KR20060010989A

KR20060010989A - 무선 네트워크의 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정방법

Info

Publication number: KR20060010989A
Application number: KR20040059610A
Authority: KR
Inventors: 임유진
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-02-03
Also published as: KR100585327B1; US7715327B2; US20060023643A1; JP2006042370A; CN1728725A; JP4077833B2

Abstract

무선 네트워크의 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정방법이 개시된다. 본 발명에 따른 무선 네트워크의 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법은, 무선 네트워크의 노드가, 트리(Tree) 구조의 무선 네트워크의 최상위인 코디네이터로부터 규모 변화에 따른 변경 정보를 수신하는 단계, 노드에서, 정보 및 노드의 종전 논리적 주소에 따라 트리 구조에서 노드의 위치를 나타내는 가계도를 계산하고 이에 따라 규모 변화에 따른 노드의 신규 논리적 주소를 산출하는 단계 및 노드에서, 산출된 신규 논리적 주소에 따라 데이터 패킷을 송수신하는 단계를 포함한다. 따라서, 네트워크의 규모 변화시 주소 변경을 위한 네트워크 전체의 오버헤드를 감소시켜, 네트워크 규모의 동적인 변화가 신속하고 활발하게 이루어질 수 있다.

논리적 주소, 주소 매핑 테이블, 지그비, 무선 네트워크

Description

무선 네트워크의 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정방법{Method for adaptively reassigning addresses of nodes according to changes in volumn of wireless network}

도 1은 네트워크 형성시의 주소 설정 방법을 설명하기 위한 무선 네트워크의 일예를 나타낸 도면,

도 2는 본 발명에 따른 주소 재설정 방법을 설명하기 위한 무선 네트워크의 일예를 나타낸 도면,

도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 주소 재설정 방법을 설명하기 위한 도면,

도 4는 본 발명에 따른 주소 재설정 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도,

도 5는 본 발명에 따른 주소 재설정에 따른 데이터 패킷 수신 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도, 그리고

도 6은 본 발명에 따른 주소 재설정에 따른 데이터 패킷 송신 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다.

본 발명은 주소 재설정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지그비 (ZigBee)와 같은 무선 개인영역 네트워크의 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법에 관한 것이다.

최근, 근거리통신망(LAN)이나 원거리통신망(WAN)과 대비되는 개념으로 개인영역 네트워크라고 불리는 PAN(Personal Area Network)이라는 개념이 대두되고 있다. PAN은 각 개인이 소유하고 있는 디바이스(device)들을 그 개인의 편의를 목적으로 하는 하나의 네트워크로 구성한다는 개념으로서, 이러한 PAN을 무선으로 구현하고자 하는 것이 무선 개인영역 네트워크(Wireless Personal Area Network : WPAN) 이다.

현재, IEEE 802.15 워킹그룹(Working Group)은 WPAN(Wireless Personal Area Network)을 단거리 무선 네트워크의 표준으로 정하고, 그 아래 4개의 TG(Task Group)를 두고 있다. IEEE 802.15.1이 유명한 블루투스 (Bluetooth)이며, IEEE 802.15.3 및 IEEE 802.15.3a은 고속(high rate) WPAN, 그리고 일명 지그비(ZigBee)라고 불리는 IEEE 802.15.4는 250kbps 이하의 저속(low rate) WPAN에 대한 표준작업을 수행한다.

특히, 지그비의 경우 신뢰성있고 비용 효율적인 저전력 모니터링 제어 시스템을 구축하기 위한 회사들의 연합체인 지그비 얼라이언스(ZigBee Alliance)에 의해 무선 센서 네트워크를 위한 IEEE 802.15.4 PHY/MAC 계층 위에서 동작하는 프로토콜 스택을 표준화하는 작업이 수행되고 있다.

지그비 네트워크 프로토콜의 주된 기능 중 하나는 클러스터 트리(Cluster Tree)를 구축하기 위한 논리적 주소(logical address)를 할당하는 것이다. 클러스 터 트리는 지그비 코디네이터(ZigBee Coordinator)를 최상위 루트로 하고 지그비 네트워크내의 모든 노드를 그 하위 트리 구조로 연결함으로써 형성된다. 지그비 네트워크가 형성되어 트리가 구축될 때 각 노드는 자신의 부모노드로부터 논리적 주소를 할당받게 된다. 지그비 네트워크내에서는 기존의 IEEE 64-bit 주소 대신 이러한 16-bit 논리적 주소를 사용함으로써 패킷 크기를 줄인다.

지그비 코디네이터는 지그비 네트워크를 형성할 때 논리적 주소를 할당하기 위해 각 부모노드가 가질 수 있는 최대 자식노드 수 "Cm"과 트리 구조의 최대 레벨 수 또는 깊이(depth) "Lm"를 결정하며, 이를 기반으로 각 부모노드는 블록 크기(Block size)와 Cskip을 계산하여, 자신의 자식노드들이 사용할 논리적 주소 블록을 지그비 코디네이터로부터 할당받는다.

한편, 네트워크 형성시 상기한 방식으로 주소 할당이 이루어지고 나서, 추후에 네트워크의 크기를 확장시키거나 축소시켜 규모를 변화시킬 필요성이 발생할 수 있다. 예를 들면, 네트워크 규모 변화에 따라 최초에 결정된 최대 자식노드 수(Cm)를 4개에서 5개 또는 그 이상으로 확장해야 하는 경우, 또는 최대 레벨 수(Lm)를 3에서 4 또는 그 이상으로 확장해야 하는 경우에는 네트워크 형성시에 지그비 코디네이터로부터 할당된 각 노드의 주소를 변경하여야 한다.

그러나, 기존의 지그비 네트워크는 지그비 코디네이터가 네트워크 형성 시에 결정한 Lm, Cm 값을 변경하는 방법은 고려되어있지 않다. 따라서, 지그비 코디네이터가 초기 네트워크 형성 이후 Lm, Cm값을 변경하기 위해서는 지그비 네트워크내의 모든 노드가 새로 네트워크 참여 과정(join procedure)을 수행하여 부모노드로부터 새로운 논리적 주소 값을 다시 할당 받아야 한다.

이러한 방식에 따르면, 각 노드가 네트워크 디스커버리 과정(discovery procedure)을 생략하고 참여 과정(join procedure)을 바로 수행한다 하더라도, 지그비 네트워크의 노드 개수 "n"에 대해 "2(n-1)" 번의 패킷 전송이 요구되어 네트워크 자원이 낭비되는 문제점이 있다. 또한, 이러한 과정을 수행하는 동안에는 데이터 패킷 전송은 제대로 이루어지지 않는 등 네트워크 오버헤드를 증가시켜 전체적인 데이터 전송이 지연되는 문제점이 있다.

한편, 각 노드는 자신 이외의 다른 노드들의 64-bit IEEE 주소 및 이에 매핑되는 16-bit 논리적 주소 정보를 주소 매핑 테이블(address mapping table)에 유지하고 있다. 그런데, Lm, Cm이 변경되면, 주소 매핑 테이블에 유지되고 있는 각 노드의 논리적 주소가 변경되어 주소 매핑 테이블의 정보는 더 이상 유효하지 않게 되므로, 주소 매핑 테이블의 정보를 업데이트하기 위해 추가적인 패킷 교환이 요구된다. 따라서, 이를 위해 추가적으로 네트워크 자원이 낭비되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 무선 네트워크에서 노드가 추가되어 규모가 변경될 때 추가적인 패킷 오버헤드 없이 각 노드가 기존에 할당된 논리적 주소 체계하에서 새로운 논리적 주소 체계로 변경하여 주소 재할당시 요구되는 데이터 전송량을 감소시킬 수 있는 무선 개인영역 네트워크의 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 무선 네트워크의 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법은, 상기 무선 네트워크의 노드가, 트리(Tree) 구조의 상기 무선 네트워크의 최상위인 코디네이터로부터 상기 규모 변화에 따른 변경 정보를 수신하는 단계, 상기 노드에서, 상기 정보 및 상기 노드의 종전 논리적 주소에 따라 상기 구조에서 상기 노드의 위치를 나타내는 가계도를 계산하고 이에 따라 상기 규모 변화에 따른 상기 노드의 신규 논리적 주소를 산출하는 단계 및 상기 노드에서, 산출된 상기 신규 논리적 주소에 따라 데이터 패킷을 송수신하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 정보는 상기 규모 변화에 따라 결정된 최대 자식노드수 및 최대 레벨수를 포함한다.

또한, 상기 가계도는 상기 구조의 각 레벨에 있어서 상기 노드의 서열을 나타내는 것이 바람직하다.

또한, 상기 가계도는 상기 구조의 i번째 레벨에 따라 다음의 수학식에 따른 벡터로 표현되며,

여기서 Family-Tree[i]는 상기 i번째 레벨에서 상기 노드의 서열을 나타낸다.

바람직하게는, 상기 i번째 레벨에서의 상기 노드의 서열은 다음의 수학식에 따라 계산되며,

여기서 Address는 상기 노드의 종전 논리적 주소이고, Cskip.old[Li]는 종전 최대 자식노드수 및 종전 최대 레벨수에 따라 산출되는 값이며, 상기 |Address/Cskip.old[Li]|는 Address/Cskip.old[Li]와 같거나 큰 정수 중 최소값을 나타낸다.

또한, 상기 신규 논리적 주소는 다음의 수학식에 따라 산출되며,

여기서 Cskip.new[i]는 상기 코디네이터로부터 전송된 상기 최대 자식노드수 및 상기 최대 레벨수에 따라 산출되는 값인 것이 바람직하다.

또한, 상기 Cskip.old[Li] 및 Cskip.new[i] 값은 다음의 수학식에 따라 계산되며,

여기서 Cm은 최대 자식노드수이고, Lm은 최대 레벨수이다.

바람직하게는, 상기 노드는 상기 데이터 패킷의 헤더 부분의 소정의 예비 비트에 상기 신규 논리적 주소가 사용됨을 표시하여 상기 데이터 패킷을 송신한다.

그리고, 상기 노드는 상기 소정의 예비 비트에 상기 신규 논리적 주소가 사용됨을 표시한 데이터 패킷을 수신하면, 상기 신규 논리적 주소에 따라 상기 데이터 패킷을 송신한다.

또한, 상기 정보를 이용하여 상기 노드에서 저장하고 있는 주소 매핑 테이블에 포함된 타 노드들의 가계도를 계산하고 이에 따라 신규 논리적 주소를 각각 산출하여 상기 주소 매핑 테이블을 업데이트 하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 노드는 상기 데이터 패킷을 상기 주소 매핑 테이블에 따라 송수신한다.

바람직하게는, 상기 노드는 소정의 시간 동안 상기 신규 논리적 주소와 상기 종전 논리적 주소를 병용하여 상기 데이터 패킷을 송수신한다.

또한, 상기 노드는 상기 데이터 패킷에 상기 종전 논리적 주소 및 상기 신규 논리적 주소 중 어느 하나가 사용됨을 표시하여 송수신한다.

또한, 상기 노드가, 상기 신규 논리적 주소가 사용됨을 표시한 데이터 패킷을 수신한 경우 상기 코디네이터로부터 상기 규모 변화에 따른 변경 정보를 수신할 때까지 상기 데이터 패킷을 버퍼링하는 단계;를 더 포함하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 노드의 메모리가 부족한 경우 상기 데이터 패킷을 폐기하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 노드는 상기 데이터 패킷의 헤더 부분의 소정의 예비 비트를 사용하여 상기 신규 논리적 주소가 사용됨을 표시하고, 상기 소정의 예비 비트에 상 기 신규 논리적 주소가 사용됨을 표시한 데이터 패킷을 수신하면, 상기 신규 논리적 주소에 따라 상기 데이터 패킷을 송신하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 소정의 예비 비트에 상기 신규 논리적 주소가 사용됨을 표시하지 않은 데이터 패킷을 수신하면, 상기 종전 논리적 주소에 따라 상기 데이터 패킷을 송신한다.

그리고, 상기 소정의 시간은 상기 코디네이터로부터 상기 정보가 상기 네트워크 전체로 전송되는 시간에 따라 설정되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 상기 무선 네트워크는 IEEE 802.15.4 표준을 기반으로 하는 지그비 무선 네트워크인 것을 특징으로 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 라우팅 방법은 기본적으로 IEEE 802.15.4 표준을 기반으로 하는 트리 구조의 지그비 무선 네트워크에 적용되지만, 반드시 이에 국한되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 조건을 만족하는 다른 무선 네트워크에 적용이 가능하다.

도 1은 네트워크 형성시의 주소 설정 방법을 설명하기 위한 지그비 무선 네트워크의 일 예를 나타낸 도면이다.

도 1에서, 예로 든 지그비 무선 네트워크는 지그비 코디네이터(A)를 최상위로하여 그 첫번째 하위 레벨의 자식노드(B, C, D, E), 그 두번째 하위 레벨의 자식노드(F, G, H, I, J) 및 최하위 레벨의 자식노드(K)로 구성된 트리 구조이다. 본 예의 지그비 네트워크는 그 네트워크 형성시 최대 자식노드 수가 "Cm=4"이고 최대 레벨 수가 "Lm=3"로 정의되었다.

지그비 코디네이터(A)는 상기 최대 자식노드 수 및 최대 레벨 수를 기반으로 네트워크의 총 어드레스 공간 혹은 블록의 크기(Block size)를 나타내는 "Bsize"와 "Cskip"을 산출한다.

지그비 코디네이터는 다음의 수학식에 의해, 네트워크의 총 어드레스 공간 혹은 블럭의 크기를 나타내는 "Bsize"를 산출한다.

여기서, "Cm"은 부모노드가 갖을 수 있는 최대 자식노드의 수이며, "Lm"은 해당 네트워크에서 최대 레벨의 수를 나타낸다.

"Bsize"가 산출되면, 지그비 코디네이터는 다음의 수학식에 의해, 각 레벨의 "Cskip"을 산출한다.

여기서, Li는 네트워크에서 레벨(Level in the Network)을 나타낸다.

따라서, Cm =4 이고, Lm = 3인 상기 예의 경우, "Bsize = 85"이며, 이 값을 [수학식 2]에 대입하면, 다음과 같이 각 레벨에서의 Cskip을 산출할 수 있다.

Li(Level in the network)	Cskip
0	21
1	5
2	1
3	0

따라서, 도 1의 지그비 네트워크의 일 예에서 지그비 코디네이터(A)는 네트워크 형성시 상기한 바와 같이 산출된 각 레벨에서의 Cskip 값을 기반으로 각 노드의 주소를 할당한다. 즉, 지그비 코디네이터(A)의 주소를 "0"으로 할당하고 자식노드(B)의 주소를 "1"로 할당하며, "0" 레벨에서의 Cskip=21 이므로 자식노드(C, D, E)의 주소는 각각 "1+21=22", "22+21=43" 및 "43+21=64"로 할당한다. 또한, 부모노드(C)는 "1" 레벨에서의 Cskip=5 이므로, 그 자식노드(G)에 대해서 주소 "23"을 할당하고, 노드(H)에 대해서 주소 "23+5=28"을 할당한다.

도 2는 본 발명에 따른 주소 재설정 방법을 설명하기 위한 무선 네트워크의 일예를 나타낸 도면이고, 도 3a 및 3b는 본 발명에 따른 주소 재설정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 또한, 도 4는 본 발명에 따른 주소 재설정 방법을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 이하, 도 2 내지 4를 참조하여, 본 발명에 따른 무선 네트워크 노드의 주소 재설정 방법을 상세히 설명한다.

지그비 네트워크는 최초 네트워크 형성시 그 최대 자식노드 수 및 최대 레벨 수가 고정된다. 따라서, 기존에 형성된 트리구조로는 네트워크 형성 이후에 참여시킬 수 있는 노드의 개수가 제한되게 된다. 따라서, 다수의 노드가 네트워크에 참여하는 경우 상기한 최대 자식노드 수 및 최대 레벨 수의 변경이 불가피하다.

도 2에서, 예로 든 지그비 무선 네트워크는 도 1의 지그비 무선 네트워크에서 네트워크 규모가 변화하여 네트워크 형성시의 최대 자식노드 수가 "Cm=4"에서 "Cm=5"로 증가시키고 "Lm=3"에서 "Lm=4"로 증가시키는 경우에 해당한다.

따라서, 네트워크의 규모가 변화하여 "Cm" 또는 "Lm"을 변경할 필요성이 발생할 경우, 지그비 코디네이터(A)는 변화된 규모에 적절하도록 새로운 "Cm"과 "Lm"을 결정하여 전체 네트워크로 전송한다(S310).

새로운 "Cm" 및 "Lm"을 수신한 노드는 우선 자신의 가계도를 계산하고 이에 따라 신규 논리적 주소를 계산한다(S320).

가계도는 네트워크의 트리구조에서의 자신의 위치, 예를 들면 자신이 각 레벨에 있어서 몇번째 자식노드에 해당하는가, 즉 각 레벨에 있어서의 자신의 서열을 의미한다. 가계도는 예를 들면 각 레벨에 대한 정수값의 벡터로 나타낼 수 있다. 가계도의 계산은 상기한 수학식 1 및 2를 이용하여 역산의 방식으로 산출할 수 있다.

즉, 종전 "Cm" 및 "Lm"을 수학식 1 및 2에 대입하여 네트워크의 총 어드레스 공간 혹은 블럭의 크기를 나타내는 "Bsize" 및 각 레벨에서의 "Cskip"을 계산할 수 있다. 따라서, 해당하는 노드의 종전 논리적 주소값으로부터 상기한 주소 산출 방법을 역산하여 노드가 몇번째 레벨의 몇번째 자식노드에 해당하는지를 계산할 수 있다.

도 3a는 신규 논리적 주소를 산출하기 위해 가계도를 계산하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3a를 참조하면, 종전 최대 레벨수 Lm-old 및 종전 논리적 주소 Org_Addr에 대해, 우선 Cskip_old[Lm_old]를 계산하고, 부모노드 주소 Ancesstor_Addr을 "0"으로 설정한 후, "i" 값을 증가시키며 도 3a에 도시된 수학식 에 따라 가계도 Family_Tree[i]를 계산한다.

도 2의 노드(I)를 예로 들어 설명하면, "Cm_old=4", "Lm_old=3"이므로 "Bsize=85", "Cskip[0]=21", "Cskip[1]=5"이다. 또한, 노드(I)의 주소는 "65" 이므로, Family_Tree[1]:=|Org_Addr/Cskip_old[Li]|=|65/21|=4 이다. 여기서, |f|는 f 와 같거나 큰 정수 중 최소값을 나타낸다.

그리고, Ancestor_Addr:=Ancestor_Addr+Cskip_old[Li]*(Family_Tree[i]-1)+1=0+21*3+1=64 이고, Address:=Address-Ancestor_Addr=65-64=1 이다. 따라서, 다음번 반복에서 Family_Tree[2]=|Address/Cskip_old[Li]|=|1/5|=1 이다. 따라서, 가계도 Family_Tree[i]는 Family_Tree[1]=4, Family_tree[2]=1 로 산출되며, 노드(I)는 지그비 코디네이터의 첫번째 레벨 4번째 자식노드의 두번째 레벨 첫번째 자식노드에 해당하는 것을 알 수 있다.

새로운 "Cm" 및 "Lm", 즉 "Cm_new" 및 "Lm_new"를 수신한 노드는 가계도를 계산한 후, 이에 따라 신규 논리적 주소를 계산한다.

도 3b는 산출된 가계도에 따라 신규 논리적 주소를 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 3b를 참조하면, 우선 수학식 1및 2를 이용하여 "Cskip_new[Lm_new]"를 계산한다. 이어서, 신규 논리적 주소 New_Addr을 "0"으로 설정한 후, New_Addr+Cskip_new[i]*(Family_Tree[i]-1)+1을 계산하여 New_Addr을 갱신하는 과정을 반복한다.

도 2의 노드(I)를 예로 들어 설명하면, "Cm_new=5" 및 "Lm_new=4"에 대해 수학식 1 및 2를 적용하면, 주소 블록 크기 Bsize=781 이고 Cskip_new[0]=156, Cskip_new[1]=31이다. 또한, 가계도는 Family_Tree[1]=4, Family_tree[2]=1 이므로, 신규 노드(I)의 신규 논리적 주소를 산출하기 위한 첫번째 반복에서 New_Addr:=0+156*(4-1)+1=469 이고, 두번째 반복에서 New_Addr:=469+31*(1-1)+1=469+1=470이다. 따라서, 노드(I)의 신규 논리적 주소는 "470"으로 계산되는 것을 알 수 있다.

한편, 새로운 "Cm" 및 "Lm"을 수신한 노드는 자신이 관리하는 주소 매핑 테이블에 기록되어 있는 다른 노드의 종전 논리적 주소를 새로운 "Cm" 및 Lm"에 대응하는 신규 논리적 주소로 업데이트하기 위해 상기한 방법에 따라 종전 논리적 주소를 알고 있는 다른 노드의 가계도를 계산하고 이에 따라 신규 논리적 주소를 계산한다(S330).

또한, 새로운 "Cm" 및 "Lm"을 수신한 노드는 변경된 "Cm" 및 "Lm"에 따른 신규 논리적 주소를 산출한 후, 예를 들면 변경된 새로운 "Cm" 및 "Lm"의 전송이 네트워크 내의 모든 노드에 대해 완료되어 모든 노드가 신규 논리적 주소를 산출하는데 충분하다고 판단되는 시간까지 타이머를 설정하여 종전 논리적 주소를 소정 시간 동안 유지하도록 한다. 타이머 설정 시간은 네트워크 내의 패킷 전송 시간 및 네트워크 규모에 따라 결정된다.

따라서, 상기 노드는 설정된 타이머가 종료하였는지의 여부를 체크하고(S340), 타이머가 종료하면 종전 논리적 주소를 포함하여, Lm_old 및 Cm_old와 같은 종전 네트워크에 대한 정보를 삭제한다(S350).

따라서, 각 노드에서 새로운 "Cm" 및 "Lm"에 따른 신규 논리적 주소를 계산 하고 이에 따라 네트워크 전체의 주소 재설정이 완료되어 신규 논리적 주소에 따라 데이터 패킷이 송수신된다.

따라서, 무선 네트워크의 각 노드는 자신의 가계도(family tree) 정보를 계산할 수 있으며, 계산된 가계도 및 새로운 Lm_new, Cm_new를 이용하여 신규 논리적 주소를 계산 할수 있다. 또한, 자신의 논리적 주소 뿐만 아니라 주소 매핑 테이블에서 유지하고 있는 다른 노드들의 논리적 주소도 어떠한 추가적인 데이터 패킷 전송 없이 새로운 논리적 주소로 변경할 수 있다.

한편, 지그비 네트워크에 있어서 패킷은 트리구조를 따라 전송되므로, 지그비 코디네이터가 새로운 Lm 및 Cm을 결정하고 이를 전체 네트워크로 전송하는 경우에 네트워크 내의 모든 노드가 동시에 Lm_new, Cm_new 값을 수신하게 되는 것은 아니다. 따라서, Lm_new, Cm_new 값이 네트워크 전체로 전파되는 동안은 새로운 논리적 주소와 종전 논리적 주소가 혼재하는 상태가 된다. 따라서, 두 개의 주소가 혼재하는 동안 데이터 패킷 송수신에 있어서의 충돌을 방지하기 위해 두 개의 주소에 따른 패킷 송수신 방법이 요구된다.

본 발명에 따른 네트워크 노드 주소 재설정 과정이 수행되는 동안 신규 주소를 사용하여 송수신되는 패킷을 종전 주소를 사용하여 송수신되는 패킷과 구별하기 위해, 패킷 헤더에 있는 예비 비트(reserved bit) 중 일 비트, 예를 들면 프레임 컨트롤 필드의 예비 비트를 신규주소비트로 사용하여 패킷에 포함되어 있는 주소가 Lm_new 및 Cm_new에 따라 변경된 신규 논리적 주소임을 나타낸다.

또한, Lm_new 및 Cm_new를 수신하여 신규 논리적 주소를 계산한 노드는 소정 시간 동안 종전 주소와 Lm_old, Cm_old를 모두 유지하며, 이러한 정보를 유지하는 소정의 기간은 타이머를 사용하여 설정한다. 타이머는 최소한 지그비 코디네이터로부터 리프 노드(leaf node)까지 비이콘 프레임이 전파되는 시간 이상이 되는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명에 따른 주소 재설정에 따른 데이터 패킷 수신 과정을 설명하기 위해 제공되는 흐름도이다. 도 5의 흐름도를 설명함에 있어, 도 2와 같은 트리 구조의 네트워크를 예로 들어 설명하기로 한다.

네트워크 내의 일 노드가 데이터 패킷을 수신하면(S410), 데이터 패킷의 헤더 부분을 파싱하여 신규주소비트 값을 확인한다(S420). 여기서는 Lm_new 및 Cm_new에 따라 변경된 신규 논리적 주소에 따라 전송되는 패킷인 경우 신규주소비트를 예를 들면 "1"로 나타낸다.

따라서, 신규주소비트가 "1"인 경우 즉 수신된 패킷이 신규 논리적 주소를 포함하는 경우 해당 노드는 자신이 Lm_new 및 Cm_new을 수신하였는지를 판단한다(S430).

Lm_new, Cm_new 값을 이미 수신한 노드는 상기한 바와 같이 자신의 신규 논리적 주소를 계산하고 주소 매핑 테이블의 주소를 신규 논리적 주소로 업데이트하여 보유하고 있으므로, 보유하고 있는 신규 논리적 주소에 따라 수신된 데이터 패킷의 목적지가 자신인지 또는 자신의 자식노드인지를 판단하여 데이터 패킷을 목적지로 송신하거나 자신이 목적지인 경우에는 패킷에 포함된 데이터를 자신이 처리한다(S490).

그러나, 아직 Lm_new, Cm_new 값을 수신하지 않아 종전 논리적 주소만을 보유하고 있는 노드는 소정의 시간동안 수신된 데이터 패킷을 저장한다(S440). 즉, 노드는 Lm_new 및 Cm_new를 수신할 때까지 타이머를 설정하고 수신된 데이터 패킷을 버퍼링한다. 신규주소비트가 "1"인 데이터 패킷을 수신한 사실은 해당 노드의 부모노드까지는 Lm_new, Cm_new가 전파되었다는 것을 나타내므로, 이 경우 패킷을 버퍼링하는 시간은 길지 않을 것이다. 그러나, 타이머가 종료될 때까지 Lm_new, Cm_new를 수신하지 못하는 경우에는 버퍼링된 데이터 패킷을 폐기한다.

한편, 상기한 바와 같이 수신된 데이터 패킷을 버퍼링하는 것은 메모리에 있어서 제한이 있는 지그비 RN- 노드에는 적합하지 않으므로, RN- 노드는 수신한 데이터 패킷을 버퍼링하지 않고 폐기하는 것이 바람직하다.

수신된 데이터 패킷을 버퍼링하고 있는 동안 타이머가 종료되기 전에 Lm_new, Cm_new를 수신하면(S450), 노드는 수신된 Lm_new, Cm_new에 따라 상기한 바와 같이 자신의 신규 논리적 주소와 주소 매핑 테이블의 다른 노드의 신규 논리적 주소를 계산한다(S460). 그리고, 노드는 계산된 신규 주소에 따라 버퍼링된 데이터 패킷을 처리한다(S490).

한편, 수신된 데이터 패킷의 신규주소비트가 "0"인 경우, 노드가 이미 Lm_new 및 Cm_new 값을 수신하였는지를 판단한다(S470).

노드가 이미 Lm_new, Cm_new를 수신한 경우에도 타이머가 종료되기 전까지 소정의 시간동안 종전 논리적 주소를 보유하고 있으므로, 노드는 종전 논리적 주소에 따라 수신된 데이터 패킷의 목적지가 자신인지 또는 자신의 자식노드인지를 판 단하여 데이터 패킷을 다시 송신하거나 그 데이터를 자신이 직접 처리하는 등 패킷 처리를 수행한다(S480).

그러나, 노드가 Lm_new, Cm_new를 수신하지 않은 경우에는 자신이 유지하고 있는 논리적 주소 및 주소 매핑 테이블에 따라 수신된 데이터 패킷의 목적지를 판단하여 패킷을 처리한다(S490).

따라서, Lm_new, Cm_new이 네트워크에서 전파되는 동안 신규 논리적 주소가 종전 논리적 주소와 함께 혼재함으로 인해 발생하는 데이터 패킷 손실 등의 송수신시 발생하는 문제점을 해결할 수 있다.

노드가 타 노드로 전송하여야 할 데이터 패킷을 상위 계층으로부터 수신하면(S510), 노드는 자신이 Lm_new, Cm_new를 이미 수신하였는지의 여부를 판단한다(S520).

따라서, 노드가 이미 Lm_new, Cm_new를 수신한 경우에는 데이터 패킷의 헤더 부분의 신규주소비트를 "1"로 설정하고(S530), 주소 매핑 테이블에 따라 목적지 노드의 신규 논리적 주소로 패킷을 전송한다(S550).

한편, 노드가 Lm_new, Cm_new를 수신하지 않은 경우에는 패킷 헤더의 신규주소비트를 "0"으로 설정하고(S540), 주소 매핑 테이블에 따라 목적지 노드의 논리적 주소로 패킷을 전송한다(S550). 노드가 Lm_new, Cm_new를 수신하지 않은 경우에는 신규주소비트를 "0"으로 설정하고 패킷을 전송하게 되며, 전송된 패킷을 수신한 노 드는 상기한 본 발명에 따른 패킷 수신 방법에 따라 신규노드비트가 "0"일 때 자신이 Lm_new, Cm_new를 수신하였는지의 여부를 판단하고, 이에 따라 패킷을 처리하게 된다.

따라서, 새로운 Lm_new, Cm_new가 결정되어 네트워크의 트리구조 및 주소가 변경되어 종전 주소와 신규 주소가 혼재하게 되는 경우에도 주소의 충돌 없이 데이터 패킷을 원활하게 송수신할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 다수의 노드의 네트워크 참여 등으로 인해 변화된 네트워크 규모에 따른 신규 논리적 주소를 별도로 할당 받는 과정을 수행하지 않고, 네트워크의 각 노드에서 신규 논리적 주소를 스스로 계산하여 주소를 변경하고 이에 따라 패킷 송수신을 수행함으로써 주소 변경을 위한 네트워크 전체의 오버헤드를 감소 시킬 수 있다.

본 발명에 따르면, 네트워크 규모 변화에 따른 노드 주소 변경이 네트워크에 대한 송수신 오버헤드 없이 손쉽게 수행될 수 있어 네트워크에 대한 노드의 참여 및 탈퇴 등 네트워크 규모의 동적인 변화가 신속하고 활발하게 이루어질 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 기존의 논리적 주소가 신규 논리적 주소로 변경되는 동안 두 개의 주소가 혼재하는 경우 기존의 주소를 소정 시간 동안 유지하고 각각의 주소를 병용하여 패킷을 송수신함으로써 데이터 패킷의 손실을 방지할 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims

트리(Tree) 구조 무선 네트워크의 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법에 있어서,

상기 무선 네트워크의 노드가, 상기 트리 구조의 최상위인 코디네이터로부터 상기 규모 변화에 따른 변경 정보를 수신하는 단계;

상기 노드에서, 상기 정보 및 상기 노드의 종전 논리적 주소에 따라 상기 트리 구조에서 상기 노드의 위치를 나타내는 가계도를 계산하고 이에 따라 상기 규모 변화에 따른 상기 노드의 신규 논리적 주소를 산출하는 단계; 및

상기 노드에서, 산출된 상기 신규 논리적 주소에 따라 데이터 패킷을 송수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 정보는 상기 규모 변화에 따라 결정된 최대 자식노드수 및 최대 레벨수를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 2항에 있어서,

상기 가계도는 상기 구조의 각 레벨에 있어서 상기 노드의 서열을 나타내는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 3항에 있어서,

상기 가계도는 상기 구조의 i번째 레벨에 따라 다음의 수학식에 따른 벡터로 표현되며,

여기서 Family-Tree[i]는 상기 i번째 레벨에서 상기 노드의 서열을 나타내는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크의 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 4항에 있어서,

상기 i번째 레벨에서의 상기 노드의 서열은 다음의 수학식에 따라 계산되며,

여기서 Address는 상기 노드의 종전 논리적 주소이고, Cskip.old[Li]는 종전 최대 자식노드수 및 종전 최대 레벨수에 따라 산출되는 값이며, 상기 |Address/Cskip.old[Li]|는 Address/Cskip.old[Li]와 같거나 큰 정수 중 최소값을 나타내는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 4항에 있어서,

상기 신규 논리적 주소는 다음의 수학식에 따라 산출되며,

여기서 Cskip.new[i]는 상기 코디네이터로부터 전송된 상기 최대 자식노드수 및 상기 최대 레벨수에 따라 산출되는 값인 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 5항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 Cskip.old[Li] 및 Cskip.new[i] 값은 다음의 수학식에 따라 계산되며,

여기서 Cm은 최대 자식노드수이고, Lm은 최대 레벨수인 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 노드는 상기 데이터 패킷의 헤더 부분의 소정의 예비 비트에 상기 신규 논리적 주소가 사용됨을 표시하여 상기 데이터 패킷을 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 8항에 있어서,

상기 노드는 상기 소정의 예비 비트에 상기 신규 논리적 주소가 사용됨을 표시한 데이터 패킷을 수신하면, 상기 신규 논리적 주소에 따라 상기 데이터 패킷을 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 정보를 이용하여 상기 노드에서 저장하고 있는 주소 매핑 테이블에 포함된 타 노드들의 가계도를 계산하고 이에 따라 신규 논리적 주소를 각각 산출하여 상기 주소 매핑 테이블을 업데이트 하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 10항에 있어서,

상기 노드는 상기 데이터 패킷을 상기 주소 매핑 테이블에 따라 송수신하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 노드는 소정의 시간 동안 상기 신규 논리적 주소와 상기 종전 논리적 주소를 병용하여 상기 데이터 패킷을 송수신하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 12항에 있어서,

상기 노드는 상기 데이터 패킷에 상기 종전 논리적 주소 및 상기 신규 논리적 주소 중 어느 하나가 사용됨을 표시하여 송수신하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 13항에 있어서,

상기 노드가, 상기 신규 논리적 주소가 사용됨을 표시한 데이터 패킷을 수신한 경우 상기 코디네이터로부터 상기 규모 변화에 따른 변경 정보를 수신할 때까지 상기 데이터 패킷을 버퍼링하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 14항에 있어서,

상기 노드의 메모리가 부족한 경우 상기 데이터 패킷을 폐기하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 12항에 있어서,

상기 노드는 상기 데이터 패킷의 헤더 부분의 소정의 예비 비트를 사용하여 상기 신규 논리적 주소가 사용됨을 표시하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 16항에 있어서,

상기 소정의 예비 비트에 상기 신규 논리적 주소가 사용됨을 표시한 데이터 패킷을 수신하면, 상기 신규 논리적 주소에 따라 상기 데이터 패킷을 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 16항에 있어서,

상기 소정의 예비 비트에 상기 신규 논리적 주소가 사용됨을 표시하지 않은 데이터 패킷을 수신하면, 상기 종전 논리적 주소에 따라 상기 데이터 패킷을 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 12항에 있어서,

상기 소정의 시간은 상기 코디네이터로부터 상기 정보가 상기 네트워크 전체로 전송되는 시간에 따라 설정되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.
제 1항에 있어서,

상기 무선 네트워크는 IEEE 802.15.4 표준을 기반으로 하는 지그비 무선 네트워크인 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 규모 변화에 따른 적응적 주소 재설정 방법.