KR101025436B1 - 사이버 물리 시스템을 위한 ＩＰｖ６ 기반 동적 제어 관리 시스템, 그리고, 제어 및 관리장치 - Google Patents

사이버 물리 시스템을 위한 ＩＰｖ６ 기반 동적 제어 관리 시스템, 그리고, 제어 및 관리장치 Download PDF

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강경진
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이재경
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중앙대학교 산학협력단
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Abstract

사이버 물리 시스템을 위한 IPv6 기반 동적 제어 관리 시스템, 그리고, 제어 및 관리장치가 개시된다.
제어 및 관리장치는 부모노드로 동작하며, 복수의 제어장치는 제어 및 관리장치의 자식노드로 동작하며, 제어 및 관리장치와 지역망을 통해 통신할 수 있다.
제어장치는 외부 지역망에 위치하는 타겟 제어장치의 제어에 필요한 정보를 제어 및 관리장치에게 요청하며, 제어 및 관리장치로부터 수신되는 정보를 이용하여 타겟 제어장치를 제어할 수 있다.
사이버 물리 시스템, 지역망, 전역망, IPv6

Description

사이버 물리 시스템을 위한 ＩＰｖ６ 기반 동적 제어 관리 시스템, 그리고, 제어 및 관리장치{IPv6 Based Dynamic Control Management System and the Control and Administrator for Cyber-Physical System}
본 발명은 사이버 물리 시스템을 위한 IPv6 기반 동적 제어 관리 시스템, 그리고, 제어 및 관리장치에 관한 것으로서, 서로 다른 망의 시스템들이 상호 유기적으로 통합되어 보다 효율적으로 제어 및 관리할 수 있도록 하는 사이버 물리 시스템을 위한 IPv6 기반 동적 제어 관리 시스템, 그리고, 제어 및 관리장치에 관한 것이다.
내외장형 시스템 분야에서, 서로 다른 응용 분야를 목적으로 설계된 시스템 또는 망은 네트워크 컴퓨팅을 매개로 하여 상호 유기적으로 통합된다. 이러한 통합에 있어서, 서로 다른 응용분야를 목적으로 설계된 시스템들은 각각의 개별 지역망에 위치하며, 전역망을 통해 통신할 수 있다.
기존에는 각각의 지역망에 위치하는 제어장치들에 할당되는 IP 주소는 사용가능한 주소의 개수가 제한적이므로, 각 지역망 별로 별도의 IP 주소를 사용한다. 따라서, 지역망에 위치하는 제어장치들은 지역 IP 주소를 사용하며, 제어장치들을 제어하는 제어 및 관리장치(즉, 상위 제어장치)는 전역 IP 주소를 사용하므로, 상위 제어장치에서 과부하를 발생시킬 수 있다. 이는, 기존의 전역 IP 주소의 개수가 적으므로 대규모 망에서는 다수의 제어장치를 제어하기 어렵기 때문이다.
따라서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 지역망 또는 전역망 별로 사용되는 IP 주소체계를 통합하여 관리 및 제어장치와 같은 상위 제어장치에서 발생하는 과부하를 줄일 수 있는 사이버 물리 시스템을 위한 IPv6 기반 동적 제어 관리 시스템, 그리고, 제어 및 관리장치를 제공하는 것이다.
제안되는 일 실시예에 따른 사이버 물리 시스템의 IPv6 기반 동적 제어 관리 시스템은, 부모노드로 동작하는 제어 및 관리장치; 및 상기 제어 및 관리장치의 자식노드로 동작하며, 상기 제어 및 관리장치와 지역망을 통해 통신하는 복수의 제어장치를 포함하며, 상기 제어장치는 외부 지역망에 위치하는 타겟 제어장치의 제어에 필요한 정보를 상기 제어 및 관리장치에게 요청하며, 상기 제어 및 관리장치로부터 수신되는 정보를 이용하여 상기 타겟 제어장치를 제어할 수 있다.
상기 제어 및 관리장치로부터 수신되는 정보는, 상기 타겟 제어장치의 Internet Protocol Version 6(IPv6)를 기반으로 하는 IP 주소를 포함할 수 있다.
상기 제어 및 관리장치는 상기 제어장치로부터 상기 정보의 제공이 요청되면, 외부 지역망에 위치하는 외부 제어 및 관리장치들에게 상기 정보의 제공을 요청 및 수신하고, 상기 수신된 정보를 상기 통신부에게 전송할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제어 및 관리장치의 제어없이 상기 타겟 제어장치를 제어할 수 있다.
상기 제어 및 관리장치, 상기 복수의 제어장치, 외부 지역망에 위치하는 외부 제어 및 관리장치들 및 상기 타겟 제어장치는 Internet Protocol Version 6(IPv6)를 기반으로 하는 IP 주소를 사용할 수 있다.
한편, 제안되는 일 실시예에 따른 사이버 물리 시스템의 IPv6 기반 제어장치는, 부모노드로 동작하는 제어 및 관리장치와 지역망을 통해 통신하는 통신부; 및 외부 지역망에 위치하는 타겟 제어장치의 제어에 필요한 정보를 상기 통신부를 통해 상기 제어 및 관리장치에게 요청 및 수신하며, 상기 수신되는 정보를 이용하여 상기 타겟 제어장치를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 수신되는 정보는 상기 타겟 제어장치의 Internet Protocol Version 6(IPv6)를 기반으로 하는 IP 주소를 포함할 수 있다.
상기 제어 및 관리장치는 상기 제어부로부터 상기 정보의 제공이 요청되면, 상기 외부 지역망에 위치하는 외부 제어 및 관리장치들에게 상기 정보의 제공을 요청 및 수신하고, 상기 수신된 정보를 상기 통신부에게 전송할 수 있다.
상기 제어부는 상기 제어 및 관리장치의 제어없이 상기 타겟 제어장치를 제어할 수 있다.
상기 제어 및 관리장치, 상기 외부 지역망에 위치하는 외부 제어 및 관리장치들 및 상기 타겟 제어장치는 Internet Protocol Version 6(IPv6)를 기반으로 하는 IP 주소를 사용할 수 있다.
제안되는 실시예에 따르면, 사이버 물리 시스템에서 제어를 하는 측과 제어 를 받는 측의 역할이 변경가능한 IPv6 기반의 동적 제어 관리 시스템을 구축함으로써, 제어장치는 어느 지역망에 있는 다른 지역망에 위치하는 타겟 제어장치를 제어할 수 있다.
또한, 제안되는 실시예에 따르면, 사이버 물리 시스템에 위치하는 제어장치들이 IPv6 기반의 IP 주소를 사용함으로써, 제어장치의 개수와 상관없이 다수의 지역망 또는 전역망을 구축할 수 있으며, 망 간의 통신시 발생하는 과부하를 감소시킬 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고, 본 명세서에서 사용되는 용어(terminology)들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 제안되는 실시예에 따른 사이버 물리 시스템을 위한 동적 제어 관리 시스템을 도시한 도면이다.
사이버 물리 시스템(Cyber Physical System)은 내장형 시스템에 물리적인 특성이 반영되며, 네트워크로 연결된 시스템 간의 제어의 중요성이 강조되는 새로운 형태의 시스템이다. 사이버 물리 시스템의 물리적인 장치 제어는 단순 연산의 결과 가 아닌 주변 환경의 센싱 결과에 따른 물리적인 특성의 변화를 반영한다.
서로 다른 응용 분야를 목적으로 설계된 시스템은 네트워크 컴퓨팅을 매개로 상호 유기적으로 통합될 수 있다. 이러한 통합에 있어서 서로 다른 응용분야를 대상으로 설계된 시스템들에게서는 이질성이 존재할 수 있다. 이질성을 극복하고 시스템들의 통합을 이루기 위해서는 미들웨어와 같이 완충역할을 하는 제어 구조가 중요하며 미들웨어 간의 이질성을 극복할 통합 미들웨어가 필요하다. 제안되는 실시예에서는, 시스템 간의 통합은 정적인 관계를 유지하지 않고 언제든지 상대방으로부터 정보를 얻어오거나, 제어를 하는 측(controller)과 제어를 받는 측(controllee)의 역할이 역전될 수 있다. 즉, 사이버 물리 시스템에서는 시스템들이 일시적인 동적 제어 관계를 갖도록 설계될 수 있다.
도 1을 참조하면, 사이버 물리 시스템을 위한 동적 제어 관리 시스템은 복수의 제어 및 관리장치와 복수의 제어장치를 포함할 수 있다. 각 제어 및 관리장치와 각 제어장치는 작동장치 및 센서와 통신가능하도록 연결되어 있다. 작동장치와 센서는 제어장치에 내장되어 있거나 또는 별개의 장치로 구성될 수 있다. 또한, 복수의 제어 및 관리장치는 전역망(global network)을 통해 서로 통신가능하도록 연결되며, 제어 및 관리장치와 제어장치는 지역망(local network)을 통해 서로 통신가능하도록 연결될 수 있다.
제어 및 관리장치는 제어장치를 유무선 통신에 의해 제어 및 관리하고, 제어장치는 제어 및 관리장치의 제어 및 관리에 의해 또는 단독으로 작동장치를 제어할 수 있다. 제어 및 관리장치와 제어장치의 예로는 모바일폰, PDA(Personal Digital Assistants), 랩탑, 차량, 냉장고 등 유무선 통신이 가능한 전자기기를 예로 들 수 있다.
작동장치는 실제 물리적으로 스스로 작동하거나 또는 제어 및 관리장치 또는 제어장치의 제어에 의해 작동하는 전자기기로서, 냉장고의 냉각기, 냉풍기, 온풍기, 텔레비전, CCTV(Closed Circuit Television) 등 다양하다.
센서는 작동장치 또는 작동장치가 설치된 주변환경을 모니터링하고, 모니터링된 센싱결과를 제어 및 관리장치 또는 제어장치에게 제공할 수 있다.
도 2는 도 1에 도시된 동적 제어 관리 시스템을 도시한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 제1지역망(210)에는 제1제어 및 관리장치(211)와 제1제어장치(212)가 위치하며, 제2지역망(220)에는 제2제어 및 관리장치(221)와 제2 및 제3제어장치(222, 223), 제3제어장치(223)가 위치하며, 제3지역망(230)에는 제3제어 및 관리장치(231)와 제4 내지 제6제어장치(232, 233, 234)가 위치한다. 도 2에 도시된 장치(211, 221, 231, 212, 222, 223, 232, 233, 234)는 도 1을 참조하여 설명한 제어 및 관리장치 및 제어장치와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
제1 내지 제3제어 및 관리장치(211, 221, 231)는 부모노드로 동작하며, 서로 전역망을 통해 통신하고, 자신의 지역망에 위치하는 제어장치뿐만 아니라, 외부 지역망에 위치하는 제어장치를 제어할 수 있다. 제1제어 및 관리장치(211)의 입장에서 외부 지역망은 제2지역망(220) 또는 제3지역망(230)이다.
제안되는 실시예에 따르면, 제1 내지 제6제어장치(212, 222, 223, 232, 233, 234)는 각 지역망(210, 220, 230)에서 스타형의 계층구조를 유지할 수 있다. 제1 내지 제3제어 및 관리장치(211, 221, 231)는 전역망에서 메쉬형의 동등한 구조를 유지하고 서로 정보를 공유할 수 있다. 제1 내지 제3제어 및 관리장치(211, 221, 231) 간의 정보 공유는, 임의 제어 및 관리장치(예를 들어, 211)에 저장된 제어장치(예를 들어, 212)에 대한 정보가 필요한 제어 및 관리장치(예를 들어, 231)가 정보를 요청할 때 제1제어 및 관리장치(211)로부터 원하는 정보를 제공받는 방식으로 이루어질 수 있다. 이에 의해, 제1 내지 제6제어장치(212, 222, 223, 232, 233, 234) 각각은 어느 지역망에 위치하여도 다른 지역망의 제어장치를 제어할 수 있다.
제1 내지 제6제어장치(212, 222, 223, 232, 233, 234)는 제1 내지 제3제어 및 관리장치(211, 221, 231)의 자식노드로 동작하여 제1 내지 제3제어 및 관리장치(211, 221, 231)의 제어 및 관리를 받는다. 제1 내지 제3제어 및 관리장치(211, 221, 231)는 부모노드에서 자식노드로 동작하는 신규 제어장치로 전환될 수 있으며, 제1 내지 제6제어장치(212, 222, 223, 232, 233, 234)는 자식노드에서 부모노드로 동작하는 신규 제어 및 관리장치로 전환될 수 있다.
제안되는 실시예에 따르면, 제1 내지 제6제어장치(212, 222, 223, 232, 233, 234) 각각은 제1 내지 제3제어 및 관리장치(211, 221, 231) 중 적어도 하나로부터 제공되는 속성정보를 이용하여, 속성정보에 대응하는 타겟 제어장치를 직접 제어할 수 있다. 이 때, 제공되는 속성정보는 제어할 타겟 제어장치의 IPv6를 기반으로 하는 IP 주소, 즉, IPv6 주소를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 내지 제6제어장치(212, 222, 223, 232, 233, 234) 각각은 타겟 제어장치의 IPv6 주소를 이용하여 타겟 제어장치를 직접 제어할 수 있다.
IPv6는 주소체계를 128비트(bit)로 확장함으로써, 대규모 망, 즉, 전역망에 필요한 IP 주소의 개수에 대한 문제점을 보안할 수 있기 때문이다. 이는, 모든 장치(211, 221, 231, 212, 222, 223, 232, 233, 234)가 전역 IP를 사용함으로써 기존 IPv4의 전역 IP 또는 지역 IP를 사용할 때 발생하는 오버헤드를 해소하도록 한다.
이하에서는 제3제어 및 관리장치(231)를 예로 들어 설명한다. 제3제어 및 관리장치(231)는 전역망(미도시)을 통해 외부 지역망(210, 220)에 위치하는 제1 및 제2제어 및 관리장치(211, 221)와 제1 내지 제6제어장치(212, 222, 223, 232, 233, 234)의 상태정보를 공유할 수 있다.
자식노드인 제4제어장치(232)가 제어하고자 하는 타겟 제어장치가 제1제어장치(212)인 경우, 제4제어장치(2320는 제1제어장치(212)의 속성정보를 제1제어 및 관리장치(211) 및 제3제어 및 관리장치(231)를 통해 제공받으며, 제3제어 및 관리장치(231)의 제어없이 제1제어장치(212)를 직접 제어할 수 있다. 이는, 상술한 바와 같이 제11제어장치(212)의 속성정보는 IPv6 주소를 포함하고 있기 때문이다.
도 3은 제안되는 실시예에 따른 제어장치, 작동장치 및 센서의 관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제1제어장치(212)는 주어진 기능에 따라 작동하는 작동장치(310) 및 작동장치(310)의 상태를 센싱하는 센서(320)와 통신 가능하게 연결되어 있다. 제1제어장치(212)는 제1제어 및 관리장치(211)의 요청에 의해, 센서(320)에서 센싱된 결과 또는 상태를 참조하여 작동장치(310)의 구동을 제어할 수 있다.
상술한 도 3의 관계는 제1제어장치(212) 뿐만 아니라 제1 내지 제3제어 및 관리장치(211, 221, 231), 제2 내지 제6제어장치(222, 223, 232, 233, 234)에서도 동일하게 적용될 수 있다.
도 4는 도 2에 도시된 동적 제어 관리 시스템 중 제3제어 및 관리장치를 도시한 블록도이다.
도 4의 블록도는 제3제어 및 관리장치(231)뿐만 아니라, 제1 및 제2제어 및 관리장치(211, 221)에도 동일하게 적용될 수 있으며, 제1 내지 제6제어장치(212, 222, 223, 232, 233, 234)가 제어 및 관리장치로 전환되는 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.
제3제어 및 관리장치(231)는 제1통신부(410), 제1저장부(420) 및 제1제어부(430)를 포함할 수 있다.
제1통신부(410)는, 자식노드로 동작하는 제4 내지 제6제어장치(232, 233, 234)와 유무선 통신할 수 있다. 또한, 제1통신부(410)는 외부 지역망, 즉, 제1 및 제2지역망(210, 220)에 위치하는 제1 및 제2관리 및 제어장치(211, 221)와 통신하여 제1 내지 제3제어장치(212, 222, 223)의 상태정보 또는 속성정보를 요청 및 제공받을 수 있다.
제1저장부(420)는 제3지역망(230)에 위치하는 제4 내지 제6제어장치(232, 233, 234)의 상태정보 및 속성정보를 저장할 수 있다. 또한, 제1저장부(420)는 제1 및 제2제어 및 관리장치(211, 221)로부터 제1 내지 제3제어장치(212, 222, 223)의 상태정보 또는 속성정보를 제공받아 저장할 수 있다. 상태정보는 제1저장부(420)에 사용되는 메모리 용량, CPU(Central Processing Unit) 성능 및 네트워크 통신 속도 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 속성정보는 각 제어장치의 ID, IP 주소 등이 될 수 있다.
제1제어부(430)는 제4 내지 제6제어장치(232, 233, 234)를 관리 및 제어하며, 제1 및 제2관리 및 제어장치(211, 221) 중 하나의 요청에 의해, 제4 내지 제6제어장치(232, 233, 234) 중 적어도 하나의 상태정보 또는 속성정보를 제1 및 제2관리 및 제어장치(211, 221)에게 전역망(미도시)을 통해 전송하도록 제1통신부(410)를 제어할 수 있다.
또한, 제1제어부(430)는 제1통신부(410)를 통해 수신되는 제4 내지 제6제어장치(232, 233, 234)의 상태정보 중 높은 우선순위를 가지는 제어장치를 자식노드에서 부모노드로 전환시킬 수 있다. 즉, 제1제어부(430)는 제4 내지 제6제어장치(232, 233, 234) 중 하나를 부모노드로 동작하는 신규 제어 및 관리장치로 전환하고, 제3제어 및 관리장치(231)는 신규 제어 및 관리장치의 자식노드로 동작하는 신규 제어장치로 전환시킬 수 있다.
제3제어 및 관리장치(231)의 부모노드로서의 역할이 종료되면, 제1제어부(430)는 제4 내지 제6제어장치(232, 233, 234) 중 하나를 자식노드에서 부모노드로 전환시킬 수 있다. 제1제어부(430)는 제3제어 및 관리장치(231)의 부모노드로서의 역할이 강제종료되면, 제4 내지 제6제어장치(232, 233, 234) 중 가장 먼저 부모노드를 요청한 제어장치를 자식노드에서 부모노드로 전환시킬 수 있다.
도 5는 제안되는 실시예에 따른 IPv6 기반 제4제어장치를 도시한 블록도이다.
도 5를 참조하면, 제4제어장치(232)는 제2통신부(510) 및 제2제어부(520)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 제어장치는 사이버 물리 시스템상에 존재하는 모든 제어 및 관리장치(211, 221, 231) 또는 제어장치(212, 222, 223, 232, 233, 234)가 될 수 있으며, 이하에서는 제4제어장치(232)를 예로 들어 설명한다. 또한, 제4제어장치(232)가 신규 제어 및 관리장치로 동작하는 경우, 제4제어장치(232)는 도 4를 참조하여 설명한 저장부를 포함하나, 설명의 편의상 저장부에 대한 도시 및 설명은 생략한다.
제2통신부(510)는 부모노드로 동작하는 제3제어 및 관리장치(231)와 제3지역망(230)을 통해 유무선 통신할 수 있다.
제2제어부(520)는 외부 지역망(210, 220)에 위치하는 제어장치들(212, 222, 223) 중 제어를 원하는 타겟 제어장치의 제어에 필요한 정보를 제2통신부(510)를 통해 제3제어 및 관리장치(231)에게 요청할 수 있다. 또한, 제2제어부(520)는 제3제어 및 관리장치(231)로부터 타겟 제어장치의 제어에 필요한 정보를 수신하면, 수신되는 정보를 이용하여 타겟 제어장치를 직접 제어할 수 있다. '직접'이라 함은 제4제어장치(232)가, 제3제어 및 관리장치(231)의 제어없이 또는 제3제어 및 관리장치(231)를 경유하지 않고 타겟 제어장치를 제어함을 의미한다. 이는, 상술한 바와 같이 제1 내지 제3제어 및 관리장치(231)와 제1 내지 제6제어장치(212, 222, 223, 232, 233, 234)에는 IPv6를 기반으로 하는 IP 주소가 할당되어 있으므로, 직접 제어가 가능하다.
타겟 제어장치가 예를 들어, 제1제어장치(212)인 경우, 제2제어부(520)는 제 1제어장치(212)의 제어에 필요한 정보를 제3지역망(230)을 통해 제3제어 및 관리장치(231)에 요청한다. 제3제어 및 관리장치(231)는 제1 및 제2제어 및 관리장치(211, 221)에게 제1제어장치(212)에 대한 정보를 요청한다. 제1 및 제2제어 및 관리장치(211, 221) 중 제1제어장치(212)의 정보를 가지고 있는 장치, 예를 들어, 제1제어 및 관리장치(211)는 제3제어 및 관리장치(231)에게 제1제어장치(212)의 정보를 제공하며, 제3제어 및 관리장치(231)는 제공받은 정보를 제4제어장치(232)에게 전송할 수 있다. 이 때, 제1제어장치(212)의 정보는 제1제어장치(212)의 IPv6 기반의 IP 주소를 포함할 수 있다. 제2제어부(520)는 수신된 정보의 IP 주소를 이용하여 IPv6 망을 통해 제1제어장치(212)를 직접 제어할 수 있다.
한편, 제3지역망(230)에 위치하던 제4제어장치(232)가 제2지역망(220)으로 이동한 후, 제4제어장치(232)가 제1제어장치(212)를 다시 제어할 경우, 제4제어장치(232)는 기수신되어 저장된 제1제어장치(212)의 IP 주소를 이용하여 제1제어장치(212)를 제어할 수 있다. 다만, 제1제어장치(212)가 다른 지역망으로 이동하였거나 삭제된 경우, 제4제어장치(232)는 기수신된 제1제어장치(212)의 IP 주소를 삭제하고, 제1 내지 제3제어 및 관리장치(231) 중 적어도 하나로부터 제1제어장치(212)에 대한 정보를 다시 수신하여 제어할 수 있다.
도 6은 제안되는 실시예에 따른 제어장치가 신규 제어 및 관리장치로 전환되는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
600단계에서, 제6제어장치(234)는 제어 및 관리장치에 등록하기 위하여, 제3지역망(230)에 제어 및 관리장치(예를 들어, 231)가 존재하는지를 탐색하기 위해 멀티캐스팅을 수행하고, 제3제어 및 관리장치(231)로부터의 응답을 기다릴 수 있다. 제3제어 및 관리장치(231)로부터의 응답이 없으면, 제6제어장치(234)는 제어 및 관리장치가 없는 것으로 판단하여 신규 제어 및 관리장치로 전환되고 새로운 자식노드인 제어장치를 기다릴 수 있다.
605단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)가 존재하여 응답 및 제6제어장치(234)의 상태정보를 요청하는 메시지가 수신되면, 610단계에서, 제6제어장치(234)는 제6제어장치(234)에 저장된 자신의 상태정보를 제3제어 및 관리장치(231)에게 제공할 수 있다. 상태정보는 예를 들어, 제6제어장치(234)의 전체 메모리 크기 및 가용 메모리 크기를 포함할 수 있다.
615단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)는 제6제어장치(234)의 상태정보와 제3제어 및 관리장치(231)의 상태정보를 비교할 수 있다. 예를 들어, 제3제어 및 관리장치(231)는 메모리 용량을 비교하고, 제6제어장치(234)의 전체 메모리 크기가 자신의 전체 메모리보다 2배 이상 크고, 제6제어장치(234)의 가용 메모리 크기가 제3제어 및 관리장치(231)의 가용 메모리보다 크면, 부모노드와 자식노드의 전환이 필요한 것으로 판단할 수 있다.
615단계에서 제3제어 및 관리장치(231)의 성능이 우수한 것으로 판별되면, 620단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)는 제6제어장치(234)에게 제6제어장치(234)를 자식노드로 등록시키는데 필요한 속성정보를 요청할 수 있다.
625단계에서, 제6제어장치(234)는 제3제어 및 관리장치(231)의 자식노드로 등록되는데 필요한 속성정보를 제3제어 및 관리장치(231)에게 제공할 수 있다.
반면, 615단계에서 제6제어장치(234)의 성능이 우수한 것으로 판단되면, 630단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)는 임시 제어 및 관리장치로 전환될 수 있다.
635단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)는 저장된 제4 및 제5제어장치(232, 233)의 상태정보와 속성정보, 각 기능정보를 제6제어장치(234)에게 인수하고, 역할이 전환되었음을 통지할 수 있다. 즉, 제3제어 및 관리장치(231)는 제6제어장치(234)에게 신규 제어 및 관리장치로 선택되었음을 통지할 수 있다.
640단계에서, 제6제어장치(234)는 신규 제어 및 관리장치로 전환되고, 645단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)에게 자신이 신규 제어 및 관리장치로 전환되었음을 통지할 수 있다.
650단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)는 자신의 자식노드였던 제4 및 제5제어장치(232, 233)에게 제6제어장치(234)의 IP 주소를 전달하여 제6제어장치(234)의 자식노드로 등록하도록 지시할 수 있다.
655단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)는 신규 제어 및 관리장치인 제6제어장치(234)의 자식노드인 제어장치로 전환될 수 있다.
도 7 및 도 8은 제3제어 및 관리장치가 종료되어 신규 제어 및 관리장치가 선택되는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
710단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)가 정상적으로 종료되면, 720단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)는 임시 제어 및 관리장치로 전환할 수 있다.
730단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)는 신규 제어 및 관리장치를 선택하기 위하여 제3지역망(230)의 제4 내지 제6제어장치(232, 233, 234)에게 상태정보를 요청 및 수신할 수 있다.
740단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)는 수신된 제4 내지 제6제어장치(232, 233, 234)의 상태정보를 기초로, 가장 우수한 제어장치를 선택하고, 선택된 제어장치(예를 들어, 232)에게 신규 제어 및 관리장치로 동작하라는 지시를 통보할 수 있다. 740단계는 615단계에서 설명한 바와 같이, 메모리 크기를 비교하여 수행될 수 있다.
750단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)는 제4제어장치(232)로부터 신규 제어 및 관리장치로 전환되었음을 수신할 수 있다.
760단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)는 제5 및 제6제어장치(233, 234)에게 신규 제어 및 관리장치인 제4제어장치(232)의 IP 주소를 전달하고, 제4제어장치(232)의 자식노드로 등록하도록 지시할 수 있다.
770단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)는 신규 제어 및 관리장치(232)의 자식노드인 제어장치로 전환할 수 있다.
한편, 810단계에서, 제3제어 및 관리장치(231)가 강제 종료 또는, 비정상적으로 종료되면, 820단계에서, 제4 내지 제6제어장치(232, 233, 234) 중 신규 제어 및 관리장치를 가장 먼저 요청한 제어장치(예를 들어, 232)가 임시 제어 및 관리장치로 전환할 수 있다. 710단계 또는 810단계는 제3제어 및 관리장치(231)가 다른 지역망으로 이동하거나 전원이 오프되는 것 등에 의해 발생될 수 있다.
830단계에서, 임시 제어 및 관리장치로 전환된 제4제어장치(232)는 제5 및 제6제어장치(233, 234)에게 상태정보를 요청 및 수신할 수 있다.
840단계에서, 제4제어장치(232)의 상태정보가 가장 우수하여 신규 제어 및 관리장치로 선택되면, 850단계에서, 제4제어장치(232)는 제5 및 제6제어장치(233, 234)에게 제4제어장치(232)의 IP 주소를 전달하고, 제4제어장치(232)의 자식노드로 등록하도록 지시할 수 있다.
860단계에서, 제4제어장치(232)는 신규 제어 및 관리장치로 전환된다.
반면, 840단계에서, 제4제어장치(232)가 아닌 다른 제어장치(예를 들어, 233)가 신규 제어 및 관리장치로 선택되면, 870단계에서, 제4제어장치(232)는 제5제어장치(233)에게 신규 제어 및 관리장치로 선택되었음을 통보할 수 있다.
880단계에서, 제4제어장치(232)는 제5제어장치(233)로부터 신규 제어 및 관리장치로 전환되었음을 수신할 수 있다.
890단계에서, 제4제어장치(232)는 제6제어장치(234)에게 제5제어장치(233)의 IP 주소의 전달 및 제5제어장치(233)의 자식노드로 등록하도록 지시할 수 있다.
895단계에서, 제4제어장치(232)는 제5제어장치(233)의 자식노드로 등록 및 전환될 수 있다.
도 9는 제안되는 실시예에 따른 IPv6 기반의 제어장치가 제1제어 및 관리장치에게 정보를 요청하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 제어장치는 제3지역망(230)에 위치하는 제4제어장치(232)를 예로 들며, 제4제어장치(232)가 제어하고자 하는 타겟 제어장치는 제1제어장치(212)를 예로 들어 설명한다.
910단계에서, 제4제어장치(232)는 제어하고자 하는 제1제어장치(212)가 제3 지역망(230)에 없으면, 제3제어 및 관리장치(231)에게 제1제어장치(212)를 제어하는데 필요한 정보를 요청할 수 있다.
920단계에서, 제4제어장치(232)는 제3제어 및 관리장치(231)로부터 제1제어장치(212)를 제어하는데 필요한 정보를 수신할 수 있다. 이는, 910단계에 의해, 제3제어 및 관리장치(231)는 제1 및 제2제어 및 관리장치(211, 221)에게 제1제어장치(212)에 대한 정보를 요청하고, 제1 및 제2제어 및 관리장치(211, 221) 중 제1제어장치(212)의 정보를 가지고 있는 장치, 예를 들어, 제1제어 및 관리장치(211)는 제3제어 및 관리장치(231)에게 제1제어장치(212)의 정보를 제공하며, 제3제어 및 관리장치(231)는 제공받은 정보를 제4제어장치(232)에게 전송함으로써 수행될 수 있다. 수신되는 정보는 제1제어장치(212)의 IPv6 기반의 IP 주소를 포함할 수 있다.
930단계에서, 제4제어장치(232)는 수신된 정보를 확인하여 제1제어장치(212)의 IPv6 기반의 IP 주소를 확인할 수 있다.
940단계에서, 제4제어장치(232)는 확인된 IP 주소를 이용하여 IPv6 망을 통해 제1제어장치(212)를 직접 제어할 수 있다. 예를 들어, 제1제어장치(212)가 원격제어기이며, 제1제어장치(212)가 제어하는 작동장치가 온풍기인 경우, 제4제어장치(232)는 작동장치의 온도를 10℃로 맞추도록 제1제어장치(212)를 제어할 수 있다. 이에 의해, 제1제어장치(212)는 작동장치의 구동을 제어하여 온도가 10℃가 되도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그 램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 제안되는 실시예에 따른 사이버 물리 시스템을 위한 동적 제어 관리 시스템을 도시한 도면,
도 2는 도 1에 도시된 동적 제어 관리 시스템을 도시한 블록도,
도 3은 제안되는 실시예에 따른 제어장치, 작동장치 및 센서의 관계를 설명하기 위한 도면,
도 4는 도 2에 도시된 동적 제어 관리 시스템 중 제3제어 및 관리장치를 도시한 블록도,
도 5는 제안되는 실시예에 따른 IPv6 기반 제4제어장치를 도시한 블록도,
도 6은 제안되는 실시예에 따른 제어장치가 신규 제어 및 관리장치로 전환되는 과정을 설명하기 위한 흐름도,
도 7 및 도 8은 제3제어 및 관리장치가 종료되어 신규 제어 및 관리장치가 선택되는 과정을 설명하기 위한 흐름도, 그리고,
도 9는 제안되는 실시예에 따른 IPv6 기반의 제어장치가 제1제어 및 관리장치에게 정보를 요청하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

Claims (10)

  1. 부모노드로 동작하는 제어 및 관리장치; 및
    상기 제어 및 관리장치의 자식노드로 동작하며, 상기 제어 및 관리장치와 지역망을 통해 통신하는 복수의 제어장치
    를 포함하며,
    상기 제어장치는 외부 지역망에 위치하는 타겟 제어장치의 제어에 필요한 정보를 상기 제어 및 관리장치에게 요청하며, 상기 제어 및 관리장치로부터 수신되는 정보를 이용하여 상기 타겟 제어장치를 제어하는 사이버 물리 시스템의 IPv6 기반 동적 제어 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어 및 관리장치로부터 수신되는 정보는, 상기 타겟 제어장치의 Internet Protocol Version 6(IPv6)를 기반으로 하는 IP 주소를 포함하는 사이버 물리 시스템의 IPv6 기반 동적 제어 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어 및 관리장치는 상기 제어장치로부터 상기 정보의 제공이 요청되면, 외부 지역망에 위치하는 외부 제어 및 관리장치들에게 상기 정보의 제공을 요청 및 수신하고, 상기 수신된 정보를 상기 통신부에게 전송하는 사이버 물리 시스 템의 IPv6 기반 동적 제어 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제어 및 관리장치의 제어없이 상기 타겟 제어장치를 제어하는 사이버 물리 시스템의 IPv6 기반 동적 제어 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어 및 관리장치, 상기 복수의 제어장치, 외부 지역망에 위치하는 외부 제어 및 관리장치들 및 상기 타겟 제어장치는 Internet Protocol Version 6IPv6를 기반으로 하는 IP 주소를 사용하는 사이버 물리 시스템의 IPv6 기반 동적 제어 관리 시스템.
  6. 부모노드로 동작하는 제어 및 관리장치와 지역망을 통해 통신하는 통신부; 및
    외부 지역망에 위치하는 타겟 제어장치의 제어에 필요한 정보를 상기 통신부를 통해 상기 제어 및 관리장치에게 요청 및 수신하며, 상기 수신되는 정보를 이용하여 상기 타겟 제어장치를 제어하는 제어부
    를 포함하는 사이버 물리 시스템의 IPv6 기반 제어장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 수신되는 정보는 상기 타겟 제어장치의 Internet Protocol Version 6(IPv6)를 기반으로 하는 IP 주소를 포함하는 사이버 물리 시스템의 IPv6 기반 제어장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제어 및 관리장치는 상기 제어부로부터 상기 정보의 제공이 요청되면, 상기 외부 지역망에 위치하는 외부 제어 및 관리장치들에게 상기 정보의 제공을 요청 및 수신하고, 상기 수신된 정보를 상기 통신부에게 전송하는 사이버 물리 시스템의 IPv6 기반 제어장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제어 및 관리장치의 제어없이 상기 타겟 제어장치를 제어하는 사이버 물리 시스템의 IPv6 기반 제어장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제어 및 관리장치, 상기 외부 지역망에 위치하는 외부 제어 및 관리장치들 및 상기 타겟 제어장치는 Internet Protocol Version 6IPv6를 기반으로 하는 IP 주소를 사용하는 사이버 물리 시스템의 IPv6 기반 제어장치.
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