팅 메시지에 포함하여 전송하며, 이용 가능 대역폭은 전체 자원 중에서의 사용 가능 자원량의 비를 이용하여 구해질 수 있다.

간섭 인지적인 자원 사용량은 각 링크의 자원 사용량과 간섭으로 작용하는 메쉬 노드의 수를 고려하여, 데이터 전송을 위하여 사용되는 자원의 양을 나타낸다. R_ab는 네트워크 관점에서 자원 사용량을 적게 하는 경로를 탐색하기 위하여 사용될 수 있으며 각 링크의 SINR과 해당 링크의 전송에 간섭을 미치는 송신 노드의 수에 의해 계산될 수 있으며, 링크(Link ab)에서의 간섭 인지적인 자원 사용량은 수학식 6와 같이 계산될 수 있다.

[수학식 6]

수학식 6에서, K_ab는 링크(Link ab)의 전송에 간섭을 미치는 송신 노드의 수이며, 수신 노드에 해당하는 메쉬 노드 b의 이웃 노드의 수와 같다.

경로 결정부(1183)는 각 서비스 플로우별 링크 비용을 참조하여 네크워크의 임의의 노드를 목적지 노드로 하는 최소 비용을 가지는 경로를 해당 서비스 플로우에서의 최적 경로로 결정하며, 결정한 최적 경로를 토대로 라우팅 테이블을 생성한다.

데이터 요구 성능 확인부(1182)는 상위 계층으로부터 전송할 데이터를 수신하는 경우, 해당 데이터가 속하는 서비스 플로우를 판단하거나, 해당 데이터가 요구하는 QoS 파라미터를 도출한다.

도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 각 서비스 플로우의 QoS 파라미터를 토대로 라우팅 테이블을 생성 또는 업데이트하는 방법을 나타낸 도면이다.

도 9를 참고하면, 상위 계층으로부터 전송할 데이터가 라우팅부(118)에 수신되면, 데이터 요구 성능 확인부(1182)는 해당 데이터가 속하는 서비스 플로우의 QoS 파라미터 가중치를 도출한다(S910). 그리고 품질 관리부(116)는 이웃 메쉬 노드를 통해서 수신되는 네트워크의 다른 메쉬 노드의 라우팅 메시지에 기반하여 네트워크 토폴로지를 구성한다(S920).

그런 다음, 링크 비용 계산부(1181)는 해당 데이터가 속하는 서비스 플로우의 QoS 파라미터 가중치를 토대로 네트워크 토폴로지의 각 링크의 비용 함수를 계산하고, 각 링크의 비용 함수에 따라서 각 링크의 비용을 계산한다(S930).

경로 결정부(1183)는 해당 서비스 플로우에서의 각 링크의 비용을 참조하여 네크워크의 모든 노드를 목적지 노드로 하는 최소 비용을 가지는 경로를 탐색한다(S940). 그리고 경로 결정부(1183)는 탐색한 경로를 토대로 라우팅 테이블을 생성하거나 라우팅 테이블을 업데이트한다(S950).

도 10은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 라우팅 방법을 나타낸 도면이다.

도 10을 참조하면, 상위 계층으로부터 전송할 데이터가 라우팅부(118)에 수신되면(S1010), 데이터 요구 성능 확인부(1182)는 해당 데이터가 속하는 서비스 플로우를 결정한다(S1020).

경로 결정부(1183)는 해당 데이터가 속하는 서비스 플로우에 해당하는 라우팅 테이블을 참조하여 해당 데이터가 전송될 최종 목적지로의 경로를 도출한다 (S1030). 그리고 경로 결정부(1183)는 도출한 경로의 다음 홉 메쉬 노드로 데이터를 전송한다(S1040).

즉, 각 서비스 플로우의 최적 경로가 라우팅 테이블로서 저장되어 있는 경우, 경로 결정부(1183)는 전송할 데이터의 서비스 플로우에 해당하는 라우팅 테이블을 참조하여 데이터를 전송한다.

도 11은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 라우팅 방법을 나타낸 도면이다.

도 11을 참조하면, 상위 계층으로부터 전송할 데이터가 라우팅부(118)에 수신되면(S1110), 데이터 요구 성능 확인부(1182)는 해당 데이터의 요구 성능에 해당하는 QoS 파라미터 가중치를 도출한다(S1120). 이 경우는 미리 생성된 서비스 플로우에 속하지 않은 데이터의 전송을 위한 것이다.

경로 결정부(1183)는 캐시 메모리(도시하지 않음)에 저장된 탐색된 경로가 가 존재하는 경우에(S1130), 탐색된 경로의 다음 홉 메쉬 노드로 데이터를 전송한다(S1170).

한편, 경로 결정부(1183)는 캐시 메모리(도시하지 않음)에 저장된 탐색된 경로가 가 존재하는 않는 경우(S1130), 다음의 과정을 수행한다.

링크 비용 계산부(1181)는 결정한 QoS 파라미터 가중치를 가지고 수학식 1을 이용하여 각 링크의 비용을 계산한다(S1140).

경로 결정부(1183)는 각 링크의 비용을 참조하여 해당 데이터가 전송될 최종 목적지로 향하는 최소 비용을 가지는 경로를 탐색하고(S1150), 탐색한 경로를 캐시 메모리에 저장한다(S1160). 즉, 탐색된 경로는 추후에도 사용될 수 있도록 캐시 메모리에 일정시간 동안 저장될 수 있다.

다음, 경로 결정부(1183)는 탐색한 경로의 다음 홉 메쉬 노드로 데이터를 전송한다(S1170).

이와 같은 라우팅 방법을 이용하면, 전송하고자 하는 데이터의 QoS 파라미터 가중치(α, β, γ)에 따라서 서로 다른 링크 비용을 이용한 라우팅이 가능해진다.

예를 들어, 긴급 명령 메시지는 최종 목적지까지 빠른 시간 안에 전달되어야 하며, 이 경우 지연 시간이 가장 작은 경로가 선택되어야 한다. 데이터 요구 성능 확인부(1183)는 긴급 명령 메시지의 성능 요구 특성을 고려하여 α, β 및 γ를 각각 1, 0 및 0으로 결정하고, 경로 결정부(1182)는 α, β 및 γ가 각각 1, 0 및 0에 해당하는 서비스 플로우의 각 링크 비용에서 최소 비용을 가지는 경로를 해당 서비스 플로우에서의 최적 경로로 선택한다. 그러면, 지연 시간이 가장 작은 경로가 선택될 수 있다.

또한 대용량 데이터를 전송하기 위한 연결은 큰 대역폭을 가지는 링크들을 사용하는 경로를 이용하는 것이 유리하다. 데이터 요구 성능 확인부(1183)는 대용량 데이터의 성능 요구 특성을 고려하여 α, β 및 γ를 각각 0, 1 및 0으로 설정할 수 있다. 경로 결정부(1182)는 α, β 및 γ가 각각 0, 1 및 0에 해당하는 서비스 플로우의 각 링크 비용에서 최소 비용을 가지는 경로를 해당 서비스 플로우에서의 최적 경로로 선택한다. 그러면, 대역폭이 가장 큰 링크들을 사용하는 경로가 선택될 수 있다.

또한 멀티미디어와 같은 데이터는 비교적 큰 대역폭을 사용하고 지연 시간에 민감하다. 따라서 데이터 요구 성능 확인부(1183)는 멀티미디어와 같은 데이터의 성능 요구 특성을 고려하여 α, β 및 γ를 각각 1, 1 및 0으로 설정할 수 있다. 경로 결정부(1182)는 α, β 및 γ가 각각 1, 1 및 0에 해당하는 서비스 플로우의 각 링크 비용에서 최소 비용을 가지는 경로를 해당 서비스 플로우에서의 최적 경로로 선택한다. 그러면, 지연 시간도 짧고 대역폭도 큰 링크들을 사용하는 경로가 선택될 수 있다.

한편, QoS가 중요하지 않은 기본 데이터는 네트워크 부하를 가장 적게 주는 경로를 선택하는 것이 유리하다. 따라서 데이터 요구 성능 확인부(1183)는 기본 데이터를 수신하면, 기본 데이터의 성능 요구 특성을 고려하여 α, β 및 γ를 각각 0, 0 및 1로 설정할 수 있다. 경로 결정부(1182)는 α, β 및 γ가 각각 0, 0 및 1에 해당하는 서비스 플로우의 각 링크 비용에서 최소 비용을 가지는 경로를 해당 서비스 플로우에서의 최적 경로로 선택한다. 그러면, 전체 링크에서 사용하는 자원의 양이 가장 적은 경로가 선택될 수 있다.

본 발명의 실시 예에서는 각 링크의 품질과 자신 노드의 품질을 이용하여 나타낼 수 있는 링크의 평균 지연 시간, 링크에서의 자원 사용량 및 링크에서의 이용 가능 대역폭이라는 세 가지 품질 항목으로 이루어진 라우팅 메트릭을 사용하여 경로를 결정하는 예를 도시하였으나, 각 링크의 품질과 자신 노드의 품질을 이용하여 나타낼 수 있는 다양한 품질 항목을 이용하여 경로 탐색에 이용할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (1)

1. 무선 통신 시스템에서 각 노드의 라우팅 방법으로,
   자신 노드에서 이웃 노드들로 향하는 복수의 링크의 품질과 상기 자신 노드의 품질을 측정하는 단계,
   상기 복수의 링크의 품질과 상기 자신 노드의 품질을 이용하여 표현되는 적어도 하나의 품질 항목으로 이루어진 라우팅 메트릭을 이용하여 전송할 데이터의 성능 요구 특성에 맞는 경로를 결정하는 단계, 그리고
   상기 경로를 참조하여 데이터를 전송하는 단계
   를 포함하는 라우팅 방법.

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