KR101005302B1

KR101005302B1 - 유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조에서의 센서 네트워크 관리방법 및 이를 이용한 관리 시스템

Info

Publication number: KR101005302B1
Application number: KR1020090012142A
Authority: KR
Inventors: 안순신; 김성준
Original assignee: 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2009-02-13
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2011-01-04
Also published as: KR20100092825A

Abstract

본 발명은 유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조에 속해 있는 다양한 센서 네트워크를 관리하는 방법에 관한 것으로, 사용자 호스트로부터 센서 네트워크에 속한 센서 노드의 센싱 정보에 대한 전송요청을 수신하고, 전송요청받은 센싱 정보가 제1 저장영역에 존재하지 않은 경우, 센서 노드의 위치정보가 저장된 제2 저장영역을 검색하여 센서 노드의 위치정보를 추출하고, 추출된 위치정보를 이용하여 센서 노드로 센싱 정보를 요청하고, 센서 노드로부터 센싱 정보를 수신하면, 제1 저장영역에 센싱 정보를 저장하고 사용자 호스트로 센싱 정보를 전송함으로써, 센서 네트워크에 속해 있는 센서 노드의 센싱 정보와 위치정보를 체계적으로 관리할 수 있다.

USN, 센서 네트워크, LBS, RFID, 위치 정보

Description

유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조에서의 센서 네트워크 관리방법 및 이를 이용한 관리 시스템{Method of admistrating sensor networks in Ubiquitous Sensor Network Infrastructure and system using it}

본 발명은 USN 인프라 구조(Ubiquitous Sensor Network Infrastructure)에 관한 것으로 특히, 센서 네트워크와 인터넷 백본망과의 연동을 효율적으로 하고, 센서 노드가 광역적으로 이동하는 것을 지원하는 센서 네트워크 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.

유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network, 이하 USN이라 한다)란 각종 센서에서 감지한 정보를 무선으로 수집할 수 있도록 구성한 네트워크를 말한다. 기존의 USN 인프라 구조에서는 센서 네트워크의 물리영역(physical area)과 백본망(backbone network)의 인터넷 영역으로 분리되었기 때문에 센서 네트워크와 백본망의 연동은 센서 네트워크에 있는 센서 노드와 무선으로 연동하는 게이트웨이를 통해서만 이루어졌다. 사용자는 센서 노드에서 측정된 센싱 정보를 게이트웨이를 통한 연동을 통하여 원격적으로 사용할 수 있었다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 USN 인프라 구조에서 이종의 센서 네트워크와 인터넷 백본망과의 연동을 가능하도록 하고, 센서 노드가 광역적으로 이동하는 것을 지원하며, 센서 네트워크에 속해 있는 센서 노드의 센싱 정보와 위치정보, 센서 노드의 이동 및 이동형 게이트웨이의 이동을 체계적으로 관리하는 방법 및 장치를 제공하고자 한다. 또한, 상기된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하고자 한다.

상기된 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 센서 네트워크 관리방법은 사용자 호스트로부터 센서 네트워크에 속한 센서 노드의 센싱 정보에 대한 전송요청을 수신하는 단계; 상기 전송요청받은 센싱 정보가 제1 저장영역에 존재하지 않은 경우, 상기 센서 노드의 위치정보가 저장된 제2 저장영역을 검색하여 상기 센서 노드의 위치정보를 추출하는 단계; 상기 추출된 위치정보를 이용하여 상기 센서 노드로 상기 센싱 정보를 요청하는 단계; 및 상기 센서 노드로부터 상기 센싱 정보를 수신하면, 상기 제1 저장영역에 상기 센싱 정보를 저장하고 상기 사용자 호스트로 상기 센싱 정보를 전송하는 단계를 포함한다.

상기된 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 센서 네트워크 관리 시스템은 사용자 호스트로부 터 전송요청받은 센서 노드의 센싱 정보가 제1 저장영역에 존재하지 않는 경우, 상기 센서 노드의 위치정보를 저장하고 있는 위치정보서버로부터 수신한 상기 센서 노드의 위치정보를 이용하여 상기 센서 노드로 상기 센싱 정보 전송을 요청하고, 상기 센싱 정보를 상기 센서 노드로부터 수신하면 상기 사용자 호스트로 전송하는 관리서버; 및 상기 관리서버로부터 상기 센서 노드의 위치정보 전송을 요청받으면, 제2 저장영역을 검색하여 상기 센서 노드의 위치정보를 상기 관리서버로 전송하는 위치정보서버를 포함한다.

상기된 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크에서의 센서 네트워크 관리방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다. 이것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상을 지식을 가진 자들라면 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있다.

본 발명에 의하면 다양한 센서 노드와 게이트 웨이간, 게이트 웨이와 이동성 지원 인프라 서버간, 및 이동성 지원 인프라 서버와 사용자 호스트간의 프로토콜을 제공함으로써 센서 네트워크에 속해 있는 센서 노드의 센싱 정보와 위치정보, 센서 노드의 이동 및 이동형 게이트웨이의 이동을 체계적으로 관리할 수 있으며 RFID 네트워크 및 각종 센서 네트워크와 인터넷 망과의 연동을 효율적으로 할 수 있다.

본 발명의 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 네트워크 관리 시스템을 유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조내에 도시한 개념도이다.

도 1을 참조하면, 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network, 이하 USN)는 센서 네트워크(110), 센서 네트워크 관리 시스템(120), 게이트웨이(130), 및 사용자 호스트(140,150)로 구성된다.

센서 네트워크(110)는 센서 노드(113), 싱크 노드(116), 참조 노드(119), 및 게이트웨이(115)로 구성된다. 센서 노드(113)는 센싱, 컴퓨팅, 무선통신 기능을 갖춘 초소형장치로서 센서 노드 간에 자율적으로 네트워크를 형성하여 외부의 환경 정보를 획득, 처리 및 제어 기능을 수행하는 유비쿼터스 센서 네트워크의 핵심 소자이다. 센서 노드(113)의 수가 아주 많은 경우에 센서 네트워크(110)는 클러스터의 형태로 분할되어 관리될 수 있으며, 이러한 클러스터 구조에서는 클러스터 헤드 의 역할을 하는 싱크 노드(116)가 존재한다. 센서 노드(113)는 주변 환경에서 발생한 이벤트 데이터를 수집한다. 싱크 노드(116)는 센서 노드(113)가 수집한 데이터를 종합하여 게이트웨이(130)로 전송한다. 참조 노드(119)는 센서 노드(113)로 자신의 현재 위치 정보를 미리 설정된 송신 파워와 주기로 전송한다. 센서 네트워크(110)는 사용자 호스트(140,150)가 요청한 정보를 센서 네트워크 관리 시스템(120)에 제공하는 무선 센서/RFID 네트워크를 의미한다.

센서 노드(113)는 센싱 정보 수집, 위치정보 수집 및 데이터 송수신을 수행한다. 본 발명에서의 센서 노드(113)는 RFID 리더, 온도 센서, 압력 센서 등 각종 감지장치를 포함하는 개념으로 사용되며, 각종 감지장치를 통해 센싱 정보 또는 태그 정보를 수집한다. 센서 노드(113)는 참조 노드(119)의 위치 정보를 수신하여 자신의 위치를 확인한다. 센서 노드(113)는 게이트웨이(130)로부터 주기적 보고, 즉시 보고, 이벤트 보고 요청 등을 받으면, 각 요청에 맞는 센싱 정보를 게이트웨이(130)로 전송한다.

싱크 노드(116)는 주변 센서 노드(113), 다른 싱크 노드, 및 게이트웨이(115,130)와 통신이 가능하다. 싱크 노드(116)는 참조 노드(119)로부터 위치 정보를 수신함으로써 자신의 위치를 확인한다. 싱크 노드(116)는 센서 노드(113)로부터 수집된 센싱 정보를 게이트웨이(130)로 전송하고, 게이트웨이(130)로부터 사용자의 요청을 수신하여 해당 센서 노드(113)로 전송한다.

참조 노드(119)는 센서 노드(113)로 자신의 현재 위치 정보를 미리 설정된 송신 파워와 주기로 전송한다. 참조 노드(119)는 모든 센서 노드에게 위치정보를 제공하기 위해서 자신의 위치정보를 브로드캐스팅(Broadcasting)한다. 참조 노드(119)의 위치 정보는 특정 지역의 절대위치를 의미한다. 참조 노드(119)의 앨리어스 네임(alias name)은 별도의 서버에 등록되어 관리된다. 참조 노드(119)는 고정된 노드이며, 항상 일정한 전원이 공급된다.

게이트웨이(115)는 센서 네트워크(110)에 포함되는 것으로, 센서 네트워크 관리 시스템(120)에 포함된 게이트웨이(130)과 통신한다. 이 때 게이트웨이(115)는 이동형 또는 고정형 게이트웨이가 될 수 있으며, 센서 네트워크 관리 시스템(120)에 있는 게이트웨이(130)와 통신하지 못하는 노드들을 중계하는 역할을 한다.

센서 네트워크 관리 시스템(120)은 센서 네트워크(110)와 사용자 호스트(140,150)을 관리하는 시스템이다. 센서 네트워크 관리 시스템(120)에 대한 상세한 설명은 도 2 와 도 3에서 하기로 한다.

게이트웨이(130)는 센서 네트워크 관리 시스템(120)과 센서 네트워크(110)을 연결하는 통로이다. 게이트웨이(130)는 센서 네트워크 관리 시스템(120)으로부터 수신한 사용자 호스트(140,150)의 요청을 센서 네트워크(110)로 전송하고, 상기 요청에 대한 응답을 센서 네트워크 관리 시스템(120)으로 전송한다. 게이트웨이(130)는 센서 네트워크 관리 시스템(120)에 포함될 수도 있다. 게이트웨이(130)는 패킷 해석 및 포워딩(packet translation and forwarding) 기능과 데이터 버퍼링(data buffering) 기능이 있으며, 본 발명에 따른 일 실시예에 따르면 다양한 형태의 RFID/USN 액세스 네트워크를 지원하기 위해 다수의 통신채널을 갖고 있다.

사용자 호스트(140,150)는 사용자가 원하는 서비스를 입력하는 장치로서, 휴 대폰, PDA(Personal Digital Assitants), 및 클라이언트(이상 140)가 될 수 있고, 사용자 서버(150)가 될 수도 있다.

센서 네트워크(110)가 센서 네트워크 관리 시스템(120)의 게이트웨이(130)와 통신하는 유형은 다음과 같다. 싱크 노드(116)가 주변 센서 노드의 정보를 수집하여 게이트웨이(130)와 통신하는 유형, 센서 노드(113)가 게이트웨이(130)와 직접 통신하는 유형, 센서 네트워크(110) 내의 게이트웨이(115)가 주변 센서 노드(113)과 싱크 노드(116)의 정보를 수집하여 게이트웨이(130)와 통신하는 유형이 있다. 센서 네트워크 관리 시스템(120)의 게이트웨이(130)와의 통신 범위에 벗어나 있는 싱크 노드(116)는 게이트웨이(130)와 통신 가능한 또다른 싱크 노드 또는 다른 게이트웨이로 정보를 전송함으로써 게이트웨이(130)와 통신이 가능하다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 네트워크 관리 시스템을 유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조내에 간략하게 나타낸 구성도이다.

도 2를 참조하면, 유비쿼터스 센서 네트워크는 사용자 호스트(210), 센서 네트워크 관리 시스템(220), 센서 네트워크(250)으로 구성된다. 센서 네트워크 관리 시스템(220)은 관리서버(230)와 위치정보서버(240)로 구성된다.

사용자 호스트(210)는 도 1의 사용자 호스트(140,150)와, 센서 네트워크(250)는 도 1의 센서 네트워크(110)와 그 구성에 있어서 동일하므로 설명을 생략한다. 이하에서는 센서 네트워크 관리 시스템(220)에 대하여 보다 상세히 살펴보기로 한다.

관리 서버(230)는 사용자 호스트(210)로부터 전송 요청받은 센싱 정보가 관 리 서버(230)내의 센싱정보DB(Sensing Informaion Database, 이하 SIDB)에 존재하지 않는 경우, 센서 네트워크(250)에 포함된 전체 센서 노드들의 위치정보를 저장하고 있는 위치정보서버(240)로 관련 센서 노드의 위치정보 전송을 요청한다. 관리 서버(230)는 위치정보서버(240)로부터 센서 노드의 위치정보를 수신하면, 이 위치정보를 이용하여 해당 센서 노드로 센싱 정보를 전송해 줄 것을 요청한다. 관리 서버(230)는 요청한 센싱 정보를 해당 센서 노드로부터 수신하면 사용자 호스트(210)로 수신한 센싱 정보를 전송한다. 한편, 관리 서버(230)는 사용자 호스트(210)로부터 전송 요청받은 센싱 정보가 관리 서버(230)내의 SIDB에 존재하는 경우, 이 센싱 정보를 사용자 호스트(210)로 전송한다.

위치정보서버(240)는 관리 서버(230)로부터 센서 네트워크(250) 구성 요소에 대한 위치정보 전송을 요청받으면, 위치정보서버(240)의 데이터베이스들을 검색한다. 위치정보서버(240)는 데이터베이스 검색결과 전송요청받은 위치정보가 존재하지 않으면 위치정보에 대응하는 센서 노드로 위치정보 전송을 요청하고, 요청 결과 센서 노드로부터 위치정보를 수신하면 데이터베이스에 저장한 후 관리서버(230)로 전송한다. 한편, 위치정보서버(240)는 데이터베이스 검색결과 위치정보가 존재하면, 관리서버(230)로 위치정보를 전송한다. 위치정보서버(240)가 포함하는 데이터베이스의 종류는 위치정보데이터베이스(Location Informaion DB, LIDB), 센서노드의 일반 정보가 저장되는 센서데이터베이스(Sensor DB,SDB), 방문위치정보데이터베이스(Visiting Location Information DB,VLIDB), 위치이름데이터베이스(Location Name DB,LNDB), 위치이력데이터베이스(Location History DB, LHDB), 가상사설망데 이터베이스(Virtual Private Network DB,VPNDB)를 포함한다.

도 3은 도 2에 도시된 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 네트워크 관리 시스템을 유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조내에 보다 상세하게 나타낸 구성도이다.

도 3을 참조하면, 유비쿼터스 센서 네트워크는 사용자 호스트(310), 센서 네트워크 관리 시스템(320), 센서 네트워크(350)으로 구성된다. 사용자 호스트(310)와 센서 네트워크(350)는 도 1에 설명한 바와 동일하므로 이하에서는 설명을 생략한다. 센서 네트워크 관리 시스템(320)은 관리서버(330), 위치정보서버(340), 및 게이트웨이(360)로 구성된다. 관리서버(330)는 인증서버(333), 컨텍스트 서버(336), 및 통합전송서버(339)로 구성된다. 위치정보서버(340)는 노드위치정보서버(342), 방문위치정보서버(344), 노드이력서버(346), 가상사설망서버(348), 및 위치이름서버(349)로 구성된다.

인증서버(333)는 사용자 호스트(310)를 등록, 변경 또는 해제하고, 사용자 호스트(310)를 통하여 서비스를 요청하는 사용자를 인증하고, 사용자에게 요금을 부과하는 서버이다. 사용자 호스트(310)는 PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimeia Player), 셀룰러 폰, PC(personal computer), 또는 서버 등이 될 수 있다. 인증서버(333)는 인증된 사용자 호스트(310)로부터 요청받은 서비스를 컨텍스트 서버(336)로 전송한다. 인증서버(333)가 사용자 호스트(310)에 접속한 사용자를 인증하지 않으면, 사용자 호스트(310)로 등록요구 메세지를 보낸다. 또한 인증서버(333)는 사용자 호스트(310)에 제공한 서비스에 대하여 일정의 서비 스 요금을 계산한다.

컨텍스트 서버(336)는 인증서버(333)에서 인증된 사용자가 요청한 서비스를 컨텍스트로 변환하여 통합전송서버(339)로 전송하는 서버이다. 컨텍스트는 사용자가 요구한 사항이나 센서 노드가 취해야 할 행동이 정의된 파일을 말한다.

통합전송서버(339)는 센서 네트워크(350)로부터 수신한 데이터를 저장하고, 저장된 데이터를 이용하여 사용자가 요청한 서비스를 사용자 호스트(310)에게 제공한다. 센서 네트워크(350)로부터 게이트웨이(360)를 통해 수신하는 데이터는 센서노드 아이디, 센서노드 종류, 센싱 데이터 및 RFID 태그 데이터 등이 될 수 있다. 상기 센서노드는 RFID 노드를 포함한다. 통합전송서버(339) 대하여 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.

통합전송서버(339)는 오브젝트 아이디(Object ID, OID)와 센서 노드 아이디의 대응관계가 기록된 테이블을 등록, 변경, 삭제하는 등의 관리를 수행한다. 통합전송서버(339)는 사용자 호스트(310)로부터 특정 오브젝트에 대한 서비스 요청을 받으면, 특정 오브젝트의 아이디에 대응하는 센서노드 아이디 리스트를 오브젝트 데이터베이스(Object DB, ODB)에서 검색한다. 통합전송서버(339)는 게이트웨이(360) 또는 노드위치정보서버(342)로부터 센서노드 아이디 리스트를 수신하면, 센서노드 아이디 리스트에 대응하는 오브젝트 아이디를 ODB에서 검색한다. 오브젝트란 적어도 하나 이상의 센서노드 아이디의 집합을 말한다. 통합전송서버(339)는 오브젝트 데이터베이스를 포함한다.

통합전송서버(339)는 사용자 호스트로부터 특정 센서노드의 위치이 름(Location name)에 대한 서비스 요청을 수신하면, 위치이름서버(349)로 해당 위치이름에 대응하는 절대좌표 또는 상대좌표의 반환을 요청한다. 역으로 통합전송서버(339)는 노드위치정보서버(342)로부터 절대좌표 또는 상대좌표를 수신하면, 위치이름서버(349)로 상기 좌표에 대응하는 위치이름의 반환을 요청한다. 통합전송서버(339)는 새로운 위치이름과 이에 대응한 좌표값을 등록하거나 변경, 삭제를 요청하는 사용자의 요청이 있는 경우, 위치이름서버(349)를 업데이트한다.

통합전송서버(339)는 센서 노드들로부터 수신한 센싱 정보 등을 센싱정보 데이터베이스(Sensing Information DB 이하, SIDB)에 등록, 변경, 삭제하는 등의 관리를 수행한다. 상기 센싱 정보는 SIDB에 압축되어 저장될 수 있으며, 센싱 정보에는 RFID 태그 정보를 포함한다.

통합전송서버(339)는 사용자 호스트로부터 요청받는 서비스와 관련된 센싱 정보가 SIDB에 존재하는지 검색하고, 존재하면 바로 인증서버(333) 또는 사용자 호스트(310)에게 응답하고, 존재하지 않으면 게이트웨이(360) 또는 다른 통합전송서버로 상기 센싱 정보를 요청한다.

통합전송서버(339)는 컨텍스트 서버(336)로부터 주기적 센싱 정보를 요청받으면, 요청주기에 따라 SIDB를 검색하여 인증서버(333)로 센싱 정보를 전송한다. 만일 SIDB를 검색한 결과 요청받은 센싱 정보가 존재하지 않으면, 상기 센싱 정보에 대응하는 센서 노드로 센싱 정보를 상기 요청주기로 전송할 것을 요청한다. 통합전송서버(339)는 센싱 정보를 게이트웨이(360)를 통해 주기적으로 수신하면, 이 정보를 SIDB에 저장하고, 인증서버(333)로 전송한다.

통합전송서버(339)는 컨텍스트 서버(336)로부터 비주기적 센싱 정보를 요청받으면, SIDB를 검색한다. 통합전송서버(339)는 컨텍스트 서버(336)의 비주기적 정보 요청에 대하여 SIDB를 검색하여 존재하면 바로 인증서버(333)로 센싱 정보를 전송한다. 그러나 SIDB를 검색하여 상기 센싱 정보가 존재하지 않으면 해당 센서 노드가 즉시 센싱 정보를 전송하라는 요청을 게이트웨이(360)로 전송한다. 통합전송서버(339)는 게이트웨이로부터 비주기적 센싱 정보를 수신하면, 이 센싱 정보를 SIDB에 저장하고 인증서버(333)로 전송한다.

통합전송서버(339)는 센서 노드에 특정한 이벤트가 발생할 때의 센싱 정보를 컨텍스트 서버(336)로부터 요청받으면 SIDB를 검색한다. 검색결과 SIDB에 이벤트 조건에 부합하는 센싱 정보가 존재하면 인증서버(333)로 이벤트 조건에 부합하는 센싱 정보를 전송하고, 검색결과 SIDB에 이벤트 조건에 부합하는 센싱 정보가 존재하지 않으면, 게이트웨이로 해당 센서 노드가 상기 특정 이벤트를 센싱할 경우에만 정보를 전송하라는 요청을 한다. 통합전송서버(339)는 센서 노드에 특정한 이벤트가 발생할 때의 센싱 정보를 게이트웨이로부터 수신하면, 이 센싱 정보를 SIDB에 저장하고 인증서버(333)로 전송한다.

통합전송서버(339)는 다수의 센서 노드들을 동시에 관리한다. 따라서, 통합전송서버(339)는 현재 액티브(Active)한 서비스와 이에 대응하는 센서 노드을 파악하고, 서비스의 세션(session)이 시작되면 새로운 쓰레드(thread)를 생성하고 세션이 종료하면 쓰레드를 종료하는 등의 관리를 수행한다. 또한 통합전송서버(339)는 컨텍스트에 포함된 서비스를 분석하여 쓰레드를 스케쥴링(scheduling)한다. 서비스 가 요청하는 위치 측정 방법, 센서 노드의 현재 전송 파워 및 남은 에너지량을 고려하여 센서 노드의 정보 전송 주기 및 센싱 주기를 스케쥴링한다.

노드위치정보서버(342)는 센서 노드가 처음 등록될 때 센서 노드의 종류, 아이디와 같은 일반정보 함께 센서 노드의 위치정보를 기록하는 서버이다. 노드위치정보서버(342)는 위치정보DB(Location Information DB, 이하, LIDB)와 센서DB(Sensor DB, 이하 SDB)를 포함할 수 있다. LIDB에는 게이트웨이로부터 전달된 센서 노드의 위치정보가 등록, 변경, 삭제된다. SDB에는 센서 네트워크에 있는 센서 노드들의 일반적인 정보가 저장된다. 센서 노드의 일반적인 정보는 SIDB에 저장되는 센싱 정보를 제외한 센서 노드 자체에 관련 정보들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 센서 노드의 센싱타입(온도, 조도, 습도, 맥박 등), 현재 전송 파워 및 남은 에너지량, 센서 노드가 속한 게이트웨이 ID 등이 SDB에 저장될 수 있다. 노드위치정보서버(342)는 새로운 센서 노드의 정보를 SDB에 등록하고, 기존 센서 노드들의 정보를 변경하거나 삭제하는 등의 SDB 업데이트를 수행한다.

노드위치정보서버(342)는 서비스 대상이 되는 SID(Sensor ID)가 속해 있는 게이트웨이를 SDB를 검색하여 찾고, 검색된 게이트웨이로 서비스 요청을 한다. 노드위치정보서버(342)가 포함하고 있는 SDB에는 게이트웨이의 IP 주소, 아이디, 위치, 및 대응하는 센서 아이디(SID)가 저장된다. 노드위치정보서버(342)는 SDB를 이용하여 새로운 게이트웨이의 등록, 변경, 삭제를 수행한다.

노드위치정보서버(342)는 노드이력서버(346)로부터 위치정보 요청을 받으면, SDB와 LIDB를 검색하여 요청대상이 되는 센서 아이디에 대한 위치정보를 제공한다.

노드위치정보서버(342)는 통합전송서버(339)로부터 수신한 위치 정보 요청에 대하여 LIDB에 위치정보가 존재하는 경우, 바로 통합전송서버(339)로 위치정보를 제공한다. 그러나 LIDB에 위치정보가 존재하지 않는 경우, 노드위치정보서버(342)는 게이트웨이로 위치정보를 요청한다. 통합전송서버(339)로부터 수신한 위치 정보 요청의 형태에 따라 다음의 세 가지 예를 살펴 보기로 한다.

노드위치정보서버(342)는 통합전송서버(339)의 주기적 위치 정보 요청에 대해서 주기적으로 위치 정보를 통합전송서버(339)로 전송한다. 노드위치정보서버(342)는 주기적 위치 정보 요청에 대응하여 LIDB에 관련 위치 정보가 존재하는지 검색하고, 존재하면 요청주기로 통합전송서버(339)로 위치 정보를 전송한다. 만일 LIDB에 관련 위치 정보가 존재하지 않으면 관련 위치 정보를 센싱하는 센서 노드가 상기 요청 주기로 위치 정보를 전송하라는 패킷을 센서 노드가 속한 게이트웨이로 전송한다. 노드위치정보서버(342)는 게이트웨이로부터 주기적으로 위치 정보를 수신하면, 수신된 위치 정보를 LIDB에 저장하고, 통합전송서버(339)로 전송한다.

노드위치정보서버(342)는 통합전송서버(339)의 즉시적(On demand) 위치 정보 요청에 대해서 다음과 같이 즉시적 위치 정보를 통합전송서버(339)로 전송한다. 노드위치정보서버(342)는 즉시적 위치 정보 요청에 대응하여 LIDB에 관련 위치 정보가 존재하는지 검색하고, 존재하면 즉시 통합전송서버(339)로 위치 정보를 전송한다. 만일 LIDB에 관련 위치 정보가 존재하지 않으면 관련 위치 정보를 센싱하는 센서 노드가 즉시 위치 정보를 전송하라는 패킷을 센서 노드가 속한 게이트웨이로 전송한다. 노드위치정보서버(342)는 게이트웨이로부터 위치 정보를 수신하면, 수신된 위치 정보를 LIDB에 저장하고, 통합전송서버(339)로 전송한다.

노드위치정보서버(342)는 통합전송서버(339)의 특정 이벤트 발생시 위치 정보 요청에 대해서 센서 노드에 특정 이벤트 발생시의 위치 정보를 통합전송서버(339)로 전송한다. 노드위치정보서버(342)는 특정 이벤트 발생시 위치 정보 요청에 대응하여 LIDB에 관련 위치 정보가 존재하는지 검색하고, 이벤트 조건에 부합하면 통합전송서버(339)로 위치 정보를 전송한다. 만일 LIDB에 관련 위치 정보가 존재하지 않으면 관련 센서 노드가 특정 이벤트를 센싱할 경우에 위치 정보를 전송하라는 패킷을 관련 센서 노드가 속한 게이트웨이로 전송한다. 노드위치정보서버(342)는 게이트웨이로부터 위치 정보를 수신하면, 수신된 위치 정보를 LIDB에 저장하고, 통합전송서버(339)로 전송한다.

노드위치정보서버(342)는 통합전송서버(339)의 센서 노드에 대한 주기적 정보 요청에 대응하여 SDB에 센서 노드 정보가 존재한다고 판단하면, 요청 주기에 따라 센서 노드 정보를 통합전송서버(339)로 전송한다. 만일 SDB에 센서 노드 정보가 존재하지 않는다고 판단하면, 해당 센서 노드가 요청 주기로 센서 노드 정보를 전송하라는 패킷을 게이트웨이로 전송한다. 노드위치정보서버(342)는 게이트웨이로부터 주기적으로 센서 노드 정보를 수신하면, 이 센서 노드 정보를 SDB에 저장하고 통합전송서버(339)로 전송한다.

노드위치정보서버(342)는 통합전송서버(339)의 센서 노드에 대한 즉시적 노드 정보 요청에 대응하여 SDB에 센서 노드 정보가 존재한다고 판단하면, 즉시 SDB에 저장된 노드 정보를 통합전송서버(339)로 전송한다. 만일 SDB에 센서 노드 정보 가 존재하지 않는다고 판단하면, 해당 센서 노드가 즉시 노드 정보를 전송하라는 패킷을 게이트웨이로 전송한다. 노드위치정보서버(342)는 게이트웨이로부터 센서 노드 정보를 수신하면, SDB에 저장하고 즉시 통합전송서버(339)로 전송한다.

노드위치정보서버(342)는 통합전송서버(339)의 특정 이벤트 발생시의 노드 정보 요청에 대응하는 노드 정보가 SDB에 존재한다고 판단하면, 상기 노드 정보를 통합전송서버(339)로 전송한다. 만일 통합전송서버(339)의 요청에 대응하는 노드 정보가 SDB에 존재하지 않는다고 판단하면, 노드위치정보서버(342)는 센서 노드가 특정 이벤트를 센싱할 경우에만 노드 정보를 전송하라는 패킷을 게이트웨이로 전송한다. 노드위치정보서버(342)는 상기 패킷에 대응하여 게이트웨이로부터 센서 노드 정보를 수신하면 SDB에 저장하고, 통합전송서버(339)로 전송한다.

방문위치정보서버(344)는 센서 노드가 이동했을 때 노드의 종류, 아이디와 함께 위치정보를 기록하는 서버이다. 방문위치정보서버(344)는 센서 노드, 게이트웨이, 릴레이 노드가 이동했을 때의 위치정보를 관리한다. 방문위치정보서버(344)는 이동한 센서 노드의 위치 정보를 게이트웨이로부터 수신하고, 이 위치 정보를 방문위치정보DB(Visiting Location Information DB, VLIDB)에 등록, 변경, 삭제 등의 관리를 한다.

방문위치정보서버(344)는 이동 센서 노드 정보 및 이동 게이트 웨이 정보의 등록, 변경, 삭제 등의 요청을 게이트웨이로부터 수신하고, 상기 정보를 VLIDB에 등록, 변경, 삭제 등을 한다. 방문위치정보서버(344)는 VLIDB에 저장된 정보가 변경되면 노드위치정보서버(342)로 변경된 정보를 전송한다.

방문위치정보서버(344)는 노드이력서버(346)로부터 변경된 센서 노드 정보를 전송해 줄 것을 요청받으면, VLIDB를 검색하여 변경된 정보를 노드이력서버(346)로 전송한다. 이 때 변경된 센서 노드 정보는 센서 노드의 아이디 및 위치정보를 포함한다.

방문위치정보서버(344)가 통합전송서버(339)로부터 변경된 센서 노드의 정보를 요청받은 경우, VLIDB에 변경된 정보가 존재하면 바로 통합전송서버(339)로 변경된 정보를 전송한다. 만일 VLIDB에 변경된 정보가 존재하지 않으면 변경된 정보를 보내줄 것을 게이트웨이를 통해 센서 노드로 요청한다.

가상사설망서버(348)는 센서 네트워크에 가상 사설망을 만들어 주는 서버이다. 가상사설망서버(348)는 가상사설망데이터베이스(Virtual Private Network DB,VPNDB)를 포함하고, VPNDB를 이용하여 가상 사설망에 있는 게이트웨이의 IP와 위치 및 센서 노드의 아이디 정보를 관리한다. 가상사설망서버(348)는 새로운 가상사설망을 등록, 변경, 삭제 등의 관리를 한다. 가상사설망서버(348)는 통합전송서버(339)로부터 요청받은 정보가 가상사설망에 등록된 네트워크에 존재하는 정보인 경우, 상기 요청받은 정보를 통합전송서버(339)로 전송한다.

위치이름서버(349)는 위치정보를 표시하는 절대좌표 또는 상대좌표를 센서 노드의 대표명와 대응시켜 상호 변환하는 서버이다. 위치정보를 표시할 때 위도, 경도, 고도 등의 절대 좌표 대신 표현하기 쉬운 대표명을 사용할 수 있다. 예를 들면, 청와대를 "파란 집"이라는 대표명으로 등록하면 이 대표명이 청와대의 위도, 경도, 고도와 대응된다. 위치이름서버(349)는 위치이름데이터베이스(Location Name DB, LNDB)를 포함하며, 센서 노드의 위치정보와 센서노드의 대표명(alias name)을 대응시켜 놓은 테이블이 LNDB에 저장되어 있다.

노드이력서버(346)는 센서 노드의 이동경로를 추적할 수 있도록 센서 노드의 위치정보의 변화를 기록하는 서버이다. 노드이력서버(346)는 위치이력데이터베이스(Location History DB, LHDB)에 이동하는 센서 노드의 위치정보의 변화를 기록한다.

도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하기로 한다. 모든 사용자 호스트(310)는 인증서버(333)를 통해 인증을 거친 후, 센서 네트워크 관리 시스템에 서비스를 요청할 수 있다. 이 때 인증서버(333)는 서비스의 종류, 사용자에 따라 과금을 한다. 컨텍스트 서버(336)는 인증서버(333)로부터 사용자가 요청한 서비스를 수신하고, 이로부터 컨텍스트를 만들어 통합전송서버(339)로 보낸다. 상기 컨텍스트는 특정지역, 센서 노드, 시간, 및 온도 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 "고려대학교 공학관 입구의 2009년 2월 1일 1시~5시 사이의 온도를 5분 간격으로 알고 싶다"는 서비스 요청을 하였다면 컨텍스트 서버(336)는 지역, 시간, 온도, 주기의 컨텍스트를 만들어 통합전송서버(339)로 전송한다.

통합전송서버(339)는 컨텍스트를 수신하여 사용자가 요청한 서비스를 분석하고, 특정 오브젝트 아이디(OID)에 대한 정보 요청인 경우, 오브젝트 데이터베이스(ODB)를 통해 OID를 센서 아이디(SID)로 변환한다. 사용자가 요청한 서비스가 특정 위치 이름(Location Name)에 대한 정보 요청인 경우, 통합전송서버(339)는 노드위치정보서버(342)에 요청하여 위치 이름을 절대 좌표 또는 상대 좌표로 변환한다. 위의 예에서 통합전송서버(339)는 "고려대학교 공학관 입구"라는 위치 이름을 노드위치정보서버(342)에 요청하여 좌표로 변환하고, 노드위치정보서버(342)에 요청하여 변환된 좌표에 대응하는 센서 노드 A와 센서 노드 A를 관리하는 게이트웨이 B에 대한 정보를 수신한다. 통합전송서버(339)는 2009년 2월 1일 1시에 게이트웨이 B를 통해 센서 노드 A에게 5분 간격으로 온도 정보를 보낼 것을 요청한다. 게이트웨이 B가 1시~5시 사이에 5분 간격으로 온도 정보를 센서 노드 A로부터 수신하면, 수신된 온도 정보를 통합전송서버(339)로 전송한다. 통합전송서버(339)는 SIDB에 온도 정보를 저장한 후 인증서버(333)로 온도 정보를 전송하여 사용자 호스트(310)로 전달한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 네트워크 관리방법을 나타낸 흐름도이다.

도 4을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 네트워크 관리방법은 도 3에 도시된 센서 네트워크 관리 시스템에서 시계열적으로 처리되는 단계들로 구성된다. 따라서, 이하 생략된 내용이라 하더라도 도 3에 도시된 센서 네트워크 관리 시스템에 관하여 이상에서 기술된 내용은 본 실시예에 따른 센서 네트워크 관리 방법에도 적용된다. 이하, 도 3 및 도 4를 참조하여 센서 네트워크 관리방법을 설명하기로 한다.

410 단계에서 센서 네트워크 관리 시스템은 센서 네트워크(350)에 속한 센서 노드 정보에 대한 전송요청을 사용자 호스트로(310)부터 수신한다. 이 때 사용자 호스트(310), 센서 네트워크 관리 시스템(320), 및 센서 네트워크(350)는 USN(Ubiquitous Sensor Network)의 구성요소이다. 상기 센서 노드란, RFID 리더 및 각종 센서 등을 의미하며, 이로부터 얻은 정보를 센싱 정보라 한다.

420 단계에서 센서 네트워크 관리 시스템은 사용자 호스트로(310)부터 전송요청받은 센서 노드 정보가 통합전송서버(339)의 SIDB에 존재하는지 여부를 판단한다. 상기 센서 노드 정보가 SIDB에 존재하면 480 단계로 진행하고, 존재하지 않으면 430 단계로 진행한다.

430 단계에서 센서 네트워크 관리 시스템은 전송요청받은 센서 노드 정보에 대응하는 센서 노드의 위치정보가 노드위치정보서버(342)의 LIDB에 존재하는지 여부를 판단한다. 상기 위치정보가 LIDB에 존재하면 460 단계로 진행하고, 존재하지 않으면 440 단계로 진행한다.

440 단계에서 센서 네트워크 관리 시스템은 전송요청받은 센서 노드 정보에 대응하는 센서 노드의 위치정보를 게이트웨이로 요청한다.

450 단계에서 센서 네트워크 관리 시스템은 게이트웨이로부터 센서 노드 정보에 대응하는 센서 노드의 위치정보를 수신한다. 수신된 센서 노드의 위치정보는 노드위치정보(342)의 LIDB에 저장된다.

460 단계에서 센서 네트워크 관리 시스템은 센서 노드의 위치정보를 이용하여 센서 노드 정보를 보내줄 것을 센서 노드로 요청한다.

470 단계에서 센서 네트워크 관리 시스템은 센서 노드로부터 센서 노드 정보를 수신한다.

480 단계에서 센서 네트워크 관리 시스템은 수신한 센서노드 정보를 통합전 송서버(339)의 SIDB에 저장하고, 사용자 호스트(310)로 수신한 센서노드 정보를 전송한다.

한편, 상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 상술한 본 발명의 실시예에서 사용된 데이터의 구조는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다.

상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독 매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

LBS(Location Based Service, 위치 기반 서비스)를 지원하는 개방형 RFID/USN 인프라 구조

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 네트워크 관리 시스템을 유비쿼터스 센서 네트워크 내에 도시한 개념도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 센서 네트워크 관리 시스템의 구성도이다.

도 3은 도 2에 도시된 센서 네트워크 관리 시스템을 보다 상세히 나타낸 구성도이다.

Claims

관리 서버가 사용자 호스트로부터 센서 네트워크에 속한 센서 노드의 센싱 정보에 대한 전송요청을 수신하는 단계;

상기 전송요청받은 센싱 정보가 상기 관리 서버의 제1 저장영역에 존재하지 않은 경우, 상기 관리 서버가 상기 센서 노드의 위치정보가 저장된 위치 정보 서버의 제2 저장영역을 검색하여 상기 센서 노드의 위치정보를 추출하는 단계;

상기 추출된 위치정보를 이용하여 상기 관리 서버가 상기 센서 노드로 상기 센싱 정보를 요청하는 단계; 및

상기 관리 서버가 상기 센서 노드로부터 상기 센싱 정보를 수신하면, 상기 제1 저장영역에 상기 센싱 정보를 저장하고 상기 사용자 호스트로 상기 센싱 정보를 전송하는 단계를 포함하고,

상기 관리 서버가 상기 센싱 정보에 대한 복수의 전송요청을 수신하면, 상기 복수의 전송요청에 대한 센싱 정보를 상기 사용자 호스트로 전송하는 순서를 각 전송요청별 전송주기를 고려하여 스케쥴링하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조에서의 센서 네트워크 관리방법.
제1항에 있어서,

상기 센서 노드의 위치정보가 상기 제2 저장영역에 존재하지 않는 경우 게이트웨이로 상기 관리 서버가 상기 센서 노드의 위치정보의 전송을 요청하는 단계; 및

상기 관리 서버가 상기 게이트웨이로부터 상기 센서 노드의 위치 정보를 수신하고, 상기 제2 저장영역에 저장하는 단계를 더 포함하는 유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조에서의 센서 네트워크 관리방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 저장영역은 상기 센서 노드의 위치정보가 처음 등록되는 저장영역, 상기 센서 노드가 이동했을 때의 위치정보가 등록되는 저장영역, 및 상기 센서노드의 대표명과 이에 대응하는 좌표가 저장되는 영역으로 구분되는 유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조에서의 센서 네트워크 관리방법.
삭제
제1항에 있어서,

상기 제1 저장영역의 업데이트는 상기 센싱 정보에 대한 전송요청이 주기적, 비주기적, 또는 특정 이벤트 발생시의 전송요청인지에 따라 업데이트가 이루어지는 유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조에서의 센서 네트워크 관리방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 저장영역의 업데이트는 상기 센싱 정보에 대한 전송요청에 대응하는 상기 센서 노드의 위치정보가 제2 저장영역에 존재하지 않는 경우에 이루어지는 유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조에서의 센서 네트워크 관리방법.
사용자 호스트로부터 전송요청받은 센서 노드의 센싱 정보가 제1 저장영역에 존재하지 않는 경우, 상기 센서 노드의 위치정보를 저장하고 있는 위치정보서버로부터 수신한 상기 센서 노드의 위치정보를 이용하여 상기 센서 노드로 상기 센싱 정보 전송을 요청하고, 상기 센싱 정보를 상기 센서 노드로부터 수신하면 상기 사용자 호스트로 전송하는 관리서버; 및

상기 관리서버로부터 상기 센서 노드의 위치정보 전송을 요청받으면, 제2 저장영역을 검색하여 상기 센서 노드의 위치정보를 상기 관리서버로 전송하는 위치정보서버를 포함하고,

상기 관리서버는 상기 센싱 정보에 대한 복수의 전송요청을 수신하면, 상기 복수의 전송요청에 대한 센싱 정보를 상기 사용자 호스트로 전송하는 순서를 각 전송요청별 전송주기를 고려하여 스케쥴링하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조에서의 센서 네트워크 관리 시스템.
제7항에 있어서,

상기 위치정보서버는 상기 센서 노드의 위치정보가 상기 제2 저장영역에 존재하지 않는 경우 게이트웨이로 상기 센서 노드의 위치정보의 전송을 요청하고, 상기 게이트웨이로부터 상기 센서 노드의 위치 정보를 수신하면 상기 제2 저장영역에 저장하는 유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조에서의 센서 네트워크 관리 시스템.
제7항에 있어서,

상기 위치정보서버의 제2 저장영역은 상기 센서 노드의 위치정보가 처음 등록되는 저장영역, 상기 센서 노드가 이동했을 때의 위치정보가 등록되는 저장영역, 및 상기 센서노드의 대표명과 이에 대응하는 좌표가 저장되는 영역으로 구분되는 유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조에서의 센서 네트워크 관리 시스템.
삭제
제7항에 있어서,

상기 관리서버의 제1 저장영역의 업데이트는 상기 센싱 정보에 대한 전송요청이 주기적, 비주기적, 또는 특정 이벤트 발생시의 전송요청인지에 따라 업데이트가 이루어지는 유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조에서의 센서 네트워크 관리 시스템.
제7항에 있어서,

상기 위치정보서버의 제2 저장영역의 업데이트는 상기 센싱 정보에 대한 전송요청에 대응하는 상기 센서 노드의 위치정보가 제2 저장영역에 존재하지 않는 경 우에 이루어지는 유비쿼터스 센서 네트워크 인프라 구조에서의 센서 네트워크 관리시스템.
제 1항 내지 제 3항, 제 5항, 또는 제 6항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.