KR101039097B1 - 저전력 무선 개인 영역 네트워크상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법 및 패킷 전송 방법 - Google Patents

저전력 무선 개인 영역 네트워크상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법 및 패킷 전송 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저전력 무선 개인 영역 네트워크(Low power Wireless Personal Area Networks: LoWPAN)상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법 및 패킷 전송 방법에 관한 것이다. 본 발명은 (a) 적어도 복수개의 고정 노드를 계층적으로 구분하는 단계, (b) 상기 고정 노드들 중에서 관리 노드를 설정하고, 상기 관리 노드보다 하위 레벨의 담당 노드를 설정하는 단계, (c) 상기 모바일 노드가 상기 담당 노드와 통신이 가능한지 여부를 판별하는 단계, 및 (d) 상기 모바일 노드와 상기 담당 노드가 통신이 불가능한 경우에는 통신이 가능한 이웃 담당 노드를 통해 주소를 할당받는 단계를 포함한다. 따라서, 모바일 노드가 한 지역에 밀집되어 있는 경우에도 주소 공간의 고갈 없이 주소를 부여 가능하며 모바일 노드의 위치가 이동하더라도 계층적 라우팅을 통해 패킷의 전송이 가능하다.

Description

저전력 무선 개인 영역 네트워크상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법 및 패킷 전송 방법{ADDRESS ASSIGNMENT METHOD AND TRANSMISSION METHOD OF MOBILE OF MOBILE NODES FOR HIERARCHICAL ROUTING IN LoWPANs}
본 발명은 네트워크 상에서 노드의 주소 할당 방법 및 패킷 전송 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저전력 무선 개인 영역 네트워크(Low power Wireless Personal Area Networks: LoWPAN)상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법 및 패킷 전송 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 개인 영역 네트워크(Personal Area Network: PAN)는 널리 알려진 근거리통신망(LAN)이나 원거리통신망(WAN)과 대비되는 개념으로 개인마다 각각 고유한 네트워크를 갖게 한다. 예를 들어, PAN은 무선 센서 네트워크와 홈 네트워크 등 다양한 분야에 이용될 수 있다. 이러한 PAN을 무선으로 구현하기 위한 노력에 따라 IEEE 802.15.3 표준으로 고속 무선 개인 영역 네트워크 규격이 발표됨과 아울러 IEEE 802.15.4-2003 표준으로 저전력 무선 개인 영역 네트워크(Low power Wireless Personal Area Netowrks: LoWPAN) 규격이 발표되었다.
LoWPAN 장치의 인터페이스 식별자는 EUI-64 [EUI64]를 기초로 하고 있다. 인터페이스 식별자는 LoWPAN에서의 멀티-홉 라우팅을 위한 라우팅 테이블 작성에 사 용될 수 있다.
한편, LoWPAN 장치들의 제한적인 기능들(즉, 저전력, 제한된 메모리 공간, 작은 패킷 크기)을 고려하면, 라우팅 테이블과 EUI-64 식별자를 사용한 온-디맨드 멀티-홉 라우팅(on-demand multi-hop routing)은 광범위한 사용이 제한될 수 있다. 또한, LoWPAN에 많은 수의 장비들이 배치될 것으로 기대될 경우 라우팅 테이블을 사용하는 것은 더욱 어려워진다. 즉, 온-디맨드 라우팅 방법은 애드혹(Ad-hoc) 혹은 메쉬 타입 무선 네트워크에서 효율적인 경로를 설정할 수 있으나, 이러한 라우팅 방법은 데이터 패킷의 중계를 위해 각 노드가 라우팅 테이블(routing table)을 구비하여야 한다. 그러나, 일반적으로 LoWPAN의 디바이스는 한정된 메모리 공간을 갖고 있으므로, 제한된 메모리 공간 내에 라우팅 테이블을 구축하기 어려운 문제점이 발생한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 계층적 라우팅 방법이 개발되었다. 그러나 기존의 계층적 라우팅의 주소 할당 방법의 경우 새로운 노드들이 특정 장소에 집중된다. 따라서, 새로운 노드들이 네트워크의 참여를 요구하는 경우 각 노드마다 부여할 수 있는 주소 공간이 한정되어 있다. 따라서, 네트워크의 총 사용량을 초과하지 않았음에도 네트워크에 참여하지 못하는 문제점이 발생한다.
또한, 이동성을 가진 모바일 노드들이 특정 노드로부터 주소를 부여받은 채 다른 장소로 이동하게 될 경우에는 계층적 라우팅을 통해 모바일 노드에게 패킷을 전달할 수 없는 문제점이 발생한다. 그리고 기존에 구축되어 있는 노드와 일시적으로 네트워크에 참여하여 서비스를 받고자 하는 노드의 주소가 구분되지 않음으로서 라우팅 경로 형성이나 기타 제어 과정에서 생겨나는 문제점도 발생한다.
기술적 과제
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 목적은 저전력 무선 개인 영역 네트워크(LoWPAN)상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 저전력 무선 개인 영역 네트워크(LoWPAN)상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 패킷 전송 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
기술적 해결방법
상기 일 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력 무선 개인 영역 네트워크(Low power Wireless Personal Area Networks: LoWPAN) 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법은 (a) 적어도 복수개의 고정 노드를 계층적으로 구분하는 단계, (b) 상기 고정 노드들 중에서 관리 노드를 설정하고, 상기 관리 노드보다 하위 레벨의 담당 노드를 설정하는 단계, (c) 상기 모바일 노드가 상기 담당 노드와 통신이 가능한지 여부를 판별하는 단계, 및 (d) 상기 모바일 노드와 상기 담당 노드가 통신이 불가능한 경우에는 통신이 가능한 이웃 담당 노드를 통해 주소를 할당받는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (c)단계에서 상기 모바일 노드가 상기 담당 노드와 통신이 가능한 경우에는 상기 모바일 노드가 상기 담당 노드에게 네트워크 참여를 요청하는 단계, 상기 담당 노드가 상기 관리 노드에게 상기 모바일 노드의 주소 부여를 요청하는 단계, 상기 관리 노드가 상기 담당 노드에게 상기 모바일 노드의 주소를 부여하는 단계, 및 상기 담당 노드가 상기 모바일 노드에게 네트워크 참여를 수락하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (d)단계는 상기 이웃 담당 노드에게 네트워크 참여를 요청하는 단계, 상기 이웃 담당 노드가 상기 관리 노드에게 상기 모바일 노드의 담당 노드 변경을 요청하는 단계, 상기 관리 노드가 상기 이웃 담당 노드에게 담당 노드 변경을 수락하고, 상기 모바일 노드의 주소를 부여하는 단계, 및 상기 이웃 담당 노드가 상기 모바일 노드에게 네트워크 참여를 수락하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이웃 담당 노드는 상기 담당 노드와 같은 레벨의 영역에 존재한다. 또한, 상기 담당 노드 및 상기 이웃 담당 노드는 적어도 하나 이상의 모바일 노드를 담당한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 모바일 노드는 상기 담당 노드보다 하위 레벨의 영역에 배치되어 상기 고정 노드의 주소 공간과 구분된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 관리 노드, 상기 담당 노드 및 상기 모바일 노드들의 인터넷 프로토콜 주소는 인터넷 프로토콜 버전 6에 기반을 둔다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력 무선 개인 영역 네트워크(Low power Wireless Personal Area Networks: LoWPAN) 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 패킷 전송 방법은 (a) 적어도 복수개의 고정 노드를 계층적으로 구분하는 단계, (b) 상기 고정 노드들 중에서 관리 노드를 설정하고, 상기 관리 노드보다 하위 레벨의 담당 노드를 설정하는 단계, (c) 상기 모바일 노드가 상기 담당 노드와 통신이 가능한지 여부를 판별하는 단계, (d) 상기 모바일 노드와 상기 담당 노드가 통신이 불가능한 경우에는 통신이 가능한 이웃 담당 노드를 통해 주소를 할당받는 단계, 및 (e) 상기 모바일 노드는 상기 이웃 담당 노드를 통해 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (c)단계에서 상기 모바일 노드가 상기 담당 노드와 통신이 가능한 경우에는 상기 모바일 노드가 상기 담당 노드에게 네트워크 참여를 요청하는 단계, 상기 담당 노드가 상기 관리 노드에게 상기 모바일 노드의 주소 부여를 요청하는 단계, 상기 관리 노드가 상기 담당 노드에게 상기 모바일 노드의 주소를 부여하는 단계, 상기 담당 노드가 상기 모바일 노드에게 네트워크 참여를 수락하는 단계, 및 상기 모바일 노드는 상기 담당 노드를 통해 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (d)단계는 상기 이웃 담당 노드에게 네트워크 참여를 요청하는 단계, 상기 이웃 담당 노드가 상기 관리 노드에게 상기 모바일 노드의 담당 노드 변경을 요청하는 단계, 상기 관리 노드가 상기 이웃 담당 노드에게 담당 노드 변경을 수락하고, 상기 모바일 노드의 주소를 부여하는 단계, 및 상기 이웃 담당 노드가 상기 모바일 노드에게 네트워크 참여를 수락하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 모바일 노드가 출발지 노드 및/또는 목적지 노드에 포함되는 경우에는 패킷이 4개의 주소 필드를 갖는다. 예를 들면, 상기 4개의 주소 필드는 출발지 노드 주소, 최초 경유지 노드 주소, 목적지 노드 주소 및 최후 경유지 노드 주소를 포함한다. 또한, 상기 최초 경유지 노드 주소 및 상기 최후 경유지 노드 주소는 상기 관리 노드 및/또는 상기 담당 노드가 될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 네트워크를 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 모바일 노드의 네트워크 참여 및 주소 부여 과정을 나타내는 구성도이다.
도 3은 모바일 노드가 기존의 담당 노드와 통신이 불가능하는 경우 담당 노드를 변경하는 과정을 나타내는 구성도이다.
도 4는 고정 노드가 다른 고정 노드에 패킷을 전송하는 일반적인 과정을 나타내는 구성도이다.
도 5는 모바일 노드가 고정 노드에 패킷을 전송하는 과정을 나타내는 구성도이다.
도 6과 도 7은 고정 노드가 모바일 노드에 패킷을 전송하는 과정을 나타내는 구성도이다.
도 8과 도 9는 모바일 노드가 다른 모바일 노드에게 패킷을 전송하는 과정을 나타낸 구성도이다.
도 10은 출발지 노드에서의 패킷 전송 과정을 나타낸 순서도이다.
도 11은 모바일 노드로부터 전달된 패킷이 담당 노드에서 재전송되는 과정을 나타낸 순서도이다.
발명의 실시를 위한 최선의 형태
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이 다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 이웃하는"과 "∼에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
한편, 어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정 블록 내에 명기된 기능 또는 동작이 순서도에 명기된 순서와 다르게 일어날 수도 있다. 예를 들어, 연속하 는 두 블록이 실제로는 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 관련된 기능 또는 동작에 따라서는 상기 블록들이 거꾸로 수행될 수도 있다.
이하 본 발명의 실시예들을 도면과 함께 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 네트워크를 나타내는 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전체 네트워크는 저전력 무선 개인 영역 네트워크 상에서 계층적 라우팅을 위한 전송 노드들을 포함한다. 전성 노드들은 관리 노드(1, 2), 담당 노드(3, 4, 5, 6) 및 모바일 노드(M1, M2)를 포함한다.
예를 들어, 빗금친 원은 16 비트 짧은 주소의 동적 할당을 이용한 계층적 라우팅을 사용하는 고정 노드를 나타내며, 고정 노드의 원형 안의 숫자는 주소를 의미한다. 고정 노드의 주소 부여는 기존의 계층적 라우팅에서 사용하는 방식을 그대로 따른다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고정 노드는 최대 자식 2인 깊이 3의 트리를 형성하고 있다. 하단의 M1, M2라는 글자가 적힌 두 원은 모바일 노드(M1, M2)들을 의미하고, 상기 원을 지시한 숫자는 모바일 노드 주소(20000, 20001)를 의미한다. 모바일 노드 주소는 고정 노드와 구분되어 주소 공간의 하위 공간(큰 숫자 영역)을 사용한다. 예를 들어, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 노드 주소는 20000에서부터 65535 사이의 주소 공간이 사용된다.
고정 노드의 주소 부여는 기존의 계층적 라우팅에서 사용하는 방식으로서 각 노드의 부모로부터 주소가 부여되는 반면, 모바일 노드 주소는 모바일 노드 관리 노드로부터 부여된다. 관리 노드는 한 개 또는 다수의 노드일 수 있으며 코디네이터일 수도 있고 그 자손 노드들 일 수도 있다. 다수의 관리 노드가 있는 경우 각각의 관리 노드는 고유의 관리하는 주소 영역이 지정되며 이는 미리 네트워크 상에 고정 설정된다. 예를 들어, 관리 노드의 고유 관리하는 주소 영역을 결정하는 방식은 구역별 주소 관리 방식이나 해싱을 통한 주소 영역 관리 방식 등을 들 수 있다.
각 모바일 노드(M1, M2)는 한 개의 고정 노드를 담당 노드(3, 4, 5, 6)로서 가지게 되며 한 개의 고정 노드가 다수의 모바일 노드(M1, M2)의 담당 노드(3, 4, 5, 6)가 될 수 있다. 담당 노드(3, 4, 5, 6)는 모바일 노드(M1, M2)가 다른 네트워크의 노드 간의 통신이 가능하도록 다리를 놓아주는 역할을 한다. 모바일 노드(M1, M2)가 기존의 담당 노드(3, 4, 5, 6)와 통신이 불가능해지면 다른 담당 노드가 선정되며, 모바일 노드(M1, M2)와 담당 노드(3, 4, 5, 6)의 주소 묶음은 관리 노드(1, 2)에 의해 관리된다.
도 2는 도 1에 도시된 모바일 노드의 네트워크 참여 및 주소 부여 과정을 나타내는 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 모바일 노드(M1, M2)의 네트워크 참여 및 주소 부여 과정은 아래와 같다.
먼저, 새로운 모바일 노드(M1)가 고정 노드(3)에게 네트워크에 참여를 요구한다. 이에 참여 요청을 받은 고정 노드(3)는 관리 노드(1)에게 새로운 모바일 노드 주소 부여를 요청한다. 그리고, 주소 부여 요청을 받은 관리 노드(1)는 소정의 과정을 통하여 새로운 모바일 노드 주소(20000)를 할당한 후 참여 요청을 받은 고 정 노드(3)에게 알려주게 된다. 그리고, 새로운 모바일 노드 주소(20000)가 도착하면 참여 요청을 받은 고정 노드(3)는 새로운 모바일 노드(M1)에게 주소를 알려줌과 동시에 네트워크 참여를 허락한다.
따라서, 참여 요청을 받은 노드가 새로 참여한 모바일 노드(M1)의 담당 노드(3)가 되며 관리 노드(1)는 새로운 모바일 노드 주소 부여를 요구받는 시점에서 참여 요청을 받은 노드와 새로운 모바일 노드의 주소 묶음을 저장한다.
도 3은 모바일 노드가 기존의 담당 노드와 통신이 불가능하는 경우 담당 노드를 변경하는 과정을 나타내는 구성도이다.
도 3을 참조하면, 모바일 노드(M1)가 위치 이동이나 통신 환경의 불안정 등으로 인하여 기존의 담당 노드(3)와 통신이 불가능해질 경우 새로운 담당 노드를 선정하게 된다. 새로운 담당 노드를 선정하고자 하는 모바일 노드(M1)는 스캔 과정을 통해 주변의 적합한 고정 노드를 검색한다. 다수의 고정 노드가 검출될 경우 적합한 고정 노드를 찾는 과정은 정의하지 않는다. 예를 들어, 전파 수신 세기를 통한 방식 등이 있다.
구체적으로 살펴보면, 모바일 노드(M1)가 적합한 고정 노드(4)를 선정하게 되면 선정된 고정 노드(4)에게 담당 노드 요청 메시지를 보내게 된다. 그리고, 담당 노드 요청을 받은 고정 노드(4)는 관리 노드(1)에게 모바일 노드(M1)의 주소와 자신의 주소가 담긴 담당 노드 변경 알림 메시지를 보내어 관리 노드(1)에 모바일 노드(M1)와 새로운 담당 노드(4)의 주소 묶음이 저장되도록 한다. 그리고, 모바일 노드(M1)와 새로운 담당 노드(4)의 주소 묶음을 저장한 관리 노드(1)는 새로운 담 당 노드(4)에게 담당 노드 변경 응답 메시지를 보낸다. 이에 담당 노드 변경 응답 메시지를 받은 새로운 담당 노드(4)는 모바일 노드(M1)에게 담당 노드 수락 메시지를 보낸다.
이에 따라, 모바일 노드(M1)가 이동하거나 통신 환겨의 불안정 등으로 인하여 기존의 담당 노드와 통신이 불가능한 경우에도, 주위의 다른 고정 노드와 재통신하여 네트워크에 참여할 수 있다. 따라서, 이동성을 가진 모바일 노드(M1)의 경우에도 안정적으로 네트워크에 참여하게 하여 전체적인 네트워크의 안정성 및 신뢰성을 확보할 수 있다.
도 4는 고정 노드가 다른 고정 노드에 패킷을 전송하는 일반적인 과정을 나타내는 구성도이다.
도 4를 참조하면, 종래의 계층적 라우팅을 사용하여 패킷을 전송하는 과정에 따르면, 패킷을 전송하고자 하는 노드는 1번 노드이며 목적지 노드는 5번 노드이다. 패킷의 헤더에 담기는 주소는 1번 노드 주소와 5번 노드 주소가 된다.
도 5는 모바일 노드가 고정 노드에 패킷을 전송하는 과정을 나타내는 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 패킷은 헤더 부분에 주소 필더를 포함한다. 특히, 모바일 노드가 출발지 노드 및/또는 목적지 노드에 포함되는 경우, 상기 패킷 헤더 부분은 4개의 주소 필드를 포함한다. 예를 들어, 상기 4개의 주소 필드는 출발지 노드 주소, 최초 경유지 노드 주소, 목적지 노드 주소 및 최후 경유지 노드 주소를 포함한다.
예를 들어, 고정 노드(5)에 패킷을 보내고자 하는 모바일 노드(M1)는 자신의 담당 노드(3)에게 자신의 모바일 노드 주소(20000)와 목적지 고정 노드 주소(5)를 패킷의 헤더에 담아 보내게 된다. 모바일 노드(M1)로부터 패킷을 받은 담당 노드(3)는 패킷의 헤더에 자신의 주소(3)와 목적지 고정 노드의 주소(5)를 추가하여 패킷을 전송하게 된다.
이때, 추가된 주소 필드는 각각 최초 경유지 주소와 최후 경유지 주소를 의미하게 되며 출발지 주소나 목적지 주소가 고정 노드 주소일 경우에는 같은 주소를 넣게 된다. 이는 항시 패킷 헤더의 주소 필드가 2개 혹은 4개가 되도록 하여 구조의 일관성을 갖추기 위한 방법이다. 담당 노드로부터 주소 필드가 4개로 변환된 패킷은 기존의 계층적 라우팅을 사용하여 고정 노드에 전달되게 된다. 패킷을 받은 목적지 노드는 선택적으로 헤더에 담긴 출발지 모바일 노드의 주소와 최초 경유지 주소를 통해 출발지 모바일 노드와 그 담당 노드의 주소 묶음을 지역 정보로 사용 가능하다. 이 때 지역 정보로서 가지고 있는 출발지 모바일 노드와 그 담당 노드의 주소 묶음의 유효 시간은 명시하지 않으나 모바일 노드의 이동성을 고려할 때 긴 유효 시간은 적합하지 않을 것으로 본다.
도 6과 도 7은 고정 노드가 모바일 노드에 패킷을 전송하는 과정을 나타내는 구성도이다. 도 6은 고정 노드가 목적지 모바일 노드와 그 담당 노드의 주소 묶음 정보를 가지고 있지 않을 경우이며, 도 7은 정보를 가지고 있을 경우이다.
도 6을 참조하면, 관리 노드(1)가 목적지 모바일 노드(M2)의 담당 노드(5)를 모를 경우에는 출발지 주소와 최초 경유지 주소 필드에는 자신 고정 노드 주소(3) 를 담고, 목적지 주소와 최후 경유지 주소 필드에는 각각 목적지 모바일 노드 주소(20001)와 관리 노드 주소(1)를 적는다. 출발지 고정 노드로부터 출발한 노드는 16비트 짧은 주소의 동적 할당을 이용한 계층적 라우팅을 사용하여 관리 노드에 도달한다.
그리고, 패킷을 받은 관리 노드(1)는 자신이 가지고 있는 목적지 모바일 노드(M2)와 담당 노드(5)의 주소 묶음을 검색하여 담당 노드 주소(5)를 최후 경유지 필드에 담아 재전송한다. 관리 노드(1)로부터 출발한 노드는 계층적 라우팅을 사용하여 목적지 모바일 노드(M2)의 담당 노드(5)에 전송된다.
이에, 목적지 모바일 노드(M2)의 담당 노드(5)는 패킷의 필드에서 최초 경유지 주소와 최후 경유지 필드를 제거하고 목적지 모바일 노드(M2)에게 전송한다.
도 7을 참조하면, 고정 노드(3)가 지역 정보로서 가지고 있는 목적지 모바일 노드(M2)와 담당 노드(5)의 주소 묶음을 검색하여 목적지 모바일 노드의 담당 노드 주소를 최후 경유지 주소 필드에 담아 패킷을 전송한다. 상기 과정은 도 6의 경우와 동일하다.
도 8과 도 9는 모바일 노드가 다른 모바일 노드에게 패킷을 전송하는 과정을 나타낸 구성도이다. 도 8은 출발지 모바일 노드의 담당 노드가 목적지 모바일 노드와 그 담당 노드의 주소 묶음 정보를 가지고 있지 않을 경우이며, 도 9는 정보를 가지고 있을 경우이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 출발지 노드는 모바일 노드(M1)이며 목적지 노드는 모바일 노드(M2)이다. 출발지 모바일 노드(M1)는 자신의 담당 노드(3)에게 자신 의 주소(20000)와 목적지 모바일 노드 주소(20001)가 헤더에 담긴 패킷을 전송한다. 이후 담당 노드로부터의 과정은 상기 도 6, 도 7의 과정과 동일하다. 목적지 노드의 담당 노드는 도 5의 경우와 마찬가지로 출발지 주소 필드와 최초 경유지 필드의 주소 정보를 저장하여 지역 정보로서 사용 가능하다.
도 10은 출발지 노드에서의 패킷 전송 과정을 나타낸 순서도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력 무선 개인 영역 네트워크 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 패킷 전송 방법에 따르면, 먼저 노드는 자신이 모바일 노드인지 고정 노드인지를 판단한다(S10).
판단한 결과, 자신이 모바일 노드인 경우에는 출발지 주소 필드에 자신의 주소를 넣고 목적지 주소 필드에 목적지 노드 주소를 넣고(S20), 자신의 담당 노드에게 전송한다(S30). 한편, 패킷을 전송 받은 자신의 담당 노드가 목적지 노드에 패킷을 전송하는 방법에 관하여는 도 11을 통하여 구체적으로 설명하기로 한다.
판단한 결과, 자신이 고정 노드인 경우에는 목적지 노드가 모바일 노드인지 다시 판단한다(S40).
판단한 결과, 목적지 노드가 모바일 노드인 경우에는 자신이 목적지 노드와 담당 노드의 주소 묶음을 가지고 있는지 검색한다(S50).
검색한 결과, 목적지 노드와 담당 노드의 주소 묶음을 가지고 있지 않은 경우에는 출발지 주소와 최초 경유지 주소 필드에 자신의 주소를 넣고 목적지 주소 필드에는 목적지 노드 주소, 최후 경유지 주소 필드에 관리 노드 주소를 넣어 패킷을 전송한다(S60). 검색한 결과, 목적지 노드와 담당 노드의 주소 묶음을 가지고 있는 경우에는 최후 경유지 주소 필드에 목적지 노드의 담당 노드 주소를 넣어 패킷을 전송한다(S70).
또한, 판단한 결과, 목적지 노드가 고정 노드인 경우에는 출발지 주소 필드에 자신의 주소를 넣고 목적지 주소 필드에 목적지 노드의 주소를 넣어 패킷을 전송한다(S80).
도 11은 모바일 노드로부터 전달된 패킷이 담당 노드에서 재전송되는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 11을 참조하면, 출발지 노드가 모바일 노드인 경우에는 출발지 주소 필드에 자신의 주소를 넣고 목적지 주소 필드에 목적지 노드 주소를 넣고 자신의 담당 노드에게 전송한다. 그 후, 모바일 노드로부터 전달된 패킷의 목적지 노드가 모바일 노드인지 판단한다(S31).
판단한 결과, 목적지 노드가 모바일 노드인 경우에는 자신이 목적지 노드와 담당 노드의 주소 묶음을 가지고 있는지 검색한다(S12).
검색한 결과, 목적지 노드와 담당 노드의 주소 묶음을 가지고 있지 않은 경우에는 출발지 주소 필드에는 출발지 노드의 주소, 최초 경유지 주소 필드에 자신의 주소를 넣고 목적지 주소 필드에는 목적지 노드 주소, 최후 경유지 주소 필드에 관리 노드 주소를 넣어서 패킷을 전송한다(S33). 검색한 결과, 목적지 노드와 담당 노드의 주소 묶음을 가지고 있는 경우에는 최후 경유지 주소 필드에 목적지 노드의 담당 노드 주소를 넣어 패킷을 전송한다(S34).
또한, 판단한 결과, 목적지 노드가 고정 노드인 경우에는 최후 경유지 주소 필드에 목적지 노드 주소를 넣어 패킷을 전송한다(S35).
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플라피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 저전력 무선 개인 영역 네트워크(LoWPAN)상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법 및 패킷 전송 방법에 있어서, 새로운 노드들이 특정 장소에 집중되어 네트워크의 참여를 요구하 는 경우에도 모바일 노드를 위해 할당된 주소 공간이 전부 소진되기 전까지는 제한 없이 주소를 부여할 수 있다.
또한, 이동성을 가진 모바일 노드들이 특정 노드로부터 주소를 부여받은 채 다른 장소로 이동하게 될 경우에도 계층적 라우팅을 사용하여 패킷 송수신이 가능하다. 또한, 고정 노드와 모바일 노드의 주소 공간이 구분됨에 따라 라우팅 등의 네트워크 동작에서의 구분이 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 저전력 무선 개인 영역 네트워크(Low power Wireless Personal Area Networks: LoWPAN) 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법에 있어서,
    (a) 적어도 복수개의 고정 노드를 계층적으로 구분하는 단계;
    (b) 상기 고정 노드들 중에서 관리 노드를 설정하고, 상기 관리 노드보다 하위 레벨의 담당 노드를 설정하는 단계;
    (c) 상기 모바일 노드가 상기 담당 노드와 통신이 가능한지 여부를 판별하는 단계; 및
    (d) 상기 모바일 노드와 상기 담당 노드가 통신이 불가능한 경우에는 통신이 가능한 이웃 담당 노드를 통해 주소를 할당받는 단계를 포함하는 저전력 무선 개인 영역 네트워크 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 (c)단계에서 상기 모바일 노드가 상기 담당 노드와 통신이 가능한 경우에는
    상기 모바일 노드가 상기 담당 노드에게 네트워크 참여를 요청하는 단계;
    상기 담당 노드가 상기 관리 노드에게 상기 모바일 노드의 주소 부여를 요청하는 단계;
    상기 관리 노드가 상기 담당 노드에게 상기 모바일 노드의 주소를 부여하는 단계; 및
    상기 담당 노드가 상기 모바일 노드에게 네트워크 참여를 수락하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 개인 영역 네트워크 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법.
  3. 제1 항에 있어서, 상기 (d)단계는
    상기 이웃 담당 노드에게 네트워크 참여를 요청하는 단계;
    상기 이웃 담당 노드가 상기 관리 노드에게 상기 모바일 노드의 담당 노드 변경을 요청하는 단계;
    상기 관리 노드가 상기 이웃 담당 노드에게 담당 노드 변경을 수락하고, 상기 모바일 노드의 주소를 부여하는 단계; 및
    상기 이웃 담당 노드가 상기 모바일 노드에게 네트워크 참여를 수락하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 개인 영역 네트워크 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법.
  4. 제1 항에 있어서, 상기 이웃 담당 노드는 상기 담당 노드와 같은 레벨의 영역에 존재하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 개인 영역 네트워크 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 담당 노드 및 상기 이웃 담당 노드는 적어도 하나 이 상의 모바일 노드를 담당하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 개인 영역 네트워크 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 모바일 노드는 상기 담당 노드보다 하위 레벨의 영역에 배치되어 상기 고정 노드의 주소 공간과 구분되는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 개인 영역 네트워크 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법.
  7. 제1 항에 있어서, 상기 관리 노드, 상기 담당 노드 및 상기 모바일 노드들의 인터넷 프로토콜 주소는 인터넷 프로토콜 버전 6에 기반을 둔 것을 특징으로 하는 저전력 무선 개인 영역 네트워크 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 주소 할당 방법.
  8. 저전력 무선 개인 영역 네트워크(Low power Wireless Personal Area Networks: LoWPAN)상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 패킷 전송 방법에 있어서,
    (a) 적어도 복수개의 고정 노드를 계층적으로 구분하는 단계;
    (b) 상기 고정 노드들 중에서 관리 노드를 설정하고, 상기 관리 노드보다 하위 레벨의 담당 노드를 설정하는 단계;
    (c) 상기 모바일 노드가 상기 담당 노드와 통신이 가능한지 여부를 판별하는 단계;
    (d) 상기 모바일 노드와 상기 담당 노드가 통신이 불가능한 경우에는 통신이 가능한 이웃 담당 노드를 통해 주소를 할당받는 단계; 및
    (e) 상기 모바일 노드는 상기 이웃 담당 노드를 통해 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 저전력 무선 개인 영역 네트워크 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 패킷 전송 방법.
  9. 제8 항에 있어서, 상기 (c)단계에서 상기 모바일 노드가 상기 담당 노드와 통신이 가능한 경우에는
    상기 모바일 노드가 상기 담당 노드에게 네트워크 참여를 요청하는 단계;
    상기 담당 노드가 상기 관리 노드에게 상기 모바일 노드의 주소 부여를 요청하는 단계;
    상기 관리 노드가 상기 담당 노드에게 상기 모바일 노드의 주소를 부여하는 단계;
    상기 담당 노드가 상기 모바일 노드에게 네트워크 참여를 수락하는 단계; 및
    상기 모바일 노드는 상기 담당 노드를 통해 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 개인 영역 네트워크 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 패킷 전송 방법.
  10. 제8 항에 있어서, 상기 (d)단계는
    상기 이웃 담당 노드에게 네트워크 참여를 요청하는 단계;
    상기 이웃 담당 노드가 상기 관리 노드에게 상기 모바일 노드의 담당 노드 변경을 요청하는 단계;
    상기 관리 노드가 상기 이웃 담당 노드에게 담당 노드 변경을 수락하고, 상기 모바일 노드의 주소를 부여하는 단계; 및
    상기 이웃 담당 노드가 상기 모바일 노드에게 네트워크 참여를 수락하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 개인 영역 네트워크 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 패킷 전송 방법.
  11. 제8 항에 있어서, 상기 모바일 노드가 출발지 노드 또는 목적지 노드에 포함되거나 상기 출발지 노드 및 상기 목적지 노드에 포함되는 경우에는 패킷이 4개의 주소 필드를 갖는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 개인 영역 네트워크 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 패킷 전송 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 4개의 주소 필드는 출발지 노드 주소, 최초 경유지 노드 주소, 목적지 노드 주소 및 최후 경유지 노드 주소를 포함하는 것을 특징으로 하는 저전력 무선 개인 영역 네트워크 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 패킷 전송 방법.
  13. 제12 항에 있어서, 상기 최초 경유지 노드 주소 및 상기 최후 경유지 노드 주소는 상기 관리 노드 또는 상기 담당 노드이거나 상기 관리 노드 및 상기 담당 노드인 것을 특징으로 하는 저전력 무선 개인 영역 네트워크 상에서 계층적 라우팅을 위한 모바일 노드의 패킷 전송 방법.
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