KR100740871B1 - 차량간 통신 시스템에서의 멀티 홉 라우팅을 위한 맥포워딩 방법 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 차량간 통신 시스템에서의 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 고속의 차량속도와 네트워크 형상이 자주 변경되는 차량간 통신 시스템에서의 차량간 에드-혹(Ad-hoc) 통신을 위하여 맥(MAC) 계층 포워딩(Forwarding)을 이용하여 멀티 홉 라우팅을 수행할 수 있는, 차량간 통신 시스템에서의 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법을 제공하는데 그 목적이 있음.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 차량간 통신 시스템에서의 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법에 있어서, 모든 노드에서 프레임을 수신하여 중복된 프레임(Frame) 여부를 확인하는 프레임 중복 확인 단계; 상기 프레임 중복 확인 단계 결과, 중복된 프레임이라면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 부분적으로 업데이트(Update)하고, 중복된 프레임이 아니라면 시퀀스 넘버 테이블(Sequence Number Table) 정보를 업데이트 한 후, 목적지 주소가 자신의 것인지를 확인하는 목적지 주소 확인 단계; 상기 목적지 주소 확인 단계 결과, 목적지 주소가 자신이면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보 갱신 후, 응답(Ack) 신호 송신과 상위 계층에 프레임을 전달하고, 목적지 주소가 자신이 아니라면, 포워딩 캐쉬 테이블(Forwarding Cache Table)에 목적지 주소("d_addr")로 등록되어 있는지 검색하는 목적지 주소 검색 단계: 상기 목적지 주소 검색 단계에서의 검색 결과, 목적지 주소로 등록되어 있다면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 갱신하고, 지연 응답("d_ack") 프레임을 송신하고, 포워딩 캐쉬 테이블(FCT)에 목적지 주소("d_addr")가 등록되어 있지 않으면, 수신된 프레임이 플러딩 프레임(Flooding Frame)인지 확인하는 프레임 확인 단계; 및 상기 프레임 확인 단계의 확인 결과, 플러딩 프레임(Flooding Frame)이면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 갱신하고, 다른 노드가 지연 응답("d_ack")을 송신하지 않았음을 확인하고, 상기 플러딩 프레임(Flooding Frame)을 삽입하며, 플러딩 프레임(Flooding Frame)이 아니라면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 갱신하고, 프레임을 버리는 포워딩 캐쉬 테이블 정보 갱신 단계를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 차량간 이동 통신 시스템 등에 이용됨.
멀티 홉, 라우팅, 차량간 통신, Ad-hoc, MAC Forwarding, 네트워크
Description
도 1 은 본 발명이 적용되는 차량간 통신 시스템의 일실시예 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 차량간 통신 시스템에서의 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법에 대한 일실시예 흐름도.
도 3 은 본 발명에 따른 멀티홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법에서 맥 헤더 프레임의 포맷을 나타낸 일실시예 설명도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
301 : 타입(Type) 302 : 서브 타입(Sub-type)
본 발명은 차량간 통신 시스템에서의 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고속의 차량속도와 네트워크 형상이 자주 변경되는 차량간 애드-혹(Ad-hoc) 통신을 위하여 통신 시스템에서 맥(MAC : Media Access Control) 계층에서의 포워딩(Forwarding)을 이용하여 멀티 홉 라우팅을 수행하기 위한, 차량간 통신 시스템에서의 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법에 관한 것이다.
현재 알려진 멀티 홉 라우팅 알고리즘은, 네트워크 계층에서의 라우팅 테이블 정보를 이용한 라우팅 방법과 라우팅 테이블 정보를 갖지 않는 플러딩(Flooding) 방법이 있다.
먼저, 플러딩(Flooding) 방법은 어떤 노드에서 온 하나의 패킷을 라우터에 접속되어 있는 다른 모든 노드로 전달하는 방식으로, 대규모 네트워크에서 수정된 라우팅 정보를 모든 노드에 빠르게 배포하는데 주로 사용되는데, 차량수가 증가하면 오버헤드를 발생시키는 단점이 있다.
먼저, 플러딩(Flooding) 방법은 어떤 노드에서 온 하나의 패킷을 라우터에 접속되어 있는 다른 모든 노드로 전달하는 방식으로, 대규모 네트워크에서 수정된 라우팅 정보를 모든 노드에 빠르게 배포하는데 주로 사용되는데, 차량수가 증가하면 오버헤드를 발생시키는 단점이 있다.
네트워크 계층에서의 라우팅 테이블 정보를 이용한 라우팅 방식은, 노드들 간 라우팅을 수행할 때 정보 패킷을 주고받음으로써, 라우팅 테이블을 유지하여 멀티 홉 라우팅을 가능하게 한다.
이러한 종래의 라우팅 방법은, 고속의 차량속도와 네트워크 형상이 자주 변경되는 차량간 통신 시스템에 적용될 경우, 경로 정보의 빈번한 변경으로 인해 라우팅 테이블 유지에 필요한 관리 패킷이 증가하게 되어, 전체 시스템의 통신량을 증가시키고 따라서 시스템의 오버헤드를 발생시키는 문제점이 있다.
또한, 통신이 필요한 노드들의 개수가 많이 늘어나면 이에 비례해서 라우팅 테이블의 크기가 커지기 때문에 라우팅 테이블의 유지비용이 증가시켜 시스템의 효율성을 감소시키는 문제점이 있다.
또한, 통신이 필요한 노드들의 개수가 많이 늘어나면 이에 비례해서 라우팅 테이블의 크기가 커지기 때문에 라우팅 테이블의 유지비용이 증가시켜 시스템의 효율성을 감소시키는 문제점이 있다.
결국, 종래의 멀티 홉 라우팅 방법은 경로정보를 관리하는 라우팅 테이블의 구조가 목적지 주소, 송신주소, 메트릭 정보 등으로 이루어지고, 이를 모든 노드에 대해서 유지하기 때문에, 라우팅 테이블 유지에 필요한 관리 패킷이 증가하게 되어, 전체 시스템의 통신량을 증가시키고 따라서 시스템의 오버헤드를 발생시킨다.
이에, 연결 가능한 주소 목록만 유지하여 멀티 홉이 가능하게 하여 라우팅 테이블 유지비용을 크게 줄일 수 있는, 차량간 통신 시스템에 적용 가능한 새로운 멀티 홉 라우팅 방법이 요구된다.
이에, 연결 가능한 주소 목록만 유지하여 멀티 홉이 가능하게 하여 라우팅 테이블 유지비용을 크게 줄일 수 있는, 차량간 통신 시스템에 적용 가능한 새로운 멀티 홉 라우팅 방법이 요구된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 고속의 차량속도와 네트워크 형상이 자주 변경되는 차량간 통신 시스템에서의 차량간 에드-혹(Ad-hoc) 통신을 위하여 맥(MAC) 계층 포워딩(Forwarding)을 이용하여 멀티 홉 라우팅을 수행할 수 있는, 차량간 통신 시스템에서의 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 차량간 통신 시스템에서의 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법에 있어서, 모든 노드에서 프레임을 수신하여 중복된 프레임(Frame) 여부를 확인하는 프레임 중복 확인 단계; 상기 프레임 중복 확인 단계 결과, 중복된 프레임이라면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 부분적으로 업데이트(Update)하고, 중복된 프레임이 아니라면 시퀀스 넘버 테이블(Sequence Number Table) 정보를 업데이트 한 후, 목적지 주소가 자신의 것인지를 확인하는 목적지 주소 확인 단계; 상기 목적지 주소 확인 단계 결과, 목적지 주소가 자신이면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보 갱신 후, 응답(Ack) 신호 송신과 상위 계층에 프레임을 전달하고, 목적지 주소가 자신이 아니라면, 포워딩 캐쉬 테이블(Forwarding Cache Table)에 목적지 주소("d_addr")로 등록되어 있는지 검색하는 목적지 주소 검색 단계: 상기 목적지 주소 검색 단계에서의 검색 결과, 목적지 주소로 등록되어 있다면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 갱신하고, 지연 응답("d_ack") 프레임을 송신하고, 포워딩 캐쉬 테이블(FCT)에 목적지 주소("d_addr")가 등록되어 있지 않으면, 수신된 프레임이 플러딩 프레임(Flooding Frame)인지 확인하는 프레임 확인 단계; 및 상기 프레임 확인 단계의 확인 결과, 플러딩 프레임(Flooding Frame)이면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 갱신하고, 다른 노드가 지연 응답("d_ack")을 송신하지 않았음을 확인하고, 상기 플러딩 프레임(Flooding Frame)을 삽입하며, 플러딩 프레임(Flooding Frame)이 아니라면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 갱신하고, 프레임을 버리는 포워딩 캐쉬 테이블 정보 갱신 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명이 적용되는 차량간 통신 시스템의 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 차량간 통신 시스템은 네트워크 형상이 자주 변경되는 차량간 통신을 위하여 에드-혹(Ad-hoc) 통신방식을 이용하며, 특히 멀티 홉 라우팅이 가능한 시스템으로 구성된다.
차량간 통신 시스템을 전제하는 조건은 다음과 같다.
먼저, 차량간 통신을 위한 단일 채널을 사용해야 하며, 기정의된 동일한 1개의 네트워크 식별자(ID)를 사용해야 하고, 멀티 홉을 위한 모든 데이터는 방송데이터를 사용해야 하며, 맥(MAC) 주소는 4개를 사용해야 한다.
본 발명에서는 차량간 통신 시스템에서 차량간 멀티 홉 라우팅을 위하여 맥(MAC) 계층에서 맥(MAC) 프레임의 주소필드를 4개 사용하여 맥 포워딩(MAC Forwarding) 테이블을 유지한다.
기존의 IEEE 802.11 맥(MAC) 프레임과의 호환성을 위하여 기존의 포맷을 유지하면서 데이터 타입과 서브타입을 따로 정의하여 사용한다.
기 정의된 프레임의 타입에 따른 맥 포워딩(MAC Forwarding) 방법을 사용하여 멀티 홉 라우팅 기능을 제공한다.
도 2 는 본 발명에 따른 차량간 통신 시스템에서의 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
도면에서 "d_addr"은 목적지 주소를 나타내고, "d_ack"은 지연 응답(Delay ACK)을 나타내고, "Flooding Frame"는 플러딩 프레임(Flooding Frame)을 나타내고, "IUF"는 암시적 유니캐스트 프레임(Implicit Unicast Frame)을 나타내고, "FCT"는 포워딩 캐쉬 테이블(Forwarding Cache Table)을 나타내고, "SNT"는 시퀀스 넘버 테이블(Sequence Number Table)을 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 차량간 통신 시스템에서의 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법은, 먼저 모든 노드에서 프레임을 수신하여 중복된 프레임(Frame) 여부를 확인한다(201).
상기 확인 결과(201), 중복된 프레임이라면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 부분적으로 업데이트(Update) 한다(202). 그리고, "Retry_flag"가 "0" 값이라면 지연 응답("d_ack") 프레임을 보내고(204), 아니면 프레임을 버린다(220).
상기 확인 결과(201), 수신된 프레임이 중복된 프레임이 아니라면 시퀀스 넘버 테이블(Sequence Number Table) 정보를 업데이트 한 후(205), 목적지 주소가 자신의 것인지를 확인한다(206).
상기 확인 결과(206), 목적지 주소가 자신이면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보 갱신 후(207), 응답(Ack) 신호 송신(208)과 상위 계층에 프레임 전달한다(209).
상기 확인 결과(206), 목적지 주소가 자신이 아니라면, 포워딩 캐쉬 테이블(Forwarding Cache Table)에 목적지 주소("d_addr")로 등록되어 있는지 검색한다(210).
상기 검색 결과(210), 목적지 주소로 등록되어 있다면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 갱신하고(211), 지연 응답("d_ack") 프레임을 송신한다(212). 송신이 성공하면 암시적 유니캐스트 프레임을 IFQ에 삽입하고(214), 송신이 실패할 경우 프레임은 버려진다(220).
상기 검색 결과(210), 포워딩 캐쉬 테이블(FCT)에 목적지 주소("d_addr")가 등록되어 있지 않으면, 수신된 프레임이 플러딩 프레임(Flooding Frame)인지 확인한다(215).
상기 확인 결과(215), 플러딩 프레임(Flooding Frame)이면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 갱신하고(216), 다른 노드가 지연 응답("d_ack")을 송신하면 프레임은 버려지고(220), 다른 노드가 지연 응답("d_ack")을 송신하지 않았으면 IFQ에 플러딩 프레임(Flooding Frame)을 삽입한다(218).
상기 확인 결과, 플러딩 프레임(Flooding Frame)이 아니라면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 갱신하고(219), 프레임을 버린다(220).
상기한 바와 같은 본 발명의 내용을 전체 시스템에서 설명하면 다음과 같다.
모든 노드에서 송신할 데이터의 타입은 암시적 유니캐스트 프레임(IUF) 또는 플러딩 프레임(Flooding Frame) 중에서 선택하여 보낸다.
자신의 포워딩 테이블(Forwarding Table)에 목적지 주소가 없을 경우 플러딩 프레임(Flooding Frame)을 보내고, 그렇지 않을 경우 암시적 유니캐스트 프레임(Implicit Unicast Frame)을 송신한다.
프레임을 수신한 각 노드는 수신된 프레임과 자신의 플러딩 테이블(Flooding Table)을 비교하여 자신이 목적지일 경우 응답(Ack) 신호를 송신하고, 목록에 존재할 경우 지연 응답("d_ack") 신호를 송신한다. 그렇지 않을 경우 플러딩 프레임(Flooding Frame)으로 포워딩한다.
도 3 은 본 발명에 따른 멀티홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법에서 맥 헤더 프레임의 포맷을 나타낸 일실시예 설명도이다.
새롭게 정의한 부분은 타입(Type)과 서브 타입(Sub-Type) 필드이며, 타입(Type) 필드에서의 테이터 타입은 암시적 유니캐스트 프레임이고, 서브 타입(Sub- Type) 필드의 데이터 타입은 플러딩 프레임(Flooding Frame)이다.
맥 포워딩(MAC Forwarding)을 위해서 주소필드는 모두 4개를 사용하는데, 송신자(Transmitter) 주소, 수신자(Receiver) 주소, 소스(Source) 주소, 목적지(Destination) 주소가 있다.
상기 주소 중에서 수신자(Receiver) 주소는 항상 브로드캐스팅 주소를 이용하여 맥 포워딩(MAC Forwarding)을 한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 형태로 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다. 이러한 과정은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있으므로 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
상기와 같은 본 발명은, 고속의 차량속도와 네트워크 형상이 자주 변경되는 차량간 통신 시스템에서 차량간 ad-hoc 통신을 위하여 MAC 계층에서의 forwarding 방법을 이용한 멀티 홉 라우팅 방법을 제공함으로써, 차량간 통신 시스템에 기존의 멀티 홉 라우팅 방법을 적용하였을 경우의 비효율적인 문제를 해결할 수 있을 뿐만 아니라 차량간 통신 시스템의 다양한 응용 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 기존의 멀티홉 라우팅 방법에 비해서 테이블 유지 비용이 적고, 고속의 멀티 홉 라우팅을 가능하게 하는 효과가 있다.
Claims (6)
- 차량간 통신 시스템에서의 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법에 있어서,모든 노드에서 프레임을 수신하여 중복된 프레임(Frame) 여부를 확인하는 프레임 중복 확인 단계;상기 프레임 중복 확인 단계 결과, 중복된 프레임이라면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 부분적으로 업데이트(Update)하고, 중복된 프레임이 아니라면 시퀀스 넘버 테이블(Sequence Number Table) 정보를 업데이트 한 후, 목적지 주소가 자신의 것인지를 확인하는 목적지 주소 확인 단계;상기 목적지 주소 확인 단계 결과, 목적지 주소가 자신이면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보 갱신 후, 응답(Ack) 신호 송신과 상위 계층에 프레임을 전달하고, 목적지 주소가 자신이 아니라면, 포워딩 캐쉬 테이블(Forwarding Cache Table)에 목적지 주소("d_addr")로 등록되어 있는지 검색하는 목적지 주소 검색 단계:상기 목적지 주소 검색 단계에서의 검색 결과, 목적지 주소로 등록되어 있다면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 갱신하고, 지연 응답("d_ack") 프레임을 송신하고, 포워딩 캐쉬 테이블(FCT)에 목적지 주소("d_addr")가 등록되어 있지 않으면, 수신된 프레임이 플러딩 프레임(Flooding Frame)인지 확인하는 프레임 확인 단계; 및상기 프레임 확인 단계의 확인 결과, 플러딩 프레임(Flooding Frame)이면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 갱신하고, 다른 노드가 지연 응답("d_ack")을 송신 하지 않았음을 확인하고, 상기 플러딩 프레임(Flooding Frame)을 삽입하며, 플러딩 프레임(Flooding Frame)이 아니라면 포워딩 캐쉬 테이블(FCT) 정보를 갱신하고, 프레임을 버리는 포워딩 캐쉬 테이블 정보 갱신 단계를 포함하는 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 프레임은,암시적 유니캐스트 프레임(IUF)과 플러딩 프레임(Flooding Frame) 중에서 선택하여 보내지는 것을 특징으로 하는 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 목적지 주소 검색 단계는,자신의 포워딩 테이블(Forwarding Table)에 목적지 주소가 없을 경우 플러딩 프레임(Flooding Frame)을 보내고, 그렇지 않을 경우 암시적 유니캐스트 프레임(Implicit Unicast Frame)을 송신하는 것을 특징으로 하는 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 목적지 주소 확인 단계는,상기 프레임을 수신한 각 노드가 수신된 프레임과 자신의 플러딩 테이블(Flooding Table)을 비교하여 자신이 목적지일 경우 응답(Ack) 신호를 송신하고, 목록에 존재할 경우 지연 응답("d_ack") 신호를 송신하며, 자신이 목적지가 아니고 목록에 존재하지 않으면 플러딩 프레임(Flooding Frame)으로 포워딩하는 것을 특징으로 하는 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법.
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 프레임은,타입(Type)과 서브 타입(Sub-Type) 필드를 정의하여, 상기 타입(Type) 필드에서의 테이터 타입은 암시적 유니캐스트 프레임이고, 상기 서브 타입(Sub-Type) 필드의 데이터 타입은 플러딩 프레임(Flooding Frame)인 것을 특징으로 하는 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 맥 포워딩은,송신자(Transmitter) 주소, 수신자(Receiver) 주소, 소스(Source) 주소, 목 적지(Destination) 주소를 포함하는 주소필드를 4개 사용하며, 상기 수신자(Receiver) 주소는 항상 브로드캐스팅 주소를 이용하여 맥 포워딩(MAC Forwarding)하는 것을 특징으로 하는 멀티 홉 라우팅을 위한 맥 포워딩 방법.
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