WO2014112721A1 - 무선 네트워크에서 네트워크 가입 방법 - Google Patents

무선 네트워크에서 네트워크 가입 방법 Download PDF

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child
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address
terminal device
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이용환
김형신
방재석
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서울대학교산학협력단
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Definitions

  • the present invention relates to a distributed network association method for improving network scalability of a WN.
  • WN terminal devices are given a unique address when joining the network and recognize each other through it. Therefore, a low message exchange burden and low power are required to build a large-scale WN using terminal devices that use a limited amount of battery power. It is desirable to assign unique addresses to the terminal devices.
  • Zigbee a representative WN system, provides a distributed address allocation scheme based on the cluster tree structure to reduce the overhead of the network joining process [1]. All devices share a predetermined maximum number of child devices Cm, maximum number of child routers Rm, and maximum network depth Lm before network formation. Each router has Cm independent available addresses by a balanced tree structure, of which Rm can be allocated to routers and the rest (Cm-Rm) to end devices. Each device selects one parent device from among the parent candidates (ie, routers within a communication range) and first requests to join the router, and if the parent device is rejected from all parent candidates, request to join the end device again. If the router selected as a parent has an available address assigned to a desired device (ie, a router or an end device) of the device requesting the subscription, the router allows the subscription, assigns the address to the device, and establishes a parent-child relationship.
  • the parent candidates ie, routers within a communication range
  • ZigBee also provides a probabilistic address allocation scheme [1].
  • the probabilistic address assignment scheme does not provide an independent available address to each router, but a router selected as a parent selects an arbitrary address in the entire address space and assigns it to a device requesting to join, and then includes a message including the address information in the entire network. Broadcast to all devices in the network (broadcast) to check whether the use of duplicate addresses, and if the use of duplicate addresses is detected, the process of address assignment and duplicate use is repeated.
  • 6LoWPAN an Internet-based WN system, has proposed a duplicate address detection technique in which each device selects an arbitrary address in the entire address space and checks whether the address is directly used by the coordinator that holds the address information of all devices [2]. .
  • the duplicate address detection scheme centrally allocates addresses.
  • Non-Patent Document 1 [1] is described in ZigBee Alliance, “ZigBee specification,” www.zigbee.org, Jan.
  • Non-Patent Document 2 [2] is Z. Shelby, et al, “Neighbor discovery optimization for low power and lossy networks (6LoWPAN), IETF Internet draft, May 2011.
  • ZigBee's decentralized network joining process can reduce network join time and control command message exchanges by allowing routers selected as parents to assign themselves and allow network joins without exchanging messages with other devices except those requesting subscriptions. There is an advantage. However, when a device that wants to join the network selects a parent device, it does not know the number of available addresses remaining in each router, so the request to join a specific router may be concentrated. Deteriorates. In addition, even though each device joins as an end device, even though it may have a low network depth, all neighboring candidates are denied to join (i.e. until all router candidates with high network depth are exhausted). Because it requests to join a router, it has an inefficiently high network depth compared to the distance, which makes it difficult to extend the network even if the network depth increases.
  • ZigBee's probabilistic address allocation scheme to solve this problem can guarantee network joining of all devices within the entire address space. There is a problem that is greatly increased, and the time taken to secure the independence of the address is long. In addition, since the parent device allows a subscription request without any limitation as long as the entire address space is free, all devices join the router, thereby increasing power consumption.
  • 6LoWPAN's duplicate address detection scheme to solve this problem centrally assigns addresses, which ensures that all devices in the entire address space can join the network without broadcasting messages related to address assignment.
  • the multi-hop message exchange with the coordinator is essential, there is a problem that the message exchange burden and subscription time delay is still large.
  • the present invention relates to a method of joining a network in a distributed manner in a WN to improve the problems of these existing techniques.
  • the present invention provides each router with an independent available address (i.e., an address for the router's own child router and an address for the child end device), and an address for the child router and the child end device. Separate the addresses for general and special addresses.
  • a terminal device requesting to join the network first requests to join in the end device general address use mode, and if it is denied to all parent candidates or joins the network after the end device joins, request to join the end device special address use mode. .
  • the router receiving the subscription request assigns the end device general address to the end device general address use mode request and the end device special address use mode request to the end device general address or special address without exchanging a message with another device. Minimize the use of end device special addresses by only allowing network subscriptions.
  • the router when the router joins the network as an end device or the end device general address is exhausted, the router selects the child end devices in small order (that is, far from the router) and selects the router general address.
  • the network is effectively extended as network depth increases, and the use of router generic addresses or special addresses for router rejoin requests is minimized.
  • the present invention can improve the network subscription success rate of the WN compared to the existing scheme with the low message exchange burden through the two-step address assignment and child router selection.
  • the present invention is a distributed network joining method for WN, which consists of address division to minimize address depletion, network joining and resubscribing process considering the divided addresses, and selecting and switching a child router of a parent router to facilitate network scalability.
  • the present invention can improve the network subscription performance of a large-scale WN compared to the existing scheme with low message exchange burden.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a WN based on a cluster tree structure according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a network joining procedure of a WN according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an end device subscription process of a subscription attempt device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a process of accepting a child terminal device subscription of a parent device according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a router switching process of an end device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a router subscription process of a subscription attempt device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a child router subscription acceptance process of a parent device according to an embodiment of the present invention.
  • each device connected to the network is connected in a parent / child relationship
  • one parent device constitutes a cluster with a plurality of child devices, and several clusters are connected in a parent / child relationship.
  • a cluster tree-based WN system where the entire network is connected and organized in a tree structure.
  • the child device has a network depth of one greater than the parent device.
  • a router can operate as a parent device and a child device, and an end device can operate only as a child device.
  • the WN system expands the network by allowing each router to accept child router subscriptions, the child router again acting as a parent device, and accepting subscriptions of other devices.
  • the terminal device wishing to join the network may collect router information capable of communicating by receiving a beacon message from a neighboring router. It is assumed that each router is assigned an independent address space that can be assigned to its child device, which is divided into N R addresses for child routers and N ED addresses for child end devices (for example, Zigbee Distributed address allocation scheme).
  • each router divides the address for the child end device and the address for the child router into a general address and a special address, respectively.
  • the present invention performs the process of joining the terminal device network of the terminal device and the network resubscription of the terminal device in two steps in consideration of the separated terminal device address in step 202 of FIG. 2. Considering the router address and network scalability, some of the end devices are selected to switch to the router and rejoin the network of the router.
  • Each router divides N ED addresses for its child end devices into end device general addresses (N ED - ⁇ ED ) and end device special addresses ⁇ ED for the address thresholds ⁇ ED and ⁇ R.
  • the N addresses for R are divided into router general addresses (N R - ⁇ R ) and router special addresses ⁇ R.
  • the router has its redundant end device address status S ED set to 0 if both the general and special addresses for the child end device are exhausted, and the general address for the child end device is depleted and only 1 if the special address is available. If both the public address and the special address for the child termination device are available, a decision of 2 is made.
  • the router has its spare router address status S R as 0 if both the regular and special addresses for the child router are exhausted, the general address for the child router is exhausted and 1 if only the special addresses are available, and the child router If both public and special addresses are available, the decision is 2;
  • the router transmits its beacon message including its own end device address and spare router address.
  • step 202 The operation principle of step 202 according to an embodiment of the present invention is as shown in FIGS. 3 and 4.
  • 3 illustrates an operation of a subscription attempt device in an end device network joining process considering an end device address divided into two steps.
  • step 303 of FIG. 3 a parent device is selected from among the parent candidate groups, and a subscription request is made in the end device general address use mode.
  • step 311 of FIG. 3 if the subscription is successful (that is, a subscription acceptance message is received) In operation 311 of FIG. 3, the terminal device functions. On the contrary, if the subscription fails in step 304 (that is, if a subscription rejection message is received), the parent device is removed from the parent candidate group, and if the parent candidate group still remains in step 305 of FIG. Attempt to join in end device general address use mode until candidates are exhausted.
  • the beacon message of the neighbor router is updated to update the communicable router information, and the routers with S ED?
  • the parent candidate group is determined by a router having a special address available, and in step 307 of FIG. Ask.
  • the terminal device function is performed in step 311. If the subscription fails, the parent device is removed from the parent candidate group, and if the parent candidate group still remains in step 309 of FIG. 3. By performing the process 307 again, the mobile station attempts to join the end device special address use mode until the parent candidate group is exhausted. If the parent candidate group is exhausted in step 309, it is determined that the network join fails to the end device, and in step 310 of FIG. 3, the router join process is attempted again. If the network is successfully joined and the terminal device operates in step 311, when the network device is disconnected from the parent device in step 312, the device starts the network re-join process in the end device special address use mode by performing step 307.
  • step 4 illustrates an operation of a parent device in an end device network joining process considering an end device address divided into two steps.
  • step 408 the subscription attempted device refuses to join the network (ie, a subscription rejection message).
  • the present invention requires a low message exchange burden in a distributed operation method in which each router directly determines whether to accept a subscription of a device requesting to join a network by using its own independent address space and allocates an address directly.
  • the present invention after the end device joining process considering the address divided into two steps is attempted to join the special address use mode after the subscriber attempted to join the parent address candidate in the general address use mode, the parent device is terminated Only when the end device general address is exhausted for the device requesting to join the device special address use mode, the end device special address is used to accept the subscription, thereby suppressing the use of the end device special addresses ⁇ ED of each router. Depletion can be minimized.
  • step 203 illustrates a router switching process of an end device considering a router address and network scalability divided into two steps.
  • the parent device receives a ⁇ anomaly network join request message after the network join request message last exhausted for the time threshold value ⁇ or all the general addresses (N ED - ⁇ ED ) for the terminal device are exhausted. If not, it is determined that the end device subscription is completed, and in order to efficiently expand the network while minimizing network depth consumption in step 502 of FIG. 5, RSS of the child end devices is in descending order (ie, far from the parent device). Select the maximum (N R - ⁇ R ) of the child termination devices.
  • the terminal device address previously assigned to the selected child terminal device is returned, and one of the router general addresses is assigned, and the address information newly assigned by the parent device is included in step 504 of FIG. 5.
  • the router switch message is transmitted to the selected child end device
  • the child end device receives the router switch message and then updates its address to the address included in the router switch message in step 505 of FIG. To function.
  • the router switching process of the end device is effective as the parent device performs router switching (i.e., network extension) after all the peripheral devices are subscribed to the end device and considers RSS when selecting a child router.
  • the network can be expanded, and by using the router general address only to switch the router, the use of router special addresses ⁇ R is suppressed, thereby minimizing router address exhaustion.
  • FIG. 6 illustrates an operation of a subscription attempting device during a network subscription (ie, step 310) and a re-subscription of a router considering a router address divided into two steps.
  • the device operating as a router updates router information that can be communicated by receiving a beacon message of a neighboring router in step 603 of FIG. 6.
  • a parent candidate group is determined by routers with S R ⁇ 1 (i.e., routers whose router special addresses are available). Select one parent device and request subscription. Thereafter, if the subscription succeeds in step 605 of FIG. 6, the terminal device operation is performed in step 601.
  • the parent device is removed from the parent candidate group, and if the parent candidate group still remains in step 606 of FIG. 6. By performing step 604 again, it attempts to join the router special address use mode until the parent candidate group is exhausted. If the parent candidate group is depleted in step 605, it is determined that the network connection to the router has finally failed, and in step 607 of FIG. 6, an end device network joining process (ie, an initial network joining process) is performed as shown in FIG. 3.
  • an end device network joining process ie, an initial network joining process
  • step 7 illustrates an operation of a parent device in a network joining and resubscribing process of a router considering a router address divided into two steps.
  • the present invention requires a low message exchange burden in a distributed operation method in which each router directly determines whether to accept a subscription of a device requesting to join a network by using its own independent address space and allocates an address directly.
  • the present invention can improve the success rate of router subscription by using the extra router special address secured in the router switching process in the process of joining and re-subscribing the router considering the address divided into the two steps.
  • the present invention relates to a method in which a terminal device joins a network as a router or an end device in a tree-structured wireless network (WN) composed of a router and an end device.
  • WN tree-structured wireless network
  • each router receives addresses that can be used independently of its own child router and child end devices from its parent router, and divides the addresses into general addresses and special addresses, respectively.
  • the present invention minimizes the problem of address depletion to be used for device registration and facilitates network subscription of an end device by allowing the device that wants to join the network to subscribe using the end device special address only when it is impossible to use the end device general address. .
  • the present invention can use child end devices having low received signal strength (RSS) (i.e., it is easy to extend the network remotely) to the child router.
  • RSS received signal strength
  • Selecting as many generic addresses as possible to switch to child routers provides network scalability with increasing network depth, while minimizing the use of router special addresses.
  • the present invention facilitates network re-join of the router by allowing the device that wants to join the network as an end device to join the network using a special address for the router when the device that fails to join or the device that has joined the router wants to re-join the network.
  • the present invention can significantly improve the network subscription success rate of a large-scale WN compared to the existing scheme through the two-step address assignment and child router selection.
  • a network construction method (network join method in a wireless network) according to an embodiment of the present invention will be described below.
  • a wireless network having a tree structure including a router, which is a terminal device that can accommodate one's child device, and an end device, which is a terminal device that cannot accept one's child device.
  • the terminal device receives a beacon signal including synchronization and network information transmitted from neighboring routers and requests the router to join the network as a child device, and the router receives the available address space allocated to itself.
  • a method of constructing a tree-structured WN in a distributed manner by allocating an address to the terminal device and subscribing to a network includes: (A) a router in which a router uses an address space allocated to use a subscription of a child device for joining a child router; Divide the address space and the child end device address space to use for subscribing to the child end device, which in turn is a common address space The address segmentation process of dividing into a special address space, and (B) the child terminal device assigned to the terminal device to the terminal device that is disconnected after the router joins the network as an end device for the first time or after joining the network as an end device.
  • step (A) the address space allocated by the router to its child device subscription from its parent router is used to subscribe to its own child router and the address space to use for end device subscription.
  • (A-2) child router general address space to be used for general child router subscription and child router special address to be used for child router subscription in a special case. Dividing the information into address spaces and determining them according to the ratio of address spaces determined according to the network application environment, and (A-3) the address spaces to be used by the router for joining the child terminal device determined above to the general child terminal device subscription.
  • both the child end device general address and the child end device special address that the router can use are depleted of the information S ED about the available address space that the router will use to join its child end device.
  • Status if only the child end device special address is available, and if both the child end device general address and the child end device special address are available, the router is configured to join the child router.
  • Information about the available address space to use S R is exhausted if both the child router public address and child router special address available to the router are exhausted, only the child router special address is available, and the child router public address and Defining when all of the child router special addresses are available;
  • S S R and the ED information may include a process of transmitting to include in their beacon messages.
  • step (B) the terminal device attempting to join the network for the first time selects a parent router candidate to join the network, and (B-2) the selected parent router candidate Proceeding to join the terminal device as its child terminal device using the available child terminal device general address space, and (B-3) joining the network to the terminal device using the child terminal device general address.
  • a special end-address spaces may include the step of advancing the terminal device as their children termination device.
  • the step (B-1) may include: receiving, by a terminal device attempting to join a network, a beacon signal transmitted from adjacent routers using a commercial network search method; Among the routers to which the terminal device sends the received beacon signal, routers having a received signal size greater than or equal to a threshold value ⁇ RSS and available to both the child end device general address and the child end device special address are determined as parent router candidate groups. And selecting, by the terminal device, one of the routers belonging to the determined parent router candidate group as a parent router, wherein ⁇ RSS may be a minimum received signal size value that guarantees reliable communication.
  • step (B-2) the terminal device requests the selected parent router to join the network using the child terminal device general address, and the selected parent router uses the child terminal device to join its child terminal device. If there is a device general address, the available terminal device general address is assigned to the terminal device to join the terminal device, and conversely, if the child device terminal general address to be used for subscribing to the child device is exhausted, the terminal device network subscription is performed. And denying the terminal device, if the terminal device receives an end device general address from the parent router, performs the end device function using the assigned address, and conversely, if the terminal device is denied to join the network, selecting the selected parent router as the parent router candidate.
  • step (B-3) it is determined that joining the network as an end device using the child end device general address has failed, or the terminal has been disconnected from the network due to a communication failure, although it has previously joined the network as an end device.
  • step (B-4) the terminal device requests the selected parent router to join the network using the child terminal device special address, and the child terminal is used by the selected parent router to join its child terminal device. If both the device general and child end device special addresses remain, the terminal device is assigned the available child end device general address to join the network with its own end device, and the child end device special to be used for joining the child end device.
  • the terminal device allocates the available child terminal device special address to the terminal device to join the terminal device, and conversely, the child terminal device general address and child terminal device special address to be used to subscribe to the child terminal device are If all are exhausted, the network of the terminal device Denying the subscription; if the terminal device receives a child terminal device general address or a child terminal device special address from the parent router, performs the terminal device function using the assigned address; Removing the selected parent router from the parent router candidate group, selecting a router having the best child terminal device address state available in the remaining parent router candidate group as a parent router, and retrying the network joining process; If the subscription is rejected by the parent router candidates, it may include determining that the network device has failed to join the end device.
  • step (C) the terminal device, which has failed to join the network as an end device or has already joined the router and is disconnected from the network due to a communication failure, etc. And (C-2) the selected parent router proceeding to join the terminal device's network to its child router using the child router address space available to the selected parent router. Can be.
  • the terminal device attempting to rejoin the network due to a failure in joining a network to an end device or a connection failure due to a communication failure after joining a router already uses a commercial network search method.
  • the terminal device may include selecting a router having the best state of the child router address space from the parent router candidate group as a parent router.
  • the terminal device requests the selected parent router to join the network using the child router address, the selected parent router uses the child router general address, and If all the child router special addresses are present, the terminal device assigns the one available child router general address to join the network with its own child router, and only the child router special address to be used for joining the child router remains.
  • one child router special address is assigned to the terminal device to join the network with its own child router, on the contrary, if both the child router general address and the child router special address to be used for joining the child router are exhausted, Network with Your Child Router Rejecting the subscription; if the terminal device receives the child router address from the parent router, performs the router function using the assigned address; if the terminal device is rejected from the network, the selected parent router is selected from the parent router candidate group. Removing from the parent router candidates, selecting a router having the best available child router address space state among the remaining parent router candidates as a parent router, and retrying the network joining process with the child router; If the subscription is denied, it may include determining that the network subscription has failed and performing the process (B) again.
  • step (D) if the (D-1) router end-user general address to be used for subscribing to its child end device is exhausted or a new network join request is not received from terminal devices within a predetermined time, Selecting some of the child end devices as child routers as much as the child end device general address space available for subscribing to their child routers, and (D-2) the end device receives the router switch message from its parent router.
  • the method may include updating its own address with a router general address included in the router switch message and performing a router function.
  • step (D-1) if the parent end device general address to be used by the parent router for joining the child end device is exhausted or a new network join request is not received from the terminal devices within a predetermined time, Selecting child terminal devices in order of receiving signal size being smaller or farther away from the child among the child terminal devices already subscribed to the child router general address space available for subscribing to the child router; Assigning a child child router common address that can be used in place of a child terminal device address already assigned to selected child endpoints, and wherein the parent router includes the assigned child router address information to the selected child endpoints It may include transmitting a switch message.

Abstract

본 발명은 라우터(router)와 종단기기(end device)로 구성되는 트리(tree) 구조의 무선 네트워크(Wireless Network: 이하 WN)에서 단말기기가 라우터나 종단기기로 네트워크에 가입하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 각 라우터는 자신의 자녀 라우터 및 자녀 종단 기기들에게 독립적으로 사용할 수 있는 주소들을 자신의 부모 라우터로부터 제공받고, 상기 주소를 각각 일반 주소와 특별 주소로 나누어 구분한다. 본 발명은 네트워크 가입을 원하는 기기가 종단 기기 일반 주소를 사용하여 가입이 불가능할 경우에만 종단 기기 특별 주소를 사용하여 가입하도록 함으로써 기기 가입에 사용할 주소 고갈 문제를 최소화하고 종단 기기의 네트워크 가입을 용이하게 한다. 또한 본 발명은 라우터가 주변 기기들의 종단 기기 가입이 모두 끝났다고 판단하면 수신 신호 크기(received signal strength: RSS)가 낮은 (즉, 원거리로 네트워크 확장이 용이한) 자녀 종단 기기들을 자녀 라우터에 사용 가능한 일반 주소 수만큼 선택하여 자녀 라우터로 전환하도록 함으로써 네트워크 깊이 증가에 따라 네트워크 확장성을 제공하는 한편, 라우터 특별 주소 사용을 최소화한다. 또한 본 발명은 종단 기기로 네트워크에 가입을 원하는 기기가 가입에 실패했거나 라우터로 가입했던 기기가 네트워크 재가입을 원할 경우 라우터를 위한 특별 주소를 사용해 네트워크에 가입하도록 함으로써 라우터의 네트워크 재가입을 용이하게 한다. 본 발명은 상기 두 단계 주소 할당 및 자녀 라우터 선택을 통해 기존 기법에 비해 대규모 WN의 네트워크 가입 성공률을 크게 향상시킬 수 있다.

Description

무선 네트워크에서 네트워크 가입 방법
본 발명은 WN의 네트워크 확장성을 향상시키기 위한 분산적 네트워크 가입(association) 방법에 관한 것이다.
WN의 단말 기기들은 네트워크에 가입할 때 고유의 주소를 부여 받아 이를 통해 서로를 인식하므로, 제한된 용량의 배터리 전력을 사용하는 단말 기기들을 사용하여 대규모 WN 구축을 하기 위해서는 낮은 메시지 교환 부담과 저전력을 사용하여 단말 기기들에게 고유의 주소를 할당하는 것이 바람직하다.
대표적인 WN 시스템인 지그비는 네트워크 가입 과정의 오버헤드를 줄이기 위해 다음과 같은 클러스터 트리 구조에 기반한 분산적 주소 할당 기법을 제공한다 [1]. 모든 기기는 네트워크 형성 전에 미리 결정된 최대 자녀 기기 수 Cm, 최대 자녀 라우터 수 Rm 및 최대 네트워크 깊이 Lm 정보를 공유한다. 각 라우터는 균형 트리 구조에 의해 Cm개의의 독립된 가용 주소를 가지게 되며, 그 중에서 Rm개 만큼은 라우터에게, 나머지는 (Cm-Rm)개는 종단 기기에게 할당할 수 있다. 각 기기는 부모 후보군들 중에 (즉, 통신 가능 범위 내의 라우터들) 부모 기기를 하나 선택하여 먼저 라우터로 가입을 요청하고, 모든 부모 후보들로부터 가입을 거부당하면 다시 종단 기기로 가입을 요청한다. 부모로 선택된 라우터는 가입을 요청한 기기가 원하는 기종(즉, 라우터 또는 종단 기기)에 할당된 가용 주소가 있으면 가입을 허용하고 상기 기기에 주소를 할당한 뒤 부모와 자녀의 관계를 맺는다.
또한 지그비에서는 확률적 주소 할당 기법을 제공한다 [1]. 상기 확률적 주소 할당 기법은 각 라우터에 독립된 가용 주소를 제공하지 않고, 부모로 선택된 라우터가 전체 주소 공간 내 임의의 주소를 선택하여 가입을 요청한 기기에 할당한 뒤 네트워크 전체에 상기 주소 정보를 포함한 메시지를 네트워크 내 모든 기기에 방송(broadcast)하여 주소 중복 사용 여부를 확인하고, 주소 중복 사용이 감지 되었을 경우 상기 주소 할당 및 중복 사용 확인 과정을 반복한다. 최근 인터넷 기반 WN 시스템인 6LoWPAN에서는 각 기기가 스스로 전체 주소 공간 내 임의의 주소를 선택한 뒤 모든 기기의 주소 정보를 보유하는 코디네이터에 직접 주소 중복 사용 여부를 확인 받는 중복 주소 감지 기법을 제안하였다 [2]. 상기 중복 주소 감지 기법은 중앙집중적으로 주소를 할당한다.
전술한 선행기술문헌인 비특허문헌은 다음과 같다.
(비특허문헌 1)[1]는 ZigBee Alliance, “ZigBee specification,” www.zigbee.org, Jan. 2008. 이고, (비특허문헌 2)[2]는 Z. Shelby, et al, “Neighbor discovery optimization for low power and lossy networks (6LoWPAN), IETF Internet draft, May 2011.이다.
지그비의 분산적 네트워크 가입 과정은 부모로 선택된 라우터가 가입을 요청하는 기기를 제외한 다른 기기와 메시지 교환 없이 스스로 주소를 할당하고 네트워크 가입 허용 여부를 결정하므로 네트워크 가입 시간 및 제어 명령 메시지 교환을 줄일 수 있다는 장점이 있다. 그러나 네트워크에 가입하고자 하는 기기가 부모 기기를 선택할 때 각 라우터에 남아 있는 가용 주소 수를 알지 못하므로 특정 라우터에 가입 요청이 집중될 수 있고, 이 경우 상기 라우터의 가용 주소가 고갈되어 네트워크 가입 성능이 열화된다. 또한 각 기기가 종단 기기로 가입할 경우 낮은 네트워크 깊이를 가질 수 있음에도 불구하고 주변의 모든 부모 후보들에게 가입을 거부 당할 때까지 (즉, 높은 네트워크 깊이를 가진 부모 후보들의 라우터 주소가 모두 고갈될 때까지) 라우터로 가입을 요청하기 때문에, 거리에 비해 비효율적으로 높은 네트워크 깊이를 갖게 되어 네트워크 깊이가 늘어나도 네트워크를 멀리까지 확장하기 어렵다는 단점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 지그비의 확률적 주소 할당 기법은 전체 주소 공간 내 모든 기기의 네트워크 가입을 보장할 수 있으나, WN 규모가 커질수록 주소 중복 사용 확률이 증가하여 주소 할당과 관련된 메시지 교환 방송 부하가 크게 증가하고, 주소의 독립성을 확보하는데 걸리는 시간이 길다는 문제점이 있다. 또한 부모 기기는 전체 주소 공간이 여유 있는 한 제한 없이 가입 요청을 허용하므로 모든 기기가 라우터로 가입하게 되어 전력 소모가 커진다는 문제점이 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위한 6LoWPAN의 중복 주소 감지 기법은 중앙집중적으로 주소를 할당하므로 주소 할당과 관련된 메시지 방송 없이도 전체 주소 공간 내 모든 기기의 네트워크 가입을 보장할 수 있으나, 각 기기가 네트워크에 가입할 때 코디네이터와 다중 홉 메시지 교환이 필수적이므로 메시지 교환 부담 및 가입 시간 지연이 여전히 크다는 문제점이 있다.
본 발명은 이러한 기존 기법들의 문제점을 개선하기 위한 WN에서 분산적 방식으로 네트워크에 가입하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 각 라우터에 독립된 가용 주소(즉, 라우터 자신의 자녀 라우터(child router) 를 위한 주소 및 자녀 종단 기기(child end device)를 위한 주소)를 제공하고, 자녀 라우터를 위한 주소와 자녀 종단 기기를 위한 주소를 각각 일반 주소 및 특별 주소로 구분한다. 네트워크에 가입하려는 단말 기기는 먼저 종단 기기 일반 주소 사용 모드로 가입을 요청하고, 모든 부모 후보군에게 가입을 거부 당하거나 종단 기기로 네트워크에 가입 후 재가입하려는 경우 종단 기기 특별 주소 사용 모드로 가입을 요청한다. 가입 요청을 받은 라우터는 다른 기기와 메시지 교환 없이 종단 기기 일반 주소 사용 모드 요청에는 종단 기기 일반 주소를, 종단 기기 특별 주소 사용 모드 요청에는 종단 기기 일반 주소 또는 특별 주소를 할당하고, 상기 주소 할당이 가능할 경우에만 네트워크 가입을 허용함으로써 종단 기기 특별 주소의 사용을 최소화한다. 또한 본 발명은 라우터가 주변 기기들이 모두 종단 기기로 네트워크에 가입하거나 종단 기기 일반 주소가 고갈되면 RSS가 작은 순서(즉, 상기 라우터와 거리가 먼 순서)로 자녀 종단 기기들을 선택하여 라우터 일반 주소를 할당하고 자녀 라우터로 전환하도록 함으로써 네트워크 깊이 증가에 따라 효율적으로 네트워크를 확장하며, 라우터 재가입 요청에 대하여 라우터 일반 주소 또는 특별 주소를 사용함으로써 라우터 특별 주소의 사용을 최소화한다. 본 발명은 상기 두 단계 주소 할당 및 자녀 라우터 선택을 통해 낮은 메시지 교환 부담으로도 기존 기법에 비해 WN의 네트워크 가입 성공률을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 WN을 위한 분산적 네트워크 가입 방법으로 주소 고갈을 최소화하는 주소 구분, 상기 구분된 주소를 고려한 네트워크 가입 및 재가입 과정, 네트워크 확장성을 용이하게 하는 부모 라우터의 자녀 라우터 선택 및 전환 과정으로 이루어져 있다. 본 발명은 이를 통해 낮은 메시지 교환 부담으로도 기존 기법에 비해 대규모 WN의 네트워크 가입 성능을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 클러스터 트리 구조 기반 WN을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 WN의 네트워크 가입 절차를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 가입 시도 기기의 종단 기기 가입 과정을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부모 기기의 자녀 종단 기기 가입 수용 과정을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 종단 기기의 라우터 전환 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가입 시도 기기의 라우터 가입 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 부모 기기의 자녀 라우터 가입 수용 과정을 도시한 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
본 발명은 도 1에서 보는 바와 같이 네트워크에 연결된 각 기기가 부모/자녀 관계로 맺어져 있고, 하나의 부모 기기가 다수의 자녀 기기로 하나의 클러스터를 구성하며, 여러 개의 클러스터가 부모/자녀 관계로 연결되어 네트워크 전체가 트리 구조로 구성되는 클러스터 트리 기반 WN 시스템을 고려한다. 자녀 기기는 부모 기기보다 네트워크 깊이가 1만큼 더 크다. 이 때 라우터는 부모 기기 및 자녀 기기로 동작할 수 있고, 종단 기기는 오직 자녀 기기로만 동작할 수 있다고 가정한다. 상기 WN 시스템은 각 라우터가 자녀 라우터 가입을 수용하고, 상기 자녀 라우터가 다시 부모 기기로 동작하며 다른 기기들의 가입을 수용함으로써 네트워크를 확장한다. 네트워크 가입을 원하는 단말 기기는 주변 라우터로부터 비컨(beacon) 메시지를 수신함으로써 통신 가능한 라우터 정보를 수집할 수 있다. 각 라우터는 자신의 자녀 기기에게 할당할 수 있는 독립된 주소 공간을 할당 받으며, 상기 주소 공간은 자녀 라우터를 위한 주소 NR개와 자녀 종단 기기를 위한 주소 NED개로 구분되어 있다고 가정한다 (일례로, 지그비의 분산 주소 할당 기법).
본 발명의 전체적인 구성은 다음과 같다. 본 발명은 먼저 상기 도 2의 201과정에서 각 라우터가 자녀 종단 기기를 위한 주소와 자녀 라우터를 위한 주소를 각각 일반 주소와 특별 주소로 구분한다. 본 발명은 상기 도 2의 202과정에서 상기 구분된 종단 기기 주소를 고려하여 두 단계로 단말 기기의 종단 기기 네트워크 가입 및 종단 기기의 네트워크 재가입 과정을 수행하며, 상기 도 2의 203과정에서 상기 구분된 라우터 주소 및 네트워크 확장성을 고려하여 종단 기기 중 일부를 선택하여 라우터로 전환 및 라우터의 네트워크 재가입 과정을 수행한다.
본 발명의 상기 201과정의 동작 원리는 다음과 같다. 각 라우터는 주소 임계 값 δED와 δR에 대하여, 자신이 보유한 자녀 종단 기기를 위한 주소 NED개를 종단 기기 일반 주소 (NED-δED)개와 종단 기기 특별 주소 δED개로 구분하고 자녀 라우터를 위한 주소 NR개를 라우터 일반 주소 (NR-δR)개와 라우터 특별 주소 δR개로 구분한다. 상기 라우터는 자신의 여분의 종단 기기 주소 상태 SED를 자녀 종단 기기를 위한 일반 주소 및 특별 주소가 모두 고갈 되었을 경우 0으로, 자녀 종단 기기를 위한 일반 주소는 고갈 되었고 특별 주소만 가용할 경우 1로, 자녀 종단 기기를 위한 일반 주소 및 특별 주소가 모두 가용할 경우 2로 결정한다. 상기 라우터는 자신의 여분의 라우터 주소 상태 SR을 자녀 라우터를 위한 일반 주소 및 특별 주소가 모두 고갈 되었을 경우 0으로, 자녀 라우터를 위한 일반 주소는 고갈 되었고 특별 주소만 가용할 경우 1로, 자녀 라우터를 위한 일반 주소 및 특별 주소가 모두 가용할 경우 2로 결정한다. 상기 라우터는 자신이 전송하는 비컨 메시지에 자신의 여분의 종단 기기 주소 상태와 여분의 라우터 주소 상태를 포함하여 전송한다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 202과정의 동작 원리는 도 3 및 도 4에서 보는 바와 같다. 상기 도 3은 상기 두 단계로 구분된 종단 기기 주소를 고려한 종단 기기 네트워크 가입 과정에서 가입 시도 기기의 동작 과정을 설명한다. 네트워크에 가입하고자 하는 기기는 상기 도 3의 301과정에서 네트워크 가입 과정을 시작하면, 먼저 상기 도 3의 302과정에서 주변 라우터의 비컨 메시지를 수신함으로써 통신 가능한 라우터 정보를 수집하고 상기 통신 가능한 라우터들 중에 SED = 2인 라우터들(즉, 종단 기기 일반 주소 및 특별 주소가 모두 가용한 라우터)로 부모 후보군을 결정한다. 이후 상기 도 3의 303과정에서 부모 후보군 중에 부모 기기를 하나 선택하여 종단 기기 일반 주소 사용 모드로 가입을 요청하고, 상기 도 3의 304과정에서 가입이 성공하면(즉, 가입 수용 메시지를 수신하면) 상기 도 3의 311과정에서 종단 기기 기능을 수행한다. 반대로, 상기 304과정에서 가입에 실패하면(즉, 가입 거부 메시지를 수신하면) 상기 부모 기기를 부모 후보군에서 제거하고 상기 도 3의 305과정에서 부모 후보군이 아직 남아있으면 상기 303과정을 다시 수행함으로써 부모 후보군이 고갈될 때까지 종단 기기 일반 주소 사용 모드로 가입을 시도한다. 상기 305과정에서 부모 후보군이 고갈되면 상기 도 3의 306과정에서 주변 라우터의 비컨 메시지를 다시 수신함으로써 통신 가능한 라우터 정보를 갱신하고 상기 통신 가능한 라우터들 중에 SED≥1인 라우터들(즉, 종단 기기 특별 주소가 가용한 라우터)로 부모 후보군을 결정하고, 상기 도 3의 307과정에서 상기 부모 후보군 중에 여분의 종단 기기 주소 상태 값이 큰 순서로 부모 기기를 하나 선택하여 종단 기기 특별 주소 사용 모드로 가입을 요청한다. 이후 상기 도 3의 308과정에서 가입이 성공하면 상기 311과정에서 종단 기기 기능을 수행하고, 반대로 가입이 실패하면 상기 부모 기기를 부모 후보군에서 제거하고 상기 도 3의 309과정에서 부모 후보군이 아직 남아있으면 상기 307과정을 다시 수행함으로써 부모 후보군이 고갈될 때까지 종단 기기 특별 주소 사용 모드로 가입을 시도한다. 상기 309과정에서 부모 후보군이 고갈되면 종단 기기로 네트워크 가입이 실패했다고 판단하고, 상기 도 3의 310과정에서 라우터 가입 과정을 수행함으로써 네트워크 가입을 재시도한다. 네트워크 가입이 성공하여 상기 311과정에서 종단 기기 동작을 수행하는 기기는 상기 312과정에서 부모 기기와 네트워크 연결이 끊기면 상기 307과정을 수행함으로써 종단 기기 특별 주소 사용 모드로 네트워크 재가입 과정을 시작한다.
상기 도 4는 상기 두 단계로 구분된 종단 기기 주소를 고려한 종단 기기 네트워크 가입 과정에서 부모 기기의 동작 과정을 설명한다. 부모 기기는 상기 도 4의 401과정에서 가입 시도 기기로부터 가입 요청 메시지를 수신하면, 상기 도 4의 402과정에서 SED = 2이면 (즉, 종단 기기 일반 주소 (NED-δED)개 중에 가용 주소가 있을 경우) 상기 도 4의 404단계에서 상기 가용 종단 기기 일반 주소 중에 하나를 선택하여 상기 가입 시도 기기의 주소로 할당하고 상기 도 4의 407과정에서 네트워크 가입을 수용한다 (즉, 가입 수용 메시지를 전송). 반대로 상기 402과정에서 SED≤1이면 (즉, 종단 기기 일반 주소 (NED-δED)개 중에 가용 주소가 없을 경우), 상기 도 4의 403과정에서 상기 가입 요청한 단말 기기의 가입 모드가 특별 주소 사용 모드이면 상기 도 4의 405과정을 수행하고, 상기 가입 모드가 특별 주소 사용 모드가 아니면 상기 도 4의 408과정에서 상기 가입 시도 기기의 네트워크 가입을 거부한다 (즉, 가입 거부 메시지 전송). 상기 405과정에서 SED = 1이면 (즉, 종단 기기 특별 주소 δED개 중에 할당 가능한 주소가 있을 경우) 상기 도 4의 406과정에서 상기 가용 종단 기기 특별 주소 중에 하나를 선택하여 상기 가입 시도 기기의 주소로 할당하고, 상기 407과정에서 네트워크 가입을 수용하며(즉, 가입 수용 메시지를 전송), 반대로 상기 405과정에서 SED = 0이면 (즉, NED개의 종단 기기 주소가 모두 고갈 되었을 경우) 상기 408과정에서 상기 가입 시도 기기의 네트워크 가입을 거부한다 (즉, 가입 거부 메시지 전송). 본 발명은 각 라우터가 자신이 가지고 있는 독립된 주소 공간을 이용하여 네트워크 가입을 요청한 기기의 가입 수용 여부를 직접 결정하고 주소도 직접 할당하는 분산적 동작 방식으로 낮은 메시지 교환 부담을 요구한다. 또한 본 발명은 상기 두 단계로 구분된 주소를 고려한 종단 기기 가입 과정에서 가입 시도 기기가 모든 부모 후보에게 일반 주소 사용 모드로 가입을 거부 당한 후에 비로소 특별 주소 사용 모드 가입을 시도하고, 부모 기기가 종단 기기 특별 주소 사용 모드로 가입을 요청한 기기에 대하여 종단 기기 일반 주소가 모두 고갈 되었을 경우에만 종단 기기 특별 주소를 사용하여 가입을 수용함으로써 각 라우터의 종단 기기 특별 주소 δED개의 사용을 억제하여 라우터의 주소 고갈을 최소화할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 203과정의 동작 원리는 도 5, 도 6 및 도 7에서 보는 바와 같다. 상기 도 5는 두 단계로 구분된 라우터 주소 및 네트워크 확장성을 고려한 종단 기기의 라우터 전환 과정을 설명한다. 먼저 부모 기기는 상기 도 5의 501과정에서 종단 기기를 위한 일반 주소 (NED-δED)개가 모두 고갈되었거나 시간 임계 값 τ에 대하여 최후 수신한 네트워크 가입 요청 메시지 이후 τ 이상 네트워크 가입 요청 메시지를 수신하지 않았을 경우 종단 기기 가입이 완료되었다고 판단하고, 상기 도 5의 502과정에서 네트워크 깊이 소모를 최소화하면서 네트워크를 효율적으로 확장하기 위해 자녀 종단 기기의 RSS가 낮은 순서로 (즉, 부모 기기와 멀리 떨어진 순서로) 자녀 종단 기기 중 최대 (NR-δR)개를 선택한다. 이후 상기 도 5의 503과정에서 상기 선택된 자녀 종단 기기에 기존에 할당했던 종단 기기 주소를 반환하고 라우터 일반 주소 중 하나를 할당하고, 상기 도 5의 504과정에서 부모 기기가 새로 할당한 주소 정보가 포함된 라우터 전환 메시지를 상기 선택된 자녀 종단 기기에 전송하면, 상기 자녀 종단 기기는 상기 라우터 전환 메시지를 수신한 뒤 상기 도 5의 505과정에서 자신의 주소를 상기 라우터 전환 메시지에 포함된 주소로 갱신하고 라우터로 기능을 수행한다. 상기 종단 기기의 라우터 전환 과정은 부모 기기가 주변 모든 기기의 종단 기기 가입이 끝난 후에 비로소 라우터 전환(즉, 네트워크 확장)을 수행하고, 자녀 라우터를 선택할 때 RSS를 고려함으로써 네트워크 깊이가 늘어남에 따라 효율적으로 네트워크를 확장할 수 있고, 라우터 일반 주소만 사용하여 라우터를 전환함으로써 라우터 특별 주소 δR개의 사용이 억제되어 라우터 주소 고갈을 최소화 할 수 있다.
상기 도 6은 두 단계로 구분된 라우터 주소를 구려한 라우터의 네트워크 가입 (즉, 상기 310과정) 및 재가입 과정에서 가입 시도 기기의 동작 과정을 설명한다. 상기 도 6의 601과정에서 라우터로 동작하는 기기는 상기 도 6의 602과정에서 부모 기기와 네트워크 연결이 끊기면 상기 도 6의 603과정에서 주변 라우터의 비컨 메시지를 수신함으로써 통신 가능한 라우터 정보를 갱신하고 상기 통신 가능한 라우터들 중에 SR≥1인 라우터들(즉, 라우터 특별 주소가 가용한 라우터)로 부모 후보군을 결정하고, 상기 도 6의 604과정에서 상기 부모 후보군 중에 여분의 라우터 주소 상태 값이 큰 순서로 부모 기기를 하나 선택하여 가입을 요청한다. 이후 상기 도 6의 605과정에서 가입이 성공하면 상기 601과정에서 종단 기기 동작을 수행하고, 반대로 가입이 실패하면 상기 부모 기기를 부모 후보군에서 제거하고 상기 도 6의 606과정에서 부모 후보군이 아직 남아있으면 상기 604과정을 다시 수행함으로써 부모 후보군이 고갈될 때까지 라우터 특별 주소 사용 모드로 가입을 시도한다. 상기 605과정에서 부모 후보군이 고갈되면 라우터로 네트워크 연결이 최종 실패했다고 판단하고, 상기 도 6의 607과정에서 상기 도 3과 같이 종단 기기 네트워크 가입 과정(즉, 초기 네트워크 가입 과정)을 수행한다.
상기 도 7은 두 단계로 구분된 라우터 주소를 구려한 라우터의 네트워크 가입 및 재가입 과정에서 부모 기기의 동작 과정을 설명한다. 부모 기기는 상기 도 7의 701과정에서 가입 시도 기기로부터 라우터 재가입 요청 메시지를 수신하면, 상기 도 7의 702과정에서 SR = 2이면 (즉, 라우터 일반 주소 (NR-δR)개 중에 가용 주소가 있을 경우) 상기 도 7의 704과정에서 상기 가용 라우터 일반 주소 중에 하나를 선택하여 상기 가입 시도 기기의 주소로 할당하고 상기 도 7의 706과정에서 네트워크 가입을 수용한다 (즉, 가입 수용 메시지를 전송). 반대로 상기 702과정에서 SR≤1이면 (즉, 라우터 일반 주소 (NR-δR)개 중에 가용 주소가 없을 경우), 상기 도 7의 703과정에서 SR = 1이면 (즉, 라우터 특별 주소 δR개 중에 할당 가능한 주소가 있을 경우) 상기 도 7의 705과정에서 상기 가용 라우터 특별 주소 중에 하나를 선택하여 상기 가입 시도 기기의 주소로 할당하고, 상기 706과정에서 네트워크 가입을 수용하며(즉, 가입 수용 메시지를 전송), 반대로 상기 703과정에서 SED = 0이면 (즉, NR개의 라우터 주소가 모두 고갈 되었을 경우) 상기 도 7의 707과정에서 상기 가입 시도 기기의 네트워크 가입을 거부한다 (즉, 가입 거부 메시지 전송). 본 발명은 각 라우터가 자신이 가지고 있는 독립된 주소 공간을 이용하여 네트워크 가입을 요청한 기기의 가입 수용 여부를 직접 결정하고 주소도 직접 할당하는 분산적 동작 방식으로 낮은 메시지 교환 부담을 요구한다. 또한 본 발명은 상기 두 단계로 구분된 주소를 고려한 라우터 가입 및 재가입 과정에서 상기 라우터 전환 과정에서 확보한 여분의 라우터 특별 주소를 사용하여 라우터 가입 성공률을 향상 시킬 수 있다.
본 발명은 라우터(router)와 종단기기(end device)로 구성되는 트리(tree) 구조의 무선 네트워크(Wireless Network: 이하 WN)에서 단말기기가 라우터나 종단기기로 네트워크에 가입하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 각 라우터는 자신의 자녀 라우터 및 자녀 종단 기기들에게 독립적으로 사용할 수 있는 주소들을 자신의 부모 라우터로부터 제공받고, 상기 주소를 각각 일반 주소와 특별 주소로 나누어 구분한다. 본 발명은 네트워크 가입을 원하는 기기가 종단 기기 일반 주소를 사용하여 가입이 불가능할 경우에만 종단 기기 특별 주소를 사용하여 가입하도록 함으로써 기기 가입에 사용할 주소 고갈 문제를 최소화하고 종단 기기의 네트워크 가입을 용이하게 한다. 또한 본 발명은 라우터가 주변 기기들의 종단 기기 가입이 모두 끝났다고 판단하면 수신 신호 크기(received signal strength: 이하 RSS)가 낮은 (즉, 원거리로 네트워크 확장이 용이한) 자녀 종단 기기들을 자녀 라우터에 사용 가능한 일반 주소 수만큼 선택하여 자녀 라우터로 전환하도록 함으로써 네트워크 깊이 증가에 따라 네트워크 확장성을 제공하는 한편, 라우터 특별 주소 사용을 최소화한다. 또한 본 발명은 종단 기기로 네트워크에 가입을 원하는 기기가 가입에 실패했거나 라우터로 가입했던 기기가 네트워크 재가입을 원할 경우 라우터를 위한 특별 주소를 사용해 네트워크에 가입하도록 함으로써 라우터의 네트워크 재가입을 용이하게 한다. 본 발명은 상기 두 단계 주소 할당 및 자녀 라우터 선택을 통해 기존 기법에 비해 대규모 WN의 네트워크 가입 성공률을 크게 향상시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 네트워크 구축 방법(무선 네트워크에서 네트워크 가입 방법)을 설명하면 다음과 같다.
자신의 자녀 기기를 수용할 수 있는 단말 기기인 라우터(router)와 자신의 자녀 기기를 수용할 수 없는 단말 기기인 종단기기(end device)로 구성되는 트리(tree) 구조의 무선 네트워크(Wireless Network: 이하 WN)에서, 상기 단말 기기는 인근 라우터들로부터 전송된 동기 및 네트워크 정보가 포함된 비컨 신호를 수신하여 라우터에게 자녀기기로 네트워크 가입을 신청하고, 상기 라우터는 자신에게 할당된 사용 가능한 주소 공간을 상기 단말 기기에게 주소를 할당하고 네트워크에 가입 시켜 트리 구조의 WN을 분산적 방식으로 구축하는 방법은, (A) 라우터가 자신의 자녀 기기 가입 사용에 할당된 주소 공간을 자녀 라우터 가입에 사용할 자녀 라우터 주소 공간과 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 주소 공간으로 나누고, 이들을 다시 각각 일반 주소 공간 및 특별 주소 공간으로 나누는 주소 분할 과정과, (B) 상기 라우터가 종단 기기로 네트워크에 처음 가입하거나 또는 종단 기기로 네트워크에 가입 후에 연결이 끊어져 재가입을 원하는 단말 기기에게 상기 자신에게 할당된 자녀 종단 기기를 위한 일반 주소 공간 및 특별 주소 공간을 사용하여 네트워크에 가입시키는 과정과, (C) 상기 라우터가 자녀 라우터로 네트워크에 처음 가입하거나 또는 라우터로 네트워크에 가입 후에 연결이 끊어져 재가입을 원하는 단말 기기에게 상기 자신에게 할당된 자녀 라우터를 위한 일반 주소 공간 및 특별 주소 공간을 사용하여 네트워크에 가입시키는 과정과, (D) 상기 라우터가 네트워크 확장성을 확보하기 위해 상기 가입된 자신의 자녀 종단 기기 중 일부를 자신의 자녀 라우터로 전환하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 (A) 과정은, (A-1) 라우터가 자신의 부모 라우터로부터 자신의 자녀 기기 가입에 사용할 수 있도록 할당받은 주소 공간을 자신의 자녀 라우터 가입에 사용할 주소 공간과 종단기기 가입에 사용할 주소 공간으로 나누어 결정하는 과정과, (A-2) 상기 라우터가 상기 결정된 자신의 자녀 라우터 가입에 사용할 주소 공간을 일반적인 자녀 라우터 가입에 사용할 자녀 라우터 일반 주소 공간과 특별한 경우에 자녀 라우터 가입에 사용할 자녀 라우터 특별 주소 공간으로 나누고, 이를 네트워크 응용 환경에 따라 정해지는 주소 공간 비율에 따라 결정하는 과정과, (A-3) 상기 라우터가 상기 결정된 자신의 자녀 종단기기 가입에 사용할 주소 공간을 일반적인 자녀 종단기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 일반 주소 공간과 특별한 경우에 자녀 종단 기기 가입에 사용할 수 있는 자녀 종단 기기 특별 주소 공간으로 나누고, 이를 네트워크 응용 환경에 따라 정해지는 주소 공간 비율에 따라 결정하는 과정과, (A-4) 상기 라우터가 자신의 비컨 메시지를 전송할 때 자신의 상기 가용 주소 공간 상태에 관한 정보를 포함시켜 전송할 수 있다.
상기 (A-4) 과정은, 상기 라우터가 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 가용 주소 공간에 관한 정보 SED를 상기 라우터가 사용할 수 있는 자녀 종단 기기 일반 주소와 자녀 종단 기기 특별 주소 모두가 고갈된 상태일 경우, 자녀 종단 기기 특별 주소만 가용한 상태일 경우, 그리고 자녀 종단 기기 일반 주소와 자녀 종단 기기 특별 주소 모두가 가용한 상태일 경우로 정의하는 과정과, 상기 라우터가 자신의 자녀 라우터 가입에 사용할 가용 주소 공간에 관한 정보 SR을 상기 라우터가 사용할 수 있는 자녀 라우터 일반 주소와 자녀 라우터 특별 주소 모두가 고갈된 상태일 경우, 자녀 라우터 특별 주소만 가용한 상태일 경우, 그리고 자녀 라우터 일반 주소와 자녀 라우터 특별 주소 모두가 가용한 상태일 경우로 정의하는 과정과, 상기 라우터가 상기 정의된 SED 및 SR 정보를 자신의 비컨 메시지에 포함시켜 전송하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 (B) 과정은, (B-1) 처음으로 네트워크에 가입을 시도하는 단말 기기가 네트워크에 가입하기 위해 부모 라우터 후보를 선택하는 과정과, (B-2) 상기 선택된 부모 라우터 후보가 자신이 사용할 수 있는 상기 자녀 종단 기기 일반 주소 공간을 사용하여 상기 단말 기기를 자신의 자녀 종단 기기로서 네트워크 가입을 진행시키는 과정과, (B-3) 상기 자녀 종단 기기 일반 주소를 사용하여 종단기기로 네트워크 가입하는 것이 실패했거나 또는 종단 기기로 이미 네트워크 가입했으나 순시적 통신장애 등으로 네트워크에서 끊어져 네트워크에 재가입을 시도하는 단말 기기가 상기 자녀 종단 기기 특별 주소를 사용하여 네트워크에 가입하기 위해 부모 라우터를 선택하는 과정과, (B-4) 상기 선택된 부모 라우터가 자신이 사용할 수 있는 상기 자녀 종단 기기 일반 주소 공간 및 자녀 종단 기기 특별 주소 공간을 사용하여 상기 단말 기기를 자신의 자녀 종단 기기로서 진행시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 (B-1) 과정은, 네트워크에 가입을 시도하는 단말 기기가 상용의 네트워크 탐색 방식을 사용하여 인접한 라우터들로부터 전송된 비컨 신호를 수신하는 과정과; 상기 단말 기기가 상기 수신된 비컨 신호를 보낸 라우터들 중에서 수신 신호 크기가 임계값 δRSS 이상이고, 상기 자녀 종단 기기 일반 주소 및 자녀 종단 기기 특별 주소 모두가 가용한 상태인 라우터들을 부모 라우터 후보군으로 결정하는 과정과, 상기 단말 기기가 상기 결정된 부모 라우터 후보군에 속한 라우터중 하나를 부모 라우터로 선택하는 과정을 포함하고, 여기서 δRSS는 신뢰성 있는 통신을 보장하는 최소의 수신 신호 크기 값일 수 있다.
상기 (B-2) 과정은, 상기 단말 기기가 상기 선택한 부모 라우터에게 상기 자녀 종단 기기 일반 주소를 사용하여 네트워크 가입을 요청하는 과정과, 상기 선택된 부모 라우터가 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 일반 주소가 있는 경우 상기 가용한 종단 기기 일반 주소 하나를 상기 단말 기기에게 할당하여 네트워크에 가입시키고, 반대로 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 일반 주소가 고갈된 경우 상기 단말 기기의 네트워크 가입을 거부하는 과정과, 상기 단말 기기가 상기 부모 라우터로부터 종단 기기 일반 주소를 할당 받으면 상기 할당받은 주소를 사용하여 종단 기기 기능을 수행하고, 반대로 네트워크 가입을 거부 당하면 상기 선택된 부모 라우터를 상기 부모 라우터 후보 군에서 제거하고, 남은 부모 라우터 후보들 중 하나를 부모 라우터로 선택하여 상기 자녀 종단 기기로 네트워크 가입하는 과정을 다시 시도하는 과정과, 상기 단말 기기가 모든 부모 라우터 후보들로부터 가입을 거부 당하면 상기 종단 기기 일반 주소를 사용한 네트워크 가입이 실패했다고 판단하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 (B-3) 과정은, 상기 자녀 종단 기기 일반 주소를 사용하여 종단기기로 네트워크에 가입하는 것이 실패했다고 판단하거나, 기존에 종단기기로 네트워크에 가입했었으나 통신 장애 등으로 네트워크에서 연결이 끊어져 종단 기기로 네트워크에 재가입을 시도하는 단말 기기가 상용의 네트워크 탐색 방식을 사용하여 인접한 라우터들로부터 전송된 비컨 신호를 수신하는 과정과; 상기 단말 기기가 상기 수신된 비컨 신호를 보낸 라우터들 중에서 수신된 비컨 신호의 수신 신호 크기가 임계값 δRSS 이상이고, 상기 자녀 종단 기기 특별 주소가 가용한 상태인 라우터들을 부모 라우터 후보군으로 결정하는 과정과, 상기 단말 기기가 상기 부모 라우터 후보군에서 사용 가능한 자녀 종단 기기 주소 상태가 가장 좋은 라우터를 부모 라우터로 선택하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 (B-4) 과정은, 상기 단말 기기가 상기 선택한 부모 라우터에게 상기 자녀 종단 기기 특별 주소를 사용하여 네트워크 가입을 요청하는 과정과, 상기 선택된 부모 라우터가 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 일반 및 자녀 종단 기기 특별 주소가 모두 남아 있는 경우 상기 단말 기기에게 상기 가용한 자녀 종단 기기 일반 주소를 할당하여 자신의 종단기기로 네트워크에 가입시키고, 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 특별 주소만 남아 있는 경우 상기 단말 기기에게 상기 가용한 자녀 종단 기기 특별 주소를 상기 단말 기기에게 할당하여 네트워크에 가입시키고, 반대로 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 일반 주소 및 자녀 종단 기기 특별 주소가 모두 고갈된 경우에는 상기 단말 기기의 네트워크 가입을 거부하는 과정과, 상기 단말 기기가 상기 부모 라우터로부터 자녀 종단 기기 일반 주소 또는 자녀 종단 기기 특별 주소를 할당 받으면 상기 할당된 주소를 사용하여 종단 기기 기능을 수행하고, 반대로 네트워크 가입을 거부 당하면 상기 선택된 부모 라우터를 상기 부모 라우터 후보군에서 제거하고, 남은 부모 라우터 후보군에서 사용 가능한 자녀 종단 기기 주소 상태가 가장 좋은 라우터를 부모 라우터로 선택하여 상기 네트워크 가입 과정을 다시 시도하는 과정과, 상기 단말 기기가 모든 부모 라우터 후보들로부터 가입을 거부 당하면 종단 기기로 네트워크 가입이 실패했다고 판단하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 (C) 과정은, (C-1) 종단기기로 네트워크 가입하는 것이 실패했거나 또는 이미 라우터로 가입한 뒤 통신 장애 등으로 네트워크 연결이 끊어져 네트워크에 재가입을 시도하는 단말 기기가 라우터로 네트워크에 가입하기 위해 부모 라우터를 선택하는 과정과, (C-2) 상기 선택된 부모 라우터가 자신이 사용 가능한 상기 자녀 라우터 주소 공간을 사용하여 자신의 자녀 라우터로 상기 단말 기기의 네트워크 가입을 진행시키는 과정을 포함할 수 있다.
상기 (C-1) 과정은, 종단기기로 네트워크 가입하는 것이 실패했거나 또는 이미 라우터로 가입한 뒤 통신 장애 등으로 네트워크 연결이 끊어져 네트워크에 재가입을 시도하는 단말 기기가 상용의 네트워크 탐색 방식을 사용하여 인접한 라우터들로부터 전송된 비컨 신호를 수신하는 과정과; 상기 단말 기기가 상기 수신된 비컨 신호를 보낸 라우터들 중에서 수신된 비컨 신호 크기가 임계값 δRSS 이상이고 상기 자녀 라우터 특별 주소 공간을 사용할 수 있는 라우터들을 자신의 부모 라우터 후보군으로 결정하는 과정과, 상기 단말 기기가 상기 부모 라우터 후보군에서 상기 자녀 라우터 주소 공간 상태가 가장 좋은 라우터를 부모 라우터로 선택하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 (C-2) 과정은, 상기 단말 기기가 상기 선택한 부모 라우터에게 상기 자녀 라우터 주소를 사용하여 네트워크 가입을 요청하는 과정과, 상기 선택된 부모 라우터가 자신의 자녀 라우터 가입에 사용할 자녀 라우터 일반 주소 및 자녀 라우터 특별 주소가 모두 있는 경우 상기 단말 기기에게 상기 가용한 자녀 라우터 일반 주소 하나를 할당하여 자신의 자녀 라우터로 네트워크에 가입시키고, 자신의 자녀 라우터 가입에 사용할 자녀 라우터 특별 주소만 남아 있는 경우 상기 가용한 자녀 라우터 특별 주소 하나를 상기 단말 기기에게 할당하여 자신의 자녀 라우터로 네트워크에 가입시키고, 반대로 자신의 자녀 라우터 가입에 사용할 자녀 라우터 일반 주소 및 자녀 라우터 특별 주소가 모두 고갈된 경우에는 상기 단말 기기의 자신의 자녀 라우터로 네트워크 가입을 거부하는 과정과, 상기 단말 기기가 상기 부모 라우터로부터 상기 자녀 라우터 주소를 할당 받으면 상기 할당받은 주소를 사용하여 라우터 기능을 수행하고, 반대로 네트워크 가입을 거부 당하면 상기 선택된 부모 라우터를 상기 부모 라우터 후보군에서 제거하고, 남은 부모 라우터 후보들 중 사용 가능한 상기 자녀 라우터 주소 공간 상태가 가장 좋은 라우터를 부모 라우터로 선택하여 상기 자녀 라우터로 네트워크 가입 과정을 다시 시도하는 과정과, 상기 단말 기기가 모든 부모 라우터 후보들로부터 가입을 거부 당하면 상기 네트워크 가입이 실패했다고 판단하고 상기 (B) 과정을 다시 수행하는 것을 포함할 수 있다.
상기 (D) 과정은, (D-1) 라우터가 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 일반 주소가 고갈되거나 단말 기기들로부터 새로운 네트워크 가입 요청이 일정 시간 내에 없는 경우, 이미 가입된 자신의 자녀 종단 기기 중 일부를 자신의 자녀 라우터 가입에 사용할 수 있는 자녀 종단 기기 일반 주소 공간만큼 자녀 라우터로 선택하는 과정과, (D-2) 종단 기기가 자신의 부모 라우터로부터 상기 라우터 전환 메시지를 수신하면 상기 라우터 전환 메시지에 포함된 라우터 일반 주소로 자신의 주소를 갱신하고 라우터 기능을 수행하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 (D-1) 과정은, 상기 부모 라우터가 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 일반 주소가 고갈되거나 단말 기기들로부터 새로운 네트워크 가입 요청이 일정 시간 내에 없는 경우, 향 후 네트워크 확장을 위해 상기 자녀 라우터 가입에 사용 가능한 자녀 라우터 일반 주소 공간만큼 이미 가입된 자신의 자녀 종단 기기들 중 수신 신호 크기가 작은 또는 자신으로부터 거리가 먼 순서로 자녀 종단기기를 선택하는 과정과, 상기 부모 라우터가 상기 선택한 자녀 종단기기들에게 이미 할당된 자녀 종단 기기 주소 대신에 사용 가능한 자신의 자녀 라우터 일반 주소를 할당하는 과정과, 상기 부모 라우터가 상기 선택한 자녀 종단기기들에게 상기 할당된 자녀 라우터 주소 정보를 포함한 라우터 전환 메시지를 전송하는 과정을 포함할 수 있다.
이상에서와 같이, 도면과 명세서에서 실시예가 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이며 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명으로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 자신의 자녀 기기를 수용할 수 있는 단말 기기인 라우터(router)와 자신의 자녀 기기를 수용할 수 없는 단말 기기인 종단기기(end device)로 구성되는 트리(tree) 구조의 무선 네트워크(Wireless Network: 이하 WN)에서, 상기 단말 기기는 인근 라우터들로부터 전송된 동기 및 네트워크 정보가 포함된 비컨 신호를 수신하여 라우터에게 자녀기기로 네트워크 가입을 신청하고, 상기 라우터는 자신에게 할당된 사용 가능한 주소 공간을 상기 단말 기기에게 주소를 할당하고 네트워크에 가입 시켜 트리 구조의 WN을 분산적 방식으로 구축하는 방법에 있어서,
    (A) 라우터가 자신의 자녀 기기 가입 사용에 할당된 주소 공간을 자녀 라우터 가입에 사용할 자녀 라우터 주소 공간과 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 주소 공간으로 나누고, 이들을 다시 각각 일반 주소 공간 및 특별 주소 공간으로 나누는 주소 분할 과정과,
    (B) 상기 라우터가 종단 기기로 네트워크에 처음 가입하거나 또는 종단 기기로 네트워크에 가입 후에 연결이 끊어져 재가입을 원하는 단말 기기에게 상기 자신에게 할당된 자녀 종단 기기를 위한 일반 주소 공간 및 특별 주소 공간을 사용하여 네트워크에 가입시키는 과정과,
    (C) 상기 라우터가 자녀 라우터로 네트워크에 처음 가입하거나 또는 라우터로 네트워크에 가입 후에 연결이 끊어져 재가입을 원하는 단말 기기에게 상기 자신에게 할당된 자녀 라우터를 위한 일반 주소 공간 및 특별 주소 공간을 사용하여 네트워크에 가입시키는 과정과,
    (D) 상기 라우터가 네트워크 확장성을 확보하기 위해 상기 가입된 자신의 자녀 종단 기기 중 일부를 자신의 자녀 라우터로 전환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 구축 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (A) 과정은,
    (A-1) 라우터가 자신의 부모 라우터로부터 자신의 자녀 기기 가입에 사용할 수 있도록 할당받은 주소 공간을 자신의 자녀 라우터 가입에 사용할 주소 공간과 종단기기 가입에 사용할 주소 공간으로 나누어 결정하는 과정과,
    (A-2) 상기 라우터가 상기 결정된 자신의 자녀 라우터 가입에 사용할 주소 공간을 일반적인 자녀 라우터 가입에 사용할 자녀 라우터 일반 주소 공간과 특별한 경우에 자녀 라우터 가입에 사용할 자녀 라우터 특별 주소 공간으로 나누고, 이를 네트워크 응용 환경에 따라 정해지는 주소 공간 비율에 따라 결정하는 과정과,
    (A-3) 상기 라우터가 상기 결정된 자신의 자녀 종단기기 가입에 사용할 주소 공간을 일반적인 자녀 종단기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 일반 주소 공간과 특별한 경우에 자녀 종단 기기 가입에 사용할 수 있는 자녀 종단 기기 특별 주소 공간으로 나누고, 이를 네트워크 응용 환경에 따라 정해지는 주소 공간 비율에 따라 결정하는 과정과,
    (A-4) 상기 라우터가 자신의 비컨 메시지를 전송할 때 자신의 상기 가용 주소 공간 상태에 관한 정보를 포함시켜 전송하는 것을 특징으로 하는 네트워크 구축 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 (A-4) 과정은,
    상기 라우터가 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 가용 주소 공간에 관한 정보 SED를 상기 라우터가 사용할 수 있는 자녀 종단 기기 일반 주소와 자녀 종단 기기 특별 주소 모두가 고갈된 상태일 경우, 자녀 종단 기기 특별 주소만 가용한 상태일 경우, 그리고 자녀 종단 기기 일반 주소와 자녀 종단 기기 특별 주소 모두가 가용한 상태일 경우로 정의하는 과정과,
    상기 라우터가 자신의 자녀 라우터 가입에 사용할 가용 주소 공간에 관한 정보 SR을 상기 라우터가 사용할 수 있는 자녀 라우터 일반 주소와 자녀 라우터 특별 주소 모두가 고갈된 상태일 경우, 자녀 라우터 특별 주소만 가용한 상태일 경우, 그리고 자녀 라우터 일반 주소와 자녀 라우터 특별 주소 모두가 가용한 상태일 경우로 정의하는 과정과,
    상기 라우터가 상기 정의된 SED 및 SR 정보를 자신의 비컨 메시지에 포함시켜 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 구축 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 (B) 과정은,
    (B-1) 처음으로 네트워크에 가입을 시도하는 단말 기기가 네트워크에 가입하기 위해 부모 라우터 후보를 선택하는 과정과,
    (B-2) 상기 선택된 부모 라우터 후보가 자신이 사용할 수 있는 상기 자녀 종단 기기 일반 주소 공간을 사용하여 상기 단말 기기를 자신의 자녀 종단 기기로서 네트워크 가입을 진행시키는 과정과,
    (B-3) 상기 자녀 종단 기기 일반 주소를 사용하여 종단기기로 네트워크 가입하는 것이 실패했거나 또는 종단 기기로 이미 네트워크 가입했으나 순시적 통신장애 등으로 네트워크에서 끊어져 네트워크에 재가입을 시도하는 단말 기기가 상기 자녀 종단 기기 특별 주소를 사용하여 네트워크에 가입하기 위해 부모 라우터를 선택하는 과정과,
    (B-4) 상기 선택된 부모 라우터가 자신이 사용할 수 있는 상기 자녀 종단 기기 일반 주소 공간 및 자녀 종단 기기 특별 주소 공간을 사용하여 상기 단말 기기를 자신의 자녀 종단 기기로서 진행시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 구축 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 (B-1) 과정은,
    네트워크에 가입을 시도하는 단말 기기가 상용의 네트워크 탐색 방식을 사용하여 인접한 라우터들로부터 전송된 비컨 신호를 수신하는 과정과;
    상기 단말 기기가 상기 수신된 비컨 신호를 보낸 라우터들 중에서 수신 신호 크기가 임계값 δRSS 이상이고, 상기 자녀 종단 기기 일반 주소 및 자녀 종단 기기 특별 주소 모두가 가용한 상태인 라우터들을 부모 라우터 후보군으로 결정하는 과정과,
    상기 단말 기기가 상기 결정된 부모 라우터 후보군에 속한 라우터중 하나를 부모 라우터로 선택하는 과정을 포함하고, 여기서 δRSS는 신뢰성 있는 통신을 보장하는 최소의 수신 신호 크기 값인 것을 특징으로 하는 네트워크 구축 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 (B-2) 과정은,
    상기 단말 기기가 상기 선택한 부모 라우터에게 상기 자녀 종단 기기 일반 주소를 사용하여 네트워크 가입을 요청하는 과정과,
    상기 선택된 부모 라우터가 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 일반 주소가 있는 경우 상기 가용한 종단 기기 일반 주소 하나를 상기 단말 기기에게 할당하여 네트워크에 가입시키고, 반대로 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 일반 주소가 고갈된 경우 상기 단말 기기의 네트워크 가입을 거부하는 과정과,
    상기 단말 기기가 상기 부모 라우터로부터 종단 기기 일반 주소를 할당 받으면 상기 할당받은 주소를 사용하여 종단 기기 기능을 수행하고, 반대로 네트워크 가입을 거부 당하면 상기 선택된 부모 라우터를 상기 부모 라우터 후보 군에서 제거하고, 남은 부모 라우터 후보들 중 하나를 부모 라우터로 선택하여 상기 자녀 종단 기기로 네트워크 가입하는 과정을 다시 시도하는 과정과,
    상기 단말 기기가 모든 부모 라우터 후보들로부터 가입을 거부 당하면 상기 종단 기기 일반 주소를 사용한 네트워크 가입이 실패했다고 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 구축 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 (B-3) 과정은,
    상기 자녀 종단 기기 일반 주소를 사용하여 종단기기로 네트워크에 가입하는 것이 실패했다고 판단하거나, 기존에 종단기기로 네트워크에 가입했었으나 통신 장애 등으로 네트워크에서 연결이 끊어져 종단 기기로 네트워크에 재가입을 시도하는 단말 기기가 상용의 네트워크 탐색 방식을 사용하여 인접한 라우터들로부터 전송된 비컨 신호를 수신하는 과정과;
    상기 단말 기기가 상기 수신된 비컨 신호를 보낸 라우터들 중에서 수신된 비컨 신호의 수신 신호 크기가 임계값 δRSS 이상이고, 상기 자녀 종단 기기 특별 주소가 가용한 상태인 라우터들을 부모 라우터 후보군으로 결정하는 과정과,
    상기 단말 기기가 상기 부모 라우터 후보군에서 사용 가능한 자녀 종단 기기 주소 상태가 가장 좋은 라우터를 부모 라우터로 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 구축 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 (B-4) 과정은,
    상기 단말 기기가 상기 선택한 부모 라우터에게 상기 자녀 종단 기기 특별 주소를 사용하여 네트워크 가입을 요청하는 과정과,
    상기 선택된 부모 라우터가 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 일반 및 자녀 종단 기기 특별 주소가 모두 남아 있는 경우 상기 단말 기기에게 상기 가용한 자녀 종단 기기 일반 주소를 할당하여 자신의 종단기기로 네트워크에 가입시키고, 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 특별 주소만 남아 있는 경우 상기 단말 기기에게 상기 가용한 자녀 종단 기기 특별 주소를 상기 단말 기기에게 할당하여 네트워크에 가입시키고, 반대로 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 일반 주소 및 자녀 종단 기기 특별 주소가 모두 고갈된 경우에는 상기 단말 기기의 네트워크 가입을 거부하는 과정과,
    상기 단말 기기가 상기 부모 라우터로부터 자녀 종단 기기 일반 주소 또는 자녀 종단 기기 특별 주소를 할당 받으면 상기 할당된 주소를 사용하여 종단 기기 기능을 수행하고, 반대로 네트워크 가입을 거부 당하면 상기 선택된 부모 라우터를 상기 부모 라우터 후보군에서 제거하고, 남은 부모 라우터 후보군에서 사용 가능한 자녀 종단 기기 주소 상태가 가장 좋은 라우터를 부모 라우터로 선택하여 상기 네트워크 가입 과정을 다시 시도하는 과정과,
    상기 단말 기기가 모든 부모 라우터 후보들로부터 가입을 거부 당하면 종단 기기로 네트워크 가입이 실패했다고 판단하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 구축 방법.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 (C) 과정은,
    (C-1) 종단기기로 네트워크 가입하는 것이 실패했거나 또는 이미 라우터로 가입한 뒤 통신 장애 등으로 네트워크 연결이 끊어져 네트워크에 재가입을 시도하는 단말 기기가 라우터로 네트워크에 가입하기 위해 부모 라우터를 선택하는 과정과,
    (C-2) 상기 선택된 부모 라우터가 자신이 사용 가능한 상기 자녀 라우터 주소 공간을 사용하여 자신의 자녀 라우터로 상기 단말 기기의 네트워크 가입을 진행시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 구축 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 (C-1) 과정은,
    종단기기로 네트워크 가입하는 것이 실패했거나 또는 이미 라우터로 가입한 뒤 통신 장애 등으로 네트워크 연결이 끊어져 네트워크에 재가입을 시도하는 단말 기기가 상용의 네트워크 탐색 방식을 사용하여 인접한 라우터들로부터 전송된 비컨 신호를 수신하는 과정과;
    상기 단말 기기가 상기 수신된 비컨 신호를 보낸 라우터들 중에서 수신된 비컨 신호 크기가 임계값 δRSS 이상이고 상기 자녀 라우터 특별 주소 공간을 사용할 수 있는 라우터들을 자신의 부모 라우터 후보군으로 결정하는 과정과,
    상기 단말 기기가 상기 부모 라우터 후보군에서 상기 자녀 라우터 주소 공간 상태가 가장 좋은 라우터를 부모 라우터로 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 구축 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 (C-2) 과정은,
    상기 단말 기기가 상기 선택한 부모 라우터에게 상기 자녀 라우터 주소를 사용하여 네트워크 가입을 요청하는 과정과,
    상기 선택된 부모 라우터가 자신의 자녀 라우터 가입에 사용할 자녀 라우터 일반 주소 및 자녀 라우터 특별 주소가 모두 있는 경우 상기 단말 기기에게 상기 가용한 자녀 라우터 일반 주소 하나를 할당하여 자신의 자녀 라우터로 네트워크에 가입시키고, 자신의 자녀 라우터 가입에 사용할 자녀 라우터 특별 주소만 남아 있는 경우 상기 가용한 자녀 라우터 특별 주소 하나를 상기 단말 기기에게 할당하여 자신의 자녀 라우터로 네트워크에 가입시키고, 반대로 자신의 자녀 라우터 가입에 사용할 자녀 라우터 일반 주소 및 자녀 라우터 특별 주소가 모두 고갈된 경우에는 상기 단말 기기의 자신의 자녀 라우터로 네트워크 가입을 거부하는 과정과,
    상기 단말 기기가 상기 부모 라우터로부터 상기 자녀 라우터 주소를 할당 받으면 상기 할당받은 주소를 사용하여 라우터 기능을 수행하고, 반대로 네트워크 가입을 거부 당하면 상기 선택된 부모 라우터를 상기 부모 라우터 후보군에서 제거하고, 남은 부모 라우터 후보들 중 사용 가능한 상기 자녀 라우터 주소 공간 상태가 가장 좋은 라우터를 부모 라우터로 선택하여 상기 자녀 라우터로 네트워크 가입 과정을 다시 시도하는 과정과,
    상기 단말 기기가 모든 부모 라우터 후보들로부터 가입을 거부 당하면 상기 네트워크 가입이 실패했다고 판단하고 상기 (B) 과정을 다시 수행하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 구축 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 (D) 과정은,
    (D-1) 라우터가 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 일반 주소가 고갈되거나 단말 기기들로부터 새로운 네트워크 가입 요청이 일정 시간 내에 없는 경우, 이미 가입된 자신의 자녀 종단 기기 중 일부를 자신의 자녀 라우터 가입에 사용할 수 있는 자녀 종단 기기 일반 주소 공간만큼 자녀 라우터로 선택하는 과정과,
    (D-2) 종단 기기가 자신의 부모 라우터로부터 상기 라우터 전환 메시지를 수신하면 상기 라우터 전환 메시지에 포함된 라우터 일반 주소로 자신의 주소를 갱신하고 라우터 기능을 수행하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 구축 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 (D-1) 과정은,
    상기 부모 라우터가 자신의 자녀 종단 기기 가입에 사용할 자녀 종단 기기 일반 주소가 고갈되거나 단말 기기들로부터 새로운 네트워크 가입 요청이 일정 시간 내에 없는 경우, 향 후 네트워크 확장을 위해 상기 자녀 라우터 가입에 사용 가능한 자녀 라우터 일반 주소 공간만큼 이미 가입된 자신의 자녀 종단 기기들 중 수신 신호 크기가 작은 또는 자신으로부터 거리가 먼 순서로 자녀 종단기기를 선택하는 과정과,
    상기 부모 라우터가 상기 선택한 자녀 종단기기들에게 이미 할당된 자녀 종단 기기 주소 대신에 사용 가능한 자신의 자녀 라우터 일반 주소를 할당하는 과정과,
    상기 부모 라우터가 상기 선택한 자녀 종단기기들에게 상기 할당된 자녀 라우터 주소 정보를 포함한 라우터 전환 메시지를 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 구축 방법.
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