WO2016133281A1 - 무선 메쉬망을 위한 노드 가용성 산출 방법 및 시스템 - Google Patents

무선 메쉬망을 위한 노드 가용성 산출 방법 및 시스템 Download PDF

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WO2016133281A1
WO2016133281A1 PCT/KR2015/013794 KR2015013794W WO2016133281A1 WO 2016133281 A1 WO2016133281 A1 WO 2016133281A1 KR 2015013794 W KR2015013794 W KR 2015013794W WO 2016133281 A1 WO2016133281 A1 WO 2016133281A1
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availability
value
node
link
wireless mesh
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PCT/KR2015/013794
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Inventor
박홍식
이은정
김영민
Original Assignee
한국과학기술원
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    • H04L43/08—Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters
    • H04L43/0805—Monitoring or testing based on specific metrics, e.g. QoS, energy consumption or environmental parameters by checking availability
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L41/00—Arrangements for maintenance, administration or management of data switching networks, e.g. of packet switching networks
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
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Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for calculating node availability in consideration of service and network characteristics in availability of a wireless mesh network. More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for analyzing availability for each layer and calculating node availability as a product of availability for each layer element.
  • the availability calculation method according to the prior art includes the availability calculation method in a wired network and the availability calculation method in a wireless mesh network.
  • the availability calculation method in a wired network includes MTTR and availability calculation methods using MTTF.
  • this method there is a problem in that the availability of the physical layer is used to calculate the availability of the entire network without considering the availability of other layers.
  • the availability calculation method in the wireless mesh network includes an availability calculation method using MTTR and MTTF, in which only link availability is considered. In this case, there is a problem that only the availability of the physical layer or the link availability is used to calculate the availability of the entire network without considering the availability of other layers.
  • An object of the present invention is to provide a method and apparatus for analyzing a correlation between availability of each layer and newly calculating node availability based on the correlation.
  • the proposed node availability value is applied to the service availability calculation formula to calculate the service availability in the wireless mesh network environment.
  • the node availability calculation method for a wireless mesh network proposed in the present invention includes the steps of calculating a machine availability value in a wireless mesh node, calculating a link availability value in the wireless mesh node, the wireless mesh Calculating a node availability at the wireless mesh node using the availability value of each layer including the machine availability value, the link availability value, and the path availability value; It may include.
  • the calculating of the machine availability value in the wireless mesh node may be calculated using a time from a predetermined time to a failure occurrence, an average time from failure repair to the next failure, and an average time from failure to repair.
  • the calculating of the link availability value in the wireless mesh node may be calculated using a product of link connection availability and channel allocation availability.
  • the link link availability value is represented by a link link probability value obtained through measurement of a link layer, and the channel assignment availability value is divided by a sum of a time for which channel allocation fails and a time for reassigning a channel after a channel allocation failure. Can be represented by a value.
  • the step of calculating a path availability value in the wireless mesh node may be calculated as a value obtained as a sum of a time that the path establishment fails and a time taken to restore the path.
  • the time taken to recover the path may depend on the routing protocol.
  • Computing node availability at the wireless mesh node using the availability value of each layer including the machine availability value, the link availability value, and the path availability value comprises: the machine availability value, the link availability value, and It can be calculated as the product of the route availability values.
  • the node availability calculation system for a wireless mesh network proposed in the present invention is a machine availability calculation unit for calculating a machine availability value in a wireless mesh node, calculating a link availability value in the wireless mesh node A link availability calculator, a path availability calculator for calculating a path availability value at the wireless mesh node, the wireless availability using an availability value of each layer including the machine availability value, the link availability value, and the path availability value It may include a node availability calculator for calculating node availability at the mesh node. Node availability calculation system.
  • the machine availability calculation unit may calculate using a time from a predetermined time to a failure occurrence, an average time from the failure repair to the next failure, and an average time from the failure to the repair.
  • the link availability calculator calculates a link product based on a product of link connection availability and channel allocation availability.
  • the link availability availability value is represented by a link connection probability value obtained through measurement of a link layer, and the channel allocation availability value is a time when channel allocation fails. May be expressed as a value obtained by dividing the sum of the time when the channel allocation fails and the time required to reassign the channel.
  • the path availability calculation unit calculates the time that the path establishment failed as a sum of the time that the path establishment failed and the time taken to restore the path, and the time taken to restore the path may vary depending on the routing protocol.
  • the node availability calculator may calculate the product of the machine availability value, the link availability value, and the path availability value.
  • node availability reflecting various technologies applied to a wireless mesh network, and use the calculated node availability to calculate end-to-end service availability and to determine whether the service provider satisfies the SLA. have.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of calculating node availability according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a node availability calculation system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating availability of each layer of a wireless mesh node according to an embodiment of the present invention.
  • service availability in wireless mesh network is also defined as below (definition 1) based on ITILv3.
  • Service availability of wireless mesh network is the ability to perform the promised function when a request of the wireless mesh network service comes in.
  • FIG. 1 is a flowchart illustrating a method of calculating node availability according to an embodiment of the present invention.
  • the node availability calculation method includes calculating a machine availability value at a wireless mesh node (110), calculating a link availability value at the wireless mesh node (120), and calculating a path availability value at the wireless mesh node. Step 130, calculating 140 node availability at the wireless mesh node using the availability values of each layer including the machine availability value, the link availability value, and the path availability value. have.
  • the machine availability value at the wireless mesh node may be calculated.
  • Availability of the physical layer is the same as availability in terms of parts can be defined as shown in Equation 2 below. This value can be obtained in advance through the data sheet of the wireless mesh node.
  • a link availability value at the wireless mesh node may be calculated.
  • a path availability value at the wireless mesh node may be calculated.
  • T ca and T pr may vary depending on the algorithms applied thereto.
  • the routing path setting may be that the path availability value made in the link layer is the T pr values vary according to the routing protocol.
  • node availability at the wireless mesh node may be calculated using the availability values of each layer including the machine availability value, the link availability value, and the path availability value.
  • T ca and T pr The value may vary depending on the algorithm applied.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a node availability calculation system according to an embodiment of the present invention.
  • the node availability calculation system 200 may include a processor 210, a bus 220, a network interface 230, a memory 240, and a database 250.
  • the memory 240 may include an operating system 241 and a node availability calculation routine 242.
  • the processor 210 may include a machine availability calculator 211, a link availability calculator 212, a path availability calculator 213, and a node availability calculator 214.
  • the node availability calculation system 200 may include more components than the components of FIG. 2. However, it is not necessary to clearly show most of the prior art components.
  • the node availability calculation system 200 may include other components, such as a display or a transceiver.
  • the memory 240 is a computer-readable recording medium and may include a permanent mass storage device such as random access memory (RAM), read only memory (ROM), and a disk drive.
  • the memory 240 may store program codes for the operating system 241 and the node availability calculation routine 242.
  • These software components may be loaded from a computer readable recording medium separate from the memory 240 using a drive mechanism (not shown).
  • a separate computer-readable recording medium may include a computer-readable recording medium (not shown) such as a floppy drive, a disk, a tape, a DVD / CD-ROM drive, a memory card, and the like.
  • the software components may be loaded into the memory 240 via the network interface 230 rather than the computer readable recording medium.
  • the bus 220 may enable communication and data transmission between components of the parking space securing system 200.
  • the bus 220 may be configured using a high-speed serial bus, a parallel bus, a storage area network and / or other suitable communication technology.
  • the network interface 230 may be a computer hardware component for connecting the node availability calculation system 200 to a computer network.
  • the network interface 230 may connect the node availability calculation system 200 to a computer network through a wireless or wired connection.
  • the database 250 may serve to store and maintain all information necessary for calculating node availability.
  • the database 250 is built and included in the node availability calculation system 200.
  • the present invention is not limited thereto, and may be omitted depending on a system implementation method or environment. It is also possible to exist as an external database built on a separate other system.
  • the processor 210 may be configured to process instructions of a computer program by performing basic arithmetic, logic, and input / output operations of the node availability calculation system 200.
  • the instructions may be provided to the processor 210 by the memory 240 or the network interface 230 and via the bus 220.
  • the processor 210 may be configured to execute program code for the machine availability calculator 211, the link availability calculator 212, the path availability calculator 213, and the node availability calculator 214.
  • Such program code may be stored in a recording device such as memory 240.
  • the machine availability calculator 211, the link availability calculator 212, the path availability calculator 213, and the node availability calculator 214 may be configured to perform the steps 110-1430 of FIG. 1. .
  • the node availability calculation system 200 may include a machine availability calculator 211, a link availability calculator 212, a path availability calculator 213, and a node availability calculator 214.
  • the machine availability calculator 211 may calculate a machine availability value at the wireless mesh node. Availability of the physical layer is the same as availability in terms of parts can be defined as Equation 2. The machine availability calculator 211 may obtain this value in advance through a data sheet of the wireless mesh node.
  • the link availability calculator 212 may calculate a link availability value at the wireless mesh node.
  • the path availability calculator 213 may calculate a path availability value in the wireless mesh node.
  • T ca and T pr may vary depending on the algorithms applied thereto.
  • the routing path setting may be that the path availability value made in the link layer is the T pr values vary according to the routing protocol.
  • the node availability calculator 214 may calculate node availability at the wireless mesh node using an availability value of each layer including a machine availability value, the link availability value, and the path availability value.
  • T ca and T pr The value may vary depending on the algorithm applied.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating availability of each layer of a wireless mesh node according to an embodiment of the present invention.
  • node availability in the wireless mesh network must be calculated.
  • hierarchical availability of the wireless mesh node i 320 includes a machine availability 330, a link availability 340, and a path availability 350.
  • the availability of the physical layer represents machine availability, and the calculation for machine availability is shown in Equation 2.
  • the availability of the link layer represents link availability, and the calculation for link availability is shown in Equation 3.
  • the availability of the network layer represents path availability, and the calculation for path availability is shown in Equation 4.
  • Table 1 relates to the availability calculation method according to the application algorithm of each layer based on the node availability calculation method presented in the present invention.
  • Availability-related elements according to algorithms applied to each layer may have values as shown in Table 1 below.
  • Table 2 relates to the availability calculation method according to the application algorithm of each layer based on the node availability calculation method presented in the present invention, and is an embodiment of deriving availability related factor values in the wireless mesh network to which the protection recovery technique is applied.
  • the wireless mesh network uses 802.11s HWMP routing using the protection recovery method for each layer.
  • the availability-related factor according to the applied algorithm for each layer may have a value as shown in FIG. 2 (b) below.
  • the apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components.
  • the devices and components described in the embodiments may be, for example, processors, controllers, arithmetic logic units (ALUs), digital signal processors, microcomputers, field programmable arrays (FPAs), It may be implemented using one or more general purpose or special purpose computers, such as a programmable logic unit (PLU), microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions.
  • the processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system.
  • the processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software.
  • OS operating system
  • the processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to the execution of the software.
  • processing device includes a plurality of processing elements and / or a plurality of types of processing elements. It can be seen that it may include.
  • the processing device may include a plurality of processors or one processor and one controller.
  • other processing configurations are possible, such as parallel processors.
  • the software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the above, and configure the processing device to operate as desired, or process it independently or collectively. You can command the device.
  • Software and / or data may be any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage medium or device in order to be interpreted by or to provide instructions or data to the processing device. Or may be permanently or temporarily embodied in a signal wave to be transmitted.
  • the software may be distributed over networked computer systems so that they may be stored or executed in a distributed manner.
  • Software and data may be stored on one or more computer readable recording media.
  • the method according to the embodiment may be embodied in the form of program instructions that can be executed by various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • the program instructions recorded on the media may be those specially designed and constructed for the purposes of the embodiments, or they may be of the kind well-known and available to those having skill in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks, and magnetic tape, optical media such as CD-ROMs, DVDs, and magnetic disks, such as floppy disks.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

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  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
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Abstract

무선 메쉬망을 위한 노드 가용성 산출 방법 및 장치가 제시된다. 본 발명에서 제안하는 무선 메쉬망을 위한 노드 가용성 산출 방법은 무선 메쉬 노드에서의 기계 가용성 값을 계산하는 단계, 상기 무선 메쉬 노드에서의 링크 가용성 값을 계산하는 단계, 상기 무선 메쉬 노드에서의 경로 가용성 값을 계산하는 단계, 상기 기계 가용성 값, 상기 링크 가용성 값, 및 상기 경로 가용성 값을 포함하는 각 계층의 가용성 값을 이용하여 상기 무선 메쉬 노드에서의 노드 가용성을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

무선 메쉬망을 위한 노드 가용성 산출 방법 및 시스템
본 발명은 무선 메쉬 망의 가용성에 있어서 서비스와 망 특성을 고려한 노드 가용성 산출 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 각 계층별 가용성을 분석하고, 각 계층 요소별 가용성의 곱으로 노드 가용성을 산출하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 들어, 무선 망 환경에서 다양한 서비스의 등장과 더불어 모바일 트래픽의 급격한 증가로 인해 무선 메쉬 망 기술이 핵심 기술로 주목 받고 있다. 특히, 무선 메쉬 망에서의 서비스 가용성 보장 측면에서는 기존의 유선 메쉬 망과 달리 무선 환경 하에 링크가 연결되기 때문에 SLA(Service Level Agreement)에 명시된 목표 값을 보장하는 것이 매우 어려운 실정이다. 따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한 가용성 분석 및 서비스 가용성을 보장을 위한 많은 연구들이 이루어져 왔다. 하지만, 기존 연구들의 대부분은 오직 물리 레벨(다시 말해, 부품)의 가용성만을 고려한 채 서비스와 망의 특징을 고려하지 않았다는 점에서 한계점을 지닌다.
종래 기술에 따른 가용성 산출 방법에는 유선 망에서의 가용성 산출 방식과 무선 메쉬 망에서의 가용성 산출 방식이 있다.
유선 망에서의 가용성 산출 방식으로는 MTTR, MTTF를 이용한 가용성 산출 방식이 있고, 이러한 방식의 경우 다른 계층의 가용성은 고려하지 않은 채 물리 계층의 가용성을 전체 망의 가용성 산출에 활용한다는 문제점이 있다.
무선 메쉬 망에서의 가용성 산출 방식으로는 MTTR, MTTF를 이용한 가용성 산출 방식이 있고, 이때 링크 가용성만을 고려한다. 이러한 방식의 경우 다른 계층의 가용성은 고려하지 않은 채 물리 계층의 가용성이나 링크 가용성만을 전체 망의 가용성 계산에 활용한다는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 각 계층의 가용성간의 상관관계를 분석하고, 이를 토대로 새롭게 노드 가용성을 계산하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다. 또한, 제안된 노드 가용성 값을 서비스 가용성 계산식에 적용하여 무선 메쉬 망 환경에서의 서비스 가용성 산출에 활용하고자 한다.
일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 무선 메쉬망을 위한 노드 가용성 산출 방법은 무선 메쉬 노드에서의 기계 가용성 값을 계산하는 단계, 상기 무선 메쉬 노드에서의 링크 가용성 값을 계산하는 단계, 상기 무선 메쉬 노드에서의 경로 가용성 값을 계산하는 단계, 상기 기계 가용성 값, 상기 링크 가용성 값, 및 상기 경로 가용성 값을 포함하는 각 계층의 가용성 값을 이용하여 상기 무선 메쉬 노드에서의 노드 가용성을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 무선 메쉬 노드에서의 기계 가용성 값을 계산하는 단계는 미리 정해진 시간으로부터 고장 발생 시까지의 시간, 고장 수리 후 다음 고장까지의 평균 시간, 및 고장 후 수리까지의 평균 시간을 이용하여 계산할 수 있다.
상기 무선 메쉬 노드에서의 링크 가용성 값을 계산하는 단계는 링크 연결 가용성 및 채널 할당 가용성의 곱을 이용하여 계산할 수 있다.
상기 링크 연결 가용성 값은 링크 계층의 측정을 통해 구한 링크 연결 확률 값으로 나타내고, 상기 채널 할당 가용성 값은 채널 할당이 실패한 시간을 상기 채널 할당이 실패한 시간과 채널을 재 할당하는데 걸리는 시간의 합으로 나눈 값으로 나타낼 수 있다.
상기 무선 메쉬 노드에서의 경로 가용성 값을 계산하는 단계는 경로 설정이 실패한 시간을 상기 경로 설정이 실패한 시간과 경로를 복구하는데 걸리는 시간의 합으로 나는 값으로 계산할 수 있다.
상기 경로를 복구하는데 걸리는 시간은 라우팅 프로토콜에 따라 달라질 수 있다.
상기 기계 가용성 값, 상기 링크 가용성 값, 및 상기 경로 가용성 값을 포함하는 각 계층의 가용성 값을 이용하여 상기 무선 메쉬 노드에서의 노드 가용성을 산출하는 단계는 상기 기계 가용성 값, 상기 링크 가용성 값, 및 상기 경로 가용성 값의 곱으로 계산할 수 있다.
또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 무선 메쉬망을 위한 노드 가용성 산출 시스템은 무선 메쉬 노드에서의 기계 가용성 값을 계산하는 기계 가용성 계산부, 상기 무선 메쉬 노드에서의 링크 가용성 값을 계산하는 링크 가용성 계산부, 상기 무선 메쉬 노드에서의 경로 가용성 값을 계산하는 경로 가용성 계산부, 상기 기계 가용성 값, 상기 링크 가용성 값, 및 상기 경로 가용성 값을 포함하는 각 계층의 가용성 값을 이용하여 상기 무선 메쉬 노드에서의 노드 가용성을 산출하는 노드 가용성 계산부를 포함할 수 있다. 하는 노드 가용성 산출 시스템.
상기 기계 가용성 계산부는 미리 정해진 시간으로부터 고장 발생 시까지의 시간, 고장 수리 후 다음 고장까지의 평균 시간, 및 고장 후 수리까지의 평균 시간을 이용하여 계산할 수 있다.
상기 링크 가용성 계산부는 링크 연결 가용성 및 채널 할당 가용성의 곱을 이용하여 계산하고, 상기 링크 연결 가용성 값은 링크 계층의 측정을 통해 구한 링크 연결 확률 값으로 나타내고, 상기 채널 할당 가용성 값은 채널 할당이 실패한 시간을 상기 채널 할당이 실패한 시간과 채널을 재 할당하는데 걸리는 시간의 합으로 나눈 값으로 나타낼 수 있다.
상기 경로 가용성 계산부는 경로 설정이 실패한 시간을 상기 경로 설정이 실패한 시간과 경로를 복구하는데 걸리는 시간의 합으로 나는 값으로 계산하고, 상기 경로를 복구하는데 걸리는 시간은 라우팅 프로토콜에 따라 달라질 수 있다.
상기 노드 가용성 계산부는 상기 기계 가용성 값, 상기 링크 가용성 값, 및 상기 경로 가용성 값의 곱으로 계산할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면 무선 메쉬 망에 적용되는 다양한 기술을 반영한 노드 가용성 산출이 가능하고, 산출된 노드 가용성을 이용하여 단대단 서비스 가용성 계산 및 이로 인한 서비스 사업자의 SLA 만족 여부 판단에 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노드 가용성 산출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노드 가용성 산출 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 메쉬 노드의 계층 별 가용성을 나타내는 도면이다.
일반적으로 통용되고 있는 ITILv3(IT 서비스 관리에 대한 프레임워크 구현을 위한 사실상의 표준임)에 기술된 서비스 가용성에 대한 정의는 아래 수학식1과 같다. 이 수식에서 보듯이 서비스 가용성(= As)은 약속된 서비스 시간과 서비스 불가능 시간 간의 차이를 약속된 서비스 시간으로 나눈 값을 의미한다.
Figure PCTKR2015013794-appb-I000001
수학식1
따라서, 무선 메쉬 망에서의 서비스 가용성도 ITILv3을 기반으로 아래 (정의 1)과 같이 정의한다.
(정의 1) 무선 메쉬 망의 서비스 가용성: 무선 메쉬 망의 서비스 가용성은 무선 메쉬 망 서비스의 요청이 들어올 때 약속된 기능을 수행 할 수 있는 능력이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 노드 가용성 산출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
노드 가용성 산출 방법은 무선 메쉬 노드에서의 기계 가용성 값을 계산하는 단계(110), 상기 무선 메쉬 노드에서의 링크 가용성 값을 계산하는 단계(120), 상기 무선 메쉬 노드에서의 경로 가용성 값을 계산하는 단계(130), 상기 기계 가용성 값, 상기 링크 가용성 값, 및 상기 경로 가용성 값을 포함하는 각 계층의 가용성 값을 이용하여 상기 무선 메쉬 노드에서의 노드 가용성을 산출하는 단계(140)를 포함할 수 있다.
단계(110)에서 무선 메쉬 노드에서의 기계 가용성 값을 계산할 수 있다.
물리 계층의 가용성은 부품적인 측면에서의 가용성과 동일함으로 아래 수학식2와 같이 정의할 수 있다. 이 값은 무선 메쉬 노드의 데이터 쉬트를 통해 사전에 획득 가능하다.
Figure PCTKR2015013794-appb-I000002
수학식 2
다시 말해, 무선 메쉬 노드 i에서의 물리 계층의 가용성 값은 부품적인 측면에서의 가용성과 동일한 기계 가용성 값(= Ami)으로 정의된다. 기계 관점에서 볼 때 주어진 시간에서 고장 발생 시까지의 시간으로 고장 수리 후 다음 고장까지의 평균 시간(= MTTFmi)과 고장 후 수리까지의 평균 시간(= MTTRmi) 을 이용하여 계산한다. 이때, 이 두 값은 노드가 제공될 당시 데이터 쉬트를 통해 사전 획득이 가능하며, 실제 운영 상황에서 측정되어 질 수 도 있다.
단계(120)에서, 상기 무선 메쉬 노드에서의 링크 가용성 값을 계산할 수 있다. 무선 메쉬 망의 경우 망의 특성 상 링크 계층이 무선 환경이기 때문에 링크 연결 확률과 채널 할당 여부에 대한 고려가 반드시 링크 가용성에 고려되어야 한다. 따라서, 링크 계층의 가용성은 아래 수학식3과 같이 링크 연결 가용성 (= Alci)과 채널 할당 가용성 (= Acai)의 곱으로 계산 가능하다. 이때, Alci값은 링크 계층의 측정을 통해 구한 링크 연결 확률 값(= paccess)과 같으며, Acai값은 채널 할당이 실패한 시간 (= MTTFcai)을 그 시간과 채널을 재 할당하는데 걸리는 시간 (= Tca)의 합으로 나눈 값으로 계산이 가능하다.
Figure PCTKR2015013794-appb-I000003
수학식 3
다시 말해, 무선 메쉬 노드 i에서의 링크 계층의 가용성 값은(= Ali)은 링크 연결 가용성(= Alci)과 채널 할당 가용성(= Acai)의 곱으로 계산 가능하다. 이때, Alci값은 링크 계층의 측정을 통해 구한 링크 연결 확률 값(= paccess)과 같으며, Acai값은 채널 할당이 실패한 시간(= MTTFcai)을 그 시간과 채널을 재 할당하는데 걸리는 시간(= Tca)의 합으로 나눈 값으로 계산이 가능하다.
단계(130)에서, 상기 무선 메쉬 노드에서의 경로 가용성 값을 계산할 수 있다.
망 계층의 가용성은 아래 수학식4와 같이 경로 설정이 실패한 시간 (= MTTFpi)을 그 시간과 경로를 복구하는데 걸리는 시간(= Tpr)의 합으로 나눈 값으로 계산이 가능하다.
여기서, Tca와 Tpr값은 각각 적용되는 알고리즘에 따라 그 값이 달라질 수 있다.
Figure PCTKR2015013794-appb-I000004
수학식 4
다시 말해, 무선 메쉬 노드 i에서의 망 계층의 가용성 값은(= Api)은 경로 설정이 실패한 시간(= MTTFpi)을 그 시간과 경로를 복구하는데 걸리는 시간 (= Tpr)의 합으로 나눈 값으로 계산이 가능하다. 여기서, 무선 메쉬 망의 경우 라우팅 경로 설정이 링크 계층에서 이루어 질 수도 있음으로 경로 가용성 값은 라우팅 프로토콜에 따라 Tpr 값이 달라지게 된다.
단계(140)에서, 상기 기계 가용성 값, 상기 링크 가용성 값, 및 상기 경로 가용성 값을 포함하는 각 계층의 가용성 값을 이용하여 상기 무선 메쉬 노드에서의 노드 가용성을 산출할 수 있다.
따라서, 최종적으로 무선 메쉬 노드 i의 가용성 (= As ni)은 모든 계층에서 자원을 가용 가능한 경우에 해당함으로 아래 수학식5와 같이 각 계층별 가용성의 곱으로 계산이 가능하다.
Figure PCTKR2015013794-appb-I000005
다시 말해, 무선 메쉬 노드 i에서의 노드 가용성 값은 (= As ni)은 모든 계층에서 자원을 가용 가능한 경우에 해당함으로 각 계층별 가용성의 곱으로 계산이 가능하다. 여기서, Tca와 Tpr 값은 각각 적용되는 알고리즘에 따라 그 값이 달라질 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노드 가용성 산출 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
본 실시예에 따른 노드 가용성 산출 시스템(200)은 프로세서(210), 버스(220), 네트워크 인터페이스(230), 메모리(240) 및 데이터베이스(250)를 포함할 수 있다. 메모리(240)는 운영체제(241) 및 노드 가용성 산출 루틴(242)을 포함할 수 있다. 프로세서(210)는 기계 가용성 계산부(211), 링크 가용성 계산부(212), 경로 가용성 계산부(213), 노드 가용성 계산부(214)를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서 노드 가용성 산출 시스템(200)은 도 2의 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 노드 가용성 산출 시스템(200)은 디스플레이나 트랜시버(transceiver)와 같은 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다.
메모리(240)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(240)에는 운영체제(241)와 노드 가용성 산출 루틴(242)을 위한 프로그램 코드가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 드라이브 메커니즘(drive mechanism, 미도시)을 이용하여 메모리(240)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체(미도시)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체가 아닌 네트워크 인터페이스(230)를 통해 메모리(240)에 로딩될 수도 있다.
버스(220)는 주차 공간 확보 시스템(200)의 구성요소들간의 통신 및 데이터 전송을 가능하게 할 수 있다. 버스(220)는 고속 시리얼 버스(high-speed serial bus), 병렬 버스(parallel bus), SAN(Storage Area Network) 및/또는 다른 적절한 통신 기술을 이용하여 구성될 수 있다.
네트워크 인터페이스(230)는 노드 가용성 산출 시스템(200)을 컴퓨터 네트워크에 연결하기 위한 컴퓨터 하드웨어 구성요소일 수 있다. 네트워크 인터페이스(230)는 노드 가용성 산출 시스템(200)은 무선 또는 유선 커넥션을 통해 컴퓨터 네트워크에 연결시킬 수 있다.
데이터베이스(250)는 노드 가용성 산출을 위해 필요한 모든 정보를 저장 및 유지하는 역할을 할 수 있다. 도 2에서는 노드 가용성 산출 시스템(200)의 내부에 데이터베이스(250)를 구축하여 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 시스템 구현 방식이나 환경 등에 따라 생략될 수 있고 혹은 전체 또는 일부의 데이터베이스가 별개의 다른 시스템 상에 구축된 외부 데이터베이스로서 존재하는 것 또한 가능하다.
프로세서(210)는 기본적인 산술, 로직 및 노드 가용성 산출 시스템(200)의 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(240) 또는 네트워크 인터페이스(230)에 의해, 그리고 버스(220)를 통해 프로세서(210)로 제공될 수 있다. 프로세서(210)는 기계 가용성 계산부(211), 링크 가용성 계산부(212), 경로 가용성 계산부(213), 노드 가용성 계산부(214)를 위한 프로그램 코드를 실행하도록 구성될 수 있다. 이러한 프로그램 코드는 메모리(240)와 같은 기록 장치에 저장될 수 있다.
기계 가용성 계산부(211), 링크 가용성 계산부(212), 경로 가용성 계산부(213), 노드 가용성 계산부(214)는 도 1의 단계들(110~1430)을 수행하기 위해 구성될 수 있다.
노드 가용성 산출 시스템(200)은 기계 가용성 계산부(211), 링크 가용성 계산부(212), 경로 가용성 계산부(213), 노드 가용성 계산부(214)를 포함할 수 있다.
기계 가용성 계산부(211)는 무선 메쉬 노드에서의 기계 가용성 값을 계산할 수 있다. 물리 계층의 가용성은 부품적인 측면에서의 가용성과 동일함으로 수학식2와 같이 정의할 수 있다. 기계 가용성 계산부(211)는 이 값을 무선 메쉬 노드의 데이터 쉬트를 통해 사전에 획득 가능하다.
다시 말해, 무선 메쉬 노드 i에서의 물리 계층의 가용성 값은 부품적인 측면에서의 가용성과 동일한 기계 가용성 값(= Ami)으로 정의된다. 기계 관점에서 볼 때 주어진 시간에서 고장 발생 시까지의 시간으로 고장 수리 후 다음 고장까지의 평균 시간(= MTTFmi)과 고장 후 수리까지의 평균 시간(= MTTRmi) 을 이용하여 계산한다. 이때, 이 두 값은 노드가 제공될 당시 데이터 쉬트를 통해 사전 획득이 가능하며, 실제 운영 상황에서 측정되어 질 수 도 있다.
링크 가용성 계산부(212)는 무선 메쉬 노드에서의 링크 가용성 값을 계산할 수 있다. 무선 메쉬 망의 경우 망의 특성 상 링크 계층이 무선 환경이기 때문에 링크 연결 확률과 채널 할당 여부에 대한 고려가 반드시 링크 가용성에 고려되어야 한다. 따라서, 링크 계층의 가용성은 수학식3과 같이 링크 연결 가용성 (= Alci)과 채널 할당 가용성 (= Acai)의 곱으로 계산 가능하다. 이때, Alci값은 링크 계층의 측정을 통해 구한 링크 연결 확률 값(= paccess)과 같으며, Acai값은 채널 할당이 실패한 시간 (= MTTFcai)을 그 시간과 채널을 재 할당하는데 걸리는 시간 (= Tca)의 합으로 나눈 값으로 계산이 가능하다.
다시 말해, 무선 메쉬 노드 i에서의 링크 계층의 가용성 값은(= Ali)은 링크 연결 가용성(= Alci)과 채널 할당 가용성(= Acai)의 곱으로 계산 가능하다. 이때, Alci값은 링크 계층의 측정을 통해 구한 링크 연결 확률 값(= paccess)과 같으며, Acai값은 채널 할당이 실패한 시간(= MTTFcai)을 그 시간과 채널을 재 할당하는데 걸리는 시간(= Tca)의 합으로 나눈 값으로 계산이 가능하다.
경로 가용성 계산부(213)는 상기 무선 메쉬 노드에서의 경로 가용성 값을 계산할 수 있다.
망 계층의 가용성은 수학식4와 같이 경로 설정이 실패한 시간 (= MTTFpi)을 그 시간과 경로를 복구하는데 걸리는 시간(= Tpr)의 합으로 나눈 값으로 계산이 가능하다. 여기서, Tca와 Tpr값은 각각 적용되는 알고리즘에 따라 그 값이 달라질 수 있다.
다시 말해, 무선 메쉬 노드 i에서의 망 계층의 가용성 값은(= Api)은 경로 설정이 실패한 시간(= MTTFpi)을 그 시간과 경로를 복구하는데 걸리는 시간 (= Tpr)의 합으로 나눈 값으로 계산이 가능하다. 여기서, 무선 메쉬 망의 경우 라우팅 경로 설정이 링크 계층에서 이루어 질 수도 있음으로 경로 가용성 값은 라우팅 프로토콜에 따라 Tpr 값이 달라지게 된다.
노드 가용성 계산부(214)는 기계 가용성 값, 상기 링크 가용성 값, 및 상기 경로 가용성 값을 포함하는 각 계층의 가용성 값을 이용하여 상기 무선 메쉬 노드에서의 노드 가용성을 산출할 수 있다.
따라서, 최종적으로 무선 메쉬 노드 i의 가용성 (= As ni)은 모든 계층에서 자원을 가용 가능한 경우에 해당함으로 수학식5와 같이 각 계층별 가용성의 곱으로 계산이 가능하다.
다시 말해, 무선 메쉬 노드 i에서의 노드 가용성 값은 (= As ni)은 모든 계층에서 자원을 가용 가능한 경우에 해당함으로 각 계층별 가용성의 곱으로 계산이 가능하다. 여기서, Tca와 Tpr 값은 각각 적용되는 알고리즘에 따라 그 값이 달라질 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 메쉬 노드의 계층 별 가용성을 나타내는 도면이다.
앞서 정의한 무선 메쉬 망(310)의 서비스 가용성 보장을 위해서는 먼저, 무선 메쉬 망에서의 노드 가용성을 계산해야 한다. 도 2와 같이 무선 메쉬 노드 i(320)의 계층별 가용성은 기계 가용성(330), 링크 가용성(340), 그리고 경로 가용성(350)으로 구성되어 있다.
물리 계층의 가용성은 기계 가용성을 나타내며, 기계 가용성에 대한 계산은 수학식 2과 같다. 링크 계층의 가용성은 링크 가용성을 나타내며, 링크 가용성에 대한 계산은 수학식 3와 같다. 망 계층의 가용성은 경로 가용성을 나타내며, 경로 가용성에 대한 계산은 수학식 4과 같다.
[표 1]
Figure PCTKR2015013794-appb-I000006
표 1은 본 발명에서 제시한 노드 가용성 계산 방법을 기반으로 각 계층의 적용 알고리즘에 따른 가용성 산출방법에 관한 것으로써 보호복구 기술이 적용되지 않은 무선 메쉬 망에서의 가용성 관련 요소 값을 도출 하는 실시 예이다.
먼저, 무선 메쉬 망에서 각 계층별 보호복구 방법 없이 802.11s HWMP 라우팅을 사용한다고 가정하자. 각 계층별 적용된 알고리즘에 따른 가용성 관련 요소는 아래 표 1과 같은 값을 가질 수 있다.
[표 2]
Figure PCTKR2015013794-appb-I000007
표 2는 본 발명에서 제시한 노드 가용성 계산 방법을 기반으로 각 계층의 적용 알고리즘에 따른 가용성 산출방법에 관한 것으로써 보호복구 기술이 적용된 무선 메쉬망에서의 가용성 관련 요소 값을 도출 하는 실시 예이다.
먼저, 무선 메쉬 망에서 각 계층별 보호복구 방법을 적용한 802.11s HWMP 라우팅을 사용한다고 가정하자. 각 계층별 적용된 알고리즘에 따른 가용성 관련 요소는 아래 도 2(b)와 같은 값을 가질 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (12)

  1. 노드 가용성 산출 방법에 있어서,
    무선 메쉬 노드에서의 기계 가용성 값을 계산하는 단계;
    상기 무선 메쉬 노드에서의 링크 가용성 값을 계산하는 단계;
    상기 무선 메쉬 노드에서의 경로 가용성 값을 계산하는 단계; 및
    상기 기계 가용성 값, 상기 링크 가용성 값, 및 상기 경로 가용성 값을 포함하는 각 계층의 가용성 값을 이용하여 상기 무선 메쉬 노드에서의 노드 가용성을 산출하는 단계
    를 포함하는 노드 가용성 산출 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 메쉬 노드에서의 기계 가용성 값을 계산하는 단계는,
    미리 정해진 시간으로부터 고장 발생 시까지의 시간, 고장 수리 후 다음 고장까지의 평균 시간, 및 고장 후 수리까지의 평균 시간을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 노드 가용성 산출 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무선 메쉬 노드에서의 링크 가용성 값을 계산하는 단계는,
    링크 연결 가용성 및 채널 할당 가용성의 곱을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 노드 가용성 산출 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 링크 연결 가용성 값은 링크 계층의 측정을 통해 구한 링크 연결 확률 값으로 나타내고, 상기 채널 할당 가용성 값은 채널 할당이 실패한 시간을 상기 채널 할당이 실패한 시간과 채널을 재 할당하는데 걸리는 시간의 합으로 나눈 값으로 나타내는 것을 특징으로 하는 노드 가용성 산출 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선 메쉬 노드에서의 경로 가용성 값을 계산하는 단계는,
    경로 설정이 실패한 시간을 상기 경로 설정이 실패한 시간과 경로를 복구하는데 걸리는 시간의 합으로 나는 값으로 계산하는 것을 특징으로 하는 노드 가용성 산출 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 경로를 복구하는데 걸리는 시간은 라우팅 프로토콜에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 노드 가용성 산출 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 기계 가용성 값, 상기 링크 가용성 값, 및 상기 경로 가용성 값을 포함하는 각 계층의 가용성 값을 이용하여 상기 무선 메쉬 노드에서의 노드 가용성을 산출하는 단계는,
    상기 기계 가용성 값, 상기 링크 가용성 값, 및 상기 경로 가용성 값의 곱으로 계산하는 것을 특징으로 하는 노드 가용성 산출 방법.
  8. 노드 가용성 산출 시스템에 있어서,
    무선 메쉬 노드에서의 기계 가용성 값을 계산하는 기계 가용성 계산부;
    상기 무선 메쉬 노드에서의 링크 가용성 값을 계산하는 링크 가용성 계산부;
    상기 무선 메쉬 노드에서의 경로 가용성 값을 계산하는 경로 가용성 계산부; 및
    상기 기계 가용성 값, 상기 링크 가용성 값, 및 상기 경로 가용성 값을 포함하는 각 계층의 가용성 값을 이용하여 상기 무선 메쉬 노드에서의 노드 가용성을 산출하는 노드 가용성 계산부
    를 포함하는 노드 가용성 산출 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기계 가용성 계산부는,
    미리 정해진 시간으로부터 고장 발생 시까지의 시간, 고장 수리 후 다음 고장까지의 평균 시간, 및 고장 후 수리까지의 평균 시간을 이용하여 계산하는 것을 특징으로 하는 노드 가용성 산출 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 링크 가용성 계산부는,
    링크 연결 가용성 및 채널 할당 가용성의 곱을 이용하여 계산하고,
    상기 링크 연결 가용성 값은 링크 계층의 측정을 통해 구한 링크 연결 확률 값으로 나타내고, 상기 채널 할당 가용성 값은 채널 할당이 실패한 시간을 상기 채널 할당이 실패한 시간과 채널을 재 할당하는데 걸리는 시간의 합으로 나눈 값으로 나타내는 것을 특징으로 하는 노드 가용성 산출 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 경로 가용성 계산부는,
    경로 설정이 실패한 시간을 상기 경로 설정이 실패한 시간과 경로를 복구하는데 걸리는 시간의 합으로 나는 값으로 계산하고,
    상기 경로를 복구하는데 걸리는 시간은 라우팅 프로토콜에 따라 달라지는 것을 특징으로 하는 노드 가용성 산출 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 노드 가용성 계산부는,
    상기 기계 가용성 값, 상기 링크 가용성 값, 및 상기 경로 가용성 값의 곱으로 계산하는 것을 특징으로 하는 노드 가용성 산출 시스템.
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