KR101002411B1 - 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법 - Google Patents

전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법 Download PDF

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본 발명은 네트워크의 계층적인 구조 내 주소 생성 및 할당에 있어 수신 신호 세기를 기반하여 우선 순위를 정하고, 이에 따른 통신 노드의 주소 ID를 트리 깊이와 주소 할당에 참여한 횟수를 통해 네트워크 내 유일한 주소를 구성함으로써, 효율적으로 주소를 할당하고 자동 중계에 활용 가능할 뿐만 아니라 네트워크의 부하를 감소시키고 네트워크의 확장성을 더욱 향상 시킬 수 있도록 하기 위한 것이다. 본 발명에 따른 자동 주소 할당 방법은 홈 네트워크에 참여하고자 하는 신규 노드로부터 주소를 요청하기 위한 주소 요청 패킷을 수신하는 단계, 주소 요청 패킷의 수신에 따라 기 설정된 대기 시간을 기다린 후에 신규 노드를 위한 유일한 주소를 생성하여 이를 포함하는 주소 할당 패킷을 생성하는 단계 및 생성된 주소 할당 패킷을 주소 요청 패킷을 방송한 신규 노드에 전송하는 단계를 포함하여 구성한다.
Figure R1020080084474
전력선 통신, 홈 네트워크, 노드, 자동 주소 할당, 신호 세기

Description

전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법{self-configuration method for PLC-based home network}
본 발명은 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전력선 통신(power line communication)은 전력 송신을 목적으로 하는 전력선 또는 배전선로의 전력을 공급하기 위한 전원 파형에 통신 신호 예컨대, 주파수 대역이 수백 kHz~수십 MHz인 디지털 정보를 실어서 전송하는 통신 방식으로서, 이렇게 전송된 통신 신호를 고주파 필터를 이용하여 따로 분리해 통신하는 기술을 의미한다.
이러한 전력선 통신은 별도의 통신선 없이 이미 설치되어 있는 전력선을 통해 인터넷 접속 등의 외부 망이나 네트워킹을 이용할 수 있는 편리하고 경제적인 기술이다. 특히, 컴퓨터 및 통신 기술의 발전으로 인해 가정 내에서도 여러 가지 가전 기기들을 유선 혹은 무선으로 연결하여 제어 정보나 데이터를 주고 받게 되는 홈 네트워크 기술이 급속도로 발전하고 있다. 하지만 아직까지는 가정 내에서 고속의 통신 기술을 이용한 응용 분야 개척이 미흡한 탓에 주로 저속의 통신 기술을 이용하는 홈 오토메이션 위주의 홈 네트워크 기술 개발에 국내외 관련 업체들이 주력하고 있는 추세이다.
저속의 홈 네트워크 기술을 활용한 홈 네트워크 응용에는 주로 가정의 기기들에 대한 원격 ON/OFF 제어나 온/습도 조절, 전력/수도/가스 등의 원격 검침, 방범 및 보안 서비스 등에 초점이 맞추어져 있다. 이러한 저속의 홈 네트워크 응용을 지원하기 위한 하부 전송 기술로는 가정 내에 기 포설된 전력선을 활용하는 전력선 통신(PLC: PowerLine Communication)이 중심에 있다 볼 수 있다. 실례로 최근에 건설된 고급 아파트에서는 외국에서 개발된 저속 전력선 모뎀 칩을 이용한 전력선 통신 기능을 통해 생활의 편의를 도모할 수 있는 홈 오토메이션 기능이 제공되고 있음을 알 수 있다.
전력선 통신을 위해 개발된 전력선 모뎀은 하위 계층의 프레임을 송수신하는 기능을 갖고 있지만, 이러한 모뎀 칩을 이용해 홈 오토메이션을 위한 응용 기술을 개발하려면 특정한 가전 기기를 구분할 수 있는 네트워크 주소를 필요로 한다. 근거리 통신망(LAN: Local Area Network)에 연결된 PC의 경우에도 마찬가지로 랜 카드가 존재하여 하위 계층 프레임의 송수신 기능을 제공할 수 있지만 인터넷 기반의 응용 서비스를 제공하기 위해서는 네트워크 계층에서 사용될 인터넷 주소(IP: Internet Protocol)를 유일하게 지정해 줘야 하는 것과 마찬가지이다.
그러나 일반적으로 홈 네트워크에 연결되는 가전 기기들이 사용하게 될 네트워크 주소는 전문 네트워크 엔지니어에 의해 수동적으로 네트워크 주소를 설정하는 경우가 대부분이다. 그래서 네트워크 고장이 발생하게 되는 경우 네트워크 전문가 의 도움 없이는 네트워크 주소를 재설정하기 어려워진다. 따라서 지능형 홈을 위한 네트워크 환경에서는 이러한 전문가에 의한 수동적인 네트워크 주소 설정이 아닌 자동적으로 가전 기기들에 주소가 할당되는 메커니즘을 필요로 하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 신규로 참여하는 노드가 주소 요청 패킷을 네트워크 상에 방송하면 이를 수신한 기 참여하는 노드가 주소를 생성하여 이를 주소 응답 패킷을 통해 제공함으로써, 효율적으로 주소를 할당할 수 있도록 하는 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 신규로 참여하는 노드가 주소 요청 패킷을 가장 강한 신호 세기로 수신하는 기 참여하는 노드가 우선적으로 주소를 생성하여 제공하도록 함으로써, 자동 중계에 활용 가능할 수 있도록 하는 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 기 참여하는 노드들 중 어느 하나의 노드가 별도의 수학식을 통해 별도의 주소 중복 검사가 필요없는 유일한 주소를 생성함으로써, 네트워크의 부하를 감소시킬 수 있도록 하는 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 신규로 참여하는 노드가 주소 요청 패킷을 홈 네트워크 상에 방송하면 이를 수신한 기 참여하는 노드가 유일한 주소를 생성하여 이를 주소 응답 패킷을 통해 제공함으로써, 네트워크의 확장성을 보다 향상 시킬 수 있도록 하는 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법을 제공하는데 있다.
이를 위하여, 본 발명의 한 측면에 따른 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법은 제1 노드가 주소를 요청하기 위한 주소 요청 패킷을 참여하고자 하는 홈 네트워크에 방송하는 단계, 방송된 상기 주소 요청 패킷을 수신한 노드들 중 우선 순위가 가장 높은 제2 노드가 유일한 주소를 생성하여 이를 포함하는 주소 할당 패킷을 생성하는 단계 및 상기 제2 노드가 생성된 상기 주소 할당 패킷을 상기 제1 노드에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 주소 할당 패킷을 생성하는 단계는 상기 주소 요청 패킷을 수신한 노드들 중 노드 자신이 속하는 트리 깊이 및 주소의 크기가 가장 작은 상기 제2 노드가 기 설정된 대기 시간을 기다린 후에, 유일한 주소를 생성하여 생성된 상기 유일한 주소를 포함하는 주소 할당 패킷을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 대기 시간은 상기 제2 노드 자신이 속하는 트리 깊이 및 주소의 크기에 따라 이에 상응하는 기 설정된 시간일 수 있다.
또한, 상기 주소 할당 패킷을 생성하는 단계는 방송된 상기 주소 요청 패킷을 수신한 노드들 중 수신 신호 세기가 가장 큰 상기 제2 노드가 기 설정된 대기 시간을 기다린 후에, 유일한 주소를 생성하여 생성된 상기 유일한 주소를 포함하는 주소 할당 패킷을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 대기 시간은 상기 제2 노드의 상기 주소 요청 패킷에 대한 수신 신호 세기에 따라 이에 상응하는 기 설정된 시간일 수 있다.
상기 유일한 주소 CID 는 CID = PID + 4d * n 에 의해 생성되고, 여기서, PID는 상기 제2 노드의 주소이고, d는 트리 깊이이며 그리고 n은 주소 할당에 참여한 횟 수를 의미할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법은 상기 제1 노드가 상기 주소 할당 패킷을 수신하면, 수신된 상기 주소 할당 패킷에 대한 응답으로 응답 패킷을 생성하여 생성된 상기 응답 패킷을 상기 제2 노드에 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 측면에 따른 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법은 홈 네트워크에 참여하고자 하는 신규 노드로부터 주소를 요청하기 위한 주소 요청 패킷을 수신하는 단계, 상기 주소 요청 패킷의 수신에 따라 기 설정된 대기 시간을 기다린 후에 상기 신규 노드를 위한 유일한 주소를 생성하여 이를 포함하는 주소 할당 패킷을 생성하는 단계 및 생성된 상기 주소 할당 패킷을 상기 주소 요청 패킷을 방송한 신규 노드에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 주소 할당 패킷을 생성하는 단계는 자신이 속하는 트리 깊이 및 주소의 크기에 따라 이에 상응하는 기 설정된 대기 시간을 기다린 후에, 상기 신규 노드를 위한 유일한 주소를 생성하여 이를 포함하는 주소 할당 패킷을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 주소 할당 패킷을 생성하는 단계는 상기 주소 요청 패킷에 대한 수신 신호 세기에 따라 이에 상응하는 기 설정된 대기 시간을 기다린 후에, 상기 신규 노드를 위한 유일한 주소를 생성하여 이를 포함하는 주소 할당 패킷을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 유일한 주소 CID 는 CID = PID + 4d * n 에 의해 생성되고, 여기서, PID는 자신의 주소이고, d는 트리 깊이이며 그리고 n은 주소 할당에 참여한 횟수를 의미할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법은 상기 주소 할당 패킷을 수신한 상기 신규 노드로부터 상기 주소 할당 패킷에 대한 응답으로 응답 패킷을 수신하면, 주소 할당에 참여한 횟수를 하나 증가 시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 한 측면에 따른 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법은 주소를 요청하기 위한 주소 요청 패킷을 참여하고자 하는 홈 네트워크에 방송하는 단계, 방송된 상기 주소 요청 패킷을 수신한 노드들 중 우선 순위가 가장 높은 참여 노드로부터 유일한 주소를 포함하는 주소 할당 패킷을 수신하는 단계 및 수신된 상기 주소 할당 패킷에 포함된 유일한 주소를 자신의 주소로 할당하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 주소 할당 패킷을 수신하는 단계는 상기 주소 요청 패킷을 수신한 노드들 중 노드 자신이 속하는 트리 깊이 및 주소의 크기가 가장 작은 상기 참여 노드로부터 유일한 주소를 포함하는 주소 할당 패킷을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 주소 할당 패킷을 수신하는 단계는 상기 주소 요청 패킷을 수신한 노드들 중 상기 주소 요청 패킷에 대한 수신 신호 세기가 가장 큰 상기 참여 노 드로부터 유일한 주소를 포함하는 주소 할당 패킷을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 유일한 주소 CID 는 CID = PID + 4d * n 에 의해 생성되고, 여기서, PID는 참여 노드의 주소이고, d는 트리 깊이이며 그리고 n은 주소 할당에 참여한 횟수를 의미할 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 일실시예에 따른 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법을 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명은 홈 네트워크를 위한 새로운 자동 주소 할당 방안을 제안한다. 즉, 본 발명은 신규로 참여하는 노드가 주소 요청 패킷을 네트워크 상에 방송하면 이를 수신한 기 참여하는 노드가 주소를 생성하여 이를 주소 응답 패킷을 통해 제공할 수 있다. 특히, 본 발명은 기 참여하는 노드들 중 어느 하나의 노드가 별도의 수학식을 통해 별도의 주소 중복 검사가 필요없는 유일한 주소를 생성하여 이를 제공할 수 있다.
이를 설명하면, 기존의 전력선통신기반의 네트워크 구성과 주소할당은 단순히 수신 신호 세기를 기반하여 구성하므로 수신 신호가 미치지 못하는 곳이나 열악한 통신 환경에 있어 문제가 된다. 이에 본 발명은 네트워크의 계층적인 구조 내 주소 생성 및 할당에 있어 수신 신호 세기를 기반하여 우선 순위를 정하고, 이에 따른 통신 노드의 주소 ID를 트리 깊이와 주소 할당에 참여한 횟수를 통해 네트워 크 내 유일한 주소를 구성하는 등의 차별성을 가질 수 있다.
본 발명을 구현하기 위하여, 노드 수, 네트워크 토폴로지, 제공 서비스, 노드의 이동성, 가전 기기의 동작 주기 및 가전 기기에 대한 오버헤드의 여러 가지 항목에서 전력선 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 기술의 요구사항을 도출하였다.
1) 먼저, 노드 수 측면에서 살펴보면 전력선 기반 홈 네트워크 환경에 연결되는 가전 기기의 수를 고려해 볼 때 네트워크 계층에서는 16비트 정도의 짧은 주소를 사용하는 것이 적합하다. 이는 16비트 정도의 주소만으로도 최대 65536개까지의 노드에 주소를 할당할 수 있기 때문이다. 2) 그리고 전력선 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 기술은 버스 혹은 트리 토폴로지 기반의 통신을 지원할 수 있어야 할 것이다. 이는 가정 내에 기 포설된 전력선의 대부분의 토폴로지가 버스 혹은 트리 구조를 가지고 있기 때문이다. 3) 제공 서비스 측면에서 개발하고자 하는 자동 주소 할당 기술은 근본적으로 전력선 통신을 이용한 홈 오토메이션 서비스를 제공할 수 있어야 할 것이다. 4) 홈 네트워크 환경에서는 소형 가전 기기는 이동이 빈번하게 발생할 수 있으므로 이를 고려한 자동 주소 할당 기술이 개발되어야 하며, 아울러 가전 기기의 ON/OFF가 자주 발생하게 되는 점도 새로운 자동 주소 할당 기술을 개발하는 데 요구사항으로 반영되어야 할 것이다. 5) 그리고 홈 네트워크에 연결되는 소형 가전 기기들은 그 기능에 비해 통신 기능에 대한 오버헤드가 크지 않아야 된다. 그래서 새로이 개발될 자동 주소 할당 기술은 소형 가전 기기의 본연의 기능에 오버헤드를 제공하지 않는 수준에서 단순한 기능으로 구현되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 주소 할당 방법에 의한 네트워크의 구성을 나타내는 예시도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 네트워크는 한 노드가 최대 4개의 자식만 둘 수 있는 계층적 트리 구조로 형성될 수 있는데, 네트워크에 참여 중인 모든 노드는 신규 노드의 주소 요청 패킷에 대한 응답을 할 수 있으나 최대 4개까지만 응답할 수 있도록 하여 주소 할당에 따르는 노드 부담이 균등하게 유지될 수 있다. 이렇게 한 노드가 최대 4개의 자식만 둘 수 있는 규정은 부모 노드의 트리 깊이(depth)에 비례하여 2비트씩 늘어나면서 부모와 자식의 16비트 주소의 하위 비트가 동일하도록 하여 차후에 자동 중계 기능에 활용하게 되는 경우 모든 노드가 하위 주소 비트만 보고서도 포워딩할 계층 트리의 가지를 쉽게 찾을 수 있도록 하기 위함이다.
또한, 부모 노드로부터 16 비트의 중복 검사가 필요없는 유일한 주소를 제공받은 신규 노드는 패킷의 주소 필드에 담긴 부모 노드의 주소와 패킷의 정보 필드에 담긴 자신의 주소로부터 자신의 트리 깊이를 알 수 있다. 이러한 트리 깊이는 신규 노드 자신이 새로운 신규 노드를 위한 주소를 할당하는 데 활용할 수도 있다.
이때, 노드는 홈 네트워크를 구성하기 위한 모든 통신 장치로서, 예컨대, 휴대폰, 노트북 및 냉장도, 오디오, TV 등과 같은 가전 제품 등을 포괄하는 개념일 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 주소 할당 방법을 나타내는 예시도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 홈 네트워크에 참여하는 신규 노드는 주소 요청 패킷을 생성하여 이를 네트워크 상에 방송하고(S210), 이를 수신한 참여 노드들 중 우선 순위가 가장 높은 하나의 노도는 기 설정된 대기 시간을 기다린 후에 신규 노드를 위한 유일한 주소를 생성하여(S220) 이를 주소 할당 패킷에 담아 해당 신규 노드에 전송할 수 있는데(S230), 이러한 신규 노드를 위한 주소는 다음의 [수학식 1]을 통해 구할 수 있다.
[수학식 1]
CID = PID + 4d * n
여기서, 주소를 제공하는 노드가 주소 할당 트리 상에서 부모 노드가 되고, 주소를 제공받는 신규 참여 노드는 자식 노드가 되며, 자식 노드의 주소(CID)는 주소를 제공하는 부모 노드의 주소(PID), 트리 깊이(d), 그리고 주소 할당에 참여한 횟수(n)를 의미할 수 있다.
이때, 우선 순위가 가장 높은 노드는 노드 자신이 속하는 트리 깊이 및 주소의 크기가 가장 작은 노드이거나 수신 신호 세기가 가장 큰 노드를 의미할 수 있다.
이후, 신규 노드는 주소 할당 패킷을 수신하면, 주소 할당 패킷에 포함된 유 일한 주소를 자신의 주소로 할당하고 이에 대한 응답으로 네트워크 상에 주소 할당이 완료 되었음을 알려주기 위한 응답 패킷을 방송할 수 있다(S240).
이와 같이, 본 발명은 신규로 참여하는 노드가 주소 요청 패킷을 네트워크 상에 방송하면 이를 수신한 기 참여하는 노드가 주소를 생성하여 이를 주소 응답 패킷을 통해 제공함으로써, 효율적으로 주소를 할당할 수 있다. 또한, 본 발명은 기 참여하는 노드들 중 어느 하나의 노드가 별도의 수학식을 통해 별도의 주소 중복 검사가 필요없는 유일한 주소를 생성함으로써, 네트워크의 부하를 감소시킬 수도 있다.
이때, 본 발명은 전력선 기반 홈 네트워크에 참여하는 노드 수의 증가에 따라 신규 노드에 주소를 제공하려는 부모들 간의 경쟁을 해결하기 위해 트리 깊이 기반에 따른 간단한 우선순위 메커니즘 등을 사용할 수 있는데, 이를 도 3을 참조하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 우선순위 메커니즘을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 새로운 신규 노드가 주소 할당을 요구하는 경우 참여 노드들이 신규 노드를 위한 주소 할당 패킷을 전송하기 위해서는 자신의 트리 깊이(d) * 대기 단위시간만큼의 시간을 기다릴 수 있다. 이는 트리 깊이에 따라 우선순위를 달리하여 깊이 값이 적은 참여 노드가 우선적으로 신규 노드에게 주소를 할당할 수 있도록 하는 데 기반을 둘 수 있다.
트리 깊이에 따른 대기 시간이 끝나기 전에 신규 노드로부터 주소 할당이 완료 되었다는 방송 패킷을 수신하게 되면 이미 자신보다 높은 우선순위의 참여 노드에 의해 신규 노드에 주소가 할당된 경우이므로 주소 할당 과정을 취소하게 된다. 만약 그렇지 않다면 우선순위가 높은 참여 노드들이 이미 4개씩 자식들에게 주소를 할당한 경우라서 자신이 속한 트리 깊이에 해당한 노드들이 가장 높은 우선순위를 가지는 경우임을 알게 된다.
이때, 하나 이상의 참여 노드가 동일 트리 깊이에 존재할 수 있으므로 단지 하나의 노드만이 주소 할당에 참여할 수 있도록 하기 위해 경쟁 윈도우 내에서 자신의 주소에 해당하는 기 설정된 크기의 미니 타임 슬롯 시간만큼을 더 기다리도록 할 수 있다. 이 과정에서도 마찬가지로 신규 노드로부터 주소 할당이 완료되었다는 방송 패킷을 수신하게 되면 주소 할당 과정을 끝내게 되며, 그렇지 않은 경우 자신이 주소 할당 패킷을 하위 계층으로 전달하여 신규 노드에 주소를 할당할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수식 기반의 자동 주소 할당 방법을 나타내는 예시도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 주소를 제공한 참여 노드 또는 부모 노드는 이를 수신하여 자신의 주소로 확정한 신규 노드 또는 자식 노드로부터 확인 응답을 받게 되면 자식 노드에 주소를 제공한 횟수를 유지하는 카운터(n)를 하나 증가시킬 수 있다. 이를 이용해 누적된 카운터(n)가 4인 부모 노드는 더 이상 자식 노드에 대 한 주소 할당에 참여할 수가 없다.
예컨대, 네트워크에 참여하고자 하는 신규 노드가 있으면, 1번 노드에는 4개의 자식 노드가 있기 때문에, 신규 노드(14)는 2번 노드의 자식 노드로 참여할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 신규 노드에 다수의 주소 할당 패킷이 도착하거나 주소 할당 패킷을 동시에 전송하려는 경우 발생하는 충돌 문제를 해결하기 위해 네트워크 계층에서 하위 계층으로 패킷을 내려 보내는 시점을 트리 깊이와 노드 ID를 이용하여 결정함으로써, 하위 계층에서 별도의 MAC 기능 없이도 신규 노드에 단지 하나의 부모 노드만이 주소를 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 신규로 참여하는 노드가 주소 요청 패킷을 홈 네트워크 상에 방송하면 이를 수신한 기 참여하는 노드가 유일한 주소를 생성하여 이를 주소 할당 패킷을 통해 제공함으로써, 네트워크의 확장성을 보다 향상 시킬 수도 있다.
한편, 본 발명에 따른 트리 깊이와 노드 ID를 이용하는 단순한 우선순위 메커니즘은 앞에서 살펴보는 바와 같이 순차적으로 신규 노드에 중복 검사가 필요 없는 유일한 주소를 할당할 수는 있지만 주소를 제공하는 노드와 주소를 제공 받는 노드 간에는 네트워크 상에서 특별한 관계를 형성하지 못함을 알 수 있다. 이를 해결하기 위하여 본 발명은 수식 기반의 주소 할당 방식을 기초로 하되 전력선 통신 기반의 홈 네트워크에서 유용한 파라미터가 될 수 있는 신호 세기(signal strength)에 기반을 둔 우선순위 메커니즘을 추가로 적용함으로써, 주소 할당 결과로 얻어지는 계층적 트리 구조를 자동 중계 등의 목적으로도 활용할 수 있다.
이때, 자동 중계란 전력선 통신 기반의 홈 네트워크에서 송신 노드와 수신 노드 사이에 위치한 전력선의 노이즈 영향으로 갑자기 직접 통신이 불가능 해지는 경우 물리적으로 두 노드 사이에 위치한 다른 노드들의 중계를 이용해 패킷을 전달할 수 있는 기술을 의미할 수 있다.
제안하는 신호 세기 기반의 자동 주소 할당 메커니즘은 신규 노드의 주소 요청 패킷을 수신하는 기존의 참여 노드들이 수신 신호 세기에 따라 응답 패킷을 생성하는 시점을 달리하도록 하여 동시에 다수의 노드가 주소 할당 패킷을 생성하지 못하도록 할 수 있다.
이는 주소 요청 패킷이 강한 신호로 수신되는 노드는 신규 노드와 물리적으로 가까운 위치에 존재함을 알 수 있고, 신호 세기가 약하게 수신되는 노드는 물리적으로 거리가 떨어진 위치에 존재하는 것으로 간주할 수 있기 때문이다.
따라서, 주소 요청 패킷의 수신 신호 감도가 우수한 경우에는 짧은 대기 시간 후에 응답 패킷 즉, 주소 할당 패킷을 전송하도록 하고, 그렇지 않은 경우에는 긴 시간을 기다려야 주소 할당 패킷 전송의 기회를 맞이할 수 있다. 대기 시간 동안에 이미 다른 노드에 의한 패킷 전송이 일어나거나 신규 노드로부터 주소 할당이 성공적으로 이루어졌다는 방송 패킷을 수신하게 되면 주소 할당 알고리즘은 종료될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 신호 세기에 따른 자동 주소 할당 방법을 나타내는 예시도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 부모 노드(10)-자식 노드(26) 간에는 현재 네트워크 상에서 가장 강한 신호 세기로 패킷을 주고 받을 수 있는 관계임을 보여줄 수 있다. 이러한 계층 구조의 트리는 전력선 통신망에서의 노이즈 발생으로 인해 송신 노드에서 수신 노드로 직접 통신이 불가능해지는 경우 자동 중계에 활용할 수 있는 장점이 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 트리를 이용한 자동 중계를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 5번 노드가 6번 노드와 직접 통신이 불가능한 경우 5번 노드는 자신과 가장 강한 신호로 통신을 할 수 있는 1번 노드에게 패킷의 중계를 요청하고, 이를 수신한 1번 노드는 수신 노드인 6번 노드와 주소의 하위 비트가 다르기 때문에 자신의 자식 노드가 아님을 알 수 있다. 그래서 1번 노드는 다시 부모 노드인 0번 노드에게 패킷을 전달할 수 있다. 따라서 0번 노드는 수신 노드의 주소와 하위 두 비트가 일치하는 2번 노드에게 패킷을 전달하고, 2번 노드는 자신과 가장 강한 신호로 패킷을 주고 받을 수 있는 6번 노드에게 패킷을 전달할 수 있음을 알 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 신규로 참여하는 노드가 주소 요청 패킷을 가장 강한 신호 세기로 수신하는 기 참여하는 노드가 우선적으로 주소를 생성하여 제공하도록 함으로써, 신호 세기 기반의 주소 할당 트리 구조를 자동 중계에 활동 가능하도록 할 수 있다.
이처럼 본 발명에 따른 자동 주소 할당 방법은 주소 중복검사가 필요없는 짧은 주소(16비트)를 할당하기 위해 신규 노드의 주소 요청 패킷을 수신한 기존의 노드들 중에서 가장 강한 신호 세기로 수신한 노드가 가장 높은 우선 순위를 갖고서 주소를 할당하며, 간단한 수식만으로 중복 검사가 필요없는 주소를 생성하게 되므로 아주 효율적인 메커니즘으로 여겨질 수 있다.
아울러 제안 알고리즘이 주소 자동 할당 과정에서 생성되는 부모-자식간의 관계(트리 구조)는 물리적으로 가까이에 위치해 가장 강한 신호로 패킷을 주고 받을 수 있는 관계를 보여주고 있으므로 이를 자동 중계에 직접 활용할 수 있다는 장점을 지닐 수 있다.
본 명세서에서 개시된 방법에서 사용되는 기능은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 발명에 의한, 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법은 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용 가능하며 상기 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시 예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적은 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하므로 상기 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등 범위를 포함하여 판단되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자동 주소 할당 방법에 의한 네트워크의 구성을 나타내는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자동 주소 할당 방법을 나타내는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 우선순위 메커니즘을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 수식 기반의 자동 주소 할당 방법을 나타내는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 신호 세기에 따른 자동 주소 할당 방법을 나타내는 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 트리를 이용한 자동 중계를 설명하기 위한 예시도이다.

Claims (17)

  1. 전력선 통신 기반의 홈 네트워크에 참여 중인 참여노드가 상기 홈 네트워크에 신규로 참여하고자 하는 신규노드에게 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 유일한 주소를 자동으로 할당하는 방법에 있어서,
    상기 신규노드로부터 주소 요청 패킷을 수신하는 단계;
    상기 주소 요청 패킷에 응답하여 주소 할당 가능한지를 판단하는 단계;
    상기 판단결과 주소 할당이 가능하면, 대기 시간 경과 후에 자신의 노드 주소 ID(PID), 트리 깊이(d), 주소 할당에 참여한 횟수(n)를 하기 [수학식 1]에 적용시켜 신규노드의 주소(CID)를 생성하는 단계; 및
    상기 생성된 신규노드의 주소(CID)를 포함하는 주소 할당 패킷을 생성하여 상기 신규노드에 전송하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112010048080791-pat00007
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 대기 시간 경과 후에 자신의 노드 주소 ID(PID), 트리 깊이(d), 주소 할당에 참여한 횟수(n)를 하기 [수학식 1]에 적용시켜 신규노드의 주소(CID)를 생성하는 단계에서,
    상기 대기 시간은,
    참여노드 자신이 속하는 트리 깊이(d) 및 주소의 크기에 따라 미리 설정된 시간인 것을 특징으로 하는 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 참여노드가 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 유일한 주소를 자동으로 할당하는 방법이:
    상기 대기 시간 동안, 다른 참여노드로부터 주소 할당 패킷 전송 이벤트 또는 상기 신규노드로부터 주소 할당 완료 패킷이 도착되었는지를 확인하는 단계; 및
    상기 확인결과 주소 할당 완료 패킷이 도착되면, 주소 할당 과정을 종료하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 참여노드가 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 유일한 주소를 자동으로 할당하는 방법이:
    상기 주소 할당 패킷을 수신한 신규 노드로부터 응답 패킷을 수신하면, 주소 할당에 참여한 횟수(n)를 하나 증가시키는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법.
  5. 전력선 통신 기반의 홈 네트워크에 신규로 참여하고자 하는 신규노드가 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 유일한 주소를 자동으로 할당하는 방법에 있어서,
    주소를 요청하기 위한 주소 요청 패킷을 상기 홈 네트워크에 참가중인 모든 참여노드에 방송하는 단계;
    상기 홈 네트워크에 참가중인 다수의 참여노드 중 제1 참여노드로부터 전송된, 상기 제1 참여노드가 자신의 주소 ID(PID), 트리 깊이(d), 주소 할당에 참여한 횟수(n)를 하기 [수학식 2]에 적용시켜 생성한 신규노드의 주소(CID)를 포함하는 주소 할당 패킷을 수신하는 단계; 및
    상기 주소 할당 패킷에 포함된 주소(CID)를 자신의 주소로 할당하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112010048080791-pat00008
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 신규노드가 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 유일한 주소를 자동으로 할당하는 방법이:
    상기 주소 할당 패킷 수신에 대한 응답으로, 응답 패킷을 생성하여 상기 홈 네트워크에 참가중인 모든 참여노드에 방송하는 단계;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 기반의 홈 네트워크를 위한 자동 주소 할당 방법.
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