KR102281737B1 - 센서 네트워크에서의 패킷 릴레이 동적 운영 장치 및 방법 - Google Patents

센서 네트워크에서의 패킷 릴레이 동적 운영 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 센서 네트워크의 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에서의 패킷 릴레이 동적 운영 방법으로, 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함하는 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 수신하여, 네트워크 계층 구조를 구축 또는 갱신하는 단계와, 상기 코디네이터로부터의 수신 상황을 모니터링하여, 상기 코디네이터의 이상 유무를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과 이상인 것으로 판단될 경우, PAN 내에 존재하는 디바이스들 중 하나를 신규 코디네이터로 변경하는 단계를 포함한다.

Description

센서 네트워크에서의 패킷 릴레이 동적 운영 장치 및 방법{Apparatus and Method for Running Dynamically Packet Relay in Sensor Network}
본 발명은 센서 통신 서비스 기술에 관한 것으로, 특히 센서 통신을 위한 패킷 릴레이 장치 및 방법에 관한 것이다.
센서 네트워크는 센서에서 발생한 센싱 정보를 무선 통신을 통해서 최종 목적지로 전송하기 위한 무선 네트워크의 일종이다. 이는 기간 이동 통신에 비해 낮은 데이터 전송률을 기반으로 하는 반면, 유선으로 전력 공급이 어려운 환경으로 인해 주로 배터리로 구동되는 경우가 대부분이다.
센서 무선 통신 및 네트워크 구성을 위한 국제 표준 규격은 IEEE802.15.4가 대표적이며, IEEE802.15.4의 2.4GHz 대역에서의 채널 구성은 5MHz 단위의 채널로 총 16개의 채널들로 운용된다. 각 채널에서 하나의 PAN(Personal Area Network)이 구성될 수 있으며, 하나의 PAN은 센서 네트워크를 구성하는 기본 단위가 된다. 하나의 PAN은 PAN 코디네이터(coordinator)에 의해 관리되며, 여기에 다수 개의 디바이스 또는 코디네이터들이 연결될 수 있다.
PAN 코디네이터는 비컨(beacon)을 일정 시간 간격으로 전송하여, 비컨 간의 시간 간격으로 하나의 무선 프레임(frame)을 구성한다. 하나의 무선 프레임은 데이터 송수신이 가능한 활성구간(active period) 및 데이터 송수신이 허용되지 않는 비활성구간(inactive period)으로 구성된다.
본 발명은 코디네이터의 고장 또는 통신 불가 상태에서도 최종 센서 데이터를 전송할 수 있는 동적 패킷 릴레이 기술을 제공하여 통신 품질의 안정화를 이루고자 한다.
본 발명의 방법이 부재한 상태에서는, 지리적 요인으로 인해 코디네이터의 도입이 불가피한 환경에서 해당 코디네이터의 운용 불안정 상태에서 야기되는 통신 불능 상태를 극복하기 어려우며, 일부 센서들은 철도 차량과 같은 운행 중 장비 교체가 어려운 환경에서 중요한 센서 데이터의 안정적 전송을 보장할 수 없다.
즉, 코디네이터는 센서와 PAN 코디네이터 간의 전송 거리를 극복할 수 있는 둘 간의 중계기 역할을 할 수 있으며, 사용 가능한 무선 구간은 PAN 코디네이터의 비활성구간이다. 이러한 중계가 요구되는 상황에서 IEEE802.154 기술의 문제점은 코디네이터가 전용채널인 GTS(Guaranteed Time Slot) 운용을 할 수 없다는 점과, 코디네이터에 문제가 발생해서 통신을 할 수 없는 상황에서 그 하위의 센서들은 PAN 코디네이터로 데이터를 전송하기 힘든 점이다.
본 발명은 센서 네트워크의 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에서의 패킷 릴레이 동적 운영 방법으로, 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함하는 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 수신하여, 네트워크 계층 구조를 구축 또는 갱신하는 단계와, 상기 코디네이터로부터의 수신 상황을 모니터링하여, 상기 코디네이터의 이상 유무를 판단하는 단계와, 상기 판단 결과 이상인 것으로 판단될 경우, PAN 내에 존재하는 디바이스들 중 하나를 신규 코디네이터로 변경하는 단계를 포함한다.
본 발명은 센서 네트워크의 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에 연관된 디바이스에서의 패킷 릴레이 동적 운영 방법으로, PAN 코디네이터로부터 코디네이터 정보 및 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함하는 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지를 수신하는 단계와, 비활성 구간 동안 수신된 상기 코디네이터에 연관된 디바이스로부터 상기 코디네이터에 송신되는 패킷에 대한 정보를 포함하는 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 상기 PAN 코디네이터로 송신하는 단계와, 상기 PAN 코디네이터로부터 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지를 수신할 경우, 다음 프레임부터 코디네이터로 모드 변경하는 단계를 포함한다.
본 발명은 센서 네트워크의 코디네이터에서의 패킷 릴레이 동적 운영 방법으로, 연관된 디바이스 정보를 포함하는 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에 송신하는 단계와, 상기 PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안 상기 연관된 디바이스에 비컨을 송신한 후, 상기 연관된 디바이스로부터 패킷을 수신하는 단계와, 상기 PAN 코디네이터의 활성 구간 동안 상기 패킷을 PAN 코디네이터를 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명은 센서 네트워크의 코디네이터에 연관된 디바이스에서 패킷 릴레이 동적 운영 방법으로, 상기 연관된 코디네이터로부터 비컨을 수신하지 못한 경우, 일정 시간 비컨 수신을 대기하는 단계와, 비컨이 수신될 경우, 상기 비컨이 다른 디바이스로부터 수신된 비컨인지를 판단하는 단계와, 상기 비컨이 다른 디바이스로부터 수신된 비컨일 경우, 해당 디바이스의 정보를 코디네이터 정보로 갱신하는 단계를 포함한다.
본 발명은 PAN 코디네이터의 패킷 릴레이 동적 운영 장치로, 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함하는 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 수신하여, 네트워크 계층 구조를 구축 또는 갱신하는 릴레이 계층 생성부와, 상기 코디네이터로부터의 수신 상황을 모니터링하여, 상기 코디네이터의 이상 유무를 판단하는 코디네이터 확인부와, 상기 판단 결과 이상인 것으로 판단될 경우, PAN(Personal Area Network) 내에 존재하는 디바이스들 중 하나를 신규 코디네이터로 변경하는 코디네이터 변경부를 포함한다.
본 발명은 PAN 코디네이터에 연관된 디바이스에서의 패킷 릴레이 동적 운영 장치로, PAN(Personal Area Network) 코디네이터로부터 코디네이터 정보 및 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함하는 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지를 수신하는 후보 요청 수신부와, 비활성 구간 동안 수신된 상기 코디네이터에 연관된 디바이스로부터 상기 코디네이터에 송신되는 패킷에 대한 정보를 포함하는 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 상기 PAN 코디네이터로 송신하는 후보 응답 송신부와, 상기 PAN 코디네이터로부터 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지를 수신할 경우, 다음 프레임부터 코디네이터로 모드 변경하는 변경부를 포함한다.
본 발명은 코디네이터에서의 패킷 릴레이 동적 운영 장치로, 연관된 디바이스 정보를 포함하는 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 PAN 코디네이터에 송신하는 디바이스 등록부와, PAN(Personal Area Network) 코디네이터의 비활성 구간 동안 상기 연관된 디바이스에 비컨을 송신한 후, 상기 연관된 디바이스로부터 패킷을 수신하는 릴레이 패킷 수신부와, 상기 PAN 코디네이터의 활성 구간 동안 상기 패킷을 PAN 코디네이터를 송신하는 릴레이 패킷 송신부를 포함한다.
본 발명은 코디네이터에 연괸된 디바이스의 패킷 릴레이 동적 운영 장치로, 연관된 코디네이터로부터 비컨을 수신하지 못한 경우, 일정 시간 비컨 수신을 대기하여, 비컨이 수신될 경우, 상기 비컨이 다른 디바이스로부터 수신된 비컨인지를 판단하는 비컨 확인부와, 상기 비컨이 다른 디바이스로부터 수신된 비컨일 경우, 해당 디바이스의 정보를 코디네이터 정보로 갱신하는 코디네이터 갱신부를 포함한다.
본 발명은 센서 네트워크에서의 무선 자원할당 유연성을 증가시키고 저전력 기반 운용 및 전송 거리의 제한으로 인해 발생되는 짧은 전파도달 커버리지를 극복하는 중계 방식을 제공한다. 본 발명으로 인해 최종 목적지까지 센서 데이터를 전송하기 위한 신뢰도 높은 센서 네트워크 구성이 가능해진다.
도 1은 IEEE802.15.4 채널 구성 예를 도시한 도면이다.
도 2는 계층적 센서 네트워크의 구성 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 구성도이다.
도 4는 계층적 네트워크에서 패킷 릴레이 동적 운영을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 계층적 네트워크에서 패킷 릴레이 동적 운영을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 패킷 릴레이 동적 운영을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자식 등록 요청(Child_Register Request) 메시지의 구성도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 계층 구조가 포함하는 정보 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 코디네이터 후보 응답 메시지에 포함되는 패킷 정보의 구성도이다.
도 10a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 네트워크의 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에서의 패킷 릴레이 동적 운영 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10b는 도 10a의 코디네이터의 이상 유무를 판단하는 단계를 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 10c는 도 10a의 코디네이터를 변경하는 단계를 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 11a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 네트워크의 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에 연관된 디바이스에서의 패킷 릴레이 동적 운영 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11b는 도 11a의 코디네이터 후보 응답 메시지를 송신하는 단계를 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 네트워크의 코디네이터에서의 패킷 릴레이 동적 운영 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 네트워크의 코디네이터에 연관된 디바이스에서 패킷 릴레이 동적 운영 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PAN 코디네이터의 패킷 릴레이 동적 운영 장치의 블록 구성도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PAN 코디네이터에 연관된 디바이스에서의 패킷 릴레이 동적 운영 장치의 블록 구성도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코디네이터에서의 패킷 릴레이 동적 운영 장치의 블록 구성도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코디네이터에 연괸된 디바이스의 패킷 릴레이 동적 운영 장치를 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 기술하기로 한다.
본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명 실시 예들의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
명세서 전반에 걸쳐 사용되는 용어들은 본 발명 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 사용자 또는 운용자의 의도, 관례 등에 따라 충분히 변형될 수 있는 사항이므로, 이 용어들의 정의는 본 발명의 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
센서 무선 통신 네트워크 구성을 위한 국제 표준 규격은 IEEE802.15.4가 대표적이며, 이는 센서 간 저전력 통신을 위한 PHY/MAC 계층 및 응용 서비스를 위한 상위 계층과의 인터페이스('프리미티브(primitive)'로 칭함)를 정의한다. 기본적인 성능 수준은 OQPSK 변조 방식을 적용할 경우 최대 250kbps의 데이터 전송률을 보장하며, 저전력 소비를 위해 기본적인 채널 코딩 매커니즘을 포함하지 않고 있다.
도 1은 IEEE802.15.4 채널 구성 예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, IEEE802.15.4에서는 2.4GHz 대역에서의 5MHz 단위의 채널로, 총 16개의 채널들이 운용된다. 각 채널별로 하나의 PAN(Personal Area Network)이 구성될 수 있으며, 하나의 PAN은 센서 네트워크를 구성하는 기본 단위가 된다. 즉, PAN(Personal Area Network) 구성 시, 코디네이터(coordinator)가 한 개의 채널을 선택한 후, 그 채널을 통해 비컨(Beacon)을 주기적으로 송출하면, 이 송출된 비컨(Beacon)을 감지한 전파영역(coverage area)내에 존재하는 디바이스들이 가입(join)하여 PAN을 구성한다.
도 2는 계층적 센서 네트워크의 구성 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 무선 센서 네트워크의 디바이스들은 게이트웨이(GW)(40)를 통해 유선 인터넷 백본망에 연결되어 있는 서버(50)와 연결된다. PAN(1, 2)은 P2P(Peer to Peer) 클러스터 트리 구조로 확장될 수 있다. 즉, 겹쳐지는 전파 영역 내에 각각 상이한 채널을 잡은 PAN(1, 2)이 여러 개 있을 수 있다.
각각의 PAN(1, 2)은 게이트웨이(40)와 연결되는 최상위 노드인 PAN 코디네이터(coordinator)(10-1, 10-2)에 의해 관리되며, PAN 코디네이터(coordinator)(10-1, 10-2) 각각에 다수 개의 디바이스(30-1, 30-2, 31-1, 31-2) 또는 중계 코디네이터들(20-1, 20-2)이 연결될 수 있다. 중계 코디네이터(201-1, 202)는 다수 개의 디바이스(32-1, 32-2, 33-2) 또는 다른 중계 코디네이터(21-1)이 연결될 수 있다. 즉, 하나의 채널 상에서 하나의 PAN이 형성되고, 하나의 채널은 동일 PAN 내의 모든 디바이스 및 코디네이터, 그리고 PAN 코디네이터가 동시에 공유하는 무선 자원이 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프레임 구성도이다.
도 3을 참조하면, 프레임은 노드들이 송수신 행위를 할 수 있는 활성화 구간(Active Period)(310) 및 전력소모를 최소로 한 상태에서 슬립(Sleep) 또는 준비(Standby)하는 비활성화 구간(Inactive Period)(320)을 포함한다.
비컨(Beacon)(311)은 일정 시간 간격으로 전송되어, 비컨 간의 시간 간격(Beacon Interval : BI)은 하나의 무선 프레임(frame)을 구성한다.
활성화 구간(310)은 경쟁 구간(Contention Access Period : CAP)(312)과 비경쟁 구간(Contention Free Period : CFP)(313)으로 나누어서 운용된다. CAP(312)는 코디네이터에 연결된 모든 디바이스가 언제든지 데이터를 송수신할 수 있는 구간으로, 동일한 시간에 다수의 디바이스들에 의한 전송이 이루어질 경우 충돌이 발생할 수 있다. 반면, CFP(313)는 각 디바이스들이 각자 자신의 고유한 송수신 시간이 할당되는 구간으로, 이 구간에서는 디바이스들 간의 전송으로 인한 충돌을 피할 수 있다. IEEE802.15.4에서는 활성구간을 비컨 구간(즉, 무선 프레임)의 (1/2)n으로 제한하고 있다(n=0,1,2,...). 즉, 모든 무선 프레임을 활성구간으로 사용하거나, 2의 역 배수로 사용 가능하다.
비활성구간(320)은 송수신이 허용되지 않는 구간으로, 각 장치들은 RF(radio frequency) 기능을 오프시키고, 전력 절감 모드로 운용될 수 있다.
본 발명에서는 이러한 비활성 구간(320)을 사용하여 디바이스로부터 패킷을 릴레이하는 기술을 제공하고자 한다. 즉, 본 발명에 따라 코디네이터는 디바이스와 PAN 코디네이터 간의 전송 거리를 극복할 수 있는 둘 간의 릴레이 장치의 역할을 할 수 있다. 즉, 디바이스에서 발생한 센서 데이터를 코디네이터가 받아서 PAN 코디네이터로 전달하는 기능을 수행한다. 하나의 PAN 코디네이터에 코디네이터는 PAN 코디네이터와 독립적으로 비컨을 전송하여, 코디네이터 고유의 무선 프레임을 형성할 수 있다. 그런데, PAN 코디네이터에 의해 형성된 비활성 구간 동안 PAN 코디네이터에 연결된 각 코디네이터의 활성 구간이 위치해야, 데이터 전송의 충돌을 야기되지 않는다.
따라서, 코디네이터는 PAN 코디네이터의 비활성 구간(320) 동안 비컨(321)을 전송하며, 코디네이터에 연관된 디바이스는 비컨(321)에 동기화된 GTS 전송(322)을 수행한다. 현재, IEEE802.15.4에서 코디네이터에서의 GTS 운용은 부재하다. 그러나, 본 발명에서는 PAN 코디네이터의 비활성 구간(320) 내에서 코디네이터는 자신에게 연관된(associated) 디바이스로부터 패킷(330)을 수신한다.
한편, 코디네이터는 PAN 코디네이터의 슈퍼프레임 구간(Superframe Duration : SD) 내에 자신의 GTS 구간(341, 342)을 가지는데, 코디네이터는 수신된 패킷(330)을 다음 프레임의 자신의 GTS(342)를 통해서 PAN 코디네이터로 전송한다.
도 4는 계층적 네트워크에서 패킷 릴레이 동적 운영을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 코디네이터(402)가 고장 또는 전원 이상 등이 발생할 경우, 디바이스 3(405) 및 디바이스 4(406)는 통신 불능 상태가 된다. 즉, 디바이스 3(405) 및 디바이스 4(406)는 각각 코디네이터(402)와의 통신 링크(410, 411)를 통해 PAN 코디네이터(401)에 센서 데이터를 전송(409)하기 때문이다. 이러한 경우, 다른 통신 링크(420, 421)를 사용하여 코디네이터(402)의 고장으로 인한 통신 불능 상태를 벗어나는 방안을 고려해볼 수 있다. 예컨대, 디바이스 3(405)은 420 링크를 사용하도록 하고, 디바이스 4(406)는 421 링크를 사용하도록 하는 것이다. 이럴 경우, 디바이스 1(403) 및 디바이스 2(404)가 코디네이터의 역할을 수행하여 각각 수신한 센서 데이터를 PAN 코디네이터(401)에 전송(407, 408)해야한다. 그러나, 디바이스 1(403) 및 디바이스 2(404)가 동시에 비컨을 송신하지 못하므로, 이러한 방안은 불가능하다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 계층적 네트워크에서 패킷 릴레이 동적 운영을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 도 4에 도시된 바와 달리 디바이스 1(503)이 디바이스 3(505) 및 디바이스 4(506)의 코디네이터의 역할을 수행한다. 즉, 디바이스 3(505) 및 디바이스 4(506)은 코디네이터(502)에 센서 데이터를 전송(510, 511)하는 것이 아니라, 디바이스 1(503)에 센서 데이터를 전송(520, 521)하여 PAN 코디네이터(501)에 전달되도록 한다. 이 경우, PAN 코디네이터(501)가 자신이 가지고 있는 코디네이터의 정보를 디바이스 1(503)에게 전송(523)함으로써, 디바이스 1(503)은 코디네이터로 모드 변경을 수행한다. 따라서, 디바이스 1(503)은 코디네이터(502)가 가지고 있던 도 3에 도시된 프레임 구조를 그대로 계승한다. 이 경우, 디바이스 1(503)은 자신의 GTS 상으로 계속 자신의 센서 데이터를 전송할 수 있다.
그러면, 우선 도 5에 도시된 바와 같은 계층적 네트워크에서 패킷 릴레이 동적 운영에 대한 이해를 돕기 위해, 코디네이터가 변경되는 상황에서의 장치들간의 신호 흐름에 대해 예를 들어 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 센서 네트워크에서의 패킷 릴레이 동적 운영을 설명하기 위한 예시도이다.
도 6을 참조하면, 디바이스 A는 PAN 코디네이터와 통신하는 디바이스로 추후에 코디네이터로 변경되는 디바이스이고, 디바이스 B는 코디네이터와 통신하는 디바이스로 추후에 신규 코디네이터로 디바이스 A와 통신하게 되는 디바이스이다.
디바이스 A 및 코디네이터는 PAN 코디네이터와 통신을 위해 연관 요청(Asociation Request) 메시지를 전송하고, 디바이스 B는 코디네이터와 통신을 위해 연관 요청(Asociation Request) 메시지를 전송한다(601).
코디네이터는 디바이스 B로부터 GTS 요청(Request) 메시지를 수신(602)한 후, 해당 디바이스에 대한 GTS를 할당한다. 코디네이터는 현재 GTS 할당 상황이 변경되었으므로, PAN 코디네이터로 자식 등록 요청(Child_Register Request) 메시지를 전송(603)한다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자식 등록 요청(Child_Register Request) 메시지의 구성도이다.
도 7을 참조하면, 자식 등록 요청(Child_Register Request) 메시지는 디바이스 B의 정보가 포함되는데, 맥 확장 주소(MAC Extended Address)(710), 맥 단축 주소(MAC Short Address)(720), GTS 정보(GTS information)(730)를 포함한다. 또한, GTS 정보(GTS information)(730)는 시작 슬롯(Start Slot)(731), 길이(Length)(732) 및 방향(Direction)(733)을 포함한다.
다시 도 6을 참조하면, PAN 코디네이터는 자식 등록 요청(Child_Register Request) 메시지에 대한 응답(Acknowledgement)으로, 자식 등록 응답(Child_Register Response) 메시지를 전송(604)한다.
PAN 코디네이터는 자식 등록 요청(Child_Register Request) 메시지에 포함된 디바이스의 정보로 네트워크 계층을 구축한다(605).
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 네트워크 계층 구조가 포함하는 정보 구성도이다.
도 8을 참조하면, 네트워크 계층 구조에 포함되는 정보는 디바이스 정보인 맥 확장 주소(MAC Extended Address) 및 맥 단축 주소(MAC Short Address)(810)와, GTS 정보(information)(830)와, 디바이스와 연관된 코디네이터 정보인 연관 맥 확장 주소(Associated MAC Extended Address) 및 연관 맥 단축 주소(Associated MAC Short Address)(820)을 포함한다.
PAN 코디네이터는 일정 시간 동안 디바이스 B로부터 수신 데이터가 없거나, 코디네이터가 전송하는 비컨을 수신하지 못할 경우, 코디네이터에 이상이 있음을 감지한다(606). 그러면, PAN 코디네이터는 활성 요청(ALIVE Request) 메시지를 코디네이터에 전송하여 응답을 기다린다(610). 일정 회수의 활성 요청(ALIVE Request) 메시지 전송(610)에 대한 응답이 없을 경우, 코디네이터의 이상으로 판단한다.
따라서, PAN 코디네이터는 코디네이터를 변경하기 위해, 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지를 방송(611)한다. 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지에는 도 8에 도시된 정보가 포함된다.
그러면, 디바이스 A는 비활성 구간으로 전송되는 패킷을 수신(612)하여 목적지 주소가 도 8의 Associated Extended Address 또는 Associated Short Address이고, 소스 주소가 확장 주소(Extended Address) 또는 단축 주소(Short Address)와 일치하는 패킷에 대한 정보를 저장한다. 즉, 디바이스 B에서 코디네이터로 전송되는 패킷에 대한 정보를 저장하는 것이다.
그런 후, 디바이스 A는 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 PAN 코디네이터에 전송(614)한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 코디네이터 후보 응답 메시지에 포함되는 패킷 정보의 구성도이다.
도 9를 참조하면, 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지는 소스 주소(910)인 확장 주소(Extended Address) 및 단축 주소(Short Address)와, 모니터링 프레임 구간의 갯수(Number of monitoring Frames)(920), 수신 패킷의 갯수(Number of received Packets)(930) 및 수신 신호 세기 지시(Received Signal Strength Indication : RSSI)(940)을 포함한다.
다시 도 6을 참조하면, PAN 코디네이터는 디바이스 A로부터 수신한 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 기반으로 대상 코디네이터를 선정하고(615), 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지를 선정된 디바이스 A로 전송(616)한다. 여기서, 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지는 도 8의 정보를 포함할 수 있다.
디바이스 A는 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지에 대해 응답(617)하고, 코디네이터로 모드를 변경한 후 자신의 비컨을 전송한다(618).
한편, 디바이스 B는 코디네이터로부터 비컨을 수신(607)할 때마다, 자신의 GTS 타이밍을 갱신(608)한다. 비컨을 수신하지 못할 경우에도 자신의 GTS 타이밍에 패킷을 전송한다(613). 디바이스 B는 자신이 연관된 코디네이터의 비컨을 수신하지 못하고, 비컨 수신 타이밍에 다른 주소의 코디네이터가 보내는 비컨을 수신하면 코디네이터 이상이었음을 감지하고, 현재 수신된 비컨 정보를 기반으로 코디네이터 정보를 갱신한다(619). 이로써, 디바이스 B는 변경된 코디네이터와 추가 프로토콜 없이 통신을 재개할 수 있다
도 10a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 네트워크의 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에서의 패킷 릴레이 동적 운영 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10a를 참조하면, PAN 코디네이터는 코디네이터에 연관된 디바이스(이하 '디바이스 B'라 기재함) 정보를 포함하는 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 수신하여, 네트워크 계층 구조를 구축 또는 갱신한다(S1010).
여기서, 도 7에 도시된 바와 같이, 디바이스 정보는 맥 확장 주소(MAC Extended Address), 맥 단축 주소(MAC Short Address), GTS 정보(GTS information)를 포함한다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이 네트워크 계층구조는 디바이스 정보인 맥 확장 주소(MAC Extended Address), 맥 단축 주소(MAC Short Address) 및 GTS 정보(information)와, 디바이스와 연관된 코디네이터 정보인 연관 맥 확장 주소(Associated MAC Extended Address) 및 연관 맥 단축 주소(Associated MAC Short Address)를 포함한다.
PAN 코디네이터는 코디네이터로부터의 수신 상황을 모니터링하여, 코디네이터의 이상 유무를 판단한다(S1020). 이에 대해서는 도 10b를 참조하여 하기에서 상세히 설명하기로 한다.
S1020의 판단 결과 코디네이터가 이상인 것으로 판단될 경우, PAN 코디네이터는 자신과 연관된 디바이스(이하 '디바이스 A'로 기재함)들 중 하나를 신규 코디네이터로 변경한다(S1030). 이에 대해서는 도 10c를 참조하여 하기에서 상세히 설명하기로 한다.
도 10b는 도 10a의 코디네이터의 이상 유무를 판단하는 단계를 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 10b를 참조하면, PAN 코디네이터는 일정 시간 동안 코디네이터로부터의 데이터 또는 비컨의 수신 여부를 모니터링한다(S1021).
S1021의 모니터링 결과 일정 시간 동안 데이터 또는 비컨이 수신되지 않을 경우, PAN 코디네이터는 활성 요청(Alive Request) 메시지를 코디네이터에 송신한다(S1022). 그런 후, PAN 코디네이터는 활성 요청(Alive Request) 메시지에 대한 응답 수신 여부를 모니터링한다(S1023). S1023의 모니터링 결과 일정 시간 내에 활성 요청(Alive Request) 메시지에 대한 응답이 수신될 경우, PAN 코디네이터는 코디네이터를 정상으로 판단한다(S1026).
S1023의 모니터링 결과 일정 시간 동안 활성 요청(Alive Request) 메시지에 대한 응답이 수신되지 않을 경우, PAN 코디네이터는 활성 요청(Alive Request) 메시지를 재수신하게 되는데, 그 전송 횟수가 소정 횟수를 초과하는지를 판단한다(S1024).
S1024의 판단 결과 소정 송신 횟수를 초과하지 않을 경우, PAN 코디네이터는 S1022로 진행하여 활성 요청(Alive Request) 메시지를 재전송한다. 반면, S1024의 판단 결과 소정 송신 횟수를 초과할 경우, PAN 코디네이터는 코디네이터를 이상으로 판단한다(S1025).
도 10c는 도 10a의 코디네이터를 변경하는 단계를 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 10c를 참조하면, PAN 코디네이터는 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지를 PAN 내에 방송한다(S1031). 여기서, 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지 코디네이터 정보 및 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함한다.
PAN 코디네이터는 PAN 내에 존재하는 디바이스들로부터 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 수신한다(S1032). 여기서, 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지는 도 9에 도시된 바와 같다.
PAN 코디네이터는 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 분석하여 가장 양호한 통신 상태를 가지는 디바이스를 선택한다(S1033). 즉, 프레임 단위별 수신 패킷의 수 및 RSSI값이 가장 큰 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response)를 전송한 디바이스를 선택한다.
PAN 코디네이터는 선택된 디바이스로 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지를 송신한다(S1034). 여기서, 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지는 코디네이터 정보 및 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함한다.
도 11a는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 네트워크의 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에 연관된 디바이스에서의 패킷 릴레이 동적 운영 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11a를 참조하면, 디바이스 A는 PAN 코디네이터로부터 코디네이터 정보 및 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함하는 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지를 수신한다(S1110).
디바이스 A는 비활성 구간 동안 수신된 코디네이터에 연관된 디바이스(이하 '디바이스 B'로 기재함)로부터 코디네이터에 송신되는 패킷에 대한 정보를 포함하는 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 PAN 코디네이터로 송신한다(S1120). 이에 대해서는 도 11b를 참조하여 하기에서 상세히 설명하기로 한다.
디바이스 A는 PAN 코디네이터로부터 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지를 수신(S1130)될 경우, 다음 프레임부터 코디네이터로 모드 변경한다(S1140).
도 11b는 도 11a의 코디네이터 후보 응답 메시지를 송신하는 단계를 상세히 설명하기 위한 순서도이다.
도 11b를 참조하여, 디바이스 A는 비활성 구간 동안 패킷을 수신하면(S1121), 수신된 패킷이 디바이스 B로부터 수신된 것인지를 판단한다(S1122). 즉, 패킷의 MAC 헤더의 소스 주소(Source Address)를 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지에 포함되어 있는 디바이스 B의 주소와 비교하고, 패킷의 MAC 헤더의 목적지 주소(Destination Address)를 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지에 포함되어 있는 코디네이터의 주소와 비교한다.
S1122의 판단 결과 수신된 패킷이 디바이스 B로부터 수신된 것일 경우, 디바이스 A는 수신 패킷의 카운팅을 증가시킨다.
그런 후, 디바이스 A는 소정 프레임을 초과하는지를 판단한다(S1124). S1124의 판단 결과 소정 프레임을 초과하지 않을 경우, S1121 단계로 진행하여 패킷을 수신한다.
반면, S1124의 판단 결과 소정 프레임을 초과할 경우, 디바이스 A는 산출된 값을 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 생성한다(S1125). 그런 후, 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 PAN 코디네이터에 송신한다(S1126).
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 네트워크의 코디네이터에서의 패킷 릴레이 동적 운영 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12를 참조하면, 코디네이터는 디바이스 B로부터 GTS 할당 요청(S1210)됨에 따라, 디바이스 B의 정보를 포함하는 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에 송신한다(S1220). 여기서, 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 디바이스 B의 정보가 변경될 때마다 PAN 코디네이터에 송신될 수 있다.
코디네이터는 PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안 디바이스 B에 비컨을 송신한 후, 디바이스 B로부터 패킷을 수신한다(S1230).
그러면, 코디네이터는 S1230 단계에서 수신한 패킷을 PAN 코디네이터의 활성 구간 동안 PAN 코디네이터를 송신한다(S1240). 즉, 코디네이터는 비활성 구간동안 디바이스 B로부터 수신한 패킷을 자신에게 할당된 GTS 구간 동안 PAN 코디네이터에 전송하여, 릴레이를 수행하는 것이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 네트워크의 코디네이터에 연관된 디바이스에서 패킷 릴레이 동적 운영 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 13을 참조하면, 디바이스 B는 연관된 코디네이터로부터 비컨이 수신하지 못한(S1310) 경우, 일정 시간 비컨 수신을 대기한다(S1330).
비컨이 수신될 경우, 디바이스 B는 비컨이 다른 디바이스로부터 수신된 비컨인지를 판단한다(S1340). 디바이스 B는 비컨이 다른 디바이스로부터 수신된 비컨일 경우, 해당 디바이스의 정보를 코디네이터 정보로 갱신한다(S1350).
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PAN 코디네이터의 패킷 릴레이 동적 운영 장치의 블록 구성도이다.
도 14를 참조하면, PAN 코디네이터의 패킷 릴레이 동적 운영 장치는 계층 생성부(1410), 네트워크 계층 정보 저장부(1420), 코디네이터 확인부(1430) 및 코디네이터 변경부(1440)를 포함한다.
릴레이 계층 생성부(1410)는 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함하는 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 수신하여, 네트워크 계층 구조를 구축 또는 갱신한다. 네트워크 계층 정보 저장부(1420)는 도 8에 도시된 바와 같은 네트워크 계층 정보들을 저장한다.
코디네이터 확인부(1430)는 코디네이터로부터의 수신 상황을 모니터링하여, 코디네이터의 이상 유무를 판단한다. 상세하게는, 코디네이터 확인부(1430)는 수신 모니터링부(1431), 활성화 요청부(1432) 및 이상 여부 결정부(1433)를 포함한다.
수신 모니터링부(1431)는 일정 시간 동안 코디네이터로부터의 데이터 또는 비컨의 수신 여부를 모니터링한다. 활성화 요청부(1432)는 모니터링 결과 일정 시간 동안 데이터 또는 비컨이 수신되지 않을 경우, 활성 요청(Alive Request) 메시지를 코디네이터에 송신한다. 이상 여부 결정부(1433)는 활성 요청(Alive Request) 메시지에 대한 응답이 없을 경우, 코디네이터의 이상으로 판단한다.
코디네이터 변경부(1440)는 코디네이터 확인부(1430)으로부터 코디네이터 이상이라고 보고받을 경우, PAN(Personal Area Network) 내에 존재하는 디바이스들 중 하나를 신규 코디네이터로 변경한다. 상세하게는, 코디네이터 변경부(1440)는 후보 요청부(1441), 선택부(1442) 및 변경 요청부(1443)을 포함한다.
후보 요청부(1441)는 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지를 PAN 내에 방송한다. 디바이스 선택부(1442)는 PAN 내에 존재하는 디바이스들로부터 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 수신하여, 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 분석하여 가장 양호한 통신 상태를 가지는 디바이스를 선택한다. 변경 요청부(1443)는 선택된 디바이스로 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지를 송신한다.
상기 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지 및 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지는 코디네이터 정보 및 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함한다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 PAN 코디네이터에 연관된 디바이스에서의 패킷 릴레이 동적 운영 장치의 블록 구성도이다.
도 15를 참조하면, 디바이스 A는 후보 요청 수신부(1510), 후보 응답 송신부(1520) 및 모드 변경부(1530)을 포함한다.
후보 요청 수신부(1510)는 PAN(Personal Area Network) 코디네이터로부터 코디네이터 정보 및 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함하는 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지를 수신한다.
후보 응답 송신부(1520)는 비활성 구간 동안 수신된 코디네이터에 연관된 디바이스로부터 코디네이터에 송신되는 패킷에 대한 정보를 포함하는 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 PAN 코디네이터로 송신한다. 후보 응답 송신부(1520)는 상세하게는 일치 확인부(1521), 패킷 정보 산출부(1522) 및 응답 생성부(1523)을 포함한다.
일치 확인부(1521)는 비활성 구간 동안 수신되는 패킷의 MAC 헤더의 소스 주소(Source Address)를 코디네이터와 연관된 디바이스의 주소와 비교하고, 목적지 주소(Destination Address)를 코디네이터의 주소와 비교한다. 패킷 정보 산출부(1522)는 소정 프레임 구간들 동안 비교 결과 일치하는 패킷의 갯수 및 수신 신호 세기 지시(Received Signal Strength Indication : RSSI)값을 산출한다. 응답 생성부(1523)는 산출된 값을 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 생성한다.
모드 변경부(1530)는 PAN 코디네이터로부터 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지를 수신할 경우, 다음 프레임부터 코디네이터로 모드 변경한다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코디네이터에서의 패킷 릴레이 동적 운영 장치의 블록 구성도이다.
도 16을 참조하면, 코디네이터는 디바이스 등록부(1610), 릴레이 패킷 수신부(1620) 및 패킷 송신부(1630)을 포함한다.
디바이스 등록부(1610)는 연관된 디바이스 정보를 포함하는 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 PAN 코디네이터에 송신한다. 또한, 디바이스 등록부(1610)는 연관된 디바이스 정보가 변경될 때마다 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 PAN 코디네이터에 송신한다.
릴레이 패킷 수신부(1620)는 PAN(Personal Area Network) 코디네이터의 비활성 구간 동안 연관된 디바이스에 비컨을 송신한 후, 연관된 디바이스로부터 패킷을 수신한다.
패킷 송신부(1630)은 PAN 코디네이터의 활성 구간 동안 패킷을 PAN 코디네이터를 송신한다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코디네이터에 연괸된 디바이스의 패킷 릴레이 동적 운영 장치를 도시한 도면이다.
도 17을 참조하면, 디바이스 B는 비컨 수신부(1710) 및 코디네이터 갱신부(1720)을 포함한다.
비컨 확인부(1710)은 연관된 코디네이터로부터 비컨을 수신하지 못한 경우, 일정 시간 비컨 수신을 대기하여, 비컨이 수신될 경우, 비컨이 다른 디바이스로부터 수신된 비컨인지를 판단한다.
코디네이터 갱신부(1720)은 비컨이 다른 디바이스로부터 수신된 비컨일 경우, 해당 디바이스의 정보를 코디네이터 정보로 갱신한다.

Claims (20)

  1. 센서 네트워크의 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에서의 패킷 릴레이 동적 운영 방법에 있어서,
    코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함하는 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 수신하여, 네트워크 계층 구조를 구축 또는 갱신하는 단계와,
    상기 코디네이터로부터의 패킷 또는 비컨의 수신 상황을 모니터링하여, 상기 코디네이터의 이상 유무를 판단하는 단계와,
    판단 결과 이상인 것으로 판단될 경우, PAN 내에 존재하는 디바이스들 중 하나를 신규 코디네이터로 변경하는 단계를 포함하고,
    상기 PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안, 상기 코디네이터에 연관된 디바이스는 상기 코디네이터로 패킷을 전송하고 상기 코디네이터로부터 비컨을 수신하며,
    상기 코디네이터가 이상인 것으로 판단된 경우, 상기 PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안 전송된 패킷을 수신한 상기 PAN 내에 존재하는 디바이스들 중 하나를 신규 코디네이터로 결정되는 것을 특징으로 하는 패킷 릴레이 동적 운영 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 디바이스 정보는
    맥 확장 주소(MAC Extended Address), 맥 단축 주소(MAC Short Address), GTS 정보(GTS information)를 포함함을 특징으로 하는 패킷 릴레이 동적 운영 방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 네트워크 계층구조는
    상기 디바이스 정보인 맥 확장 주소(MAC Extended Address), 맥 단축 주소(MAC Short Address) 및 GTS 정보(information)와, 상기 디바이스와 연관된 코디네이터 정보인 연관 맥 확장 주소(Associated MAC Extended Address) 및 연관 맥 단축 주소(Associated MAC Short Address)를 포함함을 특징으로 하는 특징으로 하는 패킷 릴레이 동적 운영 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 코디네이터의 이상 유무를 판단하는 단계는
    일정 시간 동안 코디네이터로부터의 패킷 또는 비컨의 수신 여부를 모니터링하는 단계와,
    모니터링 결과 일정 시간 동안 데이터 또는 비컨이 수신되지 않을 경우, 활성 요청(Alive Request) 메시지를 상기 코디네이터에 송신하는 단계와,
    상기 활성 요청(Alive Request) 메시지에 대한 응답이 없을 경우, 상기 코디네이터의 이상으로 판단하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 패킷 릴레이 동적 운영 방법.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 변경하는 단계는
    코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지를 PAN 내에 방송하는 단계와,
    상기 PAN 내에 존재하는 디바이스들로부터 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 수신하는 단계와,
    상기 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 분석하여 가장 양호한 통신 상태를 가지는 디바이스를 선택하는 단계와,
    상기 선택된 디바이스로 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지를 송신하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 패킷 릴레이 동적 운영 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지 및 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지는 코디네이터 정보 및 상기 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함함을 특징으로 하는 패킷 릴레이 동적 운영 방법.
  7. 센서 네트워크의 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에 연관된 디바이스에서의 패킷 릴레이 동적 운영 방법에 있어서,
    PAN 코디네이터로부터 코디네이터 정보 및 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함하는 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지를 수신하는 단계와,
    상기 PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안 수신된 상기 코디네이터에 연관된 디바이스로부터 상기 코디네이터에 송신되는 패킷에 대한 정보를 포함하는 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 상기 PAN 코디네이터로 송신하는 단계와,
    상기 PAN 코디네이터로부터 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지를 수신할 경우, 다음 프레임부터 코디네이터로 모드 변경하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 패킷 릴레이 동적 운영 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 송신하는 단계는
    비활성 구간 동안 수신되는 패킷의 MAC 헤더의 소스 주소(Source Address)를 상기 코디네이터와 연관된 디바이스의 주소와 비교하고, 목적지 주소(Destination Address)를 코디네이터의 주소와 비교하는 단계와,
    소정 프레임 구간들 동안 비교 결과 일치하는 패킷의 갯수 및 수신 신호 세기 지시(Received Signal Strength Indication : RSSI)값을 산출하는 단계와,
    상기 산출된 값을 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 생성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 패킷 릴레이 동적 운영 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 코디네이터에 의해, 상기 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함하는 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 PAN(Personal Area Network) 코디네이터에 송신하는 단계와,
    상기 PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안 상기 연관된 디바이스에 비컨을 송신한 후, 상기 연관된 디바이스로부터 패킷을 수신하는 단계와,
    상기 PAN 코디네이터의 활성 구간 동안 상기 패킷을 PAN 코디네이터를 송신하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 패킷 릴레이 동적 운영 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 PAN 코디네이터에 송신하는 단계는 상기 연관된 디바이스 정보가 변경될 때마다 수행됨을 특징으로 하는 패킷 릴레이 동적 운영 방법.
  11. 센서 네트워크의 코디네이터에 연관된 디바이스에서 패킷 릴레이 동적 운영 방법에 있어서,
    상기 연관된 코디네이터로부터 비컨을 수신하지 못한 경우, 일정 시간 비컨 수신을 대기하는 단계와,
    PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안 비컨이 수신될 경우, 상기 비컨이 다른 디바이스로부터 수신된 비컨인지를 판단하는 단계와,
    상기 비컨이 다른 디바이스로부터 수신된 비컨일 경우, 해당 디바이스의 정보를 코디네이터 정보로 갱신하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 패킷 릴레이 동적 운영 방법.
  12. 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함하는 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 수신하여, 네트워크 계층 구조를 구축 또는 갱신하는 릴레이 계층 생성부와,
    상기 코디네이터로부터의 수신 상황을 모니터링하여, 상기 코디네이터의 이상 유무를 판단하는 코디네이터 확인부와,
    판단 결과 이상인 것으로 판단될 경우, PAN(Personal Area Network) 내에 존재하는 디바이스들 중 하나를 신규 코디네이터로 변경하는 코디네이터 변경부를 포함하고,
    PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안, 상기 코디네이터와 연관된 디바이스는 상기 코디네이터로 패킷을 전송하고 상기 코디네이터로부터 비컨을 수신하며,
    상기 코디네이터가 이상인 것으로 판단된 경우, 상기 PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안 전송된 패킷을 수신한 상기 PAN 내에 존재하는 디바이스들 중 하나를 신규 코디네이터로 결정되는 것을 특징으로 하는 PAN 코디네이터의 패킷 릴레이 동적 운영 장치.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 코디네이터 확인부는
    일정 시간 동안 코디네이터로부터의 데이터 또는 비컨의 수신 여부를 모니터링하는 수신 모니터링부와,
    모니터링 결과 일정 시간 동안 데이터 또는 비컨이 수신되지 않을 경우, 활성 요청(Alive Request) 메시지를 상기 코디네이터에 송신하는 활성화 요청부와,
    상기 활성 요청(Alive Request) 메시지에 대한 응답이 없을 경우, 상기 코디네이터의 이상으로 판단하는 이상 여부 결정부를 포함함을 특징으로 하는 PAN 코디네이터의 패킷 릴레이 동적 운영 장치.
  14. 제 12항에 있어서, 상기 코디네이터 변경부는
    코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지를 PAN 내에 방송하는 후보 요청부와,
    상기 PAN 내에 존재하는 디바이스들로부터 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 수신하여, 상기 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 분석하여 가장 양호한 통신 상태를 가지는 디바이스를 선택부와,
    상기 선택된 디바이스로 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지를 송신하는 변경 요청부를 포함함을 특징으로 하는 PAN(Personal Area Network) 코디네이터의 패킷 릴레이 동적 운영 장치.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지 및 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지는 코디네이터 정보 및 상기 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함함을 특징으로 하는 PAN(Personal Area Network) 코디네이터의 패킷 릴레이 동적 운영 장치.
  16. PAN(Personal Area Network) 코디네이터로부터 코디네이터 정보 및 코디네이터에 연관된 디바이스 정보를 포함하는 코디네이터 후보 요청(Coordinator_Candidate Request) 메시지를 수신하는 후보 요청 수신부와,
    상기 PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안 수신된 상기 코디네이터에 연관된 디바이스로부터 상기 코디네이터에 송신되는 패킷에 대한 정보를 포함하는 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 상기 PAN 코디네이터로 송신하는 후보 응답 송신부와,
    상기 PAN 코디네이터로부터 코디네이터 요청(Coordinator Request) 메시지를 수신할 경우, 다음 프레임부터 코디네이터로 모드 변경하는 변경부를 포함함을 특징으로 하는 PAN 코디네이터에 연관된 디바이스에서의 패킷 릴레이 동적 운영 장치.
  17. 제 16항에 있어서, 상기 후보 응답 송신부는
    비활성 구간 동안 수신되는 패킷의 MAC 헤더의 소스 주소(Source Address)를 상기 코디네이터와 연관된 디바이스의 주소와 비교하고, 목적지 주소(Destination Address)를 코디네이터의 주소와 비교하는 일치 확인부와,
    소정 프레임 구간들 동안 비교 결과 일치하는 패킷의 갯수 및 수신 신호 세기 지시(Received Signal Strength Indication : RSSI)값을 산출하는 패킷 정보 산출부와,
    상기 산출된 값을 코디네이터 후보 응답(Coordinator_Candidate Response) 메시지를 생성하는 응답 생성부를 포함함을 특징으로 하는 PAN 코디네이터에 연관된 디바이스에서의 패킷 릴레이 동적 운영 장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 코디네이터는,
    연관된 디바이스 정보를 포함하는 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 PAN 코디네이터에 송신하는 디바이스 등록부와,
    PAN(Personal Area Network) 코디네이터의 비활성 구간 동안 상기 연관된 디바이스에 비컨을 송신한 후, 상기 연관된 디바이스로부터 패킷을 수신하는 릴레이 패킷 수신부와,
    상기 PAN 코디네이터의 활성 구간 동안 상기 패킷을 PAN 코디네이터를 송신하는 릴레이 패킷 송신부를 포함함을 특징으로 하는 PAN 코디네이터에서의 패킷 릴레이 동적 운영 장치.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 디바이스 등록부는
    상기 연관된 디바이스 정보가 변경될 때마다 자식 등록(CHILD_REGISTER) 메시지를 상기 PAN 코디네이터에 송신함을 특징으로 하는 PAN 코디네이터에서의 패킷 릴레이 동적 운영 장치.
  20. 연관된 코디네이터로부터 비컨을 수신하지 못한 경우, 일정 시간 비컨 수신을 대기하여, PAN 코디네이터의 비활성 구간 동안 비컨이 수신될 경우, 상기 비컨이 다른 디바이스로부터 수신된 비컨인지를 판단하는 비컨 확인부와,
    상기 비컨이 다른 디바이스로부터 수신된 비컨일 경우, 해당 디바이스의 정보를 코디네이터 정보로 갱신하는 코디네이터 갱신부를 포함함을 특징으로 하는 코디네이터에 연괸된 디바이스의 패킷 릴레이 동적 운영 장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11388266B2 (en) * 2016-03-29 2022-07-12 Resolution Products, Llc Universal protocol translator

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9819560B2 (en) * 2014-12-24 2017-11-14 Mediatek Inc. Dynamic data distribution method in private network and associated electronic device
CN109474937A (zh) * 2017-09-08 2019-03-15 索尼公司 无线通信方法和无线通信设备
JP2022033370A (ja) * 2018-12-27 2022-03-01 ソニーグループ株式会社 通信装置及び通信制御方法
US10560322B1 (en) * 2019-07-11 2020-02-11 Synap Technologies Ltd. Network protocol for mesh capability in narrow-band wireless networks
CN113133075B (zh) * 2019-12-31 2022-09-16 杭州萤石软件有限公司 一种无线网格网络中信道切换方法以及无线节点设备
KR20220161044A (ko) * 2021-05-28 2022-12-06 삼성전자주식회사 Uwb 통신을 위한 mac 주소를 설정하기 위한 방법 및 장치
WO2023234694A1 (en) * 2022-06-01 2023-12-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and system for replacing pin element with gateway capability in personal iot network

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050075084A1 (en) * 2003-09-16 2005-04-07 Juha Salokannel Method and system for supporting residual energy awareness in an ad hoc wireless communications network

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050041227A (ko) 2003-10-30 2005-05-04 한국전자통신연구원 근거리개인영역무선네트워크 시스템에서 패킷에러율에따른 전력제어 방법
KR100718094B1 (ko) 2005-09-21 2007-05-16 삼성전자주식회사 무선 센서 네트워크에서의 이상 데이터 처리 방법
KR100734840B1 (ko) 2005-10-14 2007-07-03 한국전자통신연구원 텔레매틱스 단말기와 이씨유의 통신연결을 위한 통신방법및 차량의 센서 정보 처리방법 및 장치
EP2289272B1 (en) * 2008-06-04 2014-06-25 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Method of establishing a wireless multi-hop network
WO2010006649A1 (en) * 2008-07-17 2010-01-21 Nokia Siemens Networks Oy Device-to-device communications in cellular system
WO2010027495A1 (en) * 2008-09-04 2010-03-11 Trilliant Networks, Inc. A system and method for implementing mesh network communications using a mesh network protocol
KR20110063379A (ko) 2009-12-03 2011-06-10 경희대학교 산학협력단 가시광 신호 송수신 장치 및 그 방법
WO2011159842A2 (en) * 2010-06-15 2011-12-22 Nimbula, Inc. Virtual computing infrastructure
KR101646055B1 (ko) 2010-08-27 2016-08-09 주식회사 케이티 저속 ｗｐａｎ에서 ｇｔｓ 할당 및 관리방법
WO2013012272A2 (ko) * 2011-07-20 2013-01-24 엘지전자 주식회사 무선 통신 시스템에서 채널 스위칭 방법 및 이를 위한 장치
KR101299681B1 (ko) * 2012-02-06 2013-08-22 주식회사 나은기술 센서 네트워크를 이용한 원격지 단말기의 이상상태 감지 장치 및 방법
KR101703178B1 (ko) * 2013-05-09 2017-02-07 한국전자통신연구원 저전력 센서 통신 서비스를 위한 무선 자원 할당 제어 방법 및 장치
KR101507602B1 (ko) * 2013-07-05 2015-04-07 경희대학교 산학협력단 중계노드 선정 방법 및 이를 적용한 무선 신체 영역 통신 시스템
US9351229B2 (en) * 2013-12-19 2016-05-24 Intel Corporation Moving ad hoc network small cell relay handover
US9585159B2 (en) * 2014-12-19 2017-02-28 Qualcomm Incorporated Opportunistic dual-band relay
US9819560B2 (en) * 2014-12-24 2017-11-14 Mediatek Inc. Dynamic data distribution method in private network and associated electronic device
US10687309B2 (en) * 2015-05-08 2020-06-16 Texas Instruments Incorporated Enhanced broadcast transmission in unslotted channel hopping medium access control
JP6457340B2 (ja) * 2015-06-05 2019-01-23 株式会社東芝 推定装置、システム、方法及びプログラム

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050075084A1 (en) * 2003-09-16 2005-04-07 Juha Salokannel Method and system for supporting residual energy awareness in an ad hoc wireless communications network

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11388266B2 (en) * 2016-03-29 2022-07-12 Resolution Products, Llc Universal protocol translator

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