KR20140034951A - 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 ＩＰｖ６ 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법 - Google Patents

무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 ＩＰｖ６ 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법 Download PDF

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이지훈
정종수
김선태
마평수
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 6LoWPAN에서 외부 네트워크와 LLN과의 상호 통신시에 목적지 노드의 거리와 멀티캐스트 전송여부를 고려하여 컨텍스트에 스코어를 부여하고, 스코어가 높은 순서에 따라 컨텍스트를 테이블에 등록할 수 있도록 함으로써, 컨텍스트 테이블의 효율적 관리와 LLN 내에서의 압축된 패킷의 비율을 높일 수 있도록 하는 컨텍스트 기반의 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법을 제공한다.
이를 위해 본 발명은 외부 네트워크와 LLN(Low-power and Lossy Networks)의 사이를 잇는 경계 라우터가 외부 호스트로부터 전송되는 패킷의 트래픽 정보를 고려하여 스코어(Score)의 크기를 결정하는 단계, 상기 경계 라우터가 상기 결정된 스코어의 크기를 근거로 상기 전송 패킷의 프리픽스(Prefix)에 컨텍스트 ID(Context ID; CID)를 부여하여 컨텍스트 테이블(Context Table)에 등록하는 단계 및, 상기 경계 라우터가 상기 컨텍스트 테이블에 등록된 컨텍스트의 패킷을 상기 LLN의 모든 노드들에 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 ＩＰｖ６ 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법{Method for Managing Context Table for Compress the IPv6 Header Based on Context in wireless Mesh Networks}
본 발명은 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 6LoWPAN(IPv6 over Low-power Personal Area Networks)에서 주소 압축에 이용되는 컨텍스트 테이블의 컨텍스트를 스코어의 크기에 따라 교체 및 갱신할 수 있도록 함으로써, 압축되는 패킷의 비율을 증가시킬 수 있도록 하는 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, IEEE 802.15.4 등의 표준을 따르는 저전력 고손실 무선 네트워크(Low-power and Lossy Networks; LLNs)(이하, LLN이라 칭함)는 기존 인터넷과의 상호 운용성이 요구되고 있는데, 이러한 요구사항을 만족시키기 위해서는 LLN에 기존 인터넷에서 사용되고 있는 IP(Internet Protocol)를 적용해야 한다.
특히, LLN과 같은 저전력 네트워크는 무수히 많은 노드들의 집합에 의해 네트워크를 형성하고 있기 때문에, 주소고갈 문제가 있는 IPv4 대신 IPv6를 적용해야 할 필요성이 있다.
하지만, IPv6의 헤더 크기는 40바이트이고, IPv6에서 요구하는 최소 전송 패킷 크기는 1280-octet으로 크기가 너무 크기 때문에, 자원 제약이 심한 LLN에 단순히 IPv6를 적용하는 것은 부적합하다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서, IETF는 6LoWPAN(IPv6 over Low-power Personal Area Networks) 적응 계층을 표준화하여, LLN에 IPv6를 적용할 수 있도록 하고 있다.
이러한 6LoWPAN의 적응 계층은 네트워크 계층과 링크 계층 사이에 존재하며, 패킷의 헤더를 압축하거나 압축 해제하는 역할을 하는데, 특히 6LoWPAN은 IPv6 헤더에서 대부분의 영역을 차지하고 있는 IPv6주소필드를 압축할 수 있어서 압축률을 높힐 수 있는 장점이 있다.
도 1은 일반적인 IPv6 패킷의 헤더 데이터 포맷을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 IPv6 패킷에 대한 주소의 길이는 16바이트이고, 전체 헤더의 크기는 40바이트의 데이터 용량을 갖는데, 출발지 주소(Source Address) 및 목적지 주소(Destination Address)가 전체 헤더 사이즈의 약 80%를 차지하는 32바이트로 할당되어 있으므로, 헤더의 길이를 효과적으로 줄이기 위해서는 주소 압축이 필수적이다.
도 2는 도 1에 도시된 IPv6의 헤더 데이터 포맷에 의거하여 IPv6의 주소를 예시적으로 구성한 상태를 나타낸 도면이다.
도 2에 예시된 바에 따르면, LLN에서 각 노드에게 할당되는 IPv6주소의 구성은, 64비트 길이의 프리픽스(Prefix)와, 상기 프리픽스의 뒤를 이어서 64비트 길이를 갖는 인터페이스 ID(Interface ID)로 이루어져 있다.
한편, 6LoWPAN은 패킷의 헤더를 압축할 때, 스테이트리스(Stateless) 헤더 압축 방식과, 스테이트풀(Stateful) 헤더 압축 방식을 적용하는데, 스테이트리스 헤더 압축 방식의 경우에는 IPv6 주소가 링크-로컬(Link-Local Address)인 경우에 사용되며, 단순히 프리픽스(Prefix) 부분만을 제거하는 방식이다.
반면에, 스테이트풀 헤더 압축 방식은 컨텍스트(Context) 기반의 주소 압축 기법으로서, IPv6주소가 글로벌 주소(Global Address)인 경우에 사용되며, 컨텍스트 테이블(Context Table)을 이용하여 프리픽스를 압축하는 방식이다.
여기서는 LLN을 구성하는 노드들이 외부 호스트와 통신하는 경우에, 글로벌 주소를 사용하기 때문에, 헤더 압축 방식으로는 스테이트풀 압축 방식을 사용하여 주소를 압축해야 한다.
도 3은 종래의 경계 라우터가 컨텍스트 테이블을 이용하여 외부 호스트로부터 수신되는 데이터의 주소를 압축하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 종래에는 외부 호스트에서 LLN의 노드로 데이터를 전송할 경우, 경계 라우터가 컨텍스트 테이블을 이용하여 외부 호스트 주소의 프리픽스 부분을 압축할 수 있도록 되어 있는데, 컨텍스트 테이블을 이용하게 되면 프리픽스 뿐만 아니라, 나머지 64비트 길이의 IID 부분까지도 기존의 6LoWPAN의 압축기술을 이용하여 추가적으로 압축할 수 있다.
상기 LLN과 외부 네트워크의 사이에서 라우팅 기능을 수행하는 경계 라우터는 컨텍스트 테이블을 유지 및 관리하며, 스테이트풀 압축을 진행할 외부 호스트의 프리픽스를 컨텍스트로 가지고 컨텍스트 ID(Context ID; CID)와 매핑하게 되며, 컨텍스트 ID와의 매핑에 의해 갱신된 컨텍스트를 LLN의 모든 노드에게 전달하여 동기화한다.
한편, 컨텍스트 테이블에 등록되는 컨텍스트 ID는 각 엔트리를 식별하기 위한 고유값으로서, 4비트의 길이를 갖기 때문에 0부터 15까지 16개의 ID가 존재하기 때문에, 최대 16개까지의 프리픽스를 등록할 수 있다.
관련 기술로는 한국공개특허 제2007-0008436호(인터넷 프로토콜 버전6 기반의 저전력 무선 개인 영역네트워크에서 외부 인터넷 프로토콜 버전6 기반 네트워크와 연동하기 위한 게이트웨이 및 이를 이용한 상호 연동방법)(2007.01.17)가 있다.
그러나, 이러한 외부 네트워크와 LLN의 사이를 잇는 경계 라우터는 컨텍스트 테이블에 외부 호스트의 프리픽스를 등록하여 글로벌 주소를 압축하지만, 컨텍스트 테이블에 등록될 수 있는 프리픽스가 최대 16개로 제한적이기 때문에, 컨텍스트 테이블에 등록되지 않은 호스트가 전송한 패킷은 주소를 압축하지 않고 전송될 수 밖에 없다. 그런데, 만일 컨텍스트 테이블에 등록되어 있지 않은 외부 호스트가 등록된 호스트보다 많은 수의 패킷을 발생시킨다면, 컨텍스트 테이블의 컨텍스트 이용 효율이 저하될 수 밖에 없고, LLN 내에서 압축된 패킷의 비율이 떨어질 수 밖에 없다는 문제점이 발생된다.
이를 해결하는 방안으로서, 종래 컨텍스트 테이블의 컨텍스트를 수정하기 위해서는 네트워크 관리자가 직접 경계 라우터에 접근하여 컨텍스트를 업데이트 해야 한다는 번거로움이 있다.
이에, 관리자의 번거로운 업데이트 작업 없이도 LLN의 패킷 주소 압축 효율을 향상시키고, 경계 라우터가 컨텍스트 테이블을 효율적으로 이용할 수 있도록 하기 위해서는, 경계 라우터가 특정의 판단 조건에 근거하여 LLN 내에서 많은 수의 패킷을 발생시키는 외부 호스트의 프리픽스를 자동으로 선택할 수 있도록 하고, 그에 따라 컨텍스트 테이블을 효율적으로 관리할 수 있도록 하는 획기적인 기술의 개발이 절실히 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하기 위해 이루어진 것으로서, 6LoWPAN에서 외부 네트워크와 LLN과의 상호 통신시에 목적지 노드의 거리와 멀티캐스트 전송여부를 고려하여 컨텍스트에 스코어를 부여하고, 스코어가 높은 순서에 따라 컨텍스트를 테이블에 등록할 수 있도록 함으로써, 컨텍스트 테이블의 효율적 관리와 LLN 내에서의 압축된 패킷의 비율을 높일 수 있도록 하는 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일측면에 따른 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법은, 외부 네트워크와 LLN의 사이를 잇는 경계 라우터가 외부 호스트로부터 전송되는 패킷의 트래픽 정보를 고려하여 스코어(Score)의 크기를 결정하는 제1단계, 상기 경계 라우터가 상기 결정된 스코어의 크기를 근거로 상기 전송 패킷의 프리픽스(Prefix)에 컨텍스트 ID(Context ID; CID)를 부여하여 컨텍스트 테이블(Context Table)에 등록하는 제2단계 및, 상기 경계 라우터가 상기 컨텍스트 테이블에 등록된 컨텍스트의 패킷을 상기 LLN의 모든 노드들에 전송하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1단계에서, 상기 경계 라우터에서 스코어의 크기 결정을 위해 고려되는 트래픽 정보는, 외부 호스트로부터 발생되는 패킷에 대한 해당 경계 라우터(20)부터 목적지 노드까지의 홉(Hop) 수와, 멀티캐스트(Multicast)의 전송 여부, 패킷 전송 주기 인 것을 특징으로 한다.
상기 제1단계에서, 상기 스코어의 결정은,
Figure pat00001
(단, 상기 SA는 특정 외부 호스트 A의 스코어를 의미하고, 상기 D는 경계 라우터로부터 목적지 노드까지의 홉 수를 의미하며, 상기 PA는 특정 외부 호스트 A의 패킷 전송 주기값을 의미함)와 같이 계산하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2단계는, 상기 컨텍스트 테이블에 할당된 저장 공간에 모든 컨텍스트가 등록된 충적 상태이면, 상기 스코어가 결정된 패킷의 컨텍스트를 예비 테이블(Reserved Table)에 등록하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2단계에서, 상기 경계 라우터는 상기 컨텍스트 테이블에 등록된 컨텍스트의 스코어값과, 상기 예비 테이블에 등록된 컨텍스트의 스코어값을 비교하는 단계, 상기 컨텍스트 테이블의 컨텍스트에 대한 스코어값이 상기 예비 테이블의 컨텍스트에 대한 스코어값 보다 작으면, 상기 경계 라우터가 상기 예비 테이블의 스코어값이 큰 컨텍스트와 상기 컨텍스트 테이블의 스코어값이 작은 컨텍스트를 서로 교체하여 등록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2단계에서, 상기 경계 라우터는 상기 스코어값이 작은 컨텍스트 테이블로부터의 컨텍스트가 상기 예비 테이블로 교체 등록될때, 해당 컨텍스트와 스코어값만을 등록하고, 상기 스코어값이 큰 예비 테이블로부터의 컨텍스트가 상기 컨텍스트 테이블에 교체 등록될때, 교체되는 컨텍스트에 부여된 컨텍스트 ID를 매핑하여 해당 컨텍스트와 스코어값에 할당하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2단계에서, 상기 경계 라우터는 상기 스코어가 결정된 컨텍스트가 상기 컨텍스트 테이블에 이미 등록된 컨텍스트인지를 판단하는 단계, 상기 스코어가 결정된 컨텍스트가 상기 컨텍스트 테이블에 이미 등록된 컨텍스트이면, 상기 경계 라우터가 상기 이미 등록된 컨텍스트의 스코어를 상기 결정된 스코어 만큼 증가시켜서 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 외부 네트워크와 LLN 사이의 경계 라우터는 LLN 내에서 가장 많은 패킷을 발생시키는 외부 호스트의 프리픽스(Prefix)를 우선적으로 컨텍스트 테이블에 등록하게 되는데, 이를 위해 각 프리픽스마다 목적지 노드의 거리, 멀티캐스트 전송여부, 그리고 패킷 전송 주기를 고려하여 스코어를 계산하고, 스코어의 크기를 비교하여 예비 테이블과의 컨텍스트 교체를 수행할 수 있도록 함에 따라, LLN 내에서 더 많은 패킷의 헤더를 압축할 수 있으며, LLN의 경우 데이터 손실률이 높은 특징이 있기 때문에 전송해야 하는 패킷 수를 줄이는 것이 중요하게 되는데, 패킷 단편화 발생이 줄어들어 전송하는 패킷 수를 감소시키 수 있게 되고, LLN 내의 각 노드의 경우에도 데이터 송수신을 위한 전력소모를 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에서는 경계 라우터가 스스로 컨텍스트 테이블을 유지 및 관리하기 때문에, 네트워크 관리자의 개입 없이도 장시간 효율적인 운영이 가능하다.
도 1은 일반적인 IPv6 패킷의 헤더 데이터 포맷을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 IPv6의 헤더 데이터 포맷에 의거하여 IPv6의 주소를 예시적으로 구성한 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은 종래의 경계 라우터가 컨텍스트 테이블을 이용하여 외부 호스트로부터 수신되는 데이터의 주소를 압축하는 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법을 구현하는 네트워크 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법에서 컨텍스트 테이블의 관리 기능을 담당하는 경계 라우터의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법에서 스코어에 따라 컨텍스트 테이블과 예비 테이블 간에 컨텍스트 교체가 발생하는 상태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법에서 컨텍스트 테이블 갱신 과정을 설명하는 플로우차트이다.
이하, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 대해 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법을 구현하는 네트워크 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법을 구현하는 네트워크 시스템은, 다수의 외부 호스트(OH1 ∼ OHn)와, 인터넷(10), 경계 라우터(20), 다수의 노드(40)로 이루어진 LLN(30)을 포함한다.
상기 다수의 외부 호스트(OH1 ∼ OHn)는 상기 인터넷(10)을 통해 상기 LLN(30)의 각 노드(40)에 IPv6 기반의 헤더내 주소를 갖는 데이터 패킷을 전송한다.
상기 인터넷(10)은 상기 다수의 외부 호스트(OH1 ∼ OHn)와 멀티미디어 네트워크 통신이 가능하도록 연결되어 있는 외부 네트워크로서, 상기 경계 라우터(20)를 통하여 상기 LLN(30) 내의 각 노드(40)로 특정 외부 호스트로부터의 데이터 패킷을 전달한다.
상기 경계 라우터(20)는 상기 인터넷(10)을 통해 상기 다수의 외부 호스트(OH1 ∼ OBn)로부터 각각 전송되는 패킷의 프리픽스를 컨텍스트 테이블에 등록하고, 각 패킷을 상기 LLN(30) 내의 목적지의 노드로 전달하는 기능을 수행하는 것으로서, 상기 압축된 패킷의 비율을 높이기 위해서 각 외부 호스트의 패킷 통신에 대한 트래픽 발생 상태에 따라 해당 프리픽스에 스코어를 부여하여 관리한다.
여기서, 상기 경계 라우터(20)는 압축된 패킷의 비율을 높이기 위해서 어떤 호스트의 프리픽스를 컨텍스트 테이블에 등록할 것인지를 선택해야 하는데, 상기 LLN(30)으로 가장 많은 트래픽을 유발시키는 외부 호스트를 선택하할 수 있도록 한다. 이를 위해, 상기 경계 라우터(20)는 각 호스트의 트래픽에 따라 프리픽스에 스코어를 부여하고, 스코어의 크기가 큰 프리픽스를 우선적으로 컨텍스트 테이블에 등록하도록 한다.
한편, 상기 스코어의 크기 결정은 각 외부 호스트로부터 발생되는 패킷에 대한 해당 경계 라우터(20)부터 목적지 노드까지의 홉(Hop) 수와, 멀티캐스트(Multicast)의 전송 여부, 패킷 전송 주기 등과 같은 전송 패킷의 트래픽 정보를 모두 고려하여 계산할 수 있도록 한다.
상기 다수의 노드(40)는 상기 경계 라우터(20)로부터 변경된 컨텍스트를 갖는 상기 외부 호스트(OH1 ∼ OBn)로부터의 패킷 데이터를 각각 전달받게 된다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법에서 컨텍스트 테이블의 관리 기능을 담당하는 경계 라우터의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 경계 라우터(20)는 컨트롤러(22)와, 컨텍스트 테이블(26) 및 예비 테이블(28)을 갖춘 테이블 메모리(24)를 포함한다.
상기 컨트롤러(22)는 상기 외부 호스트(OH1 ∼ OBn)로부터 각각 전송되는 패킷 데이터를 수신받아서 상기 LLN(30)의 목적지 노드(40)까지의 홉 수와, 패킷 전송 주기값을 각각 계산하여 스코어를 산출하고, 각 패킷 데이터의 컨텍스트에 대해 컨텍스트 ID(Context IDentification)를 부여하여 상기 산출된 스코어의 크기에 따라 상기 테이블 메모리(24)의 컨텍스트 테이블(26)에 등록하여 관리한다.
여기서, 상기 경계 라우터(20)의 컨트롤러(22)는 상기 컨텍스트 테이블(26)에 등록되어 있는 각 컨텍스트에 대해 스코어의 변경에 따른 관리를 수행하게 되는데, 각 스코어는 컨텍스트 교체를 위한 비교값으로 이용되고, 해당 스코어에 대한 계산식은 하기한 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00002
여기서, 상기 SA는 특정 외부 호스트 A의 스코어를 의미하고, 상기 D는 경계 라우터(20)로부터 목적지 노드까지의 홉 수를 의미하며, 상기 PA는 특정 외부 호스트 A의 패킷 전송 주기값을 의미한다.
상기 경계 라우터(20)의 컨트롤러(22)는 외부 호스트로부터 패킷을 받을 때마다 상기 수학식 1에 의해 스코어를 갱신하게 되는데, 목적지 노드가 멀리 떨어져 있을수록 상기 홉 수(D)가 증가하므로, 목적지 노드의 거리에 비례하여 스코어가 증가한다.
또한, 상기 패킷이 멀티캐스트 전송일 경우에는 상기 홉 수(D)가 모든 목적지 노드들의 홉 수를 더한 값이 되기 때문에 스코어가 증가하게 된다.
또, 상기 외부 호스트(OH1 ∼ OBn)로부터 트래픽이 발생할 때마다 스코어가 상기 수학식 1의 계산에 따라 누적되는데, 패킷 전송 주기가 짧은 노드일수록 스코어가 더 증가될 수 있다.
한편, 상기 컨트롤러(22)는 상기 컨텍스트 테이블(26)에 할당된 등록 공간에 컨텍스트가 모두 등록되어 있으면, 상기 컨텍스트 테이블(26)에 등록되지 못하는 컨텍스트에 대해서는 상기 예비 테이블(28)에 스코어와 함게 등록하여 저장할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법에서 스코어에 따라 컨텍스트 테이블과 예비 테이블 간에 컨텍스트 교체가 발생하는 상태를 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 예비 테이블(28)에 저장된 프리픽스들은 상기 컨텍스트 테이블(26)에 저장된 컨텍스트들에 대해 부여된 스코어의 크기와 지속적으로 비교하여, 변경 조건이 만족하면 해당 컨텍스트 테이블(26)에 교체적으로 등록될 수 있다.
즉, 상기 예비 테이블(28)에 저장된 프리픽스의 스코어가 상기 컨텍스트 테이블(26)에 있는 최소값을 갖는 스코어보다 커지면, 해당 예비 테이블(28)의 증가된 스코어를 갖는 프리픽스가 상기 컨텍스트 테이블(26)의 최소 스코어를 갖는 프리픽스와 교체된다.
예컨대, 상기 컨텍스트 테이블(26)에서 가장 작은 값의 스코어를 갖는 프리픽스가 "2001:220:0:7/64"라고 했을 때, 상기 예비 테이블(28)에 있는 "2001:220:0:26/64"의 프리픽스에 부여된 스코어가 더 크므로, 컨텍스트 ID "1111"과 매핑되어 해당 컨텍스트 테이블(26)에 등록되는 반면에, 기존 컨텍스트 ID "1111"에 있던 프리픽스는 상기 예비 테이블(28)로 이동된다.
이어, 상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 컨텍스트 기반의 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법의 동작에 대해 도 7의 플로우차트를 참조하여 상세히 설명한다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법에서 컨텍스트 테이블 갱신 과정을 설명하는 플로우차트이다.
먼저, 인터넷(10)과 LLN(30) 사이를 잇는 경계 라우터(20)의 컨트롤러(22)는 다수의 외부 호스트(OH1 ∼ OHn)를 통칭하는 A의 외부 호스트로부터 전송되는 패킷이 멀티캐스트 전송인지를 판단하게 되는데(S10), 상기 전송 패킷이 멀티캐스트 전송인 것으로 판단하게 되면, 목적지 노드까지의 홉 수(D)를 모든 목적지 노드들의 홉 수를 더한 값으로 설정한다(S11).
그 반면에, 상기 외부 호스트 A로부터의 전송 패킷이 멀티캐스트 전송이 아닌 것으로 판단하게 되면, 목적지 노드까지의 홉 수(D)를 해당 경계 라우터(20)로부터 특정 목적지 노드까지의 홉 수로 설정한다(S12).
그 상태에서, 상기 경계 라우터(20)의 컨트롤러(22)는 상기 패킷의 프리픽스가 컨텍스트 테이블(26) 내에 컨텍스트 ID가 이미 부여되어 저장되어 있는 프리픽스인지를 판단한다(S13).
상기 판단 결과, 상기 경계 라우터(20)의 컨트롤러(22)는 상기 전송 패킷의 프리픽스가 상기 컨텍스트 테이블(26) 내에 이미 등록되어 저장된 프리픽스가 아닌 것으로 판단하게 되면, 상기 컨텍스트 테이블(26)에 할당된 저장 공간에 프리픽스가 모두 등록되어 있는 충적 상태인지를 판단한다(S14).
상기 판단 결과, 상기 경계 라우터(20)의 컨트롤러(22)는 상기 컨텍스트 테이블(26)이 충적 상태가 아니라고 판단하게 되면, 상기 수학식 1과 같이 목적지 노드까지의 홉수(D)와 패킷의 전송 주기값을 계산하게 되고(S15), 상기 컨텍스트 테이블(26)에 미할당된 컨텍스트 ID를 탐색한 다음에(S16), 탐색 결과로 부여되는 컨텍스트 ID와, 프리픽스, 상기 계산된 스코어값을 해당 컨텍스트 테이블(26)에 등록하여 저장한다(S17).
한편, 상기 S14의 판단 결과에 따라 상기 경계 라우터(20)의 컨트롤러(22)는 상기 컨텍스트 테이블(26)에 모든 컨텍스트 ID가 할당되어 충적 상태인 것으로 판단하게 되면, 상기 전송 패킷의 프리픽스가 예비 테이블(28)에 이미 등록되어 있는 프리픽스인지를 판단한다(S18).
상기 판단 결과, 상기 경계 라우터(20)의 컨트롤러(22)는 상기 전송 패킷의 프리픽스가 상기 예비 테이블(28)에 이미 등록되어 있는 프리픽스가 아니라고 판단하게 되면, 상기 수학식 1과 같이 목적지 노드까지의 홉수(D)와 패킷의 전송 주기값을 계산하게 되고(S19), 상기 계산된 스코어값을 프리픽스와 함께 상기 예비 테이블(28)에 등록하여 저장한다(S20).
그러나, 상기 S18의 판단 결과에 따라, 상기 경계 라우터(20)의 컨트롤러(22)는 상기 전송 패킷의 프리픽스가 상기 예비 테이블(28)에 이미 등록되어 있는 프리픽스라고 판단하게 되면, 상기 수학식 1과 같이 계산된 스코어를 이미 계산된 스코어에 증가시켜서 갱신하게 된다(S21).
그 다음에, 상기 경계 라우터(20)의 컨트롤러(22)는 상기 컨텍스트 테이블(26)에 할당된 저장 공간에 모든 프리픽스가 충적되어 있는 상태에서, 해당 컨텍스트 테이블에 등록된 프리픽스 중에서 최소값의 스코어를 갖는 컨텍스트 ID를 탐색하게 되고, 그 최소값의 스코어(SB)를 상기 예비 테이블(28)에 등록된 프리픽스의 스코어(SA)와 비교하게 되는데(S22), 상기 비교 결과로 상기 컨텍스트 테이블(26)에서 최소값을 갖는 스코어(SB)보다 상기 예비 테이블(28)에 등록된 프리픽스의 스코어(SA)가 더 큰지의 여부를 판단한다(S23).
상기 판단 결과, 상기 경계 라우터(20)의 컨트롤러(22)는 상기 컨텍스트 테이블(26)에서 최소값을 갖는 스코어(SB)보다 상기 예비 테이블(28)에 등록된 프리픽스의 스코어(SA)가 더 크다고 판단하게 되면, 상기 컨텍스트 테이블(26)의 최소값의 스코어를 갖는 프리픽스에 할당된 컨텍스트 ID를 매핑하여 상기 예비 테이블(28)로부터의 프리픽스 및 스코어와 교체하여 갱신하게 되는데, 상기 컨텍스트 테이블(26)로부터 교체되는 최소값의 스코어를 갖는 프리픽스는 상기 예비 테이블(28)로 이동하여 등록된다(S24).
그 상태에서, 상기 경계 라우터(20)는 상기 갱신된 컨텍스트 정보를 갖는 패킷 데이터를 상기 LLN(30) 내의 모든 노드(40)들에게 전달한다(S25).
한편, 상기 S13의 판단 단계에서, 상기 경계 라우터(20)의 컨트롤러(22)는 상기 패킷의 프리픽스가 컨텍스트 테이블(26) 내에 컨텍스트 ID가 이미 부여되어 저장되어 있는 프리픽스인 것으로 판단하게 되면, 상기 수학식 1과 같이 계산된 스코어를 해당 컨텍스트 테이블(26)에 등록됨에 따라 이미 계산된 스코어를 증가시켜서 갱신하게 된다(S26).
이상과 같이 이루어진 본 발명에서는 하기한 표 1에 나타난 바와 같은 트래픽 시나리오 상에서, 본 발명의 경계 라우터(20)에 의한 컨텍스트 관리 방식이 적용된 경우와, 그렇지 않은 경우를 증명하기로 한다.
Figure pat00003
상기 표 1에 따르면, 시나리오를 간단히 하기 위해서 컨텍스트 테이블은 3개의 프리픽스만 등록 가능한 것으로 가정하였으며, #0 ∼ #3까지 4개의 외부 호스트로부터 데이터가 전송된다고 가정한다. 그리고 각 외부 호스트는 모두 같은 홉 수의 목적지 노드로 데이터를 유니캐스트로 전송하며, 컨텍스트 테이블에 의해 패킷 헤더가 압축 될 경우 64비트 길이의 prefix가 4비트 CID로 매핑되므로 패킷당 60비트가 압축된다고 가정한다.
상기 표 1과 같이 예시적으로 적용된 트래픽 시나리오 상에서, 본 발명에 따른 경계 라우터(20)에 의한 프리픽스 관리 방식이 적용되지 않은 경우에는 하기한 표 2와 같은 결과가 나타난다.
Figure pat00004
상기 표 2에 따르면, 통상의 컨텍스트 테이블에서 #0 ∼ #3 순서로 프리픽스를 테이블에 등록한다면, #0, #1, #2를 테이블에 등록하여 패킷을 압축하고, #3의 패킷은 주소 압축 없이 전송하게 된다.
반면에, 본 발명에 따른 컨텍스트 테이블 관리 방식을 적용하게 되면, 하기한 표 3과 같이 나타난다.
Figure pat00005
상기 표 3에 따르면, 패킷 데이터 중에서 전송 주기가 짧은 프리픽스의 스코어가 더 높기 때문에, #2와 #3이 교체되어 #0, #1, #3이 테이블에 등록되는데, 해당 시나리오의 트래픽이 10분간 발생하게 되면, 상기 표 2와 같이 컨텍스트 테이블을 관리하지 않았을 때보다 총 압축한 데이터 양에서 2700 비트를 더 압축하게 되는 결과가 도출됨을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
10:인터넷 20:경계 라우터
30;LLN 40:노드
OH1 ∼ OHn:외부 호스트

Claims (7)

  1. 외부 네트워크와 LLN(Low-power and Lossy Networks)의 사이를 잇는 경계 라우터가 외부 호스트로부터 전송되는 패킷의 트래픽 정보를 고려하여 스코어(Score)의 크기를 결정하는 제1단계;
    상기 경계 라우터가 상기 결정된 스코어의 크기를 근거로 상기 전송 패킷의 프리픽스(Prefix)에 컨텍스트 ID(Context ID; CID)를 부여하여 컨텍스트 테이블(Context Table)에 등록하는 제2단계; 및
    상기 경계 라우터가 상기 컨텍스트 테이블에 등록된 컨텍스트의 패킷을 상기 LLN의 모든 노드들에 전송하는 제3단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1단계에서, 상기 경계 라우터에서 스코어의 크기 결정을 위해 고려되는 트래픽 정보는, 외부 호스트로부터 발생되는 패킷에 대한 해당 경계 라우터(20)부터 목적지 노드까지의 홉(Hop) 수와, 멀티캐스트(Multicast)의 전송 여부, 패킷 전송 주기 인 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1단계에서, 상기 스코어의 결정은,
    Figure pat00006

    (단, 상기 SA는 특정 외부 호스트 A의 스코어를 의미하고, 상기 D는 경계 라우터로부터 목적지 노드까지의 홉 수를 의미하며, 상기 PA는 특정 외부 호스트 A의 패킷 전송 주기값을 의미함)
    와 같이 계산하는 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2단계는, 상기 컨텍스트 테이블에 할당된 저장 공간에 모든 컨텍스트가 등록된 충적 상태이면, 상기 스코어가 결정된 패킷의 컨텍스트를 예비 테이블(Reserved Table)에 등록하는 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 상기 경계 라우터는 상기 컨텍스트 테이블에 등록된 컨텍스트의 스코어값과, 상기 예비 테이블에 등록된 컨텍스트의 스코어값을 비교하는 단계,
    상기 컨텍스트 테이블의 컨텍스트에 대한 스코어값이 상기 예비 테이블의 컨텍스트에 대한 스코어값 보다 작으면, 상기 경계 라우터가 상기 예비 테이블의 스코어값이 큰 컨텍스트와 상기 컨텍스트 테이블의 스코어값이 작은 컨텍스트를 서로 교체하여 등록하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 상기 경계 라우터는 상기 스코어값이 작은 컨텍스트 테이블로부터의 컨텍스트가 상기 예비 테이블로 교체 등록될때, 해당 컨텍스트와 스코어값만을 등록하고,
    상기 스코어값이 큰 예비 테이블로부터의 컨텍스트가 상기 컨텍스트 테이블에 교체 등록될때, 교체되는 컨텍스트에 부여된 컨텍스트 ID를 매핑하여 해당 컨텍스트와 스코어값에 할당하는 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2단계에서, 상기 경계 라우터는 상기 스코어가 결정된 컨텍스트가 상기 컨텍스트 테이블에 이미 등록된 컨텍스트인지를 판단하는 단계,
    상기 스코어가 결정된 컨텍스트가 상기 컨텍스트 테이블에 이미 등록된 컨텍스트이면, 상기 경계 라우터가 상기 이미 등록된 컨텍스트의 스코어를 상기 결정된 스코어 만큼 증가시켜서 갱신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 메쉬 네트워크에서 컨텍스트 기반의 IPv6 헤더 압축을 위한 컨텍스트 테이블 관리 방법.
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