KR101389405B1 - 무선 네트워크를 통한 정보 패킷 전송 관리 방법 및 그것을 구현하는 라우팅 노드 - Google Patents

무선 네트워크를 통한 정보 패킷 전송 관리 방법 및 그것을 구현하는 라우팅 노드 Download PDF

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피렐리 앤 씨. 에스.피.에이.
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Abstract

본 발명에 따르면, 무선 네트워크는 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드들(AOR) 및 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드들(SR)을 포함하고; 폴링 절차(polling procedure)는 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드(AOR)로부터 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드(SR)로 라우팅 및 데이터 정보 패킷들을 전송하는데 사용된다. 특히, 상기 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드(AOR)가 상기 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드(SR)로 정보 패킷을 송신하여야 할 때 그것은 상기 정보 패킷을 메모리에 저장하면서, 그것은 상기 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드(SR)가 정보 패킷을 수신할 수 있을 때까지 기다리고 그리고 나서 그것은 상기 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드(SR)로 상기 정보 패킷을 송신하며, 그리고 상기 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드(SR)가 상기 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드(AOR)로 정보 패킷을 송신하여야 할 때 그것은 상기 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드(AOR)로 상기 정보 패킷을 즉시 전송한다.

Description

무선 네트워크를 통한 정보 패킷 전송 관리 방법 및 그것을 구현하는 라우팅 노드{Method for managing the transfer of information packets across a wireless network and routing nodes implementing it}
본 발명은 무선 네트워크를 통하여 정보 패킷을 전송하는 것을 관리하는 방법 및 그것을 구현하는 라우팅 노드에 관한 것이다.
무선 개인 영역 네트워크(Wireless Personal Area Network; WPAN) 네트워크는 몇 년 전부터 알려져 있다; 개인 영역 네트워크(Personal Area Network; PAN) 네트워크는 한 사람에 근접한 기기들 간의 통신을 위한 컴퓨터 네트워크로서 정의될 수 있다; WPAN 네트워크는 무선 근거리영역(wireless short-range) 통신 기술을 이용하는 PAN 네트워크이다.
WPAN 네트워크를 구현하기 위해 가장 자주 사용되는 통신 기술은 지그비(ZigBee)이다.
WPAN 네트워크의 주요 및 최근 어플리케이션들 중 하나는 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network; WSN)이다.
WPAN에서 핵심적인 콤포넌트들은 그 네트워크의 노드들이고, 또한 기기들이라고도 불린다; 기본적으로, 두 가지 유형의 기기들이 존재한다: 전 기능 기기(Full Function Device; FFD) 및 축소 기능 기기(Reduced Function Device; RFD); 통상적으로, WPAN 네트워크는 적어도 하나의 FFD 기기가 WPAN 코디네이터(coordinator) 역할을 할 것을 요구한다; FFD 기기는 RFD 기기들과 통신하며 그 네트워크를 통한 통신을 라우팅할 임무를 가진다; 종종, RFD가 배터리 전력이 공급되는(battery powered) 반면 FFD 기기는 간선 전력이 공급된다(mains powered).
응용예에 따르면, WPAN 네트워크는 예컨대 별형 토폴로지(star topology), 클러스터 트리 토폴로지(cluster tree topology) 및 망형 토폴로지(mesh topology)와 같은 여러가지 토폴로지들에서 운영될 수 있다; WSN 네트워크는 전형적으로 망형 토폴로지를 사용한다; 본 발명은 특히 이 경우에 유용하다.
전통적인 지그비 네트워크에서는, 세 가지 유형의 노드들이 존재하는데, 그것들은 바로 지그비 말단 기기(ZigBee end device, 이는 대개 RFD 기기임)와 지그비 코디네이터(ZigBee coordinator, 이는 FFD 기기임)와 지그비 라우터(ZigBee router, 이는 FFD 기기임)이다.
지그비 기술에 기반한 전통적인 WSN 네트워크에서, 말단 기기(End Device; ED)들(또한 "에지 노드들"(edge nodes)로도 불림)은 배터리 전력이 공급되고 그러므로 전력 소비를 제한하도록 설계되고 반면에 라우터들 및 코디네이터(이는 또한 라우터임)는 간선 전력을 공급받고 그러므로 전력 소비에 관한 문제점을 가지지 않는다.
전력 소비의 주범인 WPAN 네트워크의 노드의 콤포넌트는 무선 트랜시버(radio transceiver)이다; 그러므로, 전력 소비를 줄이는 전형적인 방식은 "듀티-사이클링"(duty-cycling)을 이용하는 것, 즉 말단 기기들의 무선 트랜시버를 짧은 시간 기간 동안 간헐적으로 동작(intermittently operating)하게 하는 것이다; 물론, 이는 WPAN 네트워크에서 사용되는 통신 프로토콜들을 복잡하게 한다.
선행 기술로부터 또한, 모든 노드들이 배터리 전력이 공급되고 이에 따라 전력 소비를 제한하도록 설계되고 그리고 특별한 MAC 프로토콜들이 무선 트랜시버들의 전력 소비를 제한하는데 사용되는, 알려진 WSN 네트워크가 존재한다. 예를 들어, M. Buetter 등의 논문 "X-MAC: A Short Preamble MAC Protocol for Duty-Cycled Wireless Sensor Networks"(SenSys 2006, 2006.11.1-3, Boulder, Colorado, USA)에서는, 이러한 MAC 프로토콜들 중 "X-MAC"으로 불리는 하나의 프로토콜을 상세하게 기술하고 이러한 MAC 프로토콜들, 즉 "S-MAC", "T-MAC", "B-MAC" 및 "WiseMAC" 중 다른 것들을 언급하고 있다.
무선 네트워크에서의 전력 소비 문제는 과거에 이미 고려되었고 특정 솔루션들을 통해 해결되었다.
미국 특허 7,035,240에서, 에너지 효율적 네트워크를 구현하기 위한 방법 및 네트워크 구조가 알려져 있다. 그 네트워크는 기지국으로 궁극적으로 라우팅되는 데이터를 수집하고 송신하는 복수의 노드들을 포함한다. 그 네트워크 노드들은 클러스터-헤드(cluster-head) 역할을 하는 단일 노드를 가진 클러스터 집합을 형성한다. 클러스터-헤드는 자신의 클러스터에 가입할 노드들을 구하기 위해 광고하고(advertise), 클러스터 내에서 데이터의 수집을 스케줄링하며, 그리고 나서 데이터를 기지국으로 송신한다. 클러스터는 정보처리를 통해 지능적으로 개개의 노드들로부터의 데이터를 결합할 수 있다. 동작 기간 후에, 클러스터들은 클러스터-헤드 역할을 하는 노드들로 이루어진 다른 집합으로 재구성된다. 네트워크는 개개의 노드들의 에너지 사용을 밸런싱함으로써 시스템 수명을 증가시켜 준다.
미국 특허 7,020,501에서, 다중-노드 네트워크 특히 센서 네트워크에서의 에너지 절약 시스템이 알려져 있다; 그 네트워크는, 자신들을 층(tier)들로 조직화하도록 구성된 노드들을 포함한다; 그 노드들은 또한 그 네트워크에서의 제1 층에서 송신/수신 스케줄을 산출하고 그 송신/수신 스케줄에 따라 제1 층에 인접한 층의 노드들 내 송신기들 및 수신기들의 파워-온(powering-on) 및 파워-오프(powering-off)를 제어하도록 구성된다. 외부 네트워크에 연결된 다수의 모니터 지점들이 그 센서 네트워크와의 통신으로 제공된다.
일반적으로 서로 다른 통신 표준들 간의 또는 동일 표준의 서로 다른 릴리즈들 간의 상호운용성(interoperability)은 잘 알려진 중요한 문제이고 과거에 그것은 특정 케이스에 따라 많은 상이한 방식들로 다루어지고 해결되었다. 호환성(compatibility) 문제는 ISO/OSI 스택의 서로 다른 레벨들 중 어느 것에서 있을 수 있다.
상기 문제점에 대한 전형적인 접근법은 양쪽 표준들 모두 또는 양쪽 릴리즈들 모두를 지원하는 네트워크의 하나 이상의 콤포넌트들을 제공하고 "번역"(translation)을 실행하는 것이다. 이 점과 관련하여, 다음의 미국 특허들 및 미국 특허 출원들이 인용될 수 있다: 6657984, 2003139151, 2005180453, 20060056448.
본 출원인은, 특히 WSN 네트워크에서, 전력 소비가 적고 전형적으로 배터리 전력을 공급받는 기기들이 라우터 역할만을 하거나 또는 라우터 역할도 하게 하는 점에 있어서 장점이 있을 것이라고 생각하였다. 이는 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드 또는 더 정확하게는 자신의 무선 트랜시버가 간헐적으로 예컨대 기결정된 듀티-사이클로 동작하는 라우팅 노드를 구비할 것을 필요로 할 것이다.
상기의 생각으로부터, 본 출원인은 영구적으로 전력공급되는(permanently powered) 무선 트랜시버와 전형적으로 영구적 동작을 갖는 전통적인 라우팅 노드와 간헐적 동작 라우팅 노드가 그들 간에 효과적이고 효율적으로 통신하게 하여야 할 필요성을 도출하였다.
본 출원인에 의해 고려되는 제1 가능성은 그 두 유형의 라우팅 노드들을 위한 통신 프로토콜들을 적절하게 재설계하는 것이었다.
그렇지만, 본 출원인은 이 가능성이 상당한 단점이 있다고 생각하였는데 왜냐하면 전통적인 (즉, 영구 동작) 라우팅 노드에 대한 통신 프로토콜은 대부분 표준화되어 있기 때문이고 그리고 다수의 WPAN 네트워크들 (WSN 네트워크 포함)이 이미 전개되어(deployed) 있기 때문이다.
그러므로, 본 출원인은 레거시 네트워크 라우팅 노드(legacy network routing node)들의 통신 프로토콜이 유지되는 솔루션을 목표로 한다; 환언하면, 여기서 그 솔루션은 구 호환성이 있다(backward compatible).
앞에서 언급되었던 2개의 미국 특허들, 즉 US 7,020,501 및 US 7,035,240은 구 호환성의 문제를 다루고 있지 않다.
특히, US 7,035,240은 네트워크의 모든 노드들이 동일한 새로운 알고리즘을 실행하기 때문에 구 호환성 문제를 완전히 도외시하고 있고, US 7,020,501에서는 센서 네트워크 내 라우팅 노드들에 관하여 어떠한 언급도 하고 있지 않다.
그러므로, 본 발명 뒤에 있는 일반적인 기술적 문제는 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드들과 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드들이 WPAN 네트워크 내에서 어떻게 통신하게 하는가이다.
더 특별하게는, 본 발명은, 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드에 의해 사용되는 통신 프로토콜 상의 실질적인 변화 없이, 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드와 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드가 통신하게 하기 위한 솔루션을 발견하는 것을 목표로 한다.
상기에서 언급한 문제들을 해결하기 위해, 본 출원인은 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드들과 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드들 간에 정보 패킷들을 전송하기 위한 폴링 절차(polling procedure)를 이용하는 것을 생각하였다.
어떤 WPAN 네트워크(예: 지그비 네트워크)의 경우에, 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드들과 통신하기 위해 간헐적인 말단 노드들에 의해 폴링 절차가 이용된다. 이에 따라, 이러한 유형의 WPAN 네트워크들에서 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드들을 위한 그리고 거기에 연결된 말단 노드들을 위한 MAC 프로토콜에 관하여 본 발명에서는 어떠한 변화도 요구하지 않으며, 이는 구 호환성이 있게 해 준다; 그러나 어떤 변화들은 네트워크 레벨에서 요구된다.
더 정확하게, 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드로부터의 (라우팅 및 데이터) 정보 패킷들을 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드에서 수신하기 위해 그 폴링 절차가 이용된다; 특별하게, 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드가 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드로 정보 패킷을 송신하여야 할 때 그것은 상기 정보 패킷을 메모리에 저장하면서, 그것은 상기 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드가 정보 패킷을 수신할 수 있을 때까지 기다리고 그리고 나서 그것은 상기 정보 패킷을 상기 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드로 송신한다.
반면에, 상기 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드가 상기 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드로 정보 패킷을 송신하여야 할 때, 그 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드는 그것을 즉시 송신할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드는 바람직하게는 MAC 레벨이 아니고 네트워크 레벨에서 구현될 듀티-사이클링 통신 프로토콜을 통해 간헐적으로 동작하는 비-라우팅 노드들로부터 정보 패킷을 수신하고 그 간헐적으로 동작하는 비-라우팅 노드들에게 정보 패킷을 송신할 수도 있다.
다른 양상에 따르면, 본 발명은 또한 WPAN 네트워크의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드들 덕분에 제공되는 WPAN 네트워크의 자기-치유 특징(self-healing feature)에 관한 것이다.
사실, 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드는 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드와의 무선 연결의 상실(loss)을 탐지하여 그 결과 네트워크의 노드들 모두 또는 그들 중 일부에게 통지하도록 만들어짐으로써 정보 패킷들에 관한 서로 다른 라우팅이 일어날 수 있게 한다.
본 발명은 첨부된 도면에 관련하여 고려되는 다음의 설명으로부터 더욱 명백해질 것이고, 여기서,
도 1은 본 발명에 따라, WPAN 네트워크 특히 지그비 기술에 기반한 WSN 네트워크를 도식적으로 도시하고 있고,
도 2는 두 종류의 노드들, 즉 항시-온 라우터(Always-On Router; AOR) 노드 및 휴지 라우터(Sleeping Router;SR) 노드의 프로토콜 스택을 도식적으로 도시하고 있고,
도 3은 SR 노드의 초기화에 관련한 흐름도를 도식적으로 도시하고 있고,
도 4는 SR 노드 및 AOR 노드 간의 간접 통신에 관련항 흐름도를 도식적으로 도시하고 있고,
도 5는 SR 노드에 의해 실행되는 폴링 상태에 관련한 흐름도를 도식적으로 도시하고 있고,
도 6은 일반적인 분산형 상호운용성 WPAN 네트워크 시나리오를 도식적으로 도시하고 있고,
도 7은 본 발명에 따른 자기-치유 방법에 관련한 흐름도를 도식적으로 도시하고 있으며, 그리고
도 8은 본 발명에 따른 자기-치유 방법을 특정 WPAN 네트워크에 적용한 예를 도식적으로 도시하고 있다.
다음의 설명 및 첨부된 도면들이 본 발명을 제한하도록 해석되어져서는 안되고 단순히 예시들로서 해석되어져야 함이 이해되어야 한다.
본 발명에 관한 기술된 실시예는 무선 센서 네트워크(WSN)에 해당한다. 그 네트워크의 무선 노드들은 AOR 노드들, SR 노드들, 및 ED 노드들로 불려질 것이다; AOR 노드는, (전형적으로 간선 전력이 공급되는) 영구적으로 동작하는 무선 트랜시버를 포함하고 라우팅 기능을 가진 노드이고, SR 노드는 (전형적으로 배터리 전력이 공급되는) 간헐적으로 동작하는 무선 트랜시버를 포함하고 라우팅 기능을 가진 노드이고, ED 노드는 바람직하게는 (전형적으로 배터리 전력이 공급되는) 간헐적으로 동작하는 무선 트랜시버를 포함하고 어떠한 라우팅 기능도 갖지 않는 에지 노드이다.
다음의 설명에서, “정보 패킷”이라는 표현은 데이터 정보 패킷 및 라우팅 정보 패킷 양자 모두를 커버한다.
여기 이후부터는, 독자는 지그비와 그것의 통신 기술 및 프로토콜들을 잘 안다고 가정하는데 그것은 관련 기술분야에서 숙련된 자들에게는 사실이기 때문이다.
도 1에서, 본 발명에 따라, WPAN 네트워크, 구체적으로 지그비 기술에 기반한 WSN 네트워크가 도시되어 있다. 이 특정 네트워크는 제1 복수의 노드들을 포함하는 제1 WSN 서브-네트워크(SNW1) 및 제2 복수의 노드들을 포함하는 제2 WSN 서브-네트워크(SNW2)를 포함한다.
도 1의 WSN 네트워크의 무선 노드들은 세 가지 상이한 유형들이 있다: AOR 노드(검은 원), SR 노드(교차무늬 원) 및 ED 노드(흰 원); 서브-네트워크(SNW1)는 단지 AOR 노드들 및 ED 노드들만을 포함하고 반면에 서브-네트워크(SNW2)는 단지 SR 노드들 및 ED 노드들만을 포함한다. 서브-네트워크(SNW1)는 대체적-레거시 WSN 간선 전력공급 백본 네트워크(almost-legacy WSN mains powered backbone network)이고 그리고 이미 전개된 네트워크에 해당할 수 있다.
공통 용어법에 따라, AOR 노드들은 FFD이고 통상적으로 간선 전력이 공급되고, ED 노드들은 통상적으로 RFD이고 배터리 전력이 공급되며, SR 노드들은 FFD이고 통상적으로 배터리 전력이 공급된다.
도 1에서, 화살표를 가진 선들은 네트워크의 노드들 간의 통신 링크를 나타내고 있다; 모든 라인들이 2개의 화살표들을 가지고 이는 양방향 통신을 의미한다는 것을 유념하여야 한다.
2개의 서브-네트워크들이 4개의 “브리지”(bridge) 라우팅 노드들(B1, B2, B3, B4) - 2개의 AOR 노드들(B1, B3) 및 2개의 SR 노드들(B2, B4) - 에 의해 연결되고 통신되어진다; 이는 그것이 본 발명의 핵심적 양상들 중 하나에 해당하기 때문에 다음에서 더 잘 설명될 것이다.
전력 소비는 노드의 무선 트랜시버에 의해, 특히 많은 상업 트랜시버들(예: Texas Instruments CC2420/CC2430, Ember EM250 기타 등등)에 있어서 전력 소비가 완전히 같을 때 송신 및 수신 상태 양자 모두에서의 활성 기간(active period)에 의해 심각하게 영향을 받는다는 것이 고려되어야 한다. 이 이유로 인하여, 노드가 자신의 무선 트랜시버를 항상 활성 상태로 유지하는 것을 필요로 하는 경우 그것은 간선에 의해 아니면 매우 강력한 (그리고 거대한) 배터리에 의해 전력을 공급받을 필요가 있다.
무선 트랜시버를 구비한 무선 노드가 (소형) 배터리에 의해 전력공급될 때 전력 소비를 줄이고 배터리 수명을 최대화하기 위한 보통의 접근법은 “듀티-사이클링”이다; 환언하면, 자신의 트랜시버는 단지 주기적으로 짧은 시간 기간 동안만 활성 상태이다.
이 접근법은 노드에 의한 송신에 관하여 어떠한 문제도 발생시키지 않는다; 사실, 송신은 그 노드가 깰 때만(wake up) 주기적으로 일어날 수도 있다. 어쨌든, (정보를 풀어주지 않고) 그 노드에 의한 수신을 허용하기 위하여 다른 노드들에 관한 정보 패킷의 전송을 관리하기 위한 특정 방법들을 사용할 필요가 있다.
도 1에서, 3개의 상이한 통신 프로토콜들이 존재한다:
- 제1 통신프로토콜은, 서브-네트워크(SNW1)의 임의의 ED 노드와 임의의 AOR 노드 간의 통신을 위해 그리고 AOR 노드들 간의 통신을 위해 서브-네트워크(SNW1) 내에서 사용되는 지그비 기술에 따른 것이다;
- 제2 통신 프로토콜은, 간헐적 동작 노드들 간의, 구체적으로 서브-네트워크(SNW2)의 임의의 ED 노드와 임의의 SR 노드 간의 그리고 SR 노드들 간의 통신을 위해 서브-네트워크(SNW2) 내에서 사용되는 듀티-사이클링 통신 프로토콜이다;
- 제3 통신 프로토콜은, 함께 통신하기 위하여, 특히 AOR 노드(즉, 영구적 동작 라우팅 노드)가 SR 노드(간헐적 동작 라우팅 노드)와 통신하기 위하여, 4개의 “브리지” 노드들(B1, B2, B3, B4)에 의해 사용되는 것이다;
제2 통신 프로토콜 및 특히 제3 통신 프로토콜은 본 발명의 양상들이다.
서브-네트워크(SNW1)는 서브-네트워크(SNW2)로의 다중 액세스 경로들을 그것의 라우팅 노드들 즉 SR 노드들에 의해 발견할 수 있다; 도 1에서, SR 노드 + AOR 노드로 이루어진 단지 2개의 쌍들 즉 B2+B1 및 B4+B3는 본 발명에 따라 최소인 게이트웨이 역할을 한다; 더 높은 수의 쌍이 그 2개의 서브-네트워크들 간의 통신을 위해 확립되고 사용될 수 있다.
그 2개의 서브-네트워크들 내의 노드들은 상이한 프로토콜 스택을 가지는데, 왜냐하면 서브-네트워크(SNW1)(이는 본관 전력이 공급됨)의 주 목적은 레이턴시(latency)를 최소화하는 것이고 (예컨대 제어 네트워크의 전형적 요건) 반면에 서브-네트워크(SNW2)(이는 배터리 전력이 공급됨)의 주 목적은 배터리 수명을 최대화하는 것이기 (예컨대 데이터를 센싱하는 모니터링 네트워크의 전형적 요건) 때문이다.
도 2에서, 그 두 가지 종류의 노드들(즉, AOR 및 SR)의 프로토콜 스택이 묘사되어 있다; 그 노드들은 ISO/OSI 표준 접근법에 따라 다음의 계층들을 포함한다:
- 물리(PHY) 계층(201) 및 매체접근제어(MAC) 계층(202): PHY 계층(201)은 하드웨어(트랜시버)로 구현될 수도 있고 노드로 하여금 네트워크의 에너지를 스캔하고 공중으로(over the air) 패킷을 전송하게 해 줄 수도 있다; MAC 계층(202)은 예컨대 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance)일 수 있는 채널로의 액세스를 제어하고 관리한다;
- 스택(STACK) 계층(203): 그것은 노드들의 네트워크 스택을 나타낸다: 그것은 네트워크의 저 전력 특징(SR 스택(203S)) 또는 네트워크 내 낮은 레이턴시 특징(AOR 스택(203A))을 보증하도록 만들어질 수 있다;
- API 계층(204): 이것은 하위 계층들에 대한 어플리케이션의 인터페이스이고 특정 어플리케이션을 노드들의 상부 상에서 실행하게 해 준다; 전형적으로 이 계층에 의해 정의되는 API들의 집합은 송신/수신 데이터 인터페이스들 및 어플리케이션 처리 메커니즘(어플리케이션 리소스의 사용)을 포함한다; 이 계층은 예컨대 지그비 기술에서 “APS”로서 정의되는 어플리케이션 서브-계층에 의해 표현될 수 있다;
- 어플리케이션(APPLICATION) 계층(205): 이것은 노드 구조의 상부 계층이고 그리고 네트워크에서 제어 기능들을 수행하는 어플리케이션에 해당한다; 일반적인 경우에, 단일 노드는 API 계층을 통하여 리소스들에 대하여 액세스하는 다수의 어플리케이션들을 실행할 수 있다; 본 발명의 지그비 실시예에서, 어플리케이션은 건물 자동화(Building automation), 무선 센서 어플리케이션(Wireless Sensor Application), 가정 자동화(Home Automation) 등과 같은 특정 지그비 어플리케이션 프로파일에 따를 수 있다.
상기에서 언급한 계층들은 노드의 성능을 제어하는 교차 계층 관리 블록(cross layer management block; 200)에 의해 관리된다.
서브-네트워크(SNW1) 내 에지 노드(ED)는 부모 AOR 노드와 통신하기에 적합한 스택을 구비하고, 반면에 서브-네트워크(SNW2) 내 에지 노드(ED)는 부모 SR 노드와 통신하기에 적합한 스택을 구비한다.
AOR 노드 및 SR 노드 간의 통신은 폴링 절차를 이용한다; 이것은 데이터 및 라우팅 정보 패킷들 양자 모두에 적용된다. 특히, AOR 노드가 SR 노드로 정보 패킷을 송신하여야 할 때, 그것은 상기 정보 패킷을 메모리에 저장하고, 그것은 상기 SR 노드가 정보 패킷을 수신할 수 있을 때까지 기다리고 그리고 나서 그것은 상기 SR 노드로 상기 정보 패킷을 송신하고, 반면에 상기 SR 노드가 상기 AOR 노드로 정보 패킷을 송신하여야 할 때 그것은 상기 AOR 노드로 상기 정보 패킷을 즉시 송신한다.
이를 위해 AOR 노드는, SR 노드로 송신될 정보 패킷을 저장하는 메모리 및 SR 노드가 정보 패킷을 수신할 수 있을 때까지 기다리고 그 정보 패킷을 SR 노드로 송신하는 모듈을 포함한다.
SR 노드는, AOR 노드로부터 이러한 정보 패킷을 수신하기 위한 폴링 절차를 구현하는 폴링 모듈, 다른 SR 또는 ED 노드들과 통신하기 위한 프로토콜을 구현하는 듀티-사이클링 통신 모듈, 및 AOR 노드와의 무선 연결을 모니터링하고 이러한 무선 연결이 상실되었는지 여부를 결정하는 모듈을 포함한다.
상기에서 언급한 모듈들은 소프트웨어, 펌웨어(firmware) 또는 더 나아가 하드웨어 모듈들로서 구현될 수도 있다.
SR 노드들 간의 또는 SR 및 ED 노드 간의 통신은 "저 전력 통신 프로토콜"(low power communication protocol)이고 다음의 두 가지 상이한 접근법들 중 어느 하나에 기반할 수도 있다: "동기화"(synchronization) 및 "스니핑"(sniffing). 이들 접근법들은 모든 노드들이 배터리 전력을 공급받는 WSN 네트워크에서 구현되는 MAC 프로토콜에서 이미 사용되었다. M. Buetter 등의 논문 "X-MAC: A Short Preamble MAC Protocol for Duty-Cycled Wireless Sensor Networks" (SenSys 2006, 2006.11.1-3, Boulder, Colorado, USA)에서는, 이러한 MAC 프로토콜들 중 "X-MAC"으로 불리는 하나의 프로토콜을 상세하게 기술하고 이러한 MAC 프로토콜들, 즉 "S-MAC", "T-MAC", "B-MAC" 및 "WiseMAC" 중 다른 것들을 언급하고 있다.
본 발명에 따르면, 특히, 이들 접근법들은 STACK 계층에서 구현된다; 이러한 식으로, 물리 및 MAC 계층은 유리하게도 변경없이 유지될 수 있어서, 이미 전개된 예컨대 지그비 네트워크에 관한 구 호환성을 제공할 수 있다.
이하에서 AOR 노드 및 SR 노드 간의 통신에 관한 더 상세한 설명이 도 3, 도 4 및 도 5와 관련하여 제공될 것이다.
도 3은 SR 노드의 초기화에 관한 것이다.
SR 노드는 존재하는 임의의 네트워크를 탐색하고 깨운다 (단계 301). 만약 SR 노드가 AOR 노드를 발견한다면 (단계302), 그것은 가입 절차를 제기하며 (단계 303) 그 AOR 노드의 "자손"(son)이 됨으로써 그 AOR 노드에 가입한다. 만약 어떠한 AOR 노드도 SR 노드의 커버리지 영역 내에 있지 않으면 (단계 302) "저 전력 통신 프로토콜"(이를테면 "저 전력 리스닝"(low power listening))이 결합(association) 및 그 후의 통신을 위해 먼저 사용될 것이다; 만약 SR 노드가 자신의 커버리지 영역 내에서 자신의 "부모"(parent)가 될 수 있는 다른 SR 노드를 발견한다면 (단계 309), 그것은 그 다른 SR 노드에 가입하고 (단계 310) 그리고 나서, 이 프로토콜에 따라, 그 다른 SR 노드와의 저 전력 통신 상태(단계 311)가 뒤따른다; 만약 SR 노드가 자신의 커버리지 영역 내에서 자신의 "부모"가 될 수 있는 다른 SR 노드를 발견하지 못한 경우에는, "결합 실패"(association failed) 상황이 발생하고 (단계 312) 나중에 새로운 시도가 이루어질 것이다 (단계 301).
SR 노드가 다른 노드(AOR 노드 또는 SR 노드 중 어느 하나)에 결합하는 경우, 그것은 그 "부모" 노드에게, 자신의 트랜시버가 간헐적으로 동작할 것임을 상술한다. 이는 특히, SR 노드가 AOR 노드에 결합할 때 중요하다; 사실, 이 경우에, AOR 노드는, 자신이 비-영구적 작동 라우팅 노드와 통신하여야 하고 따라서 자신은 이 노드로 향하는 라우팅 정보 패킷 및 다른 노드들로 향하는 데이터 정보 패킷 양자 모두 뿐만 아니라 그 경우에 이 데이터를 저장하고 폴링 상태를 기다리는 이 노드로 향하는 데이터 정보 패킷을 송신하여야 함을 인식하고 있을 필요가 있다.
SR 노드가 결합한 AOR 노드로부터 데이터를 수신하기 위해, 간접 송신 메커니즘이 AOR 노드 및 SR 노드 양쪽 모두에서 구현되어야 할 것이다 (단계 304).
SR 노드가 결합한 AOR 노드로 데이터를 송신하기 위해, 가장 먼저, 송신될 패킷이 존재하는지 여부에 관한 검토(단계 305)가 행해진다; 만일 그러한 패킷이 존재한다면, SR 노드의 트랜시버가 활성화되고 (단계 306), 그리고 나서 정보 패킷의 직접 송신이 실행된 (단계 307) 후에 바로, 최종적으로 SR 노드의 트랜시버가 비활성화된다 (단계 308). 이는 AOR 노드 및 그것의 트랜시버가 영구적으로 동작하기 때문에 가능하다.
도 4는 SR 노드 및 AOR 노드 간의 간접 통신(단계 304)에 관한 것이다.
휴지 SR 노드는 폴링 절차 전에 자신의 트랜시버를 활성화시킬 것이다 (단계 402); 그리고 나서 그것은 예로서 매 "최대대기시간"(MaxWaitTime)마다 즉 설정될 시간 기간 파라미터에서 데이터를 위해 AOR 노드를 폴링할 것이다 (단계 403); 폴링 절차의 폴링 주기는 카운터 검토 단계(단계 401) 및 카운터 증가 단계(단계 405)를 포함하는 대기 루프(waiting loop)를 통해 구현된다; 최종적으로, 휴지 SR 노드는 자신의 트랜시버를 비활성화함으로써 휴지 상태로 되돌아갈 것이고 (단계 404) 따라서 자신의 배터리 수명을 절약할 것이다. 이것은 심지어, SR 노드가 WSN 네트워크(즉, 서브-네트워크(SNW1))의 전력공급되는 백본 브랜치(backbone branch)에 인접해 있는 네트워크의 경계부에 위치한 경우와 그리고 SR 노드가 AOR 노드에 결합되어 있는 경우에서도 일어난다.
도 5는 SR 노드에 의해 실행되는 폴링 상태(단계 403)에 관한 것이다.
SR 노드는 부모 AOR 노드로 데이터 요청을 송신할 것이고 (단계 501) 그 AOR 노드로부터 응답을 수신할 것이다 (단계 502); 이 점에 있어서, 설정된 "계류 데이터"(pending data) 플래그를 가진 수신확인(acknowledgement)과 같은 피기백 메커니즘(piggy-backing mechanism)이 구현될 수도 있다. 그 응답이 검토될 것이다 (단계 503): 만약 AOR 노드가 SR 노드를 위한 계류 중인 정보 패킷을 가지고 있지 않으면 어떠한 추가적 단계들도 실행되지 않을 것이다; 그렇지 않으면, 대기 루프(단계 504)가 실행될 것이고, 여기서 그 대기 단계는 AOR 노드가 정보 패킷의 송신을 시작할 때 또는 "데이터최대대기시간"(DataMaxWaitTime), 즉 설정될 시간 기간 파라미터의 타임아웃이 경과될 때 중 어느 한 경우에 종료된다. 만약 타임아웃에 도달하면 SR 노드는 "수신 실패"(failure in reception)를 통지할 것이고 (단계 505) 나중에 그 수신 프로세스를 재시도할 수도 있다; 그렇지 않으면 SR 노드는 AOR 노드로부터 정보 패킷을 수신할 것이다 (단계 506).
도 1에서의 본 발명의 실시예에 따르면, WSN 네트워크는 지그비 네트워크를 통해 구현되고, 더 정확하게는 2개의 지그비 서브-네트워크들(SNW1, SNW2)의 연결을 통하여 구현된다.
그 두 서브-네트워크들 간의 상호운용성을 유지하기 위해, 그 두 서브-네트워크들의 노드들의 MAC 계층 및 PHY 계층은 양자 모두 지그비 기술과 호환성이 있다.
또한, 서브-네트워크(SNW1)의 간선 전력공급 라우팅 노드들 즉 AOR 노드들의 통신 프로토콜 상에서 어떠한 실질적인 변화도 가해지지 않는다. 이 목적을 달성하기 위해, AOR 노드들 (도 1의 B1 및 B3)의 게이트웨이는 임의의 ED 노드들 뿐만 아니라 거기에 결합된 SR 노드들(도 1의 B2 및 B4)와도 통신하기 위한 폴링 절차를 이용한다; 이 점에 있어서, IEEE 802.15.4-2003의 7.1.16 단락 및 그림 33 그리고 7.5.6.3 단락을 참조하기로 한다.
일단 게이트웨이 SR (도 1의 B2 및 B4) 노드들이 대응되는 AOR 노드들(도 1의 B1 및 B3)에 결합한 경우, AOR 노드들은 (간선 전력이 공급되는) 서브-네트워크(SNW1)로부터 (배터리 전력이 공급되는) 서브 네트워크(SNW2)로 라우팅 프로토콜들이 전파되는 것을 가능하게 하기 위해 브로드캐스트(broadcast) 및 멀티캐스트(multicast) 라우팅 정보 패킷을 SR 노드들에게 포워딩하여야 할 것이다. 이는 용이하게 수행되는데, 왜냐하면 결합 상태 동안, SR 노드들은 라우팅 특징을 갖지만 아이들(idle) 상태에 있을 때(이는 AOR 노드들에서는 사실이 아님) 트랜시버를 휴지 모드(sleeping mode)로 두는 특성을 가진 노드로서 공표하기 때문이다. 반면에, AOR 노드는 라우팅 기능을 갖고 아이들 상태에 있을 때 트랜시버를 휴지 모드로 두는 기능을 가진 노드들, 즉 SR 노드를 인식할 것이고, 그들로부터의 모든 정보 패킷들을 저장할 수 있다: 이들 패킷들은 SR 노드 그 자체로 주소지정된 데이터 패킷들 뿐만 아니라 SR 노드와의 경로가 있는 노드로 주소지정된 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 라우팅 패킷들 및 데이터 패킷들일 수 있다. 환언하면, ED 노드와의 통신을 관리하기 위해 AOR 노드는 그것으로 주소지정된 데이터 패킷들만을 저장하여야 하는 반면에, SR 노드와의 통신을 관리하기 위해서는 그 SR 노드를 다음 홉(hop)으로서 구비한 패킷들과 모든 브로드캐스트 및 멀티캐스트 패킷들(예: 네트워크 명령 패킷들)을 저장하여야 한다. 이러한 식으로, 휴지 라우터들 및 항시-온 라우터들 간의 상호운용은 효과적으로 수행될 수 있다.
또한, SR 노드들 간의 가능한 다중 연결 덕분에, 서브-네트워크(SNW1) 및 서브-네트워크(SNW2) 간의 연결에 있어서 시스템의 단일 장애 지점(single point of failure)을 방지한다.
지그비 기술에 따라 사용되고 알려진 폴링 메커니즘은 SR 노드가 자신의 "부모" 노드로부터만 데이터를 폴링할 수 있게 하는데 왜냐하면 대응되는 폴링 프리미티브(primitive)는 그 폴링의 목적지를 상술하는 것을 허용하지 않기 때문이다. 이러한 식으로, 심지어 하나 이상의 AOR 노드가 SR 노드의 무선 범위에 있을지라도, 단지 하나의 링크(AOR-SR)만이 AOR 노드로부터 SR 노드로의 통신에 사용될 것이다. 더욱이, 그 SR 노드로부터 임의의 이웃하는 AOR 노드로의 통신은 그 부모 링크만을 사용하여 행해질 것이다. 사실, 지그비 라우트(ZigBee Route) 요청 메시지처럼, SR 노드로부터 AOR 노드로 직접적 메시지가 발행될 수 있을지라도, 라우트 응답(Route Reply)은 역 경로를 따를 것이고 따라서 다음 홉은 라우트 요청 그 자체의 결과로서 부모 노드로 설정될 것이다; 이와 같은 내용이 실행되어서, SR 노드로 하여금 단지 자신의 이웃하는 SR 노드들로부터의 그리고 자신의 부모 AOR 노드로부터의 (이러한 노드가 존재하는 경우) 라우트 요청에 대하여만 응답하게 한다.
통신에서의 이러한 메커니즘은 본 발명의 주요 강점 중 하나인데 왜냐하면 그것은 프로토콜 스택 상의 어떠한 실질적인 변화 없이 현존 폴링 메커니즘을 사용할 수 있기 때문이다.
AOR 노드들은 SR 노드들이 이 데이터를 위해 깨우고 폴링하는 것을 허용할 만큼 충분히 오래 SR 노드들을 위한 데이터 패킷들을 유지하여야 할 것임이 명확해져야 한다: 이를 위해, 현존 네트워크 계층 변수가 AOR-ED 통신에 사용되는 동일한 절차를 사용하여 설정되어야 한다.
환언하면, 본 발명에서 도입된 기술특징은 저 전력 라우터가 휴지하는 것을 허용함으로써 에너지를 절약하고 배터리로 작동되는 것을 허용함으로써 이에 따라 그 라우터가 항상 간선 전력을 공급받게 하여야 하는 제약을 제거할 수 있다.
도 6에서 분산형 상호운용성 네트워크 시나리오가 묘사되어 있는데 이는 도 1의 예보다 더 일반적인 케이스이다; 3개의 서브 네트워크들인 SNW3(예: AOR 브랜치), SNW4(예: 제1 SR 브랜치) 및 SNW5(제2 SR 브랜치)가 하이라이트되어 있고 그들 간의 경계 영역(SNW6)도 또한 하이라이트되어 있다: 다수의 SR 노드들에 대한 결합을 허용함으로써, 서브-네트워크의 경계들 상의 AOR 노드는 네트워크의 SR 브랜치들을 연결하기 위한 다중 경로들을 확립할 수 있다 (도 6에서 SNW6 영역의 AOR 노드들 참조). 이러한 식으로, 비록 항시-온 노드 및 휴지 노드 간의 하나의 특정 연결 링크에서 장애가 발생할지라도 SR 노드들과의 통신이 유지될 수 있다. 배터리 장애가 발생하는 경우, 다른 SR-AOR 링크들이 어떻게든 전체 네트워크의 트래픽을 재방향설정하여 전송하고 로드 밸런스를 복원함으로써 통신을 유지할 수 있다.
간선 전력을 공급받는 서브 네트워크 및 배터리 전력을 공급받는 서브 네트워크 간의 통신을 보장하기 위해, 본 발명은 예컨대, SR 노드들이 AOR 라우터에 대한 링크에서의 문제가 발생하는 경우 브로드캐스트 패킷들이나 바람직하게는 멀티캐스트 패킷들을 경계 위치에 있는 다른 노드들에게 발행함으로써 네트워크의 나머지 부분에 통지하는 절차(도 7)를 생각해 본다; 만약 어떠한 위치찾기 기능(location function)도 제공되지 않는다면, 브로드캐스트 패킷들이 사용된다.
이 경우에, 아마도 (예: 저속 이동 응용예들에 있어서) 부모 AOR 노드의 이동에 기인하여, AOR 노드에 아직 연결되지 않은 다른 노드들은 (그들은 이 동작을 하기 위해 그들의 부모 리스트를 검토할 수도 있다) AOR 노드에 결합하려고 시도할 것이고, 이는 간선 전력을 공급받는 서브-네트워크에 대한 연결을 최대화함으로써 네트워크 신뢰성(reliability)을 향상시키고, 만약 그들 자신의 주소에서의 변화가 일어나는지를 그들의 결합된 노드들(전형적으로 다른 SR 노드들)에게 통지할 것이다. 이 경우에, 그 결합된 SR 노드들은 저 전력 서브-네트워크 구조에서의 최적의 밸런스를 복원하기 위해 네트워크에 재가입하도록 되어질 것이다.
더 구체적으로, (자식-부모 링크를 통해) AOR 노드에 연결된 SR 노드가 자신의 AOR 부모와의 연결을 놓칠 때마다 (즉 SR 노드 이동, 배터리 장애 또는 방전 등에 기인하여 놓칠 때마다), 그것은 다른 SR 노드들에 그 문제에 관하여 알려주기 위한 통지 패킷을 송신한다. 이 패킷은 멀티캐스트 또는 브로드캐스트 통신을 통해 송신될 수 있다. SR이 이 "연결 상실"(connection loss) 메시지를 수신하면 언제든지 그것은 자신의 부모 노드의 유형을 검토한다: 만약 그것이 AOR 노드가 아니라면 (즉, 그것이 SR 노드이면), 그것은 자신의 무선 범위 내에 AOR이 존재하는지 여부를 검토할 것이고, 만약 존재한다면, 그것은 그러한 AOR과 결합하려고 시도할 것이다. 이러한 식으로 SR 망과 AOR 망 간의 연결 링크가 보장된다. 만약 부모의 변경이 일어나고 SR 노드의 주소가 변경되면, SR 노드는 이 변경에 관하여 그 자신에 결합된 모든 노드들에 통지하여야 할 것이고, 모든 결합된 SR 노드들은 네트워크에 재가입하여 업데이트된 주소들을 얻을 것이고 모든 라우팅 테이블들이 그 새로운 주소들을 반영하기 위해 업데이트될 것이다.
이 절차는 휴대성(portability)에 관한 문제를 해결할 수도 있다; SR 노드들은 배터리 전력을 공급받을 것이고 그러므로 그것들은 그들의 동작 시간 동안 이동하여 위치를 변경할 수 있을 것이다. 이러한 이유 때문에, 이동성을 허용하고 AOR 네트워크와의 연결을 보장하기 위한 프로세스를 구비하는 것은 매우 유용하다.
본 발명에 따른 자기-치유 방법이 도 7의 예시 흐름도를 참조하여 다음에서 설명될 것이다.
단계(701)에서, SR 노드는 자신의 부모 AOR 노드와의 연결 상실을 탐지한다; 단계(702)에서, SR 노드는 연결 상실 탐지에 관하여 네트워크에게 (브로드캐스트 또는 멀티캐스트 송신을 통해) 통지한다. 다수의 SR 노드들은 연결 상실 통지를 수시할 것이고 그들 각각은, 단계(703)에서, 그것이 이미 AOR 노드에 연결되어 있는지 또는 그렇지 않은지를 검토한다; 만약 연결되어 있음이 사실이라면, SR 노드에 의하여 어떠한 추가적 단계들도 실행되지 않는다; 그렇지 않으면, 단계(704)에서, 각 SR 노드는 자신의 부모 노드 역할을 할 수 있는 AOR 노드를 식별하기 위한 무선 스캔을 실행할 것이다. 단계(705)에서, 각 SR 노드는 새로운 부모가 식별되었는지 여부를 검토할 것이다; 만약 식별되지 않은 경우, SR 노드에 의해 어떠한 추가적인 단계들도 실행되지 않는다; 그렇지 않으면, 단계(706)에서, SR 노드는 그 새로운 부모에 결합할 것이다. 그 이후에, 단계(707)에서, SR 노드는 그것의 네트워크 주소가 그 새로운 결합에 기인하여 변경되는지 여부를 검토한다; 만약 변경되지 않으면, SR 노드에 의해 어떠한 추가적인 단계들도 실행되지 않는다; 그렇지 않으면, 단계(708)에서, SR 노드는 네트워크의 모든 관심 노드들에게 그것의 새로운 주소를 통지할 것이고 전형적으로 적어도 그것에 결합된 노드들에 통지할 것이다.
상호운용성을 위한 본 발명의 제안된 방법은 결함(fault)에 대한 내성을 위해 휴지 라우터들에 의존하는 것을 허용한다. 도 8에 도시된 상황에서, 즉 AOR 서브-네트워크의 일부(P2)가 (예를 들어, 실선에 의해 범위가 정해진 영역(A)에 존재하는 강한 무선 간섭에 기인하여) AOR 서브-네트워크의 다른 일부(P1)에 더 이상 연결되어 있지 못한 상황에서 AOR 간의 애드-혹(ad-hoc) 통신은 SR 서브-네트워크(SNW7)에 의해 수행되는 연결에 의존할 수 있다.
이미 전개된 (두 부분들 또는 서브-네트워크들(P1, P2)로 나누어진) AOR 네트워크 및 이후 가입하는 SR 네트워크(SNW7)에 관하여 생각해 보면, 이 SR 네트워크(SNW7)는 현존하는 두 AOR 서브-네트워크들(P1, P2)의 중간에 도 8에서와 같이 위치할 수 있다: 이 상황에서, 상기에서 설명된 가입 절차를 이용하면 그리고 AOR 노드들 중 적어도 일부는 여전히 결합을 허용함을 가정하면, 경계부 SR 노드들은 그들의 무선 범위 내에서 AOR 노드들에 직접 가입할 것이다. 이러한 식으로, 두 개의 AOR 서브-네트워크들 간의 연결은, 그 두 개의 서브-네트워크들 간의 직접 연결에서의 전체적 장애가 있는 경우에서조차도, 이루어질 수 있다.
기술된 폴링 메커니즘을 이용하여 SR 네트워크는 WPAN 네트워크 내에서 연결 기능을 실행할 것이고 이에 따라 AOR 노드들을 더 잘 연결시키기 위한 새로운 라우트를 제공하며 WPAN 네트워크의 그와 다른 비연결되 브랜치들로 패킷들을 전달할 수 있다. SR 노드들이 부모 AOR 노드들을 포함하여 자신의 부모 노드들로부터 라우트 요청 패킷들에 대하여 폴링할 수 있게 해 줄 라우팅 패킷들의 브로드캐스트/멀티캐스트 덕분에 그 새로운 라우트가 확립될 것이다.
여하간, 본 발명에 따르면, SR 노드들을 통하는 것보다 다른 AOR 노드들을 통하여 상실된 연결을 재확립하는 것이 선택된다; 사실, AOR 노드들을 통한 연결은 항시-온 노드들 간의 직접 통신에 기인하여 더 빠르다.
본 발명의 상기 기술내용은, 복수의 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드들과 복수의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드들 뿐만 아니라 복수의 말단 노드들을 포함하는 WPAN 네트워크 특히 지그비 네트워크 및 이러한 WPAN 네트워크를 통한 정보 패킷의 전송을 관리하는 방법을 다루고 있음을 강조해 본다.
여하간, 본 발명은 또한 WPAN 네트워크의 라우팅 노드들에도, 영구적으로 전력공급되는 것들 및 간헐적으로 동작하는 것들 양쪽 모두에도, 영향을 미친다; 본 발명의 추가적 양상들이 존재한다.

Claims (19)

  1. 적어도 하나의 영구적으로 전력공급되는(permanently powered) 라우팅 노드 및 복수의 간헐적으로 동작하는(intermittently operating) 라우팅 노드들을 포함하는 무선 네트워크를 통한 정보 패킷들의 전송을 관리하는 방법으로서,
    상기 복수의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드들은 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드에 결합된 (associated) 제1의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드 그리고 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드에 결합된 적어도 제2의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드를 포함하며,
    상기 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드로부터 상기 복수의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드들 중 어느 하나로 라우팅 정보 패킷들 및 데이터 정보 패킷들을 포함하는 정보 패킷들을 전송하기 위해 폴링 절차 (polling procedure)가 사용되며,
    상기 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드가 상기 복수의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드들 중 어느 하나로 정보 패킷을 송신하여야 할 때에, 상기 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드는 상기 정보 패킷을 메모리에 저장하면서, 상기 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드는 상기 제1의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드가 정보 패킷들을 수신할 수 있을 때까지 기다리고 그리고 나서 상기 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드는 상기 복수의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드들 중 상기 어느 하나로 상기 정보 패킷을 송신하는, 패킷 전송 관리 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드가 상기 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드로 정보 패킷을 송신하여야 할 때 상기 제1의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드는 상기 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드로 상기 정보 패킷을 즉시 송신하는, 패킷 전송 관리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드는 상기 무선 네트워크의 단 하나의 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드로 정보 패킷들을 송신하는, 패킷 전송 관리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드는 상기 무선 네트워크의 단 하나의 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드로부터 정보 패킷들을 수신하는, 패킷 전송 관리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드는, 듀티-사이클링(duty-cycling) 통신 프로토콜을 통하여 상기 무선 네트워크의 다른 간헐적으로 동작하는 노드들로부터 정보 패킷들을 수신하거나 또는 상기 무선 네트워크의 다른 간헐적으로 동작하는 노드들로 정보 패킷들을 송신하는, 패킷 전송 관리 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드는 상기 무선 네트워크의 단 하나의 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드에 결합되고(associated), 그리고 상기 제1의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드가 상기 단 하나의 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드와의 무선 연결을 상실하면 상기 제1의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드는 상기 무선 네트워크의 다른 이용가능한 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드에 결합하는, 패킷 전송 관리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드가 상기 무선 네트워크의 다른 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드에 결합하면, 그 결과 상기 무선 네트워크의 라우팅 노드들 모두 또는 일부 내의 라우팅 정보가 업데이트되는, 패킷 전송 관리 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 무선 네트워크는 지그비(ZigBee) 네트워크인, 패킷 전송 관리 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 무선 네트워크의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드들의 간헐적 동작은 상기 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드의 트랜시버에 관한 것인, 패킷 전송 관리 방법.
  12. 간헐적 동작을 하는 무선 (radio) 트랜시버를 포함하는 복수의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드들과 통신하도록 구성되고 그리고 영구 전원을 가진 무선 트랜시버를 포함하는 무선 네트워크용 항시-온 (Always-On) 라우팅 노드로서,
    상기 복수의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드들은 항시-온 라우팅 노드에 결합된 제1의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드 그리고 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드에 결합된 적어도 제2의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드를 포함하며,
    상기 라우팅 노드는,
    - 상기 복수의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드들 중 어느 하나로 송신될 적어도 하나의 정보 패킷을 저장하는 메모리로서, 상기 정보 패킷은 라우팅 정보 패킷들 및 데이터 정보 패킷들을 포함하는, 메모리; 및
    - 상기 제1의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드가 상기 정보 패킷을 수신할 수 있을 때까지 기다리며 그리고 그 후에 상기 복수의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드들 중 상기 어느 하나로 상기 정보 패킷을 송신하는 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 라우팅 노드.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 모듈은 다른 라우팅 노드가 상기 라우팅 노드에 결합할 때 상기 다른 라우팅 노드의 트랜시버의 동작 유형을 결정하고 저장하도록 만들어지며,
    트랜시버의 상기 동작 유형은 영구적(permanent) 또는 간헐적(intermittent)인, 라우팅 노드.
  14. 영구적 동작을 하는 무선 트랜시버를 포함하는 적어도 하나의 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드와 통신하도록 구성되며 복수의 다른 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드로 통신하도록 구성되고 그리고 간헐적 동작을 하는 무선 트랜시버를 포함하는 무선 네트워크용의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드로서,
    상기 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드는 상기 복수의 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드들 중 어느 하나로 향하는 정보 패킷들을 상기 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드로부터 수신하기 위한 폴링 절차를 구현하는 폴링 모듈을 포함하며, 상기 정보 패킷들은 라우팅 정보 패킷들 및 데이터 정보 패킷들을 포함하는 것을 특징으로 하는, 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드.
  15. 제14항에 있어서,
    간헐적 동작을 하는 무선 트랜시버를 포함하는 상기 무선 네트워크의 다른 노드들과 통신하기 위한 듀티-사이클링 통신 프로토콜을 구현하는 듀티-사이클링 모듈을 포함하는, 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    영구적 동작을 하는 무선 트랜시버를 포함하는 단 하나의 라우팅 노드에 결합된, 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드와의 무선 연결을 모니터링하고 그리고 상기 무선 연결이 상실되어 있는지 여부를 결정하는 모듈을 포함하는, 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 영구적으로 전력공급되는 라우팅 노드와의 상기 무선 연결이 상실되어질 때, 상기 모듈은 영구적 동작을 하는 무선 트랜시버를 포함하는 다른 이용가능한 라우팅 노드에 결합하는, 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드.
  19. 제18항에 있어서,
    무선 연결을 모니터링하는 상기 모듈은 상기 무선 네트워크의 노드들 모두 또는 일부에게 상기 새로운 결합을 통지하는, 간헐적으로 동작하는 라우팅 노드.
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