WO2013115602A1 - 애드 혹 네트워크에서의 동적 라우팅 방법 및 그를 위한 네트워크 장치 - Google Patents

애드 혹 네트워크에서의 동적 라우팅 방법 및 그를 위한 네트워크 장치 Download PDF

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WO2013115602A1
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mode
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network device
routing
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강현국
최대인
김민수
윤세준
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인텔렉추얼디스커버리 주식회사
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Definitions

  • the present invention relates to a dynamic routing method in an ad hoc network and a network apparatus therefor.
  • wireless networks can be classified into infrastructure-based networks and ad hoc networks.
  • Infrastructure-based wireless networks require relay equipment such as base stations and access points for terminal-to-device communications.
  • communication between terminals is possible by providing an access point to a terminal within a management range of a relay device, but there is a disadvantage in that the transmission range of the access point should be wide.
  • an infrastructure independent network may be formed by using direct communication between terminals.
  • the ad hoc network is a network method for a user's network device having mobility such as military, rescue team, vehicle, etc., which is composed of a plurality of terminals and communicates between terminals without infrastructure such as base station, access point, etc. This is a possible network.
  • Such a routing protocol on an ad hoc network may be classified into a topology based routing protocol and a location based routing protocol.
  • the topology-based routing protocol can be classified into 'proactive', 'reactive' and 'hybrid' methods.
  • the proactive routing protocol maintains information about the entire node through periodic routing message exchanges between hosts, and has a low latency.
  • 'Reactive routing protocol' performs route search for the corresponding destination only when there is a connection request, which reduces the overhead of routing message exchange and incurs a time delay for route discovery.
  • the Hybrid Routing Protocol allowed us to take advantage of the 'proactive' and 'reactive' schemes.
  • location-based routing protocols can be classified into 'GPSR', 'DREAM' and 'LAR' methods.
  • 'DREAM' method all nodes maintain location information regarding all nodes, and location information update is determined according to the relative distance between nodes and the movement pattern of the nodes.
  • the LAR method restricts the broadcasting of route request messages to a specific area.
  • a problem of 'broadcast storm' may occur due to broadcast messages transmitted from a plurality of nodes that perform the above routing protocol.
  • the 'Probabilistic Scheme' determines whether each host receiving a broadcast message retransmits the broadcast message according to a probability.
  • the 'Counter-Based Scheme' retransmits the broadcast message when a certain number of broadcast messages are received after the host waits a random time.
  • 'Distance-Based Schem' sets a predetermined distance to resend the broadcast message in advance, and retransmits the broadcast message only within the set range.
  • 'Location-Based Schem' calculates the range that the previously sent broadcast message did not reach, and retransmits the broadcast message when the new reach reaches a certain range or more.
  • the 'Cluster-Based Scheme' forms a cluster of nodes using an ID to determine whether to re-send the broadcast message according to the role of each host.
  • Korean Patent Laid-Open Publication No. 2006-0065971 (a neighbor node management and routing path setting method and a network device using the same in a mobile ad hoc network environment) is a packet broadcasted from a neighbor node. And a method for calculating a routing path with a neighbor node by measuring a link quality to a neighbor node through a broadcast packet, and setting a routing path having a shortest path to a destination node as a packet transmission path Doing.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and provides a method capable of dynamically performing routing processing in an ad hoc network environment, and a network device performing the same.
  • the dynamic routing method of a network device in an ad hoc network (a) at least one of the number of neighboring network devices, the moving speed and the amount of data traffic Collecting a factor comprising a; (b) setting a routing information transmission mode based on the collected factor values; And (c) processing any one of transmission and non-transmission of routing information according to the set routing information transmission mode.
  • step (b) when the routing information transmission mode is set, if the value of the factor is less than or equal to a preset threshold, set it to an active mode, and if the value of the factor exceeds the threshold, it is inactive. Set to mode.
  • the network state monitoring unit for collecting a factor (factor) including at least one of the number of neighboring network devices, the moving speed and the amount of data traffic ; Setting the routing information transmission mode to an active mode when the value of the factor is less than or equal to a preset threshold; and setting the routing information transmission mode to an inactive mode when the value of the factor exceeds the threshold.
  • a routing mode setting unit And a transmitter for transmitting or not transmitting the routing information to another network device according to the set routing information transmission mode.
  • any one of the problem solving means of the present invention described above by performing a dynamic routing for transmitting or non-transmitting the routing information of the network device on the ad hoc network based on the state (environment) of the network device and the ad hoc network, Routing overhead on the ad hoc network can be reduced, thereby increasing packet throughput and reducing traffic latency.
  • routing information according to the number of neighboring network devices that transmit and receive data with the network device, the amount of data traffic processed by the network device, and the movement state (speed and direction, etc.) of the network device There is an effect that can actively handle the transmission of.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a network device for dynamic routing processing on an ad hoc network according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a dynamic routing algorithm of a network device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a dynamic routing method according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of setting a routing information transmission mode according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a network device for dynamic routing processing on an ad hoc network according to an embodiment of the present invention.
  • the network device 100 may include a network state monitoring unit 110, a routing mode setting unit 120, a packet transceiver unit 130, and a state reference value setting. It is configured to include a portion 140.
  • the network device 100 is a node that transmits and receives data on an ad hoc network, and may be, for example, a wireless node or a mobile node.
  • the network device 100 may transmit its routing information to another network device through, for example, a multicast or broadcast method.
  • the network condition monitoring unit 110 collects a factor for at least one of the number of neighboring network devices of the network device 100, its moving speed, and data traffic amount in real time or periodically, and collects the factors of the collected factors. The value is checked and transferred to the routing mode setting unit 120.
  • the network state monitoring unit 110 may measure the data traffic amount of the network device 100 itself or collect data traffic amounts of a plurality of network devices on the ad hoc network.
  • the amount of data traffic collected may be the amount of data traffic for at least one of a packet transmitted and received by the network device for direct processing and a packet forwarded to another network device.
  • the network state monitoring unit 110 may directly collect the data traffic amount from the packet transmission / reception unit 130 or through the state reference value setting unit 140.
  • the network state monitoring unit 110 may determine the neighbor network device of the network device 100 according to the conditions described below.
  • the physical size of the ad hoc network is D
  • the network device is N
  • the maximum data transmission distance of the network device is r
  • the distance between the network device Ni and the network device Nj is
  • the network device Ni and the network device Nj may be referred to as neighboring network devices.
  • the network state monitoring unit 110 may calculate the average number of neighboring network devices of the network device 100 according to Equation 1.
  • n (AND) is the average number of neighboring network devices in Ni.
  • the routing mode setting unit 120 sets the routing information transmission mode of the network device 100 based on the values of the collected factors.
  • the routing mode setting unit 120 sets the routing information transmission mode to an active mode when the value of the collected factor is less than or equal to a preset threshold, and the routing information when the value of the factor exceeds the threshold.
  • the transmission mode may be set to inactive mode.
  • the active mode is a mode in which the network device 100 transmits routing information to another network device at a predetermined period or at a predetermined time point. In the inactive mode, the network device 100 does not transmit routing information at the period or time point. Is not a mode.
  • the routing information may include at least one of location information and a routing table of the network device 100.
  • the routing mode setting unit 120 may set the routing information transmission mode by comparing the total factor value calculated based on the value of each factor or the value of each factor with a corresponding threshold. That is, the routing information transmission mode may be set according to any one of the types of factors, and the routing information transmission mode may be set in consideration of all factors.
  • the routing mode setting unit 120 checks the routing information transmission mode previously set for the network device 100, maintains the previous routing information transmission mode or indicates a condition indicated by the currently collected factor, that is, network status. It can be changed to the routing information transmission mode set according to the above.
  • the routing mode setting unit 120 may set the routing information transmission mode by checking the value of the collected factor at predetermined periods or at predetermined times.
  • the routing mode setting unit 120 may set the routing information transmission mode according to the following conditions when setting the routing information transmission mode by comparing the value of the factor and the threshold.
  • the routing mode setting unit 120 may set the routing information transmission mode to the inactive mode according to a preset probability.
  • thD a threshold at which a state transition between an active mode and an inactive mode occurs in network D
  • n an average number of neighbor nodes of the network device Ni
  • Pr the probability of becoming an inactive mode
  • the routing mode setting unit 120 may set the routing information transmission mode of the network device 100 through the routing information transmission mode setting algorithm shown in FIG. 2.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a dynamic routing algorithm of a network device according to an embodiment of the present invention.
  • the network device 100 is represented as a node on a network, and the algorithm when the types of collected factors and thresholds is an average neighbor network device, that is, a neighbor node, is illustrated.
  • the network device Ni when the network device Ni is previously set as an active node, when it is determined that the average number of neighbor nodes n (NE (Ni)) of the network device Ni is larger than the preset threshold thD.
  • the network device Ni is changed to an inactive mode node with a probability of Pr (Ni), and is maintained in the active mode state (ie, 'no change') when the average number of neighbor nodes is less than or equal to the threshold.
  • the network device Ni when it is determined that the average number of neighbor nodes n (NE (Ni)) of the network device Ni is smaller than the preset threshold thD, the network device Ni Is changed to a node in an active mode, and remains in an inactive mode state (i.e., 'no change') when the average number of neighbor nodes is larger than the threshold.
  • the packet transceiver 130 transmits and receives a packet to be directly processed by the network apparatus 100 or a packet to be forwarded to another network apparatus.
  • the packet transceiver 130 determines whether to transmit the routing information of the network device 100 based on the routing information transmission mode set through the routing mode setting unit 120.
  • the packet transceiver 130 transmits the routing information to another network device at a predetermined period or at a predetermined time point.
  • the packet transceiver 130 does not transmit the routing information every predetermined period or at a predetermined time point.
  • the network device 100 By performing dynamic routing to transmit or not transmit routing information based on the state of the network device 100 on the ad hoc network, the network device 100 according to an embodiment of the present invention reduces the routing overhead on the ad hoc network. This can reduce the packet transmission rate and reduce the traffic delay time.
  • the state reference value setting unit 140 sets the threshold value based on the data transmission state of the network apparatus 100 or the ad hoc network, and transmits the set threshold value to the routing mode setting unit 120.
  • the state reference value setting unit 140 may extract the preset threshold value stored in advance and provide it to the routing mode setting unit 120.
  • the state reference value setting unit 140 may set each threshold value for each type of factor. For example, the state reference value setting unit 140 may set each threshold based on the number of neighboring network devices, the moving speed, the moving direction, and the amount of data traffic of the network device 100, and the size of the threshold may be changed. have.
  • the same or different thresholds may be set in a plurality of network devices.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a dynamic routing method according to an embodiment of the present invention.
  • a factor in which a kind whose value changes according to the state of an ad hoc network to which a network device belongs is collected is preset (S310).
  • the factor includes at least one of the number of neighboring network devices, the moving speed and the amount of data traffic of a particular network device.
  • the value of the collected factor is checked (S320), and the routing information transmission mode is set based on the collected factor (S330).
  • a value of the collected factor is compared with a preset threshold to determine whether it is an active mode or an inactive mode.
  • the routing information transmission mode is set according to the determination result.
  • the value of the factor is less than the threshold, it is set to the active mode, and if the value of the factor exceeds the threshold, it is set to the inactive mode.
  • routing information transmission mode according to an embodiment of the present invention can be set through the method as shown in FIG.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method of setting a routing information transmission mode according to an embodiment of the present invention.
  • a factor value according to the collected network state is compared with a preset threshold (S331).
  • step S331 it is determined whether the routing information transmission mode previously set in the network device is an active mode or an inactive mode (S332).
  • step S332 when the preset routing information transmission mode is the active mode, the mode is changed to inactive mode (S333). When the preset routing information transmission mode is the inactive mode, the inactive mode is changed. It maintains (S334).
  • step S331 When the collected factor value is less than or equal to the threshold as a result of the determination in step S331, it is determined whether the routing information transmission mode previously set in the network device is an active mode or an inactive mode (S335).
  • step S335 the active mode is maintained when the preset routing information transmission mode is the active mode (S336), and is changed to the active mode when the preset routing information transmission mode is the inactive mode. (S337).
  • the routing information transmission mode When the preset routing information transmission mode is the active mode, the routing information transmission mode may be changed to the inactive mode according to a preset probability, and the probability may be set based on the average number of network devices and the threshold of the network device.
  • routing information of the network device is transmitted and processed according to the routing information transmission mode set in step S330 (S340).
  • the set routing information transmission mode When the set routing information transmission mode is the active mode, routing information of the network device is transmitted to another network device at a predetermined period or at a predetermined time point. On the other hand, if the set routing information transmission mode is the inactive mode, routing information is not transmitted to another network device at the period or time point.

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Abstract

애드 혹네트워크에서 동적 라우팅 처리 시, 이웃 네트워크 장치의 수, 이동 속도 및 데이터 트래픽량 중 적어도 하나를 포함하는 팩터를 수집하고, 팩터의 값이 기설정된 임계치 이하일 경우 라우팅 정보 전송 모드를 액티브 모드로 설정하고, 팩터의 값이 임계치를 초과할 경우 라우팅 정보 전송 모드를 인액티브 모드로 설정하고, 설정된 라우팅 정보 전송 모드에 따라 라우팅 정보를 다른 네트워크 장치로 전송 또는 비전송 처리한다.

Description

애드 혹 네트워크에서의 동적 라우팅 방법 및 그를 위한 네트워크 장치
본 발명은 애드 혹(ad hoc) 네트워크에서의 동적 라우팅 방법 및 이를 위한 네트워크 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 무선 네트워크는 인프라 기반의 네트워크와 애드 혹 네트워크로 분류될 수 있다. 인프라 기반의 무선 네트워크의 경우 단말간 통신을 위해서는 베이스 스테이션, 엑세스 포인트 같은 중계 장비가 필요하다. 이러한 인프라 기반의 무선 네트워크에서는 중계 장비의 관리 범위내 단말에게 접속점을 제공 함으로써 단말 간 통신이 가능하나, 접속점의 전송 범위가 넓어야 하는 단점이 있다. 반면, 애드 혹 네트워크의 경우 단말간 직접적인 통신을 이용하여 인프라에 독립적인 네트워크를 형성할 수 있다.
애드 혹 네트워크는 군대, 구조대, 차량 등과 같은 이동성을 가지는 이용자의 네트워크 장치를 위한 네트워크 방식으로서, 다수의 단말의 집합으로 이루어지며 단말 간 통신을 위한 베이스 스테이션, 액세스 포인트 등과 같은 기반 시설 없이 단말 간 통신이 가능한 네트워크이다.
이와 같은, 애드 혹 네트워크 상의 라우팅 프로토콜은 토폴로지 기반의 라우팅 프로토콜과 위치 기반 라우팅 프로토콜로 구분할 수 있다.
구체적으로, 토폴로지 기반의 라우팅 프로토콜은 ‘proactive’, ‘reactive’, ‘hybrid’ 방식으로 구분할 수 있다. ‘Proactive 라우팅 프로토콜’은 호스트 간의 주기적인 라우팅 메시지 교환을 통해 전체 노드에 관한 정보를 유지하여 낮은 지연 시간을 가지는 반면, 네트워크 규모와 노드 이동성이 증가할수록 라우팅 오버헤드가 급격히 증가하는 단점이 있다. ‘Reactive 라우팅 프로토콜’은 연결 요청이 있을 때에만 해당 목적지에 대한 경로 탐색을 수행함으로써, 라우팅 메시지 교환의 오버헤드가 적은 반면에 경로 탐색을 위한 시간 지연이 발생한다는 단점이 있다. 그리고, ‘Hybrid 라우팅 프로토콜’은 ‘proactive’와 ‘reactive’ 방식의 장점을 취할 수 있도록 하였다.
또한, 위치 기반의 라우팅 프로토콜은 ‘GPSR’, ‘DREAM’, ‘LAR’방식으로 구분할 수 있다. ‘DREAM’ 방식은 모든 노드가 전체 노드에 관한 위치 정보를 유지하며, 위치 정보 갱신을 노드 간의 상대적 거리와 노드의 이동 패턴에 따라 결정한다. ‘LAR’ 방식은 경로 요청 메시지의 브로드캐스팅을 특정 영역으로 제한하는 방식이다.
한편, 애드 혹 네트워크 환경에서는 상기와 같은 라우팅 프로토콜을 수행하는 복수의 노드에서 각각 전송하는 브로드캐스트 메시지에 의하여 ‘broadcast storm’의 문제가 발생될 수 있다.
이와 같은 라우팅 오버헤드 문제를 해결하기 위하여 종래에는 다양한 방식을 적용하여 라우팅 프로토콜을 수행하여 왔다. 예를 들어, ‘Probabilistic Scheme’은 브로드캐스트 메시지를 수신한 각 호스트가 확률에 따라 브로드캐스트 메시지 재전송 여부를 결정하여 전송한다. 그리고, ‘Counter-Based Scheme’은 호스트가 랜덤한 시간을 대기한 후 일정 개수 이상의 브로드캐스트 메시지가 수신되면 브로드캐스트 메시지를 재전송한다. 또한, ‘Distance-Based Schem’은 브로드캐스트 메시지를 재전송할 일정 거리를 사전에 설정해두고, 설정된 범위에서만 브로드캐스트 메시지를 재전송한다. 또한, ‘Location-Based Schem’은 이전에 전송한 브로드캐스트 메시지가 도달하지 못하였던 범위를 계산하고, 새로운 도달 범위가 일정 범위 이상이 될 때에 브로드캐스트 메시지를 재전송한다. 또한, ‘Cluster-Based Scheme’은 ID를 이용하여 노드들의 클러스터를 형성하여 각 호스트의 역할에 따라 브로드캐스트 메시지의 재전송 여부를 결정한다.
그러나, 상기와 같은 종래의 라우팅 오버헤드 해결 방식들은 네트워크 장치가 속한 애드 혹 네트워크 및 네트워크 장치의 상태에 따라 능동적으로 라우팅 방식을 적용하여 라우팅 오버헤드를 감소시킬 수 있는 해결 방안은 제시하지 못하였다.
한편, 본 발명의 기술과 관련성이 있는 것으로서, 대한민국공개특허 제2006-0065971호(모바일 애드 혹 네트워크 환경에서 이웃 노드 관리 및 라우팅 경로 설정 방법 및 이를 이용한 네트워크 장치)는, 이웃 노드로부터 브로드캐스트된 패킷을 수신하고, 브로드캐스트된 패킷을 통한 이웃 노드에 대한 링크 품질을 측정하여 이웃 노드와의 라우팅 경로를 계산하고, 목적지 노드까지 최단 경로를 갖는 라우팅 경로를 패킷 전송 경로로 설정하는 방법 및 장치를 개시하고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 애드 혹 네트워크 환경에서 동적으로 라우팅 처리를 할 수 있는 방법 및 이를 수행하는 네트워크 장치를 제공하고자 한다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 애드 혹(ad hoc) 네트워크에서 네트워크 장치의 동적 라우팅 방법은, (a) 이웃 네트워크 장치의 수, 이동 속도 및 데이터 트래픽량 중 적어도 하나를 포함하는 팩터(factor)를 수집하는 단계; (b) 상기 수집된 팩터의 값에 기초하여 라우팅 정보 전송 모드를 설정하는 단계; 및 (c) 상기 설정된 라우팅 정보 전송 모드에 따라 라우팅 정보의 전송 또는 비전송 중 어느 하나를 처리하는 단계를 포함하되,
상기 (b) 단계에서, 상기 라우팅 정보 전송 모드 설정 시, 상기 팩터의 값이 기설정된 임계치 이하일 경우 액티브(active) 모드로 설정하고, 상기 팩터의 값이 상기 임계치를 초과할 경우 인액티브(inactive) 모드로 설정한다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 애드 혹(ad hoc) 네트워크의 네트워크 장치는, 이웃 네트워크 장치의 수, 이동 속도 및 데이터 트래픽량 중 적어도 하나를 포함하는 팩터(factor)를 수집하는 네트워크 상태 모니터링부; 상기 팩터의 값이 기설정된 임계치 이하일 경우 라우팅 정보 전송 모드를 액티브(active) 모드로 설정하고, 상기 팩터의 값이 상기 임계치를 초과할 경우 상기 라우팅 정보 전송 모드를 인액티브(inactive) 모드로 설정하는 라우팅 모드 설정부; 및 상기 설정된 라우팅 정보 전송 모드에 따라 라우팅 정보를 다른 네트워크 장치로 전송 또는 비전송 처리하는 송신부를 포함한다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 애드 혹 네트워크 상에서 네트워크 장치 및 애드 혹 네트워크의 상태(환경)에 기초하여 네트워크 장치의 라우팅 정보를 전송 또는 비전송 처리하는 동적 라우팅을 수행함으로써, 애드 혹 네트워크 상의 라우팅 오버헤드를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 패킷의 전송률을 높이고 트래픽 지연 시간을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, 네트워크 장치와 데이터를 송수신하는 이웃 네트워크 장치 수, 네트워크 장치가 처리하는 데이터 트래픽량 및 네트워크 장치의 이동 상태(속도 및 방향 등)에 따라 라우팅 정보의 전송을 능동적으로 처리할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 애드 혹 네트워크 상에서 동적 라우팅 처리를 하는 네트워크 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 장치의 동적 라우팅 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 라우팅 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라우팅 정보 전송 모드를 설정하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 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, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 애드 혹 네트워크 상에서 동적 라우팅 처리를 하는 네트워크 장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 장치(100)는, 네트워크 상태 모니터링부(110), 라우팅 모드 설정부(120), 패킷 송수신부(130), 및 상태 기준값 설정부(140)를 포함하여 구성된다.
도 1에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 장치(100)는 애드 혹 네트워크 상에서 데이터를 송수신하는 노드(node)로서, 예를 들어 무선 노드 또는 모바일 노드일 수 있다. 네트워크 장치(100)는 예를 들어 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 방식을 통해 자신의 라우팅 정보를 다른 네트워크 장치로 전송할 수 있다.
네트워크 상태 모니터링부(110)는 네트워크 장치(100)의 이웃 네트워크 장치의 수, 자신의 이동 속도, 및 데이터 트래픽량 중 적어도 하나에 대한 팩터(factor)를 실시간 또는 주기적으로 수집하고, 수집된 팩터들의 값을 확인하여 라우팅 모드 설정부(120)로 전달한다.
네트워크 상태 모니터링부(110)는 네트워크 장치(100) 자체의 데이터 트래픽량을 측정하거나 애드 혹 네트워크 상의 복수의 네트워크 장치의 데이터 트래픽량을 수집할 수 있다. 수집하는 데이터 트래픽량은 네트워크 장치가 직접 처리하기 위해 송수신하는 패킷 및 다른 네트워크 장치로 포워딩한 패킷 중 적어도 하나에 대한 데이터 트래픽량일 수 있다. 네트워크 상태 모니터링부(110)는 패킷 송수신부(130)로부터 데이터 트래픽량을 직접 수집하거나, 상태 기준값 설정부(140)를 통해 수집할 수 있다.
네트워크 상태 모니터링부(110)는 하기 설명하는 조건에 따라 네트워크 장치(100)의 이웃 네트워크 장치를 판단할 수 있다.
예를 들어, 애드 혹 네트워크의 물리적 크기를 D라 하고, 네트워크 장치를 N이라 하고, 네트워크 장치의 데이터 최대 전송 거리를 r이라 하고, 네트워크 장치Ni와 네트워크 장치 Nj의 거리를 |Ni- Nj|라 할 때, |Ni- Nj|≤r 인 경우 네트워크 장치 Ni와 네트워크 장치 Nj는 이웃 네트워크 장치라고 할 수 있다.
네트워크 상태 모니터링부(110)는 수학식 1에 따라 네트워크 장치(100)의 평균 이웃 네트워크 장치 수를 산출할 수 있다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2013000842-appb-I000001
이때, n(AND)는 Ni의 평균 이웃 네트워크 장치 수이다.
라우팅 모드 설정부(120)는 수집된 팩터의 값들에 기초하여 네트워크 장치(100)의 라우팅 정보 전송 모드를 설정한다.
구체적으로, 라우팅 모드 설정부(120)는 수집된 팩터의 값이 기설정된 임계치 이하일 경우 라우팅 정보 전송 모드를 액티브(active) 모드로 설정하고, 상기 팩터의 값이 상기 임계치를 초과할 경우 상기 라우팅 정보 전송 모드를 인액티브(inactive) 모드로 설정할 수 있다.
액티브 모드는 네트워크 장치(100)가 기설정된 주기마다 또는 기설정된 시점에 라우팅 정보를 다른 네트워크 장치로 전송하는 모드이며, 인액티브 모드는 네트워크 장치(100)가 상기 주기 또는 시점에 라우팅 정보를 전송하지 않는 모드이다. 라우팅 정보는 네트워크 장치(100)의 위치 정보 및 라우팅 테이블 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
라우팅 모드 설정부(120)는 모든 팩터의 종류별 값 또는 각 팩터의 값에 기초하여 연산된 종합 팩터 값을 각각 대응하는 임계치와 비교하여 라우팅 정보 전송 모드를 설정할 수 있다. 즉, 팩터의 종류 중 어느 하나에 따라 라우팅 정보 전송 모드를 설정할 수 있으며, 모든 팩터들을 종합적으로 고려하여 라우팅 정보 전송 모드를 설정하는 것도 가능하다.
한편, 라우팅 모드 설정부(120)는 네트워크 장치(100)에 대해 이전에 설정되어 있던 라우팅 정보 전송 모드를 확인하고, 상기 이전 라우팅 정보 전송 모드를 유지하거나 현재 수집된 팩터가 나타내는 조건즉, 네트워크 상태에 따라 설정된 라우팅 정보 전송 모드로 변경할 수 있다. 라우팅 모드 설정부(120)는 기설정된 주기마다 또는 기설정된 시점에 상기 수집된 팩터의 값을 확인하여 상기 라우팅 정보 전송 모드를 설정할 수 있다.
또한, 라우팅 모드 설정부(120)는 팩터의 값과 임계치를 비교하여 라우팅 정보 전송 모드를 설정할 때, 하기와 같은 조건에 따라 라우팅 정보 전송 모드를 설정할 수 있다.
라우팅 모드 설정부(120)는 상기 수집된 팩터의 값이 임계치를 초과하는 경우, 기설정된 확률에 따라 라우팅 정보 전송 모드를 인액티브 모드로 설정할 수 있다.
예를 들어, 네트워크 D에서 액티브 모드 및 인액티브 모드 간 상태 천이가 일어날 임계치를 thD라 하고, 네트워크 장치(Ni)의 평균 이웃 노드 수를 n(NE(Ni))라 하고, 네트워크 장치(Ni)가 인액티브 모드가 될 확률을 Pr(Ni)라 할 때, 상기 확률은 하기 수학식 2를 통해 산출될 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2013000842-appb-I000002
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 라우팅 모드 설정부(120)는 도 2에 나타낸 라우팅 정보 전송 모드 설정 알고리즘을 통해 네트워크 장치(100)의 라우팅 정보 전송 모드를 설정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 장치의 동적 라우팅 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 2에서는 네트워크 장치(100)를 네트워크 상의 노드로 표현하였으며, 수집된 팩터 및 임계치의 종류가 평균 이웃 네트워크 장치 즉, 이웃 노드인 경우의 알고리즘을 나타내었다.
도 2에 도시한 알고리즘에 따르면, 네트워크 장치(Ni)가 사전에 액티브 노드로 설정된 경우, 네트워크 장치(Ni)의 평균 이웃 노드 수n(NE(Ni))가 기설정된 임계치thD보다 큰 것으로 판단되면, 네트워크 장치(Ni)를 Pr(Ni)의 확률로 인액티브 모드의 노드로 변경시키고, 평균 이웃 노드 수가 임계치 이하인 경우 액티브 모드 상태를 유지(즉, ‘변화 없음’)한다.
반면, 네트워크 장치(Ni)가 사전에 인액티브 노드로 설정된 경우, 네트워크 장치(Ni)의 평균 이웃 노드 수n(NE(Ni))가 기설정된 임계치thD보다 작은 것으로 판단되면, 네트워크 장치(Ni)를 액티브 모드의 노드로 변경시키고, 평균 이웃 노드 수가 임계치보다 큰 경우 인액티브 모드 상태를 유지(즉, ‘변화 없음’)한다.
다시 도 1로 돌아가서, 패킷 송수신부(130)는 네트워크 장치(100)가 직접 처리할 패킷 또는 다른 네트워크 장치로 포워딩할 패킷을 송수신한다.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷 송수신부(130)는 라우팅 모드 설정부(120)를 통해 설정된 라우팅 정보 전송 모드에 기초하여 네트워크 장치(100)의 라우팅 정보를 전송할지 여부를 결정한다.
즉, 패킷 송수신부(130)는 네트워크 장치(100)의 라우팅 정보 전송 모드가 액티브 모드인 경우, 기설정된 주기마다 또는 기설정된 시점에 상기 라우팅 정보를 다른 네트워크 장치 측으로 전송한다. 반면, 패킷 송수신부(130)는 네트워크 장치(100)의 라우팅 정보 전송 모드가 인액티브 모드인 경우, 기설정된 주기마다 또는 기설정된 시점에 상기 라우팅 정보를 전송하지 않는다.
애드 혹 네트워크 상에서 네트워크 장치(100)의 상태에 기초하여 라우팅 정보를 전송 또는 비전송하는 동적 라우팅을 수행함으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 장치(100)는 애드 혹 네트워크 상의 라우팅 오버헤드를 감소시킬 수 있으며, 이에 따라 패킷의 전송률을 높이고 트래픽 지연 시간을 줄일 수 있다.
상태 기준값 설정부(140)는 네트워크 장치(100) 또는 애드 혹 네트워크의 데이터 전송 상태에 기초하여 상기 임계치를 설정하고, 설정된 임계치를 라우팅 모드 설정부(120)로 전달한다. 상태 기준값 설정부(140)는 사전에 저장되어 있던 설정된 임계치를 추출하여 라우팅 모드 설정부(120)로 제공하는 것도 가능하다. 이때, 상태 기준값 설정부(140)는 상기 팩터의 종류별로각각의 임계치를 설정할 수 있다. 예를 들어, 상태 기준값 설정부(140)는 네트워크 장치(100)의 이웃 네트워크 장치 수, 이동 속도, 이동 방향 및 데이터 트래픽량을 기준으로 각각의 임계치를 설정할 수 있으며, 임계치의 크기는 변경될 수 있다.
본 발명의 일 실시예가 적용되는 애드 혹 네트워크 상에서는 복수의 네트워크 장치들에 서로 동일 또는 상이한 임계치들이 설정될 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 애드 혹 네트워크 상에서 동적 라우팅 방법에 대해서 상세히 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 라우팅 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 네트워크 장치가 속한 애드 혹 네트워크의 상태에 따라 값이 변하는 종류가 기설정된 팩터를 수집한다(S310).
상기 팩터는 특정 네트워크 장치의 이웃 네트워크 장치의 수, 이동 속도 및 데이터 트래픽량 중 적어도 하나를 포함한다.
그리고, 수집된 팩터의 값을 확인하여(S320), 상기 수집된 팩터에 기초하여 라우팅 정보 전송 모드를 설정한다(S330).
먼저, 수집된 팩터의 값을 기설정된 임계치와 비교하여 액티브 모드인지 인액티브 모드인지 결정한다. 다음, 사전에 설정된 라우팅 정보 전송 모드를 유지할 것인지 변경할 것인지 결정한다. 결정 결과에 따라 라우팅 정보 전송 모드를 설정한다.
팩터의 값이 임계치 이하일 경우 액티브 모드로 설정하고, 팩터의 값이 임계치를 초과할 경우 인액티브 모드로 설정한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 라우팅 정보 전송 모드는 하기 도 4에서와 같은 방법을 통해 설정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 라우팅 정보 전송 모드를 설정하는 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저, 수집된 네트워크 상태에 따른 팩터 값과 기설정된 임계치를 비교한다(S331).
상기 단계(S331)의 판단 결과 수집된 팩터 값이 임계치를 초과하는 경우, 네트워크 장치에 사전에 설정되어 있던 라우팅 정보 전송 모드가 액티브 모드인지 인액티브 모드인지 여부를 판단한다(S332).
상기 단계(S332)의 판단 결과, 기설정되어 있던 라우팅 정보 전송 모드가 액티브 모드인 경우 인액티브 모드로 변경하고(S333), 기설정되어 있던 라우팅 정보 전송 모드가 인액티브 모드인 경우 인액티브 모드를 유지한다(S334).
상기 단계(S331)의 판단 결과 수집된 팩터 값이 임계치 이하인 경우, 네트워크 장치에 사전에 설정되어 있던 라우팅 정보 전송 모드가 액티브 모드인지 인액티브 모드인지 여부를 판단한다(S335).
상기 단계(S335)의 판단 결과, 기설정되어 있던 라우팅 정보 전송 모드가 액티브 모드인 경우 액티브 모드를 유지하고(S336), 기설정되어 있던 라우팅 정보 전송 모드가 인액티브 모드인 경우 액티브 모드로 변경한다(S337).
기설정되어 있던 라우팅 정보 전송 모드가 액티브 모드인 경우, 기설정된 확률에 따라 인액티브 모드로 변경될 수 있으며, 상기 확률은 네트워크 장치의 평균 이웃 네트워크 장치의 수 및 임계치에 기초하여 설정될 수 있다.
다시 도 3으로 돌아가서, 상기 단계(S330)에서 설정된 라우팅 정보 전송 모드에 따라 네트워크 장치의 라우팅 정보를 전송 처리한다(S340).
설정된 라우팅 정보 전송 모드가 액티브 모드인 경우, 기설정된 주기마다 또는 기설정된 시점에 네트워크 장치의 라우팅 정보를 다른 네트워크 장치로 전송한다. 반면, 설정된 라우팅 정보 전송 모드가 인액티브 모드인 경우, 상기 주기 또는 시점에 라우팅 정보를 다른 네트워크 장치로 전송하지 않는다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 애드 혹(ad hoc) 네트워크에서 네트워크 장치의 동적 라우팅 방법에 있어서,
    (a) 이웃 네트워크 장치의 수, 이동 속도 및 데이터 트래픽량 중 적어도 하나를 포함하는 팩터(factor)를 수집하는 단계;
    (b) 상기 수집된 팩터의 값에 기초하여 라우팅 정보 전송 모드를 설정하는 단계; 및
    (c) 상기 설정된 라우팅 정보 전송 모드에 따라 라우팅 정보의 전송 또는 비전송 중 어느 하나를 처리하는 단계를 포함하되,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 라우팅 정보 전송 모드 설정 시, 상기 팩터의 값이 기설정된 임계치 이하일 경우 액티브(active) 모드로 설정하고, 상기 팩터의 값이 상기 임계치를 초과할 경우 인액티브(inactive) 모드로 설정하는, 애드 혹 네트워크에서 네트워크 장치의 동적 라우팅 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서,
    상기 액티브 모드 시 기설정된 주기마다 또는 기설정된 시점에 상기 라우팅 정보를 전송 처리하고,
    상기 인액티브 모드 시 상기 주기 또는 시점에 상기 라우팅 정보를 비전송 처리하는, 애드 혹 네트워크에서 네트워크 장치의 동적 라우팅 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 팩터의 값을 상기 임계치와 비교하여 상기 액티브 모드 또는 상기 인액티브 모드를 판단하는 단계;
    사전에 설정된 상기 라우팅 정보 전송 모드의 유지 또는 변경 여부를 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 결과에 따라 상기 라우팅 정보 전송 모드를 설정하는 단계를 포함하는, 애드 혹 네트워크에서 네트워크 장치의 동적 라우팅 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계에 있어서,
    상기 팩터의 값이 상기 임계치를 초과한 경우 기설정된 확률에 따라 상기 라우팅 정보 전송 모드를 상기 인액티브 모드로 설정하되,
    상기 확률은,
    상기 네트워크 장치의 평균 이웃 네트워크 장치의 수 및 상기 임계치에 기초하여 설정된 것인, 애드 혹 네트워크에서 네트워크 장치의 동적 라우팅 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 트래픽량은,
    상기 네트워크 장치 및 상기 애드 혹 네트워크 상의 복수의 네트워크 장치 중 적어도 하나의 송신 패킷, 수신 패킷 및 다른 네트워크 장치로의 포워딩 패킷 중 적어도 하나의 데이터 트래픽량인 것인, 애드 혹 네트워크에서 네트워크 장치의 동적 라우팅 방법.
  6. 애드 혹(ad hoc) 네트워크의 네트워크 장치에 있어서,
    이웃 네트워크 장치의 수, 이동 속도 및 데이터 트래픽량 중 적어도 하나를 포함하는 팩터(factor)를 수집하는 네트워크 상태 모니터링부;
    상기 팩터의 값이 기설정된 임계치 이하일 경우 라우팅 정보 전송 모드를 액티브(active) 모드로 설정하고, 상기 팩터의 값이 상기 임계치를 초과할 경우 상기 라우팅 정보 전송 모드를 인액티브(inactive) 모드로 설정하는 라우팅 모드 설정부; 및
    상기 설정된 라우팅 정보 전송 모드에 따라 라우팅 정보를 다른 네트워크 장치로 전송 또는 비전송 처리하는 송신부를 포함하는 애드 혹 네트워크의 네트워크 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 라우팅 모드 설정부는,
    상기 팩터의 값에 기초하여 설정된 라우팅 정보 전송 모드에 따라 사전에 설정된 라우팅 정보 전송 모드를 유지 또는 변경 처리하는, 애드 혹 네트워크의 네트워크 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 라우팅 모드 설정부는,
    상기 팩터의 값이 상기 임계치를 초과한 경우 기설정된 확률에 따라 상기 라우팅 정보 전송 모드를 상기 인액티브 모드로 설정하되,
    상기 확률은,
    상기 네트워크 장치의 평균 이웃 네트워크 장치의 수 및 상기 임계치에 기초하여 설정된 것인, 애드 혹 네트워크의 네트워크 장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 송신부는,
    상기 액티브 모드 시 기설정된 주기마다 또는 기설정된 시점에 상기 라우팅 정보를 전송 처리하고, 상기 인액티브 모드 시 상기 주기 또는 시점에 상기 라우팅 정보를 비전송 처리하는, 애드 혹 네트워크의 네트워크 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 데이터 트래픽량은,
    상기 네트워크 장치 및 상기 애드 혹 네트워크 상의 복수의 네트워크 장치 중 적어도 하나의 송신 패킷, 수신 패킷 및 다른 네트워크 장치로의 포워딩 패킷 중 적어도 하나의 데이터 트래픽량인 것인, 애드 혹 네트워크의 네트워크 장치.
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