KR20100021607A - 유틸리티 서비스를 위한 네트워크 및 라우팅 프로토콜들을 제공하는 방법 및 시스템 - Google Patents

유틸리티 서비스를 위한 네트워크 및 라우팅 프로토콜들을 제공하는 방법 및 시스템 Download PDF

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KR20100021607A
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Abstract

유틸리티 서비스를 위한 네트워크 및 라우팅 프로토콜을 제공하기 위한 방법 및 시스템이 제공된다. 일 실시예에서, 컴퓨터-구현된 방법은 유틸리티 네트워크를 검색하는 단계를 포함하는데, 유틸리티 디바이스(예를 들면, 일정한 전력의 미터)는 유틸리티 네트워크를 찾기 위한 네트워크 검색 메시지를 보낸다. 이웃 미터들이 검색되고 디바이스는 이웃들로부터 하나 이상의 네트워크에 대한 광고된 루트들을 청취한다. 그러면 디바이스는 하나 이상의 유틸리티 네트워크에 등록되어, 각 네트워크 등록에 대한 고유 어드레스를 수신한다. 또한 본 발명에 설명된 개시는 디바이스들의 클래스 중 각 디바이스(예를 들면, 배터리 전력의 미터)가 다른 장치(예를 들면, 일정한 전력의 미터)를 찾아서 그에 연관시키는 방법이다. 일정한 전력의 미터는 또한 그것의 관련 배터리 전력의 미터를 유틸리티 네트워크에 등록한다. 일정한 전력의 미터는 자신을 액세트 포인트 및 각 네트워크 외부 경로 내 업스트림 노드들에 등록한다. 각 업스트림 노드는 업스트림과 다운스트림 패킷 양쪽 모두에서 포워딩 결정을 독립적으로 내릴 수 있다(즉, 그것에게 가능한 최적의 정보에 따라 다음 홉을 선택함). 일전한 전력의 미터는 투과성 링크 문제, 정전 문제, 및 트래픽 특성을 인지할 수 있다. 이는 각 네트워크 외부 및 내부에서 최적의 루트를 찾기 위한 정보를 사용한다. 따라서 각 네트워크 디바이스는 자신 및 그와 연관된 디바이스(들) 양쪽 모두에 대한 멀티-이그레스, 멀티-인그레스 네트워크 라우팅 옵션들을 유지한다.
Figure P1020097026208
이웃 노드, 이그레스 노드, 경로 코스트, 링크 코스트, 업스트림 노드

Description

유틸리티 서비스를 위한 네트워크 및 라우팅 프로토콜들을 제공하는 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING NETWORK AND ROUTING PROTOCOLS FOR UTILITY SERVICES}
본 발명의 분야는 일반적으로 네트워크 및 네트워크 기반 컴퓨터 시스템에 관한 것으로, 특히 유틸리티 및 홈 에리어 서비스를 위한 네트워크 및 라우팅 프로토콜을 제공하기 위한 방법 및 시스템에 관한 것이다.
<발명의 요약>
예시적인 실시예는, 무선 또는 유선 WAN(Wide Area Network) 인프라스트럭처 내의 IP 호스트인 유틸리티 호스트 시스템(백 오피스 서버 또는 BOS(Back Office Server)라고도 칭함)과 상호 접속하는, RF LAN 네트워크 내의 IP 호스트들인 (전기 계량기, 수도 계량기, 가스 계량기, DA(Distribution Automation) 디바이스, 인-프레미스(in-premis) 디바이스와 같은) 홈 디바이스들과 유틸리티 간의 양방향 통신을 가능하게 하기 위해, FHSS 모드에서 동작하는 RF 네트워크(지역(terrestrial) 또는 무선 LAN)에서의 라우팅 스킴 및 프로토콜을 설명한다. 예시적인 실시예에서의 IP 버전은 IPv6이다. IPv6 패킷은 전형적인 IPv4 기반 WAN 클라우드(cloud)를 통한 송신을 위해 IPv4로 캡슐화된다. 무선 LAN 네트워크 내의 IPv6 패킷을 라우팅하기 위한 방법은, LAN과 WAN 간의 게이트웨이로서 그 용량 내에서 캡슐화(예컨 대, IPv6이 IPv4 패킷으로 캡슐화)를 수행할 수 있는 AP(Access Point)를 제공하고, IPv6 레벨에서 AP에 직접 접속되는 것으로 보이는 복수의 IPv6 엔드포인트들 또는 디바이스들을 제공하는 것을 포함한다.
엔드포인트들 또는 디바이스들은, 물리적으로, AP로 직접(AP로의 싱글 홉) 또는 다른 IPv6 디바이스들로(AP로의 멀티 홉)의 무선 송신 경로들을 확립할 수 있고, 본 발명의 알고리즘 및 방법들은 AP하의 네트워크 토폴로지가 어떻게 생성되고, 데이터 링크 계층(OSI 모델에서 계층 2)을 이용하여 패킷들이 어떻게 라우팅되는지를 설명한다. 디바이스들 또는 노드들이 나타나(come up), 가용 네트워크를 검색(discover)하고, 조인할 네트워크를 선택하고, 실행 가능한(viable) 업스트림 후보의 순서화된 세트를 그들의 라우팅 스킴에서의 다음 홉으로서 선택하고, 최적의 경로와 링크 코스트를 갖는 업스트림 노드에 등록하고, 최종적으로 하나 이상의 가용 네트워크와 관련된 AP에 등록한다. 노드에 의해 행해지는 네트워크 검색(discovery) 프로세스는, 업스트림 노드와 AP에의 명시적(explicit)인 등록이 AP에게 네트워크의 가장 최근의 노션(notion)을 제공하면서, 유틸리티 호스트 시스템에 대하여 이그레스(egress)하기 위해 업스트림의 AP에 패킷을 포워드하기 위한 루트가 있다는 것을 보장하며, 트래픽 또한 다운스트림 노드로 흐를 수 있다는 것을 보장한다. 이를 멀티-이그레스, 멀티-이그레스 라우팅 스킴이라고 하며, 여기서 네트워크 노드는 하나 이상의 AP(게이트웨이들)를 통하는 다수의 네트워크의 일부일 수 있다.
지금부터, 요소들(elements)의 구현 및 조합의 다양하고 신규한 상세들을 포 함하는 상기한 특징들 및 다른 바람직한 특징들은 첨부된 도면을 참조하며 보다 구체적으로 설명되며, 특허청구범위에서 지적된다. 여기에서 설명하는 특정한 방법 및 시스템은 단지 예시일 뿐, 제한적이 것은 아닌 것으로 이해될 것이다. 당업자는 이해하겠지만, 여기에서 설명하는 원리 및 특징들은 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하고 수많은 실시예에서 채용될 수 있다.
도 1A는 하나의 가능한 실시예의 전체적인 네트워크 아키텍처를 도시한다.
도 1B는 하나의 가능한 실시예의 전체적인 네트워크 아키텍처의 대안적인 도면이다.
도 1C는 하나의 가능한 실시예의 무선 유틸리티 네트워크의 일반적인 블럭도이다.
도 2는 라우팅 중인 패킷의 링크 계층 헤더의 비트 바이 비트 구조를 나타낸다.
도 3은 알려진 특정 네트워크로의 최적의 경로에 대하여 노드에 의해 송출된 네트워크 광고 메시지의 포맷을 도시한다.
도 4는 그 이웃으로부터 네트워크 광고를 수신한 후에, 노드에서 구현된 라우팅 테이블의 단순화된 도면이다.
도 5는 노드에 존재할 수 있는 서로 다른 루트 유형의 루트 리스트의 일 예를 도시한다.
도 6은 노드에 의해 업스트림의 또 다른 노드로 송출된 "업스트림 등록" 메 시지의 포맷을 도시한다.
도 7은 업스트림 노드에 의해 등록 노드에 송출되는 "업스트림 등록 확인응답" 메시지의 포맷의 일 예를 도시한다.
도 8은 등록하고자 하는 AP에 대하여, 노드에 의해 송출된 "AP 등록" 메시지의 포맷의 일 예를 도시한다.
도 9는 "AP 등록" 메시지 내에 포함되어 있는 AREG 이웃 설명의 내용을 도시한다.
도 10은 엔드 노드가 하나의 WAN 네트워크로의 이그레스를 제공하는 2 이상의 AP에 대하여 다수의 릴레이를 통해 접속되는 네트워크를 도시한다.
도 11은 도 10에 도시된 네트워크에서 일어나는 프로세스 중에, 네트워크로 이그레스하기 위해 엔드 노드 M 1041에서 생성되는 업스트림 홉의 순서화된 리스트를 나타낸다.
도 12는 링크 코스트들 중 하나에서 변화가 발생한 경우의 도 11의 네트워크를 나타낸다.
도 13은 도 13에 도시된 네트워크에서 루트 업데이트 프로세스 중에 네트워크로 이그레스하기 위해 엔드 노드 M에서 생성되는 업스트림 홉의 재순서화된 리스트를 나타낸다.
도 14는 다수의 AP, 릴레이 및 엔드 포인트 디바이스가 하나씩 나오는(come up) 경우의 샘플 네트워크를 나타낸다.
도 15는 하나의 가능한 실시예에서 서로 RF 통신 링크를 확립할 수 있는 노 드 전체 사이에서의 링크 코스트의 맵을 도시한다.
도 16은 도 17에서 사용하는 노테이션(notation)에 대한 설명을 제공한다.
도 17은 도 14의 네트워크에서 노드가 부팅(booted up)되어 확립될 때 발생하는 루트 결정 및 전달 프로세스의 요약을 도시한다.
도 18은 어댑티브 라우팅을 위한 다중 이그레스/다중 네트워크 구성(multiple egress/multiple network configuration)을 설명하는 도면.
이하의 설명에서는, 설명을 목적으로, 특정한 명칭(nomenclature)을 사용하여, 여기에 개시된 다양한 발명의 콘셉트에 관한 완전한 이해를 제공한다. 그러나, 당업자에게는, 이러한 특정한 상세들이 여기에 개시된 다양한 발명의 콘셉트를 실행하기 위해 반드시 필요한 것은 아니라는 것이 명백할 것이다.
이어지는 상세한 설명의 어떤 부분들은 컴퓨터 메모리 내의 데이터 비트에 관한 연산의 알고리즘 및 기호 표현으로서 제시된다. 이러한 알고리즘적인 설명과 표현은 데이터 처리 분야의 당업자가 다른 당업자들에게 그들의 연구 결과물을 가장 효과적으로 전달하기 위해 사용하는 수단이다. 여기서 알고리즘이란, 일반적으로 원하는 결과로 이어지는 직렬 및 병렬 단계의 자기 모순이 없는 시퀀스(self-consistent sequence)로 생각된다. 이 단계들은 물리량의 조작(manipulations of physical quantities)을 요한다.
그러나, 이러한 용어들 및 유사한 용어들은 모두 적당한 물리량과 관련되며며, 단지 이 양들에 적용되는 편리한 라벨일 뿐이라는 점을 명심해야 한다. 이하 의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 별도의 언급이 없는 한, 명세서 전체를 통해서, "프로세싱" 또는 "컴퓨팅" 또는 "계산" 또는 "결정" 또는 "표시" 등의 용어를 활용한 설명은, 컴퓨터 시스템의 레지스터 및 메모리 내의 물리(전자)량으로서 표현되는 데이터를 조작하여, 컴퓨터 시스템 메모리 또는 레지스터 또는 이러한 기타 정보 기억 장치, 송신 또는 표시 장치 내의 물리량으로서 유사하게 표현되는 다른 데이터로 변환하는, 컴퓨터 시스템 또는 유사 전자 컴퓨팅 디바이스의 액션 및 프로세스를 언급하는 것이라는 점을 이해해야 한다.
본 발명은 여기에서 연산을 수행하는 장치와도 관련되어 있다. 이 장치는 요구되는 목적을 위해 구체적으로 구현되거나, 컴퓨터에 기억된 컴퓨터 프로그램에 의해 선택적으로 활성화되거나 재구성되는 범용 컴퓨터를 포함할 수 있다. 이러한 컴퓨터 프로그램은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 플로피 디스크, 광 디스크, CD-ROM 및 광자기 디스크를 포함하는 임의의 유형의 디스크, "ROM(read-only memories)", "RAM(random access memories)", EPROM, EEPROM, 자기 또는 광 카드, 또는 전자 명령어를 기억하기에 적당한 임의의 유형의 미디어와 같은, 각각이 컴퓨터 시스템 버스에 연결되어 있는, 컴퓨터 판독 가능 기억 매체에 기억될 수 있다.
여기에서 제시하는 알고리즘, 프로세스, 및 방법(method)은 본래 임의의 특정한 컴퓨터 또는 다른 장치에 관련되거나 제한되는 것은 아니다. 다양한 범용 시스템을 여기에서의 교시에 따라서 프로그램에 사용하거나, 필요한 방법 단계들을 수행하기 위해 보다 특수화된 장치를 구현하기에 편리함을 보여줄 수 있다. 이러한 다양한 시스템들에 필요한 구조를 이하의 설명에서 나타낸다. 이 외에도, 본 발명은 임의의 특정한 프로그래밍 언어에 관하여 설명되지는 않는다. 여기에서 설명하는 본 발명의 교시를 구현하는 데 있어 다양한 프로그래밍 언어가 사용될 수 있다는 것이 이해될 것이다.
무선 네트워크
도 1A를 참조하면, 통신 네트워크는 (적어도 하나 이상이) 서로 링크되어 있고, 무선 LAN(160) 내의 하나 이상의 액세스 포인트(AP)들에 링크된 복수의 디바이스(140 및 130)("노드들")를 포함한다. 별도의 언급이 없는 한, AP는 다르게는 "게이트웨이"라고 칭할 수 있다. AP는 다시 하나 이상의 네트워크(110), 통상 WAN(Wide Area Networks)을 통해 하나 이상의 백 오피스 시스템(BOS)(150)에 링크될 수 있다. 백 오피스 시스템은 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스, 예컨대, 도 1B에 도시된 바와 같은 중앙 서버(150)와 같은 중앙 서버에서 구현되며, 하나 이상의 네트워크에 걸쳐 구현될 수 있다.
도 1B를 참조하면, BPD(battery powered devices; 130) 및/또는 CPD(constant powered devices; 140)와 같은 노드들이, 링크를 셋업할 수 있는 모든 이웃들을 청취(listening)함으로써, 가용 네트워크(110)를 검색하고, 조인할 네트워크를 선택하며, 가능한(viable) 업스트림 후보 세트를 다음 홉으로서 선택할 수 있다. 현재 하나의 양호한 실시예에서는, CPD가 BPD에 대한 프록시로서 역할을 할 수 있다는 점을 알기 바란다. 그러나, 다른 실시예에서는, BPD가 프록시 없이 무선 네트워크에서 노드로서 직접 참여할 수 있도록 할 수 있다.
예 1
노드 M-1, 즉 도 1A의 CPD(140)는 그 이웃들로부터 (고유 IP 어드레스)를 갖는 타입 WAN 네트워크(110)의 2개의 네트워크 WAN-1 및 WAN-2에 대해서 듣고(hear), 이 WAN들에 이그레스를 제공하는 타입 액세스 포인트(120)의 AP-1과 AP-2에 둘 다 등록한다. 이것은 타입 중앙 서버(150)의 BOS-1과 통신하기 위해, 타입 CPD(140)의 업스트림 노드 M-5, M-6, M-18, M-2 및 M-12를 통해서 한다. 이 노드들 각각은 다음 홉의 순서화된 리스트와 대응하는 링크 코스트(로컬 노드와 다음 홉과의 인접 코스트) 및 경로 코스트(다음 홉에 의한 이그레스의 광고 코스트)를 가지고 라우팅 테이블을 구현할 수 있다. 후속하여 각 노드는 자기 자신을 자신의 업스트림 이웃 및 게이트웨이(120)에 등록한다. 게이트웨이(120)는 네트워크 토폴로지와 그 제어하에 있는 모든 디바이스들 및 다른 디바이스들의 능력을 계속해서 추적할 수 있다. 노드들은 로컬 상태와 그들의 중간 이웃의 상태를 보관하며, 그들의 등록을 주기적으로 업데이트할 수 있다.
무선 유틸리티 네트워크
다음의 예시적인 실시예는 유틸리티 네트워크 내의 유틸리티 계량기(utility meter)를 모니터링하고 제어하는 네트워크 기반 시스템 및 방법을 제공한다.
도 1C는 본 발명의 실시예들을 구현하는데 이용될 수 있는 유틸리티 네트워크(170)의 일반화된 블록도이다. 유틸리티 네트워크(170)는 하나 이상의 전자 디바이스(171)들, 또는 노드들을 포함할 수 있다. 양호한 실시예에서는, 전자 디바이스(171)들은 무선 LAN(172)을 통해 접속될 수 있다. 유틸리티 네트워크의 일례에서, LAN은 유틸리티를 위한 이웃 또는 서비스 에리어에 대응하는 NAN(neighborhood area network)일 수 있다. 예시적인 실시예에 도시된 바와 같이, 주어진 전자 디바이스가 단 하나의 무선 LAN 또는 다수의 무선 LAN에 접속(또는 LAN의 일부일 수 있음)될 수 있도록, 다수의 LAN이 사용될 수 있는데, 이 LAN들은 오버랩될 수도 있고, 오버랩되지 않을 수도 있다. 노드들은 임의의 유형의 전자 디바이스일 수 있다. 전자 디바이스 또는 노드의 예로서, 유틸리티 계량기를 포함하거나 유틸리티 계량기에 접속될 수 있는 유틸리티 노드를 포함한다. 유틸리티 계량기는 미터량(metered quantity), 통상 전기, 물, 천연 가스 등과 같은 1차 산품(commodity)을 측정할 수 있는 디바이스이다. 유틸리티 계량기에 접속되는 유틸리티 노드들은 네트워크 상에서 통신하기 위해 네트워크 인터페이스 카드(NIC)를 포함하고, 하나 이상의 무선 LAN에서 통신하기 위해 하나 이상의 RF 트랜시버를 포함하고, 하나 이상의 유틸리티 계량기 인터페이스 디바이스를 포함할 수 있다(주어진 유틸리티 노드는 다수의 계량기와 인터페이스할 수 있고, 이 다수의 계량기는 전기, 가스 물 등의 서로 다른 1차 산품을 미터로 재거나 또는 재지 않을 수 있다. 유틸리티 노드는 또한 (무선 네트워크이거나 무선 네트워크가 아닐 수도 있는) 인-프리마이즈(in-premise) 네트워크를 통해 인-프레미스 디바이스에 접속하는 인-프레미스 디바이스 인터페이스를 포함할 수도 있다.) 인-프레미스(in-premise) 디바이스 인터페이스는 인-프레미스 디바이스들에 접속되어 유틸리티 노드와 인-프레미스 디바이스들 간의 통신 링크를 제공한다. 또한, 유틸리티 노드는 인-프레미스 디바이스들과, 유틸리티 노드에 접속된 무선 통신 네트워크 간의 통신 링크를 제공할 수 있다. 다른 전자 디자이스들의 예들은 셋톱 박스들(케이블 텔레비전 또는 위성 텔레비전 전송에 사용될 수 있는) 등의 통신 디바이스들, 가정용 기기(예컨대, 냉장고, 히터, 조명(들), 요리 기구 등), 컴퓨터들 또는 컴퓨팅 디바이스들(예컨대, 게임 콘솔들, 기억 장치들, PC들, 서버들, 등) 중계기, 게이트웨이, 액세스 포인트, 라우터 등의 네트워킹 디바이스들, 또는 그 외 네트워킹 디바이스들, 전화기들 또는 셀룰러 폰들, 배터리 저장 장치, 전송 장치들, 운송 수단들(예컨대: 전기 또는 하이브리드카 또는 전기 등의 계량화된/모니터링되는 상품(commodity)을 수신하기 위해 유틸리티 그리드에 "플러그-인"될 수 있는 또는 될 수 없는 그 외 수단), 오락 디바이스들(예컨대, TV, DVD 플레이어, 셋톱 박스, 게임 콘솔 등), 또는 가정, 비즈니스, 로드웨이 또는 주차장, 또는 그 외 장소에서 찾을 수 있는 그 외 디바이스를 포함한다. 중계기들은 전자 디바이스들(171)과 무선 LAN(172) 간의 통신을 핸들링할 수 있다. 예를 들어, 중계기는 전자 디바이스와 무선 네트워크의 인프라스트럭처 간의 통신을 제공할 수 있다. 특별히 다르게 언급하지 않는다면, 미터들, 전자 디바이스들, 게이트웨이들 등의 네트워크에서의 그 외 디바이스들 역시 중계기로서 수행할 수 있으며, 중계기들은 그 외 디바이스들 또는 네트워크 상의 소프트웨어의 기능들을 수행할 수도 있다.
무선 LAN(172)은 임의의 타입의 무선 네트워크일 수 있으며, 임의의 주파수, 통신 채널 또는 통신 프로토콜을 이용할 수 있다. 바람직한 일 실시예에서, 하나 이상의 무선 LAN(172)은 FHSS(Frequency-Hopping Spread Spectrum) 네트워크들이다.
LAN(172)은 일반적으로 하나 이상의 액세스 포인트(AP)(173)에 접속된다. 주어진 LAN은 단일 AP에만 접속될 수 있거나, 또는 2개 이상의 액세스 포인트에 접속될 수도 있다. 액세스 포인트(173)는 하나 이상의 WAN(wide area networks)(174)에 접속될 수 있다. WAN(174)은 하나 이상의 BOS(back office system)(175)에 접속될 수 있다. BOS는 미터링된 정보 수집에의 참여, 미터링 디바이스의 관리, 네트워크 보안, 또는 AMI 네트워크에서 기대될 수 있는 그 외 기능들 등을 포함하여, 각종 비즈니스 또는 관리 태스크를 핸들링할 수 있다. BOS의 예는 시스템들, 프록시 서버들, 아웃티지 검출 시스템들(유틸리티 네트워크에 사용될 수 있는), 데이터 기억 시스템들 등을 빌링하고 어카운팅하는 것을 포함할 수 있다.
LAN 또는 WAN, 또는 이들 양자의 조합일 수 있는 통신 네트워크 내의 노드들은 하나 이상의 프로토콜들을 이용하여 통신할 수 있다. 노드들은 전자 디바이스, 중계기, 액세스 포인트, 라우터, 또는 BOS를 포함할 수 있다. 일부 노드들은 IPv6를 이용하여 통신할 수 있으며, 일부는 IPv4 상에서 통신할 수도 있으며, 다른 일부는 IPv4 또는 IPv6 중 하나 상에서 통신할 수 있다. 일부 노드들은 IPv4 패킷 내에 IPv6 패킷들을 캡슐화할 수 있다. 또한, 일부 노드들은 IPv6 네트워크를 통해 IPv4 터널을 설정할 수 있다. 노드 간의 통신, 및 무선 통신 네트워크 접속 노드들 내에서 이용되는 라우팅에 대해 이하 상술한다.
바람직한 일 실시예에서, 사용되는 라우팅 프로토콜은, 패킷을 라우팅하기 위한 후속 홉을 결정하기 위한 메트릭으로서 안정된 업스트림 및/또는 다운스트림 라우팅의 히스토리 및/또는 경로 코스트(cost)를 이용할 수 있는, 목적지로의/목적 지로부터의 최적의 루트를 결정하기 위한 홉-바이-홉 멀티-이그레스/멀티-인그레스 알고리즘이다. 바람직한 실시예에서, 경로 코스트를 평가하기 위해 홉 카운트가 이용되지 않으며, 이하 기술하는 바와 같이 루프들을 라우팅하는 것을 방지하는 데 이용된다. 그러한 일 실시예에서, 노드는 패킷들을 전송하기 위한 바람직한 루트로서 최저의 메트릭 값으로 루트를 선택할 수 있다.
바람직한 일 실시예에서, 초기 네트워크 탐색 스캐닝 프로세스에서는 모든 슬롯들 또는 채널들을 통해 새로운 노드에 의해 라우팅 프로토콜이 이용되어, (바람직하게는) 모든 자신의 이웃들에 도달하고, 확인 응답들 및 링크 품질 추정의 초기 값을 탐색된 이웃들에게 전달한다. 이 초기 링크 품질 추정은 교신할 수많은 최상의 업스트림 이웃들을 선택하는 데 이용될 수 있다(선택된 수는 설정 가능할 수 있다).
바람직한 실시예에서, 노드의 자신의 업스트림 노드들에의 등록(registration)은, 또 다른 네트워크에 대한 이그레스를 위해 노드가 이들 업스트림 노드들을 이용하려 한다는 것을 의미한다. 업스트림 노드에의 등록에 응답하여, 업스트림 노드는 업스트림 노드에 의해 유지되는 다운스트림 라우팅 테이블 개체들에 상기 등록하는 다운스트림을 추가할 것이다. 또한, 업스트림 노드들은 다운스트림 노드에의 등록에 응답하여 등록하는 노드에 대한 최신의 타이밍 정보를 계속 유지할 수 있다. 서로를 통해 라우팅하는 노드들은, 동기되어 남아 있고 FHSS 기술을 이용하여 RF LAN의 패킷들을 교환하기 위하여, 바람직하게는 타이밍 정보를 주기적으로 교환하도록 설정된다. 현 실시예에서, 타이밍은 임의의 데이터 전송 메시지들에 대해 피기백(piggyback)으로 업데이트하지만, 미리 설정된 간격(예컨대, 30분 정도) 동안 아무런 데이터 교환이 없다면, 명백한 타이밍 정보 교환이 트리거될 수 있다.
그 후 하나 이상의 AP에 의해 노드의 등록이 발생할 수 있다. 이 등록 프로세스는 바람직하게는, 등록하는 노드를 자신의 라우팅 테이블에 추가하도록 AP를 재촉하고, 노드의 상태가 최신이라는 것을 보장할 것이다. AP에의 노드의 등록은 주기적이지만, 업스트림 노드에의 등록보다 덜 빈번히 발생할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 빈도는 매 12 시간마다 1회 정도이다.
어드레싱
IPV6 어드레싱 :
임의의 특정 네트워크에서의 엔드-투-엔드 라우팅에 대하여 무선 통신 네트워크의 각 노드(130, 140)가 고유 IPv6 어드레스에 의해 식별될 수 있다. IPv6 어드레스들은 일반적으로 2개의 논리 부분, 즉 64 비트 네트워크 프리픽스 및 64 비트 호스트부로 이루어져 있다. AP를 이용한 노드에 의해 성공적인 등록이 이루어진 때에, AP는, 노드가 참여하는 서브넷에 관련된 IPv6가 전역적으로 라우트가능한 프리픽스를 포함하여, 네트워크 구성을 포함하는 한 세트의 TLV(Type Length Value)를 노드에 전달할 수 있다. 그 후, 노드는 다이나믹 DNS 업데이트 요청(RFC(2136))을 네트워크 호스트 유틸리티 시스템(BOS) DNS 서버에 송신할 수 있다. 어플리케이션 서버가 무선 LAN에 트래픽을 송신하기를 원하는 경우, 노드의 DNS 명칭을, WAN을 통해 올바른 AP에 라우팅하는 계층(3)(IP)에 대한 IPv6 어드레 스로 분해할 수 있다. WAN이 IPv4 기반인 경우, IPv6 패킷들은 IPv4 클라우드를 관통하기 위해 적절한 프리픽스들을 갖는 IPv4 내에 캡슐화될 수 있다. BOS에서, 수신된 IPv6 패킷은 탈캡슐화(decapsulated)될 것이다.
노드는 동일한 AP 또는 다중 AP 중 어느 하나 상의 다중 네트워크에 등록될 수 있으며, 이 경우, 최저 코스트 경로의 추정 또는 계산에 기초하여 그것이 속하는 네트워크들에 대한 우선 순위를 설정할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 노드는 그것이 등록되어 있는 각 네트워크에 대해 IP 어드레스를 가질 것이다. DNS 서버는 이들 IP 어드레스들을, DNS 서버에 정의된 정책들에 따라 선호되는 순서로 노드의 호스트명에 연관시킬 수 있다. WAN 네트워크의 BOS 서버가 무선 LAN에 트래픽을 송신하기를 원하는 경우, DNS 서버는 노드의 호스트명을 분해하면서 후보의 IPv6 어드레스들을 순서대로 확인한다. 전술한 바와 같이, WAN IPv4는 BOS 서버에서의 IPv6 패킷을, 터널링을 가능하게 하는 적절한 프리픽스를 갖는 IPv4 패킷 내에 캡슐화함으로써 트래버스될 수 있다.
링크 계층 어드레싱
무선 LAN의 라우팅에서, 자신의 무선 인터페이스에 할당된 고유의 링크 계층 어드레스에 의해 각 노드(130, 140)가 식별될 수 있다. 본 실시예에서, 각 노드는 하나의 단일 인터페이스만을 갖는다. 다른 실시예들에서는 다중의 분리된 링크 계층 어드레스들을 가질 수 있다. 링크 계층 어드레스들은 일반적으로 8 바이트 길이이며, 디바이스의 MAC 어드레스이다. 링크 계층 브로드캐스트 어드레스는 6개의 ff:ff:ff:ff:ff:ff(모두 공통)일 수 있다. 이 로컬 브로드캐스트 어드레스에 의해 전송되는 패킷들은 바람직하게는 이들을 수신하는 모두에 의해 처리된다.
RF 링크 계층 패킷 포워딩
도 2는 이하 표에 설명되는 바와 같이 정보를 반송할 수 있는 링크 계층 헤더의 비트 구성을 나타낸다.
도 2에 도시된 링크 계층 헤더에 의해 반송되는 플래그들을 표 1에 나타내었다.
비트(들) 명칭 기술
0-3 버전 프로토콜 버전 번호. 상위 버전이 수신되는 경우, 프레임이 폐기된다.
4-7 프로토콜 Id 상위 계층 프로토콜 id: ㆍ0x03: SSN 라우팅 프로토콜 ㆍ0x04: IPv4 네트워킹 프로토콜 ㆍ0x06: IPv6 네트워킹 프로토콜 ㆍ0x07: 데이터링크 트레이스
8-12 어드레스 카운트 소스, 목적지, 및 소스 루트 패킷들에 대한 임의의 중간 어드레스들을 포함하여, 데이터 링크 헤더에 포함되는 어드레스들의 총 수를 나타냄.
13-17 TTL 이는 패킷이 생성되는 경우에 설정된다. 초기값은 '디폴트 TTL'로 설정되고, 설정가능하다. TTL은 패킷이 트래버스되는 매 홉마다 감소된다.
18-22 현재의 오프셋 소스 루트를 사용하지 않는 패킷들에 대해 0으로 설정된다. 이는 패킷이 네트워크에 처음으로 송신되는 경우에 0으로 설정된다. 패킷이 트래버스되는 매 홉마다 증가된다.
23-25 우선도 DLC 계층은 우선도의 8 레벨을 지원하며, 이 필드는 이들 우선도들에 직접 맵핑된다.
26 소스 루트 비트 패킷이 소스와 목적지 사이에서 이용될 전체의 홉-바이-홉 루트를 포함하는지 여부를 나타낸다.
27 소스 루트 보존 L2 포워딩 코드가 패킷 다운스트림을 포워딩할 때의 소스 루트 내의 요소들을 보존해야 하는 경우에 설정된다. 이것이 설정되지 않은 경우, L2 포워딩 코드는 포워딩 결정이 일단 이루어지면 중간 홉 어드레스들을 제거할 수 있다.
28-31 보유 장래의 이용을 위해 보유
도 2에 도시된 바와 같이, 플래그들에 후속하여 패킷을 생성하는 노드의 소스 어드레스가 뒤따른다. 바람직한 실시예에서, 플래그의 소스 어드레스는 브로드캐스트 어드레스로 결코 설정될 수 없다.
도 2에 도시된 바와 같이, 소스 어드레스에 후속하여 패킷이 송신될 다음 홉의 어드레스가 뒤따른다. 바람직한 실시예에서, 소스 루트 비트가 설정되면, 목적지 어드레스로 끝나는 홉 어드레스들의 전체 리스트가 포함되고, 그렇지 않은 경우에는 하나의 다음 홉만이 지정된다. 어느 경우에서나, 최종 어드레스는 패킷이 라우팅될 목적지이다.
소스 루트 비트가 설정되는 경우, 패킷 헤더는 그 패킷이 취할 전체 경로를 포함한다. 패킷은 중간 홉들이 없는 2개의 노드 사이에서 라우팅되는 소스일 수 있다는 점에 유의하자(즉, Add Cnt는 2이고, 목적지 어드레스는 노드 또는 브로드캐스트 어드레스이다). 이는 디버깅 이동국 등의 단말로부터 개별 노드들(120, 140)에 질의하는 데 이용될 수 있는 메커니즘이다.
소스 루트 비트가 설정되지 않는 경우, 노드 상의 L2 포워딩 코드는 어드레스 카운트 필드의 값에 기초하여 결정을 행할 수 있다. 예를 들어, RF LAN으로부터 WAN 네트워크(117) 또는 중앙 서버(150)로 보내지는 패킷에 대해 어드레스 카운트가 1이면, 패킷은 임의의 이그레스 노드나 시스템 내의 AP에 포워딩될 수 있다는 것을 의미한다. 어드레스 카운트가 1보다 크면, 노드에서 포워딩 테이블 내의 추가 어드레스들 모두가 이용가능한 L2 이그레스 목적지라는 것을 의미한다. 네트워크에 대한 포워딩 테이블 내의 어드레스들은 가장 원하지 않는 것에서부터 가장 원하는 것에 이르기까지 선호도에 의해 정렬되어 있다.
어드레스 카운트가 1보다 크다면, 패킷은 정체나 고장의 경우에 상이한 L2 목적지에 라우팅될 수 있다. 상이한 L2 목적지가 선택된 경우, 이전의 네트워크는 (현재의 오프셋을 감소시키거나 이전의 필드를 제로화함으로써) 제거되어야 한다. 라우팅 루프들의 발생을 감소시키는 것을 돕기 위해 이전의 네트워크를 제거하는 것이 의도되며, 이 경우 패킷은 원래의 소스보다 목적지로부터 보다 떨어져 재주입될 수 있다.
바람직하게는, 패킷이 노드의 L2 포워딩을 겪게 되는 경우에 TTL은 감소된다. L2 포워딩을 겪는 패킷들은 TTL이 제로가 되는 경우에 드롭되며; 로컬 호스트에 예정된 제로 TTL을 갖는 메시지들이 스택에 인도된다. 전체 소스 루트를 이용하지 않고서 메시지들을 AP (게이트웨이)(120)에 송신하는 노드들(130, 140)은 바람직하게는 TTL을, AP(120)로 이끄는 그들이 갖는 적어도 최장 경로 상의 홉들의 수가 되도록 설정해야 한다. 최대 TTL은 관리자에 의해 설정될 수 있다. 바람직한 실시예에서, L2 브로드캐스트로 설정된 목적지 어드레스로 보내진 패킷들은 포워딩되지 않는다.
유니캐스트 패킷들의 전달은 바람직하게는 DLC(Data Link Control) 계층에 의해 확인된다. 브로드캐스트 패킷들은 FHSS 스킴의 유니캐스트 패킷들로서 구현될 수 있으며, 또한, 바람직하게 확인된다. 미확인의 유니캐스트 패킷들을 송신하는 것은 가능하지 않다. 노드(130, 140)가 패킷들을 이웃에 보내는 경우, MAC 계층은 재시도의 횟수 및 전송의 최종 성공을 보고할 수 있다. 네트워크 계층은 이 정보의 카운터들을 이웃 단위로 유지할 수 있다.
라우팅 서브시스템
바람직한 실시예에서, 라우팅 서브시스템은 4개의 기능 요소들로 분할될 수 있다.
- 이웃의 스캔 및 검색(neighbor scan and discovery)
- 이웃의 유지(neighbor maintenance)
- 업스트림 이웃들에의 노드 등록
- AP에의 노드 등록
라우팅 서브시스템의 바람직한 실시예는 계층 2 라우팅에 대해 코드 엔티티 DLF(Data Link Forwarder)를, 또한 이웃 노드들을 취득하고 이웃 간의 타이밍 정보를 유지하기 위해 코드 엔티티 MLME(Media Access Control Sub-Layer Management Entity)를 이용한다.
이웃의 스캔 및 검색
CPD(140) 등의 노드들은 예컨대 이하의 경우에 네트워크 검색을 시작할 수 있다:
ㆍ가시적인 이그레스 노그들이 없는 경우(어떠한 AP와도 관련이 없는 경우)
ㆍ관리상, 또는 부분적인 고장이나 전파 손실로 인해 업스트림 노드들에 의한 통신이 어렵게 된 경우
ㆍ자신의 AP 중 하나에 대한 메시지의 주기적인 등록이 적어도 3 회 실패한 경우
ㆍ새로운 네트워크가 광고되는 경우
BPD(130) 등의 노드들은, 예컨대, 자신의 지정된 마스터(CPD 노드(140))에 대한 링크가 어렵게 된 경우에, 네트워크 검색을 시작할 수 있다.
예시적인 실시예에서, 노드는 2개의 기본 프로세스, 즉 브로드캐스트 검색 및 이웃의 질의를 이용하여 이웃하는 노드들을 검색한다. 노드가 상정되면, MLME은 "브로드캐스트 검색 프로세스"를 통해 인접한 노드들(또는 직접적으로 접속된 RF 링크들)의 모두를 찾을 수 있다. 이를 랜덤하게 행함으로써, 브로드캐스트 검색 프레임들의 송신을 시작하고, 그 후 브로드캐스트 검색 프레임을 송신할 채널을 선택해야 하는 시기를 결정할 수 있다(채널부는 랜덤하게 행해질 수 있다). 그 후, 모든 슬롯을 통해, 다음 슬롯에 대한 각각의 연속적인 브로드캐스트 검색 프레임을 전송하고, 최후의 슬롯을 랩핑(wrapping)하는 것을 순환할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 이 프로세스는 FHSS-기반 네트워크의 홉핑 시퀀스에서 모든 채널에 대해 브로드캐스트 검색 프레임이 보내진다는 것을 보장한다.
예시적인 실시예에서, 브로드캐스트 검색에 대해 2개의 모드, 즉 어그레시브 모드와 패시브 모드가 존재한다. 전원이 켜지면, 디바이스는 밀리세컨드 단위일 수 있는 랜덤화된 간격으로 검색 프레임들을 내보내는 어그레시브 검색 모드로 진입할 수 있다. 어그레시브 검색 지속이 만료되는 경우에는 패시브 검색 모드로 진입할 수 있다. 패시브 검색 모드에서 노드는, 일반적으로는 분 단위로, 송신 중인 브로드캐스트 검색 프레임 사이에서 보다 긴 시간을 대기할 수 있다.
일단 검색 프로세스가 이웃, 또는 한 세트(set)의 이웃을 찾았다면, MLME는 검색된 이웃들에게 그들의 직접적인 이웃들에 대해 질의할 수 있다(바람직하게는, 응답으로 직접적인 모든 이웃들이 제공될 것이다). 이는 (임의의 특정 디바이스에 컨택하기 위한 바램으로 다수의 프레임들을 브로드캐스팅하는 것과는 대조적으로) 네트워크 환경을 보다 신속하게 검색하기 위해 행해질 수 있다. 이웃의 질의 메커니즘은 바람직하게는 간단한 질의/응답이다: 이웃의 질의를 수신하는 노드는 그 기준을 바람직하게는 자신의 리스트 내의 모든 노드들에 적용하고, 바람직하게는 그 기준에 "일치"하는 모든 노드들은 이웃의 응답에 놓여지게 된다. 기준이 제공되지 않은 경우, 리스트 내의 모든 노드들은 이웃의 응답에 놓여질 수 있다.
MLME는 검색이 종료되는 때, 즉, 자신의 이웃들에 대해 (바람직하게는) 모든 노드들이 질의되고, 그들 이웃들에 도달하기 위한 시도가 행해진 때를 DLF에 통지할 수 있다.
MLME에 의해 확립된 이웃들의 리스트를 이용하여, DLF는 광고된 이그레스 루트들을 시도하여 검색할 것이다. 이 태스크는 MLME의 이웃 테이블 내의 디바이스들로부터 "네트워크 광고"(NADV) 메시지들을 리스팅함으로써 달성될 수 있다.
NADV 메시지는 한 세트의 이그레스 루트를 광고할 수 있는데, 이는 이그레스 루트들의 홉 카운트 및 경로 코스트를 포함할 수 있다. 경로 코스트는 후보 경로들 중 이그레스(AP)와 관련된 최저 코스트이다. 홉 카운트는 이그레스에 도달하는 데 취해져야 할 홉들의 가장 높은 수이다. 홉 카운트는 라우팅 루프를 방지하는 데 이용되며, 경로 코스트와 결합하여 이용되지는 않는다. NADV 메시지의 포맷을 도 3에 도시하였다. 목적지 MAC 어드레스는 네트워크 광고가 최종적으로 들어오는 디바이스의 MAC 어드레스이다. 대부분의 경우에, 이것은 네트워크들이 자신의 이그레스 노드들에 의해 식별되기 때문에 이그레스 포인트(또는 AP)이다.
NADV 메시지들의 형태로 수신되는 광고들로부터, 각 노드는 이용가능한 네트워크들, 그 네트워크들의 각각을 식별하는 이그레스 노드(AP), 및 이그레스 노드에 이용가능한 경로들을 리스팅한 라우팅 테이블을 확립할 수 있다. 바람직하게는, 이용가능한 경로들의 각각은 다음 홉, 경로의 타입을 기술하는 플래그들, 및 링크와 경로 코스트로 기술되어 있다. 플래그들은 루트의 종류 - 그것이 테이블 내의 영구적인 엔트리인지의 여부, 그것이 노드 등에 의해 광고될 수 있는지의 여부를 나타낸다. 바람직한 실시예에서, 노드는 네트워크에 대한 전체 코스트(링크 및 경로 코스트들)가 최저인 업스트림 노드에 의해 등록되기를 결정할 것이다. 다른 실시예들에서는 네트워크에 대한 롱텀 이그레스를 제공함에 있어 링크의 증명된 신뢰성을 포함하는 다른 기준을 이용할 것이다. 라우팅 테이블 내에 캡처될 수 있는 정보의 일례를 도 4에 도시하였다.
라우팅 테이블 정보로부터, 노드들은 목적지 MAC 어드레스, 각 어드레스와 관련된 타입, 및 그것에 대한 경로 코스트의 리스트를 이용한 다음-홉의 테이블 또는 포워딩을 확립할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 타입은 목적지와 관련된 선택 선호도를 반영하며, 소스-라우팅, 홉-바이-홉, 다이렉트 인접, 브레드크럼(breadcrumb), 또는 로컬의 5가지 중 하나일 수 있다. 도 5는 리스팅될 수 있는 루트 타입들 중 일례를 제공한다. 홉-바이-홉 타입의 목적지의 바람직한 실시예에서는, 그것은 소스 노드로부터의 다음 홉과 함께 리스팅된다. 소스-라우팅 타입의 목적지의 경우에, 포워딩 테이블 내에는 목적지와 함께 홉들의 어레이가 명백히 기술되어 있다. 동일한 목적지에 대한 복수의 엔트리들이 선호도의 순서로 리스팅될 수 있으며, 이는 타입 플래그 및 경로 코스트 양자 모두에 의해 결정될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 이하의 예의 목적지 4에 도달하기를 시도하는 경우, 노드는 경로 코스트가 증가하는 순서로 링크된 리스트에 보유되는 홉-바이-홉 엔트리들 중 하나를 우선적으로 이용할 것이다. 다른 실시예들에서, 라우팅 알고리즘은 소스 노드에 보유되는 라우팅 정보에 대해, 목적지 어드레스에 대한 포워드 세트의 경로들을 확립함으로써, 목적지 4에 대한 소스 루트 엔트리를 생성 가능하게 할 것이다. 그러나, 다른 실시예들에서, 노드는 시간상으로 소정의 지점에서 통과하는 트래픽으로부터 픽업한 브레드크럼 루트를 이용할 것이다.
이웃의 유지
바람직한 업스트림 및 다운스트림에서, 이웃들은, 클록들을 동기화하고 노드들이 서로 패킷들을 여전히 교환할 수 있다는 것을 보장하는 데 이용되는 타겟이 된 주기적 생존 메시지들 또는 MLME 비컨들을 경유하여 일정하게 유지된다. 이 일정한 컨택 및 피드백은 다중의 목적을 위한 L2 라우팅 계층에 의해 이용될 수 있는 것으로, 이하를 포함할 수 있다.
ㆍ이웃의 업데이트는 타이밍 업데이트 비컨들로 다운스트림 디바이스들에 전달된다.
ㆍ노드들은 MLME를 이용하여 그들의 다운스트림 또는 업스트림이 사라졌는지의 여부를 검출한다.
노드들의 업스트림 링크 특성은 에컨대, 다음의 경우에 변경될 수 있다.
ㆍ업스트림 노드가 사라진 경우
ㆍ신규의 바람직한 업스트림이 검출된 경우
ㆍ링크 품질이 변경된 경우(시간에 따라 스무드)
바람직한 실시예에서, 이들 규칙들은 경로 내의 모든 업스트림 노드들에 반복적으로 적용된다. 조정이 발생하는 경우, 노드는 자신의 이그레스 노드들의 각각에 대해 코스트를 재계산한다. 자신의 업스트림에 대한 노드의 코스트가 라우팅하는 네트워크들 중 하나에 대한 코스트로 상당량 변경된 경우, 이는 다음 세트의 MLME 비컨들 내의 이 정보를 자신의 다운스트림 노드에 분배한다.
네트워크 정보의 바람직한 변경에서, 일부 변경의 리스트가 분재중인 것을 나타내는 0x2로 설정된 프로토콜 타입 필드와 함께, "이웃 리스트"의 메시지가 전파된다. 일 실시예에서, 이는 새로운 네트워크를 추가하거나 또는 기존의 네트워크의 코스트를 변경하는 것을 반영할 수 있다. 업스트림이 사라지는 경우, 특정 네트워크를 효과적으로 더 이상 라우팅 가능하지 않게 하므로, 0x3으로 설정된 프로토콜 타입을 갖는 "이웃 리스트" 메시지가 송신되어 네트워크가 업스트림 노드 네트워크 리스트로부터 제거되었다는 것을 나타낸다.
바람직한 실시예에서, AP들은 그것에 유니캐스트되는 주기적 네트워크 등록 메시지들에 의해 네트워크 토폴로지의 변화에 대해 통지된다. 이들 메시지들은 AP의 네트워크 내의 모든 노드에 의해 송신될 수 있으며, 그들의 업스트림 노드들의 완전한 리스트, 및/또는 그들 각각에 대한 링크 코스트들을 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서, MLME는 라우팅 목적에 대한 링크 코스트들을 결정하기 위하여 DLF에 의해 이용될 수 있는 2개의 스무드된 평균들을 유지한다: 스무드된 RSSI 및 스무드된 인포(info) 성공률. "스무드된(smoothed)"이라는 용어는 데이터에 대해 행해진 평균화의 타입을 말한다. 바람직한 실시예에서, 평균화는 다음 공식을 이용한다: 스무드된 평균 = A*평균+B*샘플; B=(1-A). 이러한 평균화의 타입은 많은 양의 기억 메모리를 요구하지 않으며(최후의 N개의 샘플들을 저장하는 것과는 상반됨), 제어 가능한 양의 "히스토리"를 갖는다. 히스토리라는 용어는 얼마나 많은 새로운 값이 현재의 스무드된 평균에 영향을 미치는지를 말한다. 이는 A 및 B의 값에 의해 제어될 수 있다: 큰 A 값들은 작은 A 값들보다 평균이 보다 많은 히스토리를 갖는다는 것을 의미한다. 다른 실시예들은 널리 알려진 네트워크 조건들 하에서 원하는 그 외 평균화 기술을 이용할 수 있다.
RSSI는 수신된 신호 강도 표시자이다. 이 값은 노드로부터 수신되는 모든 프레임들에 대해 측정될 수 있다. 일부 실시예에서, 이는 링크의 비트 에러율의 명확한 표시를 제공하지 않을 수 있기 때문에, 링크 품질 계산에 제한된 사용만을 갖는다. 바람직하게는, 노드로부터 임의의 프레임이 수신되는 경우, 그 프레임의 RSSI는 평균화 공식을 이용하여 스무드된 RSSI로 평균화된다.
바람직한 실시예에서, "인포(Info)" 성공률의 기준은 링크 품질에 대한 최상의 측정으로서, 또한 그에 따른 라우팅 결정에 이용된다. "인포" 성공률은 패킷 성공률의 형태이다. "인포"라는 용어는 통신을 시작한 프레임들 외의 프레임들을 나타낸다. 홉핑 시퀀스에 타겟이 된 노드에 송신되는 제1 프레임은 간섭 또는 수신기가 통신중임으로 인해 실패할 수 있다. 통신을 시작하는 프레임들은 제외하고 목적한 노드가 청취하고 있는 이들 프레임만을 포함하여, 인포 성공률(info success percentage)은 수신기의 로드를 이용해서는 크게 변화하지 않는 링크 품질 측정을 제공한다. 정보 성공률은 최적의 링크 품질 표시기로 간주된다.
업스트림 이웃들에 노드 등록
각 노드는, 네트워크에서 사용하려는 업스트림 노드들에 명시적으로 등록할 수 있다. 이 등록은 업스트림 노드가 이제부터 등록하는 노드에 관하여 최신(up-to-date) 타이밍 정보를 유지하고, 다운스트림 라우팅 테이블 엔트리를 유지하려고 시도할 것임을 의미한다. 이는 트래픽이 이그레스(egress)를 향해서 흐를뿐만 아니라, 노드 쪽으로 되돌아 갈 수도 있음을 보장한다.
노드는 자신의 업스트림 노드를 "업스트림 레지스터(Upstream Register)" 메시지에 보냄으로써 업스트림 노드를 등록한다. "업스트림 레지스터(Upstream Register)" 메시지는 디바이스의 타입, 및 이웃 상태(neighborhood health) 메트릭을 포함한다. 이웃 상태 메트릭은 업스트림이 오버로드될 때에 다운스트림 노드들을 선정하기 위해 사용된다. 낮은 이웃 상태 메트릭을 갖는(따라서 아마도 낮은 경로 다양성을 갖는) 디바이스들이 높은 이웃 상태 메트릭들을 갖는 디바이스들에 앞서 우선적으로 선택된다.
"업스트림 등록(Upstream Registration)" 메시지를 위한 포맷이 도 6에서 정해진다. 메시지 타입은 그것이 업스트림 등록임을 나타낸다. 이웃 코스트는 잠재적인 노드들의 개수와 활성 업스트림 노드들의 개수의 조합에 기초한 이웃 상태(neighborhood health) 메트릭이다.
잠재적인 업스트림 노드들은 "업스트림 등록 확인응답(Upstream Registration Acknowledgement)" 메시지를 이용하여 업스트림 레지스터(Upstream Register)" 메시지에 긍정적으로 확인응답(acknowledge)하거나 부정적으로 확인응답한다. 디바이스의 "이웃 상태 (Neighborhood Health)"는 이 확인응답의 값에 기초하여 업데이트된다. 잠재적인 업스트림 노드들은 확인응답받은 업스트림 노드들보다 적은 가중치를 부여한다.
"업스트림 등록 확인응답(Upstream Registration Acknowledgement)" 메시지를 위한 포맷이 도 7에 주어진다. 타입은 그것이 업스트림 등록 확인응답(Upstream Registration Acknowledgement)" 메시지임을 나타낸다. "Seq Num"는 "업스트림 등록(Upstream Registration)" 메시지 내 요청자가 보낸 일련 번호이다. 응답의 상태 코드는 이하 중 하나 일 수 있다:
Figure 112009077617146-PCT00001
0x0, 성공적으로 추가된 노드
Figure 112009077617146-PCT00002
0x1, 추가에 실패한 노드
Figure 112009077617146-PCT00003
0x2, 높은 로드 때문에 거부된 노드
Figure 112009077617146-PCT00004
0x3, 노드가 이미 유지되고 있음
AP에 노드 등록
노드는 유니캐스트 "AP 레지스터(Register)" 메시지(AREG)를 보냄으로써 자신을 AP에 등록한다. AREG 메시지는 등록하는 노드가 업스트림 노드들로서 사용하는 AP의 네트워크 내 노드 어드레스의 리스트, 및 이들 업스트림 노드 각각에 연관된 링크 코스트를 포함한다. 이는 또한 다른 후보 네트워크들의 리스트(이들 네트워크들의 이그레스 노드들로 표현됨) 및 그것들의 코스트를 포함할 수 있다.
AREG 메시지의 포맷이 도 8에 주어진다. 타입은 그것이 AREG 메시지라고 표시하도록 설정된다. 전송할 데이터가 더 많으면 M 비트가 설정된다. Seq Number는 등록 메시지의 시퀀스 넘버이다. 등록 메시지가 여러 부분에서 전송될 때에 메시지 넘버가 사용된다. 각 AREG 이웃은 등록하는 노드에 의해 사용되는 경로들 내의 업스트림 노드로 설명된다.
AREG 메시지 내 AREG 이웃 디스크립션을 위한 포맷이 도 9에 주어진다. MAC 어드레스는 등록하는 노드가 AP에 전하는 내용인 네트워크 이그레스 포인트 또는 업스트림 노드에 대응한다. 코스트는 설명중인 업스트림 노드 또는 네트워크 이그레스 포인트에 대한 기록된 코스트다. E 비트는 네트워크 이그레스 노드(Network Egress Node) 비트이다. 이는, 이웃 디스크립션이 네트워크 이그레스 노드는 표시하고 업스트림 이웃은 표시하지 않을 경우 설정된다.
노드가 AP에 성공적으로 등록되면, AP는 노드를 그것의 라우팅 테이블에 위치시키고, 이를 노드 상에서 최신 상태로 유지한다고 확신할 것이다. 노드는 (매 12시간 마다) 주기적 등록 메시지를 AP에 보낸다. AP는 후속하는 AP 등록 메시지가 보일 때 그것의 라우팅 테이블을 업데이트할 것이다. AP가 세 개의 연속하는 등록 메시지를 놓치면, AP의 라우팅 테이블로부터 노드가 선정될 것이고, 이는 그 스스로 재등록할 필요가 있을 것이다.
성공적인 제1 시간 등록에 응답하여, AP는 바람직하게는 임의의 네트워크 구성 정보를 포함한 TLV의 세트를 내려보낸다(send down). 이 리스트는, 무엇보다도, AP의 광범위하게 라우팅가능한 IPv6 프리픽스, AP의 MAC 어드레스, DNS 서버 어드레스, 네트워크 전송 타이머들 및 L2/L3 라우팅에 관련된 임의의 다른 변수들을 포함할 수 있다.
AP가 너무 많은 노드들과 오버로드되면 이는 다른 후보 네트워크들을 갖는 노드들을 선정하기 시작할 수 있다. 이는, AREG 메시지들에서 보고된 상이한 네트워크들을 검색함으로서 이를 평가할 수 있고, 가장 양호한(healthiest) 후보들을 네트워크에서 제거할 수 있다.
나타날(coming up) 노드의 현재 선호되는 프로세스는 도 10 및 11을 이용하여 이하와 같이 요약될 수 있다. 도 10은 네트워크1(1010)에 이그레스를 제공하는AP1(1021) 및 AP2(1022)로 네트워크의 레이아웃을 도시한다. 릴레이들 R1(1031), R2(1032), 및 R3(1033) 및 액세스 포인트들 AP 1 및 AP 2 는 위에서 이미 가정되었다. M1(1041)은 제1 엔드-노드인데, 네트워크에서 그것의 나타날 프로세스는 이하에서 설명된다. 표 2a 및 2b는 감지되어 확립되는 모든 링크들의 링크 코스트를 리스팅한다.
Figure 112009077617146-PCT00005
Figure 112009077617146-PCT00006
M1(1041)이 나타나면, MLME 이웃 스캔은 제1 스텝에서 R2(1032) 및 R3(1033) 인접을 검색한다. 인접을 확립하면, R2(1032) 및 R3(1033)는 네트워크 광고(Network Advertisement) 메시지를 보낸다. 특히, 제2 단계에서, R2(1032)는 AP1(1021)를 지나 네트워크1(1010)로의 하나의 배출 루트를 광고하는 네트워크 광고 메시지를 보낸다. 메시지는 AP1(1021)의 MAC 어드레스, 네트워크 어드레스 클래스 또는 서브넷 마스크(IPv6 또는 IPv4 어드레스), R1(1031)이 보기에 M1(1041)에 대한 인접 코스트, 이그레스 노드에 도달하기 위해 소요되는 홉들의 최대 개수 (2), 및 네트워크 밖으로의 경로의 가장 낮은 코스트 (35)를 포함한다. 짧은 표기를 사용하면, [R2(1032)가 NADV(30, MAC_ADDRESS(AP1(1021)), 2, 35)를 전송한다]라고 말할 수 있다. R2(1032)는 자신이 갖고 있는 AP1(1021)으로의 직접 루트를 광고하지 않음이 이해되는데 왜냐하면 경로 코스트가 45로, 35보다 크기 때문이다. 다음으로, 제3 단계에서, R3(1033)는 AP2(1022)를 지나는 하나의 이그레스 루트를 광고하는 것에 응답하여 NADV 메시지를 보낸다. 짧은 표기로, [R3(1033)가 NADV(15, MAC_ADDRESS(AP2(1022)), 1, 40)을 전송한다]라고 쓸 수 있다. 이 다음으로 제4 단계에서 경로 코스트 및 링크 코스트를 추가하고 사용할 다음 업스트림 홉들의 오더링된 리스트를 생성함으로써 네트워크의 총 코스트를 계산하는 M1(1041)이 뒤따른다. 업스트림 노드 R2(1032)가 총 코스트 65를 갖는 반면에 업스트림 노드 R3(1033)은 총 코스트 55를 갖는다. 따라서 R3(1033)이 선호되어 상기 표 2a 및 2b에 표시된 대로 리스트에서 R2(1032) 위에 위치한다. 제5 단계에서, M1(1041)은 이 이그레스에는 다른 가능한 노드가 존재하지 않음을 보고하는 업스트림 등록 메시지를 R3(1033)에 보냄으로써 R3(1033)에 등록하려고 시도한다. 제6 단계는 R3(1033)이 M1(1041)을 수락하는 업스트림 등록 확인응답 메시지를 M1(1041)에 보낼 때 일어난다. M1(1041)은 이 이그레스에 대한 다른 가능한 노드를 갖지 않기 때문에 수락된다. 그 다음으로 M1(1041)이, 이 이그레스에는 다른 가능한 노드는 존재하지 않는다고 보고하는 업스트림 등록 메시지를 R2(1032)에 보냄으로써 R2(1032)에 등록하려고 시도하는 제7 단계가 이어진다. 다음으로 R2(1032)가 M1(1041)을 수락하는 업스트림 등록 확인응답 메시지를 M1(1041)에 보내는 제8 단계가 온다. 이 이그레스에 다른 가능한 노드를 갖지 않기 때문에 M1(1041)이 수락된다. 제9 단계에서, M1(1041)은 AP 등록 메시지를 보냄으로써 AP2(1022)에 등록하려고 시도한다. 이는 사용하려고 하는 업스트림 노드로서 R3(1033)를 보고한다. AP 등록 확인응답 메시지를 보냄으로써 AP2(1022)가 M1(1041)을 수락하고 M1(1041)에 네트워크 구성(특히, IPv6 어드레스, DNS 어드레스, AP2(1022)의 네트워크 프리픽스)을 패스하는 제10 단계가 이어진다. AP2(1022)는 이제 M1(1041)에 라우팅할 수 있다. 다음 단계 즉 제11 단계는 M1(1041)이 AP 등록 메시지를 보냄으로써 AP1(1021)에 등록하려고 시도하는 단계이다. 이는 사용하려고 하는 업스트림 노드로서 R2(1032)를 보고한다. 제12단계에서, AP1(1021)은 AP 등록 확인응답 메시지를 보냄으로써 M1(1041)을 수락하고 M1(1041)에게 네트워크 구성(특히, IPv6 어드레스, DNS 어드레스 등, API(1021)의 네트워크 프리픽스)을 전달한다. AP1(1021)은 이제 마찬가지로 M1(1041)에 라우팅할 수 있다. 다음으로, 제13 단계에서, M1(1041)은 AP2(1022)를 통해 IPv6 어드레스를 이용하여 네트워크1 DNS 서버에 다이나믹 DNS(RFC 2136) 업데이트 메시지를 전송한다. M1(1041)이 AP1(1021)을 통해 제2 IPv6 어드레스를 갖는 네트워크1 DNS 서버에 다이나믹 DNS(RFC 2136) 업데이트 메시지를 보낼 때 마지막 단계가 일어난다.
참조부호 1000의 네트워크에서 링크 코스트 변경의 예를 이용하여 네트워크에 변경이 일어날 때 루트들을 업데이트하는 방법이 설명된다. R1(1031)으로부터 AP1(1021)까지의 경로의 코스트가 20에서 5로 변경된, 다른 점만 굵은 선으로 표시된 변경된 네트워크가 도 12에 도시된다.
우선, R2(1032)가 AP2(1021)에 대한 업스트림으로서 R1(1031)을 사용하기 때문에 R1(1031)은 MLME를 지나 R2(1032)를 업데이트한다. R2(1032)는 AP2(1021)에 대한 그것의 코스트를 다시 계산한다. R2(1032)는 MLME를 통하여, 20인 새로운 경로 코스트에 관하여 업데이트 한다. 코스트는 이제 15이다. 그러면 M1(1041)은 경로 코스트 및 링크 코스트를 추가함으로써 네트워크의 총 코스트를 재계산하고 사용할 다음 업스트림 홉들의 재 오더링된 리스트를 생성한다. 업스트림 노드 R3(1033)가 총 코스트 55를 갖는 반면에 업스트림 노드 R2(1032)는 총 코스트 50을 갖는다. 그러므로 이제 R2(1032)가 선호되어 리스트에서 R3(1033)의 상위에 위치한다. 재 오더링된 루트 정보 리스트는 도 13에 도시된다. 마지막으로, R1(1031), R2(1032) 및 M1(1041)이 업데이트된 정보를 AP2(1021)와 AP2(1022) 양쪽 모두에, 그것들의 다음 주기적 AP 등록 메시지를 통해 전송한다.
액세스 포인트들(1520 시리즈) 및 릴레이들(1530 시리즈)이 먼저 제시된 다음에 엔드-포인트들(1540 시리즈)이 나타나는 통상의 시나리오에서 루트 결정 및 전달(propagation)이 작동하는 방법의 바람직한 실시예를 도시하기 위해 도 14에 도시된 작은 스케일의 RF 네트워크가 다음으로 사용될 것이다. 도 15에 도시된 대로, RF 계층에서 서로 간에 통신을 확립하는 노드들 사이에 링크 코스트들이 매핑한다. 도 16은 도 17과 관련하여 바람직한 실시예를 설명하기 위해 사용되는데, 여기서 광고된 네트워크로의 패킷들 업스트림 또는 광고된 WAN 네트워크로부터 RF 네트워크로의 다운스트림의 전달을 위한 루트들 또는 경로들을 확립하기 위해 노드들 사이에서 교환들의 완전한 시퀀스가 일어난다.
도 17의 단계 4에서, R2(1532)는 R1(1531)을 통과해 네트워크1(Net1)에 갔다가 R1(1531)까지 되돌아가는 3-홉 루트를 광고한 적이 없다고 표시된다. 이미 트래버스된 경로를 따라 되돌아가는 라우팅 정보를 광고하지 않는 이 기술을 "스플릿 호라이즌(split horizon)" 기술로 부르는데 이는 라우팅 루프들을 방지한다.
현재 바람직한 일 실시예에서 라우팅 메커니즘은, 바람직한 실시예의 무선 네트워크에서 사용되는 FHSS(Frequency-Hopping Spread Spectrum) 액세스 스킴과 호환되어, 그 이점을 취하고, FHSS의 내재하는 동작적 특징들의 일부에 영향을 주도록(leverage) 적응된다. 패킷들을 동시적으로 교환하도록 맞춰져(in synch) 있을 필요가 있는 다양한 노드들에서 클록 드리프트들을 어드레싱하기(address) 위해 정기적인 타이밍 업데이트들은 반드시 빈도(frequency) 호핑 기술로 이루어져야 한다. 라우팅 프로토콜은, 링크 상태 정보를 보내기 위한 "킵-얼라이브(keep-alive)" 메시지로서 빈도 호핑 타이밍 업데이트들을 이용함으로써 패킷을 최소한의 경비로(overhead to minimum) 유지한다. 다른 방법으로는, 타이밍 업데이트는 또한 포워딩된 임의의 데이터 패킷들에 피기백(piggyback on)할 수 있다. 달리 주지되지 않는 한, 킵-얼라이브 메시지들은 정보를 업데이트하기 위해 보낸 메시지이고, 정기적으로 보낼 수 있다. 라우팅 정보를 업데이트하기 위해 또한 사용되 수 있는, "아임 얼라이브(I'm alive)" 메시지가 통상적으로 공지를 위해, 예를 들면, 노드가 초기에 전원이 들어와 있거나 네트워크에 도입된 경우에 전송된다.
이러한 실시예에서 FHSS 스킴을 활용한 네트워크 상의 라우팅 프로토콜에서 종래의 의미의 브로드캐스팅은 없을 수 있다. 노드들은 패킷 교환을 위해 하나씩 직접적으로 타겟이 된다. 본 발명의 개시에서 라우팅 프로토콜은 브로드캐스트의 추상적 개념(abstraction)을 사용하는데 이에 의해 전체(16진수로 ff:ff:ff:ff:ff:ff) 중에서 8-바이트 MAC 어드레스를 사용하는 링크 계층 브로드캐스트 프레임이, 랜덤하게 선택된 슬롯에서 시작하는 모든 슬롯 또는 채널에서, 각 전송 사이에 사전결정된 대기 시간을 갖고 전달된다.
개시된 발명의 바람직한 실시예에서, 본원에 설명된 라우팅 프로토콜은, 비컨(beacon)이 모든 이웃들이 인식할 수 있는 특정한 공지된 빈도 호핑 시퀀스 상의 주기적 브로드캐스트인 경우 FHSS 기반의 무선 네트워크에서 비커닝 성능(beaconing capability)을 사용한다. 다수의 이웃들에 의해 수신될 수 있는 브로드캐스트 비컨은 각 이웃에게 라우팅 업데이트를 전송하는 것 보다 훤씬 더 효과적이다. 비컨은 또한, 확인응답 메시지가 없어서 실패시 재-전송 패킷들이 더 적으므로 라우팅 업데이트보다 낮은 경비를 갖는 보다 짧은 전송이다.
현재의 바람직한 일 실시예에서 본원에 설명된 라우팅 프로토콜은, 모든 노드들에 대한 루트들(routes)을 계산하여 할당하기 위해 무선 네트워크의 루트(root)에서 하나의 게이트웨이에 의존하기 보다는 네트워크에서 디바이스들(노드들)의 축적된 컴퓨팅 리소스를 노출하도록 설계된다. 엔드-포인트는, 각 루트 및 각 홉에 대하여 연관된 경로 코스트들을 갖는 이그레스 루트 광고들에 기초한 멀티플 액세스 포인드들(게이트웨이로도 지칭됨)을 통해 WAN 네트워크 밖으로 나갈 다음 홉들로서 사용할 오더링된 다수의 업스트림 노드들의 바람직한 세트를 선택한다. 1차 루트 업스트림의 실패 시 또는 액세스 포인트를 위해, 엔트-포인트의 데이터 베이스 내 액세스 포인트들 및/또는 2차 루트들에 대한 대체 시스템(fall back)은 루트들이 이미 사전 집중되어 있으므로 라우팅 알고리즘에 대한 어떤 대기도 없이 즉각적(immediate)으로 재집중한다.
현재의 바람직한 일 실시예에서, 라우팅 프로토콜은 노트들이 하나의 WAN 네트워크로부터 다른 WAN 네트워크로 이동(migrate)하게끔 허용한다. 업스트림 노드가 그것의 공지된 루트들을 다운스트림 노드에 광고할 때에, 이는 이그레스 루트들의 세트를 모든 이용가능한 WAN 네트워크들에 송출한다. 각 노드에서 라우팅 테이블은, 1차 또는 디폴트 네트워크가 이용불가능해지는 경우에 가능한 빠른 이동을 만드는, 모든 이용가능한 WAN 네트워크들을 위해 멀티플 액세스 포인트를 통과하는 다음 홉들을 리스팅한다.
현재의 바람직한 일 실시예에서, 각 노드는 사용하려고 하는 모든 업스트림 노드들에 자신을 등록한다. 업스트림 노드는 이제 그 노드에 대한 다운스트림 라우팅 테이블 엔트리를 유지할 수 있다. 엔트-포인트를 위해 예정된 트래픽은 이제 주로 홉-바이-홉 라우팅될 수 있는데, 여기서 소스중에서 단지 다음 홉만이 또는 임의의 노드가 후속하여 패킷의 메시지 헤더에 추가된다. 물론, 목적지 어드레스는 통상대로(routinely) 포함된다. 패킷이 패스해야 하는 통로인 노드들의 오더링된 리스트 전체가 메시지 헤더 내 게이트웨이에 의해 명확하게 언급되는 소스 라우팅은 이 알고리즘의 범위 내에 또한 들어간다. 본 발명에 개시된 라우팅 프로토콜은 각 노드가 그것의 아는 바(knowledge) 기반 내에서 다수의 다음 홉을 갖도록 허용하고 홉-바이-홉 포워딩하기 위해 그것들 중에서 선택을 하는 기능을 부여한다. 그렇게 함으로써, 패킷들은 전송 실패 및 재전송이 없이 문제적 링크들을 피해갈 수 있고, 본래 RF 링크들이 투과하던 무선 네트워크에서 보다 더 유리하다. 또한, 본 발명은 실패된 링크들이 존재하면 소스 라우팅 기술들이 압력을 받는 개방형(open-ended) 루트 검색 루프들을 회피한다.
본원에 설명된 예시적인 라우팅 프로토콜은, 통과하여 패스하는 트래픽으로부터 노드에 의해 모인 대안적인 루트들인 "브레드크럼(breadcrumb)" 루트들을 준비해 두었다. "브레드크럼(breadcrumb)" 루트들은 할당된 메모리가 꽉 차고 그것들이 정해진 길이의 시간 후에 낡아(stale) 졌을 때 노드의 라우팅 테이블로부터 폐기된다. 광고된 루트들 외에 이들 루트들은, 패킷의 성공적인 전송을 보장하기 위해 노드에게 이용가능한 잔여 링크들의 리스트를 확장하도록 역할한다.
본원에 설명된 예시적인 라우팅 프로토콜은 IPv6 네트워크에서 목적지에 패킷들을 라우팅하기 위해 노드에게 이용가능한 다음 홉들의 바람직한 오더링 및 소팅을 할 수 있다. 소팅 논리는 상이한 구현예들에서 다양할 수 있다. 현재의 실시예에서, 소팅 논리는 루트 정보의 기원(origin) 뿐만 아니라 목적지까지의 경로 코스트와 원하는 홉에 대한 링크 코스트 양쪽 모두를 사용한다. 예를 들면, 빈번하지 않은(infrequent) 경로를 이용하여 패스하는 트래픽으로부터 모아진 "브레드크럼(breadcrumb)" 루트로부터 선정된 다음 홉은 "홉-바이-홉(hop-by-hop)" 트래픽에서 빈번하게 사용된다고 태깅된 다음 홉보다 낮은 선호도를 부여받는다. 브레드크럼(breadcrumb)" 카테고리 또는 "홉-바이-홉(hop-by-hop)" 카테고리 내에서 다수의 다음 홉은 경로 코스트에 따라 오더링된 리스트로 소팅될 것이다. 루트 선택에 이용가능한 다른 옵션들이 존재하고, 이들 옵션은 본 발명의 상세설명에서 설명된다.
본원에 설명된 예시적인 라우팅 프로토콜은 가장 최근에 사용된 링크를 선호하는 소팅 논리 또는 구성가능한 윈도우에서 대부분의 트래픽을 패싱(따라서 "스트롱(strong)"으로 간주됨)하는 링크의 확장을 허용하여서, 트래픽 흐름들을 보다 더 제어하게 한다. 오버로드된 링크들을 피해가기 위해, 노드가 사용할 가장 적합한 다음 홉을 선택할 때 각 이용가능한 링크 상에서 가능한 다음 홉으로의 현재 트래픽 로드의 측정이 또한 고려된다.
다수의 네트워크에서 레이스터하도록 허용되는 노드(결국 노드는 다수의 IP 어드레스를 얻게 됨) 및 노드의 호스트명을 해결하기(resolve) 위해 구성가능한 정책들에 따라 이들 IP 어드레스를 소팅할 수 있는 DNS 서버를 이용하면, 이제 RF LAN으로의 트래픽의 이그레스를 제어하는 방법이 생긴다.
로드 밸런싱 & 라우팅을 위한 견고한 롤오버 메커니즘
도 18은 로드 밸런싱 및 견고한 롤오버 메커니즘을 제공하기 위한 본 출원에 설명된 라우팅 알고리즘에 영향을 끼치는 특정한 네트워크 배포(deployment) 시나리오를 도시한다.
본원에 설명된 라우팅 알고리즘은 도 18에 도시된 것과 같은 배포에 특히 적응가능하다. 다수의 배출 포인트에의 등록의 표기 및 구성가능한 링크 코스트들의 표기는 (거의) 동시적인 대체작동(failovers)의 몇몇 계층을 가능케 하도록 영향 받을 수 있다. 예를 들면, 액세스 포인트 타입(1810)의 디바이스인, AP-1이 실패하면 다음 이용가능한 AP-2가, 기본적으로 즉시, 선택될 수 있다. 또한, AP-2가 실패하면, 패킷들은 AP-3을 통해 라우팅하도록 대체작동하는 등을 할 수 있다. 보다 중앙에 위치한 모든 AP를 통합(consolidating)하는 것은 엔드-포인트 노드들로의 모든 AP를 통하는 루트들의 네트워크 광고들을 촉진하여, AP들이 퍼져 있는 시나리오에서처럼 하나 또는 두 개의 AP 대신에 모든 AP에의 이들 엔트-포인트 노드들의 등록이 된다. 중앙 위치에 있는 상이한 AP까지의 이들 루트는 링크 코스트의 견지에서 매우 비슷해 보여서, 그것들이 모두 (바람직한 실시예의) 노드들의 라우팅 테이블에 만들어져서 견고한 대체작동 메커니즘을 제공함을 보장한다. 보다 나은 AP 대 엔드-포인트 노드 비율을 위해 이들 광고들의 도달을 확장하는 데 릴레이들(1830)이 사용된다. 또한, AP 상의 트래픽 관리 정책들은, 로드 밸런싱을 달성하거나 특정한 타입의 트래픽을 위한 리소스 예약을 가능하게 하도록 액세스 포인트들에서 링크 또는 경로 코스트들을 조정하기 위해 활용될 수 있다.
본 발명은 특정 실시예를 참조하여 설명되었다. 그러나, 본 발명을 위에서 기술한 바람직한 실시예들의 형태가 아닌 특정한 형태로도 구현할 수 있음이 당업자에게 쉽게 이해될 것이다. 이는 발명의 사상으로부터 일탈하지 않고 이루어질 수 있다.
따라서, 바람직한 실시예는 단지 예시적일 뿐 임의의 방법에 제한되는 것으로 고려되어서는 안된다. 본 발명의 범위는 이상의 기재가 아니라, 첨부된 청구항들에 의해 주어지고, 청구항들의 범위 내에 들어가는 모든 변경들 및 등가물들은 본원에 포함되는 것이다.

Claims (33)

  1. 컴퓨터 구현 방법으로서,
    무선 통신 네트워크 내의 이웃 노드들을 검색하는(discovering) 단계;
    상기 무선 통신 네트워크 내의 적어도 하나의 이그레스(egress) 노드에 관한 정보를 수신하는 단계 -상기 이그레스 노드 정보는 이그레스 포인트로의 루트의 세그먼트를 따라 노드들 간의 적어도 하나의 홉에 대한 경로 코스트(path cost)를 포함함-; 및
    이웃 노드들의 우선순위 리스트를 계산하는 단계 -송출 노드의 상기 우선순위 리스트는 패킷을 상기 이그레스 노드에 포워드하기 위해 이웃 노드를 선택하는 데 사용하기 위한 것임- 를 포함하며,
    상기 우선순위 리스트를 계산하는 단계는, 대응하는 이웃 노드를 이용하여 상기 이그레스 포인트로의 루트의 세그먼트를 따라 노드들 간의 적어도 하나의 홉에 대한 경로 코스트에 기초하는 컴퓨터 구현 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 이웃 노드들을 검색하는 단계는,
    무선 통신 네트워크 내의 노드들에 적어도 하나의 검색 프레임을 브로드캐스트하는 단계; 및
    무선 통신 네트워크 내의 노드들에 적어도 하나의 검색 프레임을 브로드캐스트하는 것에 응답하여, 네트워크 이그레스 광고 메시지를 수신하는 단계 -상기 네 트워크 이그레스 광고 메시지는 상기 무선 통신 네트워크의 적어도 하나의 이그레스 노드에 관한 정보를 포함함-
    를 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 네트워크 이그레스 광고 메시지는 상기 무선 통신 네트워크와 관련된 이그레스 노드의 네트워크 어드레스를 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 경로 코스트를 계산하는 것은, 대응하는 이웃 노드를 이용하여 이그레스 포인트로의 루트의 세그먼트를 따라 노드들 간의 적어도 하나의 홉에 대한 링크 코스트를 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 경로 코스트를 계산하는 것은, 대응하는 이웃 노드를 이용하여 상기 이그레스 포인트로의 루트의 세그먼트를 따라 노드들 간의 적어도 하나의 홉에 대한 신호 품질을 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
  6. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 이그레스 노드에 등록하는 단계를 더 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 통신 네트워크 내의 적어도 하나의 중간 노드에 등록하는 단계를 더 포함하며, 상기 중간 노드는 대응하는 이웃 노드를 이용하여 이그레스 포인트로의 루트의 세그먼트를 따르는 것인 컴퓨터 구현 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    DNS 서버에의 등록 노드와 관련된 네트워크 어드레스를 보고하는 단계를 더 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 네트워크 내의 노드로부터 등록 메시지를 수신하는 단계; 및
    이그레스 루트 정보를 수신하기 위해 노드 리스트의 노드를 등록하는 단계
    를 더 포함하는 컴퓨터 구현 방법.
  10. 무선 통신 네트워크에서의 라우팅 방법으로서,
    상기 무선 통신 네트워크 내의 다음 홉 노드들을 검색하는 단계;
    상기 무선 통신 네트워크로의 적어도 하나의 액세스 포인트를 검색하는 단계;
    상기 무선 통신 네트워크로의 적어도 하나의 액세스 포인트에 등록하는 단계;
    적어도 하나의 액세스 포인트와 통신하기 위해 복수의 노드를 다음 홉 노드 로서 선택하는 단계;
    검색된 다음 홉 노드들 중 적어도 하나로부터 라우팅 정보를 수신하는 단계; 및
    검색된 다음 홉 노드들로부터 수신된 라우팅 정보로부터 라우팅 테이블을 구현하는 단계를 포함하며, 상기 라우팅 테이블은 통신 네트워크 내의 주어진 목적지 노드에 대한 적어도 하나의 대안(alternate) 경로를 포함하는 라우팅 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 주어진 목적지 노드는 제2 통신 네트워크와 통신 중인 액세스 포인트인 라우팅 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 라우팅 테이블은 통신 네트워크 내의 주어진 목적지 노드로의 대안 경로의 선호하는 순서를 지정하는 선호도 정보를 더 포함하는 라우팅 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 무선 통신 네트워크 내의 적어도 하나의 다른 노드에, 상기 통신 네트워크 내의 주어진 목적지 노드로의 대안 경로의 선호하는 순서를 지정하는 선호도 정보를 포함하는 라우팅 테이블 정보를 포워드하는 단계를 더 포함하는 라우팅 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 무선 통신 네트워크 내의 지정된 목적지 노드로 의도된 패킷을 수신하는 단계;
    상기 수신된 패킷을 상기 지정된 목적지 노드에 송신하기에 적당한 다음 홉을 선택하는 단계; 및
    상기 패킷을 선택된 다음 홉에 포워드하는 단계
    를 더 포함하는 라우팅 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 무선 통신 네트워크 내의 지정된 목적지 노드에 의도된 패킷을 수신하는 단계;
    상기 수신된 패킷을 상기 지정된 목적지 노드에 송신하기에 적당한 다음 홉을 선택하는 단계 -상기 수신된 패킷을 송신하기에 적당한 다음 홉을 선택하는 것은, 대안 경로들의 선호하는 순서를 지정하는 선호도 정보에 따라 이루어짐-; 및
    상기 패킷을 선택된 다음 홉에 포워드하는 단계
    를 더 포함하는 라우팅 방법.
  16. 제10항에 있어서, 다음 홉 노드들의 검색은, 상기 무선 통신 네트워크 내의 노드들에 적어도 하나의 검색 프레임을 브로드캐스트하는 것을 포함하는 라우팅 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 무선 통신 네트워크 내의 노드들에 적어도 하나의 검색 프레임을 브로드캐스트하는 것에 응답하여 네트워크 이그레스 광고 메시지를 수신하는 단계 -상기 네트워크 이그레스 광고 메시지는 상기 무선 통신 네트워크의 적어도 하나의 이그레스 노드에 관한 정보를 포함함-를 더 포함하는 라우팅 방법.
  18. 무선 네트워크에서의 통신 방법으로서,
    상기 무선 네트워크 내의 포워딩 노드에서 패킷을 수신하는 단계 -상기 수신된 패킷은 상기 무선 네트워크 내의 목적지 노드에 대응하는 목적지 어드레스와 상기 목적지 노드로의 적어도 부분적 루트를 포함함-;
    패킷을 상기 목적지 어드레스로 송신하기 위해 선호하는 루트가 있는지 여부를 판정하고, 선호하는 루트가 있는 것으로 판정된 경우, 상기 패킷으로부터 수신된 루트를 상기 선호하는 루트로 교체하는 단계; 및
    상기 패킷 내에 포함된 루트에 따라 상기 무선 네트워크 내의 또 다른 노드로 상기 패킷을 포워드하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 수신된 패킷 내에 포함되어 있는 상기 적어도 부분적 루트는 액세스 포인트로부터 시작되는(originated) 통신 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 적어도 부분적 루트는 상기 액세스 포인트와 상기 목적지 노드 간에 패킷이 횡단하는 노드들을 지정하는 완전한 루트(complete route)인 통신 방법.
  21. 제18항에 있어서, 상기 선호하는 루트는 포워딩 노드의 라우팅 테이블 내의 적어도 2개의 루트로부터 결정되며, 상기 적어도 2개의 루트는 포워딩 루트로부터 목적지 노드로인 통신 방법.
  22. 제21항에 있어서, 적어도 2개의 루트들 간의 결정은 상기 적어도 2개의 루트들 중 하나의 루트와 관련된 선호도 값에 기초하는 통신 방법.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 무선 통신 네트워크 내의 다음 홉 노드들을 검색하는 단계;
    상기 검색된 다음 홉 노드들 중 적어도 하나로부터 라우팅 정보를 수신하는 단계; 및
    검색된 다음 홉 노드들로부터 수신된 라우팅 정보로부터 라우팅 테이블을 구현하는 단계를 더 포함하며, 상기 라우팅 테이블은 상기 통신 네트워크 내의 주어진 목적지 노드로의 적어도 하나의 대안 루트를 포함하는 통신 방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 주어진 목적지 노드는 액세스 포인트인 통신 방법.
  25. 제23항에 있어서, 대안 루트를 계산하는 것은 상기 포워딩 노드로부터 상기 목적지 노드로의 경로 코스트에 기초하는 통신 방법.
  26. 제25항에 있어서, 상기 경로 코스트는 대안 루트의 세그먼트를 따라 노드들 간의 적어도 하나의 홉에 대한 링크 코스트를 포함하는 통신 방법.
  27. 제25항에 있어서, 상기 루트와 관련된 선호도 값은 관련 루트의 경로 코스트에 기초하는 통신 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 경로 코스트는 링크 품질, 링크 신뢰도, 또는 경로 코스트와 관련된 루트의 적어도 하나의 세그먼트를 따르는, 패킷의 송신 성공률 중 적어도 하나에 기초하는 통신 방법.
  29. 제27항에 있어서, 후보 루트에 대한 선호도 값을 결정하는데 있어 경로 코스트 성분 중에 가중치 부여 기준(weighted criterion)을 이용하는 통신 방법.
  30. 제18항에 있어서,
    무선 통신 네트워크 내의 적어도 하나의 다른 노드로 패킷을 포워드하는데 사용되는 루트를 송신하는 단계를 더 포함하는 통신 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 무선 통신 네트워크 내의 적어도 하나의 다른 노드에 패킷을 포워드하는데 사용되는 루트를 송신하는 것은, 선호하는 루트가 있는 것으로 판정된 경우에 수행되는 통신 방법.
  32. 제31항에 있어서, 상기 루트는 액세스 포인트로 송신되는 통신 방법.
  33. 제30항에 있어서, 송신된 상기 루트로 송신된 정보는, 송신된 루트와 관련된 선호도 값 또는 송신된 루트의 경로 코스트와 관련된 선호도 값 중 적어도 하나를 포함하는 통신 방법.
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