KR20140147675A - Routing apparatus for low power wireless mesh network configuration based channel hopping time-multiplexed wireless link and method for the same - Google Patents

Routing apparatus for low power wireless mesh network configuration based channel hopping time-multiplexed wireless link and method for the same Download PDF

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Abstract

Disclosed are a routing apparatus and method for configuring a low power wireless mesh network based on a channel hopping time-multiplexed wireless link. The routing apparatus according to the present invention comprises a control unit configuring the channel hopping time-multiplexed wireless link with a gateway router, a router, and a device on the basis of a deterministic and synchronous multichannel extension (DSME) media access control (MAC) link control (DSME MAC link control (DLC)) sublayer and a DMSE MAC link network (DLN) sublayer; and a communication unit transmitting a data frame to the gateway router, the router, and the device according to connection quality of the channel hopping time-multiplexed wireless link.

Description

채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 라우팅 장치 및 방법 {ROUTING APPARATUS FOR LOW POWER WIRELESS MESH NETWORK CONFIGURATION BASED CHANNEL HOPPING TIME-MULTIPLEXED WIRELESS LINK AND METHOD FOR THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a routing apparatus and method for constructing a low-power wireless mesh network based on a channel hopping time multiplexing wireless link, and a routing apparatus and method for constructing a low power wireless mesh network based on channel hopping time multiplexing.

본 발명은 시간 다중화 액세스 방식의 저전력 무선 링크에 의하여 메시 다중 홉 경로를 구성하고, 데이터 전달시 품질을 고려한 경로를 선정하여 데이터 전달 처리하며, 다중 홉 경로의 운용유지 보수에 관한 것이다.The present invention relates to a method for constructing a mesh multi-hop path by a low-power wireless link of a time multiplexed access scheme, selecting a path considering data quality during data transmission, performing data transfer processing, and maintenance and maintenance of a multi-hop path.

본 발명은 시간 다중화 액세스 방식의 저전력 무선 링크에 의하여 다중 홉 경로를 구성하고, 데이터 전달시 품질을 고려한 경로를 선정하여 데이터 전달 처리하며, 다중 홉 경로의 운용유지 보수에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-hop path constituting a low-power wireless link of a time multiplexed access scheme, data transmission processing for selecting a path considering quality in data transmission, and maintenance and operation of a multi-hop path.

저전력 무선 네트워크는 저전력 디바이스의 전송 거리 제한과 무선 환경 변화에 따른 링크 불안정성을 고려하며, 저전력 운용을 위한 송수신 활성화 시간 최소화, 무선 네트워크 구성 및 유지를 위한 송수신 메시지 최소화 등 네트워크 구성시 제한 조건을 만족하는 다양한 품질 등급을 제공하는 네트워크를 구성을 요구한다.The low power wireless network considers the transmission distance limitation of the low power device and the link instability according to the wireless environment change, minimizes transmission / reception activation time for low power operation, minimizes the transmission / reception message for wireless network configuration and maintenance, It requires a network configuration that provides various quality classes.

특히, 무선 링크의 신뢰성을 향상시키기 위하여 IEEE 802.15.4e-2012 표준에서는 Deterministic and Synchronous Multi-Channel Extension (DSME) MAC 기반의 채널 호핑 시간 다중화 방식의 저전력 무선 링크가 제공되고 있으며, 이 링크를 최적으로 적용한 저전력 무선 메시 네트워크이 필요성이 절실하게 대두되고 있다.In particular, to improve the reliability of a wireless link, a low-power wireless link based on a deterministic and synchronous multi-channel extension (DSME) MAC based channel hopping time multiplexing is provided in the IEEE 802.15.4e-2012 standard. The need for a low power wireless mesh network is urgently required.

선행문헌1: 한국 공개특허: 제10-2012-0100184호(발명의 명칭: 저전력 센스네트워크 기반의 태양광 어레이 모니터링 시스템 및 방법)Prior Art Document 1: Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0100184 (entitled "Solar Array Monitoring System and Method Based on Low Power Sensing Network)

본 발명의 목적은 시간 다중화 액세스 무선 링크로 구성된 무선 네트워크에서 저전력 무선 메시 네트워크 구성, 다중 홉 경로 구성, 다 품질 데이터 전달 방식, 경로 선정 방법, 경로 운용 유지 보수 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide a low-power wireless mesh network configuration, a multi-hop path configuration, a multi-quality data delivery method, a path selection method, and a path operation maintenance method in a wireless network configured with a time multiplexed access wireless link.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 라우팅 장치는, 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크로 구성된 저전력 무선 메시 네트워크(Low Power Wireless Mesh Network; LPWNM)를 구성하기 위한 라우팅 장치에 있어서, 확정적 동기식 다중 채널 확장(Deterministic and Synchronous Multi-channel Extension; DSME) 미디어 접근 제어(Media Access Control; MAC) 링크 제어(DSME MAC Link Control; DLC) 서브레이어(sublayer) 및 확정적 동기식 다중 채널 확장 미디어 접근 제어 링크 네트워크(DSME MAC Link Network; DLN) 서브레이어에 기초하여 게이트웨이 라우터, 라우터 및 디바이스와 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크를 구성하는 제어부; 및 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크의 연결 품질에 따라 상기 게이트웨이 라우터, 라우터 및 디바이스에 데이터 프레임을 전달하는 통신부를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a routing apparatus for constructing a Low Power Wireless Mesh Network (LPWNM) comprising a channel hopping time multiplexed wireless link, (DSME) MAC (Media Access Control) MAC (DSME) MAC Link Control (DLC) sublayer and a deterministic synchronous multi-channel extended media access control link network A controller for configuring the channel hopping time multiplexed radio link with a gateway router, a router and a device based on a DLN sublayer; And a communication unit for transmitting a data frame to the gateway router, the router and the device according to the connection quality of the channel hopping time multiplexed radio link.

이 때, 제어부는 DNL에 대응되는 DLN-SAP(Service Access Point) 및 DLC에 대응되는 DLC-SAP를 통해 상기 라우팅 장치의 상기 저전력 무선 메시 네트워크에의 참여, 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크의 경로 구성 및 상기 저전력 무선 메시 네트워크로부터의 이탈을 위한 LPWMN 프리미티브를 동작 시킬 수 있다.At this time, the control unit controls the participation of the routing device in the low-power wireless mesh network through the DLN-SAP (Service Access Point) corresponding to the DNL and the DLC-SAP corresponding to the DLC, And an LPWMN primitive for departure from the low power wireless mesh network.

이 때, 제어부는 상기 DLN 서브 레이어에 기초하여, 게이트웨이 라우터까지의 홉수가 상기 라우팅 장치의 상기 게이트웨이 라우터까지의 홉수 미만이고, 링크 품질이 기설정된 기준 품질 이상인 이웃 라우터를 프리머리 이너 라우터(primary inner router)로 선정하여 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크에 참여 시작할 수 있다.At this time, based on the DLN sub-layer, the control unit allocates a neighboring router whose hop count to the gateway router is less than the hop count to the gateway router of the routing apparatus and whose link quality is equal to or higher than a predetermined reference quality, router) and can start participating in the channel hopping time multiplexed wireless link.

이 때, 라우팅 장치는 상기 라우터 및 디바이스를 클러스터로 그룹화하고, 라우터 식별자 및 디바이스 식별자를 배정하는 클러스터부를 더 포함할 수 있다.At this time, the routing apparatus may further include a cluster unit for grouping the routers and devices into clusters, and assigning router identifiers and device identifiers.

이 때, 클러스터부는 상기 저전력 무선 메시 네트워크를 상위 클러스터와 하위 클러스터 간 트리(tree) 형태로 구성하고, 상기 라우터들 간 인트라 클러스터 메시(intra-cluster mesh) 형태 및 이웃 클러스터의 라우터들 간 인터 클러스터 메시(inter-cluster mesh) 형태로 구성할 수 있다.At this time, the cluster unit configures the low-power wireless mesh network in the form of a tree between upper clusters and lower clusters, and forms an intra-cluster mesh between the routers and an intercluster mesh (inter-cluster mesh).

이 때, 클러스터부는 상기 라우터 및 디바이스 각각에 대해 상기 라우터 및 디바이스가 포함된 상기 클러스터를 식별하기 위한 클러스터 식별자 및 상기 클러스터 내 상기 라우터 및 디바이스의 위치를 구분하기 위한 위치 구분자를 배정할 수 있다.At this time, the cluster unit may allocate a cluster identifier for identifying the cluster including the router and the device, and a location identifier for identifying the location of the router and the device in the cluster, for each of the router and the device.

이 때, 클러스터부는 상기 라우팅 장치가 클러스터 루트 라우터인 경우, 상기 클러스터 루트 라우터가 디바이스로서 접속된 상위 클러스터에 상응하는 디바이스 식별자 및 상기 클러스터 루트 라우터가 라우터로서 접속된 하위 클라스터에 상응하는 라우터 식별자를 동시에 배정할 수 있다.At this time, when the routing apparatus is a cluster root router, the cluster unit identifies a device identifier corresponding to a parent cluster to which the cluster root router is connected as a device and a router identifier corresponding to the subcluster to which the cluster root router is connected as a router Can be assigned at the same time.

이 때, 제어부는 상기 DLN 서브 레이어에 기초하여, 상기 라우팅 장치가 클러스터 루트 라우터(cluster root router)인 경우, 상기 라우팅 장치와는 상이한 상기 게이트웨이 라우터로부터 클러스터 연결 매트릭스 정보(cluster connectivity matrix)를 수신하여 상기 저전력 무선 메시 네트워크에 참여하고, 상기 라우팅 장치가 상기 클러스터 루트 라우터가 아닌 경우, 상기 라우팅 장치와는 상이한 클러스터 루트 라우터로부터 클러스터 연결 매트릭스 정보를 수신하여 상기 저전력 무선 메시 네트워크에 참여할 수 있다.At this time, if the routing apparatus is a cluster root router, the control unit receives a cluster connectivity matrix from the gateway router different from the routing apparatus based on the DLN sub-layer Participating in the low power wireless mesh network and participating in the low power wireless mesh network by receiving cluster connection matrix information from a cluster root router different from the routing device if the routing device is not the cluster root router.

이 때, 제어부는 상기 DLC 서브 레이어에 기초하여, 상기 라우팅 장치와는 상이한 클러스터 루트 라우터로부터 이탈 명령 페이로드를 갖는 링크 네트워크 관리 명령 프레임을 수신하여 상기 저전력 무선 메시 네트워크로부터 이탈할 수 있다.At this time, based on the DLC sublayer, the control unit may receive a link network management command frame having an escape instruction payload from the cluster root router different from the routing apparatus, and to leave the low power wireless mesh network.

이 때, 통신부는 제1 연결 품질의 경우 CAP(contention access period) 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제2 연결 품질의 경우 CAP 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제3 연결 품질의 경우 공유 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제4 연결 품질의 경우 공유 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제5 연결 품질의 경우 전용 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제6 연결 품질의 경우 전용 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달할 수 있다.At this time, the communication unit uses the CAP (contention access period) link for the first connection quality, delivers the data frame without frame forwarding and flow control, uses the CAP link for the second connection quality Transmits the data frame without performing flow control, uses the shared link in case of the third connection quality, transmits the data frame without performing frame forwarding confirmation and flow control, In case of 4 connection quality, the sharing link is used, the frame transmission is confirmed but the data frame is transmitted without flow control, the dedicated link is used in the case of the fifth connection quality, and frame transmission confirmation and flow control are performed And transmits the data frame while using a dedicated link in case of the sixth connection quality, OK one, and can not control the flow to pass the data frame.

또한, 본 발명에 따른 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 방법은, 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 방법에 있어서, 확정적 동기식 다중 채널 확장(Deterministic and Synchronous Multi-channel Extension; DSME) 미디어 접근 제어(Media Access Control; MAC) 링크 제어(DSME MAC Link Control; DLC) 서브레이어(sublayer) 및 확정적 동기식 다중 채널 확장 미디어 접근 제어 링크 네트워크(DSME MAC Link Network; DLN) 서브레이어에 기초하여 게이트웨이 라우터, 라우터 및 디바이스와 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크를 구성하는 단계; 및 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크의 연결 품질에 따라 상기 게이트웨이 라우터, 라우터 및 디바이스에 데이터 프레임을 전달하는 단계를 포함한다.The method for constructing a low power wireless mesh network based on channel hopping time multiplexing according to the present invention is also a method for constructing a low power wireless mesh network based on a channel hopping time multiplexing wireless link, Multi-channel Extension (DSME) media access control (MAC) link control (DMC) sublayer and a deterministic synchronous multi-channel extended media access control link network Configuring the channel hopping time multiplexed radio link with a gateway router, a router and a device based on a sublayer; And delivering a data frame to the gateway router, the router and the device according to the connection quality of the channel hopping time multiplexed radio link.

이 때, 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크를 구성하는 단계는 DNL에 대응되는 DLN-SAP(Service Access Point) 및 DLC에 대응되는 DLC-SAP를 통해 상기 라우터 및 디바이스의 상기 저전력 무선 메시 네트워크에의 참여, 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크의 경로 구성 및 상기 저전력 무선 메시 네트워크로부터의 이탈을 위한 LPWMN 프리미티브를 동작 시킬 수 있다.At this time, the step of configuring the channel hopping time multiplexed radio link includes participation of the router and the device in the low power wireless mesh network through the DLN-SAP (Service Access Point) corresponding to the DNL and the DLC-SAP corresponding to the DLC, The LPWMN primitive for the path configuration of the channel hopping time multiplexed wireless link and the departure from the low power wireless mesh network.

이 때, 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크를 구성하는 단계는 상기 DLN 서브 레이어에 기초하여, 게이트웨이 라우터까지의 홉수가 상기 라우팅 장치의 상기 게이트웨이 라우터까지의 홉수 미만이고, 링크 품질이 기설정된 기준 품질 이상인 이웃 라우터를 프리머리 이너 라우터(primary inner router)로 선정하여 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크에 참여 시작할 수 있다.In this case, the step of configuring the channel hopping time multiplexed radio link may include: based on the DLN sublayer, determining whether the number of hops to the gateway router is less than the number of hops to the gateway router of the routing apparatus, The router can be selected as a primary inner router to start participating in the channel hopping time multiplexed wireless link.

이 때, 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 방법은 상기 라우터 및 디바이스를 클러스터로 그룹화하고, 라우터 식별자 및 디바이스 식별자를 배정하는 단계를 더 포함할 수 있다.At this time, a method for configuring a channel hopping time multiplexed wireless link based low power wireless mesh network may further comprise grouping the routers and devices into clusters, and assigning router identifiers and device identifiers.

이 때, 상기 라우터 및 디바이스를 클러스터로 그룹화하고, 라우터 식별자 및 디바이스 식별자를 배정하는 단계는 상기 저전력 무선 메시 네트워크를 상위 클러스터와 하위 클러스터 간 트리(tree) 형태로 구성하고, 상기 라우터들 간 인트라 클러스터 메시(intra-cluster mesh) 형태 및 이웃 클러스터의 라우터들 간 인터 클러스터 메시(inter-cluster mesh) 형태로 구성할 수 있다.The step of grouping the routers and devices into clusters and allocating the router identifiers and the device identifiers comprises configuring the low power wireless mesh network in the form of a tree between upper clusters and lower clusters, It can be configured in the form of an intra-cluster mesh and an inter-cluster mesh between routers of neighboring clusters.

이 때, 상기 라우터 및 디바이스를 클러스터로 그룹화하고, 라우터 식별자 및 디바이스 식별자를 배정하는 단계는 상기 라우터 및 디바이스 각각에 대해 상기 라우터 및 디바이스가 포함된 상기 클러스터를 식별하기 위한 클러스터 식별자 및 상기 클러스터 내 상기 라우터 및 디바이스의 위치를 구분하기 위한 위치 구분자를 배정할 수 있다.The step of grouping the routers and devices into clusters and allocating the router identifiers and the device identifiers may include determining a cluster identifier for identifying the cluster including the router and the device for each of the routers and the devices, A location identifier can be assigned to identify the location of the router and the device.

이 때, 상기 라우터 및 디바이스를 클러스터로 그룹화하고, 라우터 식별자 및 디바이스 식별자를 배정하는 단계는 상기 라우팅 장치가 클러스터 루트 라우터인 경우, 상기 클러스터 루트 라우터가 디바이스로서 접속된 상위 클러스터에 상응하는 디바이스 식별자 및 상기 클러스터 루트 라우터가 라우터로서 접속된 하위 클라스터에 상응하는 라우터 식별자를 동시에 배정할 수 있다.The step of grouping the routers and devices into clusters and allocating the router identifiers and the device identifiers may include: when the routing device is a cluster root router, the step of grouping the device identifiers corresponding to the upper cluster to which the cluster root router is connected as a device, The cluster root router may simultaneously allocate a router identifier corresponding to the subcluster connected as a router.

이 때, 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크를 구성하는 단계는 상기 DLN 서브 레이어에 기초하여, 상기 라우팅 장치가 클러스터 루트 라우터(cluster root router)인 경우, 상기 라우팅 장치와는 상이한 상기 게이트웨이 라우터로부터 클러스터 연결 매트릭스 정보(cluster connectivity matrix)를 수신하여 상기 저전력 무선 메시 네트워크에 참여하고, 상기 라우팅 장치가 상기 클러스터 루트 라우터가 아닌 경우, 상기 라우팅 장치와는 상이한 클러스터 루트 라우터로부터 클러스터 연결 매트릭스 정보를 수신하여 상기 저전력 무선 메시 네트워크에 참여할 수 있다.Wherein configuring the channel hopping time multiplexed radio link comprises: if the routing device is a cluster root router, based on the DLN sublayer, extracting, from the gateway router that is different from the routing device, Receiving a cluster connectivity matrix and participating in the low power wireless mesh network, and when the routing device is not the cluster root router, receiving cluster connection matrix information from a cluster root router different from the routing device, You can join the mesh network.

이 때, 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크를 구성하는 단계는 상기 DLC 서브 레이어에 기초하여, 상기 라우팅 장치와는 상이한 클러스터 루트 라우터로부터 이탈 명령 페이로드를 갖는 링크 네트워크 관리 명령 프레임을 수신하여 상기 저전력 무선 메시 네트워크로부터 이탈할 수 있다.Wherein configuring the channel hopping time multiplexed wireless link comprises receiving a link network management command frame having an escape instruction payload from a cluster root router different from the routing device based on the DLC sublayer, And can leave the network.

이 때, 데이터 프레임을 전달하는 단계는 제1 연결 품질의 경우 CAP(contention access period) 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제2 연결 품질의 경우 CAP 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제3 연결 품질의 경우 공유 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제4 연결 품질의 경우 공유 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제5 연결 품질의 경우 전용 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제6 연결 품질의 경우 전용 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달할 수 있다.In this case, the step of transmitting the data frame uses the contention access period (CAP) link in the case of the first connection quality, delivers the data frame without frame forwarding and flow control, CAP link, transmits the data frame without flow control, uses the shared link in case of the third connection quality, and transmits the data frame without using frame forwarding confirmation and flow control, Transmits the data frame without performing flow control, uses a dedicated link in case of the fifth connection quality, and transmits the frame transmission acknowledgment And delivers the data frame without flow control, and in case of the sixth connection quality, For use, and it can determine the one transmission frame, and not delivered to the flow control to the data frame.

본 발명에 따르면, 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크에서 DLN 서브레이어 및 DNC 서브레이어에서 저전력 무선 메시 네트워크 구성, 다중 홉 경로 구성, 다 품질 데이터 전달 방식, 경로 선정 방법, 경로 운용 유지 보수 방법을 제공할 수 있게 됨에 따라 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크의 구성과 유연한 라우팅 방법을 제공할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, a low power wireless mesh network configuration, a multi-hop path configuration, a multi-quality data transmission method, a path selection method, a path operation maintenance, and a low-power wireless mesh network configuration in a DLN sublayer and a DNC sublayer in a channel- It is advantageous to provide a configuration of a low power wireless mesh network based on a channel hopping time multiplexing wireless link and a flexible routing method.

도 1은 본 발명에 따른 저전력 무선 메시 네트워크의 토폴리지를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 라우팅 장치를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 게이트웨이 라우터, 라우터, 디바이스의 레이어 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 게이트웨이 라우터, 라우터, 디바이스의 저전력 무선 메시 네트워크 참여 방법의 일 예를 나타낸 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명에 따른 라우터의 클러스터 그룹화 및 라우터 식별자 배정의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 디바이스들 간 쉐어드 링크를 구성하는 방법의 일 예를 나타낸 동작 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 클러스터들 간 연결 정보 및 루트 정보의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 연결 품질에 따라 프레임 전달을 제어하는 방법의 일 예를 나타낸 동작 흐름도이다.
도 9는 본 발명에 따른 저전력 무선 메시 네트워크 이탈 방법의 일 예를 나타낸 동작 흐름도이다.
도 10은 본 발명에 따른 DLC 서브레이어들 간, DLN 서브레이어들 간 전달되는 네트워크 프레임 포맷의 일 예를 나타낸 도면이다.
1 is a topology diagram of a low power wireless mesh network according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram illustrating a routing apparatus for constructing a low power wireless mesh network based on a channel hopping time multiplexing wireless link according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a diagram illustrating an example of a layer structure of a gateway router, a router, and a device according to the present invention.
4 is a flowchart illustrating an example of a method for participating in a low power wireless mesh network of a gateway router, a router, and a device according to the present invention.
5 is a diagram illustrating an example of cluster grouping and router identifier assignment of a router according to the present invention.
FIG. 6 is an operational flowchart illustrating an example of a method of configuring a shared link between devices according to the present invention.
7 is a diagram illustrating an example of connection information and route information between clusters according to the present invention.
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a method of controlling frame delivery according to connection quality according to the present invention.
9 is a flowchart illustrating an example of a method of releasing a low power wireless mesh network according to the present invention.
10 is a diagram illustrating an example of a network frame format transmitted between DLC sublayers and DLN sublayers according to the present invention.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the accompanying drawings, detailed description of well-known functions or constructions that may obscure the subject matter of the present invention will be omitted. It should be noted that the same constituent elements are denoted by the same reference numerals as possible throughout the drawings.

이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 또한 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다.The terms and words used in the present specification and claims should not be construed to be limited to ordinary or dictionary meanings and the inventor is not limited to the concept of terminology for describing his or her invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are merely the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It is to be understood that equivalents and modifications are possible. Also, the terms first, second, etc. are used for describing various components and are used only for the purpose of distinguishing one component from another component, and are not used to define the components.

도 1은 본 발명에 따른 저전력 무선 메시 네트워크의 토폴리지를 나타낸 도면이다.1 is a topology diagram of a low power wireless mesh network according to the present invention.

도 1을 참조하면, 저전력 무선 메시 네트워크(Low Power Wireless Mesh Network; LPWMN)는 게이트웨이 라우터, 라우터, 디바이스로 구성되며, 두 노드간 채널 호핑 기반 시간 다중화 액세스 링크로 연결된다.Referring to FIG. 1, a low power wireless mesh network (LPWMN) is composed of a gateway router, a router, and a device, and is connected through a channel hopping based time multiplexing access link between two nodes.

이 때, 저전력 무선 메시 네트워크는 LPWMN 기능을 링크 제어와 링크 네트워크으로 분산한 구조를 갖는 게이트웨이 라우터, 라우터, 디바이스로 구성된다.In this case, the low-power wireless mesh network is composed of a gateway router, a router, and a device having a structure in which the LPWMN function is distributed to the link control and the link network.

또한, 저전력 무선 메시 네트워크는 LPWMN 기능을 구동 시키기거나 구동 결과를 통보하는 LPWMN 프리미티브를 이용하여 구성된다.In addition, the low power wireless mesh network is configured using the LPWMN primitive to drive the LPWMN function or notify the driving result.

또한, 저전력 무선 메시 네트워크는 LPWMN 구성을 위하여 게이트웨이 라우터, 라우터, 디바이스별 시작 절차와 LPWMN 참여 절차를 통해 구성된다.In addition, the low power wireless mesh network is configured through the gateway routers, routers, device-specific start-up procedures and LPWMN participation procedures for LPWMN configuration.

또한, 저전력 무선 메시 네트워크는 라우터를 클러스터로 그룹화하여 라우터 식별자를 배정하여 구성된다.In addition, a low power wireless mesh network is configured by grouping routers into clusters and allocating router identifiers.

또한, 저전력 무선 메시 네트워크는 디바이스들 간 링크 경로를 설정하여 구성된다.In addition, a low power wireless mesh network is configured by establishing a link path between the devices.

또한, 저전력 무선 메시 네트워크는 클러스터들 간 연결 정보와 루트 정보를 포함한다.The low power wireless mesh network also includes connection information and route information between the clusters.

또한, 저전력 무선 메시 네트워크는 품질에 따라 링크 경로상 프레임 전달을 제어하여 구성된다.In addition, a low power wireless mesh network is configured by controlling frame delivery on the link path according to quality.

또한, 저전력 무선 메시 네트워크는 디바이스들 간 데이터 프레임, 링크 관리 명령 프레임(link management command frame) 및 링크 네트워크 관리 명령 프레임(link network management command frame)이 전달된다.The low power wireless mesh network also carries a data frame between the devices, a link management command frame and a link network management command frame.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 라우팅 장치를 나타낸 블록도이다.FIG. 2 is a block diagram illustrating a routing apparatus for constructing a low power wireless mesh network based on a channel hopping time multiplexing wireless link according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 라우팅 장치는 통신부(110), 제어부(120) 및 클러스터부(130)를 포함한다.Referring to FIG. 2, a routing apparatus for constructing a low power wireless mesh network based on a channel hopping time multiplexing radio link includes a communication unit 110, a control unit 120, and a cluster unit 130.

통신부(110)는 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크의 연결 품질에 따라 상기 게이트웨이 라우터, 라우터 및 디바이스에 데이터 프레임을 전달한다.The communication unit 110 delivers the data frame to the gateway router, the router and the device according to the connection quality of the channel hopping time multiplexed radio link.

이 때, 통신부(110)는 제1 연결 품질의 경우 CAP(contention access period) 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제2 연결 품질의 경우 CAP 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제3 연결 품질의 경우 공유 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제4 연결 품질의 경우 공유 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제5 연결 품질의 경우 전용 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제6 연결 품질의 경우 전용 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달할 수 있다.In this case, the communication unit 110 uses the contention access period (CAP) link for the first connection quality and delivers the data frame without frame forwarding and flow control. In case of the second connection quality, Transmits the data frame without performing flow control, uses the shared link in case of the third connection quality, and transmits the data frame without performing frame forwarding confirmation and flow control. The fourth link quality is shared, the frame transmission is confirmed, the data frame is transmitted without flow control, the dedicated link is used in the case of the fifth link quality, Transmits the data frame without control, uses a dedicated link in case of the sixth connection quality, The transmission of the data frame can be confirmed without the flow control being confirmed.

제어부(120)는 확정적 동기식 다중 채널 확장(Deterministic and Synchronous Multi-channel Extension; DSME) 미디어 접근 제어(Media Access Control; MAC) 링크 제어(DSME MAC Link Control; DLC) 서브레이어(sublayer) 및 확정적 동기식 다중 채널 확장 미디어 접근 제어 링크 네트워크(DSME MAC Link Network; DLN) 서브레이어에 기초하여 게이트웨이 라우터, 라우터 및 디바이스와 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크를 구성한다.The control unit 120 may include a Deterministic and Synchronous Multi-channel Extension (DSME) Media Access Control (MAC) Link Control (DMC) sublayer and a deterministic synchronous multi- And configures the channel hopping time multiplexed radio link with a gateway router, a router and a device based on a channel extended media access control link network (DLMA) sublayer.

이 때, 제어부(120)는 DNL에 대응되는 DLN-SAP(Service Access Point) 및 DLC에 대응되는 DLC-SAP를 통해 상기 라우팅 장치의 상기 저전력 무선 메시 네트워크에의 참여, 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크의 경로 구성 및 상기 저전력 무선 메시 네트워크로부터의 이탈을 위한 LPWMN 프리미티브를 동작 시킬 수 있다.At this time, the control unit 120 transmits the participation of the routing apparatus to the low power wireless mesh network through the DLN-SAP (Service Access Point) corresponding to the DNL and the DLC-SAP corresponding to the DLC, And a LPWMN primitive for departure from the low power wireless mesh network.

이 때, 제어부(120)는 상기 DLN 서브 레이어에 기초하여, 게이트웨이 라우터까지의 홉수가 상기 라우팅 장치의 상기 게이트웨이 라우터까지의 홉수 미만이고, 링크 품질이 기설정된 기준 품질 이상인 이웃 라우터를 프리머리 이너 라우터(primary inner router)로 선정하여 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크에 참여 시작할 수 있다.At this time, based on the DLN sub-layer, the control unit 120 transmits a neighboring router whose hop count to the gateway router is less than the hop count to the gateway router of the routing apparatus, (primary inner router) and can start participating in the channel hopping time multiplexed wireless link.

이 때, 제어부(120)는 상기 DLN 서브 레이어에 기초하여, 상기 라우팅 장치가 클러스터 루트 라우터(cluster root router)인 경우, 상기 라우팅 장치와는 상이한 상기 게이트웨이 라우터로부터 클러스터 연결 매트릭스 정보(cluster connectivity matrix)를 수신하여 상기 저전력 무선 메시 네트워크에 참여하고, 상기 라우팅 장치가 상기 클러스터 루트 라우터가 아닌 경우, 상기 라우팅 장치와는 상이한 클러스터 루트 라우터로부터 클러스터 연결 매트릭스 정보를 수신하여 상기 저전력 무선 메시 네트워크에 참여할 수 있다.In this case, if the routing apparatus is a cluster root router, the control unit 120 determines, based on the DLN sub-layer, a cluster connectivity matrix from the gateway router different from the routing apparatus, And participate in the low power wireless mesh network by receiving cluster connectivity matrix information from a cluster root router that is different from the routing device if the routing device is not the cluster root router .

이 때, 제어부(120)는 상기 DLC 서브 레이어에 기초하여, 상기 라우팅 장치와는 상이한 클러스터 루트 라우터로부터 이탈 명령 페이로드를 갖는 링크 네트워크 관리 명령 프레임을 수신하여 상기 저전력 무선 메시 네트워크로부터 이탈할 수 있다.At this time, based on the DLC sublayer, the control unit 120 may receive a link network management command frame having an escape instruction payload from a cluster root router different from the routing apparatus, and to leave the low power wireless mesh network .

클러스터부(130)는 상기 라우터 및 디바이스를 클러스터로 그룹화하고, 라우터 식별자 및 디바이스 식별자를 배정한다.The cluster unit 130 groups the routers and devices into clusters, and assigns router identifiers and device identifiers.

이 때, 클러스터부(130)는 상기 저전력 무선 메시 네트워크를 상위 클러스터와 하위 클러스터 간 트리(tree) 형태로 구성하고, 상기 라우터들 간 인트라 클러스터 메시(intra-cluster mesh) 형태 및 이웃 클러스터의 라우터들 간 인터 클러스터 메시(inter-cluster mesh) 형태로 구성할 수 있다.In this case, the cluster unit 130 configures the low-power wireless mesh network in the form of a tree between upper clusters and lower clusters, and forms an intra-cluster mesh between the routers and routers Inter-cluster mesh (inter-cluster mesh).

이 때, 클러스터부(130)는 상기 라우터 및 디바이스 각각에 대해 상기 라우터 및 디바이스가 포함된 상기 클러스터를 식별하기 위한 클러스터 식별자 및 상기 클러스터 내 상기 라우터 및 디바이스의 위치를 구분하기 위한 위치 구분자를 배정할 수 있다.At this time, the cluster unit 130 allocates a cluster identifier for identifying the cluster including the router and the device, and a location identifier for identifying the location of the router and the device in the cluster, to each of the router and the device .

이 때, 클러스터부(130)는 상기 라우팅 장치가 클러스터 루트 라우터인 경우, 상기 클러스터 루트 라우터가 디바이스로서 접속된 상위 클러스터에 상응하는 디바이스 식별자 및 상기 클러스터 루트 라우터가 라우터로서 접속된 하위 클라스터에 상응하는 라우터 식별자를 동시에 배정할 수 있다.In this case, when the routing device is a cluster root router, the cluster part 130 corresponds to a device identifier corresponding to a parent cluster to which the cluster root router is connected as a device and a subcluster to which the cluster root router is connected as a router It is possible to simultaneously assign router identifiers.

도 3은 본 발명에 따른 게이트웨이 라우터, 라우터, 디바이스의 레이어 구조의 일 예를 나타낸 도면이다.3 is a diagram illustrating an example of a layer structure of a gateway router, a router, and a device according to the present invention.

도 3을 참조하면, LPWMN을 구성하는 게이트웨이 라우터, 라우터 및 디바이스는 물리적으로는 IEEE 802.15.4 PHY 또는 임의의 무선 물리 계층 적용이 가능하다.Referring to FIG. 3, the gateway routers, routers and devices constituting the LPWMN are physically applicable to the IEEE 802.15.4 PHY or any wireless physical layer.

MAC 계층은 IEEE 802.15.4e DSME MAC 또는 임의의 TDMA(time division multiple access) MAC 계층 적용이 가능하다.The MAC layer is capable of applying IEEE 802.15.4e DSME MAC or any time division multiple access (TDMA) MAC layer.

특히, 게이트웨이 라우터, 라우터 및 디바이스는 확정적 동기식 다중 채널 확장(Deterministic and Synchronous Multi-channel Extension; DSME) 미디어 접근 제어(Media Access Control; MAC) 링크 제어(DSME MAC Link Control; DLC) 서브레이어(sublayer) 및 확정적 동기식 다중 채널 확장 미디어 접근 제어 링크 네트워크(DSME MAC Link Network; DLN) 서브레이어를 포함한다.In particular, gateway routers, routers, and devices are known as deterministic and synchronous multi-channel extensions (DSME) media access control (MAC) link control (DLC) And a deterministic synchronous multi-channel extended media access control link network (DSME MAC Link Network) (DLN) sublayer.

DNC 서브레이어는 TDMA MAC의 무선 링크를 제어하는 기능을 제공하며, DNL 서브레이어는 routed link-path를 상위 계층에 제공한다. DNC 서브레이어와 DNL 서브레이어 간 제어 프로토콜과 DNL 서브레이어 간 제어 프로토콜로 연결된다. DNC 서브레이어와 DNL 서브레이어는 각각 상위 계층에 서비스 프리미티브를 제공한다.The DNC sublayer provides a function to control the radio link of the TDMA MAC, and the DNL sublayer provides the routed link-path to the upper layer. It is connected to the control protocol between the DNC sublayer and the DNL sublayer and the control protocol between the DNL sublayer. The DNC sub-layer and the DNL sub-layer each provide service primitives to higher layers.

LPWMN을 구성하는 게이트웨이 라우터, 라우터 및 디바이스는 LPWMN에의 참여, 참여 완료 및 이탈을 위한 LPWMN 프리미티브를 동작 시킨다.Gateway routers, routers, and devices that make up LPWMN operate LPWMN primitives for joining, joining, and leaving LPWMNs.

이 때, LPWMN 프리미티브는 DNL에 대응되는 DLN-SAP(Service Access Point) 및 DLC에 대응되는 DLC-SAP를 통해 동작한다.At this time, the LPWMN primitive operates through the DLN-SAP (Service Access Point) corresponding to the DNL and the DLC-SAP corresponding to the DLC.

이 때, DLN-SAP를 통해 동작하는 LPWMN 프리미티브는 하기 표 1과 같다.At this time, the LPWMN primitive operating through the DLN-SAP is shown in Table 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

이 때, DLC-SAP를 통해 동작하는 LPWMN 프리미티브는 하기 표 2와 같다.At this time, LPWMN primitives operating through the DLC-SAP are shown in Table 2 below.

Figure pat00002
Figure pat00002

이 때, DLN의 상위 계층으로부터 상기 표 1의 request 프리미티브와 response 프리미티브를 이용하여 LPWMN 기능을 구동시키며, DLC의 상위 계층으로부터 상기 표 2의 request 프리미티브와 response 프리미티브를 이용하여 LPWMN 기능을 구동시킨다.At this time, the LPWMN function is driven using the request primitive and the response primitive in Table 1 from the upper layer of the DLN, and the LPWMN function is driven from the upper layer of the DLC using the request primitive and the response primitive in Table 2 above.

이 때, 하위 계층에 의해 구동된 DLC 계층의 LPWMN 기능 결과는 상기 표 2의 indication 프리미티브와 confirm 프리미티브를 이용하여 DLC-SAP를 통해 상위 계층에 알리며, 하위 계층에 의해 구동된 DLN 계층의 LPWMN 기능 결과는 상기 표 1의 indication 프리미티브와 confirm 프리미티브를 이용하여 DLN-SAP를 통해 상위 계층에 알린다.At this time, the LPWMN function result of the DLC layer driven by the lower layer is notified to the upper layer through the DLC-SAP using the indication primitive and the confirm primitive in Table 2. The LPWMN function result of the DLN layer driven by the lower layer Informs the upper layer through the DLN-SAP using the indication primitive and confirm primitive in Table 1 above.

도 4는 본 발명에 따른 게이트웨이 라우터, 라우터, 디바이스의 저전력 무선 메시 네트워크 참여 방법의 일 예를 나타낸 동작 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating an example of a method for participating in a low power wireless mesh network of a gateway router, a router, and a device according to the present invention.

도 4를 참조하면, 게이트웨이 라우터는 DLN-START-NETWORK.request 프리미티브에 의해 LPWMN 링크 네트워크 시작 기능이 동작된다.Referring to FIG. 4, the gateway router operates the LPWMN link network start function by the DLN-START-NETWORK.request primitive.

또한, 게이트웨이 라우터 링크 네트워크부(DSME MAC Link Network Entity; DLNE)는 설정된 주파수 대역의 주변 IEEE 802.15.4 계열 네트워크를 탐색하여 주변 네트워크가 점유하고 있는 채널과 슈퍼 프레임(superframe)을 중첩하여 겹치지 않는 채널 호핑 시퀀스와 비컨(beacon) 시작점을 찾아내어 LPWMN 링크 네트워크 슈퍼 프레임을 시작한다.In addition, the DSME MAC Link Network Entity (DLNE) searches for neighboring IEEE 802.15.4 series networks in a predetermined frequency band, superimposes superframes with channels occupied by the neighboring networks, Starts the LPWMN link network superframe by finding the hopping sequence and the beacon start point.

이 때, 라우터는 DLN-START-ROUTER.request 프리미티브에 의해 라우터 시작 기능이 동작된다.At this time, the router starts the router start function by the DLN-START-ROUTER.request primitive.

이 때, 라우터 DLNE는 IEEE 802.15.4e 네트워크를 탐색하여 게이트웨이 라우터까지의 홉수가 짧으며, 링크 품질이 기준 이상인 이웃 라우터를 프리머리 이너 라우터(primary inner router)로 선정하여 링크 네트워크 참여 절차를 시작한다.At this time, the router DLNE searches the IEEE 802.15.4e network to start a link network participation procedure by selecting a neighbor router having a short hop count from the gateway router to a link quality higher than the reference quality as a primary inner router .

이 때, 라우터 DLNE는 해당 라우터가 클러스터 루트 라우터(cluster root router)로 지정된 경우, DSME link association 이후, 클러스터 루트 라우터 DLNE로서 DLC-DATA-CLINK.request 프리미티브를 이용하여 클러스터 구성 요청 명령(cluster formation request command)을 게이트웨이 라우터에 전송하여 클러스터 식별자의 할당을 요청하고, 게이트 라우터로부터 DLC-DATA-CLINK.confirm을 수신하여 클러스터를 구성한다.In this case, when the router is designated as a cluster root router, the router DLNE uses the DLC-DATA-CLINK.request primitive as a cluster root router DLNE after the DSME link association to form a cluster formation request command to the gateway router to request allocation of the cluster identifier, and receives the DLC-DATA-CLINK.confirm from the gate router to configure the cluster.

이 때, 클러스터 루트 라우터 DLNE는 게이트웨이 라우터에 DLC-LINK-SETUP.request 프리미티브를 전송하고, 게이트웨이 라우터로부터 DLC-LINK-SETUP.confirm을 수신하여 클러스터 루트 라우터로부터 게이트웨이 라우터까지 쉐어드 링크(shared link)를 구성한다.At this time, the cluster root router DLNE sends the DLC-LINK-SETUP.request primitive to the gateway router, receives the DLC-LINK-SETUP.confirm from the gateway router, and sends a shared link from the cluster root router to the gateway router. .

이후, 클러스터 루트 라우터 DLNE는 링크 네트워크 라우팅 정보를 게이트웨이 라우터로부터 획득하기 위하여 링크 네트워크 관리 명령 프레임의 Route Update Request Type 필드를 전체 클러스터 연결 매트릭스(full cluster connectivity matrix)로 설정하여 DLC-DATA-SLINK.request 프리미티브를 이용하여 게이트웨이 라우터에 전송하고, 게이트웨이 라우터로부터 DLC-DATA-SLINK.indication 프리미티브로 클러스터 연결 매트릭스 정보를 수신하여 클러스터 루트 라우터의 LPWMN 참여를 완료한다.Then, the cluster root router DLNE sets the Route Update Request Type field of the link network management command frame to the full cluster connectivity matrix to acquire the link network routing information from the gateway router, and transmits the DLC-DATA-SLINK.request Primitive to the gateway router, receives the cluster connection matrix information from the gateway router with the DLC-DATA-SLINK.indication primitive, and completes the LPWMN participation of the cluster root router.

또한, 라우터 DLNE는 해당 라우터가 클러스터 루트 라우터(cluster root router)로 지정되지 아니한 경우, DSME link association 으로 라우터 주소를 얻은 이후, 일반 라우터 DLNE로서 DLC-LINK-SETUP.request 프리미티브를 프리머리 이너 라우터에 전송하고, 프리머리 이너 라우터로부터 DLC-LINK-SETUP.confirm 프리미티브를 수신하여 일반 라우터로부터 프리머리 이너 라우터까지 쉐어드 링크의 구성를 구성한다.In addition, if the router is not designated as a cluster root router, the router DLNE obtains the router address from the DSME link association, and then transmits the DLC-LINK-SETUP.request primitive as a general router DLNE to the free- And receives the DLC-LINK-SETUP.confirm primitive from the pre-header router to configure the configuration of the shared link from the general router to the pre-headed inner router.

이 때, 일반 라우터 DLNE는 링크 네트워크 라우팅 정보를 클러스터 루트 라우터로부터 획득하기 위하여 링크 네트워크 관리 명령 프레임의 Route Update Request Type 필드를 전체 클러스터 연결 매트릭스로 설정하여 DLC-DATA-SLINK.request 프리미티브를 이용하여 클러스터 루트 라우터로 전송하고, 클러스터 루트 라우터로부터 DLC-DATA-SLINK.indication 프리미티브로 클러스터 연결 매트릭스 정보를 수신하여 일반 라우터의 LPWMN 참여가 완료된다.In this case, the general router DLNE sets the Route Update Request Type field of the link network management command frame to the entire cluster connection matrix in order to acquire the link network routing information from the cluster root router, and transmits the cluster information using the DLC-DATA-SLINK.request primitive To the root router, receives the cluster connection matrix information from the cluster root router with the DLC-DATA-SLINK.indication primitive, and joining the LPWMN of the general router is completed.

이 때, 클러스터 루트 라우터 DLNE 또는 일반 라우터 DLNE는 클러스터 루트 라우터나 일반 라우터가 LPWMN에 참여 완료되면, DLN-START-DEVICE.confirm 프리미티브로 상위 계층에 디바이스 시작이 완료되었음을 통보한다.At this time, the cluster root router DLNE or the general router DLNE informs the upper layer that the device start is completed with the DLN-START-DEVICE.confirm primitive when the cluster root router or the general router completes the join to the LPWMN.

디바이스는 DLN-START-DEVICE.request 프리미티브에 의해 디바이스 시작 기능이 동작한다.The device is activated by the DLN-START-DEVICE.request primitive.

디바이스 DLNE는 IEEE 802.15.4e 네트워크를 탐색하여 게이트웨이 라우터까지의 홉수가 짧으며, 링크 품질이 기준 이상인 이웃 라우터를 프리머리 이너 라우터로 선정하여 프리머리 이너 라우터와 DSME link association이 완료되면 DLN-START-DEVICE.confirm 프리미티브로 상위 계층에 디바이스 시작이 완료되었음을 통보한다.The device DLNE searches the IEEE 802.15.4e network and selects a neighbor router with a short hop count from the gateway router to a link quality of more than the reference quality. When the DSN link association with the pre-header router is completed, DLN- The DEVICE.confirm primitive informs the upper layer that the device start is complete.

도 5는 본 발명에 따른 라우터의 클러스터 그룹화 및 라우터 식별자 배정의 일 예를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating an example of cluster grouping and router identifier assignment of a router according to the present invention.

도 5를 참조하면, LPWMN은 디바이스 연결이 트리 구조를 갖는 클러스터들로 구성되며, 클러스터는 클러스터 루트 라우터, 라우터 및 디바이스로 구성된다.Referring to FIG. 5, the LPWMN is composed of clusters having a tree structure of device connections, and the clusters are composed of cluster root routers, routers, and devices.

이 때, 디바이스 식별자는 클러스터를 식별하기 위한 클러스터 식별자(cluster ID) 및 클러스터 내 디바이스의 위치를 구분하기 위한 클러스터 내 위치 구분자(locator ID)로 구성된다.In this case, the device identifier is composed of a cluster ID for identifying the cluster and a locator ID for identifying the location of the device in the cluster.

이 때, 클러스터 루트 라우터의 클러스터 내 디바이스 위치 구분자는 0으로 할당된다.At this time, the device location identifier in the cluster root router is assigned as 0.

이 때, 클러스터 루트 라우터는 접속된 상위 클러스터의 디바이스 식별자와 클러스터 루트 라우터 식별자를 동시에 갖는다.At this time, the cluster root router has both the device identifier of the connected upper cluster and the cluster root router identifier.

예를 들어, 제1 클러스터 루트 라우터는 접속된 상위 클러스터(cluster ID = 0)의 디바이스 식별자(cluster ID = 0, locator ID = i) 및 클러스터 루트 라우터 식별자(cluster ID = 1, locator ID = 0)를 동시에 갖는다.For example, the first cluster root router has a device identifier (cluster ID = 0, locator ID = i) and a cluster root router identifier (cluster ID = 1, locator ID = 0) of the connected parent cluster Respectively.

이 때, 클러스터 내 라우터 또는 디바이스는 최대 클러스터 깊이, 라우터에 접속 가능한 최대 디바이스 수, 라우터 접속 디바이스 중 가능한 최대 라우터 수에 따라 식별자를 분산 할당한다.At this time, the router or device in the cluster distributes the identifier according to the maximum cluster depth, the maximum number of devices connectable to the router, and the maximum number of routers possible among the router connecting devices.

도 6은 본 발명에 따른 디바이스들 간 쉐어드 링크를 구성하는 방법의 일 예를 나타낸 동작 흐름도이다.FIG. 6 is an operational flowchart illustrating an example of a method of configuring a shared link between devices according to the present invention.

도 6을 참조하면, LPWMN은 임의 두 디바이스들 간 링크 경로 구성을 제공한다.Referring to FIG. 6, the LPWMN provides link path configuration between any two devices.

두 디바이스가 인접한 경우, 링크가 구성되며, 두 디바이스가 멀티 홉(multi-hop) 으로 떨어져 있는 경우, 링크들을 연결한 링크 경로가 구성된다.If the two devices are adjacent, the link is configured, and if the two devices are multi-hop, the link path connecting the links is configured.

이 때, 링크 경로는 방향성이 있으며, 단방향 링크 경로 및 양방향 링크 경로 중 어느 하나일 수 있다.At this time, the link path is directional and can be either a unidirectional link path or a bidirectional link path.

이 때, 링크 경로는 경로 구성 후 디바이스의 사용 제한 방식에 따라 공유 링크 경로 및 독점 링크 경로 중 어느 하나일 수 있다.In this case, the link path may be either a shared link path or an exclusive link path according to a usage restriction method of the device after the path configuration.

이 때, 링크 경로는 클러스터 내 라우터간 루트 라우터로 향하는 링크 경로, 루트 라우터로부터 시작된 링크 경로, 인접 클러스터의 인터 클러스터(inter-cluster) 라우터와 메시(mesh) 링크 경로로 구분된다.In this case, the link path is divided into a link path leading to a root router between routers in the cluster, a link path starting from the root router, and an inter-cluster router and a mesh link path of the adjacent cluster.

링크 경로 구성을 요청하는 디바이스의 DLC sublayer의 상위 계층으로부터 DLC-LINK-SETUP.request 프리미티브에 의한 요청으로 링크 경로 구성이 시작된다.Link path configuration starts with a request by the DLC-LINK-SETUP.request primitive from the upper layer of the DLC sublayer of the device requesting the link path configuration.

링크 설정 요청 DLCE는 루트 테이블로부터 목적지 디바이스에 도달 가능한 인접 라우터 정보를 얻어 CAP(contention Access period) 링크 또는 기존에 설정된 고유 링크를 통해 링크 셋업 요청(link setup request) 제어 프레임을 인접 라우터로 보낸다.The link establishment request DLCE obtains neighbor router information reachable from the root table to the destination device, and sends a link setup request control frame to a neighboring router through a contention access period (CAP) link or an existing dedicated link.

인접 라우터는 루트 테이블로부터 링크 경로의 최종 목적지까지 도달 가능한 링크가 있는 경우, 인접 라우터와 링크 설정 요청 디바이스들 간 링크 설정을 위한 DSME GTS(guaranteed time slot) 할당이 가능한가를 확인한다. DSME GTS 할당이 가능한 경우, 링크 설정 요청 디바이스로 DSME-GTS request MAC 명령 프레임을 보낸다.If there is a link reachable from the root table to the final destination of the link path, the neighboring router verifies whether the DSME GTS (guaranteed time slot) allocation for the link establishment between the neighboring router and the link establishment request devices is possible. If the DSME GTS assignment is possible, it sends a DSME-GTS request MAC command frame to the link establishment requesting device.

인접 라우터는 링크 설정 요청 디바이스로부터 DSME-GTS reply MAC 명령 프레임을 받으면 링크 설정 요청 디바이스와 링크가 설정된 것을 확인하고 링크 테이블을 수정한다.When the neighboring router receives the DSME-GTS reply MAC command frame from the link setup requesting device, it verifies that the link with the link setup requesting device has been established and corrects the link table.

양방향 링크 설정이 요구되었다면, 인접 라우터는 링크 셋업 요청 제어 프레임을 링크 설정 요청 디바이스로 보낸다. 이를 받은 링크 설정 요청 디바이스는 DSME-GTS request MAC 명령 프레임을 인접 라우터에 보낸다. 링크 설정 요청 디바이스는 인접 라우터로부터 DSME-GTS reply MAC 명령 프레임을 받으면, link setup response 제어 프레임을 인접 라우터로 보내어 양방향 링크 설정이 완료되었음을 알린다.If bidirectional link setup is required, the neighboring router sends a link setup request control frame to the link setup requesting device. The link setup requesting device receives the DSME-GTS request MAC command frame to the neighboring router. Upon receiving the DSME-GTS reply MAC command frame from the neighboring router, the link setup requesting device sends a link setup response control frame to the neighboring router to inform that the bidirectional link setup is completed.

인접 라우터가 링크 경로의 최종 목적지라면, 링크 설정 요청 디바이스로 link setup response 제어 프레임을 보내어 링크 경로 설정이 완료되었음을 알린다.If the neighboring router is the final destination of the link path, it sends a link setup response control frame to the link setup requesting device to inform that the link path setup is completed.

인접 라우터가 링크 경로의 최종 목적지가 아니라면, 선정된 최종 목적지로 향하는 다음 라우터로 위와 같은 절차를 반복 수행한다.If the neighboring router is not the final destination of the link path, repeat the above procedure with the next router to the selected final destination.

도 7은 본 발명에 따른 클러스터들 간 연결 정보 및 루트 정보의 일 예를 나타낸 도면이다.7 is a diagram illustrating an example of connection information and route information between clusters according to the present invention.

도 7을 참조하면, LPWMN 의 클러스터는 상위 클러스터와 하위 클러스터 간 트리(tree) 형태나 클러스터 내 라우터들 간 인트라 클러스터 메시(intra-cluster mesh) 접속, 이웃 클러스터의 라우터들 간 인터 클러스터 메시(inter-cluster mesh) 접속으로 연결된다.Referring to FIG. 7, the cluster of the LPWMN includes an intra-cluster mesh connection between the upper and lower clusters in the form of a tree or an intra-cluster router, an inter-cluster mesh between the routers of the neighboring cluster, cluster mesh) connection.

클러스터 구성 정보는 클러스터 테이블로 표시되며 하기 표 3과 같다.The cluster configuration information is represented by a cluster table and is shown in Table 3 below.

Figure pat00003
Figure pat00003

클러스터 테이블의 엔트리는 클러스터 루트 라우터나 인터 클러스터 메시 링크(inter-cluster mesh link)에 접속된 라우터의 연결 정보와 클러스터의 규격으로 구성된다.The entry in the cluster table consists of the connection information of the router connected to the cluster root router or the inter-cluster mesh link and the cluster standard.

클러스터 루트 라우터의 클러스터 테이블 엔트리는 router address, router extended address, 상위 클러스터 내에서 클러스터 루트 라우터에게 할당된 address 등 주소 정보와 클러스터의 규격을 정의한 게이트웨이 라우터와 클러스터 루트 라우터 간 홉수, 클러스터의 깊이, 최대 접속 허용 라우터 수, 최대 접속 허용 디바이스수, 이 클러스터에 속한 하위 클러스터의 루트 라우터 address 등으로 구성된다.The cluster table entry of the cluster root router includes the router address, the router extended address, the address assigned to the cluster root router in the upper cluster, the number of hops between the gateway router and the cluster root router that define the address information and cluster specifications, The number of allowed routers, the maximum number of allowed devices, and the root router address of a subcluster belonging to this cluster.

인터 클러스터 메시 링크(inter-cluster mesh link)에 접속된 라우터의 클러스터 테이블 엔트리는 링크 접속 상대 라우터 address 정보로 구성된다.A cluster table entry of a router connected to an inter-cluster mesh link is composed of information on the address of the link connection relative router.

클러스터 연결 매트릭스는 클러스터 테이블로부터 추출된 정보로 구성된다. 클러스터 식별자를 인덱스로 하여 이 클러스터에 접속된 클러스터들의 식별자 리스트로 구성된다.The cluster connection matrix consists of information extracted from the cluster table. And a list of identifiers of clusters connected to the cluster with the cluster identifier as an index.

클러스터 테이블의 엔트리는 게이트웨이 라우터가 관리한다. 클러스터 테이블의 엔트리는 클러스터 루트 라우터가 LPWMN 에 참여하며 새로운 클러스터 할당을 게이트웨이 라우터에 요청하거나, 인터 클러스터 메시 링크가 생성될 때 추가된다. 클러스터 루트 라우터가 LPWMN 에서 이탈하거나, 인터 클러스터 메시 링크가 해제될 때 해당 클러스터 테이블의 엔트리는 삭제되고, 연결된 클러스터의 정보도 수정된다.Entries in the cluster table are managed by the gateway router. Entries in the cluster table are added when the cluster root router participates in the LPWMN and requests a new cluster assignment to the gateway router, or when an intercluster mesh link is created. When the cluster root router leaves the LPWMN, or when the intercluster mesh link is released, the entry in the corresponding cluster table is deleted and the information of the connected cluster is also modified.

클러스터 루트 라우터는 게이트웨이 라우터나 상위 접속 클러스터의 루트 라우터로 부터 클러스터 테이블 정보를 공급받는다. 클러스터 내 라우터는 클러스터 참여시 클러스터 루트 라우터로부터 라우터 주소와 클러스터 테이블 정보를 공급받는다.The cluster root router receives the cluster table information from the root router of the gateway router or the upper access cluster. Routers in the cluster receive the router address and cluster table information from the cluster root router when the cluster participates.

LPWMN의 루트 테이블은 하기 표 4와 같다.The root table of LPWMN is shown in Table 4 below.

Figure pat00004
Figure pat00004

링크 경로는 하기 표 5와 같다.The link paths are shown in Table 5 below.

Figure pat00005
Figure pat00005

링크 경로의 정보는 하기 표 6과 같다.The link path information is shown in Table 6 below.

Figure pat00006
Figure pat00006

LPWMN 의 루트 테이블은 목적지 주소와 링크 경로 목록으로 구성되며, 링크 경로는 링크 경로 식별자와 링크 경로 코스트로 구성되고, 링크 경로의 정보는 링크 경로 식별자, 링크 타입, 인접 라우터 주소, 수신 링크 슬롯 정보, 송신 링크 슬롯 정보, 링크 할당 슬롯 개수, 링크 품질, 단위 시간 링크 송수신 프레임 카운터 등으로 구성된다.The route table of the LPWMN is composed of a destination address and a link path list. The link path is composed of a link path identifier and a link path cost. The information of the link path includes a link path identifier, a link type, a neighbor router address, Transmission link slot information, link allocation slot number, link quality, unit time link transmission / reception frame counter, and the like.

루트의 선택은 목적지 디바이스를 포함하고 있는 클러스터까지 연결 가능한 클러스터들간 경로를 클러스터 연결 매트릭스에 기반하여 선정한다.The selection of the route selects the path between the clusters which can connect to the cluster including the destination device based on the cluster connection matrix.

클러스터 루트 라우터나 인트 클러스터 라우터가 수집한 인접 클러스터의 루트 테이블 정보에 따라 목적지 클러스터까지 연결할 수 있는 인접 클러스터를 선정한다.Based on the information of the root table of the adjacent cluster collected by the cluster root router or the intru- sive cluster router, a neighboring cluster capable of connecting to the destination cluster is selected.

클러스터 루트 라우터 또는 인트 클러스터 라우터까지 클러스터 내 연결할 수 있는 라우터간 링크 경로의 설정 여부에 따라 목적지 디바이스까지의 설정 가능한 루트가 선정된다.A settable route to the destination device is selected depending on whether the router route to the cluster root router or the intra-cluster router is established within the cluster.

설정 가능한 루트들은 각 루트에 적용되는 링크 경로의 비용 합에 따라 우선 순위가 결정되며 루트 테이블 엔트리의 링크 경로 리스트에 순서대로 저장된다.The configurable routes are prioritized according to the sum of the cost of the link paths applied to each route and are stored in order in the link path list of the root table entry.

루트 테이블 엔트리는 라우터가 링크 경로 설정을 완료하거나, 처음으로 지정된 목적지 디바이스로 데이터 전달 요청시 루트가 생성 가능하다면 추가된다. 루트 테이블 엔트리는 해당 링크 경로가 해제되거나 일정 시간 동안 사용이 되지 않으면 삭제된다.The root table entry is added if the router completes the link path setup, or if the route can be created when the first request to transfer data to the specified destination device is made. The root table entry is deleted when the corresponding link path is released or is not used for a certain period of time.

라우터가 유지하는 루트 테이블은 자신이 관리하는 링크 경로에 의한 루트 테이블 엔트리와 이웃라우터부터 수집한 루트 테이블 엔트리로 구분하여 관리한다.The root table maintained by the router is divided into a root table entry based on the link path managed by the router and a root table entry collected from the neighboring router.

클러스터 루트 라우터는 클러스터 내 라우터의 루트 테이블을 통합하여 관리한다. 라우터는 루트 테이블 엔트리에 변화가 있을 경우, 클러스터 루트 라우터로 route update response command payload를 갖는 링크 네트워크 관리 명령 프레임을 이용하여 통보한다.The cluster root router aggregates and manages the root table of the routers in the cluster. If there is a change in the root table entry, the router informs the cluster root router using the link network management command frame with the route update response command payload.

인터 클러스터 라우터는 클러스터 라우팅 테이블 정보를 인접 클러스터의 인터 클러스터 라우터에게 제공한다. 또한 인접 클러스터의 인터 클러스터 라우터로부터 인접 클러스터 라우팅 테이블 정보를 제공받아 클러스터 루트 테이블에 보고한다.The intercluster router provides the cluster routing table information to the intercluster routers of the adjacent cluster. Also, the neighbor cluster routing table information is received from the intercluster router of the adjacent cluster and reported to the cluster root table.

클러스터 루트 라우터는 route update request command payload를 갖는 링크 네트워크 관리 명령 프레임을 이용하여 라우터의 루트 테이블 정보를 비정기적이나 주기적으로 수정한다.The cluster root router modifies the root table information of the router irregularly or periodically using a link network management command frame having a route update request command payload.

도 8은 본 발명에 따른 연결 품질에 따라 프레임 전달을 제어하는 방법의 일 예를 나타낸 동작 흐름도이다.FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of a method of controlling frame delivery according to connection quality according to the present invention.

도 8을 참조하면, LPWMN의 양단 DLCE 간 연결 품질을 여섯가지로 구분하여 프레임 전달을 제어한다.Referring to FIG. 8, the link quality between the two end DLCEs of the LPWMN is classified into six types and the frame delivery is controlled.

등급 1은 CAP 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 않으며 프레임을 전달한다.Class 1 uses the CAP link and does not perform frame forward acknowledgment and flow control and delivers frames.

등급 2는 CAP 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 않으며 프레임을 전달한다.Class 2 uses a CAP link, checks for frame forwarding, but does not control flow and delivers frames.

등급 3은 공유 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 않으며 프레임을 전달한다.Class 3 uses a shared link and does not perform frame forward acknowledgment and flow control and delivers frames.

등급 4는 공유 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 않으며 프레임을 전달한다.Class 4 uses a shared link, checks for frame forwarding, does not control flow, and delivers frames.

등급 5는 전용 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 않으며 프레임을 전달한다.Class 5 uses a dedicated link, frames forwarding and frame control without flow control.

등급 6은 전용 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 않으며 프레임을 전달한다.Class 6 uses a dedicated link and checks for frame forwarding, but does not have flow control and delivers frames.

DLCE는 상위 계층으로부터 데이터 프레임 전달 요청을 받거나, 인접 라우터로부터 수신한 프레임의 포워딩시 라우팅을 수행한다. 프레임의 목적지 주소가 루트 테이블이나 클러스터 테이블에서 발견되지 않는다면, DLNE는 클러스터 루트 라우터에 클러스터 테이블 업데이트를 요청한다.The DLCE receives the data frame forwarding request from the upper layer or performs the forwarding when the frame received from the adjacent router is forwarded. If the destination address of the frame is not found in the root table or cluster table, the DLNE requests the cluster root router to update the cluster table.

도 9는 본 발명에 따른 저전력 무선 메시 네트워크 이탈 방법의 일 예를 나타낸 동작 흐름도이다.9 is a flowchart illustrating an example of a method of releasing a low power wireless mesh network according to the present invention.

도 9를 참조하면, 구성된 링크 경로의 양단의 디바이스는 링크 경로의 상태를 관리한다. 디바이스의 DLCE는 설정된 링크를 이용하여 링크 경로 엔드(end) 디바이스로 link hello request command payload를 갖는 링크 관리 request 명령 프레임을 전송한다. 링크 경로 엔드 디바이스는 link hello response command payload 를 갖는 링크 관리 명령 프레임으로 응답한다.Referring to FIG. 9, devices at both ends of a configured link path manage the state of the link path. The DLCE of the device transmits a link management request command frame with the link hello request command payload to the link path end device using the set link. The link path end device responds with a link management command frame with a link hello response command payload.

링크 관리 response 명령 프레임이 링크 관리 timeout 시간내에 도착하지 않으면, 링크 관리 trial 회수만큼 링크 경로 상태 확인을 시도한다. 응답이 없거나, 링크 경로 상태가 정상이 아니면 링크 경로 설정을 해제한다.If the link management response command frame does not arrive within the link management timeout time, it tries to check the link path status for the number of times of link management trial. If there is no response, or if the link path status is not normal, cancel link path setting.

라우터가 일정 시간 설정된 링크 경로가 없는 경우, 라우터의 시작 절차를 주기적으로 수행한다.If the router does not have a link path set for a certain period of time, it performs the router startup procedure periodically.

라우터가 클러스터에서 이탈하는 경우, leave request command payload를 갖는 링크 네트워크 관리 명령 프레임을 클러스터 루트 라우터로 보낸다. 클러스터 루트 라우터로부터 leave response command payload를 갖는 링크 네트워크 관리 명령 프레임을 받은 후, 라우터에 접속된 인접 라우터 또는 디바이스와 설정된 링크 경로를 순차적으로 해제한다.If the router leaves the cluster, it sends a link network management command frame with a leave request command payload to the cluster root router. After receiving the link network management command frame having the leave response command payload from the cluster root router, the router sequentially releases the link path established with the neighboring router or device connected to the router.

link release request command payload를 갖는 링크 네트워크 관리 명령 프레임을 받은 상대 라우터는 DSME-GTS의 할당 회수를 완료한 후 link release response command payload를 갖는 링크 네트워크 관리 명령 프레임을 이탈 요청 라우터로 보낸다.link release request command The partner router that received the network management command frame with the payload sends the link network management command frame with the link release response command payload to the leave request router after completing the allocation of the DSME-GTS.

도 10은 본 발명에 따른 DLC 서브레이어들 간, DLN 서브레이어들 간 전달되는 네트워크 프레임 포맷의 일 예를 나타낸 도면이다.10 is a diagram illustrating an example of a network frame format transmitted between DLC sublayers and DLN sublayers according to the present invention.

도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 DLC 서브레이어들 간, DLN 서브레이어들 간 전달되는 네트워크 프레임 포맷은 프레임 제어부(Frame Control), 링크 네트워크 주소부(Network Addressing fields), 링크 관리 서브 프레임부(Link Management subframe), 링크 네트워크 관리 서브 프레임부(Link Network Management subframe), 프레임 페이로드(Frame Payload)로 구성된다.10, a network frame format transmitted between DLC sublayers and DLN sublayers according to the present invention includes a frame control, network addressing fields, a link management subframe Link management subframe, a link network management subframe, and a frame payload.

링크 관리 서브 프레임과 링크 네트워크 관리 서브 프레임은 프레임 페이로드와 함께 동시에 전달 가능하다.The link management sub-frame and the link network management sub-frame can be transmitted simultaneously with the frame payload.

프레임 제어부는 프로토콜 버전, 링크상 프레임 전달 처리 방식, 목적지 주소 프래그, 송신지 주소 플래그, 목적지 주소 모드, 송신지 주소 모드, 링크 관리 서브 프레임 프래그, 링크 네트워크 관리 서브 프레임 프래그 등으로 구성된다. 프레임 링크상 프레임 전달 처리 방식은 여섯가지로 구분되며, 프래그들은 링크 네트워크 헤더에 해당 정보를 전송하는 경우 1로 설정된다.The frame control unit is composed of a protocol version, a link frame forwarding processing method, a destination address flag, a destination address flag, a destination address mode, a destination address mode, a link management subframe flag, and a link network management subframe flag . The frame forwarding frame handling method is divided into six types, and the flags are set to 1 when the corresponding information is transmitted to the link network header.

링크 관리 서브 프레임부는 링크 관리 명령 타입, 일련 번호, 링크 관리 명령 페이로드의 길이, 링크 관리 명령 페이로드로 구성된다. 링크 관리 명령 페이로드는 링크 경로 설정 요청 및 응답, 링크 경로 해제 요청 및 응답, 링크 경로 확인 요청 및 응답 등으로 구분된다.The link management subframe section includes a link management command type, a serial number, a length of a link management command payload, and a link management command payload. The link management command payload is divided into a link path establishment request and response, a link path release request and response, and a link path confirmation request and response.

링크 네트워크 관리 서브 프레임부는 링크 네트워크 관리 명령 타입, 일련 번호, 링크 네트워크 관리 명령 페이로드의 길이, 링크 네트워크 관리 명령 페이로드로 구성된다. 링크 네트워크 관리 명령 페이로드는 클러스터 구성 요청 및 응답, 라우팅 정보 업데이트 요청 및 응답, 링크 네트워크 이탈 요청 및 응답, 데이터 흐름 제어 요청 및 응답 등으로 구분된다.The link network management subframe section is composed of a link network management command type, a serial number, a length of a link network management command payload, and a link network management command payload. The link network management command payload is divided into cluster configuration request and response, routing information update request and response, link network out request and response, and data flow control request and response.

이상에서와 같이 본 발명에 따른 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 라우팅 장치 및 방법은 상기한 바와 같이 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.As described above, the routing apparatus and method for constructing a low power wireless mesh network based on the channel hopping time multiplexing wireless link according to the present invention are not limited to the configuration and method of the embodiments described above, The examples may be constructed by selectively combining all or a part of each embodiment so that various modifications can be made.

110: 통신부
120: 제어부
130: 클러스터부
110:
120:
130: cluster part

Claims (20)

채널 호핑 시간 다중화 무선 링크로 구성된 저전력 무선 메시 네트워크(Low Power Wireless Mesh Network; LPWNM)를 구성하기 위한 라우팅 장치에 있어서,
확정적 동기식 다중 채널 확장(Deterministic and Synchronous Multi-channel Extension; DSME) 미디어 접근 제어(Media Access Control; MAC) 링크 제어(DSME MAC Link Control; DLC) 서브레이어(sublayer) 및 확정적 동기식 다중 채널 확장 미디어 접근 제어 링크 네트워크(DSME MAC Link Network; DLN) 서브레이어에 기초하여 게이트웨이 라우터, 라우터 및 디바이스와 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크를 구성하는 제어부; 및
상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크의 연결 품질에 따라 상기 게이트웨이 라우터, 라우터 및 디바이스에 데이터 프레임을 전달하는 통신부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 라우팅 장치.
1. A routing apparatus for configuring a low power wireless mesh network (LPWNM) configured with a channel hopping time multiplexed wireless link,
(DSME) media access control (MAC) link control (DLC) sublayer and a deterministic synchronous multi-channel extended media access control A controller configured to configure the channel hopping time multiplexed wireless link with a gateway router, a router and a device based on a DSME MAC Link Network (DLN) sublayer; And
A communication unit for transmitting a data frame to the gateway router, the router and the device according to the connection quality of the channel hopping time multiplexed radio link;
The routing device comprising:
청구항 1에 있어서,
상기 제어부는
DNL에 대응되는 DLN-SAP(Service Access Point) 및 DLC에 대응되는 DLC-SAP를 통해 상기 라우팅 장치의 상기 저전력 무선 메시 네트워크에의 참여, 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크의 경로 구성 및 상기 저전력 무선 메시 네트워크로부터의 이탈을 위한 LPWMN 프리미티브를 동작 시키는 것을 특징으로 하는 라우팅 장치.
The method according to claim 1,
The control unit
Participation of the routing device in the low power wireless mesh network through the DLN-SAP (Service Access Point) corresponding to the DNL and the DLC-SAP corresponding to the DLC, the path configuration of the channel hopping time multiplexed wireless link, And operates the LPWMN primitive for departure from the network.
청구항 2에 있어서,
상기 제어부는
상기 DLN 서브 레이어에 기초하여, 게이트웨이 라우터까지의 홉수가 상기 라우팅 장치의 상기 게이트웨이 라우터까지의 홉수 미만이고, 링크 품질이 기설정된 기준 품질 이상인 이웃 라우터를 프리머리 이너 라우터(primary inner router)로 선정하여 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크에 참여 시작하는 것을 특징으로 하는 라우팅 장치.
The method of claim 2,
The control unit
Based on the DLN sublayer, selects a neighbor router having a link quality lower than a predetermined reference quality and a hop count to a gateway router less than a hop count to the gateway router of the routing apparatus as a primary inner router And starts participating in the channel hopping time multiplexed radio link.
청구항 3에 있어서,
상기 라우팅 장치는
상기 라우터 및 디바이스를 클러스터로 그룹화하고, 라우터 식별자 및 디바이스 식별자를 배정하는 클러스터부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 라우팅 장치.
The method of claim 3,
The routing device
A cluster unit for grouping the routers and devices into clusters and allocating router identifiers and device identifiers;
Lt; RTI ID = 0.0 > 1, < / RTI >
청구항 4에 있어서,
상기 클러스터부는
상기 저전력 무선 메시 네트워크를 상위 클러스터와 하위 클러스터 간 트리(tree) 형태로 구성하고, 상기 라우터들 간 인트라 클러스터 메시(intra-cluster mesh) 형태 및 이웃 클러스터의 라우터들 간 인터 클러스터 메시(inter-cluster mesh) 형태로 구성하는 것을 특징으로 하는 라우팅 장치.
The method of claim 4,
The cluster part
The low-power wireless mesh network is configured in the form of a tree between upper clusters and lower clusters, and an intra-cluster mesh type between routers and an inter-cluster mesh between routers of neighboring clusters ). ≪ / RTI >
청구항 5에 있어서,
상기 클러스터부는
상기 라우터 및 디바이스 각각에 대해 상기 라우터 및 디바이스가 포함된 상기 클러스터를 식별하기 위한 클러스터 식별자 및 상기 클러스터 내 상기 라우터 및 디바이스의 위치를 구분하기 위한 위치 구분자를 배정하는 것을 특징으로 하는 라우팅 장치.
The method of claim 5,
The cluster part
Wherein the router assigns a cluster identifier for identifying the cluster including the router and the device, and a location identifier for identifying the location of the router and the device in the cluster, for each of the router and the device.
청구항 6에 있어서,
상기 클러스터부는
상기 라우팅 장치가 클러스터 루트 라우터인 경우, 상기 클러스터 루트 라우터가 디바이스로서 접속된 상위 클러스터에 상응하는 디바이스 식별자 및 상기 클러스터 루트 라우터가 라우터로서 접속된 하위 클라스터에 상응하는 라우터 식별자를 동시에 배정하는 것을 특징으로 하는 라우팅 장치.
The method of claim 6,
The cluster part
Characterized in that when the routing device is a cluster root router, the cluster root router simultaneously assigns a device identifier corresponding to a parent cluster to which the cluster root router is connected as a device and a router identifier corresponding to the subcluster to which the cluster root router is connected as a router Lt; / RTI >
청구항 3에 있어서,
상기 제어부는
상기 DLN 서브 레이어에 기초하여, 상기 라우팅 장치가 클러스터 루트 라우터(cluster root router)인 경우, 상기 라우팅 장치와는 상이한 상기 게이트웨이 라우터로부터 클러스터 연결 매트릭스 정보(cluster connectivity matrix)를 수신하여 상기 저전력 무선 메시 네트워크에 참여하고, 상기 라우팅 장치가 상기 클러스터 루트 라우터가 아닌 경우, 상기 라우팅 장치와는 상이한 클러스터 루트 라우터로부터 클러스터 연결 매트릭스 정보를 수신하여 상기 저전력 무선 메시 네트워크에 참여하는 것을 특징으로 하는 라우팅 장치.
The method of claim 3,
The control unit
Receiving, based on the DLN sub-layer, a cluster connectivity matrix from the gateway router that is different from the routing device when the routing device is a cluster root router, And participates in the low power wireless mesh network by receiving cluster connection matrix information from a cluster root router different from the routing device when the routing device is not the cluster root router.
청구항 8에 있어서,
상기 제어부는
상기 DLC 서브 레이어에 기초하여, 상기 라우팅 장치와는 상이한 클러스터 루트 라우터로부터 이탈 명령 페이로드를 갖는 링크 네트워크 관리 명령 프레임을 수신하여 상기 저전력 무선 메시 네트워크로부터 이탈하는 것을 특징으로 하는 라우팅 장치.
The method of claim 8,
The control unit
Based on the DLC sublayer, a link network management command frame having an escape instruction payload from a cluster root router that is different from the routing device and leaves the low power wireless mesh network.
청구항 3에 있어서,
상기 통신부는
제1 연결 품질의 경우 CAP(contention access period) 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제2 연결 품질의 경우 CAP 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제3 연결 품질의 경우 공유 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제4 연결 품질의 경우 공유 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제5 연결 품질의 경우 전용 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제6 연결 품질의 경우 전용 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하는 것을 특징으로 하는 라우팅 장치.
The method of claim 3,
The communication unit
In the case of the first connection quality, a contention access period (CAP) link is used, the data frame is delivered without frame forwarding and flow control, the CAP link is used in the case of the second connection quality, One transmits the data frame without performing flow control, uses the shared link in the case of the third connection quality, delivers the data frame without frame forwarding and flow control, and transmits the data frame in the case of the fourth connection quality And transmits the data frame without performing flow control, uses a dedicated link in case of the fifth connection quality, and transmits the data frame without using frame forwarding confirmation and flow control, A dedicated link is used in the case of the sixth connection quality, frame transmission is confirmed, While not a row control the routing device, characterized in that for transmitting the data frame.
채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 방법에 있어서,
확정적 동기식 다중 채널 확장(Deterministic and Synchronous Multi-channel Extension; DSME) 미디어 접근 제어(Media Access Control; MAC) 링크 제어(DSME MAC Link Control; DLC) 서브레이어(sublayer) 및 확정적 동기식 다중 채널 확장 미디어 접근 제어 링크 네트워크(DSME MAC Link Network; DLN) 서브레이어에 기초하여 게이트웨이 라우터, 라우터 및 디바이스와 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크를 구성하는 단계; 및
상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크의 연결 품질에 따라 상기 게이트웨이 라우터, 라우터 및 디바이스에 데이터 프레임을 전달하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 방법.
A method for configuring a low power wireless mesh network based on channel hopping time multiplexed wireless links,
(DSME) media access control (MAC) link control (DLC) sublayer and a deterministic synchronous multi-channel extended media access control Configuring the channel hopping time multiplexed radio link with a gateway router, a router and a device based on a DSME MAC Link Network (DLN) sublayer; And
And transmitting a data frame to the gateway router, the router and the device according to the connection quality of the channel hopping time multiplexed radio link
Wherein the channel hopping time-multiplexing wireless link-based low power wireless mesh network configuration comprises:
청구항 11에 있어서,
상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크를 구성하는 단계는
DNL에 대응되는 DLN-SAP(Service Access Point) 및 DLC에 대응되는 DLC-SAP를 통해 상기 라우터 및 디바이스의 상기 저전력 무선 메시 네트워크에의 참여, 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크의 경로 구성 및 상기 저전력 무선 메시 네트워크로부터의 이탈을 위한 LPWMN 프리미티브를 동작 시키는 것을 특징으로 하는 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 방법.
The method of claim 11,
Wherein configuring the channel hopping time multiplexed radio link comprises:
Participation of the router and the device in the low power wireless mesh network through the DLN-SAP (Service Access Point) corresponding to the DNL and the DLC-SAP corresponding to the DLC, the path configuration of the channel hopping time multiplexed wireless link, And operating the LPWMN primitive for departure from the mesh network. ≪ Desc / Clms Page number 21 >
청구항 12에 있어서,
상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크를 구성하는 단계는
상기 DLN 서브 레이어에 기초하여, 게이트웨이 라우터까지의 홉수가 상기 라우팅 장치의 상기 게이트웨이 라우터까지의 홉수 미만이고, 링크 품질이 기설정된 기준 품질 이상인 이웃 라우터를 프리머리 이너 라우터(primary inner router)로 선정하여 상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크에 참여 시작하는 것을 특징으로 하는 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 방법.
The method of claim 12,
Wherein configuring the channel hopping time multiplexed radio link comprises:
Based on the DLN sublayer, selects a neighbor router having a link quality lower than a predetermined reference quality and a hop count to a gateway router less than a hop count to the gateway router of the routing apparatus as a primary inner router And initiating participation in the channel hopping time multiplexed wireless link. ≪ Desc / Clms Page number 20 >
청구항 13에 있어서,
상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 방법은
상기 라우터 및 디바이스를 클러스터로 그룹화하고, 라우터 식별자 및 디바이스 식별자를 배정하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 방법.
14. The method of claim 13,
The method for configuring the channel hopping time multiplexed wireless link based low power wireless mesh network
Grouping the routers and devices into clusters, and assigning router identifiers and device identifiers
Further comprising the step of generating a channel hopping time multiplexed radio link based on the channel hopping time multiplexed radio link.
청구항 14에 있어서,
상기 상기 라우터 및 디바이스를 클러스터로 그룹화하고, 라우터 식별자 및 디바이스 식별자를 배정하는 단계는
상기 저전력 무선 메시 네트워크를 상위 클러스터와 하위 클러스터 간 트리(tree) 형태로 구성하고, 상기 라우터들 간 인트라 클러스터 메시(intra-cluster mesh) 형태 및 이웃 클러스터의 라우터들 간 인터 클러스터 메시(inter-cluster mesh) 형태로 구성하는 것을 특징으로 하는 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 방법.
15. The method of claim 14,
Grouping the routers and devices into clusters, and assigning a router identifier and a device identifier,
The low-power wireless mesh network is configured in the form of a tree between upper clusters and lower clusters, and an intra-cluster mesh type between routers and an inter-cluster mesh between routers of neighboring clusters ). ≪ / RTI > A method for configuring a low power wireless mesh network based on channel hopping time multiplexing radio links.
청구항 15에 있어서,
상기 상기 라우터 및 디바이스를 클러스터로 그룹화하고, 라우터 식별자 및 디바이스 식별자를 배정하는 단계는
상기 라우터 및 디바이스 각각에 대해 상기 라우터 및 디바이스가 포함된 상기 클러스터를 식별하기 위한 클러스터 식별자 및 상기 클러스터 내 상기 라우터 및 디바이스의 위치를 구분하기 위한 위치 구분자를 배정하는 것을 특징으로 하는 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 방법.
16. The method of claim 15,
Grouping the routers and devices into clusters, and assigning a router identifier and a device identifier,
Wherein a cluster identifier for identifying the cluster including the router and the device and a location identifier for identifying the location of the router and the device in the cluster are allocated to each of the router and the device. Method for configuring a link - based low power wireless mesh network.
청구항 16에 있어서,
상기 상기 라우터 및 디바이스를 클러스터로 그룹화하고, 라우터 식별자 및 디바이스 식별자를 배정하는 단계는
상기 라우팅 장치가 클러스터 루트 라우터인 경우, 상기 클러스터 루트 라우터가 디바이스로서 접속된 상위 클러스터에 상응하는 디바이스 식별자 및 상기 클러스터 루트 라우터가 라우터로서 접속된 하위 클라스터에 상응하는 라우터 식별자를 동시에 배정하는 것을 특징으로 하는 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 방법.
18. The method of claim 16,
Grouping the routers and devices into clusters, and assigning a router identifier and a device identifier,
Characterized in that when the routing device is a cluster root router, the cluster root router simultaneously assigns a device identifier corresponding to a parent cluster to which the cluster root router is connected as a device and a router identifier corresponding to the subcluster to which the cluster root router is connected as a router A method for configuring a low power wireless mesh network based on channel hopping time multiplexed wireless links.
청구항 13에 있어서,
상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크를 구성하는 단계는
상기 DLN 서브 레이어에 기초하여, 상기 라우팅 장치가 클러스터 루트 라우터(cluster root router)인 경우, 상기 라우팅 장치와는 상이한 상기 게이트웨이 라우터로부터 클러스터 연결 매트릭스 정보(cluster connectivity matrix)를 수신하여 상기 저전력 무선 메시 네트워크에 참여하고, 상기 라우팅 장치가 상기 클러스터 루트 라우터가 아닌 경우, 상기 라우팅 장치와는 상이한 클러스터 루트 라우터로부터 클러스터 연결 매트릭스 정보를 수신하여 상기 저전력 무선 메시 네트워크에 참여하는 것을 특징으로 하는 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein configuring the channel hopping time multiplexed radio link comprises:
Receiving, based on the DLN sub-layer, a cluster connectivity matrix from the gateway router that is different from the routing device when the routing device is a cluster root router, And participates in the low power wireless mesh network by receiving cluster connection matrix information from a cluster root router different from the routing device when the routing device is not the cluster root router. Method for configuring a link - based low power wireless mesh network.
청구항 13에 있어서,
상기 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크를 구성하는 단계는
상기 DLC 서브 레이어에 기초하여, 상기 라우팅 장치와는 상이한 클러스터 루트 라우터로부터 이탈 명령 페이로드를 갖는 링크 네트워크 관리 명령 프레임을 수신하여 상기 저전력 무선 메시 네트워크로부터 이탈하는 것을 특징으로 하는 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein configuring the channel hopping time multiplexed radio link comprises:
Based on the DLC sublayer, a link network management command frame having an escape instruction payload from a cluster root router different from the routing device and leaving the low power wireless mesh network. Based low power wireless mesh network.
청구항 13에 있어서,
상기 데이터 프레임을 전달하는 단계는
제1 연결 품질의 경우 CAP(contention access period) 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제2 연결 품질의 경우 CAP 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제3 연결 품질의 경우 공유 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제4 연결 품질의 경우 공유 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제5 연결 품질의 경우 전용 링크를 사용하며, 프레임 전달 확인과 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하고, 제6 연결 품질의 경우 전용 링크를 사용하며, 프레임 전달을 확인하나, 플로우 제어를 하지 아니하면서 상기 데이터 프레임을 전달하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 채널 호핑 시간 다중화 무선 링크 기반 저전력 무선 메시 네트워크 구성을 위한 방법.
14. The method of claim 13,
The step of delivering the data frame
In the case of the first connection quality, a contention access period (CAP) link is used, the data frame is delivered without frame forwarding and flow control, the CAP link is used in the case of the second connection quality, One transmits the data frame without performing flow control, uses the shared link in the case of the third connection quality, delivers the data frame without frame forwarding and flow control, and transmits the data frame in the case of the fourth connection quality And transmits the data frame without performing flow control, uses a dedicated link in case of the fifth connection quality, and transmits the data frame without using frame forwarding confirmation and flow control, A dedicated link is used in the case of the sixth connection quality, frame transmission is confirmed, Method and not the row control for channel hopping time-multiplexed radio link based low power wireless mesh network configuration, characterized in that, characterized in that for transmitting the data frame.
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