KR100660575B1 - Ｒｆ 통신과 지그비 통신의 연동 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 RF 무선 센서 통신과 지그비 무선 센서 통신을 서로 연동하도록 한 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치에 관한 것으로, 자신의 상태에 관한 정보를 생성시키거나, 사용자의 조작에 의한 사용자 제어 명령어를 생성시키며, 수신되는 제어 데이터에 대응하는 동작을 수행하는 다수 개의 RF 무선 통신 장치 및 다수 개의 지그비 무선 통신 장치와; 상기 제어 데이터의 변화를 통해 상기 RF 무선 통신 장치와 상기 지그비 무선 통신 장치에 대한 상호 제어를 수행하여, 상기 RF 무선 통신 장치와 상기 지그비 무선 통신 장치간의 정보를 연동시켜 주는 연동 장치부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 함으로써, RF 무선 센서 통신 방식과 지그비 무선 센서 통신 방식의 장점을 수용하고 단점을 최소화하며, 보다 다양한 기능과 신뢰성이 확보된 무선 통신 센서 장치를 제어할 수 있으며, 또한 음영지역에서 지그비 통신을 원활하게 보안해 주는 기능도 수행할 수 있다.

Description

ＲＦ 통신과 지그비 통신의 연동 장치 {Apparatus of Interfacing between the RF Communication and the Zigbee Communication}
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 RF(Radio Frequency) 통신과 지그비(Zigbee) 통신의 연동 장치를 나타낸 구성 블록도.
도 2는 도 1에 있어 연동 장치부를 상세히 나타낸 구성 블록도.
도 3은 도 1에 있어 지그비 게이트웨이(Gateway)를 상세히 나타낸 구성 블록도.
도 4는 도 1에 있어 지그비 무선 통신 장치와의 통신을 위한 제어 메시지를 나타낸 구성도.
도 5는 도 1에 있어 RF 메시지를 나타낸 구성도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10-1: 자석 센서 장치 10-2: 인체 감지 센서 장치
10-3: RF 리모콘 20-1: 가스밸브 제어 장치
20-2: 조명 제어 장치 20-3: 지그비 리모콘
30: 연동 장치부 31: RF 통신 모듈
32: 제어 모듈 33: 지그비 통신 모듈
34: 지그비 게이트웨이 40: 이동 통신망
50: IWF(Inter Working Function)
60: 인터넷 70: 이동 통신 단말기
본 발명은 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치에 관한 것으로, 특히 RF 무선 센서 통신과 지그비 무선 센서 통신을 서로 연동하도록 한 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 433(MHz) 또는 447(MHz)의 RF(Radio Frequency)를 이용한 무선 센서 통신에 있어서, 인체 감지, 화재 감지 등의 센서에서 감지된 내용을 무인 경비 시스템 측으로 전송함으로써, 외부인의 침입을 감지하여 경보음을 발생시켜 범죄를 예방하거나, 화재 예방에 용이하게 사용할 수 있도록 한다. 또한, 외부 통신 장치(예를 들어, 일반 전화)로 네트워크 통신을 연동시켜 제어하도록 함으로써 경비를 수행할 수 있도록 한다.
그런데, 종래의 RF 무선 센서 통신은 송신부와 수신부가 분리되어 있는데, 이때 양방향 무선 센서 통신을 수행하는 경우에는 송신부와 수신부를 각각 별도로 장착해야 하는 단점이 있었다.
이러한 단점으로 인하여, 종래의 RF 무선 센서 통신은 자동차 원격 시동 장치, 인체 감지 장치, 화재경보기 등과 같은 단방향 통신에 주로 응용되고 있다.
그래서, 상술한 바와 같은 단점을 극복하기 위해서 지그비(Zigbee)라는 무선 센서 통신 방식이 개발되었는데, 해당 지그비는 홈오토메이션(Home Automation) 분야에서의 활용을 위해서 매우 긴 배터리(Battery) 수명(즉, 수개월에서 수년까지)과, 매우 간단한 네트워크 구조를 가지는 저속의 솔루션(Solution)을 찾고 있다.
이에, IEEE 802.15.4 표준이 2003년에 승인되었는데, 상기 지그비라는 명칭은 표준화 과정에서 발생한 많은 혼선을 의미하는 지그(Zig)와, 가장 효율적인 통신을 한다는 비(Bee)의 개념에서 명명되었다.
그리고, 상기 IEEE 802.15.4 표준으로 피지컬(Physical)과 MAC(Medium Access Control) 계층의 표준이 정해졌으며, 상기 지그비의 시장성과 밝은 전망을 예상하는 여러 기업들이 지그비 협회(Zigbee Alliance)라는 단체를 결성하여 네트워크 계층부터 애플리케이션(Application) 계층까지의 전 계층에 걸친 연구를 수행 중에 있다.
상기 지그비는 무선 제어와 센서에 최적화된 기술로서, 지그비 통신의 최대 장점은 양방향 통신이라는 점이다. 이러한 장점을 이용하여 해당 지그비 통신의 응용 분야는 원격 검침이나, 가로등 제어, 가스밸브 상태 감지 및 잠금장치 등에 주로 양방향 통신에 응용되고 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 지그비 무선 센서 통신은, 단방향 통신만 필요한 곳인 경우에도 양방향 통신 기능을 기본적으로 제공하기 때문에, 배터리 수명이나 구현 방법이 기존의 RF 무선 센서 통신 방법보다 더 복잡하다는 단점이 있다.
전술한 바와 같은 단점들을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 RF 무선 센서 통신과 지그비 무선 센서 통신을 서로 연동하도록 한 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.
다르게는, 본 발명은 기존의 무선 센서 네트워크 통신에 사용되는 RF 통신과, 유비쿼터스 센서 네트워크용으로 상용화되고 있는 양방향 무선 통신 기술인 지그비 무선 센서 통신을 서로 중계하는 제어 장치를 제공하는데, 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 RF 무선 센서 통신 방식 중의 단방향 무선 센서 통신 장치(예를 들어, 인체 감지, 화재 감지, 자석 감지 등의 센서)와, 양방향 무선 센서 통신의 지그비 통신 장치(예를 들어, 가스 밸브, 전등 등의 제어 장치)를 동시에 용이하게 제어하기 위한 연동 장치를 구현함으로써, RF 무선 센서 통신 방식과 지그비 무선 센서 통신 방식의 장점을 수용하고 단점을 최소화하도록 하는데, 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 이미 검증되어진 RF 무선 통신 센서 제어 장치를 수용하면서 지그비 무선 제어 센서 장치와의 융합을 통하여 보다 다양한 기능과 신뢰성이 확보된 무선 통신 센서 장치를 제어할 수 있도록 하는데, 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 지그비 통신 방식의 경우에 MESH 네트워크를 통신함으로 음영지역에서 지그비 통신을 원활하게 보안해 주는 기능도 수행할 수 있도록 하는데, 그 목적이 있다.
상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치는, 자신의 상태에 관한 정보를 생성시키거나, 사용자의 조작에 의한 사용자 제어 명령어를 생성시키며, 수신되는 제어 데이터에 대응하는 동작을 수행하는 다수 개의 RF(Radio Frequency) 무선 통신 장치 및 다수 개의 지그비 무선 통신 장치와; 상기 제어 데이터의 변화를 통해 상기 RF 무선 통신 장치와 상기 지그비 무선 통신 장치에 대한 상호 제어를 수행하여, 상기 RF 무선 통신 장치와 상기 지그비 무선 통신 장치간의 정보를 연동시켜 주는 연동 장치부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 연동 장치부는, 상기 지그비 무선 통신 장치와 지그비 통신을 수행하는 지그비 통신 모듈과; 상기 RF 무선 통신 장치와 RF 통신을 수행하는 RF 통신 모듈과; 상기 RF 통신 모듈의 RF 메시지를 상기 지그비 통신 모듈의 지그비 메시지로 변환시키고 상기 지그비 통신 모듈의 지그비 메시지를 상기 RF 통신 모듈의 RF 메시지로 변환시켜, 상기 RF 통신 모듈과 상기 지그비 통신 모듈간의 정보를 연계시켜 주는 제어 모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 RF 무선 통신 장치는, RF 무선 센서 네트워크를 이용한 다수 개의 센서 장치와, RF 무선 통신을 이용한 다수 개의 RF 리모콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 한다.
여기서, 상기 연동 장치부는, 사용자의 조작에 의한 사용자 제어 명령어를 상기 RF 리모콘으로부터 수신받아 상기 지그비 무선 통신 장치에서 인식할 수 있는 제어 데이터로 변환시켜 상기 지그비 무선 통신 장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 지그비 무선 통신 장치에서 인식할 수 있는 제어 데이터는, 상기 각 지그비 무선 통신 장치의 노드 번호, 주파수 채널, MAC 주소 및 제어 메시지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어 메시지는, 상기 각 지그비 무선 통신 장치가 제어하는 디바이스 구분, 상기 지그비 무선 통신 장치 한 개가 제어하는 디바이스 수, 디바이스 상태 및 디바이스 제어 값을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 연동 장치부는, 상기 RF 리모콘으로부터 수신받은 사용자 제어 명령어 내의 메시지 아이디에 대응되는 상기 제어 메시지 내의 제어 디바이스 구분으로 대체시켜, 해당 사용자 제어 명령어를 상기 제어 데이터로 조립하여 상기 지그비 무선 통신 장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 지그비 무선 통신 장치는, 지그비 무선 센서 네트워크를 이용한 다수 개의 제어 장치와, 지그비 무선 통신을 이용한 다수 개의 지그비 리모콘을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 연동 장치부는, 사용자의 조작에 의한 사용자 제어 명령어를 상기 지그비 리모콘으로부터 수신받아 상기 RF 무선 통신 장치에서 인식할 수 있는 제어 데이터로 변환시켜 상기 RF 무선 통신 장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 RF 무선 통신 장치에서 인식할 수 있는 제어 데이터는, 상기 각 RF 무선 통신 장치의 메시지 아이디와, 제어 메시지를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 연동 장치부는, 상기 지그비 리모콘으로부터 수신받은 사용자 제어 명령어 내의 제어 메시지의 제어 디바이스 구분에 대응하는 상기 제어 데이터의 메시지 아이디로 대체시켜, 해당 사용자 제어 명령어를 상기 제어 데이터로 구성하여 상기 RF 무선 통신 장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.
다르게는, 상기 연동 장치부는, 상기 RF 무선 통신 장치 또는 상기 지그비 무선 통신 장치로부터 수신되는 상태 정보를 변환시켜 이동 통신망 또는 인터넷을 통해 이동 통신 단말기로 전송하며, 상기 이동 통신 단말기로부터 해당 이동 통신망 또는 인터넷을 통해 수신되는 사용자 제어 명령어를 변환시켜 상기 제어 데이터로 상기 RF 무선 통신 장치 또는 상기 지그비 무선 통신 장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 연동 장치부는, 상기 인터넷 또는 이동 통신망을 통해 PC(Personal Computer) 또는 상기 이동 통신 단말기와의 연동을 수행하는 제2마이크로프로세서와; 상기 지그비 무선 통신 장치로부터 각 고유의 디바이스 상태를 수신받아 상기 제2마이크로프로세서와 통신을 수행하여 해당 각 디바이스 상태를 제 어하거나, 현재 디바이스 상태를 상기 제2마이크로프로세서로 전송하며, 상기 제2마이크로프로세서와 통신을 수행하여 사용자 제어 데이터를 수신받아 상기 지그비 무선 통신 장치로 전송하는 ZCM(Zigbee Coordinator Module)과; 상기 제2마이크로프로세서에서 처리된 사용자 제어 명령어를 상기 지그비 무선 통신 장치로 전송하기 위한 제어 데이터로 변환시켜 상기 ZCM으로 인가하며, 상기 ZCM으로부터 인가되는 지그비 메시지를 처리하여 상기 제2마이크로프로세서로 인가하는 제1마이크로프로세서를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한 다르게는, 상기 연동 장치부는, 상기 지그비 무선 통신 장치와 지그비 통신을 수행하며, 상기 이동 통신망 또는 인터넷을 통해 상기 이동 통신 단말기와 무선 통신을 수행하는 지그비 게이트웨이와; 상기 지그비 게이트웨이와 지그비 통신을 수행하는 지그비 통신 모듈과; 상기 RF 무선 통신 장치와 RF 통신을 수행하는 RF 통신 모듈과; 상기 RF 통신 모듈의 RF 메시지를 상기 지그비 통신 모듈의 지그비 메시지로 변환시키고 상기 지그비 통신 모듈의 지그비 메시지를 상기 RF 통신 모듈의 RF 메시지로 변환시켜, 상기 RF 통신 모듈과 상기 지그비 통신 모듈간의 정보를 연계시켜 주는 제어 모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 지그비 게이트웨이는, 상기 인터넷 또는 이동 통신망을 통해 PC 또는 상기 이동 통신 단말기와의 연동을 수행하는 제2마이크로프로세서와; 상기 지그비 무선 통신 장치로부터 각 고유의 디바이스 상태를 수신받아 상기 제2마이크로프로세서와 통신을 수행하여 해당 각 디바이스 상태를 제어하거나, 현재 디바이스 상태를 상기 제2마이크로프로세서로 전송하며, 상기 제2마이크로프로세서와 통 신을 수행하여 사용자 제어 데이터를 수신받아 상기 지그비 무선 통신 장치로 전송하며, 상기 지그비 통신 모듈과 지그비 통신을 수행하는 ZCM과; 상기 제2마이크로프로세서에서 처리된 사용자 제어 명령어를 상기 지그비 무선 통신 장치로 전송하기 위한 제어 데이터로 변환시켜 상기 ZCM으로 인가하며, 상기 ZCM으로부터 인가되는 지그비 메시지를 처리하여 상기 제2마이크로프로세서로 인가하는 제1마이크로프로세서를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제2마이크로프로세서는, 상기 지그비 무선 통신 장치를 관리하기 위해 미리 설정해 둔 값을 상기 제어 모듈로 제공하는 지그비 디바이스 관리 모듈과; 상기 RF 무선 통신 장치를 관리하기 위해 미리 설정해 둔 값을 상기 제어 모듈로 제공하는 RF 디바이스 관리 모듈과; 현재 디바이스 상태를 SMS(Short Message Service)로 사용자에게 알려주기 위한 SMS 처리 모듈과; 상기 각 디바이스의 연결 이벤트를 통하여 이에 관련 정보를 상기 ZCM에 전달하는 UPNP(Universal Plug and Play) 미들웨어와; 상기 인터넷 또는 이동 통신망과 연동하여 상기 지그비 메시지를 상기 인터넷 또는 이동 통신망으로 전송하고 사용자의 조작에 의한 제어 명령어를 상기 인터넷 또는 이동 통신망을 통해 수신받는 이더넷 디바이스와; 상기 인터넷의 메시지로 처리하기 위한 인터넷 메시지 처리 모듈과; 상기 이더넷 디바이스로부터 전달되는 사용자 제어 명령어를 상기 인터넷 메시지 처리 모듈로 인가하며, 상기 인터넷 메시지 처리 모듈로부터 전달되는 지그비 메시지를 상기 이더넷 디바이스로 인가하는 HTTP(Hyper Text Transport Protocol) 서버를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 ZCM은, 상기 지그비 무선 통신 장치 및 상기 지그비 통신 모듈과의 지그비 메시지를 송수신하기 위한 지그비 안테나와; 상기 지그비 안테나를 통해 지그비 통신을 수행하는 피지컬 레이어와; 상기 피지컬 레이어를 통한 지그비 메시지의 에러 및 흐름을 제어하며, 고유의 하드웨어 주소를 통하여 원하는 디바이스와 통신을 수행하도록 하는 MAC 레이어와; 상기 각 디바이스간의 통신을 위한 기본적인 규약을 구성하는 네트워크 레이어와; 상기 각 디바이스의 지그비 메시지를 처리하여 상기 제1마이크로프로세서로 전달하는 애플리케이션 레이어와; 상기 네트워크 레이어 또는 상기 애플리케이션 레이어와 연동하여 보안을 지원하는 보안 서비스 제공자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 지그비 통신 모듈은, 상기 지그비 게이트웨이와의 지그비 메시지를 송수신하기 위한 지그비 안테나와; 상기 지그비 안테나를 통해 지그비 통신을 수행하는 피지컬 레이어와; 상기 피지컬 레이어를 통한 지그비 메시지의 에러 및 흐름을 제어하며, 고유의 하드웨어 주소를 통하여 원하는 디바이스와 통신을 수행하도록 하는 MAC 레이어와; 상기 각 디바이스간의 통신을 위한 기본적인 규약을 구성하는 네트워크 레이어와; 상기 각 디바이스의 지그비 메시지를 처리하여 상기 제어 모듈로 전달하는 애플리케이션 레이어와; 상기 네트워크 레이어 또는 상기 애플리케이션 레이어와 연동하여 보안을 지원하는 보안 서비스 제공자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 제어 모듈은, 상기 지그비 게이트웨이 내의 제2마이크로프로세서에서 관리되는 지그비 디바이스 관리 모듈과 RF 디바이스 관리 모듈 내에 설정된 값을 이용하여 변환 테이블 값을 생성하는 변환 테이블 저장 장치와; RS-232 통신과 SPI 통신을 이용하여 상기 RF 통신 모듈과 상기 지그비 통신 모듈을 각각 연동하며, 상기 지그비 게이트웨이로부터 제어 데이터를 수신받아 상기 변환 테이블 저장 장치에 정의된 정보를 이용하여 상호 연동 제어를 수행하는 마이크로프로세서를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명은 단방향 통신 위주로 사용되는 RF 장치와, 양방향 통신에 사용되는 지그비 통신 사이에 중계 장치를 구현시켜 줌으로써, RF 단방향 통신이 설치된 곳에 보안과 신뢰성을 요구되는 양방향 통신이 필요한 센서 장치가 필요한 경우에, 해당 중계 장치를 통해 지그비 통신과 연동하여 서로 다른 종류의 무선 센서 네트워크 통신을 수행하도록 해 준다.
다시 말해서, 본 발명은 RF 무선 센서 통신 방식과 지그비 무선 센서 통신 간을 연동시켜 주도록 하는데, 지그비 무선 센서 통신 모듈과 연동하기 위한 접속부와, RF 무선 센서에 대한 새로운 수신부를 구현시켜, 해당 수신부를 통해 종래의 RF 무선 센서에 대한 자료를 수집하고 해당 접속부를 통해 지그비 무선 센서 통신 모듈에 연동시켜 해당 수집된 센서 자료 데이터를 전송하도록 해 준다.
여기서, 해당 접속부 내의 제어부는 종래의 RF 무선 센서에 대한 자료가 해당 수신부에서 디코딩된 전송 데이터를 8(Bit) 또는 16(Bit)의 마이크로프로세서 등을 이용하여 해당 지그비 무선 센서 통신 모듈의 접속부와 연계할 수 있도록 변환시킨 후에, 해당 지그비 무선 센서 통신 모듈의 접속부로 전송해 주게 된다. 이 때, 종래의 RF 무선 센서에 대한 자료가 해당 수신부에서 디코딩된 전송 데이터는, 해당 지그비 무선 센서 통신 모듈의 접속부를 통해 지그비 메인 모듈로 전송된다.
그리고, 해당 지그비 메인 모듈은 RG(Radio Gateway)와 연동되어 초고속 인터넷 또는 이동 통신망의 망 연동 시스템인 IWF(Inter Working Function)를 통해 인터넷 서버에 접속하여 해당 센서 데이터를 전송함으로써, 해당 이동 통신망의 접속부를 제어할 수 있도록 해 준다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예에 따른 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 다수 개의 RF 무선 통신 장치(10-1 ~ 10-3)와, 다수 개의 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)와, 연동 장치부(30)와, 이동 통신망(40)과, IWF(50)와, 인터넷(60)과, 이동 통신 단말기(70)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 433(MHz) 또는 447(MHz)의 RF 통신과 지그비 통신 간의 연동 제어 전송망을 나타낸 도면이다.
상기 RF 무선 통신 장치(10-1 ~ 10-3)에는 예를 들어, RF 무선 센서 네트워크를 이용한 자석 센서 장치(10-1), RF 무선 센서 네트워크를 이용한 인체 감지 센서 장치(10-2), RF 무선 통신을 이용한 RF 리모콘(10-3) 등이 있으며, 또한 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)에는 예를 들어, 지그비 무선 센서 네트워크를 이용한 가스밸브 제어 장치(20-1), 지그비 무선 센서 네트워크를 이용한 조명 제어 장치(20-2), 지그비 무선 통신을 이용한 지그비 리모콘(20-3) 등이 있다.
그리고, 상기 각 RF 무선 통신 장치(10-1 ~ 10-3)와 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)는 자신의 상태 변화가 있는 경우에 해당 변화된 상태에 관한 정보를 생성시키거나, 사용자의 조작에 의한 사용자 제어 명령어를 생성시켜 상기 연동 장치부(30)로 전송하며, 상기 연동 장치부(30)로부터 전송되는 제어 데이터에 따라 동작을 수행한다.
특히, 상기 RF 리모콘(10-3)은 사용자의 조작에 의한 사용자 제어 명령어를 생성시켜 상기 연동 장치부(30)로 전송하여 상기 연동 장치부(30)를 통해서 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3) 중의 제어 장치(20-1, 20-2)에서 인식할 수 있는 제어 데이터로 변환되도록 함으로써, 해당 제어 데이터에 의해 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3) 중의 제어 장치(20-1, 20-2)가 제어되도록 한다. 또한, 상기 지그비 리모콘(20-3)도 사용자의 조작에 의한 사용자 제어 명령어를 생성시켜 상기 연동 장치부(30)로 전송하여 상기 연동 장치부(30)를 통해서 상기 RF 무선 통신 장치(10-1 ~ 10-3) 중의 센서 장치(10-1, 10-2)에서 인식할 수 있는 제어 데이터로 변환되도록 함으로써, 해당 제어 데이터에 의해 상기 RF 무선 통신 장치(10-1 ~ 10-3) 중의 센서 장치(10-1, 10-2)가 제어되도록 한다.
상기 연동 장치부(30)는 다른 무선 주파수 대역과 다른 통신 방법에 대한 무선 센서 네트워크 간의 통신을 수행하도록 하는데, 특히 제어 데이터의 변화를 통해 RF 통신과 지그비 통신에 대한 상호 제어를 수행하여 상기 RF 무선 통신 장치(10-1 ~ 10-3)와 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)간의 정보를 연동시켜 주도록 한 RF와 지그비 무선 센서 네트워크 연동 장치이다. 또한, 상기 연동 장치부(30) 는 상기 센서 장치(10-1, 10-2) 또는 상기 제어 장치(20-1, 20-2)로부터 수신되는 상태 변화 정보를 변환시켜 상기 이동 통신망(40) 또는 인터넷(60)(즉, 유선 인터넷)을 통해 상기 이동 통신 단말기(70)로 전송하며, 상기 이동 통신 단말기(70)로부터 상기 이동 통신망(40) 또는 인터넷(60)을 통해 사용자의 제어 명령어를 수신받아 역변환시켜 상기 제어 데이터로 상기 센서 장치(10-1, 10-2) 또는 상기 제어 장치(20-1, 20-2)로 전송한다. 다르게는, 상기 연동 장치부(30)는 상기 RF 리모콘(10-3) 또는 상기 지그비 리모콘(20-3)으로부터 수신되는 사용자 제어 명령어를 변환시켜 해당 제어 데이터를 상기 제어 장치(20-1, 20-2) 또는 상기 센서 장치(10-1, 10-2)로 전송한다.
그리고, 상기 연동 장치부(30)는 RF 통신 모듈(31)과, 제어 모듈(32)과, 지그비 통신 모듈(33)과, 지그비 게이트웨이(34)를 포함하여 이루어진다. 여기서, 해당 지그비 게이트웨이(34)는 상기 연동 장치부(30) 내에 구현시켰지만, 본 발명은 이에 국한된 것이 아니라, 상기 연동 장치부(30)와는 별도로 구현할 수 있음을 잘 이해해야 한다.
상기 RF 통신 모듈(31)은 상기 RF 무선 통신 장치(10-1 ~ 10-3)와 RF 통신을 수행하는 부분으로, RF 통신의 수신부만을 연동하거나, RF 통신의 송신부만을 연동하거나, RF 통신의 송수신부 모두를 연동하는 장치로 이루어진다.
상기 제어 모듈(32)은 상기 RF 통신 모듈(31)과 상기 지그비 통신 모듈(33)간의 정보를 연계시켜 주기 위해서 송수신 메시지를 서로 변환시켜 주는데, 즉 상기 RF 통신 모듈(31)의 RF 메시지를 상기 지그비 통신 모듈(33)과 연계되도록 변환 시켜 주며, 또한 상기 지그비 통신 모듈(33)의 지그비 메시지를 상기 RF 통신 모듈(31)과 연계되도록 변환시켜 준다.
상기 지그비 통신 모듈(33)은 상기 지그비 게이트웨이(34)와 지그비 통신을 수행하여 지그비 메시지를 송수신한다.
상기 지그비 게이트웨이(34)는 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)를 제어하는 게이트웨이 장치로서, 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3) 및 상기 지그비 통신 모듈(33)과 지그비 통신을 수행하며, 상기 이동 통신망(40) 또는 인터넷(60)을 통해 상기 이동 통신 단말기(70)와 무선 통신을 수행한다.
본 발명의 실시 예에 따른 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치에 대한 동작을 설명하면 다음과 같다.
우선, 무선 센서 네트워크 장치의 종류를 살펴보면, 지그비 양방향 통신 제어 장치인 가스밸브 제어 장치, 지그비 조명 제어 장치, 자석 센서 장치, 인체 감지 센서 장치 등이 있다. 또한, 무선 통신 장치로는, 크게 RF 무선 통신 장치(10-1 ~ 10-3)와, 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)로 나눌 수 있다.
예를 들어, 해당 RF 무선 통신 장치(10-1 ~ 10-3)에는 도 1에 도시된 바와 같이, RF 무선 센서 네트워크를 이용한 자석 센서 장치(10-1), RF 무선 센서 네트워크를 이용한 인체 감지 센서 장치(10-2), RF 무선 통신을 이용한 RF 리모콘(10-3) 등이 속한다. 또한, 해당 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)에는 도 1에 도시된 바와 같이, 지그비 무선 센서 네트워크를 이용한 가스밸브 제어 장치(20-1), 지그비 무선 센서 네트워크를 이용한 조명 제어 장치(20-2), 지그비 무선 통신을 이용한 지그비 리모콘(20-3) 등이 속한다.
그리고, 상기 RF 무선 통신 장치(10-1 ~ 10-3) 중의 센서 장치(10-1, 10-2) 또는 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3) 중의 제어 장치(20-1, 20-2)는 자신의 상태 변화가 있는 경우에 해당 변화된 상태에 관한 정보(즉, 현재의 상태 정보)를 생성시켜 연동 장치부(30)로 전송하게 된다.
이에, 상기 연동 장치부(30)는 상기 센서 장치(10-1, 10-2) 또는 상기 제어 장치(20-1, 20-2)로부터 수신되는 상태 변화 정보(즉, 현재 상태 정보)를 내부의 지그비 게이트웨이(34)를 통해(또는, 별도로 구현된 지그비 게이트웨이를 통해) 이동 통신망(40) 또는 인터넷(60)을 거쳐 사용자의 이동 통신 단말기(70)로 전송하게 되는데, 이때 현재 상태 정보는 문자 메시지 또는 이메일 등을 통하여 사용자에게 알려 주게 된다.
이에 따라, 사용자는 원격지에서 상기 이동 통신 단말기(70)를 이용하여 상기 이동 통신망(40) 또는 상기 인터넷(70)에 접속한 후에 상기 센서 장치(10-1, 10-2) 또는 상기 제어 장치(20-1, 20-2)를 제어하기 위한 명령어를 입력하게 되면, 상기 연동 장치부(30)는 상기 이동 통신 단말기(70)로부터 상기 이동 통신망(40) 또는 상기 인터넷(60)을 거쳐 상기 지그비 게이트웨이(34)를 통해 사용자의 제어 명령어를 수신받아 상기 센서 장치(10-1, 10-2) 또는 상기 제어 장치(20-1, 20-2)로 전달해 줌으로써, 상기 센서 장치(10-1, 10-2) 또는 상기 제어 장치(20-1, 20-2)의 동작을 원격지에서 사용자가 직접 제어할 수 있다.
예를 들어, 사용자가 외출한 경우에 RF 무선 센서인 상기 인체 감지 센서 장 치(10-2)가 허가되지 않은 침입자를 감지할 때에는, 상기 인체 감지 센서 장치(10-2)에서 상기 연동 장치부(30)에 무선으로 접속하여 해당 감지된 RF 통신 신호를 전달하게 되며, 이에 상기 연동 장치부(30)는 해당 RF 통신 신호를 지그비 통신 신호로 변환시킨 후에, 해당 변환시킨 지그비 통신 신호를 상기 지그비 게이트웨이(34)를 통해 전송 신호로 생성시켜 상기 이동 통신망(40) 또는 인터넷(60)을 거쳐 상기 이동 통신 단말기(70)로 전송하며, 이에 따라 상기 이동 통신 단말기(70)는 해당 전송 신호를 문자 메시지 또는 이메일 등을 통하여 사용자에게 알려 주게 된다.
그리고, 이것은 상기 지그비 게이트웨이(34)만을 상기 연동 장치부(30)로 구현시켜, 상술한 바와 같은 RF 무선 센서 통신과 지그비 무선 센서 통신에 대한 연동 제어 동작을 수행함으로써, 기존의 RF 무선 센서 장치인 상기 자석 센서 장치(10-1) 또는 상기 인체 감지 센서 장치(10-2)와 통신이 가능함을 의미한다.
다르게는, 종래 기술에서의 RF 리모콘으로는 지그비 무선 센서 통신에 적용된 센서 장치를 제어할 수 없었으나, 상술한 바와 같은 본 발명에 의해서 도 1에 도시된 바와 같은 RF 무선 센서 통신과 지그비 무선 센서 통신에 대한 연동 장치부(30)를 이용하면, 상기 RF 리모콘(10-3)을 이용하여 상기 지그비 게이트웨이(34)를 통해 상기 가스밸브 제어 장치(20-1) 또는 조명 제어 장치(20-2)를 원격 제어할 수 있다. 반대로, 상기 지그비 리모콘(20-3)을 이용하면, 상기 지그비 게이트웨이(34)를 통해 상기 자석 센서 장치(10-1) 또는 인체 감지 센서 장치(10-2)도 원격 제어할 수 있음을 의미한다.
다시 말해서, 상기 RF 무선 통신 장치(10-1 ~ 10-3) 중의 RF 리모콘(10-3) 또는 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3) 중의 지그비 리모콘(20-3)은 사용자의 조작에 의해 사용자 제어 명령어를 생성시켜 상기 연동 장치부(30)로 전송하게 되면, 상기 연동 장치부(30)는 해당 사용자 제어 명령어를 전달하고자 하는 센서 장치(10-1, 10-2) 또는 제어 장치(20-1, 20-2)에서 인식할 수 있는 제어 데이터로 변환시켜 해당 제어 데이터를 해당 센서 장치(10-1, 10-2) 또는 제어 장치(20-1, 20-2)로 전송함으로써, 사용자가 원격으로 해당 센서 장치(10-1, 10-2) 또는 제어 장치(20-1, 20-2)를 제어할 수 있게 된다.
한편, 상기 연동 장치부(30)에 대한 구성을 도 2 및 도 3을 참고하여 살펴보면 다음과 같다. 여기서, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 RF 통신과 지그비 통신에 대한 연동 제어 장치를 나타낸 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 RF 통신과 지그비 통신에 대한 연동 제어 장치와 지그비 게이트웨이간의 연동 제어를 설명하기 위한 도면이다.
첫 번째로, 상기 연동 장치부(30) 내의 지그비 통신 모듈(33)에 대한 구성을 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 지그비 안테나(33-1)와, 해당 지그비 안테나와 연결되어 있는 피지컬 레이어(Physical Layer)(33-2)와, MAC 레이어(33-3)와, 네트워크 레이어(Network Layer)(33-4)와, 보안 서비스 제공자(Security Service Provider)(33-5)와, 애플리케이션 레이어(33-6)를 포함하여 이루어진다.
상기 지그비 안테나(33-1)는 상기 지그비 게이트웨이(34)와의 무선 신호(즉, 지그비 메시지)를 송수신하도록 한다.
상기 피지컬 레이어(33-2)는 무선 통신을 수행하는 부분으로, 상기 지그비 안테나(33-1)를 통해서 2.5(GHz) 또는 868/915(MHz)의 주파수로 지그비 무선 통신을 수행한다.
상기 MAC 레이어(33-3)는 상기 지그비 게이트웨이(34)를 통한 각 지그비 디바이스(20-1 ~ 20-3)간의 통신에 있어, 해당 지그비 디바이스(20-1 ~ 20-3)간 통신을 보다 안정적으로 하여 상기 피지컬 레이어(33-2)를 통한 무선 신호가 제대로 도착하도록 에러, 흐름 등을 제어한다. 또한, 상기 MAC 레이어(33-3)는 데이터 링크 레이어(Data Link Layer)에 해당하며, 고유의 하드웨어 주소를 통하여 원하는 지그비 디바이스(20-1 ~ 20-3)와 통신을 수행할 수 있도록 해 준다.
상기 네트워크 레이어(33-4)는 각 지그비 디바이스(20-1 ~ 20-3)간의 통신을 위한 기본적인 규약을 구성한 부분으로, 현재 상용화 제품 또는 공개 소프트웨어를 이용한 제품도 있다. 또한, 상기 네트워크 레이어(33-4)를 보통 지그비 스택이라고 한다.
상기 보안 서비스 제공자(33-5)는 상기 네트워크 레이어(33-4) 또는 상기 애플리케이션 레이어(33-6)의 APS(Application Support Sublayer)(33-6-1)와 연동하여 보안을 위해 지원하는 업체로서, 보통 128(Bit)의 AES(Advanced Encryption Standard) 보안 방법을 사용하는데, 미연방정부의 정보를 주고받을 수 있을 만큼 높은 보안성을 가지고 있는 보안 방법이다.
상기 애플리케이션 레이어(33-6)는 각 지그비 디바이스(20-1 ~ 20-3)의 지그비 메시지를 처리하여 제어 모듈(32)로 전달하는 역할을 수행한다.
그리고, 상기 애플리케이션 레이어(33-6)는 APS(33-6-1)와, 각 지그 디바이스(20-1 ~ 20-3)의 오브젝트를 저장하는 ZDO(Zigbee Device Object)(33-6-2)와, 해당 ZDO(33-6-2)의 오브젝트 정보를 관리하는 ZDO 관리부(33-6-3)와, SPI(Serial Peripheral Interface)를 통해 상기 제어 모듈(32)과 연동하기 위한 애플리케이션 프레임웍(Application Frame-work)(33-6-4)을 구비한다. 해당 APS(33-6-1)는 상기 네트워크 레이어(33-4)의 상위 부분으로 각 지그비 디바이스(20-1 ~ 20-3)간의 통신을 위해서 보다 원활하고 표준적으로 사용을 위한 기능을 구현하도록 하는데, 상기 네트워크 레이어(33-4)와 연동하여 해당 각 지그비 디바이스(20-1 ~ 20-3)의 지그비 메시지를 처리한다.
여기서, 해당 SPI는 두 개의 주변 장치 간에 직렬 통신으로 데이터를 교환할 수 있게 해 주는 인터페이스로서, 그 중 하나가 주가 되고 다른 하나가 종이 되어 동작하는데, 이때 전이중 방식으로 동작하게 된다. 이것은 데이터가 양방향으로 동시에 전달될 수 있음을 의미한다.
두 번째로, 상기 연동 장치부(30) 내의 제어 모듈(32)에 대한 구성을 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 8(Bit)의 마이크로프로세서(32-1)와, 변환 테이블 저장 장치(32-2)를 포함하여 이루어진다.
상기 마이크로프로세서(32-1)는 RS-232 통신과 SPI 통신을 이용하여 상기 RF 통신 모듈(31)과 상기 지그비 통신 모듈(33)을 각각 연동하며, 상기 지그비 게이트웨이(34)로부터 제어 데이터를 수신받아 상기 변환 테이블 저장 장치(32-2)의 메모리에 정의된 정보를 이용하여 상호 연동 제어를 수행한다.
다시 말해서, 상기 마이크로프로세서(32-1)는 RF 부분과 베이스밴드(Baseband) 부분을 통합함과 동시에, 상기 지그비 통신 모듈(33) 내의 애플리케이션 레이어(33-6)와 연동하고 SPI를 이용하여 상기 지그비 통신 모듈(33)을 제어하여 상기 지그비 통신 모듈(33)과의 지그비 메시지를 처리하는데, 상기 변환 테이블 저장 장치(32-2)의 정보를 참고하여 상기 지그비 통신 모듈(33)을 연계시켜 주기 위한 지그비 메시지 처리 모듈(32-1-1)과, 상기 변환 테이블 저장 장치(32-2)의 정보를 참고하여 상기 RF 통신 모듈(31)을 연계시켜 주기 위한 RF 메시지 처리 모듈(32-1-2)을 구비한다.
상기 변환 테이블 저장 장치(32-2)는 상기 지그비 게이트웨이(34)의 32(Bit) 제2마이크로프로세서(34-3)(도 3에 도시됨)에서 관리되는 지그비 디바이스 관리 모듈(34-3-1)(도 3에 도시됨)과 RF 디바이스 관리 모듈(34-3-2)(도 3에 도시됨) 내에 설정된 값을 이용하여 변환 테이블 값을 생성하게 되며, 해당 변환 테이블 값을 기본으로 하여 상기 마이크로프로세서(32-1)에서 지그비 메시지와 RF 메시지를 동시에 처리하도록 해 RF 네트워크와 지그비 네트워크를 연동할 수 있도록 해 준다. 즉, 상기 변환 테이블 저장 장치(32-2)는 상기 RF 통신 모듈(31)의 RF 메시지를 상기 지그비 통신 모듈(33)과 연계되도록 변환시켜 주기 위한 정보, 그리고 상기 지그비 통신 모듈(33)의 지그비 메시지를 상기 RF 통신 모듈(31)과 연계되도록 변환시켜 주기 위한 정보를 저장한다.
세 번째로, 상기 연동 장치부(30) 내의 RF 통신 모듈(31)은 433(MHz) 또는 447(MHz)의 RF 통신을 위한 송신부 또는 수신부로, RF 디바이스(10-1 ~ 10-3)간의 RF 통신에 해당하는 부분인데, 그 구성을 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 엔코더(Encoder)(31-1)와, 디코더(Decoder)(31-2)와, PIC(Programmable Interrupt Controller)(31-3)와, RF 안테나(31-4)를 포함하여 이루어진다.
상기 엔코더(31-1)는 상기 RF 안테나(31-4)를 통해 RF 메시지의 송신을 위해서 제어 데이터를 인코딩해 준다.
상기 디코더(31-2)는 상기 RF 안테나(31-4)를 통해 RF 메시지의 수신을 위해서 제어 데이터를 디코딩하는데, 즉 RF 부분 무선 제어 데이터를 디지털 데이터로 변화시켜 준다.
상기 PIC(31-3)는 프로그램 가능한 인터럽트 제어기로서, 상기 엔코더(31-1) 또는 상기 디코더(31-2)를 통해 디지털 데이터로 변화된 제어 데이터로 RF 메시지를 제어하는데, 이때 상기 제어 모듈(32)의 마이크로프로세서(32-1)와 RS-232 통신을 수행하여 상호 제어하게 된다.
상기 RF 안테나(31-4)는 상기 RF 무선 통신 장치(10-1 ~ 10-3)와의 무선 신호(즉, RF 메시지)를 송수신하도록 한다.
네 번째로, 상기 지그비 게이트웨이(34)에 대한 구성을 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이, ZCM(Zigbee Coordinator Module)(34-1)과, 8(Bit)의 제1마이크로프로세서(34-2)와, 32(Bit)의 제2마이크로프로세서(34-3)를 포함하여 이루어진다.
여기서, 해당 ZCM(34-1)와 제2마이크로프로세서(34-3)간의 통신 방식은 UART(RS-232C)이고 메시지 구조체를 만들어 사용하는데, 포맷을 기본으로 하여 해당 메시지를 해당 ZCM(34-1)와 제2마이크로프로세서(34-3)간에 송수신하도록 하며, 또한 해당 메시지를 해당 ZCM(34-1)와 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)간에 상호 전달하여 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)를 제어하도록 한다.
상기 ZCM(34-1)은 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)로부터 각 고유의 디바이스 상태를 수신받아 상기 제2마이크로프로세서(34-3)의 UPNP 미들웨어(34-3-4)와 통신을 수행하여 해당 각 디바이스 상태를 제어하거나, 상기 제2마이크로프로세서(34-4)의 SMS 처리 모듈(34-4-3)을 통하여 사용자에게 현재 디바이스 상태를 알려주며, 상기 제2마이크로프로세서(34-3)의 UPNP 미들웨어(34-3-4)와 통신을 수행하여 사용자 제어 데이터를 인가받아 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)로 전송하여 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)를 제어하도록 한다.
그리고, 상기 ZCM(34-1)은 도 3에 도시된 바와 같이, 지그비 안테나(34-1-1)와, 해당 지그비 안테나와 연결되어 있는 피지컬 레이어(34-1-2)와, MAC 레이어(34-1-3)와, 네트워크 레이어(34-1-4)와, 보안 서비스 제공자(34-1-5)와, 애플리케이션 레이어(34-1-6)를 구비한다.
해당 지그비 안테나(34-1-1)는 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3) 및 상기 지그비 통신 모듈(33)과의 무선 신호(즉, 지그비 메시지)를 송수신하도록 한다.
해당 피지컬 레이어(34-1-2)는 해당 지그비 안테나(34-1-1)를 통해서 2.5(GHz) 또는 868/915(MHz)의 주파수로 지그비 무선 통신을 수행한다.
해당 MAC 레이어(34-1-3)는 상기 각 지그비 디바이스(20-1 ~ 20-3)간의 통신에 있어, 상기 각 지그비 디바이스(20-1 ~ 20-3)간 통신을 보다 안정적으로 하여 상기 피지컬 레이어(34-1-2)를 통한 무선 신호가 제대로 도착하도록 에러, 흐름 등을 제어한다. 또한, 해당 MAC 레이어(34-1-3)는 고유의 하드웨어 주소를 통하여 원하는 지그비 디바이스(20-1 ~ 20-3)와 통신을 수행할 수 있도록 해 준다.
해당 네트워크 레이어(34-1-4)는 상기 각 지그비 디바이스(20-1 ~ 20-3)간의 통신을 위한 기본적인 규약을 구성한 부분이다.
해당 보안 서비스 제공자(34-1-5)는 해당 네트워크 레이어(34-1-4) 또는 해당 애플리케이션 레이어(34-1-6)의 APS(34-1-6-1)와 연동하여 보안을 위해 지원하는 업체이다.
해당 애플리케이션 레이어(34-1-6)는 상기 각 지그비 디바이스(20-1 ~ 20-3)의 지그비 메시지를 처리하여 상기 제1마이크로프로세서(34-2)로 전달하는 역할을 수행한다. 또한, 해당 애플리케이션 레이어(34-1-6)는 해당 네트워크 레이어(34-1-4)와 연동하여 상기 각 지그비 디바이스(20-1 ~ 20-3)의 지그비 메시지를 처리하는 APS(34-1-6-1)와, 상기 각 지그 디바이스(20-1 ~ 20-3)의 오브젝트를 저장하는 ZDO(34-1-6-2)와, 해당 ZDO(34-1-6-2)의 오브젝트 정보를 관리하는 ZDO 관리부(34-1-6-3)와, SPI를 통해 상기 제1마이크로프로세서(34-2)와 연동하기 위한 애플리케이션 프레임웍(34-1-6-4)을 구비한다.
상기 제1마이크로프로세서(34-2)는 지그비 메시지 처리 모듈(34-2-1)을 구비하여, 상기 제2마이크로프로세서(34-3)의 인터넷 메시지 처리 모듈(34-3-5)에서 처리된 사용자 제어 명령어를 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)로 전송하기 위한 제어 데이터로 변환시켜 상기 ZCM(34-1)으로 인가하며, 반대로 상기 ZCM(34- 1)으로부터 인가되는 지그비 메시지를 처리하여 상기 제2마이크로프로세서(34-3)를 통해 사용자에게 전달한다.
상기 제2마이크로프로세서(34-3)는 상기 인터넷(60)을 통해 PC 또는 이동 통신 단말기(70)와의 연동을 수행하는 역할을 수행한다. 또한, 상기 제2마이크로프로세서(34-3)는 지그비 디바이스 관리 모듈(34-3-1)과, RF 디바이스 관리 모듈(34-3-2)과, SMS 처리 모듈(34-3-3)과, UPNP 미들웨어(34-3-4)와, 인터넷 메시지 처리 모듈(34-3-5)과, HTTP 서버(34-3-6)와, 이더넷 디바이스(34-3-7)를 구비한다.
해당 지그비 디바이스 관리 모듈(34-3-1)은 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)를 관리하기 위해 미리 설정해 둔 값을 상기 제어 모듈(32)의 변환 테이블 저장 장치(32-2)로 인가한다.
해당 RF 디바이스 관리 모듈(34-3-2)은 상기 RF 무선 통신 장치(10-1 ~ 10-3)를 관리하기 위해 미리 설정해 둔 값을 상기 제어 모듈(32)의 변환 테이블 저장 장치(32-2)로 인가한다.
해당 SMS 처리 모듈(34-3-3)은 현재 디바이스 상태를 SMS으로 사용자에게 알려주는 역할을 수행한다.
해당 UPNP 미들웨어(34-3-4)는 기기(20-1 ~ 20-3)의 연결 등과 같은 이벤트를 통하여 해당 관련 정보를 상기 ZCM(34-1)에 전달하여, 상기 ZCM(34-1)가 IEEE 802.15.4 프로토콜을 이용하여 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)와 통신을 수행하도록 한다. 여기서, 해당 UPNP 기술은 네트워크에 연결된 정보가 전체 기기(20-1 ~ 20-3)간에 복잡한 설정 절차 없이도 통신을 가능하도록 해 주는 기술로서, 한 기기(20-1 ~ 20-3)가 가진 서비스를 다른 기기(20-1 ~ 20-3)가 자동으로 찾을 수 있도록 해 준다. 또한, 해당 UPNP를 사용하는 경우에, 일반 사용자는 단지 기기(20-1 ~ 20-3)를 네트워크에 연결만 하면 이전의 네트워크상에 연결된 기기(20-1 ~ 20-3)들이 자동으로 새로 추가된 기기(20-1 ~ 20-3)를 발견하여 제어할 수 있는 수단을 상기 ZCM(34-1)에게 제공함으로써, 기기(20-1 ~ 20-3)를 설치하거나 설정하는데 드는 노력을 감소시켜 줄 수 있도록 한다.
해당 인터넷 메시지 처리 모듈(34-3-5)은 해당 HTTP 서버(34-3-6)로부터 인가되는 사용자 제어 명령어를 처리하여 상기 ZCM(34-1)으로 인가하며, 반대로 상기 ZCM(34-1)으로부터 인가되는 메시지를 처리하여 해당 HTTP 서버(34-3-6)로 인가한다.
해당 HTTP 서버(34-3-6)는 해당 이더넷 디바이스(34-3-7)로부터 전달되는 사용자 제어 명령어를 해당 인터넷 메시지 처리 모듈(34-3-5)에 인가하며, 반대로 해당 인터넷 메시지 처리 모듈(34-3-5)로부터 전달되는 메시지를 해당 이더넷 디바이스(34-3-7)에 인가한다.
해당 이더넷 디바이스(34-3-7)는 사용자의 조작에 의한 제어 명령어를 PC 또는 이동 통신 단말기(70)를 통해 상기 인터넷(60)(즉, 유선 인터넷) 또는 상기 이동 통신망(40)을 거쳐 수신받아 해당 HTTP 서버(34-3-6)로 전달하며, 반대로 해당 HTTP 서버(34-3-6)로부터 인가되는 메시지를 상기 인터넷(60) 또는 상기 이동 통신망(40)으로 전송한다.
다른 한편, 상기 연동 장치부(30)에서 지그비 통신을 통한 무선 센서 네트워 크를 수행하기 위해서는, 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)와의 통신을 위한 제어 메시지가 필요하다. 해당 제어 메시지의 요소를 살펴보면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 각 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)의 노드 번호, 주파수 채널, MAC 주소, 제어 메시지 등이 필요하다.
그리고, 해당 제어 메시지를 다시 구분하면, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 각 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)가 제어하는 디바이스 구분, 한 개의 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)가 제어하는 디바이스 수, 디바이스 상태, 디바이스 제어 값을 정의한 메시지 형태로 이루어진다.
이에, 상기 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)는 상술한 바와 같은 구성을 가진 제어 메시지를 가지고 상기 지그비 게이트웨이(34) 내의 제2마이크로프로세서(34-3)와 상호 제어를 수행하게 된다.
또다른 한편, 상기 RF 통신 모듈(31)과 지그비 통신 모듈(33)간을 제어하는 제어 모듈(32)은 상기 지그비 게이트웨이(34) 내의 제2마이크로프로세서(34-3)와 연동되는 하나의 무선 통신 제어 장치(즉, 도 1의 연동 장치부(30)에서 지그비 게이트웨이(34)를 제외한 구성과 동일한 장치)로 동작하도록 하는데, 이때 해당 무선 통신 제어 장치를 특별히 하기에서는 'RFZNM'이라고 명칭한다.
이때, 해당 RFZNM(30)은 지그비 통신과 RF 통신을 상호 제어하기 때문에, 상기 RF 통신 모듈(31)과의 통신을 위한 메시지를 상호 변환시켜 주어야 한다. 즉, 해당 RF 무선 센서 통신의 주파수 메시지 형태는 도 5에 도시된 바와 같이, 고유 ID 및 제어 메시지로만 구분하여 통신하기 때문에, 도 5에 도시된 바와 같은 단순한 메시지 구조 형태를 도 4에 도시된 바와 같은 메시지 구조 형태로 변경해야만 RF 통신과 지그비 통신간의 상호 제어가 이루어진다.
이와 같은 RF 통신과 지그비 통신간의 상호 제어를 위해서, 상기 제어 모듈(32)에서는, 8(Bit) 마이크로프로세서(32-1)와, 변환 테이블을 위한 변환 테이블 저장 장치(32-2)의 메모리가 필요하다. 즉, 상기 변환 테이블 저장 장치(32-2)가 실제 상기 RF 무선 통신 장치(10-1 ~ 10-3)와 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3) 간의 메시지를 변환하는데 중요한 요소가 된다.
반면에, 상기 지그비 게이트웨이(34)에서는 32(Bit)의 제2마이크로프로세서(34-3)에 있는 RF 디바이스 관리 모듈(34-3-2)에서 제어하여 상기 RFZNM(30)을 작동하도록 해 준다.
이에, 상기 변환 테이블 저장 장치(32-2)의 동작 구현에 대한 부분, 즉 메시지 변환에 대한 상세 내용을 살펴보면 다음과 같다.
우선, 상기 RFZNM(30)은 상기 지그비 게이트웨이(34)에서 처리 시에 다른 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)들과 동일하게 처리되지만, 내부적으로 상기 RFZNM(30)으로 보내는 도 4의 지그비 메시지의 구조에 대한 예외적 처리를 수행하기 위해서, 상기 지그비 게이트웨이(34)의 내부에 내장된 수정 가능한 비휘발성 기억 소자에 예외적으로 처리하기 위한 개별적 테이블로 저장해 주게 된다.
그리고, 상술한 바와 같이 개별적 테이블에 저장해 주기 위해서는, 도 4의 지그비 메시지 구조 중에서 제어 메시지 부분을 다음과 같이 일대일로 대응시켜 주 는데, 도 4의 지그비 메시지 구조의 제어 디바이스 구분은 구분되는 값을 가질 수 있고 개개의 값이 상기 RF 무선 통신 장치(10-1 ~ 10-3) 1개와 대응하게 된다.
예를 들어, 제어 디바이스 구분 값이 0인 경우에 인체 감지 센서 장치 1번으로 대응하며, 또한 제어 디바이스 구분 값이 255인 경우에 RF 리모콘 1번으로 대응하게 된다.
그리고, 상기 RFZNM(30)은 특이한 지그비 무선 통신 제어 장치이므로, 상기 지그비 게이트웨이(34)에 등록할 시에 일반적인 지그비 무선 통신 장치(20-1 ~ 20-3)와 구별하기 위한 별도의 지시자를 사용자 인터페이스 및 내부 구현하여 사용하도록 한다.
또한, 상기 지그비 게이트웨이(34)에서는 지그비 무선 통신 장치들을 등록할 시에, 상기 RFZNM(30)인 경우에는 별도의 RF 무선 통신 장치 등록을 위한 항목을 사용자 인터페이스 및 내부 구현 시에 만들어 준다.
그리고, 상기 RFZNM(30)을 구동시키기 위하여 전원을 인가해서 내부 회로에 의한 자동 초기화가 이루어질 때에, 상기 지그비 게이트웨이(34)로부터 상기 구현한 개별적 테이블을 다운로드(Download)받아 사용하게 된다. 또한, 해당 등록되는 RF 무선 통신 장치에 변화가 있을 때에는, 상기 지그비 게이트웨이(34)가 상기 RFZNM(30)이 구별 가능한 특정 메시지를 보내서 상기 테이블의 내용을 전송받아 갱신하게 한다.
그리고, 상기 전송받은 테이블의 내용을 이용하여 상기 RFZNM(30)의 지그비 무선 통신 장치 측으로부터 받아 RF 무선 통신 장치로 가야 하는 RF 메시지 구조에 대해서는, 도 4의 지그비 메시지 구조의 제어 디바이스 구분에 대응하는 RF 무선 통신 장치의 메시지 아이디로 대체시켜, 도 4의 지그비 메시지를 도 5의 RF 메시지 구조로 구성하여 해당 RF 무선 통신 장치로 보내도록 한다. 즉, 실제로는 메시지 ID와 제어 메시지로 새롭게 구성되어 보내진다.
반면에, 상기 RFZNM(30) 내부의 RF 통신 모듈(31)측으로부터 받아 상기 지그비 게이트웨이(34)로 가야 되는 RF 메시지 구조는 상기 언급된 것처럼 전송받은 테이블의 내용을 이용하여 도 5의 메시지 ID에 대응되는 도 4의 제어 디바이스 구분으로 대체시켜, 도 5의 RF 메시지를 도 4의 지그비 메시지 구조로 구성(조립)하여 상기 지그비 게이트웨이(34)로 보낸다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치를 이용하면, 기존 RF 주파수에서 단방향으로 사용한 무선 센서 통신 장치(예를 들어, 인체 감지, RF 리모콘, 화재 감지 센서 등)인 기존 RF 주파수 대역의 장치와, 양방향 무선 센서 통신 장치(예를 들어, 가스 밸브, 지그비 리모콘, 전등 제어 등)인 지그비 무선 센서 통신 장치 간을 상호 제어할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 의해 RF 무선 센서 통신 방식 중의 단방향 무선 센서 통신 장치(예를 들어, 인체 감지, 화재 감지, 자석 감지 등의 센서)와, 양방향 무선 센서 통신의 지그비 통신 장치(예를 들어, 가스 밸브, 전등 등의 제어 장치)를 동시에 용이하게 제어하기 위한 연동 장치를 구현함으로써, RF 무선 센서 통신 방식과 지그비 무선 센서 통신 방식의 장점을 수용하고 단점을 최소화하며, 보다 다양한 기능과 신뢰성이 확보된 무선 통신 센서 장치를 제어할 수 있으며, 또한 음영지역에서 지그비 통신을 원활하게 보안해 주는 기능도 수행할 수 있다.

Claims (19)

  1. 자신의 상태에 관한 정보를 생성시키거나, 사용자의 조작에 의한 사용자 제어 명령어를 생성시키며, 수신되는 제어 데이터에 대응하는 동작을 수행하는 다수 개의 RF(Radio Frequency) 무선 통신 장치 및 다수 개의 지그비 무선 통신 장치와;
    상기 제어 데이터의 변화를 통해 상기 RF 무선 통신 장치와 상기 지그비 무선 통신 장치에 대한 상호 제어를 수행하여, 상기 RF 무선 통신 장치와 상기 지그비 무선 통신 장치간의 정보를 연동시켜 주는 연동 장치부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연동 장치부는, 상기 지그비 무선 통신 장치와 지그비 통신을 수행하는 지그비 통신 모듈과;
    상기 RF 무선 통신 장치와 RF 통신을 수행하는 RF 통신 모듈과;
    상기 RF 통신 모듈의 RF 메시지를 상기 지그비 통신 모듈의 지그비 메시지로 변환시키고 상기 지그비 통신 모듈의 지그비 메시지를 상기 RF 통신 모듈의 RF 메시지로 변환시켜, 상기 RF 통신 모듈과 상기 지그비 통신 모듈간의 정보를 연계시켜 주는 제어 모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 RF 무선 통신 장치는, RF 무선 센서 네트워크를 이용한 다수 개의 센서 장치와, RF 무선 통신을 이용한 다수 개의 RF 리모콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 연동 장치부는, 사용자의 조작에 의한 사용자 제어 명령어를 상기 RF 리모콘으로부터 수신받아 상기 지그비 무선 통신 장치에서 인식할 수 있는 제어 데이터로 변환시켜 상기 지그비 무선 통신 장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 지그비 무선 통신 장치에서 인식할 수 있는 제어 데이터는, 상기 각 지그비 무선 통신 장치의 노드 번호, 주파수 채널, MAC(Medium Access Control) 주소 및 제어 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 메시지는, 상기 각 지그비 무선 통신 장치가 제어하는 디바이스 구분, 상기 지그비 무선 통신 장치 한 개가 제어하는 디바이스 수, 디바이스 상태 및 디바이스 제어 값을 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연동 장치부는, 상기 RF 리모콘으로부터 수신받은 사용자 제어 명령어 내의 메시지 아이디에 대응되는 상기 제어 메시지 내의 제어 디바이스 구분으로 대체시켜, 해당 사용자 제어 명령어를 상기 제어 데이터로 조립하여 상기 지그비 무선 통신 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 지그비 무선 통신 장치는, 지그비 무선 센서 네트워크를 이용한 다수 개의 제어 장치와, 지그비 무선 통신을 이용한 다수 개의 지그비 리모콘을 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 연동 장치부는, 사용자의 조작에 의한 사용자 제어 명령어를 상기 지그비 리모콘으로부터 수신받아 상기 RF 무선 통신 장치에서 인식할 수 있는 제어 데이터로 변환시켜 상기 RF 무선 통신 장치의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 RF 무선 통신 장치에서 인식할 수 있는 제어 데이터는, 상기 각 RF 무선 통신 장치의 메시지 아이디와, 제어 메시지를 포함하는 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 연동 장치부는, 상기 지그비 리모콘으로부터 수신받은 사용자 제어 명령어 내의 제어 메시지의 제어 디바이스 구분에 대응하는 상기 제어 데이터의 메시지 아이디로 대체시켜, 해당 사용자 제어 명령어를 상기 제어 데이터로 구성하여 상기 RF 무선 통신 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 연동 장치부는, 상기 RF 무선 통신 장치 또는 상기 지그비 무선 통신 장치로부터 수신되는 상태 정보를 변환시켜 이동 통신망 또는 인터넷을 통해 이동 통신 단말기로 전송하며, 상기 이동 통신 단말기로부터 해당 이동 통신망 또는 인터넷을 통해 수신되는 사용자 제어 명령어를 변환시켜 상기 제어 데이터로 상기 RF 무선 통신 장치 또는 상기 지그비 무선 통신 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 연동 장치부는, 상기 인터넷 또는 이동 통신망을 통해 PC(Personal Computer) 또는 상기 이동 통신 단말기와의 연동을 수행하는 제2마이크로프로세서와;
    상기 지그비 무선 통신 장치로부터 각 고유의 디바이스 상태를 수신받아 상기 제2마이크로프로세서와 통신을 수행하여 해당 각 디바이스 상태를 제어하거나, 현재 디바이스 상태를 상기 제2마이크로프로세서로 전송하며, 상기 제2마이크로프로세서와 통신을 수행하여 사용자 제어 데이터를 수신받아 상기 지그비 무선 통신 장치로 전송하는 ZCM(Zigbee Coordinator Module)과;
    상기 제2마이크로프로세서에서 처리된 사용자 제어 명령어를 상기 지그비 무선 통신 장치로 전송하기 위한 제어 데이터로 변환시켜 상기 ZCM으로 인가하며, 상기 ZCM으로부터 인가되는 지그비 메시지를 처리하여 상기 제2마이크로프로세서로 인가하는 제1마이크로프로세서를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 연동 장치부는, 상기 지그비 무선 통신 장치와 지그비 통신을 수행하며, 상기 이동 통신망 또는 인터넷을 통해 상기 이동 통신 단말기와 무선 통신을 수행하는 지그비 게이트웨이와;
    상기 지그비 게이트웨이와 지그비 통신을 수행하는 지그비 통신 모듈과;
    상기 RF 무선 통신 장치와 RF 통신을 수행하는 RF 통신 모듈과;
    상기 RF 통신 모듈의 RF 메시지를 상기 지그비 통신 모듈의 지그비 메시지로 변환시키고 상기 지그비 통신 모듈의 지그비 메시지를 상기 RF 통신 모듈의 RF 메시지로 변환시켜, 상기 RF 통신 모듈과 상기 지그비 통신 모듈간의 정보를 연계시켜 주는 제어 모듈을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 지그비 게이트웨이는, 상기 인터넷 또는 이동 통신망을 통해 PC 또는 상기 이동 통신 단말기와의 연동을 수행하는 제2마이크로프로세서와;
    상기 지그비 무선 통신 장치로부터 각 고유의 디바이스 상태를 수신받아 상기 제2마이크로프로세서와 통신을 수행하여 해당 각 디바이스 상태를 제어하거나, 현재 디바이스 상태를 상기 제2마이크로프로세서로 전송하며, 상기 제2마이크로프로세서와 통신을 수행하여 사용자 제어 데이터를 수신받아 상기 지그비 무선 통신 장치로 전송하며, 상기 지그비 통신 모듈과 지그비 통신을 수행하는 ZCM과;
    상기 제2마이크로프로세서에서 처리된 사용자 제어 명령어를 상기 지그비 무선 통신 장치로 전송하기 위한 제어 데이터로 변환시켜 상기 ZCM으로 인가하며, 상기 ZCM으로부터 인가되는 지그비 메시지를 처리하여 상기 제2마이크로프로세서로 인가하는 제1마이크로프로세서를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제2마이크로프로세서는, 상기 지그비 무선 통신 장치를 관리하기 위해 미리 설정해 둔 값을 상기 제어 모듈로 제공하는 지그비 디바이스 관리 모듈과;
    상기 RF 무선 통신 장치를 관리하기 위해 미리 설정해 둔 값을 상기 제어 모 듈로 제공하는 RF 디바이스 관리 모듈과;
    현재 디바이스 상태를 SMS(Short Message Service)로 사용자에게 알려주기 위한 SMS 처리 모듈과;
    상기 각 디바이스의 연결 이벤트를 통하여 이에 관련 정보를 상기 ZCM에 전달하는 UPNP(Universal Plug and Play) 미들웨어와;
    상기 인터넷 또는 이동 통신망과 연동하여 상기 지그비 메시지를 상기 인터넷 또는 이동 통신망으로 전송하고 사용자의 조작에 의한 제어 명령어를 상기 인터넷 또는 이동 통신망을 통해 수신받는 이더넷 디바이스와;
    상기 인터넷의 메시지로 처리하기 위한 인터넷 메시지 처리 모듈과;
    상기 이더넷 디바이스로부터 전달되는 사용자 제어 명령어를 상기 인터넷 메시지 처리 모듈로 인가하며, 상기 인터넷 메시지 처리 모듈로부터 전달되는 지그비 메시지를 상기 이더넷 디바이스로 인가하는 HTTP(Hyper Text Transport Protocol) 서버를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 ZCM은, 상기 지그비 무선 통신 장치 및 상기 지그비 통신 모듈과의 지그비 메시지를 송수신하기 위한 지그비 안테나와;
    상기 지그비 안테나를 통해 지그비 통신을 수행하는 피지컬 레이어와;
    상기 피지컬 레이어를 통한 지그비 메시지의 에러 및 흐름을 제어하며, 고유의 하드웨어 주소를 통하여 원하는 디바이스와 통신을 수행하도록 하는 MAC 레이어와;
    상기 각 디바이스간의 통신을 위한 기본적인 규약을 구성하는 네트워크 레이어와;
    상기 각 디바이스의 지그비 메시지를 처리하여 상기 제1마이크로프로세서로 전달하는 애플리케이션 레이어와;
    상기 네트워크 레이어 또는 상기 애플리케이션 레이어와 연동하여 보안을 지원하는 보안 서비스 제공자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 지그비 통신 모듈은, 상기 지그비 게이트웨이와의 지그비 메시지를 송수신하기 위한 지그비 안테나와;
    상기 지그비 안테나를 통해 지그비 통신을 수행하는 피지컬 레이어와;
    상기 피지컬 레이어를 통한 지그비 메시지의 에러 및 흐름을 제어하며, 고유의 하드웨어 주소를 통하여 원하는 디바이스와 통신을 수행하도록 하는 MAC 레이어와;
    상기 각 디바이스간의 통신을 위한 기본적인 규약을 구성하는 네트워크 레이 어와;
    상기 각 디바이스의 지그비 메시지를 처리하여 상기 제어 모듈로 전달하는 애플리케이션 레이어와;
    상기 네트워크 레이어 또는 상기 애플리케이션 레이어와 연동하여 보안을 지원하는 보안 서비스 제공자를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 제어 모듈은, 상기 지그비 게이트웨이 내의 제2마이크로프로세서에서 관리되는 지그비 디바이스 관리 모듈과 RF 디바이스 관리 모듈 내에 설정된 값을 이용하여 변환 테이블 값을 생성하는 변환 테이블 저장 장치와;
    RS-232 통신과 SPI 통신을 이용하여 상기 RF 통신 모듈과 상기 지그비 통신 모듈을 각각 연동하며, 상기 지그비 게이트웨이로부터 제어 데이터를 수신받아 상기 변환 테이블 저장 장치에 정의된 정보를 이용하여 상호 연동 제어를 수행하는 마이크로프로세서를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 RF 통신과 지그비 통신의 연동 장치.
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