KR100644695B1

KR100644695B1 - 확장된 무선 랜에서 이동 노드를 그룹화하기 위한 방법 및장치

Info

Publication number: KR100644695B1
Application number: KR20050038211A
Authority: KR
Inventors: 김민수; 조성연
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-05-07
Filing date: 2005-05-07
Publication date: 2006-11-10
Also published as: EP1720292A2; EP1720292B1; CN1859257A; JP2006314102A; EP1720292A3; US8295254B2; CN1859257B; JP4863760B2; US20060268823A1

Abstract

본 발명은 무선 액세스포인트가 도입된 확장된 무선 랜 환경에서 프레임의 중복 전송을 방지하기 위해 무선 액세스포인트를 그룹화하고 그룹에서 분리된 무선 액세스포인트를 재그룹화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 그룹화된 이동 노드가 소속 그룹과의 연결경로가 단절되었는지의 여부를 판단하고 연결 경로가 단절된 경우 기존 그룹 또는 새로운 그룹과의 연결 경로를 검색하여 재가입함으로써 모든 이동 노드가 항상 그룹화된 상태를 유지할 수 있게 되어, 궁극적으로 브로드캐스트된 프레임이 루프를 따라 반복하여 전송되는 이른바 브로드캐스트 스톰(Broadcast Storm)이 방지된다.

Description

확장된 무선 랜에서 이동 노드를 그룹화하기 위한 방법 및 장치{Method and apparatus for grouping mobile nodes in the extended LAN}

도 1은 IEEE 802.11에서 규정하는 일반적인 무선 LAN 환경을 도시한 구성도,

도 2은 확장된 무선 LAN 환경을 도시한 구성도,

도 3은 본 발명에 따라 이동 노드들이 그룹화된 모습을 개념적으로 나타낸 도면,

도 4a 내지 도 4b는 본 발명에 따라 이동 노드들을 그룹화하는 과정에서 광고 프레임의 흐름을 나타낸 도면,

도 5a 내지 도 5c는 이동 노드가 기존 그룹과의 연결경로가 단절되었음을 감지하는 과정을 설명하기 위한 도면,

도 6은 본 발명에 따른 중계기의 내부 구조를 나타낸 도면,

도 7은 본 발명에 따른 이동 노드의 내부 구조를 나타낸 도면,

도 8은 본 발명에 따른 이동 노드가 비컨프레임을 이용하여 기존 그룹과의 연결 경로가 단절되었음을 감지하고 재가입하는 과정을 나타낸 순서도,

도 9는 본 발명에 따른 이동 노드가 라우팅 프로토콜을 이용하여 기존 그룹과의 연결 경로가 단절되었음을 감지하고 재가입하는 과정을 나타낸 순서도이다.

본 발명은 상호 통신할 수 있는 이동 노드들로 구성되는 확장된 무선 랜 환경에서 데이터 전송경로를 효율적으로 구성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

유선 네트워크에서 무선 네트워크에 연결된 이동 단말에 데이터를 전달하기 위해서는 유선과 무선 인터페이스를 모두 가지는 중계기가 필요한데, IEEE 802.11에서 규정하는 액세스 포인트(AP, Access Point)가 무선 랜(LAN, Local Area Network)환경에서 이러한 역할을 담당하며, 가장 일반적으로 사용된다. 도 1에 도시된 바와 같이, AP1(130), AP2(140)는 라우터(110)를 통해 인터넷(100)과 연결되어 있고, 최종적으로 유선 네트워크를 통해 인터넷(100) 또는 호스트(120)로부터 링크 계층 주소인 MAC(Media Access Control)주소를 가지는 프레임(frame)을 수신하여 그 MAC주소에 따라 각각의 BSS(Basic Service Set)에 속하는 이동 단말인 STA(Station)들(150, 160, 170, 180)로 포워딩한다. 일반적으로 BSS의 범위는 AP의 전파 도달거리에 의해 결정되는데, 경우에 따라 도 1에서의 STA3(170)처럼 둘 이상의 AP 커버리지 범위가 겹쳐서 둘 이상의 AP 모두로부터 전파를 수신할 수 있는 이동 스테이션도 있을 수 있다. IEEE 802.11에서는 BSSID를 이용하여 이러한 경우에도 모든 STA가 하나의 AP와만 무선링크되어 프레임을 송수신한다.

그러나, 근래 논의되고 있는 무선 메쉬 네트워크(Wireless Mesh Network)와 같이 유선 네트워크와 분리되어 무선으로 프레임을 라우팅할 수 있는 이동 노드가 도입된 이른바 확장된 무선 랜 환경에서는 아직 이러한 개념과 관련한 명확한 표준 이 존재하지 않는다. 확장된 무선 랜에서 이동 노드들은 서로 무선으로 프레임을 송수신할 수 있어 일종의 애드 혹(Ad-hoc) 네트워크를 구성하는데, 따라서 프레임이 브로드캐스트되는 경우 동일한 루프(Loop)를 따라 반복되어 전송되는 이른바 브로드캐스트 스톰(Broadcast storm)문제가 발생한다. 스패닝 트리(Spanning tree) 등 토폴로지를 재설계하는 방법을 사용하여 루프의 반복을 차단할 수도 있으나, 이에 의하면 프레임 전달 경로가 비효율적으로 설정되는 단점이 있다.

또한, 확장된 무선 랜 환경에서는 도 1에서와 유사하게 둘 이상의 포털(portal: 유선 네트워크와 무선 네트워크를 매개하는 전송 포인트)과 모두 통신할 수 있는 상태에 있는 이동 노드로 유선 네트워크를 통해 프레임이 전송되었을 때, 어느 액세스 포인트가 이를 포워딩해야 하는가에 대한 명확한 해결책이 제시되지 않고 있다.

본 발명은 확장된 무선 랜 환경에서 명확하고 효율적인 프레임의 전달 경로를 설정하기 위해 무선 액세스포인트를 그룹화하고 또한 그룹으로부터 분리된 액세스포인트를 재그룹화하는 방법 및 장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 무선 네트워크에서 상호 통신할 수 있는 이동 노드로 구성되는 적어도 하나 이상의 그룹 중 소정 그룹에 가입한 이동 노드가 상기 그룹 중 어느 하나에 재가입하기 위한 방법으로서, 상기 이동 노드와 상기 소정 그룹과의 연결경로가 단절되었는지의 여부를 판단하는 단계; 상기 판단 결과에 기초하여 상기 이동 노드와 상기 그룹과의 연결 경로를 검색하는 단계; 및상기 검색 결과에 기초하여 상기 그룹 중 어느 하나와 상기 이동 노드와의 연결 경로를 설정하는 단계를 포함한다.

또한 상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 상기 이동 노드의 그룹 재가입 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

또한 상기 또다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 무선 네트워크에서 상호 통신할 수 있는 이동 노드 기능을 하는 장치에 있어서, 상기 무선 네트워크와 상기 무선 네트워크가 아닌 다른 네트워크를 연결하는 고정 노드의 식별 정보를 포함하는 프레임이 수신되면 상기 고정 노드가 관리하는 이동 노드들의 그룹에 가입할지의 여부를 결정하는 결정부; 상기 결정부에서의 결정에 기초하여 상기 고정 노드로의 연결경로를 설정하는 경로설정부; 상기 그룹에 가입하기 위해 상기 고정 노드가 상기 이동 노드를 상기 그룹의 구성원으로 등록할 수 있도록 상기 이동 노드의 식별 정보를 상기 고정 노드로 전송하는 전송부를 포함한다.

또한 상기 또다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 무선 네트워크에서 상호 통신할 수 있는 이동 노드와 상기 무선 네트워크가 아닌 다른 네트워크를 연결하는 고정 노드에서 상기 이동 노드를 그룹화하는 방법으로서, 상기 고정 노드가 관리하는 그룹에 가입하려는 이동 노드로부터 상기 이동 노드의 식별정보가 포함된 프레임을 수신하는 단계; 및 상기 수신된 프레임에 포함된 상기 이동 노드의 식별 정보를 이용하여 상기 이동 노드를 상기 고정 노드가 관리하는 그룹의 구성원 으로 등록함으로써 그룹화하는 단계를 포함한다.

또한 상기 또다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 상기 이동 노드의 그룹화 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

또한 상기 또다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 무선 네트워크에서 상호 통신할 수 있는 이동 노드와 상기 무선 네트워크가 아닌 다른 네트워크를 연결하는 고정 노드인 장치에 있어서, 상기 고정 노드의 식별 정보를 포함하는 프레임을 생성하고 상기 무선 네트워크로 반복하여 브로드캐스트 하는 광고프레임발생부; 상기 프레임의 수신에 의해 상기 고정 노드의 존재를 인식한 이동 노드로부터 전송된 상기 이동 노드의 식별 정보를 저장함으로써 상기 이동 노드를 상기 고정 노드가 관리하는 그룹에 가입시키는 그룹정보저장부를 포함한다.

또한 상기 또다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 무선 네트워크에서 상호 통신할 수 있는 이동 노드의 그룹에 가입하기 위한 방법으로서, 상기 이동 노드와 상기 무선 네트워크가 아닌 다른 네트워크를 연결하는 고정 노드가 관리하는 그룹에 가입할 것인지를 결정하는 단계; 상기 그룹에의 가입 결정에 기초하여 상기 고정 노드로의 연결경로를 설정하는 단계를 포함한다.

또한 상기 또다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은, 상기 이동 노드의 그룹 가입 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설 명한다.

도 2는 확장된 무선 LAN 환경을 도시한 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 인터넷(201)은 라우터(200)를 통해서 유선 네트워크(203)와 연결되며, 유선 네트워크(203)에는 중계기(210, 220) 및 기타 호스트(202)가 직접 연결되어 있다. 여기서, 유선 네트워크(203)는 무선 랜 환경에서의 백본 네트워크(Backbone Network)로서 일반적으로 이더넷이 사용되는데, 여기서는 중계기들로 구성된 네트워크를 특정하기 위한 용어일 뿐이며, 반드시 유선 네트워크에 한정되지 않고 그 응용에 따라 무선 네트워크로 구현될 수도 있을 것이다.

중계기(210, 220)는 유선 네트워크(203)와 무선 네트워크 사이에서 프레임을 중계하는 장치로서 유선 네트워크(203)가 무선 랜 환경의 IEEE 802.11 프로토콜을 따르지 않으므로 서로 다른 두 환경을 인터페이스하기 위해 필요한 것인데, IEEE 802.11에서는 포털(portal)이라는 용어로 불리지만 여기서는 이를 보다 일반화하여 중계기라 칭하였다.

이동 노드(230, 240, 250, 260, 270)는 확장된 무선 랜 환경에서 도입된 것으로, OSI 참조모델의 데이터링크 계층 주소 정보, 즉 MAC주소를 기반으로 프레임을 무선 라우팅하며, 무선 네트워크를 통해 서로 통신할 수 있다.

여기서의 이동 노드는 일반적으로 무선 액세스 포인트로 볼 수 있지만, BSS를 가지지 않고 라우팅만을 하는 경우도 있으므로 포괄적으로 이동 노드(Mobile Node, 이하 MN이라 칭함)라고 하기로 한다. 다만 여기서 MN3(250)은 도시된 바와 같이 BSS(290)를 가지는 무선 액세스 포인트이며, STA(290)가 이BSS(290)에 속해있 다.

라우터(200) 또는 호스트(202)로부터 전송되어 중계기(210, 220)에서 수신되는 프레임의 수신자 주소는 MAC주소이고, 중계기의 프레임 포워딩은 이 MAC주소를 기반으로 수행된다. 다만, 이하에서 본 발명을 설명하기 위해 사용되는 MAC주소는 네트워크에서의 노드를 식별할 수 있는 정보의 예시로서 반드시 이에 한정하지 않으며, 구현예에 따라 다른 형식의 데이터도 될 수 있을 것이다.

이와 같은 구조에서, 만약 인터넷(201)에서STA(290)로 보낸 프레임이 유선 네트워크(203)에 도착한다면 중계기1(210)과 중계기2(220) 모두 그 프레임을 MN1(230), MN2(240), MN3(250), MN4(260), MN5(270)으로 포워딩할 수 있다. 이는 이동 노드들끼리 무선으로 통신하며 애드혹 네트워크를 구성할 수 있게 됨에 따라 중계기의 전파 도달 거리보다는 토폴로지의 구조에 의해 전달 범위가 결정되기 때문이며 이에 따라 다양한 전달 경로가 생기게 되는데, 링크계층의 프레임에는 중복전송 여부를 판단할 수 있는 어떠한 필드도 존재하지 않기 때문에, STA(290)가 프레임을 브로드캐스트할 경우, 도시된 화살표와 같이 루프(Loop)가 발생할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따라 이동 노드들이 그룹화된 모습을 개념적으로 나타낸 도면이다.

도 3에 도시된 바와 같이, MN1(330), MN2(340) 및 MN3(350)는 중계기1(310)가 관리하는 그룹A에 속해있고, MN4(360) 및 MN5(370)는 중계기2(320)가 관리하는 그룹B에 속해있으며, 중계기들(310, 320)은 각각 자신의 그룹에 속한 이동 단말들, 즉 이동 스테이션들의 MAC주소 정보를 저장하고 있다. 따라서, 앞서 예에서와 같이 인터넷(302)에서 STA(351)로 보낸 프레임이 유선 네트워크(380)에 도착한 경우, 중계기1(310)은 프레임의 수신주소 필드에 따른 MAC주소가 자신의 그룹에 속한 이동 스테이션의 MAC주소와 일치하므로 수신된 프레임을 포워딩하여 결국 STA(351)로 전달하지만, 중계기2(320)는 프레임의 최종 수신자가 자신의 그룹에 속하지 않았다고 판단하여 더 이상 프레임을 포워딩하지 않고 폐기한다.

반면, proxy ARP(Address Resolution Protocol)를 사용하는 경우, 중계기들은 자신의 그룹에 속하는 이동 노드들의 MAC주소만을 저장하면 되고, 모든 이동 스테이션들의 MAC주소를 저장하지 않아도 된다. 즉, 위의 예에서 중계기1(310)이 ARP프레임을 브로드캐스트 하였을 때, STA(351) 대신 MN3(350)가 응답함으로써 중계기1(310)은 수신된 프레임을 MN3(350)로 포워딩하면 되는 것이다. 다만, 이러한 경우 각 이동 노드들은 자신의 BSS에 속한 이동 스테이션들의 MAC주소를 모두 저장하고 있어야 할 것이다.

한편, 어떤 이동 노드에 속한 이동 스테이션이 프레임을 브로드캐스트하는 경우, 각 이동 노드들이 자신이 속한 그룹을 타 그룹과 식별시키는 정보인 그룹ID를 저장하고 있다면, 브로드캐스트 스톰 문제도 해결될 수 있다. 즉, A그룹에 속하는 STA1(351)이 프레임을 브로드캐스트하면, B그룹에 속하는 MN4(360)에서는 MN3(350)이 전달한 프레임을 더 이상 포워딩하지 않고 폐기함으로써 반복 전송 루프가 생기지 않게 된다. 여기서 그룹ID는 특정한 형식에 한정되지 않으며, 각 중계기의 MAC주소가 그룹ID가 될 수도 있을 것이다.

도 4a는 본 발명에 따라 이동 노드들을 그룹화하는 과정을 나타낸 도면이다.

중계기1(410)은 이동노드들이 자신의 그룹에 가입할 수 있도록 자신의 존재를 알리기 위한 광고프레임(411)을 주기적으로 브로드캐스트한다. 도시된 바와 같이 광고프레임(411)에는 중계기1(410)의 MAC주소, 전달자의 MAC주소 및 시퀀스번호가 포함된다. 중계기1(410)의 MAC주소는 중계기1(410)의 그룹을 타 그룹과 식별시키는 그룹ID역할을 한다. 전달자 MAC주소는 광고 프레임을 전달하는 주체의 MAC주소이며, 여기서는 중계기1(410)이 광고 프레임(411)을 직접 생성하여 전송하는 것이므로, 중계기1(410)이 전달자가 된다.

시퀀스번호는 광고 프레임의 중복 수신을 방지하기 위한 정보이다. 즉, 모든 중계기는 광고 프레임을 주기적으로 반복하여 브로드캐스트 하는데, 무선 메쉬 네트워크의 특성상 동일한 시각에 브로드캐스트한 동일한 광고 프레임이 다른 경로를 통하여 이동 노드에 중복 수신될 수 있으므로, 광고 프레임에 브로드캐스트된 시각에 따라 다른 값을 가지는 시퀀스 번호를 포함시킴으로써 이동 노드는 시퀀스 번호를 참조하여 이미 수신한 광고 프레임인지를 판단하여, 중복 수신인 경우 광고 프레임을 폐기할 수 있게 된다. 예를 들면, 브로드캐스트할 때마다 시퀀스번호를 1씩 증가시키는 방법이 사용될 수 있을 것이다.

광고 프레임(411)을 수신한 MN1(420)은 그 전달자MAC주소 필드에 자신의 MAC주소인 BB를 기록하여, MN3(440)으로 전달한다. 그런데, 도시된 바와 같이 MN2(430)는 중계기2(460)가 브로드캐스트한 광고 프레임(461)도 수신하게 된다. 여기서, MN2(430)는 하나의 광고 프레임만을 선택해야 하는데, 중계기1(410)의 광고 프레임(411)을 선택하면 중계기1(410)가 관리하는 이동 노드들의 그룹에 속하게 되 고, 중계기2(460)의 광고 프레임(461)을 선택하면, 중계기2(460)의 그룹에 속하게 된다. 여기서는 중계기1의 광고 프레임(411)을 선택하는 것으로 한다. 본 발명에서는 이동 노드에서 그룹을 선택하는 기준을 특정하게 제한하지 않으며 선택 기준은 구현시 필요에 따라 정해질 수 있을 것이다.

한편, 이동 노드는 선택한 프레임만을 브로드캐스트하게 되는데, 여기서는 MN2(430)가 중계기1(410)의 광고 프레임(411)을 선택하였으므로 MN2(430)는 중계기2(460)의 광고 프레임(461)을 폐기하고, 중계기1(410)의 광고 프레임(411)에 자신의 MAC주소인 CC를 기록하여 브로드캐스트한다.

도시된 바와 같이, MN3(440)은 MN1(420)과 MN2(430) 모두로부터 광고 프레임을 수신하게 되며, MN2(430)에서와 마찬가지로 이 중 하나의 광고 프레임을 선택해야 한다. 다만, 여기서는 두 광고 프레임이 모두 중계기1에 의해 관리되는 동일한 그룹의 광고 프레임이라는 점에서 차이가 있는데, 이러한 경우에도 MN3(440)은 하나의 광고 프레임을 선택함으로써 하나의 전달자, 즉 하나의 부모(parent) 노드만을 가져야 한다. 이에 대한 상세한 설명은 후술한다. 또한, 그룹 선택시와 마찬가지로 이러한 경우의 선택 기준도 본 발명에서 특정하게 제한하지 않는다.

마지막으로, MN3(440)이 MN1(420)으로부터 전달된 광고 프레임(421)을 선택하였다고 가정하면, 다시 자신의 MAC주소인 DD를 기록한 광고 프레임(441)을 MN4(450)로 전달함으로써 그룹화 과정은 종료된다.

상기 과정에 의해 모든 이동 노드는 해당 그룹의 중계기에 도달하는 하나의 경로를 가지게 되며, 경로상의 모든 이동 노드는 동일한 그룹에 속하게 된다. 즉, 모든 이동 노드들의 부모 노드를 따라가면 중계기에 도달할 수 있는 경로가 확보될 수 있으며, 모든 이동 노드는 각자의 부모 노드의 MAC주소와 해당 그룹의 중계기 MAC주소를 알고 있어야 한다. 예를 들면, MN3(440)은 중계기1(410)이 관리하는 그룹에 속해 있고, 부모 노드를 MN1(420)로 선택했으므로 중계기1(410)의 MAC주소인 AA와 MN1(420)의 MAC주소인 BB를 저장하고 있어야 한다. 부모 노드의 MAC주소를 알고 있어야 하는 것은 후에 이동 노드와 그룹과의 연결 경로가 단절되었음을 감지하기 위한 비컨프레임을 식별하기 위해서이다.

도 4b는 본 발명에 따라 이동 노드들이 광고 프레임을 처리하는 과정을 순차적으로 나타낸 순서도이다.

중계기로부터 광고 프레임을 수신하면(S410), 그에 포함된 시퀀스번호를 판독하여(S420), 이미 수신된 광고 프레임이 경로를 달리 하여 중복 수신된 것인지를 판단하고(S430), 중복 수신인 경우에는 수신된 광고 프레임을 폐기한다(S460). 중복 수신이 아니라면, 광고 프레임에 포함된 그룹ID, 즉, 중계기의 MAC주소와 전달자MAC주소를 보고 해당 중계기의 그룹에 가입할 것인지 및 해당 전달자를 부모 노드로 선택할 것인지를 결정한다(S440). 그 결과, 이동 노드는 양자를 모두 선택한 경우에만 수신된 광고 프레임의 전달자MAC주소 필드에 자신의 MAC주소를 기록하고 브로드캐스트하며, 그 외의 경우에는 광고 프레임을 폐기한다(S460).

도 5a 내지 도 5c는 이동 노드가 기존 그룹과의 연결경로가 단절되었음을 감지하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에 의한 그룹화 방법에 의해 그룹화된 이동 노드들이 이동하지 않고 전파 수신이 전혀 방해받지 않는다면 그룹화된 상태에서 무선 네트워크 토폴로지는 변화하지 않는다. 그러나, 본 발명이 적용되는 무선 네트워크에서 이동 노드는 위치의 변경이 자유롭기 때문에 상황에 따라 이동 노드와 기존의 그룹과의 연결경로가 단절되는 경우가 있을 수 있으며, 이때 기존의 그룹 또는 다른 그룹에 재가입하는 절차가 필요하다. 이하에서는 이러한 여러 가지 경우에 대해 상세히 설명한다.

비컨(beacon)프레임은 본 발명이 적용되는 무선 네트워크 상에서 모든 고정 노드 및 이동 노드가 소정의 거리 내에 존재하는 모든 노드들로 전송하는 것으로, 이동 노드 자신이 속한 그룹의 그룹ID인 중계기MAC주소 및 부모 노드로 선택한 전달자의 MAC주소를 포함한다.

도 5a에서, MN3(503)은 MN1(501)을 부모 노드로 하여 중계기(500)의 그룹에 가입되어 있는 상태이며, MN3(503)은 MN1(501)이 주기적으로 전송하는 비컨프레임을 수신한다. 물론 MN2(502)로부터도 비컨 프레임을 수신하게 될 것이나, MN3(503)은 자신의 부모 노드의 MAC주소를 알고 있으므로 경로 단절을 감지하기 위해 필요한 비컨 프레임을 타 비컨 프레임과 식별할 수 있다.

이후, 채널의 불량이나 이동 노드의 작동 이상, 이동 노드의 이동 등 여러 가지 이유로 MN1(501)과 MN3(503)과의 통신이 단절되어 MN3(503)가 소정의 시간동안 MN1(501)으로부터 비컨 프레임을 수신하지 못하면, 부모 노드인 MN1(501)으로부터 단절된 것으로 판단한다. 이러한 경우에는 MN2(502)로 부모 노드를 설정하는 재가입 절차가 수행되어야 할 것이다.

도 5b에서는 MN3(505)의 부모 노드인 MN1(504)와 중계기(500)간의 통신이 단 절된 경우로서, MN1(504)은 부모 노드로 선택할 다른 노드가 존재하지 않아 그룹화될 수 있는 경로가 없으므로 그룹ID, 즉 중계기MAC주소를 0으로 하여 비컨프레임을 전송한다. 한편, 이 비컨프레임을 수신한 MN3(505)은 자신이 기존 그룹과 단절되었음을 감지할 수 있다.

도 5c는 중계기1(510)의 그룹에 속해 있던 MN2(511)가 중계기2(520)의 그룹으로 소속 그룹을 변경하는 경우이다. 즉, MN2(511)가 중계기2(520)의 광고 프레임을 선택함에 따라 MN2(511)가 전송하는 비컨프레임의 그룹ID필드에는 중계기2(520)의 MAC주소가 기록된다. 이에, MN3(512)은 MN2(511)의 비컨프레임에 기록된 그룹ID값이 변경되었음을 보고 자신과 기존 그룹과의 경로가 단절되었음을 감지한다.

한편, 이와 같이 비컨 프레임을 이용하는 방법 외에도 라우팅 프로토콜을 이용하여 연결 경로의 단절을 감지할 수도 있다. 즉, MN1(504)과 중계기(500)간의 통신이 단절됨에 따라 MN3(505)이 라우팅 프로토콜을 이용하여 검색된 경로들이 저장되는 라우팅테이블에 중계기(500)로의 경로가 존재하지 않게 되면, MN3(505)는 역시 그룹과의 경로 단절을 감지할 수 있다.

또한, MN1(504)과 중계기(500)간의 통신이 단절되면 중계기(500)가 주기적으로 브로드캐스트하는 광고 프레임이 MN3(505)에 수신되지 않을 것이므로, MN3(505)는 소정의 시간동안 광고 프레임이 수신되지 않는 경우에도 자신과 그룹과의 연결 경로가 단절되었음을 감지할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 중계기(600)의 내부 구조를 나타낸 도면이다.

도시된 바와 같이, 중계기(600)는 송수신부(605), 광고프레임 발생부(610), 그룹정보 저장부(615) 및 비컨프레임 생성부(620)를 포함한다. 송수신부(605)는 외부의 네트워크와 프레임을 송수신하기 위한 수단이며, 유선 네트워크 인터페이스와 무선 네트워크 인터페이스를 모두 포함한다.

광고프레임 발생부(610)는 중계기(600)의 MAC주소를 포함하는 광고프레임을 생성하여 주기적으로 무선 네트워크에 브로드캐스트하며, 그룹정보 저장부(615)는 광고프레임의 수신에 의해 중계기(600)의 존재를 인식한 이동 노드가 자신의 MAC주소가 포함된 프레임을 전송하면, 수신된 프레임에서 이동 노드의 MAC주소를 추출하여 저장함으로써 해당 이동 노드를 중계기(600)가 관리하는 그룹에 가입시킨다. 비컨프레임 발생부(620)는 전술한 바 있는 비컨프레임을 생성하여 소정의 거리 내에 존재하는 모든 노드에 전송한다.

도 7은 본 발명에 따른 이동 노드(700)의 내부 구조를 나타낸 도면이다.

송수신부(735)는 무선 네트워크와 데이터를 송수신하기 위한 수단이며, 광고프레임 처리부(740)는 중계기에 의해 전송된 광고 프레임을 처리하는 수단으로, 도시된 바와 같이 판단부(741), 결정부(742), 가공부(743), 전달부(744)를 포함한다. 판단부(741)는 수신된 광고 프레임의 시퀀스번호를 판독하여 중복수신인지의 여부를 판단하고, 중복수신인 경우 수신한 광고프레임을 폐기한다. 결정부(742)는 광고 프레임이 수신되면, 그에 포함된 그룹ID 및 전달자MAC주소를 참조하여 그룹 및 부모 노드의 선택 여부를 결정한다.

가공부(743)는 광고 프레임을 선택한 경우 브로드캐스트로 포워딩하기 전에 광고 프레임의 전달자MAC주소 필드에 이동 노드(700)의 MAC주소를 기록하고, 전달 부(744)는 가공부(743)에 의해 가공된 광고 프레임을 브로드캐스트 함으로써 기타 다른 이동 노드들로 전달한다.

단절 감지부(750)는 그룹화된 상태의 이동 노드(700)가 그룹과의 연결 경로가 단절되었는지의 여부를 감지하는 수단이며, 비컨프레임 분석부(751) 및 라우팅경로 검색부(752)를 포함한다. 전술한 바와 같이, 비컨프레임 분석부(751)는 비컨 프레임의 수신여부 및 비컨프레임에 포함된 그룹ID를 참조하여 연결 경로의 단절 여부를 감지하고, 라우팅경로 검색부(752)는 라우팅 프로토콜을 이용하여 기존 그룹을 관리하는 중계기로의 라우팅 경로를 탐색함으로써 그룹과의 연결 경로가 단절되었는지의 여부를 감지한다.

재가입경로 검색부(760)는 단절 감지부(750)에 의해 이동 노드(700)와 그룹과의 연결 경로가 단절된 것으로 판단된 경우, 기존의 그룹 또는 다른 그룹에 재가입하기 위한 절차를 수행하는 수단이다.

재가입경로 검색부(760)는 수신되는 비컨 프레임을 분석하여 기존의 그룹이 아닌 다른 그룹에 속하는 이동 노드 또는 다른 그룹을 관리하는 중계기로부터 수신되는 것인지 판단하고, 기존 그룹 또는 수신된 비컨 프레임을 전송한 다른 그룹으로의 라우팅 경로를 라우팅 프로토콜을 이용하여 검색하며, 검색된 경로와 관련된 이동 노드 또는 중계기의 MAC주소를 주소정보 저장부(770)에 저장한다.

주소정보 저장부(700)에는 그 외에도 그룹ID인 중계기의 MAC주소, 부모 노드의 MAC주소 등이 저장된다.

비컨프레임 발생부(780)는 전술한 바 있는 비컨프레임을 생성하여 소정의 거 리 내에 존재하는 모든 노드에 전송한다.

전송부(790)는 광고프레임 처리부(740)에 의해 선택된 중계기로 이동 노드(700)의 MAC주소가 포함된 임의의 프레임을 전송함으로써 해당 중계기가 이동 노드(700)를 그룹의 구성원으로 등록할 수 있도록 한다.

도 8은 본 발명에 따른 이동 노드가 비컨프레임을 이용하여 기존 그룹과의 연결 경로가 단절되었음을 감지하고 재가입하는 과정을 나타낸 순서도이다.

이동 노드는 부모 노드로부터 주기적으로 수신되는 비컨프레임을 체크하여(S800), 소정 시간동안 수신되지 않으면 기존 그룹과의 경로가 일단 단절된 것으로 판단한다. 따라서 기존 그룹으로의 재가입을 시도하기 위해 우선 라우팅 프로토콜을 이용하여 기존 그룹을 관리하는 중계기까지의 라우팅 경로가 존재하는지 검색한다(S805).

라우팅 경로가 검색되면, 검색된 경로상에서 가장 가까운 노드의 MAC주소를 부모 노드로 설정함으로써(S840) 기존 그룹으로의 경로를 확보하고, 라우팅 경로가 검색되지 않으면, 다른 그룹으로의 가입을 시도하기 위해 주변 노드들로부터 수신되는 비컨 프레임들을 분석하여 다른 그룹에 가입한 노드가 전송하는 비컨프레임이 수신되는지 판단한다. 다른 그룹의 비컨 프레임도 수신되지 않으면, 이동 노드는 어떠한 그룹에도 가입할 수 없으므로 그룹ID를 0으로 설정하여(S823) 비컨 프레임을 전송한다(S850).

만약 다른 그룹의 비컨프레임이 수신되면, 그 비컨프레임에서 해당 그룹을 관리하는 중계기의 MAC주소를 추출하여 중계기까지의 라우팅 경로가 존재하는지 라 우팅 프로토콜을 이용하여 검색한다(S825). 라우팅 경로가 존재하지 않으면 다시 다른 그룹의 비컨 프레임이 수신되는지를 감지하고(S820), 라우팅 경로가 존재하면, 그룹ID를 변경된 그룹의 중계기 MAC주소로 수정하고(S833), 검색된 라우팅 경로 상에서 가장 가까운 노드를 부모 노드로 설정함으로써(S840) 다른 그룹과의 경로를 확보한다. 또한 수정된 정보를 포함하는 비컨프레임을 전송한다(S850).

이동 노드는 라우팅 프로토콜을 이용하여 기존 그룹을 관리하는 중계기로의 라우팅 경로가 존재하는지 판단하고(S860), 라우팅 경로가 존재하지 않으면 다른 그룹으로의 재가입을 시도한다. 이후의 절차에 대한 설명은 도 8에서와 동일하므로 여기서는 생략한다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본 질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 의하면, 중계기가 이동 노드를 그룹으로 관리할 수 있도록 모든 이동 노드가 각각 특정 중계기에 도달할 수 있는 하나의 경로를 가지는 구조를 형성하며 그룹화될 수 있고, 이동 노드와 그룹과의 연결 경로가 단절된 경우에는 이동 노드가 이를 감지하여 기존의 그룹 또는 기타 다른 그룹으로 재가입할 수 있어 궁극적으로 확장된 무선 랜 환경에서 브로드캐스트된 프레임이 루프를 따라 반복하여 전송되는 이른바 브로드캐스트 스톰(Broadcast Storm)을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims

무선 네트워크에서 상호 통신할 수 있는 이동 노드로 구성되는 적어도 하나 이상의 그룹 중 소정 그룹에 가입한 이동 노드가 상기 그룹 중 어느 하나에 재가입하기 위한 방법으로서,

(a) 상기 이동 노드와 상기 소정 그룹과의 연결경로가 단절되었는지의 여부를 판단하는 단계;

(b) 상기 판단 결과에 기초하여 상기 이동 노드와 상기 그룹과의 연결 경로를 검색하는 단계; 및

(c) 상기 (b)단계의 검색 결과에 기초하여 상기 그룹 중 어느 하나와 상기 이동 노드와의 연결 경로를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 (b)단계는 상기 연결 경로가 단절된 것으로 판단된 경우, 상기 그룹 중 임의의 그룹을 관리하는 고정 노드에 도달하기 위한 경로로서 상기 고정 노드가 관리하는 그룹에 가입한 이동 노드로 이루어진 경로를 검색하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 (a)단계는,

상기 소정 그룹을 관리하는 고정 노드로부터 기존에 설정된 경로를 통해 주기적으로 수신되는 소정의 프레임이 소정의 시간동안 수신되지 않는 경우 상기 연결경로가 단절된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 (a)단계는,

상기 소정 그룹이 아닌 다른 그룹의 이동 노드를 포함하지 않는 경로로서 상기 소정 그룹을 관리하는 고정 노드에 도달하기 위한 라우팅 경로가 라우팅 프로토콜을 이용하여 검색되지 않으면 상기 연결경로가 단절된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 (a)단계는,

상기 소정 그룹을 관리하는 고정 노드로 도달하기 위한 경로상에서 상기 이동 노드로부터 가장 가까운 노드가 소정 거리 내의 모든 노드에 반복적으로 전송하는 프레임인 비컨(beacon)프레임이 소정의 시간동안 수신되지 않는 경우 상기 연결경로가 단절된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 (a)단계는,

상기 소정 그룹을 관리하는 고정 노드로 도달하기 위한 경로상에서 상기 이동 노드로부터 가장 가까운 노드가 소정 거리 내의 모든 노드에 반복적으로 전송하는 프레임인 비컨프레임 내에서 그룹별 고정 노드의 식별 정보가 기록되는 필드에 기록된 식별 정보가 상기 소정 그룹을 관리하는 고정 노드의 식별 정보와 다른 경우 상기 연결경로가 단절된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 (a)단계는,

상기 고정 노드가 기존의 연결경로를 통하여 반복적으로 전송하는 프레임이 소정의 시간동안 수신되지 않는 경우 상기 연결경로가 단절된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 (b)단계는,

상기 소정 그룹의 고정 노드로 도달할 수 있는 라우팅 경로를 라우팅 프로토콜을 이용하여 검색하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서,

상기 (b)단계는,

(d) 상기 소정 그룹의 고정 노드가 아닌 다른 고정 노드 및 상기 다른 고정 노드의 그룹에 가입한 이동 노드가 각각의 소정 거리 내에 있는 모든 노드로 반복적으로 전송하는 프레임인 비컨프레임이 수신되는지 판단하는 단계; 및

(e) 상기 (d)단계에서 상기 비컨프레임이 수신되면 상기 다른 고정 노드까지의 라우팅 경로를 라우팅 프로토콜을 이용하여 검색하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
무선 네트워크에서 상호 통신할 수 있는 이동 노드 기능을 하는 장치에 있어서,

상기 무선 네트워크와 상기 무선 네트워크가 아닌 다른 네트워크를 연결하는 고정 노드의 식별 정보를 포함하는 프레임이 수신되면 상기 고정 노드가 관리하는 이동 노드들의 그룹에 가입할지의 여부를 결정하는 결정부;

상기 결정부에서의 결정에 기초하여 상기 고정 노드로의 연결경로를 설정하는 경로설정부;

상기 그룹에 가입하기 위해 상기 고정 노드가 상기 이동 노드를 상기 그룹의 구성원으로 등록할 수 있도록 상기 이동 노드의 식별 정보를 상기 고정 노드로 전송하는 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
제 11항에 있어서,

상기 고정 노드로의 기존 연결경로가 단절되었는지를 감지하는 단절감지부; 및

상기 단절감지부에서 상기 기존 연결경로가 단절되었음이 감지되면, 상기 그룹 또는 상기 그룹이 아닌 다른 그룹에 재가입하기 위한 경로를 검색하는 재가입경로검색부를 더 포함하고,

상기 경로설정부는 상기 재가입을 위한 경로가 검색되면 상기 검색된 경로를 상기 재가입하려는 그룹으로의 새로운 연결경로로 설정하는 것을 특징으로 하는 장치.
무선 네트워크에서 상호 통신할 수 있는 이동 노드와 상기 무선 네트워크가 아닌 다른 네트워크를 연결하는 고정 노드에서 상기 이동 노드를 그룹화하는 방법으로서,

상기 고정 노드가 관리하는 그룹에 가입하려는 이동 노드로부터 상기 이동 노드의 식별정보가 포함된 프레임을 수신하는 단계; 및

상기 수신된 프레임에 포함된 상기 이동 노드의 식별 정보를 이용하여 상기 이동 노드를 상기 고정 노드가 관리하는 그룹의 구성원으로 등록함으로써 그룹화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 13항에 있어서,

상기 이동 노드에게 상기 고정 노드의 존재를 알리기 위해 상기 고정 노드의 식별정보가 포함된 프레임을 브로드캐스트 하는 단계를 더 포함하며,

상기 브로드캐스트된 프레임은 상기 브로드캐스트된 프레임이 중복수신된 것인지의 여부를 판단하기 위한 정보로서 상기 고정 노드가 브로드캐스트한 시간에 따라 다른 값을 가지는 시퀀스번호를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 13항에 있어서,

상기 식별정보는 네트워크 주소정보임을 특징으로 하는 방법.
제 13항에 있어서,

상기 이동 노드는 적어도 하나의 이동 스테이션이 포함되는 BSS(Basic Service Set)를 관리하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 13항 또는 제 16항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
무선 네트워크에서 상호 통신할 수 있는 이동 노드와 상기 무선 네트워크가 아닌 다른 네트워크를 연결하는 고정 노드인 장치에 있어서,

상기 고정 노드의 식별 정보를 포함하는 프레임을 생성하고 상기 무선 네트워크로 반복하여 브로드캐스트 하는 광고프레임발생부;

상기 프레임의 수신에 의해 상기 고정 노드의 존재를 인식한 이동 노드로부터 전송된 상기 이동 노드의 식별 정보를 저장함으로써 상기 이동 노드를 상기 고정 노드가 관리하는 그룹에 가입시키는 그룹정보저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
무선 네트워크에서 상호 통신할 수 있는 이동 노드의 그룹에 가입하기 위한 방법으로서,

(a) 상기 이동 노드와 상기 무선 네트워크가 아닌 다른 네트워크를 연결하는 고정 노드가 관리하는 그룹에 가입할 것인지를 결정하는 단계;

(b) 상기 그룹에의 가입 결정에 기초하여 상기 고정 노드로의 연결경로를 설정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19항에 있어서,

상기 고정 노드가 상기 그룹을 광고하기 위해 브로드캐스트한 프레임으로서 상기 고정 노드의 식별정보가 포함된 프레임을 수신하는 단계를 더 포함하고,

상기 (b)단계는, 상기 프레임을 기타 다른 노드를 경유하지 않고 직접 전송한 노드인 부모(parent) 노드가 상기 고정 노드로 향하는 연결경로 상에서의 첫 번째 노드가 되도록 설정하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19항에 있어서,

상기 (b)단계는, 상기 부모 노드가 둘 이상인 경우 그 중 하나만을 선택하여 상기 연결경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19항에 있어서,

상기 프레임은 상기 프레임이 중복으로 수신된 것인지의 여부를 판단하기 위한 정보로서 상기 고정 노드가 브로드캐스트 한 시간에 따라 다른 값을 가지는 시퀀스번호를 포함하며,

상기 수신된 프레임의 상기 시퀀스번호를 참조하여 중복 수신이 아닌 것으로 판단되는 경우에만 상기 (b)단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19항에 있어서,

상기 이동 노드는 적어도 하나의 이동 스테이션을 포함하는 BSS(Basic Service Set)를 관리하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 19항 또는 제 23항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.