KR20140119858A - 네트워크 코딩 기반 정보 교환 방법 및 장치 - Google Patents

네트워크 코딩 기반 정보 교환 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

복수의 노드간 정보 공유를 위한 각 노드의 정보 교환 장치는 이웃 노드로부터 요청 정보를 수신하고, 상기 각 노드가 보유한 정보와 상기 이웃 노드로부터의 요청 정보에 기반하여 정보 전송 노드를 결정하며, 정보 전송 노드로 결정된 노드의 정보 교환 장치는 보유하고 있는 정보 중에서 적어도 하나의 정보를 네트워크 코딩하여 후보 전송 정보들을 생성하고, 후보 전송 정보 중에서 하나를 전송 정보로 결정하여 이웃 노드로 전송한다.

Description

네트워크 코딩 기반 정보 교환 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR EXCHANGING INFORMATION BASED ON NETWORK CODING}
본 발명은 네트워크 코딩 기반 정보 교환 방법 및 장치에 관한 것이다.
군사 용도와 같이 특정한 용도에서는 하나의 클러스터를 형성하는 노드들간 빠른 데이터 교환이 요구되고 있다.
넓은 지역에 퍼져있는 지역 정보를 다수의 분산 노드가 수집하여 공유하거나, 소스가 정보를 전달하는 도중에 일시적으로 혹은 영구적으로 정보를 전달해줄 수 없을 때, 일부 정보를 수신한 노드들간 데이터 교환을 통한 빠른 정보 공유가 요구된다.
노드들간 데이터 교환에 있어 네트워크 코딩 기법은 무선 네트워크 시스템에서 전체 전송 효율을 증대시킬 수 있는 장점이 있다.
그러나 노드간 정보 교환 시 신뢰성을 보장하고 효율성을 높이기 위한 기존의 네트워크 코딩 기반 정보 교환 기법은 최소 전송 횟수를 만족하는 최적의 코딩 조합을 찾아내기 위해 높은 복잡도가 요구된다. 따라서 다수 노드간 고속의 정보 교환을 위한 실제 시스템에서는 낮은 복잡도로 전송 횟수를 최소화 할 수 있는 정보 교환 기법이 필요하다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 낮은 복잡도로 높은 정보 교환 속도와 신뢰성을 보장할 수 있는 네트워크 코딩 기반 정보 교환 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 제1 노드에서 이웃 노드와 정보를 교환하는 방법이 제공된다. 정보 교환 방법은 상기 이웃 노드로부터 요청 정보를 수신하는 단계, 상기 제1 노드가 보유한 정보와 상기 이웃 노드로부터의 요청 정보에 기반하여 상기 제1 노드가 정보 전송 노드인지 판단하는 단계, 상기 제1 노드가 정보 전송 노드인 경우, 자신이 보유한 정보 중에서 적어도 하나의 정보를 네트워크 코딩하여 후보 전송 정보들을 생성하는 단계, 그리고 상기 후보 전송 정보 중에서 하나를 전송하는 단계를 포함한다.
상기 판단하는 단계는 제1 노드가 보유한 각 정보를 요청한 노드 수의 총합을 계산하는 단계, 그리고 상기 제1 노드가 계산한 총합이 상기 이웃 노드가 계산한 상기 총합보다 큰 경우에 상기 제1 노드를 상기 정보 전송 노드인 것으로 결정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 판단하는 단계는 상기 이웃 노드로부터의 요청 정보에 기반하여 요청 정보 행렬을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 요청 정보 행렬에서 행은 정보를 요청한 노드이고, 열은 상기 제1 노드가 보유한 정보이며, 상기 이웃 노드가 요청한 정보는 1로 표시되고, 제1 노드가 보유한 각 정보를 요청한 노드 수의 총합은 상기 요청 정보 행렬에서 1을 가진 원소의 합일 수 있다.
상기 후보 전송 노드를 결정하는 단계는 상기 제1 노드가 보유한 정보 중에서 각 정보를 요청한 노드가 중복되지 않은 정보들을 네트워크 코딩하여 후보 전송 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전송하는 단계는 후보 전송 정보들 각각에 대해 각 후보 전송 정보를 구성하는 정보들을 요청한 노드의 수의 합을 계산하는 단계, 그리고 계산한 합이 최대에 해당하는 후보 전송 정보를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 수신하는 단계는 상기 제1 노드가 요청 정보를 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 정보 교환 방법은 상기 제1 노드 및 상기 이웃 노드가 요청 정보를 모두 수신할 때까지 상기 수신하는 단계, 상기 판단하는 단계, 상기 생성하는 단계, 그리고 상기 전송하는 단계를 반복하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 복수의 노드간 정보 공유를 위한 각 노드의 정보 교환 장치가 제공된다. 정보 교환 장치는 수신부, 송신부, 그리고 제어부를 포함한다. 상기 수신부는 이웃 노드의 요청 정보를 수신한다. 상기 송신부는 상기 이웃 노드로 해당 노드의 요청 정보를 전송하고, 결정된 전송 정보를 전송한다. 상기 제어부는 정보 교환 알고리즘에 따라서, 해당 노드가 보유한 정보와 상기 이웃 노드로부터의 요청 정보에 기반하여 정보를 전송할 노드를 결정하고, 상기 해당 노드가 상기 정보를 전송할 노드로 결정되면, 상기 해당 노드가 보유한 정보 중에서 적어도 하나의 정보를 네트워크 코딩하여 후보 전송 정보들을 생성하며, 상기 후보 전송 정보 중에서 하나를 상기 전송 정보로 선택한다.
상기 제어부는 상기 해당 노드가 보유한 정보 중에서 각 정보를 요청한 이웃 노드가 중복되지 않는 정보들을 네트워크 코딩하여 후보 전송 정보를 생성할 수 있다.
상기 제어부는 상기 후보 전송 정보 각각에 대해 각 후보 전송 정보를 구성하는 정보들을 요청한 노드의 수의 합을 계산하고, 계산한 합이 최대에 해당하는 후보 전송 정보를 상기 전송 정보로 선택할 수 있다.
상기 제어부는 해당 노드가 보유한 각 정보를 요청한 노드 수의 총합을 계산하고, 계산한 총합이 상기 이웃 노드가 각각 보유한 각 정보를 요청한 노드 수의 총합보다 큰 경우에 상기 해당 노드를 상기 정보를 전송할 노드로 결정할 수 있다.
상기 제어부는 상기 이웃 노드로부터 전송 정보를 수신하면 해당 노드의 요청 정보를 업데이트하고, 상기 해당 노드의 요청 정보를 모두 수신할 때까지 상기 정보 교환 알고리즘을 반복할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 다수의 노드들이 서로 정보를 교환하여 각 노드가 가지고 있는 정보들을 서로 공유하고자 할 때, 낮은 복잡도로 노드들의 정보 교환 횟수를 최소화할 수 있다. 따라서 노드의 수가 많거나 교환하려는 정보의 수가 많은 네트워크에서 효과적인 정보 교환 기법으로 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 네트워크의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 정보 교환 전 각 노드의 정보 보유 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 각 노드의 정보 교환 방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 정보 교환 후 각 노드의 정보 보유 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 노드의 정보 교환 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 정보 교환 과정에서 첫 번째 전송 과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 첫 번째 정보 전송 후 각 노드의 정보 보유 상태를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 정보 교환 과정에서 두 번째 전송 과정을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 두 번째 정보 전송 후 각 노드의 정보 보유 상태를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 정보 교환 과정에서 세 번째 전송 과정을 나타낸 도면이다.
도 11 본 발명의 실시 예에 따른 노드의 정보 교환 장치를 개략적으로 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 네트워크 코딩 기반 정보 교환 방법 및 장치에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예가 적용되는 네트워크의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시 예가 적용되는 네트워크는 복수의 노드(u1, u2, u3, u4)를 포함할 수 있다.
노드(u1, u2, u3, u4)는 서로 정보를 교환하여 각 노드(u1, u2, u3, u4)가 가지고 있는 정보를 공유한다.
그러면, 낮은 복잡도로 노드(u1, u2, u3, u4)들의 정보 교환 횟수를 최소화할 수 있는 정보 교환 방법에 대해서 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 정보 교환 전 각 노드의 정보 보유 상태를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 각 노드의 정보 교환 방법을 개략적으로 나타낸 도면이며, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 정보 교환 후 각 노드의 정보 보유 상태를 나타낸 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 정보 교환 전에, 노드(u1)는 정보(p1, p3, p4)를 가지고 있고, 노드(u2)는 정보(p1, p4)를 가지고 있으며, 노드(u3)는 정보(p2, p3)를 가지고 있고, 노드(u4)는 정보(p3, p4)를 가지고 있다.
각 노드(u1, u2, u3, u4)는 보유하고 있는 정보 중에서 전송 정보를 결정하고, 결정한 전송 정보를 전송한다. 본 발명의 실시 예에 따른 정보 교환 방법에 따라서 노드(u1)는 네트워크 코딩한 정보(p1)와 정보(p3)를 전송 정보로 결정하고 네트워크 코딩한 정보(p1)와 정보(p3)를 전송하며, 노드(u3)는 정보(p2)를 전송 정보로 결정하고 정보(p2)를 전송하며, 노드(u2)는 정보(p4)를 전송 정보로 결정하고 정보(p4)를 전송한다. 각 정보는 모드 노드에게 전송된다.
3번의 정보 교환을 통해서 도 4에 도시한 바와 같이 노드(u1, u2, u3, u4)는 정보(p1, p2, p3, p4)를 공유할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 노드의 정보 교환 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참고하면, 각 노드(u1, u2, u3, u4)는 이웃 노드로부터의 정보 요청을 수신하면(S500), 정보 요청 행렬을 생성한다(S510). 정보 요청 행렬은 수학식 1과 같이 정의되며, 이웃 노드들이 요청한 정보는 1로 표현되고, 노드(u1, u2, u3, u4)가 이미 보유하고 있는 정보는 0으로 표현된다.
Figure pat00001
수학식 1에서, ui는 i번째 노드 인덱스이고, uj는 i번째 노드를 제외한 이웃 노드들의 노드 인덱스이고, pl은 l번째 전송 요청 정보 인덱스이다. 노드 uj가 정보 pl을 요청한 경우
Figure pat00002
이고, 노드 uj가 정보 pl을 보유하고 있으면
Figure pat00003
이다.
예를 들어, 정보 교환 전에 각 노드(u1, u2, u3, u4)의 정보 보유 상태가 도 2와 같은 경우, 노드(u1, u2, u3, u4)에서 생성한 정보 요청 행렬(
Figure pat00004
)은 각각 수학식 2 내지 수학식 5와 같을 수 있다.
Figure pat00005
Figure pat00006
Figure pat00007
Figure pat00008
각 노드(u1, u2, u3, u4)는 생성된 정보 요청 행렬을 기반으로 정보를 전송할 노드를 결정한다(S520). 이하 정보를 전송할 노드를 정보 전송 노드라 한다.
각 노드(u1, u2, u3, u4)는 생성된 정보 요청 행렬을 기반으로 자신이 보유한 각 정보를 요청한 노드 수를 계산하고, 계산한 노드 수의 총 합을 계산한다. 계산한 노드 수의 총 합이 최대인 노드가 정보를 전송할 노드로 결정될 수 있다. 계산한 노드 수의 총 합이 최대인 노드가 둘 이상인 경우 랜덤하게 또는 정보 전송 횟수가 가장 적은 노드가 정보 전송 노드로 결정될 수 있다. 또는 네트워크 상에서 정의된 노드 인덱스가 빠른 노드가 정보 전송 노드로 결정될 수 있다. 노드(u1, u2, u3, u4)는 노드 수의 총 합을 계산하고 나면 계산한 노드 수의 총합을 서로 공유함으로써, 자신 노드가 정보 전송 노드인지 아닌지를 판단할 수 있다.
정보 전송 노드는 자신이 보유한 정보를 이용하여 후보 전송 정보를 생성한다(S530). 이때 정보 전송 노드는 자신이 보유한 정보 중에서 각 정보를 요청한 노드가 중복되지 않은 정보들끼리 배타적 논리합(Exclusive OR, XOR) 연산하여 후보 전송 정보들을 생성할 수 있다.
예를 들어, 노드(u1)가 정보 전송 노드로 결정되고, 노드(u2)가 정보(p2, p3)를 요청한 경우, 노드(u1)는 정보(p2, p3)를 XOR 연산하여 후보 전송 정보로 생성하지 않는다. 노드(u1)가 정보(p2, p3)를 XOR 연산하여 후보 전송 정보를 생성하여 전송한 경우, 이를 수신하는 노드(u2)에서는 정보(p2, p3)를 모두 알 수 없기 때문에 정보(p2, p3)를 복구할 수가 없다. 따라서, 정보 전송 노드는 정보를 수신할 노드에서 해당 정보를 제대로 복구할 수 있도록 자신이 보유한 정보 중에서 각 정보를 요청한 노드가 중복되지 않은 정보들끼리 XOR 연산하여 후보 전송 정보를 생성한다.
정보 전송 노드는 생성한 후보 전송 정보들 중에서 최종 전송 정보를 선택한다. 정보 전송 노드는 생성한 후보 전송 정보들 각각에 대해 각 후보 전송 정보를 구성하는 정보들을 요청한 노드의 수를 계산하고, 노드의 수의 합이 가장 큰 후보 전송 정보를 최종 전송 정보로 선택할 수 있다(S540).
정보 전송 노드는 선택한 최종 전송 정보를 모든 노드로 방송한다(S550).
이와 같이 하여 첫 번째 전송 과정이 종료되고, 첫 번째 전송 과정에서 최종 전송 정보를 수신한 노드들은 자신이 보유하고 있는 정보를 업데이트한다(S560).
다음, 첫 번째 전송 과정과 유사한 방법으로 두 번째 전송 과정을 수행하며, 이러한 전송 과정은 모든 노드(u1, u2, u3, u4)가 각각 요청한 정보를 모두 수신할 때까지 반복적으로 수행된다(S570).
이러한 정보 교환 방법은 표 1과 같은 알고리즘으로 구현될 수 있다.
Figure pat00009
표 1에서, U는 정보 교환에 참여하는 노드들 집합이고, W(ui)는 노드 ui가 요청한 정보의 수이며, D(ui)는 노드 ui가 보유한 정보들에 대해 각 정보를 요청한 노드 수의 총합이다.
Figure pat00010
는 노드 us의 k번째 후보 전송 정보이고,
Figure pat00011
는 노드 us의 후보 전송 정보들에 포함된 정보들의 집합이고,
Figure pat00012
는 노드 us가 보유한 정보들의 집합이다.
Figure pat00013
은 정보 Pm을 요청한 노드들의 집합이고,
Figure pat00014
는
Figure pat00015
를 구성하는 요청 정보들에 대해 각 정보를 요청한 노드 수의 총합이다.
Figure pat00016
는 XOR연산을 나타낸다.
표 1의 알고리즘에 따른 정보 교환 방법을 자세하게 설명한다.
정보 교환 전에 각 노드(u1, u2, u3, u4)의 정보 보유 상태가 도 2와 같은 경우, 노드(u1, u2, u3, u4)에서 각각 생성한 정보 요청 행렬(
Figure pat00017
)은 수학식 2 내지 수학식 5와 같다.
각 노드(u1, u2, u3, u4)에서 자신이 보유한 정보에 대해서 정보 요청 행렬(
Figure pat00018
)을 기반으로 각 정보를 요청한 노드 수의 총 합[D(u1), D(u2), D(u3), D(u4)]을 계산한다. 이때 D(u1), D(u2), D(u3) 및 D(u4)는 각각 4, 3, 4, 2이다.
D(u1), D(u2), D(u3) 및 D(u4) 중에서 최대 값을 가지는 노드가 첫 번째 전송 과정에서 정보 전송 노드로 결정된다. 이때 최대 값을 가지는 노드(u1, u3) 중 하나가 정보 전송 노드로 결정된다. 여기서는 노드(u1)가 정보 전송 노드(us)로 결정된 것으로 가정하였다.
정보 전송 노드(us)가 노드(u1)로 결정되면, 표 1의 알고리즘에 따라서 후보 전송 정보[
Figure pat00019
]를 계산한다.
k=1일 때 후보 전송 정보[
Figure pat00020
]는 p1
Figure pat00021
p3가 되고, k=2일 때 후보 전송 정보[
Figure pat00022
]는 p4
Figure pat00023
p3가 된다. 후보 전송 정보의 구성을 보면, 노드(u1)가 보유하는 정보(p1, p3, p4)가 모두 포함되므로, k=3을 수행하지 않아도 된다.
이와 같이, 후보 전송 정보가 생성되고 나면, 노드(u1)는 생성한 후보 전송 정보(p1
Figure pat00024
p3, p4
Figure pat00025
p3) 각각에 대해, 정보 요청 행렬(
Figure pat00026
)을 이용하여 각 후보 전송 정보를 구성하는 정보들을 요청한 노드의 수의 총합[
Figure pat00027
]을 계산한다. 후보 전송 정보(p1
Figure pat00028
p3)를 구성하는 정보들(p1, p3)을 요청한 노드의 수의 총합
Figure pat00029
은 3이 되고, 후보 전송 정보(p4
Figure pat00030
p3)를 구성하는 정보들(p4, p3)을 요청한 노드의 수의 총합
Figure pat00031
은 2가 된다.
따라서, 노드(u1)는
Figure pat00032
이 3인 후보 전송 정보(p1
Figure pat00033
p3)를 최종 전송 정보로 선택하고, 정보(p1
Figure pat00034
p3)를 방송한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 정보 교환 과정에서 첫 번째 전송 과정을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 첫 번째 정보 전송 후 각 노드의 정보 보유 상태를 나타낸 도면이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 첫 번째 전송 과정에서 노드(u1)가 정보(p1
Figure pat00035
p3)를 방송하면, 노드(u2, u3, u4)에서 정보(p1
Figure pat00036
p3)를 수신한다.
정보(p1
Figure pat00037
p3)를 수신한 노드(u2, u3, u4)는 각각 자신이 보유한 정보를 업데이트하며, 그 결과 노드(u1, u2, u3, u4)의 정보 보유 상태는 도 7과 같게 된다.
도 7을 참고하면, 모든 노드(u1, u2, u3, u4)가 각각 요청 정보를 수신하지 않았기 때문에 두 번째 전송 과정이 시작된다.
노드(u1, u2, u3, u4)는 각각 요청 정보를 전송하고, 노드(u1, u2, u3, u4)는 각각 정보 요청 행렬(
Figure pat00038
)을 생성한다. 정보 요청 행렬(
Figure pat00039
)은 각각 수학식 6 내지 9와 같을 수 있다.
Figure pat00040
Figure pat00041
Figure pat00042
Figure pat00043
첫 번째 전송 과정에서와 마찬가지로, 노드(u1, u2, u3, u4)는 각각 자신이 보유한 정보에 대해서 정보 요청 행렬을 기반으로 각 정보를 요청한 노드 수의 총 합[D(u1), D(u2), D(u3), D(u4)]을 계산한다. D(u1), D(u2), D(u3) 및 D(u4)는 각각 1, 1, 3 및 1이 된다. 따라서, 노드(u3)가 정보 전송 노드(us)로 결정된다.
정보 전송 노드(us)가 노드(u3)로 결정되면, 후보 전송 정보[]를 계하고, 생성한 후보 전송 정보 각각에 대해, 정보 요청 행렬(
Figure pat00045
)을 이용하여 각 후보 전송 정보를 구성하는 정보들을 요청한 노드의 수의 총합[
Figure pat00046
]을 계산한다.
이때 노드(u3)가 보유한 정보(p1, p2, p3) 중에서 이웃 노드(u1, u2, u4)가 요청한 정보는 정보(p2) 하나이므로,
Figure pat00047
은 p2가 되고, 정보(p2)가 최종 전송 정보가 된다.
노드(u3)는 두 번째 전송 과정에서 정보(p2)를 방송한다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 정보 교환 과정에서 두 번째 전송 과정을 나타낸 도면이고, 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 두 번째 정보 전송 후 각 노드의 정보 보유 상태를 나타낸 도면이다.
도 8에 도시한 바와 같이, 두 번째 전송 과정에서 노드(u3)가 정보(p2)를 방송하면, 노드(u1, u2, u4)에서 정보(p2)를 수신한다.
정보(p2)를 수신한 노드(u1, u2, u4)는 각각 자신이 보유한 정보를 업데이트하며, 그 결과 노드(u1, u2, u3, u4)의 정보 보유 상태는 도 9와 같게 된다.
도 9를 참고하면, 노드(u3)가 요청 정보를 수신하지 못했기 때문에 세 번째 전송 과정이 시작된다.
노드(u3)는 요청 정보(p4)를 전송하고, 노드(u1, u2, u3, u4)는 각각 정보 요청 행렬(
Figure pat00048
)을 생성한다. 정보 요청 행렬(
Figure pat00049
)은 각각 수학식 10 내지 13과 같을 수 있다.
Figure pat00050
Figure pat00051
Figure pat00052
Figure pat00053
노드(u1, u2, u3, u4)는 각각 자신이 보유한 정보에 대해서 정보 요청 행렬을 기반으로 각 정보를 요청한 노드 수의 총 합[D(u1), D(u2), D(u3), D(u4)]을 계산한다. D(u1), D(u2), D(u3) 및 D(u4)는 각각 1, 1, 0 및 1이 된다.
이때 D(u1), D(u2) 및 D(u4) 중에서 정보 전송 횟수가 가장 적은 노드(u2) 또는 노드(u4)가 정보 전송 노드(us)로 결정된다. 여기서, 노드(u2)가 정보 전송 노드(us)로 결정된 것으로 가정하였다.
노드(u2)가 정보 전송 노드(us)로 결정되면, 도 10에 도시한 바와 같이 노드(u2)는 세 번째 전송 과정에서 정보(u4)를 방송한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 정보 교환 과정에서 세 번째 전송 과정을 나타낸 도면이다.
정보(p4)를 수신한 노드(u1, u2, u4)는 각각 자신이 보유한 정보를 업데이트하며, 그 결과 노드(u1, u2, u3, u4)의 정보 보유 상태는 도 4와 같게 된다.
이와 같이 하여 노드(u1, u2, u3, u4)가 요청 정보를 모두 수신하게 하게 되면, 정보 교환 과정이 종료된다.
도 11 본 발명의 실시 예에 따른 노드의 정보 교환 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 11을 참고하면, 각 노드(u1, u2, u3, u4)의 정보 교환 장치(100)는 수신부(110), 송신부(120) 및 제어부(130)를 포함한다.
수신부(110)는 이웃 노드로부터 요청 정보를 수신하거나 이웃 노드로부터 해당 노드가 요청한 정보를 수신한다.
송신부(120)는 이웃 노드로 요청 정보를 전송하거나 이웃 노드로 이웃 노드가 요청한 정보를 전송한다.
제어부(130)는 표 1에 도시한 알고리즘을 수행한다. 제어부(130)는 표 1에 도시한 알고리즘을 수행하는 하드웨어 자원을 포함할 수 있다. 구체적으로, 제어부(130)는 이웃 노드로부터의 정보 요청에 기반하여 정보 요청 행렬을 생성하고, 생성된 정보 요청 행렬을 기반으로 정보 전송 노드를 결정한다. 해당 노드가 정보 전송 노드로 결정되면, 제어부(130)는 자신 노드가 보유한 정보를 이용하여 후보 전송 정보를 생성하고, 후보 전송 정보 중에서 최종 전송 정보를 선택한다. 이렇게 선택된 최종 전송 정보는 송신부(120)를 통해서 전송된다.
제어부(130)는 수신부(110)를 통해서 자신 노드가 요청한 정보를 수신하면, 자신 노드가 보유하고 있는 정보를 업데이트하며, 요청 정보를 송신부(120)를 통해서 이웃 노드로 요청할 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
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 (14)

  1. 제1 노드에서 이웃 노드와 정보를 교환하는 방법으로서,
    상기 이웃 노드로부터 요청 정보를 수신하는 단계,
    상기 제1 노드가 보유한 정보와 상기 이웃 노드로부터의 요청 정보에 기반하여 상기 제1 노드가 정보 전송 노드인지 판단하는 단계,
    상기 제1 노드가 정보 전송 노드인 경우, 자신이 보유한 정보 중에서 적어도 하나의 정보를 네트워크 코딩하여 후보 전송 정보들을 생성하는 단계, 그리고
    상기 후보 전송 정보 중에서 하나를 전송하는 단계
    를 포함하는 정보 교환 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 판단하는 단계는
    제1 노드가 보유한 각 정보를 요청한 노드 수의 총합을 계산하는 단계, 그리고
    상기 제1 노드가 계산한 총합이 상기 이웃 노드가 계산한 상기 총합보다 큰 경우에 상기 제1 노드를 상기 정보 전송 노드인 것으로 결정하는 단계를 포함하는 정보 교환 방법.
  3. 제2항에서,
    상기 판단하는 단계는 상기 이웃 노드로부터의 요청 정보에 기반하여 요청 정보 행렬을 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 요청 정보 행렬에서 행은 정보를 요청한 노드이고, 열은 상기 제1 노드가 보유한 정보이며,
    상기 이웃 노드가 요청한 정보는 1로 표시되고, 제1 노드가 보유한 각 정보를 요청한 노드 수의 총합은 상기 요청 정보 행렬에서 1을 가진 원소의 합인 정보 교환 방법.
  4. 제1항에서,
    상기 후보 전송 노드를 결정하는 단계는 상기 제1 노드가 보유한 정보 중에서 각 정보를 요청한 노드가 중복되지 않은 정보들을 네트워크 코딩하여 후보 전송 정보를 생성하는 단계를 포함하는 정보 교환 방법.
  5. 제1항에서,
    상기 전송하는 단계는
    후보 전송 정보들 각각에 대해 각 후보 전송 정보를 구성하는 정보들을 요청한 노드의 수의 합을 계산하는 단계, 그리고
    계산한 합이 최대에 해당하는 후보 전송 정보를 전송하는 단계를 포함하는 정보 교환 방법.
  6. 제1항에서,
    상기 네트워크 코딩은 배타적 논리합 연산을 포함하는 정보 교환 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 수신하는 단계는 상기 제1 노드가 요청 정보를 전송하는 단계를 포함하는 정보 교환 방법.
  8. 제7항에서,
    상기 제1 노드 및 상기 이웃 노드가 요청 정보를 모두 수신할 때까지 상기 수신하는 단계, 상기 판단하는 단계, 상기 생성하는 단계, 그리고 상기 전송하는 단계를 반복하는 단계
    를 더 포함하는 정보 교환 방법.
  9. 복수의 노드간 정보 공유를 위한 각 노드의 정보 교환 장치로서,
    이웃 노드의 요청 정보를 수신하는 수신부,
    상기 이웃 노드로 해당 노드의 요청 정보를 전송하고, 결정된 전송 정보를 전송하는 송신부, 그리고
    정보 교환 알고리즘에 따라서, 해당 노드가 보유한 정보와 상기 이웃 노드로부터의 요청 정보에 기반하여 정보를 전송할 노드를 결정하고, 상기 해당 노드가 상기 정보를 전송할 노드로 결정되면, 상기 해당 노드가 보유한 정보 중에서 적어도 하나의 정보를 네트워크 코딩하여 후보 전송 정보들을 생성하며, 상기 후보 전송 정보 중에서 하나를 상기 전송 정보로 선택하는 제어부
    를 포함하는 정보 교환 장치.
  10. 제9항에서,
    상기 제어부는 상기 해당 노드가 보유한 정보 중에서 각 정보를 요청한 이웃 노드가 중복되지 않는 정보들을 네트워크 코딩하여 후보 전송 정보를 생성하는 정보 교환 장치.
  11. 제9항에서,
    상기 제어부는 상기 후보 전송 정보 각각에 대해 각 후보 전송 정보를 구성하는 정보들을 요청한 노드의 수의 합을 계산하고, 계산한 합이 최대에 해당하는 후보 전송 정보를 상기 전송 정보로 선택하는 정보 교환 장치.
  12. 제9항에서,
    상기 제어부는 해당 노드가 보유한 각 정보를 요청한 노드 수의 총합을 계산하고, 계산한 총합이 상기 이웃 노드가 각각 보유한 각 정보를 요청한 노드 수의 총합보다 큰 경우에 상기 해당 노드를 상기 정보를 전송할 노드로 결정하는 정보 교환 장치.
  13. 제9항에서,
    상기 제어부는 상기 이웃 노드로부터 전송 정보를 수신하면 해당 노드의 요청 정보를 업데이트하고, 상기 해당 노드의 요청 정보를 모두 수신할 때까지 상기 정보 교환 알고리즘을 반복하는 정보 교환 장치.
  14. 제9항에서,
    상기 네트워크 코딩은 배타적 논리합(Exclusive OR) 연산을 포함하는 정보 교환 장치.
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