KR20090111990A - 메쉬 네트워크에서의 경로 선택 절차 - Google Patents

Abstract

무선 메쉬 네트워크에서의 경로 선택을 위한 알고리즘을 제공한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 선택 알고리즘에서는 소스 메쉬 포인트로부터 목표 메쉬 포인트로의 복수의 전송 경로들 각각을 구성하는 하나 또는 그 이상의 링크들 각각에 대하여, 자기 간섭을 반영하여 링크 메트릭을 계산하고, 계산된 링크 메트릭을 이용하여 복수의 전송 경로들 각각에 대한 경로 메트릭을 계산하며, 또한 경로 메트릭을 이용하여 소스 메쉬 포인트로부터 목표 메쉬 포인트로의 전송 경로를 선택한다. 이 경우에, 경로 메트릭은 링크 메트릭에 대하여 홉의 수에 비례하는 소정의 가중치를 곱하여 구한 값을 합하여 구할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예에 의하면, 이웃 노드들에 의한 간섭 및 자기 간섭을 고려하여 경로 선택을 하므로, 효율적이며 실질적인 경로 선택이 가능하다.

Description

메쉬 네트워크에서의 경로 선택 절차{Path selection algorithm in mesh network}

본 발명은 무선랜(Wireless Local Access Network, WLAN)에 관한 것으로, 보다 구체적으로 무선 메쉬 네트워크에서의 경로 선택을 위한 알고리즘에 관한 것이다.

최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신기술이 개발되고 있다. 이 중에서 WLAN은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터, 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player, PMP) 등과 같은 휴대형 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 초고속 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.

무선 메쉬 네트워크(Wireless Mesh Network)는 중계 기능을 가진 다수의 무선기기, 즉 메쉬 포인트(Mesh Point, MP)가 액세스 포인트(Access Point, AP)를 경 유하지 않고 직접 통신하는 것을 지원하는 네트워크라고 할 수 있다. 기능적으로 볼 때, AP를 연결시켜 주는 분배 시스템(Distribution System, DS)은 상호작용하는 MP들 간의 무선 링크(Interoperable Wireless Link between MPs) 또는 다수의 MP들 사이의 멀티-홉(Multi-hop) 경로로 대체될 수 있다. 이러한 메쉬 네트워크에 의하면, 어느 하나의 MP는 이웃하는 다른 MP들과 상호작용하는 피어-투-피어 무선 링크를 설정할 수 있기 때문에, 보다 유연한 무선 연결이 가능한 장점이 있다.

메쉬 네트워크에서 하나의 무선기기는 다른 다수의 무선기기와 연결되어 다수의 통신 경로를 가질 수 있는데, 이러한 무선기기간의 통신 경로를 무선 메쉬 링크(Wireless Mesh Link) 또는 단순히 메쉬 링크 또는 피어 링크(Peer Link)라고도 한다. 이러한 무선기기는 메쉬 포인트(Mesh Point, MP)로 불리지만, 여기에만 한정되는 것은 아니다. 그리고 MP 중에서 전술한 중계 기능 외에도 엑세스 포인트(Access Point, AP)의 기능을 함께 수행하는 것을 메쉬 엑세스 포인트(Mesh Access Point, MAP)라고 한다.

이러한 메쉬 네트워크는 네트워크 구축의 유연성, 우회 경로에 의한 신뢰성 및 통신거리의 단축에 따른 전력 소비의 절감 등의 이점이 있다. 보다 구체적으로, 메쉬 네트워크를 이용하면 기존의 통신망이 없는 장소에서도 MP 간에 유연한 네트워크를 구축할 수 있다. 그리고 메쉬 네트워크에서는 다수의 MP 간에 서로 연결되어 다수의 우회 경로를 확보할 수 있어서 하나의 MP가 고장 나더라도 다른 경로를 통하여 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 메쉬 네트워크에서는 하나의 MP의 통신 영역(coverage)이 넓지 않더라도 인접하는 MP를 경유하여 통신할 수 있으므로 낮은 전력으로도 원거리 통신이 가능하게 된다.

메쉬 네트워크는 분배 시스템(Distribution System, DS)으로 유선망이 아닌 메쉬 포인트(MP)들 간의 무선 멀티홉을 이용한다. 무선 멀티홉을 통해 데이터를 전송하기 위해서는 시시각각 변하는 무선환경을 관찰하여 좋은 경로를 선택하여야 한다. 현재의 무선랜 표준에서는 에어타임 코스트 링크 메트릭(Airtime Cost Link Metric)을 디폴트 링크 메트릭(Defailt Link Metric)으로 정의를 하고 있으며, 그 외에도 메쉬 네트워크 영역에서 홉 카운트(Hop Count), 예측 전송 카운트(Expected Transmission Count, ETX), 예측 전송 시간(Expected transmission time) 등의 링크 메트릭이 경로 선택을 위해 사용될 수 있다.

예측 전송 카운트(ETX) 링크 메트릭은 하나의 비트(또는 패킷)을 보내기 위하여 소요될 것으로 예상되는 평균 전송 횟수를 링크 메트릭으로 이용하는 것이고, 예측 전송 시간(ETT) 링크 메트릭은 하나의 비트(또는 패킷)을 보내기 위하여 소요될 것으로 예상되는 평균 전송 시간을 링크 메트릭으로 이용하는 것이며, 또한 홉 카운트 링크 메트릭은 하나의 비트(또는 패킷)을 보내기 위하여 걸리게 되는 전송 홉의 개수를 링크 메트릭으로 이용하는 것을 말한다. 또한, 에어타임 코스트 링크 메트릭은 ETT와 유사하지만 오버헤드(Overhead)를 고려한 링크 메트릭으로써, 특정 링크를 통해 프레임을 전송하는데 소비된 채널 리소스의 양을 반영한다. 각 링크에 대한 에어타임 코스트 링크 메트릭은 수학식 1과 같이 계산될 수 있다.

여기서, O 및 B_t는 각각 표 1에 리스트되어 있는 상수이고, 입력 파라미터 r 및 e_f는 각각 테스트 프레임 크기 B_t에 대한 데이터율(Mb/s)과 프레임 에러율을 나타낸다.

그런데, 전술한 기존의 링크 메트릭은 모두 무선 간섭(Interference)의 영향을 반영하지 못한 것이다. 특히, 기존의 방법은 다수의 다른 메쉬 포인트들과 링크를 형성하고 있는 메쉬 포인트 자신에 의한 간섭으로 무선 자원의 가용성, 즉 측정된 링크 메트릭이 달라질 수 있다는 점은 고려하지 않은 것이다. 하지만, 실제 메쉬 네트워크에서는 링크 메트릭을 측정하는 메쉬 포인트 자신에 의한 간섭, 즉 자 체 간섭(Self-Interference)은 물론 여러 가지 유형의 무선 간섭 현상이 생긴다.

간섭은 이웃 노드들에 의해 보내지는 데이터 때문에 전송에 방해를 받는 현상이다. 그리고 자체 간섭(Self-interference)은 링크 메트릭을 측정하는 노드(즉, MP)가 전송하는 데이터에 의하여 전송이 방해를 받는 것처럼 인식되는 현상으로서, 을 말한다. 이하, 도 1을 참조하여 이를 보다 구체적으로 설명한다.

도 1은 플로우(flow) k를 보내고 있으면서 경로를 측정하여 플로우 k를 전송하면서 발생하는 간섭이 경로 측정 메트릭에 반영되는 현상을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 소스(Source) MP에서 목표(destination) MP로 향하는 두 개의 경로 A, B가 존재하고, 현재 A 경로를 통해 플로우 k가 전송되고 있다고 가정하자. 소스 MP에서는 수시로 바뀌는 무선 자원의 상황을 관찰하여 더 좋은 경로가 있을 경우에 전송 경로를 바꾸게 된다. A의 경로에서 발생하는 간섭을 Ai, B의 경로에서 발생하는 간섭을 Bi, 그리고 플로우 k에 의해 발생하는 간섭을 Ik라고 하자. 여기에서 Ik가 자체 간섭을 의미한다. 데이터 전송 경로를 결정하는데 있어 Ai + Ik > Bi와 같이 B 경로의 간섭이 작을 경우 데이터 전송 경로를 B로 바꾸게 된다. 하지만 Ai + Ik > Bi 임과 동시에 Ai < Bi인 경우는 전송 경로를 B로 바꾸었다가 다음 번에 측정하면 Ai < Bi + Ik2(플로우 k의 B 경로 간섭)이기 때문에, 다음 번에는 A 경로로 다시 전송 경로를 바꾸게 된다. 결국, 기존의 방법에 의할 경우에는 A 경로와 B 경로를 반복적으로 변경하게 되어 효과적인 전송을 어렵게 한다.

따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 무선 간섭, 특히 자체 간섭에 의 한 무선 자원의 가용성 변화를 고려하여, 실제 무선 환경과 유사한 환경에서 링크 메트릭을 계산할 수 있는 메쉬 네트워크에서의 경로 선택 절차를 제공하는 것이다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는 소스 메쉬 포인트로부터 목표 메쉬 포인트로 프레임을 전송하기 위한 경로를 선택하는 방법으로써, 상기 소스 메쉬 포인트로부터 상기 목표 메쉬 포인트로의 복수의 전송 경로들 각각을 구성하는 하나 또는 그 이상의 링크들 각각에 대하여, 자기 간섭을 반영하여 링크 메트릭을 계산하는 단계, 상기 링크 메트릭을 이용하여 상기 복수의 전송 경로들 각각에 대한 경로 메트릭을 계산하는 단계, 및 상기 경로 메트릭을 이용하여 상기 소스 메쉬 포인트로부터 상기 목표 메쉬 포인트로의 전송 경로를 선택하는 단계를 포함한다.

상기 실시예의 일 측면에 의하면, 상기 자기 간섭은 오버히어링 방법, RTS/CTS 이용법, 및 전송율 이용법 중에서 적어도 하나의 방법을 이용하여 반영할 수 있다.

상기 실시예의 다른 측면에 의하면, 상기 링크 메트릭은 상기 링크의 주체인 메쉬 포인트를 통과하는 시간을 배제하도록 반영할 수 있다.

상기 실시예의 또 다른 측면에 의하면, 상기 경로 메트릭은 해당 경로를 구성하는 각 링크에 대한 상기 링크 메트릭과 홉의 수의 따라서 값이 달라지는 감소 인자를 반영할 수 있다. 이 경우에, 상기 감소 인자는 홉의 수에 비례할 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 링크 메트릭을 측정함에 있어서, 이웃 노드들에 의한 간섭과 자기 자신에 의한 간섭을 반영한다. 따라서 본 발명의 실시예에 의하면, 보다 정확하게 효율적이며 또한 실질적인 채널 상황을 측정할 수가 있으며, 그 결과 링크 메트릭 측정의 효율을 향상시킬 수가 있다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 자기 자신에 의하여 매체가 점유되는 것은 링크 메트릭의 특정에 배제하기 때문에, 실질적인 링크 메트릭의 측정이 가능하다.

또한, 본 발명의 실시예에서는, 각 링크 메트릭과 홉의 수에 따른 가중치(감소 인자)를 반영하여, 경로 메트릭을 구하기 때문에, 경로 선택의 효율을 향상시킬 수가 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 무선 메쉬 네트워크의 구성의 일례를 보여 주는 도면이다. 상기 무선 메쉬 네트워크는 고유의 메쉬 식별자(Mesh Identifier)를 가지는데, 메쉬 식별자는 무선 메쉬 네트워크를 구성하는 MP들의 그룹을 식별하기 위한 약칭으로 사용된다. 메쉬 식별자를 어떻게 부여할지는 아무런 제한이 없다.

도 2를 참조하면, 무선 메쉬 네트워크는 하나 또는 다수의 STA(131, 132, 133, 134)과 하나 또는 그 이상의 무선기기, 즉 MP들(110, 121, 122, 123)을 포함한다. 상기 MP들 중에서 참조 번호 121과 122는 자신과 결합되어 있는 STA(131, 132, 133, 134)이 존재하므로, AP의 기능을 동시에 수행하는 MP, 즉 MAP가 된다. 그리고 참조 번호 121의 MP는 유선 또는 무선으로 외부 네트워크와 연결되는 MP인데, 이를 메쉬 포털(Mesh Portal)이라 한다.

STA(131 내지 134)은 IEEE 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 비AP 스테이션(Non-AP Station)이다. 이러한 STA은 무선국이라는 명칭 외에 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit, WTRU), 사용자 장비(User Equipment, UE), 이동국(Mobile Station, MS), 또는 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 등으로도 불릴 수 있다.

MP(110, 121, 122, 123)는 무선 메쉬 네트워크를 구성하는 개체로서, IEEE 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어와 물리층 인터페이스를 포함하는 IEEE 802.11의 기능 개체의 하나이다. MP(110, 121, 122, 123)는 메쉬 서비스(mesh services)를 지원하는 무선기기인데, 메쉬 서비스는 메쉬 네트워크를 구성하는 MP들간에 직접 통신을 가능하게 해주는 제반 서비스를 포함한다. 메쉬 서비스를 제공하기 위한 두 개의 MP들, 예컨데 참조 번호 121의 MP와 참조 번호 123의 MP들 사이에서의 통신은, 상기 두 개의 MP들 사이에 설정되어 있는 직접 링크인 메쉬 링크 또는 피어 링크를 통해서 이루어진다.

두 개 이상의 MP들이 서로 피어 링크를 설정하여 메쉬 네트워크를 형성하거 나 또는 이미 존재하는 메쉬 네트워크에 다른 MP가 참여하기 위해서는, 피어 링크를 설정하는 MP들 사이에는 메쉬 프로파일(Mesh Profile)이 일치해야 한다. MP는 적어도 하나의 메쉬 프로파일을 지원하는데, 메쉬 프로파일은 메쉬 식별자(Mesh ID), 경로 선택 프로토콜 식별자(Path Selection Protocol Identifier), 및 경로 선택 측정 식별자(Path Selection Metric Identifier)를 포함한다. 또한, 메쉬 프로파일은 혼잡 제어 모드 식별자(Congestion Control Mode Identifier) 등을 더 포함할 수도 있다.

그리고, 전술한 바와 같이, MP 중에서 AP로서의 기능을 함께 수행하는 MP를 특별히 MAP라고 한다. 따라서 MAP(121, 122)는 전술한 MP의 기능 외에도 자신에게 연결 설정된 무선국(Associated Station)을 위하여 AP로서의 기능도 수행한다. AP는 엑세스 포인트라는 명칭 외에 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), 노드-B, 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다.

다음으로 무선 메쉬 네트워크에서의 MP들 사이의 메시지 전송 경로에 대하여 설명한다. 무선 메쉬 네트워크에서의 사용될 수 있는 경로 선택(Path Selection) 프로토콜의 하나로써, 전술한 바와 같이 HWMP가 있다. HWMP는 온-디맨드(On-demand) 경로 선택이 갖는 유연성을 체계적인 프로엑티브 경로와 결합한 경로 선택 프로토콜로써, 다양한 종류의 메쉬 네트워크에서 최적의 그리고 효율적인 경로 선택이 가능하도록 한다.

HWMP는 그 구성(Configuration)에 따라서 두 가지 모드의 동작을 지원하는 데, 그것은 온-디맨드 모드와 프로엑티브 트리 빌딩 모드(Proactive Tree Building Mode)이다. 온-디맨드 모드에서는 MP가 피어간 경로(peer-to-peer path)를 이용하여 통신할 수가 있다. 이 모드는 일반적으로 루트 MP가 없는 구성에서 사용되지만, 루트 MP가 있는 경우라도 더 좋은 경로를 제공할 수 있다면 온-디맨드 모드가 사용될 수도 있다. 프로엑티브 트리 빌딩 모드에 의하면, 루트 MP가 주기적으로 브로드캐스팅하는 프레임, 예컨대 프로액티브 경로 요청 프레임(Path Request, PREQ) 또는 루트 알림 프레임(Root Announcement, RANN)을 사용하여 경로가 설정된다. 이하에서는 온-디맨드 모드 및 프로엑티브 트리 빌딩 모드에 따라 선택된 경로를 각각 온-디맨드 경로(또는 온-디맨드 경로) 및 프로엑티브 경로라고 칭하기로 한다.

프로엑티브 경로는 메시지 전송 경로가 루트 MP를 기점으로 하여 나무의 가지처럼 연쇄적으로 분기되어 있는 구조로서, MP들 사이의 메시지 전송 경로가 모자 관계(Parent-Child Relation)에 의하여 주기적으로 설정된다. 상기 모자 관계는 루트 MP를 기점으로 하여 다수의 MP들 사이에 조모-모-자-손자(Grand Parent-Parent-Child-Grand Child) 등으로 순서로 연속적으로 이어지는 트리 모양의 경로이다. 프로엑티브 경로를 설정하기 위한 방법은 특별한 제한이 없는데, 예를 들어 프로액티브 PREQ 메커니즘이나 또는 RAAN 메커니즘이 사용될 수 있다.

반면, 온-디맨드 경로는 필요시에 MP들 사이에서 임의적으로 설정되는 전송 경로이다. 온-디맨드 경로를 설정할 때에는 예컨대, AODV(Ad hoc On-demand Distance Vector) 프로토콜을 사용할 수 있다. 온-디맨드 경로는 루트 MP를 경유할 필요가 없는데, 예를 들어, 그 시점에서 소스 MP와 타깃 MP 사이에 가장 짧은 경로 또는 링크 특성(Link Metric)이 가장 좋은 경로가 선택될 수 있다.

HWMP에 의하면, 프로엑티브 트리 빌딩 모드와 온-디맨드 모드는 서로 배타적이지 않기 때문에, 상기한 프로엑티브 경로와 온-디맨드 경로는 서로 결합되어 사용될 수 있다. 예를 들어, 소스 MP가 목표 MP에게 처음 전송하는 데이터 프레임은 프로엑티브 경로를 따라 전송될 수 있다. 이 경우에, 프로엑티브 경로의 상향 경로를 따라 소스 MP에서 루트 MP로 데이터 프레임을 전송하고, 상기 프로엑티브 경로의 하향 경로를 따라 루트 MP로부터 목표 MP로 데이터를 전송한다. 그리고 이후에 목표 MP는 소스 MP를 향하여 온-디맨드 경로를 찾은 다음에, 이 온-디맨드 경로를 이용하여 다른 데이터 프레임을 전송할 수 있다.

도 3은 무선 메쉬 네트워크에서의 전술한 메시지 전송 경로를 보여 주기 위한 도면으로서, MP④에서부터 MP⑨까지의 프로엑티브 경로와 온-디맨드 경로가 각각 도시되어 있다.

도 3을 참조하면, MP④에서부터 MP⑨까지의 프로엑티브 경로는 MP④에서 MP③ 및 MP②를 통해 루트 MP인 MP①로 이어지는 '상향 경로'와 루트 MP인 MP①에서 MP⑥을 거쳐 MP⑨로 이어지는 '하향 경로'로 이루어진다. 여기서, 상향 경로는 자MP로부터 모MP로(예컨대, MP④에서 MP③으로, MP③에서 MP②로, 그리고 MP②에서 MP①로) 향하는 경로로서, 종점이 루트 MP인 경로를 말한다. 하향 경로는 모MP로부터 자MP로(예컨대, MP①에서 MP⑥으로, 그리고 MP⑥에서 MP⑨로) 향하는 경로로서, 시점이 루트 MP인 경로를 말한다.

그리고 MP④에서부터 MP⑨까지의 온-디맨드 경로는 예컨대, MP④에서 MP⑦을 거쳐 MP⑨로 가는 경로일 수 있다. 이 온-디맨드 전송 경로에서, 소스(Source) MP는 MP④가 되고, 목표(Destination) MP는 MP⑨가 되며, MP⑦는 중간(Intermediate) MP에 해당된다. 이러한 경로는 MP④에서 MP⑨로 또는 MP⑨에서 MP④로의 메시지 전송을 위하여 임시로 설정된 경로 중의 하나이다.

다음으로 본 발명의 실시예에 따른 경로 선택 절차에 대하여 설명한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 선택 절차를 보여 주는 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 우선 소스 MP로부터 목표 MP까지의 경로를 이룰 수 있는 여러 링크들 각각에 대한 링크 메트릭을 계산하는데, 본 발명의 실시예에서는 종전과는 달리 링크 메트릭을 계산함에 있어서 자기 간섭(Self-interference)을 고려한다(S11). 각 링크에 대한 링크 메트릭(IAETT_l)은, 예컨대 수학식 2와 같이 계산될 수 있는데 본 발명의 실시예가 여기에만 한정되는 것은 아니다.

여기서, l은 소스 MP로부터 목표 MP까지의 경로를 이룰 수 있는 각 링크를 나타내고(a link of a path), b는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)에서의 비트율(bit-rate in MAC)(bits/sec)을 나타낸다. 그리고 ETX는 예상 전송 횟수를 나타내는데, 하나의 비트를 성공적으로 전송하는데 요구되는 전송 횟수일 수 있으며, m_av는 매체 가용성(medium availability)을 나타내는데, 이용 가능한 시간의 비율(Fraction of time available)을 나타낸다.

그리고 본 발명에서는 수학식 2를 이용하여 링크 메트릭을 구할 때, 각 노드들에서 자기 간섭을 구하여 이 값을 링크 메트릭에 반영하여야 한다. 자기 간섭은 해당 노드가 프레임을 전송함에 의하여 불가피하게 발생하는 것이고 이것은 실제 링크의 가용성을 반영하는데 포함되어서는 안되지만 링크 메트릭의 측정값에는 이 값이 반영되므로, 본 발명의 실시예에서는 이러한 자기 간섭을 측정값으로부터 제거한다.

자기 간섭으로부터 측정값을 제거하는 방법으로, 예컨대, 오버히어링(Overhearing) 방법, RTS/CTS 이용법, 및 전송율(Transmission rate) 이용법 등이 있다. 오버히어링 방법은 플로우들을 관찰하여 플로우 k에 대한 패킷 전송은 링크 메트릭을 계산하는데 고려하지 않는 방법이며, RTS/CTS 이용법은 RTS/CTS를 받을 경우 관련 패킷이 어느 플로우에 속하는지 알 수 있으므로, 이를 이용하여 자기 간섭을 계산하는 방법이다. 그리고 전송율 이용법은 이웃 노드로부터 플로우 k에 대한 전송량 데이터를 받아 이로부터 플로우 k에 대한 평균 전송율을 계산하여 사용하는 방법이다.

도 5는 오버히어링 방법에 따라서 자기 간섭을 계산하는 과정을 보여 주는 순서도이다.

도 5를 참조하면, 우선 이용가능한 시간(availTime)을 마지막으로 업데이트 한 이후에 소정의 시간(예컨대, 30초)이 경과했는지를 판단한다(S101). 여기서 소정의 시간은 임의적인 것으로서, 이용가능한 시간을 업데이트하는 간격에 아무런 제약이 없다. 판단 결과, 30초가 경과하지 않은 경우에는 단계 S102가 진행되며, 30초가 경과한 경우에는 단계 S111이 진행된다.

그리고 단계 S102에서는 소정의 샘플링 슬롯 간격 동안 해당 링크에 관한 측정을 수행한다(S102). 측정하는 내용은 단계 S103 내지 S106에 개시되어 있으며, 이것은 예시적인 것이다. 본 발명의 실시예에서는 소정의 샘플링 슬롯 간격 동안에 해당 링크의 상태에 관한 여러 가지 자료를 측정하여 이를 자기 간섭 여부를 판단하는데 반영한다.

우선, 해당 링크, 즉 해당 채널이 데이터 전송에 이용되고 있는지를 판단한다(S103). 판단 결과, 해당 채널이 이용되고 있지 않은 경우에는, 휴지기간(IdleTime)이라는 카운터에 값을 하나 추가한다(S110). 반면, 해당 채널이 패킷의 전송에 이용되는 경우에는, 단계 S104로 이동한다.

단계 S014에는 해당 패킷이 수신되고 있는 패킷인지를 판단한다(S104). 판단 결과, 패킷이 수신되지 않은 것으로 판단되면 단계 S109로 진행하여 휴지 기간이라는 카운터에 값을 추가한다(S109). 반면, 패킷이 수신되는 것으로 판단되면, 해당 패킷(예컨대, 패킷 P)을 수신한다(S104).

그리고 패킷 P이 수신되면, 상기 패킷 P이 플로우 테이블에 있는 패킷인지를 판단한다(S016). 이것은 수신된 패킷 P가 자기가 전송한 패킷인지를 확인하기 위한 것이다. 판단 결과, 수신된 패킷 P가 플로우 테이블에 있는 경우에는 휴지 기간이 라는 카운터에 값을 추가한다(S107). 반면, 수신된 패킷 P가 플로우 테이블에 없는 경우에는 활동 기간(BusyTime)이라는 카운터에 값을 추가한다(S108). 만일 수신된 ㅐ킷이 플로우 테이블에 있는 경우라면, 그 패킷은 해당 노드를 통과하는 플로우이다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 상기 패킷에 의하여 채널이 바빴던 시간은 가용 시간을 계산하는데 있어서 무시한다.

계속해서 단계 S107 내지 S110 각각이 진행된 후에는, 단계 S101을 반복한다. 판단 결과, 30초가 아직 경과하지 않은 경우에는 단계 S102 이하가 반복되지만, 30초가 경과한 경우에는 가용 시간(AvailTime)을 계산하고, 휴지 기간과 활동 기간이라는 카운터는 모두 '0'으로 리셋한다. 가용 시간은 수학식 3과 같이 구할 수 있다.

계속해서 도 4를 참조하면, 단계 S11에서 구한 각각의 채널에 대한 링크 메트릭에 감소 인자(damping factor)를 곱해서 경로 메트릭을 계산한다(S12). 경로 메트릭은 소스 MP에서 목표 MP로 가는 다수의 경로들 각각에 대한 링크 메트릭의 측정치를 더한 것이다. 그런데, 본 발명의 실시예에 의하면, 이들 링크 메트릭을 단순히 더하지 않고 홉의 수에 따라서 달라지는 가중치와도 같은 감소 인자를 곱하여 더하는데, 이것은 홉의 수에 따라서 경로 메트릭도 달라지기 때문이다. 감소 인자는 예컨대, 경로가 하나의 홉으로 구성된 경우에는 1이고, 경로가 두 개의 홉으로 구성된 경우에는 2이고, 경로가 세 개 이상의 홉으로 구성된 경우에는 3이 될 수 있는데, 이것은 단지 예시적인 것이다. 수학식 4는 이러한 경로 메트릭을 구하는 과정을 식으로 표현한 것이다.

계속해서 도 4를 참조하면, 단계 S12에서 구한 경로 메트릭(IAETT_path)을 이용하여 전송 경로를 선택하는데 이용한다(S13). 수학식 2 내지 4를 이용하여 경로 메트릭을 구하는 경우에, 그 값이 가장 작은 경로를 소스 MP로부터 목표 MP로 패킷을 전송하는 전송 경로로 선택할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 의하면, 경로 메트릭을 구하는데 있어서, 해당 노드나 인접 노드에서 패킷을 전송함에 따라서 발생하는 간섭 및/또는 자기 간섭도 고려한다. 따라서 본 발명의 실시예에 의하면, 이웃 MP나 자기 자신에 의한 간섭을 배제하고 경로 메트릭을 측정할 수 있으며 또한 이를 이용하여 전송 경로를 선택할 수가 있기 때문에, 경로 메트릭의 측정 및 경로 선택에 좋을 성능을 보여 준다.

표 1은 기존의 경로 메트릭 알고리즘과 본 발명의 실시예에 따른 경로 메트릭 알고리즘의 효과를 비교하여 도시한 것이다. 표 1을 본 발명의 실시예(AIETT)에 의하면, 링크 에러, 비트율, 간섭, 및 자기 간섭의 모든 면에서 효과가 뛰어나다는 것을 알 수 있다.

이상에서 상세하게 설명한 본 발명의 실시예는 단지 본 발명의 기술 사상을 보여주기 위한 예시적인 것으로서, 상기 실시예에의 의하여 본 발명의 기술 사상이 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호 범위는 후술하는 본 발명의 특허청구범위에 의하여 특정된다.

도 1은 플로우(flow) k를 보내고 있으면서 경로를 측정하여 플로우 k를 전송하면서 발생하는 간섭이 경로 측정 메트릭에 반영되는 현상을 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 무선 메쉬 네트워크의 구성의 일례를 보여 주는 블록도이다.

도 3은 무선 메쉬 네트워크에서의 프로액티브 트리 경로와 온-디맨드 경로를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 경로 선택 절차를 보여 주는 흐름도이다.

도 5는 오버히어링 방법에 따라서 자기 간섭을 계산하는 과정을 보여 주는 순서도이다.

Claims (6)

1. 소스 메쉬 포인트로부터 목표 메쉬 포인트로 프레임을 전송하기 위한 경로를 선택하는 방법에 있어서,

   상기 소스 메쉬 포인트로부터 상기 목표 메쉬 포인트로의 복수의 전송 경로들 각각을 구성하는 하나 또는 그 이상의 링크들 각각에 대하여, 자기 간섭을 반영하여 링크 메트릭을 계산하는 단계;

   상기 링크 메트릭을 이용하여 상기 복수의 전송 경로들 각각에 대한 경로 메트릭을 계산하는 단계; 및

   상기 경로 메트릭을 이용하여 상기 소스 메쉬 포인트로부터 상기 목표 메쉬 포인트로의 전송 경로를 선택하는 단계를 포함하는 무선 메쉬 네트워크에서의 경로 선택 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 자기 간섭은 오버히어링 방법, RTS/CTS 이용법, 및 전송율 이용법 중에서 적어도 하나의 방법을 이용하여 반영하는 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크에서의 경로 선택 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 링크 메트릭은 상기 링크의 주체인 메쉬 포인트를 통과하는 시간을 배제하도록 반영하는 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크에서의 경로 선택 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 경로 메트릭은 해당 경로를 구성하는 각 링크에 대한 상기 링크 메트릭과 홉의 수의 따라서 값이 달라지는 감소 인자를 반영하여 구하는 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크에서의 경로 선택 방법.
5. 제4항에 있어서, 상기 링크 메트릭과 상기 경로 메트릭은 각각 하기 수학식 (E-1)과 (E-2)를 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크에서의 경로 선택 방법.

   

   (E-1)

   

   (E-2)

   여기서, l은 소스 MP로부터 목표 MP까지의 경로를 이룰 수 있는 각 링크를 나타내고(a link of a path), b는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)에서의 비트율(bit-rate in MAC)(bits/sec), ETX는 예상 전송 횟수, m_av는 매체 가용성(medium availability), 및 df는 감소 인자를 나타낸다.
6. 제5항에 있어서, 상기 감소 인자는 홉의 수에 비례하는 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크에서의 경로 선택 절차.

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