KR101641952B1 - Method of modifying node path according to balancing ratio of multi-hop routing path - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 멀티 홉 라우팅 경로의 균형설정 비율에 따른 노드 경로 수정 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 모바일 애드 혹 네트워크에서의 균형설정 비율에 따라 헤드 노드를 재배치하여 균형적 경로로 설정하는 경로 수정 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of modifying a node path according to a balance setup ratio of a multi-hop routing path, more specifically, a route modification method of rearranging a head node according to a balance setup ratio in a mobile ad hoc network, .
모바일 애드 혹 네트워크(MANET: Mobile Ad hoc Network)는 기간망에 의존하지 않는 이동 노드들로 구성된 무선 통신 네트워크로서, 자율망 또는 추론망에 의한 멀티 홉 네트워크로 형성될 수 있다.A mobile ad hoc network (MANET) is a wireless communication network composed of mobile nodes that do not depend on a backbone network, and can be formed as a multi-hop network by an autonomous network or an inference network.
이러한 모바일 애드 혹 네트워크를 형성하는 노드들은 이동성, 속도, 에너지와 같은 속성 정보를 포함한다.The nodes forming such a mobile ad hoc network include attribute information such as mobility, speed, and energy.
그러나 이때, 노드들이 데이터의 전송 대역폭과 에너지 사용에 제약을 가짐에 따라, 노드 간의 회선 단절 및 이로 인한 네트워크의 경로를 재설정해야 하는 문제점이 있다.However, at this time, as the nodes have restrictions on the transmission bandwidth and energy usage of the data, there is a problem that the line disconnection between the nodes and the network path due to the disconnection should be reset.
또한, 모바일 애드 혹 네트워크를 형성하는 노드들의 이동성에 따른 잦은 토폴로지 변화로 인해, 기존 네트워크의 라우팅 방식을 적용하기 어렵다는 문제점과, 네트워크 내의 제어 메시지 및 데이터 패킷이 과도하게 발생함에 따른 트래픽 증가의 문제점이 있으며, 이로 인해 노드의 수명이 단축되어 모바일 애드 혹 네트워크 전체 수명이 단축되는 문제점이 있다.In addition, due to frequent topology changes due to the mobility of the nodes forming the mobile ad hoc network, it is difficult to apply the routing method of the existing network and problems of traffic increase due to excessive control messages and data packets in the network Which shortens the lifetime of the node and shortens the lifetime of the mobile ad hoc network.
본 발명이 이루고자 하는 과제는 모바일 애드 혹 네트워크의 커버리지가 불균형적일 때, 모바일 애드 혹 네트워크의 커버리지 영역을 결정하는 홉 수를 증가시켜 균형적 경로로 설정함으로써 모바일 애드 혹 네트워크의 전체 수명을 증가시키기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to increase the number of hops for determining the coverage area of a mobile ad hoc network when the coverage of the mobile ad hoc network is unbalanced, will be.
본 발명의 실시예에 따른 멀티 홉 라우팅 경로의 균형설정 비율에 따른 노드 경로 수정 방법은, 소스 노드, 목적 노드, 그리고 소스 노드와 목적 노드 사이에 위치하는 적어도 하나의 헤드노드를 포함하는 모바일 애드 혹 네트워크에서 상기 소스 노드가 상기 모바일 애드 혹 네트워크의 홉 수에 따라 상기 적어도 하나의 헤드노드로부터 적어도 하나의 중계 노드를 설정하는 중계노드 설정단계, 상기 소스 노드가 상기 적어도 하나의 중계 노드에 이웃하는 두 개의 이웃 노드를 각각 제1 이웃 노드 및 제2 이웃 노드로 지정하고, 상기 제1 이웃 노드와 상기 적어도 하나의 중계 노드 사이의 거리와, 상기 제2 이웃 노드와 상기 적어도 하나의 중계 노드 사이의 거리를 각각 산출하며, 산출된 거리정보의 차를 산출된 거리정보의 합으로 나누어 절대값을 취함으로써 상기 적어도 하나의 중계 노드의 개수만큼 경로비율을 계산하는 경로비율 산출단계, 상기 소스 노드가 상기 경로비율이 설정값을 초과하는 지를 판단하여, 상기 경로비율이 0.5를 초과하는 경우 상기 모바일 애드 혹 네트워크의 홉 수를 1만큼 증가시켜 상기 중계노드 설정단계를 재수행하도록 하는 경로비율 판단단계, 그리고 상기 경로비율 판단단계에서 상기 경로비율이 상기 설정값 이하인 경우 상기 소스 노드는 상기 적어도 하나의 중계 노드를 통해 상기 목적 노드로 데이터 패킷을 전송하는 데이터 패킷 전송단계를 포함한다.A method for modifying a node path according to a balance setting ratio of a multi-hop routing path according to an exemplary embodiment of the present invention includes a step of setting a balance between a source node, a destination node, and at least one head node located between a source node and a destination node, Wherein the source node establishes at least one relay node from the at least one head node according to the number of hops of the mobile ad hoc network in a network, The first neighbor node and the second neighbor node are designated as a first neighbor node and a second neighbor node, respectively, and a distance between the first neighbor node and the at least one relay node and a distance between the second neighbor node and the at least one relay node And the absolute value is obtained by dividing the difference of the calculated distance information by the sum of the calculated distance information Calculating a path ratio by the number of the at least one relay node, determining whether the path ratio exceeds a set value, and if the path ratio exceeds 0.5, A route ratio determining step of causing the relay node setting step to be performed again by increasing the number of hops of the network by one; and in the path ratio determining step, when the path ratio is equal to or less than the set value, And a data packet transmission step of transmitting a data packet to the destination node via the data packet transmission step.
본 발명에 있어서, 상기 설정값은 0.5이다.In the present invention, the set value is 0.5.
본 발명에 있어서, 상기 경로비율 산출단계에서, 상기 소스 노드는 상기 적어도 하나의 중계 노드에 이웃하는 이웃 노드 중에서 상기 목적 노드 방향으로 위치하는 이웃 노드를 상기 제1 이웃 노드로 지정하고, 상기 적어도 하나의 중계 노드에 이웃하는 이웃 노드 중에서 상기 소스 노드 방향으로 위치하는 이웃 노드를 상기 제2 이웃 노드로 지정한다.In the present invention, in the path ratio calculating step, the source node designates, as the first neighboring node, a neighboring node located in the destination node direction among neighboring neighboring nodes to the at least one relay node, A neighboring node located in the direction of the source node among the neighboring nodes neighboring the relay node of the first neighboring node is designated as the second neighboring node.
본 발명에 있어서, 상기 경로비율 산출단계에서 상기 소스 노드는 하기의 식을 이용하여 상기 경로비율을 산출한다.
(여기서, BR은 경로비율, distNNS , CHrelay 는 중계 노드와 이웃 노드 NNS 사이의 거리인 제1 거리, distCHrelay, NND 는 중계 노드와 이웃 노드 NND 사이의 거리인 제2 거리임)
본 발명에 있어서, 상기 경로비율 판단단계 이후에 재수행되는 상기 중계노드 설정단계에서, 상기 소스 노드는 홉 수가 증가됨에 따라 상기 경로비율이 0.5를 초과하는 구간에 새로운 중계 노드를 추가하고, 상기 구간은 중계 노드와 제1 이웃 노드 사이의 경로 또는 중계 노드와 제2 이웃 노드 사이의 경로이다.In the present invention, in the path ratio calculating step, the source node calculates the path ratio using the following equation.
(Where BR is the path ratio, dist NNS , and Chrelay are the first distances between the relay node and the neighboring node NN S , dist CHrelay, and NND is the second distance, which is the distance between the relay node and the neighboring node NN D )
In the present invention, in the relay node setting step performed again after the path ratio determination step, the source node adds a new relay node in a section where the path ratio exceeds 0.5 as the number of hops increases, Is the path between the relay node and the first neighbor node or the path between the relay node and the second neighbor node.
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본 발명에 있어서, 상기 소스 노드는 상기 경로비율이 0.5를 초과하는 구간에 상기 새로운 중계 노드를 추가할 때, 상기 구간에 인접하는 중계 노드들 중에서 상기 구간과의 거리정보, 방향성 정보 또는 에너지 잔량 정보를 이용하여 하나의 중계 노드를 상기 새로운 중계 노드로 선택하여 추가한다. In the present invention, when the new relay node is added to an interval in which the path ratio exceeds 0.5, the source node calculates distance information, direction information or energy residual amount information from the relay nodes adjacent to the interval, And adds one relay node to the new relay node.
이러한 특징에 따르면, 모바일 애드 혹 네트워크의 노드간 데이터 패킷의 전송에 있어서, 커버리지의 전송거리가 균형적으로 유지되고, 이에 따라, 모바일 애드 혹 네트워크를 구성하는 노드의 에너지 소모를 최적화할 수 있으며, 모바일 애드 혹 네트워크의 전체의 수명을 향상시킬 수 있다.According to this aspect, in transmission of data packets between nodes of a mobile ad hoc network, the coverage distance of the coverage can be balanced, thereby optimizing the energy consumption of the nodes constituting the mobile ad hoc network, The overall lifetime of the mobile ad hoc network can be improved.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 멀티 홉 라우팅 경로의 균형설정 비율에 따른 노드 경로 수정 방법을 설명하기 위한 멀티 홉 라우팅 경로를 갖는 모바일 애드 혹 네트워크에서의 불균형적인 데이터 패킷 전송 경로를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 멀티 홉 라우팅 경로의 균형설정 비율에 따른 노드 경로 수정 방법의 경로 변경 과정을 나타낸 흐름도이다.도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 멀티 홉 라우팅 경로의 균형설정 비율에 따른 노드 경로 수정 방법을 설명하기 위한 멀티 홉 라우팅 경로를 갖는 모바일 애드 혹 네트워크에서의 균형적인 데이터 패킷 전송 경로를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 한 실시예에 따른 멀티 홉 라우팅 경로의 균형설정 비율에 따른 노드 경로 수정 방법을 나타낸 흐름도이다.1 is a diagram illustrating an unbalanced data packet transmission path in a mobile ad hoc network having a multi-hop routing path for explaining a node path modification method according to a balance setting ratio of a multi-hop routing path according to an embodiment of the present invention; to be.
BACKGROUND OF THE
4 is a flowchart illustrating a method of modifying a node path according to a balance setting ratio of a multi-hop routing path according to an exemplary embodiment of the present invention.
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 생략하였다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. The present invention may, however, be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. In order to clearly explain the present invention in the drawings, parts not related to the description are omitted.
먼저, 본 발명의 한 실시예에 따른 멀티 홉 라우팅 경로의 균형설정 비율에 따른 노드 경로 수정 방법을 설명하기 위해 도 1을 참고로 하여 멀티 홉 라우팅 경로를 갖는 모바일 애드 혹 네트워크의 구조를 설명하면, 모바일 애드 혹 네트워크는 도 1에 도시한 것처럼, 복수 개의 서로 떨어진 헤드노드(head node)(110, 120, 130)들과 베이스 스테이션(BS; base station)(200)을 포함한다.First, a description will be made of a structure of a mobile ad hoc network having a multi-hop routing path with reference to FIG. 1 to explain a method of modifying a node route according to a balance setting ratio of a multi-hop routing path according to an embodiment of the present invention. The mobile ad hoc network includes a plurality of
이때, 각각의 헤드노드(110, 120, 130)는 복수 개의 멤버노드(member node)(미도시)와 모-자 관계로 연결되는 클러스터(cluster)를 구성하고, 부모(모) 노드인 헤드노드는 식(자) 노드인 멤버노드로부터 데이터 패킷을 전달받아, 인접하는 헤드노드를 통해 베이스 스테이션(200)으로 전송한다.At this time, each of the
이러한 헤드노드(110, 120, 130)는 각각의 헤드노드(110, 120, 130)에 연결된 멤버노드의 정보 외에, 인접하는 헤드노드(110, 120, 130)의 위치정보를 저장하고 있고, 각각의 헤드노드(110, 120, 130)는 헤드노드(110, 120, 130)의 속성인 에너지 잔여량 및 전송 대역폭에 따라 상태에 따라 멤버노드와의 연결 또는 인접하는 헤드노드와의 연결을 접속하거나 해제할 수 있다.The
헤드노드(110, 120, 130)는 데이터 패킷을 전송할 수 있는 거리인 커버리지(coverage), 즉 홉(hop) 수에 따라 전송할 데이터 패킷을 목적지(예로써, 베이스 스테이션(200))로 전송한다.The
도 1에 도시한 제1 헤드노드(110), 제2 헤드노드(120) 및 제3 헤드노드(130)는 위에서 설명한 것처럼 각각 멤버노드를 포함하여 각각 클러스터를 형성할 수 있으나, 본 발명의 도면에서는 헤드노드들(110, 120, 130)만 도시하여 헤드노드 간의 데이터 패킷 전송을 설명하도록 한다.The
한 예에서, 제1 헤드노드(110)의 커버리지를 결정하는 요소인 홉 수(k)가 2인 경우, 제1 헤드노드(110)는 제2 헤드노드(120)를 통해 베이스 스테이션(200)으로 데이터 패킷을 전송한다.In one example, if the number of hops k, which is the element determining the coverage of the
그러나 이때, 제1 헤드노드(110)는 베이스 스테이션(200)으로 데이터 패킷을 전송하기 이전에, 홉 수에 따른 데이터 패킷 전송 경로를 산출하고, 전송 경로에 따른 경로비율을 산출하며, 경로비율이 불균형을 이루는 경우 커버리지의 속성인 홉 수를 증가시켜 커버리지의 균형이 유지되도록 경로를 재설정한다.However, before transmitting the data packet to the
예로써, 제1 헤드노드(110)가 목적지인 베이스 스테이션(200)까지의 데이터 패킷 전송 경로 산출을 설명하면, 데이터 패킷 전송 경로는 제1 경로(11) 및 제2 경로(12)를 포함하는 경로를 포함하고, 다음의 식 1과 같이 표현한다.For example, if the
[식 1][Formula 1]
위의 식 1에서, 경로(Path)는 소스 노드(source node)에서 목적 노드(destination node)로 전송할 데이터 패킷의 전송 경로에 포함되는 노드의 집합으로서, 데이터 패킷의 전송 경로는 CH relay (i) , CH relay (i+1) CH relay (i+k) 등의 노드를 포함한다.In the
도 1에 도시한 구조를 참고로 하여 제1 헤드노드(110)의 데이터 패킷의 전송 경로를 좀더 자세히 설명하면, 데이터 패킷을 전송하고자 하는 소스 노드인 제1 헤드노드(110)의 홉 수(k)는 2이므로, 제1 헤드노드(10)는 제1 헤드노드(110)로부터 제1 헤드노드(110)에 인접하는 클러스터 헤드노드(cluster head node)인 제2 헤드노드(120)에 이르는 제1 경로(11)와, 제2 헤드노드(120)에서 베이스 스테이션(200)에 이르는 제2 경로(200)를 통해 베이스 스테이션(200)으로 데이터 패킷을 전송한다.Referring to the transmission path of the data packet of the
이때, i는 1이고, k는 1 헤드노드(110)의 커버리지를 결정하는 요소인 홉 수로서, k가 2인 한 예에서, 위의 식 1에 따른 데이터 패킷의 전송 경로(Path)는 CH relay (1) , CH relay (2) , CH relay(3) , 즉 제1 헤드노드(110), 제2 헤드노드(120) 및 베이스 스테이션(200)이며, 이들을 경로를 나타내는 집합의 구성요소로서 포함한다.In this case, i is 1, k is the first head as the number of factors that determine the coverage of the node 110-hop, in one example k is 2, the transmission path (Path) of the data packet according to the
그리고 이때, 위와 같이 식 1로 표현되는 집합에 포함된 노드 중 첫 번째 구성요소인 제1 헤드노드(110)는 소스 노드이고, 마지막 구성요소인 베이스 스테이션(200)은 목적 노드이다.At this time, the
그리고, 제1 헤드노드(110)는 다음의 식 2를 이용하여 산출된 데이터 패킷의 전송 경로에 속하는 노드 중에서 이웃 노드(NN, neighbor node)를 지정한다.Then, the
[식 2][Formula 2]
위의 식 2에서, NN S 은 중계 노드(CH relay )에 이웃하는 노드 중 소스 노드(Src) 방향으로 위치하는 노드이고, NN D 은 중계 노드(CH relay )에 이웃하는 노드 중 베이스 스테이션(BS) 방향으로 위치하는 노드이다.In
이때, 중계 노드(CH relay )는 소스 노드(Src)로부터 목적 노드(BS)에 이르는 경로 중에서, 소스 노드(Src)와 목적 노드(BS)를 제외한 적어도 하나의 노드로서, 한 예에서, 소스 노드와 목적 노드가 동일한 노드인 경우 중계 노드는 존재하지 않을 수 있다.At this time, the relay node (CH relay) is a least one node other than the in route to the destination node (BS) from the source node (Src), a source node (Src) and a destination node (BS), in one example, the source node And the destination node is the same node, the relay node may not exist.
도 1에 도시한 것처럼 k가 2인 네트워크를 참고로 하여 소스 노드와 목적 노드가 동일하지 않은 네트워크에서의 이웃 노드를 지정하는 한 예를 설명하면, 도 1의 네트워크의 데이터 패킷의 전송 경로에서 소스 노드인 제1 헤드노드(110)와 목적 노드인 베이스 스테이션(200)을 제외한 노드인 중계 노드는 제2 헤드노드(120) 한 개이고, 제1 헤드노드(120)는 제2 헤드노드(120)를 기준으로 NN S 와 NN D 을 지정한다.1, a description will be made of an example of designating a neighbor node in a network in which a source node and a destination node are not the same with reference to a network in which k is 2. In this case, A relay node which is a node excluding a
이때, 제1 헤드노드(110)는 중계 노드인 제2 헤드노드(120)에 인접하는 이웃 노드 중 소스 노드(Src)인 제1 헤드노드(110) 방향으로 위치하는 노드인 제1 헤드노드(110)를 NN S 로 지정하고, 중계 노드인 제2 헤드노드(120)에 인접하는 이웃 노드 중 베이스 스테이션(BS) 방향으로 위치하는 노드인 베이스 스테이션(BS)을 NN D 로 지정한다.The
그리고 이때, 중계 노드를 기준으로 지정되는 두 개의 이웃 노드인 NN S 및 NN D 은 소스 노드 방향에 위치하는 이웃 노드를 NN S 로 지정하고, 목적 노드 방향에 위치하는 이웃 노드를 NN D 로 지정한다.At this time, the two neighbor nodes NN S and NN D designates the neighboring node located in the direction of the source node to NN S, and designates the neighboring node located in the destination node direction to NN D.
위의 식 2에서, 소스 노드인 제1 헤드노드(110)의 홉 수인 k 값에 따라 포함되는 중계 노드의 개수만큼 이웃 노드를 지정하는데, 도 3을 참고로 하는 네트워크의 구조에서, 소스 노드인 제1 헤드노드(110)의 홉 수 k가 3인 경우, 중계 노드는 제2 헤드노드(120) 및 제3 헤드노드(130)가 되고, 제2 헤드노드(120)의 이웃 노드는 NN S 가 제1 헤드노드(110)로, NN D 가 제3 헤드노드(130)로 지정되며, 제3 헤드노드(120)의 이웃 노드는 NN S 가 제2 헤드노드(120)로, NN D 가 베이스 스테이션(200)으로 각각 지정된다.In Equation (2), a neighboring node is specified by the number of relay nodes included in accordance with the k value, which is the hop count of the
그리고 이때, 위에서 이미 설명한 것처럼, 소스 노드인 제1 헤드노드(110)에서 목적 노드인 베이스 스테이션(200)에 이르는 경로는 제1 경로(11) 및 제2 경로(12)를 포함하는데, 여기서 소스 노드에서 목적 노드에 이르는 경로의 개수는 제1 헤드노드(110)의 홉 수 k와 동일하다. At this time, as described above, the path from the
소스 노드인 제1 헤드노드(110)는 홉 수 k의 개수와 동일한 개수를 갖는 각각의 경로를 이용하여, 각 경로의 비율을 다음의 식 3을 이용하여 산출한다.The
[식 3][Formula 3]
위의 식 3에서, BR은 전송 경로에 따른 경로비율(Balancing Ratio)이고, dist NNS , CHrelay 는 중계 노드와 이웃 노드 NN S 사이의 거리인 제1 거리이며, dist CHrelay , NND 는 중계 노드와 이웃 노드와 NN D 사이의 거리인 제2 거리이다.In
따라서, 소스 노드인 제1 헤드노드(110)는 위의 식 3처럼 중계 노드와 이웃 노드 간의 거리를 이용하여 경로비율을 산출하며, 더욱 자세하게는 제1 거리와 제2 거리의 차이를 제1 거리와 제2 거리의 합으로 나누어 절대값을 취한 값을 경로비율로 산출한다.Accordingly, the
도 1을 참고로 하는 예에서, 제1 헤드노드(110)는 중계 노드인 제2 헤드노드(120)를 기준으로 하여 제1 거리 및 제2 거리를 산출하고, 산출된 제1 거리 및 제2 거리를 이용하여 경로비율을 산출한다.1, the
이때, 제1 헤드노드(110)가 산출한 제1 거리는 제1 경로(11)의 거리정보이고, 제2 거리는 제2 경로(12)의 거리정보로서, 제1 헤드노드(110)는 이미 저장하고 있는 인접하는 헤드노드들의 위치정보들로부터 각각의 거리를 산출함으로써 경로비율을 산출한다.The first distance calculated by the
그리고 이때, 제1 헤드노드(110)는 산출된 경로비율의 값이 0.5를 초과하는 경우 네트워크의 커버리지가 불균형적인 상태라고 판단하고, 소스 노드에서 목적 노드까지 이르는 경로의 홉 수인 k를 1 증가시키도록 설정한다.At this time, if the value of the calculated path ratio exceeds 0.5, the
예로써, 도 1에서 제1 경로(11)에 해당하는 제1 거리의 거리정보가 200이고, 제2 경로(12)에 해당하는 제2 거리의 거리정보가 800이며, 소스 노드인 제1 헤드노드(110)에서 목적 노드인 베이스 스테이션(200)에 이르는 총 거리정보가 1000인 경우, 제1 헤드노드(110)가 중계 노드인 제2 헤드노드(120)를 기준으로 위의 식 3을 통해 산출한 네트워크의 경로비율은 0.6이므로, 0.5를 초과한 값이다.For example, in FIG. 1, the distance information of the first distance corresponding to the first path 11 is 200, the distance information of the second distance corresponding to the second path 12 is 800, When the total distance information from the
이때, 경로 비율은 0에서 1 사이의 값을 가지며, 소스 노드인 제1 헤드노드(110)에서 목적 노드인 베이스 스테이션(200)에 이르기까지 산출되는 경로비율은 다음의 표 1로 나타낼 수 있다.
At this time, the path ratio has a value between 0 and 1, and the path ratio calculated from the
위의 표 1에서, k가 2인 경우, 첫 번째 행의 두 번째 열에 위치하는 
따라서, 제1 헤드노드(110)는 0.6의 경로비율을 갖는 해당 네트워크의 커버리지가 불균형적인 상태라고 판단하여, 2로 설정되어 있던 홉 수인 k를 1만큼 증가시켜 3으로 설정한다.Accordingly, the
그리고, 제1 헤드노드(110)는 3으로 재설정된 홉 수 k에 따라 데이터 패킷 전송 경로를 식 1을 이용하여 재산출하고, 재산출된 데이터 패킷 전송 경로에 속하는 노드를 식 2를 이용하여 이웃 노드들을 지정한다.The
이때, 제1 헤드노드(110)는 불균형이 발생한 경로에 대해 홉 수를 추가하는며, 불균형이 발생한 경로를 구성하는 노드들과 인접하는 새로운 헤드노드를 경로에 포함시킴으로써 데이터 패킷 전송 경로를 재설정한다.At this time, the
예로써, 도 1에 도시된 네트워크에서, 불균형이 발생한 경로는 제2 헤드노드(120)와 베이스 스테이션(200)을 잇는 제2 경로(12)이고, 제1 경로(11)와 제2 경로(12)의 거리정보를 비교하여 불균형이 발생한 경로를 판단하며, 제1 헤드노드(110)는 홉 수가 재설정됨에 따라 제2 경로(12)를 나누어 홉 수를 추가한다.By way of example, in the network shown in FIG. 1, the unbalanced path is a second path 12 connecting the
그리고 이때, 제1 헤드노드(110)는 제2 헤드노드(120)와 베이스 스테이션(200) 사이에 위치하는 새로운 헤드노드를 탐색하여 경로에 포함시킨다.At this time, the
따라서, 제1 헤드노드(110)는 제2 헤드노드(120)와 베이스 스테이션(200) 사이에 위치하는 헤드노드인 제3 헤드노드(130)를 경로에 탐색시켜, 제2 헤드노드(120)에서 베이스 스테이션(200)까지 2 홉을 통해 데이터 패킷을 전송하도록 하여 경로를 재설정하며, 제1 헤드노드(110)에서 베이스 스테이션(200)까지 총 3 홉을 통해 데이터 패킷을 전송한다.Accordingly, the
그리고 이때, 소스 노드로부터 목적 노드에 이르는 전송 경로가 3개 이상인 경우, 소스 노드 및 목적 노드를 제외한 중계 노드들을 기준으로 삼아 각각의 경로비율을 산출하므로 전송 경로의 개수, 즉 소스 노드의 홉 수(k)보다 1만큼 작은 경로 비율을 산출하게 된다.In this case, when the number of transmission paths from the source node to the destination node is three or more, the ratio of each route is calculated based on the relay nodes excluding the source node and the destination node, so the number of transmission routes, k) by one.
그리고, 제1 헤드노드(110)가 새로운 헤드노드를 탐색하여 경로에 추가할 때, 제2 헤드노드(120)에 인접하는 헤드노드가 복수 개인 경우, 제1 헤드노드(110)는 제2 헤드노드(120)에 인접하는 헤드노드들의 속성 정보를 고려하여 하나의 헤드노드를 데이터 패킷 전송 경로로서 포함하는 것이 좋다.When the
이때, 제1 헤드노드(110)가 고려하는 헤드노드들의 속성 정보로는 방향성, 거리, 에너지 잔량 등의 속성 정보일 수 있다.At this time, the attribute information of the head nodes considered by the
따라서, 도 1의 네트워크 구조에서 제1 헤드노드(110)는 제2 헤드노드(120)와 베이스 스테이션(200) 사이에 위치하는 제3 헤드노드(120)를 새로운 전송경로로 포함함으로써, 소스 노드인 제1 헤드노드(110)로부터 목적 노드인 베이스 스테이션(200)에 이르는 데이터 패킷 전송 경로는 도 3에 도시한 것처럼, 제1 헤드노드(110), 제2 헤드노드(120), 제3 헤드노드(130) 및 베이스 스테이션(200)을 포함하고, 식 1에서 경로(Path)는 CH relay (1) , CH relay (2) , CH relay (3) , CH relay (4) 로 표현된다.Accordingly, in the network structure of FIG. 1, the
그리고 이때, 재설정된 경로는 제1 헤드노드(110)에 제2 헤드노드(120)에 이르는 제3 경로(21)와, 제2 헤드노드(120)에서 제3 헤드노드(130)에 이르는 제4 경로(22), 그리고 제3 헤드노드(130)에서 베이스 스테이션(200)에 이르는 제5 경로(23)를 포함하며, 데이터 패킷 전송 경로 중 소스 노드와 목적 노드를 제외한 중계 노드는 제2 헤드노드(120) 및 제3 헤드노드(130)이다At this time, the reset path includes a
제1 헤드노드(110)는 식 2를 이용하여 중계 노드인 제2 헤드노드(120)와 제3 헤드노드(130)에 대한 각각의 이웃 노드를 위에서 이미 설명한 것처럼 각각 지정하여, 지정된 이웃 노드에 따라 재설정된 경로인 제3 내지 제5 경로(21, 22, 23)에 대한 거리를 제3 내지 제5 거리로 각각 산출하여, 식 3을 이용하여 산출된 제3 내지 제5 거리로부터 경로비율(BR)을 재산출한다.The
이때, 제3 거리는 첫 번째 중계 노드인 제2 헤드노드(120)와 이의 소스 노드 방향 이웃 노드(NN S )인 제1 헤드노드(110) 사이의 거리이고, 제4 거리는 첫 번째 중계 노드인 제2 헤드노드(120)와 이의 목적 노드 방향 이웃 노드(NN D )인 제3 헤드노드(130) 사이의 거리이자 두 번째 중계 노드인 제3 헤드노드(130)와 이의 소스 방향 이웃 노드(NN S )인 제2 헤드노드(120) 사이의 거리이며, 제5 거리는 두 번째 중계 노드인 제3 헤드노드(130)와 이의 목적 노드 방향 이웃 노드(NN D )인 베이스 스테이션(200) 사이의 거리이다.Here, the third distance is a distance between a
이때, 제1 헤드노드(110)는 k가 2일 때 이미 산출한 거리인 제4 거리에 해당하는 값은 이미 산출된 값을 이용하여 불필요한 계산을 줄일 수 있다.At this time, the
따라서, 제1 헤드노드(110)는 산출된 제3 내지 제5 거리를 이용하여 식 3을 통해 경로비율을 산출하며, 이때, 두 개의 중계 노드(120, 130)를 기준으로 하여 각각의 경로비율을 산출하여 산출된 각각의 경로비율이 0.5를 초과하는 지의 여부를 판단한다.Therefore, the
예로써, 도 3에서 제3 경로(21)에 해당하는 제3 거리가 200, 제4 경로(22)에 해당하는 제4 거리가 300, 제5 경로(23)에 해당하는 거리가 500인 경우, 첫 번째 중계 노드인 제2 헤드노드(120)를 기준으로 하는 경로비율은 0.2이고, 두 번째 중계 노드인 제3 헤드노드(130)를 기준으로 하는 경로비율은 0.25의 값으로 각각 산출된다. For example, in FIG. 3, the third distance corresponding to the
삭제delete
k가 3일 경우, 위의 표 2에 나타낸 것처럼, 소스 노드와 목적 노드 사이에 위치하는 두 개의 중계 노드 
따라서, 제1 헤드노드(110)는 위의 표 2에 나타난 각각의 경로비율을 0.5와 비교하여 네트워크의 커버리지 균형 여부를 판단한다.Accordingly, the
이때, 도 3을 참고하는 본 실시예에서, k를 3으로 확장시킨 네트워크의 경로비율은 각각 0.2와 0.25로서 모두 0.5를 초과하지 않으므로, 제1 헤드노드(110)는 네트워크의 커버리지가 균형적인 상태라고 판단하고, 설정된 데이터 패킷 전송 경로를 따라 소스 노드로부터 목적 노드로 데이터 패킷을 전송한다.In this embodiment, referring to FIG. 3, since the path ratios of the networks in which k is extended to 3 are 0.2 and 0.25, respectively, not exceeding 0.5, the
그러나 이때, 산출된 경로비율이 0.5를 초과하는 경우 제1 헤드노드(110)는 네트워크의 커버리지가 여전히 불균형적인 상태라고 판단하여 k를 1만큼 추가하고, 추가된 홉 수에 따라 데이터 패킷 전송 경로를 재설정하며, 재설정된 데이터 패킷 전송 경로에 따라 경로비율을 재산출하여 균형 여부를 재판단하게 된다.However, if the calculated path ratio exceeds 0.5, the
제1 헤드노드(110)는 네트워크의 커버리지 균형을 맞추기 위해 홉 수 k가 4가 될 때까지 증가시킬 수 있으며, 홉 수를 증가시켜 네트워크의 커버리지 균형을 유지함에 따라 데이터 패킷의 전송효율이 좋고, 이로 인해, 네트워크의 에너지 보존율이 향상된다.The
다음으로, 도 2의 흐름도를 참고로 하여 제1 헤드노드(110)의 네트워크 경로 재설정을 설명하면, 도 1에 도시한 네트워크 상황에서 k가 2인 경우에 따른 중계노드에 대해 계산된 경로비율(S10)은 위의 표 1에서 나타낸 것처럼 제1 테이블(T100)처럼 나타나고, 제1 헤드노드(110)는 경로비율(BR)의 0.5 초과 여부를 판단하여(Q10) 경로비율이 0.5를 초과하는 경우 CSWC(coverage scheduling weight-value control, 경로 재설정)을 수행한다(S20).Next, the network path resetting of the
경로 재설정은 홉 수를 증가시켜 경로를 재설정하고(S30), 홉 수가 증가되어 k가 3이 된 네트워크에서의 중계노드에 대한 경로비율(S30)을 위의 표 2에서 나타낸 것처럼 제2 테이블(T200)로서 나타낸다.The route re-establishment increases the number of hops to reset the route (S30), and the route ratio S30 for the relay node in the network in which the number of hops is increased to k is 3, as shown in Table 2 above, ).
그러나, 계산된 경로비율이 0.5 이하인 경우 경로 설정을 종료(S40)한다.However, if the calculated path ratio is 0.5 or less, the path setting is terminated (S40).
그리고, 도 4를 참고로 하여 멀티 홉 라우팅 경로의 균형설정 비율에 따른 노트 경로 수정 방법의 흐름을 설명한다.Referring to FIG. 4, the flow of the note path modification method according to the balance setting ratio of the multi-hop routing path will be described.
먼저, 소스 노드는 식 1을 이용하여 소스 노드로부터 목적지(목적 노드)에 이르는 데이터 패킷의 전송 경로의 중계 노드를 판단하여, 소스 노드와 목적 노드를 제외한 중계 노드를 기준으로 이웃 노드를 산출하고, 중계 노드와 이웃 노드 사이의 거리를 각각 산출하고, 산출된 거리를 이용하여 네트워크를 구성하는 각 중계 노드에 대한 경로비율(BR)을 산출한다(S100).First, the source node determines the relay node of the transmission path of the data packet from the source node to the destination (destination node) using
이때, 소스 노드는 각 중계 노드에 대해 산출된 경로비율을 0.5와 비교하여, 경로비율이 0.5를 초과하는 경우(Q100), 소스 노드에서 목적지까지의 홉 수를 1만큼 증가시켜(S200) 데이터 패킷 전송 경로를 재설정한다.At this time, the source node compares the calculated path ratio with respect to each relay node to 0.5, and if the path ratio exceeds 0.5 (Q100), the source node increases the number of hops from the source node to the destination by 1 (S200) Resets the transmission path.
그런 다음, 소스 노드는 홉 수가 증가되어 재설정된 데이터 패킷 전송 경로에 대해 중계 노드를 다시 판단하고, 중계 노드들에 대한 각각의 경로비율을 재산출하며(S300), 재산출된 경로비율을 0.5와 다시 비교한다(Q100).Then, the source node re-determines the relay node for the re-established data packet transmission path by increasing the number of hops, recalculates each path ratio for the relay nodes (S300), re-calculated the path ratio to 0.5 Again compare (Q100).
이처럼, 소스 노드는 데이터 전송 경로의 각 홉에 대한 경로비율이 0.5 이하의 값을 가질 때까지 홉 수를 증가시켜 데이터 전송 경로를 재설정하고, 경로비율을 0.5와 비교(Q100)하였을 때 각각의 경로비율이 0.5 이하의 값을 갖는 경우 네트워크가 균형적이라고 판단하여 데이터 패킷을 목적지로 송신한다(S400).In this way, the source node resets the data transmission path by increasing the number of hops until the path ratio for each hop of the data transmission path has a value less than 0.5, and when the path ratio is compared with 0.5 (Q100) If the ratio is less than 0.5, it is determined that the network is balanced and the data packet is transmitted to the destination (S400).
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.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, It belongs to the scope of right.
110 : 제1 헤드노드 120 : 제2 헤드노드
130 : 제3 헤드노드 200 : 베이스 스테이션110: first head node 120: second head node
130: third head node 200: base station
Claims (6)
상기 소스 노드가 상기 적어도 하나의 중계 노드에 이웃하는 두 개의 이웃 노드를 각각 제1 이웃 노드 및 제2 이웃 노드로 지정하고, 상기 제1 이웃 노드와 상기 적어도 하나의 중계 노드 사이의 거리와, 상기 제2 이웃 노드와 상기 적어도 하나의 중계 노드 사이의 거리를 각각 산출하며, 산출된 거리정보의 차를 산출된 거리정보의 합으로 나누어 절대값을 취함으로써 상기 적어도 하나의 중계 노드의 개수만큼 경로비율을 계산하는 경로비율 산출단계와;
상기 소스 노드가 상기 경로비율이 설정값을 초과하는 지를 판단하여, 상기 경로비율이 0.5를 초과하는 경우 상기 모바일 애드 혹 네트워크의 홉 수를 1만큼 증가시켜 상기 중계노드 설정단계를 재수행하도록 하는 경로비율 판단단계; 및
상기 경로비율 판단단계에서 상기 경로비율이 상기 설정값 이하인 경우 상기 소스 노드는 상기 적어도 하나의 중계 노드를 통해 상기 목적 노드로 데이터 패킷을 전송하는 데이터 패킷 전송단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 멀티 홉 라우팅 경로의 균형설정 비율에 따른 노드 경로 수정방법.In a mobile ad hoc network including a source node, a destination node, and at least one head node located between a source node and a destination node, the source node receives, from the at least one head node according to the number of hops of the mobile ad hoc network A relay node setting step of setting at least one relay node;
Wherein the source node designates two neighboring nodes neighboring the at least one relay node as a first neighboring node and a second neighboring node, respectively, the distance between the first neighboring node and the at least one relaying node, Calculating a distance between the second neighbor node and the at least one relay node, dividing the difference in the calculated distance information by the sum of the calculated distance information, Calculating a path ratio;
Wherein the source node determines whether the path ratio exceeds a set value and increases the hop count of the mobile ad hoc network by 1 if the path ratio exceeds 0.5, Determining a ratio; And
And the source node transmits a data packet to the destination node through the at least one relay node when the path ratio is less than or equal to the set value in the path ratio determination step. A method of node path modification according to the balanced ratio of routing path.
상기 설정값은 0.5인 것을 특징으로 하는 멀티 홉 라우팅 경로의 균형설정 비율에 따른 노드 경로 수정방법.The method of claim 1,
Wherein the set value is 0.5. The method of claim 1, wherein the set value is 0.5.
상기 경로비율 산출단계에서, 상기 소스 노드는 상기 적어도 하나의 중계 노드에 이웃하는 이웃 노드 중에서 상기 목적 노드 방향으로 위치하는 이웃 노드를 상기 제1 이웃 노드로 지정하고, 상기 적어도 하나의 중계 노드에 이웃하는 이웃 노드 중에서 상기 소스 노드 방향으로 위치하는 이웃 노드를 상기 제2 이웃 노드로 지정하는 것을 특징으로 하는 멀티 홉 라우팅 경로의 균형설정 비율에 따른 노드 경로 수정방법.The method of claim 1,
In the path ratio calculation step, the source node designates, as the first neighboring node, a neighboring node located in the destination node direction out of neighboring neighboring nodes to the at least one relaying node, Wherein the second neighboring node is located in the direction of the source node among the plurality of neighboring nodes.
상기 경로비율 산출단계에서 상기 소스 노드는 하기의 식을 이용하여 상기 경로비율을 산출하는 것을 특징으로 하는 멀티 홉 라우팅 경로의 균형설정 비율에 따른 노드 경로 수정방법.
(여기서, BR은 경로비율, distNNS , CHrelay 는 중계 노드와 이웃 노드 NNS 사이의 거리인 제1 거리, distCHrelay, NND 는 중계 노드와 이웃 노드 NND 사이의 거리인 제2 거리임)The method of claim 1,
Wherein the source node calculates the path ratio using the following equation in the path ratio calculating step.
(Where BR is the path ratio, dist NNS , and Chrelay are the first distances between the relay node and the neighboring node NN S , dist CHrelay, and NND is the second distance, which is the distance between the relay node and the neighboring node NN D )
상기 경로비율 판단단계 이후에 재수행되는 상기 중계노드 설정단계에서, 상기 소스 노드는 홉 수가 증가됨에 따라 상기 경로비율이 0.5를 초과하는 구간에 새로운 중계 노드를 추가하고, 상기 구간은 중계 노드와 제1 이웃 노드 사이의 경로 또는 중계 노드와 제2 이웃 노드 사이의 경로인 것을 특징으로 하는 멀티 홉 라우팅 경로의 균형설정 비율에 따른 노드 경로 수정방법.The method of claim 1,
Wherein the source node further adds a new relay node in a period in which the path ratio exceeds 0.5 as the number of hops is increased in the relay node setting step that is performed again after the path ratio determination step, 1 is a path between neighboring nodes or a path between a relay node and a second neighboring node.
상기 소스 노드는 상기 경로비율이 0.5를 초과하는 구간에 상기 새로운 중계 노드를 추가할 때, 상기 구간에 인접하는 중계 노드들 중에서 상기 구간과의 거리정보, 방향성 정보 또는 에너지 잔량 정보를 이용하여 하나의 중계 노드를 상기 새로운 중계 노드로 선택하여 추가하는 것을 특징으로 하는 멀티 홉 라우팅 경로의 균형설정 비율에 따른 노드 경로 수정방법.The method of claim 5,
When adding the new relay node in the interval in which the path ratio exceeds 0.5, the source node uses the distance information, the direction information, or the energy remaining amount information with respect to the interval among the relay nodes adjacent to the interval, And selecting a new relay node as the new relay node and adding the selected relay node to the new relay node.
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