METHOD AND DEVICE FOR TRANSMITTING/RECEIVING DATA USING BLUETOOTH MESH NETWORK

디바이스 필터링 절차는 컨트롤러 스택에서 요청, 지시, 알림 등에 대한 응답을 수행하는 디바이스들의 수를 줄이기 위한 방법이다.

모든 디바이스에서 요청 수신 시, 이에 대해 응답하는 것이 불필요하기 때문에, 컨트롤러 스택은 요청을 전송하는 개수를 줄여서, BLE 컨트롤러 스택에서 전력 소비가 줄 수 있도록 제어할 수 있다.

광고 디바이스 또는 스캐닝 디바이스는 광고 패킷, 스캔 요청 또는 연결 요청을 수신하는 디바이스를 제한하기 위해 상기 디바이스 필터링 절차를 수행할 수 있다.

여기서, 광고 디바이스는 광고 이벤트를 전송하는 즉, 광고를 수행하는 디바이스를 말하며, 광고자(Advertiser)라고도 표현된다.

스캐닝 디바이스는 스캐닝을 수행하는 디바이스, 스캔 요청을 전송하는 디바이스를 말한다.

BLE에서는, 스캐닝 디바이스가 일부 광고 패킷들을 광고 디바이스로부터 수신하는 경우, 상기 스캐닝 디바이스는 상기 광고 디바이스로 스캔 요청을 전송해야 한다.

하지만, 디바이스 필터링 절차가 사용되어 스캔 요청 전송이 불필요한 경우, 상기 스캐닝 디바이스는 광고 디바이스로부터 전송되는 광고 패킷들을 무시할 수 있다.

연결 요청 과정에서도 디바이스 필터링 절차가 사용될 수 있다. 만약, 연결 요청 과정에서 디바이스 필터링이 사용되는 경우, 연결 요청을 무시함으로써 상기 연결 요청에 대한 응답을 전송할 필요가 없게 된다.

광고 절차(Advertising Procedure)

광고 디바이스는 영역 내 디바이스들로 비지향성의 브로드캐스트를 수행하기 위해 광고 절차를 수행한다.

여기서, 비지향성의 브로드캐스트(Undirected Advertising)는 특정 디바이스를 향한 브로드캐스트가 아닌 전(모든) 디바이스를 향한 광고(Advertising)이며, 모든 디바이스가 광고(Advertising)을 스캔(Scan)하여 추가 정보 요청이나 연결 요청을 할 수 있다.

이와 달리, 지향성 브로드캐스트(Directed advertising)는 수신 디바이스로 지정된 디바이스만 광고(Advertising)을 스캔(Scan)하여 추가 정보 요청이나 연결 요청을 할 수 있다.

광고 절차는 근처의 개시 디바이스와 블루투스 연결을 확립하기 위해 사용된다.

또는, 광고 절차는 광고 채널에서 리스닝을 수행하고 있는 스캐닝 디바이스들에게 사용자 데이터의 주기적인 브로드캐스트를 제공하기 위해 사용될 수 있다.

광고 절차에서 모든 광고(또는 광고 이벤트)는 광고 물리 채널을 통해 브로드캐스트된다.

광고 디바이스들은 광고 디바이스로부터 추가적인 사용자 데이터를 얻기 위해 리스닝을 수행하고 있는 리스닝 디바이스들로부터 스캔 요청을 수신할 수 있다. 광고 디바이스는 스캔 요청을 수신한 광고 물리 채널과 동일한 광고 물리 채널을 통해, 스캔 요청을 전송한 디바이스로 스캔 요청에 대한 응답을 전송한다.

광고 패킷들의 일 부분으로서 보내지는 브로드캐스트 사용자 데이터는 동적인 데이터인 반면에, 스캔 응답 데이터는 일반적으로 정적인 데이터이다.

광고 디바이스는 광고 (브로드캐스트) 물리 채널 상에서 개시 디바이스로부터 연결 요청을 수신할 수 있다. 만약, 광고 디바이스가 연결 가능한 광고 이벤트를 사용하였고, 개시 디바이스가 디바이스 필터링 절차에 의해 필터링 되지 않았다면, 광고 디바이스는 광고를 멈추고 연결 모드(connected mode)로 진입한다. 광고 디바이스는 연결 모드 이후에 다시 광고를 시작할 수 있다.

스캐닝 절차(Scanning Procedure)

스캐닝을 수행하는 디바이스 즉, 스캐닝 디바이스는 광고 물리 채널을 사용하는 광고 디바이스들로부터 사용자 데이터의 비지향성 브로드캐스트를 청취하기 위해 스캐닝 절차를 수행한다.

스캐닝 디바이스는 광고 디바이스로부터 추가적인 데이터를 요청 하기 위해, 광고 물리 채널을 통해 스캔 요청을 광고 디바이스로 전송한다. 광고 디바이스는 광고 물리 채널을 통해 스캐닝 디바이스에서 요청한 추가적인 데이터를 포함하여 상기 스캔 요청에 대한 응답인 스캔 응답을 전송한다.

상기 스캐닝 절차는 BLE 피코넷에서 다른 BLE 디바이스와 연결되는 동안 사용될 수 있다.

만약, 스캐닝 디바이스가 브로드캐스트되는 광고 이벤트를 수신하고, 연결 요청을 개시할 수 있는 개시자 모드(initiator mode)에 있는 경우, 스캐닝 디바이스는 광고 물리 채널을 통해 광고 디바이스로 연결 요청을 전송함으로써 광고 디바이스와 블루투스 연결을 시작할 수 있다.

스캐닝 디바이스가 광고 디바이스로 연결 요청을 전송하는 경우, 스캐닝 디바이스는 추가적인 브로드캐스트를 위한 개시자 모드 스캐닝을 중지하고, 연결 모드로 진입한다.

디스커버링 절차(Discovering Procedure)

블루투스 통신이 가능한 디바이스(이하, ‘블루투스 디바이스’라 한다.)들은 근처에 존재하는 디바이스들을 발견하기 위해 또는 주어진 영역 내에서 다른 디바이스들에 의해 발견되기 위해 광고 절차와 스캐닝 절차를 수행한다.

디스커버링 절차는 비대칭적으로 수행된다. 주위의 다른 디바이스를 찾으려고 하는 블루투스 디바이스를 디스커버링 디바이스(discovering device)라 하며, 스캔 가능한 광고 이벤트를 광고하는 디바이스들을 찾기 위해 리스닝한다. 다른 디바이스로부터 발견되어 이용 가능한 블루투스 디바이스를 디스커버러블 디바이스(discoverable device)라 하며, 적극적으로 광고 (브로드캐스트) 물리 채널을 통해 다른 디바이스가 스캔 가능하도록 광고 이벤트를 브로드캐스트한다.

디스커버링 디바이스와 디스커버러블 디바이스 모두 피코넷에서 다른 블루투스 디바이스들과 이미 연결되어 있을 수 있다.

연결 절차(Connecting Procedure)

연결 절차는 비대칭적이며, 연결 절차는 특정 블루투스 디바이스가 광고 절차를 수행하는 동안 다른 블루투스 디바이스는 스캐닝 절차를 수행할 것을 요구한다.

즉, 광고 절차가 목적이 될 수 있으며, 그 결과 단지 하나의 디바이스만 광고에 응답할 것이다. 광고 디바이스로부터 접속 가능한 광고 이벤트를 수신한 이후, 광고 (브로트캐스트) 물리 채널을 통해 광고 디바이스로 연결 요청을 전송함으로써 연결을 개시할 수 있다.

다음으로, BLE 기술에서의 동작 상태 즉, 광고 상태(Advertising State), 스캐닝 상태(Scanning State), 개시 상태(Initiating State), 연결 상태(connection state)에 대해 간략히 살펴보기로 한다.

광고 상태(Advertising State)

링크 계층(LL)은 호스트 (스택)의 지시에 의해, 광고 상태로 들어간다. 링크 계층이 광고 상태에 있을 경우, 링크 계층은 광고 이벤트들에서 광고 PDU(Packet Data Unit)들을 전송한다.

각각의 광고 이벤트는 적어도 하나의 광고 PDU들로 구성되며, 광고 PDU들은 사용되는 광고 채널 인덱스들을 통해 전송된다. 광고 이벤트는 광고 PDU가 사용되는 광고 채널 인덱스들을 통해 각각 전송되었을 경우, 종료되거나 광고 디바이스가 다른 기능 수행을 위해 공간을 확보할 필요가 있을 경우 좀 더 일찍 광고 이벤트를 종료할 수 있다.

스캐닝 상태(Scanning State)

링크 계층은 호스트 (스택)의 지시에 의해 스캐닝 상태로 들어간다. 스캐닝 상태에서, 링크 계층은 광고 채널 인덱스들을 리스닝한다.

스캐닝 상태에는 수동적 스캐닝(passive scanning), 적극적 스캐닝(active scanning)의 두 타입이 있으며, 각 스캐닝 타입은 호스트에 의해 결정된다.

스캐닝을 수행하기 위한 별도의 시간이나 광고 채널 인덱스가 정의되지는 않는다.

스캐닝 상태 동안, 링크 계층은 스캔윈도우(scanWindow) 구간(duration) 동안 광고 채널 인덱스를 리스닝한다. 스캔인터벌(scanInterval)은 두 개의 연속적인 스캔 윈도우의 시작점 사이의 간격(인터벌)으로서 정의된다.

링크 계층은 스케쥴링의 충돌이 없는 경우, 호스트에 의해 지시되는 바와 같이 스캔윈도우의 모든 스캔인터벌 완성을 위해 리스닝해야한다. 각 스캔윈도우에서, 링크 계층은 다른 광고 채널 인덱스를 스캔해야한다. 링크 계층은 사용 가능한 모든 광고 채널 인덱스들을 사용한다.

수동적인 스캐닝일 때, 링크 계층은 단지 패킷들만 수신하고, 어떤 패킷들도 전송하지 못한다.

능동적인 스캐닝일 때, 링크 계층은 광고 디바이스로 광고 PDU들과 광고 디바이스 관련 추가적인 정보를 요청할 수 있는 광고 PDU 타입에 의존하기 위해 리스닝을 수행한다.

개시 상태(Initiating State)

링크 계층은 호스트 (스택)의 지시에 의해 개시 상태로 들어간다.

링크 계층이 개시 상태에 있을 때, 링크 계층은 광고 채널 인덱스들에 대한 리스닝을 수행한다.

개시 상태 동안, 링크 계층은 스캔윈도우 구간 동안 광고 채널 인덱스를 리스닝한다.

연결 상태(connection state)

링크 계층은 연결 요청을 수행하는 디바이스 즉, 개시 디바이스가 CONNECT_REQ PDU를 광고 디바이스로 전송할 때 또는 광고 디바이스가 개시 디바이스로부터 CONNECT_REQ PDU를 수신할 때 연결 상태로 들어간다.

연결 상태로 들어간 이후, 연결이 생성되는 것으로 고려된다. 다만, 연결이 연결 상태로 들어간 시점에서 확립되도록 고려될 필요는 없다. 새로 생성된 연결과 기 확립된 연결 간의 유일한 차이는 링크 계층 연결 감독 타임아웃(supervision timeout) 값뿐이다.

두 디바이스가 연결되어 있을 때, 두 디바이스들은 다른 역할로 활동한다.

마스터 역할을 수행하는 링크 계층은 마스터로 불리며, 슬레이브 역할을 수행하는 링크 계층은 슬레이브로 불린다. 마스터는 연결 이벤트의 타이밍을 조절하고, 연결 이벤트는 마스터와 슬레이브 간 동기화되는 시점을 말한다.

이하에서, 블루투스 인터페이스에서 정의되는 패킷에 대해 간략히 살펴보기로 한다. BLE 디바이스들은 하기에서 정의되는 패킷들을 사용한다.

패킷 포맷(Packet Format)

링크 계층(Link Layer)은 광고 채널 패킷과 데이터 채널 패킷 둘 다를 위해 사용되는 단지 하나의 패킷 포맷만을 가진다.

각 패킷은 프리앰블(Preamble), 접속 주소(Access Address), PDU 및 CRC 4개의 필드로 구성된다.

하나의 패킷이 광고 물리 채널에서 송신될 때, PDU는 광고 채널 PDU가 될 것이며, 하나의 패킷이 데이터 물리 채널에서 전송될 때, PDU는 데이터 채널 PDU가 될 것이다.

광고 채널 PDU(Advertising Channel PDU)

광고 채널 PDU(Packet Data Unit)는 16비트 헤더와 다양한 크기의 페이로드를 가진다.

헤더에 포함되는 광고 채널 PDU의 PDU 타입 필드는 하기 표 1에서 정의된 바와 같은 PDU 타입을 나타낸다.

광고 PDU(Advertising PDU)

아래 광고 채널 PDU 타입들은 광고 PDU로 불리고 구체적인 이벤트에서 사용된다.

ADV_IND: 연결 가능한 비지향성 광고 이벤트

ADV_DIRECT_IND: 연결 가능한 지향성 광고 이벤트

ADV_NONCONN_IND: 연결 가능하지 않은 비지향성 광고 이벤트

ADV_SCAN_IND: 스캔 가능한 비지향성 광고 이벤트

상기 PDU들은 광고 상태에서 링크 계층(Link Layer)에서 전송되고, 스캐닝 상태 또는 개시 상태(Initiating State)에서 링크 계층에 의해 수신된다.

스캐닝 PDU(Scanning PDU)

아래 광고 채널 PDU 타입은 스캐닝 PDU로 불리며, 하기에서 설명되는 상태에서 사용된다.

SCAN_REQ: 스캐닝 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 광고 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.

SCAN_RSP: 광고 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 스캐닝 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.

개시 PDU(Initiating PDU)

아래 광고 채널 PDU 타입은 개시 PDU로 불린다.

CONNECT_REQ: 개시 상태에서 링크 계층에 의해 전송되며, 광고 상태에서 링크 계층에 의해 수신된다.

데이터 채널 PDU(Data Channel PDU)

데이터 채널 PDU는 16 비트 헤더, 다양한 크기의 페이로드를 가지고, 메시지 무결점 체크(Message Integrity Check:MIC) 필드를 포함할 수 있다.

앞에서 살펴본, BLE 기술에서의 절차, 상태, 패킷 포맷 등은 본 명세서에서 제안하는 방법들을 수행하기 위해 적용될 수 있다.

도 5는 블루투스 저전력 에너지의 GATT(Generic Attribute Profile)의 구조의 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 5를 참조하면 블루투스 저전력 에너지의 프로파일 데이터(Profile Data) 교환을 위한 구조를 살펴볼 수 있다.

구체적으로, GATT(Generic Attribute Profile)는 블루투스 LE 장치간의 서비스(Service), 특성(Characteristic)을 이용해서 데이터를 주고 받는 방법을 정의한 것이다.

일반적으로, 페리페럴(Peripheral) 장치(예를 들면, 센서 장치)가 GATT 서버(Server)역할을 하며, 서비스(Service), 특성(Characteristic)에 대한 정의를 가지고 있다.

데이터를 읽거나 쓰기 위해서 GATT 클라이언트는 GATT 서버로 데이터 요청을 보내게 되며, 모든 동작(Transaction)은 GATT client에서 시작되어 GATT 서버로부터 응답을 받게 된다.

블루투스 LE에서 사용하는 GATT 기반 동작구조는 프로파일(Profile), 서비스(Service), 특성(Characteristic)에 기초하며, 상기 도 5와 같은 수직 구조를 이룰 수 있다.

상기 프로파일(Profile) 하나 또는 그 이상의 서비스들로 구성되어 있으며, 상기 서비스는 하나 이상의 특성 또는 다른 서비스들로 구성되어 있을 수 있다.

상기 서비스(Service)는 데이터를 논리적인 단위로 나누는 역할을 하며 하나 이상의 특성(Characteristic) 또는 다른 서비스들을 포함하고 있을 수 있다. 각 서비스는 UUID(Universal Unique Identifier)라 불리는 16bit 또는 128bit의 구분자를 가지고 있다.

상기 특성(Characteristic)은 GATT 기반 동작 구조에서 가장 하위 단위이다. 상기 특성은 단 하나의 데이터를 포함하며, 상기 서비스와 유사하게 16 bit 또는 128 bit의 UUID를 가지고 있다.

상기 특성은 여러 가지 정보들의 값으로 정의되고, 각각의 정보를 담기 위해서 속성(Attribute) 하나씩을 필요로 한다. 상기 특성 여러 개의 연속된 속성을 사용할 수 있다.

상기 속성(Attribute)는 네 개의 구성 요소로 이루어지며, 아래와 같은 의미를 가진다.

- handle: 속성의 주소

- Type: 속성의 유형

- Value: 속성의 값

- Permission: 속성에 대한 접근 권한

하지만, 블루투스 LE는 무선 전송의 특성상 링크 품질이 가변적이며 1대 1연결 특성상 무선 전파 거리를 초과하는 음영 지역이 발생할 수 있다. 따라서, 이런 문제점을 해결 하기 위해서 블루투스는 여러 기기간에 멀티 홉 연결을 통한 제어를 하기 위한 방안으로 블루투스가 탑재된 디바이스들로 메쉬 네트워크(mesh network)를 형성할 수 있다.

이하, 메쉬 네트워크에 대해 살펴보도록 한다.

도 6은 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 메쉬 네트워크(Mesh Network)의 일 예를 나타낸 개략도이다.

상기 도 6에 도시된 바와 같이 메쉬 네트워크는 다수의 디바이스들이 블루투스를 통해서 그물망처럼 연결되어 데이터를 송수신할 수 있는 네트워크를 말한다.

블루투스 메쉬 네트워크 기술은 데이터를 전송하는 소스 디바이스(Source Device, 200-1)와 데이터를 수신하는 목적지 디바이스(Destination Device, 200-2) 중간에 메시지를 중계(또는 릴레이)하는 여러 릴레이 디바이스들이 존재한다.

또는, 엣지 노드(Edge node, 200-1, 200-2) 및 릴레이 노드(Relay node)들로 구별될 수 있다.

각 노드들은 최근에 수신한 메시지의 메시지 캐시(message cache)를 포함하고 있다. 만약 수신된 메시지가 이미 메시지 캐시에 존재하는 경우, 상기 메시지는 릴레이 되지 않는다.

하지만, 상기 수신된 메시지가 메시지 캐시에 존재하지 않는다면, 메시지는 릴레이 되고, 메시지는 메시지 캐시에 저장되게 된다.

엣지 노드는 일반적으로 배터리를 통해서 전력을 공급받고, 평소에는 슬립 상태로 존재하다가 상호 작용 또는 주기적으로 깨어날 수 있다.

상기 엣지 노드는 아래의 조건을 만족하면 수신된 메시지를 처리할 수 있다.

- 메시지가 메시지 캐시에 존재하지 않음.

- 메시지가 알려진 네트워크 키에 의해서 인증됨.

- 메시지의 목적지가 상기 엣지 노드의 유니 캐스트 주소 이거나, 브로드캐스트 주소 또는 그룹 주소가 상기 엣지 노드가 속해 있는 곳의 주소인 경우.

릴레이 노드는 일반적으로 메인 파워를 공급 받는 디바이스로써, 항상 깨어 있으며, 다른 노드들을 위해서 수신한 데이터를 전송할 수 있다.

릴레이 노드는 아래의 조건을 만족하면 수신한 메시지를 다른 노드로 재 전송할 수 있다.

- 메시지가 메시지 캐시에 존재하지 않음.

- 메시지가 알려진 네트워크 키에 의해서 인증됨.

- 메시지의 릴레이 여부를 나타내는 필드(예를 들면, 릴레이 횟수 값)가 릴레이를 허용하는 값인 경우.

- 목적지 주소가 상기 릴레이 노드에게 할당된 유니 캐스트 주소가 아닌 경우.

블루투스 메쉬 네트워크에서는 릴레이 노드들의 데이터 전송 방식에 따라 플로딩(flooding) 방식과 라우팅(routing) 방식으로 구분할 수 있다.

상기 라우팅 방식은 소스 디바이스(200-1)는 특정 릴레이 노드로 메시지를 전송하고, 이를 수신한 상기 특정 릴레이 노드는 메시지를 재 전송할 다른 릴레이 노드 또는 목적지 노드(200-2)의 정보를 가지고 메시지를 전송하게 된다.

상기 라우팅 방식은 메시지의 수신 및 재전송을 위해서 브로드캐스팅 채널 또는 Point-to-Point 연결 방식을 사용한다.

또한, 상기 라우팅 방식에서 메시지를 수신한 라우팅 디바이스는 중간 디바이스 또는 목적지 디바이스로 상기 메시지를 전송하기 위한 가장 최선의 라우팅 루트(들)를 결정하고, 결정된 라우팅 테이블에 기초하여 메시지를 어떤 루트로 전송할지 여부를 결정한다.

하지만, 상기 라우팅 방식에서 메시지들은 라우팅 테이블들을 유지하며 전송되어야 하기 때문에, 메시지가 증가함에 따라 복잡성(Complexity)이 커지고, 많은 메모리를 요구하며, 플로딩 방식보다 덜 동적이고 구현하는데 더 어렵다는 단점이 존재하지만 확장성이 좋다는 장점이 있다.

상기 플로딩 방식은 무선 전파가 공기 중에서 사방으로 퍼지는 특성을 이용하여 메시지를 수신하는 릴레이 노드들이 이를 다시 공기 중에 쏘는 방식을 말한다.

즉, 소스 디바이스(200-1)가 브로드캐스트 채널들을 통해서 메시지를 릴레이 노드들로 전송하고, 이를 수신한 릴레이 노드들은 상기 메시지를 다시 인접 릴레이 노드들로 전송하여 상기 메시지를 목적지 디바이스(200-2)로 전송하는 방식을 말한다.

상기 플로딩 방식에서는 메시지의 수신 및 재전송을 위해서 브로드캐스팅 채널을 사용하며, 메시지의 전송범위를 확장 시켜줄 수 있다.

상기 플로딩 기법의 메쉬 네트워크는 동적 네트워크로써, 상기 플로딩 방식의 메쉬 네트워크에서 디바이스는 어느 때라도 디바이스의 밀도(density)가 만족하는 한 메시지를 수신하고 전송(또는 재 전송)하는 것이 가능할 수 있다.

상기 플로딩 기법은 구현이 쉽다는 장점이 있지만 메시지들이 방향성이 없이 전송되기 때문에 네트워크가 확장될수록 확장성 문제가 발생할 수 있다.

즉, 상기 플로딩 방식의 메쉬 네트워크는 디바이스가 메시지를 전송하면 다수의 디바이스들이 상기 메시지를 수신하고, 수신된 메시지를 다시 또 다른 다수의 디바이스들에게 전송한다.

이를 방지 하기 위해서, 메쉬 네트워크를 구성하는 디바이스들의 숫자는 100개에서 1000개 사이로 조절될 수 있으며, 정확한 디바이스들의 숫자는 여러가지 요소에 의해서 결정될 수 있다.

예를 들면, 네트워크 커패시티, 데이터 소스들의 트래픽 부하, 네트워크의 Latency 및 신뢰성 요구사항 등에 의해서 결정될 수 있다.

또한, 플로딩 방식은 라우팅 방식과 다르게 라우팅 테이블의 구축 비용 없이 쉽게 메시지의 전달이 가능하지만, 메시지를 받은 릴레이 디바이스들 전부가 다시 전송 받은 메시지를 재 전송하는 특성으로 인하여 네트워크 트래픽을 증가시키는 단점이 존재한다.

하지만, 블루투스 메쉬 네트워크에서 새로운 디바이스가 메쉬 네트워크에 참가(join)하려고 하는 경우 주변에 메쉬 네트워크가 존재하는지 여부를 알 수 가 없으며, 메시지를 목적지 디바이스에 전송하려고 할 때, 목적지 디바이스의 주소를 정확히 알 수 없다는 문제점이 존재한다.

또한, 목적지 디바이스로 전송한 메시지가 제대로 전송되었는지 확인할 수 있는 방법이 없다는 문제점이 존재한다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 새로운 디바이스가 메쉬 네트워크를 식별하기 위한 새로운 메시지 타입을 정의하고, 목적지 디바이스의 주소를 전송하는 방법 및 전송된 메시지에 대한 응답을 수신하는 방법을 제안한다.

도 7은 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 메쉬 네트워크(Mesh Network)의 프로토콜 스택의 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 7을 참조하면, 메쉬 네트워크의 프로토콜 스택은 베어러 계층(71), 네트워크 계층(72), 전송 계층(73), 어플리케이션 계층(74)으로 구성된다.

상기 베어러 계층(71)은 노드간에 메시지가 전송되는 방법을 정의한다. 즉, 메쉬 네트워크에서 메시지가 전송되는 베어러를 결정한다.

메쉬 네트워크에서는 메시지 전송을 위한 애드버타이징 베어러(advertising bearer) 및 GATT 베어러(GATT Bearer)가 존재한다.

상기 네트워크 계층(72)은 메쉬 네트워크에서 메시지가 하나 또는 그 이상의 노드들로 보내지는 방법 및 상기 베어러 계층(71)에 의해서 전송되는 네트워크 메시지들의 포맷을 정의한다.

또한, 상기 네트워크 계층(72)은 메시지가 릴레이 또는 포워딩될지 여부 및 네트워크 메시지들의 인증 및 암호화 방법을 정의한다.

상기 전송 계층(73)은 어플리케이션 메시지의 기밀성(Confidentiality)을 제공하여 어플리케이션 데이터의 암호화 및 인증을 정의한다.

상기 어플리케이션 계층(74)은 상위 계층 어플리케이션이 상기 전송 계층(73)을 어떻게 사용하는지 여부와 관련된 방법 및 어플리케이션 동작 코드(Opcode), 파라미터들을 정의한다.

도 8은 본 발명이 적용될 수 있는 디바이스가 블루투스 메쉬 네트워크(Mesh Network)에 참여하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.

새로운 디바이스 또는 프로비저닝 되지 않은 디바이스가 메쉬 네트워크에 참여(join)하여 동작하기 위해서는 프로비저닝(Provisioning) 절차를 거쳐야 한다.

상기 프로비저닝 절차는 인증되지 않은 디바이스를 인증하고, 메쉬 네트워크에 참여하기 위한 기본적인 정보(예를 들면, 유니캐스트 주소(Unicast Address), 각종 키들 등)을 제공하기 위한 절차를 의미한다.

즉, 상기 프로비저닝 절차는 메쉬 네트워크의 프로비저너(Provisioner) 메쉬 네트워크에 참여하기 위한 정보를 제공하는 절차로써, 상기 프로비저닝 절차를 통해서 상기 제 1 디바이스는 네트워크의 주소, 키들, 디바이스 식별자 및 메쉬 네트워크의 일부로써 동작하기 위한 다양한 정보를 획득할 수 있다.

상기 프로비저닝 절차는, 초대 단계(Invitation Step), 공용 키 교환 단계(Exchanging Public Key Step), 인증 단계(Authentication Step) 및 프로비저닝 데이터 배포 단계(Distribution of Provisioning Step)으로 구성된다.

상기 프로비저닝 절차는 다양한 종류의 베어러들을 통해서 수행될 수 있다. 예를 들면, 광고에 기초한 베어러(advertising-based bearer), 메쉬 프로비저닝 서비스에 기초한 베어러(Mesh Provisioning Service-based bearer) 또는 메쉬에 기초한 베어러(Mesh-based bearer)에 의해서 수행될 수 있다.

상기 광고에 기초한 베어러는 필수적으로 설립되는 베어러로 상기 광고에 기초한 베어러를 지원하지 않거나, 프로비저닝 데이터가 상기 광고에 기초한 베어러를 통해서 전송될 수 없는 경우에 상기 프로비저닝 서비스에 기초한 베어러 또는 메쉬에 기초한 베어러가 프로비저닝 절차에 사용될 수 있다.

상기 프로비저닝 서비스에 기초한 베어러는 기존의 블루투스 LE의 GATT Protocol을 통해서 프로비저닝 데이터를 주고 받기 위한 베어러를 의미하며, 상기 메쉬에 기초한 베어러는 상기 제 1 디바이스와 상기 프로비저너가 직접적으로 데이터를 주고 받을 수 있는 거리에 존재하지 않는 경우, 메쉬 네트워크를 통해서 프로비저닝 데이터를 주고 받을 수 있는 베어러를 의미한다.

상기 광고에 기초한 베어러의 설립 절차는 이후에 살펴보도록 한다.

상기 베어러가 제 1 디바이스(300)와 상기 프로비저너 사이에 설립된 뒤에, 아래의 프로비저닝 절차를 통해서 상기 제 1 디바이스는 프로비전될 수 있다.

초대 단계(Invitation Step)

상기 초대 단계는 상기 프로비저너가 상기 제 1 디바이스를 스캐닝(Scanning)하면서 시작된다. 상기 제 1 디바이스는 비콘 메시지를 상기 프로비저너로 전송한다(S8010). 상기 비콘 메시지는 상기 제 1 디바이스의 UUID를 포함한다.

상기 비콘 메시지를 통해서 상기 제 1 디바이스를 스캐닝한 상기 프로비저너는 상기 제 1 디바이스로 초대 메시지(Invite message)를 전송한다(S8020).

상기 초대 메시지는 상기 제 1 디바이스가 프로비저닝 절차를 수행할 지 여부를 묻는 것으로써, 상기 제 1 디바이스는 상기 프로비저닝 절차를 수행하는 것을 원하지 않을 경우, 상기 초대 메시지를 무시한다.

하지만, 상기 제 1 디바이스(300)가 상기 프로비저닝 절차를 수행하는 것을 원하는 경우, 즉, 상기 메쉬 네트워크에 참여하려는 경우, 상기 제 1 디바이스는 이에 대한 응답으로 능력 메시지(Capability message)를 전송한다(S8030).

상기 능력 메시지는 상기 제 1 디바이스가 보안 알고리즘의 설정을 지원하는지 여부, 공개 키(Public Key), 사용자에게 값을 출력할 수 있는지 여부를 나타내는 정보 및 사용자로부터 값을 입력 받을 수 있는지 여부를 나타내는 정보 등을 포함할 수 있다.

공용 키 교환 단계(Exchanging Public Key Step)

이후, 상기 프로비저너는 상기 제 1 디바이스로 프로비저닝 시작을 위한 시작 메시지를 전송한다(S8040).

만약, 대역 외 기술(Out of band technology)를 사용하여 공개 키(Public Key)를 이용할 수 없는 경우, 상기 프로비저너와 상기 제 1 디바이스는 공개 키들을 교환한다(S8050, S8060).

하지만, 대역 외 메커니즘을 통해서 공개 키를 이용할 수 있는 경우, 상기 프로비저너는 상기 제 1 디바이스로 임시 공개 키(ephemeral public key)를 전송하고, 상기 제 1 디바이스로부터 대역 외 기술을 사용하여 스태틱 공개 키를 읽어올 수 있다.

이후, 상기 프로비저너는 상기 제 1 디바이스와 인증 절차를 수행하여 상기 제 1 디바이스를 인증한다(S8070).

프로비저닝 데이터 배포 단계(Distribution of Provisioning Data Step)

상기 제 1 디바이스가 인증되면, 상기 프로비저너와 상기 제 1 디바이스는 세션 키를 계산하여 생성한다.

이후, 상기 프로비저너는 상기 제 1 디바이스로 프로비저닝 데이터를 전송한다(S8080).

상기 프로비저닝 데이터는 어플리케이션 키, 디바이스 키, 네트워크 키, IVindex, 및 유니캐스트 주소 등을 포함할 수 있다.

상기 프로비저닝 데이터를 수신한 상기 제 1 디바이스는 이에 대한 응답으로 완료 메시지를 전송하고, 프로비저닝 절차는 종료되게 된다(S8090).

도 9는 본 발명이 적용될 수 있는 광고에 기초한 베어러의 설립 절차의 일 예를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 9을 참조하면, 프로비저너는 새로운 디바이스(제 1 디바이스)와 프로비저닝 절차를 수행하기 전에, 상기 도 8에서 설명한 광고에 기초한 베어러를 설립할 수 있다.

구체적으로, 상기 광고에 기초한 베어러(이하, 링크라고 한다)는 프로비저닝 절차의 메시지들을 송수신하기 위해서 상기 프로비저너와 상기 제 1 디바이스 사이에 설립된다.

먼저, 프로비저닝되지 않은 디바이스인 제 1 디바이스 및 제 2 디바이스는 비콘 메시지를 상기 프로비저너로 전송한다(S9010).

이때, 상기 비콘 메시지는 브로드캐스트 형식으로 상기 프로비저너를 포함한 주변의 디바이스들에게 전송될 수 있으며, 디바이스의 UUID(Universal Unique Identifier)를 포함할 수 있다.

상기 프로비저너는 상기 비콘 메시지를 수신하고, 상기 비콘 메시지에 포함되어 있는 UUID를 통해서 상기 비콘 메시지를 전송한 디바이스를 식별할 수 있다.

상기 프로비저너는 식별한 디바이스들 중 수신신호 세기(Received Signal Strength indicator, RSSI) 등을 기초로 프로비저닝 절차를 수행할 디바이스로 상기 제 1 디바이스를 선택할 수 있다.

이후, 프로비저너는 선택된 상기 제 1 디바이스의 UUID 및 설립되는 링크의 ID를 포함하는 링크 오픈 메시지(link open message)를 상기 제 1 디바이스 및 상기 제 2 디바이스로 전송할 수 있다(S9020).

이때, 상기 링크 오픈 메시지는 브로트캐스트 형식으로 주변의 디바이스들에게 전송될 수 있다.

상기 링크 오픈 메시지를 수신한 상기 제 1 디바이스는 상기 링크 오픈 메시지에 포함된 UUID를 통해서 자신과 링크를 형성하고자 하는 것을 알 수 있으며, 이에 대한 응답으로 상기 링크의 ID를 포함하는 응답 메시지를 상기 프로비저너로 전송할 수 있다(S9030).

이와 같은 절차를 통해서 상기 프로비저너와 상기 제 1 디바이스 사이에 링크가 형성될 수 있으며, 형성된 링크를 통해서 상기 도 8에서 살펴본 프로비저닝 절차가 수행될 수 있다.

도 10 및 도 11은 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 메쉬 네트워크(Mesh Network)에서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 10 및 상기 도 11을 참조하면, 블루투스 메쉬 네트워크에 포함되어 있는 디바이스가 메쉬 네트워크 내의 디바이스 또는 디바이스의 그룹으로 메시지를 전송하는 경우, 전송 디바이스의 주소와 수신 디바이스의 주소를 포함하여 전송할 수 있다.상기 도 10에서 디바이스 1(1000-1) 및 디바이스 2-1(1000-2), 디바이스 2-2(1000-3), 및 디바이스 2-3(1000-4)는 메쉬 네트워크를 형성하고 있으며, 상기 디바이스 2-1(1000-2), 상기 디바이스 2-2(1000-3), 및 상기 디바이스 2-3(1000-4)는 하나의 그룹을 형성하고 있다.

상기 제 1 디바이스(1000-1)가 그룹을 형성하고 있는 상기 디바이스들에게 특정 메시지를 전송하는 경우, 상기 특정 메시지의 목적지 주소를 그룹 주소로 설정하여 전송할 수 있다.

상기 특정 메시지는 상기 그룹을 형성하고 있는 디바이스들에 의해서 수신되며, 상기 그룹은 상기 특정 메시지에 대한 응답을 상기 제 1 디바이스(1000-1)로 전송할 수 있다.

이때, 메쉬 네트워크에서 사용될 디바이스들의 주소는 상기 도 8에서 살펴본 프로비저닝 절차를 통해서 할당될 수 있다. 즉, 각 디바이스들은 블루투스 메쉬 네트워크에 참여(join)하기 위해 프로비저닝 절차를 수행할 수 있으며, 상기 프로비저닝 절차를 통해서 메쉬 네트워크에서 사용될 주소를 할당 받을 수 있다.

상기 응답의 소스 디바이스 주소는 두 가지 방법에 의해서 설정될 수 있다.

첫 번째로, 상기 도 10의 (a)에 도시된 바와 같이 디바이스가 특정 그룹으로 메시지를 전송하는 경우, 특정 그룹은 그에 대한 응답으로 소스 디바이스의 주소 필드가 상기 특정 그룹의 주소로 설정된 응답 메시지를 상기 제 1 디바이스(1000-1)로 전송할 수 있다.

즉, 디바이스들이 형성하고 있는 그룹을 나타내는 그룹 주소를 할당하고, 상기 디바이스 1(1000-1)은 상기 그룹에게 메시지를 전송하면서 소스 디바이스의 주소를 나타내는 SRC 필드에 자신의 주소를, 목적지 디바이스의 주소를 나타내는 DST 필드에 상기 할당된 그룹의 주소를 포함시킬 수 있다.

이때, 만약 상기 메시지에 대한 응답이 필요한 경우, 예를 들면, 상기 메시지에 포함되어 있는 특정 필드가 응답의 요청을 나타내는 경우, 상기 그룹은 상기 디바이스 1(1000-1)로 응답 메시지를 전송하면서, SRC 필드에 그룹의 주소를 DST 필드에 상기 디바이스 1(1000-1)의 주소를 포함시켜 전송한다.

두 번째로, 상기 도 10의 (b)에 도시된 바와 같이, 디바이스가 특정 그룹으로 메시지를 전송하는 경우, 특정 그룹은 그에 대한 응답으로 소스 디바이스의 주소 필드가 응답 메시지를 전송하는 디바이스의 주소로 설정된 응답 메시지를 상기 제 1 디바이스(1000-1)로 전송할 수 있다.

즉, 상기 디바이스 1(1000-1)는 상기 그룹에게 메시지를 전송하면서 메시지를 전송하는 디바이스인 소스 디바이스의 주소를 나타내는 SRC 필드에 자신의 주소를, 메시지를 수신하는 디바이스인 목적지 디바이스의 주소를 나타내는 DST 필드에 상기 그룹의 주소를 포함시켜 전송한다.

이때, 만약 상기 메시지에 대한 응답이 필요한 경우, 예를 들면, 상기 메시지에 포함되어 있는 특정 필드가 응답의 요청을 나타내는 경우, 상기 도 10의 (a)와는 다르게 상기 그룹의 각 디바이스는 상기 디바이스 1(1000-1)로 응답 메시지를 각각 전송하면서, SRC 필드에 자신의 디바이스 주소를, DST 필드에 상기 디바이스 1(1000-1)의 주소를 포함시켜 전송한다.

상기 도 11은 상기 도 10에서 설명한 방법의 일 실시 예로써, 스위치가 각 전구로 ON/OFF를 위한 메시지를 전송하는 방법의 일 예를 나타내고 있다.

이하, 본 실시예에서는 설명의 편의를 위해서 스위치와 전구를 예로 들어 설명하고 있지만, 본 실시예는 스위치 및 전구뿐만 아니라 다양한 디바이스에 적용될 수 있다.

상기 도 11에서 스위치 1(1100-1), 스위치 2(1100-2), 스위치 3(1100-3), 전구 1(1110-1) 및 전구 2(1110-2)는 블루투스 메쉬 네트워크를 형성하고 있으며, 상기 전구 1(1110-1) 및 전구 2(1110-2)는 그룹 1에 포함되어 있다.

각 스위치들은 각 전구 및 전구들이 형성하고 있는 그룹의 주소를 알고 있다고 가정한다.

상기 스위치 및 전구들 각각은 메시지를 전송하는 디바이스의 주소를 나타내는 SRC 및 메시지를 전송할 목적지 디바이스의 주소를 나타내는 DST가 설정되어 있으며, 설정된 DST에 따라 메시지를 전송할 수 있다.

즉, 상기 도 11에 도시된 바와 같이 스위치 1(1100-1)은 SRC에 상기 스위치 1(1100-1)의 주소가, DST에 상기 전구 1(1110-1)의 주소가 설정되어 있는 경우, 상기 스위치 1(1100-1)은 메시지를 상기 전구 1(1110-1)로 전송할 수 있다.

마찬가지로, 상기 스위치 2(1100-2)는 SRC에 상기 스위치 2(1100-2)의 주소가, DST에 상기 전구 2(1110-2)의 주소가 설정되어 있는 경우, 상기 스위치 2(1100-2)는 메시지를 상기 전구 2(1110-2)로 전송할 수 있다.

상기 스위치 3(1100-3)의 경우, SRC에 상기 스위치 3(1100-3)의 주소가, DST에 상기 그룹 1의 주소가 설정되어 있다. 따라서, 상기 스위치 3(1100-3)이 메시지를 전송하는 경우, 상기 메시지는 상기 그룹 1에 포함되어 있는 전구 1(1110-1) 및 전구 2(1110-2) 모두에게 전송될 수 있다.

상기 SRC 및 상기 DST를 설정하기 위한 방법에는 아래와 같이 두 가지 방법이 존재할 수 있다.

첫 번째로, 블루투스 GATT Data base를 통해서 SRC 및 DST를 설정할 수 있다.

구체적으로, 상기 스위치들 및 전구들은 GATT Data base에 소스 디바이스의 주소를 나타내는 SRC 특성과 목적지 디바이스의 주소를 나타내는 DST 특성을 가지고 있다.

상기 SRC 특성 및 DST 특성에 특정 디바이스의 주소가 기입되게 되면 SRC에 기입된 주소를 소스 디바이스의 주소로 하고, DST에 기입된 주소를 목적지 디바이스의 주소로 하여 메시지를 전송할 수 있다.

이때, 상기 SRC 특성 및 상기 DST 특성에 그룹의 주소가 설정될 수 있다. 하지만, 상기 DST 특성에 다수의 디바이스 주소의 설정이 가능한 경우에는 상기 그룹의 주소는 사용되지 않을 수 있다.

상기 SRC 특성 및 DST 특성에 특정 디바이스의 주소를 설정하기 위해서는 상기 SRC 특성 및 DST 특성의 기입을 요청하는 메시지(제 1 메시지)를 전송하거나, Control Point 특성을 통해서 상기 SRC 특성 및 DST 특성에 특정 디바이스의 주소를 기입하는 동작을 지시할 수 있다.

두 번째로, 설정 메시지를 통해서 SRC 및 DST를 설정할 수 있다.

구체적으로, 메쉬 네트워크에서 소스 디바이스의 주소, 목적지 디바이스의 주소, 및 그룹의 주소를 설정하기 위한 메시지(제 1 메시지)를 전송하여, SRC 및 DST에 특정 디바이스의 주소를 설정할 수 있다.

이때, 상기 설정 메시지를 전송하는 제어 디바이스는 설정하고자 하는 디바이스의 주소를 사전에 이미 알고 있어야 하며, 상기 SRC를 설정하기 위한 설정 메시지는 선택적으로 사용될 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 하나의 디바이스에 복수의 주소를 할당할 수 있다. 예를 들면, 각 디바이스들이 그룹을 형성하고 있는 경우, 각 디바이스들은 메쉬 네트워크에서 사용할 디바이스 고유의 주소 및 상기 형성된 그룹의 주소를 할당 받을 수 있다.

예를 들면, 상기 도 11에서 전구 1(1110-1) 및 전구 2(1110-2)는 각각의 디바이스에 할당된 고유의 주소 및 그룹 1의 주소를 할당 받을 수 있다.

이와 같은 방법을 통해서 소스 디바이스의 주소를 나타내는 SRC 및 목적지 디바이스의 주소를 나타내는 DST를 설정할 수 있으며, 설정된 SRC 및 DST를 통해서 메시지를 원하는 디바이스로 전송할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시 예로, 상기 DST에 설정된 주소를 통해서 블루투스 메쉬 네트워크를 형성하는 디바이스들은 다른 디바이스로부터 수신된 메시지가 자신에게 데이터를 보낼 수 있는 디바이스인지 여부를 판단하여 메시지의 수신 여부를 결정할 수 있다.

예를 들면, SRC(제 1 소스 디바이스 주소) 및 DST(제 1 목적지 디바이스 주소)가 설정되어 있는 제 1 디바이스는 주변의 다른 디바이스(제 3 디바이스)로부터 메시지(제 2 메시지)를 수신할 수 있다.

이때, 상기 메시지는 상기 제 3 디바이스의 주소(제 2 소스 디바이스 주소)를 포함하는 SRC 필드 및 목적지 디바이스의 주소를 포함하는 DST 필드를 포함할 수 있다.

이 경우, 상기 제 1 디바이스는 상기 제 1 목적지 디바이스 주소와 상기 제 2 소스 디바이스 주소를 비교하여 일치하는 경우 자신에게 데이터를 보낼 수 있는 디바이스라고 판단하고 상기 제 2 메시지를 수신할 수 있다.

하지만, 상기 제 1 목적지 디바이스 주소와 상기 제 2 소스 디바이스 주소가 일치하지 않는 경우, 상기 제 1 디바이스는 상기 제 3 디바이스가 자신에게 데이터를 보낼 수 없는 디바이스라고 판단하고, 상기 제 2 메시지를 드랍할 수 있다.도 12은 본 발명이 적용될 수 있는 데이터 포맷의 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 12를 참조하면, 블루투스 메쉬 네트워크에서 설정 메시지를 통해서 상기 도 11에서 살펴본 SRC 및 DST를 설정할 수 있으며, 전송되는 메시지가 응답이 필요한 메시지인지 여부를 판단할 수 있다.

구체적으로, 상기 도 12의 (a) 내지 (d)는 일반적인 블루투스 메쉬 네트워크에서 사용되는 메시지에 포함되어 있는 TID(Transaction Identifier) 필드의 일 예를 나타낸다.

블루투스 메쉬 네트워크에서 TID 필드는 하나의 트랜젝션에서 두개 또는 그 이상의 메시지들이 링크(link)되어 있는 경우에 사용될 수 있다.

상기 도 12의 (a)는 일반적인 메시지에서의 TID 필드를 나타낸다. 상기 도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 일반적인 메시지에서 TID 필드는 메시지의 종료를 나타내는 end bit와 링크되어 있는 메시지를 식별하기 위한 Identifier 필드로 구성될 수 있다.

상기 도 12의 (b)는 메쉬 네트워크에서 디바이스의 정보를 획득하거나, 설정하기 위한 메시지의 TID 필드를 나타낸다. 상기 도 12의 (b)에서 “Message Type” 필드는 메시지의 Type을 나타낸다.

아래 표 2는 상기 “Message Type” 필드 값의 일 예를 나타낸다.

상기 표 2에서 “message Type”필드 값이 “00”인 경우, 특정 디바이스로부터 정보를 요청하기 위한 메시지를 나타낸다. 즉, 상기 “Message Type” 필드 값이 “00”인 메시지를 전송하여 메쉬 네트워크의 디바이스에게 특정 정보를 획득할 수 있다.

“message Type”필드 값이 “01” 또는 “10”인 경우, 특정 디바이스의 설정을 위한 메시지를 나타낸다. 예를 들면, 상기 도 11에서 설명한 SRC 및 DST를 설정하기 위해 제어 디바이스는 스위치 또는 전구로 “Message Type”이 “01” 또는 “10”으로 설정된 메시지를 전송할 수 있다.

이때, 상기 “Message Type” 필드는 메시지에 대한 응답이 필요한 경우 “01”로 설정되며, 응답이 필요 없는 경우 “10”으로 설정된다.

“message Type”필드 값이 “11”인 경우, 디바이스의 상태를 전송하기 위한 메시지를 나타낸다.

상기 도 12의 (c)는 메시지에 대한 응답 여부를 나타내는 필드를 포함하는 TID 필드를 나타낸다.

상기 도 12의 (c)에서 “ACK” 필드의 값이 “1”인 경우 상기 도 10에서 설명한 바와 같이 상기 메시지를 수신한 디바이스는 이에 대한 응답 메시지를 전송해야 하며, “0”인 경우에는 응답 메시지를 전송하지 않아도 된다.

상기 도 12의 (d)는 디바이스의 정보 획득, 설정 및 응답 여부를 나타내는 값을 포함하는 TID 필드를 나타낸다.

상기 도 12의 (d)에서 ID 값이 “0”인 경우, 메시지를 수신한 디바이스는 응답 메시지를 전송하지 않을 수 있으며, “1”인 경우, 메시지를 수신한 디바이스는 응답 메시지를 전송해야 한다.

또한, 상기 TID를 포함하는 메시지의 파라미터 값에 따라 정보를 요청하는 메시지인지 또는 설정을 위한 메시지인지 여부를 나타낼 수 있다.

예를 들어, 상기 파라미터 값이 특정 값인 경우, 상기 파라미터를 포함하는 메시지는 디바이스의 정보를 요청하는 메시지일 수 있다.

도 13은 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 메쉬 네트워크(Mesh network)에서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 일 예를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 13를 참조하면, 상기 도 11에서 설명한 GATT Dada base에 목적지 디바이스의 주소 및 소스 디바이스의 주소를 설정하여 메시지를 송수신할 수 있다.

먼저, 디바이스 1(300) 및 디바이스 N은 블루투스 메쉬 네트워크를 형성하고 있으며, 디바이스 2(400)는 메쉬 네트워크에 포함되어 있지 않다.

상기 디바이스 1(300)은 주변 디바이스로 자신의 정보 및 지원 가능한 서비스 정보를 포함하는 광고 메시지를 브로드캐스팅 할 수 있다(S13010).

상기 광고 메시지라는 표현은 하나의 일 예이며, 애드버타이징 메시지, 광고 PDU, 광고 패킷 등 다양한 표현으로 호칭될 수 있다.

상기 광고 메시지를 수신한 디바이스 2(400)는 상기 디바이스 1(300)이 제공할 수 있는 서비스를 알 수 있으며, 상기 디바이스 1(300)과 블루수트 LE 연결을 형성하고자 하는 경우, 상기 디바이스 1(300)로 연결 요청 메시지를 전송한다(S13020).

이후, 상기 디바이스 1(300)은 상기 디바이스 2(400)와 인증 절차 등을 거쳐서 블루투스 LE 연결을 형성한다(S13030).

상기 디바이스 1(300)과 블루투스 LE 연결을 형성한 상기 디바이스 2(400)는 상기 디바이스 1(300)의 SRC 특성을 상기 제 1 디바이스(300)의 주소로 설정하기 위해서 상기 디바이스 1(300)로 기입 요청 메시지(Write Request Message)를 전송한다(S13040).

상기 디바이스 1(300)은 상기 SRC 특성을 자신의 주소 값으로 설정하고, 상기 SRC 특성이 상기 디바이스 1(300)의 주소로 성공적으로 설정되었음을 나타내는 기입 응답 메시지를 상기 디바이스 2(400)로 전송한다(S13050).

또한, 상기 디바이스 2(400)는 상기 디바이스 1(300)의 DST 특성을 특정 디바이스의 주소(예를 들면, 디바이스 N의 주소)로 설정하고자 하는 경우, 상기 디바이스 1(300)로 기입 요청 메시지(Write Request Message)를 전송한다(S13060).

상기 디바이스 1(300)은 상기 SRC 특성을 특정 디바이스의 주소 값으로 설정하고, 상기 SRC 특성이 상기 특정 디바이스의 주소로 성공적으로 설정되었음을 나타내는 기입 응답 메시지를 상기 디바이스 2(400)로 전송한다(S13070).

상기 SRC 특성이 상기 디바이스 1(300)의 주소로, 상기 DST 특성이 디바이스 N(500)의 주소로 설정된 상기 디바이스 1(300)은 상기 디바이스 N(500)의 상태를 변경하고자 하는 경우, 상기 디바이스 N(500)으로 커맨드 메시지(또는, 제어 메시지)를 전송할 수 있다(S13080).

이때, 상기 커맨드 메시지의 소스 디바이스의 주소를 나타내는 SRC 필드는 상기 SRC 특성의 값으로, 목적지 디바이스의 주소를 나타내는 DST 필드는 상기 DST 특성의 값으로 설정될 수 있다.

상기 디바이스 N(500)은 상기 커맨드 메시지에 대한 응답으로 상기 디바이스 1(300)로 응답 메시지를 전송할 수 있으며(S13090), 상기 응답 메시지의 SRC 필드는 상기 디바이스 N의 주소 값으로, DST 필드는 상기 디바이스 1(300)의 주소 값으로 설정될 수 있다.

상기 디바이스 1(300)이 자신의 상태를 디바이스 N(500)에게 알리고자 하는 경우, 상기 디바이스 1(300)은 상기 디바이스 N(500)에게 상기 디바이스 1의 상태를 나타내는 상태 정보를 포함하는 통지 메시지를 전송할 수 있다(S13100).

이때, 상기 통지 메시지의 소스 디바이스의 주소를 나타내는 SRC 필드는 상기 SRC 특성의 값으로, 목적지 디바이스의 주소를 나타내는 DST 필드는 상기 DST 특성의 값으로 설정될 수 있다.

상기 디바이스 N(500)은 상기 통지 메시지에 대한 응답으로 상기 디바이스 1(300)로 응답 메시지를 전송할 수 있으며(S13110), 상기 응답 메시지의 SRC 필드는 상기 디바이스 N의 주소 값으로, DST 필드는 상기 디바이스 1(300)의 주소 값으로 설정될 수 있다.

만약, 본 실시예에서 상기 DST가 상기 디바이스 N이 포함되어 있는 그룹의 주소로 설정된 경우 상기 단계(S13080) 및 상기 단계(S13100)의 메시지는 상기 그룹에 포함되어 있는 다수의 디바이스가 수신할 수 있다.

이와 같은 방법을 통해서, 상기 도 11에서 살펴본 SRC 특성 및 DST 특성을 설정할 수 있으며, 설정된 값을 통해서 특정 디바이스로 메쉬 메시지를 전송할 수 있다.

도 14 및 도 15는 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 메쉬 네트워크(Mesh network)에서 데이터를 송수신하기 위한 방법 및 메시지 포맷의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 14를 참조하면, 상기 도 13과는 다르게 상기 도 11에서 설명한 GATT Dada base에 목적지 디바이스의 주소 및 소스 디바이스의 주소를 특정 동작을 지시하는 특성을 통해서 설정하여 메시지를 송수신할 수 있다.

먼저, 단계(S14010) 내지 단계(S14030)은 상기 도 13의 단계(S13010) 내지 단계(S13030)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.

상기 디바이스 2(400)는 Control Point 특성의 기입을 요청하는 기입 요청 메시지(Write Request Message)를 전송한다(S13040).

상기 Control Point 특성은 상기 디바이스 1(300)에게 특정 동작의 수행을 지시하기 위한 특성으로, 상기 디바이스 2(400)는 상기 Control Point 특성을 통해서 상기 디바이스 1(300)에게 SRC 특성을 상기 제 1 디바이스(300)의 주소로 설정하는 것을 지시할 수 있다.

상기 도 15의 (a)는 상기 기입 요청 메시지 포맷의 일 예를 나타내고, 상기 도 15의 (b)는 상기 기입 요청 메시지의 특정 동작을 지시하는 동작 코드인 Opcode의 일 예를 나타낸다.

상기 도 15의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 Control Point 특성을 통해서 특정 특성의 기입뿐만 아니라, 특정 정보를 요청할 수도 있다.

상기 디바이스 1(300)은 상기 Opcode에 따라 SRC 특성을 자신의 주소 값으로 설정하고, 상기 SRC 특성이 상기 디바이스 1(300)의 주소로 성공적으로 설정되었음을 나타내는 기입 응답 메시지를 상기 디바이스 2(400)로 전송한다(S14050).

또한, 상기 디바이스 2(400)는 DST 특성의 기입을 지시하기 위해서, Control Point 특성의 기입을 요청하는 기입 요청 메시지(Write Request Message)를 전송한다(S14060).

상기 디바이스 2(400)는 상기 Control Point 특성을 통해서 상기 디바이스 1(300)에게 DST 특성을 특정 디바이스의 주소(예를 들면, 디바이스 N의 주소)로 설정하는 것을 지시할 수 있다.

상기 디바이스 1(300)은 상기 Opcode에 따라 DST 특성을 상기 디바이스 N의 주소 값으로 설정하고, 상기 DST 특성이 상기 디바이스 N의 주소로 성공적으로 설정되었음을 나타내는 기입 응답 메시지를 상기 디바이스 2(400)로 전송한다(S14070).

이하, 단계(S14080) 내지 단계(S14110)은 상기 도 13의 단계(S13080) 내지 단계(S13110)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.

만약, 본 실시예에서 상기 DST가 상기 디바이스 N이 포함되어 있는 그룹의 주소로 설정된 경우 상기 단계(S14080) 및 상기 단계(S14100)의 메시지는 상기 그룹에 포함되어 있는 다수의 디바이스가 수신할 수 있다.

도 16는 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 메쉬 네트워크(Mesh network)에서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 흐름도이다.

상기 도 16을 참조하면, 상기 도 11에서 설명한 바와 같이, 메쉬 네트워크에서 소스 디바이스의 주소, 목적지 디바이스의 주소, 및 그룹의 주소를 설정하기 위한 메시지를 전송하여, SRC 및 DST에 특정 디바이스의 주소를 설정할 수 있다.

먼저, 디바이스 1(300) 및 디바이스 N은 블루투스 메쉬 네트워크를 형성하고 있으며, 디바이스 2(400)는 메쉬 네트워크에 포함되어 있지 않다.

구체적으로, 상기 제 2 디바이스(400)는 상기 디바이스 1(300)로 상기 제 1 디바이스(300)가 전송하는 메시지의 DST 필드를 특정 디바이스(예를 들면, 디바이스 N)의 주소 값으로 설정하기 위한 설정 메시지를 전송 한다(S16010).

상기 디바이스 1(300)은 상기 디바이스 1(300)이 전송하는 메시지의 DST 필드가 상기 디바이스 N(500)의 주소로 성공적으로 설정되었음을 나타내는 응답 메시지를 상기 디바이스 2(400)로 전송한다(S16020).

이때, 상기 디바이스 2(400) 및 상기 디바이스 1(300)이 설정 메시지 및 응답 메시지를 송수신하기 위해서는, 상기 메쉬 네트워크의 정보(예를 들면, 네트워크 ID, 보안 정보)를 알고 있어야 한다.

또한, 상기 디바이스 2(400)는 메쉬 네트워크를 통해 상기 디바이스 1(300)로 메시지를 전송하기 위해 상기 디바이스 1(300)이 메쉬 네트워크에서 사용하는 주소를 알고 있어야 한다.

상기 도 16에는 도시되지 않았지만, 상기 디바이스 2(400)는 선택적으로 상기 디바이스 1(300)로 상기 제 1 디바이스(300)가 전송하는 메시지의 SRC 필드를 특정 디바이스(예를 들면, 디바이스 N)의 주소 값으로 설정하기 위한 설정 메시지를 전송할 수 있으며, 이에 대한 응답 메시지를 수신할 수 있다.

이후, 단계(S16030) 내지 단계(S16060)은 상기 도 13의 단계(S13080) 내지 단계(S13110)과 동일하므로 설명을 생략하도록 한다.

만약, 본 실시 예에서 상기 DST가 상기 디바이스 N이 포함되어 있는 그룹의 주소로 설정된 경우 상기 단계(S16030) 및 상기 단계(S16060)의 메시지는 상기 그룹에 포함되어 있는 다수의 디바이스가 수신할 수 있다.

도 17는 본 발명이 적용될 수 있는 블루투스 메쉬 네트워크(Mesh network)에서 데이터를 송수신하기 위한 방법의 또 다른 일 예를 나타낸 도이다.

상기 도 17을 참조하면, 메쉬 네트워크를 형성하고 있는 디바이스는 메시지의 목적지 주소를 디바이스의 그룹 주소로 설정하여 전송함으로써 다수의 디바이스에게 메시지를 전송할 수 있다.

구체적으로, 상기 도 17에 도시된 바와 같이, 디바이스 1-1 및 디바이스 1-2가 그룹 1을 형성하고 있고, 디바이스 2-1, 디바이스 2-2 및 디바이스 2-3이 그룹 2를 형성하고 있는 메쉬 네트워크가 있다고 가정한다.

이때, 상기 그룹 1의 디바이스들은 그룹 2에 포함되어 있는 디바이스들에게 메시지를 전송하기 위해서는 상기 메시지에 포함되어 있는 SRC 필드를 자신의 주소로 하고, DST 필드를 상기 그룹 2의 주소 또는 그룹 2의 각 디바이스의 주소로 설정하여 전송하여야 한다.

마찬가지로, 그룹 2의 디바이스들 역시 그룹 1에 포함되어 있는 디바이스들에게 메시지를 전송하기 위해서는 상기 메시지에 포함되어 있는 SRC 필드를 자신의 주소로 하고, DST 필드를 상기 그룹 1의 주소 또는 그룹 2의 각 디바이스의 주소로 설정하여 전송하여야 한다.

이를 위해서 메쉬 네트워크에서 전송되는 메시지들은 소스 디바이스의 주소를 나타내는 SRC 필드 및 목적지 디바이스의 주소를 나타내는 DST 필드를 포함하고 있어야 한다.

만약, 상기 DST 필드가 그룹의 주소로 설정되어 있다면, 메시지는 상기 그룹을 형성하고 있는 모든 디바이스에게 전송될 수 있다.

메쉬 네트워크를 형성하고 있는 디바이스들은 복수의 디바이스들에게 메시지를 전송하고 위해 동일한 메쉬 네트워크를 형성하고 있는 다수의 디바이스들 또는 그룹의 주소 정보를 리스트화하여 가지고 있을 수 있다.

또한, 디바이스의 보안을 위하여 메쉬 네트워크를 형성하고 있는 디바이스들은 동일한 메쉬 네트워크에서 자신에게 메시지를 보낼 수 있는 디바이스들 및 그룹들의 주소를 리스트화 하여 가지고 있을 수 있으며, 상기 리스트에 포함되어 있지 않는 주소로부터 전송되는 메쉬 네트워크의 메시지는 버릴 수 있다.

메쉬 네트워크에서 그룹을 형성하고 있는 디바이스들은 각각 자신의 주소를 할당 받을 수 있다. 이 경우, 그룹 주소 및 각각의 디바이스들의 주소를 명확히 할당하기 위해서 각 디바이스들은 주소 할당 시 그룹의 몇 번째 디바이스인지를 나타내는 인덱스가 필요할 수 있다.

상기 그룹에 포함되어 있는 디바이스들의 주소를 관리하기 위해 아래와 같은 종류의 메시지들이 존재할 수 있다.

- 디바이스의 주소를 삭제하기 위한 메시지: 디바이스에 할당된 주소를 삭제하기 위한 메시지로 해당 디바이스의 인덱스를 포함할 수 있다. 상기 메시지 대신 주소 할당 메시지의 할당 주소 필드를 “0”으로 하여 전송할 수 있다.

- DST 필드에 설정된 주소를 삭제하기 위한 메시지: 디바이스가 전송하는 메시지의 DST 필드에 설정된 모든 디바이스의 주소를 삭제하기 위한 메시지로 해당 디바이스의 인덱스를 포함할 수 있다.

이에 대한 응답 메시지는 삭제의 성공 여부 및 남아 있는 주소의 수를 포함할 수 있다.

상기 메시지의 인덱스 값이 “0”이면 그룹에 포함되어 있는 모든 디바이스들의 DST 필드에 설정된 모든 디바이스들의 주소를 삭제함.

- SRC 필드에 설정된 주소를 삭제하기 위한 메시지: 디바이스가 전송하는 메시지의 SRC 필드에 설정된 모든 디바이스의 주소를 삭제하기 위한 메시지로 해당 디바이스의 인덱스를 포함할 수 있다.

이에 대한 응답 메시지는 삭제의 성공 여부 및 남아 있는 주소의 수를 포함할 수 있다.

상기 메시지의 인덱스 값이 “0”이면 그룹에 포함되어 있는 모든 디바이스들의 DST 필드에 설정된 모든 디바이스들의 주소를 삭제함.

- DST 필드에 설정된 주소의 수를 요청하기 위한 메시지: 디바이스의 DST 필드에 설정된 주소의 수를 요청하기 위한 메시지로 해당 디바이스의 인덱스를 포함할 수 있다.

응답으로 DST 필드에 설정된 주소의 수를 포함하는 응답 메시지를 전송할 수 있다.

- SRC 필드에 설정된 주소의 수를 요청하기 위한 메시지: 디바이스의 SRC 필드에 설정된 주소의 수를 요청하기 위한 메시지로 해당 디바이스의 인덱스를 포함할 수 있다.

응답으로 SRC 필드에 설정된 주소의 수를 포함하는 응답 메시지를 전송할 수 있다.

이와 같은 방법을 통해서 메쉬 네트워크에서 다수의 디바이스들에게 메시지를 전송할 수 있으며, 디바이스들이 그룹을 형성하고 있는 경우, 할당되거나 설정된 주소들을 관리할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 상기한 바와 같이 설명된 실시 예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시 예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시 예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.