KR101690787B1 - 무선 네트워크의 노드 주소 할당 장치 및 그 방법과 그에 따른 수신 프레임 처리 방법 - Google Patents

무선 네트워크의 노드 주소 할당 장치 및 그 방법과 그에 따른 수신 프레임 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 네트워크의 노드 주소 할당 방법 및 그에 따른 수신 프레임 처리 방법에 관한 것으로, 주소공간의 소진 노드가 이웃 노드(예 : 1-홉 이상의 이웃 노드)로부터 미할당 네트워크 주소를 차용함으로써 신규 참여 노드에게 네트워크 주소를 할당할 수 있고 나아가 트리 토폴로지 기반 지그비 네트워크를 유연하게 확장할 수 있는 노드 주소 할당 방법 및 그에 따른 수신 프레임 처리 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 노드 주소 할당 방법에 있어서, 네트워크상의 노드가 신규 노드에 대해 고유하게 할당가능한 네트워크 주소의 존재 여부를 판단하는 판단 단계; 상기 판단 단계의 판단 결과, 할당 가능 주소가 남아있지 않음에 따라 이웃 노드로부터 미할당 주소를 빌려오는 주소 차용 단계; 상기 빌려온 미할당 주소 중에서 상기 신규 노드에게 할당할 수 있는 후보 주소를 선택하여 상기 신규 노드로 전달하는 주소 할당 단계; 및 상기 미할당 주소를 빌려준 상기 이웃 노드(대여 노드)로부터의 주소 회수 요청에 따라 상기 빌려온 주소(차용 주소)를 반납하는 주소 반납 단계를 포함한다.

Description

무선 네트워크의 노드 주소 할당 장치 및 그 방법과 그에 따른 수신 프레임 처리 방법{Apparatus and method on assignment of short address for nodes in wireless networks, and method for processing received frame}
본 발명은 무선 네트워크에서 노드 주소를 할당하는 장치 및 그 방법과 그에 따른 수신 프레임 처리 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 트리 토폴로지를 가진 무선 네트워크에서 노드 주소를 할당하는 장치 및 그 방법과 그에 따른 수신 프레임 처리 방법에 관한 것이다.
이하의 실시예에서는 무선 네트워크의 일예로 지그비 네트워크(ZigBee Network)를 예로 들어 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님을 미리 밝혀둔다.
지그비 네트워크(ZigBee Network)는 저속, 저비용, 짧은 통신거리 등의 특징을 가진 무선 네트워크 표준으로서, 원격 모니터링 및 제어를 위한 고유한 상위 프로토콜은 가지고 있지만 하위 프로토콜에 대해서는 WPAN(Wireless Personal Area Network)인 IEEE 802.15.4 MAC/PHY를 이용하고 있다. IEEE 802.15.4 MAC/PHY는 그의 디바이스 능력에 따라서 다른 디바이스에게 프레임을 전송할 수 있는 FFD(Full Function Device)와 그러한 능력이 부족한 RFD(Reduced Function Device) 등으로 구성된다. IEEE 802.15.4 PAN은 FFD에 의한 네트워크 개시 및 코디네이터 동작에 따른 주기적인 비컨 프레임 방송과 새로운 노드(FFD 또는 RFD)에 의한 그 비컨 프레임의 발견 및 지그비 네트워크에의 참여를 통해 스타 토폴로지를 형성한다.
지그비 네트워크는 스마트 홈, 빌딩 관리, 헬스케어, 스마트 그리드 등의 응용 분야에서 원격 모니터링 및 제어에 폭넓게 활용하기 위해서 IEEE 802.15.4 PAN의 스타 토폴로지를 메쉬 또는 트리 토폴로지로 확장한다. 트리 토폴로지에서 네트워크의 근원인 지그비 코디네이터(ZC)와 모든 내부 노드인 지그비 라우터(ZR)가 FFD인 반면에, RFD는 단지 지그비 종단장치(ZED)로 불리는 가장자리 노드가 될 수 있다. 지그비 라우터(ZR)와 지그비 종단장치(ZED)가 이러한 응용 네트워크에 참여할 때 서로 간의 식별을 위해서 고유한 네트워크 주소를 할당받아야 한다. 따라서 지그비 네트워크 전체적으로 고유한 노드 주소의 할당이 필요하다.
트리 토폴로지 기반 지그비 네트워크는 트리 깊이 최대값, 그리고 지그비 라우터가 차일드(child)로서 가질 수 있는 지그비 종단장치(ZED) 및 지그비 라우터의 최대값에 의해 제한되는 토폴로지 파라미터에 의해 특징을 나타낸다. 따라서 토폴로지 파라미터를 적절하게 설정함으로써 네트워크 트리의 크기와 형태를 개략적으로 제어할 수 있다. 그러나 실제의 토폴로지는 역시 디바이스의 지리적 분포에 의존한다.
지그비 네트워크 표준에서 지그비 노드에 대한 네트워크 주소 할당은 상기와 같은 토폴로지 파라미터를 바탕으로 한 분산 할당 방식을 따르는데, 이것은 네트워크 트리에서 노드 위치와 주소를 정적으로 결합하는 것을 특징으로 한다. 즉, 네트워크 트리상의 모든 가능한 위치는 고유하고, 이웃 노드(인접 노드)에 전송할 수 있는 주소가 미리 할당되어 있다. 그러므로 지그비 코디네이터(ZC)/지그비 라우터(ZR)는 토폴로지 파라미터 값과 자신의 트리 깊이 값의 정보를 이용해서 그의 차일드 노드(child node)에 고유한 주소를 국지적으로 할당할 수 있다. 이와 같은 분산 주소 할당 방식은 미리 설정된 토폴로지 파라미터에 의해 허용된 주소공간 내에서 네트워크 확장이 가능하고, 라우팅 기능을 단순화하는 장점이 있다.
그러나 토폴로지 파라미터와 주소를 결합하는 분산 주소 할당 방식은 지그비 노드의 이동성 그리고 주소공간에 의한 네트워크 규모의 제약 때문에 네트워크 주소의 소진에 따른 신규 노드 수용 불가능의 문제를 초래할 수 있다. 그 이유는, 네트워크에 참여하는 노드의 랜덤 이동성이나 또는 네트워크의 지역적인 노드 수의 지나친 증가 또는 지그비 네트워크의 토폴로지 파라미터 설정이 노드의 지리적 분포와 정합되지 않거나 또는 지그비 노드의 초기설정 주소공간이 작은 경우 참여 노드 수를 예측할 수 없을 뿐만 아니라 전체적인 노드 밀도의 불균일성을 불러오게 되고, 그에 따라 네트워크 참여 노드가 주소공간을 초과할 수 있기 때문이다.
이러한 상황에서 상당한 수량의 노드는 미할당 상태의 일부 주소공간을 가지고 있는 반면에 일부 노드는 그의 주소공간을 모두 소진시키는 결과를 가져올 수 있다. 이처럼, 기존의 분산 주소 할당 방식은 지그비 네트워크의 확장성을 지원하지 않기 때문에 초과된 참여 노드에 대해 고유한 네트워크 주소를 할당할 수 없게 된다. 결과적으로, 지그비 네트워크 전체적으로 많은 주소가 여전히 사용되지 않고 있음에도 불구하고 상기 분산 주소 할당 방식으로는 주소 할당이 이루어지지 않는 지그비 노드가 여전히 존재하게 되는 단점이 있다.
따라서 트리 토폴로지 기반 지그비 네트워크가 확장될 수 있도록 지그비 노드의 주소공간 크기와 관계없이 주소공간 초과 노드의 네트워크 참여를 허용할 수 있는 지그비 노드 주소 할당 방법이 필요하다.
따라서 상기와 같은 종래 기술은 지그비 네트워크 전체적으로 많은 주소가 여전히 사용되지 않고 있음에도 불구하고 초과된 참여 노드에 대해 고유한 네트워크 주소를 할당할 수 없는, 즉 지그비 네트워크의 확장성을 지원할 수 없는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.
따라서 본 발명은 주소공간의 소진 노드가 이웃 노드(예 : 1-홉 이상의 이웃 노드)로부터 미할당 네트워크 주소를 차용함으로써 신규 참여 노드에게 네트워크 주소를 할당할 수 있고 나아가 트리 토폴로지 기반 지그비 네트워크를 유연하게 확장할 수 있는 노드 주소 할당 장치 및 그 방법과 그에 따른 수신 프레임 처리 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 무선노드 주소 할당 장치에 있어서, 신규 노드에 대해 고유하게 할당가능한 네트워크 주소의 존재 여부를 판단하는 판단 수단; 상기 판단 수단에서의 판단 결과, 할당 가능 주소가 남아있지 않음에 따라 이웃 노드로부터 미할당 주소를 빌려오는 주소 차용 수단; 상기 주소 차용 수단에서 빌려온 미할당 주소 중에서 상기 신규 노드에게 할당할 수 있는 후보 주소를 선택하여 상기 신규 노드로 전달하는 주소 할당 수단; 및 상기 미할당 주소를 빌려준 상기 이웃 노드(대여 노드)로부터의 주소 회수 요청에 따라 상기 빌려온 주소(차용 주소)를 반납하는 주소 반납 수단을 포함한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방법은, 노드 주소 할당 방법에 있어서, 네트워크상의 노드가 신규 노드에 대해 고유하게 할당가능한 네트워크 주소의 존재 여부를 판단하는 판단 단계; 상기 판단 단계의 판단 결과, 할당 가능 주소가 남아있지 않음에 따라 이웃 노드로부터 미할당 주소를 빌려오는 주소 차용 단계; 상기 빌려온 미할당 주소 중에서 상기 신규 노드에게 할당할 수 있는 후보 주소를 선택하여 상기 신규 노드로 전달하는 주소 할당 단계; 및 상기 미할당 주소를 빌려준 상기 이웃 노드(대여 노드)로부터의 주소 회수 요청에 따라 상기 빌려온 주소(차용 주소)를 반납하는 주소 반납 단계를 포함한다.
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한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 방법은, 노드 주소 할당 방법에 있어서, 주소를 소진한 차용 노드가 차일드 노드로부터 접속 요청(Association Request) 프레임을 수신하면, 이웃 노드로 주소 이관 요청(Address Transfer Request) 프레임을 이용하여 미할당 주소에 대한 주소 이관을 요청하는 단계; 상기 차용 노드는 상기 이웃 노드로부터 주소 이관 응답(Address Transfer Response) 프레임을 통하여 미할당 주소를 이관받으면, 상기 이웃 노드(대여 노드)로 주소 이관 확인(Address Transfer Confirm) 프레임을 전송하여 주소 이관을 확인시키는 단계; 및 상기 차용 노드가 상기 이웃 노드로부터 이관받은 주소(차용 주소)를 선택하여 접속 응답(Association Response) 프레임을 통해 상기 차일드 노드로 전송하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 본 발명의 다른 방법은, 상기 차용 노드가 상기 차일드 노드로부터 접속 해제 통지(Deassociation Notification) 프레임을 수신하면, 확인(Acknowledgement) 프레임을 상기 차일드 노드로 전송하고, 상기 이웃 노드(대여 노드)로 주소 복구 확인(Address Recovery Confirm) 프레임을 전송하여 차용 주소의 반납 가능 상태임을 통지하는 단계; 상기 차용 노드가 주소를 소진한 상기 이웃 노드(대여 노드)로부터의 주소 회수 요청(Address Retrieve Request) 프레임을 통하여 차용 주소의 반납을 요청받는 단계; 및 상기 차용 노드가 상기 이웃 노드(대여 노드)로 주소 회수 응답(Address Retrieve Response) 프레임을 전송하여 차용 주소를 반납하는 단계를 더 포함한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 방법은, 수신 프레임 처리 방법에 있어서, 수신 프레임을 식별하여 프레임의 종류 및 목적지 노드를 판단하는 단계; 상기 판단 결과, 주소 이관 확인 프레임의 종착 노드이면 주소 테이블을 갱신하는 단계; 상기 판단 결과, 주소 이관 확인 프레임의 목적지 노드의 부모 노드이면 라우팅 참조 테이블을 갱신하고 해당 주소 이관 확인 프레임을 포워딩하는 단계; 상기 판단 결과, 유니캐스트된 주소 이관 요청 프레임의 종착 노드이거나 브로드캐스트된 주소 이관 요청 프레임의 종착 노드이면 주소 이관 가능 여부를 판단하여 주소 이관 프로세스를 수행하는 단계; 및 상기 판단 결과, 브로드캐스트된 주소 이관 요청 프레임의 종착 노드가 아니면 TTL(Time To Live) 필드값을 감소시켜 재방송하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 본 발명의 또 다른 방법은, 상기 판단 결과, 주소 이관 요청 프레임도 주소 이관 확인 프레임도 아니거나, 주소 이관 확인 프레임의 목적지 노드의 부모 노드가 아니거나, 유니캐스트된 주소 이관 요청 프레임의 종착 노드가 아니면 수신 프레임을 포워딩하는 단계를 더 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 주소공간의 소진 노드가 1-홉 이상의 이웃 노드로부터 미할당 네트워크 주소를 차용함으로써, 신규 참여 노드에게 네트워크 주소를 할당할 수 있고 나아가 트리 토폴로지 기반 지그비 네트워크를 유연하게 확장할 수 있는 효과가 있다.
즉, 본 발명은 자신의 고유한 주소공간을 소진한 지그비 노드와 1-홉 이상의 이웃 노드 사이에서 미할당 주소의 상호 이관에 따라 트리 토폴로지 기반 지그비 네트워크의 고유한 주소공간을 초과하는 할당 가능 주소의 제공이 가능하고 고유한 주소공간을 초과하는 신규 참여 노드에 대해서도 네트워크 주소를 할당할 수 있기 때문에 네트워크 전체의 주소공간을 효율적으로 활용할 수 있고, 지그비 노드의 이동 및 공간선택적 밀집 상황에 대해서도 토폴로지 파라미터의 변경 없이 트리 토폴로지 기반 지그비 네트워크를 신축적으로 적용할 수 있는 효과가 있다.
다시 말하면, 본 발명은 각 노드가 미할당 주소를 대여하고 또한 이웃 노드로부터 미할당 주소를 차용하는 등 미할당 주소를 민첩하게 이관할 수 있기 때문에 고유한 주소공간을 초과하는 신규 참여 노드에 대해서도 네트워크 주소를 할당할 수 있고, 토폴로지 파라미터를 변경하지 않더라도 초기 설정된 트리 토폴로지 기반 지그비 네트워크에 대한 신축적인 구성이 가능하다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 지그비 네트워크에서 지그비 노드의 주소 차용 과정에 대한 일실시예 흐름도,
도 2는 본 발명에 따른 지그비 네트워크에서의 지그비 노드 주소 할당 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 지그비 네트워크에서 지그비 노드의 주소 할당을 위한 주소 차용 과정에 대한 일실시예 흐름도,
도 4는 본 발명에 따른 지그비 네트워크에서 지그비 노드의 수신 프레임 처리 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다.
먼저, 본 발명이 적용되는 트리 토폴로지 기반 지그비 네트워크에 대해 설명하면 다음과 같다.
지그비 네트워크는 하나의 지그비 코디네이터(ZC)와 다수의 지그비 라우터(ZR) 및 지그비 종단장치(ZED)를 포함하여 이루어진다. 이때, 지그비 코디네이터(ZC)는 지그비 네트워크를 형성하는 중심 역할을 하고, 그의 차일드로서 지그비 라우터(ZR) 및 지그비 종단장치(ZED)를 가진다. 마찬가지로 모든 지그비 라우터(ZR)는 그의 차일드로서 지그비 라우터(ZR) 및 지그비 종단장치(ZED)를 가질 수 있다. 또한, 차일드 노드인 지그비 라우터(ZR)는 그의 차일드로서 지그비 라우터(ZR) 및 지그비 종단장치(ZED)를 가질 수 있고 또 다시 그의 차일드 노드인 지그비 라우터(ZR)는 차일드로서 지그비 라우터(ZR) 및 지그비 종단장치(ZED)를 갖게 됨에 따라 지그비 네트워크 전체적으로 트리 구조 또는 클러스터 트리 구조를 형성하게 된다.
이와 같은 지그비 네트워크의 크기와 형상은 사전에 설정된 Cm, Rm, Lm 등과 같은 토폴로지 파라미터에 의해 결정된다. 여기서, Rm은 차일드 노드로서 지그비 라우터(ZR)의 최대값이고, Cm은 차일드인 지그비 라우터(ZR)를 포함한 차일드 노드의 최대값이며, Lm은 네트워크 트리 깊이의 최대값으로서 지그비 코디네이터(ZC)로부터 최단으로 확장 가능한 멀티 홉의 최대값이다. 지그비 네트워크에서는 16비트 네트워크 주소가 사용되기 때문에 식별가능한 주소는 최대 65536개이고, 그에 따라 최대 65536개 노드를 가진 네트워크의 구성이 가능하다.
통상적으로 지그비 네트워크의 규모는 응용 모델 및 전개 지역의 면적을 고려하지만, 실제적으로는 토폴로지 파라미터 Cm, Rm, Lm에 의해 결정된다. Rm이 너무 크게 선택된다면 Lm이 상대적으로 작아져서 지그비 코디네이터(ZC)를 중심으로 하는 원형 또는 정방형의 네트워크가 구성될 수 있다. 반면에, Rm이 너무 작게 선택된다면 Lm이 상대적으로 커져서 지그비 코디네이터(ZC)를 중심으로 하는 좁고 긴 직사각형 형태의 네트워크가 구성될 수 있다.
또한, 토폴로지 파라미터 Cm, Rm, Lm은 차일드 노드를 위한 할당 주소를 산출할 수 있는 인자(옵셋값)를 결정하며 하기의 [수학식 1]과 같이 정의된다.
Figure 112010031105544-pat00001
여기서, d는 상기 옵셋값을 산출하는 노드의 깊이 레벨이다.
네트워크상의 각 노드는 고유한 자신의 주소공간 중에서 자신의 차일드 노드를 위해 할당하지 않는 네트워크 주소를 다른 이웃 노드(인접 노드)에게 대여 즉, 이관할 수 있다. 다만, 다른 이웃 노드로부터 차용되었지만 할당되지 않는 주소는 이웃 노드에게 대여 즉, 이관할 수 없다. 동일한 맥락에서 각 노드는 차일드 노드에 대한 주소 할당의 필요에 의해서 이미 다른 이웃 노드에 이관하였던 대여 주소를 다시 회수할 수 있고, 또한 차일드 노드에 할당되지 않은 차용 주소를 대여 노드의 요청에 따라 반납할 수도 있다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 지그비 네트워크에서 지그비 노드의 주소 차용 과정에 대한 일실시예 흐름도로서, 주소 이관에 따른 메시지 절차를 나타내고 있다.
도 1a에 도시된 바와 같이, 주소 소진 노드인 노드B가 차일드 노드인 노드C로부터 접속 요청(Association Request) 프레임을 수신하면(101), i-홉 이웃인 임의의 이웃 노드인 노드A에게 주소 이관 요청(Address Transfer Request) 프레임을 이용하여 미할당 주소에 대한 주소 이관을 요청한다(102). 이후, 노드B는 주소 이관 요청(Address Transfer Request) 프레임에 대한 응답으로서 노드A로부터 주소 이관 응답(Address Transfer Response) 프레임을 수신하면(103), 주소 이관 확인(Address Transfer Confirm) 프레임을 노드A에게 전송함으로써 주소 이관을 확인시킨다(104). 이후, 노드B는 노드A로부터 이관받은 주소 또는 그 중에서 선택된 하나의 주소를 접속 응답(Association Response) 프레임으로 노드C에게 전송함으로써 노드C에 할당한다(105).
한편, 도 1b에 도시된 바와 같이, 이관 주소(대여 주소)의 반납 또는 회수는 노드C에 의한 접속 해제 통지(Deassociation Notification) 프레임이 노드B에 수신됨으로써 개시된다(111). 노드B는 접속 해제 통지 프레임에 대해 확인(Acknowledgement) 프레임으로서 노드C에게 응답하고(112), 또한 대여 노드(노드A)에게 주소 복구 확인(Address Recovery Confirm) 프레임을 전송함으로써 차용 주소의 반납 가능 상태임을 알려준다(113). 이후, 노드A는 그의 주소공간을 모두 소진한 상태에서 신규 노드가 네트워크 참여를 요청할 때 그에 대한 주소 할당을 위해서 노드B에게 주소 회수 요청(Address Retrieve Request) 프레임을 전달함으로써 대여 주소의 회수를 요청한다(114). 이것은 노드B에게 있어서 차용 주소에 대한 반납 요청을 의미하기도 한다. 그리고 노드A는 주소 회수 요청(Address Retrieve Request) 프레임에 대한 응답으로서 노드B로부터 주소 회수 응답(Address Retrieve Response) 프레임을 수신함으로써 이전에 노드B에 대여하였던 고유한 주소를 적기에 회수할 수 있다(115).
한편, 각 노드는 주소 관련 테이블(주소 테이블, 라우팅 참조 테이블)을 관리한다.
그 중 하나의 테이블은 주소 테이블이다. 상기 주소 테이블은 이미 자신의 차일드 노드에 대한 할당 및 원격 이웃 노드에 대한 대여 등에 따라 사용된 주소 현황과, 원격 이웃 노드에서 차용하여 확보된 주소 현황을 관리하는 테이블이다. 그러므로 주소 테이블은 차일드 노드에 할당 및 이웃 노드에 대한 대여 그리고 차용한 주소를 나타내는 차일드 주소(child address) 필드, 할당 여부를 나타내는 할당(assigned) 필드, 해당 주소를 할당받은 차일드 노드의 유형을 나타내는 차일드 타입(child type) 필드, 차용 주소에 대한 대여 노드의 주소를 표시하는 대여 노드(lender) 필드, 및 대여 주소에 대한 차용 노드의 주소를 표시하는 차용 노드(borrower) 필드 등으로 이루어진다. 네트워크 주소가 할당, 대여 및 차용될 때마다 관련 정보가 주소 테이블에 하나의 엔트리로서 추가되고, 그것이 회수될 경우 해당 엔트리가 삭제된다.
다른 하나의 테이블은 라우팅 참조 테이블이다. 상기 라우팅 참조 테이블은 네트워크 주소 대여 노드의 부모(parent) 노드를 포함한 그 이상의 부모(parent) 노드에 의해 유지되는 테이블로서, 대여 주소에 대한 실제 사용 노드 정보를 관리하기 위한 테이블이다. 이러한 라우팅 참조 테이블은 1-홉 이상의 차일드 노드에 의해 제공된 대여 주소를 나타내는 대여 주소(lent address) 필드, 상기 대여 주소를 차용한 노드 주소를 나타내는 리얼 노드 주소(real node address) 필드를 포함하여 이루어진다. 상기 라우팅 참조 테이블을 유지하는 각 노드들은 주소 이관 확인(Address Transfer Confirm) 프레임이 수신될 때마다 상기 주소 이관 확인 프레임에 의해 통지되는 대여 주소, 및 해당 대여 주소의 차용 노드 주소를 하나의 엔트리로 추가한다. 또한, 주소 회수 응답(Address Retrieve Response) 프레임으로서 대여 주소가 본래의 대여 노드에 의해 회수될 경우 해당 엔트리는 삭제된다. 상기 라우팅 참조 테이블 정보는 나중에 대여 주소를 목적지 주소로 가진 다양한 프레임을 해당 대여 주소의 차용 노드로 전달하기 위해 사용된다.
도 2는 본 발명에 따른 지그비 네트워크에서의 지그비 노드 주소 할당 방법에 대한 일실시예 흐름도로서, 주소 할당 프로세스를 나타내고 있다.
먼저, 할당가능주소 존재여부 판단과정에서는 신규 노드로부터의 접속 요청에 따라 주소 테이블을 검사하여 신규 노드에 대해 고유하게 할당가능한 네트워크 주소의 존재 여부를 판단한다(201 내지 203).
이를 좀 더 상세히 살펴보면, 상기 할당가능주소 존재여부 판단과정은 신규 노드(신규 참여 노드)의 접속 요청에 의해 개시된다. 트리 토폴로지 기반 지그비 네트워크상의 노드는 신규 노드로부터 접속 요청(Association Request) 프레임이 수신되면 주소 테이블의 각 엔트리를 체크하여 주소 할당 가능 여부를 검사한다(201).
이때, 신규 노드(즉, 접속 요청 노드)가 지그비 라우터(ZR)의 역할을 가지고 있다면 Rm값과 차일드 노드 중 지그비 라우터(ZR)의 개수를 확인한다. 상기 비교 결과에 대해 등호가 성립한다면 차용 주소 중에서 미할당 주소의 유무를 확인한다. 차용 주소는 사전에 유형이 지정되어 있기 때문에 지그비 라우터(ZR)로 지정된 것만을 확인한다. 미할당 주소는 차용되었지만 할당되지 않은 것일 수도 있고 할당 후에 다시 회수된 것일 수도 있다.
만약, 접속 요청 노드가 지그비 종단장치(ZED)의 역할을 가지고 있다면 Cm-Rm값과 차일드 노드 중 지그비 종단장치(ZED)의 개수를 비교한다. 상기 비교 결과에 대해 등호가 성립한다면 차용 주소 중에서 미할당 주소의 유무를 확인한다. 이 경우에도 마찬가지로 지그비 종단장치(ZED)로 지정된 미할당 차용 주소만을 확인한다. 전술한 차일드 노드에는 대여 주소도 포함된다.
상기 주소 할당 가능 여부 검사 과정(201)은 전술한 바와 같이 접속 요청(Association Request) 프레임이 수신될 때 수행되는 것이 바람직하나, 접속 요청(Association Request) 프레임이 수신되기 전이라도 주기적으로 수행될 수도 있고, 또한 이웃 노드에 대한 신규 노드의 접속 요청이 있는 경우(즉, 이웃 노드에 대한 접속 요청이 청취될 때)에 수행될 수도 있다.
상기 주소 할당 가능 여부 검사 과정(201)을 통해 할당 가능 주소가 있는 것으로 확인된다면(202) 신규 노드에 대해 주소를 할당하는 과정(205)을 수행한다. 그러나 만약 할당 가능 주소가 없는 것으로 확인된다면(202) 이어서 자신의 사용 주소가 부모 노드 또는 그 이상의 부모 노드에 의해 이웃 노드로부터 빌려온 차용 주소(이관 주소)인지를 확인한다(203). 상기 확인 결과(203), 자신의 주소가 차용 주소라면 주소 할당 프로세스를 종료하고, 만약 자신의 주소가 차용 주소가 아니라면 하기의 주소 차용 과정(204)을 수행한다.
다음으로, 주소 차용 과정(204)은 상기 할당가능주소 존재여부 판단과정에서 판단 결과, 할당 가능 주소가 남아있지 않은 경우에 1-홉 이웃 노드 또는 1-홉 이상의 이웃 노드로부터 미할당 주소를 빌려오는 과정이다. 예를 들어, 주소 차용 과정은 전술한 도 1a 및 도 1b의 주소 이관에 따른 메시지 절차에 따라 1-홉 이웃 노드부터 그 이상의 노드까지 순차적으로 주소 차용을 요청하고 그에 대한 응답으로서 정해진 시간 내에 수신된 네트워크 주소 정보에 대해 차용을 확인하는 과정이다. 이러한 주소 차용 프로세스(주소 이관 프로세스)를 도 3을 참조하여 상세히 살펴보면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 지그비 네트워크에서 지그비 노드의 주소 할당을 위한 주소 차용 과정에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, TTL(Time To Live) 값을 예를 들어 "1"로 설정한 상태로 동작을 시작한다(301).
그리고 주소 이관 요청 프레임을 위한 관련 파라미터를 설정하고 목적지 노드(대여 후보 노드)를 지정한다(303). 이때, 주소 이관 요청 프레임을 위한 관련 파라미터로서 목적지 주소(destination address), TTL, 요청 주소 타입(Requested Address Type), 요청 주소 수(Number of Request Address), 및 타임 밸류(Timer Value) 등을 설정한다.
여기서, TTL(Time To Live)은 홉 수로서 반복 루프에 따라 1씩 증가된다. 그리고 요청 주소 타입(Requested Address Type)은 요청 대상 노드의 유형으로서 지그비 라우터(ZR) 또는 지그비 종단장치(ZED) 중 하나가 설정된다. 그리고 요청 주소 수(Number of Request Address)는 차용 주소의 개수를 표시하며, 노드 유형에 따라서 1부터 최대 Rm, 또는 (Cm-Rm)의 범위에서 필요한 만큼 선택하여 설정한다. 그 값은 초기에 1로서 설정되고, 노드 접속 요청 빈도를 고려하여 증가시킬 수 있다.
그리고 목적지 주소(destination address)는 해당 주소 이관 요청 프레임의 종착 노드로서 TTL값의 설정 유무에 따라 다르게 지정된다. TTL값이 설정된 경우 목적지 주소(destination address)는 브로드캐스트 주소(broadcast address)로 선택된다. 반면에, TTL값이 설정되지 않은 경우, 즉 목적지(Destination)가 지정된 경우에는 해당 노드의 주소가 목적지 주소(destination address)로 설정된다. 이때, 목적지(destination)의 지정은 이전에 상기 주소 차용 프로세스를 통해 이관 가능 주소가 있는 것으로 확인된 노드 중 하나를 목적지로 지정한다.
그리고 타임 밸류(Timer Value)는 주소 이관 응답 프레임의 유효성을 판단하기 위한 타이머(Timer) 설정값으로서, 주소 이관 요청 프레임과 직접 관련성은 없다. 타임 밸류(Timer Value)의 설정값은 TTL값에 무관하게 동일하게 유지하거나, TTL값에 비례해서 증가하는 값을 사용할 수도 있다. 그러나 타임 밸류(Timer Value)는 주소차용 소요시간에 직접적 영향을 미치기 때문에 너무 지연되지 않도록 tft*4*TTL보다 작은 값으로 설정하는 것이 바람직하다. 여기서, tft는 프레임 전송 소요시간(프레임 전송 시간)이다. 이때, 타이머(Timer)가 종료되기 전에 수신된 주소 이관 응답 프레임만이 유효한 것으로 사용되고, 그 이후에 수신된 주소 이관 응답 프레임은 무시된다.
이후, 상기 설정된 관련 파라미터 및 종착 노드(목적지 노드) 정보를 바탕으로 주소 이관 요청 프레임을 생성하여 종착지(목적지)에 따라서 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 전송(여기서, TTL 값이 설정되지 않은 경우 유니캐스트(unicast) 방식으로 전송함)한다(304). 이때, 타이머 TMT가 작동된다.
이후, 타이머 TMT가 종료되면, 수신된 주소 이관 응답 프레임이 있는지를 확인하여(305) 만약 수신된 주소 이관 응답 프레임이 없다면 TTL값을 1만큼 증가시키고(306) "302" 과정으로 진행한다. 이와 같은 피드백 루프는 TTL값이 TTLmax와 같아질 때까지 반복되고(302), TTLmax는 TTLmh와 TTLmt 중에서 작은 값으로 설정된다. 여기서, TTLmh는 지그비 코디네이터(ZC)에 이르는 홉 수의 2배이고, TTLmt는
Figure 112010031105544-pat00002
이 신규 노드의 접속요청 유효시간 이내에서 최대치를 가질 수 있는 TTL값이다.
상기 확인 결과(305), 수신된 주소 이관 응답 프레임이 있으면 주소 테이블을 갱신한다(307). 이때, 주소 이관 응답 프레임은 출발지 주소(source address) 필드 및 목적지 주소(destination address) 필드 외에 대여 주소 개수를 나타내는 대여 주소 수(number of lending address) 필드, 대여 주소 집합을 나타내는 대여 주소 셋(lending address set) 필드, 할당 주소 개수를 나타내는 할당 주소 수(number of assigned address) 필드, 및 대여 주소가 할당될 수 있는 노드 타입을 나타내는 대여 주소 타입(lending address type) 필드 등으로 이루어진다. 그렇기 때문에 주소 이관 응답 프레임의 개수와 그의 할당 주소 수(number of assigned address) 값으로부터 대여 노드를 선택할 수 있다. 수신된 주소 이관 응답 프레임의 송신 노드가 대여 노드로서 지정되고, 그의 대여 주소가 차용 주소로 선택된다. 만약, 여러 개의 주소 이관 응답 프레임이 수신되었다면 그 중에서 가장 많은 미할당 주소를 가진 주소 이관 응답 프레임의 송신 노드가 대여 노드로 지정되고, 그의 대여 주소가 차용 주소로 지정된다.
따라서 주소 테이블의 갱신 과정은 다음과 같이 이루어진다. 먼저, 주소 이관 응답 프레임의 대여 주소 수(number of lending address)만큼 주소 테이블 엔트리가 생성되고 대여 주소 셋(lending address set)의 각각이 그 엔트리의 차일드 주소(child address) 필드에 추가되고, 그의 할당(assigned) 필드는 "아니오(No)"로 설정된다. 또는, 차일드 타입(child type) 필드에는 대여 주소 타입(lending address type) 값이 설정되고, 차용 노드(borrower) 필드에는 상기 주소 이관 응답 프레임의 출발지 주소(source address) 필드값이 복사된다.
만약, 다수의 주소 이관 응답 프레임이 수신되었다면, 상기 주소 테이블에 추가되지 않은 모든 주소 이관 응답 프레임에 대해서는 차용 후보로서 별도의 주소 테이블에 순차적으로 추가하여 별도의 주소 테이블을 갱신한다.
이후, 주소 이관 확인 프레임을 생성한 후에, 생성된 주소 이관 확인 프레임을 유니캐스트(unicast) 형식으로 대여 노드로 전송한다(308). 주소 이관 확인 프레임의 구성 필드는 상기 주소 이관 응답 프레임과 동일하고, 그 필드값 역시 주소 이관 응답 프레임의 그것과 동일하다. 주소 이관 확인 프레임의 목적지 주소(destination address) 필드값은 상기 과정에서 지정된 대여 노드의 주소를 가진다. 그 외 주소 이관 확인 프레임의 필드는 상기 대여 노드가 전송한 주소 이관 응답 프레임의 그것과 동일하게 설정된다.
다음으로, 주소 할당 과정(205)은 미할당 주소 중에서 접속 요청 노드(신규 노드)에게 할당할 수 있는 후보 주소를 선택하여 상기 접속 요청 노드(신규 노드)에게 전달하는 과정이다. 상기 주소 할당 과정(205)은 다음의 2가지 방식으로 이루어진다.
첫 번째 방식은 지그비(ZigBee) 규격에서 정의된 토폴로지 파라미터를 이용한 분산 주소 할당 방식에 따른 것으로서, 할당가능한 주소공간이 남아 있는 경우이다. 접속 요청 노드의 유형에 따라 할당 주소는 주소 테이블의 해당 유형 노드의 개수를 고려하여 할당 순서대로 다음과 같이 배정된다.
접속 요청 노드가 지그비 라우터(ZR)라면 배정 주소는 주소 테이블의 자신의 주소공간에서 할당된 지그비 라우터(ZR) 주소의 개수 NZR(=n)에 이은 다음 순서의 것으로 선정된다. 즉, NZR(=n)이 0이라면 배정 주소(할당 주소)는
Figure 112010031105544-pat00003
이고, NZR(=n)이 1보다 크다면 배정 주소는
Figure 112010031105544-pat00004
이다. 여기서, Ax는 상기 주소 할당 프로세스를 수행하는 노드 자신의 주소이고, d는 그의 깊이 레벨(지그비 코디네이터에서 떨어진 홉수)이다.
또한, 접속 요청 노드가 지그비 종단장치(ZED)라면 배정 주소는 주소 테이블의 자신의 주소공간에서 할당된 지그비 종단장치(ZED) 주소의 개수 NZED(=n)에 이은 다음 순서의 것으로 선정된다. 즉,
Figure 112010031105544-pat00005
이 배정 주소로 선정된다. 이렇게 선정된 노드 주소 An +1은 접속 요청(Association Request) 프레임에 대한 응답으로서 접속 응답(Association Response) 프레임을 통해 접속 요청 노드로 전달됨으로써 접속 요청 노드에 할당되고, 주소 테이블에 엔트리로서 관련 정보가 추가되고 할당 주소에 대한 할당(assigned) 필드를 "예(Yes)"로 설정함으로써 상기 주소 할당 프로세스가 완료된다.
두 번째 방식은 상기 차용 주소가 미할당 상태로 존재하는 경우이다. 첫 번째 방식의 경우와 마찬가지로 접속 요청 노드의 유형에 따라 할당 주소(배정 주소)는 차용 주소 중에서 선정된다. 만약, 동일한 노드 유형을 가진 미할당 주소가 다수 존재한다면 랜덤하게 할당 주소를 선정하거나 또는 가장 작은 주소를 할당 주소로 선정할 수 있다. 선정된 할당 주소는 접속 응답(Association Response) 프레임을 통해 접속 요청 노드로 전달됨으로써 접속 요청 노드에 할당되고, 주소 테이블에서 해당 주소에 대한 할당(assigned) 필드를 "예(Yes)"로 설정함으로써 상기 주소 할당 프로세스가 완료된다.
상기 네트워크 주소의 대여 노드 및 그 외 노드(차용 노드 제외)는 주소 이관 절차 및 프레임 라우팅을 위한 수신 프레임 처리 방법을 지원한다.
도 4는 본 발명에 따른 지그비 네트워크에서 지그비 노드의 수신 프레임 처리 방법에 대한 일실시예 흐름도로서, 수신 프레임 처리 프로세스를 나타내고 있다.
먼저, 프레임이 수신되면 수신 프레임의 유형을 식별한다(401). 이때, 수신 프레임의 헤더를 구성하는 프레임 타입 필드를 이용해서 프레임의 유형을 확인할 수 있다.
만약, 수신 프레임이 주소 이관 관련 프레임이 아니라면(402) 수신 프레임을 이웃 노드에게 포워딩을 한다(409). 이때, 포워딩을 위한 넥스트-홉(next-hop) 노드는 라우팅 참조 테이블과 계층적 판단조건을 이용하여 결정된다. 수신 프레임의 목적지 주소(destination address)가 라우팅 참조 테이블의 대여 주소(lent address) 필드값으로서 포함되어 있다면, 그의 리얼 노드 주소(real node address) 필드값이 수신 프레임의 임시 목적지 주소(destination address)로서 해당 수신 프레임에 추가된다. 그리고 계층적 판단조건이 임시 목적지 주소(destination address)에 대해 적용된다. 만약, 수신 프레임의 목적지 주소(destination address)가 라우팅 참조 테이블에 포함되어 있지 않다면, 곧바로 계층적 판단조건이 수신 프레임의 목적지 주소(destination address)에 대해 적용된다. 이 경우는 원래의 주소 구간을 이용한다. 수신 프레임의 목적지 주소(destination address) 또는 임시 목적지 주소(destination address)가 AD라고 하고
Figure 112010031105544-pat00006
의 조건을 만족하는 주소라면, 종착 노드가 서브 트리에 존재하기 때문에 넥스트-홉(next-hop) 노드는
Figure 112010031105544-pat00007
의 주소를 가진 차일드 노드로 결정된다. 그러나 만약 조건
Figure 112010031105544-pat00008
이 만족되지 않는다면 노드A의 넥스트-홉(next-hop) 노드는 그의 부모(parent) 노드로서 결정된다. 여기서, A는 수신 프레임 처리 프로세스를 수행하는 노드 자신의 네트워크 주소이다. 이후, 수신 프레임은 결정된 넥스트-홉(next-hop) 노드로 전송된다.
만약, 수신 프레임이 주소 이관 관련 프레임이지만(402) 주소 이관 요청 프레임이 아니라면(403) 수신 프레임은 다시 주소 이관 확인 프레임인지 여부에 따라 처리된다(404). 만약, 주소 이관 확인 프레임이 아니라면(404) 상기 프레임 포워딩 과정(409)을 수행한다. 그러나 만약 수신 프레임이 주소 이관 확인 프레임이라면서(404) 수신 프레임의 목적지 주소(destination address)가 자신의 네트워크 주소와 같다면, 즉 노드 자신이 종착 노드이면(405) 주소 테이블을 갱신한다(406). 즉, 주소 이관 확인 프레임을 통해 통지된 대여 주소(lent address) 필드 및 그의 주소 타입(address type) 필드를 바탕으로 주소 테이블의 해당 노드 주소(node address)에 대한 할당(assigned) 필드가 "예(Yes)"로 설정된다.
만약, 주소 이관 확인 프레임의 목적지 주소(destination address)가 자신의 주소와 같지 않고(405) 또한 자신이 수신 프레임의 목적지 노드(destination node)의 부모 노드가 아니라면(407), 상기 프레임 포워딩 과정(409)을 수행한다.
만약, 자신이 주소 이관 확인 프레임의 목적지 노드(destination node)의 부모 그룹 즉, 목적지 노드(destination node)에서 지그비 코디네이터(ZC)에 이르는 트리상의 어떤 노드라면(407) 라우팅 참조 테이블을 갱신한다(408). 이때, 라우팅 참조 테이블의 갱신은 주소 이관 확인 프레임의 목적지 주소(destination address), 출발지 주소(source address)를 각각 대여 주소(lent address) 필드, 리얼 노드 주소(real node address) 필드 값으로 하는 하나의 엔트리를 추가하는 것이다. 이후, 주소 이관 확인 프레임은 상기 프레임 포워딩 과정(409)에 따라 처리된다. 그리고 추가된 엔트리는 관련 주소를 가진 주소 회수 응답 프레임이 수신될 경우 동일한 방식으로 삭제된다.
한편, 수신 프레임이 주소 이관 요청 프레임이라면(403) 헤더의 TTL(Time To Live)값에 따라 처리된다. 수신 프레임이 TTL 필드값을 갖으면, 즉 수신 프레임이 브로드캐스트(broadcast) 프레임이면서(410) TTL값이 자신의 저장 TTL값인 TTLstore이상이면(411) 수신 프레임을 처리하지 않고 폐기한다(412). 이때, TTLstore의 초기값은 매우 큰 값으로 설정된다.
만약, TTL값이 TTLstore미만이면서(411) 헤더의 TTL 필드값이 0보다 크다면(413) 수신 프레임의 TTL 필드값을 TTL-1로서 재설정한 후에(414) 발신 노드에서 더 멀리 떨어진 노드로 전송되도록 수신 프레임을 이웃 노드에게 재방송한다(415). 만약, 수신 프레임의 TTL 필드값이 0이라면(413) 자신이 수신 프레임의 종착 노드가 된다.
즉, 자신이 수신 프레임의 종착 노드이면(413) 주소 이관 요청에 의한 주소 이관이 가능한 이관 가능 주소가 있는지를 확인한다(416). 즉, 자신의 주소 테이블에 비차용 주소이면서 이관 가능 주소가 있는지를 확인한다(416). 이를 좀 더 상세히 살펴보면, 먼저, 요청된 주소의 유형과 개수를 확인하고 자신의 주소공간에서 할당 내역을 검사한다. 즉, 주소 테이블에서 차용 주소를 제외한 해당 유형의 주소의 개수를 계수하고 잔여 미할당 주소의 개수를 산출한다. 이때, 미할당 주소의 개수가 요청 주소 개수보다 적다면 대여가능하지 않는 것으로 판단하고(416) 수신 프레임을 폐기한다(412). 마찬가지로 자신의 주소가 차용 주소 또는 그것의 하위 주소공간의 일부인 경우에 대해서도 수신 프레임을 폐기한다(412).
만약, 요청된 주소의 해당 유형을 위한 미할당 주소의 개수가 요청 주소 개수와 같거나 크다면 대여가능한 것으로 판단하고(416) 이관 주소 즉, 대여 주소를 선정한다(417). 이 선정 과정(417)은 상기 주소 할당 과정(205)의 첫 번째 경우와 같은 과정에 따라서 지그비 라우터(ZR) 또는 지그비 종단장치(ZED)에 대해 요청 수량에 상당하는 대여 대상 주소가 선정된다.
그리고 선정된 대여 대상 주소에 대해 주소 테이블에 엔트리가 추가된다. 즉, 대여 대상 주소는 모두 차일드 주소(child address) 필드에 추가되고, 그에 대한 유형이 지그비 라우터(ZR) 또는 지그비 종단장치(ZED)로서 차일드 타입(child type) 필드에 설정된다. 그리고 대여 대상 주소의 요청 노드 주소가 차용 노드(borrower) 필드에 설정된다.
상기와 같이 선택된 주소 관련 정보를 바탕으로 주소 이관 응답 프레임을 생성하여 요청 노드(차용 노드)로 전송한다(418). 이때, 주소 이관 응답 프레임은 출발지 주소(source address)로 자신의 주소를, 목적지 주소(destination address)로서 주소 이관 응답 프레임의 출발지 주소(source address)를 가지며, 대여 주소의 종류, 개수, 그리고 주소 리스트를 포함한다.
만약, 수신 프레임이 TTL 필드값을 갖지 않으면, 즉 유니캐스트(unicast) 프레임이면(410) 특정 노드로 지정된 목적지 주소(destination address)를 자신의 주소와 비교한다(419). 만약, 목적지 주소가 자신의 노드 주소와 다르면 상기 프레임 포워딩 과정(409)을 수행한다. 반면에, 목적지 주소가 자신의 노드 주소와 동일하면 상기 주소 이관 가능 판단 과정(406)으로 진행하여 이후의 과정을 수행한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따라 자신의 고유한 주소공간을 소진한 지그비 노드와 1-홉 이상의 이웃 노드(또는 1-홉의 이웃 노드) 사이에서 미할당 주소가 상호 이관되고, 그에 따라 트리 토폴로지 기반 지그비 네트워크의 고유한 주소공간을 초과하는 할당 가능 주소가 제공될 수다.
따라서 본 발명에 따른 노드 주소 할당 방법에 의하면 각 노드는 미할당 주소를 대여하고 또한 이웃 노드로부터 미할당 주소를 차용하는 등 미할당 주소를 민첩하게 이관할 수 있기 때문에 고유한 주소공간을 초과하는 신규 참여 노드에 대해서도 네트워크 주소를 할당할 수 있고, 토폴로지 파라미터를 변경하지 않더라도 초기 설정된 트리 토폴로지 기반 지그비 네트워크에 대한 신축적인 구성이 가능하다.
한편, 본 발명에 따른 무선노드 주소 할당 장치(무선 네트워크상의 노드)는, 신규 노드에 대해 고유하게 할당가능한 네트워크 주소의 존재 여부를 판단하는 판단부(도면에 도시되지 않음), 상기 판단부에서의 판단 결과, 할당 가능 주소가 남아있지 않음에 따라 이웃 노드로부터 미할당 주소를 빌려오는 주소 차용부(도면에 도시되지 않음), 상기 주소 차용부에서 빌려온 미할당 주소 중에서 상기 신규 노드에게 할당할 수 있는 후보 주소를 선택하여 상기 신규 노드로 전달하는 주소 할당부(도면에 도시되지 않음), 및 상기 미할당 주소를 빌려준 상기 이웃 노드(대여 노드)로부터의 주소 회수 요청에 따라 상기 빌려온 주소(차용 주소)를 반납하는 주소 반납부(도면에 도시되지 않음)를 포함한다. 그 외의 구체적인 실시예는 전술한 바와 같으므로 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 노드 주소 할당 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
본 발명은 스마트그리드, 헬스케어, 원격제어, 빌딩자동화, 홈네트워크, 텔레콤서비스, 자산관리, MOS, 유-시티(U-city), 기업고객 대상의 인프라운영서비스(원격시설물관제, 환경관제, 방범/방재/보안, 산업안전관제, 자재/자산관리. 차량관제, 출입자관리) 등에 이용될 수 있다.

Claims (26)

  1. 무선노드 주소 할당 장치에 있어서,
    신규 노드에 대해 고유하게 할당가능한 네트워크 주소의 존재 여부를 판단하는 판단 수단;
    상기 판단 수단에서의 판단 결과, 할당 가능 주소가 남아있지 않음에 따라 이웃 노드로부터 미할당 주소를 빌려오는 주소 차용 수단;
    상기 주소 차용 수단에서 빌려온 미할당 주소 중에서 상기 신규 노드에게 할당할 수 있는 후보 주소를 선택하여 상기 신규 노드로 전달하는 주소 할당 수단; 및
    상기 미할당 주소를 빌려준 상기 이웃 노드(대여 노드)로부터의 주소 회수 요청에 따라 상기 빌려온 주소(차용 주소)를 반납하는 주소 반납 수단
    을 포함하는 무선노드 주소 할당 장치.
  2. 삭제
  3. 노드 주소 할당 방법에 있어서,
    네트워크상의 노드가 신규 노드에 대해 고유하게 할당가능한 네트워크 주소의 존재 여부를 판단하는 판단 단계;
    상기 판단 단계의 판단 결과, 할당 가능 주소가 남아있지 않음에 따라 이웃 노드로부터 미할당 주소를 빌려오는 주소 차용 단계;
    상기 빌려온 미할당 주소 중에서 상기 신규 노드에게 할당할 수 있는 후보 주소를 선택하여 상기 신규 노드로 전달하는 주소 할당 단계; 및
    상기 미할당 주소를 빌려준 상기 이웃 노드(대여 노드)로부터의 주소 회수 요청에 따라 상기 빌려온 주소(차용 주소)를 반납하는 주소 반납 단계
    를 포함하는 노드 주소 할당 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 네트워크상의 노드(차용 노드)와 상기 대여 노드 모두 차용 주소를 자신의 주소로 사용하지 않는, 노드 주소 할당 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 판단 단계는,
    상기 노드가 주소 테이블을 체크하여 주소 할당 가능 여부를 검사하는 검사 과정;
    상기 검사 결과, 상기 신규 노드에 할당 가능한 주소가 있는지를 확인하는 과정; 및
    상기 확인 결과, 할당 가능 주소가 없으면 상기 노드 자신의 주소가 부모 노드 또는 상기 부모 노드 이상의 부모 노드에 의해 이웃 노드로부터 빌려온 차용 주소인지를 확인하는 과정
    을 포함하는 노드 주소 할당 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 검사 과정은,
    상기 신규 노드로부터 접속 요청(Association Request) 프레임이 수신될 때 수행하거나, 상기 접속 요청(Association Request) 프레임이 수신되기 전에 주기적으로 수행하거나, 상기 이웃 노드에 대한 접속 요청이 있는 경우에 수행하는, 노드 주소 할당 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 주소 테이블은,
    차일드 노드에 할당 및 이웃 노드에 대한 대여 그리고 차용한 주소를 나타내는 차일드 주소(child address) 필드;
    차용 주소에 대한 대여 노드의 주소를 표시하는 대여 노드(lender) 필드; 및
    대여 주소에 대한 차용 노드의 주소를 표시하는 차용 노드(borrower) 필드
    를 포함하는 노드 주소 할당 방법.
  8. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 주소 차용 단계는,
    상기 판단 단계의 판단 결과, 할당 가능 주소가 남아있지 않은 경우에 1-홉 이웃 노드로부터 미할당 주소를 빌려오는, 노드 주소 할당 방법.
  9. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 주소 차용 단계는,
    상기 판단 단계의 판단 결과, 할당 가능 주소가 남아있지 않은 경우에 1-홉 이상의 이웃 노드까지 순차적으로 주소 이관을 요청하고 상기 주소 이관 요청에 대한 응답으로 기 정해진 시간 내에 수신된 네트워크 주소 정보에 대해 주소 이관을 확인하여 주는, 노드 주소 할당 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 주소 차용 단계는,
    주소 이관 요청 프레임을 위한 파라미터를 설정하고 대여 후보 노드(목적지 노드)를 지정하여 주소 이관 요청 프레임을 생성하는 프레임 생성 과정;
    상기 생성된 주소 이관 요청 프레임을 전송하여 미할당 주소를 요청하는 과정;
    상기 기 정해진 시간 내에 수신된 주소 이관 응답 프레임을 이용하여 주소 테이블을 갱신하는 갱신 과정; 및
    주소 이관 확인 프레임을 생성하여 대여 노드로 전송하는 과정
    을 포함하는 노드 주소 할당 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 주소 이관 요청 프레임을 위한 파라미터는,
    목적지 주소(destination address), TTL(Time To Live), 요청 주소 타입(Requested Address Type), 요청 주소 수(Number of Request Address), 및 타임 밸류(Timer Value)를 포함하는 노드 주소 할당 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 TTL의 값은 홉(hop) 수로서 반복 루프에 따라 증대되는, 노드 주소 할당 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 목적지 주소(destination address)는,
    TTL 값이 설정된 경우 브로드캐스트 주소(broadcast address)로 선택되고, TTL 값이 설정되지 않은 경우 목적지(Destination)로 지정된 노드의 주소가 목적지 주소(destination address)로 설정되는, 노드 주소 할당 방법.
  14. 제 10 항에 있어서,
    상기 대여 후보 노드는,
    하나의 이웃 노드를 지정하거나, n-홉까지의 복수의 이웃 노드를 지정하는, 노드 주소 할당 방법.
  15. 제 10 항에 있어서,
    상기 갱신 과정은,
    상기 기 정해진 시간 내에 복수의 주소 이관 응답 프레임이 수신되면, 상기 수신된 복수의 주소 이관 응답 프레임 중에서 미할당 주소를 가장 많이 포함하고 있는 주소 이관 응답 프레임을 선정하여 상기 주소 테이블을 갱신하는, 노드 주소 할당 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 수신된 복수의 주소 이관 응답 프레임 중에서 미선정된 주소 이관 응답 프레임을 이용하여 별도 주소 테이블을 갱신하는 과정
    을 더 포함하는 노드 주소 할당 방법.

  17. 제 10 항에 있어서,
    상기 기 정해진 시간은,
    상기 주소 이관 응답 프레임의 유효성을 판단하기 위한 설정값으로서, 프레임 전송시간과 홉 수를 기반으로 설정되는, 노드 주소 할당 방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 주소 차용 단계는,
    상기 기 정해진 시간 내에 주소 이관 응답 프레임이 수신되지 않으면, 홉 수(TTL 값)를 증대시켜 상기 프레임 생성 과정부터 반복 수행하되,
    반복 횟수는 TTLmh와 TTLmt 중에서 작은 값으로 설정하는, 노드 주소 할당 방법.
    (여기서, TTLmh는 지그비 코디네이터에 이르는 홉 수의 2배이고, TTLmt는
    Figure 112016064271618-pat00009
    이 상기 신규 노드의 접속요청 유효시간 이내에서 최대치를 가질 수 있는 TTL 값임)
  19. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 신규 노드에게 할당할 수 있는 후보 주소는,
    상기 주소 차용 단계에서 빌려온 차용 주소 또는 차일드 노드에 의해 반납 회수된 차용 주소를 대상으로 하는, 노드 주소 할당 방법.
  20. 노드 주소 할당 방법에 있어서,
    주소를 소진한 차용 노드가 차일드 노드로부터 접속 요청(Association Request) 프레임을 수신하면, 이웃 노드로 주소 이관 요청(Address Transfer Request) 프레임을 이용하여 미할당 주소에 대한 주소 이관을 요청하는 단계;
    상기 차용 노드는 상기 이웃 노드로부터 주소 이관 응답(Address Transfer Response) 프레임을 통하여 미할당 주소를 이관받으면, 상기 이웃 노드(대여 노드)로 주소 이관 확인(Address Transfer Confirm) 프레임을 전송하여 주소 이관을 확인시키는 단계; 및
    상기 차용 노드가 상기 이웃 노드로부터 이관받은 주소(차용 주소)를 선택하여 접속 응답(Association Response) 프레임을 통해 상기 차일드 노드로 전송하는 단계
    를 포함하는 노드 주소 할당 방법.

  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 차용 노드가 상기 차일드 노드로부터 접속 해제 통지(Deassociation Notification) 프레임을 수신하면, 확인(Acknowledgement) 프레임을 상기 차일드 노드로 전송하고, 상기 이웃 노드(대여 노드)로 주소 복구 확인(Address Recovery Confirm) 프레임을 전송하여 차용 주소의 반납 가능 상태임을 통지하는 단계;
    상기 차용 노드가 주소를 소진한 상기 이웃 노드(대여 노드)로부터의 주소 회수 요청(Address Retrieve Request) 프레임을 통하여 차용 주소의 반납을 요청받는 단계; 및
    상기 차용 노드가 상기 이웃 노드(대여 노드)로 주소 회수 응답(Address Retrieve Response) 프레임을 전송하여 차용 주소를 반납하는 단계
    를 더 포함하는 노드 주소 할당 방법.
  22. 제 20 항 또는 제 21 항에 있어서,
    상기 이웃 노드는,
    1-홉 이웃 노드이거나, 1-홉 이상의 이웃 노드인, 노드 주소 할당 방법.
  23. 수신 프레임 처리 방법에 있어서,
    수신 프레임을 식별하여 프레임의 종류 및 목적지 노드를 판단하는 단계;
    상기 판단 결과, 주소 이관 확인 프레임의 종착 노드이면 주소 테이블을 갱신하는 단계;
    상기 판단 결과, 주소 이관 확인 프레임의 목적지 노드의 부모 노드이면 라우팅 참조 테이블을 갱신하고 해당 주소 이관 확인 프레임을 포워딩하는 단계;
    상기 판단 결과, 유니캐스트된 주소 이관 요청 프레임의 종착 노드이거나 브로드캐스트된 주소 이관 요청 프레임의 종착 노드이면 주소 이관 가능 여부를 판단하여 주소 이관 프로세스를 수행하는 단계; 및
    상기 판단 결과, 브로드캐스트된 주소 이관 요청 프레임의 종착 노드가 아니면 TTL(Time To Live) 필드값을 감소시켜 재방송하는 단계
    를 포함하는 수신 프레임 처리 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 판단 결과, 주소 이관 요청 프레임도 주소 이관 확인 프레임도 아니거나, 주소 이관 확인 프레임의 목적지 노드의 부모 노드가 아니거나, 유니캐스트된 주소 이관 요청 프레임의 종착 노드가 아니면 수신 프레임을 포워딩하는 단계
    를 더 포함하는 수신 프레임 처리 방법.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서,
    상기 주소 이관 프로세스는,
    비차용 주소이면서 이관 가능 주소가 있는지를 확인하는 과정;
    이관 주소(대여 주소)를 선정하는 과정; 및
    상기 선정된 이관 주소에 대한 정보를 기반으로 주소 이관 응답 프레임을 생성하여 차용 노드(이관 요청 노드)로 전송하는 과정
    을 포함하는 수신 프레임 처리 방법.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 라우팅 참조 테이블은,
    대여 주소에 대한 실제 사용 노드 정보를 관리하기 위한 테이블로서,
    1-홉 이상의 차일드 노드에 의해 제공된 대여 주소를 나타내는 대여 주소(lent address) 필드; 및
    대여 주소를 차용한 노드 주소를 나타내는 리얼 노드 주소(real node address) 필드
    를 포함하는 수신 프레임 처리 방법.
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