KR101065663B1 - 트리 토폴로지 네트워크에서 루트 유지 방법 및 기록매체 - Google Patents

트리 토폴로지 네트워크에서 루트 유지 방법 및 기록매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 트리 토폴로지 네트워크에서 루트 유지 방법 및 기록매체를 개시한다. 본 발명은 트리 토폴로지 네트워크에서 부모 노드(제2 노드)와 링크가 단절된 제1 노드가 루트를 유지하는 방법에 있어서, 상기 제2 노드와의 링크 단절 시 스캔을 통해 주변 노드를 검색하는 단계; 미리 설정된 알고리즘을 이용하여 상기 검색된 주변 노드 중 상기 제2 노드의 부모 노드가 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제2 노드의 부모 노드(제3 노드)가 존재하는 경우, 상기 제3 노드를 자신의 부모 노드로 선택하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면, 효율적이며 안정적으로 라우팅 처리가 가능하다는 장점이 있다.
지그비, 트리 토폴로지, 노드, 루트, 라우팅, 부모 노드, 재접속

Description

트리 토폴로지 네트워크에서 루트 유지 방법 및 기록매체{Method and Recording media for maintaining route in tree topology network}
본 발명은 트리 토폴로지 네트워크에서 루트 유지 방법 및 기록매체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 트리 토폴로지 네트워크 상에서 링크의 단절이 발생하는 경우에 효율적으로 재접속과 재접속 후 라우팅이 유지될 수 있도록 하는 방법 및 기록매체에 관한 것이다.
비동기 통신 표준으로 가장 흔하게 사용되는 지그비(ZigBee)는 CSMA/CA 채널 액세스를 채택하고 있으며, 각 센서 노드(이하, '노드' 라 함)의 접속이 무선으로 이루어지는 무선 개인 영역 네트워크를 의미한다.
지그비 네트워크는 스타 구성, 트리 토폴로지 또는 멀티 홉 메시 네트워킹 토폴로지 구조 중 하나로 구현될 수 있으며, 데이터 전달 보장, 대규모 네트워크 통합, 각 노드 사이의 상호 작동성 등을 원하는 개발자에게 다양한 이점을 제공하기 때문에 최근에 부각되고 있다.
지그비 네트워크에서 센서 노드(이하, '노드' 라 함)의 주요 기능은 센서를 이용한 환경정보 수집 및 가공, 계산, 무선 전송으로 구분할 수 있으며, 이중에 가 장 많은 에너지를 소모하는 무선 전송의 횟수를 감소시켜 센서 네트워크를 더 오랫동안 지속시키고자 하는 노력이 진행되고 있다.
이에 대한 연구로 트리 토폴로지에서의 전달 홉수(Hop count) 감소 기법이나, 종단 노드(end device)와 라우터(router)간 슬립 모드(sleep mode) 타이밍 조절을 통한 무선 전송 횟수의 감소방법 등 다양한 연구가 이루어지고 있다.
이처럼 지그비 네트워크에 있어 저전력 통신을 위한 다양한 연구가 진행되고 있으나, 링크가 단절된 노드의 재접속 시 발생하는 전력 소모 문제에 대해서는 아직 많은 연구가 진행되고 있지 않다.
2004년 발표된 ZigBee specification 1.0 과 가장 최근에 공개된 2007 ZigBee specification에서는 트리 토폴로지 구조를 갖는 지그비 네트워크에서 릴레이(Relay) 역할을 하는 라우터(router) 또는 종단 노드 (트리 토폴로지 구조의 종단 센서노드)에 문제가 발생하는 경우에, 이 노드에 관련된 노드들이 네트워크에 새롭게 재접속하는 방법을 제시한다.
도 1은 종래기술에 따른 노드의 네트워크 재접속 방법을 설명하기 위한 도면으로서, 만일 도 1과 같은 네트워크에서 제1 노드(134)의 부모인 제2 노드(133)의 고장 등으로 인해 제2 노드의 링크가 단절되는 경우, 제1 노드(134)와 제2 노드(133) 뿐만 아니라, 제1 노드(134)와 그 하위 노드(135,136)에 대해서도 모든 접속을 해제하고 Orphaning 절차를 통해서 제1 노드(134) 및 그 하위 노드(135,136) 모두가 네트워크에 다시 참가한다.
이때 각 노드가 새로운 부모 노드를 선택하여 네트워크에 재접속 하면 새로 운 부모 노드로부터 새로운 주소를 부여 받게 된다.
보다 상세하게, 각 노드들은 데이터 프레임을 전송할 때 인접 노드에 대한 실패 카운터(failure counter)를 유지한다. 만약 실패 카운터 값이 미리 설정된 임계치(nwkcRepairThreshold)를 초과하면 노드(134 내지 136)는 루트 수정을 초기화한다.
트리 토폴로지에서는 MAC 부계층에서 MLME-SYNC-LOSS.indication primitive(PAN ID 충돌)가 발생하거나 자신의 부모 노드(133)로 메시지를 전달할 수 없으면, 자식 노드(134)는 자신의 부모 노드(133) beacon과의 동기를 잃는다.
이때 자식 노드(134)는 기존 부모와 새 부모를 탐색하는 Orphaning 절차를 개시한다. 만약 Orphaning 절차를 개시하는 노드(134)가 하위에 자식 노드(135,136)들을 가지고 있다면 모든 자식 노드들과 접속을 해제한 후 새로운 부모에 연결하고 새 부모로부터 주소를 새로 할당 받는다.
상기한 재접속 방법에 따르면, 부모 노드와 링크가 단절된 모든 하위 노드들은 개별적으로 RF 스캔, 재접속 절차를 수행하며, 이전에 저장하고 있던 모든 토폴로지 관련 정보들, 예를 들어, 부모 노드, 자식 노드, 이웃 노드 및 각 노드의 주소 정보를 모두 리셋한다. 또한, 재접속 절차 후 새로운 주소를 할당 받는다.
이러한 재접속 절차는 부모 노드와 연쇄적으로 연결된 다른 모든 노드들에게 불필요하게 에너지를 소모하게 하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 링크의 단절 시, 효율적으로 네트워크에 재접속할 수 있는 트리 토폴로지 네트워크에서 루트 유지 방법 및 기록매체를 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 각 노드의 재접속 절차가 완료된 후에 각 노드 사이에 라우팅이 정상적으로 수행될 수 있도록 하는 트리 토폴로지 네트워크에서 루트 유지 방법 및 기록매체를 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 트리 토폴로지 네트워크에서 부모 노드(제2 노드)와 링크가 단절된 제1 노드가 루트를 유지하는 방법에 있어서, 상기 제2 노드와의 링크 단절 시 스캔을 통해 주변 노드를 검색하는 단계; 미리 설정된 알고리즘을 이용하여 상기 검색된 주변 노드 중 상기 제2 노드의 부모 노드가 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 및 상기 제2 노드의 부모 노드(제3 노드)가 존재하는 경우, 상기 제3 노드를 자신의 부모 노드로 선택하는 단계를 포함하는 루트 유지 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 트리 토폴로지 네트워크에서 부모 노드(제2 노드)와 링크가 단절된 제1 노드와 새롭게 연결이 설정된 제2 노드의 부모 노드(제3 노드)에서 루트를 유지하는 방법으로서, 상기 제1 노드의 재접속 시, 상기 제1 노드의 자식 노드로의 등록 및 상기 제2 노드의 링크 단절과 관련하여 이웃 테이 블(neighbor table)을 갱신하는 단계-상기 제1 노드의 재접속 시 상기 제1 노드 및 상기 제1 노드의 하위 노드는 주소가 이전과 동일함-; 및 상위 노드로부터 상기 제1 노드의 하위 노드가 목적지인 데이터 프레임이 수신되는 경우, 상기 이웃 테이블을 상기 데이터 프레임을 상기 하위 노드로 라우팅하는 단계를 포함하는 루트 유지 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 트리 토폴로지 네트워크에서 루트를 유지하는 방법으로서, 제1 노드가 부모 노드(제2 노드)와 링크가 단절되는지 여부를 확인하는 단계; 상기 제1 노드가 상기 제2 노드와의 링크 단절 시, 상기 제2 노드의 부모 노드(제3 노드)에 대해 상기 제2 노드와 동일한 깊이를 갖는 제4 노드에 재접속하는 단계; 상기 제4 노드가 상기 제3 노드의 라우팅 테이블에 상기 링크가 단절된 제2 노드의 주소를 목적지 주소(Destination address) 필드에 기록하고 자신의 주소를 다음 홉 주소(Next-hop address) 필드에 추가시키기 위한 커맨드를 상기 제3 노드로 전송하는 단계; 및 상기 제4 노드가 자신의 이웃 테이블에 상기 제1 노드를 고아(orphan) 노드로 등록하는 단계를 포함하는 루트 유지 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기한 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체가 제공된다.
본 발명에 따르면, 링크의 단절이 있는 경우, 하나의 노드만이 재접속 절차를 수행하도록 하여 네트워크 전체에서 에너지 소모를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면, 링크가 단절된 노드의 재접속이 이루어지는 경우, 해당 노드 및 그 하위 노드의 주소가 변경되지 않기 때문에 재접속 절차가 간소해지는 장점이 있다.
나아가, 새로운 부모 노드가 이웃 테이블 및 미리 설정된 알고리즘을 이용하여 주소 변경이 없는 하위 노드에 대해 정상적으로 라우팅을 수행할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
본 발명은 도 1과 같은 지그비의 트리 토폴로지 네트워크에서 노드 중 하나의 고장 등으로 인해 링크 단절이 발생하는 경우에 효율적으로 루트를 유지하기 위한 방법을 제시한다.
하기에서는 지그비 네트워크에서 루트 유지 방법을 중심으로 설명하나, 모든 무선 개인 영역 네트워크에 본 발명이 적용될 수 있을 것이다.
또한 하기에서는 도 1과 마찬가지로 제1 노드(134)가 그 부모 노드인 제2 노드(133)와 링크가 단절되는 경우 제1 노드(134)가 네트워크에 재접속하는 과정 및 재접속 후 라우팅 과정을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 링크가 단절된 노드의 재접속 과정을 도시한 순서도이다.
도 2는 제2 노드(133)의 고장 등으로 링크가 단절된 자식 노드인 제1 노드(134)에서 수행하는 과정을 도시한 것이다.
도 2를 참조하면, 제1 노드(134)는 제2 노드(133)와의 링크가 단절되는지 여부를 확인한다(단계 200).
제1 노드(134)는 제2 노드(133)로의 데이터 프레임의 전송을 실패하는 횟수를 카운트함으로써 링크의 단절 여부를 확인할 수 있다.
링크 단절이 발생하는 경우, 제1 노드(134)는 RF 스캔을 통해 자신의 주변에 위치한 노드를 검색한다(단계 202).
이후, 제1 노드(134)는 미리 설정된 알고리즘을 이용하여 검색된 주변 노드 중 제2 노드(133)의 부모 노드(Grandparent(GP) 노드, 이하 '제3 노드' 라 함)가 존재하는지 여부를 판단한다(단계 204).
도 1을 참조하면, 제3 노드는 107번 노드이다.
단계 204에서 검색된 주변 노드 중 제3 노드가 존재하는 경우 제1 노드(134)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제3 노드(107)를 새로운 부모 노드로 선택하여 네트 워크에 재접속한다(단계 206).
단계 206에서, 각각의 이웃 테이블(neighbor table)에 제1 노드(134)는 제3 노드(107)를 부모 노드로, 제3 노드(107)은 제1 노드(134)를 자식 노드로 등록한다.
이때, 제3 노드(107)는 이전의 자식 노드였던 제2 노드(133)의 링크가 단절되었다는 점을 확인하여 자신의 이웃 테이블을 갱신한다.
한편, 상기한 단계 204에서 검색된 주변 노드 중 제3 노드(107)가 존재하지 않는 경우, 제1 노드(134)는 도 4에 도시된 바와 같이, 제3 노드(107)의 자식 노드 중 상기한 제2 노드(133)와 깊이(depth)가 동일한 노드(도 1의 108번 노드, 이하, '제 4 로드' 라 함)를 부모 노드로 선택한다(단계 208).
만일, 단계 208을 통해서 깊이가 동일한 제4 노드가 검색되지 않은 경우에는 종래와 같은 재접속 절차가 수행된다.
본 발명에 따르면, 제1 노드(134)가 새로운 부모 노드를 선택하는 과정은 하기의 수학식 1 내지 3을 통해 수행될 수 있다.
Figure 112009037772155-pat00001
여기서, 수학식 1은 분산주소할당 알고리즘 수식이다.
Cm은 부모가 가질 수 있는 최대 자식의 수, Lm은 네트워크가 가질 수 있는 최대 깊이(depth) 수, Rm은 부모가 가질 수 있는 최대 라우터의 수, d 는 깊이이다.
도 3 내지 도 4에서 Cm=5, Lm=4, Rm=4이다.
Figure 112011020640480-pat00021
Figure 112011020640480-pat00003
삭제
여기서, AGP는 링크가 끊어진 부모(제2 노드)의 부모 노드(제3 노드)의 주소이며 dp는 링크가 끊어진 부모 노드(제2 노드)의 깊이이다.
본 발명에 따른 제1 노드(134)는 수학식 1 내지 3을 통해 우선적으로 제3 노드(107)를 새로운 부모 노드로 선택하며, 제3 노드(107)가 검색되지 않은 경우, 계산된 AGP를 이용하여 AGP 의 하나의 깊이 아래의 제4 노드를 찾아 이를 새로운 부모 노드로 선택하게 된다.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 링크 단절이 발생하 는 경우, 제1 노드(134)만의 재접속 절차가 수행된다.
이때, 제1 노드(134)는 새로 연결된 부모 노드(제3 노드 또는 제4 노드)로 부터 새로운 주소를 할당 받지 않고 기존 주소를 그대로 유지한다.
한편, 제1 노드(134)의 하위 노드(135,136)는 RF 스캔 및 부모 노드 선택 과정을 수행하지 않으며, 제1 노드(134)와 링크를 유지한다. 또한, 하위 노드(135,136)는 링크가 유지되고 있으므로 기존 주소를 그대로 유지한다.
본 발명에 따르면, 제1 노드만의 재접속 절차가 수행되기 때문에 다른 하위 노드들에서는 재접속을 위한 트래픽이 발생하지 않아 에너지 감소 효과를 기대할 수 있다.
본 발명에 따르면, 제1 노드(134)의 재접속 절차가 완료된 이후, 제1 노드(134) 및 그 하위 노드(135,136)의 주소가 변경되지 않은 상태에서도 다운 스트림(상위 노드에서 하위 노드로의 데이터 전송) 시 정상적인 라우팅이 이루어지도록 제3 노드(107) 및 제4 노드(108)에서 적절한 알고리즘이 수행된다.
하기에서는 우선, 제1 노드(134)가 제3 노드(107)를 선택하여 재접속하는 경우에 다운 스트림의 정상적인 라우팅을 위한 제3 노드(107)에서의 처리 과정을 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 제1 노드가 제3 노드를 선택하여 재접속하는 경우의 다운 스트림 과정을 도시한 순서도이다.
도 5에서는 설명의 편의를 위해 제3 노드(107)의 상위 노드인 2번 노드에서 제1 노드(134)의 하위 노드(136)로 다운 스트림이 이루어지는 것을 예로 설명한다.
참고로 도 3 내지 4에 있어서, 0번 노드는 코디네이터 노드(Coordinator node)이며, 2번, 1번 등과 같은 노드는 라우터 노드로 정의될 수 있다.
제3 노드(107)는 상위 계층 또는 하위 계층으로부터 데이터 프레임을 수신한다(단계 500).
여기서, 계층은 노드 내에서의 처리 계층을 의미하는 것으로서, 물리 계층, 네트워크 계층, 어플리케이션 계층 등을 포함할 수 있다.
상위 계층으로부터의 데이터 프레임 수신은 자기 자신이 데이터 프레임을 생성하는 경우를 의미하며, 하위 계층으로부터의 데이터 프레임 수신은 다른 노드로부터 데이터 프레임을 수신하는 경우를 의미한다.
상기한 예에서는 상위 노드인 2번 노드로부터 데이터 프레임을 수신하는 경우이므로 제3 노드(107)는 하위 계층으로부터 데이터 프레임을 수신한다.
제3 노드(107)는 수신된 데이터 프레임이 유니케스트 프레임인지 여부를 판단한다(단계 502).
본 예에서, 수신된 데이터 프레임은 2번 노드에서 136번 노드로 다운 스트림 되는 것이므로 유니케스트 프레임이다.
만일, 수신된 데이터 프레임이 유니케스트 프레임이 아닌 경우, 제3 노드(107)는 해당 데이터 프레임을 브로드케스트한다(단계 504).
그러나, 수신된 데이터 프레임이 유니케스트 프레임인 경우, 제3 노드(107)는 데이터 프레임의 목적지가 자신인지 여부를 판단한다(단계 506).
데이터 프레임의 목적지가 자신인 경우는 제3 노드(107)는 수신된 데이터 프 레임의 처리를 위해 상위 계층(예를 들어, 어플리케이션 계층)으로 전달한다(단계 508).
한편, 데이터 프레임의 목적지가 제3 노드(107)가 아닌 경우, 제3 노드(107)는 라우팅 테이블에 목적지가 존재하는지 여부를 판단한다(단계 510).
라우팅 테이블에 목적지가 존재하는 경우, 제3 노드(107)는 라우팅 테이블을 참조하여 다음 노드로 데이터 프레임을 전송한다(단계 512).
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 제1 노드(134)가 제3 노드(107)를 선택하여 네트워크에 재접속하는 경우, 제3 노드(107)는 별도의 라우팅 테이블을 구비할 필요가 없다. 이는 제1 노드(134)가 이전에 제3 노드(107)의 하위 노드에 있던 노드이기 때문이다.
따라서, 136번 노드가 목적지인 경우, 제3 노드(107)는 단계 510에서 단계 514로 진행한다.
즉, 제3 노드(107)는 136번 노드에 관한 주소가 라우팅 테이블에 존재하는 않는 것으로 판단하여 자신의 이웃 테이블에 목적지가 존재하는지 여부를 판단한다(단계 514).
만일 이웃 테이블에 목적지가 존재하면 제3 노드(107)는 이웃 테이블을 참조하여 데이터 프레임을 다음 노드로 전송한다(단계 512).
현재, 136번 노드는 제3 노드로의 손자 노드(깊이가 2인 노드)이므로 제3 노드의 이웃 테이블에는 136번 노드에 관한 주소가 존재하지 않는다.
이러한 경우, 제3 노드(107)는 하기의 수학식 4를 통해 목적지가 자신의 하 위 노드(자식 노드)인지를 판단한다(단계 516).
Figure 112009037772155-pat00004
여기서, D는 목적지 주소이며, Add는 현재 수학식 4를 수행하는 노드의 주소를 의미한다. 따라서, 상기한 예에서는 Add는 107이 된다.
상기한 바와 같이, 136번 노드는 링크가 단절된 제2 노드(133)의 하위 노드이므로, 제3 노드(107)는 단계 516을 통해 데이터 프레임의 목적지가 자신의 자식 노드라는 점을 확인한다.
만일 단계 516에서 목적지가 자신의 자식 노드가 아닌 것으로 판단되는 경우 제3 노드(107)는 데이터 프레임을 부모 노드로 전송한다(단계 518).
단계 516에서 목적지가 자신의 자식 노드로 판단되는 경우, 제3 노드(107)는 하기의 수학식 5를 이용하여 데이터 프레임을 전달할 다음 노드의 주소를 결정한다(단계 520).
Figure 112009037772155-pat00005
여기서, N은 데이터 프레임을 전달할 다음 노드 주소이다.
다음으로, 제3 노드(107)는 단계 520에서 결정된 다음 노드의 주소가 이웃 테이블에 존재하는지 여부를 판단한다(단계 522).
단계 520에 따르면, 제2 노드(133)의 주소가 데이터 프레임을 전달할 다음 주소로 결정되나, 제2 노드(133)는 이미 링크가 단절된 노드이므로 단계 522에서 이웃 테이블에 해당 주소가 저장되어 있지 않다.
이러한 경우, 제3 노드(107)는 하기의 수학식 6을 통해 데이터 프레임을 전달한 다음 노드의 주소를 다시 결정한다(단계 524).
Figure 112009037772155-pat00006
본 발명에 따른 수학식 6은 제1 노드(134)가 제3 노드(107)에 새롭게 접속한 이후에 제1 노드(134) 및 그 하위 노드(135,136)의 주소 변경 없이도 다운 스트림 라우팅을 지원하기 위한 수학식이다
상기와 같이 136번 노드가 목적지인 경우, 제3 노드(107)는 수학식 6을 통해 데이터 프레임을 전송할 다음 노드를 새롭게 자식 노드로 등록된 제1 노드(134)로 다시 결정하며, 제1 노드(134)로 데이터 프레임을 전송하게 된다.
제1 노드(134)에서 그 하위 노드(136)로의 데이터 프레임 전송은 기존 방식과 동일하게 적용된다.
도 6은 본 발명에 따른 제1 노드가 제4 노드를 선택하여 재접속하는 경우의 제4 노드의 처리 과정을 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 제4 노드(108)는 제1 노드(134)의 재접속이 있는 경우(단계 600), 그 부모 노드인 제3 노드(107)로 라우팅 테이블 변경을 위한 커맨드를 전 송한다(단계 602).
단계 602에서 전송되는 커맨드는 제3 노드(107)가 라우팅 테이블에서 링크가 단절된 제2 노드(133)의 주소를 목적지 주소(Destination address) 필드에 넣고, 다음 홉 주소(Next-hop address)에 제4 노드(108)의 주소를 추가시키도록 한다.
또한, 제4 노드(108)는 자신의 이웃 테이블에 릴레이션쉽(relationship) 필드값을 변경한다(단계 604).
단계 604에서, 필드값은 0×06으로 변경되며, 이는 새로 연결된 제1 노드(134)가 고아 노드(orphan node)라는 것을 식별하기 위한 정보이다.
제4 노드의 절차가 완료됨에 따라 하기에서와 같이 제1 노드(134) 및 그 하위 노드(135,136)의 주소 변경 없이도 다운 스트림이 가능해진다.
도 7은 본 발명에 따른 제1 노드가 제4 노드를 선택하여 재접속하는 경우의 다운 스트림 과정에서 제3 노드의 처리 과정을 도시한 순서도이다.
도 7에서는 제3 노드(107)의 상위 노드인 2번 노드에서 제1 노드(134)의 하위 노드(136)로 다운 스트림이 이루어지는 경우를 예로 들어, 제3 노드(107)의 처리 과정을 우선적으로 설명한다.
우선, 제3 노드(107) 상위 계층 또는 하위 계층으로부터 데이터 프레임을 수신한다(단계 700).
상기한 예에서, 데이터 프레임은 2번 노드로부터 전송되는 것이므로 제3 노드(107)는 하위 계층으로부터 데이터 프레임을 수신한다.
제3 노드(107)는 수신된 데이터 프레임이 유니케스트 프레임인지 여부를 판 단한다(단계 702).
상기한 예에서, 수신된 데이터 프레임은 2번 노드에서 136번 노드로 다운 스트림 되는 것이므로 유니케스트 프레임이다.
만일, 수신된 데이터 프레임이 유니케스트 프레임이 아닌 경우, 제3 노드(107)는 해당 데이터 프레임을 브로드케스트한다(단계 704).
그러나, 수신된 데이터 프레임이 유니케스트 프레임인 경우, 제3 노드(107)는 데이터 프레임의 목적지가 자신인지 여부를 판단한다(단계 706).
데이터 프레임의 목적지가 자신인 경우는 제3 노드(107)는 수신된 데이터 프레임을 상위 계층으로 전송한다(단계 708).
한편, 데이터 프레임의 목적지가 자신이 아닌 경우, 제3 노드(107)는 라우팅 테이블에 목적지가 존재하는지 여부를 판단한다(단계 710).
라우팅 테이블에 목적지가 존재하는 경우, 제3 노드(107)는 라우팅 테이블을 참조하여 다음 노드로 데이터 프레임을 전송한다(단계 712).
현재 수신된 데이터 프레임의 목적지인 136번 노드에 관한 주소가 라우팅 테이블에 저장되어 있지 않은 경우에 제3 노드(107)는 단계 714로 진행한다.
제3 노드(107)는 자신의 이웃 테이블에 목적지가 존재하는지 여부를 판단한다(단계 714).
현재, 136번 노드는 제3 노드로의 손자 노드(깊이가 2인 노드)이므로 제3 노드의 이웃 테이블에는 136번 노드에 관한 주소가 존재하지 않는다.
따라서 제3 노드(107)는 상기한 수학식 4를 통해 해당 프레임의 목적지가 자 신의 하위 노드(자식 노드)인지를 판단한다(단계 716).
만일 단계 716에서 목적지가 자신의 자식 노드가 아닌 것으로 판단되는 경우 제3 노드(107)는 데이터 프레임을 부모 노드로 전송한다(단계 718).
단계 716에서 목적지가 자신의 자식 노드로 판단되는 경우, 제3 노드(107)는 상기한 수학식 5를 이용하여 데이터 프레임을 전달할 다음 노드의 주소를 결정한다(단계 720).
링크가 단절되었어도 각 노드의 주소가 변경되지 않았으므로 단계 720의 수학식 5를 통해 데이터 프레임을 전달한 다음 노드가 제2 노드(133)로 결정된다.
이후, 단계 720에서 결정된 다음 노드의 주소가 라우팅 테이블에 존재하는지 여부를 판단한다(단계 722).
제2 노드(133)는 링크가 단절된 노드이므로 제3 노드(107)의 이웃 테이블에는 제2 노드(133)의 주소가 존재하지 않는다.
그러나 상기한 바와 같이 제3 노드(107)의 라우팅 테이블에서 목적지 주소 필드에는 링크가 단절된 제2 노드(133)의 주소로, 다음 홉 주소 필드에는 제4 노드(108)의 주소가 저장되어 있으므로 제3 노드(107)는 단계 722를 통해 라우팅 테이블의 목적지 주소 필드의 133값과 수학식 5를 통해 계산된 133값의 일치를 판단한다. 상기한 예에서 라우팅 테이블의 목적 필드가 수학식 5를 통해 계산된 값과 서로 일치하며, 해당 라우팅 테이블에는 다음 홉 주소로 108번 노드 주소가 저장되어 있으므로 제3 노드(107)는 데이터 프레임을 라우팅 테이블에 저장되어 있는 다음 노드 주소인 제4 노드(108)로 전달한다(단계 712).
도 8은 본 발명에 따른 제1 노드가 제4 노드를 선택하여 재접속하는 경우의 다운 스트림 과정에서 제4 노드의 처리 과정을 도시한 순서도이다.
도 8은 도 7에서 설명한 예에서, 제4 노드(108)가 제3 노드(107)로부터 데이터 프레임을 전달 받은 후의 처리 과정을 도시한 것이다.
도 8를 참조하면, 제4 노드(108)는 도 7의 단계 700 내지 710을 동일하게 수행한다(단계 800 내지 810).
이때, 단계 810에서 제4 노드(108)는 제1 노드(134)가 이웃한 노드이므로 제1 노드(134)와의 통신을 위한 라우팅 테이블을 별도로 구비하지 않는다.
따라서, 단계 810에서 제4 노드(108)는 바로 단계 814로 진행한다.
이후, 제4 노드(108)는 도 7의 제3 노드(107)의 단계 714 내지 716을 동일하게 수행한다(단계 814 내지 816).
제1 노드(134)가 제4 노드(108)에 재접속하는 경우, 제4 노드(108)는 제1 노드(134)를 자식 노드가 아닌 고아 노드로 등록하기 때문에 단계 816에서 제4 노드(108)는 목적지인 136번 노드가 자신의 자식 노드가 아닌 것을 판단한다.
이러한 경우, 제4 노드(108)는 이웃 테이블에 고아 노드가 존재하는지 여부를 판단한다(단계 818).
상기한 바와 같이, 제4 노드(108)의 이웃 테이블에는 제1 노드(134)가 고아 노드로 등록되어 있기 때문에 단계 820으로 진행한다.
제4 노드(108)는 목적지가 등록된 고아 노드, 즉 제1 노드(134)의 자식 노드인지 여부를 판단한다(단계 820).
단계 820는 상기한 수학식 4를 통해 수행될 수 있으며, 단계 820를 통해 현재 데이터 프레임의 목적지인 136번 노드가 제1 노드(134)의 자식 노드로 결정된다.
따라서 제4 노드(108)는 데이터 프레임을 고아 노드인 제1 노드(134)로 전송하게 된다(단계 822).
한편, 단계 818 및 820에서 이웃 테이블에 고아 노드가 존재하지 않거나 또는 목적지가 고아 노드의 자식 노드가 아닌 경우에는 모두 부모 노드로 데이터 프레임을 전송한다(단계 824).
본 발명에 따르면, 링크 단절이 발생하는 경우, 최소한의 노드만이 RF 스캔을 통해 재접속 절차를 수행하기 때문에 에너지 감소 효과를 기대할 수 있다.
또한, 나아가 재접속 절차 수행 시, 상기와 같이 RF 스캔을 수행하는 노드에서 최적의 노드를 선택하는 과정 등을 자체적을 수행하기 때문에 다른 노드와의 지속적인 문의 과정을 통해 재접속 절차를 처리하는 것에 비해 효율을 높일 수 있다.
나아가, 재접속 절차가 완료된 후에 주소 변경 없이도 수학식 6 및 라우팅 테이블 또는 이웃 테이블의 갱신을 통해 다운 스트림이 정상적으로 이루어지도록 한다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 노드의 네트워크 재접속 방법을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 링크가 단절된 노드의 재접속 과정을 도시한 순서도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 노드의 재접속 경로를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 노드의 재접속 경로를 도시한 도면.
도 5는 본 발명에 따른 제1 노드가 제3 노드를 선택하여 재접속하는 경우의 다운 스트림 과정을 도시한 순서도.
도 6은 본 발명에 따른 제1 노드가 제4 노드를 선택하여 재접속하는 경우의 제4 노드의 처리 과정을 도시한 순서도.
도 7은 본 발명에 따른 제1 노드가 제4 노드를 선택하여 재접속하는 경우의 다운 스트림 과정에서 제3 노드의 처리 과정을 도시한 순서도.
도 8은 본 발명에 따른 제1 노드가 제4 노드를 선택하여 재접속하는 경우의 다운 스트림 과정에서 제4 노드의 처리 과정을 도시한 순서도.

Claims (16)

  1. 트리 토폴로지 네트워크에서 부모 노드(제2 노드)와 링크가 단절된 제1 노드가 루트를 유지하는 방법에 있어서,
    상기 제2 노드와의 링크 단절 시 스캔을 통해 주변 노드를 검색하는 단계;
    미리 설정된 알고리즘을 이용하여 상기 검색된 주변 노드 중 상기 제2 노드의 부모 노드가 존재하는지 여부를 판단하는 단계; 및
    상기 제2 노드의 부모 노드(제3 노드)가 존재하는 경우, 상기 제3 노드를 자신의 부모 노드로 선택하는 단계를 포함하되,
    상기 제3 노드는 상기 제1 노드의 자식 노드로의 등록 및 상기 제2 노드의 링크 단절과 관련하여 이웃 테이블을 갱신하고, 상기 제3 노드의 상위 노드에서 상기 제1 노드의 하위 노드로의 데이터 프레임의 전송이 요구되는 경우, 상기 제3 노드는 상기 하위 노드의 주소가 상기 이웃 테이블에 등록되어 있는지 여부, 상기 하위 노드가 자신의 자식 노드인지 여부 및 상기 데이터 프레임을 전달 받는 것으로 결정된 다음 노드의 주소가 상기 이웃 테이블에 존재하는지 여부를 통해 상기 하위 노드로의 라우팅을 수행하며, 상기 제1 노드의 주소는 변경되지 않는 루트 유지 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 노드의 부모 노드가 존재하는지 여부의 판단은 하기의 수학식 1 내지 3 을 이용하여 수행되는 루트 유지 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112011020640480-pat00007
    Cm은 부모가 가질 수 있는 최대 자식의 수, Lm은 네트워크가 가질 수 있는 최대 깊이(depth) 수, Rm은 부모가 가질 수 있는 최대 라우터의 수, d 는 깊이.
    [수학식 2]
    Figure 112011020640480-pat00022
    [수학식 3]
    Figure 112011020640480-pat00009
    여기서, AGP는 링크가 단절된 부모(제2 노드, 133)의 부모 노드(제3 노드)의 주소이며 dp는 링크가 단절된 부모 노드(제2 노드)의 깊이임.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제3 노드는 하기의 수학식 4를 통해 상기 하위 노드가 자신의 자식 노드인지를 판단하며,
    [수학식 4]
    Figure 112011020640480-pat00010
    여기서, Add는 현재 수학식 4를 수행하는 노드의 주소임
    상기 수학식 4를 통해 상기 하위 노드가 자신의 자식 노드인 것으로 결정되는 경우, 하기의 수학식 5를 통해 상기 데이터 프레임을 전달할 다음 노드의 주소를 결정하고,
    [수학식 5]
    Figure 112011020640480-pat00011
    상기 결정된 다음 노드의 주소가 상기 이웃 테이블에 존재하지 않는 경우, 하기의 수학식 6을 통해 상기 데이터 프레임을 전달 받을 다음 노드 주소를 결정하는 루트 유지 방법.
    [수학식 6]
    Figure 112011020640480-pat00012
    여기서, N은 데이터 프레임을 전달할 다음 노드 주소, D는 목적지 주소임
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제3 노드가 상기 제1 노드의 주변 노드가 아닐 경우, 상기 제3 노드의 자식 노드 중 상기 제2 노드와 깊이가 동일한 제4 노드를 검색하는 단계를 더 포함하는 루트 유지 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제4 노드는 상기 제3 노드의 라우팅 테이블에 상기 링크가 단절된 제2 노드의 주소를 목적지 주소(Destination address) 필드에 기록하고 자신의 주소를 다음 홉 주소(Next-hop address) 필드에 추가시키기 위한 커맨드를 상기 제3 노드 로 전송하고, 자신의 이웃 테이블에 상기 제1 노드를 고아(orphan) 노드로 등록하는 루트 유지 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제3 노드의 상위 노드에서 상기 제1 노드의 하위 노드로의 데이터 프레임 전송이 요구되는 경우, 상기 제4 노드는 상기 하위 노드의 주소가 상기 이웃 테이블에 등록되어 있는지 여부, 상기 데이터 프레임의 목적지에 해당하는 상기 하위 노드가 자신의 자식 노드인지 여부, 상기 이웃 테이블에 고아 노드가 존재하는지 여부 및 목적지에 해당하는 상기 하위 노드가 상기 고아 노드의 자식 노드인지 여부를 판단하여 상기 데이터 프레임의 라우팅을 수행하는 루트 유지 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 트리 토폴로지 네트워크에서 루트를 유지하는 방법으로서,
    제1 노드가 부모 노드(제2 노드)와 링크가 단절되는지 여부를 확인하는 단계;
    상기 제1 노드가 상기 제2 노드와의 링크 단절 시, 상기 제2 노드의 부모 노드(제3 노드)에 대해 상기 제2 노드와 동일한 깊이를 갖는 제4 노드에 재접속하는 단계;
    상기 제4 노드가 상기 제3 노드의 라우팅 테이블에 상기 링크가 단절된 제2 노드의 주소를 목적지 주소(Destination address) 필드에 기록하고 자신의 주소를 다음 홉 주소(Next-hop address) 필드에 추가시키기 위한 커맨드를 상기 제3 노드로 전송하는 단계; 및
    상기 제4 노드가 자신의 이웃 테이블에 상기 제1 노드를 고아(orphan) 노드로 등록하는 단계를 포함하는 루트 유지 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1 노드는 미리 설정된 알고리즘을 이용하여 주변 노드 중 상기 제3 노드가 존재하는지를 우선적으로 판단하며, 상기 제3 노드가 존재하지 않는 경우, 상기 제3 노드의 자식 노드 중 상기 제2 노드와 깊이가 동일한 제4 노드를 검색하는 루트 유지 방법.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제3 노드의 상위 노드에서 상기 제1 노드의 하위 노드로의 데이터 프레임 전송이 요구되는 경우, 상기 제4 노드는 상기 하위 노드의 주소가 상기 이웃 테이블에 등록되어 있는지 여부, 상기 데이터 프레임의 목적지에 해당하는 상기 하위 노드가 자신의 자식 노드인지 여부, 상기 이웃 테이블에 고아 노드가 존재하는지 여부 및 목적지에 해당하는 상기 하위 노드가 상기 고아 노드의 자식 노드인지 여부를 판단하여 상기 데이터 프레임의 라우팅을 수행하는 루트 유지 방법.
  16. 제1항 내지 제2항, 제6항 내지 제9항 및 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.
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