KR100684612B1 - Home network system and home gateway - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홈 네트워크 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a home network system according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2a는 IPv6의 헤더 형태를 도시하는 예시도이다.2A is an exemplary diagram illustrating a header form of IPv6.
도 2b는 IPv6의 주소 형태를 도시하는 예시도이다.2B is an exemplary diagram illustrating an address form of IPv6.
도 3은 도 1에 도시된 홈 게이트웨이의 구성을 도시하는 블록도이다.3 is a block diagram showing the configuration of the home gateway shown in FIG.
도 4는 도 1에 도시된 홈 네트워크 시스템의 데이터 수신 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a data receiving operation of the home network system shown in FIG. 1.
도 5는 IPv6 스택의 구조를 도시하는 블록도이다.5 is a block diagram showing the structure of an IPv6 stack.
도 6a는 지그비 프로토콜의 기본 헤더 구조의 한 형태를 보여주는 예시도이다.6A is an exemplary diagram illustrating a form of a basic header structure of a Zigbee protocol.
도 6b는 제어 데이터의 전송을 위한 KVP(Key Value Pair) 패킷에서 추가될 수 있는 헤더 구조의 한 형태를 보여주는 예시도이다.FIG. 6B is an exemplary diagram showing a form of a header structure that can be added in a key value pair (KVP) packet for transmission of control data.
도 6c는 메지지 전송을 위한 MSG 패킷에서 추가될 수 있는 헤더 구조의 한 형태를 보여주는 예시도이다.6C is an exemplary diagram illustrating one type of header structure that may be added in an MSG packet for message transmission.
도 7은 도 1에 도시된 홈 네트워크 시스템의 데이터 송신 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.7 is a flowchart for explaining a data transmission operation of the home network system shown in FIG. 1.
도 8은 데이터베이스에 저장되는 식별코드/IPv6 주소 테이블의 한 형태를 보여주는 예시도이다.8 is an exemplary view showing one form of an identification code / IPv6 address table stored in a database.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 홈 네트워크 시스템100: home network system
110 : 홈 게이트웨이110: home gateway
111 : IPv6 인터페이스 모듈111: IPv6 interface module
112 : 제어 모듈112: control module
113 : IPv6 노드 ID 추출부113: IPv6 node ID extraction unit
114 : 지그비 패킷 생성부114: Zigbee packet generation unit
115 : IPv6 주소 검출부115: IPv6 address detection unit
116 : IPv6 패킷 생성부116: IPv6 packet generation unit
117 : 지그비 인터페이스 모듈117: Zigbee Interface Module
118 : 데이터베이스118: database
120 : 지그비 노드120: Zigbee Node
200 : IPv6 노드200: IPv6 node
본 발명은 홈 네트워크 시스템(Home Network System) 및 홈 게이트웨이(Home Gateway)에 관한 것으로, 좀더 상세하게는, 인터넷 프로토콜 버전6(IPv6 : Internet Protocol Version 6)과 지그비(Zigbee) 네트워크를 연동시킬 수 있는 홈 네트워크 시스템 및 홈 게이트웨이에 관한 것이다.The present invention relates to a home network system and a home gateway, and more specifically, to an internet protocol version 6 (IPv6) and a zigbee network. It relates to a home network system and a home gateway.
최근 들어, 유무선 데이터 통신 기술의 급격한 발달과 그 기반이 되는 통신 네트워크의 확대 보급은 인터넷 등과 같은 초고속 통신 서비스의 대중화를 가져왔다. 특히, 가정 내로 초고속 인터넷이 보급됨에 따라 기존에 이루어지던 PC 기반의 네트워크 구축 기술은 가정 내의 디지털 정보가전들을 원격지에서 제어할 수 있도록 하기 위한 홈 네트워크 기술로 진화하고 있다.In recent years, the rapid development of wired and wireless data communication technology and the expansion and spread of the communication network on which it is based have led to the popularization of high-speed communication services such as the Internet. In particular, as the high-speed Internet is spreading into homes, existing PC-based network construction technologies are evolving into home network technologies for remote control of digital information appliances in homes.
홈 네트워크 시스템이란 기존의 홈오토메이션(Home Automation) 시스템으로부터 발전된 개념으로서, 가정 내에 설치되는 티브이, 오디오, 비디오, 컴퓨터, 냉장고, 세탁기, 전기밥통, 에어컨, 보일러 등과 같은 디지털 정보 가전기기를 유선 또는 무선 네트워크로 연결하여 사용자가 원하는 가전기기를 언제 어디서나 자유롭게 제어할 수 있도록 하는 시스템을 의미한다.The home network system is a concept developed from the existing home automation system. It is used to wire or wirelessly connect digital information appliances such as TV, audio, video, computer, refrigerator, washing machine, rice cooker, air conditioner and boiler installed in the home. It refers to a system that allows users to freely control any home appliance anytime and anywhere by connecting to a network.
이러한 홈 네트워크 시스템을 이용하면 사용자는 기본적으로 기존의 홈오토메이션 시스템에서 제공되던 현관문 개폐, 침입자 감지, 가스 경보, 화재 감지 등과 같은 기능들을 한층 업그레이드된 형태로 제공받을 수 있을 뿐만 아니라, 고품질 멀티미디어 서비스, 원격 교육, 주문형 비디오 서비스 등과 같은 엔터테인먼트 서비스(Entertainment Service)와, 개인, 가족의 정보 관리, 홈쇼핑, 전자상거래, 홈 시큐리티 등과 같은 인포메이션 서비스(Information Service) 및 정보 가전 통합 제어 관리, 원격 에너지 자원관리 등과 같은 커뮤니케이션 서비스(Communication Service) 등을 제공 받을 수 있다.By using such a home network system, users can not only get functions such as door opening, intruder detection, gas alarm, fire detection, etc., which are basically provided in the home automation system, but also upgraded forms of high quality multimedia service. Entertainment services such as online, distance education and video on demand services, information services such as personal and family information management, home shopping, e-commerce and home security Etc. may be provided with a communication service (Communication Service).
통상, 이러한 홈 네트워크 시스템을 구성하기 위해서는 유선 또는 무선 네트워킹 기술이 사용된다.Typically, wired or wireless networking technology is used to construct such a home network system.
이때, 유선 네트워킹 기술로는 가정 내에 설치된 전력선을 이용하는 전력선 통신(PLC : Power Line Communication), 가정 내에 설치된 전화선을 이용하는 홈피엔에이(HomePNA : Home Phone Networking Alliance) 및 AV 기기들의 실시간 고속 데이터 전송에 사용되는 직렬버스 방식인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)1394 등이 있다. 또한, 무선 네트워킹 기술로는 IEEE 802.11 계열로서 2.4GHz 또는 5GHz 대역을 사용하는 무선랜(Wireless LAN)과, 근거리 디바이스간의 통신을 지원하기 위한 2.4GHz 대역의 무선접속 산업표준인 블루투스(Bluetooth), 근거리 광대역 통신 기술인 UWB(Ultra Wide Band), 저속 전송 속도를 갖는 홈오토메이션 및 데이터 네트워크를 위한 산업 표준인 지그비(ZigBee) 등이 있다.In this case, wired networking technology is used for power line communication (PLC) using a power line installed in a home, home phone networking alliance (HomePNA) using a telephone line installed in a home, and real-time high-speed data transmission of AV devices. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) 1394. In addition, wireless networking technology includes IEEE 802.11 series, a wireless LAN that uses the 2.4 GHz or 5 GHz band, and the wireless access industry standard of the 2.4 GHz band for supporting communication between short-range devices. Ultra Wide Band (UWB), a broadband communication technology, and ZigBee, an industry standard for home automation and data networks with low data rates.
이러한 홈 네트워킹 기술들 중 지그비는 IEEE 802.15.4에 기반을 둔 무선 네트워킹 기술로서, 2002년에 그 연구 및 표준화를 위한 얼라이언스(Alliance)가 구성되었으며 2004년 12월에 버전 1.0이 발표된 바 있다. 지그비는 구축비용이 저렴하며 전력 소모가 작고 저속의 특성을 가지기 때문에 효율적인 홈 네트워크 구축에 용이한 이점이 있어, 근거리 무선 네트워크 및 센서 네트워크의 발달을 이끌 것으로 전망되고 있다.Among these home networking technologies, ZigBee is a wireless networking technology based on IEEE 802.15.4. In 2002, the Alliance for Research and Standardization was formed and version 1.0 was released in December 2004. ZigBee is expected to lead the development of short-range wireless networks and sensor networks because of its low cost, low power consumption and low speed.
한편, 홈 네트워크 시스템은 외부 통신망, 예를 들면 유선 인터넷 또는 무선 인터넷과 연결됨으로써 외부와 연동된다. 이때, 상기 인터넷에는 사용자가 가전기기들을 외부에서 제어할 수 있도록 하기 위한 사용자 단말기와 인터넷 서버 등이 접속될 수 있다.On the other hand, the home network system is connected to the outside by being connected to an external communication network, for example, wired or wireless Internet. In this case, a user terminal and an internet server for allowing a user to control home appliances from outside may be connected to the Internet.
상기 인터넷은 표준 프로토콜인 TCP/IP(Transport Control Protocol/ Internet Protocol) 규약에 따른다. 이때, TCP/IP 프로토콜 스택은 상위계층인 TCP와 하위계층인 IP라는 2개의 중요한 프로토콜을 기반으로 이루어지는데, 상기 IP 프로토콜은 OSI(Open Systems Interface) 계층 3에 해당하는 프로토콜로서, 현재 버전4(IPv4 : Internet Protocol Version 4)가 주로 사용되고 있다.The Internet conforms to the TCP / IP (Transport Control Protocol / Internet Protocol) protocol which is a standard protocol. At this time, the TCP / IP protocol stack is based on two important protocols, TCP, which is a higher layer and IP, which is a lower layer. The IP protocol corresponds to OSI (Open Systems Interface) Layer 3, which is currently version 4 ( IPv4: Internet Protocol Version 4) is mainly used.
상기 IPv4는 32비트의 주소 체계를 갖는다. 예를 들면, IPv4는 'XXX:XXX:XXX:XXX'와 같은 IP 주소 체계를 가질 수 있다. 이때, 각'XXX'는 8bit이므로 총 비트수는 32비트가 된다. 따라서, IPv4의 주소 체계로 할당될 수 있는 주소의 개수는 대략 43억 개 정도라고 할 수 있다.The IPv4 has a 32-bit address system. For example, IPv4 may have an IP address system such as 'XXX: XXX: XXX: XXX'. At this time, since each 'XXX' is 8 bits, the total number of bits is 32 bits. Therefore, the number of addresses that can be allocated in the IPv4 addressing system is about 4.3 billion.
그러나, 이러한 IPv4가 갖는 주소 체계로는 기하급수적으로 늘어나는 IP 주소들을 수용하기에 부족한 문제가 있다. 특히, 홈 네트워크 시스템과 같이 많은 수의 주소를 요구하는 환경에서는 상기 IPv4 주소 체계를 사용하기에 한계 있다.However, the addressing scheme of IPv4 is insufficient to accommodate exponentially increasing IP addresses. In particular, in an environment requiring a large number of addresses such as a home network system, there is a limit to using the IPv4 addressing system.
이에 대한 해결책으로 네트워크 주소 변환(NAT : Network Address Translation)이 사용되고 있기는 하나, 네트워크 주소 변환은 외부의 인터넷과 홈 네트워크와 같은 내부 네트워크를 연결하기 위하여 별도의 매핑 과정을 통하여 주소를 변환시키는 과정이 필요하고, 기기의 추가, 삭제 등이 이루어지면 매핑 정보를 업데이트해야하는 등 효율성면에서 좋지 않은 문제가 있다.Although network address translation (NAT) is used as a solution, network address translation is a process of translating an address through a separate mapping process to connect an internal network such as an external Internet and a home network. There is a problem in terms of efficiency, such as the need to update the mapping information when the addition, deletion, etc. of the device is made.
따라서 이러한 IPv4를 대체하기 위하여 차세대 IP(IPng : Internet Protocol next generation)라고도 불리는 인터넷 프로토콜 버전6 즉, IPv6이 개발되었다.Therefore, to replace this IPv4, Internet Protocol Version 6, also called Internet Protocol next generation (IPng), has been developed.
IPv6은 IP 주소의 길이를 기존의 32비트에서 128비트로 확장했기 때문에 인터넷 주소 자원의 고갈을 해소할 수 있으며, IPsec(Internet Protocol Security Protocol)을 프로토콜 내에 탑재함으로써 보안 기능을 강화시킬 수 있기 때문에 홈 네트워크 시스템과의 연동에 있어서도 강점을 보일 것으로 전망되고 있다. 상기 IPv6은 IETF(Internet Engineering Task Force)의 표준안 RFC 2460 등에서 상세히 기술하고 있다.IPv6 extends the length of IP addresses from 32-bit to 128-bit, eliminating the depletion of Internet address resources, and strengthens security by embedding the Internet Protocol Security Protocol (IPsec) into the protocol. It is also expected to show strength in linking with the system. The IPv6 is described in detail in RFC 2460, a standard draft of the Internet Engineering Task Force (IETF).
따라서, 이러한 IPv6과 홈 네트워크 시스템을 연동시켜 IP 주소의 부족 문제를 해결하고 IPv6 노드와 홈 네트워크 시스템 내의 네트워크 노드들을 원활히 연동시킬 수 있는 기술들이 시급히 요구되고 있다. 특히, 앞서도 언급했듯이 근거리 무선 네트워크 및 센서 네트워크에 효율적으로 적용될 수 있는 지그비 노드를 IPv6 주소 체계를 갖는 인터넷과 연결시킬 수 있는 기술이 요구되고 있다.Therefore, there is an urgent need for a technology capable of interworking IPv6 and home network systems to solve the shortage of IP addresses and smoothly interworking IPv6 nodes and network nodes in home network systems. In particular, as mentioned above, there is a demand for a technology capable of connecting a Zigbee node, which can be efficiently applied to a short range wireless network and a sensor network, to the Internet having an IPv6 addressing scheme.
본 발명은 이러한 배경에서 창안된 것으로, 홈 게이트웨이를 이용하여 외부의 IPv6 노드와 효율적으로 데이터를 송수신할 수 있는 홈 네트워크 시스템을 제공 하는데 본 발명의 제 1 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in this background, and a first object of the present invention is to provide a home network system capable of efficiently transmitting and receiving data with an external IPv6 node using a home gateway.
또한, 상기 홈 네트워크 시스템에 용이하게 적용될 수 있는 홈 게이트웨이를 제공하는데 본 발명의 제 2 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a home gateway that can be easily applied to the home network system.
이러한 본 발명의 제 1 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 홈 네트워크 시스템은, 전송할 지그비 패킷의 특정 필드에 목적지 인터넷 프로토콜 버전6(IPv6) 노드의 식별 코드를 삽입하여 송출하는 적어도 하나의 지그비 노드; 및 상기 지그비 노드로부터 송출된 지그비 패킷을 수신하여 상기 삽입된 IPv6 노드의 식별 코드에 대응되는 IPv6 주소를 검출하고, 상기 수신된 지그비 패킷을 IPv6 패킷으로 변환시켜 상기 검출된 IPv6 주소에 해당하는 IPv6 노드로 전송하는 홈 게이트웨이를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a home network system including: at least one ZigBee node inserting and transmitting an identification code of a destination Internet Protocol version 6 (IPv6) node in a specific field of a ZigBee packet to be transmitted; And receiving a Zigbee packet transmitted from the Zigbee node to detect an IPv6 address corresponding to the inserted identification code of the IPv6 node, converting the received Zigbee packet into an IPv6 packet, and converting the received IPv6 address into an IPv6 node corresponding to the detected IPv6 address. Home gateway to send to.
이때, 상기 홈 게이트웨이는 상기 수신된 지그비 패킷에 삽입된 식별 코드를 추출하고, 식별코드/IPv6 주소 테이블을 검색하여 상기 식별 코드에 대응되는 IPv6 주소를 검출한다.At this time, the home gateway extracts an identification code inserted into the received Zigbee packet, searches an identification code / IPv6 address table, and detects an IPv6 address corresponding to the identification code.
또한, 상기 홈 게이트웨이는 외부 네트워크로부터 IPv6 패킷이 수신되면, 상기 수신된 IPv6 패킷의 목적지 주소에서 노드 ID를 추출하고 상기 추출된 노드 ID가 상기 지그비 노드에 대응될 경우 상기 IPv6 패킷의 소스 주소를 소정의 상기 식별 코드에 대응시켜 상기 식별코드/IPv6 주소 테이블에 저장한다.In addition, when the IPv6 packet is received from an external network, the home gateway extracts a node ID from a destination address of the received IPv6 packet, and sets a source address of the IPv6 packet when the extracted node ID corresponds to the Zigbee node. Corresponding to the identification code in the identification code / IPv6 address table.
한편, 상술한 본 발명의 제 2 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 홈 게이 트웨이는, 적어도 하나의 지그비 노드와 적어도 하나의 IPv6 노드간의 통신 인터페이스를 제공하는 홈 게이트웨이에 있어서, 상기 IPv6 노드를 식별할 수 있는 식별 코드와 그에 대응되는 IPv6 주소가 지정되는 식별코드/IPv6 주소 테이블을 저장하는 데이터베이스; 및 상기 지그비 노드로부터 수신된 지그비 패킷에서 상기 식별 코드를 추출하고, 상기 데이터베이스에 저장된 식별코드/IPv6 주소 테이블을 검색하여 상기 식별 코드에 대응되는 IPv6 주소를 검출하고, 상기 수신된 지그비 패킷을 상기 IPv6 패킷의 형태로 변환하여 상기 검출된 IPv6 주소에 대응되는 IPv6 노드로 전송하는 제어 모듈을 포함한다.On the other hand, the home gateway according to the present invention for achieving the second object of the present invention, in the home gateway providing a communication interface between at least one ZigBee node and at least one IPv6 node, identifying the IPv6 node; A database storing an identification code / IPv6 address table in which an identification code and a corresponding IPv6 address are designated; And extracting the identification code from a Zigbee packet received from the Zigbee node, searching an identification code / IPv6 address table stored in the database to detect an IPv6 address corresponding to the identification code, and converting the received Zigbee packet into the IPv6 packet. And a control module for converting the packet into an IPv6 node corresponding to the detected IPv6 address.
상기 제어 모듈은 상기 IPv6 패킷으로부터 수신된 IPv6 패킷에서 상기 노드 ID를 추출하고, 상기 수신된 IPv6 패킷을 지그비 패킷 형태로 변환하여 상기 추출된 노드 ID에 대응되는 지그비 노드로 송신한다. 이때, 상기 데이터베이스는 상기 수신된 IPv6 패킷의 소스 주소를 소정의 상기 식별 코드에 대응시켜 상기 식별코드/IPv6 테이블에 저장한다.The control module extracts the node ID from the IPv6 packet received from the IPv6 packet, converts the received IPv6 packet into a Zigbee packet, and transmits the received ID to a Zigbee node corresponding to the extracted node ID. At this time, the database stores the source address of the received IPv6 packet in the identification code / IPv6 table in correspondence with a predetermined identification code.
상기 홈 게이트웨이는, 상기 IPv6 노드로부터 전송되는 IPv6 패킷을 수신하여 상기 제어 모듈로 전송하고, 상기 제어 모듈로부터 제공되는 IPv6 패킷을 수신하여 그 IPv6 패킷의 주소에 대응되는 IPv6 노드로 전송하는 IPv6 인터페이스 모듈; 및 상기 지그비 노드로부터 전송되는 지그비 패킷을 수신하여 상기 제어 모듈로 전송하고, 상기 제어 모듈로부터 제공되는 지그비 패킷을 그 지그비 패킷의 주소에 대응되는 지그비 노드로 전송하는 지그비 인터페이스 모듈을 더 포함할 수 있다.The home gateway receives an IPv6 packet transmitted from the IPv6 node, transmits the IPv6 packet to the control module, receives an IPv6 packet provided from the control module, and transmits the IPv6 packet to an IPv6 node corresponding to the address of the IPv6 packet. ; And a Zigbee interface module that receives a Zigbee packet transmitted from the Zigbee node and transmits the Zigbee packet to the control module and transmits a Zigbee packet provided from the control module to a Zigbee node corresponding to the address of the Zigbee packet. .
상기 제어 모듈은, 상기 IPv6 노드로부터 수신된 IPv6 패킷의 목적지 주소 필드에 포함된 상기 노드 ID를 추출하는 IPv6 노드 ID 추출부와; 상기 수신된 IPv6 패킷의 헤더를 처리하여 상기 지그비 패킷으로 변환시키는 지그비 패킷 생성부와; 상기 수신된 지그비 패킷에서 상기 식별 코드를 추출하고, 상기 식별 코드에 대응되는 IPv6 주소를 검출하는 IPv6 주소 검출부; 및 상기 수신된 지그비 패킷에 헤더를 추가하여 IPv6 패킷을 생성하는 IPv6 패킷 생성부를 포함할 수 있다.The control module may include: an IPv6 node ID extracting unit configured to extract the node ID included in a destination address field of an IPv6 packet received from the IPv6 node; A Zigbee packet generation unit processing the header of the received IPv6 packet and converting the header into the Zigbee packet; An IPv6 address detector for extracting the identification code from the received Zigbee packet and detecting an IPv6 address corresponding to the identification code; And an IPv6 packet generator for generating an IPv6 packet by adding a header to the received Zigbee packet.
한편, 상기 IPv6 패킷의 데이터 필드에는 지그비 패킷 형태의 데이터가 삽입되고, 상기 지그비 패킷 생성부는 상기 수신된 IPv6 패킷의 헤더를 제거하여 상기 데이터 필드에 저장된 지그비 패킷 형태을 추출한다.Meanwhile, data in a Zigbee packet form is inserted into a data field of the IPv6 packet, and the Zigbee packet generator extracts a Zigbee packet type stored in the data field by removing a header of the received IPv6 packet.
이하, 본 발명이 속하는 분야에 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 또한, 도면에 예시된 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함에 있어서 내용의 명료성을 위하여 특정한 기술 용어를 사용한다. 하지만, 본 발명은 이와 같은 선택된 특정 용어에 한정되지 않으며, 각각의 특정 용어가 유사한 목적을 달성하기 위하여 유사한 방식으로 동작하는 모든 기술 동의어를 포함함을 밝혀둔다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. In addition, in describing the preferred embodiment of the present invention illustrated in the drawings, specific technical terms are used for clarity of content. However, it is to be understood that the invention is not limited to these specific selected terms, and that each specific term includes all technical synonyms that operate in a similar manner to achieve a similar purpose.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홈 네트워크 시스템의 구성을 도시하는 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a home network system according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 홈 네트워크 시스템(100)은 홈 게이트웨이(110) 및 그 홈 게이트웨이(110)와 지그비 프로토콜을 통하여 상호 무선 연동되는 복수의 지그비 노드(120)로 구성된다.As shown in FIG. 1, the
이때, 홈 게이트웨이(110)는 외부 네트워크와 IPv6에 정의된 규칙을 통하여 연동된다. 즉, 홈 게이트웨이(110)는 외부에 존재하는 적어도 하나 이상의 IPv6 노드(200)와 연동된다. 따라서 각 지그비 노드(120)들은 홈 게이트웨이(110)를 경유하여 외부의 IPv6 노드(200)와 접속될 수 있는데, 이를 위해서 지그비 노드(120)는 고유의 IPv6 주소를 가져야 한다.At this time, the
상기 IPv6 노드(200)는 IPv6 규칙을 통하여 통신하는 사용자 단말기, 예를 들면 사용자 컴퓨터나 이동 통신 단말기 등이 될 수 있다.The
도 2a는 IPv6의 헤더 형태를 도시하는 예시도이다.2A is an exemplary diagram illustrating a header form of IPv6.
도 2a를 참조하면, IPv6의 헤더는"Version", "Traffic Class", "Flow Label", Payload Length", "Next Header", "Hop Limit", "Source Address", "Destination Address" 필드로 구성된다. 이때, 상기 "Source Address" 필드와 "Destination Address" 필드는 각각 패킷을 송신하는 소스 주소와 패킷을 수신하는 목적지 주소를 의미한다.Referring to FIG. 2A, a header of an IPv6 is composed of fields "Version", "Traffic Class", "Flow Label", Payload Length "," Next Header "," Hop Limit "," Source Address ", and" Destination Address ". In this case, the "Source Address" field and the "Destination Address" field mean a source address for transmitting a packet and a destination address for receiving a packet, respectively.
도 2b는 IPv6의 주소 형태를 도시하는 예시도이다.2B is an exemplary diagram illustrating an address form of IPv6.
도 2b에 도시된 바와 같이, IPv6의 주소는 총 128비트로 구성되며, 64비트의 네트워크 ID와 64비트의 노드 ID로 나뉠 수 있다. 예를 들면, IPv6 주소는 "1080:0000:0000:0000:0008:0800:200C:417A"와 같이 표현될 수 있다. 이때, 각각의 "XXXX"은 16비트이며 각 비트는 16진수(Hexadecimal)로 표현된다.As shown in FIG. 2B, the IPv6 address is composed of 128 bits in total, and may be divided into a 64-bit network ID and a 64-bit node ID. For example, the IPv6 address may be expressed as "1080: 0000: 0000: 0000: 0008: 0800: 200C: 417A". At this time, each "XXXX" is 16 bits and each bit is represented by a hexadecimal number (Hexadecimal).
네트워크 ID는 상위 64비트로 구성되며, 각 네트워크에 할당되는 프리픽스에 의하여 결정된다. 이때 프리픽스 정보는 인터넷 통신망 관리 규정에 의하여 미리 정의된 정보를 이용하거나 외부 네트워크에 연결되는 별도의 라우터(Router)로부터 할당받을 수 있다. 상기 라우터는 홈 게이트웨이를 사용할 수도 있다.The network ID consists of the upper 64 bits and is determined by the prefix assigned to each network. In this case, the prefix information may be allocated from a separate router connected to an external network using information predefined by the Internet communication network management regulations. The router may use a home gateway.
노드 ID는 하위 64비트로 구성되며, 각 장치들이 가지는 48비트의 매체 접근 제어(MAC : Media Access Control) 주소를 이용하여 구성한다. 이 경우 EUI(Extended Unique Identifier)-64 포맷 방식을 사용하여 각 장치들만의 고유한 64비트의 노드 ID를 생성할 수 있다.The node ID is composed of the lower 64 bits and is configured by using the 48-bit Media Access Control (MAC) address of each device. In this case, a unique 64-bit node ID unique to each device can be generated by using the Extended Unique Identifier (EUI) -64 format.
예를 들면, 상기 홈 게이트웨이(110)의 IPv6 주소는 프리픽스 정보에 의한 64비트의 네트워크 ID와 홈 게이트웨이(110)가 가지는 고유한 MAC 주소를 EUI-64 포맷으로 변환시킨 64비트의 노드 ID를 이용하여 구성할 수 있다.For example, the IPv6 address of the
한편, 홈 게이트웨이(110)와 연동되는 지그비 노드(120)의 IPv6 주소의 경우, 네트워크 ID는 홈 게이트웨이(110)와 동일한 네트워크 ID로 설정하고, 노드 ID는 해당 지그비 노드(120)가 가지는 64비트의 IEEE 주소를 사용할 수 있다.Meanwhile, in the case of the IPv6 address of the
모든 지그비 하드웨어는 유일한 64비트의 IEEE 주소 및 16비트 쇼트(Short) 주소를 가지는데 그 중 IEEE 주소를 해당 지그비 노드의 노드 ID로 활용하는 것이다. 예를 들면, 특정 지그비 노드의 IEEE 주소가 "000000000001"이면 "0000:0000:0000:0001"과 같이 노드 ID를 구성할 수 있다.All ZigBee hardware has a unique 64-bit IEEE address and a 16-bit short address, of which the IEEE address is used as the node ID of the ZigBee node. For example, if an IEEE address of a specific Zigbee node is "000000000001", the node ID may be configured as "0000: 0000: 0000: 0001".
도 3은 도 1에 도시된 홈 게이트웨이(110)의 구성을 도시하는 블록도이다.3 is a block diagram showing the configuration of the
도 3을 참조하면, 홈 게이트웨이(110)는 IPv6 인터페이스 모듈(111), 지그비 인터페이스 모듈(117), 데이터베이스(118) 및 제어 모듈(112)로 구성된다.Referring to FIG. 3, the
IPv6 인터페이스 모듈(111)은 외부 네트워크와 IPv6 패킷을 교환할 수 있도록 물리적인 인터페이스를 수행한다. 즉, 외부 네트워크로부터 전송되는 IPv6 패킷을 수신하여 제어 모듈(112)로 전송하고, 제어 모듈(112)로부터 전송되는 IPv6 패킷을 그 IPv6 주소에 따라 해당 IPv6 노드(200) 측으로 전송한다.The
지그비 인터페이스 모듈(117)은 지그비 노드(120)와 지그비 패킷을 교환할 수 있도록 RF(Radio Frequency) 인터페이스를 수행한다. 즉, 지그비 네트워크로부터 전송되는 지그비 패킷을 수신하여 제어 모듈(112)로 전송하고, 제어 모듈(112)로부터 전송되는 지그비 패킷을 그 노드 ID에 대응되는 지그비 노드(120)로 전송한다.The
제어 모듈(112)은 IPv6 인터페이스 모듈(111)로부터 전송되는 IPv6 패킷의 목적지 주소에서 노드 ID를 추출하고, 상기 IPv6 패킷을 지그비 패킷 형태로 변환시킨 뒤, 지그비 인터페이스 모듈(117)로 전송한다. 이때, 수신되는 IPv6 패킷의 소스 주소는 데이터베이스(118)에서 소정의 식별 코드와 대응되게 관리된다.The
또한, 제어 모듈(112)은 지그비 인터페이스 모듈(117)로부터 전송되는 지그비 패킷에서 목적지 IPv6 노드(200)의 식별 코드를 추출하고, 그 식별 코드에 대응되는 IPv6 주소를 검출한 뒤, IPv6 패킷을 생성시켜 IPv6 인터페이스 모듈(111)로 전송한다.In addition, the
상기 제어 모듈(112)은 IPv6 노드 ID 추출부(113), 지그비 패킷 생성부(114), IPv6 주소 검출부(115) 및 IPv6 패킷 생성부(116)로 구성될 수 있다.The
IPv6 노드 ID 추출부(113)는 IPv6 인터페이스 모듈(111)로부터 전송되는 IPv6 패킷의 목적지 주소 필드에 포함된 128비트의 주소에서 하위 64비트의 지그비 노드(120)의 주소를 나타내는 노드 ID 주소를 추출한다.The IPv6
지그비 패킷 생성부(114)는 IPv6 인터페이스 모듈(111)로부터 전송되는 IPv6 패킷의 헤더를 처리하여 지그비 패킷으로 변환시키는 기능을 수행한다.The Zigbee
통상, IPv6 패킷의 헤더는 지그비 노드(120)가 처리하지 못할 정도로 큰 크기를 가지므로, 지그비 패킷 생성부(114)는 지그비 프로토콜에 맞도록 패킷 헤더를 바꿔줘야 한다. 이때, 외부의 IPv6 스택의 어플리케이션 계층(Application Layer)에서 지그비 패킷 형태로 데이터를 구성하면, 지그비 패킷 생성부(114)는 IPv6 패킷에서 헤더를 제거한 뒤 지그비 패킷만을 추출할 수 있다.In general, since the header of the IPv6 packet has a size large enough that the
IPv6 주소 검출부(115)는 지그비 인터페이스 모듈(117)로부터 전송되는 지그비 패킷에서 목적지 IPv6 노드(200)의 식별 코드를 추출하고, 데이터베이스(118)에 저장된 식별코드/IPv6 주소 테이블을 검색하여 목적지 IPv6 노드의 IPv6 주소를 검출한다.The IPv6
IPv6 패킷 생성부(116)는 지그비 인터페이스 모듈(117)로부터 전송되는 지그비 패킷에 헤더를 추가하여 IPv6 패킷을 생성한다. 이때, 생성된 IPv6 패킷의 목적지 주소는 IPv6 주소 검출부(115)에 의하여 검출된 IPv6 주소가 된다.The
한편, 각각의 지그비 노드(120)는 지그비 칩을 구비하는 가정 내의 장치들, 예를 들면 가전기기, 센서기기, 보안기기, 제어기기 등일 수 있다. 즉, 지그비 프로토콜에 따라 홈 게이트웨이(110)를 통하여 외부 IPv6 노드(200)와 통신 가능한 장치를 의미한다.Meanwhile, each
상기 지그비 노드(120)는 홈 게이트웨이(110)로부터 전송되는 지그비 패킷을 수신하여 외부의 IPv6 노드(120)에 의한 제어 정보, 상태 요청 정보 등을 수신하고, 수신된 정보에 대응하는 응답 정보를 지그비 패킷으로 구성하여 홈 게이트웨이(110)로 전송한다.The
이때, 지그비 패킷을 통하여 목적지 IPv6 노드(200)의 주소를 가리키는 데는 그 개수가 한정적이기 때문에, 지그비 패킷의 목적지 주소는 홈 게이트웨이(110)의 주소로 하고, 특정 필드 내에 IPv6 노드(200)의 주소를 식별할 수 있도록 하는 IPv6 노드 식별 정보를 삽입한다.At this time, since the number is limited to indicate the address of the
예를 들면, 지그비 패킷의 목적지 종단 포인트(DEP : Destination End Point) 필드에 식별 코드를 삽입한다. 이때, DEP 필드는 0~255의 코드를 삽입할 수 있는데, 코드 0은 장치 관리에 할당되어 있는 코드이고, 코드 241~255까지는 통상 예비용으로 남겨두기 때문에 보통은 240개의 코드를 삽입할 수 있다. 따라서, DEP 필드 내에 IPv6 노드 식별 코드를 삽입하면 240개의 IPv6 노드를 식별할 수 있다.For example, an identification code is inserted into a destination end point (DEP) field of a Zigbee packet. In this case, the DEP field may insert 0 to 255 codes.
상기 IPv6 식별 코드에 대응되는 IPv6 노드 주소는 데이터베이스 내의 식별코드/IPv6 주소 테이블에 저장되어 있다. 상기 식별코드/IPv6 주소 테이블은, 통상 홈 네트워크 시스템(100) 내의 지그비 노드(120)에 접속하여 제어 또는 모니터링을 수행하는 단말기의 개수가 240개 보다는 작은 경우가 대부분이므로, 기본적으로 데이터베이스(118) 내에 미리 소정이 개수만큼 저장해 놓을 수 있으며, 또한 IPv6 노드(200)로부터 전송되는 IPv6 패킷의 주소 정보를 토대로 수시로 업데이트할 수 있 다. 이때, 업그레이드되는 정보는 지그비 노드(120)에서 공유될 수 있다.The IPv6 node address corresponding to the IPv6 identification code is stored in the identification code / IPv6 address table in the database. Since the identification code / IPv6 address table is generally less than 240 terminals for controlling or monitoring the
따라서 홈 게이트웨이(110)는 지그비 노드(120)로부터 전송되는 지그비 패킷의 DEP 필드에 포함된 IPv6 노드 식별 코드를 추출하여 데이터베이스(118)를 검색함으로써 전송할 목적지 IPv6 노드(200)의 주소를 검출할 수 있게 된다.Accordingly, the
이하, 도 4 내지 도 8을 참조하여 상술한 홈 네트워크 시스템(100)의 수신 동작 및 송신 동작을 설명한다. 이하의 송수신 동작 설명에 의하여 홈 네트워크 시스템(100)이 가지는 각 구성요소(110~120)들의 기능 및 동작들은 더욱 명확해질 것이다.Hereinafter, the reception operation and the transmission operation of the
도 4는 도 1에 도시된 홈 네트워크 시스템(110)의 데이터 수신 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart for describing a data receiving operation of the
도 4를 참조하면, 먼저, 홈 게이트웨이(110)의 IPv6 인터페이스 모듈(111)은 IPv6 노드(200)로부터 전송되는 IPv6 패킷을 수신한다(단계:S1).Referring to FIG. 4, first, the
이때, 수신되는 IPv6 패킷의 목적지 주소 및 소스 주소는 128비트로 구성되며, 목적지 주소의 하위 64비트가 가지는 노드 ID는 지그비 노드(120)의 IEEE 주소로 구성된다. 또한, 상기 IPv6 패킷의 데이터 필드에는 지그비 패킷 형태의 데이터가 삽입된다. 이러한 IPv6 패킷은 도 5에 도시된 IPv6 스택 구조에 의하여 생성될 수 있다.At this time, the destination address and source address of the received IPv6 packet is composed of 128 bits, the node ID of the lower 64 bits of the destination address is composed of the IEEE address of the
도 5는 IPv6 스택의 구조를 도시하는 블록도로서, 도 5를 참조하면, IPv6 스택은 어플리케이션 계층(10), 트랜스포트 계층(Transport Layer, TCP/UDP)(20), IPv6 계층(30), 네트워크 인터페이스 계층(40)으로 구성될 수 있다.FIG. 5 is a block diagram illustrating the structure of an IPv6 stack. Referring to FIG. 5, the IPv6 stack includes an
상기 어플리케이션 계층(10)에서는 지그비 패킷의 헤더 구조를 가지는 데이터가 삽입된다. 이때, 상기 지그비 패킷의 헤더 구조는 도 6a 내지 도 6c에 도시되어 있다.In the
도 6a는 지그비 프로토콜의 기본 헤더 구조의 한 형태를 보여주고 있다. 도 6a를 참조하면, 지그비 패킷의 헤더에는 "Frame type", " Delivery mode", "Indirect address mode", "Security", "Ack. request", "Resereved", "Destination end Point", "Cluster Identifier", "Profile Identifier" 필드 등이 포함될 수 있다.6a shows a form of the basic header structure of the Zigbee protocol. Referring to FIG. 6A, a header of a Zigbee packet includes "Frame type", "Delivery mode", "Indirect address mode", "Security", "Ack. Request", "Resereved", "Destination end Point", and "Cluster Identifier". "," Profile Identifier "field may be included.
도 6b는 제어 데이터의 전송을 위한 KVP(Key Value Pair) 패킷에서 추가될 수 있는 헤더 구조의 한 형태를 보여주고 있다. 도 6b를 참조하면, KVP 패킷의 추가 헤더에는 "Frame type", "Command type identifier", "Attribute Identifier", Error Code", "Attribute Data" 필드 등이 포함될 수 있다.6B illustrates a form of a header structure that can be added in a key value pair (KVP) packet for transmission of control data. Referring to FIG. 6B, an additional header of the KVP packet may include a "Frame type", a "Command type identifier", an "Attribute Identifier", an Error Code ", an" Attribute Data "field, and the like.
도 6c는 메지지 전송을 위한 MSG 패킷에서 추가될 수 있는 헤더 구조의 한 형태를 보여주고 있다. 도 6c를 참조하면, MSG 패킷의 추가 헤더에는 "Frame type", "Message Length", "Message data" 필드 등이 포함될 수 있다.Figure 6c shows a form of header structure that can be added in the MSG packet for message transmission. Referring to FIG. 6C, an additional header of the MSG packet may include a "Frame type", a "Message Length", a "Message data" field, and the like.
이와 같은 구조 및 각 필드에 대한 정의는 지그비 표준 문서에 상세히 정의되어 있다. 어플리케이션 계층에서 이와 같은 구조가 포함된 패킷이 생성되면, 그 하위 계층들은 IPv6 전송을 위하여 각각 필요한 헤더들을 추가한다. 따라서 IPv6 패킷이 생성된다.The structure and definition of each field is defined in detail in the ZigBee standard document. When a packet including such a structure is generated at the application layer, the lower layers add headers necessary for IPv6 transmission. Thus an IPv6 packet is generated.
한편, 이러한 IPv6 패킷이 홈 게이트웨이(110)의 IPv6 인터페이스 모듈(111)로 수신되면, 홈 게이트웨이(110)의 제어 모듈(112)은 상기 수신된 IPv6 패킷의 목적지 주소에서 노드 ID를 추출하여(단계:S2), 해당 IPv6 패킷이 지그비 노드(120)로 전송된다는 것을 인식한 뒤, 상기 IPv6 패킷의 헤더를 제거하여 지그비 패킷으로 변환한다(단계:S3).On the other hand, when such an IPv6 packet is received by the
이때, 앞서 설명했듯이, IPv6 스택의 어플리케이션 계층에서 데이터 필드에 지그비 형태의 패킷을 삽입하여 전송하였으므로, IPv6의 하위계층에서 추가된 헤더를 제거하면 지그비 패킷 형태의 데이터를 용이하게 추출할 수 있다.In this case, as described above, since the Zigbee-type packet is inserted and transmitted in the data field in the application layer of the IPv6 stack, the Zigbee packet-type data can be easily extracted by removing the header added in the lower layer of the IPv6 stack.
이어서, 지그비 인터페이스 모듈(117)은 제어 모듈(112)에 의하여 변환된 지그비 패킷을 상기 노드 ID에 대응되는 지그비 노드(120)로 전송한다(단계:S4). 따라서, 지그비 노드(120)는 IPv6 노드(200)로부터 전송되는 제어 정보, 상태 요청 정보 등을 수신할 수 있다.Subsequently, the
한편, 데이터베이스(118)는 상기 수신된 IPv6 패킷의 소스 주소를 특정 식별 코드에 대응시켜 식별코드/IPv6 주소 테이블에 저장한다. 이는 지그비 노드(120)에서 IPv6 노드(200)로 데이터를 전송할 때 용이하게 사용될 수 있다.On the other hand, the
도 7은 도 1에 도시된 홈 네트워크 시스템(100)의 데이터 송신 동작을 설명하기 위한 흐름도이다.FIG. 7 is a flowchart illustrating a data transmission operation of the
도 7을 참조하면, 먼저, 지그비 노드(120)는 전송할 지그비 패킷의 목적지 주소를 홈 게이트웨이(110)로 하고, DEP 필드에는 목적지 IPv6 노드(200)의 식별 정보, 예를 들면 식별 코드를 삽입하여 홈 게이트웨이(110)로 전송한다(단계:S11). 이때, 식별 코드는 1~240까지의 수를 사용할 수 있다.Referring to FIG. 7, first, the
홈 게이트웨이(110)의 지그비 인터페이스 모듈(117)은 지그비 노드(120)로부터 전송되는 지그비 패킷을 수신하여(단계:S12), 제어 모듈(112)로 전달한다. 제어 모듈(112)은 전송된 지그비 패킷에서 상기 DEP 필드에 삽입된 IPv6 노드(200)의 식별 코드를 추출하고(단계:S13), 데이터베이스(118)에 저장된 식별코드/IPv6 주소 테이블을 검색하여 상기 식별 코드에 대응되는 IPv6 주소를 검출한다(단계:S14).The
도 8은 데이터베이스(118)에 저장되는 식별코드/IPv6 주소 테이블의 한 형태를 보여주는 예시도로서, 도 8을 참조하면, DEP 필드에 삽입되는 식별코드가 1~240개까지 정의되고, 각 식별코드에 대응되는 IPv6 주소가 정의되어 있음을 알 수 있다.FIG. 8 is an exemplary view showing a form of an identification code / IPv6 address table stored in the
예를 들면, 식별코드가 "1"일 경우 그에 대응되는 IPv6 노드의 주소는 21DA:00D3:0000:2F3B:02AA:00FF:FE28:9C5A"이며, 식별 코드가 "240"일 경우 그에 대응되는 IPv6 노드의 주소는 "2001:0230:ABCD:FFFF:0000:0000:FFFF:1111"임을 알 수 있다.For example, if the identification code is "1", the address of the corresponding IPv6 node is 21DA: 00D3: 0000: 2F3B: 02AA: 00FF: FE28: 9C5A ". If the identification code is" 240 ", the corresponding IPv6 node is IPv6. It can be seen that the address of the node is "2001: 0230: ABCD: FFFF: 0000: 0000: FFFF: 1111".
이어서, 제어 모듈(112)은 상기 지그비 패킷에 헤더를 추가하여 IPv6 규격에 맞도록 변환시킨 뒤(단계:S15), IPv6 인터페이스 모듈(111)로 전송한다. 이때, 변환된 IPv6 패킷의 주소 필드에는 상기 검출된 IPv6 주소가 삽입된다.Subsequently, the
IPv6 인터페이스 모듈(111)은 제어 모듈(112)로부터 전송되는 IPv6 패킷을 외부 네트워크로 전송한다(단계:S16). 따라서, IPv6 패킷은 제어 모듈(112)에 의하여 검출된 IPv6 주소에 대응되는 IPv6 노드(200)로 전송된다. 그러므로, IPv6 노드 (200)는 패킷을 전송한 지그비 노드(120)의 제어 응답 정보, 상태 정보 등을 수집할 수 있게 된다.The
이상 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시켜 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.Although the present invention has been described above with reference to its preferred embodiments, those skilled in the art will variously modify the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the claims below. And can be practiced with modification. Accordingly, modifications to future embodiments of the present invention will not depart from the technology of the present invention.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 홈 게이트웨이 통하여 외부 네트워크의 IPv6 노드들의 주소가 관리되고 각각의 지그비 노드들이 고유한 IPv6 주소를 가지므로, IPv6 노드와 가정 내의 지그비 노드가 용이하게 연동될 수 있다.As described above, according to the present invention, since the addresses of the IPv6 nodes of the external network are managed through the home gateway, and each Zigbee node has a unique IPv6 address, the IPv6 node and the Zigbee node in the home can be easily interworked.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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KR1020060021463A KR100684612B1 (en) | 2006-03-07 | 2006-03-07 | Home network system and home gateway |
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KR100684612B1 true KR100684612B1 (en) | 2007-02-22 |
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