KR20090079386A - 인터넷 프로토콜 버전6 기반 저전력 무선네트워크에서이동성 헤더 압축 방법 및 장치 - Google Patents

인터넷 프로토콜 버전6 기반 저전력 무선네트워크에서이동성 헤더 압축 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 저전력 무선네트워크에 관한 것으로, 특히 인터넷 프로토콜 버전6 (Internet Protocol version 6, 이하 'IPv6'라 칭함) 기반의 저전력 무선네트워크에서 송수신되는 패킷의 이동성 헤더를 압축하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 데이터 및 상기 데이터의 전송 정보를 포함하는 제1 및 제2 헤더들로 구성된 패킷이 송수신되며, 상기 제2 헤더는 상기 제1 헤더 이후에 이어지는 무선 네트워크에서 상기 헤더들을 압축하는 방법은 상기 제2 헤더가 압축된 인터넷 프로토콜 버전6(IPv6) 정보 포함여부를 확인하는 과정과, 압축된 IPv6 정보를 포함하면, 이동성을 지원하는 확장헤더 포함여부를 확인하는 과정과, 이동성을 지원하는 확장헤더가 포함되면, 상기 제1 헤더를 상기 압축된 IPv6 헤더 및 상기 이동성 지원 확장헤더가 수반됨을 나타내는 비트패턴으로 설정하는 과정과, 상기 제2 헤더의 정해진 영역을 상기 이동성 지원 확장헤더 포함을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 정해진 영역 이외의 상기 제2 헤더를 압축하는 과정과, 상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역을 이동성 정보 포함을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역 이외의 상기 이동성 지원 확장헤더를 압축하는 과정을 포함한다.
저전력 무선 개인 영역 네트워크(LoWPAN), IPv6, 헤더 압축, 이동성 헤더, 바인딩 업데이트, 바인딩 승인

Description

인터넷 프로토콜 버전6 기반 저전력 무선네트워크에서 이동성 헤더 압축 방법 및 장치{Method and Apparatus for compressing a mobility header in a low power wireless network based on an IPv6}
본 발명은 저전력 무선네트워크에 관한 것으로, 특히 인터넷 프로토콜 버전6(Internet Protocol version 6, 이하 'IPv6'라 칭함) 기반의 저전력 무선네트워크에서 송수신되는 패킷의 이동성 헤더를 압축하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
저전력 무선네트워크, 특히 저전력 무선 개인 영역 네트워크(Low power Wireless Personal Area Network, 이하 'LoWPAN'이라 칭함)는 한정된 전력과 적은 처리량이 요구되는 어플리케이션(Application)등에 무선 연결환경을 제공함으로써 구현시킬 수 있는 간단하고 저가의 통신 네트워크이다. 이러한 저전력 무선네트워크의 예로 무선 센서네트워크가 있을 수 있다. 또한, 기존의 비아이피(Non-IP) 기반의 네트워크에 게이트웨이(Gateway)를 통한 IPv6망과 연동성을 추가한 6LoWPAN(IPv6(IP version 6) over LoWPAN)에 대한 연구 및 표준화가 진행 중이다. 상기 6LoWPAN은 LoWPAN에 IP 기술 특히, IPv6 기술을 적용하는 기술인데, 상기 IPv6기술을 적용하여 6LoWPAN을 구현하는 데에는 여러 가지 문제점들이 있다. 그 중 하나가 전송단위의 차이다. IPv6의 최대 전송 단위(Maximum Transmission Unit: MTU)는 1280 바이트(Byte)인데 반해 6LoWPAN의 프로토콜 데이터 단위(Protocol Data Unit: PDU)은 81 바이트에 불과하다. 일반적으로 국제표준(IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4)에 따르는 LoWPAN에서 전송에 이용하는 패킷(Packet)의 크기는 IPv6에 비해 상대적으로 작다. 즉, 미디어 접속 제어(Media Access Control, 이하 'MAC'라 칭함) 계층의 패킷 크기가 최대 127 바이트이다. 그런데 상기 127바이트에서 MAC 헤더(Header)가 차지하는 25 바이트를 제외하면 결과적으로 MAC 계층에서 사용할 수 있는 패킷의 크기는 102 바이트이다. 만약 여기에 링크 계층의 보안을 적용하면 오버헤드(Overhead)가 초래된다. 따라서 전송 패킷의 크기 차이로 인한 문제점을 해소하기 위하여 IP 계층과 LoWPAN MAC 계층 사이에서 패킷의 단편화와 재조립 과정을 수행하는 적응(Adaptation) 계층의 필요성이 대두되었고 이에 대해 논의 중이다. 논의 중인 적응 계층의 기능으로는 IPv6 헤더 압축(Header Compression), 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol: UDP)/전송 제어 프로토콜(Transmission Control Protocol, 이하 'TCP'라 칭함)/인터넷 제어 메시지 프로토콜(Internet Control Message Protocol, 이하 'ICMP'라 칭함)v6 헤더 압축, 적응 계층을 통한 메쉬 라우팅(Mesh Routing), 및 IEEE 802.15.4의 16비트(Bit) 또는 64비트 주소를 이용하여 IPv6 주소의 자동생성이 있을 수 있다.
한편 최근 고정된 노드 또는 네트워크로의 서비스뿐만 아니라 이동성 있는 노드 또는 네트워크로의 서비스 제공에 관심이 높아지고 있다. 그러나 기존의 6LoWPAN의 패킷은 이동성 헤더를 효과적으로 지원하지 못할 뿐만 아니라 한정된 이동성 헤더의 패킷 길이에 대한 제약으로 인해 이동성을 지원하지 못하였다. 따라서 IPv6 프로토콜을 적용할 뿐만 아니라 이동성도 지원할 수 있도록 LoWPAN의 한정된 크기의 패킷을 압축하는 방법에 대한 필요성이 대두된다.
따라서 본 발명은 IPv6 기반 무선 네트워크에서 헤더를 압축하는 방법 및 장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 IPv6 기반 무선 네트워크에서 이동성을 지원하도록 헤더를 압축하는 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 일 견지에 따르면, 본 발명의 데이터 및 상기 데이터의 전송 정보를 포함하는 제1 및 제2 헤더들로 구성된 패킷이 송수신되며, 상기 제2 헤더는 상기 제1 헤더 이후에 이어지는 무선 네트워크에서 상기 헤더들을 압축하는 방법은 상기 제2 헤더가 압축된 인터넷 프로토콜 버전6(IPv6) 정보 포함여부를 확인하는 과정과, 압축된 IPv6 정보를 포함하면, 이동성을 지원하는 확장헤더 포함여부를 확인하는 과정과, 이동성을 지원하는 확장헤더가 포함되면, 상기 제1 헤더를 상기 압축된 IPv6 헤더 및 상기 이동성 지원 확장헤더가 수반됨을 나타내는 비트패턴으로 설정하는 과정과, 상기 제2 헤더의 정해진 영역을 상기 이동성 지원 확장헤더 포함을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 정해진 영역 이외의 상기 제2 헤더를 압축하는 과정과, 상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역을 이동성 정보 포함을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역 이외의 상기 이동성 지원 확장헤더를 압축하는 과정을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 다른 견지에 따르면, 본 발명의 데이터 및 상기 데이터의 전송 정보를 포함하는 제1 및 제2 헤더들로 구성된 패킷이 송수신되며, 상기 제2 헤더는 상기 제1 헤더 이후에 이어지는 무선 네트워크에서 상기 헤더들을 압축하는 방법은 이동성 정보에 대한 승인(Acknowledge)을 요청하는 패킷을 수신하면, 상기 제2 헤더가 압축된 인터넷 프로토콜 버전6(IPv6) 정보 포함여부를 확인하는 과정과, 압축된 IPv6 정보를 포함하면, 상기 제1 헤더를 상기 압축된 IPv6 헤더 및 이동성 지원 확장헤더가 수반됨을 나타내는 비트패턴으로 설정하는 과정과, 상기 제2 헤더의 정해진 영역을 상기 이동성 지원 확장헤더 포함을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 정해진 영역 이외의 상기 제2 헤더를 압축하는 과정과, 상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역을 상기 이동성 정보에 대한 승인을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역 이외의 상기 이동성 지원 확장헤더를 압축하는 과정을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 또 다른 견지에 따르면, 본 발명의 데이터 및 상기 데이터의 전송 정보를 포함하는 제1 및 제2 헤더들로 구성된 패킷이 송수신되며, 상기 제2 헤더는 상기 제1 헤더 이후에 이어지는 무선 네트워크에서 상기 헤더들을 압축하는 장치는 상기 제2 헤더가 압축된 인터넷 프로토콜 버전6(IPv6) 정보 포함여부를 확인하고, 압축된 IPv6 정보를 포함하면 이동성을 지원하는 확장헤더 포함여부를 확인하고, 이동성을 지원하는 확장헤더가 포함되면, 상기 제1 헤더를 상기 압축된 IPv6 헤더 및 상기 이동성 지원 확장헤더가 수반됨을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 제2 헤더의 정해진 영역을 상기 이동성 지원 확장헤더 포함 을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 정해진 영역 이외의 상기 제2 헤더를 압축하며, 상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역을 이동성 정보 포함을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역 이외의 상기 이동성 지원 확장헤더를 압축하는 이동 노드(Mobile Node)를 포함한다.
전술한 바와 같은 내용들은 당해 분야 통상의 지식을 가진 자가 후술되는 본 발명의 구체적인 설명으로부터 보다 잘 이해할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 특징들 및 기술적인 장점들을 다소 넓게 약술한 것이다. 이러한 특징들 및 장점들 이외에도 본 발명의 청구범위의 주제를 형성하는 본 발명의 추가적인 특징들 및 장점들이 후술되는 본 발명의 구체적인 설명으로부터 잘 이해될 것이다.
본 발명에 따른 6LoWPAN 패킷 포맷을 기반으로 적응 계층(Adaptation layer)에서 압축된 이동성 헤더(Mobility header)를 전송하기 위한 헤더 구조는 시그널링 패킷 길이를 감소시킬 수 있으며, 다른 링크로 이동할 때마다 6LoWPAN 네트워크 환경에서 압축된 형태의 Mobility Header를 송수신 할 수 있다. 따라서 6LoWPAN 기능을 지닌 이동 노드 또는 이동 라우터는 저전력으로 이동성을 제공받을 수 있는 이점이 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제를 달성하기 위하여 후술되는 발명의 개시된 개념 및 구체적인 실시예가 변경 또는 변형되어 사용될 수도 있다는 사실을 잘 인식할 것이다. 또한 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 개시하는 개념 및 구조와 균등한 개념들 및 구조들이 본 발명의 가장 넓은 형태의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않는다는 사실을 잘 인식할 것이다. 도면들 중 참조번호들 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
6LoWPAN 패킷의 한정된 크기에 IPv6 프로토콜을 적용할 뿐만 아니라 이동성도 지원할 수 있도록 본 발명은 패킷의 이동성 헤더를 압축하고 포함하는 방법을 제안한다. 먼저 IPv6에 의해 전송되는 패킷(Packet)의 헤더를 살펴본다. IPv6의 헤더는 기본 헤더와 확장 헤더로 구성될 수 있는데 기본 헤더는 확장 헤더들을 포함하지 않는 경우 총 40바이트이다. 상기 기본 헤더는 구체적으로 버전 정보를 위한 4비트, 특정 트래픽 플로우(Traffic Flow)에 대해서 특수 처리를 위한 트래픽 클래스(Traffic Class) 정보 8비트, 우선권을 주기 위해 특정 트래픽 플로우에 대한 라벨링을 위한 플로우 레이블(Flow Label) 정보 20비트, 데이터부의 길이를 위한 페이로드 길이(Payload Length) 정보 16비트, 기본 헤더 다음에 위치하는 확장 헤더 종류를 표시하기 위한 넥스트 헤더(Next Header) 정보 8비트, 홉 제한(Hop Limit) 정보 8비트, 발신측 주소를 위한 소스 주소(Source Address) 정보 128 비트, 목적지 주소(Destination Address) 정보 128비트로 구성된다. 여기에서 기본헤더는 홉 제한(8비트) 필드를 제외하고 다른 필드들은 압축 가능하다. 즉, 버전 필드인 경우 모든 패킷이 IPv6인 것으로 가정하면 생략가능하고, IPv6의 소스-목적지 주소 필드는 필드 뒷부분의 64비트의 IEEE 802.15.4 MAC 계층 주소 필드로부터 가져올 수 있으므로 생략 가능하다. 또한 패킷의 길이의 경우 MAC 헤더(Header)를 통해 알 수 있으므로 생략 가능하고, 트래픽 클래스 및 플로우 레이블 필드들은 0으로 대체할 수 있으므로 생략 가능하다. 또한 넥스트 헤더 필드의 경우 UDP, TCP, ICMP로 단순화시킬 수 있다. 이런 식으로 압축된 헤더를 포함하는 패킷의 포맷을 하기의 <표 1>과 같다. 본 발명에서의 압축은 해당하는 비트들을 생략함으로써 정보 표현을 위해 사용되는 비트들의 수를 줄이는 것을 의미한다.
HC1 Encoding 압축되지 않은 데이터 필드
<표 1>에서 HC(Header Compression)1 인코딩(Encoding) 필드는 홉 제한 필드를 제외한 기본 헤더가 압축된 1바이트로 구성될 수 있고, 상기 HC1 Encoding 필드 뒷부분에 압축되지 않은 1 바이트(8비트)의 홉 제한 필드가 위치한다. 결국 IPv6(40바이트) 헤더는 HC1 Encoding 필드와 홉 제한 필드의 최소 2바이트로 압축될 수 있다.
HC1 Encoding 필드의 첫 2비트는 IPv6 소스 주소의 압축에 관한 정보를 나타내는데, 그 의미는 하기 <표 2>와 같다.
비트 패턴 의미
00 IPv6 소스 주소의 프리픽스(Prefix)와 IID(Interface Identifier)는 둘 다 압축되지 않고 인코딩 뒷부분에 포함됨
01 프리픽스는 인코딩 뒷부분에 포함되고 IID은 생략되어 MAC 계층에 있는 링크(Link) 주소를 사용
10 프리픽스는 생략하고 생략된 프리픽스 부분은 이미 알고 있는 프리픽스를 사용하며 IID는 인코딩 뒷부분에 포함됨
11 프리픽스와 IID 둘 다 생략함
3, 4번째 비트는 IPv6 목적지 주소의 압축정보를 나타내며 의미는 상기 <표 2>와 동일하다. 5번째 비트는 트래픽 클래스와 플로우 레이블 필드의 압축 상태를 나타내는 비트로, '1'인 경우에는 두 정보의 압축을 의미하고 '0'인 경우 압축을 하지 않고 트래픽 클래스 8비트와 플로우 레이블 20비트가 인코딩 필드 다음 부분에 위치함을 의미한다. 6, 7번째 비트는 넥스트 헤더를 나타내는 비트로 '00'은 압축하지 않는 경우로 넥스트 헤더의 8 비트를 인코딩 뒤에 포함시켜 전송함을 의미하고, '01' 은 UDP 헤더, '10'은 ICMP 헤더, '11'은 TCP 헤더가 이어짐을 의미한다. 마지막으로 8번째 비트는 HC2 Encoding 필드를 나타내는 비트로 '0'은 이후에 더 이상의 헤더 압축된 비트가 없음을 의미하고, '1'은 HC1 Encoding 필드 다음에 UDP, ICMP, TCP 에 해당하는 HC2 Encoding 필드가 이어짐을 의미한다. 압축되지 않은 데이터(Non-compressed fields follow)필드는 HC1 Encoding 필드에서 압축되지 않은 필드에 대해 IPv6 헤더와 같은 순서로 구성된다.
다음으로, 6LoWPAN에서 이용되는 헤더의 포맷을 살펴본다. 6LoWPAN의 헤더는 상기 헤더 정보를 포함하는 또 다른 헤더인 디스패치(Dispatch) 헤더를 포함하는 구조를 가진다. 따라서 패킷에 포함되는 모든 헤더들이 정의된 디스패치 헤더 다음에 위치한다. 예를 들어, 압축된 IP 또는 사용자 데이터그램 프로토콜(User Datagram Protocol: UDP) 헤더를 수반하는 경우 상기 IP 또는 UDP의 압축된 헤더 정보를 나타내는 HC 디스패치 헤더를 포함하고, 메쉬 라우팅(Mesh Routing) 헤더를 수반하는 경우 상기 메쉬 라우팅 헤더 정보를 나타내는 메쉬 디스패치(Mesh Dispatch) 헤더를 포함하며, 패킷의 단편화와 재조립하는 프레그멘테이션(Fragmentation) 헤더를 수반하는 경우, 또는 프래그멘테이션 헤더 정보를 나타내는 프레그멘테이션 디스패치 필드를 포함한다. 또한, 디스패치 헤더를 새롭게 정의함으로써 새로운 기능의 헤더를 추가시킬 수 있다. 이러한 디스패치 헤더의 구조는 도 1a 내지 1d와 같다.
도 1a 내지 1d는 디스패치 헤더(Dispatch Header) 구조의 예들로, 디스패치 헤더의 8비트들 중에서 첫 2비트들이 변경될 수 있는 예를 도시하는 도면들이다.
도 1a는 첫 2비트들이 모두 '00'인 경우로 디스패치 헤더 다음에 이어지는 헤더가 LoWPAN 헤더가 아님을 의미하는 디스패치 헤더의 예이고, 도 1b는 첫 2비트들이 '01'인 경우로 디스패치 헤더 다음에 이어지는 헤더가 IPv6 헤더임을 나타내는 디스패치 헤더의 예이다. 도 1c는 첫 2비트들이 '10'인 경우로 디스패치 헤더 다음에 이어지는 헤더가 메쉬 라우팅을 위한 헤더임을 나타내는 디스패치 헤더의 예이고, 도 1d는 첫 2비트들이 '11'인 경우로 프래그멘테이션을 위한 헤더임을 나타내는 디스패치 헤더의 예이다. IPv6 헤더, 메쉬 헤더, 프래그멘테이션 헤더 앞에 각각 디스패치 헤더가 위치하는 예들을 도 2a 내지 2d를 통하여 자세하게 살펴본다.
도 2a, 도 2b, 도 2c, 및 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 6LoWPAN 헤더 포맷의 스택(Stack)들을 도시하는 도면들이다.
도 2a 내지 2d를 참조하면, 도 2a는 단일 홉으로 구성된 네트워크에서 압축된 IPv6 헤더만을 가지는 경우의 6LoWPAN 패킷 헤더 구조이다. 압축된 IPv6 헤더를 수반함을 나타내는 HC1 디스패치 헤더(201) 뒤에 압축된 IPv6 헤더(HC1 헤더)(202)가 위치한다. 도 1b는 멀티 홉(Multi hop)으로 구성된 메쉬 네트워크에서 압축된 IPv6 헤더 및 라우팅을 위한 메쉬 라우팅 헤더를 가지는 경우의 6LoWPAN 패킷 헤더의 구조이다. 메쉬 라우팅 헤더를 수반함을 의미하는 메쉬 디스패치(211)가 메쉬 헤더(212)에 앞서 위치하고, 다음으로 압축된 IPv6 헤더를 수반함을 나타내는 HC1 디스패치 헤더(213), 그 뒤에 HC1 헤더(214)가 위치한다. 도 2c는 단일 홉으로 구성된 네트워크에서 압축된 IPv6 헤더 및 프래그멘테이션을 위한 프래그멘테이션 헤더를 가지는 경우의 6LoWPAN 패킷 헤더의 구조이다. 프래그멘테이션 헤더를 수반함을 의미하는 프래그멘테이션 디스패치(221)가 프래그멘테이션 헤더(222)에 앞서 위치하고, 다음으로 압축된 IPv6 헤더를 수반함을 나타내는 HC1 디스패치 헤더(223), 그 뒤에 HC1 헤더(224)가 위치한다. 도 2d는 멀티 홉으로 구성된 메쉬 네트워크에서 압축된 IPv6 헤더, 메쉬 라우팅 헤더, 및 프래그멘테이션 헤더를 가지는 경우의 6LoWPAN 패킷 헤더의 구조이다. 메쉬 라우팅 헤더를 수반함을 의미하는 메쉬 디스패치(231)가 메쉬 헤더(232)에 앞서 위치하고, 그 다음에 프래그멘테이션 디스패치(233) 및 프래그멘테이션 헤더(234)가 순서대로 위치하고, 다음으로 HC1 디스패치 헤더(235) 및 HC1 헤더(236)가 위치한다. 다시 말해서, 메쉬 헤더, 프래그멘테이션 헤더, HC의 우선순위로 헤더가 구성되며, 각각의 헤더들 앞에 디스패치 헤더가 위치한다. 상술하였듯이 메쉬 헤더, 프래그멘테이션 헤더, 또는 HC인지에 대해 각각의 헤더 앞에 위치하는 디스패치 헤더의 첫 2비트들에 의해 알 수 있다.
IPv6를 적용하는 6LoWPAN에서 사용되는 이동성 헤더의 패킷 구조를 설명하기 위하여 이하 본 발명에서는 HC 디스패치 헤더 및 HC 헤더만을 예를 들어 자세하게 설명한다. 즉, 디스패치 헤더의 첫 2비트들의 비트패턴이 '01'인 경우만을 예로 들어 설명한다. 그러나 메쉬 헤더, 프래그멘테이션 헤더 등이 위치하는 경우 도 2b 내지 도 2d와 같은 구조로 6LoWPAN 헤더가 구성될 수 있음에 유의한다. 상술한 도 2b의 경우 HC 디스패치 헤더 뒤에 이어지는 IPv6 헤더의 예들로 크게 두 가지가 있을 수 있다. 하나는 압축되지 않은 IPv6 헤더가 수반되는 경우이고, 다른 하나는 압축된 IPv6 헤더가 수반되는 경우이다.
도 3a, 3b, 및 3c는 본 발명의 일실시예에 따라 디스패치 헤더 패턴에 따른 6LoWPAN의 패킷 헤더의 구조를 도시하는 도면들이다.
도 3a를 참조하면, 1바이트(8비트)의 디스패치 헤더(310)의 첫 2비트들(311)이 IPv6 헤더를 수반함을 의미하는 '01'이고 끝 2비트들(312)이 압축되지 않은 IPv6 헤더를 수반함을 의미하는 '01'인 경우, 디스패치 헤더 뒤에는 압축되지 않은 IPv6 헤더(40 바이트)(315)가 수반된다. 도 3b를 참조하면, 디스패치 헤더(320)에서 첫 2비트들(321)이 IPv6 헤더를 수반함을 의미하는 '01'이고 뒤 2비트들(322)이 압축된 IPv6 헤더를 수반함을 의미하는 '10'인 경우, 디스패치 헤더 뒤에는 HC1 헤더(1 바이트)(325)가 수반된다. 도 3c를 참조하면, 디스패치 헤더(330)에서 첫 2비트들(331)이 IPv6 헤더를 수반함을 의미하는 '01'이고 뒤 2비트들(332)이 이동성(Mobility) 헤더를 확장 헤더로 포함하는 압축된 IPv6 헤더를 수반함을 의미하는 '10'인 경우, 디스패치 헤더 뒤에는 HC1 with MH(Mobility Header)(1 바이트)(335)가 수반된다. 이러한 디스패치 헤더의 비트 패턴에 따른 의미를 <표 3>을 참조하여 자세하게 설명한다.
비트 패턴 표시 의미
00 xxxxxx NALP Not a LoWPAN frame
01 000001 IPv6 uncompressed IPv6 Addresses
01 000010 LOWPAN_HC1 LOWPAN_HC1 compressed IPv6
01 000011 LOWPAN_MH LOWPAN_MH compressed IPv6 Mobility Header
…… reserved Reserved for future use
01 010000 LOWPAN_BC0 LOWPAN_BC0 broadcast
…… reserved Reserved for future use
01 111111 ESC Additional Dispatch byte follows
<표 3>에서 비트 패턴이 01 000001, 01 000010, 01 000011인 경우들이 각각 상술한 도 3a 내지 3c에 해당한다. 다시 말해서, 비트 패턴이 01 000001은 압축되지 않은 IPv6 헤더(uncompressed IPv6 Addresses)를 수반하는 디스패치 헤더임을, 비트 패턴이 01 000010은 압축된 IPv6가 적용된 LoWPAN의 HC(LoWPAN_HC1 compressed IPv6)를 수반하는 디스패치 헤더임을, 비트 패턴이 01 000011은 이동성(Mobility) 헤더를 포함하는 IPv6가 적용된 LoWPAN 이동성 헤더(LoWPAN_MH compressed IPv6 Mobility Header)를 수반하는 이동성 디스패치 헤더임을 나타낸다. 또한, 비트 패턴이 00 xxxxxx 는 LoWPAN 패킷이 아님(Not a LoWPAN frame)을 나타내고, 비트 패턴이 01 010000은 브로드캐스팅(BroadCasting: BC) 패킷임을 나타내는 디스패치 헤더임을, 비트 패턴이 01 111111은 추가 디스패치 바이트가 이어질 것임을 나타내는 디스패치 헤더임을 각각 나타낸다. 상기 언급한 비트 패턴들 즉, 00 xxxxxx, 01 000001, 01 000010, 01 000011, 01 010000, 01 111111를 제외한 비트 패턴들은 이후 사용을 위해 예약된다. 이동성(Mobility) 헤더를 확장 헤더로 포함하는 압축된 IPv6 헤더 본 발명을 설명하기 위하여 비트 패턴이 01 000010 및 01 000011인 경우들의 예를 들어 자세하게 설명한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 HC1 디스패치 헤더에 수반되는 HC1 헤더의 구조를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 디스패치 헤더(410)의 비트 패턴이 01 000010이면 압축된 IPv6 헤더를 의미하므로 HC1 헤더(420)가 수반된다. 상기 HC1 헤더(420)는 0번 비트 내지 7번 비트의 8비트들로 구성된다. 이때 0번 내지 7번 비트들의 비트가 0인지 1인지에 따른 의미는 하기 <표 4>와 같다.
비트순서 의미
0 Source prefix compressed
1 Source interface identifier compressed
2 Destination prefix compressed
3 Destination interface identifier compressed
4 Traffic and Flow Label zero
5,6 Next Header 00: uncompressed, 01: UDP, 10: TCP, 11: ICMP
7 Additional HC2 compression header follows
<표 4>에서 보는 바와 같이 0번 비트는 소스 프리픽스의 압축 여부를 나타내는 비트이고, 1번 비트는 소스 인터페이스 식별자의 압축 여부를 나타내는 비트이며, 2번 비트는 목적지 프리픽스의 압축 여부를 나타내는 비트이다. 또한 3번 비트는 목적지 인터페이스 식별자의 압축 여부를 나타내는 비트이고, 4번 비트는 트래픽 및 플로우 라벨의 제로여부를 나타내는 비트이며, 5,6번 비트들은 넥스트 헤더 정보를 나타내는 비트들이다. 즉, 5,6번 비트들이 '00'이면 다음 헤더가 비압축된 헤더임을 나타내고, '01'은 다음 헤더가 UDP 헤더임을, '10'은 다음 헤더가 TCP 헤더임을,'11'은 다음 헤더가 ICMPv6 헤더임을 나타낸다. 마지막 비트인 7번 비트는 UDP 압축 헤더와 같은 추가 HC2 헤더가 이어지는지 여부를 나타내는 비트이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이동성 디스패치 헤더에 수반되는 HC1 with이동성 헤더(Mobility Header, 이하 'MH'라 칭함) 헤더의 구조를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 디스패치 헤더(510)의 비트 패턴이 01 000011이면 이동성을 포함하는 압축된 IPv6 헤더를 의미하므로 HC1 with MH 헤더(520)가 수반된다. HC1 with MH 헤더(520)도 도 4의 HC1 헤더(420)와 같이 0번 비트 내지 7번 비트의 8비트들로 구성된다. 이때 0번 내지 7번 비트들의 비트가 0인지 1인지에 따른 의미는 하기 <표 5>와 같다.
비트순서 의미
0 Source prefix compressed
1 Source interface identifier compressed
2 Destination prefix compressed
3 Destination interface identifier compressed
4 Traffic and Flow Label zero
5,6 Next Header 00: Mobility Header, 01, 10, 11: reserved
7 Additional HC2 compression header follows
<표 5>에서 보는 바와 같이 0번 비트는 소스 프리픽스의 압축 여부를 나타내는 비트이고, 1번 비트는 소스 인터페이스 식별자의 압축 여부를 나타내는 비트이며, 2번 비트는 목적지 프리픽스의 압축 여부를 나타내는 비트이다. 또한 3번 비트는 목적지 인터페이스 식별자의 압축 여부를 나타내는 비트이고, 4번 비트는 트래픽 및 플로우 라벨의 제로여부를 나타내는 비트이며, 5,6번 비트들은 넥스트 헤더 정보를 나타내는 비트들이다. 이동성 헤더와 같은 확장 헤더를 수반하는 HC1 with MH(520)의 넥스트 헤더는 도 4의 HC1(420)의 넥스트 헤더 즉, 5,6번 비트들과 다르게 해석한다. 5,6번 비트들이 '00'이면 다음 헤더가 이동성 헤더임을 나타내고, '01', '10','11'은 추후 다른 확장 헤더로의 사용을 위해 예약된 값임을 나타낸다. 마지막 비트인 7번 비트는 추가 HC 헤더가 이어질 것임을 나타낸다. 상술한 바와 같이 디스패치 헤더 패턴에 따라 HC 헤더가 도 4 또는 도 5와 같이 해석된다. 따라서 40바이트의 IPv6의 주소를 가지는 헤더가 2바이트로 압축될 수 있고, 또한 2 바이트로 압축된 IPv6의 주소를 가지는 헤더에 의해 이동성도 또한 지원될 수 있다. 이로 인해 본 발명은 전송 단위가 작은 LoWPAN 환경에서 IPv6를 적용할 수 있을 뿐만 아니라 이동성도 지원할 수 있다.
6LoWLAN에서 네트워크 단위의 이동성이나 6LoWPAN 노드 단위의 이동성을 지원하기 위해서 이동 노드 또는 이동 라우터와 수신 노드, 바람직하게는 홈 에이전트(Home Agent) 간에 바인딩 업데이트(Binding Update) 메시지 혹은 바인딩 승인(Binding Acknowledge) 메시지와 같은 시그널링(Signaling) 메시지를 송수신한다. 여기에서 이동 노드(Mobile Node)는 이동성 및 IPv6를 지원하는 호스트(Host)나 라우터(Router)가 될 수 있으며, 이하 편의상 이동 노드가 이동 라우터를 포함하는 개념으로 사용된다. 이동 노드는 자신이 속해 있는 홈 네트워크(Home Network)에서 자신의 IPv6 주소인 홈 주소(Home of Address)를 획득한다. 외부 네트워크를 방문하면 임시 IPv6 주소를 획득할 수 있다. 홈 에이전트는 이동 노드의 홈 네트워크에 존재하는 라우터로써, 이동 노드의 홈 주소와 임시 주소에 대한 바인딩을 유지하고 관리한다. 즉, 이동 노드가 홈 네트워크를 떠나 외부 네트워크로 이동하면 홈 에이전트는 이동 노드의 홈 주소로 전송되는 모든 패킷들을 상기 이동 노드의 현재 위치인 임시 주소로 전달해주는 역할을 수행한다. 따라서 이동 노드에게 끊김 없는 서비스를 제공하기 위해 이동 노드와 홈 에이전트는 홈 주소 및 임시 주소에 관한 정보를 포함하는 바인딩 업데이트 패킷 및 바인딩 승인 패킷을 송수신해야한다. 이동 노드의 이동성을 지원하기 위하여 송수신되는 바인딩 업데이트 정보를 포함하는 포함하는 바인딩 업데이트 헤더(Binding Update Header) 또는 바인딩 승인 정보를 포함하는 바인딩 승인 헤더(Binding Acknowledge Header)도 또한 압축함으로써 상기 헤더들이 차지하는 크기를 줄일 수 있다. 이때, 바인딩 업데이트 정보 또는 바인딩 승인 정보 및 압축 정보를 MH에 포함한다. 따라서 도 5와 같이 디스패치 헤더(510)의 비트 패턴이 01 000011이고, HC1 with MH 헤더(520)의 넥스트 헤더에서 5,6번째 비트들이 '00'인 경우 즉, MH가 수반되는 경우 MH의 구조에 대해 자세하게 설명한다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동성 헤더(MH)의 구조를 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 도 5의 HC1 with MH(520) 뒤에 이어지는 확장헤더인 MH(610)는 첫번째 비트(0번 비트)(611)와 나머지 7비트들(612) 즉, 총 8비트(1 바이트)로 구성된다. MH(610)의 0번 비트(611)는 뒤따르는 헤더가 바인딩 업데이트 헤더인지 바인딩 승인 헤더인지에 대한 정보를 포함한다. 본 발명에서는 0번 비트(610) 패턴이 '0'인 경우 나머지 7비트들(612)은 바인딩 업데이트 정보를 나타내기 위한 비트들(620)이고, '1'인 경우 나머지 7비트들(612)은 바인딩 승인 정보를 나타내기 위한 비트들(630)이라고 가정한다.
MH(610)에서 0번 비트(610)가 '0'이면, 바인딩 업데이트 정보를 나타내는 7비트들(620)의 각각의 의미는 하기 <표 6>과 같다.
비트 순서 의미
1 Compressed Sequence Number
2 Compressed Lifetime
3 Acknowledgement bit
4 Home Registration bit
5 Mobile Network Prefix bit
6 Home Address
7 reserved
<표 6>에서 보는 바와 같이 1번 비트는 시퀀스 번호(Sequence Number)의 압축 여부를 나타내는 비트로써, 1번 비트가 설정되면 16비트의 바인딩 업데이트 패킷의 시퀀스 번호 필드가 8비트로 압축된다. 2번 비트는 라이프타임(Lifetime) 정보의 압축 여부를 나타내는 비트로써, 2번 비트가 설정되면 바인딩 업데이트 패킷의 라이프타임 필드가 16비트에서 8비트로 압축된다. 3번 비트는 바인딩 업데이트 패킷을 수신한 수신측 즉, 홈 에이전트로부터 수신여부에 대한 승인 패킷을 수신할 것인지를 나타내는 비트이다. 4번 비트는 홈 등록 수행을 나타내는 비트로써 설정되면 홈 등록을 수행함을 의미한다. 5번 비트는 네트워크 이동성(Network Mobility) 정보 포함여부를 나타내는 비트로써 설정되면 이동 라우터의 이동 네트워크 프리픽스 정보를 포함함을 나타낸다. 6번 비트는 이동 노드 또는 이동 라우터의 홈 주소 정보 포함여부를 나타낸다. 7번 비트는 추후 사용을 위해 예약된 비트이다.
MH(610)에서 0번 비트(610)가 '1'이면, 바인딩 승인 정보를 나타내는 7비트들(630)의 각각의 의미는 하기 <표 7>과 같다.
비트 순서 의미
1 Compressed Sequence Number
2 Compressed Lifetime
3-7 Status
<표 7>에서 보는 바와 같이 1번 비트는 시퀀스 번호(Sequence Number)의 압축 여부를 나타내는 비트로써, 1번 비트가 설정되면 시퀀스 번호 필드가 8비트로 압축된다. 2번 비트는 라이프타임 정보의 압축 여부를 나타내는 비트로써, 2번 비트가 설정되면 바인딩 승인 패킷의 라이프타임 필드가 16비트에서 8비트로 압축된다. 3번 내지 7번 비트들은 바인딩 승인 패킷의 18가지의 상태값을 나타내기 위한 비트들이다. 상태값은 송신된 바인딩 업데이트 메시지가 수신측 즉, 홈 에이전트에 수신된 상태를 표현하는 값이다.
MH에 포함된 정보에 따른 바인딩 업데이트 헤더 및 바인딩 승인 헤더의 구조의 예들은 도 7a 및 7b와 같은 형태가 될 수 있다.
도 7a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축된 바인딩 업데이트 헤더의 구조를 도시하는 도면이고, 도 7b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축된 바인딩 승인 헤더의 구조를 도시하는 도면이다.
도 7a 및 7b에 도시된 바와 같이 바인딩 업데이트 헤더(700)는 압축된 1바이트의 시퀀스 번호 필드(710), 1바이트의 라이프타임 필드(720), 16 바이트의 이동 라우터의 홈 주소(Mobile Router's Home Address) 필드(730), 및 8바이트의 이동 네트워크 프리픽스(Mobile Network Prefix) 필드(740)로 구성된다. 본 발명은 이동 노드 또는 이동 라우터와 홈 에이전트간에 송수신되는 36 바이트의 바인딩 업데이트 헤더의 크기를 바인딩 업데이트 헤더(700)와 같이 26바이트로 압축함으로써 전송되는 전체 패킷의 크기를 줄일 수 있다. 또한 바인딩 승인 헤더(750)는 압축된 1바이트의 시퀀스 번호 필드(760), 1 바이트의 라이프타임 필드(770)로 구성된다. 도 7b와 같이 시퀀스 번호 및 라이프타임 필드들을 제외하고는 압축함으로써 본 발명은 바인딩 승인 헤더의 크기를 12 바이트에서 2 바이트로 10 바이트만큼 줄일 수 있다. 따라서 본 발명은 IPv6 를 적용할 뿐만 아니라 이동성을 지원할 수 있으면서 LoWPAN 패킷의 크기적 제약을 극복할 수 있다. 상술한 6LoWPAN 패킷의 헤더들을 생성하는 과정을 이하 도면들을 참조하여 자세하게 설명한다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스패치 헤더를 생성하는 과정을 도시하는 흐름도이다. 도 8은 설명의 편의상 LoWPAN에서 송신되는 패킷들 중에서 IPv6 주소를 포함하는 헤더의 디스패치 헤더를 생성하는 과정에 한정하여 도시함에 유의한다.
도 8을 참조하면, 이동 노드 또는 홈 에이전트 등 6LoWPAN에서 메시지를 송신하는 측의 제어부(도시하지 않음)는 805 단계에서 송신되는 패킷에 압축된 IPv6헤더가 포함되는지 여부를 확인한다. 제어부는 압축된 IPv6 헤더가 포함되면 810 단계로 진행하고, 그렇지 않으면 855 단계로 진행한다. 810 단계에서 제어부는 MH가 포함되는지 확인하고, MH가 포함되면 815 단계로 진행하고, 그렇지 않으면 855 단계로 진행한다. 815 단계에서 제어부는 MH 포함을 나타내는 디스패치 헤더의 패턴을 설정한다. 본 발명에서는 압축된 IPv6 이동성 헤더 수반의 경우 도 3c와 같이 '01000011'로 비트패턴을 설정하는 것으로 가정한다. 820 단계에서 제어부는 압축된 IPv6 헤더에서 넥스트 헤더 필드인 5, 6번 비트들을 이동성 헤더가 넥스트 헤더로 다음에 이어지는 것을 나타내는 '00'으로 비트패턴을 설정하고, 압축된 IPv6 헤더의 나머지 비트들도 해당하는 정보를 포함하도록 설정한다.
825 단계에서 제어부는 송신할 패킷의 데이터가 바인딩 업데이트 정보인지 확인한다. 제어부는 바인딩 업데이트 정보이면 830 단계로 진행하고, 그렇지 않으면 870 단계로 진행한다. 830 단계에서 제어부는 MH의 0번 비트를 바인딩 업데이트 정보를 나타내는 '0'으로 비트패턴을 설정한다. 본 발명에서는 바인딩 업데이트 정보인 경우 '0'으로 비트패턴을 설정하는 것으로 설명하였으나 '1'로 변경되어 설정될 수 있음은 물론이다. 835 단계에서 제어부는 상기 0번 비트를 제외한 MH의 나머지 비트들을 해당하는 정보를 포함하도록 설정한다. MH의 비트들을 설정하는 과정에 대한 자세한 설명은 도 9a 및 9b를 참조하여 후술한다. 840 단계에서 제어부는 상기 과정들에서 설정된 디스패치 헤더, 압축된 IPv6 헤더(HC1 with MH), MH로 구성되는 이동성을 지원하는 6LoWPAN 헤더를 생성한다.
825 단계에서 바인딩 업데이트 메시지가 아니면, 제어부는 870 단계로 진행하여 MH의 0번 비트를 바인딩 승인 정보를 나타내는 '1'로 비트패턴을 설정한다. 본 발명에서는 바인딩 승인 정보인 경우 '0'으로 비트패턴을 설정하는 것으로 설명하였으나 '0'로 변경되어 설정될 수 있음은 물론이다. 875 단계에서 제어부는 상기 0번 비트를 제외한 MH의 나머지 비트들을 해당하는 정보를 포함하도록 설정한다. MH의 비트들을 설정하는 과정에 대한 자세한 설명은 도 10을 참조하여 후술한다. 880 단계에서 제어부는 설정된 디스패치 헤더, 압축된 IPv6 헤더(HC1 with MH), 및 MH로 구성되는 이동성을 지원하는 6LoWPAN 헤더를 생성한다.
845 단계에서 제어부는 압축되지 않은 IPv6 헤더를 수반하는 디스패치 헤더 패턴으로 설정한다. 본 발명에서는 압축되지 않은 IPv6 헤더 수반의 경우 도 3a와 같이 '01000001'으로 비트패턴을 설정하는 것으로 가정한다. 850 단계에서 제어부는 압축되지 않은 IPv6 헤더 필드들을 해당하는 정보를 포함하도록 설정하고 865 단계로 진행한다.
MH를 수반하지 않는 압축된 IPv6 헤더가 포함되면 855 단계에서 제어부는 압축된 IPv6 헤더를 수반하는 디스패치 헤더의 비트패턴으로 설정한다. 본 발명에서는 압축된 IPv6 헤더 수반의 경우 도 3b와 같이 '01000010'으로 비트패턴을 설정하는 것으로 가정한다. 860 단계에서 제어부는 압축된 IPv6 헤더(HC1)의 필드들을 해당 정보를 수반하도록 설정한다. 865 단계에서 제어부는 설정된 디스패치 헤더 및 압축되지 않은 IPv6 혹은 압축된 IPv6 헤더로 구성된 6LoWPAN 헤더를 생성한다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 바인딩 업데이트 헤더를 수반하는 이동성 헤더(MH)를 생성하는 과정을 도시하는 흐름도들이다.
도 9a 및 9b를 참조하면, 6LoWPAN에서 메시지를 송신하는 이동 노드의 제어부(도시하지 않음)는 905 단계에서 MH의 첫 번째 비트(도 6의 0번 비트)를 바인딩 업데이트 정보를 포함함을 나타내는 '0'으로 비트패턴을 설정한다. 상기 제어부는 이동 노드의 전반적인 동작들을 제어하는 기능을 한다. 910 단계에서 제어부는 상기 바인딩 업데이트 헤더의 시퀀스 번호 필드의 압축 여부를 확인한다. 제어부는 시퀀스 번호 필드가 압축될 것이면 915 단계로 진행하여 MH의 두 번째 비트(도 6의 1번 비트)를 '1'로 비트패턴을 설정하고, 그렇지 않으면 920 단계로 진행하여 MH의 두 번째 비트(도 6의 1번 비트)를 '0'으로 비트패턴을 설정한다. 925 단계에서 제어부는 바인딩 업데이트 헤더의 라이프타임 필드의 압축 여부를 확인한다. 제어부는 라이프타임 필드가 압축될 것이면 930 단계로 진행하여 MH의 세 번째 비트(도 6의 2번 비트)를 '1'로 비트패턴을 설정하고, 그렇지 않으면 935 단계로 진행하여 MH의 세 번째 비트(도 6의 2번 비트)를 '0'으로 비트패턴을 설정한다. 940 단계에서 제어부는 홈 에이전트로부터 바인딩 승인 패킷을 수신하고자 하는지 확인한다. 제어부는 바인딩 승인 패킷을 홈 에이전트로부터 수신하고자 하면 945 단계로 진행하여 MH의 네 번째 비트(도 6의 3번 비트)를 '1'로 비트패턴을 설정하고, 그렇지 않으면 950 단계로 진행하여 MH의 네 번째 비트(도 6의 3번 비트)를 '0'으로 비트패턴을 설정한다.
955 단계에서 제어부는 홈 에이전트에 이동 노드를 등록하고자 하는지 확인한다. 제어부는 홈 에이전트에 등록하고자 하면 960 단계로 진행하여 MH의 다섯 번째 비트(도 6의 4번 비트)를 '1'로 비트패턴을 설정하고, 그렇지 않으면 965 단계로 진행하여 MH의 다섯 번째 비트(도 6의 4번 비트)를 '0'으로 비트패턴을 설정한다. 970 단계에서 제어부는 이동 네트워크 프리픽스 포함 여부를 확인한다. 제어부는 이동 네트워크 프리픽스를 포함하고자 하면 975 단계로 진행하여 MH의 여섯 번째 비트(도 6의 5번 비트)를 '1'로 비트패턴을 설정하고, 그렇지 않으면 980 단계로 진행하여 MH의 여섯 번째 비트(도 6의 5번 비트)를 '0'으로 비트패턴을 설정한다. 985 단계에서 제어부는 홈 주소 포함 여부를 확인한다. 제어부는 홈 주소를 포함하고자 하면 990 단계로 진행하여 MH의 일곱 번째 비트(도 6의 6번 비트)를 '1'로 비트패턴을 설정하고, 그렇지 않으면 992 단계로 진행하여 MH의 일곱 번째 비트(도 6의 6번 비트)를 '0'으로 비트패턴을 설정한다. 994 단계에서 제어부는 추후 사용을 위해 예약된 비트인 MH의 여덟 번째 비트(도 6의 7번 비트)를 '0'으로 비트패턴을 설정한다. 996 단계에서 제어부는 설정된 비트들로 구성되는 MH를 생성한다. 이러한 과정들에 의해 생성된 헤더 정보에 따라 압축된 바인딩 업데이트 헤더를 생성하는 과정에 대해서는 도 11을 참조하여 후술한다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 바인딩 승인 헤더를 수반하는 이동성 헤더(MH)를 생성하는 과정을 도시하는 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 바인딩 업데이트 패킷을 수신한 수신측, 예를 들어 홈 에이전트의 제어부(도시하지 않음)는 1005 단계에서 MH의 첫 번째 비트(도 6의 0번 비트)를 바인딩 승인 메시지를 나타내는 '1'로 비트패턴을 설정한다. 여기에서 수신측의 제어부는 수신 노드 즉, 홈 에이전트의 전반적인 동작들을 제어한다. 1010 단계에서 수신측의 제어부는 바인딩 승인 헤더의 시퀀스 번호 필드의 압축 여부를 확인한다. 수신측의 제어부는 시퀀스 번호 필드가 압축될 것이면 1015 단계로 진행하여 MH의 두 번째 비트(도 6의 1번 비트)를 '1'로 비트패턴을 설정하고, 그렇지 않으면 1020 단계로 진행하여 MH의 두 번째 비트(도 6의 1번 비트)를 '0'으로 비트패턴을 설정한다. 1025 단계에서 수신측의 제어부는 바인딩 승인 헤더의 라이프타임 필드의 압축 여부를 확인한다. 수신측의 제어부는 라이프타임 필드가 압축될 것이면 1030 단계로 진행하여 MH의 세 번째 비트(도 6의 2번 비트)를 '1'로 비트패턴을 설정하고, 그렇지 않으면 1035 단계로 진행하여 MH의 세 번째 비트(도 6의 2번 비트)를 '0'으로 비트패턴을 설정한다. 1040 단계에서 수신측의 제어부는 네번째부터 여덟번째 비트들(도 6의 3번 내지 8번 비트들)을 상태(Status)값으로 설정한다. 1045 단계에서 수신측의 제어부는 설정된 비트들로 구성되는 MH를 생성한다. 이러한 과정들에 의해 생성된 헤더 정보에 따라 압축된 바인딩 승인 헤더를 생성하는 과정에 대해서는 도 12를 참조하여 후술한다.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 압축 바인딩 업데이트 헤더를 생성하는 과정을 도시하는 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 이동 노드의 제어부(도시되지 않음)는 1105 단계에서 MH의 두 번째(도 6의 1번 비트) 비트의 비트패턴이 '1'로 설정되어 있는지 확인한다. '1'로 설정되어 있으면 제어부는 1110 단계로 진행하고, 그렇지 않으면 1115 단계로 진행한다. 1110 단계에서 제어부는 시퀀스 번호 필드를 8비트로 압축한다. 1115 단계에서 제어부는 시퀀스 번호 필드가 압축되지 않은 상태인 16 비트값으로 설정한다. 1120 단계에서 제어부는 MH의 세 번째(도 6의 2번 비트) 비트의 비트패턴이 '1'로 설정되어 있는지 확인한다. '1'로 설정되어 있으면 제어부는 1125 단계로 진행하고, 그렇지 않으면 1130 단계로 진행한다. 1125 단계에서 제어부는 라이프타임 필드를 8비트로 압축한다. 1130 단계에서 제어부는 라이프타임 필드가 압축되지 않은 상태인 16 비트값으로 설정한다. 1135 단계에서 제어부는 MH의 일곱 번째(도 6의 6번 비트) 비트의 비트패턴이 '1'로 설정되어 있는지 확인한다. '1'로 설정되어 있으면 제어부는 1140 단계로 진행하고, 그렇지 않으면 1145 단계로 진행한다. 1130 단계에서 제어부는 이동 라우터의 홈 주소를 포함한다. 1145 단계에서 제어부는 이동 라우터의 홈 주소를 포함하지 않는다. 1150 단계에서 제어부는 MH의 여섯 번째(도 6의 5번 비트) 비트의 비트패턴이 '1'로 설정되어 있는지 확인한다. '1'로 설정되어 있으면 제어부는 1155 단계로 진행하고, 그렇지 않으면 1160 단계로 진행한다. 1155 단계에서 제어부는 이동 네트워크 프리픽스 주소를 포함한다. 1160 단계에서 제어부는 이동 네트워크 프리픽스 주소를 포함하지 않는다. 1165 단계에서 제어부는 설정된 값들에 따른 바인딩 업데이트 헤더를 생성한다. 이렇게 생성된 압축 바인딩 업데이트 헤더의 구조는 도 7a와 같은 구조가 될 수 있다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 압축 바인딩 승인 헤더를 생성하는 과정을 도시하는 흐름도이다.
도 12를 참조하면, 수신측의 제어부(도시되지 않음)는 1205 단계에서 MH의 두 번째(도 6의 1번 비트) 비트의 비트패턴이 '1'로 설정되어 있는지 확인한다. '1'로 설정되어 있으면 수신측의 제어부는 1210 단계로 진행하고, 그렇지 않으면 1215 단계로 진행한다. 1210 단계에서 수신측의 제어부는 시퀀스 번호 필드를 8비트로 압축한다. 1215 단계에서 수신측의 제어부는 시퀀스 번호 필드가 압축되지 않은 상태인 16 비트값으로 설정한다. 1220 단계에서 수신측의 제어부는 MH의 세 번째(도 6의 2번 비트) 비트의 비트패턴이 '1'로 설정되어 있는지 확인한다. '1'로 설정되어 있으면 수신측의 제어부는 1225 단계로 진행하고, 그렇지 않으면 1230 단계로 진행한다. 1225 단계에서 제어부는 라이프타임 필드를 8비트로 압축한다. 1230 단계에서 제어부는 라이프타임 필드가 압축되지 않은 상태인 16 비트값으로 설정한다. 이렇게 생성된 압축 바인딩 승인 헤더의 구조는 도 7b와 같은 구조가 될 수 있다.
도 13은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체 패킷 구조를 도시하는 도면이다.
도 13을 참조하면, LoWPAN에서 전송될 수 있는 패킷의 크기는 127 바이트인데, 이는 도 13의 패킷에서 물리계층 헤더인 프리앰블(Preamble) 및 시작 프레임 디리미터(Start-of-frame delimiter: SFD) 필드들을 제외한 나머지로 구성될 수 있다. 또한, 127 바이트의 MAC 프레임에서 MAC 계층 헤더인 길이(Length: Len), 프레임 체크 필드(Frame Check Field: FCF), 데이터 시퀀스 번호(Data Sequence Number: DSN), 목적지 주소(Destination: Dst), 소스 주소(Source Address: Src)을 제외한 네트워크 계층 헤더(Network Header) 및 어플리케이션 데이터(Application Data) 부분이 81 바이트의 MAC 계층에서 사용할 수 있는 패킷이다. Fchk(Frame Checksum) 필드는 프레임 체크섬(Checksum)을 위한 필드이다.
81 바이트의 패킷 중에서 본 발명에 따른 헤더 압축 방법을 적용함으로써 LoWPAN MAC 계층과 네트워크 계층 사이의 적응 계층의 헤더가 1바이트의 디스패치 헤더(DSP), 1바이트의 압축된 IPv6 헤더(HC1), 1바이트의 이동성 헤더(MH), 기존 방식으로 압축된 1바이트 IPv6 헤더(IP), 최대 26바이트의 압축 바인딩 업데이트 헤더(BU) 또는 최대 2바이트의 압축 바인딩 승인 헤더(BA)로 구성될 수 있다. 따라서 본 발명은 이동성도 지원하면서 IPv6 기술을 적용하는 헤더의 크기를 줄임으로써 제한적인 크기의 패킷을 송수신하는 LoWPAN 환경에서도 적용될 수 있다.
한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1a 내지 1d는 디스패치 헤더(Dispatch Header) 구조의 예들로, 디스패치 헤더의 8비트들 중에서 첫 2비트들이 변경될 수 있는 예를 도시하는 도면들.
도 2a, 도 2b, 도 2c, 및 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 6LoWPAN 헤더 포맷의 스택(Stack)들을 도시하는 도면들.
도 3a, 3b, 및 3c는 본 발명의 일실시예에 따라 디스패치 헤더 패턴에 따른 6LoWPAN의 패킷 헤더의 구조를 도시하는 도면들.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 HC1 디스패치 헤더에 수반되는 HC1 헤더의 구조를 도시한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이동성 디스패치 헤더에 수반되는 HC1 with이동성 헤더(Mobility Header, 이하 'MH'라 칭함) 헤더의 구조를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이동성 헤더(MH)의 구조를 도시한 도면.
도 7a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축된 바인딩 업데이트 헤더의 구조를 도시하는 도면.
도 7b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 압축된 바인딩 승인 헤더의 구조를 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스패치 헤더를 생성하는 과정을 도시하는 흐름도.
도 9a 및 9b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 바인딩 업데이트 헤더를 수반하는 이동성 헤더(MH)를 생성하는 과정을 도시하는 흐름도들.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 바인딩 승인 헤더를 수반하는 이동성 헤더(MH)를 생성하는 과정을 도시하는 흐름도.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 압축 바인딩 업데이트 헤더를 생성하는 과정을 도시하는 흐름도.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 압축 바인딩 승인 헤더를 생성하는 과정을 도시하는 흐름도.
도 13은 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전체 패킷 구조를 도시하는 도면.

Claims (25)

  1. 데이터 및 상기 데이터의 전송 정보를 포함하는 제1 및 제2 헤더들로 구성된 패킷이 송수신되며, 상기 제2 헤더는 상기 제1 헤더 이후에 이어지는 무선 네트워크에서 상기 헤더들을 압축하는 방법에 있어서,
    상기 제2 헤더가 압축된 인터넷 프로토콜 버전6(IPv6) 정보 포함여부를 확인하는 과정과,
    압축된 IPv6 정보를 포함하면, 이동성을 지원하는 확장헤더 포함여부를 확인하는 과정과,
    이동성을 지원하는 확장헤더가 포함되면, 상기 제1 헤더를 상기 압축된 IPv6 헤더 및 상기 이동성 지원 확장헤더가 수반됨을 나타내는 비트패턴으로 설정하는 과정과,
    상기 제2 헤더의 정해진 영역을 상기 이동성 지원 확장헤더 포함을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 정해진 영역 이외의 상기 제2 헤더를 압축하는 과정과,
    상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역을 이동성 정보 포함을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역 이외의 상기 이동성 지원 확장헤더를 압축하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제1 헤더는 8비트들로 구성되는 디스패치 헤더(Dispatch Header)임을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 압축된 IPv6 헤더 및 상기 이동성 지원 확장헤더가 수반됨을 나타내는 제1 헤더의 비트패턴은 01000011임을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 압축된 IPv6 정보를 포함하는 제2 헤더는 8비트들로 구성됨을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제2 헤더의 정해진 영역은 다음 헤더(Next Header) 필드임을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제2 헤더에서 상기 다음 헤더 필드는 여섯번째 및 일곱번째 비트들에 해당하며, 상기 여섯번째 및 일곱번째 비트들을 상기 이동성 지원 확장헤더 포함을 나타내는 비트패턴인 00으로 설정함을 특징으로 하는 헤더 압 축 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 다음 헤더 필드의 비트패턴이 01, 10, 및 11인 경우 추후 사용 예약을 나타냄을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 정해진 영역 이외의 상기 제2 헤더를 압축하는 과정은,
    상기 8비트들 중에서 1비트를 소스 프리픽스(Source Prefix)의 압축여부를 설정하는 과정과,
    다른 1비트를 소스 인터페이스 식별자(Source Interface Identifier)의 압축여부를 설정하는 과정과,
    또 다른 1비트를 목적지 프리픽스(Destination Prefix)의 압축여부를 설정하는 과정과,
    또 다른 1비트를 목적지 인터페이스 식별자(Destination Interface Identifier)의 압축여부를 설정하는 과정과,
    또 다른 1비트를 트래픽 및 플로우 레이블(Traffic and Flow label)의 압축여부를 설정하는 과정과,
    또 다른 1비트를 추가적인 압축 헤더의 수반여부를 설정하는 과정을 포함함 을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 이동성 지원 확장헤더는 8비트로 이루어짐을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역은 상기 확장헤더의 8비트들 중에서 첫번째 비트에 해당하는 영역이며, 상기 첫번째 비트를 상기 이동성 정보 포함을 나타내는 비트패턴인 0으로 설정함을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 이동성 정보는 바인딩 업데이트 정보(Binding Update)임을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 이동성 정보는 시퀀스 번호(Sequence number), 라이프타임(Lifetime), 승인 요청, 홈 등록 수행, 이동 네트워크 프리픽스, 및 홈 주소에 대한 정보임을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역 이외의 상기 확장헤더를 압축하는 과정은,
    상기 8비트들 중에서 1비트를 상기 시퀀스 번호의 압축여부를 나타내는 비트패턴으로 설정하는 과정과,
    다른 1비트를 상기 라이프타임의 압축여부를 나타내는 비트패턴으로 설정하는 과정과,
    또 다른 1비트를 상기 승인 요청 여부를 나타내는 비트패턴으로 설정하는 과정과,
    또 다른 1비트를 상기 홈 등록 수행여부를 나타내는 비트패턴으로 설정하는 과정과,
    또 다른 1비트를 상기 이동 네트워크 프리픽스 포함여부를 나타내는 비트패턴으로 설정하는 과정과,
    또 다른 1비트를 상기 이동 노드(Node) 또는 이동 라우터(Router)의 홈 주소 포함여부를 나타내는 비트패턴으로 설정하는 과정과,
    또 다른 1비트는 추후 사용으로 예약하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 헤더 압축 과정.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 바인딩 업데이트 정보를 포함하는 헤더는,
    상기 확장헤더에서 상기 1비트가 상기 시퀀스 번호 압축을 나타내는 비트패턴으로 설정되면 압축된 1바이트(Byte)의 시퀀스 번호 필드와,
    상기 1비트가 라이프타임 압축을 나타내는 비트패턴으로 설정되면 압축된 1바이트의 라이프타임 필드와,
    상기 1비트가 이동 네트워크 프리픽스 포함을 나타내는 비트패턴으로 설정되면 압축된 16바이트의 이동 라우터의 이동 네트워크 프리픽스 정보 필드와,
    상기 1비트가 이동 노드 또는 이동 라우터의 홈 주소 포함을 나타내는 비트패턴으로 설정되면 압축된 8바이트의 이동 네트워크 프리픽스 정보 필드로 구성됨을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  15. 제 2항에 있어서, 상기 압축된 IPv6 헤더만 수반됨을 나타내는 제1 헤더의 비트패턴은 01000010 이고,
    압축되지 않은 IPv6 정보를 포함하는 경우 상기 제1 헤더의 비트패턴은 01000001 임을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 제1 헤더의 비트패턴이 01000010로 설정된 경우 8비트들로 구성된 상기 제2 헤더에서 다음 헤더(Next Header)를 나타내는 필드의 비 트패턴이 00이면 압축되지 않은 다음 헤더가 이어짐을 나타내고, 비트패턴이 01이면 사용자 데이터그램 프로토콜(UDP) 헤더가 이어짐을 나타내고, 비트패턴이 10이면 인터넷 제어 메시지 프로토콜(ICMP) 헤더가 이어짐을 나타내며, 비트패턴이 11이면 전송 제어 프로토콜(TCP) 헤더가 이어짐을 나타냄을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  17. 데이터 및 상기 데이터의 전송 정보를 포함하는 제1 및 제2 헤더들로 구성된 패킷이 송수신되며, 상기 제2 헤더는 상기 제1 헤더 이후에 이어지는 무선 네트워크에서 상기 헤더들을 압축하는 방법에 있어서,
    이동성 정보에 대한 승인(Acknowledge)을 요청하는 패킷을 수신하면, 상기 제2 헤더가 압축된 인터넷 프로토콜 버전6(IPv6) 정보 포함여부를 확인하는 과정과,
    압축된 IPv6 정보를 포함하면, 상기 제1 헤더를 상기 압축된 IPv6 헤더 및 이동성 지원 확장헤더가 수반됨을 나타내는 비트패턴으로 설정하는 과정과,
    상기 제2 헤더의 정해진 영역을 상기 이동성 지원 확장헤더 포함을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 정해진 영역 이외의 상기 제2 헤더를 압축하는 과정과,
    상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역을 상기 이동성 정보에 대한 승인을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역 이 외의 상기 이동성 지원 확장헤더를 압축하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 상기 제1 헤더는 8비트들로 구성되는 디스패치 헤더(Dispatch Header)임을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 압축된 IPv6 헤더 및 상기 이동성 지원 확장헤더가 수반됨을 나타내는 제1 헤더의 비트패턴은 01000011임을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  20. 제 17항에 있어서, 상기 압축된 IPv6 정보를 포함하는 제2 헤더는 8비트들로 구성됨을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 제2 헤더의 정해진 영역은 다음 헤더(Next Header) 필드이고, 상기 다음 헤더 필드는 여섯번째 및 일곱번째 비트들에 해당하며, 상기 여섯번째 및 일곱번째 비트들을 상기 이동성 지원 확장헤더 포함을 나타내는 비트 패턴인 00으로 설정함을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  22. 제 17항에 있어서, 상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역은 상기 확장헤더의 8비트들 중에서 첫번째 비트에 해당하는 영역이며, 상기 첫번째 비트를 상기 이동성 정보 포함을 나타내는 비트패턴인 0으로 설정함을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  23. 제 22항에 있어서, 상기 이동성 정보는 바인딩(Binding) 정보이며, 상기 이동성 정보에 대한 승인 정보를 포함하는 헤더는 1바이트의 시퀀스 번호(Sequence Number) 및 1바이트의 라이프타임(Lifetime)로 구성됨을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 상기 이동성 정보에 대한 승인 정보를 포함하는 헤더는 바인딩 승인 헤더(Binding Acknowledge Header)임을 특징으로 하는 헤더 압축 방법.
  25. 데이터 및 상기 데이터의 전송 정보를 포함하는 제1 및 제2 헤더들로 구성된 패킷이 송수신되며, 상기 제2 헤더는 상기 제1 헤더 이후에 이어지는 무선 네트워크에서 상기 헤더들을 압축하는 장치에 있어서,
    상기 제2 헤더가 압축된 인터넷 프로토콜 버전6(IPv6) 정보 포함여부를 확인하고, 압축된 IPv6 정보를 포함하면 이동성을 지원하는 확장헤더 포함여부를 확인하고, 이동성을 지원하는 확장헤더가 포함되면, 상기 제1 헤더를 상기 압축된 IPv6 헤더 및 상기 이동성 지원 확장헤더가 수반됨을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 제2 헤더의 정해진 영역을 상기 이동성 지원 확장헤더 포함을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 정해진 영역 이외의 상기 제2 헤더를 압축하며, 상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역을 이동성 정보 포함을 나타내는 비트패턴으로 설정하고, 상기 이동성 지원 확장헤더의 정해진 영역 이외의 상기 이동성 지원 확장헤더를 압축하는 이동 노드(Mobile Node)를 포함함을 특징으로 하는 헤더 압축 장치.
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