KR101715821B1 - 이벤트 데이터와 폴링 데이터를 동시에 처리할 수 있는 m2m 시스템 및 통신 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 M2M 시스템은, 게이트웨이; 및 복수 개의 노드들을 포함하고, 상기 게이트웨이 및 상기 복수개의 노드들 각각은, 제1 주파수 대역을 통하여 데이터를 송신하거나 수신하는 제1 송수신기; 및 제2 주파수 대역을 통하여 데이터를 송신하거나 수신하는 제2 송수신기를 포함하고, 상기 복수 개의 노드들 각각의 상기 제1 송수신기는 폴링형 센서로부터의 폴링 데이터를 상기 제1 주파수 대역을 통하여 상기 게이트웨이로 전송하고, 상기 복수 개의 노드들 중 적어도 하나의 노드의 상기 제2 송수신기는 이벤트형 센서로부터의 이벤트 데이터를 상기 제2 주파수 대역을 통하여 상기 게이트웨이로 전송하는 것을 특징으로 한다.

Description

이벤트 데이터와 폴링 데이터를 동시에 처리할 수 있는 M2M 시스템 및 통신 방법{M2M system and communication method capable of processing simultaneously event data and polling data}

본 발명은 M2M(Machine to Machine Communication) 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 M2M 시스템 및 M2M 시스템을 구성하는 게이트웨이와 노드들 간의 통신 방법에 관한 것이다.

근래에 들어 M2M(Machine-to-Machine) 통신에 대한 관심이 높아지고 있다. M2M 통신은 사람의 개입 없이 기계(Machine)와 기계 사이에 수행되는 통신을 의미하며, MTC(Machine Type Communication) 또는 IoT(Internet of Things) 통신으로도 지칭된다. M2M 시스템은 다수의 M2M 노드들을 포함하는데, M2M 노드는 일반적으로 낮은 이동성(low mobility), 시간 내성(time tolerant) 또는 지연 내성(delay tolerant), 작은 데이터 전송(small data transmission) 등과 같은 특성을 가지며, 기계 간 통신 정보를 중앙에서 저장하고 관리하는 M2M 서버와 연결되어 사용되기도 한다. 또한, M2M 노드가 서로 다른 통신 방식을 따라 연결되면, 통신 방식이 변경되는 구간에서 M2M 게이트웨이를 통해 M2M 디바이스와 M2M 서버가 연결되며, 이를 통해 전체 M2M 시스템이 구성된다. 이러한 M2M 시스템을 기반으로 사물 추적(Tracking), 전력 계량(Metering), 자동 지불 시스템(Payment), 의료 분야 서비스, 원격 조정 등의 다양한 서비스가 제공될 수 있다.

기존의 M2M 노드는 단일 송수신기를 구비하고 단일 주파수 대역을 통하여 서로 통신하도록 설계되었다. 그런데 노드들 간의 데이터 송수신이 빈번하고 반복적으로 이루어지는 M2M 시스템의 특성상, 세션을 수립하기 위한 대기 시간, 데이터 충돌, 송수신 신호 간의 간섭 등으로 인해 복잡도가 증가하고 데이터 전송의 신뢰성 및 안정성에서 문제가 되어 왔다. 이러한 문제는 특히 현장의 다양하고 열악한 통신 환경에서 지능적인 서비스를 구현하는데 장애가 되고 있다.

게다가, M2M 기반의 센서 네트워크에는 폴링형 센서들과 이벤트형 센서들이 혼재할 수 있는데, 기존의 M2M 시스템에 의하면 폴링 데이터와 이벤트 데이터의 동시 처리가 불가능하여 통상 이벤트형 센서가 담당하고 있는 긴급적인 상황에 실시간으로 대처할 수 없는 문제가 있었다. 따라서, 폴링 데이터와 이벤트 데이터의 동시 처리를 위해서는 폴링형 센서들을 위한 장비 및 네트워크와 이벤트형 센서들을 위한 장비 및 네트워크를 별도로 구축할 수밖에 없는데, 이것은 여러 가지 측면에서 비효율적일뿐더러 요구되는 다양한 서비스를 제공하는데 장애를 초래한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 복잡도가 감쇠되고 데이터 전송의 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있으며, 폴링 데이터와 이벤트 데이터를 동시에 처리할 수 있는 M2M 시스템 및 M2M 시스템에서의 통신 방법을 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 M2M 시스템은, 게이트웨이; 및 복수 개의 노드들을 포함하고, 상기 게이트웨이 및 상기 복수개의 노드들 각각은, 제1 주파수 대역을 통하여 데이터를 송신하거나 수신하는 제1 송수신기; 및 제2 주파수 대역을 통하여 데이터를 송신하거나 수신하는 제2 송수신기를 포함하고, 상기 복수 개의 노드들 각각의 상기 제1 송수신기는 폴링형 센서로부터의 폴링 데이터를 상기 제1 주파수 대역을 통하여 상기 게이트웨이로 전송하고, 상기 복수 개의 노드들 중 적어도 하나의 노드의 상기 제2 송수신기는 이벤트형 센서로부터의 이벤트 데이터를 상기 제2 주파수 대역을 통하여 상기 게이트웨이로 전송하는 것을 특징으로 한다.

상기 게이트웨이의 상기 제1 송수신기는, 상기 제1 주파수 대역을 통하여 상기 복수 개의 노드들 각각에 순차적으로 폴링 데이터 요청을 전송하고, 상기 복수 개의 노드들 각각의 상기 제1 송수신기는 상기 폴링 데이터 요청에 응답하여 상기 폴링 데이터를 상기 게이트웨이로 전송할 수 있다.

상기 복수 개의 노드들 각각의 상기 제2 송수신기는, 상기 이벤트형 센서에서 특정 이벤트가 감지되면 상기 이벤트 데이터를 상기 게이트웨이로 전송할 수 있다.

상기 제1 주파수 대역을 통하여 상기 폴링 데이터가 전송되는 것과 상기 제2 주파수 대역을 통하여 상기 이벤트 데이터가 전송되는 것은 동시에 일어날 수 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 M2M 시스템을 구성하는 게이트웨이와 복수 개의 노드들 간의 통신 방법은, 상기 복수 개의 노드들 각각이 폴링형 센서로부터의 폴링 데이터를 제1 주파수 대역을 통하여 상기 게이트웨이로 전송하는 과정; 및 상기 복수 개의 노드들 중 적어도 하나의 노드가 이벤트형 센서로부터의 이벤트 데이터를 제2 주파수 대역을 통하여 상기 게이트웨이로 전송하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 폴링 데이터를 전송하는 과정에서, 상기 게이트웨이는 상기 제1 주파수 대역을 통하여 상기 복수 개의 노드들 각각에 순차적으로 폴링 데이터 요청을 전송하고, 상기 복수 개의 노드들 각각은 상기 폴링 데이터 요청에 응답하여 상기 폴링 데이터를 상기 게이트웨이로 전송할 수 있다.

상기 이벤트 데이터를 전송하는 과정은, 상기 이벤트형 센서에서 특정 이벤트가 감지되면 상기 이벤트 데이터를 상기 게이트웨이로 전송할 수 있다.

상기 제1 주파수 대역을 통하여 상기 폴링 데이터가 전송되는 것과 상기 제2 주파수 대역을 통하여 상기 이벤트 데이터가 전송되는 것은 동시에 일어날 수 있다.

본 발명에 의하면, M2M 시스템에서 복잡도가 감소되고 데이터 전송의 신뢰성 및 안정성을 향상시킬 수 있으며, 폴링 데이터와 이벤트 데이터를 효과적으로 동시에 처리할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 M2M 노드의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, M2M 시스템을 구성하는 게이트웨이와 노드들 간의 통신 방식을 나타낸다.
도 3은 도 2에 대응하는 타이밍도를 나타낸다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하 설명 및 첨부된 도면들에서 실질적으로 동일한 구성요소들은 각각 동일한 부호들로 나타냄으로써 중복 설명을 생략하기로 한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 M2M 노드(이하, '노드'라 함)의 구성을 나타내는 블록도이다.

본 발명의 실시예에 따른 노드(100)는 제1 송수신기(110), 제2 송수신기(120), 및 데이터 처리부(130)를 포함한다. 노드(100)는 유선 또는 무선으로 폴링형 센서(140)와 연결될 수 있고, 역시 유선 또는 무선으로 이벤트형 센서(150)와 연결될 수 있다. 도 1에서는 노드(100)가 하나의 폴링형 센서(140) 및 하나의 이벤트형 센서(150)와 연결되는 것으로 도시되었으나, 노드(100)에는 동종 또는 이종의 둘 이상의 폴링형 센서(140), 동종 또는 이종의 둘 이상의 이벤트형 센서(150)가 연결될 수도 있다. 한편, 후술하는 '게이트웨이' 역시 본 발명의 실시예에 따른 '노드(100)'에 해당하며, 다만 '게이트웨이'에는 센서(140, 150)가 연결되지 않을 수 있다. 물론 센서(140, 150)가 연결된 노드(100)가 후술할 '게이트웨이'의 역할을 할 수도 있다.

센서의 동작 방식은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 첫째는 일정 주기로 혹은 외부로부터의 요청에 응답하여 센싱 데이터(폴링 데이터)를 전송하는 폴링 방식이고, 둘째는 특정 이벤트가 발생했을 때 센싱 데이터(이벤트 데이터)를 전송하는 이벤트 방식이다. 폴링형 센서(140)는 폴링 방식으로 동작하는 센서이고, 이벤트형 센서(150)는 이벤트 방식으로 동작하는 센서이다. 예를 들면, 폴링형 센서(140)는 도어 센서, 온도 센서, 습도 센서, 환경 모니터링 센서, 위치인식 센서 등일 수 있고, 이벤트형 센서(150)는 화재 센서, 가스 센서, 방범 센서 등일 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 하나의 노드(100)에 폴링형 센서(140)와 이벤트형 센서(150)가 모두 연결되어, 폴링형 센서(140)로부터의 폴링 데이터와 이벤트형 센서(150)로부터의 이벤트 데이터가 모두 동일한 노드(100)를 통하여 전송될 수 있다.

데이터 처리부(130)는 폴링형 센서(140)로부터의 폴링 데이터와 이벤트형 센서(150)로부터의 이벤트 데이터를 처리하고, 제1 송수신기(110), 제2 송수신기(120)를 통하여 다른 노드(이하에서, '다른 노드'는 게이트웨이를 포함함)로 송신할 데이터를 생성하며, 다른 노드로부터 제1 송수신기(110), 제2 송수신기(120)를 통하여 수신되는 데이터를 처리한다. 그 외에도, 데이터 처리부(130)는 세션 관리, 디바이스 관리, 연결 제어 등의 기능들을 수행하거나, 이러한 기능들을 수행하는 다른 요소가 노드(100)에 포함될 수 있다.

제1 송수신기(110)는 제1 주파수 대역을 통하여, 다른 노드로 데이터를 송신하거나 다른 노드(또는 또다른 노드)로부터 데이터를 수신한다. 여기서, 다른 노드로 데이터를 송신하는 것과 다른 노드로부터 데이터를 수신하는 것은 서로 다른 채널을 통하여 동시에 이루어질 수 있다. 채널은 주파수 채널 혹은 시간 채널일 수 있다.

제2 송수신기(120)는 상기 제1 주파수 대역과 상이한 제2 주파수 대역을 통하여, 다른 노드로 데이터를 송신하거나 다른 노드(또는 또다른 노드)로부터 데이터를 수신한다. 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역은 예컨대 각각, 400MHz 대역과 447MHz 대역, 혹은 400MHz 대역과 900MHz 대역, 혹은 400MHz 대역과 2.4GHz 대역 등 다양한 조합이 될 수 있다. 또한 제1 주파수 대역과 제2 주파수 대역 중 어느 하나 또는 모두는 주파수 사용 허가를 요하지 않는 ISM 대역(Industrial Scientific Medical band)일 수 있다.

제2 송수신기(120) 역시 제1 송수신기(210)와 마찬가지로, 다른 노드로 데이터를 송신하는 것과 다른 노드로부터 데이터를 수신하는 것은 서로 다른 채널을 통하여 동시에 이루어질 수 있으며, 채널은 주파수 채널 혹은 시간 채널일 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른, M2M 시스템을 구성하는 게이트웨이와 노드들 간의 통신 방식을 나타내며, 도 3은 도 2에 대응하는 타이밍도를 나타낸다.

도 2에서 M2M 시스템은 설명의 편의상 게이트웨이(200), 제1 노드(100), 제2 노드(300)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 전형적으로는 제1, 2 노드(100, 300)와 더불어 다수의 노드들을 더 포함할 수 있고, 상기 다수의 노드들의 동작은 이하에서 설명하는 제1, 2 노드(100, 300)의 동작과 실질적으로 동일하다.

도 2를 참조하면, 게이트웨이(200)는, 제1 주파수 대역(f₁ 대역)을 통하여 노드들(100, 300) 각각에 순차적으로 폴링 데이터 요청(Req)를 전송하고, 노드들(100, 300) 각각은 게이트웨이(200)로부터의 폴링 데이터 요청(Req)에 응답하여, 해당 노드에 연결된 폴링형 센서(140, 340)로부터의 폴링 데이터(P₁₄₀, P₃₄₀)를 제1 주파수 대역(f₁ 대역)을 통하여 게이트웨이(200)로 전송한다.

M2M 시스템에서 상기 폴링 데이터(P₁₄₀, P₃₄₀)가 전송되는 동안에(물론, 전송되지 않고 있는 동안이라도), 이벤트형 센서(150, 350)에서 특정 이벤트가 감지되면, 해당 이벤트형 센서와 연결된 노드(100, 300)는 이벤트형 센서(150, 350)로부터의 이벤트 데이터(E₁₅₀, E₃₅₀)를 제2 주파수 대역(f₂ 대역)을 통하여 게이트웨이(200)로 전송한다. 즉, M2M 시스템에서 제1 주파수 대역(f₁ 대역)을 통하여 폴링 데이터가 전송되는 것과 제2 주파수 대역(f₂ 대역)을 통하여 이벤트 데이터가 전송되는 것은 동시에 일어날 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

게이트웨이(200)의 제1 송수신기(210)가 제1 주파수 대역(f₁ 대역)을 통하여 제1 노드(100)에 폴링 데이터 요청(Req)를 전송하면, 제1 노드(100)의 제1 송수신기(210)는 폴링 데이터 요청(Req)에 응답하여, 폴링형 센서(140)로부터의 폴링 데이터(P₁₄₀)를 제1 주파수 대역(f₁ 대역)을 통하여 게이트웨이(200)로 전송한다. 폴링 데이터(P₁₄₀)의 수신이 완료되면, 게이트웨이(200)의 제1 송수신기(210)는 제1 주파수 대역(f₁ 대역)을 통하여 제2 노드(300)에 폴링 데이터 요청(Req)를 전송하고, 제2 노드(300)의 제1 송수신기(310)는 폴링 데이터 요청(Req)에 응답하여, 폴링형 센서(340)로부터의 폴링 데이터(P₃₄₀)를 제1 주파수 대역(f₁ 대역)을 통하여 게이트웨이(200)로 전송한다. 폴링 데이터(P₃₄₀)의 수신이 완료되면, 게이트웨이(200)의 제1 송수신기(210)는 그 다음 노드에 폴링 데이터 요청(Req)을 전송하여 폴링 데이터를 수신한다. 모든 노드로부터 폴링 데이터의 수집이 완료되면, 위 과정이 반복된다.

위와 같이 게이트웨이(200)와 노드들(100, 300, ...) 간에 제1 주파수 대역(f₁ 대역)을 통하여 폴링 데이터가 전송되는 동안에, 만약 제1 노드(100)와 연결된 이벤트형 센서(150)에서 특정 이벤트가 감지되면, 제1 노드(100)의 제2 송수신기(120)는 이벤트형 센서(150)로부터의 이벤트 데이터(E₁₅₀)를 제2 주파수 대역(f₂ 대역)을 통하여 게이트웨이(200)로 전송하고, 게이트웨이(200)의 제2 송수신기(220)는 이벤트 데이터(E₁₅₀)를 수신하게 된다. 마찬가지로, 게이트웨이(200)와 노드들(100, 300, ...) 간에 제1 주파수 대역(f₁ 대역)을 통하여 폴링 데이터가 전송되는 동안에, 만약 제2 노드(300)와 연결된 이벤트형 센서(350)에서 특정 이벤트가 감지되면, 제2 노드(300)의 제2 송수신기(320)는 이벤트형 센서(350)로부터의 이벤트 데이터(E₃₅₀)를 제2 주파수 대역(f₂ 대역)을 통하여 게이트웨이(200)로 전송하고, 게이트웨이(200)의 제2 송수신기(220)는 이벤트 데이터(E₃₅₀)를 수신하게 된다.

본 발명에 의하면, M2M 시스템을 구성하는 게이트웨이와 노드들이 제1 주파수 대역(f₁ 대역)을 통하여 데이터를 송신하거나 수신하는 제1 송수신기와 제2 주파수 대역(f₂ 대역)을 통하여 데이터를 송신하거나 수신하는 제2 송수신기를 포함하고, 제1 주파수 대역(f₁ 대역)을 통해 폴링 데이터를 전송하고 제2 주파수 대역(f₂ 대역)을 통해 이벤트 데이터를 전송함으로써, 단일 네트워크로 폴링 데이터와 이벤트 데이터를 동시에 처리할 수 있고 다양한 종류의 센서들에 기반한 서비스를 제공할 수 있다.

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.

Claims (8)

1. M2M 시스템에 있어서,
   게이트웨이; 및
   복수 개의 노드들을 포함하고,
   상기 게이트웨이 및 상기 복수개의 노드들 각각은, 제1 주파수 대역을 통하여 데이터를 송신하거나 수신하는 제1 송수신기; 및 제2 주파수 대역을 통하여 데이터를 송신하거나 수신하는 제2 송수신기를 포함하고,
   상기 게이트웨이의 상기 제1 송수신기는, 상기 제1 주파수 대역을 통하여 상기 복수 개의 노드들 각각에 순차적으로 폴링 데이터 요청을 전송하고,
   상기 복수 개의 노드들 각각의 상기 제1 송수신기는 상기 폴링 데이터 요청에 응답하여 해당 노드와 연결된 폴링형 센서로부터의 폴링 데이터를 상기 제1 주파수 대역을 통하여 상기 게이트웨이로 전송하고,
   상기 복수 개의 노드들 각각의 상기 제2 송수신기는 해당 노드와 연결된 이벤트형 센서에서 특정 이벤트가 감지되면 상기 이벤트형 센서로부터의 이벤트 데이터를 상기 제2 주파수 대역을 통하여 상기 게이트웨이로 전송하고,
   상기 제1 주파수 대역을 통하여 상기 폴링 데이터가 전송되는 것과 상기 제2 주파수 대역을 통하여 상기 이벤트 데이터가 전송되는 것은 동시에 일어나며,
   상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역 중 적어도 하나는 ISM 대역인 것을 특징으로 하는 M2M 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. M2M 시스템을 구성하는 게이트웨이와 복수 개의 노드들 간의 통신 방법으로서,
   상기 게이트웨이 및 상기 복수개의 노드들 각각은, 제1 주파수 대역을 통하여 데이터를 송신하거나 수신하는 제1 송수신기; 및 제2 주파수 대역을 통하여 데이터를 송신하거나 수신하는 제2 송수신기를 포함하고,
   상기 복수 개의 노드들 각각이 상기 제1 송수신기를 이용하여, 해당 노드와 연결된 폴링형 센서로부터의 폴링 데이터를 상기 제1 주파수 대역을 통하여 상기 게이트웨이로 전송하는 과정; 및
   상기 복수 개의 노드들 중 적어도 하나의 노드가 상기 제2 송수신기를 이용하여, 해당 노드와 연결된 이벤트형 센서에서 특정 이벤트가 감지되면 상기 이벤트형 센서로부터의 이벤트 데이터를 상기 제2 주파수 대역을 통하여 상기 게이트웨이로 전송하는 과정을 포함하고,
   상기 폴링 데이터를 전송하는 과정에서,
   상기 게이트웨이는 상기 제1 주파수 대역을 통하여 상기 복수 개의 노드들 각각에 순차적으로 폴링 데이터 요청을 전송하고,
   상기 복수 개의 노드들 각각은 상기 폴링 데이터 요청에 응답하여 상기 폴링 데이터를 상기 게이트웨이로 전송하며,
   상기 제1 주파수 대역을 통하여 상기 폴링 데이터가 전송되는 것과 상기 제2 주파수 대역을 통하여 상기 이벤트 데이터가 전송되는 것은 동시에 일어나고,
   상기 제1 주파수 대역 및 상기 제2 주파수 대역 중 적어도 하나는 ISM 대역인 것을 특징으로 하는 통신 방법.
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제

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