KR20070008435A

KR20070008435A - 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역네트워크상에서 계층적 라우팅 방법

Info

Publication number: KR20070008435A
Application number: KR1020060065295A
Authority: KR
Inventors: 노병희; 유승화; 김기형
Original assignee: 김기형; 유승화; 노병희
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2006-07-12
Publication date: 2007-01-17
Also published as: KR100766457B1

Abstract

본 발명은 저전력 무선 개인 영역 네트워크(Low power Wireless Personal Area Networks; LoWPAN)에 관한 것으로, 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크(6LoWPAN)상에서 동적 주소할당을 이용한 계층적 라우팅 방법을 제안하며, 이 계층적 라우팅 방법은 센서 네트워크의 하나인 LoWPAN외의 또 다른 센서 네트워크의 주소 할당 방식에도 적용가능하다.

본 발명의 방법은 6LoWPAN상에서의 라우팅 방법에 있어서, 스캔에 의해 이웃노드를 검출하는 제1 단계; 이웃노드와 연관을 통해 주소를 할당받는 제2 단계; 이웃 테이블과 라우팅 테이블을 관리하는 제3 단계; 및 패킷이 수신되면, 소정 절차에 따라 다음 홉 노드를 찾아 패킷을 포워딩하는 제4 단계를 구비한다. 상기 제2 단계는 이웃하는 부모의 자식 유무를 판별하여 자식이 없을 경우에는 수학식 "자식주소(FC) = 최대자식의 수(MC) * 부모의 주소(AP) + 1"에 따라 주소를 할당하고, 이미 자식이 있을 경우에는 자식중 가장 큰 주소에 1을 더하여 주소를 할당한다.

따라서 본 발명은 계층적 라우팅 방법은 라우팅 테이블을 유지하는 오버헤드를 상당히 줄일 수 있다.

IPv6, 6LoWPAN, 무선 개인 영역 네트워크, 계층적 라우팅, 동적 주소 할당

Description

인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크상에서 계층적 라우팅 방법{Hierarchical routing method over 6LoWPAN}

도 1은 본 발명이 적용되기에 적합한 6LoWPAN 네트워크 구성의 예,

도 2는 본 발명이 적용되기에 적합한 6LoWPAN 프로토콜 스택의 예,

도 3은 일반적인 IPv6 헤더 포맷을 도시한 도면,

도 4는 도 2에 도시된 MAC/PHY 계층의 데이터 프레임 포맷의 예,

도 5는 본 발명에 따른 다중 홉 트리를 도시한 도면,

도 6은 본 발명에 따른 분리되지 않은 헤더 포맷을 도시한 도면,

도 7은 도 6에 도시된 최종 목적지 필드를 도시한 도면,

도 8은 본 발명에 따른 계층적 라우팅 절차를 도시한 순서도,

도 9는 도 8에 도시된 짧은 주소 할당 방법을 나타낸 순서도,

도 10은 도 8에 도시된 라우팅 처리 절차를 도시한 순서도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10: PAN 코디네이터 20-1~20-3: 라우터

30-1~30-5: 종단장치

본 발명은 저전력 무선 개인 영역 네트워크(Low power Wireless Personal Area Networks; LoWPAN)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크(IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks; 이하, '6LoWPAN' 이라 함)상에서 동적 주소할당을 이용한 계층적 라우팅 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 개인 영역 네트워크(Personal Area Network: PAN)는 널리 알려진 근거리통신망(LAN)이나 원거리통신망(WAN)과 대비되는 개념으로 개인마다 각각 고유한 네트워크를 갖게 하는 것으로, 무선 센서 네트워크와 홈 네트워크 등 다양한 분야에 이용될 수 있다. 이러한 PAN을 무선으로 구현하기 위한 노력에 따라 IEEE 802.15.3 표준으로 고속 무선 개인 영역 네트워크 규격이 발표됨과 아울러 IEEE 802.15.4-2003 표준으로 센서 네트워크의 하나인 저전력 무선 개인 영역 네트워크(Low power Wireless Personal Area Networks; LoWPAN) 규격이 발표되었다.

한편, IPv6가 IETF를 통해 논의를 시작한 후 대부분의 규격이 완성되어 IPv6를 실제적으로 적용하고자 하는 노력이 강화되고 있고, 이러한 노력의 일환으로 저전력 무선 개인 영역 네트워크(Low power Wireless Personal Area Networks; LoWPAN)를 통해 IPv6 패킷을 전송하고자 하는 '6LoWPAN Working Group'이 탄생되어 IPv6 패킷 전달을 위해 IEEE 802.15.4 MAC 계층과 IPv6 계층 사이에 적응계 층(Adaptation Layer)을 두는 IETF 인터넷 드래프트(montenegro-lowpan-ipv6-over-802.15.4)를 발표한 바 있다.

이러한 인터넷 드래프트(montenegro-lowpan-ipv6-over-802.15.4)에 따르면, 6LoWPAN 장치의 인터페이스 식별자는 EUI-64 [EUI64]를 기초로 하고 있다. 인터페이스 식별자는 6LoWPAN에서의 멀티-홉 라우팅을 위한 라우팅 테이블 작성에 사용될 수 있다. 그러나 6LoWPAN 장치들의 제한적인 기능들( 즉, 저전력, 제한된 메모리 공간, 작은 패킷 크기)을 고려해 보았을 때, 라우팅 테이블과 EUI-64 식별자를 사용한 온-디맨드 멀티-홉 라우팅(on-demand multi-hop routing)의 광범위한 사용이 제한될 수 있다. 게다가 6LoWPAN에 많은 수의 장비들이 배치될 것으로 기대될 경우 라우팅 테이블을 사용하는 것은 더욱 어려워진다. 즉, 온-디맨드 라우팅 방법은 애드혹(Ad-hoc) 혹은 메쉬 타입 무선 네트워크에서 효율적인 경로를 설정할 수 있으나, 이러한 라우팅 방법은 데이터 패킷의 중계를 위해 각 노드가 라우팅 테이블(routing table)을 구비해야 하는데, 6LoWPAN의 디바이스는 한정된 메모리 공간을 갖고 있는 경우가 대부분이므로, 제약된 메모리 공간내에 라우팅 테이블을 구축하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크(6LoWPAN)에서 16비트 짧은 주소의 동적 할당을 이용한 계층적 라우팅 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 방법은, 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크(IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks; '6LoWPAN')상에서의 라우팅 방법에 있어서, 스캔에 의해 이웃노드를 검출하는 제1 단계; 상기 이웃노드와 연관을 통해 주소를 할당받는 제2 단계; 이웃 테이블과 라우팅 테이블을 관리하는 제3 단계; 및 패킷이 수신되면, 소정 절차에 따라 다음 홉 노드를 찾아 패킷을 포워딩하는 제4 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 제2 단계는 이웃하는 부모의 자식 유무를 판별하여 자식이 없을 경우에는 수학식 "자식주소(FC) = 최대자식의 수(MC) * 부모의 주소(AP) + 1"에 따라 주소를 할당하고, 이미 자식이 있을 경우에는 자식중 가장 큰 주소에 1을 더하여 주소를 할당한다.

상기 제4 단계는 현재노드의 부모노드의 주소를 계산하는 단계; 현재노드가 목적노드의 선조 멤버 또는 후손 멤버인지를 판별하는 단계; 현재노드가 목적노드의 선조 멤버이면, 다음 홉 노드는 AA(DC+1,D)로 구하고, 현재노드가 목적노드의 후손 멤버이면, 다음 홉 노드는 AA(DC-1,C)로 구하며, 나머지의 경우 다음 홉 노드는 AA(DC-1,C)로 구하는 단계; 및 구해진 다음 홉 노드로 포워딩하는 단계를 구비한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하 기로 한다.

도 1은 본 발명이 적용되기에 적합한 6LoWPAN 네트워크 구성의 예이고, 도 2는 본 발명이 적용되기에 적합한 6LoWPAN 프로토콜 스택의 예이다.

본 발명이 적용되기에 적합한 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크(6LoWPAN)은 도 1에 도시된 바와 같이, 하나의 PAN 코디네이터(10)와, 다수의 라우터(20-1~20-3), 및 종단 장치(30-1~30-5)들로 이루어진다. IEEE 802.15.4 규격에 따르면, 6LoWPAN의 디바이스들은 IEEE 802.15.4 의 완전한 프로토콜 셋을 구현한 전기능 디바이스(Full Function Device:FFD)와, 라우터 기능을 가지지 않은 부분기능 디바이스(Reduced Function Device:RFD)로 구분되는데, PAN 코디네이터(10)와 라우터들(20-1~20-3)은 FFD 디바이스이고, 종단장치(End Device; 30-1~30-5)는 RFD 디바이스이다.

그리고 IEEE 802.15.4 규격에 따른 6LoWPAN의 디바이스들은 네트워크상에서 부모 디바이스와 자식 디바이스로 연결되는데, 자식 디바이스는 연관(Association)을 통해 부모 디바이스로부터 16비트의 짧은 주소를 동적으로 할당받는다. 즉, IEEE 802.15.4 장치는 부모장치라고도 불리는 이웃장치(또는 라우터)와의 연관(association) 동작 중에 16비트의 짧은 주소를 동적으로 할당받을 수 있고, 이 할당받은 짧은 주소만을 가지고 부모 또는 자식과 통신을 알 수 있다. 디어소시에이션(Disassociation)은 이웃 장치와의 존재하는 연관(association)을 제거하는 절차이다.

PAN 코디네이터(Coordinator:10)는 6LoWPAN의 가장 중요한 관리자가 되는 full-function device(FFD)로서, 비콘(beacon)의 전송을 통해 전체 6LoWPAN의 동기를 초기화할 수 있다.

종단장치(30-1~30-5)는 라우터에 연결되어 다른 라우터에 연결된 종단장치와 통신할 수 있고, 라우터(20-1~20-3)는 종단장치 혹은 다른 라우터로부터 수신된 패킷을 본 발명에 따른 계층적 라우팅 방법에 따라 라우팅한다.

본 발명과 관련하여 사용되는 주요 용어를 정의하면, 다음과 같다.

현재 노드(Current Node)는 6LoWPAN 상의 어떤 노드 즉, IEEE 802.15.4 장치가 IPv6 패킷을 받았을 때 그 노드를 의미하고, 깊이(Depth)는 6LoWPAN의 코디네이터(coordinator:10)로부터 해당 장치까지의 홉-거리를 의미한다. 코디네이터( Coordinator:10)의 깊이(depth)는 0이다. 그리고 최대 자식수(Maximum Number of Children: MC)는 해당 장치가 최대로 가질 수 있는 자식의 수이고, 이웃 테이블(Neighbor Table)은 개인동작영역(personal operating space:POS) 내의 이웃 장치들의 정보를 가지고 있는 테이블을 의미하며, 개인영역망 아이디(PAN Id)는 관리를 위해 6LoWPAN에 부여되는 6LoWPAN 16비트 식별자를 의미한다. 여기서, 개인동작영역(Personal Operating Space:POS)은 IEEE 802.15.4 패킷의 무선 전송의 감지 범위 내 영역을 의미한다.

이웃 테이블은 개인영역망 아이디(PAN Id: 16 bits), 이웃의 짧은 주소( Neighbor.16 bit short address:16 bits), 이웃의 EIU 64주소( Neighbor.IEEE EUI 64 bit address:64 bits), 이웃 디바이스 타입(Neighbor.Device type:2 bits), 이웃 관계(Neighbor.Relationship: 2 bits), 이웃 깊이( Neighbor.Depth: 8 bits)와 같은 항목들을 포함한다.

이웃 테이블의 이웃 디바이스 타입(Neighbor.Device type: 2 bits) 필드는 '00'이면 코디네이터(Coordinator), '01'이면 라우터(Router), '10'이면 종단장치(End device)를 나타내고, '11'은 유보(Reserved)되어 있다. 이웃 테이블의 이웃 관계(Neighbor.Relationship: 2 bits) 필드는 '00'이면 부모(Parent), '01'이면 자식(Child)을 나타내고, '10'과 '11'은 유보(Reserved)되어 있다.

부분기능 장치(Reduced Function Device: RFD)는 라우터의 기능을 가지지 않은 6LoWPAN의 IEEE 802.15.4 장치로서, IPv6 패킷들을 다음 홉 장치에 포워딩할 수 없다. 이것은 6LoWPAN 상에서 종단장치(End device)밖에 될 수 없다. 라우터(Router)는 6LoWPAN 상에서 패킷을 다음 홉 장치에 라우팅해줄 수 있는 FFD이고, 짧은 주소(Short Address)는 부모로부터 동적으로 장치에 할당된 16비트 주소이다.

본 발명이 적용되는 6LoWPAN 디바이스들은 도 2에 도시된 바와 같이, 물리계층(L1), 맥(MAC) 계층(L2), 적응 계층(Adaption layer;L3), IPv6 계층(L4)의 프로토콜이 탑재되는데, IPv6(L4) 위에 TPC, UDP, ICMP가 있고, 그위 응용 계층이 위치한다. 도 2에서 물리계층(L1)과 MAC 계층(L2)은 IEEE 802.15.4-2003 규격에 따르고, 적응 계층(L3)은 IETF 인터넷 드래프트(montenegro-lowpan-ipv6-over-802.15.4)로 규격에 따르며, IPv6 계층(L4)는 RFC 2460 및 관련 규격에 따른다.

도 3은 일반적인 IPv6 헤더 포맷을 도시한 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 MAC/PHY 계층의 데이터 프레임 포맷의 예이다.

본 발명에 적용되는 IPv6 헤더 포맷은 도 3에 도시된 바와 같이, 10행 x 32 비트= 40옥텟의 크기를 갖고 있고, 버전, 우선순위, 흐름레벨, 페이로드 길이, 다음 헤더, 홉 제한, 128비트의 소스 주소, 128비트의 목적지 주소로 이루어진다.

또한 IEEE 802.15.4-2003 규격에 따른 프레임은 코디네이터에서 비콘을 송신하기 위한 비콘 프레임과, 데이터를 전송하기 위한 데이터 프레임, 프레임을 성공적으로 수신하면 이를 상대방에 알려주는 응답 프레임, MAC 커맨드 프레임으로 구분되는데, 데이터 프레임은 도 4에 도시된 바와 같이 물리계층의 패킷 포맷이 프리앰블(Preamble Sequence)과 프레임 시작 식별자(Start of Frame Delimiter), 프레임길이(Frame Length), MAC계층 데이터 유닛(MPDU)으로 이루어지고, MAC 계층의 패킷 포맷은 프레임 제어(Frame Control), 시퀀스번호(Sequence Number), 어드레싱 필드(Addressing Field), 데이터 페이로드(Data Payload), 프레임 체크 시퀀스(FCS)로 이루어진다.

도 5는 본 발명에 따른 다중 홉 트리를 도시한 도면이고, 도 6은 본 발명에 따른 분리되지 않은 헤더 포맷을 나타낸 도면이며, 도 7은 도 6에 도시된 최종 목적지 필드를 나타낸 도면이다.

본 발명이 적용되는 6LoWPAN 네트워크의 각 장치들은 도 5에 도시된 바와 같이, 다중 홉을 갖는 트리의 노드로 표현될 수 있다. 도 5를 참조하면, 트리 구조에서 루트(root)에 해당하는 노드 A는 PAN 코디네이터(10)이고 깊이는 '0'이다. 노드 B와, 노드D, 노드F는 라우터(20-1~20-3)이고, 노드 C와, 노드 E, 노드 G, 노드H, 노드 I는 종단 장치(30-1~30-5)이다.

그리고 본 발명에 따른 라우팅을 위한 메시지 포맷을 설명하면 다음과 같다.

본 발명에서는 멀티-홉 라우팅이 메시지 포맷[I-D.montenegro- lowpan-ipv6-over-802.15.4]에 의해 응용 계층에서 발생한다고 가정하며, 본 발명에 따른 계층적 라우팅을 위한 메시지 포맷 중 분리되지 않은 헤더 포맷은 도 6에 나타낸 바와 같다. 도 6에 나타낸 헤더 포맷은 위치(LF), 프로토콜 타입(prot_type), 엠(M), 최종 목적지(Final Destination), IPv6 패킷 각 필드로 이루어진다.

도 6을 참조하면, "LF"의 2비트 필드는 다음 표1과 같이, 인코딩에 따라 링크 조각의 상대적 위치를 명시한다.

00: Unfragmented 11:Interior Fragment

상기 표1과 같이, 위치(LF) 필드가 '00'이면 분리되지 않은 패킷(Unfragmented)을 나타내고, '11'이면 분해한 패킷(Interior Fragment)을 나타낸다.

프로토콜 타입(prot_type)의 7비트 필드는 링크 조각에서 제공하고, "M" 비트는 애드 혹 메시(ad hoc mesh) 라우팅 또는 계층적 라우팅을 위해 사용되는 "Final Destination(최종 목적지)" 필드가 있는지를 알리는데 사용한다. 만약, M이 '1'로 설정될 경우 최종 목적지(Final Destination) 필드는 IPv6 패킷을 우선한다.

상기 "Final Destination" 필드는 도 7에 나타낸 바와 같으며, 각 필드는 다음과 같이 정의된다. 도 7을 참조하면, "S" 필드는 만약 주소 필드가 EUI-64일 경우 '0'이고, 16비트 짧은 주소일 경우는 '1'이다. " Hops Left"의 7비트 필드는 다음 홉으로 패킷을 전송하기 전 각각의 포워딩 노드에서 1씩 감소시킨다. 만약, Hops Left가 '0'이 되면 패킷은 버려진다. "Address"는 최종 목적지의 16비트 짧은 주소 또는 EUI-64인 링크 계층 주소이다.

도 8은 본 발명에 따른 계층적 라우팅 절차를 도시한 순서도이다.

본 발명이 적용된 6LoWPAN 디바이스는 먼저 존재하는 다른 6LoWPAN 디바이스를 발견하고자 시도한다. 이를 위해 해당 디바이스는 먼저 자신이 FFD인지 RFD인지를 판별한다(S1).

FFD이면, IEEE 802.15.4에 따른 능동(active) 혹은 수동(passive) 스캔 과정을 수행하여 이웃장치를 검출한다(S2,S3). 이웃장치가 검출되면 연관절차를 통해 도 9에 도시된 바와 같이 16비트의 짧은 주소를 동적으로 할당하고, 이어 이웃 테이블을 관리함과 아울러 라우팅 테이블을 관리한다(S4~S7). 그리고 이웃하는 노드로부터 패킷이 수신되면 도 10에 도시된 라우팅 절차를 수행한다(S8,S9). 이웃장치가 검출되지 않으면 스스로 새로운 코디네이터로 동작한다(S10).

RFD이면, IEEE 802.15.4에 따른 능동(active) 혹은 수동(passive) 스캔 과정을 수행하여 이웃장치를 검출하고, 이웃장치가 검출되면 연관절차를 통해 도 9에 도시된 바와 같이 16비트의 짧은 주소를 동적으로 할당하여 이웃장치와 통신을 준비한다(S11~S14).

도 9는 도 8에 도시된 짧은 주소 할당 방법(S5, S14)을 나타낸 순서도이다.

IEEE 802.15.4 장치들의 독특한 특성 중 하나는 MAC 계층에서의 16비트 짧은 주소의 동적 할당이다. 그러므로 IEEE 802.15.4 장치는 두 개의 다른 주소를 가질 수 있다. 64비트 확장 주소뿐만 아니라 IEEE 802.15.4 장치는 부모 장치와의 연관(association) 동작이 끝난 다음 16비트 짧은 주소를 할당받을 수 있다.

IEEE 802.15.4 장치가 6LoWPAN에 가입하고 싶어할 때, IEEE 802.15.4 장치는 먼저 존재하는 6LoWPAN을 발견하고자 시도한다. IEEE 802.15.4는 이 발견하는 동작을 위하여 능동(active)과 수동(passive) 스캔 과정을 명시하고 있다. 이 둘 중 하나의 스캔 과정을 통해 자식 장치는 자신의 POS 안에 6LoWPAN이 있는지 확인한다.

만약, 6LoWPAN이 없다면 자식 장치가 새로운 6LoWPAN의 개시자(coordinator)가 되며 자신의 짧은 주소를 '0'으로 가정한다. 그렇지 않을 경우, 자식 장치는 존재하는 이웃 장치(또는 부모)를 찾게 된다. 부모를 찾은 다음 자식은 IEEE 802.15.4 MAC 계층에서 부모와 연관(association)을 시도하고, 성공하게 되면 16비트 짧은 주소를 부모로부터 받게 된다.

이때 주소할당 방법은 도 9에 도시된 바와 같이, 이웃하는 부모의 자식 유무를 판별하여 자식이 없을 경우에는 다음 수학식1에 따라 주소를 할당하고, 이미 자식이 있을 경우에는 자식들이 가진 주소중 가장 큰 주소에 1을 더하여 주소를 할당한다(S51~S54).

FC = MC * AP + 1

상기 수학식 1에서, 'FC'는 첫 번째 자식의 주소이고, 'AP'는 부모의 주소이 다. 그리고 'MC'는 부모가 가질 수 있는 최대 자식의 수이다. 만약, 부모가 연관(association) 전에 가지고 있던 자식이 없었다면, 새로운 자식은 첫 번째 자식이 되고, 앞서의 수학식 1에 의해 새로운 짧은 주소를 받게 된다.

만약, 새로운 자식이 부모의 첫 번째 자식이 아니라면, IEEE 802.15.4 장치는 부모의 존재하는 자식 중 가장 큰 주소에 1을 더한 주소를 받게 된다. 이 할당을 위해 라우터는 반드시 자식과 부모의 정보를 가진 이웃 테이블을 유지해야 한다.

이와 같은 본 발명의 방법은 깊이에 대한 제한을 가지지 않으며, 따라서 점진적으로 증가하는 네트워크에 효과적이다. 그리고 'MC' 하나 만을 파라미터로 사용하는 점은 이질적인 6LoWPAN에 잘 적용된다.

도 10은 도 8에 도시된 라우팅 처리 절차를 도시한 순서도이다.

먼저, 본 발명에 따른 라우팅 동작을 위해 다음 표2와 같은 기호가 정의된다.

D: 목적 노드 C: 현재 노드(current node) AC: 현재 노드의 주소 AP: 현재 노드의 부모의 주소 SA: 목적 노드의 선조 노드들의 집합 SD: 목적 노드의 후손 노드들의 집합 AA(D, k) : 노드 K의 깊이(depth) D에 위치한 선조 노드의 주소 DD: 목적 노드의 깊이 DC: 현재 노드의 깊이

본 발명의 실시예에서 모든 노드는 자신의 깊이를 알고 있다고 가정한다. 어떤 노드가 패킷을 받았을 때 그것을 용어 섹션에서 설명한대로 현재 노드(current node)라고 부른다. 현재 노드의 부모의 주소, AP는 다음의 수학식 2와 같이 계산될 수 있다(S91).

AP = [(AC - 1) / MC]

상기 수학식 2에서, [ ]는 floor 함수로서, 예컨대 [8.3] = 8이 된다.

이어, 현재 노드(C)는 먼저 상기 수학식 2를 이용하여 부모의 주소를 구한 후, 현재노드(C)가 목적노드의 선조(SA) 또는 후손(SD) 노드인지를 결정한다(S92).

현재 노드(C)가 패킷을 받았을 때, 다음 홉 노드는 다음과 같은 세 가지 경우로 계산된다.

만약, 현재노드(C)가 목적노드의 선조(SA)의 멤버일 경우에는 다음 홉 노드는 "AA(DC+1, D)"가 되고, 만약, 현재노드(C)가 목적노드의 후손(SD)의 멤버일 경우에는 다음 홉 노드는 "AA(DC-1, C)"가 되며, 나머지 경우에 다음 홉 노드는 "AA(DC-1, C)"가 된다(S93~S98).

이어 패킷 헤더의 " Hops Left"의 7비트 필드에서 패킷을 전송하기 전 1을 감한 후 앞서 구해진 다음 홉 노드로 포워딩한다(S99,S100).

어떤 노드의 이웃 테이블은 부모와 자식들의 정보를 유지한다. 만약, 어떤 노드가 그 부모와의 연관(association)을 잃었을 때, 그것은 이웃 테이블의 정보를 활용하여 이전의 부모와 재연관(re-association)을 시도해야 한다. 6LoWPAN이 비콘-동작 모드라면, 연관(association)을 잃었음을 인식하기 위해, 노드는 주기적인 비콘의 수신을 이용할 수 있다. 때때로, 연관(association)은 다음과 같은 이유로 복구되지 못한다. 즉, 배터리 부족, 노드의 이동성 그리고 고장 등의 경우, 노드는 POS 내의 새로운 부모와 연관(association)을 시도해야 한다.

현재 노드가 계층적 라우팅을 이용해 패킷을 포워딩하려고 하는데, 다음 홉 노드(부모 또는 자식)에게 어떤 이유로 전송되지 못할 경우, 현재 노드는 경로를 복구하거나 포워딩 에러를 출발지에 보고하려고 시도해야 한다.

상술한 상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크(6LoWPAN)상에서 동적 할당된 16비트 짧은 주소를 활용하여 계층적 라우팅을 사용할 수 있다. 계층적 라우팅이 최선 미달의 라우팅 경로를 만드는 것임에도 불구하고, 본 발명에 따르면 라우팅 테이블을 유지하는 오버헤드를 상당히 줄일 수 있다.

또한, 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크(6LoWPAN)에서 16비트 짧은 주소의 동적 할당을 이용한 계층적 라우팅 방법은, 센서 네트워크의 하나인 LoWPAN외의 또 다른 센서 네트워크에도 적용가능하다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 6LoWPAN 상에서 동적 주소 할당 방법을 이용하여 계층적 라우팅을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다고 할 것이다.

Claims

인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크(IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks; '6LoWPAN'), 저전력 무선 개인 영역 네트워크(LoWPAN), 그리고 센서 네트워크에서의 라우팅 방법에 있어서,

스캔에 의해 이웃노드를 검출하는 제1 단계;

상기 이웃노드와 연관을 통해 주소를 할당받는 제2 단계;

이웃 테이블과 라우팅 테이블을 관리하는 제3 단계; 및

패킷이 수신되면, 소정 절차에 따라 다음 홉 노드를 찾아 패킷을 포워딩하는 제4 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크, 저전력 무선 개인 영역 네트워크, 그리고 센서 네트워크상에서 계층적 라우팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 제2 단계는

이웃하는 부모의 자식 유무를 판별하여 자식이 없을 경우에는 다음의 수학식

"자식주소(FC) = 최대자식의 수(MC) * 부모의 주소(AP) + 1"

에 따라 주소를 할당하고, 이미 자식이 있을 경우에는 자식중 가장 큰 주소에 1을 더하여 주소를 할당하는 것을 특징으로 하는 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크, 저전력 무선 개인 영역 네트워크, 그리고 센서 네트워크상에서 계층적 라우팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 제4단계는

현재노드의 부모노드의 주소를 계산하는 단계;

현재노드가 목적노드의 선조 멤버 또는 후손 멤버인지를 판별하는 단계;

현재노드가 목적노드의 선조 멤버이면, 다음 홉 노드는 AA(DC+1,D), 즉 노드 D(목적노드)의 깊이(depth) DC(현재노드의 깊이)+1에 위치한 선조 노드의 주소로 구하고, 현재노드가 목적노드의 후손 멤버이면, 다음 홉 노드는 AA(DC-1,C), 즉 노드 C(현재노드)의 깊이(depth) DC(현재노드의 깊이)-1에 위치한 선조 노드의 주소로 구하며, 나머지의 경우 다음 홉 노드는 AA(DC-1,C)로 구하는 단계; 및

구해진 다음 홉 노드로 포워딩하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크, 저전력 무선 개인 영역 네트워크, 그리고 센서 네트워크상에서 계층적 라우팅 방법.
제3항에 있어서, 상기 부모노드의 주소(AP)는 다음의 수학식

AP = [(AC - 1) / MC]

(여기서, AC는 현재노드의 주소, [ ]는 floor 함수)

으로 구해지는 것을 특징으로 하는 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크, 저전력 무선 개인 영역 네트워크, 그리고 센서 네트워크상에서 계층적 라우팅 방법.
제1항에 있어서, 상기 이웃 테이블은

개인영역망 아이디(PAN Id: 16 bits), 이웃의 짧은 주소( Neighbor.16 bit short address:16 bits), 이웃의 EIU 64주소( Neighbor.IEEE EUI 64 bit address:64 bits), 이웃 디바이스 타입(Neighbor.Device type:2 bits), 이웃 관계(Neighbor.Relationship: 2 bits), 이웃 깊이( Neighbor.Depth: 8 bits)와 같은 항목들을 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크, 저전력 무선 개인 영역 네트워크, 그리고 센서 네트워크상에서 계층적 라우팅 방법.
제5항에 있어서, 상기 이웃 디바이스 타입(Neighbor.Device type: 2 bits)은

'00'이면 코디네이터(Coordinator), '01'이면 라우터(Router), '10'이면 종단장치(End device)를 나타내는 것을 특징으로 하는 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크, 저전력 무선 개인 영역 네트워크, 그리고 센서 네트워크상에서 계층적 라우팅 방법.
제5항에 있어서, 상기 이웃 관계(Neighbor.Relationship:2 bits)는

'00'이면 부모(Parent), '01'이면 자식(Child)을 나타내는 것을 특징으로 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크, 저전력 무선 개인 영역 네트워크, 그리고 센서 네트워크상에서 계층적 라우팅 방법.