(51) Int. Cl. (19) 대한민국특허청(KR) (12) 등록특허공보(B1) H04L 12/28 (2006.01) H04W 84/18 (2009.01) H04W 64/00 (2009.01) (21) 출원번호 10-2010-0026914 (22) 출원일자 2010년03월25일 심사청구일자 2010년03월25일 (65) 공개번호 10-2011-0085820 (43) 공개일자 2011년07월27일 (30) 우선권주장 1020100005582 2010년01월21일 대한민국(KR) 1020100005583 2010년01월21일 대한민국(KR) (56) 선행기술조사문헌 논문1:IEEE KR1020090079504 A* *는 심사관에 의하여 인용된 문헌 (45) 공고일자 2011년11월09일 (11) 등록번호 10-1081038 (24) 등록일자 2011년11월01일 (73) 특허권자 아주대학교산학협력단 경기도 수원시 영통구 원천동 산 5 (72) 발명자 김기형 경기도 수원시 영통구 망포동 LG아파트 111동 20 3호 가기 백 경기도 수원시 영통구 원천동 산 5 아주대학교 산 학관 532호 (뒷면에 계속) (74) 대리인 정부연 전체 청구항 수 : 총 16 항 심사관 : 이상웅 (54) 로우맙 시스템과 디로우맙 시스템 (57) 요 약 LoWMob(LoWPAN Mobility: Low power Wireless Personal Area Network) 시스템은 PAN(Personal Area Network) 내에 배치되고 PAN 식별자를 포함하는 비콘(beacon)을 전송하는 외부 및 내부 보더 노드들 -상기 내부 및 외부 보더 노드들은 준-수면 상태(quasi-sleep state)에서는 송수신기를 턴-오프시키고 액티브 상태에서는 상기 비콘 을 상기 모바일 노드에 전송하며, 상기 외부 보더 노드는 상기 내부 보더 노드보다 자주 상기 비콘을 전송함-, 상기 PAN 내에서 이동할 수 있고, MST(Maximum Sleep Time)까지 데이터 송신 또는 수신이 발생하지 않은 경우에 는 상기 내부 또는 외부 보더 노드에 상기 PAN 식별자를 요청하는 모바일 노드 -상기 MST는 상기 모바일 노드의 이동 속도에 따라 가변적으로 변경됨- 및 상기 PAN 내에서 전송 범위가 오버랩될 정도까지 조밀하게 배치되어 있 고 상기 모바일 노드의 이동 방향을 측정할 수 있는 적어도 하나의 센서 노드 -상기 적어도 하나의 센서 노드 중 적어도 하나는 연관 센서 노드로 동작하고 상기 적어도 하나의 연관 센서 노드는 상기 모바일 노드와의 거리를 측정함-을 포함한다. 대 표 도 - 도1-1 -
(72) 발명자 유승화 서울특별시 서초구 서초동 1446-11 현대슈퍼빌 D-1306 무하마드 타키 라자 경기도 수원시 원천동 아주대학교 산학홀 532-2 -
특허청구의 범위 청구항 1 PAN(Personal Area Network) 내에 배치되고 PAN 식별자를 포함하는 비콘(beacon)을 전송하는 외부 및 내부 보 더 노드들 -상기 내부 및 외부 보더 노드들은 준-수면 상태(quasi-sleep state)에서는 송수신기를 턴-오프시키 고 액티브 상태에서는 상기 비콘을 상기 모바일 노드에 전송하며, 상기 외부 보더 노드는 상기 내부 보더 노드 보다 자주 상기 비콘을 전송함-; 상기 PAN 내에서 이동할 수 있고, MST(Maximum Sleep Time)까지 데이터 송신 또는 수신이 발생하지 않은 경우에 는 상기 내부 또는 외부 보더 노드에 상기 PAN 식별자를 요청하는 모바일 노드 -상기 MST는 상기 모바일 노드의 이동 속도에 따라 가변적으로 변경됨-; 및 상기 PAN 내에서 전송 범위가 오버랩될 정도까지 조밀하게 배치되어 있고 상기 모바일 노드의 이동 방향을 측정 할 수 있는 적어도 하나의 센서 노드 -상기 적어도 하나의 센서 노드 중 적어도 하나는 연관 센서 노드로 동작 하고 상기 적어도 하나의 연관 센서 노드는 상기 모바일 노드와의 거리를 측정함-을 포함하는 LoWMob(LoWPAN Mobility: Low power Wireless Personal Area Network) 시스템. 청구항 2 제1항에 있어서, 상기 모바일 노드는 상기 비콘이 수신되면 새로운 PAN으로 진입했는지 여부를 결정하고, 만일 새로운 PAN에 진입한 경우에는 상기 모바일 노드에 의하여 직접 연관되는 센서 노드에 조인 요청 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 LoWMob 시 스템. 청구항 3 제1항에 있어서, 상기 모바일 노드는 속도 감지 센서를 포함하고 상기 속도 감지 센서를 통해 측정된 이동 속도에 따라 상기 MST를 변경하는 것을 특 징으로 하는 LoWMob 시스템. 청구항 4 제1항에 있어서, 상기 모바일 노드는 상기 PAN 식별자를 요청한 후 상기 비콘을 수신하지 못한 경우에는 연결 로스트 상태로 스위칭하는 것을 특징으 로 하는 LoWMob 시스템. 청구항 5 제1항에 있어서, 상기 연관 센서 노드는 RSSI(Received Signal Strength Indication)를 기초로 상기 모바일 노드와의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 LoWMob 시스템. 청구항 6 제1항에 있어서, 상기 연관 센서 노드는 상기 모바일 노드의 이동 방향을 측정하기 위하여 안테나 배열(antenna array)을 포함하는 것을 특징으로 하는 LoWMob 시스템. 청구항 7 PAN 식별자를 포함하는 비콘(beacon)을 전송하는 외부 및 내부 보더 노드들 -상기 내부 및 외부 보더 노드들은 준-수면 상태(quasi-sleep state)에서는 송수신기를 턴-오프시키고 액티브 상태에서는 상기 비콘을 상기 모바일 노드에 전송하며, 상기 외부 보더 노드는 상기 내부 보더 노드보다 자주 상기 비콘을 전송함-, 상기 PAN 내에서 - 3 -
이동할 수 있고, MST(Maximum Sleep Time)까지 데이터 송신 또는 수신이 발생하지 않은 경우에는 상기 내부 또 는 외부 보더 노드에 상기 PAN 식별자를 요청하는 모바일 노드 -상기 MST는 상기 모바일 노드의 이동 속도에 따 라 가변적으로 변경됨- 및 상기 PAN 내에서 전송 범위가 오버랩될 정도까지 조밀하게 배치되어 있고 상기 모바 일 노드의 이동 방향을 측정할 수 있는 적어도 하나의 센서 노드 -상기 적어도 하나의 센서 노드 중 적어도 하 나는 연관 센서 노드로 동작하고 상기 적어도 하나의 연관 센서 노드는 상기 모바일 노드와의 거리를 측정함-를 포함하는 LoWMob(LoWPAN Mobility: Low power Wireless Personal Area Network) 시스템에 있어서, 상기 연관 센서 노드는 상기 연관 센서 노드와 이웃하는 센서 노드 중 상기 모바일 노드가 이동하는 방향에 위 치한 적어도 하나의 센서 노드에 관한 식별자와 상기 모바일 노드의 식별자를 포함하는 이웃 노드 정보 메시지 를 전송하는 -상기 연관 센서 노드는 모바일 노드가 상기 연관 센서 노드에 의하여 관리되는 영역 내에서 이동 하는 동안 상기 이웃 노드 정보 메시지를 전송함- LoWMob 시스템. 청구항 8 제7항에 있어서, 상기 연관 센서 노드는 상기 모바일 노드의 이동 속도를 기초로 상기 이웃 노드 정보 메시지의 전송 간격을 변경하는 것을 특징으로 하 는 LoWMob 시스템. 청구항 9 제8항에 있어서, 상기 이웃 노드 정보 메시지의 전송 간격은 (i) 상기 모바일 노드와의 거리를 기초로 현재 모바일 노드 및 이전 모바일 노드 간의 거리 또는 (ii) 상기 모 바일 노드의 AoA(Angle of Arriaval)를 기초로 현재 모바일 노드 및 및 이전 모바일 노드 간의 AoA 를 고려하여 결정되는 것을 특징으로 하는 LoWMob 시스템. 청구항 10 제7항에 있어서, 상기 연관 센서 노드는 상기 연관 센서 노드에 의하여 관리되는 영역 내에서 이동하는 제1 모바일 노드와 제2 모바일 노드 각각의 이동 속도를 기초로 상기 제1 모바일 노드에 대한 제1 이웃 노드 정보 메시지와 상기 제2 모바일 노드에 대한 제2 이 웃 노드 정보 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 LoWMob 시스템. 청구항 11 제10항에 있어서, 상기 제1 이웃 노드 정보 메시지와 제2 이웃 노드 정보 메시지는 상기 제1 모바일 노드의 이동 속도와 상기 제2 모바일 노드의 이동 속도의 차이를 기초로 독립적으로 전송되는 것을 특징으로 하는 LoWMob 시스템. 청구항 12 제10항에 있어서, 상기 제1 이웃 노드 정보 메시지와 제2 이웃 노드 정보 메시지는 상기 제1 모바일 노드의 이동 속도와 상기 제2 모바일 노드의 이동 속도의 차이를 기초로 동시에 브로드캐스팅 되는 것을 특징으로 하는 LoWMob 시스템. 청구항 13 적어도 하나의 구역(region)을 포함하는 PAN(Personal Area Network)을 관리하는 DLoWMob(Distributed LoWPAN Mobility: Low power Wireless Personal Area Network) 시스템에 있어서, 상기 적어도 하나의 구역 중 하나를 관리하는 MSP(Mobile Service Point); PAN(Personal Area Network) 내에 배치되고 PAN 식별자를 포함하는 비콘(beacon)을 전송하는 외부 및 내부 보 더 노드들 -상기 내부 및 외부 보더 노드들은 준-수면 상태(quasi-sleep state)에서는 송수신기를 턴-오프시키 고 액티브 상태에서는 상기 비콘을 상기 모바일 노드에 전송하며, 상기 외부 보더 노드는 상기 내부 보더 노드 보다 자주 상기 비콘을 전송함-; - 4 -
상기 PAN 내에서 이동할 수 있고, MST(Maximum Sleep Time)까지 데이터 송신 또는 수신이 발생하지 않은 경우에 는 상기 내부 또는 외부 보더 노드에 상기 PAN 식별자를 요청하는 모바일 노드 -상기 MST는 상기 모바일 노드의 이동 속도에 따라 가변적으로 변경됨-; 상기 PAN 내에서 전송 범위가 오버랩될 정도까지 조밀하게 배치되어 있고 상기 모바일 노드의 이동 방향을 측정 할 수 있는 적어도 하나의 센서 노드 -상기 적어도 하나의 센서 노드 중 적어도 하나는 연관 센서 노드로 동작 하고 상기 적어도 하나의 연관 센서 노드는 상기 모바일 노드와의 거리를 측정함-; 및 상기 MSP와 연결되고 상기 모바일 노드, 상기 적어도 하나의 센서 노드 또는 상기 MSP 중 적어도 하나가 상기 PAN 외부의 장치와 통신할 때 경유지(intermediate point)에 상응하는 게이트웨이를 포함하는 DLoWMob 시스템. 청구항 14 제13항에 있어서, 상기 MSP는 상기 모바일 노드와 상기 연관 센서 노드 간의 바인딩 정보를 관리하여 상기 게이트웨이에 보내지는 LU(Location Update) 메시지를 줄이는 것을 특징으로 하는 DLoWMob 시스템. 청구항 15 제13항에 있어서, 제1 구역(상기 제1 구역은 상기 적어도 하나의 구역에 있음)을 관리하는 제1 MSP는 상기 PAN 와 제2 구역(상기 제2 구역은 상기 적어도 하나의 구역에 있음)을 관리하는 제2 MSP는 직접적으로 또는 적어도 하나의 다른 MSP를 경유하여 통신하는 것을 특징으로 하는 DLoWMob 시스템. 청구항 16 제13항에 있어서, 상기 MSP는 상기 모바일 노드(상기 모바일 노드는 상기 제1 구역에 있음)가 상대 노드(상기 상대 노드는 상기 제2 구역에 있는 모바일 노드, 센서 노드 또는 MSP에 상응함)에 데이터 패킷을 전송할 때, 상기 제2 구역에 있는 MSP에게 직접적으로 또는 적어도 하나의 다른 MSP를 경유하여 상기 데이터 패킷을 전송하는 것을 특징으로 하는 DLoWMob 시스템. 명 세 서 [0001] 기 술 분 야 개시된 기술은 LoWMob(LoWPAN Mobility) 시스템 및 DLoWMob(Distributed LoWMob) 시스템에 관한 것이다. [0002] [0003] 배 경 기 술 IEEE 802.14.4 규격([1])은 PAN(Personal Area Network)을 LoWPAN(Low power Wireless Personal Area Network)로 변형시킬 수 있는 무선 센서 네트워크(WSN, Wireless Sensor Network)에 대한 강력한 기술로서 출 현하고 있다. LoWPAN은 낮은 데이터 레이트, 낮은 파워 소모, 낮은 비용, 자율적인 연산 및 유연한 토폴로지로 특징지울 수 있다. 유비쿼터스 환경을 실현하기 위하여, IETF(Internet Engineering Task Force)는 6LoWPAN (IPv6 over Low power Wireless Personal Area Network) 워킹 그룹을 통하여 LoWPAN 상에 IPv6의 전송을 표준 화하고 있다 [2]. 출현하고 있는 6LoWPAN의 응용 범위는 소비자 가전, 홈 자동화, 산업 & 군사 환경에서 모니터 및 제어를 포함한다. 6LoWPAN에 이동성을 포함시키는 것([3])은 새롭고 환상적인 어플리케이션에 대한 실현으로 이끌 수 있다. 예를 들어, 6LoWPAN 장치의 이동성은 헬쓰캐어 어플리케이션에 이용될 수 있다. 이 경우에, 환자는 맥박과 체온 등과 같은 중요한 헬스 파라미터를 센싱하기 위하여 센서 노드를 옷 안에 넣을 수 있다. 이러한 센서 노드는 센싱 데 이터를 WLAN(Wireless LAN)과 UWB(Ultra WideBand)와 같은 통신 기술을 사용하여 환자가 움직이는 동안에도 모 니터링 장치에 전송할 수 있다. 그러나 이러한 기술은 어플리케이션이 보다 높은 데이터 레이트를 요구하고 복 잡한 하드웨어에 복잡한 링크 및 물리 계층 솔루션을 요구할 때 적용가능하다. 6LoWPAN은 저전력과 낮은 데이터 레이트 특성으로 인하여 센서 네트워크에서 이동성을 지원하기 위한 적절한 기술로 간주되어 왔다. 또한, - 5 -
6LoWPAN은 IEEE 802.15.4 네트워크를 인터넷과 통합시켜 환자의 모니터링 범위를 증가시킬 수 있다. [0004] [0005] 이동성으로 인한 패킷 손실을 방지하기 위하여, HMIPv6(Hierarchical Mobile IPv6) [4], FMIPv6(Fast Mobile IPv6) [5]와 MIPv6(Mobile IPv6) [6]과 같은 터널 기반의 이동성 프로토콜이 사용될 수 있다. 이러한 방식들은 모바일 노드(MN, Mobile Node)가 외부 세계와 지속적인 통신을 유지하는데 도움을 줄 수 있고 이동하는 동안에 패킷 손실을 최소화하는데 도움을 줄 수 있다. 그러나 이러한 방식들은 모바일 노드(MN)가 이동 관련 시그널링 에 적극적으로 참여하는 호스트 기반의 이동성 프로토콜이다. 또한, 이러한 방식들은 IP 계층에 이동 관련 특징 을 제공하는 네트워크 계층 솔루션이다. 즉, 이동 관련 패킷은 IP 트래픽에 의하여 전송된다 [6]. 유사하게, HAWAII([7])와 셀룰러 IP([5])라우팅 기반의 이동성 관리 방식은 모바일 노드가 경로 셋업 메시지(path-setup message)와 경로 회복 메시지(path-refresh message)를 보내어 이동성을 관리할 것을 요구한다. 또한, HAWAII 에서, 도메인 라우터는 모든 모바일 노드(MN)의 패킷들이 이를 통해서 라우팅되므로 잠재적인 병목지 (bottleneck)가 될 수 있다. 다른 이동성 지원 프로토콜은 모바일 라오터가 PAN의 이동성을 지원하도록 요구하 는 NEMO가 있다 [8]. PMIPv6([9])는 네크워크 기반의 이동성 지원 프로토콜로, 현재 IETF의 netlmm(network-based localized mobility management protocol) 워킹 그룹에 의하여 표준화되고 있다. PMIPv6는 6LoWPAN 장치에서 이동성을 가 능하기 위한 적절한 후보로 생각될 수 있다. 이러한 방식에서, 네트워크는 모바일 노드(MN)를 대신하여 모든 이 동 관련 시그널링을 처리하기 때문이다. 그러나 현재 단계에서 PMIPv6는 네트워크 계층에서 하나의 홉 통신을 위한 모바일 접근 게이트웨이(MAG, Mobile Access Gateway)와 모바일 노드(MN) 간의 인터페이스를 정의한다. PMIPv6는 멀티-홉 통신을 위한 모바일 노드(MN)과 모바일 접근 게이트웨이(MAG) 간의 인터페이스를 지원하지 않 는다. 또한 네트워크 개체들 간에 교환되는 이동 관련 패킷은 IP 트래픽에 의하여 전송된다. 또한, PMIPv6는 게 이트웨이와 모바일 노드(MN)를 서브하는 모바일 접근 게이트웨이(MAG) 간의 네트워크 계층에서 다른 차원의 터 널링 오버헤드를 요구한다. [0006] [0007] [0008] 발명의 내용 실시예들 중에서, LoWMob(LoWPAN Mobility: Low power Wireless Personal Area Network) 시스템은 PAN(Personal Area Network) 내에 배치되고 PAN 식별자를 포함하는 비콘(beacon)을 전송하는 외부 및 내부 보 더 노드들 -상기 내부 및 외부 보더 노드들은 준-수면 상태(quasi-sleep state)에서는 송수신기를 턴-오프시키 고 액티브 상태에서는 상기 비콘을 상기 모바일 노드에 전송하며, 상기 외부 보더 노드는 상기 내부 보더 노드 보다 자주 상기 비콘을 전송함-, 상기 PAN 내에서 이동할 수 있고, MST(Maximum Sleep Time)까지 데이터 송신 또는 수신이 발생하지 않은 경우에는 상기 내부 또는 외부 보더 노드에 상기 PAN 식별자를 요청하는 모바일 노 드 -상기 MST는 상기 모바일 노드의 이동 속도에 따라 가변적으로 변경됨- 및 상기 PAN 내에서 전송 범위가 오 버랩될 정도까지 조밀하게 배치되어 있고 상기 모바일 노드의 이동 방향을 측정할 수 있는 적어도 하나의 센서 노드 -상기 적어도 하나의 센서 노드 중 적어도 하나는 연관 센서 노드로 동작하고 상기 적어도 하나의 연관 센 서 노드는 상기 모바일 노드와의 거리를 측정함-을 포함한다. 실시예들 중에서, PAN(Personal Area Network) 내에 배치되고 PAN 식별자를 포함하는 비콘(beacon)을 전송하는 외부 및 내부 보더 노드들 -상기 내부 및 외부 보더 노드들은 준-수면 상태(quasi-sleep state)에서는 송수신기 를 턴-오프시키고 액티브 상태에서는 상기 비콘을 상기 모바일 노드에 전송하며, 상기 외부 보더 노드는 상기 내부 보더 노드보다 자주 상기 비콘을 전송함-, 상기 PAN 내에서 이동할 수 있고, MST(Maximum Sleep Time)까지 데이터 송신 또는 수신이 발생하지 않은 경우에는 상기 내부 또는 외부 보더 노드에 상기 PAN 식별자를 요청하 는 모바일 노드 -상기 MST는 상기 모바일 노드의 이동 속도에 따라 가변적으로 변경됨- 및 상기 PAN 내에서 전 송 범위가 오버랩될 정도까지 조밀하게 배치되어 있고 상기 모바일 노드의 이동 방향을 측정할 수 있는 적어도 하나의 센서 노드 -상기 적어도 하나의 센서 노드 중 적어도 하나는 연관 센서 노드로 동작하고 상기 적어도 하 나의 연관 센서 노드는 상기 모바일 노드와의 거리를 측정함-를 포함하는 LoWMob(LoWPAN Mobility: Low power Wireless Personal Area Network) 시스템에 있어서, 상기 연관 센서 노드는 상기 연관 센서 노드와 이웃하는 센 서 노드 중 상기 모바일 노드가 이동하는 방향에 위치한 적어도 하나의 센서 노드에 관한 식별자와 상기 모바일 노드의 식별자를 포함하는 이웃 노드 정보 메시지를 전송한다. -상기 연관 센서 노드는 모바일 노드가 상기 연 관 센서 노드에 의하여 관리되는 영역 내에서 이동하는 동안 상기 이웃 노드 정보 메시지를 전송함- 실시예들 중에서, 적어도 하나의 구역(region)을 포함하는 PAN(Personal Area Network)을 관리하는 DLoWMob(Distributed LoWPAN Mobility: Low power Wireless Personal Area Network) 시스템은 상기 적어도 하 나의 구역 중 하나를 관리하는 MSP(Mobile Service Point), PAN(Personal Area Network) 내에 배치되고 PAN 식 - 6 -
별자를 포함하는 비콘(beacon)을 전송하는 외부 및 내부 보더 노드들 -상기 내부 및 외부 보더 노드들은 준-수 면 상태(quasi-sleep state)에서는 송수신기를 턴-오프시키고 액티브 상태에서는 상기 비콘을 상기 모바일 노드 에 전송하며, 상기 외부 보더 노드는 상기 내부 보더 노드보다 자주 상기 비콘을 전송함-, 상기 PAN 내에서 이 동할 수 있고, MST(Maximum Sleep Time)까지 데이터 송신 또는 수신이 발생하지 않은 경우에는 상기 내부 또는 외부 보더 노드에 상기 PAN 식별자를 요청하는 모바일 노드 -상기 MST는 상기 모바일 노드의 이동 속도에 따라 가변적으로 변경됨-, 상기 PAN 내에서 전송 범위가 오버랩될 정도까지 조밀하게 배치되어 있고 상기 모바일 노 드의 이동 방향을 측정할 수 있는 적어도 하나의 센서 노드 -상기 적어도 하나의 센서 노드 중 적어도 하나는 연관 센서 노드로 동작하고 상기 적어도 하나의 연관 센서 노드는 상기 모바일 노드와의 거리를 측정함- 및 상 기 MSP와 연결되고 상기 모바일 노드, 상기 적어도 하나의 센서 노드 또는 상기 MSP 중 적어도 하나가 상기 PAN 외부의 장치와 통신할 때 경유지(intermediate point)에 상응하는 게이트웨이를 포함한다. [0009] 도면의 간단한 설명 도 1은 6LoWPAN (IPv6 over Low Power Personal Area Network)에서 가능한 이동성 시나리오(possible mobility scenario)를 설명하는 도면이다. 도 2는 다수의 센서 노드들, 하나의 게이트웨이(또는 PAN 코디네이터) 및 최초로 PAN에 진입하는 모바일 노드를 포함하는 PAN을 설명하기 위한 도면이다. 도 3은 AoA(Angle of Arrival) 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 LoWMob 시스템에서 핸드오프가 수행될 때의 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5는 LoWMob 시스템에서 사용되는 모바일 노드의 핸드오프 절차를 설명하는 알고리즘이다. 도 6은 센서 노드의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 7은 모바일 노드가 센서 노드에 연관되었을 때 센서 노드가 게이트웨이에 보내는 위치 갱신 메시지의 포맷을 설명하는 도면이다. 도 8은 모바일 노드(MN)로부터 상대 노드(CN)에 보내지는 데이터 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다. 도 9는 센서 노드(SN)가 게이트웨이(GW)에 포워드하는 모바일 노드(MN)의 데이터 패킷의 패킷 포맷을 설명하는 도면이다. 도 10은 상대 노드(CN)로부터 모바일 노드(MN)에 보내지는 데이터 패킷의 메시지 포맷을 설명하는 도면이다. 도 11은 메시지 종류에 따른 디스패치 값을 설명하기 위한 도면이다. 도 12는 DLoWMob 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 13은 라우팅 최적화와 함께 DLoWMob 이동성 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 14는 MSP를 경유하여 출발지 모바일 노드로부터 목적지 모바일 노드까지의 데이터 패킷에 대한 메시지 포맷 을 설명하는 도면이다. 도 15는 라우팅 최적화 방식을 채택한 DLoWMob 시스템에서 핸드오프 절차를 설명하기 위한 도면이다. [0010] [0011] [0012] 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용 개시된 기술에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 개시된 기술의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하 고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 개시된 기술의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포 함하는 것으로 이해되어야 한다. 한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의 해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. - 7 -
[0013] 삭제 [0014] [0015] [0016] [0017] [0018] [0019] [0020] [0021] [0022] [0023] [0024] [0025] [0026] [0027] [0028] 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수 도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이 웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함 하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c,...)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않은 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다. 여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 용어들은 관 련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이 상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다. 도 1은 6LoWPAN (IPv6 over Low Power Personal Area Network)에서 가능한 이동성 시나리오(possible mobility scenario)를 설명하는 도면이다. 도 1은 각 방이 PAN(Personal Area Network)을 담당하는 병원이라고 가정하였다. PAN은 센서 노드(SN)와 PAN을 외부와 연결시키는 게이트웨이(GW)로 구성된다. 환자는 센서 노드(SN)를 부착하고, 센서 노드(SN)는 체온과 맥박 등과 같은 환자의 생명의 건강 파라미터를 수 집한다. 센서 노드(SN)는 인접한 다른 센서 노드에 해당 파라미터를 전송하여, 게이트웨이와 통신을 수행한다. 즉, 센서 노드(SN)는 PAN에 있는 다른 센서 노드를 경유하여 게이트웨이(GW)에 해당 파라미터를 포워드한다. 이 하, 이동성에 관한 세 가지 가능한 시나리오를 설명한다. 1. Intra-PAN 이동(mobility) 모바일 노드(MN, Mobile Node)가 PAN 내에서 이동할 때, Intra-PAN 이동이 발생한다. 도 1에서, 환자가 방 내 에서 이동할 때 이러한 종류의 이동이 발생할 수 있다. 여기에서, 모바일 노드(MN)란 센서 노드 중 이동가능한 센서 노드를 의미한다. 2. Inter-PAN 이동(mobility) 모바일 노드(MN)가 하나의 PAN에서 다른 PAN으로 이동할 때, Inter-PAN 이동이 발생한다. 도 1에서, 환자가 하 나의 방에서 다른 방으로 이동할 때 이러한 종류의 이동이 발생할 수 있다. 여기에서, 각 방은 하나의 PAN을 담 당한다고 가정하였다. 3. WPAN 이동(mobility) 전체 PAN이 접촉 포인트를 변경시킬 때 WPAN 이동이 발생한다. 도 1에서, 환자가 병원으로부터 나갈 때 또는 환 자가 병원의 다른 층으로 이동할 때 이러한 종류의 이동이 발생할 수 있다. 이하, 편의상 Intra-PAN 이동을 위주로 설명하고, 이를 위하여 LoWMob(LoWPAN Mobility) 시스템은 다음의 이동 필요조건을 만족시킨다고 가정하였다. 하나, LoWMob 시스템은 빠른 핸드오프 검출(fast handoff detection)을 제공한다. 둘, 모바일 노드는 그 위치에 무관하게 상대 노드(CN, Correspondent Node)에 의하여 접근가능하다. 여기에서, 상대 노드(CN)는 PAN 내에 있 는 센서 노드(SN) 또는 게이트웨이(GW)(또는 라우터)에 상응한다. 셋, 시그널링은 LoWPAN 장치의 리소스 제한 특성을 고려하여 최소화된다. 여기에서, LoWPAN 장치는 센서 노드(SN)에 상응한다. 넷, RFD(Reduced Function - 8 -
Device)는 이동 관련 시그널링을 다루지 않는다. [0029] [0030] [0031] [0032] [0033] [0034] [0035] [0036] [0037] [0038] [0039] [0040] [0041] [0042] [0043] [0044] [0045] [0046] [0047] 이하, LoWMob 시스템의 기본적 가정사항을 설명한다. (1) PAN은 적어도 하나의 센서 노드와 PAN 코디네이터(coordinator)로 구성된다. 센서 노드는 FFD(Full Function Device)와 RFD(Reduced Function Device)를 포함할 수 있고, PAN 코디네이터는 게이트웨이(GW)를 포 함할 수 있다. 다수의 게이트웨이들은 신뢰도와 확장성(scalability)를 향상시킬 수 있으나, 여기에서는 편의상 PAN은 하나의 게이트웨이를 갖는다고 가정한다. (2) PAN의 주변에 있는 노드는 보더 노드(BN, Border Node)로 정의된다. 보더 노드는 대부분 준-수면(quasisleep) 상태에 있다. 준-수면 상태에서, 노드의 센서는 켜져있는 반면 노드의 트랜시버(transceiver)는 꺼져있 다. (3) 모바일 노드(MN, Mobile Node)는 PAN 내에서 이동하는 FFD 또는 RFD에 상응한다. 모바일 노드는 주기적으로 데이터 패킷을 송수신한다고 가정한다. 만일 모바일 노드가 MST(Maximum Sleep Time) 내에 데이터 패킷을 송수 신하지 않는다면 모바일 노드는 죽은 것으로 간주된다. (4) 센서 노드(SN)는 수면 상태에서 대부분의 시간을 보낸다. (5) 모바일 노드(MN)는 PAN 내에서 이동하는 액티브 상태(active state)의 FFD 또는 RFD에 상응할 수 있다. (6) 센서 노드(SN)는 전송 거리(transmission range)가 오버랩될 정도까지 조밀하게 배치되어 있다. (7) 각 6LoWPAN 장치는 동일한 전송 신호 세기(transmission signal strength)와 수신기 감도(receiver sensitivity)를 가진다. (8) 각 센서 노드(SN)는 RSSI(Received Signal Strength Indication)를 기초로 자신과 모바일 노드 간의 거리 를 측정한다. [18] (9) 각 센서 노드(SN)는 특별한 웨이크업(wake up) 전파 신호를 보냄으로써 수면 상태로 진입하거나 또는 수면 상태에서 벗어나도록 센서를 동작시키는 전파-트리거 하드웨어 구성요소(radio-triggered hardware component) 를 구비한다. [19] (10) 6LoWPAN 네트웍은 두 가지 타입의 주소-IEEE EUI 64-bit 확장 주소(extended address)와 16-bit 짧은 주 소(short address)-를 제공한다. 센서 노드(SN)는 IPv6와 16-bit 짧은 주소로 할당된다. (11) 모바일 노드(MN)는 16-bit 짧은 주소가 할당되며, 이러한 주소는 PAN 내에서 유일하며 PAN 내에서 그 위치 에 관계없이 고정된다. 또한, 모바일 노드(MN)의 IP 주소는 PAN 내에서 이동성에 무관하게 고정된다. (12) IPv6 도메인과 IEEE 802.15.4 장치 간의 상호운용(interoperability)은 적응 레이어(adaptation layer)에 서 처리된다. (13) 각 센서 노드(SN)는 AoA(Angle of Arrival) 측정값을 얻기 위하여 안테나 어레이를 구비할 수 있다. (14) 임의의 동기 또는 비동기의 MAC 프로토콜이 신뢰도와 WSN(Wireless Sensor Network) 듀티 사이클(duty cycle) 내에 패킷의 라우팅을 보장하기 위하여 사용될 수 있다. 이하, LoWMob 시스템에 관하여 설명한다. LoWMob 시스템은 게이트웨이(GW)와 모바일 노드(MN) 간의 멀티-홉 통신을 위한 인터페이스를 제공한다. 따라서 LoWMob 시스템은 모바일 노드(MN)가 단거리 IEEE 802.15.4 링크를 활용하여 게이트웨이(GW)가 멀리 떨어져 있는 경우(즉, 직접적으로 도달되지 않는 거리인 경우)라도 게이트웨이에 데이터 패킷을 보내도록한다. 또한, LoWMob 시스템은 센서 노드(SN)는 리소스 제한 장치이고 에너지를 보존하기 위하여 주기적으로 수면 상태로 스위치-오 프된다는 점을 고려한다. PMIPv6(Proxy Mobile IPv6)와 같이, LoWMob 시스템은 센서 노드(SN)와 게이트웨이(GW)가 모바일 노드에 대한 이동성 지원을 제공하는데 책임을 지는 네트워크 기반의 이동성 구조를 가진다. 다만 PMIPv6 에서, 이동과 관계 된 특징들은 네트워크 계층에 제공된다. 즉, 이동과 관계된 시그널링 패킷은 IP 트래픽에 의하여 운반된다 [6]. LoWMob 시스템은 6LoWPAN의 적응 계층에서 이동성 지원을 제안한다. LoWMob 이동 지원 방법은 크게 두 가지 파트들로 구분될 수 있다. 첫 번째 파트는 새로운 모바일 노드(MN)가 PAN에 처음으로 진입할 때를 다루고 있다. 두 번째 파트는 모바일 노드(MN)가 PAN 내에서 이동할 때 모바일 노 - 9 -
드에 대한 핸드오프 지원을 다룬다. 핸드오프 지원의 목적은 패킷 손실을 방지하는데 있다. 편의상 LoWMob 시스 템은 하나의 모바일 노드가 게이트웨이 또는 PAN 내외부에 존재할 수 있는 고정된 상대 노드(CN)와의 통신 시나 리오를 서술한다. 이는 LoWMob 시스템을 제안하는 목적이 6LoWPAN 에서의 이동성과 관계된 개념과 테크닉을 소 개하는 것이기 때문이다. [0048] [0049] [0050] [0051] [0052] [0053] [0054] [0055] [0056] <PAN에 조인하는 새로운 모바일 노드> 도 2는 다수의 센서 노드들, 하나의 게이트웨이(또는 PAN 코디네이터) 및 최초로 PAN에 진입하는 모바일 노드를 포함하는 PAN을 설명하기 위한 도면이다. 외부 보더 노드(Outer BN)는 PAN의 주변 영역에 배치되고 움직임을 감지하면 준-수면 상태에서 액티브 상태로 스위치한다. 내부 보더 노드(Inner BN)는 PAN의 내부 영역에 배치되고 움직임을 감지하면 준-수면 상태에서 액 티브 상태로 스위치한다. 예를 들어, 모바일 노드(MN)가 외부에서 PAN 내부로 진입하는 경우에는 외부 보더 노 드(Outer BN) 또는 내부 보더 노드(Inner BN)는 움직임을 감지하고 준-수면 상태에서 액티브 상태로 스위치할 수 있다. 액티브 상태에서는 외부 보더 노드(Outer BN) 또는 내부 보더 노드(Inner BN)는 종종 비콘(beacon)을 전송한다. 외부 보더 노드(Outer BN)는 내부 보더 노드(Inner BN)보다 자주 비콘을 전송할 수 있다. 비콘은 센 서 노드의 짧은 주소와 PAN 식별자에 관한 정보를 포함한다. 일단 모바일 노드(MN)가 비콘을 수신하면 모바일 노드(MN)는 PAN 식별자를 체크하고 새로운 PAN으로 이동했는지 여부를 결정한다. MST까지 데이터 송신 또는 수신이 발생하지 않은 경우에는 모바일 노드(MN)는 내부 보더 노드 (Inner BN) 또는 외부 보더 노드(Outer BN)에 PAN 식별자를 요청하는 메시지를 송신한다. 일 실시예에서, PAN 식별자를 요청하는 메시지를 송신한 후 소정의 시간 내에 비콘을 수신하지 못한 경우에는 모바일 노드(MN)는 연 결 로스트 상태로 스위치한다. 새로운 PAN으로 이동했는지 여부를 결정하여 만일 모바일 노드(MN)가 다른 PAN에 있는 경우에는 모바일 노드 (MN)는 가장 강한 신호 세기를 가지는 비콘을 보낸 센서 노드(SN)에 조인 요청 메시지(join_request message)를 보낸다. 조인 요청 메시지(join_request message)는 센서 노드(SN)에게 모바일 노드(MN)는 PAN에 새로 진입하였 으며 PAN에 참여하고자 한다는 것을 나타낸다. 일 실시예에서, 조인 요청 메시지(join_request message)는 모바 일 노드(MN)의 홈 주소(home address)와 그 EUI 64-bit 주소에 관한 정보를 포함할 수 있다. 다음으로 모바일 노드(MN)는 모바일 노드(MN)가 통신하고 있는 상대 노드(CN)의 IPv6 주소를 포함하는 상대 노 드 주소 메시지(CN_address message)를 송신한다. 센서 노드(SN)는 게이트웨이(GW)에 이러한 메시지들(조인 요 청 메시지와 상대 노드 주소 메시지)을 포워드한다. 조인 요청 메시지(join_request message)가 게이트웨이(GW)에 도착하면 게이트웨이(GW)는 모바일 노드(MN)에 대 한 바인딩 엔트리(binding entry)를 생성하고, 모바일 노드(MN)에 유일한 16 비트 식별자를 부여한다. 또한, 게 이트웨이(GW)는 상대 노드(CN)의 IPv6 주소를 유일한 16 비트 아이디로 매핑한다. 여기에서, 편의상 바인딩은 MIPv6(Mobile IPv6)에 있는 메커니즘과 실질적으로 동일한 것으로 가정하였다. 이는 모바일 노드(MN)의 데이터 와 이동성 관련 패킷을 라우팅할 때, 센서 노드(SN)의 유용한 에너지와 대역폭을 낭비할 수 있는 IP 어드레싱에 서 사용되는 비트의 수를 줄이기 위하여 사용될 수 있다. 다음으로 게이트웨이(GW)는 센서 노드(SN)에 조인 확 인 메시지(join_confirm message)를 보내고, 센서 노드(SN)는 모바일 노드(MN)에 이를 포워드한다. 조인 확인 메시지(join_confirm message)는 모바일 노드(MN)의 식별자와 상대 노드(CN)의 짧은 주소에 관한 정보를 포함한 다. 나중에 모바일 노드(MN)가 상대 노드(CN)과 최초로 통신을 원하는 경우에는 모바일 노드(MN)는 상대 노드(CN)의 가명(alias name)을 보냄으로써 게이트웨이(GW)가 16 bit 주소를 제공하도록 요청할 것이다. 게이트웨이(GW)는 ARP(Address Resolution Protocol)를 실행하고 상대 노드(CN)의 IP 주소 또는 그 가명에 대응하는 16 bit 주소 를 제공한다. 유사하게, 모바일 노드(MN)에 대한 패킷이 PAN 외부에 있는- 게이트웨이(GW)가 기존에 존재하는 바인딩(binding)을 가지지 않는- 상대 노드(CN)으로부터 도착할 때 게이트웨이(GW)는 최초로 바인딩을 생성하고 데이터 패킷을 보내기 전에 이러한 바인딩을 모바일 노드(MN)에 전송한다. 모바일 노드(MN)는 이동 속도에 따라 MST를 변경할 수 있다. 모바일 노드(MN)는 변경된 MST를 기초로 센서 노드 (SN)와 데이터 패킷 또는 메시지를 송수신할 수 있다. 일 실시예에서, 모바일 노드(MN)는 속도 감지 센서를 포 함하고 속도 감지 센서를 통해 측정된 이동 속도에 따라 MST를 변경할 수 있다. 예를 들어, 모바일 노드(MN)가 PAN 내에서 빠르게 이동하는 경우에는 모바일 노드(MN)는 MST를 작게 설정하여 데이터 전송률을 높이고, 모바일 노드(MN)가 PAN 내에서 느리게 이동하는 경우에는 모바일 노드(MN)는 MST를 크게 설정하여 데이터 전송률을 낮 - 10 -
출 수 있다. 즉, 모바일 노드(MN)가 느리게 이동하는 경우에는 MST를 크게하여 모바일 노드(MN)는 에너지를 효 율적으로 사용할 수 있다. [0057] [0058] [0059] [0060] [0061] [0062] [0063] [0064] [0065] [0066] <핸드오프 지원> 도 3은 AoA(Angle of Arrival) 방법을 사용한 다음 노드 활성화 프로세스를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 LoWMob 시스템에서 핸드오프가 수행될 때의 과정을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5는 LoWMob 시스템에서 사용 되는 모바일 노드의 핸드오프 절차를 설명하는 알고리즘이다. 도 3에서, LoWMob 시스템은 모바일 노드(MN)에 대한 핸드오프 지원을 위하여 센서 노드(SN)의 수면 상태를 고려 한다. 일단 현재 센서 노드(SN)가 모바일 노드(MN)과의 링크 품질(link quality)이 특정한 임계값 이하로 떨어 지는 것을 알게되면 센서 노드(SN)는 모바일 노드(MN)가 이동하고 있다고 결론 내린다. 현재 센서 노드(SN)는 핸드오프 처리를 위하여 다음의 적절한 센서 노드(SN)를 활성화시킬 필요가 있다. 다음의 적절한 센서 노드(S N)를 활성화시키기 위하여 현재 센서 노드(SN)는 모바일 노드(MN)가 움직이고 있는 방향을 얻는다. 방향은 위치 측정 절차(localization procedure)를 통하여 얻을 수 있고, 일련의 모바일 노드(MN)의 위치는 이동 경로(즉, 트래킹)를 묘사한다. 모바일 노드(MN)의 위치를 얻기 위하여 삼각측량(trilateration/triangulation) 방법, AoA(Angle of Arrival) 및 ToA/TDoA(Time {Difference} of Arrival) 방법, 신호 세기 지시자 등과 같은 다양한 방법이 있다. 이하, LoWMob 시스템은 이동 방향을 결정하기 위하여 AoA 방법([21])을 채택하였다고 가정한다. AoA는 방위(orientation)로 알려져 있는 입사 파형(incident wave)의 전파 방향과 레퍼런스 방향(reference direction) 간의 각으로 정의된다. 방위는 AoA가 측정되는 것에 대응하는 고정된 방향으로 정의되고 북쪽으로부 터의 시계방향으로의 각도로 나타난다. 만일 방위가 0 도 또는 북쪽을 가리킨다면 AoA는 다른 것들(예를 들어, ToA/TDoA)이 상대적인 것과 달리 절대적인 값이다. 도 3에 나타난 바와 같이, 별은 타임 스탬프 TS1, TS2, TS3 각각에서 모바일 노드(MN)의 위치를 보여준다. 현재 센서 노드(SN)는 모바일 노드(MN)로부터 수신된 신호로부터 AoA를 측정한다. 또한, 현재 센서 노드(SN)는 패킷 의 수신 신호 세기(Received Signal Strength)를 사용하여 자신과 모바일 노드(MN) 간의 거리를 측정한다. 도 3은 (a1, d1), (a2, d2), (a3, d3) 각각은 타임 스탬프 TS1, TS2, TS3에서 제1 센서 노드(SN1)와 모바일 노 드(MN) 간의 각과 거리에 상응한다고 가정하였다. 각과 거리 정보를 기초로, 센서 노드(SN)는 모바일 노드의 위 치 좌표를 얻을 수 있다. 타임 스탬프 TS3에서, 제1 센서 노드(SN1)는 핸드오프를 위하여 다음의 제2 센서 노드 (SN2)를 깨운다. 또한, 제1 센서 노드(SN1)는 제2 센서 노드(SN2)에 모바일 노드의 식별자에 관한 정보를 포함 하는 새로운 노드 메시지(new_node message)를 보낸다. 다음의 센서 노드(SN)(예를 들어, 제2 센서 노드(SN2))가 새로운 노드 메시지(new_node message)를 수신하면 다 음의 센서 노드(SN)는 임의의 간격을 두고 헬로 패킷을 송신한다. 또한, 다음의 센서 노드(SN)는 게이트웨이 (GW)에 위치 갱신 메시지(LU - Location Update)를 보낸다. 다음의 센서 노드(SN)가 모바일 노드(MN)를 검출하 면 다음의 센서 노드(SN)는 전의 센서 노드(SN)(예를 들어, 제1 센서 노드(SN1))에게 새로운 노드 메시지 (new_node message)를 다시 보낸다. 이 메시지의 목적은 다음의 센서 노드(SN)과 이전의 센서 노드(SN) 간의 터 널을 생성하는 것인데, 이는 이전의 센서 노드(SN)가 새로운 노드 메시지(new_node message)를 받자마자 이전의 센서 노드(SN)는 새로운 위치로 모바일 노드(MN)의 패킷을 포워딩하기 시작하도록 하기 위함이다. 터널의 외부 헤더는 목적지로서 다음의 센서 노드(SN)를 소스로서 이전의 센서 노드(SN)를 포함한다. 모바일 노드(MN)의 패 킷이 이전의 센서 노드(SN)에 도착하는 것을 멈추면 이전의 센서 노드(SN)는 잠시 후에 수면 모드로 스위치한다. 만일 다음의 센서 노드(SN)가 특정 시간 내에 모바일 노드(MN)를 검출하지 못하는 경우에는 다음의 센서 노드 (SN)는 모바일 노드(MN)를 놓쳤다고 생각할 것이다. 따라서 다음의 센서 노드(SN)는 전파 트리거 방송(radio triggered broadcast)을 보내서 주변의 모든 센서 노드들(SNs)에게 모바일 노드(MN)가 발견될 때까지 그들의 듀 티 싸이클을 중지하고 깨어있도록 한다. 도 6은 센서 노드의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 센서 노드(SN)에 의하여 관리되는 영역 내에서 모바일 노드(MN)가 이동하는 동안 해당 센서 노드(SN)는 모바일 노드(MN)의 이동 방향을 기초로 이웃 노드 정보 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. 이웃 노드 정보 메시지는 모 바일 노드(MN)가 이동하는 방향에 위치한 적어도 하나의 센서 노드(SN)에 관한 식별자와 모바일 노드(MN)의 식 별자를 포함한다. 센서 노드(SN)는 모바일 노드(MN)와의 거리 또는 모바일 노드(MN)의 AoA 중 적어도 하나를 기 초로 모바일 노드(MN)가 이동하는 방향을 알 수 있고, 이웃 노드 메시지를 수신한 센서 노드(SN)는 모바일 노드 - 11 -
(MN)의 접근 여부를 미리 알 수 있다. [0067] [0068] [0069] [0070] [0071] [0072] [0073] [0074] [0075] 예를 들어, 제1 센서 노드(SN1)에 의하여 관리되는 영역 내에서 제1 모바일 노드(MN1)가 이동하는 경우에는 제1 센서 노드(SN1)는 이웃 노드 정보 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. 제1 센서 노드(SN1)에 의하여 관리되는 영 역 내에서 제1 모바일 노드(MN1)가 제2 센서 노드(SN2)와 제3 센서 노드(SN3) 방향으로 이동하는 경우에는 제1 센서 노드(SN1)는 제1 모바일 노드(MN1)의 식별자와 제2 센서 노드(SN2)와 제3 센서 노드(SN3)의 식별자를 포함 하는 이웃 노드 정보 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. 일 실시예에서, 이웃 노드 정보 메시지는 해당 메시지 를 브로드캐스팅하는 센서 노드(SN1)의 식별자를 더 포함할 수 있다. 센서 노드(SN)에 의하여 관리되는 영역 내에서 복수의 모바일 노드(MN)가 이동하는 경우에는 센서 노드(SN)는 모바일 노드(MN) 각각에 대한 이웃 노드 정보 메시지를 브로드캐스팅한다. 예를 들어, 도 6과 같이 제1 센서 노 드(SN1)에 의하여 관리되는 영역 내에서 제1 모바일 노드(MN1)가 제2 센서 노드(SN2)와 제3 센서 노드(SN3) 방 향으로 이동하고, 제2 모바일 노드(MN2)가 제3 센서 노드(SN3)와 제4 센서 노드(SN4) 방향으로 이동하는 경우에 는 제1 센서 노드(SN1)는 제1 모바일 노드(MN1)의 식별자와 제2 센서 노드(SN2)와 제3 센서 노드(SN3)의 식별자 를 포함하는 제1 이웃 노드 정보 메시지 및 제2 모바일 노드(MN2)의 식별자와 제3 센서 노드(SN3)와 제4 센서 노드(SN4)의 식별자를 포함하는 제2 이웃 노드 정보 메시지를 브로드캐스팅할 수 있다. 제1 센서 노드(SN)는 제 1 이웃 노드 정보 메시지와 제2 이웃 노드 정보 메시지를 동시에 브로드캐스팅할 수도 있고, 각각 독립적으로 브로드캐스팅할 수도 있다. 일 실시예에서, 센서 노드(SN)는 모바일 노드(MN)의 이동 속도를 기초로 이웃 노드 정보 메시지를 브로드캐스팅 하는 시간 간격을 변경할 수 있다. 예를 들어, 모바일 노드와의 거리를 기초로 현재 모바일 노드와의 거리가 이 전 모바일 노드와의 거리와 소정의 값 이상 차이나는 경우에는 상기 이웃 노드 정보 메시지의 브로드캐스팅 시 간 간격을 변경할 수 있다. 다른 예를 들어, 모바일 노드의 AoA를 기초로 현재 모바일 노드의 AoA가 이전 모바 일 노드의 AoA와 소정의 값 이상 차이나는 경우에는 상기 이웃 노드 정보 메시지의 브로드캐스팅 시간 간격을 변경할 수 있다. 일 실시예에서, 센서 노드(SN)에 의하여 관리되는 영역 내에서 복수의 모바일 노드(MN)가 이동하는 경우에는 센 서 노드(SN)는 모바일 노드(MN) 각각의 이동 속도를 기초로 이웃 노드 정보 메시지를 브로드캐스팅한다. 일 실 시예에서, 모바일 노드(MN) 각각의 이동 속도 차이가 소정의 값 이상 차이나는 경우에는 센서 노드(SN)는 각각 의 모바일 노드(MN)에 대한 이웃 노드 정보 메시지를 독립적으로 브로드캐스팅할 수 있다. 다른 일 실시예에서, 모바일 노드(MN) 각각의 이동 속도 차이가 소정의 값 이하로 차이나는 경우에는 센서 노드(SN)는 각각의 모바일 노드(MN)에 대한 이웃 노드 정보 메시지를 동시에 브로드캐스팅할 수 있다. <메시지 포맷> 이하 PAN 내에서 모바일 노드(MN)를 지원하는데 필요한 이동성 관계 시그널링 메시지 포맷(mobility related signaling message format)을 설명한다. 메시지 포맷은 센서 노드(SN)과 게이트웨이(GW) 간에 교환되는 다른 종 류의 이동성 메시지들을 구별하기 위하여 6LoWPAN의 적응 계층의 예약된 디스패치 값(reserved dispatch values)들을 활용한다 [20]. 모든 적응 계층 패킷은 다음에 이어질 헤더의 종류를 식별하는 디스패치 값으로 시 작한다. 디스패치 값은 8 bit 값으로 어떤 종류의 패킷인지를 나타낸다. 예를 들어, 디스패치 값 {01 000001}은 어어질 헤더가 압축되지 않은 IPv6 헤더라는 것을 나타낼 수 있다. 패턴 {01 000001}은 이어질 헤더가 2 바이트 에서 40 바이트까지 전부 압축되었다는 것을 나타낸다. 만일 둘 이상의 LoWPAN 헤더들이 있다면 이들은 메시 헤 더(mesh header), 조각 헤더(Fragmentation header), 헤더 압축 헤더(header compression header)의 순서대로 나타난다. 또한, 디스패치 헤더는 각 헤더 앞에 나타난다 [20]. 게다가, 16 비트 어드레싱 방법은 모바일 노드 (MN)로부터 또는 모바일 노드(MN)에게 데이터 패킷을 라우팅하기 위하여 사용된다. 하기의 메시지 포맷은 적응 계층 예약 디스패치 값(adaptation layer reserved dispatch value)과 16 비트 어드레싱 방법을 활용한다. (1) 위치 갱신 메시지 포맷 - Location Update Message Format 도 7은 모바일 노드가 센서 노드에 연관되었을 때 센서 노드가 게이트웨이에 보내는 위치 갱신 메시지의 포맷을 설명하는 도면이다. 센서 노드(SN)는 유일한 디스패치를 가지는 위치 갱신 메시지(이하, LU 메시지)를 보낸다. 디스패치는 메시지가 게이트웨이(GW)에 포워드되어야 하는 LU 메시지라는 것을 나타낸다. 또한, 메시지는 소스 센서 노드(SN)의 16 비트 짧은 주소를 포함하고 있다. 중간 노드(intermediate node)는 디스패치 값을 체크하여 LU 메시지를 게이트 웨이(GW)에 중계한다. - 12 -
[0076] [0077] [0078] [0079] [0080] [0081] [0082] [0083] [0084] [0085] [0086] [0087] [0088] 게이트웨이(GW)는 패킷을 수신하면 패킷을 LU 메시지로 인식하고 이전의 센서 노드(SN)의 짧은 주소를 다음의 모바일 노드(MN)의 주소로 대체함으로써 엔트리를 갱신한다. 모바일 노드(MN)에 대한 엔트리는 게이트웨이(GW) 가 모바일 노드(MN)를 위하여 LU 메시지를 수신하는 동안에는 게이트웨이(GW)의 바인딩 테이블에 남아있다. 게 이트웨이(GW)가 모바일 노드(MN)의 LU 메시지를 수신하는 것을 멈춘다면 게이트웨이(GW)는 소정의 시간 후에 바 인딩 테이블에서 모바일 노드(MN)의 엔트리를 삭제한다. 예를 들어, 소정의 시간은 몇 분(a few minutes)에 상 응할 수 있다. (2) 모바일 노드(MN)로부터 상대 노드(CN)에 보내지는 데이터 패킷의 메시지 포맷 도 8은 모바일 노드(MN)로부터 상대 노드(CN)에 보내지는 데이터 패킷의 메시지 포맷을 설명하기 위한 도면이다. 조각 헤더(Fragmentation header)는 선택적이고 패킷 크기가 IEEE 802.15.4 상의 IPv6 패킷에 대한 MTU(Maximum Transmission Unit)에 적합할 만큼 큰 경우에 사용된다. HC1은 압축된 IPv6 헤더를 나타내는 디스 패치 헤더이다. 압축되지 않은 IPv6 헤더는 IPv6 디스패치에 의하여 표현된다. 센서 노드(SN)는 데이터 패킷을 수신하면 우선 목적지에 대한 라우팅 엔트리를 가지는지 여부를 체크한다. 만일 목적지 상대 노드(CN)가 PAN 내에 위치한 경우에는 센서 노드(SN)는 게이트웨이(GW)에 패킷을 포워드한다. 이 경우에, 센서 노드(SN)는 메시 해더(mesh header)를 떼어내고 MN-GW 디스패치와 MN-GW 헤더를 삽입한다. MN-GW 디스패치는 포워딩하는 노드에게 패킷의 소스가 모바일 노드(MN)이고 패킷은 게이트웨이(GW)에 포워딩될 필요가 있다는 것을 나타낸다. 패킷의 헤더는 소스 모바일 노드(MN)의 주소와 목적지 상대 노드(CN)의 주소를 포함한다. 따라서 디스패치 값을 사용하는 것은 센서 노드(SN)와 게이트웨이(GW) 간의 터널을 가질 필요를 제거 한다. 도 9는 센서 노드(SN)가 게이트웨이(GW)에 포워드하는 모바일 노드(MN)의 데이터 패킷의 패킷 포맷을 설명하는 도면이다. 게이트웨이(GW)는 패킷을 수신한 후 만일 상대 노드(CN)에 패킷을 포워딩하기 전에 필요한다면 MN-GW 헤더를 제 거하고, 패킷 조각(fragment)을 모으며, IPv6 헤더의 압축을 해제한다. (3) 상대 노드(CN)로부터 모바일 노드(MN)에 보내지는 데이터 패킷의 메시지 포맷 도 10은 상대 노드(CN)로부터 모바일 노드(MN)에 보내지는 데이터 패킷의 메시지 포맷을 설명하는 도면이다. 상대 노드(CN)는 모바일 노드(MN)에게 데이터 패킷을 보내고자 할 때 우선 게이트웨이(GW)에 패킷을 보낸다. 여 기에서, 상대 노드(CN)는 PAN 내부 또는 외부에 위치할 수 있다. 이는 게이트웨이(GW)는 모바일 노드(MN)의 식 별자를 센서 노드(SN)의 짧은 주소 관점에서 모바일 노드(MN)의 현재 위치에 대한 매핑을 저장하는 바인딩 캐시 (binding cache)를 가지고 있기 때문이다. 다음으로 게이트웨이(GW)는 필요한 경우에는 수신된 패킷을 조각으로 나눈 후 압축한다. 게이트웨이(GW)는 GW-MN 디스패치와 패킷의 헤더를 추가한다. 패킷 헤더는 모바일 노드(MN) 가 현재 연관되어 있는 센서 노드(SN)의 16 비트 짧은 주소, 소스 상대 노드(CN)의 16 비트 주소 및 목적지 모 바일 노드(MN)의 16 비트 식별자를 포함한다. 게이트웨이(GW)에 의하여 보내지는 패킷은 목적지 센서 노드(SN)에 도착할 때 적어도 하나의 홉으로 중계될 수 있다. 디스패치 값을 살펴봄으로써 중간 노드(Intermediate Node)는 해당 패킷이 게이트웨이(GW)로부터 보내진 것을 알 수 있다. 목적지 센서 노드(SN)는 해당 패킷을 수신하면 패킷으로부터 GW-MN 디스패치와 목적지 센서 노드(SN)의 주소를 없앤 후 목적지 모바일 노드(MN)에 포워드한다. 따라서 이동성 지원 방법은 특정한 디스패치 값의 사용에 대한 이동성 관계 패킷을 보여준다. 도 11은 메시지 종류에 따른 디스패치 값을 설명하기 위한 도 면이다. 이하, LoWMob시스템과의 차이점을 중심으로 DLoWMob(Distributed LoWMob) 시스템에 관하여 설명한다. DLoWMob 시스템은 MSP(Mobile Service Point)의 개념을 도입하여 LoWMob의 성능을 향상시킨다. DLoWMob 시스템 은 게이트웨이(GW)에서 시그널링 트래픽을 감소시키고 6LoWPAN에서 라우트 최적화를 가능하게 한다. DLoWMob 시 스템은 모바일 노드(MN)가 대부분의 이동성 관계 시그널링에 관혀하지 않고 6LoWPAN 이동성을 가능하게 하고, 게이트웨이가 이동성 관련 시그널링과 데이터 패킷 핸들링의 거의 모든 부분을 관여하도록 한다. 즉, 모바일 노 드(MN)가 새로운 센서 노드(SN)와 연계될 때마다 센서 노드(SN)는 게이트웨이(GW)에 LU 메시지를 전송하는데 이 는 센서 노드의 라이프 타임에 부정적으로 영향을 끼치며 최종적으로 PAN에도 이러한 영향을 끼친다. 또한, 모 바일 노드(MN)의 데이터 패킷은 게이트웨이(GW)를 통하여 라우팅된다. 게이트웨이(GW)는 모바일 노드(MN)의 식 - 13 -
별자를 현재 연관된 센서 노드(SN)에 바인딩하는 정보를 가지고 있으므로, 게이트웨이(GW)에 트래픽 집중이 증 가하게 된다. [0089] [0090] [0091] [0092] [0093] [0094] [0095] [0096] [0097] [0098] [0099] [0100] [0101] 도 12는 DLoWMob 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 12에 나타난 바와 같이, DLoWMob 시스템에서 PAN은 다수의 구역(region)들로 분할된다고 가정하였다. 각 구 역은 하나의 MSP를 가지고 MSP에 의하여 관리되는 연관된 센서 노드(SN)를 가진다. PAN에서 계층구조 (hierarchy)가 있다. 게이트웨이(GW)는 MSP 만을 관리하고 각 MSP는 자신의 구역에서 자기와 연관된 센서 노드 (SN)를 관리한다. MSP의 주요 기능은 크게 다음의 두 가지이다. 첫째로, MSP는 구역에서 모바일 노드(MN)과 센서 노드(SN) 간의 바인딩 정보를 지역적으로 관리함으로써 게이트 웨이(GW)에 가는 LU 메시지의 수를 감소시킨다. 즉, MSP는 모바일 노드가 자신의 구역으로 진입할 때에만 게이 트웨이(GW)에 LU 메시지를 전송한다. 모바일 노드(MN)가 자신의 구역 내에서 이동하는 동안(즉, 하나의 센서 노 드(SN)에서 다른 센서 노드(SN))에는 MSP는 LU 메시지를 게이트웨이(GW)에 전송하지 않는다. 결과적으로, MSP는 상당한 네트워크 대역폭과 에너지 소모를 감소시킬 수 있다. 둘째로, MSP는 PAN에서 모바일 노드(MN)와 상대 노드(CN) 간의 데이터 패킷이 그들의 해당 MSP 간에 라우팅되도 록 한다. 즉, MSP는 모든 데이터 패킷이 게이트웨이(GW)를 통과하도록 할 필요성을 제거하여 라우팅 최적화를 가능하게 한다. <DLoWMob 에서 핸드오프 프로세스> DLoWMob 에서 핸드오프 프로세스는 MSP의 참여를 제외하고는 기본적으로 LoWMob와 유사하다. 모바일 노드(MN)가 다음 센서 노드(SN)를 향해서 더욱 가까이 이동하면 이전의 센서 노드(SN)는 새로운 노드 메시지(new_node message)를 보내서 다음의 센서 노드(SN)에게 핸드오프에 관하여 통지한다. 새로운 노드 메시지(new_node message)가 수신되면 다음의 센서 노드(SN)는 MSP에게 LU 메시지를 보낸다. MSP는 모바일 노드(MN)에 대한 엔트 리를 기지고 있는지 여부를 체크한다. 만일 모바일 노드(MN)의 이전의 센서 노드(SN)와 다음의 센서 노드(SN)가 MSP에 등록되어 있다면(즉, 두 개의 센서 노드들이 MSP의 동일한 구역에 존재한다면) MSP는 이전의 센서 노드 (SN)의 엔트리를 변경하여 바인딩 테이블을 갱신한다. 이 경우에, MSP는 LU 메시지를 게이트웨이(GW)에 포워드 하지 않는다. 다른 경우에, MSP는 LU 메시지를 게이트웨이(GW)에 보낸다. 이는 게이트웨이(GW)가 모바일 노드 (MN)에 대한 바인딩 테이블을 갱신하기 위함이다. 모바일 노드(MN)에 관한 MSP 내의 바인딩 정보는 모바일 노드 (MN)와 상대 노드(CN) 간의 액티브 통신이 있는 한 존재한다. 만일 모바일 노드(MN)가 MSP 내에서 데이터 패킷 을 보내거나 수신하지 않는다면 MSP는 모바일 노드(MN)의 엔트리를 삭제할 수 있다. 이는 이전의 기본적 가정사 항에서 설명한 바와 같이 모바일 노드(MN)가 죽은 것으로 가정되기 때문이다. 도 12에서, 모바일 노드(MN)는 PAN 내에서 제1 센서 노드(SN22)를 경유하여 제2 센서 노드(SN24)에서 제3 센서 노드(SN17)로 이동한다. 모바일 노드(MN)가 MSP의 커버 영역을 최초로 진입하면 MSP는 다른 MSP의 도움을 받아 게이트웨이(GW)에 LU 메시지를 보낸다. 예를 들어, 모바일 노드(MN)가 제2 센서 노드(SN24)와 연관되어 있는 경 우(즉, 모바일 노드가 MSP3 구역으로 진입한 경우) MSP3는 게이트웨이(GW)에 LU 메시지를 보낸다. 모방리 노드 (MN)가 제1 센서 노드(SN22)와 연관된 경우에는 MSP3는 게이트웨이(GW)에 LU 메시지를 보내지 않는다. 이는 이 동이 구역 내(intra-Region)에 있고 바인딩 정보는 MSP 자체에 의하여 관리되기 때문이다. <DLoWMob 시스템의 Intra-PAN 통신에 대한 라우팅 최적화> 게이트웨이(GW)에 트래픽 집중을 감소시키기 위하여 Intra-PAN 통신에 대한 라우팅 최적화를 설명한다. 이는 게 이트웨이(GW) 주변에 있는 노드들의 라이프타임(lifetime)을 연장하고 결과적으로 네트워크 라이프타임도 연장 한다. 또한, 라우팅 최적화를 위한 핸드오프 메커니즘을 설명한다. (1) 라우팅 최적화된 환경에서 모바일 노드(MN) 패킷의 라우팅 DLoWMob에서 MSP는 라우팅 테이블에서 모바일 노드(MN)에 특정한 라우팅 엔트리를 생성하고 저장하여 다수의 모 바일 노드들(MNs) 간의 라우팅 최적화를 가능하게 한다. 라우팅 테이블 엔트리를 기초로, 이동성 헤더(mobility header)는 출발지 MSP와 목적지 MSP 간의 라우팅을 용이하게 한다. MSP의 도움으로 모바일 노드(MN)의 패킷을 라우팅하는 것은 두 단계를 가진다. 첫 번째 단계에서, 출발지 MSP는 출발지 모바일 노드(MN)를 대신하여 목적지 모바일 노드(MN)의 MSP를 찾는 것을 시도한다. 이 과정에서, 출발지 - 14 -
와 목적지 모바일 노드(MN)의 특정 라우팅 엔트리는 MSP에 생성되고, 특정 라우팅 엔트리는 출발지 및 목적지 MSP 간의 경로 상에 놓여있다. 두 번째 단계에서, 데이터 패킷은 MSP에 생성된 라우팅 엔트리, 하기에서 설명할 이동성 헤더와 디스패치를 기초로 라우팅된다. [0102] [0103] [0104] [0105] [0106] [0107] [0108] [0109] [0110] [0111] 도 13은 라우팅 최적화와 함께 DLoWMob 이동성 방식을 설명하기 위한 도면이다. 도 13은 동일한 PAN 내에 위치한 두 개의 모바일 노드(MN1, MN2)를 보여준다. 제1 모바일 노드(MN1)는 제1 센서 노드(SN15)와 연관되어 있고 제2 모바일 노드(MN2)는 제2 센서 노드(SN26)과 연관되어 있다. 제1 모바일 노드 (MN1)가 제2 모바일 노드(MN2)에 데이터 패킷을 최초로 보내는 것을 원할 때 제1 모바일 노드(MN1)는 데이터 패 킷을 제1 센서 노드(SN15)에 최초로 보낸다. 패킷 포맷은 도 9에 나타난 바와 동일할 수 있다. 제1 센서 노드(SN15)가 제1 모바일 노드(MN1)로부터 데이터 패킷을 수신하면 제1 센서 노드(SN15)는 제1 MSP(MSP1)에 데이터 패킷을 포워드한다. 제1 MSP(MSP1)는 제1 MSP(MSP1)가 라우팅 테이블 내에 제2 모바일 노드 (MN2)에 대한 엔트리를 가지고 있는지 여부를 체크한다. 만일 출발지 MSP(즉, MSP1)가 목적지 모바일 노드(MN) 에 대한 라우팅 엔트리를 발견하지 못한다면 제1 MSP(MSP1)는 데이터 패킷으로부터 메시 헤더(mesh header)를 제거하고 데이터 패킷에 MN-GW 디스패치와 MN-GW 디스패치를 추가한다. 다음으로 출발지 MSP는 데이터 패킷을 게이트웨이(GW)에 포워드하고, 게이트웨이(GW)는 도 9에 있는 패킷 포맷을 사용하여 목적지 MSP에 데이터 패킷 을 보낸다. 한편, 도 9에서 설명된 바와 같이, 목적지 센서 노드(SN) 주소는 목적지 MSP 주소로 대체될 것이다. 데이터 패킷이 목적지 MSP에 도착하면 목적지 MSP는 자신의 주소를 모바일 노드(MN)와 연관된 센서 노드(SN)의 주소로 대체한다. 또한, 동시에, 게이트웨이(GW)는 출발지 MSP에 location_mn 메시지를 보낸다. 일단 출발지 MSP가 모바일 노드 (MN)의 로케이션 정보를 수신하면 출발지 MSP는 request_pathsetup 메시지를 목적지 MSP에 보내고, request_pathsetup 메시지는 제1 모바일 노드(MN1)와 제2 모바일 노드(MN2) 모두의 식별자를 포함한다. 목적지 MSP(즉, MSP6)가 request_pathsetup 메시지를 수신하면 목적지 MSP는 메시지를 목적지 모바일 노드(MN)와 연관 된 센서 노드(SN)(즉, SN26)에 보낸다. 목적지 MSP(즉, MSP6)는 MSP1에 path_setup 메시지를 돌려주어(back) 전송한다. path_setup 메시지는 제2 모바일 노드(MN2)와 제1 모바일 노드(MN1)의 식별자를 포함한다. MSP1으로 path_setup 메시지를 돌려주어 포워딩하면 경로 상에 있는 MSP는 목적지 및 출발지 MSP 주소, 모바일 노드(MN) 모두의 식별자 및 path_setup 메시지를 수신하는 MSP를 기록한다. 따라서 각 MSP는 모바일 노드들(MNs) 간의 데 이터 패킷을 라우팅하기 위하여 라우팅 테이블 엔트리를 가져올 수 있다. 만일 MSP1이 path_setup 메시지를 수 신하면 MSP1은 목적지 모바일 노드(MN2)에 대한 라우팅 엔트리를 생성하고 출발지 모바일 노드(MN1)가 현재 연 관되어 있는 센서 노드(SN15)에 path_setup 메시지를 포워드한다. 또한, path_setup 메시지가 출발지 MSP(MSP1)에 도착하면 출발지 MSP는 게이트웨이(GW)에 모바일 노드(MN)의 데이터 패킷을 보내는 것을 즉시 멈춘 다. 대신에 출발지 MSP는 데이터 패킷에 MN-MN 헤더와 디스패치를 추가하고 path_setup 메시지를 수신한 MSP에 데이터 패킷을 포워드한다. 도 14는 MSP를 경유하여 출발지 모바일 노드로부터 목적지 모바일 노드까지의 데이터 패킷에 대한 메시지 포맷 을 설명하는 도면이다. 예를 들어, 도 13에서, MSP1은 제1 모바일 노드(MN1)의 데이터 패킷을 MSP4에 포워드한다. MSP4는 MN-MN 디스패 치를 체크하여 포워드된 데이터 패킷이 제2 모바일 노드(MN2)를 향한 데이터 패킷이라는 것을 확인한다. 다음으 로 MSP4는 MSP4가 목적지 모바일 노드(MN2)의 가능한 현재 로케이션에 관한, 라우팅 테이블 내에 있는, 어떤 기 록이 있는지 여부를 조사한다. MSP4는 path_setup 메시지로부터 기록을 이미 생성했기 때문에 MSP4는 데이터 패 킷을 경로 상에 있는 다음의 MSP(즉, MSP5)에 포워드한다. 이러한 과정은 데이터 패킷이 목적지 MSP(MSP6)에 도 착할 때까지 계속된다. 목적지 MSP는 도 11의 데이터 패킷 포맷을 사용하여 데이터 패킷을 목적지 센서 노드 (SN26)에 포워드한다. 그러나, 여기에서, 디스패치와 헤더는 MSP-SN에 상응한다. (2) 라우팅 최적화 방식에서 핸드오프 절차 라우팅 최적화 방식에서, 모바일 노드(MN)가 다른 모바일 노드(MN)와 통신하는 동안 다른 MSP로 이동하면 출발 지 MSP와 목적지 MSP 간에 확립되어야 할 새로운 패스가 필요하다 이하, 출발지와 목적지 MSP들 간의 새로운 패 스를 생성하는 변형된 버전의 핸드오프 프로세스를 설명한다. 도 15는 라우팅 최적화 방식을 채택한 DLoWMob 시스템에서 핸드오프 절차를 설명하기 위한 도면이다. 제2 모바일 노드(MN2)와 센서 노드(SN26) 간의 통신 링크가 품질이 떨어지면 센서 노드(SN26)는 다음의 또는 미 래의 센서 노드(즉, SN32)에게 새로운 노드 메시지(new_node message)를 보낸다. 여기에서, 새로운 노드 메시지 - 15 -
(new_node message)는 제2 모바일 노드(MN2)의 식별자는 물론 제1 모바일 노드(MN1)의 식별자와 그 MSP의 짧은 주소(즉, MSP1의 주소)를 포함한다. 다음으로 센서 노드(SN32)는 그 MSP(즉, MSP3)에게 새로운 노드 메시지 (new_node message)를 포워드한다. MSP3는 게이트웨이(GW)에 LU 메시지를 보내고, MSP1에 MN_moved 메시지를 보낸다. MN_moved 메시지는 출발지와 목적지로서 양 MSP 들의 주소와 모바일 노드(MN)의 주소를 포함한다. MN_moved 메시지를 MSP1에 포워드하는 MSP 들은 두 개의 모바일 노드(MN)의 식별자와 그들 각각의 MSP를 기록한 다. MN_moved 메시지의 목적은 두 개의 모바일 노드들(MNs)을 대신하여 라우팅 특정 엔트리를 생성하는 것이다. MN_moved 메시지가 MSP1에 도달하면 MSP1은 바로 주변들(즉, one hop neighbors)(즉, MSP)에게 MN_moved 메시 지를 브로드캐스팅한다. 이는 제1 모바일 노드(MN1)가 새로운 MSP로 이동하는 경우에도 새로운 MSP에게도 목적 지 모바일 노드(MN)의 이동에 관하여 알려지도록 하기 위함이다. 또한, 일단 MN_moved 메시지가 MSP1에 도달하 면 MSP1은 제1 모바일 노드(MN1)의 데이터 패킷을, 만일 존재하는 경우에는, 다음의 MSP(즉, MSP2)에 포워딩하 는 것을 즉시 시작한다. MSP2가 데이터 패킷의 목적지를 체크하면 MSP2는 제2 모바일 노드(MN2)가 MSP3와 연관 되어 있는 것을 알고 다음의 MSP(즉, MSP3)에 데이터 패킷을 포워드한다. MN_moved 메시지가 MSP1에 도달하면 MSP1은 데이터 패킷을 이전의 패스에 계속하여 보낸다. 데이터 패킷은 현재의 센서 노드(SN)와 이전의 센서 노 드(SN) 간에 생성된 터널을 통하여 제2 모바일 노드(MN2)에 전송된다. [0112] [0113] [0114] [0115] [0116] 유사하게, 출발지 모바일 노드(MN1)가 제1 모바일 노드(MN2)에 데이터 패킷을 보내는 동안에 이동하면 제1 모바 일 노드(MN1)의 현재 센서 노드(SN)는 제1 모바일 노드(MN1)의 MSP에 관하여 다음의 센서 노드(SN)에게 알릴 것 이다. 또한, 현재 센서 노드(SN)는 다음의 MSP가 모바일 노드(MN)의 데이터 패킷을 이전의 MSP에게 포워드할 수 있도록 자신의 MSP에 관하여 다음의 센서 노드(SN)에게 알릴 것이다. 다음의 MSP는 자신과 목적지 MSP 간의 경 로를 확립하기 위하여 목적지 모바일 노드(MN)의 MSP에 MN_moved 메시지를 보낼 수 있다. MSP의 라우팅 테이블 엔트리는 출발지 모바일 노드(MN)가 목적지 모바일 노드(MN)에게 데이터 패킷을 보내는 것을 멈출 때 소멸할 것 이다. 개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다 음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이 해되어서는 아니 될 것이다. 일 실시예에 따른 LoWMob 시스템과 DLoWMob 시스템은 모바일 노드의 이동 속도에 따라 MST를 변경할 수 있다. 따라서, LoWMob 시스템과 DLoWMob 시스템은 센서 노드의 전력 소모를 줄임으로써 전제 네트워크의 라이프타임을 증가시킬 수 있다. 일 실시예에 따른 LoWMob 시스템과 DLoWMob 시스템은 모바일 노드의 이동성으로 인한 패킷 손실을 방지할 수 있 다. LoWMob 시스템과 DLoWMob 시스템은 내부와 외부의 보더 노드를 통해 모바일 노드와 연결하여 모바일 노드의 이동성으로 인한 패킷 손실을 방지할 수 있다. 또한, 센서 노드에서 전송되는 이웃 노드 메시지를 통해 모바일 노드의 이동성으로 인한 패킷 손실을 방지할 수 있다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특 허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. [0117] [0118] [0119] [0120] [0121] [0122] [참고문언] 1. Wireless Medium Access Control and Physical Layer Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks; 802.15.4-2003, IEEE Standard, September 2006. 2. IPv6 over Low Power WPAN (Active WG). http://tools.ietf.org/wg/6lowpan. 3. Shin, M.; Camilo, T.; Silva, J.; Kaspar, D. Internet-Draft- 6lowpan-mobility; Internet-Draft, 14- Nov 2007 (work in progress). 4. Soliman, H.; Castelluccia, C.; Malki, K.E.; Bellier, L. Hierarchical MIPv6 Mobility Management, RFC 4140, August 2005. 5. Saha, D.; Mukherjee, A.; Misra, I.S.; Chakraborty, M. Mobility Support in IP: A Survey of Related Protocols. IEEE Network 2004, 18, 34-40. - 16 -
[0123] [0124] [0125] [0126] [0127] [0128] [0129] [0130] [0131] [0132] [0133] [0134] [0135] [0136] [0137] [0138] 6. Akyildiz, I.F.; Xie, J.; Mohanty, S. A Survey of Mobility Management in Next-Generation All-IPBased Wireless Systems. IEEE Wirel. Commun. 2004, 11, 16-28. 7. Ramjee, R.; La Porta, T.; Thuel, S.; Varadhan, K.; Wang, S. HAWAII: A Domain Based Approach for Supporting Mobility in Wide Area Wireless Area Networks. In Seventh International Conference on Network Protocols, Toronto, Canada, 1999; pp. 283-292. 8. Devarapalli, V.; Wakikawa, R.; Petrescu, A.; Thubert, P. Network Mobility (NEMO) LoWMob Support Protocol, RFC 3936, January 2005. 9. Gundavevelli, S.; Leung, K.; Devrapalli, V.; Chowdhury, K.; Patil, B. Proxy Mobile IPv6, August 2008. 10. Istepanian, R.; Jovanov, E.; Zhang, Y. Guest Editorial Introduction to the Special Section on MHealth: Beyond Seamless Mobility and Global Wireless Health-care connectivity. IEEE Trans. Inf Technol Biomed. 2004, 8, 405-414. 11. Ni, X.; Shi, W.; Ni, X.; Zheng, S. Design of Micro Mobility Support in Bluetooth Sensor Networks. In IEEE International Conference on Industrial Informatics, Singapore, 16-18 August 2006; pp. 150-154. 12. Kim, J.H.; Hong, C.S.; Okamura, K. A Routing Scheme for Supporting Network Mobility of Sensor Network Based on 6LoWPAN. In Managing Next Generation Networks and Services; Springer Verlag: Berlin- Heidelberg, Germany, 2007; Vol. 4773, pp. 155-164. 13. Kempf, J. Problem Statement for Network - Based Localized Mobility Management. RFC 4830, April 2007. 14. Wang, H.; Huang, Q.; Xia, Y.; Wu, Y.; Yuan, Y.G. A Network-Based Local Mobility Management Scheme for Wireless Mesh Networks. In IEEE Wireless Communications and Networking Conference, Hong Kong, 11-15 March 2007; pp. 3792-3797. 15. Bag, G.; Raza, M.T.; Mukhtar, H.; Akbar, A.H.; Shams, S.M.S.; Kim, K.-H.; Yoo, S.-W.; Kim, D.H. Energy-Aware and Bandwidth-Efficient Mobility architecture for 6LoWPAN. In IEEE Military Communications Conference, San Diego, USA, 16-19 November 2008; pp.1-7. 16. Bag, G.; Shams, S.M.S.; Akbar, A.H.; Raza, H.M.M.T.; Kim, K.-H.; Yoo, S.-W. Network Assisted Mobility Support for 6LoWPAN. In 6th IEEE Consumer Communications and Networking Conference, Las Vegas, USA, 10-13 January 2009; pp. 1-5. 17. Bag, G.; Shams, S.M.S.; Mukhtar, H. Inter PAN Mobility Support for 6LoWPAN. In Third International Conference on Convergence and Hybrid Information Technology, Busan, Korea, 11-13 November 2008; pp. 787-792. 18. Zhang, L.; Cheng, Q.; Wang, Y.; Zeadally, S. A Novel Distributed Sensor Positioning System Using the Dual of Target Tracking. IEEE Trans. Comput. 2008, 57, 246-260. 19. Gu, L.; Stankovic, J.A. Radio-Triggered Wake-Up for Wireless Sensor Networks. In 10th IEEE Real- Time and Embedded Technology and Applications Symposium, Miami, USA, March 2005; pp. 157-182. 20. Kushalnagar, N.; Montenegro, G.; Hui, J.; Culler, D. 6LoWPAN: Transmission of IPv6 Packets over IEEE 802.15.4 Networks. RFC 4944, September 2007. 21. Patwari, N.; Ash, J.; Kyperountas, S.; Hero, A.; Moses, R.; Correal, N. Locating the nodes: Cooperative Localization in Wireless Sensor Networks. IEEE Signal Process Mag. 2005, 22, 54-69. - 17 -
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