KR20170013606A

KR20170013606A - 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 신호 송/수신 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20170013606A
Application number: KR1020150106481A
Authority: KR
Inventors: 최대규
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2017-02-07
Also published as: EP3316516A4; US20180206094A1; KR102583850B1; EP3316516B1; WO2017018782A1; EP3316516A1; US10848945B2

Abstract

본 발명은 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신(Machine to Machine (M2M) communication), MTC(Machine Type Communication) 및 사물 인터넷(Internet of Things: IoT)을 위한 기술과 관련된 것이다. 본 발명은 상기 기술을 기반으로 하는 지능형 서비스(스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 헬스 케어, 디지털 교육, 소매업, 보안 및 안전 관련 서비스 등)에 활용될 수 있다.
본 발명은 커넥션(connection) 방식을 지원하는 메쉬 네트워크(mesh network)에서 노드(node)가 신호를 송/수신하는 방법에 있어서, 광고 프로세스 주기를 기반으로 광고 프로세스를 수행하는 중에 다른 노드로부터 커넥션(connection)을 성립할 것을 요구하는 커넥션 요구(Connection REQuest: Connect_REQ) 메시지를 수신하는 과정과, 상기 다른 노드와 커넥션을 성립하는 과정과, 상기 다른 노드로 노드들간 커넥션 정보와, 상기 광고 프로세스 주기와, 스캔(scan) 프로세스를 수행하는 주기인 스캔 프로세스 주기 중 적어도 하나를 포함하는 노드 정보를 포함하는 메시지를 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

Description

커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 신호 송/수신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING/RECEIVING SIGNAL IN MESH NETWORK SUPPORTING CONNCETION SCHEME}

본 발명은 메쉬 네트워크(mesh network)에서 신호를 송/수신하는 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히 커넥션(connection) 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 신호를 송/수신하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

인터넷은 인간이 정보를 생성하고 소비하는 인간 중심의 연결 네트워크에서, 사물 등 분산된 구성 요소들 간에 정보를 주고 받아 처리하는 사물 인터넷(Internet of Things: IoT, 이하 " IoT"라 칭하기로 한다) 네트워크로 진화하고 있다. IoE (Internet of Everything) 기술은 클라우드 서버(cloud server) 등과의 연결을 통한 빅 데이터(big data) 처리 기술 등이 IoT 기술에 결합된 하나의 예가 될 수 있다.

IoT를 구현하기 위해서, 센싱 기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라, 서비스 인터페이스 기술 및 보안 기술 등과 같은 기술 요소 들이 요구되어, 최근에는 사물간의 연결을 위한 센서 네트워크(sensor network), 사물 통신 (Machine to Machine (M2M) communication: 이하 " M2M 통신"이라 칭하기로 한다), MTC(Machine Type Communication) 등의 기술이 연구되고 있다.

IoT 환경에서는 연결된 사물들에서 생성된 데이터를 수집, 분석하여 인간의 삶에 새로운 가치를 창출하는 지능형 IT (Internet Technology) 서비스가 제공될 수 있다. IoT는 기존의 IT 기술과 다양한 산업 간의 융합 및 복합을 통하여 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티, 스마트 카 혹은 커넥티드 카, 스마트 그리드, 헬스 케어, 스마트 가전, 첨단 의료 서비스 등의 분야에 응용될 수 있다.

사물 통신은 이동 통신 네트워크를 기반으로 사람과 사물, 사물과 사물간 지능 통신을 지원하는 M2M 통신 개념에서 인터넷으로 그 영역을 확장하여 사물은 물론, 현실과 가상 세계의 모든 정보와 상호 작용하는 개념으로 빠르게 진화되고 있다. 즉, 언제 어디서나 안전하고 편리하게 실시간으로 사람과 사물, 사물과 사물간 지능 통신을 할 수 있도록 하는 M2M통신은 인터넷을 매개로 주위의 모든 사물을 연결하면서 IoT로 영역을 확장 중에 있다.

상기 IoT는 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술을 의미한다. 여기서, 사물이란 가전 제품, 이동 디바이스, 웨어러블 컴퓨터(wearable computer) 등과 같은 다양한 임베디드 시스템(embedded system)(스마트 폰과 같은 전자 디바이스의 컴퓨터 시스템)이다. 상기 IoT 에 연결되는 사물들은 상기 사물들 자신을 구별할 수 있는 유일한 인터넷 프로토콜(Internet Protocol: IP, 이하 "IP"라 칭하기로 한다) 어드레스를 기반으로 인터넷에 연결되어야 하며, 외부 환경으로부터의 정보 획득을 위해 센서를 내장할 수 있다.

특히, 최근 IoT의 비약적인 발전으로 블루투스(Bluetooth) 방식이 주목을 받고 있으며, 특히 블루투스 저 에너지(Bluetooth low energy: BLE, 이하 “BLE”라 칭하기로 한다) 모드를 지원하는 블루투스 방식이 주목을 받고 있다. 일반적으로, 사용자는 휴대 단말기, 일 예로 스마트 폰을 사용하여 BLE모드가 적용된 디바이스들을 제어할 수 있으므로, 상기 BLE 모드가 적용되는 디바이스들이 점차 증가하고 있다.

이렇게, BLE 모드가 적용되는 디바이스들이 점차 증가함에 따라 BLE 모드에 메쉬 네트워크를 적용하여 신호를 송/수신하는 방안에 대한 필요성이 대두되고 있다.

한편, 상기와 같은 정보는 본 발명의 이해를 돕기 위한 백그라운드(background) 정보로서만 제시될 뿐이다. 상기 내용 중 어느 것이라도 본 발명에 관한 종래 기술로서 적용 가능할지 여부에 관해, 어떤 결정도 이루어지지 않았고, 또한 어떤 주장도 이루어지지 않는다.

본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 신호를 송/수신하는 장치 및 방법을 제안한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 네트워크 토팔러지(network topology)를 기반으로 신호를 송/수신하는 장치 및 방법을 제안한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 신호 재송신이 가능한 신호 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 ACK(ACKnowledgement) 지연을 방지하는 신호 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 충돌 발생 확률을 감소시키는 신호 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 통신 신뢰성을 향상시키는 신호 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 커넥션 지연을 감소시키는 것이 가능한 신호 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 전력 소모를 감소시키는 것이 가능한 신호 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 데이터 레이트(data rate)를 증가시키는 것이 가능한 신호 송/수신 장치 및 방법을 제안한다.

본 발명의 일 실시예에서 제안하는 방법은; 커넥션(connection) 방식을 지원하는 메쉬 네트워크(mesh network)에서 노드(node)가 신호를 송/수신하는 방법에 있어서, 광고 프로세스 주기를 기반으로 광고 프로세스를 수행하는 중에 다른 노드로부터 커넥션(connection)을 성립할 것을 요구하는 커넥션 요구(Connection REQuest: Connect_REQ) 메시지를 수신하는 과정과, 상기 다른 노드와 커넥션을 성립하는 과정과, 상기 다른 노드로 노드들간 커넥션 정보와, 상기 광고 프로세스 주기와, 스캔(scan) 프로세스를 수행하는 주기인 스캔 프로세스 주기 중 적어도 하나를 포함하는 노드 정보를 포함하는 메시지를 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에서 제안하는 다른 방법은; 커넥션(connection) 방식을 지원하는 메쉬 네트워크(mesh network)에서 노드(node)가 신호를 송/수신하는 방법에 있어서, 스캔(scan) 프로세스 주기를 기반으로 스캔 프로세스를 수행하는 중에 다른 노드로부터 광고 메시지를 수신하는 과정과, 상기 광고 메시지를 수신한 후, 상기 다른 노드로 커넥션(connection)을 성립할 것을 요구하는 커넥션 요구(Connection REQuest: Connect_REQ) 메시지를 송신하는 과정과, 상기 다른 노드와 커넥션을 성립하는 과정과, 상기 다른 노드로부터 노드들간 커넥션 정보와, 광고 프로세스를 수행하는 주기인 광고 프로세스 주기와, 스캔 프로세스 주기 중 적어도 하나를 포함하는 노드 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에서 제안하는 장치는; 커넥션(connection) 방식을 지원하는 메쉬 네트워크(mesh network)에서 노드(node)에 있어서, 송신기와, 수신기를 포함하며, 상기 수신기는 광고 프로세스 주기를 기반으로 광고 프로세스를 수행하는 중에 다른 노드로부터 커넥션(connection)을 성립할 것을 요구하는 커넥션 요구(Connection REQuest: Connect_REQ) 메시지를 수신하며, 상기 송신기 및 수신기는 상기 다른 노드와 커넥션을 성립하며, 상기 송신기는 상기 다른 노드로 노드들간 커넥션 정보와, 상기 광고 프로세스 주기와, 스캔(scan) 프로세스를 수행하는 주기인 스캔 프로세스 주기 중 적어도 하나를 포함하는 노드 정보를 포함하는 메시지를 송신하는 동작을 수행함을 특징으로 한다.

본 발명의 일 실시예에서 제안하는 다른 장치는; 커넥션(connection) 방식을 지원하는 메쉬 네트워크(mesh network)에서 노드(node)에 있어서, 송신기와, 수신기를 포함하며, 상기 수신기는 스캔(scan) 프로세스 주기를 기반으로 스캔 프로세스를 수행하는 중에 다른 노드로부터 광고 메시지를 수신하며, 상기 송신기는 상기 광고 메시지를 수신한 후, 상기 다른 노드로 커넥션(connection)을 성립할 것을 요구하는 커넥션 요구(Connection REQuest: Connect_REQ) 메시지를 송신하며, 상기 송신기 및 수신기는 상기 다른 노드와 커넥션을 성립하며, 상기 수신기는 상기 다른 노드로부터 노드들간 커넥션 정보와, 광고 프로세스를 수행하는 주기인 광고 프로세스 주기와, 스캔 프로세스 주기 중 적어도 하나를 포함하는 노드 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 동작을 수행함을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면들과, 이득들 및 핵심적인 특징들은 부가 도면들과 함께 처리되고, 본 발명의 바람직한 실시예들을 개시하는, 하기의 구체적인 설명으로부터 해당 기술 분야의 당업자에게 자명할 것이다.

하기의 본 개시의 구체적인 설명 부분을 처리하기 전에, 이 특허 문서를 통해 사용되는 특정 단어들 및 구문들에 대한 정의들을 설정하는 것이 효과적일 수 있다: 상기 용어들 “포함하다(include)” 및 “포함하다(comprise)”와 그 파생어들은 한정없는 포함을 의미하며; 상기 용어 “혹은(or)”은 포괄적이고, “및/또는”을 의미하고; 상기 구문들 “~와 연관되는(associated with)” 및 “~와 연관되는(associated therewith)”과 그 파생어들은 포함하고(include), ~내에 포함되고(be included within), ~와 서로 연결되고(interconnect with), 포함하고(contain), ~내에 포함되고(be contained within), ~에 연결하거나 혹은 ~와 연결하고(connect to or with), ~에 연결하거나 혹은 ~와 연결하고(couple to or with), ~와 통신 가능하고(be communicable with), ~와 협조하고(cooperate with), 인터리빙하고(interleave), 병치하고(juxtapose), ~로 가장 근접하고(be proximate to), ~로 ~할 가능성이 크거나 혹은 ~와 ~할 가능성이 크고(be bound to or with), 가지고(have), 소유하고(have a property of) 등과 같은 내용을 의미하고; 상기 용어 “제어기”는 적어도 하나의 동작을 제어하는 임의의 디바이스, 시스템, 혹은 그 부분을 의미하고, 상기와 같은 디바이스는 하드웨어, 펌웨어 혹은 소프트웨어, 혹은 상기 하드웨어, 펌웨어 혹은 소프트웨어 중 적어도 2개의 몇몇 조합에서 구현될 수 있다. 어떤 특정 제어기와 연관되는 기능성이라도 집중화되거나 혹은 분산될 수 있으며, 국부적이거나 원격적일 수도 있다는 것에 주의해야만 할 것이다. 특정 단어들 및 구문들에 대한 정의들은 이 특허 문서에 걸쳐 제공되고, 해당 기술 분야의 당업자는 많은 경우, 대부분의 경우가 아니라고 해도, 상기와 같은 정의들이 종래 뿐만 아니라 상기와 같이 정의된 단어들 및 구문들의 미래의 사용들에도 적용된다는 것을 이해해야만 할 것이다.

본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 네트워크 토팔러지를 기반으로 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 신호 재송신이 가능하도록 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 ACK 지연을 방지하는 것이 가능하도록 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 충돌 발생 확률을 감소시키는 것이 가능하도록 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 통신 신뢰성을 향상시키는 것이 가능하도록 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 커넥션 지연을 감소시키는 것이 가능하도록 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 전력 소모를 감소시키는 것이 가능하도록 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 데이터 레이트를 증가시키는 것이 가능하도록 신호를 송/수신하는 것을 가능하게 한다는 효과가 있다.

본 발명의 특정한 바람직한 실시예들의 상기에서 설명한 바와 같은 또한 다른 측면들과, 특징들 및 이득들은 첨부 도면들과 함께 처리되는 하기의 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이다:
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러딩 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 2는 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에서 발생될 수 있는 ACK 지연 현상을 개략적으로 도시한 도면이다;
도 3은 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에서 발생될 수 있는 충돌 현상을 개략적으로 도시한 도면이다;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 노드의 내부 구조의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 노드의 광고 및 스캔 프로세스를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 파워 온한 노드의 동작 프로세스를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 광고 프로세스를 수행하는 중에 광고 메시지를 송신하고, 스캔 프로세스를 수행중인 노드가 광고 메시지를 수신한 후 Connect_REQ 메시지를 송신함으로써 커넥션이 성립되고, 데이터를 송/수신하는 프로세스의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 스캔 프로세스를 수행하는 중에 광고 메시지를 수신하고, 광고 프로세스를 수행 중인 노드에게 Connect_REQ 메시지를 송신함으로써 커넥션이 성립되고, 데이터를 송/수신하는 프로세스의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 네트워크 토팔러지를 생성하는 프로세스를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 커넥션 지연을 계산하는 프로세스를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 최소 지연 경로를 검출하는 프로세스를 개략적으로 도시한 도면이다;
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는BLE 메쉬 네트워크에서 노드의 내부 구조의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.
상기 도면들을 통해, 유사 참조 번호들은 동일한 혹은 유사한 엘리먼트들과, 특징들 및 구조들을 도시하기 위해 사용된다는 것에 유의해야만 한다.

첨부되는 도면들을 참조하는 하기의 상세한 설명은 청구항들 및 청구항들의 균등들로 정의되는 본 개시의 다양한 실시예들을 포괄적으로 이해하는데 있어 도움을 줄 것이다. 하기의 상세한 설명은 그 이해를 위해 다양한 특정 구체 사항들을 포함하지만, 이는 단순히 예로서만 간주될 것이다. 따라서, 해당 기술 분야의 당업자는 여기에서 설명되는 다양한 실시예들의 다양한 변경들 및 수정들이 본 개시의 범위 및 사상으로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다. 또한, 공지의 기능들 및 구성들에 대한 설명은 명료성 및 간결성을 위해 생략될 수 있다.

하기의 상세한 설명 및 청구항들에서 사용되는 용어들 및 단어들은 문헌적 의미로 한정되는 것이 아니라, 단순히 발명자에 의한 본 개시의 명료하고 일관적인 이해를 가능하게 하도록 하기 위해 사용될 뿐이다. 따라서, 해당 기술 분야의 당업자들에게는 본 개시의 다양한 실시예들에 대한 하기의 상세한 설명은 단지 예시 목적만을 위해 제공되는 것이며, 첨부되는 청구항들 및 상기 청구항들의 균등들에 의해 정의되는 본 개시를 한정하기 위해 제공되는 것은 아니라는 것이 명백해야만 할 것이다.

또한, 본 명세서에서 명백하게 다른 내용을 지시하지 않는 “한”과, “상기”와 같은 단수 표현들은 복수 표현들을 포함한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 따라서, 일 예로, “컴포넌트 표면(component surface)”은 하나 혹은 그 이상의 컴포넌트 표현들을 포함한다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 이해되어야만 한다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 디바이스는 통신 기능을 포함할 수 있다. 일 예로, 전자 디바이스는 스마트 폰(smart phone)과, 태블릿(tablet) 개인용 컴퓨터(personal computer: PC, 이하 ‘PC’라 칭하기로 한다)와, 이동 전화기와, 화상 전화기와, 전자책 리더(e-book reader)와, 데스크 탑(desktop) PC와, 랩탑(laptop) PC와, 넷북(netbook) PC와, 개인용 복합 단말기(personal digital assistant: PDA, 이하 ‘PDA’라 칭하기로 한다)와, 휴대용 멀티미디어 플레이어(portable multimedia player: PMP, 이하 ‘PMP’라 칭하기로 한다)와, 엠피3 플레이어(mp3 player)와, 이동 의료 디바이스와, 카메라와, 웨어러블 디바이스(wearable device)(일 예로, 헤드-마운티드 디바이스(head-mounted device: HMD, 일 예로 ‘HMD’라 칭하기로 한다)와, 전자 의류와, 전자 팔찌와, 전자 목걸이와, 전자 앱세서리(appcessory)와, 전자 문신, 혹은 스마트 워치(smart watch) 등이 될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 디바이스는 통신 기능을 가지는 스마트 가정용 기기(smart home appliance)가 될 수 있다. 일 예로, 상기 스마트 가정용 기기는 텔레비젼과, 디지털 비디오 디스크(digital video disk: DVD, 이하 ‘DVD’라 칭하기로 한다) 플레이어와, 오디오와, 냉장고와, 에어 컨디셔너와, 진공 청소기와, 오븐과, 마이크로웨이브 오븐과, 워셔와, 드라이어와, 공기 청정기와, 셋-탑 박스(set-top box)와, TV 박스 (일 예로, Samsung HomeSync^TM, Apple TV^TM, 혹은 Google TV^TM)와, 게임 콘솔(gaming console)과, 전자 사전과, 캠코더와, 전자 사진 프레임 등이 될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 디바이스는 의료 기기(일 예로, 자기 공명 혈관 조영술(magnetic resonance angiography: MRA, 이하 ‘MRA’라 칭하기로 한다) 디바이스와, 자기 공명 화상법(magnetic resonance imaging: MRI, 이하 “MRI”라 칭하기로 한다)과, 컴퓨터 단층 촬영(computed tomography: CT, 이하 ‘CT’라 칭하기로 한다) 디바이스와, 촬상 디바이스, 혹은 초음파 디바이스)와, 네비게이션(navigation) 디바이스와, 전세계 위치 시스템(global positioning system: GPS, 이하 ‘GPS’라 칭하기로 한다) 수신기와, 사고 기록 장치(event data recorder: EDR, 이하 ‘EDR’이라 칭하기로 한다)와, 비행 기록 장치(flight data recorder: FDR, 이하 ‘FER’이라 칭하기로 한다)와, 자동차 인포테인먼트 디바이스(automotive infotainment device)와, 항해 전자 디바이스(일 예로, 항해 네비게이션 디바이스, 자이로스코프(gyroscope), 혹은 나침반)와, 항공 전자 디바이스와, 보안 디바이스와, 산업용 혹은 소비자용 로봇(robot) 등이 될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 디바이스는 통신 기능을 포함하는, 가구와, 빌딩/구조의 일부와, 전자 보드와, 전자 서명 수신 디바이스와, 프로젝터와, 다양한 측정 디바이스들(일 예로, 물과, 전기와, 가스 혹은 전자기 파 측정 디바이스들) 등이 될 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 전자 디바이스는 상기에서 설명한 바와 같은 디바이스들의 조합이 될 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 전자 디바이스는 상기에서 설명한 바와 같은 디바이스에 한정되는 것이 아니라는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

본 발명의 다양한 실시예들에 따르면, 사용자 디바이스 및 노드(node)는 일 예로 전자 디바이스가 될 수 있다.

본 발명의 일 실시예는 커넥션(connection) 방식을 지원하는 메쉬 네트워크(mesh network)에서 신호를 송/수신하는 장치 및 방법을 제안한다.

한편, 본 발명의 일 실시예에서 제안하는 장치 및 방법은 롱 텀 에볼루션 (LTE: Long-Term Evolution, 이하 ‘LTE’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 롱 텀 에볼루션-어드밴스드 (LTE-A: Long-Term Evolution-Advanced, 이하 ‘LTE-A’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 인가-보조 억세스(Licensed-Assisted Access: LAA, 이하 " LAA"라 칭하기로 한다)-LTE 이동 통신 시스템과, 고속 하향 링크 패킷 접속(high speed downlink packet access: HSDPA, 이하 ‘HSDPA’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 고속 상향 링크 패킷 접속(high speed uplink packet access: HSUPA, 이하 ‘HSUPA’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 3세대 프로젝트 파트너쉽 2(3rd generation project partnership 2: 3GPP2, 이하 ‘3GPP2’라 칭하기로 한다)의 고속 레이트 패킷 데이터(high rate packet data: HRPD, 이하 ‘HRPD’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 3GPP2의 광대역 부호 분할 다중 접속(WCDMA: Wideband Code Division Multiple Access, 이하 ‘WCDMA’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 3GPP2의 부호 분할 다중 접속(CDMA: Code Division Multiple Access, 이하 ‘CDMA’라 칭하기로 한다) 이동 통신 시스템과, 국제 전기 전자 기술자 협회(IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers, 이하 ‘IEEE’라 칭하기로 한다) 802.16m 통신 시스템과, 진화된 패킷 시스템(EPS: Evolved Packet System, 이하 'EPS'라 칭하기로 한다)과, 모바일 인터넷 프로토콜(Mobile Internet Protocol: Mobile IP, 이하 ‘Mobile IP ‘라 칭하기로 한다) 시스템 등과 같은 다양한 통신 시스템들에 적용 가능하다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에서는, 설명의 편의상, 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크가 일 예로 블루투스 저 에너지(Bluetooth low energy: BLE, 이하 “BLE”라 칭하기로 한다) 메쉬 네트워크라고 가정하기로 한다. 상기 BLE 메쉬 네트워크는 BLE 모드를 지원하는 메쉬 네트워크를 나타내며, 상기 BLE 메쉬 네트워크는 데이터 채널(data channel)들을 사용하여 커넥션 방식을 지원한다.

먼저, 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 플러딩(flooding) 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크의 구조에 대해서 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플러딩 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크의 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 상기 플러딩 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크는 BLE 채널들을 사용하며, 상기 BLE 채널들은 일 예로 총 40개의 채널들, 즉 광고 채널(advertising channel)들과 데이터 채널들을 포함한다.

상기 광고 채널들은 N개의 광고 채널들, 일 예로 3개의 광고 채널들, 일 예로 광고 채널 37, 광고 채널 38, 광고 채널 39을 포함하며, 서비스 및/혹은 디바이스를 탐색(discovery)하기 위해 사용된다. 여기서, 상기 광고 채널 37은 2402MHz 채널이며, 상기 광고 채널 38은 2426MHz 채널이며, 상기 고아고 채널 29는 2480 MHz 채널이다.

상기 데이터 채널들은 M개의 데이터 채널들, 일 예로 37개의 데이터 채널들, 일 예로 데이터 채널 0 내지 데이터 채널 36을 포함하며, 데이터 트래픽(data traffic)을 송/수신하기 위해 사용된다. 여기서, 상기 데이터 채널 0 내지 데이터 채널 36은 각각 2426MHz채널을 제외한 2404MHz 채널 내지 2478MHz 채널이다.

또한, 상기 40개의 채널들은 각각 2MHz를 점유하며, 상기 40개의 채널들에 대한 변조 방식으로는 일 예로 가우시안 주파수 쉬프트 키잉(Gaussian Frequency Shift Keying: GFSK, 이하 “GFSK”라 칭하기로 한다) 방식이 사용되고 있다.

또한, 상기 BLE 메쉬 네트워크는 사용자 디바이스(111)와, 브리지(bridge) 노드(113)와, 다수의 노드들, 일 예로 총 9개의 노드들, 즉 노드 A(115-1), 노드 B(115-2), 노드 C(115-3), 노드 D(117-1), 노드 E(117-2), 노드 F(117-3), 노드 G(119-1), 노드 H(119-2), 노드 I(119-3)를 포함한다.

상기 사용자 디바이스(111)는 일 예로 스마트 폰이 될 수 있으며, 상기 브리지 노드(113)는 상기 사용자 디바이스(111)와 직접 통신한다.

또한, 상기 노드 A(115-1), 노드 B(115-2), 노드 C(115-3), 노드 D(117-1), 노드 E(117-2), 노드 F(117-3), 노드 G(119-1), 노드 H(119-2), 노드 I(119-3) 각각은 스마트 발광 다이오드(Light Emitted Diode: LED, 이하 " LED "라 칭하기로 한다), 온도계, 세탁기, 스마트 냉장고, 로봇 청소기, 스마트 텔레비전(Television: TV, 이하 " TV "라 칭하기로 한다), 디지털 카메라, 스마트 폰, 웨어러블 디바이스 등 중 하나가 될 수 있다. 여기서, 상기 스마트 LED, 온도계 등은 디바이스 고유의 기능이 비교적 단순하며, 이에 따라, 특정 서비스, 일 예로 사물 인터넷(Internet of Things: IoT, 이하 " IoT"라 칭하기로 한다) 서비스를 제공하기 위한 하드웨어 역시 작게 구현되는 작은 사물(small things)로 정의될 수 있으며, 상기 세탁기, 스마트 냉장고, 로봇 청소기 등은 디스플레이가 없는 큰 사물(big things)로 정의될 수 있으며, 상기 스마트 TV, 디지털 카메라, 스마트 폰, 웨어러블 디바이스 등은 디스플레이를 구비한 큰 사물로 정의될 수 있다.

상기 노드 A(115-1), 노드 B(115-2), 노드 C(115-3), 노드 D(117-1), 노드 E(117-2), 노드 F(117-3), 노드 G(119-1), 노드 H(119-2), 노드 I(119-3) 각각은 그 내부에 포함되어 있는 센서를 통해 측정된 센서 데이터 또는 해당 노드에서 수집된 정보를 포함하는 데이터(일 예로, 패킷 형태의 데이터)를 송/수신할 수 있으며, 이에 따라, 해당 정보는 상기 사용자 디바이스(111)에서 수집될 수 있다.

또한, 상기 노드 A(115-1), 노드 B(115-2), 노드 C(115-3), 노드 D(117-1), 노드 E(117-2), 노드 F(117-3), 노드 G(119-1), 노드 H(119-2), 노드 I(119-3) 각각은 그 내부에 포함되어 있는 센서를 통해 측정된 센서 데이터 또는 해당 노드에서 수집된 정보를 포함하는 데이터는 외부의 서비스 서버로 제공되어, 각 정보를 기반으로 하는 서비스가 제공되게 할 수 있다. 일 예로, 온도계에 의해 측정된 실내 온도가 상기 사용자 디바이스(111)로 제공되고, 이에 따라 실내 온도가 조정될 수 있다.

도 1에서는 상기 플러딩 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 IoT 서비스를 제공하는 경우를 일 예로 하여 상기 플러딩 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에 대해서 설명하였으나, 상기 플러딩 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크가 제공하는 서비스가 IoT 서비스로만 한정되는 것은 아님에 유의하여야만 할 것이다.

한편, 현재까지 제안되어 있는 BLE 메쉬 네트워크에서는 다음과 같은 측면들에 대한 구체적인 고려가 없는 상태이다.

(1) 신호 재송신 측면

먼저, 현재까지 제안되어 있는 BLE 메쉬 네트워크는 데이터가 손실되는 경우를 고려하지 않으며, 따라서 상기 BLE 메쉬 네트워크에서는 데이터가 손실될 경우 상기 손실된 데이터에 대한 재송신 동작을 수행하는 노드가 존재하지 않는다. 따라서, 상기 BLE 메쉬 네트워크에서 데이터가 유실될 경우 사용자 디바이스는 물론 상기 사용자 디바이스의 데이터를 수신해야 하는 최종 노드는 데이터 송신이 존재하는지 여부를 인식할 수 없다.

한편, 현재 BLE 메쉬 네트워크에서 메쉬 사용 케이스(mesh use case)는 조명 제어(light control), 홈 제어(home control) 등과 같은 제어 어플리케이션(control application) 중심으로 구현되고 있으며, 따라서 신뢰성은 매우 중요한 요인으로 작용할 수 있다.

그런데, 상기에서 설명한 바와 같이 현재 BLE 메쉬 네트워크에서는 데이터 재송신 자체를 고려하지 않고 있기 때문에 데이터 손실 발생시 신뢰성이 저하될 수 밖에 없다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 BLE 메쉬 네트워크에서 신뢰성을 향상시키기 위해 신호 재송신이 가능한 신호/송수신 방안을 제시하고자 하며, 이에 대해서는 하기에서 구체적으로 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

(2) ACK 지연 측면

먼저, 도 2를 참조하여 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에서 발생될 수 있는 ACK 지연 현상에 대해서 설명하기로 한다.

도 2는 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에서 발생될 수 있는 ACK 지연 현상을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 상기 BLE 메쉬 네트워크는 사용자 디바이스(211)와, 노드 A(213)와, 노드 B(215)와, 노드 C(217) 및 노드 D(219)를 포함한다. 상기 노드 A(213)와, 노드 B(215)와, 노드 C(217) 및 노드 D(219) 각각은 일 예로 스마트 LED라고 가정하기로 한다. 또한, 상기 노드 A(213)는 브리지 노드이다.

먼저, 상기 사용자 디바이스(211)가 상기 노드 D(219)를 턴 온(turn on)시키기 위해서는 상기 사용자 디바이스(211)로부터 총 4개의 홉(hop)들을 거쳐야만 한다. 현재 BLE 메쉬 네트워크에서는 광고 채널을 사용하여 메쉬 네트워크가 구성되기 때문에, 상기 사용자 디바이스(211)로부터 상기 노드 D(219)까지 해당 데이터, 즉 상기 노드 D(219)를 턴 온시키기 위한 턴 온 명령을 포함하는 패킷이 송신된 후, 다시 상기 노드 D(219)가 상기 사용자 디바이스(111)로 상기 사용자 디바이스(211)에서 송신된 해당 데이터에 대한ACK를 송신할 수 있다.

따라서, 상기 사용자 디바이스(211)는 상기 사용자 디바이스(211) 자신이 송신한 데이터에 대한 ACK을 수신할 때까지 총 D(홉당 지연 시간)*K(홉의 개수)*2 + α(노드 프로세싱(processing) 지연 시간)*4 의 시간을 대기해야만 한다.

도 2에서는 홉당 지연 시간 D가 일 예로 100msec이라고 가정하기로 하고, 노드 프로세싱 지연 시간 α 가 100msec이라고 가정하기로 한다. 따라서, 도 2에 도시되어 있는 바와 같은 예제에서는 상기 사용자 디바이스(211)는 100msec*3*2 + 100msec*4의 시간, 즉 대략적으로 1초(1000msec)의 시간이 경과된 후에만 상기 사용자 디바이스(211) 자신이 송신한 데이터에 대한 ACK을 수신할 수 있다.

상기에서 설명한 바와 같이 현재 BLE 메쉬 네트워크에서는 상당한 ACK 지연이 발생되고 있으며, 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 BLE 메쉬 네트워크에서 ACK 지연을 방지하는 신호 송/수신 방안을 제시하고자 하며, 이에 대해서는 하기에서 구체적으로 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

(3) 충돌 발생 확률 측면

먼저, 도 3을 참조하여 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에서 발생될 수 있는 충돌 현상에 대해서 설명하기로 한다.

도 3은 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에서 발생될 수 있는 충돌 현상을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 상기 BLE 메쉬 네트워크는 사용자 디바이스(311)와, 브리지 노드(313)와, 노드 A(315)와, 노드 B(317) 및 노드 C(319)를 포함한다. 상기 노드 A(315)와, 노드 B(317) 및 노드 C(319) 각각은 일 예로 스마트 LED라고 가정하기로 한다.

먼저, 상기 사용자 디바이스(311)는 상기 노드 C(319)를 턴 온시키기 위해서 턴 온 명령을 포함하는 패킷을 데이터 채널을 통해 상기 브리지 노드(313)로 송신하고(321), 상기 브리지 노드(313)는 미리 설정되어 있는 릴레이 카운트(relay count: relay_cnt, 이하 " relay_cnt"라 칭하기로 한다)의 값에 상응하게 상기 사용자 디바이스(311)로부터 수신한 패킷을 광고 채널들을 통해 플러딩한다. 일 예로, 상기 브리지 노드(313)의 relay_cnt의 값은 6으로 설정되어 있다고 가정하기로 하며 (relay_cnt = 6), 따라서 상기 브리지 모드(313)는 총 6회 상기 사용자 디바이스(311)로부터 수신한 패킷을 광고 채널들을 통해 플러딩한다. 여기서, 상기 패킷은 상기 노드 C(319)를 턴 온시키는 턴 온 명령을 포함하며, 상기 광고 채널들의 개수는 3이므로 결과적으로 상기 브리지 노드(313)는 총 18회 상기 패킷을 플러딩한다.

상기 브리지 노드(313)로부터 패킷을 수신하는 다음 노드, 즉 상기 노드 A(315)는 미리 설정되어 있는 relay_cnt 값에 상응하게 상기 브리지 노드(313)로부터 수신한 패킷을 플러딩한다. 일 예로, 상기 노드 A(315)의 relay_cnt의 값은 3으로 설정되어 있다고 가정하기로 하며(relay_cnt =3), 따라서 상기 노드 A(315)는 총 3회 상기 브리지 노드(313)로부터 수신한 패킷을 광고 채널들을 통해 플러딩한다. 여기서, 상기 광고 채널들의 개수는 3이므로 결과적으로 상기 노드 A(315)는 총 9회 상기 패킷을 플러딩한다.

상기 노드 A(315)로부터 패킷을 수신하는 다음 노드, 즉 상기 노드 B(317)는 미리 설정되어 있는 relay_cnt 값에 상응하게 상기 노드 A(315)로부터 수신한 패킷을 플러딩한다. 일 예로, 상기 노드 B(317)의 relay_cnt의 값은 3으로 설정되어 있다고 가정하기로 하며(relay_cnt =3), 따라서 상기 노드 B(317)는 총 3회 상기 노드 A(315)로부터 수신한 패킷을 광고 채널들을 통해 플러딩한다. 여기서, 상기 광고 채널들의 개수는 3이므로 결과적으로 상기 노드 B(317)는 총 9회 상기 패킷을 플러딩한다.

상기에서 설명한 바와 같이 각 노드의 relay_cnt 값은 미리 결정되어 있는 고정된 값으로 설정되어 있으며, 따라서 상기 BLE 메쉬 네트워크에서 노드의 밀집도가 증가할수록 충돌이 발생할 확률이 증가하게 된다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 BLE 메쉬 네트워크에서 충돌 발생 확률을 감소시키는 신호 송/수신 방안을 제시하고자 하며, 이에 대해서는 하기에서 구체적으로 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

(4) 전력 소모 측면

먼저, BLE모드는 낮은 에너지 소모(low energy consumption)를 키워드로 배터리 기반으로 동작하는 비교적 작은 크기의 센서들 및 노드들에 급격하게 적용되고 있다. 하지만, 일반적인 메쉬 네트워크에서는 상기 메쉬 네트워크에 포함되어 있는 모든 노드들이 기본적으로 항상 스캔 동작을 수행하는 모드인 "Always Scan" 모드로 동작한다.

대부분의 BLE 칩셋(chipset)의 경우 스캔 동작이 수행될 때 비교적 많은 양의 전류, 일 예로 약 15mA 정도의 전류를 소모하므로, 배터리 기반의 환경에서 동작하는 것은 불가능하다.

상기에서 설명한 바와 같이 현재 BLE 메쉬 네트워크에서는 상당한 전력 소모가 발생되고 있으며, 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 BLE 메쉬 네트워크에서 전력 소모를 감지시키는 신호 송/수신 방안을 제시하고자 하며, 이에 대해서는 하기에서 구체적으로 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시예에서는 상기에서 설명한 바와 같은 측면들을 고려하여 데이터 채널을 사용하는 커넥션 기반 BLE 메쉬 네트워크, 즉 커넥션 방식을 지원하는BLE 메쉬 네트워크를 제안한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는 BLE 메쉬 네트워크에서 플러딩 방식이 아닌 커넥션 방식을 기반으로 신호가 송/수신되도록 한다.

그러면 여기서 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는BLE 메쉬 네트워크에서 노드의 내부 구조의 일 예에 대해서 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 노드의 내부 구조의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 4를 설명하기에 앞서, 도 4에 도시되어 있는 노드(400)는 브리지 노드가 될 수도 있고, 브리지 노드 이외의 노드들 중 어느 하나가 될 수도 있음은 물론이다.

도 4를 참조하면, 먼저 상기 노드(400)는 제어 모듈(411)과, 광고 모듈(413)과, 스캔 모듈(415)과, 커넥션 모듈(417)과, 지연 계산 모듈(419)과, 그래프(graph) 작성 모듈(421)과, 최소 지연 경로(shortest delay path) 검출 모듈(423)을 포함한다.

먼저, 상기 제어 모듈(411)은 상기 노드(400)의 전반적인 동작을 제어하며, 특히 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는BLE 메쉬 네트워크에서 신호를 송/수신하는 동작에 관련된 동작을 제어한다. 특히, 상기 제어 모듈(411)은 상기 광고 모듈(413)과, 스캔 모듈(415)과, 커넥션 모듈(417)과, 지연 계산 모듈(419)과, 그래프 작성 모듈(421)과, 최소 지연 경로 검출 모듈(423) 각각의 동작을 제어한다.

상기 광고 모듈(413)은 상기 제어 모듈(411)의 제어에 따라, 광고 채널을 사용하여 상기 노드(400)의 존재를 미리 결정되어 있는 주기에 상응하게 주기적으로 광고한다. 즉, 상기 광고 모듈(413)은 상기 광고 채널을 통해 그 프로토콜 데이터 유닛(Protocol Data Unit: PDU, 이하 "PDU"라 칭하기로 한다) 타입이 ADV_IND인 PDU를 포함하는 광고 메시지를 송신한다. 여기서, 상기 ADV_IND는 연결 가능 무지향 광고 이벤트(connectable undirected advertising event)를 나타낸다. 따라서, 상기 광고 모듈(413)이 상기 ADV_IND 타입을 가지는 PDU를 포함하는 광고 메시지를 송신할 경우, 상기 노드(400) 이외의 다른 노드가 상기 노드(400)에 연결할 수 있게 된다.

상기 스캔 모듈(415)은 상기 제어 모듈(411)의 제어에 따라, 상기 노드(400) 이외의 다른 노드가 송신하는 광고 메시지를 수신하기 위해 미리 결정되어 있는 주기에 상응하게 주기적으로 미리 설정되어 있는 구간 동안 스캔 동작을 수행한다.

상기 커넥션 모듈(417)은 상기 제어 모듈(411)의 제어에 따라, 상기 노드(400)와 다른 노드 간의 데이터 송/수신을 위해 BLE 모드의 커넥션 프로세스에 따라 데이터 채널을 통해 상기 노드(400)와 다른 노드간의 데이터를 송/수신하는 동작을 수행한다.

상기 지연 계산 모듈(419)은 상기 제어 모듈(411)의 제어에 따라, 특정 노드에서 송신을 시작할 경우 발생되는 지연을 계산한다.

상기 그래프 작성 모듈(421)은 상기 제어 모듈(411)의 제어에 따라, 상기 BLE 메쉬 네트워크가 포함하는 전체 노드들에 대한 정보를 기반으로 특정 노드에 대한 그래프를 작성한다.

상기 최소 지연 경로 검출 모듈(423)은 상기 제어 모듈(411)의 제어에 따라, 특정 노드에서부터 최종 노드, 즉 데스티네이션(destination) 노드까지 발생되는 지연을 계산하고, 상기 계산된 지연을 기반으로 상기 특정 노드와 최종 노드간의 최소 지연 경로, 즉 최적 경로를 검출한다.

한편, 도 4에서는 상기 노드(400)가 상기 제어 모듈(411)과, 광고 모듈(413)과, 스캔 모듈(415)과, 커넥션 모듈(417)과, 지연 계산 모듈(419)과, 그래프 작성 모듈(421)과, 최소 지연 경로 검출 모듈(423)과 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있으나, 상기 노드(400)는 상기 제어 모듈(411)과, 광고 모듈(413)과, 스캔 모듈(415)과, 커넥션 모듈(417)과, 지연 계산 모듈(419)과, 그래프 작성 모듈(421)과, 최소 지연 경로 검출 모듈(423) 중 적어도 두 개가 통합된 형태로 구현 가능함은 물론이다. 또한, 상기 노드(400)는 1개의 프로세서로 구현될 수도 있음은 물론이다.

도 4에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 노드의 내부 구조의 일 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 노드의 광고 및 스캔 프로세스에 대해서 설명하기로 한다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 노드의 광고 및 스캔 프로세스를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5를 설명하기에 앞서, 도 5에 도시되어 있는 노드 A(511)는 브리지 노드가 될 수도 있고, 브리지 노드 이외의 노드들 중 어느 하나가 될 수도 있음은 물론이다.

도 5를 참조하면, 상기 노드 A(511)는 미리 결정되어 있는 제1 주기, 일 예로 TAD로 광고 프로세스를 수행한다. 도 5에서 상기 광고 프로세스는 "Ad"로 도시되어 있음에 유의하여야만 할 것이다. 상기 광고 프로세스는 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에서 수행되는 광고 프로세스와 동일하며, 따라서 상기 광고 프로세스에 대해서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

또한, 상기 노드 A(511)는 미리 결정되어 있는 제2 주기, 일 예로 TSC로 스캔 프로세스를 수행한다. 도 5에서 상기 스캔 프로세스는 "Scan"으로 도시되어 있음에 유의하여야만 할 것이다. 상기 스캔 프로세스는 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에서 수행되는 스캔 프로세스와 동일하며, 따라서 상기 스캔 프로세스에 대해서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

또한, 상기 광고 프로세스에 사용되는 TAD와 상기 스캔 프로세스에 사용되는 TSC는 동일할 수도 있고, 혹은 다를 수도 있다.

도 5에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 노드의 광고 및 스캔 프로세스에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 6을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 파워 온(power on)한 노드의 동작 프로세스에 대해서 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 파워 온한 노드의 동작 프로세스를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 6을 설명하기에 앞서, 도 6에 도시되어 있는 노드 A(611) 및 노드 B(613) 각각은 브리지 노드가 될 수도 있고, 브리지 노드 이외의 노드들 중 어느 하나가 될 수도 있음은 물론이다. 여기서, 상기 노드 B(613)는 처음으로 파워 온한 노드이다.

도 6을 참조하면, 상기 노드 A(611)가 도 5에서 설명한 바와 같은 방식으로 광고 프로세스 및 스캔 프로세스를 수행하고 있는 상태에서, 상기 노드 B(613)는 처음으로 파워 온하게 된다. 이렇게 파워 온한 상기 노드 B(613)는 풀 스캔(full scan) 프로세스를 수행한다(615). 상기 풀 스캔 프로세스를 수행함에 따라 상기 노드 B(613)는 상기 노드 A(611)로 커넥션을 성립할 것을 요구하는 커넥션 요구(Connection REQuest: Connect_REQ, 이하 "Connect_REQ"라 칭하기로 한다) 메시지를 송신한다(617). 상기 풀 스캔 프로세스는 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에서 수행되는 풀 스캔 프로세스와 동일하며, 따라서 상기 풀 스캔 프로세스에 대해서는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.

도 6에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 파워 온한 노드의 동작 프로세스에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 광고 프로세스를 수행하는 중에 광고 메시지를 송신하고, 스캔 프로세스를 수행중인 노드가 광고 메시지를 수신한 후 Connect_REQ 메시지를 송신함으로써 커넥션이 성립되고, 데이터를 송/수신하는 프로세스의 일 예에 대해서 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 광고 프로세스를 수행하는 중에 광고 메시지를 송신하고, 스캔 프로세스를 수행중인 노드가 광고 메시지를 수신한 후 Connect_REQ 메시지를 송신함으로써 커넥션이 성립되고, 데이터를 송/수신하는 프로세스의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 7을 설명하기에 앞서, 도 7에 도시되어 있는 프로세스는 스캔 프로세스를 수행하는 노드가 광고 프로세스를 수행하는 다른 노드로부터 광고 메시지를 수신하면, 상기 다른 광고 프로세스를 수행하는 노드로 Connect_REQ 를 송신함으로써 상기 스캔 프로세스를 수행하는 노드와 상기 광고 프로세스를 수행하는 노드 간에 커넥션이 성립되고, 데이터를 송/수신하는 프로세스임에 유의하여야만 할 것이다.

도 7을 참조하면, 도 7에 도시되어 있는 노드 A(711) 및 노드 B(713) 각각은 브리지 노드가 될 수도 있고, 브리지 노드 이외의 노드들 중 어느 하나가 될 수도 있음은 물론이다.

먼저, 상기 노드 A(711)는 광고 프로세스를 수행하는 중에 있으며(715단계), 상기 노드 B(713)는 스캔 프로세스를 수행하는 중에 있다(717단계). 또한, 상기 노드 A(711)는 상기 노드 B(713)의 스캔 프로세스 주기를 알고 있다. 상기 노드 A(711)는 광고 프로세스를 수행하는 중이므로 광고 채널을 통해 광고 메시지를 송신한다(719단계).

한편, 상기 노드 B(713)는 상기 노드 A(711)에서 송신한 광고 메시지를 수신하고, 상기 광고 메시지를 기반으로 상기 노드 A(711)로 Connect_REQ 메시지를 송신한다(721단계).

상기 노드 A(711)가 상기 노드 B(713)로부터 Connect_REQ 메시지를 수신함에 따라 상기 노드 A(711)와 상기 노드 B(713)간에는 커넥션이 성립된다(723단계). 이렇게, 커넥션이 성립됨에 따라 상기 노드 A(711)와 상기 노드 B(713)는 서로 데이터를 송/수신할 수 있게 된다.

따라서, 상기 노드 A(711)는 상기 노드 B(713)로 상기 노드 A(711) 자신의 광고 프로세스 주기 및 스캔 프로세스 주기에 대한 정보를 포함하는 메시지를 송신한다. 또한, 상기 노드 B(713)는 상기 노드 A(711)로 상기 노드 B(713) 자신의 광고 프로세스 주기 및 스캔 프로세스 주기에 대한 정보를 포함하는 메시지를 송신한다. 그러면, 상기 노드 A(711)는 상기 노드 B(713)로부터 수신한 상기 노드 B(713)의 광고 프로세스 주기 및 스캔 프로세스 주기를 저장한다. 또한, 상기 노드 A(711)는 상기 노드 B(713)로 상기 노드 A(711) 자신이 저장하고 있는 모든 다른 노드들 각각에 대한 노드 정보, 일 예로 노드들간 커넥션 정보, 광고 프로세스 주기, 스캔 프로세스 주기 및 홉 수 중 적어도 하나를 포함하는 메시지를 송신한다. 여기서, 홉 수는 상기 노드 A(711)와 해당 노드 사이에 존재하는 홉들의 개수를 나타낸다. 또한, 상기 노드들간 커넥션 정보에 대해서는 하기에서 도 9를 참조하여 설명할 것이므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그러면, 상기 노드 B(713)는 상기 노드 A(711)로부터 수신한, 상기 노드 A(711)가 저장하고 있는 모든 다른 노드들 각각에 대한 노드 정보, 일 예로 노드들간 커넥션 정보, 광고 프로세스 주기, 스캔 프로세스 주기 및 홉 수 중 적어도 하나를 포함하는 메시지를 기반으로 상기 BLE 메쉬 네트워크가 포함하는 노드들에 대한 정보를 수집하는 것이 가능하게 된다(725단계).

도 7에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 광고 프로세스를 수행하는 중에 광고 메시지를 송신하고, 스캔 프로세스를 수행중인 노드가 광고 메시지를 수신한 후 Connect_REQ 메시지를 송신함으로써 커넥션이 성립되고, 데이터를 송/수신하는 프로세스의 일 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 스캔 프로세스를 수행하는 중에 광고 메시지를 수신하고, 광고 프로세스를 수행 중인 노드에게 Connect_REQ 메시지를 송신함으로써 커넥션이 성립되고, 데이터를 송/수신하는 프로세스의 일 에 대해서 설명하기로 한다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 스캔 프로세스를 수행하는 중에 광고 메시지를 수신하고, 광고 프로세스를 수행 중인 노드에게 Connect_REQ 메시지를 송신함으로써 커넥션이 성립되고, 데이터를 송/수신하는 프로세스의 일 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 8을 설명하기에 앞서, 도 8에 도시되어 있는 스캔 프로세스를 수행하는 노드가 광고 프로세스를 수행하는 노드로부터 광고 메시지를 수신하고, 상기 광고 프로세스를 수행중인 노드에게 Connect_REQ 메시지를 송신함으로써 커넥션이 성립되고, 데이터를 송/수신하는 프로세스임에 유의하여야만 할 것이다.

도 8을 참조하면, 도 8에 도시되어 있는 노드 A(811) 및 노드 B(813) 각각은 브리지 노드가 될 수도 있고, 브리지 노드 이외의 노드들 중 어느 하나가 될 수도 있음은 물론이다.

먼저, 상기 노드 A(811)는 스캔 프로세스를 수행하는 중에 있으며(815단계), 상기 노드 B(813)는 광고 프로세스를 수행하는 중에 있다(817단계). 또한, 상기 노드 A(811)는 상기 노드 B(813)의 광고 프로세스 주기를 알고 있다. 상기 노드 B(813)는 광고 프로세스를 수행하는 중이므로 광고 채널을 통해 광고 메시지를 송신한다(819단계).

한편, 상기 노드 A(811)는 상기 노드 B(813)에서 송신한 광고 메시지를 수신하고, 상기 광고 메시지를 기반으로 상기 노드 B(813)로 Connect_REQ 메시지를 송신한다(821단계).

상기 노드 B(813)가 상기 노드 A(811)로부터 Connect_REQ 메시지를 수신함에 따라 상기 노드 A(811)와 상기 노드 B(813)간에는 커넥션이 성립된다(823단계). 이렇게, 커넥션이 성립됨에 따라 상기 노드 A(811)와 상기 노드 B(813)는 서로 데이터를 송/수신할 수 있게 된다.

따라서, 상기 노드 B(813)는 상기 노드 A(811)로 상기 노드 B(813) 자신의 광고 프로세스 주기 및 스캔 프로세스 주기에 대한 정보를 포함하는 메시지를 송신한다. 또한, 상기 노드 A(811)는 상기 노드 B(813)로 상기 노드 A(811) 자신의 광고 프로세스 주기 및 스캔 프로세스 주기에 대한 정보를 포함하는 메시지를 송신한다. 그러면, 상기 노드 B(813)는 상기 노드 A(811)로부터 수신한 상기 노드 A(811)의 광고 프로세스 주기 및 스캔 프로세스 주기를 저장한다. 또한, 상기 노드 B(813)는 상기 노드 A(811)로 상기 노드 B(813) 자신이 저장하고 있는 모든 다른 노드들 각각에 대한 노드 정보, 일 예로 광고 프로세스 주기, 스캔 프로세스 주기 및 홉 수에 대한 정보를 포함하는 메시지를 송신한다. 그러면, 상기 노드 A(811)는 상기 노드 B(813)로부터 수신한, 상기 노드 B(813)가 저장하고 있는 모든 다른 노드들 각각에 대한 노드 정보, 일 예로 광고 프로세스 주기, 스캔 프로세스 주기 및 홉 수에 대한 정보를 포함하는 메시지를 기반으로 상기 BLE 메쉬 네트워크가 포함하는 노드들에 대한 정보를 수집하는 것이 가능하게 된다(825단계).

도 8에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 스캔 프로세스를 수행하는 중에 광고 메시지를 수신하고, 광고 프로세스를 수행 중인 노드에게 Connect_REQ 메시지를 송신함으로써 커넥션이 성립되고, 데이터를 송/수신하는 프로세스의 일 예에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 네트워크 토팔러지를 생성하는 프로세스에 대해서 설명하기로 한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 네트워크 토팔러지를 생성하는 프로세스를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 9를 설명하기에 앞서, 상기 BLE 메쉬 네트워크는 일 예로 노드 A, 노드 B, 노드 C, 노드 D, 노드 E, 노드 F, 노드 G, 노드 H, 노드 I의 총 9개의 노드들을 포함한다고 가정하기로 하며, 상기 노드 A, 노드 B, 노드 C, 노드 D, 노드 E, 노드 F, 노드 G, 노드 H, 노드 I 각각은 브리지 노드가 될 수도 있고, 브리지 노드 이외의 노드들 중 어느 하나가 될 수도 있다.

도 9를 참조하면, 먼저 네트워크 토팔러지는 상기 BLE 메쉬 네트워크가 포함하는 모든 노드들을 기반으로 생성되며, 각 노드에 대한 노드 정보를 기반으로 테이블이 생성되고, 상기 생성된 테이블을 기반으로 토팔러지화된다.

이에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 네트워크 토팔러지는 하기와 같은 3단계의 프로세스들을 기반으로 생성된다. 특히, 도 9에서는 일 예로 노드 A를 기반으로 네트워크 토팔러지를 생성하는 프로세스에 대해서 설명하기로 한다.

(1) 인접 노드들 각각으로부터 노드 정보 수신

먼저, 노드 A는 상기 노드 A의 인접 노드들 각각으로부터 노드 정보를 수신한다. 일 예로, 상기 노드 A는 노드 B로부터 노드 정보, 일 예로 (A,B), (B, D), (B,E), (E, H)를 수신하고, 노드 D로부터 노드 정보, 일 예로 (A, D), (B,D), (D, E), (D, F), (E, G)를 수신하고, 노드 C로부터 노드 정보, 일 예로 (A, C), (C, D), (C,F), (F, G), (F, I)를 수신한다고 가정하기로 한다.

따라서, 상기 노드 A는 상기 노드 A의 인접 노드들 각각으로부터 수신한 노드 정보를 기반으로 하기 표 1과 같은 노드 정보 테이블을 생성할 수 있다.

상기 표 1에서, A, B, C, D, E, F, G, H, I는 각각 노드 A, 노드 B, 노드 C, 노드 D, 노드 E, 노드 F, 노드 G, 노드 H, 노드 I를 나타낸다.

또한, 상기 표 1에서 [X, Y]는 노드 X에서 노드 Y로 커넥션이 성립되어 있음을 나타낸다.

그리고, 상기 노드 A는 상기 인접 노드들 각각으로부터 수신한 노드 정보 중 중복된 커넥션에 대해서는 상기 노드 정보 테이블에 1번만 기록한다.

그리고, 상기 노드 A는 상기 생성한 노드 정보 테이블(911)을 기반으로 네트워크 토팔러지(913)를 생성한다. 도 9에 도시되어 있는 바와 같이 상기 네트워크 토팔러지(913)는 상기 노드 A 자신을 기준으로 모든 인접 노드들에 대해서 상기 노드 정보 테이블(911) 상에 1의 값이 기재되어 있을 경우 에지(edge)를 연결하여 생성된다.

도 9에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 네트워크 토팔러지를 생성하는 프로세스에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 커넥션 지연을 계산하는 프로세스에 대해서 설명하기로 한다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 커넥션 지연을 계산하는 프로세스를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 10 을 참조하면, 먼저 노드 A(1011)와 노드 B(1013)간에 커넥션을 성립하기 전에 지연을 계산한다고 가정하기로 한다.

먼저, 상기 노드 A(1011)와 노드 B(1013)간에서는 T-TAD가 T-TSC보다 작기 때문에(T-TAD < T-TSC), 상기 노드 A(1011)와 노드 B(1013)는 상기 노드 B(1013)가 광고 프로세스를 수행하는 구간에서 커넥션을 성립한다. 따라서, 상기 노드 A(1011)와 노드 B(1013)간에는 커넥션 성립시 지연, 즉 커넥션 지연이 발생되며, 일 예로 10의 커넥션 지연이 발생된다고 가정하기로 한다.

다음으로, 상기 노드 A(1011)와 노드 D(1015)간에서는 T-TAD가 T-TSC보다 크기 때문에(T-TAD > T-TSC), 상기 노드 A(1011)와 노드 D(1015)는 상기 노드 D(1015)가 스캔 프로세스를 수행하는 구간에서 커넥션을 성립한다. 따라서, 상기 노드 A(1011)와 노드 D(1015)간에는 커넥션 성립시 지연, 즉 커넥션 지연이 발생되며, 일 예로 20의 커넥션 지연이 발생된다고 가정하기로 한다.

상기에서 설명한 바와 같이, 상기 노드 A(1011)와 노드 B(1013)간의 커넥션과 상기 노드 A(1011)와 노드 D(1015)간의 커넥션만을 고려할 경우, 상기 노드 A(1011)와 노드 B(1013)간의 커넥션이 커넥션 지연이 더 짧음을 알 수 있다.

하지만, 커넥션을 성립하는 것은 해당 노드들 뿐만 아니라 상기 BLE 메쉬 네트워크가 포함하는 모든 노드들을 고려하여 성립되어야만 한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 BLE 메쉬 네트워크가 포함하는 모든 노드들에 대한 커넥션 지연을 기반으로 최소 지연 경로를 선택해야만 하며, 이에 대해서는 하기에서 도 11을 참조하여 설명할 것이므로 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.

도 10에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 커넥션 지연을 계산하는 프로세스에 대해서 설명하였으며, 다음으로 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 최소 지연 경로를 검출하는 프로세스에 대해서 설명하기로 한다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서 최소 지연 경로를 검출하는 프로세스를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 11을 설명하기에 앞서, 상기 BLE 네트워크는 도 9에서 설명한 바와 같이 일 예로 노드 A, 노드 B, 노드 C, 노드 D, 노드 E, 노드 F, 노드 G, 노드 H, 노드 I의 총 9개의 노드들을 포함한다고 가정하기로 하며, 상기 노드 A, 노드 B, 노드 C, 노드 D, 노드 E, 노드 F, 노드 G, 노드 H, 노드 I 각각은 브리지 노드가 될 수도 있고, 브리지 노드 이외의 노드들 중 어느 하나가 될 수도 있다.

도 11을 참조하면, 먼저 임의의 노드, 일 예로 상기 노드 A를 기준으로 최종 노드, 일 예로 노드 G까지의 최소 지연 경로, 즉 최적 경로를 검출하기 위해서는 상기 BLE 메쉬 네트워크가 포함하는 모든 노드들에 대해 해당 노드들간의 커넥션을 성립할 경우의 커넥션 지연을 계산해야만 한다. 여기서, 상기 커넥션 지연은 노드 정보를 기반으로 계산될 수 있다.

이렇게, 상기 BLE 메쉬 네트워크가 포함하는 모든 노드들에 대한 커넥션 지연이 계산되면, 상기 노드 A는 상기 계산된 커넥션 지연을 기반으로 하는 커넥션 지연 그래프를 생성한다.

그리고, 상기 노드 A는 상기 생성된 그래프를 기반으로 상기 노드 A와 상기 노드 G간의 커넥션 지연이 최소가 될 수 있는 최소 지연 경로(1111)를 선택하고, 상기 선택한 최소 지연 경로(1111)를 기반으로 상기 노드 G와 신호를 송/수신한다.

상기에서 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크의 경우, 다음과 같은 측면들에서 효과가 있음을 알 수 있다.

(1) 재송신에 따른 통신 신뢰성 증가

일반적인 BLE 메쉬 네트워크의 경우 데이터 손실을 전혀 고려하지 않고 무조건적인 플로딩만을 고려하고 있지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 BLE 메쉬 네트워크에서는 플로딩 방식이 아닌 커넥션 방식을 기반으로 노드들간에 신호가 송/수신되므로 매체 접속 제어(Medium Access Control: MAC, 이하 "MAC"이라 칭하기로 한다) 계층에서 지원하는 재송신 방식, 일 예로 "Stop and Wait" 방식을 사용할 수 있다. 상기 "Stop and Wait" 방식은 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에서 수행되는 "Stop and Wait" 방식과 동일하며, 따라서 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

이와 같이, 상기 "Stop and Wait" 방식의 사용에 따라 데이터 재송신이 가능하게 되고, 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크는 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에 비해 향상된 통신 신뢰성을 가질 수 있다.

(2) ACK 지연 해소

본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서는 노드들간의 신호 송/수신이 커넥션을 기반으로 이루어지므로, MAC 계층에서 지원하는 "Stop and Wait" 방식의 ACK을 사용할 수 있게 된다. 따라서, 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에서 발생되던 ACK 지연을 방지할 수 있다.

(3) 충돌 발생 확률 감소

본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서는 무조건적인 플로딩이 아닌 커넥션을 기반으로 신호를 송/수신하므로, 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에서 과도한 플러딩으로 인해 발생되었던 충돌 발생 문제를 방지할 수 있다.

(4) 저전력 유지

본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서는 임의의 노드가 스캔 프로세스를 수행하는 구간을 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에 비해 약 10/1로 감소시키는 것이 가능하게 되며, 따라서 BLE 모드의 기본적인 장점인 저전력 동작을 가능하게 한다.

(5) 성능 향상

본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 메쉬 네트워크에서는 데이터 채널을 사용하여 신호를 송/수신하므로, 광고 채널을 사용하여 신호를 송수신하는 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에 비해 데이터 레이트가 향상된다. 일 예로, 광고 채널을 사용하여 신호를 송/수신하는 일반적인 BLE 메쉬 네트워크에서는 최대 5~10Kbps의 데이터 레이트가 지원되는데 반해, 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는 BLE 네트워크에서는 데이터 채널을 사용하여 신호를 송/수신하므로 최대 300Kbps의 데이터 레이트가 지원된다.

다음으로 도 12를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는BLE 메쉬 네트워크에서 노드의 내부 구조의 다른 예에 대해서 설명하기로 한다.

도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는BLE 메쉬 네트워크에서 노드의 내부 구조의 다른 예를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 12를 참조하면, 노드(1200)는 송신기(1211)와, 제어기(1213)와, 수신기(1215)와, 저장 유닛(1217)을 포함한다.

먼저, 상기 제어기(1213)는 상기 노드(1200)의 전반적인 동작을 제어하며, 특히 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는BLE 메쉬 네트워크에서 신호를 송/수신하는 동작에 관련된 동작을 제어한다. 상기 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는BLE 메쉬 네트워크에서 신호를 송/수신하는 동작에 관련된 동작에 대해서는 도 4 내지 도 11에서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기 송신기(1211)는 상기 제어기(1213)의 제어에 따라 상기 BLE 메쉬 네트워크에서 포함하는 다른 노드들 및 사용자 디바이스 등으로 각종 신호들 및 각종 메시지들을 송신한다. 여기서, 상기 송신기(1211)가 송신하는 각종 신호들 및 각종 메시지들은 도 4 내지 도 11에서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

또한, 상기 수신기(1215)는 상기 제어기(1213)의 제어에 따라 상기 BLE 메쉬 네트워크에서 포함하는 다른 노드들 및 사용자 디바이스 등으로부터 각종 신호들 및 각종 메시지들을 수신한다. 여기서, 상기 수신기(1215)가 수신하는 각종 신호 및 각종 메시지들은 도 4 내지 도 11에서 설명한 바와 동일하므로 여기서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.

상기 저장 유닛(1217)은 상기 제어기(1213)의 제어에 따라 상기 노드(1200)가 수행하는 본 발명의 일 실시예에 따른 커넥션 방식을 지원하는BLE 메쉬 네트워크에서 신호를 송/수신하는 동작에 관련된 동작과 관련된 프로그램과 각종 데이터 등을 저장한다.

또한, 상기 저장 유닛(1217)은 상기 수신기(1215)가 상기 다른 노드들 및 사용자 디바이스 등으로부터 수신한 각종 신호 및 각종 메시지들을 저장한다.

한편, 도 12에는 상기 노드(1200)가 상기 송신기(1211)와, 제어기(1213)와, 수신기(1215)와, 저장 유닛(1217)과 같이 별도의 유닛들로 구현된 경우가 도시되어 있으나, 상기 노드(1200)는 상기 송신기(1211)와, 제어기(1213)와, 수신기(1215)와, 저장 유닛(1217) 중 적어도 두 개가 통합된 형태로 구현 가능함은 물론이다. 또한, 상기 노드(1200)는 1개의 프로세서로 구현될 수도 있음은 물론이다.

본 발명의 특정 측면들은 또한 컴퓨터 리드 가능 기록 매체(computer readable recording medium)에서 컴퓨터 리드 가능 코드(computer readable code)로서 구현될 수 있다. 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의해 리드될 수 있는 데이터를 저장할 수 있는 임의의 데이터 저장 디바이스이다. 상기 컴퓨터 리드 가능 기록 매체의 예들은 리드 온니 메모리(Read-Only Memory: ROM)와, 랜덤-접속 메모리(Random-Access Memory: RAM)와, CD-ROM들과, 마그네틱 테이프(magnetic tape)들과, 플로피 디스크(floppy disk)들과, 광 데이터 저장 디바이스들, 및 캐리어 웨이브(carrier wave)들(상기 인터넷을 통한 데이터 송신과 같은)을 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 리드 가능 기록 매체는 또한 네트워크 연결된 컴퓨터 시스템들을 통해 분산될 수 있고, 따라서 상기 컴퓨터 리드 가능 코드는 분산 방식으로 저장 및 실행된다. 또한, 본 발명을 성취하기 위한 기능적 프로그램들, 코드, 및 코드 세그먼트(segment)들은 본 발명이 적용되는 분야에서 숙련된 프로그래머들에 의해 쉽게 해석될 수 있다.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 장치 및 방법은 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 조합의 형태로 실현 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이러한 임의의 소프트웨어는 예를 들어, 삭제 가능 또는 재기록 가능 여부와 상관없이, ROM 등의 저장 장치와 같은 휘발성 또는 비휘발성 저장 장치, 또는 예를 들어, RAM, 메모리 칩, 장치 또는 집적 회로와 같은 메모리, 또는 예를 들어 CD, DVD, 자기 디스크 또는 자기 테이프 등과 같은 광학 또는 자기적으로 기록 가능함과 동시에 기계(예를 들어, 컴퓨터)로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방법은 제어부 및 메모리를 포함하는 컴퓨터 또는 휴대 단말에 의해 구현될 수 있고, 상기 메모리는 본 발명의 실시 예들을 구현하는 지시들을 포함하는 프로그램 또는 프로그램들을 저장하기에 적합한 기계로 읽을 수 있는 저장 매체의 한 예임을 알 수 있을 것이다.

따라서, 본 발명은 본 명세서의 임의의 청구항에 기재된 장치 또는 방법을 구현하기 위한 코드를 포함하는 프로그램 및 이러한 프로그램을 저장하는 기계(컴퓨터 등)로 읽을 수 있는 저장 매체를 포함한다. 또한, 이러한 프로그램은 유선 또는 무선 연결을 통해 전달되는 통신 신호와 같은 임의의 매체를 통해 전자적으로 이송될 수 있고, 본 발명은 이와 균등한 것을 적절하게 포함한다

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 장치는 유선 또는 무선으로 연결되는 프로그램 제공 장치로부터 상기 프로그램을 수신하여 저장할 수 있다. 상기 프로그램 제공 장치는 상기 프로그램 처리 장치가 기 설정된 컨텐츠 보호 방법을 수행하도록 하는 지시들을 포함하는 프로그램, 컨텐츠 보호 방법에 필요한 정보 등을 저장하기 위한 메모리와, 상기 그래픽 처리 장치와의 유선 또는 무선 통신을 수행하기 위한 통신부와, 상기 그래픽 처리 장치의 요청 또는 자동으로 해당 프로그램을 상기 송수신 장치로 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형할 수 있음은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims

커넥션(connection) 방식을 지원하는 메쉬 네트워크(mesh network)에서 노드(node)가 신호를 송/수신하는 방법에 있어서,
광고 프로세스 주기를 기반으로 광고 프로세스를 수행하는 중에 다른 노드로부터 커넥션(connection)을 성립할 것을 요구하는 커넥션 요구(Connection REQuest: Connect_REQ) 메시지를 수신하는 과정과,
상기 다른 노드와 커넥션을 성립하는 과정과,
상기 다른 노드로 노드들간 커넥션 정보와, 상기 광고 프로세스 주기와, 스캔(scan) 프로세스를 수행하는 주기인 스캔 프로세스 주기 중 적어도 하나를 포함하는 노드 정보를 포함하는 메시지를 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드가 신호를 송/수신하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 노드 정보는 상기 노드와 상기 다른 노드 간의 홉들의 개수에 대한 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드가 신호를 송/수신하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 다른 노드로 노드들간 커넥션 정보와, 상기 광고 프로세스 주기와, 스캔 프로세스를 수행하는 주기인 스캔 프로세스 주기 중 적어도 하나를 포함하는 노드 정보를 포함하는 메시지를 송신하는 과정은;
상기 노드 자신에 대한 노드 정보와, 상기 노드에 저장되어 있는 상기 다른 노드 이외의 노드들 각각에 대한 노드 정보를 포함하는 메시지를 송신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드가 신호를 송/수신하는 방법.
제3항에 있어서,
상기 노드 자신에 대한 노드 정보는 상기 노드와 상기 다른 노드 간의 홉들의 개수에 대한 정보를 더 포함하며,
상기 노드에 저장되어 있는 상기 다른 노드 이외의 노드들 각각에 대한 노드 정보는 상기 노드와 상기 다른 노드 이외의 노드들 각각간의 홉들의 개수에 대한 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드가 신호를 송/수신하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 노드들간 커넥션 정보는;
노드들간에 성립되어 있는 커넥션에 관련된 정보를 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드가 신호를 송/수신하는 방법.
제1항에 있어서,
상기 스캔 프로세스 주기를 기반으로 스캔 프로세스를 수행하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드가 신호를 송/수신하는 방법.
커넥션(connection) 방식을 지원하는 메쉬 네트워크(mesh network)에서 노드(node)가 신호를 송/수신하는 방법에 있어서,
스캔(scan) 프로세스 주기를 기반으로 스캔 프로세스를 수행하는 중에 다른 노드로부터 광고 메시지를 수신하는 과정과,
상기 광고 메시지를 수신한 후, 상기 다른 노드로 커넥션(connection)을 성립할 것을 요구하는 커넥션 요구(Connection REQuest: Connect_REQ) 메시지를 송신하는 과정과,
상기 다른 노드와 커넥션을 성립하는 과정과,
상기 다른 노드로부터 노드들간 커넥션 정보와, 광고 프로세스를 수행하는 주기인 광고 프로세스 주기와, 스캔 프로세스 주기 중 적어도 하나를 포함하는 노드 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드가 신호를 송/수신하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 노드 정보는 상기 다른 노드와 상기 노드 간의 홉들의 개수에 대한 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드가 신호를 송/수신하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 다른 노드로부터 노드들간 커넥션 정보와, 광고 프로세스를 수행하는 주기인 광고 프로세스 주기와, 스캔 프로세스 주기 중 적어도 하나를 포함하는 노드 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정은;
상기 다른 노드 자신에 대한 노드 정보와, 상기 다른 노드에 저장되어 있는 상기 노드 이외의 노드들 각각에 대한 노드 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드가 신호를 송/수신하는 방법.
제9항에 있어서,
상기 다른 노드 자신에 대한 노드 정보는 상기 다른 노드와 상기 노드 간의 홉들의 개수에 대한 정보를 더 포함하며,
상기 다른 노드에 저장되어 있는 상기 노드 이외의 다른 노드들 각각에 대한 노드 정보는 상기 다른 노드와 상기 노드 이외의 노드들 각각간의 홉들의 개수에 대한 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드가 신호를 송/수신하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 노드들간 커넥션 정보는;
노드들간에 성립되어 있는 커넥션에 관련된 정보를 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드가 신호를 송/수신하는 방법.
제10항에 있어서,
상기 노드들간 커넥션 정보를 기반으로 상기 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에 포함되어 있는 노드들에 대한 노드 정보 테이블을 생성하는 과정과,
상기 노드 정보 테이블을 기반으로 네트워크 토팔러지(network topology)를 생성하는 과정을 더 포함함을 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드가 신호를 송/수신하는 방법.
제12항에 있어서,
특정 시점에서 데스티네이션 노드(destination node)로 데이터 송신을 시작하고자 할 경우, 상기 메시지와 상기 네트워크 토팔러지를 기반으로 상기 노드와 상기 데스티네이션 노드간의, 커넥션 지연이 최소인 경로를 검출하는 과정과,
상기 커넥션 지연이 최소인 경로를 기반으로 상기 데스티네이션 노드로 데이터를 송신하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드가 신호를 송/수신하는 방법.
제7항에 있어서,
상기 노드들간 커넥션 정보는;
노드들간에 성립되어 있는 커넥션에 관련된 정보를 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드가 신호를 송/수신하는 방법.
제7항에 있어서,
광고 프로세스 주기를 기반으로 광고 프로세스를 수행하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드가 신호를 송/수신하는 방법.
커넥션(connection) 방식을 지원하는 메쉬 네트워크(mesh network)에서 노드(node)에 있어서,
송신기와,
수신기를 포함하며,
상기 수신기는 광고 프로세스 주기를 기반으로 광고 프로세스를 수행하는 중에 다른 노드로부터 커넥션(connection)을 성립할 것을 요구하는 커넥션 요구(Connection REQuest: Connect_REQ) 메시지를 수신하며,
상기 송신기 및 수신기는 상기 다른 노드와 커넥션을 성립하며,
상기 송신기는 상기 다른 노드로 노드들간 커넥션 정보와, 상기 광고 프로세스 주기와, 스캔(scan) 프로세스를 수행하는 주기인 스캔 프로세스 주기 중 적어도 하나를 포함하는 노드 정보를 포함하는 메시지를 송신하는 동작을 수행함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드.
제16항에 있어서,
상기 노드 정보는 상기 노드와 상기 다른 노드 간의 홉들의 개수에 대한 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드.
제16항에 있어서,
상기 다른 노드로 노드들간 커넥션 정보와, 상기 광고 프로세스 주기와, 스캔 프로세스를 수행하는 주기인 스캔 프로세스 주기 중 적어도 하나를 포함하는 노드 정보를 포함하는 메시지를 송신하는 동작은;
상기 노드 자신에 대한 노드 정보와, 상기 노드에 저장되어 있는 상기 다른 노드 이외의 노드들 각각에 대한 노드 정보를 포함하는 메시지를 송신하는 동작을 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드.
제18항에 있어서,
상기 노드 자신에 대한 노드 정보는 상기 노드와 상기 다른 노드 간의 홉들의 개수에 대한 정보를 더 포함하며,
상기 노드에 저장되어 있는 상기 다른 노드 이외의 노드들 각각에 대한 노드 정보는 상기 노드와 상기 다른 노드 이외의 노드들 각각간의 홉들의 개수에 대한 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드.
제16항에 있어서,
상기 노드들간 커넥션 정보는;
노드들간에 성립되어 있는 커넥션에 관련된 정보를 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드.
제16항에 있어서,
상기 수신기는 상기 스캔 프로세스 주기를 기반으로 스캔 프로세스를 수행함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드.
커넥션(connection) 방식을 지원하는 메쉬 네트워크(mesh network)에서 노드(node)에 있어서,
송신기와,
수신기를 포함하며,
상기 수신기는 스캔(scan) 프로세스 주기를 기반으로 스캔 프로세스를 수행하는 중에 다른 노드로부터 광고 메시지를 수신하며,
상기 송신기는 상기 광고 메시지를 수신한 후, 상기 다른 노드로 커넥션(connection)을 성립할 것을 요구하는 커넥션 요구(Connection REQuest: Connect_REQ) 메시지를 송신하며,
상기 송신기 및 수신기는 상기 다른 노드와 커넥션을 성립하며,
상기 수신기는 상기 다른 노드로부터 노드들간 커넥션 정보와, 광고 프로세스를 수행하는 주기인 광고 프로세스 주기와, 스캔 프로세스 주기 중 적어도 하나를 포함하는 노드 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 동작을 수행함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드.
제22항에 있어서,
상기 노드 정보는 상기 다른 노드와 상기 노드 간의 홉들의 개수에 대한 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드.
제22항에 있어서,
상기 다른 노드로부터 노드들간 커넥션 정보와, 광고 프로세스를 수행하는 주기인 광고 프로세스 주기와, 스캔 프로세스 주기 중 적어도 하나를 포함하는 노드 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 동작은;
상기 다른 노드 자신에 대한 노드 정보와, 상기 다른 노드에 저장되어 있는 상기 노드 이외의 노드들 각각에 대한 노드 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 동작을 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드.
제24항에 있어서,
상기 다른 노드 자신에 대한 노드 정보는 상기 다른 노드와 상기 노드 간의 홉들의 개수에 대한 정보를 더 포함하며,
상기 다른 노드에 저장되어 있는 상기 노드 이외의 다른 노드들 각각에 대한 노드 정보는 상기 다른 노드와 상기 노드 이외의 노드들 각각간의 홉들의 개수에 대한 정보를 더 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드.
제25항에 있어서,
상기 노드들간 커넥션 정보는;
노드들간에 성립되어 있는 커넥션에 관련된 정보를 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드.
제25항에 있어서,
상기 노드들간 커넥션 정보를 기반으로 상기 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에 포함되어 있는 노드들에 대한 노드 정보 테이블을 생성하고, 상기 노드 정보 테이블을 기반으로 네트워크 토팔러지(network topology)를 생성하는 제어기를 더 포함함을 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드.
제27항에 있어서,
상기 송신기가 특정 시점에서 데스티네이션 노드(destination node)로 데이터 송신을 시작하고자 할 경우, 상기 제어기는 상기 메시지와 상기 네트워크 토팔러지를 기반으로 상기 노드와 상기 데스티네이션 노드간의, 커넥션 지연이 최소인 경로를 검출하고,
상기 송신기는 상기 커넥션 지연이 최소인 경로를 기반으로 상기 데스티네이션 노드로 데이터를 송신함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드.
제22항에 있어서,
상기 노드들간 커넥션 정보는;
노드들간에 성립되어 있는 커넥션에 관련된 정보를 포함함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드.
제22항에 있어서,
상기 송신기는 광고 프로세스 주기를 기반으로 광고 프로세스를 수행함을 특징으로 하는 커넥션 방식을 지원하는 메쉬 네트워크에서 노드.