KR20140075977A - 토폴로지 정보를 이용한 브로드캐스트 전송 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 토폴로지 정보를 이용한 브로드캐스트 전송 방법은 수신노드가 최초로 수신된 패킷의 송신노드를 부모노드(Parent Node)로 설정하는 단계, 상기 부모노드로부터 2홉 범위의 연결 정보를 이용하여 전달노드들을 설정하는 단계, 상기 수신노드가 상기 전달노드에 포함되는 경우에, 상기 전달노드들 간에 패킷을 전송할 우선 순위를 비교하고, 상기 전달노드들이 수신된 상기 패킷을 전송할 노드 리스트를 설정하는 단계, 그리고 상기 전달노드들이 상기 지연시간 동안 대기하고, 상기 노드 리스트의 노드들로 수신된 상기 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.

Description

토폴로지 정보를 이용한 브로드캐스트 전송 방법{BROADCAST DELIVERY METHOD USING TOPOLOGY INFORMATION}

본 발명은 무선 메쉬 및 에드-혹 네트워크에서 토폴로지 정보를 이용해 패킷을 전송하는 브로드캐스트 전송 방법에 관한 것이다.

네트워크에서의 브로드캐스트(Broadcast)를 위해서, 네트워크를 구성하는 노드들은 전송된 패킷을 재전송하여 다른 네트워크로 전달할 수 있어야 한다.

도 1은 종래기술에 따라 패킷을 전송하는 방법을 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 심플 플러딩(Simple Flooding) 방법은 송신노드(10)로부터패킷을 수신하는 모든 노드(12)가 이를 다시 전송하여, 네트워크 전체로 전파되도록 하는 방법이다. 그리고, 심플 플러딩 방법은 네트워크 전체에 제어 메시지를 전파하기 위해서도 널리 사용되는 방법이며, AODV, DSR 등 많은 라우팅 프로토콜에서 라우팅 메시지를 전파하기 위한 방법으로 적용되고 있다.

이러한, 심플 플러딩 방법은 브로드캐스트를 위한 가장 쉬운 방법중의 하나이지만, 불필요한 전송의 수가 많으며 이에 따른 대역폭의 소모량이 크기 때문에 비효율성을 가지고 있다.

도 2는 또 다른 종래기술에 따라 패킷을 전송하는 방법을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 멀티포인트 릴레이(Multipoint Relaying) 방법은 송신노드(20)가 패킷을 전달하는 노드(22)를 지정하는 방법이다. 멀티포인트 릴레이 방법에서는 각 송신노드(20)가 자신의 패킷을 재전송할 노드(22)들을 사전에 결정하여 멀티 포인트 릴레이(Multi Point Relay, 이하 MPR) 노드로 지정한다.

여기서, MPR 노드들을 결정하기 위해서는 2-홉(hop) 노드들의 정보가 필요하며, 이는 별도의 이웃 탐색 프로토콜(Neighbor Discovery Protocol)을 사용하여 정보를 획득하며, MPR 노드의 지정 역시 이 절차를 통하여 수행된다.

그리고, 멀티포인트 릴레이 방법은 OLSR에서 라우팅 정보를 네트워크로 전파하기 위한 최적 플러딩(Optimized Flooding) 방법으로 적용되어 널리 사용되고 있다.

그러나, 멀티포인트 릴레이 방법에서 MPR 노드로 선택된 노드(22)는 브로드캐스트 패킷을 수신하면 무조건 패킷을 재전송 해야하며, 인접 노드의 전송에 의하여 자신의 전송이 필요 없어지는 경우를 판별하기 어렵다.

또한 멀티포인트 릴레이 방법에서는 전송하는 노드가 자신의 패킷 전달이 필요한 노드를 판단하기 어려우며, 신뢰성 있는 전송을 위하여 응답 확인을 할 때까지 모든 이웃 노드로부터의 응답 또는 전달 패킷의 수신을 기다려야 하며, 이는 큰 전달 지연시간 및 과도한 재전송을 야기한다.

따라서, 본 발명의 실시 예에서는, 무선 메쉬 및 에드-혹 네트워크에서 네트워크의 모든 노드로 제어메시지 및 데이터를 빠르게 효과적으로 전송하는 브로드캐스트 전송 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 일 양태에 따른 토폴로지 정보를 이용한 브로드캐스트 전송 방법 은 토폴로지 정보를 이용해 패킷을 브로드캐스트로 전송하는 방법에 있어서, 수신노드가 최초로 수신된 패킷의 송신노드를 부모노드(Parent Node)로 설정하는 단계, 상기 부모노드로부터 2홉 범위의 연결 정보를 이용하여 전달노드들을 설정하는 단계, 상기 수신노드가 상기 전달노드에 포함되는 경우에, 상기 전달노드들 간에 패킷을 전송할 우선 순위를 비교하고, 상기 전달노드들이 수신된 상기 패킷을 전송할 노드 리스트를 설정하는 단계, 그리고 상기 전달노드들이 상기 지연시간 동안 대기하고, 상기 노드 리스트의 노드들로 수신된 상기 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.

이와 같이 본 발명의 한 실시 예에 따르면, 네트워크를 구성하는 노드는 링크 상태 라우팅 기능에 의하여 획득되는 네트워크 토폴로지 정보를 이용하여 패킷을 수신한 경우에 패킷 전달 필요 여부를 보다 명확히 판단할 수 있다,

또한, 본 발명은 여러 전달 노드들 중 네트워크로 패킷을 더 빨리 전파할 수 있는 노드를 선택하여 우선적으로 전송할 수 있게 할 수 있다. 이를 통하여 보다 더 빠르고 효율적으로 브로드캐스트 패킷을 네트워크의 모든 노드로 전달할 수 있다.

또한, 본 발명은 네트워크 토폴로지 정보를 이용하여 자신의 데이터 전송에 의해 패킷을 전달받아야 하는 노드를 판단할 수 있으며, 패킷 전송 응답 또는 재전송 패킷을 기다려야 하는 노드의 수를 줄일 수 있다. 이를 통하여 효율적인 방법으로 브로드캐스트 패킷 전달의 신뢰성을 확보할 수 있다.

도 1은 종래기술에 따라 패킷을 전송하는 방법을 도시한 도면이다.
도 2는 또 다른 종래기술에 따라 패킷을 전송하는 방법을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 브로드캐스트 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라 부모노드(Parent Node)를 설정하는 것을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 전달노드를 설정하는 것을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 전달노드간 우선 순위를 비교하는 것을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따라 전달노드별로 설정된 수신노드를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 브로드캐스트 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 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 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동국(mobile station, MS), 이동 단말(mobile terminal, MT), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장치(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, 단말, MT, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

또한, 기지국(base station, BS)은 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "블록" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 브로드캐스트 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.

도 3에 따른 본 발명의 토폴로지 정보를 이용한 브로드캐스트 전송 방법은 부모노드(Parent Node) 설정 단계, 전달노드 설정 단계, 우선순위 비교 단계, 지연시간 설정 단계 및, 패킷 전송 단계를 포함한다.

도 3을 참조하면, 수신노드가 패킷을 최초로 수신한 경우(S100), 자신에게 최초로 패킷을 송신한 송신노드(t)를 부모노드(P)로 설정한다(S104). 그리고, 패킷을 최초로 수신한게 아니라면, 송신노드(t)가 이전의 부모노드(P)보다 더 좋은 부모노드인가를 판단한다(S102).

본 발명은 수신노드가 전달노드인지 판단하며(S106), 전달노드들 간에 우선순위를 비교하고, 자신의 운선순위를 결정한다(S108).

그리고, 본 발명은 전달노드의 지연시간을 설정하고, 전달노드들이 지연시간 동안 대기한 후에 노드 리스트의 노드들로 패킷을 전송한다(S110, S112).

도 4는 본 발명의 한 실시예에 따라 부모노드(Parent Node)를 설정하는 것을 도시한 도면이다.

각 노드는 자신에게 패킷을 최초 송신한 이웃 노드를 부모노드로 선정한다. 그리고, 최초 패킷을 수신한 이후에, 다른 이웃노드가 같은 패킷을 송신하는 경우에는, 현재의 부모노드와 이웃노드를 비교하여 만약 더 좋은 이웃노드가 부모노드로 선정되면, 부모노드를 변경한다.

여기서, 여러 이웃 노드 중에서 더 좋은 부모노드를 선택하는 기준은 여러 가지가 존재할 수 있다. 본 발명에서 예로 드는 것은 패킷의 소스 노드와의 거리 (홉 수)가 가장 가까운 노드를 더 좋은 부모노드로 정의한다.

각 송신노드의 소스 노드와의 거리(예를 들어, 홉 수)는 토폴로지 정보를 이용하여 탐색을 하는 방법이 적용될 수도 있고, 패킷 헤더에 존재하는 홉 카운트(hop count) 필드를 이용해서 알 수도 있다. 이를 위해서는 각 노드가 패킷을 전달할 때, 홉 카운트 필드를 1씩 증가시키는 동작을 해야 한다.

도 4를 참조하면, 제n 수신노드(114)가 처음에 제t1 송신노드(112a)로부터 패킷을 수신하고, 다시 제t2 송신노드(112b)로부터 같은 패킷을 수신한 경우, 제t1 송신노드(112a)는 소스노드(110)로부터 2홉, 제t2 송신노드(112b)는 소스노드(110)로부터 1홉 이기 때문에, 제t2 송신노드(112b)를 부모노드로 설정한다.

위와 같은 방법으로 부모노드를 결정함으로써, 네트워크의 각 노드는 소스노드와 가장 가까운 노드로 전달 경로를 설정하는 형태로 네트워크 전체의 경로를 확장할 수 있다. 이러한 방법으로 형성된 경로는 더 빠른 패킷 전달을 제공할 수 있다.

그리고, 각 노드는 매 패킷별로 부모노드를 새롭게 계산할 수도 있으며, 계산량을 줄이기 위하여 각 소스노드별 부모노드를 저장하여 일정 시간 동안 부모노드를 유지하는 동작을 수행할 수 있다.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따라 전달노드를 설정하는 것을 도시한 도면이다.

패킷을 수신한 노드는 선택한 부모노드(120)를 중심으로 2홉 범위의 연결 정보를 이용하여 전달노드들(130a, 130b)을 선정한다.

전달노드들(130a, 130b)은 부모노드(120)를 기준으로 2홉 내에 있는 모든 노드에게 패킷을 전달하기 위해서 재전송이 필요한 노드들로 선정된다. 전달노드 선정방법은 OLSR에서의 멀티 포인트 릴레이(Multi Point Relay, 이하 MPR) 노드 또는 도미넌트 프루닝(Dominant Pruning) 방법에서의 전달 노드 선정방법을 사용할 수 있다.

도 5를 참고하면, 전달노드(130a)의 부모노드(120)를 기준으로 2홉 연결 정보를 이용하여 전달노드를 선정한다. 부모노드(120)의 전달노드(130a, 130b)의 선정 결과, 자신이 전달노드(130a, 130b)로 포함이 된다면, 패킷 전달을 위한 다음 단계로 진행하고, 만약 자신이 전달노드(130a, 130b)로 포함되지 않는 경우에는 패킷을 폐기하고 전달 절차를 종료한다.

도 6은 본 발명의 한 실시예에 따라 전달노드간 우선 순위를 비교하는 것을 도시한 도면이다.

패킷을 수신한 노드가 전달노드(130a, 130b)로 포함이 되는 경우, 다른 전달노드(130a,130b)들과의 전송 우선순위를 비교하는 절차를 수행한다. 이 절차는 부모노드(120)로부터 패킷을 수신하여 전달 할 노드 간에 패킷 전송 순서를 정하기 위해 수행된다.

우선순위를 비교하는 방법은 여러 가지가 적용될 수 있으며, 본 발명에서 제시하는 한가지 예는 네트워크에서 아직 패킷을 수신하지 못한 노드들에게 패킷을 더 빠르게 전달할 수 있는 노드에게 높은 우선순위를 주는 방법이다.

그리고, 네트워크에 남은 모든 노드들에게 패킷을 더 빠르게 전달하는 노드를 찾는 방법은 네트워크 토폴로지 정보를 이용해야 하며, 절차는 다음과 같다.

부모노드(120)로부터 패킷을 수신한 노드는 소스노드(110)와 부모노드(120)의 위치를 고려하여 이미 패킷을 수신한 가능성이 큰 노드를 제외한 네트워크 토폴로지를 생성한다. 이 때, 소스노드(110)와 부모노드(120)의 거리가 N홉 일 때, 소스노드(110)로부터 N홉 이내의 모든 노드를 이미 패킷을 수신한 가능성이 큰 것으로 가정할 수 있다.

이후, 부모노드(120)의 전달노드들(130a, 130b) 중, 각 전달노드(130a, 130b)가 최소 경로로 패킷을 전달할 수 있는 노드의 수에 따라 우선순위를 지정할 수 있다. 또는, 각 전달노드(130a, 130b)가 최소 경로로 패킷을 전달할 수 있는 각 노드에 홉 수를 가중하여 우선순위를 지정할 수 있다.

위 그림은 부모노드(120)를 기준으로 두 전달노드(130a, 130b)의 최소 홉 전달경로를 비교한 것이다. 전달노드(130a)는 부모노드(120)로부터 노드 c,d,e,f,g,h를 최소 거리로 연결하는 경로에 존재하는 노드이며, 전달노드(130b)는 노드 a,b,c,d를 최소 거리로 연결하는 경로에 존재한다.

그리고, 본 발명은 전달노드(130a, 130b)별 우선 순위를 결정한 이후, 이를 고려하여 자신의 데이터 전송에 의해 패킷을 수신해야할 노드의 리스트를 작성한다.

도 7은 본 발명의 한 실시예에 따라 전달노드별로 설정된 수신노드를 도시한 도면이다.

도 7을 참고하면, 전달노드(130a)는 자신이 우선순위가 가장 높기 때문에, 자신의 전송에 의해 수신할수 있는 노드 f,e,c를 수신노드 리스트로 설정하며, 전달노드(130b)는 전달노드(130a)에 의해 수신할 수 있는 c를 제외한 a 노드를 자신의 수신노드로 설정한다.

그리고, 본 발명은 전달노드(130a, 130b)들 사이의 우선순위를 정한 후, 이를 이용하여 지연시간을 결정한다. 지연시간은 다양하게 결정될 수 있다. 본 발명에서는 부모노드(120)의 전달노드(130a, 130b)의 우선순위에 일정 길이의 슬롯(Slot) 시간을 곱한 시간을 지연시간으로 설정한다.

또는 각 우선순위별로 정해진 구간이 있으며, 각 노드는 자신의 우선순위에 따르는 구간 내에서 임의로 지연시간을 선택하는 방법을 적용할 수도 있다.

만약, 링크 계층에서 우선 순위별 차등화된 임의 지연시간을 발생할 수 있는 경우, 연산된 우선 순위를 링크 계층으로 전달하고 지연을 링크 계층에서의 동작을 따를 수 있다.

각 노드는 설정된 지연시간 동안 데이터 전송을 하지 않고 대기한다. 만약 이 시간 동안 인접한 다른 노드가 이미 수신한 패킷을 전송하는 경우, 현재의 부모노드(120)와 비교하여 만약 더 좋은 부모노드가 발견된 경우 현재 부모노드(120)를 대신하여 설정하며 이후 절차를 반복한다.

또한, 다른 노드가 전송한 패킷을 수신하는 경우, 다른 노드의 전송에 의해 자신의 수신리스트에 있는 노드가 패킷을 수신하는 경우, 자신의 수신리스트에서 해당 노드를 삭제한다.

만약 자신의 수신리스트에 노드가 하나도 남지 않는 경우에는 수신 패킷을 폐기하고, 전달 절차를 종료한다.

설정된 지연시간이 끝나면 노드는 패킷을 전송한 후, 전송한 패킷을 폐기하고 전달 절차를 종료한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 브로드캐스트 전송 방법을 나타낸 흐름도이다.

본 발명에 따른 브로드캐스트 전송 방법은 소스노드에 의해 요청되거나, 필요한 경우 적용될 수 있다. 소스노드에 의해 요청되는 경우에는 패킷의 헤더에 신뢰성 전송 필수(reliable delivery required) 필드를 1로 설정함으로써, 전달노드들이 적절한 동작을 수행하도록 할 수 있다.

신뢰성 있는 전달을 위해서 각 전달노드는 패킷 전송 후, 자신의 패킷 수신 리스트에 있는 모든 노드들의 패킷 수신이 확인될 때까지 패킷을 폐기하지 않는다. 즉, 패킷을 전송한 노드는 수신 리스트의 노드들이 패킷을 수신했음을 확인한 후 패킷을 폐기하고 전달 절차를 종료한다(S214, S216).

이를 위해서 패킷을 전송한 노드는, 패킷을 전송한 이후 일정 시간(예를 들어, 수신확인 대기 시간)동안 대기하며 수신리스트의 노드들이 전송하는 ACK 메시지, 또는 수신리스트의 노드가 전달하는 패킷 등을 수신한다.

마찬가지로, 패킷을 수신한 노드는 자신이 전달노드로 결정되면 별도의 ACK 메시지를 보내지 않으며, 만약 전달노드가 아닌 경우에는 수신확인 대기 시간 이내에 ACK 메시지를 전송한다.

만약 패킷을 전송한 노드가 수신확인 대기 시간동안 수신리스트의 노드가 ACK 메시지 또는 전달 패킷을 보내지 않는 경우에는 수신이 확인되지 않은 노드에게 패킷을 재전송함으로써 응답을 요청한다. 이 동작은 패킷 헤더의 목적지(destination) 필드에 수신이 확인되지 않은 노드의 ID를 지정하여 전송함으로써 가능하다.

그리고, 수신이 확인되지 않은 노드가 여러 개인 경우, 초기 전송과 마찬가지로 목적지 필드에 브로드캐스트 주소를 넣음으로써 이를 수신하는 모든 노드가 응답을 하도록 요청할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

110: 소스노드 120: 부모노드
130: 전달노드

Claims (1)

1. 토폴로지 정보를 이용해 패킷을 브로드캐스트로 전송하는 방법에 있어서,
   수신노드가 최초로 수신된 패킷의 송신노드를 부모노드(Parent Node)로 설정하는 단계,
   상기 부모노드로부터 2홉 범위의 연결 정보를 이용하여 전달노드들을 설정하는 단계,
   상기 수신노드가 상기 전달노드에 포함되는 경우에, 상기 전달노드들 간에 패킷을 전송할 우선 순위를 비교하고, 상기 전달노드들이 수신된 상기 패킷을 전송할 노드 리스트를 설정하는 단계, 그리고
   상기 전달노드들이 상기 지연시간 동안 대기하고, 상기 노드 리스트의 노드들로 수신된 상기 패킷을 전송하는 단계
   를 포함하는
   토폴로지 정보를 이용한 브로드캐스트 전송 방법.

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