KR100794041B1

KR100794041B1 - 네트워크 시스템 및 운영방법

Info

Publication number: KR100794041B1
Application number: KR1020060073622A
Authority: KR
Inventors: 임정은
Original assignee: 주식회사 대우일렉트로닉스
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-01-10

Abstract

본 발명은 네트워크 시스템 및 운영방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 네트워크 시스템은 네트워크상에 연결된 제 1제어기(Control Point), 네트워크 상에 연결되며 제어기에 의하여 제어되는 피제어기(Controlled point), 피제어기를 제어하기 위하여 네트워크에 접속하면 제 1제어기로부터 피제어기에 대한 정보를 전달받는 제 2제어기를 구비하는 것으로, 이러한 본 발명에 따른 홈 네트워크 시스템 및 운영방법은 UPnP와 같은 미들웨어를 그대로 사용하고, 무선 기술의 특성을 고려하여 네트워크를 설계하여 운영하도록 함으로써 무선 기반의 기술들이 보다 효과적으로 홈 네트워크에 적용되어 활용될 수 있도록 무선 환경에서의 오버헤드를 최소화하여 보다 효율적인 네트워크의 운영이 가능하도록 하는 효과가 있다.

Description

네트워크 시스템 및 운영방법{Network system and method of operating the same}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템을 도시한 구성도이다.
도 2는 UPnP의 발견단계(discovery step)의 프로토콜 스택을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템의 운영방법을 도시한 블록 순서도이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100...제 1제어기
110...피제어기
200...제 2제어기

본 발명은 네트워크 시스템 및 운영방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 환경에 있는 다른 제어기의 네트워크 접속을 위한 네트워크 시스템 및 운영방법에 관한 것이다.
홈 네트워크는 인터넷 프로토콜(Internet Protocol : IP) 기반의 사설 망(Private network)으로 이루어지는 것으로, 댁내에서 사용되는 모든 형태의 개인 컴퓨터(PC)와 기기들을 네트워크로 연결하여 통제하기 위한 것이다. 이러한 홈 네트워크를 구현하기 위하여 많은 기술이 요구된다. 그 중에서 하드웨어나 운영체제에 독립적으로 운용되며 홈 네트워크에 연결되는 기기들을 기능적으로 연결 구성하고, 관리 제어할 수 있는 미들웨어 기술이 핵심기술이라고 할 수 있다.
현재까지 알려진 홈 네트워크 미들웨어로는 UPnP, HAVi, Jini 등이 있다. 이들 중에서 UPnP는 하드웨어나 소프트웨어 및 운영체제와 무관하게 동작이 가능하다. 그리고 HTML을 이용하므로 손쉬운 사용자 인터페이스를 제공하는 장점을 가지고 있다.
UPnP는 IP, TCP, UDP, HTTP 및 XML 기반으로 구성되어 있으며, 홈 네트워크 상의 기기 스스로가 동적으로 네트워크에 참여하고, IP주소를 획득, 기기의 이름을 공표하고, 기기의 기능을 알리고, 다른 기기들의 기능을 발견하는 기능을 할 수 있는 자동 인식(Automatic Discovery)기능을 제공하고 있다.
UPnP에 대한 구성을 간략히 살펴보면, UPnP는 기기들이 네트워크에 접속할 때와 사용자로부터 서비스를 요청받을 때 SSDP(Simple Service Discovery Protocol)라는 것을 사용한다. 이 SSDP는 해당 기기가 기존에 접속되어 있는 다른 기기들에게 기기 자신을 알리거나(advertise) 또는 필요한 서비스를 검색(search) 하는 경우에 사용되는 프로토콜이다. Mini Web Server는 기기간의 기능 및 상태정보를 주고받기 위해서 사용되고, GENA(General Event Notification Architecture)는 기기간의 이벤트(상태 변화 등) 교환을 위해서 사용되며, SOAP(Simple Object Access Protocol)은 XML 문법을 이용하여 기기에 제어 명령 등을 전달할 때 사용된다.
이러한 UPnP를 지원하는 기기는 제어의 주체가 될 수 있느냐에 따라 제어기(Control Point)와 피제어기(Controlled Device)로 구분된다. 제어기는 다른 기기를 검색하거나 제어하며 피제어기는 제어기에서 전달되는 명령을 수행한다.
간략하게 제어기와 피제어기의 동작을 살펴보면, 댁내에 UPnP 기기가 존재할 때 새로 제어기(Control Point)가 진입하면 SSDP 메시지를 브로드캐스트 해서 현재 댁내에 존재하는 기기들을 파악한다. 이때 SSDP 메시지를 받은 기기는 응답 메시지에 자신을 설명하는 XML문서를 보내준다. 이것을 보고 제어기는 기기를 제어하는 방법을 알게 되고, 이후 해당 기기에 대한 제어를 수행할 수 있게 된다.
이와 같은 UPnP와 같은 홈 네트워크 미들웨어 기술은 가정의 모든 전자기기의 제어와 생활의 편리를 위해 전력선, 전화선 그리고 케이블과 같은 유선기술을 바탕으로 개발이 진행되고 있다. 물론 HomeRF나 Bluetooth와 같은 무선 데이터 통신 기법을 이용한 무선 홈 네트워크 기술도 알려져 있다. 하지만 홈 네트워크 전체를 무선으로 만드는 것에 대하여 속도, 신호의 세기 그리고 효용성은 아직 미지수이다.
그러나 무선을 이용한 홈 네트워크 기술은 유선에 비하여 많은 장점을 가지고 있다. 따라서 부분적으로라도 무선을 이용한 홈 네트워크가 구성될 필요성은 여전히 남아있다.
하지만, 종래의 UPnP와 같은 홈 네트워크 미들웨어는 무선망을 대한 고려 없이 개발되고 있다. 따라서 종래의 UPnP와 같은 미들웨어를 무선망에서 그대로 사용할 경우 무선 환경의 특성상 망이 동적으로 변하게 되므로 동적인 변동에 따른 데이터 패킷이 과다하게 발생한다. 또한 무선 채널의 특성인 대역폭 제한 및 높은 에러율 등을 효과적으로 처리할 수 있어야 하기 때문에 기기들의 데이터 처리량에서 문제가 발생할 수 있다. 더욱이 홈 네트워크에 연결되는 기기들은 사용상의 특성상 데이터 처리가 저사양인 경우가 대부분이기 때문에 컨트롤 패킷(제어메시지)등의 오버헤드(Overhead)에 민감한 특성을 가지므로 홈 네트워크의 운용효율이 떨어질 수 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 무선 환경에 있는 다른 컨트롤 포인트의 네트워크 접속을 위하여 미들웨어를 개선한 네트워크 시스템 및 운영방법에 관한 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 네트워크 시스템은 네트워크에 연결되며 근거리 무선통신이 가능한 제 1제어기(Control Point); 상기 네트워크에 연결되며 상기 근거리 무선통신이 가능하고, 상기 제어기에 의하여 제어되는 피제어기(Controlled point); 상기 네트워크에 상기 근거리 무선통신으로 접속되고, 상기 제 1제어기로부터 상기 피제어기에 대한 최근 갱신된 정보를 전달받은 후 상기 제 1제어기로부터 상기 피제어기들의 제어를 위한 권한을 이관받아 상기 네트워크에 접속되어 있는 상기 피제어기를 직접 제어하는 제 2제어기를 구비한다.
상기 제 2제어기는 상기 네트워크에 상기 근거리 무선통신으로 동적으로 접속될 수 있다. 상기 제 2제어기가 상기 네트워크에 접속하여 상기 네트워크 상에 광고 메시지(advertise massage)를 멀티캐스트(multicast)하면, 상기 피제어기는 응답하지 않고, 상기 제 1제어기만이 응답할 수 있다. 상기 제 1제어기가 상기 제 2제어기의 상기 광고 메시지에 응답하면 상기 제 2제어기는 상기 제 1제어기에 상기 피제어기들에 대한 상기 정보를 요청하는 메시지를 전송할 수 있다. 상기 피제어기는 상기 제 1제어기에 주기적 메시지(periodic message)를 전달하고, 상기 제 1제어기는 상기 주기적 메시지를 전달받아 상기 피제어기에 대한 상기 정보를 주기적으로 갱신할 수 있다. 상기 네트워크의 제어를 위한 미들웨어는 UPnP일 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템에 대한 실시예를 설명하기로 한다. 이하의 실시예에서는 UPnP 네트워크 시스템을 하나의 실시예로 하여 설명한다. 그러나 다른 규격의 홈 네트워크 시스템에도 응용 적용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 홈 네트워크 시스템을 도시한 구성도로써, 동적인 제어기가 네트워크에 접속하였을 때 발견단계(discovery step)를 설명하기 위한 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이 네트워크에는 이미 제 1제어기(first control point; 100)와 다수의 피제어기(controled device; 110)가 접속된다. 그리고 제 2제어기(second control point; 200)는 동적으로 네트워크에 접속된다.
따라서 제 1제어기(100)는 댁내의 컴퓨터 단말기, 텔레비전, 디스플레이 기능을 가진 냉장고 등과 같이 사용자 인터페이스가 보장될 수 있는 정적인 기기들일 수 있고, 제 2제어기(200)의 경우는 이동성이 보장되며 무선으로 네트워크와 통신이 가능한 청소용 로봇 등과 같은 동적인 기기가 될 수 있다. 그리고 제 2제어기(200)의 무선 통신 방식은 근거리 통신방식인 RF, 블루투스, 지그비, IR 등이 될 수 있다.
제 2제어기(200)는 이미 네트워크 접속을 위한 주소를 할당 받은 상태일 수 도 있고, 또는 새로운 접속 주소를 할당 받을 수 있다. 이 제 2제어기(200)에 대한 주소의 할당은 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 방식 또는 Auto-IP 방식으로 할당 받을 수 있다. 따라서 제 2제어기(200)는 최초 네트워크 접속시 어드레싱 단계(addressing step)를 수행할 수 있다.
피제어기(110)는 물리적 또는 논리적으로 분리된 형태일 수 있다. 즉 하나의 기기에서 서비스 별로 분류될 수 있다. 따라서 다른 범주의 기기들은 다른 서비스의 집합으로 구성될 수 있다. 예를 들어서 VTR의 서비스들은 프린터들과 다를 수 있으므로 하나의 기능적 범주 내의 서비스들의 그룹으로 구별 구성될 수 있고, 이러한 기기들의 정보는 XML 설명문서(device description document)로 표현된다. 물론 제어기들의 경우도 동일하게 표현될 수 있다.
이하에서는 전술한 바와 같이 구성된 홈 네트워크 시스템의 UPnP와 이를 이용한 운영방법에 대하여 설명한다.
UPnP(Universal Plug and Play)는 네트워크에 연결된 정보가전 기기 간에 복잡한 설정절차 없이도 통신을 가능하게 해주는 기술로써 IP, TCP, UDP, HTTP, XML과 같은 기존의 프로토콜들을 사용한다. 기기 간에 교환하는 데이터는 XML로 표현되고, HTTP를 통해서 통신한다.
UPnP 기기 아키텍쳐(UPnP device architecture)는 제어기(100)(200)와 피제어기(110) 간의 통신을 위한 프로토콜을 정의한다. 제어기(100)(200)와 피제어기(110)간의 통신은 발견 단계(discovery step), 설명단계(description step), 컨트롤 단계(control step), 이벤팅 단계(eventing step), 그리고 프리젠테이션 단계(presentation step)로 진행되며, 그리고 발견 단계의 진행을 위하여 UPnP는 프로토콜 스택을 구성한다.
도 2는 UPnP의 발견단계(discovery step)의 프로토콜 스택을 나타낸 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이 최상위 "UPnP vendor" 계층은, 각 기기에 대한 UPnP 제조자 특정 정보(vendor-specific information)를 포함한다. 그 다음 "UPnP Forum" 계층은 UPnP 포럼에 의하여 정의되는 정보를 포함한다. 그리고 그 다음으로 "UPnP Device Architecture" 계층이 구성되고, 그 이하에는 SSDP, GENA, SOAP 등 UPnP에 특화된 프로토콜이 존재한다.
여기서, SSDP(Simple Service Discovery Protocol)는 네트워크상의 서비스를 찾기 위한 프로토콜이며, GENA(General Event Notification Architecture)는 한 기기의 상태가 변했을 때 이를 다른 기기에게 알리기 위한 프로토콜이며, SOAP(Simple Object Access Protocol)은 한 기기가 다른 기기에게 제어 명령을 보내기 위해 사용하는 프로토콜이다. 이러한 프로토콜에 따른 메시지들은 UDP(User Datagram Protocol) 상에서 동작하는 멀티캐스트(multicast) 또는 유니캐스트(unicast) HTTP, 또는 TCP 상에서 동작하는 표준 HTTP를 통하여 전송된다. 최종적으로 모든 메시지들은 IP를 통하여 전송된다. UPnP에서 기기 간에 주고받는 정보는 XML로 표현되며 HTTP 프로토콜을 이용하여 통신한다.
UPnP를 통한 기기 간의 통신은 이미 언급한 바와 같이 발견 단계(discovery step), 설명단계(description step), 컨트롤 단계(control step), 이벤팅 단계(eventing step), 그리고 프레젠테이션 단계(presentation step)로 구성된다. 여기서 프레젠테이션 단계는 선택적으로 수행될 수 있다.
한편, 제어기(100)(200)의 발견단계의 경우 제 1제어기(100)의 경우는 서비스가 가능한 피제어기(110)들을 찾고 서비스들은 제 1제어기(100)에게 피제어기(110)인 자기 자신의 존재를 알린다. UPnP는 SSDP 프로토콜을 사용하며 이는 발견을 위해서 멀티캐스트 UDP 상에서 동작하는 HTTP와 발견에 대한 응답을 위한 유니캐스트 UDP 상에서 동작하는 HTTP로 이루어진다.
반면에 이미 네트워크에 정적인 제 1제어기(100)가 접속되어 있는 경우 동적이 무선통신으로 네트워크에 연결되는 제 2제어기(200)는 제 1제어기(100)의 발견단계와 다르게 진행된다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 홈 네트워크 시스템의 운영방법을 도시한 블록 순서도로써, 제 2제어기의 발견단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 제 2제어기(200)의 발견단계를 위하여 제 2제어기(200)는 네트워크에 SSDP를 이용하여 광고 메시지(Advertise massage)를 접속된 다른 기기들, 즉 제 1제어기(100)와 피제어기(110)들에 멀티캐스트(Multicast)로 전송한다(S100).
이후 제 1제어기(100)는 제 2제어기(200)의 광고 메시지에 대하여 응답한다(S200). 하지만 피제어기(110)들은 제 2제어기(200)의 광고 메시지에 대하여 응답하지 않는다. UPnP는 기기 간의 동등계층(peer-to-peer) 연결을 위한 미들웨어이기 때문에 피제어기(110)들이 제 2제어기(200)에 응답을 하지 않도록 할 수 있다.
한편, 제 1제어기(100)는 모든 피제어기(110)들로부터 설정된 주기로 주기적 메시지(periodic massage)를 수신하여 각각의 피제어기(110)들에 대한 정보를 주기적으로 갱신한다. 즉 제 1제어기(100)는 XML로 표현되어 있는 피제어기(110)의 설명 URL(Description URL)을 주기적으로 얻어서 갱신한다. 이때 갱신되는 정보는 피제어기(110) 자체에 대한 정보, 기기가 제공하는 구성 서비스에 대한 정보 그리고 지원되는 서비스에 대한 상세한 정보가 될 수 있다. 이때의 피제어기(110)들에 대한 정보는 SST(Service State Table)와 같은 표 형태로 모형화 된다.
계속해서, 제 1제어기(100)가 제 2제어기(200)의 광고 메시지에 대하여 응답하면 제 2제어기(200)는 제 1제어기(100)에 피제어기(110)에 대한 데이터를 요청한다(S300). 이때 제 1제어기(100)는 제 2제어기(200)로부터 요청된 피제어기(110)에 대한 최근 갱신된 데이터를 전송한다(S400). 이후 제 2제어기(200)는 피제어기(110)들에 대한 서비스 정보를 얻게 된다.
그리고 제 2제어기(200)에 의한 피제어기(110)의 제어는 제어정보를 제 2제어기(200)가 피제어기(110)에 전송하면, 제 2제어기(200)는 해당 동작에 관련된 결과 값을 다시 피제어기(110)로부터 되돌려 받는다. 이때 사용되는 제어정보는 XML 문법으로 표현된 SOAP를 이용하여 이루어진다.
피제어기(110)에서 발생하는 동작은 전술한 SST의 각 정보 항목에서 변수값의 변화로 나타난다. 그리고 이 변수값의 변화가 피제어기(110)들의 이벤트에 해당한다. 즉 홈 네트워크 시스템에서 이벤팅(Eventing)에 해당한다.
따라서 이벤팅 동작은 제 2제어기(200)에서 피제어기(110)에 요청한 서비스에 대하여 SST 변수 값들에 변화가 발생하면, 이를 이벤트 메시지를 이용하여 제 2제어기(200)에 갱신하여 주는 것을 말한다. 이 이벤트 메시지는 제 2제어기(200)가 네트워크에 접속되기 전에는 제 1제어기(100)에 전송하여 제 1제어기(100)에 저장된 SST를 갱신한다. 이때의 이벤트 메시지는 GENA를 이용하여 포맷팅되고 XML 형태로 작성된다.
한편, 이미 언급한 바와 같이 제 2제어기(200)는 동적 기능이 보장되는 무선 통신으로 네트워크에 접속된다. 따라서 만약 제 2제어기(200)가 이동하여 현재의 관할 네트워크에서 나가게 되거나 다른 네트워크로 이동할 때 현재의 관할 네트워크에 대하여 제 1제어기(100)에 컨트롤 포인트 기능을 이관하여야 한다. 그리고 제 2제어기(200)가 다른 네트워크로 이동하여 다시 컨트롤 포인트로 기능하기 위해서는 다시 위에서 언급한 바와 같은 접속 과정을 거치게 된다.
이때 컨트롤 포인트의 기능을 제 2제어기(200)가 제 1제어기(100)로 이관하는 동작은 제 2제어기(200)가 관할 네트워크에서 나간 후 피제어기(110)들은 주기적 메시지에 대한 응답이 제 2제어기(200)로부터 수신되지 않을 경우 각각의 피제어기(110)들은 광고메시지를 해당 네트워크에 멀티캐스트하고, 멀티캐스트 된 광고 메시지를 제 1제어기(100)가 수신함으로써 제 1제어기(100)가 다시 컨트롤 포인트로 설정될 수 있다.
그리고 다르게는 제 2제어기(200)가 사용자 인터페이스로부터, 또는 서버로부터 관할 네트워크를 나가서 다른 네트워크로 이동하라는 명령을 수신하였을 경우 관할 네트워크를 나기기 전에 제 1제어기(100)로 컨트롤 포인트의 기능을 이관하도록 할 수 있다. 이 경우 제 2제어기(200)는 최근 갱신된 피제어기(110)들에 대한 정보인 SST를 제 1제어기(100)에 전송함으로써 컨트롤 포인트의 이관이 이루어진다.
이상과 같은 본 발명의 실시예에 따른 홈 네트워크 제어시스템 및 운용방법은 유선과 무선 방식이 결합되어 운용되는 네트워크 시스템에 다양하게 적용될 수 있을 것이다. 따라서 다른 형태의 네트워크 미들웨어가 무선으로 연결되는 제어기의 접속을 위하여 기존의 제어기로부터 피제어기들의 정보를 얻도록 하는 경우에는 본 발명의 기술적 사상에 포함된다고 보아야 한다.

이상과 같은 본 발명에 따른 네트워크 시스템 및 운영방법은 UPnP와 같은 미들웨어를 그대로 사용하고, 무선 기술의 특성을 고려하여 네트워크를 설계하여 운영하도록 함으로써 무선 기반의 기술들이 보다 효과적으로 홈 네트워크에 적용되어 활용될 수 있도록 무선 환경에서의 오버헤드를 최소화하여 보다 효율적인 홈 네트워크의 운영이 가능하도록 하는 효과가 있다.

Claims

네트워크에 연결되며 근거리 무선통신이 가능한 제 1제어기(Control Point);

상기 네트워크에 연결되며 근거리 무선통신이 가능하고, 상기 제어기에 의하여 제어되는 피제어기(Controlled point);

상기 네트워크에 근거리 무선통신으로 접속되고, 상기 제 1제어기로부터 상기 피제어기에 대한 최근 갱신된 정보를 전달받은 후 상기 제 1제어기로부터 상기 피제어기들의 제어를 위한 권한을 이관받아 상기 네트워크에 접속되어 있는 상기 피제어기를 직접 제어하는 제 2제어기를 구비하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 제 2제어기는 상기 네트워크에 상기 근거리 무선통신으로 동적으로 접속되는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 제 2제어기가 상기 네트워크에 접속하여 상기 네트워크 상에 광고 메시지(advertise massage)를 멀티캐스트(multicast)하면, 상기 피제어기는 응답하지 않고, 상기 제 1제어기만이 응답하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
제 3항에 있어서, 상기 제 1제어기가 상기 제 2제어기의 상기 광고 메시지에 응답하면 상기 제 2제어기는 상기 제 1제어기에 상기 피제어기들에 대한 상기 정보를 요청하는 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
제 4항에 있어서, 상기 피제어기는 상기 제 1제어기에 주기적 메시지(periodic message)를 전달하고, 상기 제 1제어기는 상기 주기적 메시지를 전달받아 상기 피제어기에 대한 상기 정보를 주기적으로 갱신하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 네트워크의 제어를 위한 미들웨어는 UPnP인 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
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