KR101355330B1

KR101355330B1 - 근거리 무선 네트워크 시스템에서 아이피 버전 6 패킷전송을 위한 게이트웨이 제공 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101355330B1
Application number: KR1020070093163A
Authority: KR
Inventors: 김진형
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2014-01-23
Anticipated expiration: 2027-09-13
Also published as: US8036108B2; US20090073983A1; KR20090027943A

Abstract

본 발명은 근거리 무선 네트워크 시스템에서의 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법에 있어서, 다수의 6LoWPAN(IPv6 over LOW POWER WIRELESS PERSONAL AREA NETWORK : 저전력사용 무선 개인 영역 네트워크)노드로부터 데이터 교환을 위한 요구 메시지를 수신하는 과정과, 상기 서비스 요구 메시지를 통해 전송되는 각 노드의 주소를 통해 미리 설정된 IPv6 어드레스 프리픽스(Pre-fix)를 추가하여, IPv6 어드레스 할당하기 위한 가상 인터페이스(Virtual Interface)를 생성하는 과정과, 상기 생성된 가상 인터페이스를 통해 할당된 IPv6 어드레스를 전달받아, 상기 6LoWPAN노드로 전송하기 위하여 소켓 적응 계층을 통해 인터페이스하는 하는 과정과, 상기 다수의 6LoWPAN 노드와 데이터 패킷 송수신 시, 현재 실행되고 있는 파일 제어관리 및 라우팅하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

IEEE 802.15.4, IPv6, 6LoWPAN

Description

근거리 무선 네트워크 시스템에서 아이피 버전 6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS PROVIDING GATEWAY FOR TRANSMITTING IPv6 PACKET IN LOCAL AREA WIRELESS NETWORKS SYSTEM}

본 발명은 IEEE 802.15.4 네트워크에서 IPv6 패킷을 전송하기 위한 6LoWPAN에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 저전력, 소형화를 지향하는 6LoWPAN 노드에서의 IPv6 패킷 전송을 위한 TCP/IP 프로토콜 스택을 게이트웨이에서 수행함으로써 상기 6LoWPAN 노드의 프로토콜 스택을 단순화하는 근거리 무선 네트워크 시스템에서 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 저전력 무선 개인 영역 네트워크(Low Power Wireless Personal Area Networks; LoWPAN)가 각광을 받고 있다.

이와 관련하여, 도 1은 종래의 IEEE 802.15.4 네트워크에서 인터넷 프로토콜 버전 6 기반의 저전력 무선 개인 영역 네트워크(IPv6 over Low Power Wireless Personal Area Networks; 이하, 6LoWPAN이라 함) 6LoWPAN 프로토콜 스택이 적용되는 네트워크의 구조를 나타내는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 6LoWPAN 호스트(112), 6LoWPAN 노드(114) 및 외부에 있는 IP 네트워크 내의 호스트(110)와 연결 되어 무선 근거리 개인 통신 혹은 외부 네트워크와의 데이터 통신을 수행하는 경우, 상기 6LoWPAN 네트워크에서는 6LoWPAN에 따른 Ipv6 패킷을 전송하기 위하여 , IEEE 802.15.4 네트워크로 연결된 다수의 6LoWPAN의 노드 중 어느 하나의 노드에서 호스트의 역할의 수행을 담당하여 상기 6LoWPAN 네트워크 프로세싱에 따른 TCP/IP 통신 프로토콜을 수행한다. 이에 따라 상기 6LoWPAN 호스트(112)는 자신과 연결된 다수의 6LoWPAN의 노드 및 외부의 IP 네트워크내의 호스트(110)와 데이터 통신을 수행하기 위하여 IPv6를 부여한다. 상기 IPv6은 통상적으로 128 bits의 주소체계를 갖기 때문에 이를 센서네트워크에 적용했을 때 각 센서 노드에 IP 할당이 가능하여 IEEE 802.15.4 MAC/PHY의 상위 계층으로 IPv6 및 TCP/UDP 등의 기존 인터넷에서 사용하는 통신 프로토콜 이용이 가능하다. 따라서, 상기 6LoWPAN 네트워크에서는 각 센서 노드가 IPv6을 부여받으므로 외부에 있는 IP 네트워크 내의 호스트와도 데이터 통신이 가능하며, 상기 6LoWPAN 네트워크 내의 해당 호스트가 각 센서 노드의 제어가 가능하다.

한편, 상기 IEEE 802.15.4 네트워크는 물리계층 패킷 크기가 최고 127 byte이고, MAC 계층에서 사용 가능한 프레임의 크기는 102 byte이다. 그런데, IPv6은 1280 byte 까지 전송이 가능하므로, 상기 6LoWPAN 네트워크에서는 패킷을 단편화(Fragmentation)해야 할 필요가 있다. 상기 6LoWPAN 네트워크에서의 최대 전송량을 고려할 경우, 물리계층 패킷 크기가 127 byte이고, 프레임당 최대 오버헤드(Overhead)가 25 byte, 링크 계층 Security Overhead를 고려하면 81 byte의 데이터만 상기 IEEE 802.15.4 네트워크에서 전송이 가능하다. 그러나, IPv6 패킷의 헤 더가 40 byte이므로, 41 byte가 전송 가능하고, 상기 41 byte 중 UDP 헤더 8 byte를 제외하면, 33 byte만 전송 가능하므로 즉, 전송 가능한 81 byte 중 33 byte만이 가능하므로 헤더 압축이 필요하다. 상기 패킷의 단편화 및 헤더 압축은 6LoWPAN 호스트(112) 내의 통신 프로토콜 스택 중 적응 계층(Adaptation Layer)부에서 수행되는 것으로, 상기 TCP/IP 스택은 기존의 일반 호스트 상에 설계되어 있으므로 상기 6LoWPAN 호스트(112)는 TCP/IP 계산에 따른 6LoWPAN 노드에 있으므로 전원의 소모가 증가할 뿐만 아니라, 이에 따라 6LoWPAN 노드의 라이프 타임(Life Time)도 감소하는 문제점이 발생한다. 이는, 저전력, 소형화를 지향하고, 소형 메모리를 갖는 6LoWPAN 노드에 적합하지 않을 뿐만 아니라, 네트워크 프로세싱에 따른 TCP SYN, ACK, ICMP Packet(ping, unreachable packet)등 동작을 모두 6LoWPAN에서 처리하므로 상기 IEEE 802.15.4 무선 네트워크 구간의 트래픽이 증가하게 된다.

또한, 하기에 나열된 IPv6 패킷의 헤더 처리에 있어서도 6LoWPAN 네트워크에서는 압축되지 않은 상태로 전달되어야 하므로 오버헤드 증가가 발생하게 된다.

* 홉 -바이-홉 헤더(HOP-by-HOP Options Header)

* 라우팅 헤더(Routing Header)

* 프레그먼트 헤더(Fragment Header)

* 목적지 헤더(Destination Options Header)

따라서, 저전력, 소형화를 지향하는 6LoWPAN 네트워크 시스템의 성능이 증가함에 따라, 보다 진화된 네트워킹 기술이 요구되고 있으나, 패킷 전송을 위한 TCP/IP 프로토콜 스택이 기존의 일반 6LoWPAN 호스트에 설계되어 있으므로 작은 크 기의 메모리로 인하여 네트워크 구간의 트래픽 증가 및 6LoWPAN 노드 등의 부하로 인해 신뢰성 있는 데이터 통신을 보장할 수 없는 문제가 발생한다.

본 발명의 목적은 저전력, 소형화를 지향하는 6LoWPAN 노드에서의 IPv6 패킷 전송을 위한 TCP/IP 프로토콜 스택을 게이트웨이에서 수행하도록 함으로써 상기 6LoWPAN 노드의 프로토콜 스택을 단순화하는 근거리 무선 네트워크 시스템에서 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법 및 장치에 관한 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 일 견지에 따르면, 근거리 무선 네트워크 시스템에서의 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법에 있어서, 다수의 6LoWPAN(IPv6 over LOW POWER WIRELESS PERSONAL NETWORK : 저전력사용 무선개인영역 네트워크)노드로부터 데이터 교환을 위한 요구 메시지를 수신하는 과정과, 상기 서비스 요구 메시지를 통해 전송되는 각 노드의 주소를 통해 미리 설정된 IPv6 어드레스 프리픽스(Pre-fix)를 추가하여, IPv6 어드레스 할당하기 위한 가상 인터페이스(Virtual Interface)를 생성하는 과정과, 상기 생성된 가상 인터페이스를 통해 할당된 IPv6 어드레스를 전달받아, 상기 6LoWPAN 노드로 전송하기 위하여 소켓 적응 계층을 통해 인터페이스하는 하는 과정과, 상기 다수의 6LoWPAN 노드와 데이터 패킷 송수신 시, 현재 실행되고 있는 파일 제어관리 및 라우팅하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 다른 견지에 따르면, 근거리 무선 네트워크 시스템에서의 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 장치에 있어서, 다수의 6LoWPAN 노드 내의 소켓 적응 계층과 인터페이스 및 상기 6LoWPAN 노드로부터 데이터 교환을 요구 메시지를 수신하는 6LoWPAN 소켓 적응 계층부, 상기 다수의 6LoWPAN 노드별 주소를 통해 미리 설정된 IPv6 어드레스 프리픽스를 추가하여, IPv6 주소를 할당하는 가상 인터페이스부와, TCP/UDP 계층부를 구비하는 6LoWPAN 미들웨어를 포함함을 특징으로 포함함을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 근거리 무선 네트워크 시스템에서 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법 및 장치는 기존의 6LoWPAN 노드의 TCP/IP 프로토콜 스택을 게이트웨이에서 수행하도록 함으로써 상기 6LoWPAN 구간에서의 트래픽 감소 및 6LoWPAN 노드의 부하를 감소시켜 전체 라이프 타임(Life Time)을 증가시키는 효과가 있다.

또한, 기존의 6LoWPAN 노드에서의 적응 계층에서 처리가 불가능한 홉 바이 홉 옵션 헤더(HOP-by-HOP Options Header), 라우팅 헤더(Routing Header), 프레그먼트 헤더(Fragment Header) 및 목적지 옵션 헤더(Destination Options Header)에 대해 상기 게이트웨이에서 처리함으로써 IPv6의 모든 헤더의 처리가 가능한 효과가 있다.

이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.

먼저, 본 발명에서 제안하는 근거리 무선 네트워크 시스템에서 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법 및 장치에 있어서는, 기존 6LoWPAN 노드에서 수행되는 TCP/IP 프로토콜 스택의 기능을 게이트웨이에 구비함을 밝혀 두는 바이다. 따라서, 상기 게이트웨이는 기존의 고유한 게이트웨이 장치로서의 동작뿐만 아니라, 상기 6LoWPAN 노드에 대응되는 TCP/IP 프로토콜 스택의 역할을 담당하는 6LoWPAN 미들웨어로 동작함을 전제로 한다.

또한, 본 발명에 따른 6LoWPAN에서는 각 센서 노드는 IPv6을 부여받으므로, 외부에 있는 IP 네트워크 내의 호스트와 통신 가능하며, 해당 호스트가 센서 노드를 제어할 수 있음을 밝혀두는 바이다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 근거리 무선 네트워크 시스템에서 IPv6 패킷 전송을 위한 미들웨어(Middleware)가 제공되는 망 구성도이다. 도 2를 참조하면, IEEE 802.15.4에 기반한 네트워크 망(210), 게이트웨이 장치(212) 및 다수의 6LoWPAN 노드(21-1, 21-2,..., 21-n)가 연결되어 이루어진다.

상기 IEEE 802.15.4에 기반한 네트워크 망(210)은 근거리 무선 네트워크 표준인 무선 규격으로 저전력 무선 센서 네트워크를 지원한다.

상기 게이트웨이 장치(212)는 서로 상이한 프로토콜을 가진 이종의 통신 네트워크를 연결하는 고유한 게이트웨이의 역할과, 상기 6LoWPAN 노드의 호스트의 역할로 구별할 수 있으며, IEEE 802.15.4에 기반한 네트워크 망(210)을 통해 상기 다 수의 6LoWPAN 노드(21-1, 21-2,...,21-n)로부터의 주소할당 요청 시 상기 주소 할당을 요청한 6LoWPAN 노드별로 가상 인터페이스(Virtual interface)를 생성하여 IPv6 주소를 할당하고, 상기 다수의 6LoWPAN 노드(21-1, 21-2,...,21-n)와 IPv6 패킷 송수신 시, 현재 실행되고 있는 파일 제어관리 및 라우팅 경로를 제공할 수 있도록 한다.

상기 다수의 6LoWPAN 노드(21-1, 21-2,...,21-n)는, IEEE 802.15.4에 기반한 네트워크 망(210)을 통해 상기 게이트웨이 장치(212)로부터 IPv6 패킷을 전달받아 통신을 수행한다.

더욱 상세하게는, 본 발명에 따른 상기 게이트웨이 장치(212) 내의 가상 인터페이스부(216)는, 도 2(b)에 도시된 바와 같이, 주소 할당부(222), 제어부(224) 및 생성부(226)를 포함한다.

상기 주소 할당부(222)는, 상기 다수의 6LoWPAN 노드(21-1, 21-2,...,21-n)에서 주소 할당 요구(Association-Request)서비스를 요청하면, 상기 주소 할당 요구를 통해서 전달되는 각 6LoWPAN 노드(21-1, 21-2,...,21-n)의 64 bits 주소를 통해 미리 설정한 IPv6 주소 정보를 기반으로 주소를 할당한다.

상기 제어부(224)는, 해당 주소로 오는 IPv6 패킷의 라우팅 경로 제어를 위해 라우팅 테이블의 업데이트를 수행한다.

상기 생성부(226)는, 현재 실행되고 있는 파일에 접근하기 위해 파일 기술자(File Descriptor) 및 포트(Port)의 풀(Pool)을 생성한다.

이하, 전술한 본 발명의 구성 요소 및 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트웨이 제공 방법 및 동작을 설명함으로써, 본 발명의 실시 예에 따른 근거리 무선 네트워크 시스템에서 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법을 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 근거리 무선 네트워크 시스템에서 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법에 있어서, IEEE 802.15.4 네트워크에서 6LoWPAN 프로토콜 스택이 적용되는 네트워크의 구조를 나타내는 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 게이트웨이 장치(32)의 프로토콜 스택은, MAC/PHY 계층, 적응계층(Adaptation Layer), 802.15.4 MAC/PHY, 네트워크 계층(Network Layer), 전송 계층(Transport Layer), 소켓 계층(Socket Layer), 응용 계층(Application Layer) 및 6LoWPAN 미들웨어(33)으로 이루어져 있다.

상기 6LoWPAN 노드(34) 및 외부에 있는 IP 네트워크 내의 호스트(30)와 연결되어 무선 근거리 개인 통신 혹은 외부 네트워크와의 데이터 통신 수행을 위한 Ipv6 패킷을 전송할 경우, 상기 게이트웨이 장치(32)의 최상위 계층인 응용계층(Application Layer)에서 외부에 있는 IP 네트워크 내의 호스트(30)의 사용자가 Ipv6 패킷과 상기 IPv6 패킷과 목적지를 정하는 작업 예를 들어, 이메일 작성과 수신자 이메일 주소 입력 등과 같은 작업을 수행한다. 그리고, 사용자가 전송하고자 하는 IPv6 패킷은 MAC/PHY 계층, 네트워크 계층(Network Layer), 전송 계층(Transport Layer), 소켓 계층(Socket Layer), 응용 계층(Application Layer)을 경유하여 전달된다. 또한, 상기 6LoWPAN 노드(34)의 사용자가 통신을 수행하기 위하여, 상기 게이트웨이 장치(32) 내의 6LoWPAN 미들웨어(33)에서는 각 노드별 가상 인터페이스를 생성하여, 주소 할당 및 라우팅 테이블을 업데이트하여, 외부에 있는 IP 네트워크 내의 호스트(30) 내로 네트워크 계층(Network Layer(IP), MAC/PHY 계층(MAC/PHY Layer)을 통해 패킷을 전달하고, 이는 전송계층(Transport Layer), 소켓 계층(Socket Layer) 및 응용계층(Application Layer)을 경유하여 최종 사용자에게 출력되고, 상기 6LoWPAN 노드(34)에는 802.15.4 MAC/PHY를 통해 패킷을 전달하고, 이는 적응 계층(Adaptation Layer), 6LoWPAN 미들웨어(35), 소켓 API(Socket API) 및 응용계층(Application Layer)을 경유하여 최종 사용자에게 출력된다.

여기서, 상기 게이트웨이 장치(32)의 6LoWPAN 미들웨어(33) 내의 TCP/UDP for 6LoWPAN 프로토콜 스택은, 상기 게이트웨이 장치(32)의 TCP/UDP계층(TCP/UDP Layer)과는 구별되는 프로토콜 스택으로, 이는 통상적인 게이트웨이 장치의 프로토콜 스택인 Socket Layer/OS/Network Layer으로 네트워크 프로세싱에 관여하므로, 상기 6LoWPAN 노드와의 통신을 위한 프로토콜 스택으로 상기 6LoWPAN 미들웨어(33)는 다수의 6LoWPAN 노드로부터 Association-Request 서비스를 수신하면, 이에 따라 파일 디스크립터 및 포트 넘버 확인 등의 동작으로는 부적합하기 때문이다.

또한, 상기 6LoWPAN 미들웨어(33) 내의 소켓 적응 계층(Socket Adaptation Layer)은, 6LoWPAN 노드 내의 소켓 적응 레이어와 대응되는 프로토콜 스택으로, 상기 6LoWPAN미들웨어(33) 내의 TCP/UDP 스택과 6LoWPAN 노드의 소켓 API(Socket API)사이에 인터페이스 역할을 한다.

도 4는 본 발명에 의한 게이트웨이 장치 내에서의 신호 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 6LoWPAN TCP/IP 계층으로의 동작하기 위한 상기 게이트웨이 장치 내의 각 계층을 나타낸 것으로, 다수의 6LoWPAN 노드로부터 결합_요구(Associaton_Indication)서비스 요청이 있을 경우(416 과정), 이는 802.15.4 MAC/PHY 계층(414)으로 입력되어, 적응계층(Adaptation Layer,412)를 경유하여, 6LoWPAN 미들웨어 내의 소켓 적응 레이어(6LoWPAN Socket Adaptation, 410)에서, 각 노드별 가상 인터페이스를 생성하고, 상기 6LoWPAN 노드로부터 (Associaton_Indication)서비스 요청에 의해 전달된 노드별 64 bits 주소와 미리 설정된 IPv6 정보를 기반으로 주소를 할당하고, 이에 따라 파일 디스크립터 풀 및 포트 풀을 생성하고, 상기 게이트웨이 내 네트워크 계층의 라우팅 테이블을 업데이트함으로써 게이트웨이 장치 내의 6LoWPAN 미들웨어와 6LoWPAN 노드 간의 데이터통신이 이루어진다.

여기서, 상기 6LoWPAN 노드의 소켓 적응 계층(Socket Adaptation Layer)과, 대응되는 프로토콜 스택으로, 상기 TCP/UDP 스택과 6LoWPAN 노드의 소켓 API 사이에서 인터페이스 동작을 하는 게이트웨이 장치 내 소켓 6LoWPAN 미들웨어의 소켓 적응 계층의 동작을 도 5,6,7,8을 참조하여 하기에서 설명하도록 한다. 상기 6LoWPAN 미들웨어내의 소켓 적응 계층(Socket Adaptation Layer)은 응용프로그램에서 TCP/IP를 이용하는 창구 역할을 하며, 이를 통하여 네트워크로 데이터를 송수신 할 수 있다.

그리고, 소켓 API(Socket API)에서 사용하는 구조체는 sockaddr_in6 구조체이고, 하기와 같이 구성된다.

struct sockaddr_in6 {

　　unsigned 　short int 　sin6_family; 　　　　　　/* AF_INET6 */

　　__u16 　　　　sin6_port; 　　　　　　　　　　　　　　　　　　/* Transport layer port # */

　　__u32 　　　　sin6_flowinfo; 　　　　　　　　　　　　　　/* IPv6 flow information */

　　struct in6_addr 　　sin6_addr; 　　　　　　　　　　　　　　　　/* IPv6 address */

　　__u32 　　　　sin6_scope_id; 　　　　　　　　　　　　　　/* scope id (new in RFC2553) */

};

여기서, sin_family는 항상 AF_INET6이고, flowinfo와 scope id는 일반적으로 사용하지 않으므로, 소켓 적응 계층(Socket Adaptation Layer)에서 상기한 구조체를 전달할 경우, 포트 정보와 주소 정보만을 전달한다. 이때, 상기 전달을 위한 메시지 포맷은 하기와 같다. 상기 6LoWPAN 노드의 주소는 6LoWPAN 미들웨어 내 가상인터페이스에 있으므로, 상기 주소 정보는 통신하고자 하는 상대 호스트의 주소만 전달한다.

Sock_adapt_in6_info

Port(8 bits)

IPv6 Address(128 bits)

도 5, 6, 7 및 8은 본 발명에 의한 게이트웨이 장치 내 6LoWPAN 미들웨어(50)와 6LoWPAN 노드 간의 IPv6 패킷 송수신을 위한 신호흐름도를 나타낸 것으 로, 먼저, 6LoWPAN 노드(52) 내 소켓 API(Socket API,57)에서 소켓 적응 계층(56)으로, 소켓을 호출하여 통신에 사용할 송신용 소켓을 개설하여(510 과정), 비연결형(데이터그램) 서비스에 해당하는 SOCKET_DGRAM 선택하여, 소켓 적응 계층(54)으로 전송된다(512 과정). 이때, 상기 510 과정에서의 프로토콜은 소켓을 지원하는 프로토콜을 지정하는데, 일반적으로 0을 쓰면 시스템이 자동으로 설정한다.

상기 소켓 적응 계층(54)에서는 가상인터페이스부(55)로 파일 디스크립터 주소 할당 요청 서비스를 요구하고(514 과정), 상기 가상인터페이스부(55)에서는, 미리 설정한 IPv6주소를 생성하여 할당한다(516 과정). 이로써 상기 소켓 적응 계층(54)에서 소켓이 생성되어, 생성된 소켓의 정보를 6LoWPAN 노드의 소켓 적응 계층(56)으로 전송한다. 상기 전송된 소켓의 정보는 소켓 적응 계층(56)을 통해 소켓 API(57)로 소켓번호와 자신의 소켓 주소가 리턴된다(520 과정).

이때, 상기 소켓번호와 소켓 주소는 바인드(bind) 호출이 필요한데, 이는 하기와 같이,

-원형 : int bind(int sockfd, struct sockaddr *my_addr, socklen_t addrlen); 으로 프로그래밍되고, 6LoWPAN 노드(52)와 게이트웨이 장치(50)에서의 실제의 바인드 과정은 도 5의 (b)와 같다. 여기서, 상기 소켓번호는 응용 프로그램이 알고 있는 통신의 창구 번호이고, 소켓 주소는 네트워크 시스템 즉, TCP/IP가 알고 있는 주소이므로 이들의 관계를 묶어 두어야 즉, 바인드(bind)해야 응용 프로세스와 네트워크 시스템간의 IPv6 패킷 전달이 가능하기 때문이다.

다음으로, 6LoWPAN 노드(52)에서 게이트웨이장치(50)로 연결(connect)을 호 출하여 접속요구를 하고, 이는 원형 : int connect(int sockfd, const struct sockaddr *serv_addr, socklen_t addrlen); 으로 프로그래밍 되고, 6LoWPAN 노드(52)와 게이트웨이 장치(50)에서의 실제의 연결 과정은 도 6의 (a)와 같다. 이때, 6LoWPAN 노드(52)와 게이트웨이 장치(50)에서의 연결이 성공적으로 이루어지면 상기 게이트웨이 장치(50)는 상기 6LoWPAN 노드(52)와 데이터를 송수신할 수 있게 되며, 이는 연결형 서비스를 의미하고, 즉 TCP 처리 과정을 의미한다.

상기 게이트웨이 장치(50)와 상기 6LoWPAN 노드(52) 사이의 비 연결형 서비스(UDP) 데이터 송신은,

원형 : int sendto(int sockfd, const void *msg, size_t len, int flags, const struct sockadder *to, socklen_t tolen);

으로 프로그래밍 되고, 6LoWPAN 노드(52)와 게이트웨이 장치(50)에서의 실제의 송신 과정은 도 6의 (b)와 같다.

또한, 상기 게이트웨이 장치(50)와 상기 6LoWPAN 노드(52) 사이의 데이터 수신은,

원형 : int recvfrom(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags, struct sockaddr *from, socklen_t *fromlen);

으로 프로그래밍 되고, 6LoWPAN 노드(52)와 게이트웨이 장치(50)에서의 실제의 수신 과정은 도 7의 (a)와 같다.

또한, 상기 게이트웨이 장치(50)와 상기 6LoWPAN 노드(52) 사이의 데이터 송신은,

원형 : int send(int sockfd, const void *msg, size_t len, inf flags);

으로 프로그래밍되고, 6LoWPAN 노드(52)와 게이트웨이 장치(50)에서의 실제의 송신 과정은 도 7의 (b)와 같다.

원형 : int recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);

으로 프로그래밍 되고, 6LoWPAN 노드(52)와 게이트웨이 장치(50)에서의 실제의 수신 과정은 도 8의 (a)와 같다.

이와 같이, 상기 게이트웨이 장치(50)와 상기 6LoWPAN 노드(52)가 TCP 소켓을 생성하여, 서로 연결한 다음 데이터를 송수신한 후 소켓을 종료하는데, 상기 소켓의 종료는 ,

원형 : int close(int sockfd);

으로 프로그래밍 되고, 6LoWPAN 노드(52)와 게이트웨이 장치(50)에서의 실제 종료 과정은 도 8(b)와 같다.

상기와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 근거리 무선 네트워크 시스템에서의 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법 및 장치에 관한 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위 의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.

도 1은 종래의 IEEE 802.15.4 네트워크에서 6LoWPAN 프로토콜 스택이 적용되는 네트워크의 구조를 나타낸 도면

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 근거리 무선 네트워크 시스템에서 IPv6 패킷 전송을 위한 미들웨어가 제공되는 망 구성도

도 3은 본 발명에 따른 근거리 무선 네트워크 시스템에서 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법에 있어서, IEEE 802.15.4 네트워크에서 6LoWPAN 프로토콜 스택이 적용되는 네트워크의 구조를 나타낸 도면

도 4는 본 발명에 의한 게이트웨이 장치 내에서의 신호 흐름도

도 5, 6, 7 및 8은 본 발명에 의한 게이트웨이 장치내 6LoWPAN 미들웨어와, 6LoWPAN 노드간의 IPv6 패킷 송수신을 위한 신호흐름도

Claims

근거리 무선 네트워크 시스템에서의 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법에 있어서,

6LoWPAN(IPv6 over LOW POWER WIRELESS PERSONAL AREA NETWORK : 저전력 사용 무선 개인 영역 네트워크) 노드로부터 데이터 교환을 위한 요구 메시지를 수신하는 과정과,

상기 요구 메시지를 통해 전송되는 상기 6LoWPAN 노드의 주소 및 미리 설정된 IPv6 어드레스 프리픽스(Pre-fix)에 근거하여, 상기 6LoWPAN 노드에 IPv6 어드레스 할당하기 위한 가상 인터페이스(Virtual Interface)를 생성하는 과정과,

상기 생성된 가상 인터페이스를 통해 할당된 IPv6 어드레스를 이용하여 상기 6LoWPAN 노드와 통신하기 위하여 소켓 적응 계층을 통해 인터페이스하는 과정과,

상기 6LoWPAN 노드와의 데이터 패킷 송수신을 위한 라우팅을 수행하는 과정을 포함하고, 상기 가상 인터페이스를 생성하는 과정은,

상기 6LoWPAN 노드의 주소 및 미리 설정된 IPv6 어드레스 프리픽스에 근거하여, IPv6 주소를 할당하는 과정과,

상기 IPv6 주소로 입력된 IPv6 패킷의 라우팅 경로 제어를 위해 라우팅 테이블의 업데이트를 수행하는 과정과,

현재 실행되고 있는 파일에 접근하기 위한 파일 기술자 및 포트 넘버를 저장하기 위한 포트 풀을 생성하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 근거리 무선 네트워크 시스템에서의 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법.
제1항에 있어서,

상기 요구 메시지는, 결합_요구(Association_Request) 메시지임을 특징으로 하는 근거리 무선 네트워크 시스템에서의 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법.
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제1항에 있어서, 상기 데이터 패킷의 주소가 다른 호스트의 주소인 경우, 네트워크 계층 및 MAC/PHY 계층을 경유하여 해당 호스트로 인터페이스하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 근거리 무선 네트워크 시스템에서 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법.
제1항에 있어서, 상기 소켓 적응 계층을 통해 인터페이스하는 과정에서,

상기 6LoWPAN 노드의 소켓 적응 계층에 대응하여 인터페이스함을 특징으로 하는 근거리 무선 네트워크 시스템에서 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 제공 방법.
근거리 무선 네트워크 시스템에서의 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 장치에 있어서,

6LoWPAN 노드로부터 데이터 교환을 요구 메시지를 수신하는 6LoWPAN 소켓 적응 계층부와,

상기 6LoWPAN 노드의 주소 및 미리 설정된 IPv6 어드레스 프리픽스에 근거하여, 상기 6LoWPAN 노드에 IPv6 주소를 할당하는 가상 인터페이스부와,

상기 6LoWPAN 노드와의 데이터 패킷 송수신을 위한 라우팅을 수행하는 TCP/UDP 계층부를 포함하는 6LoWPAN 미들웨어를 포함하고, 상기 가상 인터페이스부는,

상기 6LoWPAN 노드의 주소 및 미리 설정된 IPv6어드레스 프리픽스에 근거하여, IPv6 주소를 할당하는 주소 할당부와,

상기 IPv6 주소로 입력된 IPv6 패킷의 라우팅 경로 제어를 위해 라우팅 테이블의 업데이트를 수행하는 제어부와,

현재 실행되고 있는 파일에 접근하기 위한 파일 기술자 및 포트 넘버를 저장하기 위한 포트 풀을 생성하는 생성부를 포함함을 특징으로 하는 근거리 무선 네트워크 시스템에서 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 장치.
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제7항에 있어서,

상기 데이터 패킷의 주소가 다른 호스트의 주소인 경우, 상기 게이트웨이 장치의 네트워크 계층 및 MAC/PHY 계층을 경유하여 해당 호스트로 인터페이스됨을 특징으로 하는 근거리 무선 네트워크 시스템에서 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 장치.
제7항에 있어서, 상기 가상 인터페이스부는,

각 6LoWPAN 노드 별로 발생함을 특징으로 하는 근거리 무선 네트워크 시스템에서 IPv6 패킷 전송을 위한 게이트웨이 장치.