KR100915555B1 - 지그비 네트워크에서 질의 기반의 경로 탐색을 수행하는지그비 메쉬 라우팅 방법 - Google Patents

지그비 네트워크에서 질의 기반의 경로 탐색을 수행하는지그비 메쉬 라우팅 방법

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Abstract

본 발명은 지그비 네트워크에서 질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법에 관한 것으로, 지그비(ZigBee) 네트워크를 구성하고 있는 노드들이 라우팅시에 지그비 코디네이터(ZC)와 지그비 라우터(ZR) 간에 질의를 기반으로 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 지그비 네트워크에서 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법에 있어서, 지그비 코디네이터에서 지그비 네트워크 토폴로지에 대한 관리를 수행하는 네트워크 토폴로지 관리 단계; 및 소스 노드가 목적지 노드로 데이터 전송을 위한 최적 경로를 상기 지그비 코디네이터에게 질의하여, 상기 지그비 코디네이터로부터 전달받은 최적 경로를 기반으로 상기 목적지 노드로 데이터를 전송하는 라우팅 단계를 포함한다.

Description

지그비 네트워크에서 질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법{Query-based ZigBee Mesh Routing Protocol}
본 발명은 무선 센서 네트워크 기술분야에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지그비(ZigBee) 네트워크에서 지그비 코디네이터(ZC : ZigBee Coordinator)와 지그비 라우터(ZR : ZigBee Router) 간에 질의를 기반으로 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법에 관한 것이다.
현재, 생활환경에 산재되어 있는 사물들과 물리적인 대상이 점차 정보의 대상으로 확대됨에 따라 인간과 컴퓨터, 그리고 사물이 유기적으로 연계되어 다양하고 편리한 새로운 서비스를 제공해 주는 유비쿼터스 컴퓨팅(Ubiquitous Computing)에 대한 관심이 고조되고 있다.
유비쿼터스 컴퓨팅 환경은 모든 사물에 컴퓨팅, 센싱, 그리고 통신 기능을 내장하는 것으로부터 출발하며, 특히 인간 외부 환경의 감지와 제어 기능을 수행하는 센서 네트워크 기술이 핵심 기술로서 각광을 받고 있다.
즉, 모든 사물에 전자태그를 부착해 사물과 환경을 인식하고 네트워크를 통해 실시간 정보를 구축, 활용토록 하는 것이 유비쿼터스 센서 네트워크(USN : Ubiquitous Sensor Network)이다.
센서 네트워크는 유비쿼터스 시대로 나아가고 있는 현실에 있어 중요한 위치를 차지하고 있다. 특히, 유비쿼터스 네트워킹이 이루어지면 국가적인 차원의 인프라를 구축하는데에 커다란 모티브를 제공할 것이기 때문에 유비쿼터스 네트워킹 환경의 구축은 매우 중요한 의미를 갖는다.
유비쿼터스 네트워킹 기술 중에서 유선통신 기술보다는 무선통신 기술이 유비쿼터스 시대에 알맞은 기술이라 할 수 있다.
단거리 무선통신 네트워크는 사람과 컴퓨터 그리고 사물이 하나로 연결되는 유비쿼터스 네트워크를 위한 핵심 요소 기술 중의 하나로서, 센서 네트워크 환경과 물리적인 실제 환경을 접목시켜 주는 역할을 한다.
이러한 기술을 단거리 무선통신이 담당할 수 있으며, 단거리 무선통신 네트워크의 특징으로는 10m 이내의 전송범위, 낮은 전력 소모, 센서 등에 장착할 수 있을 정도의 작은 크기를 가지는 등의 장점을 가지고 있다.
무선 센서 네트워크(WSN : Wireless Sensor Network)는 별도의 유선 네트워크를 구성하지 않고도 원격에서 온도, 습도, 조도, 압력 등 다양한 상태 및 환경 정보를 측정, 감지할 수 있는 무선기술이다. 특히, 환경 상태 감시, 구조물 및 빌딩 상태 감시, 화산활동 감시, 정밀한 식물재배, 지역 및 시설보안 등 사람의 접근이 어렵거나 또는 상시적으로 측정, 감시, 제어를 필요로 하는 지역이나 대상물에 대해 저렴하고 효과적으로 활용될 수 있다. 원격에서의 대상물의 감시, 제어를 위해서는 많은 무선 센서 노드가 일정한 영역에 분포되는 하나의 무선 네트워크를 형성하고, 그것이 기존의 PCS, WLAN, xDSL, KORNET 등 유무선 네트워크를 통해 별도의 서버와 연결되어야 한다. 따라서, 사용자는 현장에 가지 않더라도 서버에의 접속을 통해서 해당 지역 및 대상물의 감시, 관리 등 응용서비스를 용이하게 이용할 수 있다.
그런데, 무선 센서 네트워크는 센서와 데이터 프로세싱 모듈, 무선통신 모듈을 갖는 센서 노드에 의해 구성되며, 배터리 등과 같이 센서 노드의 사용 전원이 제한되어 있기 때문에 네트워크의 수명을 최대화하기 위해 낮은 송신출력에 의한 짧은 무선 커버리지와 에너지 효율적인 무선 프로토콜 기능을 가지고 있다.
그러므로, 넓은 지역에 대한 서비스가 효과적으로 이루어지기 위해서는, 해당 공간에서 단거리 무선 링크를 갖는 다수의 센서 노드들이 상호 연결되는 멀티 홉 네트워크가 필요하다.
멀티 홉을 지원하는 네트워크는 체인구조, 메쉬구조, 트리구조 등의 토폴로지로서 구성이 가능하지만, 응용 서비스에 따라서 클러스터 트리 등이 사용될 수 있다.
무선 센서 네트워크의 일예로, 특히 지그비(ZigBee)는 저전력, 저비용 및 데이터 발생률이 적은 민간 및 산업 전반에 걸친 무선 응용 서비스를 겨냥하여 개발된 무선통신 기술이다. 지그비는 네트워크 이하 계층인 물리 계층과 매체접근제어(MAC) 계층을 정하는 IEEE 802.15.4 표준을 기반으로 상위 계층인 네트워크, 보안 및 응용 계층에 대해서 정의한다.
이하에서는 지그비 디바이스의 종류, 지그비 네트워크 계층, 지그비에서의 유니캐스트 라우팅 방식을 살펴보기로 한다.
먼저, 지그비 디바이스 종류를 살펴보면, 지그비 노드들은 역할에 따라 지그비 코디네이터(ZC : ZigBee Coordinator), 지그비 라우터(ZR : ZigBee Router), 지그비 종단 디바이스(ZED : ZigBee End Device)와 같은 3가지의 형태로 분류되어 코디네이터(ZC)를 뿌리로 하여 계층구조를 갖는 네트워크를 형성한다.
여기서, 지그비 코디네이터(ZC)는 최상위 계층에 존재하는 노드로서, 지그비 네트워크를 형성하고, 이하 네트워크에 참여하는 지그비 노드들에게 주소를 할당하거나 데이터를 중계하는 라우팅 기능을 갖는 노드를 말한다. 또한, 지그비 라우터(ZR)는 최상위 계층의 존재하는 코디네이터(ZC) 및 이미 네트워크에 참여한 라우터(ZR)들의 하위 레벨에 위치하며, 데이터를 중계하거나, 이후 지그비 네트워크에 새롭게 참여하는 임의의 노드들에게 주소를 할당해주는 역할을 수행한다. 마지막으로, 지그비 종단 디바이스(ZED)는 코디네이터(ZC) 및 라우터(ZR)의 하위 계층에 위치하며, 응용을 위한 최소한의 기능만을 갖고 주소할당 및 라우팅 기능을 수행하지 못한다.
한편, 지그비 네트워크 계층을 살펴보면, 지그비에 관한 네트워크 표준 규격 V1.0[2]은 지그비 네트워크 계층에 대하여 상세하게 정의하고 있으며 IEEE 802.15.4 표준 문서[3]에서 발생 가능한 메쉬형, 스타형 및 클러스터 트리형 토폴로지 구성에 대해서 정의한다.
여기서, 스타형의 경우 항상 PAN 코디네이터를 중심으로 통신을 수행하는 토폴로지를 말한다. 또한, 클러스터 트리형의 경우 지그비가 갖는 계층적인 주소 구조를 통해 형성된 트리 구조를 사용하여 통신을 수행하는 토폴로지를 말한다. 마지막으로, 메쉬형은 지그비의 계층적인 구조에 의존적이지 않고 자유롭게 전송 범위 내에서 최적의 경로를 통해 통신을 수행할 수 있는 토폴로지를 말한다.
다른 한편, 지그비에서의 유니캐스트 라우팅 방식을 살펴보면, 상기 지그비 네트워크 표준 문서에서는 메쉬형 토폴로지에서 라우팅 기능을 수행하기 위해 '계층적 트리 라우팅 방식', 'AODV 기반의 라우팅 방식', 'DSR 기반의 소스 라우팅 방식' 등을 지원한다.
먼저, 상기 '계층적 트리 라우팅 방식'을 살펴보면, 계층적 트리 라우팅은 코디네이터부터 계층적으로 형성되는 네트워크 주소를 라우팅시 이용하는 방법이다. 지그비 네트워크는 계층적인 주소 할당 방식을 통해 트리 구조를 갖기 때문에 목적지 노드를 위한 별도의 경로 탐색 과정이 없이도 목적지 노드와 데이터 패킷을 주고받을 수 있다.
또한, 상기 'AODV 기반의 라우팅 방식'을 살펴보면, AODV(Adaptive On-Demand Vector)는 일반적으로 에드혹(Ad Hoc) 네트워크에서 사용되는 라우팅 방법론을 말한다. 이 라우팅 방법론에 따르면, 소스 노드와 목적지 노드 간 최적의 경로를 형성하기 위해 소스 노드는 경로 요청 제어 메시지(Route Request)를 지그비 네트워크에 브로드캐스트한다. 이 과정에서 경로 탐색에 참여하는 노드들은 경로 요청 메시지를 복수 횟수에 걸쳐서 수신받을 수 있기 때문에 브로드캐스트 비용을 저장하는 경로 탐색 테이블(Route Discovery Table)을 일시적으로 생성하여 경로 탐색을 제어한다. 예를 들면, 처음 받은 경로 탐색 메시지를 통해 임의의 노드는 경로 탐색 테이블을 생성하고, 이후 들어오는 경로 탐색 제어 메시지와 비용을 비교하여 브로드캐스트 유무를 결정한다. 해당 메시지는 목적지 노드가 받을 때까지 중간 노드들을 통해 계속해서 브로드캐스트된다. 바람직하게, 코디네이터 및 라우터 역할을 맡은 노드를 통해 브로드캐스트된 경로 요청 제어 메시지는 최종적으로 목적지 노드에 도착되고 해당 목적지 노드는 경로 응답 제어 메시지(Route Response)를 경로 요청 제어 메시지에 의해 생성된 경로 탐색 테이블의 역경로를 따라 소스 노드에게 유니캐스트한다. 바람직하게, 해당 경로 응답 제어 메시지를 소스 노드가 수신하면 경로가 확립되었기 때문에 데이터의 전송을 시작한다.
또한, 상기 'DSR 기반의 소스 라우팅 방식'을 살펴보면, AODV와 마찬가지로 DSR(Dynamic Source Routing) 또한 에드혹(Ad Hoc) 네트워크에서 사용되는 라우팅 방법론 중에 하나이다. 이 라우팅 방법론은 소스 노드가 목적지 노드에게 데이터 패킷을 전달시 방문할 노드의 리스트를 패킷 내에 직접 갖고 있는 점이 다르다. 따라서, 목적지 노드까지 거쳐서 갈 노드의 정보를 알고 있는 경우 경로 탐색이 없이도 라우팅을 수행할 수 있다.
도 1은 상술한 방식으로 주소가 할당된 지그비 네트워크 환경을 나타낸 것이다.
도 1에 따르면, 지그비 네트워크는 중간에 지그비 코디네이터(ZC)인 A를 중심으로 노드 B, C, D, E, F, G, H, I, J로 구성된다. 도 1에서 나타낸 실선은 지그비 노드들의 계층적인 구조를 나타내는 트리 구조를 의미하며, 점선은 전송이 허용되는 다중 경로를 나타낸다.
도 1에서 종단 디바이스 역할을 수행하는 노드 I(지그비 종단 디바이스)가 같은 역할의 노드 G(지그비 종단 디바이스)로 데이터를 전송하는 예를 들어 설명하기로 한다. 여기서, 모든 종단 디바이스들은 자신들의 정해진 비콘 주기에 따라 깨어난다고 가정한다.
우선, 노드 I(지그비 종단 디바이스)는 오직 부모 노드 H(지그비 라우터)와 통신을 수행할 수 있기 때문에 부모 노드인 라우터 H에게 데이터를 전송한다. 그러면, 노드 H(지그비 라우터)는 노드 I(지그비 종단 디바이스)로부터 수신한 데이터 패킷을 자신의 큐에 저장하고, 노드 G(지그비 종단 디바이스)와의 경로를 형성하기 위해 경로 요청 메시지(Route Request Command Frame)를 네트워크에 브로드캐스트한다. 이때, 브로드캐스트된 메시지는 노드(지그비 라우터) A와 F가 수신하게 된다. 만약, 노드 F(지그비 라우터)가 경로 요청 메시지를 수신하면, 종단 디바이스인 목적지 노드 G를 자식으로 가지고 있기 때문에 소스 노드에 대하여 경로 응답을 한다. 이때, 경로 요청 메시지는 노드 H(지그비 라우터)로부터 왔기 때문에 노드 F(지그비 라우터)는 유니캐스트로 노드 H(지그비 종단 디바이스)에게 경로 응답 메시지(Route Reply Command Frame)를 전송한다. 반면에, 노드 A(지그비 라우터)가 경로 요청 메시지를 수신했을 때, 자신이 목적지가 아니고 자신의 자식 노드들 중에도 목적지가 포함되어 있지 않기 때문에 임시적으로 경로 탐색 테이블을 생성하고, 해당 메시지를 다시 네트워크에 브로드캐스트한다. 이렇게 전송되는 메시지는 노드(지그비 라우터) D, B, H, F가 수신하게 되고, 노드(지그비 라우터) D, B, H, F는 위와 동일한 과정을 반복하기 때문에 더 이상의 설명은 생략한다. 바람직하게, 노드 F(지그비 라우터)로부터 경로 응답 메시지를 수신받은 노드 H(지그비 라우터)는 해당 목적지 노드 G(지그비 종단 디바이스)로 가는 경로를 라우팅 테이블에 생성하게 되고, 큐잉된 데이터를 꺼내어 다음 홉 상에 위치한 노드인 F(지그비 라우터)에게 데이터를 전송하기 시작한다.
위의 예를 통해 알 수 있듯이, 종래의 메쉬 라우팅 방식은 저전력을 지향하는 지그비 네트워크에서 바람직하지 못하다. 즉, 경로탐색 과정에서 생성되는 복수개의 제어 메시지가 네트워크 전체로 브로드캐스팅되기 때문에 부하가 심한 문제점이 있다. 또한, 브로드캐스팅으로 인해 다른 데이터 흐름에 영향을 줄 수 있으므로 패킷의 전송 효율이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 임의의 경로탐색 과정에서 라우팅에 관여할 필요가 없는 ZC 및 ZR들이 제어 메시지의 송수신을 위한 불필요한 에너지를 소모해야 하므로 노드 및 네트워크의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.
지그비 2006 버전에서는 이러한 경로탐색에 따른 부하를 줄이기 위해 소스 라우팅 기법을 추가했지만, 지그비 네트워크 계층에서 맵핑되는 네트워크 주소를 정적으로 정의하는 것은 어려우며 방문하는 노드들을 일일이 지정하는 것도 손쉬운 일은 아니다. 또한, 메쉬 구조에서는 대부분 최적 경로에 기반한 라우팅을 수행하기 때문에 소스 라우팅으로 지정된 경로가 최적 경로를 보장하지 못한다.
따라서, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 지그비(ZigBee) 네트워크를 구성하고 있는 노드들이 라우팅시에 지그비 코디네이터(ZC)와 지그비 라우터(ZR) 간에 질의를 기반으로 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명에서는 종래의 경로탐색 과정 중 브로드캐스팅으로 발생할 수 있는 네트워크의 부하를 감소시킴으로써 라우팅 부하를 줄이고, 또한 종래의 경로탐색 과정 중 브로드캐스팅으로 발생할 수 있는 데이터 패킷의 흐름의 방해를 방지함으로써 패킷의 전달율 및 전송 효율을 높이며, 또한 부하가 적은 경로탐색을 통해 경로탐색 참여에 불필요한 노드들의 수명을 보장하고자 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 지그비 네트워크에서 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법에 있어서, 지그비 코디네이터에서 지그비 네트워크 토폴로지에 대한 관리를 수행하는 네트워크 토폴로지 관리 단계; 및 소스 노드가 목적지 노드로 데이터 전송을 위한 최적 경로를 상기 지그비 코디네이터에게 질의하여, 상기 지그비 코디네이터로부터 전달받은 최적 경로를 기반으로 상기 목적지 노드로 데이터를 전송하는 라우팅 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 경로 탐색을 위한 라우팅 오버헤드를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 즉, 본 발명의 지그비 메쉬 라우팅 방식은 경로 탐색 과정에서 지그비 코디네이터와의 질의를 통해 최단 경로를 알 수 있기 때문에 종래의 라우팅 방식과 비교했을 때 브로드캐스팅 과정을 생략할 수 있다. 또한, 지그비 코디네이터와 질의시 소모되는 라우팅 패킷의 수가 지그비 네트워크에 전체적으로 브로드캐스트되는 RREQ 메시지와 유니캐스트되는 RREP 메시지에 비해 적고 지그비 네트워크가 커짐에 따라 브로드캐스트되는 패킷은 더 많아질 수 있기 때문에 규모가 큰 지그비 네트워크에서도 오버헤드가 적다.
또한, 본 발명은, 패킷의 효율을 효과적으로 높일 수 있다. 브로드캐스팅 과정은 네트워크에 큰 오버헤드를 초래함과 더불어 패킷의 충돌 또는 혼잡 등을 수반하기 때문에 패킷의 재전송 또는 전송의 지연 등이 초래될 수 있다. 반면에, 본 발명의 지그비 메쉬 라우팅 방식을 적용할 경우 이러한 브로드캐스팅 과정이 제거됨에 따라 정해진 시간 내에 더 많은 데이터의 전송을 가능하게 함으로써 지그비 네트워크의 처리율을 개선시킬 수 있다.
또한, 본 발명은, 한정된 배터리 전력을 갖는 지그비 노드에 대하여 에너지 소모율을 줄일 수 있다. 종래기술에 따른 라우팅 방식의 경우 경로 탐색은 플러딩 방식을 사용하기 때문에 지그비 노드에게 큰 에너지 부담을 줄 수 있다. 하지만, 본 발명의 지그비 메쉬 라우팅 방식을 적용할 경우 경로 탐색에 직접적으로 관여하는 노드들의 브로드캐스팅 과정을 생략함으로써 포워딩 또는 수신된 라우팅 패킷을 프로세싱해야 하는 불필요한 에너지 소모를 줄일 수 있다. 또한, 플러딩에 의해 발생되는 충돌에 대한 재전송 과정 등을 고민할 필요가 없기 때문에 보다 나은 에너지 효율을 기대할 수 있다.
또한, 본 발명은, 지그비의 기술이 계속 향상되어짐에 따라 홈 네트워크뿐만 아닌 무선 센서 네트워크에서 범용으로 적용될 수 있다.
도 1은 종래기술에 따라 지그비 메쉬 라우팅 방삭을 나타낸 설명도,
도 2는 본 발명에 따른 지그비 메쉬 라우팅 방식에서 임의의 노드가 지그비 네트워크에 참여하는 과정을 보여주는 일실시예 설명도,
도 3은 본 발명에 따른 지그비 메쉬 라우팅 방식에서 LQI값에 기반하여 지그비 코디네이터가 유지하고 있는 네트워크 그래프를 보여주는 일실시예 설명도,
도 4는 본 발명에 따른 지그비 메쉬 라우팅 방식에서 임의의 노드가 지그비 네트워크에서 탈퇴하는 과정을 보여주는 일실시예 설명도,
도 5는 본 발명에 따른 '질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방식'을 위한 지그비 네트워크의 일실시예 구성도,
도 6은 상기 도 5에서 지그비 코디네이터(ZC)가 유지하고 있는 네트워크 그래프를 보여주는 일실시예 설명도,
도 7은 상기 도 5에서 질의 기반의 경로 탐색을 통해 소스 라우팅으로 데이터를 전송하는 과정을 보여주는 일실시예 설명도,
도 8은 본 발명에 따른 '질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방식'에서 경로 손실시 동작예를 설명하기 위한 지그비 네트워크의 일실시예 구성도,
도 9는 상기 도 8에서 손실된 경로 정보를 통해 소스 노드가 지그비 코디네이터에게 우회 경로를 질의하는 과정을 보여주는 일실시예 설명도,
도 10은 상기 도 8에서 질의 기반의 경로 탐색을 통해 소스 라우팅으로 데이터를 전송하는 과정을 보여주는 일실시예 설명도,
도 11은 본 발명에 따른 '질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방식'에 대한 일실시예 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
ZC : 지그비 코디네이터 ZR : 지그비 라우터
ZED : 지그비 종단 디바이스
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있을 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것으로, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명은 복수 개의 지그비 노드들로 구성된 지그비 네트워크에서 라우팅시 코디네이터와 라우터 간의 질의를 기반으로 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방식에 관한 것이다. 이를 간략하게 살펴보면, 네트워크에 참여한 라우터(또는 종단 디바이스)가 부모 및 이웃 노드(코디네이터 및/또는 라우터)의 정보를 코디네이터에게 전달하면, 새롭게 참여한 라우터(또는 종단 디바이스)의 정보를 수신한 코디네이터에서 네트워크에 대한 토폴로지를 갱신한다. 이후, 임의의 소스 노드(종단 디바이스/라우터)가 라우팅시 목적지 노드(타 종단 디바이스/라우터)로 가기 위한 최적 경로를 코디네이터에게 질의하면, 코디네이터가 계산된한 최적 경로를 해당 소스 노드(종단 디바이스/라우터)에게 전달하고, 해당 소스 노드(종단 디바이스/라우터)는 전달받은 최적 경로를 기반으로 목적지 노드(타 종단 디바이스/라우터)까지 소스 라우팅을 수행한다. 이렇게 함으로써, 지그비 노드들은 라우팅시 코디네이터에게 목적지 노드로의 최적 경로를 질의함으로써 종래의 경로 탐색 과정에서 발생하는 부하를 감소시키고 패킷 데이터 전송 효율을 높일 수 있다.
이를 도 11을 참조하여 보다 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 '지그비 네트워크에서 라우팅시 코디네이터와 라우터 간의 질의를 기반으로 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방식'은, 복수 개의 노드들로 구성된 지그비 네트워크에 있어서, 지그비 코디네이터(ZC)에서 지그비 네트워크 토폴로지에 대한 관리를 수행하는 네트워크 토폴로지 갱신 과정(10)과, 임의의 소스 노드가 목적지 노드로 데이터를 전송하는 라우팅 과정(20)으로 구성된다.
먼저, 지그비 코디네이터(ZC)에서 지그비 네트워크 토폴로지를 갱신하는 과정(10)은, '지그비 네트워크에 새롭게 참여한 노드로부터 지그비 네트워크 토폴로지를 갱신하는 단계'(101)와, '지그비 네트워크에서 탈퇴하는 노드들 및 탈퇴된 노드 정보로부터 지그비 네트워크 토폴로지를 갱신하는 단계'(102)로 구성된다.
상기 '지그비 네트워크에 새롭게 참여한 노드로부터 지그비 네트워크 토폴로지를 갱신하는 단계'(101)를 살펴보면, 지그비 네트워크에 새롭게 참여하기 위한 노드는 부모 노드(코디네이터(ZC) 또는 라우터(ZR))와의 연결을 위해 능동/수동(Active/Passive) 탐색(Scan) 과정을 수행한다.
여기서, 능동 탐색(Active Scan) 과정은, 참여하는 노드가 MAC 계층에서 비콘 요청 메시지를 주변에 전송함으로써 주변 노드들로부터 비콘 정보를 받아서 이웃 노드 정보를 구축하는 과정을 말하고, 수동 탐색(Passive Scan) 과정은 참여하는 노드가 한 듀티 사이클(Duty Cycle) 동안 수신한 비콘 정보를 바탕으로 이웃 노드 정보를 구축하는 과정을 말한다. 이 과정에서 구축되는 이웃 노드는 지그비 코디네이터(ZC) 또는 지그비 라우터(ZR) 만이 포함되며, 지그비 종단 디바이스(ZED)는 포함되지 않는다. 이때, 탐색(Scan) 과정에서 이웃 노드 정보와 네트워크에 참여하는 노드들과의 연결성을 의미하는 LQI(Link Quality Indicator) 값이 저장된다.
복수 개의 이웃 노드가 존재하는 경우, 자식 노드는 깊이가 가장 낮은 부모 노드를 선택하거나 LQI 값이 가장 좋은 부모 노드를 선택하게 된다. 이후, 자식 노드는 부모 노드로부터 16비트의 계층적 네트워크 주소를 할당받게 되며, 지그비 네트워크 트리에 포함된다.
여기서, 자식 노드가 지그비 종단 디바이스(ZED)가 아닌 지그비 라우터(ZR)인 경우, 하기의 [표 1]과 같이 Join Inform Command Frame(이하, 'JOIN'이라 함)을 통해 지그비 코디네이터(ZC)에게 자신의 참여정보와 이웃정보를 트리 라우팅을 통해 전달한다. 이때, 포함되는 메시지 정보에는 참여를 알리는 명령과 이웃 노드의 16비트 네트워크 주소 및 LQI 값이 포함된다. 상기 과정을 통해 지그비 코디네이터(ZC)가 JOIN 메시지를 전달받으면 새로운 지그비 라우터(ZR)의 정보를 자신이 관할하고 있는 지그비 네트워크 토폴로지 그래프에 추가한다.
여기서, 지그비 코디네이터(ZC)는 자신이 관할하고 있는 지그비 네트워크 토폴로지에 대해서 네트워크 그래프(Network Graph)를 유지한다. 따라서, 지그비 네트워크는 G = {N, E}로 표현될 수 있으며, 여기서 "G(Graph)"는 방향성이 있는 그래프를 의미하고, "N(Node)"은 네트워크에 참여하고 있는 노드, 즉 코디네이터(ZC) 또는 라우터(ZR)를 의미하며, "E(Edge)"는 현재 노드간의 Weight 값, 즉 LQI 값을 의미한다. 따라서, 방향성있는 그래프 G는 코디네이터와 라우터들 간의 LQI 값을 통해 표현될 수 있다. 여기서, LQI 값은 다음과 같은 범위로 구성될 수 있다. IEEE 802.15.4 표준에 따르면 LQI 값은 0에서 255의 범위(0x00-0xFF)를 갖는다. 따라서, 본 발명에서는 LQI 값을 하기의 [표 2]와 같이 32의 간격으로 8레벨로 나눌 수 있다.
여기서, 8레벨로 나누어진 모든 LQI 값을 1로 간주하게 되면 라우팅 메트릭은 홉으로 적용될 수 있다. 따라서 LQI 정보를 받는 지그비 코디네이터(ZC)는 LQI 값에 대해 1로 맵핑을 함으로써 라우터들로부터 질의가 오는 경우는 LQI값이 아닌 홉을 통해 최적 경로를 계산하게 된다.
도 2는 본 발명에 따른 지그비 메쉬 라우팅 방식에서 임의의 노드가 지그비 네트워크에 참여하는 과정을 보여주는 일실시예 설명도이다.
도 2에서, 실선은 지그비 노드들[지그비 코디네이터(ZC), 지그비 라우터(ZR), 지그비 종단 디바이스(ZED)]의 계층적인 구조를 나타내는 트리 구조를 의미하며, 점선은 전송이 허용되는 다중 경로를 나타낸다. 또한, 지그비 네트워크는 중앙에 지그비 코디네이터(ZC)를 중심으로 이미 네트워크에 참여된 노드(지그비 라우터 및 지그비 종단 디바이스) A, B, C, D, E, F, G, H와 네트워크에 현재 참여중인 노드(지그비 라우터) I로 구성된다.
도 2를 참조하면, 참여중인 노드(지그비 라우터) I가 주변 노드들에게 비콘 정보를 요청한다. 이후, 노드(지그비 라우터) I는 부모 노드로 지그비 라우터(ZR) A를 선택하고, 자신이 지그비 라우터(ZR)이므로 지그비 코디네이터(ZC)에게 부모 노드(ZR A)로부터 받은 16비트 네트워크 주소와 이웃 노드들의 LQI 값들을 JOIN 메시지에 포함하여 트리 라우팅을 통해 전송한다. 이후, 지그비 코디네이터(ZC)가 JOIN 메시지를 수신하면 새로운 지그비 라우터(ZR)의 정보 및 이웃 노드의 LQI 값에 따라서 네트워크 그래프를 갱신한다.
도 3은 본 발명에 따른 지그비 매쉬 라우팅 방식에서 LQI값에 기반하여 지그비 코디네이터(ZC)가 유지하고 있는 네트워크 그래프를 보여주는 일실시예 설명도이다.
도 3에서, 둥근원은 지그비 노드들을 의미하는 vertex로 나타내며, 실선은 상기 [표 1]의 LQI의 상대적인 레벨에 기반하여 구성되는 그래프의 weight를 의미한다.
한편, 상기 '지그비 네트워크에서 탈퇴하는 노드들 및 탈퇴된 노드 정보로부터 지그비 네트워크 토폴로지를 갱신하는 단계'(102)를 살펴보면 다음과 같다.
자식 라우터가 지그비 네트워크에서 탈퇴하는 경우, 지그비 코디네이터(ZC)에게 트리 라우팅을 통해 하기의 [표 3]과 같은 Leave Inform Command Frame(이하, 'LEIN'이라 함)을 전달한다. 이때, 포함되는 정보에는 탈퇴를 알리는 명령이 포함된다. 이와 같은 과정을 통해 지그비 코디네이터(ZC)가 LEIN을 수신하게 되면 탈퇴하는 지그비 라우터(ZR)의 정보를 자신이 관할하고 있는 네트워크 토폴로지 그래프로부터 제거한다. 이때, 주변 이웃 노드들과의 LQI 값 또한 제거된다.
만일, 지그비 코디네이터(ZC)가 LEIN이 아닌 다른 Command Frame로부터 지그비 라우터(ZR)의 제거 요청을 받을 경우(라우팅 도중 경로가 유실되어 해당 손실 노드 정보를 ZC에게 알려주는 경우)도 상기 과정과 마찬가지로 해당되는 지그비 라우터(ZR)의 정보를 자신이 관할하고 있는 네트워크 토폴로지 그래프로부터 제거한다.
도 4는 본 발명에 따른 지그비 메쉬 라우팅 방식에서 임의의 노드가 지그비 네트워크에서 탈퇴하는 과정을 보여주는 일실시예 설명도이다.
도 4를 참조하면, 탈퇴 예정인 노드(지그비 라우터) I는 LEIN 메시시를 통하여 지그비 코디네이터(ZC) 및 부모 노드(지그비 라우터(ZR) A)에게 탈퇴 정보를 알려준다. 여기서, 부모 노드인 지그비 라우터(ZR) A는 지그비 라우터(ZR) I의 네트워크 주소를 회수하고 LEIN 메시지를 지그비 코디네이터(ZC)에게 포워딩한다. 이후, 이를 수신한 지그비 코디네이터(ZC)는 자신이 유지하고 있는 네트워크 그래프에서 노드(지그비 라우터) I를 제거하고 해당 노드(지그비 라우터(ZR) I)와 연결된 weight 정보 역시 제거한다.
이제, 임의의 소스 노드가 목적지 노드로 데이터를 전송하는 라우팅 과정(20)에 대해 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.
소스 노드가 목적지 노드로 데이터를 전송하는 라우팅 과정(20)은, '소스 라우터가 목적지 노드로 라우팅시 지그비 코디네이터(ZC)에게 최적 경로를 질의하는 단계'(201), '소스 라우터의 질의 요청에 대해 지그비 코디네이터(ZR)가 최적 경로를 계산하는 단계'(202), '지그비 코디네이터(ZC)가 계산된 최적 경로 정보를 소스 라우터에게 전달하는 단계'(203), '소스 라우터가 전달받은 최적 경로를 기반으로 목적지 노드까지 소스 라우팅을 수행하는 단계'(204), '데이터 전송 중 경로손실시 지그비 코디네이터(ZC)에게 해당 손실 정보를 전달하고 토폴로지를 갱신하는 단계'(205)로 구성된다.
먼저, '소스 라우터가 목적지 노드로 라우팅시 지그비 코디네이터(ZC)에게 최적 경로를 질의하는 단계'(201)를 살펴보면 다음과 같다.
소스 지그비 라우터(ZR)는 자신의 라우팅 테이블에 목적지 노드로 가기 위한 경로 정보를 갖고 있지 않은 경우 경로 탐색 과정에 들어간다. 이때, 상위 계층으로부터 전달된 데이터 패킷은 경로탐색이 종료될 때까지 큐잉된다. 소스 지그비 라우터(ZR)는 목적지 노드로 가기 위한 최적 경로를 알아내기 위해 지그비 코디네이터(ZC)에게 하기의 [표 4]와 같은 Route Ask Command Frame(이하, 'RASK'이라 함)을 전달한다. 이 메시지에는 경로 질의를 의미하는 명령과 목적지 노드의 주소 및 요청 ID가 포함된다.
한편, 상기 '소스 라우터의 질의 요청에 대해 지그비 코디네이터(ZR)가 최적 경로를 계산하는 단계'(202)를 살펴보면 다음과 같다.
소스 지그비 라우터(ZR)의 요청(201)에 따라, 지그비 코디네이터(ZC)는 RASK를 수신하고 목적지 노드까지 가기 위한 최적 경로를 계산한다. 이때, 지그비 코디네이터(ZC)는 최적 경로를 신뢰성과 최소비용이라는 두 가지 요소로 계산을 수행한다. 여기서, 신뢰성의 경우 현재 관할하고 있는 그래프의 Edge들이 LQI 값으로 표현되므로 목적지 노드까지 가는 LQI 값이 가장 높은 경우를 선택하게 된다. 반면에, 최소비용은 방문하는 노드의 수가 최소가 되는 최적 경로를 계산하는 경우로 모든 노드들의 Edge를 동일한 값으로 설정하고 계산하는 방법이다.
최적 경로 계산은 다익스트라 최적 경로산출 알고리즘을 사용하여 이루어진다. 최적 경로 계산 이후에는 목적지 노드까지 가기 위해 방문해야 하는 지그비 라우터(ZR)의 정보가 리스트로 출력된다.
상기 과정에서 지그비 코디네이터(ZC)는 자신이 관할하고 있는 지그비 네트워크를 그래프로 관리하기 때문에 목적지 노드가 지그비 라우터(ZR)가 아닌 지그비 종단 디바이스(ZED)의 경우에는, 목적지 지그비 종단 디바이스(ZED)의 부모 노드(지그비 라우터(ZR))를 계산한 이후 상기 계산 과정을 동일하게 수행하게 된다.
또한, 지그비 코디네이터(ZC)는 복수 개의 지그비 라우터(ZR)로부터 복수 개의 RASK를 수신하는 경우, 요청 ID와 목적지 노드의 주소를 쌍으로 이루어 해당 요청들을 구별한다. 두 정보가 조합되는 경우 해당 요청은 네트워크에서 유일성을 갖는다.
다른 한편, 상기 '지그비 코디네이터(ZC)가 계산된 최적 경로 정보를 소스 라우터에게 전달하는 단계'(203)를 살펴보면 다음과 같다.
지그비 코디네이터(ZC)는 계산된 지그비 라우터(ZR)의 리스트들을 하기의 [표 5]와 같이 Route Answer Command Frame(이하, 'RANS'라 함)을 사용하여 소스 지그비 라우터(ZR)에게 전달한다. 이때, 해당 메시지는 트리 라우팅을 통해 전달되며, 메시지에는 최적 경로의 응답을 나타내는 명령과 계산된 지그비 라우터(ZR)의 리스트 및 해당 요청의 ID가 포함된다.
또 다른 한편, 상기 '소스 라우터가 전달받은 최적 경로를 기반으로 목적지 노드까지 소스 라우팅을 수행하는 단계'(204)를 살펴보면 다음과 같다.
지그비 라우터(ZR)는 현재 큐잉하고 있는 데이터를 큐로부터 꺼내오며 목적지 노드로 보낼 준비를 수행한다. 또한, RANS로부터 받은 리스트 중 가장 첫 번째 방문 노드에 대해 라우팅 테이블을 유지한다. 그리고, 지그비 라우터(ZR)는[라우팅 테이블 내에 해당 경로가 저장된 이후 ZR 리스트는 네트워크 헤더 부분에 포함되며 페이로드로 데이터를 가짐] 하위 계층으로 메시지를 전달된다. 이후, 무선 매체를 이용하여 전송되는 데이터들은[이때, 방문하는 지그비 라우터(ZR)에서 해당 데이터 패킷이 수신된 이후 자신의 라우팅 테이블을 갱신함] 목적지 노드까지 전달된다. 이를 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 '질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방식'을 위한 지그비 네트워크의 일실시예 구성도로서, 임의의 한 소스 노드로부터 목적지 노드까지 데이터를 보내기 위해 설정된 지그비 네트워크의 구성을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 지그비 네트워크는 지그비 코디네이터(ZC)를 중심으로 노드 A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O로 구성된다.
도 5에서, 실선은 지그비 노드들의 부모 자식 관계를 나타내는 계층형 트리 구조를 의미하며, 점선은 전송이 허용되는 다중 경로들을 나타낸다.
상술된 노드의 참여과정에 따라서 지그비 코디네이터(ZC)는 도 6에 도시된 바와 같이 현재 네트워크 토폴로지에 대한 네트워크 그래프를 유지한다.
도 5에 따르면, 소스 노드(지그비 라우터) I는 목적지 노드 O에게 데이터를 전송하려 할 때, 목적지 노드 O에 대한 경로 정보가 없기 때문에 경로 탐색을 초기화해야 한다. 따라서, 전술한 바와 같이 노드(지그비 라우터) I는 노드 O와의 경로를 확립하기 위해 RASK 메시지를 사용하여 트리 라우팅을 통해 지그비 코디네이터(ZC)에게 경로를 질의한다. 이후, 해당 RASK는 노드(지그비 라우터) G와 A를 거쳐서 지그비 코디네이터(ZC)에게 수신되고, 지그비 코디네이터(ZC)는 방문되는 최적의 노드 수에 기반하여 최적 경로를 계산한다. 이후, 지그비 코디네이터(ZC)는 RANS에 소스 노드(지그비 라우터) I가 방문해야 할 노드들을 포함시킨다. 여기서 지그비 코디네이터(ZC)가 방문하는 노드의 수가 최소가 되는 최적 경로를 계산한다고 할 때, 최적 경로 정보는 I->G->A->D가 된다. 따라서, 상기 RANS에는 방문하는 노드의 수에는 4, 방문하는 노드의 정보에는 I, G, A, D의 16비트 네트워크 주소가 포함된다. 이후, 지그비 코디네이터(ZC)는 구성된 RANS를 트리 라우팅을 통해 소스 노드(지그비 라우터)에게 전달한다. 이후, RANS를 수신한 노드(지그비 라우터) I는 도 7에 도시된 바와 같이 소스 라우팅을 수행하여 목적지 노드 O까지 데이터를 전송한다.
마지막으로, '데이터 전송 중 경로손실시 지그비 코디네이터(ZC)에게 해당 손실 정보를 전달하고 토폴로지를 갱신하는 단계'(205)를 살펴보면 다음과 같다.
만일, 라우팅에 참여하는 임의의 지그비 라우터(ZR)가 데이터 전송 도중 하위 계층인 MAC으로부터 데이터 전송이 실패했다는 응답을 받는 경우 네트워크 계층에서는 경로가 손실된 경우로 인정한다. 이때, 해당 지그비 라우터(ZR)는 자신의 라우팅 테이블로부터 해당 라우팅 정보를 삭제한 후 하기의 [표 6]과 같은 Route Loss Command Frame(이하, 'RLOS'라 함)을 통해 소스 지그비 라우터(ZR)에게 이 사실을 전달한다. 이 메시지에는 경로 손실을 나타내는 명령과 목적지 노드의 네트워크 주소, 손실된 경로의 정보 및 데이터가 포함된다.
상기 과정에서 경로 손실시 전송에 실패한 데이터를 소스 지그비 라우터(ZR)에게 돌려보내는 이유는, 지그비 네트워크 계층에서는 전송에 대한 응답 여부(acknowledgement)를 묻지 않기 때문에 소스 지그비 라우터(ZR)가 다음 주소로 전송후 해당 데이터를 삭제하기 때문이다.
소스 지그비 라우터(ZR)에서 RLOS를 수신하면 페이로드에 포함된 데이터는 다시 큐잉되고 우회 경로를 찾기 위해 하기의 [표 7]과 같이 Route Re-ask Command Frame(이하, 'R2ASK'라 함)를 통해 지그비 코디네이터(ZC)에게 경로 탐색을 재요청한다. 이 메시지에는 우회 경로를 요청하는 명령과 목적지 노드의 네트워크 주소 및 요청 ID, 손실된 경로의 정보(네트워크 주소)가 포함된다.
이후, R2ASK를 수신한 지그비 코디네이터(ZC)는 우선 자신이 관할하고 있는 그래프로부터 손실된 경로 정보를 제거한다. 다음으로, 지그비 코디네이터(ZC)는 다른 우회 경로를 찾기 위한 최적 경로를 계산한다. 이때, 계산된 경로는 상기 '지그비 코디네이터(ZC)가 계산된 최적 경로 정보를 소스 라우터에게 전달하는 단계'(203)에서와 마찬가지로 상기 [표 5]와 같은 RANS를 이용한다. 만일, 이때 목적지 노드로 가기 위한 경로를 찾을 수 없는 경우, 경로탐색 실패를 의미하는 정보가 RANS내의 명령옵션 필드에 포함된다.
이후, RANS를 수신한 소스 지그비 라우터(ZR)는 상기 과정과 마찬가지로 소스 라우팅 방법을 통해 데이터를 전송하고, 경로탐색 실패로 인해 데이터를 전송하지 못하는 경우 해당 데이터를 큐로부터 제거한다.
이하에서는 지그비 네트워크에서 경로 손실시 우회경로를 탐색하는 과정을 상세하게 살펴보기로 한다.
도 8은 상기 도 5와 마찬가지로 본 발명에 따른 '질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방식'에서 경로 손실시 동작예를 설명하기 위한 지그비 네트워크의 일실시예 구성도이다.
도 8을 참조하면, 상기 도 5와는 다르게 노드(지그비 라우터) A가 이동한 경우를 보여준다. 따라서, 노드(지그비 라우터) I에서 보내지는 데이터는 더 이상 노드(지그비 라우터) A로 포워딩이 되지 않기 때문에 상술된 바와 같이 노드(지그비 라우터) G는 경로의 실패를 감지하고 RLOS 내에 손실된 경로(즉, 노드 A의 정보)와 목적지 노드(지그비 종단 디바이스) O의 주소 및 전송 데이터를 포함하여 소스 노드인 지그비 라우터(ZR) I에게 전송한다. 이를 수신한 노드(지그비 라우터) I는 해당 데이터를 큐잉하고 우회 경로의 탐색을 위해 도 9와 같이 트리 라우팅을 통해 지그비 코디네이터(ZC)에게 R2ASK를 전송한다. 이때, 포함되는 정보는 목적지 노드(지그비 종단 디바이스) O의 정보와 손실된 경로(즉, 노드 A의 정보)가 포함된다. 이후, 지그비 코디네이터(ZC)는 자신이 유지하고 있는 네트워크 그래프를 갱신하고, 계산된 새로운 우회 경로의 정보를 RANS에 담아 트리 라우팅을 통해 소스 노드(지그비 라우터) I에게 전송한다. 이후, 이를 수신한 노드(지그비 라우터) I는 우회 경로를 통해 도 10과 같이 데이터를 다시 전송한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다.
본 발명은 지그비 네트워크에서 경로 탐색 등에 이용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 지그비 네트워크에서 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법에 있어서,
    지그비 코디네이터에서 지그비 네트워크 토폴로지에 대한 관리를 수행하는 네트워크 토폴로지 관리 단계;
    소스 노드가 목적지 노드로 데이터 전송을 위해, 소스 노드와 목적지 노드 간의 노드의 수가 최소가 되는 경로를 상기 지그비 코디네이터에게 질의하여, 상기 지그비 코디네이터로부터 전달받은 최적 경로를 기반으로 상기 목적지 노드로 데이터를 전송하는 라우팅 단계; 및
    상기 데이터 전송중, 경로 손실시에 상기 소스 노드가 상기 지그비 코디네이터에게 해당 손실 정보를 전달하여 상기 지그비 네트워크 토폴로지를 갱신하고, 상기 지그비 코디네이터로부터 전달받은 우회 최적 경로를 기반으로 상기 목적지 노드로 데이터를 재전송하는 재라우팅 단계를 포함하되,
    상기 재라우팅 단계에서는, 라우팅에 참여하는 임의의 노드가 상기 데이터 전송중 경로 손실 인지시에 경로 손실 명령과 상기 목적지 노드의 네트워크 주소, 손실된 경로의 정보 및 데이터가 포함된 메시지(RLOS)를 상기 소스 노드에 알리는 것을 특징으로 하는 지그비 네트워크에서 질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 네트워크 토폴로지 관리 단계는,
    지그비 네트워크에 새롭게 참여한 노드로부터 상기 지그비 네트워크 토폴로지를 갱신하는 제1 네트워크 토폴로지 갱신 단계; 및
    지그비 네트워크에서 탈퇴하는 노드들 및 탈퇴된 노드 정보로부터 상기 지그비 네트워크 토폴로지를 갱신하는 제2 네트워크 토폴로지 갱신 단계
    를 포함하는 지그비 네트워크에서 질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 네트워크 토폴로지 갱신 단계에서는,
    상기 지그비 코디네이터가 지그비 네트워크에 새롭게 참여한 노드로부터 '네트워크 참여 정보'와, 지그비 네트워크에 참여한 노드의 '이웃 노드 정보'와, 지그비 네트워크에 참여하는 노드들과의 연결성을 의미하는 'LQI(Link Quality Indicator) 값'을 포함하는 메시지(JOIN)를 수신받아, 자신이 관할하고 있는 지그비 네트워크 토폴로지에 대해서 네트워크 그래프를 갱신하는 것을 특징으로 하는 지그비 네트워크에서 질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2 네트워크 토폴로지 갱신 단계에서는,
    상기 지그비 코디네이터가 지그비 네트워크에서 탈퇴하는/탈퇴된 노드로부터 '네트워크 탈퇴 정보'를 포함하는 메시지(LEIN)를 수신받으면, 자신이 관할하고 있는 지그비 네트워크 토폴로지 그래프에서 해당 노드의 정보와 주변 이웃 노드들과의 LQI 값을 제거하는 것을 특징으로 하는 지그비 네트워크에서 질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 라우팅 단계는,
    상기 소스 노드가 상기 목적지 노드로 라우팅시 상기 지그비 코디네이터에게 최적 경로를 질의 요청하는 질의 단계;
    상기 질의 요청에 대해 상기 지그비 코디네이터가 최적 경로를 계산하는 최적 경로 계산 단계;
    상기 지그비 코디네이터가 계산된 최적 경로 정보를 상기 소스 노드로 전달하는 전달 단계; 및
    상기 소스 노드가 상기 최적 경로 정보에 의거하여 상기 목적지 노드로 소스 라우팅을 수행하는 소스 라우팅 단계
    를 포함하는 지그비 네트워크에서 질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 질의 단계에서는,
    상기 소스 노드가 상기 목적지 노드로 가기 위한 경로 정보를 자신의 라우팅 테이블에 갖고 있지 않은 경우, 상기 지그비 코디네이터에게 경로 질의 명령과 상기 목적지 노드의 주소 및 요청 ID를 포함하는 메시지(RASK)를 전송하여, 최적 경로를 질의 요청하는 것을 특징으로 하는 지그비 네트워크에서 질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 최적 경로 계산 단계에서는,
    상기 지그비 코디네이터가 상기 소스 노드에서 상기 목적지 노드까지 가기 위해 '방문해야 하는 노드의 수가 최소가 되는 최적 경로'를 신뢰성과 최소비용을 고려하여 다익스트라 최적 경로 산출 알고리즘을 이용해 계산하고, 상기 소스 노드가 상기 목적지 노드까지 가기 위해 방문해야 하는 지그비 라우터의 정보 리스트를 출력하는 것을 특징으로 하는 지그비 네트워크에서 질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 전달 단계에서는,
    상기 지그비 코디네이터가 상기 정보 리스트[방문하는 노드의 수 및 방문하는 노드의 정보(네트워크 주소)]를 상기 요청 ID와 함께 메시지(RANS)에 포함시켜 상기 소스 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 지그비 네트워크에서 질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 재라우팅 단계에서는,
    상기 소스 노드가 우회 경로를 요청하는 명령과 상기 목적지 노드의 네트워크 주소, 요청 ID, 손실된 경로의 정보(네트워크 주소)를 포함하는 메시지(R2ASK)를 상기 지그비 코디네이터로 전송하며, 상기 지그비 코디네이터가 자신이 관할하고 있는 지그비 네트워크 토폴로지 그래프에서 손실된 경로 정보를 제거하고 우회 최적 경로를 계산하여 상기 소스 노드로 전송하는 것을 특징으로 하는 지그비 네트워크에서 질의 기반의 경로 탐색을 수행하는 지그비 메쉬 라우팅 방법.
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