KR100870655B1 - 게이트웨이와 이를 이용한 패킷 변환 방법 - Google Patents

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Abstract

지그비 네트워크와 IP기반 유비쿼터스 센서 네트워크간의 연동을 위한 게이트웨이 및 이를 이용한 패킷 변환 방법이 개시된다. 게이트웨이는 지그비 네트워크에 접속된 지그비 인터페이스 계층부, IP기반 유비쿼터스 센서 네트워크에 접속된 IP 인터페이스 계층부 및 응용 계층부를 포함한다. 응용 계층부는 지그비 인터페이스 계층부를 경유하여 지그비 네트워크에서 제공되는 지그비 패킷을 IP 패킷으로 변환하여 IP 인터페이스 계층부에서 제공한다. 또한, 응용 계층부는 IP 인터페이스 계층부를 경유하여 IP기반 유비쿼터스 센서 네트워크에서 제공되는 IP 패킷을 지그비 패킷으로 변환하여 지그비 인터페이스 계층부에 제공한다. 이에 따라, 서로 다른 주소 체계를 갖는 지그비 패킷과 IP 패킷을 서로 변환시키므로써, 서로 다른 지그비 네트워크와 IP기반 유비쿼터스 센서 네트워크간에 송수신되는 패킷을 연동시킬 수 있다.
지그비, IP-USN, 매핑 테이블, 게이트웨이, 바인딩, 주소 체계 변환

Description

게이트웨이와 이를 이용한 패킷 변환 방법{GATEWAY AND METHOD FOR TRANSFORMING A PACKET USING THE SAME}
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 게이트웨이 계층 구조를 설명하는 개념도이다.
도 2는 본 발명에 적용되는 IPv6의 헤더 포맷을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 제1 및 제2 MAC/PHY 계층의 데이터 프레임 포맷의 예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지그비 목적지 매핑 테이블을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 IP 목적지 매핑 테이블을 설명하는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 패킷 변환 과정에서 테이블 참조 관계를 설명하는 개념도이다.
도 7a 및 도 7b는 지그비 네트워크의 유져-에이젼트의 노드와 IP-기반 유비쿼터스센서네트워크(USN)의 서비스-에이젼트 노드간의 연동을 설명하는 개념도들이다.
도 8a 및 도 8b는 지그비 네트워크의 서비스-에이젼트 노드와 IP-기반 유비 쿼터스센서네트워크(USN) 노드간의 연동을 설명하는 개념도들이다.
본 발명은 게이트웨이 및 이를 이용한 패킷 변환 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지그비 네트워크와 IP기반 유비쿼터스 센서 네트워크간의 연동을 위한 게이트웨이 및 이를 이용한 패킷 변환 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 지그비(ZigBee)는 블루투스(bluetooth)에 비해 저전력으로 구현가능하고, 제조 원가가 블루투스의 2분의 1에 그치는 등 제어와 센서를 기본으로 하는 홈 네트워크에 적합한 무선 통신 기술이다.
상기 지그비는 IEEE 802.15.4 무선 표준을 기반으로 한다. 가정, 사무실, 산업현장 등에서의 10 ~ 20 m 내외의 근거리 통신과 최근 주목받고 있는 유비쿼터스 컴퓨팅의 기반 기술로서, 블루투스(Bluetooth)나 위피(WIPI)가 제공하지 못하는 네트워크의 필요를 충족시키기 위하여 설계되었다. IEEE는 저렴한 저전력 무선 PAN 기술을 정의하는 802.15.4 규격을 발표하였다. 마케팅과 제품 인증 등 산업 촉진을 위해 설립된 지그비 협회에서는 IEEE에서 정의하는 PHY와 MAC에 네트워크/보안 계층을 추가로 정의하는 작업을 진행하고 있다. IEEE 802.15.4 표준 규격에서는 868 MHz(BPSK/1채널/유럽), 902~928 MHz(BPSK/10채널/미국), 2.4 GHz(OQPSK/16채널/전세계) 등 3 개의 주파수 대역에서 DSSS 변조 방식으로 최대 100 m까지 20 ~ 250 kbps의 전송 속도를 지원할 수 있도록 정의하고 있다. 또한, 주소에 64 비트를 할 당함으로써 최대 65,000 개의 노드를 사용할 수 있다.
지그비는 센서 네트워크와 같은 버티컬 애플리케이션 영역에서 경쟁력 있는 단거리 무선 통신 기술로 각광을 받을 전망이다. 지그비는 저전력 지그비 송수신기를 센서(동작, 빛, 압력, 기온, 습도)와 결합하여 대규모 센서 네트워크를 구성할 수 있게 해주는 기술이다. 무엇보다도 지그비의 가장 큰 특징은 초저전력 소비에 있다. 송수신시 지그비의 평균 전력 소비는 50 mW 정도로, UWB나 무선 LAN에 비하면 매우 낮은 수준이다. 게다가 지그비의 슬레이브 장치는 마스터 장치로부터 호출이 있을 경우에만 전력을 사용하기 때문에, 한번 배터리를 장착하면 최대 2~3년 정도 사용할 수 있다는 장점이 있다. 지그비는 무선 센서, 산업 제어, 무선 스위치, 공조 등의 다양한 분야에 응용될 수 있어 산업, 가정, 의료, 군사 등의 다양한 애플리케이션으로 자동화된 센서 네트워크를 창조하는 데 뛰어난 활용성을 갖는다.
한편, 유비쿼터스 컴퓨팅은 모든 컴퓨터가 서로 연결되고 이용자 눈에 보이지 않으며, 언제 어디서나 사용 가능하고 현실 세계의 사물과 환경속으로 스며들어 일상 생활에 통합되는 것을 기본 전제로 한다.
또한, 유비쿼터스 네트워크는 누구든지 언제, 어디서나 통신속도 등의 제약없이 이용할 수 있고 모든 정보나 콘텐츠를 유통시킬 수 있는 정보통신 네트워크를 의미하며, 이의 구현으로 기존의 정보통신 망이나 서비스가 가지고 있었던 여러가지 제약으로부터 벗어나 이용자가 자유롭게 정보통신 서비스를 이용할 수 있도록 한다.
이러한, 유비쿼터스 컴퓨팅과 유비쿼터스 네트워크를 활용하여 새로운 서비 스들을 개발하려는 노력이 진행중이며, 이에 관련된 기술의 중요성도 급증하고 있다. 또한, 향후 유비쿼터스 컴퓨팅 환경에서는 자율적인 센싱, 저전력 통신기능 제공 및 수천 개 이상의 노드 객체들로 무선센서 네트워크를 구성하여 언제 어디서나 다양한 정보서비스 제공이 가능한 유비쿼터스 컴퓨팅 환경을 필요로 한다.
많은 산·학·연에서 이러한 환경을 제공하는데 필요한 기술을 연구 및 개발 중에 있으며, 대표적으로 지그비(ZigBee) 협약(Alliance)에서는 이러한 기술을 바탕으로 응용가능한 네트워크 프로토콜(Network Protocol), 응용 프레임워크(Application Framework) 및 응용 프로파일(Application Profile)에 대해 표준화를 진행하고 있다.
이러한 유비쿼터스 네트워크의 일환으로 기존의 IP 인프라를 기반으로 광범위한 확장성을 제공하고 센서 노드, 게이트웨이 및 싱크노드의 이동성을 보장하는 유비쿼터스센서네트워크(USN) 서비스가 제안되고 있다. 예를들어, 인터넷 프로토콜-유비쿼터스 센서 네트워크(Internet Protocol-Ubiquitous Sensor Network, 이하, IP-USN)가 제안되고 있다. 상기한 IP-USN과 관련하여 국제 표준화 단체인 IETF 6LowPAN 워킹그룹이 관련 표준화 작업을 진행중이다.
이에 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에 착안한 것으로, 본 발명의 목적은 지그비 네트워크와 IP기반 유비쿼터스 센서 네트워크(IP-USN)간의 연동을 위한 게이트웨이를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상기한 게이트웨이를 이용하는 지그비 네트워크와 IP 기반 유비쿼터스 센서 네트워크간의 패킷 변환 방법을 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 게이트웨이는 인터페이스 계층부, IP 인터페이스 계층부 및 응용 계층부를 포함한다. 상기 지그비 인터페이스 계층부는 제1 MAC/물리 계층, 제1 파싱 계층, 지그비 네트워크 계층, 지그비 응용 계층을 갖고서, 지그비 네트워크에 접속된다. 상기 IP 인터페이스 계층부는 IP기반 유비쿼터스 센서 네트워크에 접속된다. 상기 응용 계층부는 상기 지그비 인터페이스 계층부를 경유하여 상기 지그비 네트워크에서 제공되는 지그비 패킷을 IP 패킷으로 변환하여 상기 IP 인터페이스 계층부에서 제공한다. 또한, 상기 응용 계층부는 상기 IP 인터페이스 계층부를 경유하여 상기 IP기반 유비쿼터스 센서 네트워크에서 제공되는 IP 패킷을 지그비 패킷으로 변환하여 상기 지그비 인터페이스 계층부에 제공한다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 일실시예에 따른 패킷 변환 방법은, (a) IP 패킷이 제공됨에 따라, 지그비 목적지 매핑 테이블에서 상기 IP 패킷의 TCP/UDP 포트 번호에 해당하는 지그비 주소와 지그비 엔드-포인트를 검색하는 단계; (b) 상기 단계(a)에서, 상기 지그비 주소와 지그비 엔드-포인트가 검색되면 상기 지그비 목적지 매핑 테이블에서 목적지 지그비 주소와 목적지 엔드-포인트를 획득하는 단계; (c) 해당 IP 패킷을 근거로 출발지 지그비 주소와 출발지 엔드-포인트를 생성하여 IP 목적지 매핑 테이블에 등록하고, 지그비 주소 체계로 변환된 IP 패킷을 지그비 네트워크에 전송하는 단계; (d) 지그비 패킷이 제공됨에 따라, IP 목적지 매핑 테이블에서 상기 지그비 패킷에 대응하는 IP 주소 및 TCP/UDP 포트 번 호를 검색하는 단계; 및 (e) 상기 단계(d)에서 검색된 IP 주소 및 TCP/UDP 포트 번호를 목적지 IP 주소 및 목적지 TCP/UDP 포트 번호로 정의하고, 게이트웨이의 IP 주소를 출발지 IP 주소로 정의하고, 지그비 목적지 매핑 테이블에서 검색된 출발지 TCP/UDP 포트 번호로 정의하여 IP 주소 체계로 변환된 지그비 패킷을 IP-유에스엔에 전송하는 단계를 포함한다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 다른 실시예에 따른 패킷 변환 방법은 지그비 네트워크상의 유져 에이젼트로부터 엔드-디바이스-바인딩-요청 메시지가 제공됨에 따라, IP 네트워크상의 서비스 에이젼트들에 서비스 요청 메시지를 멀티캐스트 전송하는 단계; 및 상기 서비스 에이젼트들중 어느 하나로부터 서비스 응답 메시지가 제공됨에 따라, 엔드-디바이스 바인딩 응답 메시지를 상기 유져 에이젼트에 제공하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 서비스 에이젼트측에서 제공되는 IP 패킷을 지그비 주소 체계로 변환하여 상기 유져 에이젼트측에 제공하고, 상기 유져 에이젼트측에서 제공되는 지그비 패킷을 IP 주소 체계로 변환하여 상기 서비스 에이젼트측에 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 또 다른 실시예에 따른 패킷 변환 방법은 IP 네트워크상의 서비스 에이젼트로부터 서비스 요청 메시지가 제공됨에 따라, 상기 서비스 에이젼트측에 서비스 액크 메시지를 제공하고, 상기 서비스 에이젼트 정보를 보유하는 단계; 및 지그비 네트워크상의 유져 에이젼트로부터 엔드-디바이스-바인딩-요청 메시지가 제공됨에 따라, 엔드-디바이스 바인딩 응답 메시지를 상기 유져 에이젼트측에 제공하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 서비스 에이젼트 측에서 제공되는 IP 패킷을 지그비 주소 체계로 변환하여 상기 유져 에이젼트측에 제공하고, 상기 유져 에이젼트측에서 제공되는 지그비 패킷을 IP 주소 체계로 변환하여 상기 서비스 에이젼트측에 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 더욱 다른 실시예에 따른 패킷 변환 방법은 IP 네트워크상의 유져 에이젼트로부터 서비스 요청 메시지가 제공됨에 따라, 지그비 네트워크상의 서비스 에이젼트들에 서비스 요청 메시지를 멀티캐스트 전송하는 단계; 및 상기 서비스 에이젼트들중 어느 하나로부터 서비스 매칭 메시지가 제공됨에 따라, 서비스 응답 메시지를 상기 유져 에이젼트에 제공하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 서비스 에이젼트측에서 제공되는 지그비 패킷을 IP 주소 체계로 변환하여 상기 유져 에이젼트측에 제공하고, 상기 유져 에이젼트측에서 제공되는 IP 패킷을 지그비 주소 체계로 변환하여 상기 서비스 에이젼트측에 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위하여 더욱 다른 실시예에 따른 패킷 변환 방법은 지그비 네트워크상의 서비스 에이젼트들측에 서비스 매칭 요청 메시지를 제공하는 단계; 상기 서비스 에이젼트들중 어느 하나로부터 서비스 매칭 메시지가 제공됨에 따라, 상기 서비스 에이젼트측에 바인딩 요청 메시지를 제공하는 단계; 상기 바인딩 요청 메시지의 응답에 따른 바인딩 응답 메시지가 제공됨에 따라, 상기 서비스 에이젼트 정보를 보유하는 단계; 및 IP 네트워크상의 유져 에이젼트로부터 서비스 요청 메시지가 제공됨에 따라, 서비스 응답 메시지를 상기 유져 에이젼트측에 제공하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 서비스 에이젼트측에서 제공되는 지그비 패킷을 IP 주소 체계로 변환하여 상기 유져 에이젼트측에 제공하고, 상기 유져 에이젼트측에서 제공되는 IP 패킷을 지그비 주소 체계로 변환하여 상기 서비스 에이젼트측에 제공하는 것을 특징으로 한다.
이러한 게이트웨이 및 이를 이용한 패킷 변환 방법에 의하면, 서로 다른 주소 체계를 갖는 지그비 패킷과 IP 패킷을 서로 변환시키므로써, 서로 다른 지그비 네트워크와 IP기반 유비쿼터스 센서 네트워크간에 송수신되는 패킷을 연동시킬 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 게이트웨이의 계층 구조를 설명하는 개념도이다. 특히, 지그비 네트워크와 IP-USN을 연동하기 위한 게이트웨이의 계층 구조를 도시한다.
도 1을 참조하면, 지그비 네트워크(100)와 IP-USN(200)간에 개재되는 게이트웨이(300)는 지그비 인터페이스 계층부(310), IP 인터페이스 계층부(330) 및 응용 계층부(320)를 포함한다.
상기 게이트웨이(300)는 지그비 네트워크(100)로부터 제공되는 지그비 패킷 또는 IP-USN(200)로부터 제공된 IP 패킷을 변환하여 상대되는 네트워크에 제공한다.
상기 지그비 인터페이스 계층부(310)는 제1 MAC/PHY 계층(312), 제1 파싱 계층(314), 지그비 네트워크 계층(316), 지그비 응용 계층(318)을 갖고서, 상기 지그 비 네트워크(100)에 접속되어 통신한다.
상기 IP 인터페이스 계층부(320)는 제2 MAC/PHY 계층(331), 제2 파싱 계층(332), 적응 계층(333), IP 계층(334), TCP/UDP 계층(335)을 갖고서, 상기 IP-USN(200)에 접속되어 통신한다.
상기 제1 및 제2 MAC/PHY 계층들(312, 332)은 IEEE 802.15.4-2003 규격에 따르고, 상기 적응 계층(333)은 IETF 인터넷 드래프트(montenegro-lowpan-ipv6-over-802.15.4)로 규격에 따르며, IP 계층(334), 예를들어, IPv6 계층은 RFC 2460 및 관련 규격에 따른다. 본 발명에 적용되는 IPv6 헤더 포맷은 하기하는 도 2와 같다.
도 2는 본 발명에 적용되는 IPv6의 헤더 포맷을 도시한 도면이다. 도 3은 도 1에 도시된 제1 및 제2 MAC/PHY 계층의 데이터 프레임 포맷의 예를 도시한다.
도 2를 참조하면, IPv6 헤더 포맷은 10행 x 32비트= 40옥텟의 크기를 갖고 있고, 버젼, 우선순위, 흐름 레벨, 페이로드 길이, 다음 헤더, 홉 제한, 128비트의 소스 주소 및 128비트의 목적지 주소로 이루어진다.
또한, IEEE 802.15.4-2003 규격에 따른 프레임은 코디네이터에서 비콘을 송신하기 위한 비콘 프레임과, 데이터를 전송하기 위한 데이터 프레임, 상기 데이터 프레임을 성공적으로 수신하면 이를 상대방에 알려주는 응답 프레임, MAC 커맨드 프레임으로 구분된다.
도 3을 참조하면, 제1 및 제2 MAC/PHY 계층들(312, 332)의 데이터 프레임 각각은 PHY 계층의 패킷 포맷과 MAC 계층의 패킷 포맷을 포함한다.
상기 PHY 계층의 패킷 포맷은 프리앰블(Preamble Sequence)과 프레임 시작 식별자(Start of Frame Delimiter), 프레임길이(Frame Length) 및 MAC계층 데이터 유닛(MPDU)을 포함한다.
상기 MAC 계층의 패킷 포맷은 프레임 제어(Frame Control), 시퀀스번호(Sequence Number), 어드레싱 필드(Addressing Field), 데이터 페이로드(Data Payload) 및 프레임 체크 시퀀스(FCS)를 포함한다.
도 1의 설명으로 환원하여, 상기 응용 계층부(330)는 상기 지그비 네트워크(100)로부터 제공되는 지그비 패킷을 IP 패킷으로 변환(일종의 프로토콜 변환)하거나, 또는 상기 IP-USN(200)로부터 제공된 IP 패킷을 지그비 패킷으로 변환한다. 변환된 IP 패킷은 상기 IP-USN(200)측에 전달되고, 변환된 지그비 패킷은 상기 지그비 네트워크(100)측에 전달된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 지그비 네트워크(100)와 상기 IP-USN(200)가 서로 연동되어 지그비 패킷 또는 IP 패킷을 송수신하기 위해, 서로의 주소 체계는 상기 게이트웨이(300)상에서 적절하게 변환되어 전달되어야 한다. 이를 위해, 상기 게이트웨이(300)상에서 관리되는 두 개의 매핑 테이블, 즉 지그비 목적지 매핑 테이블 및 IP 목적지 매핑 테이블이 존재한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 지그비 목적지 매핑 테이블을 설명하는 도면이다.
도 1 및 도 4를 참조하면, 지그비 목적지 매핑 테이블(340)은 지그비 엔드-포인트, 지그비 주소, TCP/UDP 포트 번호를 포함한다. 상기 지그비 목적지 매핑 테이블(340)은 게이트웨이(300)에 도착한 IP 패킷의 TCP/UDP 포트 번호에 대응하는 지그비 주소 및 엔드-포인트를 구하기 위해 이용된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 IP 목적지 매핑 테이블을 설명하는 도면이다.
도 1 및 도 5를 참조하면, IP 목적지 매핑 테이블(350)은 TCP/UDP 포트 번호, IP주소, 지그비 엔드-포인트, 지그비 주소를 포함한다.
상기 IP 목적지 매핑 테이블(350)은 게이트웨이(300)에 도착한 지그비 패킷의 지그비 주소와 엔드-포인트를 통해 그에 해당하는 IP 주소와 TCP/UDP 포트를 구하기 위해 이용된다.
상기 지그비 주소는 일반적으로 16비트 주소이고, 지그비 네트워크에 구비되는 각 노드 당 한 개의 주소가 부여된다.
상기 지그비 엔드-포인트는 지그비 노드 내의 복수의 어플리케이션들의 식별을 위해 존재하는 1 바이트 값(1~240)을 갖는다. 상기 지그비 엔드-포인트는 지그비 패킷의 헤더에 포함된다.
한편, IP-USN, 예를들어, IPv6 네트워크의 IP 노드가 지그비 네트워크에 IP 패킷을 전송하고자 할 때, 해당 IP 패킷의 목적지 TCP/UDP 포트 번호와 이에 대응하는 목적지 지그비 주소 및 엔드-포인트를 상기 지그비 목적지 매핑 테이블에 등록하는 과정이 미리 이루어져야 한다.
반대로, 지그비 네트워크의 지그비 노드가 IP-USN, 예를들어, IPv6 네트워크와의 통신을 통해 지그비 패킷을 전송하고자 할 때, 목적지 IP 주소 및 TCP/UDP 포트 번호에 해당하는 지그비 주소와 엔드-포인트를 상기 IP 목적지 매핑 테이블에 등록하는 과정이 미리 이루어져야 한다.
상기한 매핑 테이블의 등록 방법은 수동 등록(명시적 등록) 방법이나 지그비의 바인딩 과정을 통한 등록 방법 등이 있다. 반대 방향으로의 패킷 전송에 의해 반대 방향으로의 매핑 테이블의 정보가 생성되었다면 이 정보가 사용될 수 있다.
그러면, 상기한 매핑 테이블들을 이용하여 게이트웨이 상에서 상세한 주소를 변환하는 일련의 동작을 하기하는 도 4를 이용하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 패킷 변환 과정에서 테이블 참조 관계를 설명하는 개념도이다.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 게이트웨이(300)에 구비되는 지그비 목적지 매핑 테이블(340) 및 IP 목적지 매핑 테이블(350)은 지그비 네트워크(100)에 접속되고, IP 목적지 매핑 테이블(200)에도 접속된다.
그러면, 먼저, IP 패킷이 제공됨에 따라 해당 IP 패킷을 지그비 패킷으로 변환하는 일련의 동작을 설명한다. 이어, 지그비 패킷이 제공됨에 따라, 해당 지그비 패킷을 IP 패킷으로 변환하는 일련의 동작을 설명한다.
<IP 패킷 -> 지그비 패킷>
IP-USN, 예를들어, IPv6 네트워크에서 제공되는 IP 패킷이 상기 게이트웨이(300), 특히, 상기 게이트웨이(300)의 응용계층에 도착하면, 상기 게이트웨이(300)는 도착한 IP 패킷의 TCP/UDP 포트 번호에 해당하는 지그비 주소와 지그비 엔드-포인트를 지그비 목적지 매핑 테이블(340)에서 검색한다.
상기 게이트웨이(300)에 의해 해당하는 지그비 주소와 지그비 엔드-포인트 쌍이 검색되지 않는다면, 상기 해당 IP 패킷은 폐기된다.
한편, 상기 게이트웨이(300)에 의해 해당하는 지그비 주소와 지그비 엔드-포인트가 검색되면, 해당 IP 패킷은 지그비 패킷으로의 패킷 변환 과정을 수행한다. 상기한 패킷 변환 과정에서 요구되는 중요한 정보는 출발지/목적지 지그비 주소 및 출발지/목적지 엔드-포인트이다.
상기 목적지 지그비 주소 및 상기 목적지 엔드-포인트는 상기 지그비 목적지 매핑 테이블(340)로부터 획득될 수 있다.
한편, 상기 출발지 지그비 주소 및 상기 출발지 엔드-포인트는 해당 IP 패킷에 포함된 IP 주소와 TCP/UDP 포트를 이용하여 생성된다. 예를들어, 상기 출발지 지그비 주소 및 상기 엔드-포인트는 50,000 이상의 주소들 중 사용되지 않는 주소와 엔드-포인트 쌍을 임의로 선택하므로써, 생성될 수 있다. 생성된 출발지 지그비 주소 및 출발지 엔드-포인트는 출발지 IP 주소 및 TCP/UDP 포트 번호와 함께 상기 IP 목적지 매핑 테이블(350)에 등록된다. 패킷 변환 과정을 마치게 되면, 지그비 네트워크 서비스를 통해 지그비 네트워크측으로 전송된다.
<지그비 패킷 -> IP 패킷>
한편, 지그비 패킷이 게이트웨이(300)에 도착하면, 상기 게이트웨이(300)는 IP 목적지 매핑 테이블(350)에서 목적지 지그비 주소와 엔드-포인트를 통해 해당하는 IP 주소 및 TCP/UDP 포트 번호를 검색한다.
상기 게이트웨이(300)에 의해 해당하는 IP 주소 및 TCP/UDP 포트 번호가 검색되지 않으면, 해당 패킷은 폐기된다.
한편, 상기 게이트웨이(300)에 의해 해당하는 IP 주소 및 TCP/UDP 포트 번호가 검색되면, 검색된 IP 주소 및 TCP/UDP 포트 번호를 목적지 IP 주소와 목적지 TCP/UDP 포트 번호로 사용한다.
출발지 IP 주소는 게이트웨이(300)의 IP 주소를 사용한다.
출발지 TCP/UDP 포트를 구하기 위해, 지그비 패킷의 출발지 지그비 주소와 엔드-포인트 쌍에 해당하는 TCP/UDP 포트를 지그비 목적지 매핑 테이블(340)에서 검색하여 사용한다.
만일, 지그비 목적지 매핑 테이블(340)에서 검색 결과가 나오지 않을 경우, 지그비 주소와 엔드-포인트를 대표하는 TCP/UDP 포트 번호를 생성한 후, 지그비 목적지 매핑 테이블(340)에 등록하여 사용한다. 예를들어, 상기 TCP/UDP 포트 번호는 Dynamic and/or Private Port 영역(49152~65535)에서 사용되지 않는 포트를 임의로 선택하는 방법을 통해 생성될 수 있다.
만일, IP 패킷 또는 지그비 패킷의 목적지 주소가 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 주소일 경우, 다른 네트워크로 포워딩하지 않는다. 다만, 서비스 발견 메시지는 예외적으로 다른 네트워크에 전달될 수 있다. 왜냐하면, 지그비 네트워크와 IP-USN 간에 자연스런 서비스 발견 및 사용이 가능하도록 하기 위함이다. 이러한 서비스 발견 및 사용은 지그비 바인딩 패킷을 서비스 로케이션 프로토콜(Service Location Protocol: SLP) 패킷으로 변환하므로써 가능하게된다. 상기한 지그비 바인딩 기능은 프로파일과 클러스터로 정의된 장치간의 서비스를 서로간의 주소 정보를 미리 정의하지 않고도 동적으로 연결하여 사용 가능하게 해주는 기능이다.
도 7a 및 도 7b는 지그비 네트워크의 유져-에이젼트의 노드와 IP-USN의 서비스-에이젼트 노드간의 연동을 설명하는 개념도들이다. 도 7a 및 도 7b에서, 게이트웨이의 일측에는 지그비 네트워크 상의 서비스를 요청(또는 발견)하고자 하는 노드(또는 유져-에이젼트 노드)(UA)가 배치되고, 게이트웨이의 타측에는 IP-USN 상에 서비스를 제공하는 노드(또는 서비스-에이젼트 노드)(SA)가 배치된다.
도 7a를 참조하면, 게이트웨이가 단순한 변환 역할만 하는 경우를 설명한다.
먼저, 지그비 네트워크 상에 존재하는 유져-에이젼트 노드(UA)는 브로드캐스팅 또는 게이트웨이(GW)로의 유니캐스팅으로 'End device bind req' 메시지를 전송하여 원하는 서비스를 제공하는 노드를 검색한다.
상기 'End device bind req' 메시지를 받은 게이트웨이(GW)는 단순히 서비스 발견 메시지 변환 기능, 또는 SLP의 디렉토리-에이젼트(Directory Agent, (이하 DA)와 같은 역할을 할 수 있다.
만일, 게이트웨이(GW)가 단순히 서비스 발견 메시지 변환 기능만을 수행한다면 상기 'End device bind req' 메시지는 IP-USN에서는 SLP의 'SrvRqst' 메시지로 변환되어 멀티캐스트 전송되게 된다.
IP-USN 상의 임의의 서비스-에이젼트(SA)가 자신의 서비스에 해당하는 'SrvRqst' 메시지를 받는다면 'SrvRply' 메시지를 통해 게이트웨이(GW)에 제공하므로써, 응답하게 될 것이다.
그리고, 'SrvRply' 메시지를 IP-USN 상의 서비스-에이젼트 노드(SA)로부터 응답받은 게이트웨이(GW)는 이를 다시 'End device bind rsp' 메시지로 지그비 네 트워크 상의 유져-에이젼트 노드(UA)에 되돌려줌으로서, 게이트웨이(GW)와 유져-에이젼트 노드(UA)의 바인딩 과정이 완료된다. 그후, 유져-에이젼트 노드(UA)와 서비스-에이젼트 노드(SA)는 서비스-에이젼트 노드(SA)부터 게이트웨이(GW)까지는 TCP/UDP로 그 이후부터는 지그비 패킷으로 서로 통신이 가능하게 된다.
도 7b를 참조하면, 게이트웨이가 변환 역할에 부가하여 디렉토리-에이젼트 역할까지 하는 경우를 설명한다.
먼저, 디렉토리-에이젼트 노드(DA)의 역할까지 수행하는 게이트웨이(GW)는 미리 서비스-에이젼트 노드(SA)로부터 SLP의 'SrvReq' 메시지와 'SrvAck' 메시지를 주고받아, 서비스-에이젼트 노드(SA)에 대한 정보를 가지고 있다. 이 경우, 유져-에이젼트 노드(UA)로부터 'end device bind req' 메시지가 올 경우 바로 'end device bind rsp' 메시지를 유져-에이젼트 노드(UA)에게 되돌려줌으로서 바인딩 과정이 완료된다.
한편, IP-USN 상에 유져-에이젼트 노드(UA)가 있고, 지그비 네트워크 상에 서비스-에이젼트 노드(SA)가 있을 경우, IP-USN 상의 유져-에이젼트 노드(UA)는 게이트웨이(GW)에 유니캐스트 또는 멀티캐스트로 'Srv Rqst' 메시지를 전송하여 서비스-에이젼트 노드(SA)를 찾으려고 시도할 것이다.
도 8a 및 도 8b는 지그비 네트워크의 서비스-에이젼트 노드와 IP-USN 노드간의 연동을 설명하는 개념도들이다. 특히, 도 8a는 게이트웨이(GW)가 단순한 변환 역할만 하는 경우를 설명하고, 도 8b는 게이트웨이(GW)가 디렉토리-에이젼트 역할까지 하는 경우를 설명한다.
도 8a를 참조하면, 단순히 메시지 변환 기능만을 수행하는 게이트웨이(GW)가 유져-에이젼트 노드(UA)로부터 'SrvRqst' 메시지를 받는다면, 상기 게이트웨이(GW)는 지그비 네트워크 상의 서비스-에이젼트 노드(SA)를 검색하기 위해 'Match Desc Req' 메시지를 브로드캐스트로 전송하게 된다.
만일, 지그비 네트워크 상의 임의의 노드가 자신이 제공하는 서비스와 일치하는 'Match Desc Req' 메시지를 받는다면, 'Match Desc Rsp' 메시지로서 상기 게이트웨이(GW)에 응답하게 된다.
상기 게이트웨이(GW)가 'Match Desc Rsp' 응답을 받는다면, IP-USN 상의 유져-에이젼트 노드(UA)에게 'SrvRqst' 메시지를 되돌려 줌과 동시에 해당 노드, 즉, 서비스-에이젼트 노드(SA)에게 'Bind Req' 메시지를 전송하여 바인딩 과정을 수행하게 된다.
여기서, 지그비 바인딩은 특정의 지그비 프로파일 및 지그비 클러스터 식별자 조건을 만족시키는 한 개 또는 복수개의 장치 상의 엔드-포인트를 출발지와 목적지 쌍으로 논리적으로 연결하는 기능이다. 상기 지그비 프로파일은 장치 설명의 묶음으로서, 그것들이 한데 묶여 상호 협동적 응용프로그램을 형성한다. 예를들어 온도 센서가 달린 노드와 온풍기가 달린 노드가 한데 묶여 난방 프로파일을 형성하게 된다.
상기 지그비 클러스터는 각 프로파일 내에서 구분되는 속성 값 또는 메시지 등의 기능적 분류하여 묶음은 것을 칭한다. 상기 지그비 클러스터 식별자는 클러스터의 고유한 식별자로써, 바인딩 테이블의 식별자로 사용된다.
상기한 바인딩 과정의 종료와 함께, 지그비 네트워크 상의 유져-에이젼트 노드(UA)와 서비스-에이젼트 노드(SA)는 IP-USN 상의 노드와 마치 바인딩되어있는 것처럼 패킷을 주고받을 수 있다.
마찬가지로 IP-USN 상의 노드는 마치 지그비 네트워크 상의 노드와 TCP/UDP 포트가 열려있는 것처럼 패킷을 주고받을 수 있다.
또한, SLP와의 지그비 네트워크의 서비스 발견 메시지 교환 과정에서 얻어진 주소 정보는 지그비 목적지 매핑 테이블과 IP 목적지 매핑 테이블에 기록되어 그 후의 서비스 이용시의 패킷 전송에 활용되게 된다.
도 8b를 참조하면, 게이트웨이(GW)가 디렉토리-에이젼트 노드(DA)의 역할을 겸하고 있고, 이미 서비스-에이젼트의 정보를 가지고 있다면 단순히 그 정보를 'SrvRqst' 메시지를 통해 유져-에이젼트 노드(UA)에게 되돌려줌으로서 바인딩 과정을 마무리할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 서로 다른 주소 체계를 갖는 지그비 패킷과 IP 패킷을 서로 변환시키므로써, 서로 다른 지그비 네트워크와 IP기반 유비쿼터스 센서 네트워크간에 송수신되는 패킷을 연동시킬 수 있다.
이상에서는 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (14)

  1. 제1 MAC/물리 계층, 제1 파싱 계층, 지그비 네트워크 계층, 지그비 응용 계층을 갖고서, 지그비 네트워크에 접속된 지그비 인터페이스 계층부;
    IP기반 유비쿼터스 센서 네트워크에 접속된 IP 인터페이스 계층부; 및
    상기 지그비 인터페이스 계층부를 경유하여 상기 지그비 네트워크에서 제공되는 지그비 패킷을 IP 패킷으로 변환하여 상기 IP 인터페이스 계층부에서 제공하고,
    상기 IP 인터페이스 계층부를 경유하여 상기 IP기반 유비쿼터스 센서 네트워크에서 제공되는 IP 패킷을 지그비 패킷으로 변환하여 상기 지그비 인터페이스 계층부에 제공하는 응용 계층부를 포함하는 것을 특징으로 하는 게이트웨이.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 IP 인터페이스 계층부는 제2 MAC/물리계층, 제2 파싱 계층, 적응 계층, IP 계층, TCP/UDP 계층을 갖는 것을 특징으로 하는 게이트웨이.
  4. 제1항에 있어서, 지그비 네트워크 목적지 매핑 테이블을 더 포함하고,
    상기 지그비 목적지 매핑 테이블은 지그비 엔드-포인트, 지그비 주소, TCP/UDP 포트 번호를 갖는 것을 특징으로 하는 게이트웨이.
  5. 제1항에 있어서, IP 목적지 매핑 테이블을 더 포함하고,
    상기 IP 목적지 매핑 테이블은 TCP/UDP 포트 번호, IP주소, 지그비 엔드-포인트, 지그비 주소를 갖는 것을 특징으로 하는 게이트웨이.
  6. (a) IP 패킷이 제공됨에 따라, 지그비 목적지 매핑 테이블에서 상기 IP 패킷의 TCP/UDP 포트 번호에 해당하는 지그비 주소와 지그비 엔드-포인트를 검색하는 단계;
    (b) 상기 단계(a)에서, 상기 지그비 주소와 지그비 엔드-포인트가 검색되면 상기 지그비 목적지 매핑 테이블에서 목적지 지그비 주소와 목적지 엔드-포인트를 획득하는 단계;
    (c) 해당 IP 패킷을 근거로 출발지 지그비 주소와 출발지 엔드-포인트를 생성하여 IP 목적지 매핑 테이블에 등록하고, 지그비 주소 체계로 변환된 IP 패킷을 지그비 네트워크에 전송하는 단계;
    (d) 지그비 패킷이 제공됨에 따라, IP 목적지 매핑 테이블에서 상기 지그비 패킷에 대응하는 IP 주소 및 TCP/UDP 포트 번호를 검색하는 단계; 및
    (e) 상기 단계(d)에서 검색된 IP 주소 및 TCP/UDP 포트 번호를 목적지 IP 주소 및 목적지 TCP/UDP 포트 번호로 정의하고, 게이트웨이의 IP 주소를 출발지 IP 주소로 정의하고, 지그비 목적지 매핑 테이블에서 검색된 출발지 TCP/UDP 포트 번 호로 정의하여 IP 주소 체계로 변환된 지그비 패킷을 IP기반 유비쿼터스 센서 네트워크(IP-USN)에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 변환 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 단계(a)에서, 해당하는 지그비 주소와 지그비 엔드-포인트가 미검색되면, 상기 IP 패킷을 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 변환 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 단계(d)에서, 해당하는 IP 주소 및 TCP/UDP 포트 번호가 미검색되면, 상기 지그비 패킷을 폐기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 변환 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 출발지 TCP/UDP 포트 번호는 상기 목적지 매핑 테이블에서 검색된 상기 지그비 패킷의 출발지 지그비 주소와 엔드-포인트 쌍에 해당하는 TCP/UDP 포트에 대응하는 것을 특징으로 하는 패킷 변환 방법.
  10. 제6항에 있어서, 상기 지그비 목적지 매핑 테이블에서 상기 TCP/UDP 포트가 미검색되는 경우, 지그비 주소와 엔드-포인트를 대표하는 TCP/UDP 포트 번호를 생성하여 상기 출발지 TCP/UDP 포트 번호로 사용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패킷 변환 방법.
  11. 지그비 네트워크상의 유져 에이젼트로부터 엔드-디바이스-바인딩-요청 메시지가 제공됨에 따라, IP-USN상의 서비스 에이젼트들에 서비스 요청 메시지를 멀티캐스트 전송하는 단계; 및
    상기 서비스 에이젼트들중 어느 하나로부터 서비스 응답 메시지가 제공됨에 따라, 엔드-디바이스 바인딩 응답 메시지를 상기 유져 에이젼트에 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 서비스 에이젼트측에서 제공되는 IP 패킷을 지그비 주소 체계로 변환하여 상기 유져 에이젼트측에 제공하고,
    상기 유져 에이젼트측에서 제공되는 지그비 패킷을 IP 주소 체계로 변환하여 상기 서비스 에이젼트측에 제공하는 것을 특징으로 하는 패킷 변환 방법.
  12. IP-USN상의 서비스 에이젼트로부터 서비스 요청 메시지가 제공됨에 따라, 상기 서비스 에이젼트측에 서비스 액크 메시지를 제공하고, 상기 서비스 에이젼트 정보를 보유하는 단계; 및
    지그비 네트워크상의 유져 에이젼트로부터 엔드-디바이스-바인딩-요청 메시지가 제공됨에 따라, 엔드-디바이스 바인딩 응답 메시지를 상기 유져 에이젼트측에 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 서비스 에이젼트측에서 제공되는 IP 패킷을 지그비 주소 체계로 변환하여 상기 유져 에이젼트측에 제공하고,
    상기 유져 에이젼트측에서 제공되는 지그비 패킷을 IP 주소 체계로 변환하여 상기 서비스 에이젼트측에 제공하는 것을 특징으로 하는 패킷 변환 방법.
  13. IP-USN상의 유져 에이젼트로부터 서비스 요청 메시지가 제공됨에 따라, 지그비 네트워크상의 서비스 에이젼트들에 서비스 요청 메시지를 멀티캐스트 전송하는 단계; 및
    상기 서비스 에이젼트들중 어느 하나로부터 서비스 매칭 메시지가 제공됨에 따라, 서비스 응답 메시지를 상기 유져 에이젼트에 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 서비스 에이젼트측에서 제공되는 지그비 패킷을 IP 주소 체계로 변환하여 상기 유져 에이젼트측에 제공하고,
    상기 유져 에이젼트측에서 제공되는 IP 패킷을 지그비 주소 체계로 변환하여 상기 서비스 에이젼트측에 제공하는 것을 특징으로 하는 패킷 변환 방법.
  14. 지그비 네트워크상의 서비스 에이젼트들측에 서비스 매칭 요청 메시지를 제공하는 단계;
    상기 서비스 에이젼트들중 어느 하나로부터 서비스 매칭 메시지가 제공됨에 따라, 상기 서비스 에이젼트측에 바인딩 요청 메시지를 제공하는 단계;
    상기 바인딩 요청 메시지의 응답에 따른 바인딩 응답 메시지가 제공됨에 따라, 상기 서비스 에이젼트 정보를 보유하는 단계; 및
    IP-USN상의 유져 에이젼트로부터 서비스 요청 메시지가 제공됨에 따라, 서비스 응답 메시지를 상기 유져 에이젼트측에 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 서비스 에이젼트측에서 제공되는 지그비 패킷을 IP 주소 체계로 변환하여 상기 유져 에이젼트측에 제공하고,
    상기 유져 에이젼트측에서 제공되는 IP 패킷을 지그비 주소 체계로 변환하여 상기 서비스 에이젼트측에 제공하는 것을 특징으로 하는 패킷 변환 방법.
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