KR101943148B1 - 자가 적응 IoT 디바이스 및 시스템 - Google Patents

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Abstract

자가 적응 IoT 디바이스 및 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 디바이스 제어 방법은, 디바이스들의 상태들, 디바이스들의 연결 상태, 디바이스로부터 수신한 데이터의 속성을 인지하고, 이를 기초로, 디바이스들을 제어한다. 이에 의해, IoT 디바이스, IoT 시스템 및 그 환경이 열악한 상태에서도, 지속적인 IoT 서비스 제공이 가능해지고, 사용자의 사적인 데이터나 중요 데이터에 대해서는 보안성을 향상시킬 수 있게 된다.

Description

자가 적응 IoT 디바이스 및 시스템{Self Adaptive IoT Device and System}
본 발명은 IoT(Internet of Things)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 IoT 디바이스를 제어하는 방법 및 이를 적용한 시스템에 관한 것이다.
IoT 서비스는 우리에게 보다 다양하고 편리하며 안전한 생활을 제공하게 될 것이다. 이와 같은 다양한 IoT 서비스를 위한 전제는, 세상에 널리 퍼져 있는 다양한 많은 IoT 디바이스들을 최적으로 제어할 수 있도록 하는 것이다.
IoT 디바이스들을 최적으로 제어하는 것은, 제어 내용이 사용자의 의도에 부합하는 것임은 물론, 지속적으로(즉, 끊김 없는) IoT 서비스가 제공되도록 하는 것이다.
나아가, IoT 디바이스들에 저장되어 있는 많은 데이터들 중 사용자의 사적인 데이터나 중요 데이터에 대해서는 보안성을 제공하여 주는 것이 추가적으로 요구된다.
이에, 지속적인 IoT 서비스 제공과 사용자 보안성 강화를 위한 IoT 제어 방법에 대한 모색이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, IoT 디바이스들의 상태, 연결 상태 및 전달되는 데이터의 속성을 기반으로 IoT 디바이스들을 제어하는 방법 및 이를 적용한 IoT 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 디바이스 제어 방법은, 제1 디바이스의 상태를 인지하는 단계; 상기 제1 디바이스에 연결된 제2 디바이스의 상태를 인지하는 단계; 상기 제1 디바이스와 상기 제2 디바이스의 연결 상태를 인지하는 단계; 상기 제2 디바이스로부터 수신한 데이터의 속성을 인지하는 단계; 및 상기 제1 디바이스의 상태, 상기 제2 디바이스의 상태, 상기 연결 상태 및 상기 데이터의 속성 중 적어도 하나를 기초로, 상기 제1 디바이스 및 상기 제2 디바이스 중 적어도 하나를 제어하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 제어 단계는, 상기 제1 디바이스의 상태, 상기 제2 디바이스의 상태 및 상기 연결 상태를 기초로, 상기 제2 디바이스의 데이터 전송을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어 단계는, 상기 제2 디바이스의 데이터 전송 주기를 제어할 수 있다.
그리고, 상기 제1 디바이스는, 서버 시스템에 연결되며, 상기 제어 단계는, 상기 데이터의 속성을 기초로, 상기 제1 디바이스로부터 상기 서버 시스템으로의 데이터 전달 여부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어 단계는, 상기 제1 디바이스의 상태, 상기 제2 디바이스의 상태 및 상기 연결 상태 중 적어도 하나에 대한 우선 순위와, 상기 데이터의 속성의 우선 순위를 비교하여, 상기 제2 디바이스의 데이터 전송을 제어할 수 있다.
그리고, 상기 제1 디바이스의 상태는, 상기 제1 디바이스의 메모리 상태를 포함하고, 상기 제2 디바이스의 상태는, 상기 제2 디바이스의 배터리 상태를 포함할 수 있다.
또한, 상기 데이터의 속성은, 긴급성, 전송 주기, 개인성 및 보안성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 게이트웨이는, 상기 게이트웨이의 상태를 인지하는 제1 인지 모듈; 상기 게이트웨이에 연결된 디바이스의 상태를 인지하는 제2 인지 모듈; 상기 제1 디바이스와 상기 제2 디바이스의 연결 상태를 인지하는 제3 인지 모듈; 상기 제2 디바이스로부터 수신한 데이터의 속성을 인지하는 제4 인지 모듈; 및 상기 제1 디바이스의 상태, 상기 제2 디바이스의 상태, 상기 연결 상태 및 상기 데이터의 속성 중 적어도 하나를 기초로, 상기 제1 디바이스 및 상기 제2 디바이스 중 적어도 하나를 제어하는 제어 모듈;을 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, IoT 디바이스들의 상태, 연결 상태 및 전달되는 데이터의 속성을 기반으로 IoT 디바이스들을 제어할 수 있게 되어, IoT 디바이스, IoT 시스템 및 그 환경이 열악한 상태에서도, 지속적인 IoT 서비스 제공이 가능해진다.
나아가, IoT 디바이스들에 저장되어 있는 많은 데이터들 중 사용자의 사적인 데이터나 중요 데이터에 대해서는 보안성을 향상시킬 수 있어, 사용자의 사생활 침해 및 정보 유출 등의 폐해를 미연에 방지할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 시스템에서 제공하는 SAF의 개념 설명에 제공되는 도면,
도 2는 LC-IoT 디바이스에 의해 SAF들을 수행하는 과정을 개념적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 시스템을 도시한 도면,
도 4 내지 도 6은 IoT 게이트웨이의 구조 및 동작 방식을 나타낸 도면들,
도 7 내지 도 11은, IoT 게이트웨이에 의한 다양한 SAF 수행 과정들을 예시한 도면들,
도 12는 IoT 게이트웨이에 마련된 SAM의 상세 블럭도, 그리고,
도 13은 IoT 디바이스의 데이터 속성을 예시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
1. SAF(Self-Adaptive Function : 자가 적응 기능)
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 시스템에서 제공하는 SAF의 개념 설명에 제공되는 도면이다. 도 1에는 4가지 SAF들이 제시되어 있는데, 이 SAF들은 예시적인 것에 불과하다. 제시되지 않은 다른 종류의 SAF들을 상정하는 것이 가능하다.
AOM(Adaptive Operation Management based on battery status)은 SC-IoT 디바이스(Small Scale IoT device)의 배터리 상태에 따라 SC-IoT 디바이스를 적응적으로 제어하는 기능이다.
SC-IoT 디바이스는 하위 계층에 속하는 IoT 디바이스(예를 들면, 스위치, 전등)를 지칭하고, 아래에서 기술할 LC-IoT 디바이스(Large Scale IoT device)는 상위 계층에 속하는 IoT 디바이스(예를 들면, 게이트웨이)를 지칭한다.
ADH(Adaptive Delivery Handling based on network status)는 SC-IoT 디바이스와 LC-IoT 디바이스(Large Scale IoT device) 간의 네트워크 연결 상태에 따라 SC-IoT 디바이스를 적응적으로 제어하는 기능이다.
AMM(Adaptive Memory Management)는 LC-IoT 디바이스의 메모리 상태에 따라 SC-IoT 디바이스를 적응적으로 제어하는 기능이다.
ABM(Adaptive Behavior Management based on data content)은 SC-IoT 디바이스의 데이터 속성(종류/내용)에 따라 LC-IoT 디바이스 및/또는 SC-IoT 디바이스를 적응적으로 제어하는 기능이다.
2. 자가 인지 및 제어
도 1에 제시된 SAF들은 LC-IoT 디바이스에 의해 수행된다. 도 2는 LC-IoT 디바이스에 의해 SAF들을 수행하는 과정을 개념적으로 나타내었다. 도 2에 도시된 바와 같이, SAF 수행은, SAM(Self Aware Module)에 의한 인지/결정 및 제어 모듈(Control Module)에 의한 제어로 이루어진다.
SAM은 다수의 AM(Aware Module)과 DH(Decision Handler)를 포함하고, 제어 모듈은 적응적 보고 주기 제어(Adaptive reporting period control) 모듈과 적응적 전달 제어(Adaptive delivery control) 모듈을 포함한다.
BAM(Battery Aware Module)은 AOM를 위해 SC-IoT 디바이스의 배터리 상태를 인지하고, NAM(Network Aware Module)은 ADH를 위해 SC-IoT 디바이스와 LC-IoT 디바이스 간의 네트워크 상태를 인지하며, MAM(Memory Aware Module)은 AMM을 위해 LC-IoT 디바이스의 메모리 상태를 인지하고, DAM(Data Aware Module)은 ABM을 위해 SC-IoT 디바이스의 데이터 속성을 인지한다.
DH는 AM들의 인지 결과를 기반으로 보고 주기와 데이터 전달 여부 등을 결정한다. 적응적 보고 주기 모듈과 적응적 전달 제어 모듈은 DH의 결정 결과에 따라 SC-IoT 디바이스와 LC-IoT 디바이스를 제어한다.
3. IoT 시스템
전술한 SAF들이 제공될 수 있는 IoT 시스템을 도 3에 예시하였다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 시스템을 도시한 도면이다.
본 발명의 실시예에 따른 IoT 시스템은, 도 3에 도시된 바와 같이, IoT 디바이스(100), IoT 게이트웨이(200), IoT 서비스 플랫폼(300) 및 IoT 서비스 단말(400)을 포함하여 구축된다.
IoT 디바이스(100)는 전술한 SC-IoT 디바이스를 의미하고, IoT 게이트웨이(200)는 LC-IoT 디바이스를 의미한다.
IoT 서비스 플랫폼(300)은 IoT 게이트웨이(200)를 통해 수집된 IoT 디바이스(100)의 데이터들을 기반으로 IoT 서비스 단말(400)에 다양한 서비스를 제공하는 서버 시스템이다.
4. IoT 게이트웨이에 의한 SAF 수행
도 4 내지 도 6은 IoT 게이트웨이(200)의 구조 및 동작 방식을 나타낸 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, IoT 게이트웨이(200)는 IoT 디바이스(100)와 통신 연결을 위한 사물 인터페이스(Thing Interface), 전술한 SAM(Self-Adaptation Module) 및 IoT 디바이스 플랫폼(IoT device platform)을 구비한다.
IoT 디바이스 플랫폼은 IoT 서비스 플랫폼(300)과 인터랙션하는 SW 플랫폼이다.
도 5는 IoT 게이트웨이(200)의 동작 방식을 나타낸 도면이다. 도 5에 도시된 바와 같이, IoT 게이트웨이(200)의 SAM은 자가 인지를 통해 결정된 제어 내용에 따라 IoT 디바이스(100)를 제어한다.
도 6은 SAM의 상세 구조를 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, SAM은, 사물 인터페이스와 연동을 위한 유닛(Thing interworking unit), 자가 적응 기능을 수행하기 위한 유닛(Self adaptation unit), IoT 디바이스 플랫폼과 연동을 위한 유닛(IoT platform interworking unit)을 구비한다.
도 7 내지 도 10에는, IoT 게이트웨이에 의한 다양한 SAF 수행 과정들을 예시하였다.
도 7에는, IoT 게이트웨이(200)의 메모리 부족이 인지되어(①), SAM이 IoT 디바이스(100)의 보고(전송) 주기를 증가시킬 것을 결정하여, 증가된 주기로 데이터 보고가 이루어지도록 IoT 디바이스(100)를 제어(②)하는 과정이 도시되어 있다.
도 8에는, IoT 디바이스(100)와 IoT 게이트웨이(200) 간의 네트워크 혼잡이 인지되어(①), SAM이 IoT 디바이스(100)의 보고 주기를 증가시킬 것을 결정하여, 증가된 주기로 데이터 보고가 이루어지도록 IoT 디바이스(100)를 제어(②)하는 과정이 도시되어 있다.
도 9에는, IoT 디바이스(100)의 배터리 잔량 부족이 인지되어(①), SAM이 IoT 디바이스(100)의 보고 주기를 증가시킬 것을 결정하여, 증가된 주기로 데이터 보고가 이루어지도록 IoT 디바이스(100)를 제어(②)하는 과정이 도시되어 있다.
도 10에는, IoT 디바이스(100)로부터 전달받은 데이터가 개인적(사적)이고 주요한 데이터임이 인지되어(①), SAM이 데이터를 IoT 서비스 플랫폼(300)에 업로드(전달) 하지 않도록 IoT 디바이스 플랫폼을 제어(②)하는 과정이 도시되어 있다.
도 11에는, IoT 게이트웨이(200)의 메모리 부족이 인지되고(①), IoT 디바이스(100)로부터 전달받은 데이터가 중요 데이터임이 인지된 경우(①), SAM의 DH가 제어 내용을 결정하여 제어(②)하는 과정이 도시되어 있다.
도 11에서, 1) 메모리 잔량에 우선 순위를 두는 경우, DH는 중요 데이터 임에도 불구하고 데이터를 저장하지 않는 것으로 결정하게 될 것이고, 2) 데이터 중요도에 우선 순위를 두는 경우, DH는 메모리 잔량이 많지 않음에도 불구하고 데이터를 저장하는 것으로 결정하게 될 것이다.
이와 같이, SAM의 DH는, 메모리 잔량 상태, 배터리 상태, 네트워크 연결 상태, 데이터 속성에 대해 각각 우선 순위를 부여하고, 부여된 우선 순위를 비교하여, 제어 내용을 결정하게 된다.
5. IoT 게이트웨이
도 12는 IoT 게이트웨이(200)에 마련된 SAM의 상세 블럭도이다. 도 12는 ㄷ도 6에 도시된 SAM을 보다 상세하게 도시한 도면이다.
도 12에 도시된 바와 같이, IoT 게이트웨이(200)는, IoT 플랫폼 연동부(IoT Platform Interworking Unit)(210), 자가 적응부(Self Adaptation Unit)(220), 사물 연동부(Thing Interworking Unit)(240), NIC 모니터링(Network Interface Card monitoring) 모듈(250) 및 파일 시스템(file system)(260)을 포함한다.
IoT 플랫폼 연동부(210)는 IoT 플랫폼 제어 메시지 전달부(IoT Platform Control Message Sender)(211), IoT 플랫폼 데이터 수신부(IoT Platform Data Receiver)(212), IoT 플랫폼 전송부(IoT Platform Sender)(213) 및 사물 데이터 전달부(Thing Data Receiver)(214)를 포함한다.
IoT 플랫폼 제어 메시지 전달부(211)는 IoT 플랫폼 데이터 수신부(212)를 통해 IoT 게이트웨이(200)의 IoT 디바이스 플랫폼(미도시)으로부터 수신한 제어 명령을 자가 적응부(220)에 전달하고, IoT 플랫폼 전송부(213)는 사물 데이터 수신부(214)를 통해 자가 적응부(220)로부터 수신한 데이터를 IoT 디바이스 플랫폼으로 전송한다.
사물 연동부(240)는, 사물 데이터 전송부(Thing Data Sender)(241), 사물 데이터 수신부(Thing Data Receiver)(242), 사물 제어 데이터 수신부(Thing Control Message Sender)(243) 및 사물 제어 데이터 전송부(Thing Control Data Receiver)(244)를 포함한다.
사물 데이터 전송부(241)는 사물 데이터 수신부(242)를 통해 IoT 디바이스(100)로부터 수신된 데이터를 자가 적응부(220)에 전달하고, 사물 제어 데이터 전송부(244)는 사물 제어 데이터 수신부(243)를 통해 자가 적응부(220)로부터 수신한 제어 명령을 IoT 디바이스(100)에 전송한다.
자가 적응부(220)는 데이터 수신부(Data Receiver)(221), IoT 플랫폼 전송부(IoT Platform Sender)(222), 데이터 변환부(Data Conversion Unit)(223), 사물 전송부(Thing Sender)(224), 적응적 전달 제어 모듈(225), BAM(226), DAM(227), 적응적 보고 주기 제어 모듈(228), MAM(229), DH(Decision Handler)(230) 및 NAM(231)를 포함한다.
데이터 수신부(221)는 IoT 플랫폼 연동부(210)와 사물 연동부(240)로부터 데이터와 제어 명령을 수신하고, 데이터 변환부(223)는 데이터와 제어 명령을 BAM(226)과 DAM(227)에서 처리할 수 있는 포맷으로 변환한다.
적응적 전달 제어 모듈(225)은 IoT 서비스 플랫폼(300)과 인터랙션 하는 IoT 디바이스 플랫폼에 대한 데이터 전달 관련 제어 명령을 IoT 플랫폼 전송부(222)를 통해 전송한다.
적응적 보고 주기 제어 모듈(228)는 IoT 디바이스(100)의 데이터 보고(전송) 주기를 사물 전송부(224)를 통해 전송한다.
BAM(226)은 수신된 데이터로부터 IoT 디바이스(100)의 배터리 상태를 인지하고, DAM(227)은 수신된 데이터로부터 IoT 디바이스(100)의 데이터 속성을 인지한다.
MAM(229)은 파일 시스템(260)을 모니터링하여 IoT 게이트웨이(200)의 메모리 상태를 인지하고, NAM(231)은 NIC 모니터링 모듈(250)의 모니터링 결과로부터 IoT 게이트웨이(200)와 IoT 디바이스(100) 간의 네트워크 상태를 인지한다.
DH(230)는 AM들(226, 227, 229, 231)의 인지 결과를 기반으로 IoT 디바이스(100)와 IoT 플랫폼의 제어 내용을 결정하고, 결정한다.
DH(230)에 의한 제어 내용 결정에는, 1) BAM(226)에서 인지된 배터리 상태, 2) NAM(231)에서 인지된 네트워크 상태, 3) MAM(229)에서 인지된 메모리 상태 및 4) DAM(227)에서 인지된 데이터 속성이 참고된다.
DAM(227)에서 인지되는 IoT 디바이스(100)의 데이터 속성은, 도 13과 같이 분류될 수 있다. 즉, 도 13에 도시된 바와 같이, IoT 디바이스(100)의 데이터 속성은, 1) 긴급 데이터인지 아닌지(또는 그 정도), 2) 보고 주기가 긴 데이터인지 짧은 데이터인지(또는 그 정도), 3) 개인적 데이터인지 여부(또는 그 정도), 4) 보안이 요구되는 데이터인지 여부(또는 그 정도)가 포함된다.
한편, 도 13에 제시된 데이터 속성은 예시적인 것에 불과하므로, 데이터 속성은 예시된 바와 다르게 부여될 수 있다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
220 : 자가 적응부(Self Adaptation Unit)
225 : 적응적 전달 제어 모듈(Adaptive delivery control)
226 : BAM(Battery Aware Module)
227 : DAM(Data Aware Module)
228 : 적응적 보고 주기 제어(Adaptive reporting period control) 모듈
229 : MAM(Memory Aware Module)
230 : DH(Decision Handler)
231 : NAM(Network Aware Module)

Claims (8)

  1. 제1 디바이스의 상태를 인지하는 단계;
    상기 제1 디바이스에 연결된 제2 디바이스의 상태를 인지하는 단계;
    상기 제1 디바이스와 상기 제2 디바이스의 연결 상태를 인지하는 단계;
    상기 제2 디바이스로부터 수신한 데이터의 속성을 인지하는 단계; 및
    상기 제1 디바이스의 상태, 상기 제2 디바이스의 상태, 상기 연결 상태 및 상기 데이터의 속성 중 적어도 하나를 기초로, 상기 제1 디바이스 및 상기 제2 디바이스 중 적어도 하나를 제어하는 단계;를 포함하고,
    상기 제1 디바이스는,
    서버 시스템에 연결되며,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 데이터의 속성을 기초로, 상기 제1 디바이스로부터 상기 서버 시스템으로의 데이터 전달 여부를 제어하며,
    상기 제1 디바이스의 상태, 상기 제2 디바이스의 상태 및 상기 연결 상태 중 적어도 하나에 대한 우선 순위와, 상기 데이터의 속성의 우선 순위를 비교하여, 상기 제2 디바이스의 데이터 전송을 제어하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제어 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어하는 단계는,
    상기 제2 디바이스의 데이터 전송 주기를 제어하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제어 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 디바이스의 상태는,
    상기 제1 디바이스의 메모리 상태를 포함하고,
    상기 제2 디바이스의 상태는,
    상기 제2 디바이스의 배터리 상태를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제어 방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터의 속성은,
    긴급성, 전송 주기, 개인성 및 보안성 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 디바이스 제어 방법.
  8. 게이트웨이에 있어서,
    상기 게이트웨이의 상태를 인지하는 제1 인지 모듈;
    상기 게이트웨이에 연결된 제1 디바이스와 제2 디바이스의 상태를 인지하는 제2 인지 모듈;
    상기 제1 디바이스와 상기 제2 디바이스의 연결 상태를 인지하는 제3 인지 모듈;
    상기 제2 디바이스로부터 수신한 데이터의 속성을 인지하는 제4 인지 모듈; 및
    상기 제1 디바이스의 상태, 상기 제2 디바이스의 상태, 상기 연결 상태 및 상기 데이터의 속성 중 적어도 하나를 기초로, 상기 제1 디바이스 및 상기 제2 디바이스 중 적어도 하나를 제어하는 제어 모듈;을 포함하고,
    상기 제1 디바이스는,
    서버 시스템에 연결되며,
    상기 제어 모듈은,
    상기 데이터의 속성을 기초로, 상기 제1 디바이스로부터 상기 서버 시스템으로의 데이터 전달 여부를 제어하며,
    상기 제1 디바이스의 상태, 상기 제2 디바이스의 상태 및 상기 연결 상태 중 적어도 하나에 대한 우선 순위와, 상기 데이터의 속성의 우선 순위를 비교하여, 상기 제2 디바이스의 데이터 전송을 제어하는 것을 특징으로 하는 게이트웨이.
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