KR101145194B1 - 보안등 무선망 구조 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보안등 무선망 구조 및 그 제어방법에 관한 것으로, 구체적으로 살펴보면, 중앙관제센터로부터 상기 제어신호정보를 수신하여, 제어하고자 하는 보안등을 관할하는 복수 개의 제어기노드로 상기 제어신호정보를 전달하고, 복수 개의 제어기노드로부터 관할하는 보안등의 감시정보를 수신하여, 수신한 감시정보를 상기 중앙관제센터로 전달하는 중계기노드; 상기 중계기노드로부터 관할하는 보안등을 제어하도록 하는 상기 제어신호정보를 수신하여, 상기 제어신호정보에 응답하여 상기 보안등을 제어하고, 관할하는 보안등을 모니터링한 감시정보를 생성하여 상기 중계기노드를 통해 상기 중앙관제센터로 전송하는 복수 개의 제어기노드;를 포함하되, 상기 중계기노드와 상기 복수 개의 제어기노드는 트리망(Tree-Network) 구조를 형성하며, 상기 제어기노드가 상기 제어신호정보 또는 감시정보의 송수신 시 사용되는 데이터 전송경로의 상태가 불량하다고 판단한 경우, 현재 사용 중인 데이터 전송경로 외에 대체 데이터 전송경로를 형성한 후, 상기 대체 데이터 전송경로를 통해 상기 제어신호정보 및 감시정보를 송수신하는 것을 특징으로 한다. 이러한 구성에 의해, 본 발명은 구현이 용이하면서, 다양한 환경에서도 최적화된 보안등 무선망을 제공할 수 있다.

Description

보안등 무선망 구조 및 그 제어 방법{Guard-lamp wireless network structure and control method thereof}

본 발명은 보안등 무선망 구조 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 복수 개의 보안등을 원격 제어하고 감시하기 위한 통합 보안등 무선망 구조 및 이를 원활히 유지하고 제어하기 위한 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 주택가 도로 또는 공공장소 등에는 시야확보 및 안전을 위해 보안등이 많이 설치되고 있다. 특히, 야간의 안전한 통행확보를 위해 주로 사용되는 보안등은 그 개수가 급격히 늘어남에 따라, 감시 및 조작의 편의성과 제어의 효율성이 매우 우수한 원격 관제 시스템을 통해 제어되고 있다.

이러한 원격 관제시스템은 보안등 감시 및 제어를 위해 각각 개별적으로 동작하는 보안등 제어장치들을 주변 환경에 따라 하나 또는 여러 개의 그룹으로 구분하고, 이들을 원격으로 통합 제어한다.

도 1은 종래기술에 따른 보안등 원격 관제 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 보안등중계기노드(10)와 보안등제어기노드(11) 사이 또는 보안등제어기노드(11)들 간에는 다른 주파수 대역에 비하여 통신거리, 전파투과성, 회절성 등의 전파특성이 우수한 저속 주파수 대역(예: 400MHz) 무선통신이 사용되며, 상기 보안등중계기노드(10)와 중앙관제센터 사이에는 CDMA 통신망 등과 같은 기간 통신망을 통해 원격으로 정보교환이 이루어진다.

이처럼, 전체 보안등제어기노드(11)들은 제어의 신뢰성과 물리적인 환경 및 제어비용 등을 고려하여 여러 개의 로컬 무선망으로 분리되며, 이러한 무선망들은 다양한 형태의 망 토폴로지(Network Topology)로 구성된다.

특히, 도 1에 도시된 바와 같이, 서로 다른 망 구성을 갖는 로컬 무선망 그룹들을 각각 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 그룹 1은 스타 토폴로지(Star Topology)로 구성되는 무선망 구조로서, 망의 구성이 단순하여 구현이 용이한 장점이 있는 반면에, 보안등중계기노드(10) 또는 보안등제어기노드(11)로부터의 송신출력이 충분하지 않는 경우, 상기 보안등중계기노드(10)와 보안등제어기노드(11) 사이에 통신거리 상의 문제로 인하여, 무선망 구축의 효율성이 크게 떨어지는 문제점을 가지고 있다. 무엇보다 그룹 1의 가장 큰 문제점이라 함은 상기 보안등중계기노드(10)와 보안등제어기노드(11) 사이에 무선통신 장애가 발생한 경우, 이를 대체하기 위한 대체통신경로가 존재하지 않는다는 것이다.

이어서, 그룹 2를 살펴보면, 트리 토폴로지(Tree Topology)로 구성되는 무선망 구조로서, 이 구조는 전송 경로의 중간에 위치한 보안등제어기노드(11)들을 통해 원하는 최종목적지노드로 데이터 전송이 가능하기 때문에, 통신거리의 제약을 극복할 수 있는 장점이 있다. 이러한 무선망 구조에서 최초출발지노드와 최종목적지노드 사이에 위치한 보안등제어기노드들은 라우팅 프로토콜(Routing Protocol)을 통해 데이터를 상기 보안등중계기노드(10) 또는 상기 보안등제어기노드(11)로 최종 전달한다.

일반적으로, 트리 토폴로지로 구성되는 무선망의 라우팅 방식은 각 제어기노드에 할당된 주소를 기반으로 데이터의 송수신이 이루어지는 주소기반 라우팅(Routing based on address) 방법이 주로 사용된다. 즉, 계층구조(Hierarchical Structure)를 기반으로 주소를 할당 받은 각각의 보안등제어기노드들은 동일한 가지(Branch)인 경우, 부모자식관계가 형성되고 이를 통해 라우팅 테이블이 없이도 데이터를 원하는 목적지노드까지 전송함으로써, 메모리 낭비 및 경로설정시간을 줄이는 장점을 가진다. 하지만 이러한 그룹 2의 트리 토폴로지 무선망 구조는 출발지노드와 목적지노드의 중간에 위치한 보안등제어기노드들이 고장 및 오동작을 하거나 데이터 전송 경로 중간에 갑자기 장애물이 발생하는 경우, 그룹 2의 전체 무선망이 정상적으로 유지되기 어렵다는 치명적인 문제점을 가지고 있다.

마지막으로, 그룹 3은 메시 토폴로지(Mesh Topology)를 사용하는 무선망 구조로서, 복수 개의 보안등제어기노드 간에 항상 다중 통신경로를 유지하여 필요 시 대체통신경로를 미리 확보함으로써, 앞서 언급한 스타 또는 트리 토폴로지에 비해 통신거리 제약 및 무선망 유지의 어려움을 극복할 수 있는 장점을 가지고 있다. 한편, 이러한 그룹 3의 메시 토폴로지로 구성되는 무선망 구조는 라우팅 프로토콜에 의해 데이터의 송수신이 이루어진다. 일반적으로, 라우팅 프로토콜은 라우팅 정보를 제어 및 제공하는 방식에 따라 프로액티브 방법(Proactive Method)과 리액티브 방법(Reactive Method)의 두 종류로 나누어진다.

먼저, 상기 프로액티브 방법을 살펴보면, 모든 노드들은 데이터 송수신이 가능한 모든 통신경로를 각각 가지고 있는 방식으로, 라우팅 정보가 상시적이고 주기적으로 갱신 및 유지되기 때문에 별도의 통신경로 획득 절차가 필요 없는 장점이 있다. 하지만 이러한 프로액티브 방법은 상술한 장점에도 불구하고, 무선망구조가 매우 복잡하고, 주기적으로 발생하는 제어신호에 따른 과도한 망 제어 오버헤드로 인해 무선망 전체의 전송 성능을 저하시키는 문제점이 있다.

이와 달리, 리액티브 방법은 모든 통신경로정보를 항상 유지하는 것이 아니라, 데이터를 전송하는 경우에만 각 노드들 간에 통신경로 획득절차를 수행한다. 이러한 리액티브 방법은 앞서 설명한 프로액티브 방법의 문제점인 과도한 오버헤드 발생에 따른 데이터 전송 시 성능저하를 방지하는 장점이 있다. 하지만 이러한 리액티브 방법도 데이터 전송을 위한 통신경로 획득절차가 길어질 경우, 실시간 감시 및 제어가 원활하지 않다는 문제점을 가진다.

일반적으로, 상기 프로액티브 방법과 리액티브 방법을 통한 라우팅 방식은 기지국 또는 AP와 같은 기반 인프라시설이 갖춰져 있지 않고, 이동성을 보장하면서도 고속전송이 가능한 애드-혹 네트워크(Ad-hoc Network)에 적용되어 왔기 때문에, 상술한 각종 토폴로지 형태와 라우팅 방식을 현재의 보안등 로컬 무선망에 그대로 적용할 경우, 전체 시스템의 성능을 심각하게 저하시키는 문제점이 발생하게 된다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 보안등 무선망의 고유한 특징을 이용하여 구현이 용이하면서 무선망 성능을 최대화시킬 수 있는 보안등 무선망 구조 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 장애물 발생 등으로 인한 급격한 전파특성 변화 및 노드 고장 등으로 인해 통신경로가 불통될 시, 능동적으로 대체통신경로를 제공하는 보안등 무선망 구조 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

이와 더불어, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 저속의 주파수 대역을 사용하는 보안등 무선망에서 각 노드 간 데이터 통신 속도를 향상시키기 위한 보안등 무선망 구조 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 한 특징에 따른 중앙관제센터로부터 생성된 제어신호정보에 따라 복수 개의 보안등을 제어하는 보안등 무선망 구조는 상기 중앙관제센터로부터 상기 제어신호정보를 수신하여, 제어하고자 하는 보안등을 관할하는 복수 개의 제어기노드로 상기 제어신호정보를 전달하고, 복수 개의 제어기노드로부터 관할하는 보안등의 감시정보를 수신하여, 수신한 감시정보를 상기 중앙관제센터로 전달하는 중계기노드; 상기 중계기노드로부터 관할하는 보안등을 제어하도록 하는 상기 제어신호정보를 수신하여, 상기 제어신호정보에 응답하여 상기 보안등을 제어하고, 관할하는 보안등을 모니터링한 감시정보를 생성하여 상기 중계기노드를 통해 상기 중앙관제센터로 전송하는 복수 개의 제어기노드;를 포함하되, 상기 중계기노드와 상기 복수 개의 제어기노드는 트리망(Tree-Network) 구조를 형성하며, 상기 제어기노드가 상기 제어신호정보 또는 감시정보의 송수신 시 사용되는 데이터 전송경로의 상태가 불량하다고 판단한 경우, 현재 사용 중인 데이터 전송경로 외에 대체 데이터 전송경로를 형성한 후, 상기 대체 데이터 전송경로를 통해 상기 제어신호정보 및 감시정보를 송수신하는 것을 특징으로 한다.

특히, 전달목적에 따라 서로 다른 구조를 갖는 프레임의 형태로서 상기 중계기노드와 상기 제어기노드 사이 또는 상기 제어기노드의 상위노드와 하위노드 간에 송수신되는 상기 제어신호정보 및 상기 감시정보를 포함할 수 있다.

특히, 상기 제어신호정보 및 상기 감시정보의 송수신을 위해 사용되는 데이터 전송경로 형성을 위한 제어기노드의 검색 시, 헤더필드와 어드레스필드 및 오류확인필드로 구성되고, 상기 데이터 전송경로를 통한 상기 제어신호정보 및 상기 감시정보의 송수신 시, 헤더필드와 어드레스필드와 데이터필드 및 오류확인필드로 구성되며, 상기 제어신호정보 및 상기 감시정보의 수신에 따른 응답 확인 시, 헤더필드와 어드레스필드 및 오류확인필드로 구성되는 프레임구조를 포함할 수 있다.

특히, 상기 프레임의 송수신 시, 상기 노드가 이미 알고 있는 목적지 맥주소 정보(MAC Dst Addr)와 그룹ID(Group ID)정보는 상기 프레임 중 오류확인필드에 포함될 수 있다.

특히, 복수 개의 제어기노드 및 중계기노드에 알려진 공개정보인 데이터프레임의 최초출발지노드에 대한 주소정보(NWK Src Addr) 또는 데이터프레임의 최종목적지노드에 대한 주소정보(NWK Dst Addr)는 상기 프레임에 포함되지 않아 전송에서 제외될 수 있다.

위와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 특징에 따른 적어도 하나의 중계기와 복수 개의 제어기노드가 중앙관제센터로부터 생성된 제어신호정보에 따라 다수의 보안등을 제어하는 보안등 무선망 제어방법은 상기 제어기노드가 자신과 인접하며, 서로 다른 복수 개의 무선망그룹에 속한 복수 개의 제어기노드 또는 중계기노드로 노드검색을 위한 노드검색프레임을 송신하고, 자신과 인접한 복수 개의 제어기노드 또는 중계기노드로부터 상기 노드검색프레임의 전송에 따른 응답프레임을 수신하여 접속하고자 하는 무선망그룹을 선택하는 무선망그룹선택단계; 상기 제어기노드가 수신한 응답프레임으로부터 상기 복수 개의 제어기노드 또는 중계기노드에 대한 수신신호세기정보 및 라우팅레벨정보를 확인하여, 선택한 무선망그룹 내 복수 개의 제어기노드간 또는 제어기노드와 중계기노드간 데이터 전송경로를 형성한 후, 형성한 데이터 전송경로에 따른 라우팅테이블을 생성하는 무선망그룹접속단계; 상기 제어기노드가 상기 라우팅테이블에 기초하여 관할하는 보안등을 제어하도록 하는 제어신호정보 또는 상기 보안등을 모니터링한 감시정보를 포함하는 데이터프레임을 상기 데이터 전송경로를 통해 전송하고, 상기 데이터프레임을 수신한 제어기노드 또는 중계기노드로부터 상기 데이터프레임의 전송에 따른 응답프레임을 수신하는 데이터송수신단계; 및 상기 제어기노드가 수신한 응답프레임을 통해 현재 사용중인 데이터 전송경로의 통신상태가 불량하다고 판단한 경우, 복수 개의 인접경로를 통해 각각 수신된 복수 개의 응답프레임 내 수신신호세기정보 및 라우팅레벨정보를 상호 비교한 후, 수신신호세기가 가장 높고 라우팅레벨이 가장 낮은 인접 제어기노드를 선택하여 상기 인접 제어기노드와의 대체 데이터 전송경로를 형성하는 대체경로형성단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 바람직하게는 상기 데이터 전송경로 상에 존재하는 제1상위노드의 맥주소정보(MAC Address)를 포함하는 상향링크라우팅테이블과; 상기 데이터 전송경로 상에 존재하는 복수 개의 하위노드의 맥주소정보와 상기 제어신호정보를 전달하고자 하는 하위노드의 네트워크주소정보(NWK Address)가 서로 대응하여 저장되는 하향링크라우팅테이블;을 포함할 수 있다.

특히, 상기 데이터 전송경로 상에 존재하는 상위노드 및 하위노드에 대한 상기 수신신호세기정보와 상기 라우팅레벨정보와 송신실패횟수정보 및 시간정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 라우팅테이블을 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는 복수 개의 제어기노드간 또는 제어기노드와 중계기노드간 상기 대체 데이터 전송경로를 통해 상기 데이터프레임을 전송하도록 상기 라우팅테이블을 갱신하는 라우팅테이블갱신단계;를 더 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는 상기 복수 개의 제어기노드 내 하위노드가 상기 데이터프레임의 응답을 통해 상향링크라우팅테이블을 갱신하는 상향링크라우팅테이블갱신과정; 상기 복수 개의 제어기노드 내 상위노드가 상기 대체 데이터 전송경로를 통해 상기 하위노드로부터 데이터프레임을 수신함에 따라, 수신한 데이터프레임을 통해 하향링크라우팅테이블을 갱신하는 하향링크라우팅테이블갱신과정;을 포함하는 라우팅테이블갱신단계를 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는 무선망에 접속하고자 하는 상기 제어기노드가 자신과 인접한 복수 개의 제어기노드 또는 중계기노드로 노드검색프레임을 방송(Broadcast)하고, 방송한 노드검색 프레임을 수신한 복수 개의 인접 제어기노드 또는 중계기노드로부터 상기 노드검색프레임의 전송에 따른 응답프레임을 수신하는 무선망접속시작과정; 상기 제어기노드는 수신한 응답프레임을 통해 자신과 인접한 복수 개의 제어기노드 또는 중계기노드가 속한 무선망 그룹에 대한 그룹ID정보를 획득하고, 획득한 상기 그룹ID정보를 확인하여 접속하고자 하는 무선망 그룹을 선택하는 무선망그룹선택과정;을 포함하는 무선망그룹선택단계를 포함할 수 있다.

보다 바람직하게는 상기 제어기노드가 복수 개의 인접 제어기노드 또는 중계기노드로부터 각각 응답프레임을 수신하는 응답프레임수신과정; 상기 제어기노드가 수신한 복수 개의 응답프레임 내 수신신호세기정보 및 라우팅레벨정보를 상호 비교하여, 가장 높은 수신신호세기와 가장 낮은 라우팅레벨을 갖는 인접 제어기노드 또는 중계기노드를 선택하는 노드선택과정; 상기 제어기노드가 선택한 상기 인접 제어기노드 또는 중계기노드와 데이터 전송경로를 형성하고, 형성된 데이터 전송경로에 따른 라우팅테이블을 생성하여 무선망그룹에 접속하는 무선망그룹접속과정;을 포함하는 무선망그룹접속단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 보안등 무선망 구조 및 그 제어방법은 보안등 시스템에 적합한 테이블 기반 라우팅 방식을 적용 함으로서, 주변 환경 변화에 능동적인 대처가 가능하고 구현이 용이한 무선망을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 보안등 무선망 구조 및 그 제어방법은 예기치 못한 급작스런 장애물의 발생 또는 전파특성의 급격한 변화로 인해 현재 사용중인 통신경로가 불능상태인 경우, 경로 갱신 과정에 따라 형성된 대체 데이터 전송경로를 통해 정보를 신속히 전달 함으로서, 무선망을 지속적으로 유지할 수 있다.

더불어, 본 발명에 따른 보안등 무선망 구조 및 그 제어방법은 전송 목적에 적합한 구조를 갖는 프레임들을 제공하며, 이미 알고 있는 정보를 오류확인필드에 포함시키고 이미 공개된 정보는 프레임 송신에서 제외하는 방식을 사용하여 프레임의 길이를 최소화함으로써, 무선망 내 프레임 전송속도를 향상시킬 수 있다.

이와 더불어, 본 발명에 따른 보안등 무선망 구조 및 그 제어방법은 보안등 무선망과 유사하게 기반 인프라 구축이 양호하지 않으면서 무선망 내 노드의 이동성이 작은 지역에서도 데이터를 용이하게 전송할 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 보안등 무선망 구조를 포함하고 있는 보안등 원격 관제 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 보안등 무선망 그룹에 대한 구조를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명의 보안등 무선망에서 송수신되는 프레임구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보안등 무선망 제어방법 중 제어기노드를 통한 데이터프레임의 상향링크 전송을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 보안등 무선망 제어방법 중 중계기노드를 통한 데이터프레임의 하향링크 전송을 나타낸 순서도이다.
도 6는 도 4의 보안등 무선망 제어방법 중, 제어기노드의 무선망 접속과정을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보안등 무선망 제어방법 중 라우팅테이블을 기반으로 하는 라우팅프로토콜을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보안등 무선망 제어방법 중 대체 데이터 전송경로를 통한 전송경로 갱신을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명을 바람직한 실시 예와 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전체 보안등 무선망 중에서, 하나의 무선망 그룹에 대한 구조를 나타낸 개략도이다. 이때, 상기에 언급한 무선망 그룹은 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 실제 환경에 따라 다수 개의 그룹들이 존재할 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 보안등 무선망 그룹의 구조는 중계기노드(100)와 상기 중계기노드(100)에 접속되는 복수 개의 제어기노드(200)를 포함하며, 이때, 상기 복수 개의 제어기노드(200)는 상기 중계기노드(100)와 함께 트리 구조(Tree Structure)를 갖는다. 이 때, 상기 복수 개의 제어기노드(200)에서 상위노드 또는 하위노드는 상대적인 개념이므로, 기준노드가 어느 노드인가에 따라 상위노드 또는 하위노드가 변경될 수 있음은 자명하다.

중계기노드(100)는 통신망을 통해 복수 개의 보안등을 제어하는 제어신호정보를 중앙관제센터(20)로부터 수신하고, 제어하고자 하는 보안등을 관할하는 해당 제어기노드(200)로 수신한 상기 제어신호정보를 전달한다. 또한, 상기 중계기노드(100)는 복수 개의 제어기노드(200)들로부터 각각의 보안등을 모니터링한 감시정보를 수신하여, 상기 감시정보를 통신망을 통해 상기 중앙관제센터(20)로 전송한다.

제어기노드(200)는 상기 중앙관제센터(20)로부터 발생된 제어신호정보를 상기 중계기노드(100)를 통해 수신하여 상기 제어신호정보에 따라 보안등을 제어하고, 관할하는 복수 개의 보안등의 상태를 모니터링한 감시정보를 상기 중계기노드(100)를 통해 상기 중앙관제센터(20)로 전달한다.

이에 따라, 상기 중계기노드(100)는 복수 개의 제어기노드(200)들 중, 하위노드(220, 221, 222)를 통해 최종목적지노드인 제어기노드(213)로 제어신호정보를 포함하는 데이터프레임을 복수 개의 제어기노드간 설정된 데이터 전송경로를 통해 전송하며, 상기 제어기노드(200) 중에서 출발지노드인 하위노드(213)는 데이터 전송경로 상에 존재하는 상위노드(222, 221, 220)를 통하여 보안등을 모니터링한 감시정보를 상기 데이터 전송경로를 통해 목적지노드인 중계기노드(100)로 전송한다. 이 때, 상기 중계기노드(100)가 제어신호정보를 전송하는 경우, 규칙성이 없는 반면에, 상기 제어기노드(200)가 감시정보를 전송하는 경우, 일정한 주기 또는 이벤트가 발생할 때마다 수행될 수 있다.

한편, 상기 복수 개의 제어기노드간 또는 중계기노드와 제어기노드 사이에 형성된 데이터 전송경로의 통신상태가 불량한 경우, 상기 데이터 전송경로를 통해 데이터프레임을 전송하고자 하는 제어기노드 또는 중계기노드는 현재 사용 중인 상기 데이터 전송경로 외에 대체 데이터 전송경로를 형성하고, 상기 대체 데이터 전송경로를 통해 상기 제어신호정보 또는 감시정보를 전송한다.

예를 들어, 상기 제어기노드(200)의 하위노드(223)가 감시정보를 포함하는 데이터프레임을 상기 중계기노드(100)로 전송하는 경우, 상기 제어기노드(200)의 하위노드(223)는 자신과 접속 중인 데이터 전송경로 1a를 통해 상기 제어기노드(200)의 제1상위노드(222)와 제2상위노드(221) 및 제3상위노드(220)를 통해 상기 중계기노드(100)로 상기 감시정보를 포함하는 데이터프레임을 전송한다. 이 때, 상기 제어기노드(200)의 하위노드(223)와 상기 제어기노드(200)의 제1상위노드(222) 사이에 형성된 데이터 전송경로 1a의 통신상태가 불량한 경우, 상기 하위노드(223)는 현재 사용 중인 데이터 전송경로 1a를 대신하여 상기 제2상위노드(221)과의 대체 데이터 전송경로 1b를 형성하고, 형성된 상기 대체경로 1b를 통해 데이터프레임을 전송한다.

또한, 상기 제어기노드(200)의 하위노드(213)가 상기 제어기노드(200)의 상위노드(222)와의 데이터 전송경로 2a를 통해 감시정보를 포함하는 데이터프레임을 전송하는 중에, 현재 상기 하위노드(213)에 접속된 상기 데이터 전송경로 2a의 통신상태가 프레임 전송 실패와 같이 데이터 전송이 불량한 경우, 상기 하위노드(213)는 자신과 인접한 다른 상위노드(211)와의 사이에 대체경로 2b를 형성하고, 상기 대체경로 2b를 통해 감시정보를 포함하는 데이터프레임을 전송한다.

한편, 상기 보안등 무선망 그룹에서 무선망 운영 및 유지에 필요한 데이터와 각종 정보의 송수신은 프레임의 형태를 통해 전달되며, 이러한 프레임은 전달목적에 따라 상이한 구조를 갖는다.

이하, 도 3을 참조하여 본 발명에서 송수신되는 프레임구조에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.

도 3은 본 발명의 보안등 무선망에서 송수신되는 프레임구조를 나타낸 도면이다.

도 3(a)는 보안등 무선망 그룹에 접속하기 위해 무선망과 기접속된 주변 제어기노드 및 중계기노드를 탐색하고, 이를 통한 무선망 접속을 시도하기 위한 노드 검색 및 응답 프레임에 대한 구조를 나타내며, 도 3(b)는 무선망 접속 이후에 상기 중계기노드(100) 또는 상기 제어기노드(200)로 제어신호정보 또는 감시정보를 전송하기 위해, 상기 제어신호정보 또는 감시정보를 포함하는 데이터프레임의 구조를 나타내고, 도 3(c)는 상기 제어신호정보 또는 감시정보를 포함하는 데이터프레임의 수신에 대한 응답을 확인하기 위한 응답프레임의 구조를 나타낸다.

도 3(a)에 도시된 바와 같이, 노드검색프레임과 이에 따른 응답프레임은 헤더필드(Header Field)와 어드레스필드(Address Field) 및 오류확인필드(CRC Field)를 포함하는 구조로 이루어진다. 이러한 프레임의 구조에 대해 보다 자세히 살펴보면, 헤더필드는 전송프레임의 헤더정보를 포함하는 것으로서, 크게 Preamble&Sync, Len, Frame Control, Seq Num를 포함한다. 상기 Preamble&Sync는 전송되는 프레임의 동기화에 사용되고, 상기 Len는 전송되는 프레임의 길이를 나타내며, 상기 Frame Control은 전송프레임의 종류 및 각종 모드를 설정하는데 사용된다. 상기 Seq Num는 프레임의 전송순서를 나타낸다.

상기 헤더필드에 이어지는 어드레스필드는 프레임의 전송에 필요한 주소 정보를 나타내는 필드로서, MAC Src Addr, BCN Control, Group ID를 포함한다. 상기 MAC Src Addr는 피어-투-피어(Peer-to-Peer) 통신을 위한 출발지 제어기노드의 주소정보를 나타내고, 상기 BCN Control은 무선망 제어 및 유지에 필요한 시스템 모드를 설정하는데 사용되며, 상기 Group ID는 복수 개의 무선망 그룹을 구분하는 ID정보를 나타낸다.

또한 상기 어드레스필드에 이어지는 오류확인필드는 CRC를 포함하며, 수신된 전송 프레임의 오류를 검출하는데 사용된다.

이와 달리, 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 제어신호정보 또는 감시정보를 전달하는데 사용되는 데이터프레임은 헤더필드와 어드레스필드와 데이터필드 및 오류확인필드를 포함하는 구조로 이루어진다.

이때, 상기 프레임은 앞서 도 3(a)를 통해 설명한 프레임구조와 유사한 구조를 가지고 있으나, 어드레스필드에 NWK Src or Dst Addr가 추가되고 BCN Control, Group ID는 생략되며, 상기 어드레스필드와 상기 오류확인필드 사이에 데이터필드(Payload)가 추가되는 구조를 갖는다.

이하에서는 앞서 도 3(a)를 통해 설명한 프레임구조와 동일한 부분은 생략하고, 차이가 나는 부분에 대해서만 설명하기로 한다.

상기 어드레스필드에 추가되는 상기 NWK Src or Dst Addr는 라우팅이 필요한 무선망 구조에서 데이터 프레임의 최초 출발지노드 또는 최종 목적지노드의 주소를 나타낸다. 또한, 상기 어드레스필드와 상기 오류확인필드 사이에 포함되는 데이터필드는 보안등을 모니터링한 감시정보와 상기 보안등을 제어하기 위한 제어신호정보를 포함한다.

또는 도 3(c)에 도시된 바와 같이, 데이터프레임의 수신에 따른 응답 프레임은 상기 제어신호정보 또는 상기 감시정보를 포함하는 데이터프레임의 수신 응답을 확인하는데 사용되며, 헤더필드와 어드레스필드 및 오류확인필드를 포함하는 구조로 이루어진다. 이러한 프레임 구조는 앞서 도 3(b)를 통해 설명한 프레임구조와 달리, 어드레스필드에 포함되었던 NWK Src or Dst Addr가 생략되고, 앞서 도 3(a)를 통해 설명한 BCN Control이 추가되는 구조를 가지며, 데이터필드가 생략된다.

특히, 상기 도 3(b)의 프레임구조에 있어서, 상기 데이터프레임을 사용하여 복수 개의 제어기노드간 또는 제어기노드와 중계기노드 간 통신을 수행하는 경우, 상기 제어기노드 또는 중계기노드가 이미 알고 있는 정보는 상기 프레임의 오류확인필드에 포함되어 전송되며(Hiding Data 기법), 무선망 그룹 내 모든 노드에 이미 공개되어 있는 정보는 상기 프레임 전송 시 제외한다(Omitting Data 기법).

예를 들어, 서로 인접한 제어기노드간 또는 제어기노드와 중계기노드 사이에 정보를 상호 교환하기 위해 피어-투-피어 통신을 수행하는 경우, 정보를 전송하고자 하는 제어기노드 또는 중계기노드는 이미 알고 있는 정보인 MAC Dst Addr과 Group ID를 오류검출에 사용되는 CRC 계산에 적용한다. 이 때, 데이터프레임을 수신한 수신노드는 자신의 고유 주소인 MAC Dst Addr와 Group ID 정보를 이용하여 수신한 데이터프레임의 CRC를 연산함으로써, 수신 데이터프레임의 적합성 및 오류여부 등을 자동으로 판단한다. 이 때, 상기 도 3(c)에 도시된 데이터프레임의 응답프레임의 경우, MAC Dst Addr가 필요하지 않기 때문에, Group ID만 CRC 연산에 적용한다.

이와 같이, 이미 알고 있는 정보를 CRC에 포함시켜 전송하는 Hiding Data 기법의 경우, 불필요한 정보의 전송으로 인해 증가되는 프레임의 길이를 감소시킴으로써, 이웃에 배치된 다른 제어기노드 또는 중계기노드의 데이터 전송 속도를 향상시키고, 이를 통해 무선망 전체의 통신 복잡도를 간소화시킬 수 있다.

한편, 복수 개의 제어기노드간 또는 제어기노드와 중계기노드 간 정보 전달이 통신거리의 물리적 한계로 인하여, 상술한 피어-투-피어 방식이 아닌 라우팅 기반 네트워킹(Networking) 방식으로 진행되는 경우, 정보 전달을 위한 데이터프레임은 상기 Hiding Data 기법에 이미 공개된 정보를 생략하는 Omitting Data 기법을 추가적으로 적용하여 전송된다. 예를 들면, 감시정보를 포함하는 데이터프레임이 제어기노드로부터 시작하여 하나 이상의 상위노드를 거쳐 최종적으로 중계기노드로 전달되는 상향링크(Uplink)인 경우, 항상 최종 목적지는 상기 중계기노드이고, 이러한 사실은 이미 관련 제어기노드들에게 모두 공개되어 있기 때문에, 상기 제어기노드는 상기 데이터프레임 내 상기 어드레스필드에서 최종 목적지 주소(NWK Dst Addr)를 생략하고 전송한다. 또한 제어신호정보를 포함하는 데이터프레임이 상기 중계기노드로부터 시작되어 하나 이상의 하위노드를 거쳐 최종 목적지 제어기노드로 전달되는 하향링크(Downlink)인 경우, 상기 데이터프레임의 최초 출발지는 항상 상기 중계기노드이고, 이러한 사실은 이미 관련 제어기노드들에게 모두 공개되어 있기 때문에, 상기 중계기노드는 상기 데이터프레임의 상기 어드레스필드에서 최초 출발지인 중계기노드에 대한 주소정보(NWK Src Addr)를 생략하고 전송한다.

이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보안등 무선망 제어방법 중 제어기노드를 통한 데이터프레임의 상향링크 전송 방식에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 제어기노드가 무선망 그룹 접속을 위해 서로 다른 복수 개의 무선망그룹에 속하면서 기접속된 인접 제어기노드로 노드검색프레임을 전송하고, 전송한 노드검색프레임에 따른 응답프레임을 수신하여 접속하고자 하는 무선망그룹을 선택한다(S210).

이와 같이, 상기 제어기노드가 접속하고자 하는 무선망그룹을 선택함에 따라, 상기 제어기노드가 수신한 응답프레임으로부터 복수 개의 인접 제어기노드에 대한 수신신호세기정보 및 라우팅레벨정보를 확인하여 데이터 전송경로를 형성하고, 형성된 상기 데이터 전송경로에 따른 상향링크라우팅테이블(UL)을 생성한다(S220).

따라서, 상기 제어기노드가 앞서 형성된 데이터 전송경로를 통해 감시정보를 포함하는 데이터프레임을 최종 목적지인 중계기노드로 전송하고, 상기 데이터프레임의 전송에 따른 응답프레임을 수신한다(S230). 이 때, 상기 데이터프레임을 전송하는 상기 제어기노드는 상기 데이터프레임의 전송에 대한 제1응답프레임을 수신할 뿐만 아니라, 주변에 인접한 다른 복수 개의 인접 제어기노드로부터 제2응답프레임 또한 수신한다.

이 후, 상기 제어기노드가 수신한 응답프레임을 통해 현재 사용중인 데이터 전송경로의 통신상태가 양호한지를 판단한다(S240). 만약 상기 제어기노드가 수신한 응답프레임을 통해 데이터프레임의 수신이 원활히 되었음을 확인하면, 현재 사용중인 데이터 전송경로의 통신상태가 양호하다고 판단하여, 다음 데이터프레임의 전송 시에도 동일한 데이터 전송경로를 통해 데이터프레임을 전송한다.

이와 달리, 상기 제1응답프레임을 수신하지 못하는 경우 또는 수신한 상기 제1응답프레임으로부터 획득한 수신신호세기가 상기 제2응답프레임으로부터 획득한 수신신호세기보다 낮거나, 상기 제1응답프레임으로부터 획득한 라우팅레벨이 상기 제2응답프레임으로부터 획득한 라우팅레벨 보다 높은 경우, 상기 제어기노드는 현재 사용중인 데이터 전송경로의 통신상태가 양호하지 않다고 판단한다.

이에 따라, 상기 제어기노드가 수신한 제2응답프레임 중 가장 높은 수신신호세기정보와 가장 낮은 라우팅레벨정보를 갖는 인접 제어기노드를 선택하여, 대체 데이터 전송경로를 형성한다(S250).

따라서, 상기 제어기노드가 상기 대체 데이터 전송경로에 따른 상향링크라우팅테이블을 갱신하고(S260), 이후 변경된 상기 상향링크라우팅테이블을 통해 감시정보를 포함하는 데이터프레임을 전송한다(S270).

이외에, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보안등 무선망 제어방법 중 중앙관제센터에서 생성된 제어신호정보를 중계기노드가 수신하여 최종 목적지 제어기노드로 전달하는 과정에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 보안등 무선망 제어방법 중 중계기노드를 통한 데이터프레임의 하향링크 전송을 나타낸 순서도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 중계기노드가 제어신호정보를 포함하는 데이터프레임 전송을 위한 하향링크라우팅테이블(DL)을 구성하기 위해, 무선망그룹 내 속해있는 복수 개의 제어기노드로부터 보안등을 모니터링한 감시정보를 포함하는 데이터프레임을 수신한다(S310).

이에 따라, 상기 중계기노드는 수신한 데이터프레임에 포함된 정보를 통해 하향링크라우팅테이블을 생성하거나 갱신한 후(S320), 상기 중계기노드가 수신한 상기 데이터프레임을 중앙관제센터로 전송한다(S330).

이 후, 상기 중계기노드가 상기 중앙관제센터로부터 제어신호정보를 포함하는 데이터프레임을 수신하였는지 확인한다(S340).

만약, 상기 중계기노드가 상기 중앙관제센터로부터 보안등 제어를 위한 제어신호정보를 포함하는 데이터프레임을 수신하지 않는 경우, 상기 중계기노드가 상기 S310과정을 재수행한다. 이와 달리, 상기 중계기노드가 상기 중앙관제센터로부터 제어신호정보를 포함하는 데이터프레임을 수신한 경우, 상기 데이터프레임 내 포함된 제어신호정보를 전송하기 위한 최종 목적지 제어기노드를 찾도록 하향링크라우팅테이블을 검색한다(S350).

이 때, 상기 중계기노드가 상기 하향링크라우팅테이블을 통해 최종 목적지 제어기노드에 대한 관련정보를 검색한 경우, 상기 제어신호정보를 포함하는 데이터프레임을 상기 최종 목적지 제어기노드로 전송한다(S370). 만약, 상기 중계기노드가 상기 하향링크라우팅테이블 내 상기 최종 목적지 제어기노드의 정보를 검색하지 못한 경우, 상기 중계기노드가 중앙관제센터로부터 수신한 제어신호정보를 포함하는 데이터프레임을 상기 목적지 제어기노드로 전송하지 않는다. 이 때, 상기 중계기노드가 상기 중앙관제센터로 상기 데이터프레임의 전송실패를 포함하는 응답프레임을 전송할 수 있다.

무선망 접속과정

이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 보안등 무선망 제어방법 중 제어기노드의 무선망 접속과정에 대하여 자세히 설명하도록 한다.

도 6는 도 4의 보안등 무선망 제어방법 중, 제어기노드의 무선망 접속과정을 나타낸 도면이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 먼저 무선망에 접속하고자 하는 제어기노드(600, 0x11)가 이미 무선망에 접속되어 있는 인접 제어기노드들(610(0xA0), 620(0xB0))로 노드검색프레임을 방송(Broadcast)한 다음(S401), 통신이 가능한 거리에 위치하고 있는 상기 인접 제어기노드들 (610(0xA0), 620(0xB0))로부터 상기 노드검색프레임에 대한 응답프레임들을 수신하여(S401), 무선망 접속 절차를 시작한다.

상기 제어기노드(600, 0x11)가 수신한 상기 노드검색프레임의 수신에 따른 응답프레임들을 통해 상기 인접 제어기노드들(610(0xA0), 620(0xB0))이 속한 무선망 그룹 정보(Group ID)들을 획득한다. 만일 획득한 상기 무선망 그룹 정보들이 동일한 경우, 상기 제어기노드(600, 0x11)가 현재 획득한 정보를 통해 무선망 그룹을 선택한다(S402). 반면에, 서로 다른 상기 무선망 그룹 정보들을 획득하였을 경우, 상기 제어기노드(600, 0x11)는 가장 양호한 무선망 그룹을 찾기 위한 내부 절차에 따라 하나의 무선망 그룹을 선택한다(S402). 이 때, 상기의 무선망 그룹 선택을 위한 내부 절차 기준은 보안등 무선망이 설치되는 지역에 따라 다양하게 설정될 수 있다.

이어서, 상기 제어기노드(600, 0x11)가 상기 인접 제어기노드들 들(610(0xA0), 620(0xB0))이 전송한 상기 노드검색프레임의 송신에 따른 응답프레임들을 통해 각 경로의 수신신호세기(RSSI)정보 및 라우팅레벨(Routing Depth)정보를 획득하여 상호 비교한 후(S403), 상기 인접 제어기노드들 (610(0xA0), 620(0xB0)) 중에서 가장 높은 수신신호세기 가지면서 가장 낮은 라우팅레벨을 갖는 하나의 제어기노드를 선택하고, 이에 따른 데이터 전송경로를 설정한다(S404).

이 후, 무선망에 접속하고자 하는 상기 제어기노드(600, 0x11)는 설정된 데이터 전송경로를 기반으로 상향링크라우팅테이블을 생성하여(S405), 상기 제어기노드(600, 0x11)의 무선망 접속을 완료한다.

이와 같은 무선망 접속과정은 무선망 접속 시 기존의 다른 무선망 시스템에 비해, 무선망 유지를 위한 별도의 네트워크 주소 (Network Address)를 할당 받지 않기 때문에, 접속 절차가 간편하고 각 노드의 고유한 전용 주소 (Unique Address)만으로도 무선망 유지 및 제어가 가능하다.

한편, 상기 제어기노드(600, 0x11)는 무선망 접속 후, 설정된 데이터 전송경로를 통해 감시정보를 포함하는 데이터프레임을 상기 제어기노드(600, 0x11)의 상위노드(610(0xA0))로 전송하고, 상기 데이터프레임의 전송에 따른 응답프레임을 수신한다(S406). 이 때, 상기 상위노드(610(0xA0))는 수신한 상기 데이터프레임을 통해 하향링크라우팅테이블을 생성(Create) 또는 갱신(Update) 함으로서(S407), 무선망 접속 후 상기에 설정된 데이터 전송경로를 지속적으로 유지하게 된다.

테이블 기반 라우팅프로토콜

도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보안등 무선망 제어방법 중 라우팅테이블을 기반으로 하는 라우팅프로토콜을 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 중계기노드(0x07)와 제어기노드들(0x87, 0x54, 0x16, 0x21, 0x32, 0x72, 0x93)은 라우팅 절차에 의해 기정의된 라우팅테이블(UL, DL)을 기반으로 프레임을 송수신한다. 이 때, 상기 라우팅테이블(UL, DL)은 상기 제어기노드들(0x87, 0x54, 0x16, 0x21, 0x32, 0x72, 0x93)에서 상기 중계기노드(0x07)로 데이터프레임의 전송을 위해 사용되는 상향링크 라우팅테이블(UL)과 이와 반대로 전송되는 데이터프레임을 위해 사용되는 하향링크 라우팅테이블(DL)로 나누어진다.

먼저, 감시정보를 포함하는 데이터프레임을 상기 제어기노드들로부터 상기 중계기노드로 전송하기 위한 상기 상향링크라우팅테이블 구성 방법과 이를 통한 라우팅 절차(프로토콜)에 대하여 살펴보도록 한다.

보안등 무선망그룹에서 상향링크의 경우, 모든 감시정보의 전달에 대한 최종 목적지는 항상 상기 제어기노드들을 제어하는 상기 중계기노드이고, 상기 제어기노드들 사이의 전송경로는 하위노드에서부터 상위노드로 순차적인 형태로 구성되기 때문에, 상기 제어기노드들의 상기 상향링크라우팅테이블에는 기본적으로 각 노드의 데이터 전송경로상에 위치하는 제1상위노드의 맥주소정보(MAC Dst Addr)만 포함된다. 이 때, 상기 중계기노드는 모든 감시정보의 전달에 대한 최종 목적지이기 때문에, 상기 상향링크라우팅테이블이 존재하지 않는다. 한편, 이와 같은 상기 맥주소정보는 상기 제어기노드들의 초기 무선망 접속을 통해 최초로 얻어지게 되며, 이 후 라우팅테이블의 갱신과정을 통해 수정된다.

예를 들어, 상기 제어기노드들 중에 임의의 특정 가지(Branch)에서 최하위노드인 0x93노드가 보안등을 모니터링한 감시정보를 포함하는 데이터 프레임을 상기 중계기노드(0x07)로 전송하는 경우를 살펴보도록 한다.

먼저, 상기 0x93노드는 현재 접속중인 데이터 전송경로를 저장하고 있는 상향링크라우팅테이블에 따라 자신의 상위노드인 0x32노드로 상기 데이터프레임을 전송한다.

이후, 통신이 가능한 거리에 위치한 0x72노드와 0x32노드는 상기 0x93노드로부터 전송된 상기 데이터프레임을 수신한다. 먼저, 상기 0x72노드는 수신한 데이터프레임의 분석을 통해, 자신과 접속되지 않는 데이터 전송경로를 통해 상기 데이터프레임이 수신된 것을 확인하고, 상기 데이터프레임을 삭제한다.

하지만 이와 달리, 상기 0x32노드는 수신한 상기 데이터프레임을 분석한 결과, 자신과 접속된 데이터 전송경로를 통해 상기 데이터프레임이 수신된 것을 확인하고, 상기 상향링크라우팅테이블에 기저장되어 있는 맥주소정보(0x21)에 따라 상위노드인 0x21노드로 수신된 상기 데이터프레임을 라우팅한다.

이와 같은 과정의 반복을 통해 최하위노드인 0x93노드는 상기 데이터프레임을 최상위노드인 중계기노드 0x07로 전달할 수 있다.

이어서, 제어신호정보를 포함하는 데이터프레임을 상기 중계기노드에서부터 상기 제어기노드들로 전송하기 위한 상기 하향링크라우팅테이블 구성 방법과 이를 통한 라우팅 절차(프로토콜)에 대하여 살펴보도록 한다.

보안등 무선망 그룹에서 하향링크의 경우, 모든 제어신호정보를 전달하는 최초 출발지는 항상 상기 제어기노드들을 제어하고 있는 상기 중계기노드이고, 상기 제어기노드들 사이의 전송경로는 상위노드에서부터 하위노드로 순차적인 형태로 구성되기 때문에, 상기 중계기노드 및 상기 제어기노드들의 상기 하향링크 라우팅테이블에는 기본적으로 각 노드의 전송경로상에 위치하는 제1하위노드의 맥주소정보(MAC Dst Addr)들과 최종 목적지 노드의 네트워크주소정보(NWK Dst Addr)들이 서로 대응되는 형태로 포함된다. 이 때, 상기 제어기노드들 중에 임의의 특정 가지들에 위치한 최하위노드들에는 상기 하향링크 라우팅테이블이 존재하지 않는다. 한편, 이와 같은 상기 맥주소정보들과 이에 대응하여 저장되는 상기 네트워크주소정보들은 감시정보를 포함하는 데이터프레임의 최초 수신을 통해 생성되고, 이후 라우팅테이블의 갱신 절차를 통해 수정된다.

예를 들어, 상기 중계기노드인 0x07이 제어신호정보를 포함하는 데이터 프레임을 임의의 특정 가지들 중에서 최하위 제어기노드인 0x16으로 전송하는 경우를 살펴보도록 한다.

먼저, 상기 중계기노드인 0x07은 현재 접속 중인 데이터 전송경로의 상태를 기저장하고 있는 하향링크라우팅테이블에서 상기 데이터프레임의 최종 목적지인 0x16노드에 대한 네트워크주소정보의 존재여부를 확인한다.

만약, 상기 하향링크라우팅테이블에서 최종 목적지인 0x16노드에 대한 네트워크주소정보의 존재를 확인한 경우, 상기 0x07노드는 상기 하향링크 라우팅테이블에 따라 데이터 전송경로가 형성되어 있는 0x87노드로 제어신호정보를 포함하는 데이터프레임을 전송한다.

이후, 상기 0x07노드로부터 상기 데이터프레임을 수신한 상기 0x87노드는 수신된 데이터프레임의 분석을 통해 자신이 최종 목적지가 아님을 확인하고, 다시 하향링크라우팅테이블을 통해 0x16노드에게 상기 데이터프레임을 라우팅한다. 이 때, 0x16노드에게 전송한 데이터프레임은 0x16노드 뿐만 아니라, 통신이 가능한 거리상에 위치해 있는 0x72노드 및 0x54노드에게도 수신된다. 따라서, 상기 0x72노드와 0x54노드 및 0x16노드는 각각 자신이 수신한 상기 데이터프레임 분석을 통해 명령 수행 또는 하위노드로의 라우팅 여부를 결정한다.

먼저, 상기 0x72노드는 자신과 접속되지 않는 데이터 전송경로를 통해 상기 데이터프레임이 수신되었음을 확인하고, 수신한 데이터프레임을 삭제한다.

또한, 상기 0x54노드는 수신한 상기 데이터프레임을 분석한 결과, 자신과 접속된 데이터 전송경로를 통해 상기 데이터프레임이 수신되었음을 확인하였으나, 자신이 최종 목적지가 아님을 확인하고, 또한 상기 하향링크라우팅테이블을 통해 자신보다 하위에 있는 제어기노드가 존재하지 않는다는 것을 확인한 후, 상기 0x72노드와 마찬가지로 수신한 데이터프레임을 삭제한다.

하지만 이와 달리, 상기 0x16노드는 수신한 상기 데이터프레임을 분석한 결과, 자신과 접속된 데이터 전송경로를 통해 상기 데이터프레임이 수신되었음을 확인하고, 또한 자신이 최종 목적지임을 확인한 후, 상기 데이터프레임에 포함된 상기 제어신호정보에 따라 해당 보안등을 제어한다.

추가적으로, 상기 데이터프레임의 라우팅에 사용되는 라우팅테이블(UL, DL)에는 앞서 언급한 주소정보 외에 데이터 전송 경로별 수신신호세기정보와 라우팅레벨정보와 송신실패횟수정보 및 시간정보 중에서 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.

결과적으로, 상기 라우팅테이블은 초기 무선망 접속과 이후 데이터프레임의 송신을 통해 실시간 구성이 가능하며, 테이블의 크기를 최소화함으로써, 각 노드의 메모리 사용을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 라우팅테이블은 테이블 구성 요소가 단순하기 때문에, 향후 데이터 전송경로변경에 의한 테이블 갱신을 신속하게 처리 함으로서 무선망을 안정적이고 지속적으로 유지할 수 있게 된다.

데이터 전송경로 갱신과정

이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보안등 무선망 제어방법 중 데이터 전송경로의 갱신과정에 대하여 자세히 살펴보도록 한다.

도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 보안등 무선망 제어방법 중 대체 데이터 전송경로를 나타낸 도면이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 라우팅테이블은 중계기노드와 제어기노드 또는 제어기노드 사이에 교환되는 데이터프레임 및 응답프레임을 통해 갱신될 수 있다.

보다 구체적으로 라우팅테이블 갱신을 통한 전송경로 변경과정을 살펴보도록 한다.

제어기노드는 중계기노드에 보안등을 모니터링한 감시정보를 포함하는 데이터프레임을 주기적 또는 이벤트가 발생할 때마다, 현재 설정된 데이터 전송경로를 통해 해당 상위노드로 전송하고, 상기 데이터프레임의 전송에 따른 제1응답프레임을 수신한다. 이 때, 상기 제어기노드는 상기 상위노드뿐만 아니라 통신 가능한 거리에 위치한 인접노드들부터 제2응답프레임들을 수신한다.

이 때, 상기 제어기노드는 수신한 응답프레임들로부터 현재 접속중인 데이터 전송경로 이외에, 다른 경로 상에 존재하는 상기 인접노드들과의 통신상태를 확인한다. 그 결과, 기설정된 시간 이후 다른 경로 상에 존재하는 인접노드들과의 통신상태가 현재 접속중인 데이터 전송경로 상에 존재하는 상위노드와의 통신상태보다 양호하거나, 현재 접속 중인 데이터 전송경로의 통신상태가 송수신 불능상태에 해당하는 경우, 상기 제어기노드는 상향링크라우팅테이블의 갱신을 통해 통신상태가 가장 양호한 상기 인접노드로 전송경로를 변경하고, 이후에 감시정보를 포함하는 상기 데이터프레임을 변경된 대체 데이터 전송경로를 통해 상기 인접노드로 전송한다.

한편, 상기 인접노드는 상기 데이터프레임의 수신을 통해 하향링크 라우팅테이블을 갱신하고, 이후 제어신호정보를 포함하는 데이터프레임을 새롭게 설정된 상기 제어기노드로 하향 전송한다.

예를 들어, 0x72노드와 0x87노드 사이의 대체 데이터 전송경로 형성을 위한 경로변경 과정을 살펴보도록 한다.

먼저, 제어기노드인 0x72노드는 데이터프레임의 응답 형태로 현재 접속 중인 0x32노드로부터 제1응답프레임을 수신함과 동시에, 유효한 통신범위 내에 존재하는 다른 노드인 0x87노드와, 0x16노드 및 0x93노드로부터 제2응답프레임들을 수신한다. 이어서, 상기 제1응답프레임과 상기 제2응답프레임들을 수신한 상기 0x72노드는 수신한 응답프레임들의 수신신호세기정보와 라우팅레벨정보 등을 상호 비교하여 데이터 전송경로의 변경여부를 판단한다.

만약, 0x72노드와 0x32노드 사이의 현재 사용중인 데이터 전송경로 상태가 0x72노드와 0x87노드 사이의 경로 또는 0x72노드와 0x16노드 사이의 경로 혹은 0x72노드와 0x93노드 사이의 경로상태보다 불량한 경우, 0x72노드는 통신 상태가 상기 경로들 중에서 가장 우수한 0x87노드와의 경로를 대체 데이터 전송경로로서 선택한다. 이후, 0x72노드는 경로 변경에 따른 상향링크라우팅테이블을 수정하고, 다음 프레임 전송 시 갱신된 상기 상향링크라우팅테이블을 통해 0x87노드로 감시정보를 포함하는 데이터프레임을 전송한다.

한편, 0x72노드와 새롭게 경로가 설정된 0x87노드는 상기 데이터프레임 수신을 통해 하향링크라우팅테이블을 갱신한다.

또 다른 예를 들어, 0x93노드와 0x72노드 사이의 대체 데이터 전송경로의 형성을 위한 경로 변경 과정은 상술한 바와 같이 동일한 절차를 거치게 된다.

결과적으로, 상술한 데이터 전송경로 갱신과정은 별도의 전용 라우팅 프레임을 사용하지 않고 일반적인 데이터프레임 및 데이터프레임 전송에 따른 응답프레임을 이용함으로써, 갱신 절차를 보다 간소화할 수 있으며, 이에 따른 효율적인 무선망 유지가 가능하다.

본 발명에 따른 보안등 무선망 구조 및 그 제어방법은 보안등 시스템에 가장 적합한 테이블 기반 라우팅 방식을 적용하여, 주변 환경 변화에 능동적인 대처가 가능하고 구현이 용이한 무선망을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 보안등 무선망 구조 및 그 제어방법은 예기치 못한 급작스런 장애물의 발생 또는 전파특성의 급격한 변화로 인해 현재 사용중인 통신경로가 불능상태인 경우, 데이터 전송경로 갱신 과정에 따른 대체 데이터 전송 경로를 통해 데이터프레임을 신속히 전달 함으로서, 무선망의 지속적인 유지가 가능하다.

더불어, 본 발명에 따른 보안등 무선망 구조 및 그 제어방법은 전송 목적에 가장 적합한 구조를 갖는 프레임들을 제공하고 있으며, 이미 알고 있는 정보를 오류확인필드에 포함시키고 이미 공개된 정보는 프레임 송신에서 제외하는 방식을 사용하여 프레임의 길이를 최소화함으로써, 무선망 내 프레임의 전송속도를 향상시킬 수 있다.

이와 더불어, 본 발명에 따른 보안등 무선망 구조 및 그 제어방법은 보안등 무선망과 유사하게 기반 인프라 구축이 양호하지 않으면서 무선망 내 노드의 이동성이 작은 지역에서도 데이터를 용이하게 전송할 수 있다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 본 발명의 기술 사상 범위 내에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 첨부된 특허청구범위에 속하는 것은 당연하다.

100: 중계기노드
200: 무선망그룹 내 복수 개의 제어기노드들

Claims (12)

1. 중앙관제센터로부터 생성된 제어신호정보에 따라 다수의 보안등을 제어하는 보안등 무선망 구조에 있어서,
   상기 중앙관제센터로부터 상기 제어신호정보를 수신하여, 제어하고자 하는 보안등을 관할하는 복수 개의 제어기노드로 상기 제어신호정보를 전달하고, 복수 개의 제어기노드로부터 관할하는 보안등의 감시정보를 수신하여, 수신한 감시정보를 상기 중앙관제센터로 전달하는 중계기노드;
   상기 중계기노드로부터 관할하는 보안등을 제어하도록 하는 상기 제어신호정보를 수신하여, 상기 제어신호정보에 응답하여 상기 보안등을 제어하고, 관할하는 보안등을 모니터링한 감시정보를 생성하여 상기 중계기노드를 통해 상기 중앙관제센터로 전송하는 복수 개의 제어기노드;를 포함하되,
   상기 중계기노드와 상기 복수 개의 제어기노드는 트리망(Tree-Network) 구조를 형성하며,
   상기 제어기노드가 상기 제어신호정보 또는 감시정보의 송수신 시 사용되는 데이터 전송경로의 상태가 불량하다고 판단한 경우, 현재 사용 중인 데이터 전송경로 외에 대체 데이터 전송경로를 형성한 후, 상기 대체 데이터 전송경로를 통해 상기 제어신호정보 및 감시정보를 송수신하는 것을 특징으로 하는 보안등 무선망 구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어신호정보 및 상기 감시정보는
   전달목적에 따라 서로 다른 구조를 갖는 프레임의 형태로서 상기 중계기노드와 상기 제어기노드 사이 또는 상기 제어기노드의 상위노드와 하위노드 간에 송수신되는 것을 특징으로 하는 보안등 무선망 구조.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 프레임의 구조는
   상기 제어신호정보 및 상기 감시정보의 송수신을 위해 사용되는 데이터 전송경로 형성을 위한 제어기노드의 검색 시, 헤더필드와 어드레스필드 및 오류확인필드로 구성되고,
   상기 데이터 전송경로를 통한 상기 제어신호정보 및 상기 감시정보의 송수신 시, 헤더필드와 어드레스필드와 데이터필드 및 오류확인필드로 구성되며,
   상기 제어신호정보 및 상기 감시정보의 수신에 따른 응답 확인 시, 헤더필드와 어드레스필드 및 오류확인필드로 구성되는 것을 특징으로 하는 보안등 무선망 구조.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 프레임의 송수신 시, 상기 노드가 이미 알고 있는 목적지 맥주소 정보(MAC Dst Addr)와 그룹ID(Group ID)정보는 상기 프레임 중 오류확인필드에 포함되는 것을 특징으로 하는 보안등 무선망 구조.
   
5. 제3항에 있어서,
   복수 개의 제어기노드 및 중계기노드에 알려진 공개정보인 데이터프레임의 최초출발지노드에 대한 주소정보(NWK Src Addr) 또는 데이터프레임의 최종목적지노드에 대한 주소정보(NWK Dst Addr)는 상기 프레임에 포함되지 않아 전송에서 제외되는 것을 특징으로 하는 보안등 무선망 구조.
   
6. 적어도 하나의 중계기와 복수 개의 제어기노드가 중앙관제센터로부터 생성된 제어신호정보에 따라 다수의 보안등을 제어하는 보안등 무선망 제어방법에 있어서,
   상기 제어기노드가 자신과 인접하며, 서로 다른 복수 개의 무선망그룹에 속한 복수 개의 제어기노드 또는 중계기노드로 노드검색을 위한 노드검색프레임을 송신하고, 자신과 인접한 복수 개의 제어기노드 또는 중계기노드로부터 상기 노드검색프레임의 전송에 따른 응답프레임을 수신하여 접속하고자 하는 무선망그룹을 선택하는 무선망그룹선택단계;
   상기 제어기노드가 수신한 응답프레임으로부터 상기 복수 개의 제어기노드 또는 중계기노드에 대한 수신신호세기정보 및 라우팅레벨정보를 확인하여, 선택한 무선망그룹 내 복수 개의 제어기노드간 또는 제어기노드와 중계기노드간 데이터 전송경로를 형성한 후, 형성한 데이터 전송경로에 따른 라우팅테이블을 생성하는 무선망그룹접속단계;
   상기 제어기노드가 상기 라우팅테이블에 기초하여 관할하는 보안등을 제어하도록 하는 제어신호정보 또는 상기 보안등을 모니터링한 감시정보를 포함하는 데이터프레임을 상기 데이터 전송경로를 통해 전송하고, 상기 데이터프레임을 수신한 제어기노드 또는 중계기노드로부터 상기 데이터프레임의 전송에 따른 응답프레임을 수신하는 데이터송수신단계; 및
   상기 제어기노드가 수신한 응답프레임을 통해 현재 사용중인 데이터 전송경로의 통신상태가 불량하다고 판단한 경우, 복수 개의 인접경로를 통해 각각 수신된 복수 개의 응답프레임 내 수신신호세기정보 및 라우팅레벨정보를 상호 비교한 후, 수신신호세기가 가장 높고 라우팅레벨이 가장 낮은 인접 제어기노드를 선택하여 상기 인접 제어기노드와의 대체 데이터 전송경로를 형성하는 대체경로형성단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 보안등 무선망 제어방법.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 라우팅테이블은
   상기 데이터 전송경로 상에 존재하는 제1상위노드의 맥주소정보(MAC Address)를 포함하는 상향링크라우팅테이블과;
   상기 데이터 전송경로 상에 존재하는 복수 개의 하위노드의 맥주소정보와 상기 제어신호정보를 전달하고자 하는 하위노드의 네트워크주소정보(NWK Address)가 서로 대응하여 저장되는 하향링크라우팅테이블;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 보안등 무선망 제어방법.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 라우팅테이블은
   상기 데이터 전송경로 상에 존재하는 상위노드 및 하위노드에 대한 상기 수신신호세기정보와 상기 라우팅레벨정보와 송신실패횟수정보 및 시간정보 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보안등 무선망 제어방법.
   
9. 제6항에 있어서,
   복수 개의 제어기노드간 또는 제어기노드와 중계기노드간 상기 대체 데이터 전송경로를 통해 상기 데이터프레임을 전송하도록 상기 라우팅테이블을 갱신하는 라우팅테이블갱신단계;
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 보안등 무선망 제어방법.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 라우팅테이블갱신단계는
    상기 복수 개의 제어기노드 내 하위노드가 상기 데이터프레임의 응답을 통해 상향링크라우팅테이블을 갱신하는 상향링크라우팅테이블갱신과정;
    상기 복수 개의 제어기노드 내 상위노드가 상기 대체 데이터 전송경로를 통해 상기 하위노드로부터 데이터프레임을 수신함에 따라, 수신한 데이터프레임을 통해 하향링크라우팅테이블을 갱신하는 하향링크라우팅테이블갱신과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 보안등 무선망 제어방법.
    
11. 제6항에 있어서,
    상기 무선망그룹선택단계는
    무선망에 접속하고자 하는 상기 제어기노드가 자신과 인접한 복수 개의 제어기노드 또는 중계기노드로 노드검색프레임을 방송(Broadcast)하고, 방송한 노드검색 프레임을 수신한 복수 개의 인접 제어기노드 또는 중계기노드로부터 상기 노드검색프레임의 전송에 따른 응답프레임을 수신하는 무선망접속시작과정;
    상기 제어기노드는 수신한 응답프레임을 통해 자신과 인접한 복수 개의 제어기노드 또는 중계기노드가 속한 무선망 그룹에 대한 그룹ID정보를 획득하고, 획득한 상기 그룹ID정보를 확인하여 접속하고자 하는 무선망 그룹을 선택하는 무선망그룹선택과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 보안등 무선망 제어방법.
    
12. 제6항에 있어서,
    상기 무선망그룹접속단계는
    상기 제어기노드가 복수 개의 인접 제어기노드 또는 중계기노드로부터 각각 응답프레임을 수신하는 응답프레임수신과정;
    상기 제어기노드가 수신한 복수 개의 응답프레임 내 수신신호세기정보 및 라우팅레벨정보를 상호 비교하여, 가장 높은 수신신호세기와 가장 낮은 라우팅레벨을 갖는 인접 제어기노드 또는 중계기노드를 선택하는 노드선택과정;
    상기 제어기노드가 선택한 상기 인접 제어기노드 또는 중계기노드와 데이터 전송경로를 형성하고, 형성된 데이터 전송경로에 따른 라우팅테이블을 생성하여 무선망그룹에 접속하는 무선망그룹접속과정;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 보안등 무선망 제어방법.
    
    

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