KR101669268B1 - 무배터리 지그비 디바이스를 포함하는 네트워크에서 통신하기 위한 방법, 네트워크 및 이를 위한 디바이스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리소스가 제약된 말단 디바이스 및 제 1 라우터 디바이스를 포함하는 네트워크에서 무선으로 통신하기 위한 방법에 관한 것으로, 방법은 말단 디바이스(ZBLD)가 프록시 탐색 절차에 대한 트리거를 전송하는 단계, 제 1 라우터(R1) 디바이스가 프록시 탐색 절차에 대한 트리거를 수신하는 단계, 제 1 라우터(R1)가 말단 디바이스에 대한 라우터로서 동작하기 위한 조건들을 충족하는지의 여부를 결정하는 단계, 및 조건들이 충족되는 경우, 제 1 라우터가 말단 디바이스와 네트워크의 나머지 간에 통신을 중계하기 위해, 자신을 말단 디바이스에 대한 프록시 라우터로서 지정하는 단계를 포함한다. 또한, 본 발명은 말단 디바이스, 라우터 디바이스, 및 이를 위한 네트워크에 관한 것이다.

Description

무배터리 지그비 디바이스를 포함하는 네트워크에서 통신하기 위한 방법, 네트워크 및 이를 위한 디바이스{METHOD FOR COMMUNICATING IN A NETWORK COMPRISING A BATTERYLESS ZIGBEE DEVICE, NETWORK AND DEVICE THEREFOR}

본 발명은 무선 제어 네트워크에서 통신하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 무선 네트워크에서 통신 디바이스와 라우터 간에 통신 링크의 유지를 보장하는 방법에 관한 것이다.

이 본 발명은 예를 들면, 저 파워 리소스들을 가진 디바이스들를 포함하는 무선 네트워크들에 관계된 것이다. 특정 애플리케이션에서, 본 발명은 IEEE802.15.4 및 IEEE802.15.4-기반 프로토콜들, 예를 들면, 지그비 프로토콜을 준수하는 통신 프로토콜들을 이용하는 무선 네트워크들에 관계된 것이다.

무선 제어 네트워크들이 최근에 특히 관리 시스템들을 구축하기 위해서 통신 분야에서 아주 흔한 경향이 되고 있다. 무선 기술들은 케이블들을 인출하고 천공할 필요가 없기 때문에, 배치 자유도, 휴대성, 및 설치 비용 감소 면에서 주요 잇점들을 제공한다. 이에 따라, 이러한 기술들은 한 디바이스를 다른 디바이스로부터 및 예를 들면 조명을 제어하는 디바이스들로부터 멀리 떨어진 장소들에 장치해야 하는, 이를테면 라이트 스위치들, 라이트 디머들, 무선 원격 제어기들, 이동 또는 라이트 검출기들과 같은 센서 디바이스들을 이용하여 시스템들을 상호연결, 검출, 자동화, 제어 및 감시하는데 있어 특히 효과적이다.

네트워크들 등에서 나타나는 결점들 중 하나는 디바이스에 파워를 공급하는 것에 관계된 것이다. 사실, 디바이스들은 유선으로 연결되지 않기 때문에, 이들은 본선으로부터 또는 제어기와의 연결을 통해 네트워크에서 필요한 모든 동작들을 실행하는데 필요한 파워를 더 이상 수신할 수 없다. 이에 따라, 내장 배터리들을 구비하여 이러한 디바이스들을 장치하는 것이 구상된 바 있다. 그러나, 디바이스들은 상당히 크기에 제약이 있기 때문에, 배터리들은 크기가 크지 않을 수 있어, 감소된 디바이스 수명, 또는 노동집약적 배터리 교체를 초래한다.

자신의 환경으로부터 에너지를 자급하는 자활 에너지원들을 센서 디바이스들에 장치함으로써 이러한 문제를 해결하는 것이 제안되었다. 그러나, 기성 에너지 자급기들에 의해 달성될 수 있는 에너리량은 매우 제한적이고, 이는 이에 따라 무배터리 디바이스들의 특징들 및 기능들이 상당히 제약됨을 의미한다.

무선 네트워크에서 양호한 동작을 위해 유지되어야 하는 기능들 중에서, 리소스가 제약된 디바이스가 이를 대신하여 메시지들을 전달하는 라우터에 링크되는 것을 언제든 보장하는 것을 가능하게 하는 링크 연결이다. 그러므로 현재 구현들에서, 일반적으로 리소스가 제약된 말단 디바이스와 이의 페어런트 간에는 페어런트-차일드 관계가 수립된다. 차일드 말단 디바이스는 이들의 최종 목적지에 보내기 위해 자신의 모든 통신을 페어런트에게 어드레스한다. 그러나, 에너지-자급 디바이스의 경우에, 이 관계는 페어런트 링크가 단절된 경우 말단 디바이스로부터 통신이 더 이상 성공적으로 실행될 수 없기 때문에, 네트워크 내에 단일 장애 지점을 야기한다. 또한, 대부분의 경우에, 이러한 장애는 존재하지 않거나 이용되지 않는 경로, 또는 불충분한 에너지에 기인하여, 말단 디바이스에 의해 검출조차 되지 않을 수도 있다.

이에 따라, 무선 제어 네트워크에서 양호한 동작의 유지를 보증하는 통신방ㅂ버에 대한 필요성이 있다. 또한, 앞서 설명된 바와 같이, 말단 디바이스들이 일반적으로 리소스가, 즉 에너지 리소스들 면에서 제약되어 있기 때문에, 이들 디바이스의 너무 많은 리소스들을 이용함이 없이 실행될 수 있는 방법에 대한 필요성이 있다.

본 발명의 목적은 위에 언급된 문제들 중 적어도 일부를 해결하는 방법을 제안하는 것이다. 특히, 본 발명은 말단 디바이스이라고도 하는 적어도 리소스가 제약된 디바이스, 및 라우터라고도 하는 리소스가 많은 적어도 하나의 라우터 디바이스를 포함하는 네트워크에서 통신 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 네트워크의 구성 및/또는 유지를 위해 말단-디바이스에서 파워 소비를 제한시킬 수 있게 하는 방법을 제안하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 말단 디바이스를 사전에 구성할 필요성을 제거하는 방법을 제안하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 네트워크에 변화의 경우에, 사전에 구성된 페어런트와 리소스가 제약된 또는 무배터리 디바이스 간에 특별한 관계에 기인한 어떠한 성능 제한이든 피하게 하는 방법을 제공하는 것이다.

이를 위해서, 본 발명은 리소스가 제약된 말단 디바이스 및 제 1 라우터 디바이스를 포함하는 네트워크에서 무선으로 통신하기 위한 방법에 관한 것이다. 방법은

- 말단 디바이스가 프록시 탐색 절차에 대한 트리거를 전송하는 단계,

- 제 1 라우터 디바이스가 프록시 탐색 절차에 대한 트리거를 수신하는 단계,

- 제 1 라우터가 말단 디바이스에 대한 라우터로서 동작하기 위한 조건들을 충족하는지의 여부를 결정하는 단계, 및

- 조건들이 충족되는 경우, 제 1 라우터가 말단 디바이스와 네트워크의 나머지 간에 통신을 중계하기 위해, 자신을 말단 디바이스에 대한 프록시 라우터로서 지정하는 단계를 포함한다.

이러한 방법에 의해서, 프록시 상실 문제를 해결하기 위해 말단 디바이스에 의해 실행되는 유일한 동작은 프록시 탐색 절차를 개시하기 위한 명령 프레임을 전송하는 것이다. 이에 따라, 이 방법은 말단 디바이스에 의해 가능한 한 적은 에너지를 이용하여 네트워크에서 충분한 동작을 유지할 수 있게 한다.

본 발명에 따른 방법의 실시예에서, 프록시 탐색 절차에 대한 트리거는 말단 디바이스의 식별을 고려한다. 이 경우, 결정 단계는:

- 제 1 라우터 디바이스가 식별 요소에 기초하여, 말단 디바이스에 링크되는지의 여부를 결정하는 단계,

- 말단 디바이스가 링크된 경우 조건들이 충족된 것으로 결정하는 단계, 및

- 말단 디바이스가 링크되지 않은 경우, 제 1 라우터 디바이스가 자신을 말단 디바이스에 링크될 수 있는지의 여부를 체크하는 단계를 포함한다.

이 방법은 라우터 디바이스만이 이것이 말단 디바이스에 링크되었는지 여부를 결정할 수 있게 한다. 본 발명의 의미 내에서, 라우터는 말단 디바이스에 대한 페어런트로서 등록되었을 때 이 말단 디바이스에 링크된다. 사실, 말단 디바이스는 절대적으로 라우터의 정체는 모르는데, 이것은 말단 디바이스의 어떠한 사전-구성에 대한 필요성이든 제거하고 말단 디바이스가 더 연루됨이 없이 변하는 조건들에 및 페어런트 교체에 대해 자동으로 맞출 수 있게 한다.

또 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은:

- 말단 디바이스와 제 1 라우터 디바이스 간에 링크의 성능 표시자를 결정하는 단계,

- 이 성능 표시자를 미리 결정된 기준과 비교하는 단계, 및

- 성능 표시자가 미리 결정된 기준을 충족하는 경우, 제 1 라우터 디바이스가 말단 디바이스에 대한 프록시 라우터가 될 수 있는 것으로 결정하는 단계를 포함한다.

성능 표시자는 예를 들면, 링크 비용 표시자이거나, 라우터 애플리케이션이 말단 디바이스에 의해 제어된다는 사실이다. 이러한 특징은 발명에 따라 프록시 탐색 방법 동안 지정되는 라우터가 네트워크에서 최상의 송신 성능을 보장하는 라우터임을 보장할 수 있게 한다.

특정 실시예에서, 본 발명에 따른 방법은 라우터가 네트워크 내 다른 라우터들에게 프록시 탐색 절차를 시작하게 한 말단 디바이스에 대한 페어런트 라우터가 되겠다는 자신의 의향을 알리는 것을 가능하게 하는 프록시 해결 절차를 포함한다. 예를 들면, 프록시 해결 절차는 라우터가 디바이스에 대한 페어런트가 되기로 결정하고 프록시 해결 메시지를 전송하는 단계를 포함한다. 이 메시지는 예를 들면, 말단 디바이스와 라우터 간에 링크의 성능 표시자에 기초하여 결정된 지연 후에 전송된다.

또한, 본 발명은 2개의 라우터들이 동시에 한 말단 디바이스에 대한 페어런트 라우터가 되려고 결정한 경우에 해결 절차를 포함하는 방법에 관계된 것이다.

또한, 본 발명은:

- 무선 네트워크에서 다른 디바이스들로부터 데이터 프레임들 및 명령 프레임들을 수신하기 위한 무선 수신 수단,

- 수신확인 메시지들 및 해결 메시지들을 송신하기 위한 무선 송신 수단,

- 말단 디바이스 메시지들을 전달하기 위한 송신 수단,

- 라우터 디바이스의 어드레스를 다른 어드레스들과 비교하기 위한 비교 수단, 및

- 이웃 테이블을 저장하기 위한 메모리 수단을 포함하고, 상기 테이블은 말단 디바이스들의 목록과, 상기 라우터 디바이스와 각각의 말단 디바이스 간에 관계의 상태를 포함하는, 라우터 디바이스에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 양태는:

- 데이터를 전송하고 프록시 탐색 절차를 트리거링하기 위한 무선 송신 수단;

- 적어도 수신확인 메시지들을 수신하기 위한 무선 송신 수단;

- 수신확인들을 추적하고 상기 프록시 탐색 절차 트리거링을 결정하는 수단; 및

- 한정된 에너지 리소스들을 포함하는, 말단 디바이스에 관한 것이다.

본 발명의 또 다른 양태는 적어도 하나의 말단 디바이스 및 본 발명에 따른 한 라우터 디바이스를 포함하는, 네트워크에 관한 것이다.

본 발명의 이들 및 다른 양태들은 이하 기술되는 실시예들로부터 명백하게 될 것이며 이들에 관련하여 기술될 것이다.

본 발명은 예로서 동반된 도면에 관련하여 상세히 기술될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 네트워크를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 네트워크에 장치된 라우터 디바이스에서 동작 순서의 블록도.

본 발명은 도 1에 도시된 바와 같은 무선 제어 네트워크에서 통신하기 위한 방법에 관한 것이다. 네트워크는 말단 디바이스를 포함한다. 이 디바이스는 예를 들면, 지그비 무배터리 디바이스(ZBLD)이지만, 본 발명은 임의의 리소스가 제약된 무선 디바이스, 이를테면 라이트 스위치들, 라이트 디머들, 무선 원격 제어기들, 이동 검출기들, 또는 라이트 검출기들와 같은 특히 배터리 파워 이용 또는 에너지-자급디바이스들에 적용할 수 있다. 또한, 네트워크는 몇개의 라우터 디바이스들(R1, R2, R3, R4, R5)를 포함한다. 이들 라우터 디바이스들은 바람직한 실시예에서, 지그비 통신 프로토콜들에 따른다. 또 다른 잇점있는 실시예에서, 지그비 무배터리 디바이스 및 라우터들은 경량 802.15.4-기반 무배터리 프로토콜에 따른다.

이 네트워크에서, 본 예에서 라우터들 중 하나인 R1과 말단 디바이스 간에는 관계가 수립된다. 말단 디바이스가 프레임을 송신할 때마다, 라우터가 이를 전송한다. 라우터가 송신된 프레임을 정확하게 수신하였을 때, 라우터는 MAC 층을 통해 수신확인 메시지를 말단 디바이스로 전송한다. 말단 디바이스가 이의 송신에 대해 이러한 MAC ACK 프레임을 수신하는 한, 자신의 네트워크 연결이 유효함이 확인된다. 말단 디바이스는 라우터의 정체는 모른다.

그러나, 연결이 두절되었을 때, 이러한 두절은 누락된 ACK에 의해 확인되는 것으로서, 네트워크에서 올바른 통신을 유지하기 위해서 새로운 연결을 확립하는 방법을 개시할 필요가 있다. 본원에서 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 네트워크들에서 이용되는 말단 디바이스들은 리소스들, 특히 파워 면에서 제약이 있기 때문에, 말단 디바이스를 위해 소비하는 너무 많은 파워를 수반함이 없이 네트워크가 올바른 동작을 할 수 있게 하는 방법들을 제공하는 것이 필요하다. 이에 따라 본 발명은 이들 요건들을 이행하는 방법을 제공한다. 말단 디바이스가 수신확인 메시지를 수신하지 않았을 때, 말단 디바이스는 네트워크 내 주위 라우터 디바이스들에게 페어런트를 상실하였으며 새로운 페어런트를 필요로 함을 알리기 위해 "프록시 탐색" 절차를 트리거링한다. 프록시 탐색 절차를 트리거링하는 것은 예를 들면, 프록시 탐색 명령 프레임을 보냄으로써, 또는 데이터 프레임에 플래그를 삽입하여 이를 재전송함으로써 행해질 수 있다. 트리거링은 이 프록시 탐색 절차에서 ZBLD에 의해 실행되는 유일한 동작인데, 이것은 방법을 실행하기 위해 ZBLD에서 소량의 에너지만이 요구됨을 의미한다.

무배터리 디바이스들에 관한 정보가 말단 디바이스의 이웃 내 모든 라우터들에 저장되는 것과 말단 디바이스가 이대로 인식될 수 있다는 것이 잇점이 있다. 이에 대해, 802.15.4에서, 각각의 라우터는 이웃 테이블을 저장하기 위한 메모리 수단을 포함한다. 실시예에서, ZBLD에 관한 정보는 이웃 테이블 엔트리의 "디바이스 유형" 필드에 저장된다. 또한, 테이블 엔트리는 ZBLD와 라우터 디바이스 간에 관계의 유형, 이를테면 "차일드", "이전 차일드", "해당없음"을 내포하는 관계 필드를 포함한다. 대안적 실시예에서, ZBLD의 식별 요소는 "ZBLD 차일드" 또는 "ZBLD 무관계"와 같은 관계 상태와 함께, 관계 필드에 직접 저장된다.

본 발명에 따른 네트워크는 ZBLD이 어떠한 특별한 참여 절차도 요구하지 않게 하는 네트워크이다. 이것은 어떠한 페어런트 어드레스로도 구성되지 않으며 페어런트도 ZBLD의 어드레스로 구성되지 않는데, 이것은 임의의 사전-구성 절차를 피하게 하므로, 설치 및 구성 절차를 단순화하고 단축시킨다. 이에 따라, 802.15.4/지그비 네트워크에 있어서 ZBLD는 채널 번호, 네트워크 식별자(PANId) 및 고유 식별자(NWK 어드레스)로 구성하기만 하면 된다. 애플리케이션 층 구성에 관련하여, ZBLD는 바람직하게는 이러한 ZBLD에 의해 제어되는 일 그룹의 디바이스들의 멀티캐스트 어드레스로 구성되며, 이것은 ZBLD를 연루함 없이 그룹 멤버쉽을 유연하게 재구성할 수 있게 한다. 이에 따라, ZBLD는 자신의 애플리케이션-층 명령을 그룹 멤버들로서 구성되어야 하는 적합한 작동기들에 어드레스하기 위해 그룹 식별자들을 이용한다. 지그비에서, 이들 그룹 식별자들은 애플리케이션 지원 서브-층 또는 네트워크 레벨에 있다. 따라서, ZBLD는 소스인 그룹 ID로 추가로 구성되어야 하고, 이 ZBLD에 의해 제어될 모든 작동기 디바이스들은 이 그룹의 멤버들로서 구성되어야 한다.

본 발명에 따른 네트워크에서, ZBLD와 라우터 간에 링크는 고정되지 않는데, 이것은 ZBLD 및 라우터 양쪽 모두에 대해 고 이동성을 가능하게 하고, 또한 예를 들면, ZBLD 측에 부담 없이, 말단 디바이스와 라우터 디바이스 간에 링크 단절에 이르게 하는 전파 상태들의 변화에 기인하여, 페어런트 교체에 대해 자동적인 적응을 가능하게 한다.

따라서, 본 발명에 따른 네트워크에서, ZBLD의 정규 동작은 단순히 데이터 프레임들을 네트워크 내 다른 디바이스들에 전송하는 것으로 구성되는 것으로 나타난다. 앞서 설명된 바와 같이, MAC 레벨 상에서, ZBLD는 프록시 라우터에 의해 전송될 데이터 프레임을 전송하고, 이어서 수신확인 메시지를 기다린다. 이 메시지의 구조 및 ZBLD 디바이스 통신의 특성에 따라, 수신확인 메시지의 수신만이 추적되거나 추적되지 않지만 그러나 메시지의 기원은 추적되지 않는다. 따라서, 메시지가 실제로 수신되는 경우에, ZBLD는 어느 라우터가 자신의 송신될 메시지를 처리하였는지를 알 필요가 없고, 메시지가 수신되지 않은 경우에, ZBLD는 어느 링크가 두절되었는지를 확인할 수 없고, 확인할 필요도 없다.

일단 프록시 탐색 절차가 시작되면, 네트워크의 하나 또는 몇개의 라우터 디바이스들에 의해 프록시 탐색 명령 프레임이 수신된다.

도 2에 관련하여, 프레임("Rx 프레임")을 수신하였을 때 네트워크의 라우터 디바이스에서 실행되는 동작들을 도 2에 관련하여 기술할 것이다.

먼저, 라우터 디바이스는 프레임이 지그비 무배터리 디바이스로부터 오는지를 확인한다("ZBLD로부터?"). 이 확인은 예를 들면, 프레임 내 포함된 디바이스 유형 필드의 내용을 체크함으로써 실행된다.

프레임의 발원자가 실제로 ZBLD이라면, 라우터 디바이스는 수신된 프레임 이 프록시 탐색 절차를 개시할지의 여부를 결정한다("프록시 탐색 개시").

제 1 경우에, 프록시 탐색이 개시되지 않은 것으로, 즉 프레임이 완전히 데이터 프레임인 것으로 가정한다. 라우터 디바이스는 프레임을 발원하였던 ZBLD가 이의 네트워크에 속하는지의 여부를 결정한다("NT 내 ZBLD"). 결정은 예를 들면, ZBLD의 식별자가 라우터 디바이스의 이웃 테이블에 저장되어 있는지의 여부를 체크함으로써 실행된다. ZBLD가 아직 테이블에 없다면, 라우터 디바이스는 이를 관계 상태를 "무관계"로 하여 추가한다("ADD"). 반대로, ZBLD가 테이블 내 이미 있다면, 라우터 디바이스는 ZBLD의 관계 상태를 체크한다("ZBLD = 차일드 ?"):

- ZBLD가 차일드라면, 라우터 디바이스는 데이터 프레임을 전달하고 수신확인 메시지("MAC ACK")을 ZBLD에 보내며,

- ZBLD가 차일드가 아니라면, 라우터 디바이스는 데이터 프레임을 버퍼하고("BUFFER"), "프록시 타임아웃"을 기동한다. 타임아웃 동안 이 특정한 ZBLD에 대해 "프록시 탐색" 메시지가 수신되고, 라우터가 새로운 페어런트가 된다면, 라우터 디바이스는 데이터 프레임을 전달한다. 그렇지 않다면, 데이터 프레임은 폐기된다.

이제, 프레임이 예를 들면, ZBLD에 의해 전송된 전용 프록시 탐색 명령 프레임을 통해서, 또는 데이터 프레임에 설정된 플래그를 통해 프록시 탐색 절차를 트리거링하는 것으로 가정한다. 라우터 디바이스는 ZBLD 소스가 라우터 디바이스의 이웃 테이블에 목록되어 있는지의 여부를 체크한다("ZBLD € NT?"). 그러하다면, 디바이스는 관계 상태를 결정하고("ZBLD = 차일드 ?"), 이것이 차일드라면, 라우터 디바이스는 MAC ACK 프레임을 ZBLD로 전송한다("MAC ACK").

ZBLD 디바이스가 이웃 테이블 내 목록되어 있지 않다면, 라우터 디바이스는 이를 상태를 "무관계"로 하여, 추가한다. 이어서, 라우터 디바이스는 성능 표시자를 결정하는데, 예를 들면, 차일드로부터 오는 무선 링크 또는 이 디바이스로부터 이미 수신된 패킷들의 수에 대한 링크 비용 표시자를 결정한다("PERF IND"). 또한, 링크 비용은 성능 표시자의 예로서 이용될 것이다. 링크 비용 표시자가 미리 결정된 수, 예를 들면, 3보다 더 낫다면, 라우터 디바이스는 무작위 지연 후에 프록시 해결 절차를 트리거링한다.

프록시 해결 절차는 다음의 단계들을 포함한다.

- 3 미만의 ZBLD에 대한 링크 비용을 가지며 ZBLD로부터 프록시 탐색 절차에 대한 트리거를 수신한 제 1 지그비 라우터는, 네트워크의 모든 다른 라우터들에 어드레스되는 것으로서, 이 특정의 ZBLD에 대한 새로운 프록시가 되겠다는 자신의 의향을 나타내는 3-홉 브로드캐스트(즉, 2인 브로드캐스트 범위 또는 생존시간을 가진) "프록시 해결" 메시지를 보낸다.

- 이러한 메시지를 수신하였을 때, 제 2 라우터는 프록시 해결 메시지를 메모리에 저장하여, 중복되는 것을 피하고, 이를 다시 브로드캐스트한다.

- 프록시 탐색을 발원한 ZBLD가 제 2 라우터의 이웃 테이블 내 목록되어 있지 않다면, 어떠한 동작도 실행되지 않는다: 그러나, ZBLD가 목록되어 있다면, 제 2 라우터는 ZBLD에 대한 성능 표시자에 기초하고 프록시 해결 메시지에 기초하여, 자신이 ZBLD에 대한 라우터로서 동작해야 할지의 여부를 결정하기 위해 비교를 실행한다.

ZBLD를 위한 라우터로서 동작하기 위해 제 1 라우터와 제 2 라우터 간에 선택은 다른 기준에 따라 행해질 수 있다. 실시예에서, 제 2 라우터는 제 1 라우터 디바이스의 어드레스인 프록시 해결 메시지 내 발원자 어드레스를 자신의 어드레스와 비교한다. 자신의 어드레스가 더 작고 본 방법에서 이용되는 미리 결정된 비용 링크 표시자에 따라 비용 링크가 적합하다면, 제 2 라우터 디바이스가 프록시가 될 것이다. 이에 따라, 이것은 자신의 어드레스를 발원자로서 이용하여 "프록시 해결"을 트리거링한다.

제 2 라우터의 어드레스가 더 낮지만, 링크 비용이 부적합하다면, 제 2 라우터는 제 1 라우터로부터 수신된 프록시 해결 메시지를 단지 다시 브로드캐스트한다.

다음에 802.15.4/지그비에서 구현의 상세를 논한다.

MAC층 상에서 "프록시 탐색" 명령 프레임으로서 프록시 탐색 절차의 트리거의 구현은 명령이 매우 짧다는 것을 보장하므로, 802.15.4/지그비에서 상위층 오버헤드, 또는 네트워크 및 애플리케이션층 오버헤드를 피하게 한다. 이에 따라 ZBLD가 자급한 제한된 에너지를 이용하여 이를 ZBLD가 전송할 수 있는 기회를 증가시킨다. 이 명령에서 요구되는 유일한 데이터는 ZBLD의 식별자이며(802.15.4 MAC 헤더에 이미 있다) 따라서 "프록시 탐색" 프레임은 페이로드가 없을 수 있다. 패킷을 더 짧게 하기 위해서, 목적지 어드레스 및 목적지 네트워크 식별자(802.15.4/지그비에서: PAN 식별자, PANId)는 생략될 수 있고 소스 어드레스 및 소스 네트워크 식별자 PANID만이 전송될 수 있고, 프레임 제어의 Intra-PAN 비트가 설정될 것이다. 따라서, "프록시 탐색" 명령(incl. PHY 층 오버헤드)의 총 길이는 15B이 될 것이다.

브로드캐스트되는 "프록시 해결"은 단지 두 홉에 걸쳐 전송되기 때문에, 필요하다면 반복된 발견이 될 수 있게, 및 적합한 시간 내에 BTT를 클리어하기 위해서, 10s(지그비 PRO에 있어서)의 지그비 nwkBroadcastDeliveryTime보다 훨씬 짧은 시간만큼 BTT 내에 유지되어야 한다. "프록시 해결" 명령은 네트워크층 또는 그 위에 위치될 수 있고, 예를 들면, 지그비 네트워크 상태 명령은 새로운 상태 코드와 함께 이용될 수도 있을 것이다.

또 다른 실시예에서, 프록시 탐색 절차에 대한 트리거는 데이터 프레임의 일부, 예를 들면, MAC 또는 NWK 프레임 제어 필드의 유보된 서브-필드들 중 하나일 수 있다. 이것은 원 ZBLD 제어 메시지를 얻을 기회를 증가시키는 잇점이 있다.

발명에 다른 방법이 몇개의 잠재적 라우터들 간을 고르는 특징들을 포함할지라도, 프록시 해결 프로토콜에 의해 2개의 라우터들이 한 특정한 ZBLD에 대한 프록시 역할을 독립적으로 취하게 되는 일이 발생할 수도 있다. 이 상황은 예를 들면, 도 1에 관련하여 기술한 바와 같이, 매우 가변적인 라우터 밀도를 가진 네트워크에서 발생할 수 있다. 도면에서, R1은 R5만을 알 수 있지만, 이외 어떤 다른 노드들(R2 ~ R4); R5은 R3를 알 수 있고, R2 ~ R4는 모두가 서로를 알 수 있다. 이에 따라, R1, R3 및 R5은 해결 프로토콜을 실행하고, 가장 낮은 어드레스를 가진 R1은 ZBLD 프록시 역할을 취하고, 독립적으로 R2 ~ R5은 프록시 해결 프로토콜을 실행하여, R2를 프록시가 될 것으로 결정한다. 라우터 디바이스들의 범위들은 도면에서 점선 원들로 나타내었다.

이 상황은 페어런트 어드레스가 포함되어 있지 않아 라우터들이 ZBLD의 패킷들로부터 이를 추론할 수 없고, 2개의 프록시 라우터들(R1, R2)이 서로의 범위 내에 없어 예를 들면, 충돌하는 ACK 프레임들에 관하여 알 수 없기 때문에, 라우터들에 의해 발견될 수 없다.

한 가능성은 ZBLD가 ACK 충돌들을 발견하는 것이며, 더 많은 홉들에 걸쳐, 즉 더 긴 생존시간을 가지고, "프록시 탐색" 절차를 다시 시작하게 하는 것이다.

또 다른 가능성은 발원자의 어드레스를 "프록시 해결" 명령에 포함시키고, - 프록시 해결 프로세스에서 - 중간 노드들 중 어느 것이든(위에 예에서는, R3 ~ R5) 이전에 가장 낮은 어드레스가졌던 다른 경쟁하는 프록시들에게 가장 낮은 어드레스를 가진 라우터에 관한 정보를, 호스 수에 관계없이, 예를 들면, 유니캐스트로, 또는 다시 브로드캐스트되는 패킷에 홉 수를 증가시킴으로써, 발송하는 것이다.

또 다른 가능성은 ZBLD 의 무선 범위 내 모든 라우터들이 그룹의 멤버들인 상태에서 ZBLD의 인근에 모든 라우터들이 ZBLD의 식별자를 그룹 식별자로서 이용하는 것으로, ZBLD에 의해 전송된 어떠한 프록시 탐색 메시지 및 이웃 라우터에 의해 개시된 어떠한 프록시 해결 메시지이든 이 그룹 어드레스에 어드레스될 수 있고 따라서 모든 라우터 이웃들에 도달할 좋은 기회를 가질 수 있다.

선택적으로, "프록시 탐색" 프레임은 이 ZBLD가 제어하는 그룹의 식별자를 내포하는, 2 바이트 페이로드를 가질 수 있다. 이 정보는 이 특정 그룹의 멤버인 특정 라우터의 정보와 함께, 라우터들에 의해 교환되는 "프록시 해결" 프레임 내에 실려야 할 것이다. 그러면 해결 프로토콜은 다음과 같이 수정될 수도 있을 것이다:

- 멤버 라우터들은 더 짧은 무작위 지연을 이용한다;

- 이들은 다른 멤버 라우터로부터 같은 패킷을 수신하였을 때만 예정된 "프록시 해결" 송신을 중단한다.

- 새로운 프록시는 가장 낮은 어드레스를 가진 멤버 라우터이다.

모든 ZBLD 이웃 라우터들이 프록시 타임아웃 동안 데이터 프레임을 버퍼하는 것에 대한 대안으로, ZBLD의 프록시의 이웃들이기도 한 라우터들만이 예를 들면, 프록시에 의해 전송된 MAC ACK를 도청함으로써 그와 같이 행할 수도 있을 것이다. 프록시 타임아웃 동안, 이들은 전송될 MAC ACK을 감시할 것이며, 아무 것도 오지 않는다면, 이들 중 하나가 넘겨받는데, 즉 데이터 패킷을 재송신하고, 이전에 도청하는 라우터들 중에서만 결정되게, "프록시 해결 절차"를 시작한다.

본 명세서 및 청구항들에서 소자 앞의 단어("a" 또는 "an")는 복수의 이러한 요소들의 존재를 배제하지 않는다. 또한, 단어 "포함하는(comprising)"은 열거된 것들 이외의 요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다.

청구항들에서 괄호 내 참조부호는 이해를 돕기 위한 것이며 한정하려는 것이 아니다.

본원을 읽고, 당업자들에게 다른 수정들이 명백해질 것이다. 이러한 수정들은 무선 제어 네트워크들 기술에 이미 공지되고 여기에 이미 기술된 특징들 대신 또는 이들에 더하여 이용될 수 있는 다른 특징들을 수반할 수 있다.

Claims (15)

1. 리소스-제약된 엔드 디바이스(resource-constrained end device), 및 제 1 라우터 디바이스(router device)를 포함하는 네트워크 내의 무선 통신을 위한 방법에 있어서,
   - 상기 엔드 디바이스 및 상기 네트워크의 나머지 간에 통신을 중계하는 구(old) 프록시 라우터로부터 수신확인 메시지를 수신하지 않음에 응답하여 상기 엔드 디바이스가 프록시 탐색 절차에 대한 트리거를 전송하는 단계;
   - 상기 제 1 라우터 디바이스가 프록시 탐색 절차에 대한 상기 트리거를 수신하는 단계;
   - 상기 제 1 라우터 디바이스가 상기 엔드 디바이스에 대한 신(new) 프록시 라우터로서 동작하기 위한 조건들을 충족하는지의 여부를 결정하는 단계, 및
   - 조건들이 충족되는 경우, 상기 제 1 라우터 디바이스가 자신을 상기 엔드 디바이스에 대한 상기 신 프록시 라우터로서 지정하는 단계를 포함하는, 네트워크 내의 무선 통신을 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 프록시 탐색 절차에 대한 상기 트리거는 상기 엔드 디바이스의 식별을 고려하고, 상기 결정 단계는:
   - 상기 제 1 라우터 디바이스가 상기 식별 요소에 기초하여, 상기 엔드 디바이스에 링크되는지의 여부를 결정하는 단계,
   - 상기 엔드 디바이스가 링크된 경우 상기 조건들이 충족된 것으로 결정하는 단계, 및
   - 상기 엔드 디바이스가 링크되지 않은 경우, 상기 제 1 라우터 디바이스가 자신을 상기 엔드 디바이스에 링크될 수 있는지의 여부를 체크하는 단계를 포함하는, 네트워크 내의 무선 통신을 위한 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   - 상기 엔드 디바이스와 상기 제 1 라우터 디바이스 간에 링크의 성능 표시자를 결정하는 단계,
   - 상기 성능 표시자를 미리 결정된 기준과 비교하는 단계, 및
   - 상기 성능 표시자가 상기 미리 결정된 기준을 충족하는 경우, 상기 제 1 라우터 디바이스가 상기 엔드 디바이스에 대한 프록시 라우터가 될 수 있는 것으로 결정하는 단계를 더 포함하는, 네트워크 내의 무선 통신을 위한 방법.
4. 제 3 항에 있어서,
   상기 성능 표시자는 링크 비용 표시자인, 네트워크 내의 무선 통신을 위한 방법.
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 성능 표시자는 상기 엔드 디바이스에 의해 이미 수신된 다수의 패킷들인, 네트워크 내의 무선 통신을 위한 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 라우터 디바이스가 프록시 해결 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는, 네트워크 내의 무선 통신을 위한 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 프록시 해결 메시지는 상기 엔드 디바이스와 상기 제 1 라우터 디바이스 간에 링크의 성능 표시자에 기초하여 결정된 지연 후에 전송되는, 네트워크 내의 무선 통신을 위한 방법.
8. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 네트워크는 상기 제 1 라우터 디바이스의 송신 범위 밖에 놓인 제 3 라우터 디바이스를 더 포함하고, 상기 방법은:
   - 상기 제 3 라우터 디바이스가 상기 프록시 탐색 절차에 대한 트리거를 수신하는 단계,
   - 상기 제 1 및 제 3 라우터 양쪽 모두가 상기 엔드 디바이스의 라우터로서 동작하기 위한 조건들을 충족하는 단계,
   - 상기 제 3 라우터 디바이스가 자신을 상기 엔드 디바이스에 대한 라우터로서 지정하는 단계,
   - 상기 제 1 라우터 디바이스 및 상기 제 3 라우터 디바이스 양쪽 모두가 수신확인 메시지들을 상기 엔드 디바이스에 전송하는 단계, 및
   - 상기 엔드 디바이스가 상기 수신확인 메시지들 간에 충돌을 검출하고 프록시 해결 명령 프레임을 재전송하는 단계를 포함하는, 네트워크 내의 무선 통신을 위한 방법.
9. 제 1 항, 제 2 항, 제 6 항 또는 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   미리 결정된 엔드 디바이스의 무선 범위 내에 상기 라우터들 간에 프록시 해결 명령 프레임의 통신을 위해 그룹 식별자가 이용되는, 네트워크 내의 무선 통신을 위한 방법.
10. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은:
    - 상기 엔드 디바이스가 상기 구 프록시 라우터에 의해 전달될 데이터 프레임을 상기 네트워크의 나머지에 전송하는 단계,
    - 상기 엔드 디바이스가 미리 결정된 시간 동안 상기 구 프록시 라우터로부터 수신확인 메시지의 수신을 기다리는 단계, 및
    - 수신확인 메시지가 수신되지 않은 경우, 상기 엔드 디바이스가 제 1 항에 따른 상기 방법을 실행하는 단계를 포함하는, 네트워크 내의 무선 통신을 위한 방법.
11. 네트워크에서의 이용을 위한 엔드 디바이스에 있어서:
    - 한정된 에너지의 리소스들(resource constrained energy);
    - 적어도 수신확인 메시지들을 수신하기 위한 무선 송신 수단;
    - 상기 수신확인들을 추적하고 프록시 탐색 절차 트리거링을 결정하는 수단; 및
    - 상기 엔드 디바이스 및 상기 네트워크의 나머지 간에 통신을 중계하는 프록시 라우터로부터 수신확인 메시지를 수신하지 않음에 응답하여 데이터를 전송하고 상기 프록시 탐색 절차를 트리거링하기 위한 무선 송신 수단을 포함하는, 엔드 디바이스.
12. 라우터 디바이스에 있어서:
    - 엔드 디바이스 및 네트워크의 나머지 간에 통신을 중계하는 구 프록시 라우터로부터 수신확인 메시지를 상기 엔드 디바이스에 의해 수신하지 않음에 응답하여 상기 엔드 디바이스로부터 프록시 탐색 절차에 대한 적어도 트리거를 수신하기 위한 무선 수신 수단,
    - 상기 엔드 디바이스에 수신확인 메시지들을 그리고 무선 네트워크의 또다른 라우터 디바이스에 해결 메시지들을 송신하기 위한 무선 송신 수단,
    - 엔드 디바이스 메시지들을 전달하기 위한 송신 수단,
    - 상기 라우터 디바이스의 하나의 어드레스를 다른 어드레스들과 비교하기 위한 비교 수단, 및
    - 이웃 테이블을 저장하기 위한 메모리 수단을 포함하고, 상기 테이블은 엔드 디바이스들의 목록과, 상기 라우터 디바이스와 각각의 엔드 디바이스 간에 관계의 상태를 포함하는, 라우터 디바이스.
13. 제 11 항에 따른 적어도 하나의 엔드 디바이스 및 제 12 항에 따른 라우터 디바이스를 포함하는, 무선 제어 네트워크.
    
    
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