KR20160008113A - Tvws를 이용한 네트워크 경로 생성 방법 - Google Patents

Tvws를 이용한 네트워크 경로 생성 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시 예들은, TVWS를 이용하는 네트워크 환경에서 노드 간 네트워크 경로를 생성하는 방법에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시 예에 따른 TVWS(TV white space)에 속하는 다수의 채널을 통하여 TMCTP(TVWS multichannel cluster tree personal area networks)에 존재하는 노드와 메시지 송수신이 가능한 PAN(personal area networks) 코디네이터가 경로를 생성하는 방법은, 상기 다수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 통하여, SPC(super PAN coordinator) 또는 상위 PAN 코디네이터로부터 경로 탐색 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 다수의 채널을 통하여, 상기 경로 탐색 메시지를 브로드캐스팅하는 단계를 포함한다. 본 발명의 실시 예들에 따르면, TVWS를 이용하여 노드간 네트워크 경로를 간편하게 설정할 수 있다.

Description

TVWS를 이용한 네트워크 경로 생성 방법{Method for generating network route using TV white space}
본 발명의 실시 예들은, TVWS를 이용하는 네트워크 환경에서 노드 간 네트워크 경로를 생성하는 방법에 관한 것이다.
현재 센서 네트워크 기술은, 공용 주파수를 사용하는 경우에 발생하는 다양한 디바이스간의 주파수 간섭으로 인한 전송 품질 저하를 해결하고자, TV 방송이 사용하지 않는 고품질의 주파수 대역을 사용하는 방식으로 발전되고 있다. 이를 위하여, 무선 센서 네트워크의 표준 그룹인 IEEE 802.15.4 그룹에서는 IEEE 802.15 TG 4m을 구성하여 TV 유휴 대역(TV white space; TVWS)을 사용하는 무선 센서 네트워크 표준을 제정하고 있다.
IEEE 802.15 TG 4m은 고품질 주파수 대역을 사용하여 전송 거리의 비약적인 향상을 이루고 있으며, 전송 거리의 증가로 인한 네트워크의 밀도 증가를 해결하기 위해 TV 유휴 대역 다중 채널 클러스터 트리 팬(TVWS multichannel cluster tree PANs(personal area networks); TMCTP) 토폴로지를 생성하는 방법을 제안한다.
TMCTP 토폴로지에서, 네트워크는 지역 TVWS 주파수의 정보를 보유하는 슈퍼 PAN 코디네이터(super PAN coordinator; SPC)로부터 구성된다. 그리고, SPC의 자식 노드 중 특정 노드가, 특정 채널을 사용하는 PAN 코디네이터로 선정된다. 이에 따라 특정 지역에 위치한 PAN 코디네이터에서 채널 당 노드의 수가 감소되어 전송 혼잡이 해결된다.
최근에는 스마트 그리드와 같은 사회 인프라와 IT 기술을 결합한 서비스들이 활발하게 도입되고 있고, 주파수의 값어치가 상승하면서 TVWS를 사용하는 표준화 기술들이 각광받고 있다.
본 발명의 실시 예들은, TVWS를 이용하여 노드간 경로를 설정하는 방안을 제공한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 TVWS(TV white space)에 속하는 다수의 채널을 통하여 TMCTP(TVWS multichannel cluster tree personal area networks)에 존재하는 노드와 메시지 송수신이 가능한 PAN(personal area networks) 코디네이터가 경로를 생성하는 방법은, 상기 다수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 통하여, SPC(super PAN coordinator) 또는 상위 PAN 코디네이터로부터 경로 탐색 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 다수의 채널을 통하여, 상기 경로 탐색 메시지를 브로드캐스팅하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 상기 경로 탐색 메시지를 브로드캐스팅하는 단계는, 상기 다수의 채널들 간의 채널 전환 시점에 상기 경로 탐색 메시지를 브로드캐스팅하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 방법은, 상기 경로 탐색 메시지에 대한 응답 메시지를 생성하는 단계; 및 상기 어느 하나의 채널을 통하여, 상기 응답 메시지를 상기 SPC 또는 상기 상위 PAN 코디네이터로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 방법은, 상기 SPC 또는 상기 상위 PAN 코디네이터로부터 상기 응답 메시지에 대한 ACK 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 응답 메시지는, 상기 PAN 코디네이터를 통하여 PAN에 가입한 PAN 노드들의 리스트를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 방법은, 상기 브로드캐스팅된 경로 탐색 메시지를 수신한 하위 PAN 코디네이터로부터, 상기 경로 탐색 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 어느 하나의 채널을 통하여, 상기 응답 메시지를 상기 SPC 또는 상기 상위 PAN 코디네이터로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 응답 메시지는, 상기 하위 PAN 코디네이터를 통하여 PAN에 가입한 PAN 노드들의 리스트를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 경로 탐색 메시지는, 상기 SPC의 L2R(layer 2 routing) 능력 정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 TVWS(TV white space)에 속하는 다수의 채널을 통하여 TMCTP(TVWS multichannel cluster tree personal area networks)에 존재하는 노드와 메시지 송수신이 가능한 PAN(personal area networks) 코디네이터가 상기 TVWS를 이용하여 경로를 생성하는 방법은, 상기 다수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 통하여, 소스 PAN 노드 또는 상위 PAN 코디네이터로부터 경로 탐색 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 어느 하나의 채널을 통하여, 상기 경로 탐색 메시지를 브로드캐스팅하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에서, 상기 방법은, 상기 경로 탐색 메시지를 분석한 결과 목적지 PAN 노드가 자신의 PAN 노드인 경우 상기 경로 탐색 메시지에 대한 응답 메시지를 생성하여 상기 소스 노드 또는 상위 PAN 코디네이터로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 방법은, 상기 응답 메시지에 대한 ACK 프레임을 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 방법은, 상기 경로 탐색 메시지를 분석한 결과 목적지 노드가 자신의 PAN 노드가 아닌 경우, 상기 경로 탐색 메시지를 상기 다수의 채널을 통하여 브로드캐스팅하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 방법은, 상기 상위 PAN 코디네이터를 경로 상의 상위 노드로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, TVWS를 이용하여 노드간 네트워크 경로를 간편하게 설정할 수 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 네트워크 경로 생성에 이용되는 제어 메시지를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들이 적용되는 TMCTP 토폴로지를 설명하기 위한 예시도,
도 2의 (a) 내지 도 2의 (c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로액티브 방법의 경로 생성 방법을 설명하기 위한 예시도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로액티브 방식의 경로 생성 과정을 설명하기 위한 예시도,
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로액티브 방식에서 SPC와 PAN 코디네이터 간에 송수신되는 메시지를 설명하기 위한 흐름도,
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로액티브 방식에서 PAN 코디네이터들 간에 송수신되는 메시지를 설명하기 위한 흐름도,
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 TMCTP 에 존재하는 각 노드들이 보유하는 라우팅 테이블을 설명하기 위한 예시도,
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 라우팅 테이블에 포함된 경로 상태 정보를 설명하기 위한 예시도,
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 메시지의 타입을 구분하기 위해 사용되는 식별자를 설명하기 위한 예시도,
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 SANN 메시지의 구조를 설명하기 위한 예시도,
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 SANN 메시지에 포함된 L2R 능력 정보를 설명하기 위한 예시도,
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 SANN-RP 메시지를 설명하기 위한 예시도,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 SANN-RP 메시지에 포함된 PAN 상태 정보를 설명하기 위한 예시도,
도 13의 (a) 내지 도 13의 (c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리액티브 방식의 경로 생성 방법을 설명하기 위한 예시도,
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리액티브 방식의 경로 생성 과정을 설명하기 위한 예시도,
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리액티브 방식에서 소스 노드와 PAN 코디네이터 간에 송수신되는 메시지를 설명하기 위한 흐름도,
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리액티브 방식에서 소스 노드와 목적지 노드 사이의 홉 수가 큰 경우 메시지가 다중 채널로 전파되는 과정을 설명하기 위한 흐름도,
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 P2P-RQ 메시지의 구조를 설명하기 위한 예시도,
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 P2P-RQ 메시지에 포함된 요청 상태 정보를 설명하기 위한 예시도,
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 P2P-RP 메시지의 구조를 설명하기 위한 예시도,
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 P2P-RP 메시지에 포함된 응답 상태 정보를 설명하기 위한 예시도.
이하에서, 본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
TVWS를 사용하는 무선 네트워크에서는 인터넷이나 지역 채널 정보 데이터베이스에 연결된 루트 노드로부터 네트워크가 구성된다. 이때 네트워크에 소속되지 않은 노드들은 TV 주파수에 영향을 주지 않기 위해, 전체 TV 주파수 대역에서 루트 노드가 전송하는 비컨 또는 프로브 메시지를 통해 네트워크에 가입하여 데이터 전송을 수행하게 된다. 보다 자세히는 TVWS 환경에서 다중 홉 네트워크를 구성하기 위해서, 각 노드들은 루트 노드로부터 수신한 지역의 채널 정보와 사용이 허가된 다수의 채널을 이용하여 각자 독립적인 망을 구축할 수 있다.
이와 같이 다중 채널을 사용하면 채널 당 노드의 수가 감소됨으로써 전송 혼잡 및 충돌 현상이 완화되고, 이에 따라 전송 품질이 향상될 수 있다. 하지만 노드간 다중 홉 통신을 위해 라우팅을 실시하는 경우, 각기 다른 채널을 사용하는 PAN 노드간의 통신이 불가능하여 경로가 정상적 또는 효율적으로 구성되지 못하는 문제가 발생하고, 네트워크의 종단간 전송 성능이 현저하게 저하될 수 있다.
본 발명의 실시 예들은, 채널 정보를 손쉽게 획득할 수 있는 네트워크 2계층(layer 2)에서, TVWS를 이용하여 '네트워크 경로'(이하, '경로'라 함)를 생성하는 방법을 제시한다.
이하에서 본 발명의 실시 예들이 다중 채널 네트워크 환경에 적용되는 경우를 가정하여 설명하나, 본 발명의 실시 예들은 단일 채널 네트워크 환경에도 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예들이 적용되는 TMCTP 토폴로지를 설명하기 위한 예시도이다.
TMCTP는, 지역의 채널 정보를 획득할 수 있는 노드(100)로부터 구성될 수 있다. 이러한 노드(100)는, 루트 노드, 게이트웨이 또는 SPC 등으로 불릴 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 지역의 채널 정보를 획득할 수 있는 노드를 SPC라 한다. SPC(100)는 인터넷 또는 기타의 방식으로 연결된 지역 데이터 베이스(geolocation database; GDB)로부터 지역의 채널 정보를 획득할 수 있다.
SPC(100)는, 지역 데이터 베이스로부터 획득된 채널 정보를 기반으로 TVWS 채널을 중간 노드들(200, 300)에 할당할 수 있으며, 이에 따라 TMCTP가 생성될 수 있다. 중간 노드들(200, 300)은 PAN 코디네이터로 불릴 수 있다.
종단 노드들(102, 104, 106, 202, 204, 302, 304)은, 가까운 SPC(100) 또는 가까운 PAN 코디네이터(200 또는 300)를 통해 PAN에 가입(association)할 수 있다. 종단 노드들(102, 104, 106, 202, 204, 302, 304)은 PAN 노드로 불릴 수 있다.
각 노드들(100, 102, 104, 106, 200, 202, 204, 300, 302, 304)은 무선 인터페이스를 가지며, 컴퓨팅 기능과 라우팅 기능을 동시에 수행하는 디바이스일 수 있다. 각 노드들(100, 102, 104, 106, 200, 202, 204, 300, 302, 304)은, 예를 들어 모바일 폰, 노트북, 태블릿 또는 센서를 보유하는 고정/이동 디바이스일 수 있다.
SPC(100)와 중간 노드들(200, 300)은 FFD(full function device) 노드일 수 있고, 종단 노드들(102, 104, 106, 202, 204, 302, 304)은 FFD 노드이거나 RFD(reduced function device) 노드일 수 있다.
본 발명의 실시 예들은, TMCTP에서 노드간 경로를 설정하는 두 가지 방법을 제안한다.
첫 째, 최상위 노드, 즉 SPC로부터 전파되는 제어 메시지에 따라 노드 간 경로가 설정되는 방법이다. 설명의 편의를 위하여, 이를 프로액티브(proactive) 방식이라 한다. 프로액티브 방식에서는, TMCTP에 존재하는 모든 노드들로부터 SPC로 향하는 경로가 형성될 수 있다.
둘 째, 종단 노드, 즉 PAN 노드로부터 전파되는 제어 메시지에 따라 PAN 노드 간 경로가 설정되는 방법이다. 설명의 편의를 위하여, 이를 리액티브(reactive) 방식이라 한다. 리액티브 방식에서는, 소스 노드와 목적지 노드간의 경로가 형성될 수 있다.
이하, 관련되는 도면을 참조하여 프로액티브 방법의 경로 생성 방법과 리액티브 방법의 경로 생성 방법에 대하여 살펴본다.
도 2의 (a) 내지 도 2의 (c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로액티브 방식의 경로 생성 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
먼저, 도 2의 (a)에서, SPC는 지역의 채널 정보를 획득할 수 있도록 네트워크에 연결되어 있으며, 가용 TVWS 채널은 채널 1에서 채널 5까지의 5개라 가정한다. PAN 코디네이터들은 SPC로부터 채널을 할당받을 수 있다. 그리고, 각각의 PAN 코디네이터는, 다른 PAN 코디네이터들이 이용하지 않는 채널을 이용하여 자신의 독립된 네트워크(예를 들어, PAN)를 구성할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여, PAN 코디네이터가 자신의 독립된 네트워크를 구성하는 데 이용되는 채널을 고유 채널(own channel)이라 한다. PAN 코디네이터들은 자신의 상위 노드에서 이용하는 채널과, 자신의 고유 채널(도면 상에 *로 표시됨)을 번갈아 운용할 수 있다.
이러한 네트워크 환경에서, SPC는 경로를 생성하기 위한 제어 메시지인 경로 탐색 메시지를 자신이 운용하는 채널을 통하여 브로드캐스팅할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 프로액티브 방식에서 이용되는 경로 탐색 메시지를 SANN(SPC announcement) 메시지라 하고, SANN 메시지에 대한 응답 메시지를 SANN-RP(SANN-Reply) 메시지라 한다. SANN 메시지는, 주기적으로 브로드캐스팅될 수 있으며, 네트워크의 상태 등에 따라 브로드캐스팅 주기가 변할 수 있다.
SPC로부터 브로드캐스팅된 SANN 메시지를 수신한 PAN 코디네이터들은, 자신의 PAN 노드 및 자신의 하위 PAN 코디네이터들로 해당 SANN 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. 그리고, 자신의 상위 PAN 코디네이터로부터 브로드캐스팅된 SANN 메시지를 수신한 PAN 코디네이터들은, 자신의 PAN 노드 및 자신의 하위 PAN 코디네이터들로 해당 SANN 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
SANN 메시지를 수신한 PAN 코디네이터들은, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, SANN 메시지에 대한 응답 메시지인 SANN-RP 메시지를 생성하여 SPC 또는 자신의 상위 PAN 코디네이터로 전송할 수 있다. 응답 메시지에는, SANN 메시지를 수신한 PAN 코디네이터를 통하여 PAN에 가입한 PAN 노드들의 리스트가 포함될 수 있다. 자신의 하위 PAN 코디네이터로부터 SANN-RP 메시지를 수신한 PAN 코디네이터는, 해당 SANN-RP 메시지를 SPC 또는 자신의 상위 PAN 코디네이터로 전송할 수 있다.
전술한 과정에 따라, 도 2의 (c)에 도시된 바와 같이 노드간 경로가 구성될 수 있다. 도 2의 (c)를 참조하면, 다수의 코디네이터들을 연결하는 경로가 생성되었음을 알 수 있다. 생성된 경로는, SANN 메시지가 발생되는 주기마다 갱신될 수 있으며, 해당 주기는 네트워크 상태 등에 따라 가변적으로 결정될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로액티브 방식의 경로 생성 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
단계(301)에서, SPC는, 자신이 현재 시점에 운용하는 채널, 예를 들어 채널 1을 통하여 SANN 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. SPC로부터 브로드캐스팅된 SANN 메시지는 제 2 PAN 코디네이터에 의하여 수신될 수 있다.
단계(303)에서, 제 2 PAN 코디네이터는, SANN 메시지에 대한 응답으로 SANN-RP 메시지를 생성하여 SPC로 전송할 수 있다. SANN-RP 메시지는, SANN 메시지가 수신된 채널인 채널 1을 통하여 SPC로 전송될 수 있다.
단계(305)에서, 제 2 PAN 코디네이터는, 현재 시점에 운용 중인 채널, 즉 SANN 메시지를 수신한 채널인 채널 1을 통하여 SANN 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
이후, 제 2 PAN 코디네이터에서 채널 전환이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 채널 1이 운용 중이다가 채널 4로의 전환이 이루어질 수 있다. 채널 4로의 전환이 이루어지는 경우 제 2 PAN 코디네이터는, 단계(307)에서, 채널 4를 통하여 SANN 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. 단계(307)에서 브로드캐스팅된 SANN 메시지들은, 제 2 PAN 코디네이터의 하위 노드들(예를 들어, 제 2 PAN 코디네이터의 PAN 노드 및 제 3 PAN 코디네이터)에 의하여 수신될 수 있다. 제 2 PAN 코디네이터의 PAN 노드란, 제 2 PAN 코디네이터를 통하여 PAN 에 가입한 종단 노드를 의미할 수 있다.
단계(309)에서, 제 3 PAN 코디네이터는, SANN 메시지에 대한 응답으로 SANN-RP 메시지를 생성하여 SANN 메시지를 브로드캐스팅한 노드, 즉 제 2 PAN 코디네이터로 전송할 수 있다. SANN-RP 메시지는, SANN 메시지가 수신된 채널인 채널 4를 통하여 SPC로 전송될 수 있다.
단계(311)에서, 제 3 PAN 코디네이터는, 현재 운용 중인 채널인 채널 4를 통하여 SANN 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
이후, 제 3 PAN 코디네이터에서 채널 전환이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 채널 4가 운용 중이다가 채널 5로의 전환이 이루어질 수 있다. 채널 5로의 전환이 이루어지는 경우 제 3 PAN 코디네이터는, 단계(313)에서, 채널 5를 통하여 SANN 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. 단계(313)에서 브로드캐스팅된 SANN 메시지들은, 제 3 PAN 코디네이터의 PAN 노드에 의하여 수신될 수 있다.
단계(315)에서, 제 3 PAN 코디네이터의 PAN 노드는, SANN 메시지를 수신한 채널, 즉 채널 5를 통하여 SANN 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
전술한 과정에 따라 다중 채널 환경에서 전체 채널을 통하여 경로 탐색 메시지가 전송될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로액티브 방식에서 SPC와 PAN 코디네이터 간에 송수신되는 메시지를 설명하기 위한 흐름도이다.
TMCTP 상에 존재하는 노드들, 즉 SPC, PAN 코디네이터 및 PAN 노드들 각각은, 상위 계층(next higher layer)과 매체 접근 제어 계층 관리 요소(MAC layer management entity; MLME)를 포함한다.
이하, 설명의 편의를 위하여, 필요에 따라, 이들 노드들 각각을 상위 계층과 MLME로 구분하여 기재한다.
단계(401)에서, SANN 메시지 인터벌(interval)이 만료되는 것을 가정한다. 전술한 바와 같이, SANN 메시지는 특정한 인터벌을 갖는 주기마다 브로드캐스팅될 수 있으며, 단계(401)는 SANN 메시지가 브로드캐스팅될 시점이 도래하였음을 의미한다.
단계(403)에서, SPC의 MLME(400b)는, 현재 시점에 자신이 운용 중인 채널을 통하여 SANN 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. SPC의 MLME(400b)에서 브로드캐스팅된 SANN 메시지는, PAN 코디네이터의 MLME(410b)에 의하여 수신될 수 있다.
단계(405)에서, PAN 코디네이터의 MLME(410b)는, PAN 코디네이터의 상위 계층(410a)으로 MLME-SANN-NOTIFY.indication 을 전송할 수 있다. MLME-SANN-NOTIFY.indication은, 제 2 PAN 코디네이터의 MLME(410b)가 상위 PAN 코디네이터의 MLME, 즉 SPC의 MLME(400b)로부터 SANN를 수신하였음을 알리는 메시지이다.
단계(407)에서, PAN 코디네이터의 MLME(410b)는, 현재 운용 중인 채널, 즉 SPC의 MLME(400b)로부터 SANN 메시지를 수신한 채널을 통하여 SANN 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
단계(409)에서, PAN 코디네이터는, SANN 메시지에 포함된 정보들을 기반으로 라우팅 테이블을 업데이트할 수 있다. 그리고, 단계(411)에서, PAN 코디네이터는 업링크 경로를 선정(select)할 수 있다.
단계(413)에서, PAN 코디네이터의 상위 계층(410a)은, PAN 코디네이터의 MEME(410b)로 MLME-SANN-REPLY.primitive을 전송할 수 있다. MLME-SANN-REPLY.primitive는, PAN 코디네이터의 상위 계층(410a)이 상위 PAN 코디네이터의 MLME, 즉 SPC의 MLME(400b)로 SANN-RP 메시지를 전송할 것을 지시하는 메시지이다.
단계(415)에서, PAN 코디네이터의 MLME(410b)는, SANN-RP 메시지를 생성하여 SPC의 MLME(400b)로 전송할 수 있다.
단계(417)에서, SPC의 MLME(400b)는, SANN-RP에 대한 응답으로 ACK 프레임을 PAN 코디네이터의 MLME(410b)로 전송할 수 있다.
단계(419)에서, SPC는, PAN 코디네이터의 MLME(410b)로부터 수신된 SANN-RP 메시지에 포함된 정보들을 기반으로 라우팅 테이블을 업데이트할 수 있다.
단계(421)에서, PAN 코디네이터의 채널 전환이 이루어질 수 있다. 예를 들어, 채널 1이 운용 중이다가 현재 시점부터 채널 4가 운용될 수 있다.
단계(423)에서, PAN 코디네이터는, 현재 시점에 운용 중인 채널, 예를 들어 채널 4를 통하여 SANN 메시지를 브로드캐스팅 할 수 있다.
단계(421) 및 단계(423)는 반복될 수 있으며, PAN 코디네이터서 운용 가능한 모든 채널을 통하여 SANN 메시지가 브로드캐스팅될 수 있다. 즉, 멀티 채널을 통하여 SANN 메시지가 브로드캐스팅될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 프로액티브 방식에서 PAN 코디네이터들 간에 송수신되는 메시지를 설명하기 위한 흐름도이다.
설명의 편의를 위하여 상위 PAN 코디네이터를 부모(parent) PAN 코디네이터라 하고, 하위 PAN 코디네이터를 자식(child) PAN 코디네이터라 한다.
단계(501)에서, 상위 PAN 코디네이터(또는 SPC)로부터 브로드캐스팅된 SANN 메시지가 부모 PAN 코디네이터에 수신된 상황을 가정한다.
단계(503)에서, 부모 PAN 코디네이터의 MLME(500b)는, 상위 PAN 코디네이터 또는 SPC로부터 수신된 SANN 메시지를 현재 시점에서 자신이 운용 중인 채널을 통하여 브로드캐스팅할 수 있다. 브로드캐스팅된 SANN 메시지는 자식 PAN 코디네이터의 MLME(510b)에 의하여 수신될 수 있다. 이에 따라, 자식 PAN 코디네이터의 MLME(510b)는 자식 PAN 코디네이터의 상위 계층(510a)으로 MLME-SANN-NOTIFY.indication을 전송할 수 있다.
단계(507)에서, 자식 PAN 코디네이터의 MLME(510b)는, 자신이 현재 운용 중인 채널, 즉 SANN 메시지가 수신된 채널을 통하여 SANN 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
단계(509)에서, 자식 PAN 코디네이터는, 부모 PAN 코디네이터의 MLME(500b)로부터 수신된 SANN 메시지에 포함된 정보들을 기반으로 라우팅 테이블을 업데이트할 수 있다. 그리고, 단계(511)에서, 자식 PAN 코디네이터는, 업링크 경로를 선정할 수 있다.
단계(513)에서, 자식 PAN 코디네이터의 상위 계층(510a)은 자식 PAN 코디네이터의 MLME(510b)로 MLME-SANN-REPLY.primitive를 전송할 수 있다. 이에 따라, 단계(515)에서, 자식 PAN 코디네이터의 MLME(510b)는, SANN 메시지에 대한 응답으로 SANN-RP 메시지를 생성하여 부모 PAN 코디네이터의 MLME(500b)로 전송할 수 있다. 그리고, 단계(517)에서, 부모 PAN 코디네이터의 MLME(500b)는, SANN-RP 메시지에 대한 응답으로 ACK 프레임을 자식 PAN 코디네이터의 MLME(510b)로 전송할 수 있다.
단계(519)에서, 부모 PAN 코디네이터는 자식 코디네이터의 MLME(510b)로부터 수신된 SANN-RP 메시지에 포함된 정보들을 기반으로 라우팅 테이블을 업데이트할 수 있다.
단계(521)에서, 부모 PAN 코디네이터의 채널 전환이 이루어지는 경우를 가정한다. 예를 들어, 부모 PAN 코디네이터에서 채널 4가 운용 중이다가 현재 시점부터 채널 1이 운용될 수 있다.
단계(523)에서, 부모 PAN 코디네이터의 MLME(500b)는, 자식 PAN 코디네이터로부터 수신한 SANN-RP 메시지를 현재 시점에 운용 중인 채널, 예를 들어 채널 1을 통하여 상위 노드로 전송할 수 있다. 상위 노드는, 예를 들어 부모 PAN 코디네이터의 상위 PAN 코디네이터이거나, SPC일 수 있다.
단계(525)에서, 자식 PAN 코디네이터에서 채널 전환이 이루어지는 경우를 가정한다. 예를 들어, 자식 PAN 코디네이터에서 채널 4가 운용 중이다가 현재 시점부터 채널 5가 운용될 수 있다.
단계(527)에서, 자식 PAN 코디네이터의 MLME(510b)는, 현재 시점에 운용 중인 채널, 예를 들어 채널 5를 통하여 SANN 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
단계(525) 및 단계(527)는 반복될 수 있으며, 자식 PAN 코디네이터서 운용 가능한 모든 채널을 통하여 SANN 메시지가 브로드캐스팅될 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 TMCTP 에 존재하는 각 노드들이 보유하는 라우팅 테이블을 설명하기 위한 예시도이다.
라우팅 테이블은, 목적지 노드의 주소(602), 목적지 노드가 속한 PAN의 식별 정보(604), 목적지 노드까지의 홉 수(608), SANN 메시지 번호(610), 경로의 만료 시간(612), 목적지 노드로 향하는 경로 상에 위치한 다음 노드 주소(614), 다음 노드에 할당된 채널 정보(616) 및 경로 상태 정보(618) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 실시 예에 따라, 라우팅 테이블에는, 기타 다양한 정보가 더 포함될 수 있다.
경로 상태 정보는, 노드의 타입과 경로에 대한 정보를 포함할 수 있다. 이를 도 7을 참조하여 좀 더 상세히 살펴본다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 라우팅 테이블에 포함된 경로 상태 정보를 설명하기 위한 예시도이다.
경로 상태 정보는, 해당 경로의 방향 정보(702), 경로 생성시 사용된 메시지의 타입(704), 목적지 노드가 게이트웨이로서 동작할 수 있는지 여부(706), 목적지 노드가 SPC로서 동작할 수 있는지 여부(708), 목적지 노드의 TMCTP 사용 여부(710)에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 제어 메시지의 타입을 구분하기 위해 사용되는 식별자를 설명하기 위한 예시도이다.
기존의 명령 프레임 식별자(802)는, IEEE 802.15.4 표준을 그대로 이용할 수 있다.
명령 프레임 식별자(804)는 프로액티브 방식의 제어 메시지를 식별하는 데 이용되고, 명령 프레임 식별자(806)는 리액티브 방식의 제어 메시지를 식별하는 데 이용될 수 있다.
한편, RFD 노드는 SANN 메시지 및 SANN-RP 메시지를 생성하거나 전송할 수 없고, FFD 노드는 SANN 메시지 및 SANN-RP 메시지를 생성하거나 전송할 수 있다. 단, P2P-RQ 메시지 및 P2P-RP 메시지의 생성 및 전송은 모든 노드가 가능하다. P2P-RQ 메시지 및 P2P-RP 메시지에 대하여는 관련되는 도면을 참조하여 후술한다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 SANN 메시지의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 9를 참조하면 SANN 메시지는, MHR(MAC header) 필드(902), 명령 프레임 식별자(904), 송신 노드 주소(906), 채널 번호(908), 홉 수(910), TTL(time to live)(912), SANN 시퀀스 넘버(914), 인터벌(916), 메트릭(918) 및 L2R 능력 정보(920) 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다.
MHR 필드(902) 내의 주소 필드(Addressing field)에는 소스 노드 주소 및 목적지 노드 주소가 삽입될 수 있다. 이들 주소들은 SANN 메시지 전파(propagation) 과정에서 변하지 않고 고정될 수 있다. 따라서, SANN 메시지를 수신한 노드는, MHR 필드(902) 내의 주소 필드에 규정된 목적지 노드 주소를 기반으로 목적지 노드를 탐색할 수 있다.
명령 프레임 식별자(904)는, 도 8을 참조하여 설명한 바와 같다.
송신 노드 주소(906)는, SANN 메시지를 송신하는 송신 노드의 주소로서 SANN 메시지가 포워딩되는 경우마다 바뀔 수 있다. SANN 메시지를 수신한 노드는 송신 노드 주소(906)를 라우팅 테이블의 다음 노드 주소에 반영할 수 있다. 그리고, SANN 메시지를 수신한 노드는, 라우팅 테이블의 경로 상태 정보 중 방향 정보를 업링크 링크 방향(uplink direction)으로 설정할 수 있다.
채널 번호(908)는 SANN 메시지를 송신하는 송신 노드에 할당된 채널들의 번호일 수 있으며, 홉 수(910)는 홉을 거칠 때마다 1씩 증가될 수 있다. TTL(912)은, 해당 SANN 메시지의 최대 전송 홉 수를 나타낼 수 있다. SANN 시퀀스 넘버(914)는 주기적으로 순회될 수 있으며, 노드가 최신의 메시지를 기반으로 경로를 탐색하는데 이용될 수 있다. 인터벌(916)은 SANN 메시지의 생성 주기를 나타내며, 해당 생성 주기를 기반으로 라우팅 테이블의 경로 만료 시간이 결정될 수 있다. 메트릭(918)은 SANN 메시지의 포워딩시마다 계산되고 누적될 수 있으며, 최종 목적지 노드가 최적화된 경로를 선택하는 데 이용될 수 있다. 이에 대하여는 <수학식 1> 및 <수학식 2>를 참조하여 후술한다.
L2R(layer 2 routing) 능력 정보(920)에 대하여는 도 10을 참조하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 SANN 메시지에 포함된 L2R 능력 정보를 설명하기 위한 예시도이다.
L2R 능력 정보는, SANN 메시지를 송신하는 SPC가 layer 2를 이용하여 경로 생성에 관여하는 경우 자신의 관여 능력을 나타낸다. L2R 능력 정보는, SANN 경로의 성립 여부에 대한 정보(1002), 경로 리셋 여부에 대한 정보(1004), 라우팅 관여 여부에 대한 정보(1006) 및 TMCTP 사용 여부에 대한 정보(1008) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 SANN-RP 메시지를 설명하기 위한 예시도이다.
SANN-RP 메시지는, SANN 메시지를 수신한 PAN 코디네이터 또는 SPC가 전송하는 메시지로서, 라우팅 테이블의 다음 노드 주소에 해당하는 노드로 전송될 수 있다.
SANN-RP 메시지는, MHR 필드(1102), 명령 프레임 식별자(1104), 송신 노드 주소(1106), 채널 번호(1108), 길이(1110), PAN에 가입된 (associated) PAN 노드의 주소 필드(1112) 및 PAN 상태 정보(1114) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
MHR 필드(1102) 내의 주소 필드에는 목적지 노드 주소 및 소스 노드 주소가 삽입될 수 있다. SANN-RP 메시지 내의 MHR 필드(1102) 내의 주소 필드에 삽입되는 목적지 노드 주소 및 소스 노드 주소는, SANN 메시지 내의 MHR 필드 내의 주소 필드에 삽입되는 목적지 노드 주소 및 소스 노드 주소와 반대일 수 있다. 이들 주소들은 SANN-RP 메시지 전파(propagation) 과정에서 변하지 않고 고정될 수 있다.
명령 프레임 식별자(1104)는, 도 8을 참조하여 설명한 바와 같다.
송신 노드 주소(1106)는, SANN-RP 메시지를 송신하는 송신 노드의 주소로서 SANN-RP 메시지가 포워딩되는 경우마다 바뀔 수 있다.
채널 번호(1108)는, SANN-RP 메시지를 송신하는 송신 노드에 할당된 채널들의 번호일 수 있다.
PAN 노드의 주소 필드(1112)에는, SANN-RP 메시지를 송신하는 송신 노드를 통하여 PAN에 가입한 PAN 노드들의 주소가 삽입될 수 있다. 해당 송신 노드를 통하여 PAN에 가입한 PAN 노드들의 개수에 따라 PAN 노드의 주소 필드(1112)의 길이는 가변할 수 있으며, 길이(1110)는 주소 필드(1112)의 길이를 나타낸다.
PAN 상태 정보(1114)에 대하여는 도 12를 참조하여 설명한다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 SANN-RP 메시지에 포함된 PAN 상태 정보를 설명하기 위한 예시도이다.
PAN 상태 정보는, TMCTP 사용 여부에 대한 정보(1202), PAN 간 통신 가능 여부에 대한 정보(1204) 및 라우팅 관여 여부에 대한 정보(1206) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 13의 (a) 내지 도 13의 (c)는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리액티브 방식의 경로 생성 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
먼저, 도 13의 (a)에서, SPC는 지역의 채널 정보를 획득할 수 있도록 네트워크에 연결되어 있으며, 가용 TVWS 채널은 채널 1에서 채널 5까지의 5개라 가정한다. PAN 코디네이터들은 SPC로부터 채널을 할당받을 수 있다. 그리고, 각각의 PAN 코디네이터는, 자신의 고유 채널을 이용하여 자신의 독립된 네트워크(예를 들어, PAN)를 구성할 수 있다. 그리고, PAN 코디네이터들은 자신의 상위 노드에서 이용하는 채널과, 자신의 고유 채널(own channel)(도면 상에 *로 표시됨)을 번갈아 운용할 수 있다.
이러한 네트워크 환경에서, 소스 노드(PAN 노드일 수 있다)는 목적지 노드를 탐색하기 위한 제어 메시지인 경로 탐색 메시지를 자신의 팬 코디네이터가 운용하는 채널을 통하여 브로드캐스팅할 수 있다. 이하, 설명의 편의를 위하여 리액티브 방식에서 이용되는 경로 탐색 메시지를 P2P-RQ(P2P-Request) 메시지라 하고, P2P-RQ 메시지에 대한 응답 메시지를 P2P-RP(P2P-Reply) 메시지라 한다.
P2P-RQ 메시지를 수신한 노드(PAN 노드, PAN 코디네이터 또는 SPC)는 자신에게 메시지를 전송한 노드를 경로 상의 상위 노드로서 라우팅 테이블에 저장할 수 있다. 그리고, P2P-RQ 메시지를 수신한 PAN 코디네이터는 자신의 상위 PAN 코디네이터가 운용하는 채널을 통하여 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. 즉, PAN 코디네이터는 다중 채널을 통하여 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
한편, 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이, P2P-RQ 메시지를 수신한 목적지 노드는 P2P-RP 메시지를 생성하여 자신의 PAN 코디네이터가 사용하는 채널을 통하여 자신의 PAN 코디네이터에게 P2P-RQ 메시지를 전송할 수 있다. 이후, P2P-RP 메시지는, P2P-RQ 메시지가 전송된 경로 상에 존재하는 노드를 따라 소스 노드로 전달될 수 있다. 이때, 팬 코디네이터를 거치는 P2P-RQ 메시지는 다중 채널로 전달될 수 있다.
전술한 과정에 따라, 도 13의 (c)에 도시된 바와 같이 노드간 경로가 구성될 수 있다. 도 13의 (c)를 참조하면, 소스 노드와 목적지 노드를 연결하는 경로가 생성되었음을 알 수 있다. 종래의 방법에 의할 때에는 소스 PAN 노드와 목적지 PAN 노드 간의 경로는 소스 PAN 노드의 PAN 코디네이터와 목적지 PAN 노드의 PAN 코디네이터를 거쳐 생성되지만, 전술한 본원 발명의 실시 예에 따르면 종래의 방법에 비하여 적은 수의 홉을 갖는 경로가 생성될 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리액티브 방식의 경로 생성 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 14를 참조하여 설명하는 실시 예에서, 소스 노드는 제 2 PAN 코디네이터의 PAN 노드이며, 목적지 노드는 제 3 PAN 코디네이터의 PAN 노드인 것으로 가정한다.
단계(1401)에서, 소스 노드는, 자신의 채널이 사용 가능한 상태인 경우 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅한다. 예를 들어, 소스 노드는 채널 4가 사용 가능하게 된 시점에 채널 4를 통하여 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. 소스 노드로부터 브로드캐스팅된 P2P-RQ 메시지는 제 2 PAN 코디네이터 및 제 3 PAN 코디네이터에 의하여 수신될 수 있다.
P2P-RQ 메시지를 수신한 PAN 코디네이터는 P2P-RQ 메시지를 분석하고, 목적지 노드가 자신의 PAN 노드가 아니라고 판단되면 다중 채널을 통하여 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. PAN 코디네이터가 다중 채널을 통하여 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅한다는 것은, PAN 코디네이터가 자신에게 할당된 다수의 채널들 각각의 운용 시점에 해당 채널을 통하여 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅하는 것을 의미할 수 있다.
예를 들어, 목적지 노드는 제 2 PAN 코디네이터의 PAN 노드가 아니므로, 단계(1403)에서, 제 2 PAN 코디네이터는 다중 채널을 통하여 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. 예를 들어, 제 2 PAN 코디네이터가 채널 4를 통하여 P2P-RQ 메시지를 수신한 이후에 채널 1로의 채널 전환이 이루어지는 경우, 제 2 PAN 코디네이터는 채널 1을 통하여 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
한편, P2P-RQ 메시지를 수신한 PAN 코디네이터가 P2P-RQ 메시지를 분석한 결과 목적지 노드가 자신의 PAN 노드라고 판단되면 P2P-RQ 메시지를 수신한 채널을 통하여 즉각적인 응답을 수행할 수 있다.
예를 들어, 목적지 노드는 제 3 PAN 코디네이터의 PAN 노드이므로, 단계(1405)에서, 제 3 PAN 코디네이터는 P2P-RP 메시지를 생성하여 P2P-RQ 메시지가 수신된 채널인 채널 4를 통하여 제 2 PAN 코디네이터에게 전송할 수 있다.
한편, 단계(1407)에서, 제 3 PAN 코디네이터는, 자신의 고유 채널(채널 5)의 사용 시점이 되면 P2P-RQ 메시지를 자신의 고유 채널을 통하여 목적지 노드로 전송할 수 있다.
단계(1409)에서, P2P-RQ 메시지를 수신한 목적지 노드는 P2P-RP 메시지를 생성하여 자신의 PAN 코디네이터인 제 3 PAN 코디네이터로 전송할 수 있다.
단계(1411)에서, 제 3 PAN 코디네이터는 자신이 보유하는 라우팅 테이블의 정보를 기반으로 P2P-RP 메시지를 소스 노드로 전송할 수 있다.
즉, P2P-RP 메시지는 각 노드들이 보유하는 라우팅 테이블의 정보를 기반으로 소스 노드까지 전파될 수 있다. 이에 따라 소스 노드와 목적지 노드 간의 경로가 생성될 수 있다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 리액티브 방식에서 소스 노드와 PAN 코디네이터 간에 송수신되는 메시지를 설명하기 위한 흐름도이다.
단계(1501)에서, 소스 노드의 MLME(1500b)는 자신의 채널이 사용 가능한 상태가 되면 해당 채널을 통하여 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
소스 노드의 MLME(1500b)로부터 P2P-RQ 메시지를 수신한 PAN 코디네이터의 MLME(1510b)는, 단계(1503)에서, MLME-P2PRQ-NOTIFY.indication을 생성하여 PAN 코디네이터의 상위 계층(1510a)으로 전송할 수 있다.
단계(1505)에서, PAN 코디네이터의 MLME(1510b)는, P2P-RQ 메시지를 수신한 채널을 통하여 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
단계(1507)에서, PAN 코디네이터는, 소스 노드로부터 수신된 P2P-RQ 메시지에 포함된 정보들을 기반으로 라우팅 테이블을 업데이트할 수 있다.
한편, PAN 코디네이터는 소스 노드로부터 수신된 P2P-RQ 메시지를 분석하여 목적지 노드가 자신의 PAN 노드라고 판단되는 경우, P2P-RQ 메시지 전파를 중단하고 즉각적인 응답을 수행할 수 있다. 예를 들어, 단계(1509)에서 PAN 코디네이터의 상위 계층(1510a)은, PAN 코디네이터의 MLME(1510b)로 MLME-P2PRP-REPLY.primitive를 전송할 수 있다. 그리고, 단계(1511)에서 PAN 코디네이터의 MLME(1510b)는 P2P-RP 메시지를 생성하여 소스 노드의 MLME(1500b)로 전송할 수 있다. 그리고, 단계(1513)에서 소스 노드의 MLME(1500b)는 P2P-RP 메시지에 대한 응답으로 ACK 프레임을 PAN 코디네이터의 MLME(1510b)로 전송할 수 있다. 그리고, 단계(1515)에서, 소스 노드는 P2P-RP 메시지에 포함된 정보들을 기반으로 라우팅 테이블을 업데이트할 수 있다.
한편, PAN 코디네이터는 소스 노드로부터 수신된 P2P-RQ 메시지를 분석하여 목적지 노드가 자신의 PAN 노드가 아니라고 판단되는 경우, 다중 채널을 통하여 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. 예를 들어, 단계(1517)에서 PAN 코디네이터는, 자신에게 할당된 채널들의 채널 전환 시점마다 해당 채널을 통하여 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 리액티브 방식에서 소스 노드와 목적지 노드 사이의 홉 수가 큰 경우 메시지가 다중 채널로 전파되는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 16을 참조하여 설명하는 실시 예에서, 소스 노드(1620)는 제 2 PAN 코디네이터(1610)가 관리하는 제 2 PAN에 존재하고, 목적지 노드(1650)는 제 4 PAN 코디네이터(1640)가 관리하는 제 4 PAN에 존재하는 것을 가정한다.
그리고, 제 3 PAN 코디네이터(1630)는 제 3 PAN을 관리함과 동시에 제 2 PAN의 일원인 것으로 가정한다. 마찬가지로, 제 4 PAN 코디네이터(1640)는 제 4 PAN을 관리함과 동시에 제 3 PAN의 일원인 것으로 가정한다.
단계(1601)에서, 소스 노드(1620)는, 현재 시점에 사용 가능한 채널을 통하여 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. 브로드캐스팅된 P2P-RQ 메시지는, 제 2 PAN 코디네이터(1610)와 제 3 PAN 코디네이터(1630)에 의하여 수신될 수 있다.
단계(1603)에서, 제 2 PAN 코디네이터(1610)와 제 3 PAN 코디네이터(1630)는, 소스 노드(1620)로부터 수신된 P2P-RQ 메시지에 포함된 정보들을 기반으로 라우팅 테이블을 업데이트할 수 있다.
단계(1605)에서, 제 3 PAN 코디네이터(1630)는, 현재 운용 중인 채널 즉 소스 노드(1620)로부터 P2P-RQ 메시지를 수신한 채널을 통하여 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
단계(1607)에서, 제 3 PAN 코디네이터(1630)의 고유 채널로 채널 전환이 이루어진다.
단계(1609)에서, 제 3 PAN 코디네이터(1630)는 현재 운용 중인 채널, 즉 자신의 고유 채널을 통하여 P2P-RQ 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다.
단계(1611)에서, 제 4 PAN 코디네이터(1640)는, 제 3 PAN 코디네이터(1630)로부터 수신된 P2P-RQ 메시지에 포함된 정보들을 기반으로 라우팅 테이블을 업데이트할 수 있다.
단계(1613)에서, 제 4 PAN 코디네이터(1640)는 P2P-RP 메시지를 생성하여 제 3 PAN 코디네이터(1630)로 전송할 수 있다. 전술한 바와 같이, 목적지 노드(1650)는 제 4 PAN 코디네이터(1640)가 관리하는 제 4 PAN에 존재하기 때문에, 제 4 PAN 코디네이터(1640)는 목적지 노드(1650)의 정보를 알고 있는 상태이다. 따라서, 제 4 PAN 코디네이터(1640)는 목적지 노드(1650)로 P2P-RQ 메시지를 전송하지 않고, 제 3 PAN 코디네이터(1630)로 P2P-RP 메시지를 전송할 수 있다.
단계(1615)에서, 제 3 PAN 코디네이터(1630)는, P2P-RP 메시지에 대한 응답으로 ACK 프레임을 제 4 PAN 코디네이터(1640)로 전송할 수 있다.
단계(1617)에서, 제 3 PAN 코디네이터(1630)는, 제 4 PAN 코디네이터(1640)로부터 수신된 P2P-RP 메시지에 포함된 정보들을 기반으로 라우팅 테이블을 업데이트할 수 있다.
단계(1619)에서, 업링크 채널로의 채널 전환이 이루어진다. 예를 들어, 소스 노드(1620)로부터 P2P-RQ 메시지를 수신했던 채널로의 채널 전환이 이루어질 수 있다.
단계(1621)에서, 제 3 PAN 코디네이터(1630)는, 현재 시점에 운용되는 채널을 통하여 소스 노드(1620)로 P2P-RP 메시지를 전송할 수 있다.
단계(1623)에서, 소스 노드(1620)는, P2P-RP 메시지에 대한 응답으로 ACK 프레임을 제 3 PAN 코디네이터로 전송할 수 있다.
단계(1625)에서, 소스 노드(1620)는, 제 3 PAN 코디네이터(1630)로부터 수신된 P2P-RP 메시지를 기반으로 라우팅 테이블을 업데이트할 수 있다. 이에 따라, 소스 노드(1620)와 목적지 노드(1650) 간의 경로가 형성될 수 있다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 P2P-RQ 메시지의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 17을 참조하면, P2P-RQ 메시지는, MHR 필드(1702), 명령 프레임 식별자(1704), 송신 노드 주소(1706), 채널 번호(1708), 홉 수(1710), TTL (1712), P2P-RQ 시퀀스 넘버(1714), 메트릭(1716) 및 요청 상태 정보(1718) 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다.
MHR 필드(1702)에는 소스 노드 주소 및 목적지 노드 주소가 삽입될 수 있다. 이들 주소들은 P2P-RQ 메시지 전파 과정에서 변하지 않고 고정될 수 있다. 따라서, P2P-RQ 메시지를 수신한 노드는 MHR 필드(1702) 내의 주소 필드에 규정된 목적지 노드 주소를 기반으로 목적지 노드를 탐색할 수 있다.
명령 프레임 식별자(1704)는, 도 8을 참조하여 설명한 바와 같다.
송신 노드 주소(1706)는, P2P-RQ 메시지를 송신하는 송신 노드의 주소로서 P2P-RQ 메시지가 포워딩되는 경우마다 바뀔 수 있다. P2P-RQ 메시지를 수신한 노드는 송신 노드 주소(1706)를 라우팅 테이블의 다음 노드 주소에 반영할 수 있다.
채널 번호(1708)는 송신 노드에 할당된 채널들의 번호일 수 있으며, 홉 수(1710)는 홉을 거칠 때마다 1씩 증가될 수 있다. TTL(1712)은 해당 P2P-RQ 메시지의 최대 전송 홉 수를 나타낼 수 있다. P2P-RQ 시퀀스 넘버(1714)는 주기적으로 순회될 수 있으며, 노드가 최신의 메시지를 기반으로 경로를 탐색하는데 이용될 수 있다. 메트릭(1716)은 P2P-RQ 메시지의 포워딩시마다 계산되고 누적될 수 있으며, 최종 목적지 노드가 최적화된 경로를 선택하는 데 이용될 수 있다. 이에 대하여는 <수학식 1> 및 <수학식 2>를 참조하여 후술한다.
요청 상태 정보(1718)에 대하여는 도 18을 참조하여 설명한다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 P2P-RQ 메시지에 포함된 요청 상태 정보를 설명하기 위한 예시도이다.
요청 상태 정보는, 각 노드가 다른 팬을 통하여 경로를 생성할 수 있는 경우 또는 이미 생성된 경로가 있는 경우에 P2P-RQ 메시지의 재전파를 중단하고 즉각적으로 경로를 연결해주는 경로 생성 방법을 사용할 것인지 여부에 대한 정보(1802), P2P-RQ 메시지를 송신하는 노드가 가입한 PAN 정보(1804) 및 TMCTP 사용 여부에 대한 정보(1806) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 19는 본 발명의 일 실시 예에 따른 P2P-RP 메시지의 구조를 설명하기 위한 예시도이다.
도 19를 참조하면, P2P-RP 메시지는, MHR 필드(1902), 명령 프레임 식별자(1904), 송신 노드 주소(1906), P2P-RP 메시지를 송신하는 노드에 할당된 채널 번호(1908) 및 응답 상태 정보(1910) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
MHR 필드(1902) 내의 주소 필드에는 목적지 노드 주소 및 소스 노드 주소가 삽입될 수 있다. P2P-RP 메시지 내의 MHR 필드(1902) 내의 주소 필드에 삽입되는 목적지 노드 주소 및 소스 노드 주소는, P2P-RQ 메시지 내의 MHR 필드 내의 주소 필드에 삽입되는 목적지 노드 주소 및 소스 노드 주소와 반대일 수 있다. 이들 주소들은 P2P-RP 메시지 전파(propagation) 과정에서 변하지 않고 고정될 수 있다.
명령 프레임 식별자(1904)는, 도 8을 참조하여 설명한 바와 같다.
송신 노드 주소(1906)는, P2P-RP 메시지를 송신하는 송신 노드의 주소로서 P2P-RP 메시지가 포워딩되는 경우마다 바뀔 수 있다.
응답 상태 정보(1910)에 대하여는 도 20을 참조하여 설명한다.
도 20은 본 발명의 일 실시 예에 따른 P2P-RP 메시지에 포함된 응답 상태 정보를 설명하기 위한 예시도이다.
도 20을 참조하면, 응답 상태 정보는, 목적지 노드의 타입(2002) 및 TMCTP 사용 여부(2004)에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, SANN 메시지 또는 P2P-RQ 메시지가 노드에서 노드로 전송될 때마다, 즉, SANN 메시지 또는 P2P-RQ 메시지가 포워딩될 때마다, 각 노드들은 경로의 메트릭(metric), 즉 링크 비용을 계산하여 SANN 메시지 또는 P2P-RQ 메시지에 누적시킬 수 있다.
<수학식 1>은 홉으로 제어 메시지, 즉 SANN 메시지 또는 P2P-RQ 메시지가 전송되는 경우에 기록되는 경로의 메트릭(metric)을 나타낸다. SANN 메시지 또는 P2P-RQ 메시지를 포워딩하는 노드들은 <수학식 1>에 따른 메트릭을 계산하여 SANN 메시지 또는 P2P-RQ 메시지에 누적하여 삽입할 수 있다.
Figure pat00001
<수학식 1>에서,
Figure pat00002
는 채널 접속 오버헤드(channel access overhead)를 나타낸다. 여기서, O는 채널 접근에 필요한 하드웨어의 지연 대기 오버헤드, bt는 기준 패킷(또는 테스트 프레임)의 사이즈, r은 노드의 date rate을 나타낸다.
Figure pat00003
는 유휴 구간(inactive duration)의 오버헤드를 나타내며, 그 값이 0이 되는 경우에는 1로 처리할 수 있다. 이때 BO는 SO와 같거나 클 수 있다.
여기서, BO 는 비컨 차수(beacon order)를 의미하고, SO 는 슈퍼프레임 차수(superframe order)를 의미한다.
Figure pat00004
는 링크 에러율(link error rate)을 나타낸다. 링크 에러율은, 평균 에러율 또는 최대 에러율 등으로 나타낼 수 있다. 일 실시 예에서, 두 노드 간의 링크 상태는 평균 에러율을 기반으로 측정될 수 있으며,
Figure pat00005
값이 작을수록 경로의 상태가 좋다는 것을 의미한다. 여기서, ef는 bt에 대한 프레임 에러율을 의미한다.
다른 실시 예로서, <수학식 2>에 기재된 바와 같은 메트릭을 사용할 수도 있다. <수학식 2>는 채널 접근 및 에러율에 따른 전송 예상 시간과 전송 대기 시간을 합산하는 방법이다.
Figure pat00006
이상에서 설명된 본 발명의 실시 예들은 임의의 다양한 방법으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예들은 하드웨어, 소프트웨어 또는 그 조합을 이용하여 구현될 수 있다. 소프트웨어로 구현되는 경우에, 다양한 운영 체제 또는 플랫폼을 이용하는 하나 이상의 프로세서 상에서 실행되는 소프트웨어로서 구현될 수 있다. 추가적으로, 그러한 소프트웨어는 다수의 적합한 프로그래밍 언어들 중에서 임의의 것을 사용하여 작성될 수 있고, 또한 프레임워크 또는 가상 머신에서 실행 가능한 기계어 코드 또는 중간 코드로 컴파일 될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들이 하나 이상의 프로세서 상에서 실행되는 경우 이상에서 논의된 본 발명의 다양한 실시 예들을 구현하는 방법을 수행하기 위한 하나 이상의 프로그램이 기록된 프로세서 판독 가능 매체(예를 들어, 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 광학 디스크 또는 자기 테이프 등)로 구현될 수 있다.

Claims (13)

  1. TVWS(TV white space)에 속하는 다수의 채널을 통하여 TMCTP(TVWS multichannel cluster tree personal area networks)에 존재하는 노드와 메시지 송수신이 가능한 PAN(personal area networks) 코디네이터가 경로를 생성하는 방법으로서,
    상기 다수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 통하여, SPC(super PAN coordinator) 또는 상위 PAN 코디네이터로부터 경로 탐색 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 다수의 채널을 통하여, 상기 경로 탐색 메시지를 브로드캐스팅하는 단계
    를 포함하는 네트워크 경로 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 경로 탐색 메시지를 브로드캐스팅하는 단계는,
    상기 다수의 채널들 간의 채널 전환 시점에 상기 경로 탐색 메시지를 브로드캐스팅하는 단계
    를 포함하는 네트워크 경로 생성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 경로 탐색 메시지에 대한 응답 메시지를 생성하는 단계; 및
    상기 어느 하나의 채널을 통하여, 상기 응답 메시지를 상기 SPC 또는 상기 상위 PAN 코디네이터로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 네트워크 경로 생성 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 SPC 또는 상기 상위 PAN 코디네이터로부터 상기 응답 메시지에 대한 ACK 프레임을 수신하는 단계
    를 더 포함하는 네트워크 경로 생성 방법.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 응답 메시지는,
    상기 PAN 코디네이터를 통하여 PAN에 가입된 PAN 노드들의 리스트를 포함하는
    네트워크 경로 생성 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 브로드캐스팅된 경로 탐색 메시지를 수신한 하위 PAN 코디네이터로부터, 상기 경로 탐색 메시지에 대한 응답 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 어느 하나의 채널을 통하여, 상기 응답 메시지를 상기 SPC 또는 상기 상위 PAN 코디네이터로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 네트워크 경로 생성 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 응답 메시지는,
    상기 하위 PAN 코디네이터를 통하여 PAN에 가입한 PAN 노드들의 리스트를 포함하는
    네트워크 경로 생성 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 경로 탐색 메시지는,
    상기 SPC의 L2R(layer 2 routing) 능력 정보를 포함하는
    네트워크 경로 생성 방법.
  9. TVWS(TV white space)에 속하는 다수의 채널을 통하여 TMCTP(TVWS multichannel cluster tree personal area networks)에 존재하는 노드와 메시지 송수신이 가능한 PAN(personal area networks) 코디네이터가 상기 TVWS를 이용하여 경로를 생성하는 방법으로서,
    상기 다수의 채널들 중 어느 하나의 채널을 통하여, 소스 PAN 노드 또는 상위 PAN 코디네이터로부터 경로 탐색 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 어느 하나의 채널을 통하여, 상기 경로 탐색 메시지를 브로드캐스팅하는 단계
    를 포함하는 네트워크 경로 생성 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 경로 탐색 메시지를 분석한 결과 목적지 PAN 노드가 자신의 PAN 노드인 경우 상기 경로 탐색 메시지에 대한 응답 메시지를 생성하여 상기 소스 노드 또는 상위 PAN 코디네이터로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 네트워크 경로 생성 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 응답 메시지에 대한 ACK 프레임을 수신하는 단계
    를 더 포함하는 네트워크 경로 생성 방법.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 경로 탐색 메시지를 분석한 결과 목적지 노드가 자신의 PAN 노드가 아닌 경우, 상기 경로 탐색 메시지를 상기 다수의 채널을 통하여 브로드캐스팅하는 단계
    를 더 포함하는 네트워크 경로 생성 방법.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 상위 PAN 코디네이터를 경로 상의 상위 노드로 설정하는 단계
    를 더 포함하는 네트워크 경로 생성 방법.
KR1020150093761A 2014-07-10 2015-06-30 Tvws를 이용한 네트워크 경로 생성 방법 KR20160008113A (ko)

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