KR101910582B1 - 네트워크장치 및 네트워크장치의 동작 방법 - Google Patents

네트워크장치 및 네트워크장치의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 사물인터넷단말의 이동성을 지원할 수 있는, IoT 네트워크에 적합한 호처리가 가능하도록 하는 네트워크장치들 간의 라우팅 방안을 제안함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 성능을 향상시키는 기술을 개시한다.

Description

네트워크장치 및 네트워크장치의 동작 방법{NETWORLK DEVICE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은, 사물인터넷(IoT) 기술과 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 사물인터넷단말의 이동성을 지원할 수 있는, IoT 네트워크에 적합한 호처리 방안을 실현함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 성능을 향상시키는 기술에 관한 것이다.
헬스케어, 원격검침, 스마트홈, 스마트카, 스마트팜 등 다양한 분야에서 생활 속의 사물을 유무선 네트워크로 연결해 정보를 공유하는 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 기술이 등장하여 주목 받고 있다.
이러한 사물인터넷(IoT) 기술을 기반으로 사물인터넷(IoT) 서비스를 제공하기 위한 IoT 네트워크 구조를 간단히 설명하면, 다음과 같다.
IoT 네트워크는, 원격지의 사물인터넷단말과, 원격지의 사물인터넷단말의 데이터를 확인하고 사물인터넷단말을 제어하기 위한 사물인터넷용 어플리케이션(이하 IoT앱이라 함)이 설치된 고객단말과, 사물인터넷단말 및 고객단말(IoT앱) 간을 유무선 네트워크를 통해 연결해 주는 네트워크장치(또는, IoT앱 서버), 사물인터넷단말 및 네트워크장치 사이에서 패킷 송수신을 수행하는 게이트웨이(예: 기지국)로 구성된다.
이러한, IoT 네트워크에서는, 네트워크장치가 1개인 경우만을 고려하고 있기 때문에 사물인터넷단말의 이동성을 지원하는 별도의 방안을 제시하지 못하고 있다.
또한, 사물인터넷단말의 가입/개통을 관리하기 위한 별도의 서버가 현재 IoT 네트워크에 특정되어 있지 않기 때문에, 네트워크장치가 2개 이상인 경우에는 각 네트워크장치에서 지역적(Locally)으로 가입관련정보를 관리하는 방식으로 운영되고 있다.
이에, 사물인터넷단말이 자신의 가입관련정보를 관리하는 네트워크장치가 아닌, 다른 네트워크장치의 기지국으로 이동하게 되면 호처리 과정을 수행할 수 없어 호처리가 실패하게 되는 문제가 발생하게 된다.
또한, 사물인터넷단말이 서로 다른 네트워크장치와 연결된 기지국간의 경계 구역으로 이동하게 되는 경우에는, 서로 다른 네트워크장치가 동일한 사물인터넷단말의 호처리를 중복으로 수행하는 상황이 발생하기 때문에 자원 효율성이 감소될 수 밖에 없는 문제가 있다.
한편, IoT 네트워크는 다수의 사물인터넷단말들로 구성되기 때문에, 다수의 사물인터넷단말이 동시에 다른 네트워크장치로 이동하게 되면, 과부하로 인해 원활한 사물인터넷(IoT) 서비스를 제공하기 못하는 한계점이 있다.
이에, 본 발명에서는, 사물인터넷단말의 이동성을 지원할 수 있는, IoT 네트워크에 적합한 호처리 방안을 실현할 수 있도록 하는 네트워크장치들 간의 라우팅 방안을 제안하고자 한다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 사물인터넷단말의 이동성을 지원할 수 있는, IoT 네트워크에 적합한 호처리 방안을 실현하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 네트워크장치는, 특정단말로부터 수신된 업링크 메시지의 특정정보를 확인하는 확인부; 상기 특정정보를 확인한 결과에 기초하여 상기 업링크 메시지의 라우팅여부를 결정하는 결정부; 및 상기 업링크 메시지를 라우팅하는 것으로 결정된 경우, 상기 특정정보를 기반으로 상기 업링크 메시지를 라우팅할 특정네트워크장치를 선택하는 선택부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 특정정보는, 상기 업링크 메시지가 상기 특정단말이 네트워크에 조인(Join)하고자 하는 조인메시지인 경우, 상기 조인메시지에 포함된 단말식별자인 것을 특징으로 한다.
상기 특정정보는, 상기 업링크 메시지가 상기 특정단말이 네트워크에 보고하는 일반보고메시지인 경우, 상기 일반보고메시지에 포함된 단말어드레스인 것을 특징으로 한다.
상기 네트워크장치는, 상기 특정네트워크장치의 호수용이 불가능한 경우, 상기 업링크 메시지를 드롭(Drop)시키는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 네트워크장치의 동작 방법은, 특정단말로부터 수신된 업링크 메시지의 특정정보를 확인하는 확인단계; 상기 특정정보를 확인한 결과에 기초하여 상기 업링크 메시지의 라우팅여부를 결정하는 결정단계; 및 상기 업링크 메시지를 라우팅하는 것으로 결정된 경우, 상기 특정정보를 기반으로 상기 업링크 메시지를 라우팅할 특정네트워크장치를 선택하는 선택단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 특정정보는, 상기 업링크 메시지가 상기 특정단말이 네트워크에 조인(Join)하고자 하는 조인메시지인 경우, 상기 조인메시지에 포함된 단말식별자인 것을 특징으로 한다.
상기 특정정보는, 상기 업링크 메시지가 상기 특정단말이 네트워크에 보고하는 일반보고메시지인 경우, 상기 일반보고메시지에 포함된 단말어드레스인 것을 특징으로 한다.
상기 특정네트워크장치의 호수용이 불가능한 경우, 상기 업링크 메시지를 드롭(Drop)시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에, 본 발명의 네트워크장치 및 네트워크장치의 동작 방법에 따르면, 사물인터넷단말의 이동성을 지원할 수 있는, IoT 네트워크에 적합한 호처리가 가능하도록 하는 네트워크장치들 간의 라우팅 방안을 제안함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 성능을 향상시키는 효과를 도출할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 사물인터넷(IoT) 네트워크 구조를 보여주는 예시도이다.
도 2는 기존 사물인터넷단말의 이동성이 지원되지 못하는 상황을 보여주는 예시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치들 간의 라우팅 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 은 본 발명이 적용되는 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 네트워크 구조를 보여주고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 사물인터넷(IoT) 네트워크 구조는, 원격지의 사물인터넷단말(100)(예: 단말1,2,...N), 원격지에서 사물인터넷단말의 데이터를 확인하고 사물인터넷단말을 제어하기 위한 IoT앱이 설치된 고객단말(미도시)과, 사물인터넷단말 및 고객단말(IoT앱) 간을 유무선 네트워크를 통해 연결해 주는 네트워크장치(200, IoT앱 서버)(예: 네트워크장치1,2,3...M), 사물인터넷단말(100) 및 네트워크장치(200) 사이에서 메시지 송수신을 수행하는 게이트웨이(예: 기지국1,2,...L)로 구성된다.
이러한, IoT 네트워크 구조에는, 사물인터넷단말의 가입/개통을 관리하기 위한 별도의 서버가 특정되어 있지 않기 때문에, 네트워크장치가 개별적으로 사물인터넷단말의 가입관련정보를 관리하게 된다.
즉, IoT 네트워크 구조 내에 네트워크장치가 2개 이상 구성되어 있으나, 네트워크장치에서 지역적(Locally)으로 사물인터넷단말의 가입관련정보를 관리하게 되므로, 기존 네트워크장치가 1개인 경우처럼 사물인터넷단말의 이동성을 지원하지 못하게 되는 한계점이 존재하게 되는 것이다.
이하에서는, 도 2의 (①,②,③)를 참고하여 네트워크장치가 2개 이상 구성되어 있는 IoT 네트워크 구조일 때 사물인터넷단말의 이동성을 지원하지 못하는 상황을 간단하게 설명하도록 하겠다.
도 2의 (①,②,③)에서는, 단말1의 가입관련정보를 네트워크장치1이 관리하며, 단말2의 가입관련정보를 네트워크장치2가 관리하는 것으로 언급하여 설명하겠다.
먼저, 일례로 도 2의 ①과 같이, 단말1이 네트워크장치2와 연결된 기지국2로 이동하는 경우, 네트워크장치2는, 단말1로부터 업링크 메시지를 수신하여 호처리를 요청 받게 된다. 그러나, 네트워크장치2는, 단말1의 가입관련정보를 확인할 수 없어 호처리 과정을 수행하지 못하게 된다.
즉, 네트워크장치1만이 단말1의 가입관련정보를 관리하기 때문에, 단말1이 네트워크장치2로 이동하여 호처리를 요청하는 경우에는 호처리가 실패하게 되는 것이다.
다른 예로, 도 2의 ②와 같이, 단말1이 네트워크장치2와 연결된 기지국2로 이동하여 업링크 메시지를 전송하는 경우, 네트워크장치2는, 다수의 단말이 동시에 접속하게 됨에 따라 과부하로 인해 호처리 요청뿐만 아니라 사물인터넷(IoT) 서비스의 다른 기능들 조차 수행하지 못하게 된다.
또 다른 예로, 도 2의 ③와 같이, 단말1이 네트워크장치1와 연결된 기지국1과 네트워크장치2와 연결된 기지국2 간의 경계 구역으로 이동하는 경우에는, 네트워크장치1,2 모두 단말1로부터 업링크 메시지를 수신하여 호처리를 요청 받게 된다.
이때, 네트워크장치1는, 단말1의 가입관련정보를 기반으로 업링크 메시지에 대한 호처리를 수행하게 될 것이다. 그러나, 네트워크장치2는, 단말1의 가입관련정보를 확인할 수 없어 호처리를 성공하지는 못할 것이나, 호처리 요청에 따른 해당 절차를 시도하는 과정을 수행하게 될 것이다.
결국, 단말1이 서로 다른 네트워크장치와 연결된 기지국1,2의 경계 구역으로 이동하게 되는 경우에는, 네트워크장치1,2 모두가 호처리와 관련된 과정을 중복으로 수행하게 되는 것이다.
이에, 본 발명에서는, 사물인터넷단말의 이동성을 지원할 수 있는, IoT 네트워크에 적합한 호처리가 가능하도록 하는 네트워크장치들 간의 라우팅 방안을 제안하고자 한다.
먼저, 이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치를 구체적으로 설명하겠다.
본 발명의 네트워크장치(200)는, 특정단말로부터 수신된 업링크 메시지의 특정정보를 확인하는 확인부(210), 특정정보를 확인한 결과에 기초하여 업링크 메시지의 라우팅여부를 결정하는 결정부(220), 및 업링크 메시지를 라우팅하는 것으로 결정된 경우, 특정정보를 기반으로 업링크 메시지를 라우팅할 특정네트워크장치를 선택하는 선택부(230)를 포함한다.
또한, 본 발명의 네트워크장치(200)는, 특정네트워크장치로 업링크 메시지를 전송하는 전송부(240)를 더 포함할 수도 있다.
확인부(210)는, 특정단말로부터 수신된 업링크 메시지의 특정정보를 확인한다.
보다 구체적으로 설명하면, 특정단말은, 도 1에 도시된 단말(1,2,3...N) 중 어떤 단말일 수도 있으며, 다만 단말(1,2,3...N) 중에서 단말 자신의 가입관련정보를 관리하는 네트워크장치가 아닌 다른 네트워크장치로 이동하여 업링크 메시지를 전송하는 단말로 정의할 수 있다.
예를 들면, 단말1이 사물인터넷(IoT) 서비스를 이용하기 위해 가입/개통과정을 거치게 되면, 단말1의 가입/개통에 최초 관여하는 네트워크장치1이 단말1의 가입관련정보를 관리하게 될 것이다.
이때, 단말1의 단말식별자(Device Extend Unique Identifier, 이하 DevEUI)에는 가입/개통에 최초 관여하는 네트워크장치1의 네트워크장치식별자(Network Server ID, 이하 NSID)가 매핑되게 된다. 여기서, 단말식별자(DevEUI)는, 64bit로 표현되는 IEEE에서 정의한 포맷으로 정의된다.
즉, 본 발명에서는 단말1의 이동성을 지원하기 위해, 가입/개통 시, 단말1의 단말식별자(DevEUI)와 네트워크장치1의 네트워크장치식별자(Network Server ID, 이하 NSID)가 매핑되어 매핑 테이블(Mapping table)에 저장되게 되며, 매핑 테이블(Mapping table)에 저장된 매핑정보는 모든 네트워크장치(1,2,3...M)가 공유하게 된다.
이러한 상황에서, 단말1이 자신의 가입관련정보를 관리하는 네트워크장치1이 아닌 다른 네트워크장치2로 이동하여 업링크 메시지를 전송하게 된다면, 단말1이 특정단말이 될 것이다.
이하에서는 설명의 편의 상, 특정단말인 단말1과, 단말1의 가입/개통에 최초 관여하는 네트워크장치1를 이용하여 단말1의 이동성을 지원하기 위해 라우팅을 수행하는 네트워크장치2 내 세부 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 하겠다.
즉, 확인부(210)는, 단말1로부터 업링크 메시지를 수신하고, 수신된 업링크 메시지로부터 특정정보를 확인하게 된다.
여기서, 업링크 메시지는, 단말1이 최초 전원 ON되었을 때 네트워크에 조인(Join)을 요청하기 위해 전송하는 조인메시지와, 조인(Join)절차가 완료된 이후 데이터를 보고하기 위해 전송하는 일반보고메시지 중 어느 하나일 수 있다.
이러한, 조인메시지의 경우, 최초 전원 ON되었을 때 단말1이 조인(Join)을 요청하기 위해 네트워트장치로 전송되는 것이므로, 단말식별자(DevEUI), 애플리케이션식별자(Application Extend Unique Identifier), 단말1이 생성하는 랜덤(random)한 값 등이 포함되게 된다.
이에, 네트워크장치2는, 단말1로부터 조인메시지가 수신된다면, 단말1에 대한 조인(Join)절차를 수행하게 되며, 단말1이 다른 단말과 구분될 수 있도록 단말1에 단말어드레스(Device Address, 이하 DevAddr)를 할당하게 된다.
따라서, 조인(Join)절차가 완료된 이후 단말1이 전송하는 일반보고메시지에는, 단말식별자(DevEUI)가 아닌 네트워크장치2가 할당한 단말어드레스(DevAddr)가 포함되게 될 것이다.
여기서, 단말어드레스(DevAddr)는, 32bit로 표현되며, 아래 표1과 같은 포맷으로 정의된다.
[표 1]
Figure 112016094483492-pat00001
즉, 단말어드레스(DevAddr)는, 네트워크장치2로부터 할당된 이후 국사 또는 사업별 구분을 위해 네트워크식별자(Network Identifier, 이하 NwkID)를 표시하기 위한 필드(F1)와 네트워크어드레스(Network Address, 이하 NwkAddr)를 표시하기 위한 필드(F2)를 포함하게 된다.
이때, 네트워크어드레스(NwkAddr)의 25비트 중 상위 5비트에 네트워크장치1의 네트워크장치식별자(NSID)가 할당되게 된다.
결국, 네트워크장치2는, 매핑 테이블(Mapping table)에 저장된 매핑정보를 이미 알고 있으므로, 네트워크어드레스(NwkAddr) 내 필드(F2)의 상위 5비트에 네트워크장치1의 네트워크장치식별자(NSID)를 할당할 수 있게 되는 것이다.
이에, 확인부(210)는, 단말1로부터 수신된 업링크 메시지가 조인메시지인 경우에는, 조인메시지에 포함된 단말식별자(DevEUI)를 특정정보로 확인하게 된다.
반면, 확인부(210)는, 단말1로부터 수신된 업링크 메시지가 일반보고메시지인 경우에는, 일반보고메시지에 포함된 단말어드레스(DevAddr)를 특정정보로 확인하게 된다.
결정부(220)는, 특정정보를 확인한 결과에 기초하여 업링크 메시지의 라우팅여부를 결정한다.
보다 구체적으로, 결정부(220)는, 업링크 메시지가 조인메시지인 경우에는 매핑 테이블(Mapping table)에 저장된 매핑정보를 기반으로 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 확인하고, 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자를 비교한 결과에 기초하여 조인메시지의 라우팅여부를 결정한다.
즉, 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자가 일치하면, 결정부(220)는, 조인메시지를 라우팅하지 않고 자체적으로 처리하게 된다. 반면, 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자가 일치하지 않으면, 결정부(220)는, 조인메시지를 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 갖는 네트워크장치로 라우팅하는 것으로 결정하게 된다.
한편, 결정부(220)는, 업링크 메시지가 일반보고메시지인 경우에는 단말어드레스(DevAddr)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자를 비교한 결과에 기초하여 일반보고메시지의 라우팅여부를 결정한다.
즉, 단말어드레스(DevAddr)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자가 일치하면, 결정부(220)는, 일반보고메시지를 라우팅하지 않고 자체적으로 처리하게 된다. 반면, 단말어드레스(DevAddr)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자가 일치하지 않으면, 결정부(220)는, 일반보고메시지를 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 갖는 네트워크장치로 라우팅하는 것으로 결정하게 된다.
전술에 따라 업링크 메시지의 라우팅여부가 결정되면, 선택부(230)는, 특정정보를 기반으로 업링크 메시지를 라우팅할 특정네트워크장치를 선택한다.
보다 구체적으로, 선택부(230)는, 업링크 메시지가 조인메시지인 경우, 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 갖는 네트워크장치1을 특정네트워크장치로 선택하게 된다.
한편, 선택부(230)는, 업링크 메시지가 일반보고메시지인 경우, 단말1이 단말어드레스(DevAddr)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 갖는 네트워크장치1을 특정네트워크장치로 선택하게 된다.
이와 관련하여, 전술에서 언급한 도 1의 IoT 네트워크 구조에는 단말1이 접속 가능한 다수의 네트워크장치(1,2,3,..M)가 존재하게 되는 데, 단말1로부터 수신된 업링크 메시지가 조인메시지인 경우에는 매핑 테이블(Mapping table)에 저장된 매핑정보를 기반으로 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 확인하여, 다수의 네트워크장치(1,2,3,..M) 중 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 일치하는 네트워크장치식별자를 갖는 네트워크장치1를 특정네트워크장치로 선택할 수 있게 된다.
한편, 단말1로부터 수신된 업링크 메시지가 일반보고메시지인 경우에는 단말어드레스(DevAddr)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 확인하여, 다수의 네트워크장치(1,2,3,..M) 중 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 일치하는 네트워크장치식별자를 갖는 네트워크장치1을 특정네트워크장치로 선택할 수 있게 된다.
이처럼 특정네트워크장치의 선택이 완료되면, 전송부(240)는, 업링크 메시지가 조인메시지인 경우에는 특정네트워크장치로 조인메시지를 라우팅하게 되며, 업링크 메시지가 일반보고메시지인 경우에는 특정네트워크장치로 일반보고메시지를 라우팅하게 된다.
결국, 단말1이 자신의 가입/개통에 최초 관여하는 네트워크장치1이 아닌 다른 네트워크장치2로 이동하여 업링크 메시지를 전송하는 상황에서, 업링크 메시지가 조인메시지인 경우, 네트워크장치2는, 조인메시지에 포함된 단말식별자(DevEUI)를 특정정보로 확인하고, 매핑 테이블(Mapping table)을 이용해 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 확인하여 특정네트워크장치를 선택하고, 특정네트워크장치로 업링크 메시지를 라우팅하게 된다.
한편, 단말1이 자신의 가입/개통에 최초 관여하는 네트워크장치1이 아닌 다른 네트워크장치2로 이동하여 업링크 메시지를 전송하는 상황에서, 업링크 메시지가 일반보고메시지인 경우, 네트워크장치2는, 일반보고메시지에 포함된 단말어드레스(DevAddr)를 특정정보로 확인하고, 단말어드레스(DevAddr)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 확인하여 특정네트워크장치를 선택하고, 특정네트워크장치로 업링크 메시지를 라우팅하게 된다.
이처럼 본 발명의 네트워크장치들 간의 라우팅 기능에 의해 단말의 이동성이 지원되게 되면, 전술에서 언급한 도 2의 (①,②,③)과 같은 단말의 이동성이 지원되지 않아 발생하던 호처리 실패, 접속 과부하, 중복 호처리 등의 문제가 해소되게 된다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는, 전술에서 설명한 사물인터넷단말의 이동성을 지원하기 위해 IoT 네트워크에 적합한 호처리가 가능하도록 하는 네트워크장치들 간의 라우팅 기능이, 네트워크장치(200) 내부에서 수행되는 것으로 언급하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않으며, 이러한 본 발명의 라우팅 기능은 네트워크장치(200) 외부에 위치하는 별도의 독립된 엔티티(entity)인 MM(Mobility Management) 모듈에서 수행되도록 구현될 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 네트워크장치는, 단말의 가입관련정보를 관리하기 위한 별도의 서버가 특정되어 있지 않은 현재 IoT 네트워크 구조에서도 단말의 이동성을 지원할 수 있으며, 그에 따라 기존 이동성을 지원하지 못해 발생하던 호처리 실패, 호처리 중복, 호 동시접속에 따른 과부하 등의 문제로부터 자유로울 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 네트워크장치는, 단말의 이동성을 지원할 수 있는, IoT 네트워크에 적합한 호처리가 가능하도록 하는 네트워크장치들 간의 라우팅 방안을 제안함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 성능을 향상시키는 효과를 도출한다.
이하에서는, 도 4 및 도 5을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치의 동작 방법을 설명하겠다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치들 간의 라우팅 동작 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 4에서는 전술에서 언급한 바와 같이 단말1이 특정단말이며, 네트워크장치1이 단말1의 가입/개통에 최초 관여하는 네트워크장치이며, 네트워크장치2가 단말1로부터 수신된 업링크 메시지를 기반으로 라우팅 동작을 수행하는 네트워크장치인 것으로 언급하여 설명하도록 하겠다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 단말1은 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크 메시지를 전송한다(S100).
보다 구체적으로, 단말1이 자신의 가입관련정보를 관리하는 네트워크장치1이 아닌 다른 네트워크장치2의 기지국(도시하지 않음)으로 이동하여 업링크 메시지를 전송하게 되면, 네트워크장치2는, 단말1로부터 업링크 메시지를 수신하게 될 것이다.
이후, 네트워크장치2는, 단말1로부터 수신된 업링크 메시지로부터 특정정보를 확인하게 된다.
여기서, 업링크 메시지는, 단말1이 최초 전원 ON되었을 때 조인(Join)을 요청하기 위해 전송하는 조인메시지와, 조인(Join)절차가 완료된 이후 주기적으로 데이터보고를 위해 전송되는 일반보고메시지 중 어느 하나일 수 있다.
이러한, 조인메시지는, 최초 전원 ON되었을 때 단말1이 조인(Join)을 요청하기 위해 네트워트장치로 전송되는 것이므로, 단말식별자(DevEUI), 애플리케이션식별자(Application Extend Unique Identifier), 단말1이 생성하는 랜덤(random)한 값 등이 포함되게 된다.
이에, 네트워크장치2는, 단말1로부터 조인메시지가 수신된다면, 단말1에 대한 조인(Join)절차를 수행하게 되며, 단말1이 다른 단말과 구분될 수 있도록 단말1에 단말어드레스(Device Address, 이하 DevAddr)를 할당하게 된다.
따라서, 조인(Join)절차가 완료된 이후 단말1이 전송하는 일반보고메시지에는, 단말식별자(DevEUI)가 아닌 네트워크장치2가 할당한 단말어드레스(DevAddr)가 포함되게 될 것이다.
이때, 단말어드레스(DevAddr)는, 네트워크식별자(NwkID)를 표시하기 위한 필드(F1)와 네트워크어드레스(NwkAddr)를 표시하기 위한 필드(F2)로 구분되며, 필드(F2)의 25비트 중 상위 5비트에 네트워크장치1의 네트워크장치식별자(NSID)가 할당되게 된다.
결국, 네트워크장치2는, 매핑 테이블(Mapping table)에 저장된 매핑정보를 이미 알고 있으므로, 매핑 테이블(Mapping table)로부터 단말1의 단말식별자(DevEUI)에 매핑된 네트워크장치1의 네트워크장치식별자(NSID)를 확인하고, 네트워크어드레스(NwkAddr) 내 필드(F2)의 상위 5비트에 네트워크장치1의 네트워크장치식별자(NSID)를 할당할 수 있게 되는 것이다.
이에, 네트워크장치2는, 단말1로부터 수신되는 업링크 메시지가 조인메시지인 경우에는 조인메시지에 포함된 단말식별자(DevEUI)를 특정정보로 확인하게 된다. 반면, 네트워크장치2는, 단말1로부터 수신되는 업링크 메시지가 일반보고메시지인 경우에는 일반보고메시지에 포함된 단말어드레스(DevAddr)를 특정정보로 확인하게 된다.
전술에 따라 업링크 메시지로부터 특정정보가 확인되면, 네트워크장치2는, 특정정보를 확인한 결과에 기초하여 업링크 메시지의 라우팅여부를 결정한다.
보다 구체적으로, 네트워크장치2는, 업링크 메시지로부터 확인된 특정정보와 자신의 네트워크장치식별자를 비교하여 라우팅을 수행할 지의 여부를 결정한다.
즉, 네트워크장치2는, 업링크 메시지가 조인메시지인 경우에는 매핑 테이블(Mapping table)에 저장된 매핑정보를 기반으로 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 확인하고, 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자를 비교하게 되며, 업링크 메시지가 일반보고메시지인 경우에는 단말어드레스(DevAddr)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자를 비교하게 된다(S102).
S102 단계의 비교결과, 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자가 일치하면, 네트워크장치2는, 조인메시지/일반보고메시지를 라우팅하지 않고 자체적으로 처리하게 된다(S107).
S102 단계의 비교결과, 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자가 일치하지 않으면, 네트워크장치2는, 조인메시지/일반보고메시지를 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 갖는 네트워크장치로 라우팅하는 것으로 결정하게 된다.
전술에 따라 업링크 메시지를 라우팅하는 것으로 결정되면, 네트워크장치2는, 특정정보를 기반으로 업링크 메시지를 라우팅할 특정네트워크장치를 선택한다(S103-S105).
보다 구체적으로, 네트워크장치2는, 업링크 메시지가 조인메시지인 경우, 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 갖는 네트워크장치1을 특정네트워크장치로 선택하게 된다.
즉, 단말1로부터 수신된 업링크 메시지가 조인메시지인 경우에는 매핑 테이블(Mapping table)에 저장된 매핑정보를 기반으로 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 확인하고, 전술에서 언급한 도 1의 다수의 네트워크장치(1,2,3,..M) 중 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 일치하는 네트워크장치식별자를 갖는 네트워크장치1를 특정네트워크장치로 선택하게 된다.
이처럼 특정네트워크장치의 선택이 완료된 이후, 네트워크장치2는, 선택한 특정네트워크장치의 호수용 가능여부를 확인하는 과정을 수행할 수도 있다.
즉, 네트워크장치2는, 특정네트워크장치로 호수용 가능여부를 질의하여 호수용이 가능한 것으로 확인되면, 특정네트워크장치로 선택된 네트워크장치1로 조인메시지를 라우팅한다. 이에, 네트워크장치1은, 조인메시지를 수신하여 처리할 수 있게 된다. 반면, 호수용이 불가능한 것으로 확인되면, 네트워크장치2는, 특정네트워크장치로 선택된 네트워크장치1로 조인메시지를 라우팅하지 않고 드롭(Drop)시킨다.
한편, 네트워크장치2는, 업링크 메시지가 일반보고메시지인 경우, 단말어드레스(DevAddr)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 갖는 네트워크장치를 특정네트워크장치로 선택하게 된다.
즉, 단말1로부터 수신된 업링크 메시지가 일반보고메시지인 경우에는 단말어드레스(DevAddr)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 확인하여, 다수의 네트워크장치(1,2,3,..M) 중 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 일치하는 네트워크장치식별자를 갖는 네트워크장치1을 특정네트워크장치로 선택하게 된다.
이처럼 특정네트워크장치의 선택이 완료된 이후, 네트워크장치2는, 선택한 특정네트워크장치의 호수용 가능여부를 확인하는 과정을 수행할 수도 있다.
즉, 네트워크장치2는, 특정네트워크장치로 호수용 가능여부를 질의하여 호수용이 가능한 것으로 확인되면, 특정네트워크장치로 선택된 네트워크장치1로 일반보고메시지를 라우팅한다. 즉, 네트워크장치1이 일반보고메시지를 수신하여 처리하게 된다. 반면, 호수용이 불가능한 것으로 확인되면, 네트워크장치2는, 특정네트워크장치로 선택된 네트워크장치1로 일반보고메시지를 라우팅하지 않고 드롭(Drop)시킨다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치의 동작 방법을 보여주는 흐름도이다. 도 5에서도 전술에서 언급한 바와 같이 단말1이 특정단말이며, 네트워크장치2가 단말1로부터 수신된 업링크 메시지를 기반으로 네트워크장치1로 라우팅을 수행하는 것으로 언급하여 설명하도록 하겠다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 네트워크장치2의 확인부(210)는, 단말1로부터 업링크 메시지를 수신하고, 수신된 업링크 메시지로부터 특정정보를 확인하게 된다(S200, S201).
여기서, 업링크 메시지는, 단말1이 최초 전원 ON되었을 때 조인(Join)을 요청하기 위해 전송하는 조인메시지와, 조인(Join)절차가 완료된 이후 주기적으로 데이터보고를 위해 전송되는 일반보고메시지 중 어느 하나일 수 있다.
즉, 확인부(210)는, 단말1로부터 수신된 업링크 메시지가 조인메시지인 경우에는, 조인메시지에 포함된 단말식별자(DevEUI)를 특정정보로 확인하게 된다. 한편, 확인부(210)는, 단말1로부터 수신된 업링크 메시지가 일반보고메시지인 경우에는, 일반보고메시지에 포함된 단말어드레스(DevAddr)를 특정정보로 확인하게 된다.
전술에 따라 업링크 메시지로부터 특정정보가 확인되면, 결정부(220)는, 특정정보를 확인한 결과에 기초하여 업링크 메시지의 라우팅여부를 결정한다.
보다 구체적으로, 결정부(220)는, 업링크 메시지가 조인메시지인지의 여부를 판단한다(S202). 이때, 조인메시지인지의 여부에 대한 판단은, 사물인터넷(IoT) 서비스를 제공하기 위한 통신규격에 따라 조인메시지가 전송되도록 하는 전송명령어, 전송명렁어 내 메시지 타입이 정의된 필드값 정보 등을 판단 기준으로서 이용하거나, 일반보고메시지와 구분되도록 하는 식별자가 별도로 할당되어 있다면 할당된 식별자를 이용하여 판단할 수 있을 것이다.
S202 단계의 판단결과, 업링크 메시지가 조인메시지이면, 결정부(220)는, 매핑 테이블(Mapping table)에 저장된 매핑정보를 기반으로 조인메시지 내 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 검출한다(S203). 이후, 결정부(220)는, 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자를 비교한 결과에 기초하여 조인메시지의 라우팅여부를 결정한다.
즉, 결정부(220)는, 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자가 일치하면, 조인메시지를 라우팅하지 않고 자체적으로 처리하는 것으로 결정하게 된다.
반면, 결정부(220)는, 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자가 일치하지 않으면, 조인메시지를 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 갖는 네트워크장치로 라우팅하는 것으로 결정하게 된다.
전술에 따라 조인메시지를 라우팅하는 것으로 결정되면, 선택부(230)는, 다수의 네트워크장치(1,2,3,..M) 중 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 갖는 네트워크장치1을 특정네트워크장치로 선택하게 된다(S204). 이후, 전송부(240)는, 특정네트워크장치인 네트워크장치1로 조인메시지를 라우팅한다(S205).
한편, S202 단계의 판단결과, 업링크 메시지가 조인메시지가 아니면, 결정부(220)는, 업링크 메시지가 일반보고메시지인 것으로 판단하고, 일반보고메시지 내 단말어드레스(DevAddr)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 검출한다(S206).
이후, 결정부(220)는, 단말어드레스(DevAddr)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자를 비교한 결과에 기초하여 일반보고메시지의 라우팅여부를 결정한다.
즉, 결정부(220)는, 단말어드레스(DevAddr)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자가 일치하면, 일반보고메시지를 라우팅하지 않고 자체적으로 처리하는 것으로 결정하게 된다.
반면, 결정부(220)는, 단말어드레스(DevAddr)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)와 자신의 네트워크장치식별자가 일치하지 않으면, 일반보고메시지를 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 갖는 네트워크장치로 라우팅하는 것으로 결정하게 된다.
전술에 따라 일반보고메시지를 라우팅하는 것으로 결정되면, 선택부(230)는, 다수의 네트워크장치(1,2,3,..M) 중 단말어드레스(DevAddr)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 갖는 네트워크장치1을 특정네트워크장치로 선택하게 된다(S207). 이후, 전송부(240)는, 특정네트워크장치인 네트워크장치1로 일반보고메시지를 라우팅한다(S208).
결국, 업링크 메시지가 조인메시지인 경우에는, 매핑 테이블(Mapping table)에 저장된 매핑정보를 기반으로 단말식별자(DevEUI)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 확인하여 조인메시지를 라우팅할 특정네트워크장치를 선택하며, 업링크 메시지가 일반보고메시지인 경우에는, 단말어드레스(DevAddr)에 기 할당된 네트워크장치식별자(NSID)를 확인하여 일반보고메시지를 라우팅할 특정네트워크장치를 선택하여 라우팅을 수행하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 네트워크장치는, 단말의 가입관련정보를 관리하기 위한 별도의 서버가 특정되어 있지 않은 현재 IoT 네트워크 구조에서도 단말의 이동성을 지원할 수 있으며, 그에 따라 기존 이동성을 지원하지 못해 발생하던 호처리 실패, 호처리 중복, 호 동시접속에 따른 과부하 등의 문제로부터 자유로울 수 있게 된다.
따라서, 본 발명의 네트워크장치는, 단말의 이동성을 지원할 수 있는, IoT 네트워크에 적합한 호처리가 가능하도록 하는 네트워크장치들 간의 라우팅 방안을 제안함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 성능을 향상시키는 효과를 도출한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크장치의 동작 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. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
본 발명의 네트워크장치 및 네트워크장치의 동작 방법에 따르면, 사물인터넷단말의 이동성을 지원할 수 있는, IoT 네트워크에 적합한 호처리가 가능하도록 하는 네트워크장치들 간의 라우팅 방안을 제안한다는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
100 : 사물인터넷단말
200 : 네트워크장치
210 : 확인부 220 : 결정부
230 : 선택부 240 : 전송부

Claims (8)

  1. 네트워크장치에 있어서,
    특정단말로부터 수신된 업링크 메시지에서, 상기 특정단말의 네트워크 가입 시 관여한 특정네트워크장치와 관련이 있는 특정정보를 확인하는 확인부;
    상기 특정정보를 확인한 결과에 기초하여, 상기 업링크 메시지의 라우팅 여부를 결정하는 결정부; 및
    상기 업링크 메시지를 라우팅하는 것으로 결정된 경우, 상기 특정정보를 기반으로 상기 업링크 메시지를 라우팅할 특정네트워크장치를 선택하는 선택부를 포함하며;
    상기 네트워크는,
    각 네트워크장치에서, 상기 네트워크 가입 시 관여한 단말의 가입관련정보를 지역적(Locally)으로 관리하는 방식으로 운영되는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 특정정보는,
    상기 업링크 메시지가 상기 특정단말이 네트워크에 조인(Join)하고자 하는 조인메시지인 경우, 상기 조인메시지에 포함된 단말식별자인 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 특정정보는,
    상기 업링크 메시지가 상기 특정단말이 네트워크에 보고하는 일반보고메시지인 경우, 상기 일반보고메시지에 포함된 단말어드레스인 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 네트워크장치는,
    상기 특정네트워크장치의 호수용이 불가능한 경우, 상기 업링크 메시지를 드롭(Drop)시키는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  5. 네트워크장치의 동작 방법에 있어서,
    특정단말로부터 수신된 업링크 메시지에서, 상기 특정단말의 네트워크 가입 시 관여한 특정네트워크장치와 관련이 있는 특정정보를 확인하는 확인단계;
    상기 특정정보를 확인한 결과에 기초하여 상기 업링크 메시지의 라우팅여부를 결정하는 결정단계; 및
    상기 업링크 메시지를 라우팅하는 것으로 결정된 경우, 상기 특정정보를 기반으로 상기 업링크 메시지를 라우팅할 특정네트워크장치를 선택하는 선택단계를 포함하며;
    상기 네트워크는,
    각 네트워크장치에서, 상기 네트워크 가입 시 관여한 단말의 가입관련정보를 지역적(Locally)으로 관리하는 방식으로 운영되는 것을 특징으로 하는 네트워크장치의 동작 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 특정정보는,
    상기 업링크 메시지가 상기 특정단말이 네트워크에 조인(Join)하고자 하는 조인메시지인 경우, 상기 조인메시지에 포함된 단말식별자인 것을 특징으로 하는 네트워크장치의 동작 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 특정정보는,
    상기 업링크 메시지가 상기 특정단말이 네트워크에 보고하는 일반보고메시지인 경우, 상기 일반보고메시지에 포함된 단말어드레스인 것을 특징으로 하는 네트워크장치의 동작 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 특정네트워크장치의 호수용이 불가능한 경우, 상기 업링크 메시지를 드롭(Drop)시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치의 동작 방법.
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