KR101512745B1 - 피어-투-피어 통신 방식의 플러그 앤 플레이 센서 네트워크 시스템 및 이를 이용한 응용 서비스 제공 방법 - Google Patents

피어-투-피어 통신 방식의 플러그 앤 플레이 센서 네트워크 시스템 및 이를 이용한 응용 서비스 제공 방법 Download PDF

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Abstract

피어-투-피어 통신 방식의 플러그 앤 플레이 센서 네트워크 시스템 및 이를 이용한 응용 서비스 제공 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템은, 사물 또는 환경에 대한 센싱 정보를 수집하고, 상기 센싱 정보를 요청하는 기기에 상기 센싱 정보를 송신하는 센서 노드; 및 상기 센서 노드를 발견하면 상기 센서 노드의 명세를 수집하여 내부적으로 가상센서 노드를 추가하고, 상기 가상센서 노드와 상기 센서 노드를 맵핑하여 상기 가상센서 노드를 통해 상기 센서 노드에 접근함으로써 플러그 앤 플레이 방식으로 상기 센서 노드와 피어-투-피어 통신이 가능한 스마트 기기를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따르면, P2P 동글 또는 내장형 IEEE 802.15.4 통신 모듈을 이용하여 지그비와 같은 IEEE 802.15.4 기반의 통신을 지원하는 센서 노드와 블루투스 통신을 지원하는 스마트 기기를 피어-투-피어(P2P) 방식으로 연결할 수 있으며, 이때 센서 노드는 플러그 앤 플레이(PnP) 기능을 통해 스마트 기기에 접속되므로 용이하게 센서 노드를 추가하거나 제거할 수 있다.

Description

피어-투-피어 통신 방식의 플러그 앤 플레이 센서 네트워크 시스템 및 이를 이용한 응용 서비스 제공 방법{PLUG AND PLAY SENSOR NETWORK SYSTEM USING PEER-TO-PEER COMMUNICATION AND METHOD FOR PROVIDING APPLICATION SERVICE USING THE SYSTEM}
본 발명은 센서 네트워크 시스템 및 이를 이용한 응용 서비스 제공 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피어-투-피어 통신 방식의 플러그 앤 플레이 센서 네트워크 시스템 및 이를 이용한 응용 서비스 제공 방법에 관한 것이다.
유비쿼터스 센서 네트워크(USN)란 각종 센서에서 수집한 정보를 무선으로 수집할 수 있도록 구성된 네트워크를 의미하는 것으로, WPAN(Wireless Personal Area Network), 애드혹 네트워크(Ad-hoc Network) 등의 기술이 발전함에 따라 유비쿼터스 센서 네트워크(USN) 기술이 활성화되고 있다.
그런데 기존의 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)를 구축하기 위해서는 고가의 게이트웨이(Gateway)가 필요하며, 이러한 게이트웨이를 일반 사용자가 직접 설치하기에는 어려움이 있다. 또한, 새로운 센서 노드를 추가하거나 기존의 센서 노드를 제거할 때에도 전문 인력의 도움이 필요하고, 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)에 다른 사용자를 추가로 등록하는 것도 용이하지 않다. 한편, 기존의 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)에서는 센서 노드를 모니터링하거나 제어하기 위해 월패드(Wall-pad), 개인용 컴퓨터(PC), 피처폰(Feature Phone) 등이 이용되고 있으나, 이들은 인터페이스(Interface)상의 제약으로 인해 사용자 및 개발자 모두에게 불편하다는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, P2P 동글 또는 내장형 IEEE 802.15.4 통신 모듈을 이용하여 지그비와 같은 IEEE 802.15.4 기반의 통신을 지원하는 센서 노드와 블루투스 통신을 지원하는 스마트 기기를 피어-투-피어(P2P) 방식으로 연결할 수 있고, 이때 센서 노드는 플러그 앤 플레이(PnP) 기능을 통해 스마트 기기에 접속되어 용이하게 센서 노드를 추가하거나 제거할 수 있으며, 이에 따라 스마트 기기가 센서 노드로부터 직접 다양한 정보를 수집하여 자체적으로 활용하거나, 기존의 웹 서비스와 센싱 정보를 융합하여 클라우드 기반의 새로운 매시업 서비스에 활용할 수 있는 센서 네트워크 시스템 및 이를 이용한 응용 서비스 제공 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템은, 사물 또는 환경에 대한 센싱 정보를 수집하고, 상기 센싱 정보를 요청하는 기기에 상기 센싱 정보를 송신하는 센서 노드; 및 상기 센서 노드를 발견하면 상기 센서 노드의 명세를 수집하여 내부적으로 가상센서 노드를 추가하고, 상기 가상센서 노드와 상기 센서 노드를 맵핑하여 상기 가상센서 노드를 통해 상기 센서 노드에 접근함으로써 플러그 앤 플레이 방식으로 상기 센서 노드와 피어-투-피어 통신이 가능한 스마트 기기를 포함할 수 있다.
상기 스마트 기기는 상기 센서 노드의 프로파일 및 상기 센싱 정보를 포함한 맵핑 테이블을 이용하여 상기 가상센서 노드와 상기 센서 노드를 논리적으로 동기화할 수 있다.
상기 센서 노드와 상기 스마트 기기는 블루투스와 IEEE 802.15.4 기반의 통신을 중계하는 P2P 동글 장치를 이용하거나, 상기 스마트 기기에 내장된 IEEE 802.15.4 통신 모듈을 이용하여 통신할 수 있다.
상기 IEEE 802.15.4 통신 모듈은 상기 스마트 기기의 외부 커버 내측에 장착되는 IEEE 802.15.4 통신용 안테나를 포함할 수 있다.
상기 스마트 기기가 상기 센서 노드를 발견할 수 있도록 상기 센서 노드가 주기적으로 상기 센서 노드의 명세를 방송하거나, 상기 스마트 기기가 주기적으로 상기 센서 노드를 스캔하거나, 저주파 신호를 이용하여 상기 센서 노드를 웨이크-업시킬 수 있다.
상기 센서 노드가 주기적으로 방송하는 간략 명세를 전송받은 상기 스마트 기기는 상기 센서 노드에 상세 명세를 요청하고, 상기 센서 노드는 상기 상세 명세를 요청하는 상기 스마트 기기에 상기 상세 명세를 전송함에 있어서, 상기 센서 노드는 상기 스마트 기기가 상기 상세 명세를 요청하거나 전달받을 채널에 관한 정보를 상기 간략 명세에 포함하여 방송할 수 있다.
상기 센서 네트워크 시스템은, 셀룰러 네트워크 또는 인터넷을 통해 상기 스마트 기기에 연결되어 상기 스마트 기기로부터 상기 센싱 정보를 전달받고, 상기 센싱 정보를 다른 콘텐츠와 융합하여 응용 서비스를 제공하는 매시업 서버를 더 포함할 수 있다.
상기 매시업 서버는 가상의 센서 노드 프록시를 두어 상기 센서 노드의 명세 및 상기 센싱 정보를 저장한 후, 상기 스마트 기기가 요청하는 즉시 상기 센서 노드의 명세 및 상기 센싱 정보를 제공할 수 있다.
상기 센서 노드를 등록하는 별도의 절차가 없고, 상기 센서 노드가 인식되면 바로 리스트에 등재되며, 상기 센서 노드가 꺼지거나 상기 스마트 기기가 상기 센서 노드의 무선 주파수(RF) 도달 범위를 벗어나면 해당 센서 노드는 리스트에서 삭제될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템을 이용한 응용 서비스 제공 방법은, 상기 센서 네트워크 시스템을 이용하여 유해가스를 탐지하는 서비스를 제공하는 방법에 있어서, 상기 센싱 정보를 분석하여 문제가 발견되면 알람 서버로 경보를 보내거나, 상기 스마트 기기에서 구동되는 센서 애플리케이션을 통해 작업자들에게 위험성을 알릴 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템을 이용한 응용 서비스 제공 방법은, 상기 센서 네트워크 시스템을 이용하여 화재 현장에서 방재 서비스를 제공하는 방법에 있어서, 상기 센서 노드는 화재 현장 곳곳에 뿌려지고, 상기 스마트 기기에서 구동되는 센서 애플리케이션을 통해 화재 현장의 온도 분포, 일산화탄소 농도 및 이산화탄소 농도 중 어느 하나 이상을 포함하는 상기 센싱 정보 또는 화재 발생 시의 대처 요령을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, P2P 동글 또는 내장형 IEEE 802.15.4 통신 모듈을 이용하여 지그비와 같은 IEEE 802.15.4 기반의 통신을 지원하는 센서 노드와 블루투스 통신을 지원하는 스마트 기기를 피어-투-피어(P2P) 방식으로 연결할 수 있으며, 이때 센서 노드는 플러그 앤 플레이(PnP) 기능을 통해 스마트 기기에 접속되므로 용이하게 센서 노드를 추가하거나 제거할 수 있다. 이에 따라 스마트 기기는 센서 노드로부터 직접 다양한 정보를 수집하여 자체적으로 활용하거나, 기존의 웹 서비스와 센싱 정보를 융합하여 클라우드 기반의 새로운 매시업 서비스에 활용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템에서의 보안 규격 적용 및 데이터 전송 방식을 나타내는 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템의 응용예들을 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기에서 실행되는 애플리케이션의 화면 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명은 다양한 실시예들을 가질 수 있는바 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태로 한정하려는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변형예들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용한 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어는 관련 기술의 문맥상 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 접속되어 있을 수 있지만 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 반면에 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서 본 발명을 한정하려는 의도로 사용된 것은 아니며, 단수 표현은 문맥상 명백하게 다른 의미가 아니라면 복수 표현을 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 특히, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하려는 것은 아니다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하되, 본 발명의 요지와 무관한 공지의 구성에 대한 설명은 생략하기로 한다. 한편, 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부가하였음에 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템은, 사물 또는 환경에 대한 센싱 정보를 수집하고, 상기 센싱 정보를 요청하는 기기에 상기 센싱 정보를 송신하는 센서 노드(110-1 ~ 110-n), 센서 노드(110-1 ~ 110-n)를 발견하면 센서 노드(110-1 ~ 110-n)의 명세(Specification)와 센서 프로파일, 센싱 데이터 등을 수집하고, 나아가 사물인터넷 기반의 다양한 정보를 매시업 형태로 수집하여 내부적으로 가상센서 노드를 생성하며, 매시업 데이터를 활용하여 상기 가상센서 노드와 센서 노드(110-1 ~ 110-n)를 맵핑(Mapping)하여 접근함으로써 플러그 앤 플레이(Plug and Play; PnP) 방식으로 센서 노드(110-1 ~ 110-n)와 피어-투-피어(Peer-to-Peer; P2P) 통신이 가능한 단말기(120-1 ~ 120-n), 네트워크(130)를 통해 단말기(120-1 ~ 120-n)에 연결되어 단말기(120-1 ~ 120-n)로부터 상기 센싱 정보를 전달받고, 상기 센싱 정보를 다른 콘텐츠와 융합하여 응용 서비스를 제공하는 매시업 서버(140), 및 매시업 서버(140)와 연결되어 매시업 서버(140)에 콘텐츠를 제공하는 콘텐츠 서버(150)를 포함할 수 있다.
여기서, 센서 노드(110-1 ~ 110-n)에서의 플러그 앤 플레이(PnP)는 전원이 인가되면 여러 가지 센서 설정 및 관련 초기 절차를 브로드캐스트(Broadcast) 방식으로 전파하여 자동으로 동작할 수 있는 상태로 만드는 것이며, 센서 네트워크 시스템에서의 플러그 앤 플레이(PnP)는 센서 노드(110-1 ~ 110-n)를 설치하고 나면 사용자가 간편하게 단말기(120-1 ~ 120-n)를 통해 센서 노드(110-1 ~ 110-n)를 인식하여 센싱 정보의 수집이 가능함을 의미한다.
또한, 가상센서 노드는 사용자가 단말기(120-1 ~ 120-n)에서 체험하는 센서를 의미하는 것으로, 사용자는 단말기(120-1 ~ 120-n)에서 가상센서 노드나 센서 애플리케이션(Application)을 이용하여 언제 어디서든지 실세계의 센서가 가상세계의 센싱 정보와 연동되어 동작하는 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network; USN)를 체험하고 활용할 수 있다.
센서 노드(110-1 ~ 110-n)는 플러그 앤 플레이(PnP) 기능을 통해 단말기(120-1 ~ 120-n)와 연동하여 센서 노드(110-1 ~ 110-n)에 장착된 물리 센서의 프로파일(Profile)을 단말기(120-1 ~ 120-n)로 전달하고, 단말기(120-1 ~ 120-n)로부터의 센싱 정보 요청에 응답할 수 있다. 또한, 센서 노드(110-1 ~ 110-n)는 메인 전원(상용 전원)을 이용하는 것과 배터리를 이용하는 것이 혼재할 수 있으며, 센서 노드(110-1 ~ 110-n) 간에는 네트워킹(Networking)이 없어도 무방하다.
한편, 단말기(120-1 ~ 120-n)가 센서 노드(110-1 ~ 110-n)를 발견할 수 있도록 센서 노드(110-1 ~ 110-n)가 주기적으로 자신의 명세를 방송하거나, 단말기(120-1 ~ 120-n)가 주기적으로 센서 노드(110-1 ~ 110-n)를 스캔하거나, 저주파 신호를 이용하여 센서 노드(110-1 ~ 110-n)를 웨이크-업(Wake-up)시킬 수 있다.
여기서, 센서 노드(110-1 ~ 110-n)가 주기적으로 방송하는 경우에는 센서 노드(110-1 ~ 110-n)의 전원 공급 방식에 따라 방송 주기를 적절히 조절할 수 있다. 구체적으로 배터리로 작동하는 센서 노드(110-1 ~ 110-n)의 경우, 방송 주기를 짧게 하면 전력 소비가 증가하여 센서 노드(110-1 ~ 110-n)의 가용 시간이 단축되고, 방송 주기를 길게 하면 단말기(120-1 ~ 120-n)가 센서 노드(110-1 ~ 110-n)의 방송 주기 내에 해당 센서 노드(110-1 ~ 110-n)의 무선 주파수(Radio Frequency; RF) 도달 범위(Coverage)를 벗어나 해당 센서 노드(110-1 ~ 110-n)를 발견하지 못할 수도 있다.
또한, 단말기(120-1 ~ 120-n)가 주기적으로 스캔하는 경우에는 센서 노드(110-1 ~ 110-n)가 단말기(120-1 ~ 120-n)로부터의 방송을 수신할 수 있는 상태여야 하며, 특히 배터리로 작동하는 센서 노드(110-1 ~ 110-n)는 단말기(120-1 ~ 120-n)의 방송 주기와 동기를 맞추어 미리 깨어나 있어야 단말기(120-1 ~ 120-n)로부터의 방송을 수신할 수 있다. 이때 센서 노드(110-1 ~ 110-n)가 주기적으로 깨어나도록 하지 않고, 125 kHz 웨이크-업 신호 등과 같은 저주파 신호를 이용하여 센서 노드(110-1 ~ 110-n)를 웨이크-업시킬 수도 있다.
한편, 센서 노드(110-1 ~ 110-n)의 무선 주파수(RF) 도달 범위 내에 다수의 단말기(120-1 ~ 120-n)가 존재하는 경우, 모든 단말기(120-1 ~ 120-n)와 접속을 하기 위해서는 센서 노드(110-1 ~ 110-n)가 항상 깨어 있어야 한다. 그러므로 단말기(120-1 ~ 120-n)가 방송하는 방법은 센서 노드(110-1 ~ 110-n)가 메인 전원을 이용하여 수신 대기 상태를 유지할 수 있는 경우에 적용하는 것이 바람직하다.
여기서, 다수의 센서 노드(110-1 ~ 110-n)와 다수의 단말기(120-1 ~ 120-n)가 존재하는 경우, 센서 노드(110-1 ~ 110-n)는 간략 명세를 주기적으로 방송하며, 단말기(120-1 ~ 120-n)는 센서 노드(110-1 ~ 110-n)로부터 간략 명세를 받고 나서 일정 시간이 경과한 후, 해당 센서 노드(110-1 ~ 110-n)에 상세 명세를 요청할 수 있다. 이어서, 센서 노드(110-1 ~ 110-n)는 상세 명세를 요청한 단말기(120-1 ~ 120-n)에 상세 명세 또는 센싱 정보 중 어느 하나 이상을 전송할 수 있다. 이때 센서 노드(110-1 ~ 110-n)는 단말기(120-1 ~ 120-n)가 상세 명세를 요청하거나 전달받을 채널(Channel)에 관한 정보를 간략 명세에 포함하여 방송함으로써 센서 노드(110-1 ~ 110-n)와 단말기(120-1 ~ 120-n) 간, 복수의 센서 노드(110-1 ~ 110-n) 간 또는 복수의 단말기(120-1 ~ 120-n) 간의 무선 채널 충돌로 인한 통신 품질 저하를 최소화할 수 있다.
네트워크(130)는 셀룰러 네트워크 또는 인터넷 등 다양한 유무선망을 포함할 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템에서는 센서 노드(110-1 ~ 110-n)의 무선 주파수(RF) 도달 범위 내에 위치하는 단말기(120-1 ~ 120-n)의 개수가 많거나, 동일한 센싱 정보를 생산하는 센서 노드(110-1 ~ 110-n)의 개수가 많거나, 센서 노드(110-1 ~ 110-n)의 방송 주기가 짧을수록 센싱 정보의 품질이 향상된다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기(120-n)와 플러그 앤 플레이(PnP) 기능을 통해 연동하는 센서 노드(미도시됨)는 단말기(120-n)와 IEEE 802.15.4 표준의 무선 통신을 기반으로 직접 연결될 수 있다. 이때 단말기(120-n)는 블루투스(Bluetooth)와 IEEE 802.15.4 기반의 통신을 중계하는 P2P 동글(122)이 구비된 스마트 기기(121)일 수 있으며, 스마트 기기(121)는 센서 노드(110-1 ~ 110-n)의 프로파일 및 센싱 정보를 포함한 맵핑 테이블을 이용하여 가상센서 노드와 센서 노드(110-1 ~ 110-n)를 논리적으로 동기화할 수 있다.
여기서, 스마트 기기(121)는 스마트폰, 스마트 패드, 스마트 TV, 스마트 자동차 등일 수 있으며, 이외에도 블루투스 통신이 가능한 컴퓨터나 다른 가전제품을 포함할 수 있다. 또한, P2P 동글(122)은 지그비(ZigBee)와 같은 IEEE 802.15.4 기반의 통신을 지원하는 센서 노드와 블루투스 통신을 지원하는 스마트 기기(121)를 연결하기 위해 Bluetooth-IEEE 802.15.4 브릿지(Bridge)를 제공하는 것이다. 이러한 P2P 동글(122)과 블루투스 SPP(Serial Port Profile)를 이용하여 스마트 기기(121)는 센서 노드와 피어-투-피어(P2P) 통신을 할 수 있다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 스마트 기기는 IEEE 802.15.4 통신 모듈을 내장할 수 있는데, 이러한 내장형 IEEE 802.15.4 통신 모듈은 스마트 기기의 외부 커버 내측에 장착되는 IEEE 802.15.4 통신용 안테나를 포함하고, 스마트 기기의 전원단자 등에 연결이 가능한 형태로 제공된다. 한편, 전술한 P2P 동글 또는 내장형 IEEE 802.15.4 통신 모듈을 통해서 수집되는 센서 노드의 명세 및 센싱 정보는 스마트 기기의 SVM(Sensor Virtual Machine)으로 전달되며, 외부 매시업 서비스와 상기 SVM 내의 알고리즘을 이용하여 스마트 기기에 가상센서 노드를 생성할 수 있다. 또한, 센서 노드의 명세 및 센싱 정보는 전술한 매시업 서버로 전달될 수 있으며, 매시업 서버는 가상의 센서 노드 프록시(Proxy)를 두어 센서 노드의 명세 및 센싱 정보를 저장한 후, 스마트 기기가 요청하는 즉시 이를 제공할 수도 있다.
특히, 내부에 매시업 엔진(Engine)을 탑재한 스마트 기기는 P2P 동글, 내장형 IEEE 802.15.4 통신 모듈 또는 매시업 서버로부터 전달받은 센싱 정보를 이용하여 매시업 서비스를 제공할 수 있다. 여기서, 매시업(Mashup)이란 웹(Web)으로 제공하고 있는 정보와 서비스를 융합하여 새로운 소프트웨어, 서비스 또는 데이터 베이스 등을 만드는 것으로, 센서 네트워크 시스템에서는 센서 노드를 통해 수집되는 다양한 정보를 융합하여 새로운 서비스를 만드는 것을 말한다.
본 발명의 일 실시예에서의 매시업 서비스는 기본적으로 가상 센서를 포함하고 있으며, 센서 가상화를 위한 센서 프로파일과 센싱 데이터를 포함한 맵핑 테이블을 내장하고 있다. 한편, 매시업 서버는 가상 센서와 실제 센서 간의 맵핑 테이블을 제공하거나 전송받을 수 있으며, 이를 통해 실제 센서와 가상 센서의 논리적 동기화를 용이하게 하는 효과를 제공한다. 이러한 매시업 서비스에는 각종 스마트 기기에서 제공하는 센싱 정보를 활용한 스마트 기기 간의 매시업 서비스, 및 스마트 기기에서 제공하는 센서 애플리케이션들을 융합하여 새로운 센서 애플리케이션을 제공하는 센서 애플리케이션 간의 매시업 서비스 등이 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템에서의 보안 규격 적용 및 데이터 전송 방식을 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 지그비 단말 장치(End Device)와 지그비 코디네이터(Coordinator)는 지그비 프로(PRO)의 기본 어소시에이션(Association) 절차를 이용하여 연결될 수 있다. 이때 사전에 설정된 네트워크 키(Key)로 데이터를 암호화할 수 있으며, 암호화된 구간을 이용하고 나서 체인 밸류(Chain Value) 인자를 전송한다. 이어서, 다음에 사용할 암호화 키를 생성하여 추후 연결 시에 이용할 수 있으며, 데이터를 암호화된 키로 암호화(Encryption)하여 전송한다.
한편, 표 1 및 표 2는 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템의 데이터 통신 프로토콜에 관해 정리한 것이며, 구체적으로 표 1은 스마트 기기와 플러그 앤 플레이(PnP) 브릿지 간의 블루투스 통신에 사용되는 메시지의 기본 구조를 나타낸 것이고, 표 2는 데이터 코드를 정의한 것이다.
Fields Size Description
Header Flag 1 시작 구분자 (0x24)
Length 21 Header를 제외한 Data의 Length
Command 1 Message Command
Payload N Message Payload (Command에 따라 가변)
Checksum 1 Length ~ Payload Data를 XOR한 값
Fields Size Description
Header Flag 1 시작 구분자 (0x24)
Length Header를 제외한 Data의 Length
Command 1 Message Command
Device Type 2 0x1002 (환경센서)
MAC 8 디바이스 고유 ID
Interval 2 디바이스 데이터 전송 주기 (초)
Location 16 String

Sensor
(1)
 Msg Info 2 0x0004 (CO2)
Data Type 0x07 (Float)
Length 1 0x04 (Float Type 길이)
Data N 측정 데이터

Sensor
(2)
 Msg Info 2 0x0005 (온도)
Data Type 0x07 (Float)
Length 1 0x04 (Float Type 길이)
Data N 측정 데이터

Sensor
(3)
 Msg Info 2 0x0006 (습도)
Data Type 0x07 (Float)
Length 1 0x04 (Float Type 길이)
Data N 측정 데이터

Sensor
(4)
 Msg Info 2 0x0007 (VOCs)
Data Type 0x07 (Float)
Length 1 0x04 (Float Type 길이)
Data N 측정 데이터
도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템의 응용예들을 나타내는 도면이다.
도 5를 참조하면, 유해가스가 유출될 수 있는 위험한 현장, 예컨대 공장, 하수구, 각종 화학물 저장 탱크 등지에 아무런 준비 없이 작업 인력을 투입하여 인명 피해가 발생하는 경우가 있는데, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템을 이용하면 공장이나 그 밖의 위험한 작업장에서 유해가스를 탐지하는 서비스를 제공할 수 있다.
구체적으로 보면, 유해가스 유출이 의심되는 위험한 현장에 작업 인력을 투입하기 전에 유해가스를 탐지할 수 있는 센서 노드(110-1 ~ 110-n)를 투척하여 유해가스의 종류 및 농도 등의 정보를 획득할 수 있으며, 이로써 안전한 작업 방법을 수립한 후에 작업을 실시할 수 있다. 또한, 센서 노드(110-1 ~ 110-n)와 피어-투-피어(P2P) 통신이 가능한 단말기(120-1 ~ 120-n)를 지참한 작업자들은 센서 애플리케이션을 구동하여 유해가스의 종류 및 농도 등의 정보를 확인하면서 작업할 수 있다. 한편, 셀룰러 네트워크(131)를 통해 단말기(120-1 ~ 120-n)와 연결된 매시업 서버(140)는 센싱 정보를 분석하여 문제가 발견되면 알람 서버(미도시됨)로 경보를 보내거나, 단말기(120-1 ~ 120-n)에서 구동 중인 센서 애플리케이션을 통해 작업자들에게 위험성을 알릴 수 있다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템을 이용하면 화재 현장 등지에서 방재 서비스를 제공할 수 있다. 구체적으로 보면, 화재 현장에서 온도 센서, 가스 센서, 초전형 적외선(Pyroelectric Infrared Ray; PIR) 센서 등을 포함하는 센서 노드(110-1 ~ 110-n)를 투척하여 화재 현장의 온도 분포, 일산화탄소 농도, 이산화탄소 농도 등의 정보를 획득할 수 있으며, 이로써 신속하고 안전하게 화재를 진압하거나 대피할 수 있다.
여기서, 센서 노드(110-1 ~ 110-n)는 배터리로 작동할 수 있으며, 스위치가 구비되어 평소에는 꺼져 있다가 화재가 발생하면 간편하게 켤 수 있다. 또한, 센서 노드(110-1 ~ 110-n)는 열에 의해 파손되기 전까지 빠른 주기, 예컨대 2초 간격으로 센싱 정보를 계속 실시간으로 단말기(120-n)로 전송할 수 있으며, 단말기(120-n)는 셀룰러 네트워크(131)를 통해 센싱 정보를 GPS(Global Positioning System) 정보와 함께 매시업 서버(140)로 전달할 수 있다.
한편, 화재 현장에 있는 사람들은 대피하면서 소방함 등에 구비된 다수의 센서 노드(110-1 ~ 110-n)를 곳곳에 뿌릴 수 있고, 단말기(120-n)에서 센서 애플리케이션을 구동하여 화재 발생 시의 대처 요령 등 각종 정보를 제공받을 수 있다. 또한, 센서 애플리케이션은 센싱 정보를 분석하여 위험한 상황이 감지되면 진동 및 소리 등으로 사용자에게 경고 신호를 보낼 수 있으며, 매시업 서버(140)는 인터넷(132)을 통해 화재 현장에 대한 정보를 소방서(151) 또는 응급센터(152)에 제공할 수 있다.
소방서(151) 또는 응급센터(152)는 실시간으로 수집되는 화재 현장의 센싱 정보를 기초로 화재의 규모, 발생 시각, 진원지 등을 추산할 수 있으며, 이로써 해당 화재 현장에 적합한 진압 방법 및 장비를 준비하여 출동할 수 있다. 특히, 소방관들이 화재 현장에서 단말기(120-n)를 착용하면 화재 현장의 온도 분포, 유해가스 농도 등의 정보를 실시간으로 확인할 수 있으므로 신속하고 안전하게 인명을 구조함과 동시에 화재를 진압할 수 있다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말기에서 실행되는 애플리케이션의 화면 구성을 나타내는 도면이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 단말기에서 실행되는 애플리케이션의 메인 화면에는 센서 노드에 대한 요약 정보 리스트(List)가 표시된다. 한편, 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템에서는 별도의 센서 노드 등록 절차가 없고, 센서 노드가 인식되면 바로 리스트에 등재될 수 있다. 또한, 센서 노드가 꺼지거나 단말기가 센서 노드의 무선 주파수(RF) 도달 범위를 벗어나면 해당 센서 노드는 리스트에서 삭제될 수 있다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 단말기에서 실행되는 애플리케이션의 센서 상세 정보 화면에는 센서 노드에 대한 상세 정보가 표시된다. 한편, 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템에서는 1초 단위로 센싱 정보를 표시할 수 있으며, 프로토콜에 센서 노드의 전송 주기에 관한 정보를 추가할 수 있다. 또한, 센서 노드의 전송 주기에 관한 정보를 기초로 센싱 정보가 3회 이상 전송되지 않으면 해당 센서 노드는 리스트에서 삭제될 수 있다.
도 9를 참조하면, 일 실시예에 따른 단말기에서 실행되는 애플리케이션의 서비스 모드 화면에서는 센서 모드를 설정할 수 있다. 한편, 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템에서는 센서 노드를 일반 모드 또는 알람 모드로 설정할 수 있으며, 알람 모드로 설정된 센서 노드에서 이상이 감지되면 푸시(Push) 알람 등을 통해 사용자에게 알릴 수 있다.
도 10을 참조하면, 일 실시예에 따른 단말기에서 실행되는 애플리케이션의 매시업 서비스 화면에서는 실시간 센싱 정보 및 매시업 서버 정보가 표시된다. 한편, 일 실시예에 따른 단말기는 센서 노드로부터 다양한 센싱 정보를 수집하여 자체적으로 활용하거나, 기존의 웹 서비스와 센싱 정보를 융합하여 클라우드(Cloud) 기반의 새로운 매시업 서비스에 활용할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템에 의하면, P2P 동글 또는 내장형 IEEE 802.15.4 통신 모듈을 이용하여 지그비와 같은 IEEE 802.15.4 기반의 통신을 지원하는 센서 노드와 블루투스 통신을 지원하는 스마트 기기를 피어-투-피어(P2P) 방식으로 연결할 수 있으며, 이때 센서 노드는 플러그 앤 플레이(PnP) 기능을 통해 스마트 기기에 접속되므로 용이하게 센서 노드를 추가하거나 제거할 수 있다. 이에 따라 스마트 기기는 센서 노드로부터 직접 다양한 정보를 수집하여 자체적으로 활용하거나, 기존의 웹 서비스와 센싱 정보를 융합하여 클라우드 기반의 새로운 매시업 서비스에 활용할 수 있다. 나아가 센서 네트워크에 손쉽게 참여하여 센싱 정보를 자유롭게 공유하고 유통함으로써 사용자 중심의 생활 밀착형 서비스를 제공할 수 있으며, 이를 통해 센서 네트워크 기반의 새로운 스마트 라이프 서비스를 창출할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 기술 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변경이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
110-1 ~ 110-n : 센서 노드
120-1 ~ 120-n : 단말기
121 : 스마트 기기
122 : P2P 동글
130 : 네트워크
131 : 셀룰러 네트워크
132 : 인터넷
140 : 매시업 서버
150 : 콘텐츠 서버
151 : 소방서
152 : 응급센터

Claims (11)

  1. 사물 또는 환경에 대한 센싱 정보를 수집하고, 상기 센싱 정보를 요청하는 기기에게 상기 센싱 정보를 송신하는 센서 노드;
    상기 센서 노드를 발견하면 상기 센서 노드의 명세(specification)를 수집하여 내부적으로 가상센서 노드를 추가하고, 상기 가상센서 노드와 상기 센서 노드를 맵핑하여 상기 가상센서 노드를 통해 상기 센서 노드에 접근함으로써 플러그 앤 플레이 방식으로 상기 센서 노드와 피어-투-피어 통신이 가능한 스마트 기기; 및
    네트워크를 통해 상기 스마트 기기와 연결되고, 상기 스마트 기기로부터 센서 노드의 명세, 센싱 정보 및 가상센서 노드와 실제 노드 간의 맵핑 테이블을 수신하거나, 상기 스마트 기기에게 센서 노드의 명세, 센싱 정보 및 가상센서 노드와 실제 노드 간의 맵핑 테이블을 전송하는 매시업 서버를 포함하며,
    상기 센서 노드는 센서 설정 및 초기 절차를 브로드캐스트 방식으로 전파하여 자동으로 동작하고,
    상기 스마트 기기는 상기 센서 노드의 명세 및 상기 매시업 서버로부터 전송 받은 상기 센싱 정보를 포함한 맵핑 테이블을 이용하여 상기 가상센서 노드와 상기 센서 노드를 논리적으로 동기화하며, 상기 가상 센서 노드와 동기화된 센싱 정보와 상기 센서 노드로부터 수집된 센싱 정보를 융합하여 응용 서비스를 제공하며, 상기 센서 노드를 등록하는 별도의 절차가 없고, 상기 센서 노드가 인식되면 바로 리스트에 등재하며, 상기 센서 노드가 꺼지거나 상기 스마트 기기가 상기 센서 노드의 무선 주파수(RF) 도달 범위를 벗어나면 해당 센서 노드를 리스트에서 삭제하는
    센서 네트워크 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 센서 노드와 상기 스마트 기기는 블루투스와 IEEE 802.15.4 기반의 통신을 중계하는 P2P 동글 장치를 이용하거나, 상기 스마트 기기에 내장된 IEEE 802.15.4 통신 모듈을 이용하여 통신하는
    센서 네트워크 시스템.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 IEEE 802.15.4 통신 모듈은 상기 스마트 기기의 외부 커버 내측에 장착되는 IEEE 802.15.4 통신용 안테나를 포함하는
    센서 네트워크 시스템.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 스마트 기기가 상기 센서 노드를 발견할 수 있도록 상기 센서 노드가 주기적으로 상기 센서 노드의 명세를 방송하거나, 상기 스마트 기기가 주기적으로 상기 센서 노드를 스캔하거나, 저주파 신호를 이용하여 상기 센서 노드를 웨이크-업시키는
    센서 네트워크 시스템.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 센서 노드가 주기적으로 방송하는 간략 명세를 전송받은 상기 스마트 기기는 상기 센서 노드에 상세 명세를 요청하고, 상기 센서 노드는 상기 상세 명세를 요청하는 상기 스마트 기기에 상기 상세 명세를 전송함에 있어서,
    상기 센서 노드는 상기 스마트 기기가 상기 상세 명세를 요청하거나 전달받을 채널에 관한 정보를 상기 간략 명세에 포함하여 방송하는
    센서 네트워크 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 매시업 서버는 셀룰러 네트워크 또는 인터넷을 통해 상기 스마트 기기에 연결되어 상기 스마트 기기로부터 상기 센싱 정보를 전달받고, 센서 프로파일을 포함하는 맵핑 테이블을 상기 스마트기기에게 제공하여 가상센서 노드와 상기 센서 노드를 논리적으로 동기화하고, 상기 센싱 정보를 다른 콘텐츠와 융합하여 응용 서비스를 제공하는
    센서 네트워크 시스템.

  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1 항의 센서 네트워크 시스템을 이용하여 유해가스를 탐지하는 서비스를 제공하는 방법에 있어서,
    상기 센싱 정보를 분석하여 문제가 발견되면 알람 서버로 경보를 보내거나, 상기 스마트 기기에서 구동되는 센서 애플리케이션을 통해 작업자들에게 위험성을 알리는
    센서 네트워크 시스템을 이용한 응용 서비스 제공 방법.
  11. 제1 항의 센서 네트워크 시스템을 이용하여 화재 현장에서 방재 서비스를 제공하는 방법에 있어서,
    상기 센서 노드는 화재 현장 곳곳에 뿌려지고, 상기 스마트 기기에서 구동되는 센서 애플리케이션을 통해 화재 현장의 온도 분포, 일산화탄소 농도 및 이산화탄소 농도 중 어느 하나 이상을 포함하는 상기 센싱 정보 또는 화재 발생 시의 대처 요령을 제공하는
    센서 네트워크 시스템을 이용한 응용 서비스 제공 방법.
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