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KR101758845B1 - 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법 및 장치 - Google Patents

양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법 및 장치 Download PDF

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KR101758845B1
KR101758845B1 KR1020120033808A KR20120033808A KR101758845B1 KR 101758845 B1 KR101758845 B1 KR 101758845B1 KR 1020120033808 A KR1020120033808 A KR 1020120033808A KR 20120033808 A KR20120033808 A KR 20120033808A KR 101758845 B1 KR101758845 B1 KR 101758845B1
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Abstract

양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법 및 장치를 제안한다.
특히, 물리 계층 네트워크 코딩이 가장 잘 활성화될 수 있도록 라우팅 경로를 설정함으로써 주파수 자원을 최대한 효율적으로 중복하여 사용할 수 있고, 세션들의 큐 값의 차이(Queue Differential) 및 각 링크의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)에 의해 양방향(bi-directional) 트래픽을 수행할 최적의 세션 세트를 스케줄링 함으로써 분산 피어-투-피어(Peer-to-Peer) 네트워크를 효율적으로 실현할 수 있는 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Description

양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법 및 장치{A METHOD AND AN APPARATUS FOR SCHEDULING BASED PHYSICAL LAYER NETWORK CODING FOR BIDIRECTIONAL TRAFFIC}
아래의 실시예들은 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법 및 장치에 관한 것이다.
통신 환경은 크게 두 가지 측면에서 도전을 받고 있다.
첫째로, 스마트 기기 및 센서 기기 등을 포함하는 통신 단말의 수가 급격히 증가하고 있다. 이에 따라, 통신 트래픽의 양 또한 급격히 증가하고 있으며, 이를 셀룰러 통신만으로 해결하기에는 한계가 있다.
둘째로, 증가하는 통신 단말의 수 및 통신 트래픽의 양을 지원하기에는 기존의 주파수 자원이 매우 한정적이며, 기존의 사용 대역에서의 주파수 효율을 높이는 것도 한계에 와 있다. 그러므로, 새로운 수십 GHz 대역에서 광 대역 주파수 자원을 새로이 찾고는 있지만, 심한 경로 손실(Path-loss)로 인한 짧은 전송 거리 등과 같은 쉽지 않은 문제가 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해서 셀룰러 통신 방식이 아닌 피어-투-피어(Peer-to-Peer) 통신 방식을 통해 셀룰러의 부하를 덜 수 있으며, 근거리에서 직접 혹은 멀티 홉으로 통신함으로써 지연을 줄이면서도 보다 효율적으로 통신을 수행할 수 있다. 또한, 통신하는 단말들이 주파수 자원을 공유하여 사용하도록 하여 자원을 최대한 중복 사용하도록 하면서 통신을 할 수 있다.
이때, 모든 단말이 자원을 중복하여 사용하므로 심한 간섭을 겪게 되며, 이러한 간섭을 잘 제어해 주어야 각 P2P 단말에게 원하는 성능을 제공할 수 있다.
일 실시예에 따른 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법은 임의의 노드를 통과하는 세션들에서 물리 계층 네트워크 코딩이 수행될 수 있도록 라우팅 경로를 설정하는 단계; 상기 임의의 노드의 이웃 노드들에게, 상기 물리 계층 네트워크 코딩을 위해 형성된 양방향(bi-directional) 트래픽과 관련된 세션들의 스케줄링에 필요한 정보를 요청하는 단계; 및 상기 정보에 의해 산출한 세션들의 큐 값의 차이(Queue Differential) 및 상기 세션들의 각 링크의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)에 의해 상기 양방향 트래픽을 수행할 세션 세트를 스케줄링하는 단계를 포함한다.
상기 라우팅 경로를 설정하는 단계는 상기 세션들에 기초한 노드들 각각에게 가중치를 부여하는 단계; 및 상기 가중치를 고려하여 상기 라우팅 경로를 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 스케줄링에 필요한 정보를 요청하는 단계는 상기 세션들에 따른 이전 노드와 다음 노드 사이의 큐 값에 대한 정보가 저장된 라우팅 테이블을 기초로, 상기 라우팅 경로를 스케줄링하는 데에 필요한 정보를 요청할 수 있다.
상기 스케줄링에 필요한 정보를 요청하는 단계는 상기 임의의 노드의 라우팅 테이블에서 상기 양방향 트래픽을 형성하는 세션을 찾는 단계; 및 상기 임의의 노드의 이웃 노드들에게 상기 스케줄링에 필요한 정보로써 상기 세션들의 큐 값을 요청하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 세션 세트를 스케줄링 하는 단계는 상기 이웃 노드들로부터 상기 세션들의 큐 값을 수신하는 단계; 상기 이웃 노드들의 링크들 각각의 전송 레이트를 산출하는 단계; 및 상기 정보에 의해 산출한 세션들의 큐값의 차이 및 상기 링크들 각각의 전송 레이트의 차이를 이용하여 상기 양방향 트래픽을 수행할 세션 세트를 스케줄링 하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 큐 값의 차이 및 각 링크의 전송 레이트의 차이에 기초하여 최대 유틸리티의 개수를 계산하는 단계; 및 상기 최대 유틸리티의 개수를 기초로, 상기 노드들 중 중계 노드를 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 중계 노드를 결정하는 단계는 상기 중계 노드로 결정된 노드들 사이에 충돌이 발생한 때에 상기 충돌이 발생한 노드들 각각에 할당된 우선 순위를 기반으로 상기 충돌을 해결하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 우선 순위를 기반으로 상기 충돌을 해결하는 단계는 상기 충돌이 발생한 노드들 중 낮은 우선 순위를 가지는 노드에게 새로운 세션을 설정하여 상기 충돌을 해결할 수 있다.
일 실시예에 따른 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 장치는 임의의 노드를 통과하는 세션들에서 물리 계층 네트워크 코딩이 수행될 수 있도록 라우팅 경로를 설정하는 설정부; 상기 임의의 노드의 이웃 노드들에게, 상기 물리 계층 네트워크 코딩을 위해 형성된 양방향(bi-directional) 트래픽과 관련된 세션들의 스케줄링에 필요한 정보를 요청하는 요청부; 및 상기 정보에 의해 산출한 세션들의 큐 값의 차이(Queue Differential) 및 상기 세션들의 각 링크의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)에 의해 상기 양방향(bi-directional) 트래픽을 수행할 세션 세트를 스케줄링하는 스케줄링부를 포함한다.
상기 큐 값의 차이 및 각 링크의 전송 레이트의 차이에 기초하여 최대 유틸리티의 개수를 계산하는 계산부; 및 상기 최대 유틸리티의 개수를 기초로, 상기 노드들 중 중계 노드를 결정하는 결정부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 물리 계층 네트워크 코딩이 가장 잘 활성화될 수 있도록 라우팅 경로를 설정함으로써 주파수 자원을 최대한 효율적으로 중복하여 사용할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따르면, 세션들의 큐 값의 차이(Queue Differential) 및 각 링크의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)에 의해 양방향(bi-directional) 트래픽을 수행할 최적의 세션 세트를 스케줄링 함으로써 분산 피어-투-피어(Peer-to-Peer) 네트워크를 효율적으로 실현할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법을 나타낸 플로우차트이다.
도 2는 일 실시예에 따른 물리 계층 네트워크 코딩이 수행될 수 있는 라우팅 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩을 위한 라우팅 경로 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법에서 임의의 노드 및 이웃 노드들 사이에 필요한 정보를 교환하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법에서 큐 값의 차이 및 각 링크의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)에 기초하여 세션 세트를 스케줄링하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 일 실시예에 따른 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법에서 릴레이 노드들을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 장치의 블록도이다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명이 일실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 일 실시예에 따른 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법을 나타낸 플로우차트이다.
일반적으로 각 트래픽은 소스 노드로부터 목적지 노드까지의 전송 경로를 사전에 설정(setup)한다. 애드 혹(ad-hoc) 환경에서는 예를 들어, DSR(Dynamic Source Routing), AODV(Ad-hoc on-demand Distance-Vector Routing) 등과 같이 소스 노드와 목적지 노드 사이에 가장 가깝거나 또는 가장 안정적인 경로를 찾는다.
하지만, 일 실시예에서는 임의의 노드를 통과하는 세션들에서 물리 계층 네트워크 코딩이 용이하게 수행될 수 있도록 소스 노드와 목적지 노드 간의 라우팅 경로를 설정한다(110).
여기서, '물리 계층 네트워크 코딩이 용이하게 수행'된다는 것은 새로운 세션이 임의의 노드를 통과하고자 할 때, 다음 홉(next-hop)의 경로가 도 2와 같이 양방향(bi-directional)으로 형성되도록 하는 것을 의미한다. 임의의 노드는 소스 노드와 목적지 노드 사이의 임의의 노드를 의미한다.
110에서 라우팅 경로를 설정하는 때에 세션들에 기초한 노드들 각각에게 가중치를 부여하고, 가중치를 고려하여 라우팅 경로를 설정할 수 있다.
임의의 노드는 라우팅 경로 설정 메시지를 전송할 때, 각 세션들이 가중치를 가지도록 하고, 최종 목적지 노드는 가중치가 가장 큰 경로를 라우팅 경로로 선택할 수 있다. 따라서, 이러한 방법에 의해 소스 방향으로 루트 응답하는 과정에서 새로운 세션의 트래픽이 지나갈 다음 홉(next-hop) 노드를 결정할 수 있다.
임의의 노드는 이웃 노드들에게, 물리 계층 네트워크 코딩을 위해 형성된 양방향(bi-directional) 트래픽과 관련된 세션들의 스케줄링에 필요한 정보를 요청한다(120). 여기서, 세션들의 스케줄링에 필요한 정보는 해당 세션들의 큐값을 의미한다.
120에서 임의의 노드는 세션들에 따른 이전 노드와 다음 노드 사이의 큐 값에 대한 정보가 저장된 라우팅 테이블을 기초로, 라우팅 경로를 스케줄링하는 데에 필요한 정보를 요청할 수 있다.
즉, 임의의 노드는 라우팅 테이블을 검색하여, 자신을 통과 하는 양방향(bi-directional) 트래픽을 형성하는 세션(session)을 찾고, 해당 세션과 관련된 이웃 노드들에게 스케줄링에 필요한 정보로써 세션들의 큐 값을 요청할 수 있다.
이와 같이, 임의의 노드와 이웃 노드들 사이에 필요한 정보를 교환하는 과정은 도 4를 참조하여 설명할 수 있다.
그 후, 스케줄링에 필요한 정보에 의해 산출한 세션들의 큐 값의 차이(Queue Differential) 및 세션들의 각 링크의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)에 기초하여 임의의 노드는 양방향(bi-directional) 트래픽을 수행할 세션 세트를 스케줄링한다(130).
130에서 임의의 노드는 이웃 노드들로부터 양방향에 해당하는 세션들의 큐 값을 수신한 후, 이웃 노드들의 링크들 각각의 전송 레이트를 산출할 수 있다. 그 후, 임의의 노드는 정보에 의해 산출한 세션들의 큐값의 차이(Queue Differential) 및 링크들 각각의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)를 이용하여 양방향(bi-directional) 트래픽을 수행할 세션 세트를 스케줄링할 수 있다.
이때, 각 세션의 큐값의 차이를 구한 후, 스케줄링하고자 하는 두 세션의 링크들 각각의 전송 레이트의 차이 값을 더한다. 그 후, 전송 레이트의 최대(max) 값과 최소(min) 값의 비율을 취한다.
앞서 구한, 큐 값의 차이의 합과 링크의 전송 레이트의 최대(max) 값과 최소(min) 값의 비율을 각각 곱한 후, 더 큰 값을 갖는 세션 세트가 스케줄링 세트로 결정될 수 있다.
이러한 과정은 아래의 [수학식 1]과 같이 표현할 수 있다.
Figure 112012026177561-pat00001
여기서,
Figure 112012026177561-pat00002
및
Figure 112012026177561-pat00003
는 각 세션의 큐 값의 차이를 나타내고,
Figure 112012026177561-pat00004
는 전송 레이트를 나타낸다. 또한,
Figure 112012026177561-pat00005
,
Figure 112012026177561-pat00006
는 각 세션을 나타내고,
Figure 112012026177561-pat00007
는 각 세션의 링크를 나타낸다. i,j 는 0보다 큰 자연수 이다.
세션 세트를 스케줄링 하는 방법은 도 5를 참조하여 상세히 설명한다.
관련 정보를 교환한 후, 임의의 노드는 큐 값의 차이(Queue Differential) 및 각 링크의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)에 기초하여 자신이 지원할 수 있는 최대 유틸리티의 개수를 계산한다(140). 이때, 최대 유틸리티의 개수는 큐 값의 차이(Queue Differential) 및 각 링크의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)의 함수이다.
각 노드들은 지원할 수 있는 최대 유틸리티의 개수를 기초로, 노드들 중 중계 노드를 결정한다(150). 즉, 각 노드들은 이웃 노드 간에 유틸리티의 개수를 교환을 하여, 가장 큰 유틸리티의 개수를 갖는 노드가 중계 노드 역할을 수행한다. 중계 노드는 충돌(confliction)이 생길 때에는 충돌 해소 프로토콜(confliction resolving protocol)을 동작시켜, 우선 순위(priority) 기반으로 충돌을 해결한다.
150에서 중계 노드로 결정된 노드들 사이에 충돌이 발생한 때에 충돌이 발생한 노드들 각각에 할당된 우선 순위를 기반으로 충돌을 해결할 수 있다.
이때, 충돌이 발생한 노드들 중 낮은 우선 순위를 가지는 노드에게 새로운 세션을 설정하여 충돌을 해결할 수 있다. 중계 노드로 결정된 노드들 사이에 충돌이 발생한 때에 이를 해소하는 충돌 해소 프로토콜(confliction resolving protocol)의 일 실시예를 도 6을 참조하여 설명한다.
일 실시예에서는 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법에 의해 멀티-홉 애드 혹(multi-hop ad-hoc) 네트워크에서 발생하는 양방향(Bi-directional) 트래픽을 효율적으로 지원할 수 있다. 또한, 새로운 애드-혹 라우팅 방법 및 라우팅 테이블 구성 방법에 의해 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링의 효과를 극대화할 수 있다. 따라서, 대형 스타디움(stadium), 공항, 몰(mall) 등과 같이 P2P 통신이 빈번하게 일어날 수 있는 밀집 환경에서도 주어진 주파수 자원을 통해서 최대한 많은 유저들에게 서비스를 제공할 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 물리 계층 네트워크 코딩이 수행될 수 있는 라우팅 경로를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 제1 소스 노드(Source -1)에서 제1 목적지 노드(Destination -1)로의 세션과 제2 소스 노드(Source -2)에서 제2 목적지 노드(Destination -2)로의 세션이 서로 양방향(bi-directional)으로 형성된 것을 볼 수 있다. 이와 같이 세션이 서로 양방향으로 형성되면, 소스 노드와 목적지 노드 사이의 임의의 노드를 중심으로 첫번째 타임 슬롯에서는 정보를 수신하고, 두번째 타임 슬롯에서는 정보를 각 노드들(소스 노드 및 목적지 노드)에게 전송하는 물리 계층 네트워크 코딩이 가능하다.
멀티 홉 애드 혹(Ad-Hoc)에서 라우팅 경로 설정(Routing REQuest; RREQ) 패킷은 지나온 최근 2-홉의 정보를 포함하며, 라우팅 경로 설정 패킷을 수신한 노드는 양방향(bi-directional) 트래픽의 발생 여부에 따라서 이웃 노드들에게 라우팅 경로 설정(RREQ) 패킷을 유출(flooding)하는 때에 시간 지연(delay)을 부여할 수 있다.
예를 들어, 라우팅 경로 설정 패킷을 수신한 노드는 양방향 트래픽이 존재하면 시간 지연 없이 경로 설정 패킷을 이웃으로 유출(flooding)시키고, 그렇지 않으면 델타(delta) 시간만큼 지연시킨 후에 유출(flooding)시킬 수 있다. 이에 따라, 양방향 트래픽이 가장 잘 형성된 경로를 통해 전달된 라우팅 경로 설정 패킷(RREQ)이 가장 먼저 도착하며, 이 경로를 이용해 라우팅 경로를 설정하면 물리 계층 네트워크 코딩의 효과가 극대화될 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법에서 라우팅 경로 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3의 테이블을 참조하면, 노드 0를 지나가는 3개의 세션(세션(Session) A, 세션 B 및 세션 C)이 현재 존재함을 알 수 있다.
여기서, 세션 A는 노드 1-> 0->3으로 지나가고, 세션 B는 3->0->1으로 지나가며, 세션 C는 1->0->4로 통과한다고 하자. 이때, 새로운 세션 D가 노드 0를 통과하고자 하면, 세션 D의 다음 홉(next-hop)에 대한 경로 설정 방법은 다음과 같다.
세션 D가 노드 1에서 들어오면 노드 0은 세션 D를 노드 3으로 보내는 것이 양방향 (bi-directional) 트래픽을 설정하는데 도움이 된다. 마찬가지로, 세션 D가 노드 3에서 들어오면, 세션 D는 다음 홉을 노드 1로 내보내는 것이 양방향 트래픽을 형성하는 데에 도움이 된다.
하지만, 어느 경로로 내보내는 게 좋을 지는 엔드-투-엔드(end-to-end) 관점으로 알 수 없다. 그러므로, 세션 D는 라우팅 경로 설정 메시지를 전송할 때, 양방향 (bi-directional) 트래픽을 설정하는데 도움이 되도록 노드 1, 2 및 4 각각에 대해서 가중치(weight)를 부여할 수 있다. 따라서, 최종 목적지 노드는 가중치가 가장 큰 경로를 라우팅 경로로 택하고, 이를 소스 방향으로 경로 응답(route reply) 하는 과정에서 세션 D의 트래픽이 지나갈 다음 홉(next-hop) 노드를 선택할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법에서 임의의 노드 및 이웃 노드들 사이에 필요한 정보를 교환하는 과정을 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면 예를 들어, 임의의 노드인 노드 0이 이웃 노드들과의 사이에 필요한 정보를 교환하는 과정은 다음과 같다.
노드 0는 자신의 라우팅 테이블에서 양방향(bi-directional) 트래픽을 형성하는 모든 트래픽 세션을 찾는다. 그 후, 노드 0는 각 이웃 노드들(여기서, 노드 1 및 노드 3)에게 해당 세션들의 큐(Queue) 값을 요청을 한다(410). 이에 따라, 각 이웃 노드들은 노드 0에게 큐 값은 전송한다(430). 이때, 각 이웃 노드들은 노드 0에게 주기적으로 전송할 수도 있는데, 큐 값을 주기적으로 전송하는 때에는 이웃 노드들은 노드 0에게 각 주기 동안의 큐 값의 평균값을 전송 할 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법에서 큐 값의 차이 및 각 링크의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)에 기초하여 세션 세트를 스케줄링하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
임의의 노드는 이웃 노드로부터 양방향에 해당하는 세션들의 큐 값을 수신한다. 그 후, 임의의 노드는 이웃 노드들의 링크(link)들에 대한 전송 가능한 레이트(rate)를 계산한다.
일 실시예에서는 최적의 스케줄링 세션 세트(set)를 찾기 위해 세션들의 큐 값의 차이(Queue Differential) 및 세션들의 각 링크의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)를 동시에 활용할 수 있다.
예를 들어, 세션 1 및 세션 3과 세션 1 및 세션 4를 동시에 스케줄링 할 수 있다고 하자. 이때, 각 세션의 큐 값의 차이(Queue difference)를 구한 후, 세션 1 및 세션 3의 큐 값의 차이를 더하고, 세션 1 및 세션 4 각각의 큐 값의 차이를 더 할 수 있다.
그 후, 세션들의 각 링크의 전송 레이트 R1, R2, R3, R4를 통해 링크의 전송 레이트 R1, R3의 max값과 min값의 비율을 취할 수 있다.
마찬가지로, 링크의 전송 레이트 R2, R4의 max값과 min 값의 비율을 취할 수 있다.
그 후, 앞에서 구한, 큐 값의 차이(Queue difference)의 합과 링크의 전송 레이트의 비율의 값을 각각 곱한 후, 더 큰 값을 갖는 세션 세트(set)가 스케줄링될 세션 세트로 결정된다. 이러한 과정은 상술한 [수학식 1]과 같이 나타낼 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법에서 릴레이 노드들을 결정하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
예를 들어, 여러 엔드-투-엔드(end-to-end) 경로가 존재할 때, 경로상에는 여러 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 세트가 존재할 수 있다. 도 6에서는 노드 0-노드 1-노드 2의 세트와 노드 3-노드 4-노드 5의 세트가 동시에 스케줄링될 수 있다. 이와 같이 모든 세트를 중앙 집중적으로 찾는 것은 매우 복잡하다. 그러므로, 일 실시예에서는 스케줄링할 노드들을 분산적으로 찾는 방법을 제안하다.
먼저, 각 노드들은 자신의 라우팅 테이블을 참조하여, 물리 계층 네트워크 코딩이 형성될 수 있는 세션 세트를 확인 후, 세션 세트를 형성하는 이웃 노드들에게 큐 값을 포함하는 정보를 요청할 수 있다. 그 후, 각 노드들은 이웃 노드들로부터 수신한 큐 값을 바탕으로 최적의 세션 세트 및 최대 유틸리티의 개수를 확인할 수 있다. 이때, 최대 유틸리티의 개수는 큐 값의 차이(Queue Differential) 및 각 링크의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)의 함수이다.
그 후, 각 노드는 주변의 이웃 노드들과 최대 유틸리티의 개수를 서로 교환을 하여, 서로 교환한 최대 유틸리티의 개수 중 자신의 최대 유틸리티 개수가 가장 크면, 해당 노드가 중계 노드가 되어 계산된 세션 세트를 스케줄링 할 수 있다.
예를 들어, 노드 2와 노드 4가 각각 릴레이 노드로 결정되었다고 가정하자.
릴레이 노드 간의 거리가 2-홉인 때에는 스케줄링 된 중계 노드들 간에 충돌이 발생하게 되고, 노드 2와 노드 4의 중간에 있는 노드 3은 어느 노드를 중계 노드로 해야할지 판단하기 어렵다.
그러므로, 노드 2와 노드 4가 중계 노드로 결정되었음이 이웃 노드들에게 알려지면, 노드 2와 노드 4의 사이에 위치한 노드 3이 중계 노드들 간 충돌이 발생했음을 인지할 수 있다. 따라서, 노드 3은 노드 2와 노드 4중 어느 하나의 노드에게 충돌이 발생했음을 알릴 수 있다. 이때, 만약 노드 2의 우선 순위가 노드 4의 우선 순위보다 높다고 하면, 노드 3은 우선 순위가 낮은 노드 4에게 충돌이 발생했음을 알릴 수 있다. 그러면, 노드 4는 새로운 세션을 설정하여 충돌을 해결할 수 있다.
이러한 중계 노드들 간의 충돌은 선정된 중계 노드들 간의 거리가 1-홉 인 때나 혹은 중계 노드들 간의 거리가 3-홉 이상인 때에는 발생하지 않는다.
도 7은 일 실시예에 따른 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 장치의 블록도이다.
도 7을 참고하면, 일 실시예에 따른 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 장치(이하, '스케줄링 장치')(700)는 설정부(710), 요청부(720), 스케줄링부(730), 계산부(740) 및 결정부(750)를 포함한다.
설정부(710)는 임의의 노드를 통과하는 세션들에서 물리 계층 네트워크 코딩이 수행될 수 있도록 라우팅 경로를 설정한다.
요청부(720)는 임의의 노드의 이웃 노드들에게, 물리 계층 네트워크 코딩을 위해 형성된 양방향(bi-directional) 트래픽과 관련된 세션들의 스케줄링에 필요한 정보를 요청한다.
스케줄링부(730)는 정보에 의해 산출한 세션들의 큐 값의 차이(Queue Differential) 및 세션들의 각 링크의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)에 의해 양방향(bi-directional) 트래픽을 수행할 세션 세트를 스케줄링한다.
계산부(740)는 큐 값의 차이(Queue Differential) 및 각 링크의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)에 기초하여 최대 유틸리티의 개수를 계산할 수 있다.
결정부(750)는 최대 유틸리티의 개수를 기초로, 노드들 중 중계 노드를 결정할 수 있다.
본 발명의 일 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 본 발명을 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 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
700: 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 장치
710: 설정부
720: 요청부
730: 스케줄링부
740: 계산부
750: 결정부

Claims (11)

  1. 임의의 노드를 통과하는 세션들에서 물리 계층 네트워크 코딩이 수행될 수 있도록 라우팅 경로를 설정하는 단계;
    상기 임의의 노드의 이웃 노드들에게, 상기 물리 계층 네트워크 코딩을 위해 형성된 양방향(bi-directional) 트래픽과 관련된 세션들의 스케줄링에 필요한 정보를 요청하는 단계;
    상기 이웃 노드들로부터 상기 세션들의 큐 값을 수신하는 단계;
    상기 이웃 노드들의 링크들 각각의 전송 레이트를 산출하는 단계; 및
    상기 세션들의 스케줄링에 필요한 정보에 의해 산출한 세션들의 큐 값의 차이(Queue Differential) 및 상기 링크들 각각의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)를 이용하여 상기 양방향(bi-directional) 트래픽을 수행할 세션 세트를 스케줄링 하는 단계
    를 포함하는 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 라우팅 경로를 설정하는 단계는
    상기 세션들에 기초한 노드들 각각에게 가중치를 부여하는 단계; 및
    상기 가중치를 고려하여 상기 라우팅 경로를 설정하는 단계
    를 포함하는 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스케줄링에 필요한 정보를 요청하는 단계는
    상기 세션들에 따른 이전 노드와 다음 노드 사이의 큐 값에 대한 정보가 저장된 라우팅 테이블을 기초로, 상기 라우팅 경로를 스케줄링하는 데에 필요한 정보를 요청하는 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 스케줄링에 필요한 정보를 요청하는 단계는
    상기 임의의 노드의 라우팅 테이블에서 상기 양방향(bi-directional) 트래픽을 형성하는 세션을 찾는 단계; 및
    상기 임의의 노드의 이웃 노드들에게 상기 스케줄링에 필요한 정보로써 상기 세션들의 큐 값을 요청하는 단계
    를 포함하는 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 큐 값의 차이(Queue Differential) 및 각 링크의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)에 기초하여 최대 유틸리티의 개수를 계산하는 단계; 및
    상기 최대 유틸리티의 개수를 기초로, 상기 노드들 중 중계 노드를 결정하는 단계
    를 더 포함하는 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중계 노드를 결정하는 단계는
    상기 중계 노드로 결정된 노드들 사이에 충돌이 발생한 때에 상기 충돌이 발생한 노드들 각각에 할당된 우선 순위를 기반으로 상기 충돌을 해결하는 단계
    를 더 포함하는 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 우선 순위를 기반으로 상기 충돌을 해결하는 단계는
    상기 충돌이 발생한 노드들 중 낮은 우선 순위를 가지는 노드에게 새로운 세션을 설정하여 상기 충돌을 해결하는 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 방법.
  9. 제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제8항 중에서 어느 한 항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  10. 임의의 노드를 통과하는 세션들에서 물리 계층 네트워크 코딩이 수행될 수 있도록 라우팅 경로를 설정하는 설정부;
    상기 임의의 노드의 이웃 노드들에게, 상기 물리 계층 네트워크 코딩을 위해 형성된 양방향(bi-directional) 트래픽과 관련된 세션들의 스케줄링에 필요한 정보를 요청하는 요청부; 및
    상기 이웃 노드들로부터 상기 세션들의 큐 값을 수신하고, 상기 이웃 노드들의 링크들 각각의 전송 레이트를 산출하며, 상기 세션들의 스케줄링에 필요한 정보에 의해 산출한 세션들의 큐 값의 차이(Queue Differential) 및 상기 링크들 각각의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)를 이용하여 상기 양방향(bi-directional) 트래픽을 수행할 세션 세트를 스케줄링 하는 스케줄링부
    를 포함하는 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 큐 값의 차이(Queue Differential) 및 각 링크의 전송 레이트의 차이(Rate Differential)에 기초하여 최대 유틸리티의 개수를 계산하는 계산부; 및
    상기 최대 유틸리티의 개수를 기초로, 상기 노드들 중 중계 노드를 결정하는 결정부
    를 더 포함하는 양방향 트래픽을 위한 물리 계층 네트워크 코딩에 기반한 스케줄링 장치.
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