KR102160963B1 - Routing device and method - Google Patents

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KR102160963B1
KR102160963B1 KR1020140002530A KR20140002530A KR102160963B1 KR 102160963 B1 KR102160963 B1 KR 102160963B1 KR 1020140002530 A KR1020140002530 A KR 1020140002530A KR 20140002530 A KR20140002530 A KR 20140002530A KR 102160963 B1 KR102160963 B1 KR 102160963B1
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    • Y02D30/70Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크로 구성된 저전력 무선 매쉬 네트워크를 구성하기 위한 라우팅 장치는 외부의 디바이스 또는 라우터와 버츄어 링크, 쉐어드 링크 또는 데디케이티드 링크를 설정하는 제어부; 및
설정된 링크에 따란 디바이스에 또는 라우터에 데이터 프레임을 포워딩하는 통신부를 포함한다.
A routing apparatus for configuring a low-power wireless mesh network composed of a channel-hopping time multiplexing wireless link according to an embodiment of the present invention includes a controller for setting a virtual link, a shared link, or a dedicated link with an external device or router; And
It includes a communication unit for forwarding the data frame to the device according to the established link or to the router.

Figure R1020140002530
Figure R1020140002530

Description

라우팅 장치 및 방법{ROUTING DEVICE AND METHOD} Routing device and method {ROUTING DEVICE AND METHOD}

본 발명은 라우팅 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 저전력 무선 네크워크를 위한 라우팅 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a routing apparatus and method. More specifically, it relates to a routing apparatus and method for a low power wireless network.

저전력 무선 통신 기술의 발달로 일상 기기에 무선 통신 기능 제공이 가능해짐에 따라 인터넷에 접속된 기기가 늘어나고 있다. With the development of low-power wireless communication technology, it is possible to provide wireless communication functions to everyday devices, and the number of devices connected to the Internet is increasing.

종래의 저전력 무선 통신 기술은 일회성 센서, 장난감과 같이 통신 신뢰성은 낮으나 저가로 기기를 무선으로 연결하는 것을 목표로 하였다.Conventional low-power wireless communication technology aims to wirelessly connect devices at low cost, although communication reliability is low, such as one-time sensors and toys.

근래에는, 산업용 장비나 의료용 장비와 같이 높은 통신 신뢰성을 가지며 저전력으로 무선 네트워크를 구성하는 것이 요구되고 있다. 특히 저전력으로 단대단 전달지연이 일정한 무선 네트워크를 구성하는 장치와 방법이 요구되고 있다.In recent years, it is required to construct a wireless network with high communication reliability and low power, such as industrial equipment and medical equipment. In particular, there is a need for an apparatus and method for configuring a wireless network with constant end-to-end transmission delay with low power.

선행문헌1: 한국 공개특허: 제10-2012-0100184호(발명의 명칭: 저전력 센스네트워크 기반의 태양광 어레이 모니터링 시스템 및 방법)Prior Document 1: Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0100184 (Name of invention: Solar array monitoring system and method based on low-power sense network)

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 저전력 무선 통신 네트워크 라우팅 장치 및 라우팅 방법을 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to provide a low-power wireless communication network routing device and a routing method.

본 발명의 실시예에 따른 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크로 구성된 저전력 무선 매쉬 네트워크를 구성하기 위한 라우팅 장치는 외부의 디바이스 또는 라우터와 버츄어 링크, 쉐어드 링크 또는 데디케이티드 링크를 설정하는 제어부; 및A routing apparatus for configuring a low-power wireless mesh network composed of a channel-hopping time multiplexing wireless link according to an embodiment of the present invention includes a controller for setting a virtual link, a shared link, or a dedicated link with an external device or router; And

설정된 링크에 따란 디바이스에 또는 라우터에 데이터 프레임을 포워딩하는 통신부를 포함한다.It includes a communication unit for forwarding the data frame to the device according to the established link or to the router.

상기 버츄어 링크, 쉐어드 링크 또는 데디케이티드 링크는 비컨과 비컨 간 beacon interval(BI)이 CAP(Contention Access Period), GTS(Guaranteed Time Slot)를 가지는 슈퍼프레임(superframe)들로 구성되며, BI 내 멀티 슈퍼 프레임(multi-superframe)이 하나 이상 포함될 수 있다.The virtual link, shared link, or dedicated link is composed of superframes having a beacon interval (BI) between a beacon and a beacon having a contention access period (CAP) and a guaranteed time slot (GTS), and BI One or more of my multi-superframes may be included.

상기 제어부는 상기 버츄어 링크가 설정된 경우 라우팅 된 전송 프레임을 포워딩(forwarding) 하는 대신에 릴레잉(relaying)할 수 있다.When the virtual link is established, the control unit may perform relaying instead of forwarding a routed transmission frame.

상기 제어부는 채널 호핑 시간 다중화 링크 제어 서브레이어(DLC) 및 채널 호핑 시간 다중화 링크로 구성된 링크 네트워크 서브레이어(DLN)에 기초하여 동작할 수 있다.The control unit may operate based on a link network sublayer (DLN) composed of a channel hopping time multiplexing link control sublayer (DLC) and a channel hopping time multiplexing link.

상기 제어부는 상기 DLC에 기초하여 링크 연결 컨트롤(link connection control), 링크 메니지먼트 서비스(link management service) 및 링크에서 데이터 전송(data transmission on a link)을 수행할 수 있다.The control unit may perform link connection control, link management service, and data transmission on a link based on the DLC.

상기 제어부는 상기 DLC에 기초하여 상기 쉐어드 링크(shared link) 구성 및 상기 데디케이티드 링크(dedicated link)를 구성할 수 있다.The control unit may configure the shared link and the dedicated link based on the DLC.

상기 DLN은 링크 네트워크 포메이션 블록(link network formation block), 어드레싱 블록(addressing block), 라우팅 블록(routing block), 링크 네트워크 메니지먼트 블록(link network management block) 및 데이터 프로세싱 블록(data processing block)을 포함할 수 있다.The DLN includes a link network formation block, an addressing block, a routing block, a link network management block, and a data processing block. I can.

상기 제어부는 상기 DLN에 기초하여 상위 라우터로부터 주소를 할당받으며, 상기 버츄어 링크, 쉐어드 링크 또는 데디케이티드 링크의 라우팅 경로를 선택할 수 있다.The control unit is assigned an address from an upper router based on the DLN, and may select a routing path of the virtual link, shared link, or dedicated link.

클러스터 구성 정보, 클러스터 내 트리간 인트라 클러스터 매쉬 링크(intra-cluster mesh link) 정보 및 클러스터 간 인터 클러스터 매쉬 링크(inter-cluster mesh link) 정보를 수집하여 상기 제어부로 전송하는 클러스터부를 더 포함할 수 있다.A cluster unit for collecting cluster configuration information, intra-cluster mesh link information, and inter-cluster mesh link information between clusters and transmitting information to the control unit may be further included. .

상기 제어부는 상기 인트라 클러스터 매쉬 링크(intra-cluster mesh link) 정보 및 상기 인터 클러스터 매쉬 링크(inter-cluster mesh link) 정보에 기초하여 라우팅을 결정할 수 있다.
The control unit may determine routing based on the intra-cluster mesh link information and the inter-cluster mesh link information.

본 발명의 실시예 따른 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크로 구성된 저전력 무선 매쉬 네트워크를 구성하기 위한 라우팅 방법은 제어부가 외부의 디바이스 또는 라우터와 버츄어 링크, 쉐어드 링크 또는 데디케이티드 링크를 설정하는 단계; 및 상기 통신부가 설정된 링크에 따란 디바이스에 또는 라우터에 데이터 프레임을 포워딩하는 통신부를 포함하는 단계를 포함한다.A routing method for configuring a low-power wireless mesh network consisting of a channel hopping time multiplexing wireless link according to an embodiment of the present invention includes: setting a virtual link, a shared link, or a dedicated link with an external device or router by a controller; And a communication unit for forwarding a data frame to a device according to a link set by the communication unit or to a router.

상기 버츄어 링크, 쉐어드 링크 또는 데디케이티드 링크는 비컨과 비컨 간 beacon interval(BI)이 CAP(Contention Access Period), GTS(Guaranteed Time Slot)를 가지는 슈퍼프레임(superframe)들로 구성되며, BI 내 멀티 슈퍼 프레임(multi-superframe)이 하나 이상 포함될 수 있다.The virtual link, shared link, or dedicated link is composed of superframes having a beacon interval (BI) between a beacon and a beacon having a contention access period (CAP) and a guaranteed time slot (GTS), and BI One or more of my multi-superframes may be included.

상기 제어부가 상기 버츄어 링크를 설정한 경우, 상기 제어부가 라우팅 된 전송 프레임을 포워딩(forwarding) 하는 대신에 릴레잉(relaying)하는 단계를 더 포함할 수 있다.When the controller sets the virtual link, the controller may further include relaying the routed transmission frame instead of forwarding it.

상기 제어부는 채널 호핑 시간 다중화 링크 제어 서브레이어(DLC) 및 채널 호핑 시간 다중화 링크로 구성된 링크 네트워크 서브레이어(DLN)에 기초하여 동작할 수 있다.The control unit may operate based on a link network sublayer (DLN) composed of a channel hopping time multiplexing link control sublayer (DLC) and a channel hopping time multiplexing link.

상기 제어부는 상기 DLC에 기초하여 링크 연결 컨트롤(link connection control), 링크 메니지먼트 서비스(link management service) 및 링크에서 데이터 전송(data transmission on a link)을 수행할 수 있다.The control unit may perform link connection control, link management service, and data transmission on a link based on the DLC.

상기 제어부는 상기 DLC에 기초하여 상기 쉐어드 링크(shared link) 구성 및 상기 데디케이티드 링크(dedicated link)를 구성할 수 있다.The control unit may configure the shared link and the dedicated link based on the DLC.

상기 DLN은 링크 네트워크 포메이션 블록(link network formation block), 어드레싱 블록(addressing block), 라우팅 블록(routing block), 링크 네트워크 메니지먼트 블록(link network management block) 및 데이터 프로세싱 블록(data processing block)을 포함할 수 있다.The DLN includes a link network formation block, an addressing block, a routing block, a link network management block, and a data processing block. I can.

상기 제어부는 상기 DLN에 기초하여 상위 라우터로부터 주소를 할당받으며, 상기 버츄어 링크의 라우팅 경로를 설정할 수 있으며, 상기 쉐어드 링크(shared link)와 데디케이티드 링크의 라우팅 졍로를 설정할 수 있다.The control unit may be assigned an address from an upper router based on the DLN, may set a routing path of the virtual link, and may set a routing path of the shared link and the dedicated link.

클러스터부가 클러스터 구성 정보, 클러스터 내 트리간 인트라 클러스터 매쉬 링크(intra-cluster mesh link) 정보 및 클러스터 간 인터 클러스터 매쉬 링크(inter-cluster mesh link) 정보를 수집하여 상기 제어부로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.The cluster unit further comprises the step of collecting cluster configuration information, intra-cluster mesh link information, and inter-cluster mesh link information between clusters and transmitting to the control unit. I can.

상기 제어부가 상기 인트라 클러스터 매쉬 링크(intra-cluster mesh link) 정보 및 상기 인터 클러스터 매쉬 링크(inter-cluster mesh link) 정보에 기초하여 라우팅을 결정단계를 더 포함할 수 있다.The control unit may further include determining a routing based on the intra-cluster mesh link information and the inter-cluster mesh link information.

본 발명의 실시예에 따르면, 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크로 구성된 무선 네트워크에서 다양한 품질의 링크를 제공하여, 인터넷과 연결되지 않는 사설 무선 네트워크에서 인터넷 프로토콜 대신 링크 계층에서 네트워킹을 제공할 수 있는 주소 체계, 저전력 메쉬 네트워크 구성할 수 있는 저전력 라우팅 장치 및 방법을 제공한다.According to an embodiment of the present invention, an address system capable of providing networking at a link layer instead of an Internet protocol in a private wireless network not connected to the Internet by providing links of various qualities in a wireless network consisting of a channel hopping time multiplexing radio link , Provides a low-power routing device and method capable of configuring a low-power mesh network.

또한 본 발명의 실시예에 따르면 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크로 구성된 저전력 무선 메쉬 네트워크 상에서 Internet Protocol (IP) 과 같은 네트워킹 프로토콜을 수용할 수 있으며, 네트워크 프로토콜이 없는 경우, 링크 계층 네트워크 프로토콜을 제공할 수 있게 됨에 따라 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반의 신뢰성 높은 저전력 무선 네트워크를 제공할 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a networking protocol such as Internet Protocol (IP) can be accommodated on a low-power wireless mesh network composed of a channel hopping time multiplexing wireless link, and if there is no network protocol, a link layer network protocol can be provided. Accordingly, it is possible to provide a highly reliable low-power wireless network based on a channel hopping time multiplexing wireless link.

도 1은 LPWMN의 토폴리지를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 라우터의 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LPWMN에서 기능 구성도를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LPWMN 토폴리지를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 저전력 무선 매쉬 네트워크에서 CAP 링크, 쉐어드 링크, 데디케이티드 링크를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 쉐어드 링크의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 데디케이티드 링크의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 클러스터 트리를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 매쉬 라우팅에 기초한 클러스터 트리를 나타낸 도면이다.
1 is a diagram showing the topology of LPWMN.
2 is a block diagram of a router according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram showing a functional configuration diagram of an LPWMN according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing an LPWMN topology according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram illustrating a CAP link, a shared link, and a dedicated link in a low-power wireless mesh network according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing an embodiment of a shared link according to an embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing an embodiment of a dedicated link according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram showing a cluster tree according to an embodiment of the present invention.
9 is a diagram illustrating a cluster tree based on mesh routing according to an embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 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 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art may easily implement the present invention. However, the present invention may be implemented in various forms and is not limited to the embodiments described herein. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and similar reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. Throughout the specification and claims, when a certain part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.

또한 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. In addition, throughout the specification, when a part is said to be "connected" with another part, this includes not only "directly connected" but also "electrically connected" with another element interposed therebetween. . When a part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 라우팅 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. Now, a routing apparatus and method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 LPWMN의 토폴리지를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the topology of LPWMN.

저전력 무선 매쉬 네트워크(Low Power Wireless Mesh Network, LPWMN)은 신뢰할 수 있는 저비용(Low cost) 통신 네트워크이다. Low Power Wireless Mesh Network (LPWMN) is a reliable low cost communication network.

저전력 무선 네트워크는 디바이스(Device)의 전송 거리 제한과 무선 환경 변화에 따른 링크 불안정성을 고려하여 구성된다. The low-power wireless network is constructed in consideration of the limitation of the transmission distance of the device and link instability due to changes in the wireless environment.

또한 저전력 무선 네트워크는 저전력 운용을 위한 송수신 활성화 시간 최소화, 무선 네트워크 구성 및 유지를 위한 송수신 메시지 최소화 등이 고려되어 구성된다. In addition, the low-power wireless network is configured in consideration of minimizing transmission/reception activation time for low-power operation and minimization of transmission/reception messages for configuring and maintaining a wireless network.

이를 통해 저전력 무선 매쉬 네트워크는 구성시 제한 조건을 만족하는 다양한 품질 등급을 제공하는 네트워크로 구성된다. Through this, the low-power wireless mesh network is composed of a network that provides various quality classes that satisfy the limiting conditions during configuration.

도 1을 참조하면, 저전력 무선 매쉬 네트워크는 하나 이상의 디바이스(Device), 하나 이상의 라우터(router), 하나 이상의 게이트 웨이 라우터(gateway router)를 포함한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 라우터, 게이트 웨이 라우터 및 디바이스 동작은 IEEE Std. 802.15. 4e-2012에 기초할 수 있다. Referring to FIG. 1, a low-power wireless mesh network includes one or more devices, one or more routers, and one or more gateway routers. However, the present invention is not limited thereto. Router, gateway router, and device operation are described in IEEE Std. 802.15. May be based on 4e-2012.

또한 저전력 무선 매쉬 네트워크는 DSME(Deterministic and Synchronous Multi channel Extension) MAC 서브레이어(sublayer)를 포함할 수도 있다. DSME MAC 서브레이어는 IEEE Std. 802. 15. 4e-2012에 기초할 수 있다. In addition, the low-power wireless mesh network may include a Deterministic and Synchronous Multi Channel Extension (DSME) MAC sublayer. The DSME MAC sublayer is IEEE Std. May be based on 802. 15. 4e-2012.

게이트 웨이 라우터(gateway router)는 링크 네트워크(link network)의 속성을 구성하여 네트워크를 시작한다. 또한 게이트 웨이 라우터는 링크 네트워크 토폴로지를 형성하며 무선 매쉬 네트워크와 외부 네트워크(external network)를 연결한다.The gateway router starts the network by configuring the properties of the link network. In addition, the gateway router forms a link network topology and connects the wireless mesh network and the external network.

또한 게이트 웨이 라우터는 MAC(Media Access Control) 서브레이어(sublayer)에서 IEEE 802.15.4-2011 과 IEEE Std. 802. 15. 4e-2012에 기초한 팬 코디네이터(PAN coordinator)로 동작할 수 있다. In addition, the gateway router uses IEEE 802.15.4-2011 and IEEE Std. 11 on the MAC (Media Access Control) sublayer. It can operate as a fan coordinator based on 802. 15. 4e-2012.

라우터(router)는 링크 네트워크에 조인(join)한다. 또한 라우터는 DSMC MAC 링크(link)를 통해 프레임(frame)을 포워딩한다. The router joins the link network. In addition, the router forwards the frame through the DSMC MAC link.

라우터(router)는 코디네이터(coordinator)로 동작할 수 있다.The router can operate as a coordinator.

디바이스(device)는 RFD(Reduced Function Device) 또는 FFD(Full Function Device)로서 동작할 수 있다. RFD 또는 FFD는 IEEE Std. 802.15.4-2011 와 IEEE Std. 802. 15. 4e-2012에 기초할 수 있다. 또한 디바이스는 어플리케이션(application)을 실행(perform)한다.The device may operate as a Reduced Function Device (RFD) or a Full Function Device (FFD). RFD or FFD is IEEE Std. 802.15.4-2011 and IEEE Std. May be based on 802. 15. 4e-2012. Also, the device performs an application.

도 1을 참조하면, 저전력 무선 매쉬 네트워크는 스타 토폴리지(star topology) 및 피어 투 피어 토폴로지(peer to peer topology)로 동작한다. Referring to FIG. 1, a low-power wireless mesh network operates in a star topology and a peer to peer topology.

디바이스는 일반적으로 스타 토폴로지에서 라우터에 접속된다. 그리고 디바이스는 링크 네트워크 통신(Link Network communication)에서 시작점(initiation point) 또는 종료점(termination point)일 수 있다. Devices are typically connected to routers in a star topology. In addition, the device may be an initiation point or a termination point in link network communication.

게이트 웨이 라우터는 저전력 무선 매쉬 네트워크에서 주요한 컨트롤러(controller)이다. 또한 게이트 웨이 라우터 및 라우터는 피어 투 피어 토폴로지를 구성할 수도 있다. The gateway router is the main controller in low-power wireless mesh networks. In addition, gateway routers and routers may constitute a peer-to-peer topology.

링크 네트워크 어드레스(Link Network Address)는 클러스터(cluster) 그룹(group)에 의해 할당된다.Link Network Addresses are assigned by cluster groups.

다음은 도 2 내지 도 7를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 LPWMN을 설명한다.Next, an LPWMN according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 7.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 라우터의 블럭도이다.2 is a block diagram of a router according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 라우터는 통신부(110), 제어부(120), 클러스터부 (130)을 포함한다.A router according to an embodiment of the present invention includes a communication unit 110, a control unit 120, and a cluster unit 130.

통신부(110)는 링크에 따라 다른 디바이스, 라우터 또는 기타 통신부와 연결된 장치로 데이터를 포워딩한다.The communication unit 110 forwards data to other devices, routers, or other devices connected to the communication unit according to a link.

제어부(120)는 라우터의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(120)는 링크 제어를 수행한다.The controller 120 controls the overall operation of the router. The control unit 120 performs link control.

클러스터부(130)는 클러스터 트리(Cluster tree)를 구성하며 클러스터 어드레스를 할당한다. 또한 클러스터부(130)는 클러스터 내 디바이스 간 매쉬 링크(mesh link) 정보를 구성한다, The cluster unit 130 configures a cluster tree and allocates cluster addresses. In addition, the cluster unit 130 configures mesh link information between devices in the cluster,

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LPWMN에서 기능 구성도를 나타낸 도면이다.3 is a diagram showing a functional configuration diagram of an LPWMN according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 라우터는 도 3에 도시된 레이어에 기초하여 동작한다. The router according to the embodiment of the present invention operates based on the layer shown in FIG. 3.

본 발명의 실시예에 따른 라우터의 제어부(120)는 링크 컨트롤 레이어(link control layer)에 다음 상위 레이어(the next higher layer)에 기초하여 동작한다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 제어부(120)는 링크 네트워크 레이어 인터페이스(link network layer interface)에 다음 상위 레이어 또는 어플리케이션 레이어(application layer)를 제공한다. The controller 120 of the router according to an embodiment of the present invention operates based on the next higher layer in the link control layer. In addition, the controller 120 according to an embodiment of the present invention provides a next higher layer or an application layer to a link network layer interface.

본 발명의 실시예에 따른 제어부(120)의 동작은 IEEE Std 802.15.4e-2012 DSME MAC Sublayer 와 IEEE Std 802.15.4-2011 PHY(Physical Layer)위에서 동작한다.The operation of the control unit 120 according to an embodiment of the present invention operates on the IEEE Std 802.15.4e-2012 DSME MAC Sublayer and the IEEE Std 802.15.4-2011 Physical Layer (PHY).

본 발명의 실시예에 따른 제어부(120)는 두 개의 서브레이어에 기초하여 동작할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 제어부(120)의 동작에 기초가 되는 두개의 서브레이어는 채널 호핑 시간 다중화 링크 제어 서브레이어(DSME MAC Link Control sublayer, DLC) 및 채널 호핑 시간 다중화 링크로 구성된 링크 네트워크 서브레이어(DSME MAC Link Network sublayer, DLN) 를 포함할 수 있다. The control unit 120 according to an embodiment of the present invention may operate based on two sublayers. The two sublayers that are the basis for the operation of the control unit 120 according to an embodiment of the present invention are a link network sublayer consisting of a channel hopping time multiplexing link control sublayer (DSME MAC Link Control sublayer, DLC) and a channel hopping time multiplexing link. It may include a layer (DSME MAC Link Network sublayer, DLN).

DLCE(DSME MAC Link Control sublayer Entity)는 다음 상위 레이어에 DLC(DSME MAC Link Control sublayer)-SAP(Service Access Point)를 통해 서비스를 제공한다.The DLCE (DSME MAC Link Control Sublayer Entity) provides a service to the next higher layer through a DSME MAC Link Control sublayer (DLC)-SAP (Service Access Point).

DLNE(DSME MAC Link Network sublayer Entity)는 다음 상위 레이어에 DLN(DSME MAC Link Control sublayer)-SAP(Service Access Point)를 통해 서비스를 제공한다.The DLNE (DSME MAC Link Network Sublayer Entity) provides services to the next higher layer through the DLN (DSME MAC Link Control sublayer)-SAP (Service Access Point).

채널 호핑 시간 다중화 링크 컨트롤(DSME MAC Link Control sublayer, DLC)는 링크 연결 컨트롤(link connection control), 링크 메니지먼트 서비스(link management service) 및 링크에서 데이터 전송(data transmission on a link)을 제공한다. 제어부(120)는 DLC에 기초하여 링크 연결 컨트롤(link connection control), 링크 메니지먼트 서비스(link management service) 및 링크에서 데이터 전송(data transmission on a link)을 수행한다. Channel hopping time multiplexing link control (DSME MAC Link Control sublayer, DLC) provides link connection control, link management service, and data transmission on a link. The controller 120 performs link connection control, link management service, and data transmission on a link based on the DLC.

또한 DLC는 MCPS(MAC Common Part Sublayer)-SAP Service Access Point) 및 MLME(MAC Layer Management Entity)-SAP(Service Access Point)를 통해 DSME MAC sublayer의 지원과 함께 프레임(frame)을 릴레이할 수도 있다.In addition, the DLC may relay a frame with support of the DSME MAC sublayer through a MAC Common Part Sublayer (MCPS)-SAP Service Access Point) and a MAC Layer Management Entity (MLME)-Service Access Point (SAP).

DLN은 링크 네트워크 포메이션 블록(link network formation block), 어드레싱 블록(addressing block), 라우팅 블록(routing block), 링크 네트워크 메니지먼트 블록(link network management block) 및 데이터 프로세싱 블록(data processing block)을 포함한다. The DLN includes a link network formation block, an addressing block, a routing block, a link network management block, and a data processing block.

데이터 프로세싱 블록(data processing block)은 프레임을 MAC 레이어로부터 받거나 다음 상위 레이어로부터 데이터를 수신 받기 위한 리시빙 펑션(receiving function) 및 포워딩 펑션(forwarding function)을 제공한다.The data processing block provides a receiving function and a forwarding function for receiving a frame from a MAC layer or data from a next higher layer.

제어부(120)는 DLN에 기초하여 라우터의 링크 초기화, 네트워크 프로토콜을 가지고 있는 상위 레이어에 채널 호핑 시간 다중화 링크의 쉐어드 링크(shared link) 구성, 데디케이티드 링크(dedicated link) 구성, 언 에크(un-ack)기반 프레임 전달, 에크(ack) 기반 프레임 전달, 데디케이티드 링크(dedicated link) 상 프레임 릴레잉 기능 등을 제공한다. The controller 120 initializes a link of a router based on the DLN, configures a shared link of a channel hopping time multiplexing link in an upper layer having a network protocol, configures a dedicated link, and configures an It provides un-ack)-based frame delivery, ack-based frame delivery, and frame relaying on a dedicated link.

또한 DLN는 1-hop inner 라우터의 주변 디바이스 의 비컨 및 채널 호핑 오프셋 점유 상태, 1-hop outer 라우터 주변 디바이스의 비컨 및 채널 호핑 오프셋 점유 상태, 자신 주변 디바이스의 비컨 및 채널 호핑 오프셋 점유 상태 정보를 유지하며, 새로 조인(join)을 요청하는 라우터에 비컨 및 채널 호핑 오프셋을 선정하여 준다.In addition, DLN maintains the status of beacon and channel hopping offset occupancy of peripheral devices of 1-hop inner router, beacon and channel hopping offset occupancy status of peripheral devices of 1-hop outer router, and beacon and channel hopping offset occupancy status of nearby devices. In addition, a beacon and channel hopping offset are selected for a router requesting a new join.

DLN은 네트워크 기능이 없는 상위 계층에 링크 계층 네트워크 기능을 제공한다. DLN provides a link layer network function to an upper layer without a network function.

디바이스의 설정에 따라 팬 코디네이터(PAN coordinator)는 DLN에 기초하여 저전력 무선 매쉬 네트워크를 초기화한 후 네트워크 리소스(resource)를 관리한다. 또한 팬 코디네이터는 트리 클러스터(tree cluster)구조에 따라 클러스터(cluster)를 구성하고 라우터에 주소를 부여한다. Depending on the device configuration, the PAN coordinator initializes the low-power wireless mesh network based on the DLN and then manages network resources. In addition, the fan coordinator organizes a cluster according to a tree cluster structure and assigns addresses to routers.

라우터 제어부(120)는 DLN에 기초하여 주변 네트워크 정보를 수집하며, 이너(inner) 라우터의 도움으로 주소와 비컨 생성용 슈퍼프레임 및 채널 호핑 오프셋을 할당받는다.The router control unit 120 collects neighboring network information based on the DLN, and receives an address and a beacon generation superframe and a channel hopping offset with the help of an inner router.

라우터 제어부(120)는 주기적인 클러스터 매쉬 링크(cluster mesh link) 정보, 쉐어드 링크(shared link)의 경로 정보, 데디케이티드 링크(dedicated link)의 경로 정보를 관리하며, 라우팅 테이블을 유지하고, 프레임 라우팅을 제공한다. The router control unit 120 manages periodic cluster mesh link information, route information of a shared link, route information of a dedicated link, and maintains a routing table, It provides frame routing.

제어부(120)는 DLN에 기초하여 상위 라우터로부터 주소를 할당받으며, 쉐어드 링크(shared link)를 설정한다. DLN은 언 에크(un-ack) 전달, 엑크(ack) 기반 전달, 경로 연결 방식 전달 등 3가지 프레임 전달 방식을 상위 레이어에 제공한다.The controller 120 is assigned an address from an upper router based on the DLN and sets up a shared link. DLN provides three frame delivery methods to the upper layer: un-ack delivery, ack-based delivery, and path connection delivery.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LPWMN 토폴리지를 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing an LPWMN topology according to an embodiment of the present invention.

또한 도 4은 채널 호핑 시간 다중화 링크 기반 저전력 무선 매쉬 네트워크에서 링크 계층 멀티 홉 커넥션(multi-hop connection)을 제공함에 따라 네트워크 계층에서 보여지는 링크를 나타낸다. In addition, FIG. 4 shows a link shown in the network layer as a link layer multi-hop connection is provided in a low-power wireless mesh network based on a channel hopping time multiplexing link.

본 발명의 실시예에 따른 저전력 무선 매쉬 네트워크는 하나 이상의 디바이스, 하나 이상의 라우터, 게이트웨이 라우터 및 하나 이상의 링크 네트워크 라우터(link network router)를 포함한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고 특정 구성이 생략된 경우에도 적용 가능하다. 도 3에서는 8 개의 디바이스(device 1~8), 4개의 라우터(router 1~4), 2개의 네트워크 라우터(network router 2~3) 및 한개의 게이트웨어 라이터(gateway router)을 예를 들어 설명하고 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.A low-power wireless mesh network according to an embodiment of the present invention includes one or more devices, one or more routers, a gateway router, and one or more link network routers. However, the present invention is not limited thereto, and can be applied even when a specific configuration is omitted. In FIG. 3, 8 devices (devices 1 to 8), 4 routers (routers 1 to 4), 2 network routers 2 to 3, and a gateway router are described as examples. However, the present invention is not limited thereto.

라우터는 디바이스와 네트워크 라우터를 연결한다. 또한 라우터는 디바이스와 다른 라우터를 연결한다. 또한 라우터는 디바이스와 게이트웨이 라우터를 연결한다. Routers connect devices and network routers. Also, a router connects the device to another router. Also, the router connects the device and the gateway router.

제어부(120)는 링크 제어를 수행하고, 통신부(100)를 통해 링크가 설정된 디바이스 또는 라우터로 데이터를 전송한다. 제어부(120)는 라우터 및 라우터와 연결되는 기기 사이에 링크를 설정한다.The controller 120 performs link control and transmits data to a device or a router for which a link is established through the communication unit 100. The controller 120 establishes a link between a router and a device connected to the router.

본 발명의 실시예에 따르면 제어부(120)는 링크를 버츄어 링크 (The virtual link), 쉐어드 링크(shared link) 또는 데디케이티드 링크(dedicated link)로 형성할 수도 있다.According to an embodiment of the present invention, the controller 120 may form a link as the virtual link, a shared link, or a dedicated link.

본 발명의 실시예에 버츄어 링크(The virtual link)는 라우팅 된 전송 프레임을 포워딩(forwarding) 하는 대신에 릴레잉(relaying)하는 라우터를 통해 접속하는 멀티 홉 링크(multi-hop link)일 수 있다. In an embodiment of the present invention, the virtual link may be a multi-hop link accessed through a relaying router instead of forwarding a routed transmission frame. .

채널 호핑 시간 다중화 링크 기반 저전력 무선 매쉬 네트워크에서 초기에 디바이스가 네트워크에 조인하기 위해 무선 링크를 형성할 때, 무선 매쉬 네트워크에 포함된 하나 이상의 디바이스, 라우터 및 네트워크 라우터는 무선 링크용 인워드(inward) tx(송신기, transmitter)와 rx(수신기, receiver) 용으로 두 개의 타임슬롯을 할당하여 shared link를 구성한다. 이하에서는 라우터를 예를 들어 설명하고 있으나, 특별히 설명하는 것을 제외하고는 이하에서 설명한 라우터의 내용은 디바이스, 링크 네트워크 라우터 및 게이트웨이 라우터에도 적용이 가능하다.In a channel hopping time multiplexed link-based low-power wireless mesh network, when a device initially forms a wireless link to join the network, one or more devices, routers, and network routers included in the wireless mesh network are inward for the wireless link. A shared link is configured by allocating two timeslots for tx (transmitter) and rx (receiver). Hereinafter, a router is described as an example, but the contents of the router described below can be applied to devices, link network routers, and gateway routers, except for the special description.

디바이스가 네트워크에 조인 후, 특정 device와 device 간 고정 경로 구성을 요청할 경우, 두 device는 경로가 네트워크 계층에서 하나의 링크로 인식되는 데디케이티드 링크(dedicated link)로 연결된다. After the device joins the network, when requesting to configure a fixed path between a specific device and a device, the two devices are connected by a dedicated link in which the path is recognized as one link in the network layer.

도 4에서 network router 2와 device 6 간 dedicated link가 형성되면 router 2 와 router 3는 네트워크 계층에서 프레임을 포워딩(forwarding)하지 않고, 링크 계층에서 프레임을 릴레잉(relaying)한다. In FIG. 4, when a dedicated link between network router 2 and device 6 is formed, router 2 and router 3 do not forward frames at the network layer, but relay frames at the link layer.

network router 2 와 device 6 사이에 위치하는 라우터(router 2, router 3)의 제어부(120)는 네트워크 계층에서 프레임을 포워딩(forwarding)하지 않고, 링크 계층에서 프레임을 릴레잉(relaying)한다. The control unit 120 of a router (router 2, router 3) located between network router 2 and device 6 does not forward the frame at the network layer, but relays the frame at the link layer.

즉 라우터를 사이에 두고 양 디바이스간 서로 고정 경로가 구성되는 경우, 라우트의 제어부(120)는 네트워크 계층에서 프레임을 포워딩(forwarding)하지 않고, 링크 계층에서 프레임을 릴레잉(relaying)한다. That is, when a fixed path is formed between both devices with a router interposed between them, the control unit 120 of the route does not forward the frame at the network layer, but relays the frame at the link layer.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 저전력 무선 매쉬 네트워크에서 CAP 링크, 쉐어드 링크, 데디케이티드 링크를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a CAP link, a shared link, and a dedicated link in a low-power wireless mesh network according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 제어부(120)가 형성하는 링크는 IEEE 802.15.4e-2012 DSME MAC 기반 무선 링크일 수 있다. The link formed by the controller 120 according to an embodiment of the present invention may be an IEEE 802.15.4e-2012 DSME MAC-based radio link.

IEEE 802.15.4e-2012 DSME MAC 기반 무선 링크는 비컨과 비컨 간 beacon interval(BI)이 CAP, GTS를 가지는 슈퍼프레임(superframe)들로 구성되며, BI 내 멀티 슈퍼 프레임(multi-superframe)이 하나 이상 포함된다.The IEEE 802.15.4e-2012 DSME MAC-based radio link consists of superframes having a beacon interval (BI) of CAP and GTS between a beacon and a beacon, and one or more multi-superframes in the BI. Included.

CAP(Contention Access Period)은 CSMA-CA(Carrier Sense Multiple Access -Collision Avoidance)로 운용된다. CAP (Contention Access Period) is operated by CSMA-CA (Carrier Sense Multiple Access -Collision Avoidance).

또한 CAP는 PAN coordinator로부터 device로 향하는 outward MAC 프레임 전송, 또는 device로부터 PAN coordinator 로 향하는 inward MAC 프레임 전송에 사용된다. In addition, CAP is used to transmit an outward MAC frame from a PAN coordinator to a device, or to transmit an inward MAC frame from a device to a PAN coordinator.

GTS(Guaranteed Time Slot)는 무선 링크 상 두 device 간 독점적으로 사용할 수 있도록 사용전에 할당되며 inward tx 또는 outward tx 로 구분하여 할당한다. GTS (Guaranteed Time Slot) is allocated before use so that it can be used exclusively between two devices on a wireless link, and is allocated separately as inward tx or outward tx.

라우터의 제어부(120)는 타임슬롯 내에서 사용 가능한 무선 채널을 다수로하여, 같은 무선 영역내에 있는 디바이스 또는 라우터와 동시에 통신이 가능하다. The controller 120 of the router can communicate with devices or routers in the same wireless area by using a plurality of wireless channels available in the timeslot.

라우터의 제어부(120)는 동일 영역내 디바이스 또는 라우터 간 겹치지 않는 채널을 할당하기 위해 채널 호핑 시퀀스를 공유한다. 라우터의 제어부(120)는 디바이스 또는 라우터 간 호핑 시퀀스 시작점의 오프셋을 서로 다르게 할당할 수 있다. The controller 120 of the router shares a channel hopping sequence to allocate a channel that does not overlap between devices or routers in the same area. The controller 120 of the router may differently allocate an offset of the start point of a hopping sequence between devices or routers.

인워드 링크(inward link)는 router 2를 기준으로 PAN coordinator와 router 2 간 PAN coordinator의 슈퍼프레임 구조가 구성된다. 타임슬롯은 inward rx slot과 inward tx slot으로 구분된다. router 2를 기준으로 router 2와 router 4 간 router 2의 슈퍼프레임 구조를 기준으로 outward link가 구성된다. 타임슬롯은 outward tx slot 과 outward rx slot으로 구분된다. In the inward link, the superframe structure of the PAN coordinator between the PAN coordinator and router 2 is composed based on router 2. Time slots are divided into inward rx slots and inward tx slots. Based on router 2, the outward link is formed based on the superframe structure of router 2 between router 2 and router 4. The timeslot is divided into an outward tx slot and an outward rx slot.

채널 호핑 시간 다중화 링크 기반 저전력 무선 매쉬 네트워크에서 device가 라우터로 PAN coordinator에 join할 때, 라우터 제어부(120)는 라우터의 비컨을 생성할 슈퍼프레임과 채널 호핑 오프셋을 다른 라우터와 충돌없이 선정하여야 한다. When a device joins a PAN coordinator as a router in a channel hopping time multiplexed link-based low-power wireless mesh network, the router controller 120 must select a superframe for generating a beacon of the router and a channel hopping offset without collision with other routers.

또한 라우터 제어부(120)는 데이터 프레임 전달을 위하여 GTS를 경우 주변 디바이스와 충돌이 없도록 할당한다. 제어부(120)는 임의의 디바이스로부터 임의의 디바이스까지 프레임 전달을 위하여 사용할 무선 링크를 선정하여 라우팅 경로를 구성한다.In addition, the router control unit 120 allocates the GTS so that there is no collision with neighboring devices for data frame delivery. The control unit 120 configures a routing path by selecting a radio link to be used for frame transmission from an arbitrary device to an arbitrary device.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 쉐어드 링크의 일 실시예를 나타낸 도면이다.6 is a diagram showing an embodiment of a shared link according to an embodiment of the present invention.

도 6에는 shared link 구성과 shared link를 따라 PAN coordinator에서 device까지 outward shared link 프레임 전달 경로와 device에서 PAN coordinator까지 inward shared link 프레임 전달 경로를 도시되어 있다. 6 illustrates a shared link configuration and an outward shared link frame delivery path from a PAN coordinator to a device and an inward shared link frame delivery path from the device to the PAN coordinator along the shared link.

제어부(120)는 새로운 device가 네트워크에 조인하여 라우터와 연결되는 경우, PAN coordinator에 최적 라우팅으로 연결되는 인접 라우터를 선정하고, 인접 라우터와 join하는 device 간 사전에 지정된 타임슬롯을 이용하여 shared link를 설정한다. 따라서, 라우터에 조인된 디바이스 또는 라우터는 PAN coordinator까지 shared link를 이용한 경로를 가질 수 있게 된다.When a new device joins the network and connects to the router, the control unit 120 selects an adjacent router connected to the PAN coordinator by optimal routing, and establishes a shared link between the adjacent router and the joining device by using a predetermined time slot. Set. Therefore, a device or router joined to a router can have a path using a shared link to a PAN coordinator.

Default shared link는 일 실시예로 device가 네트워크에 join 시 inner coordinator의 비컨이 전달되는 슈퍼프레임의 CAP 이 끝나고 난 후 첫번째 타임 슬롯이 inner coordinator로부터 device로 프레임을 송신하는데 사용되는 inward rx 타임 슬롯으로 적용된다 The default shared link is applied as an inward rx time slot used to transmit a frame from the inner coordinator to the device after the CAP of the superframe in which the beacon of the inner coordinator is transmitted is finished when the device joins the network in an embodiment. do

또한 두 번째 타임 슬롯은 device 로부터 inner coordinator 로 프레임을 송신하는데 사용되는 inward tx 타임 슬롯으로 적용된다. PAN coordinator의 outward shared link의 tx 타임슬롯에 수신된 프레임은 router 1의 outward shared link의 tx 타임슬롯에서 전송한다. Also, the second time slot is applied as an inward tx time slot used to transmit a frame from the device to the inner coordinator. The frame received in the tx timeslot of the outward shared link of the PAN coordinator is transmitted in the tx timeslot of the outward shared link of router 1.

도 6을 참조하면 device의 inward shared link tx 타임슬롯에서 송신된 프레임은 router 2의 outward shared link의 rx 타임슬롯에서 수신되어 router 2의 inward shared link의 tx 타임슬롯에서 전송한다. outward shared link에 의한 경로와 inward shared link에 의한 전달 경로는 라우터 계층 수와 라우터 비컨 전송 위치에 따라 고정값의 전달 지연이 결정된다.Referring to FIG. 6, a frame transmitted in the inward shared link tx timeslot of the device is received in the rx timeslot of the outward shared link of router 2 and transmitted in the tx timeslot of the inward shared link of router 2. For the path by the outward shared link and the forward path by the inward shared link, a fixed value delivery delay is determined according to the number of router layers and the location of the router beacon transmission.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 데디케이티드 링크의 일 실시예를 나타낸 도면이다.7 is a diagram showing an embodiment of a dedicated link according to an embodiment of the present invention.

도 7은 PAN coordinator와 device 간 router 1과 router 2를 거치는 dedicated link 연결을 도시한다.7 shows a dedicated link connection through router 1 and router 2 between a PAN coordinator and a device.

제어부(120)는 dedicated link를 특정 device와 device 간 프레임을 전달을 위해 독점적으로 할당된 타임슬롯을 사용하여 구성한다. The control unit 120 configures a dedicated link using a time slot exclusively allocated for transferring a frame between a specific device and a device.

dedicated link는 링크 source device 가 destination device를 지정하여 source device로부터 설정이 시작된다. Source device는 라우팅 정보에 따라 destination device로 연결되는 인접 device를 선정하여 inward link 용 타임슬롯을 설정한 후, 인접 device의 라우팅 정보에 따라 다음 라우터를 선정하여 inward link 용 타임슬롯을 설정한다. For a dedicated link, the link source device designates the destination device, and configuration starts from the source device. The source device selects an adjacent device connected to the destination device according to routing information and sets a timeslot for the inward link, and then selects the next router according to the routing information of the adjacent device and sets the timeslot for the inward link.

이와 같은 방식으로 목적지 device까지 inward 경로가 설정되면, 목적지 device로부터 경로상 라우터를 역으로 횡단하며 outward link 용 타임 슬롯을 라우터 마다 설정하여 source device까지 outward dedicated link가 설정된다. Inward dedicated link를 위한 타임슬롯 선정과 outward dedicated link 를 위한 타임슬롯은 네트워크내 타임슬롯 resource를 최대로 활용하며 inward 및 outward end-to-end delay를 최소로 할 수 있도록 할당한다. When the inward path to the destination device is established in this way, the outward dedicated link is established to the source device by setting the time slot for the outward link for each router by crossing the router in the reverse direction from the destination device. Timeslot selection for inward dedicated link and timeslot for outward dedicated link utilizes the time slot resources in the network to the maximum and allocates to minimize inward and outward end-to-end delay.

일예로, 도 7과 같이 dedicated multi-hop link의 타임 슬롯이 하나의 슈퍼프레임 내에 있는 타임슬롯으로 순차적으로 할당되도록 할 수 있다. Dedicated link는 데이터 프레임 전달 전 링크 계층 설정을 한 후 사용된다.As an example, as shown in FIG. 7, time slots of a dedicated multi-hop link may be sequentially allocated to timeslots within one superframe. Dedicated link is used after setting the link layer before data frame delivery.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 클러스터 트리를 나타낸 도면이다.8 is a diagram showing a cluster tree according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 매쉬 라우팅에 기초한 클러스터 트리를 나타낸 도면이다.9 is a diagram illustrating a cluster tree based on mesh routing according to an embodiment of the present invention.

도 8 및 도 9를 참조하면, 채널 호핑 시간 다중화 링크 기반 저전력 무선 매쉬 네트워크 내 라우터와 디바이스는클러스터 트리(cluster tree)형태로 연결된다.8 and 9, routers and devices in a low-power wireless mesh network based on a channel hopping time multiplexing link are connected in a cluster tree form.

라우터의 클러스터부(130)는 cluster ID와 tree 내 위치와 최대 깊이(Lm), 최대 자식수(Cm), 라우터 수(Rm)를 이용하여 주소를 할당한다. The cluster unit 130 of the router allocates an address using the cluster ID, the location in the tree, the maximum depth (Lm), the maximum number of children (Cm), and the number of routers (Rm).

클러스터부(130)는 Cluster 구성 정보, Cluster 내 tree 간 인트라 클러스터 매쉬 링크(intra-cluster mesh link) 정보 및 Cluster 간 인터 클러스터 매쉬 링크(inter-cluster mesh link) 정보를 수집한다. 클러스터부(130)는 이렇게 수집된 정보를 라우팅 정보로 제어부(120)로 전송한다. The cluster unit 130 collects cluster configuration information, intra-cluster mesh link information between trees within the cluster, and inter-cluster mesh link information between clusters. The cluster unit 130 transmits the collected information as routing information to the control unit 120.

Dedicated link를 구성하거나 shared link를 이용한 프레임 라우팅에 있어서, 제어부(120)는 라우팅 정보에 기초하여 라우팅을 결정한다.In frame routing using a dedicated link or a shared link, the control unit 120 determines routing based on routing information.

제어부(120)는 cluster mesh link를 이용한 경로 distance와 링크의 신뢰도 및 load 정보를 이용하여 라우팅을 결정한다.The control unit 120 determines the routing using the path distance using the cluster mesh link and the reliability and load information of the link.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also present. It belongs to the scope of rights of

110: 통신부 120: 제어부
130: 클러스터부
110: communication unit 120: control unit
130: cluster unit

Claims (20)

채널 호핑 시간 다중화 무선 링크로 구성된 저전력 무선 매쉬 네트워크를 구성하기 위한 라우팅 장치에 있어서,
인워드 rx 타임슬롯 및 인워드 tx 타임슬롯을 이용하여 외부의 디바이스와 쉐어드 링크를 설정하고, 인워드 데디케이티드 링크 및 아웃워드 데디케이티드 링크를 포함하는 데디케이티드 링크를 설정하는 제어부; 및
설정된 링크에 따라 상기 외부의 디바이스에 데이터 프레임을 포워딩하는 통신부를 포함하고,
상기 쉐어드 링크 및 데디케이티드 링크는 beacon interval(BI)이 CAP(Contention Access Period), GTS(Guaranteed Time Slot) 및 멀티 슈퍼 프레임(multi-superframe)을 가지는 슈퍼프레임(superframe)들로 구성되고,
상기 라우팅 장치는 클러스터 트리(cluster tree)를 이용하여 어드레싱되고,
상기 클러스터 트리는 cluster ID에 상응하고, 상기 라우팅 장치는 상기 클러스터 트리 내 위치를 이용하여 어드레싱되고,
상기 제어부는 상기 설정된 링크로 버츄어 링크를 설정하고,
상기 버츄어 링크는 라우팅 된 전송 프레임을 포워딩(forwarding) 하는 대신에 릴레잉(relaying)하는 라우터를 통해 접속하는 멀티 홉 링크(multi-hop link)에 상응하는 라우팅 장치.
In the routing device for configuring a low-power wireless mesh network composed of a channel hopping time multiplexed wireless link,
A control unit for setting a shared link with an external device using the in-word rx timeslot and the in-word tx timeslot, and setting a dedicated link including an inward dedicated link and an outward dedicated link; And
Includes a communication unit for forwarding a data frame to the external device according to the set link,
The shared link and the dedicated link are composed of superframes having a beacon interval (BI) having a contention access period (CAP), a guaranteed time slot (GTS), and a multi-superframe,
The routing device is addressed using a cluster tree,
The cluster tree corresponds to a cluster ID, and the routing device is addressed using a location in the cluster tree,
The control unit sets a virtual link to the set link,
The virtual link corresponds to a multi-hop link connected through a relaying router instead of forwarding a routed transmission frame.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 데디케이티드 링크는 라우팅 된 전송 프레임에 대한 포워딩(forwarding) 대신에 릴레잉(relaying)에 상응하는 라우팅 장치.
The method of claim 1,
The dedicated link is a routing device corresponding to relaying instead of forwarding for a routed transmission frame.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 채널 호핑 시간 다중화 링크 제어 서브레이어(DLC) 및 채널 호핑 시간 다중화 링크로 구성된 링크 네트워크 서브레이어(DLN)에 기초하여 동작하는 라우팅 장치.
The method of claim 1,
The control unit operates based on a link network sublayer (DLN) comprising a channel hopping time multiplexing link control sublayer (DLC) and a channel hopping time multiplexing link.
제4항에 있어서
상기 제어부는 상기 DLC에 기초하여 링크 연결 컨트롤(link connection control), 링크 메니지먼트 서비스(link management service) 및 링크에서 데이터 전송(data transmission on a link)을 수행하는 라우팅 장치.
According to claim 4
The control unit is a routing device for performing link connection control, link management service, and data transmission on a link based on the DLC.
제5항에 있어서,
상기 제어부는 상기 DLC에 기초하여 상기 쉐어드 링크(shared link) 및 상기 데디케이티드 링크(dedicated link)를 구성하는 라우팅 장치.
The method of claim 5,
The control unit is a routing device that configures the shared link and the dedicated link based on the DLC.
제4항에 있어서,
상기 DLN은 링크 네트워크 포메이션 블록(link network formation block), 어드레싱 블록(addressing block), 라우팅 블록(routing block), 링크 네트워크 메니지먼트 블록(link network management block) 및 데이터 프로세싱 블록(data processing block)을 포함하는 라우팅 장치.
The method of claim 4,
The DLN includes a link network formation block, an addressing block, a routing block, a link network management block, and a data processing block. Routing device.
제7항에 있어서,
상기 제어부는 상기 DLN에 기초하여 상위 라우터로부터 주소를 할당받으며, 상기 버츄어 링크, 쉐어드 링크(shared link) 또는 데디케이티드 링크의 라우팅 경로를 선택하는 라우팅 장치.
The method of claim 7,
The control unit receives an address from an upper router based on the DLN, and selects a routing path of the virtual link, a shared link, or a dedicated link.
삭제delete 삭제delete 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크로 구성된 저전력 무선 매쉬 네트워크를 구성하기 위한 라우팅 방법에 있어서,
인워드 rx 타임슬롯 및 인워드 tx 타임슬롯을 이용하여 외부의 디바이스와 쉐어드 링크를 설정하고, 인워드 데디케이티드 링크 및 아웃워드 데디케이티드 링크를 포함하는 데디케이티드 링크를 설정하는 단계; 및
설정된 링크에 따라 상기 외부의 디바이스에 데이터 프레임을 포워딩하는 단계를 포함하고,
상기 쉐어드 링크 및 데디케이티드 링크는 beacon interval(BI)이 CAP(Contention Access Period), GTS(Guaranteed Time Slot) 및 멀티 슈퍼 프레임(multi-superframe)을 가지는 슈퍼프레임(superframe)들로 구성되고,
라우팅 장치는 클러스터 트리(cluster tree)를 이용하여 어드레싱되고,
상기 클러스터 트리는 cluster ID에 상응하고, 상기 라우팅 장치는 상기 클러스터 트리 내 위치를 이용하여 어드레싱되고,
상기 설정하는 단계는 상기 설정된 링크로 버츄어 링크를 설정하고,
상기 버츄어 링크는 라우팅 된 전송 프레임을 포워딩(forwarding) 하는 대신에 릴레잉(relaying)하는 라우터를 통해 접속하는 멀티 홉 링크(multi-hop link)에 상응하는
라우팅 방법.
In the routing method for configuring a low-power wireless mesh network consisting of a channel hopping time multiplexed wireless link,
Establishing a shared link with an external device using an in-word rx timeslot and an in-word tx timeslot, and establishing a dedicated link including an inward dedicated link and an outward dedicated link; And
Including the step of forwarding the data frame to the external device according to the set link,
The shared link and the dedicated link are composed of superframes having a beacon interval (BI) having a contention access period (CAP), a guaranteed time slot (GTS), and a multi-superframe,
The routing device is addressed using a cluster tree,
The cluster tree corresponds to a cluster ID, and the routing device is addressed using a location in the cluster tree,
The setting step sets up a virtual link with the set link,
The virtual link corresponds to a multi-hop link accessed through a relaying router instead of forwarding the routed transmission frame.
Routing method.
삭제delete 제11항에 있어서,
상기 데디케이티드 링크는 라우팅 된 전송 프레임에 대한 포워딩(forwarding) 대신 릴레잉(relaying)에 상응하는 라우팅 방법.
The method of claim 11,
The dedicated link is a routing method corresponding to relaying instead of forwarding for a routed transmission frame.
제11항에 있어서,
상기 설정하는 단계는 채널 호핑 시간 다중화 링크 제어 서브레이어(DLC) 및 채널 호핑 시간 다중화 링크로 구성된 링크 네트워크 서브레이어(DLN)에 기초하여 수행되는 라우팅 방법.
The method of claim 11,
The setting step is performed based on a link network sublayer (DLN) comprising a channel hopping time multiplexing link control sublayer (DLC) and a channel hopping time multiplexing link.
제14항에 있어서
상기 채널 호핑 시간 다중화 링크 제어 서브레이어(DLC)는 링크 연결 컨트롤(link connection control), 링크 메니지먼트 서비스(link management service) 및 링크에서 데이터 전송(data transmission on a link)을 제공하는 라우팅 방법.
The method of claim 14
The channel hopping time multiplexing link control sublayer (DLC) is a routing method for providing link connection control, link management service, and data transmission on a link.
제15항에 있어서,
상기 설정하는 단계는 상기 채널 호핑 시간 다중화 링크 제어 서브레이어에 기초하여 상기 쉐어드 링크(shared link) 및 상기 데디케이티드 링크(dedicated link)를 구성하는 라우팅 방법.
The method of claim 15,
The setting step is a routing method of configuring the shared link and the dedicated link based on the channel hopping time multiplexing link control sublayer.
제14항에 있어서,
상기 DLN은 링크 네트워크 포메이션 블록(link network formation block), 어드레싱 블록(addressing block), 라우팅 블록(routing block), 링크 네트워크 메니지먼트 블록(link network management block) 및 데이터 프로세싱 블록(data processing block)을 포함하는 라우팅 방법.
The method of claim 14,
The DLN includes a link network formation block, an addressing block, a routing block, a link network management block, and a data processing block. Routing method.
제17항에 있어서,
상기 설정하는 단계는 상기 DLN에 기초하여 상위 라우터로부터 주소를 할당받으며, 상기 쉐어드 링크(shared link)와 데디케이티드 링크의 라우팅 경로를 설정하는 라우팅 방법.
The method of claim 17,
In the setting step, an address is allocated from an upper router based on the DLN, and a routing path for the shared link and the dedicated link is set.
삭제delete 삭제delete
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