KR101945180B1 - Wireless iot module coordinate system - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템을 제시하고 있다. 본 발명에 따른 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템은 무선 IoT 모듈을 관리하는 시스템에 있어서, 데이터가 저장되는 서버와, 상기 데이터를 수집하고 통신을 가능케 하는 인터넷과, 기 지정된 디바이스 정보를 송수신하는 무선 IoT 모듈 상기 기 지정된 디바이스 정보 및 데이터를 상기 서버, 인터넷 또는 무선 IoT 모듈로 전송하고 상기 무선 IoT 모듈을 제어하는 코디네이터를 포함한다. 본 발명에 따르면, IEEE802.15.4e TSCH를 사용하여 기존 대비 유연성 및 신뢰성 높은 무선 IoT 모듈 관리가 가능하다.The present invention suggests a wireless IoT module coordination system. A wireless IoT module coordination system according to the present invention is a system for managing a wireless IoT module, comprising: a server for storing data; an Internet for collecting the data and enabling communication; and a wireless IoT module for transmitting / receiving pre- And a coordinator for transmitting predetermined device information and data to the server, the Internet, or a wireless IoT module and controlling the wireless IoT module. According to the present invention, the flexible and reliable wireless IoT module management using the IEEE802.15.4e TSCH It is possible.

Description

무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템{WIRELESS IOT MODULE COORDINATE SYSTEM}{WIRELESS IOT MODULE COORDINATE SYSTEM}

본 발명은 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 IEEE802.15.4e TSCH를 이용하여 무선 IoT 모듈을 제어하는 기술에 관한 것이다.The present invention relates to a wireless IoT module coordination system, and more particularly, to a technology for controlling a wireless IoT module using an IEEE 802.15.4e TSCH.

정보 통신 기술(ICT; Information & Communication Technology)의 발전에 따라 주변에 존재하는 대다수의 기기들은 통신 네트워크를 통해 상호 연결되어 연동하는 구조로 변화하고 있으며, ICT의 급속한 발전을 통해 만물이 모바일과 인터넷을 통해 연결되어 서로 소통하는 사회, 즉 사물과 사람이 네트워크로 연결되는 초연결사회(Hyper Connected Society)로 언제든지(anytime)와 어디든지(anyplace)라는 연결 세계에 무엇이든지(anything)라는 연결 차원을 추가하는 새로운 연결 생태계인 사물인터넷(IoT; Internet of Things)을 구축해가고 있다.With the development of Information & Communication Technology (ICT), the majority of devices in the vicinity are changing into a structure that is interlinked and interconnected through a communication network. Through the rapid development of ICT, A hyperconnected society in which objects and people are connected to each other through a network that communicates with each other through a network, and adds a connection dimension of "anything" to any world of "anytime" and "anywhere" (Internet of Things), a new linking ecosystem to the Internet.

사물인터넷(IoT)은 기존의 유선통신기반 인터넷 및 모바일 인터넷보다 진화된 단계의 인터넷으로서, 초기 유선통신 시대에는 PC와 같은 사물간의 연결을 통해서만 데이터 교환이 발생함으로써 매개체로서 사람의 개입이 요구되었으나, 점차적인 무선통신 기술의 발달로 사람과 사람, 사람과 사물, 사물과 사물로 통신 가능 범위가 확대되고, 나아가 사물 간의 자율적 통신도 가능한 사물통신(M2M)으로 발전하였다.Internet (IoT) is an evolutionary stage of Internet than wired communication based internet and mobile internet. In the early wired communication period, human intervention was required as an intermediary by exchanging data only through connection between objects such as PC. However, With the progress of wireless communication technology gradually, the range of communication with people, people, objects, things and things has been expanded, and furthermore, it has developed into M2M, which can communicate autonomously between objects.

M2M을 통해서 주요 구성 요소 간 센싱, 제어, 정보 교환 및 처리 등이 가능한 지능적 관계가 형성되고, 이것이 서비스 형태로 변화되었으며, 더 나아가서 사물인터넷(IoT)을 통해 이러한 M2M의 개념이 무선통신을 넘어 인터넷 구조상에 적용됨으로써, 현실과 가상세계의 모든 정보와 상호작용하는 개념으로 차세대 인터넷 환경이 진화되고 있다.Through the M2M, intelligent relationships that can be sensed, controlled, exchanged, and processed between the major components have been formed, and this has been transformed into a service type. Furthermore, the concept of M2M through the Internet (IoT) By applying to the structure, the next generation Internet environment is evolving into a concept that interacts with all the information of reality and virtual world.

이러한 사물 인터넷(IoT)으로의 진화에 따라서 다양한 기기들이 IoT 디바이스로 변화되고 있는데, IoT 디바이스들은 다양한 네트워크 방식으로 서로 연결되어 인터넷 망을 구축하게 된다. 이들 IoT 디바이스는 다양한 네트워크의 접속을 위한 통신 수단이 구비되며, 이러한 네트워크의 접속을 위해서 IoT 디바이스의 통신 수단에 대한 네트워크 접속 정보의 설정이 필요하며 여러 모듈들이 필요하다. As the Internet (IoT) evolves, various devices are being changed to IoT devices. IoT devices are connected to each other by various network methods to construct an internet network. These IoT devices are provided with communication means for connection of various networks, and in order to connect these networks, it is necessary to set network connection information for the communication means of the IoT device and various modules are required.

특히 산업용 무선 IoT 모듈 및 이를 활용한 공정제어, 재난안전관리시스템 등의 구축시 무선 MAC(매체접근제어프로토콜)의 효율성에 관한 연구 또한 중요하게 다뤄지고 있다. TSCH무선 MAC의 표준 규격은 IEEE802.15.4를 통해 제시되어 있으나, 코디네이터와 디바이스들간에 협력에 의한 스케줄링 방법에 대해서는 표준에서 다루지 않고 있으며, 각자 고유한 방법으로 구현하는 실정이다. 또한 기존의 무선 IoT 모듈들을 이용하기 위해서는 IEEE802.15.4 혹은 Zigbee와 같은 방법을 사용하였으나, 수용노드 개수의 한계 및 채널 간섭으로 인한 문제점이 발생하였다.Particularly, research on the efficiency of wireless MAC (Medium Access Control Protocol) is important when building industrial wireless IoT module, process control using this, and disaster safety management system. Although the standard of TSCH wireless MAC is proposed through IEEE802.15.4, the cooperative scheduling method between the coordinator and the devices is not covered in the standard, and each of them is implemented by a unique method. Also, in order to use existing wireless IoT modules, the same method as IEEE802.15.4 or Zigbee was used, but there were problems due to the limitation of the number of receiving nodes and channel interference.

한국공개특허공보 제10-2012-0136579호 (IoT통신모듈에 설치된 프로그램을 업그레이드하는 운영관리 장치 및 그 구동방법)Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2012-0136579 (an operation management device for upgrading a program installed in the IoT communication module and a driving method thereof)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 무선 IoT 모듈 및 이를 활용한 공정제어, 재난안전관리시스템 구축시 무선 MAC의 관리 효율을 높일 수 있는 무선 IoT모듈 코디네이트 시스템 제공을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a wireless IoT module coordination system capable of enhancing the management efficiency of a wireless MAC when a wireless IoT module, a process control using the wireless IoT module, and a disaster safety management system are constructed.

본 발명의 일 측면에 따른 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템은 무선 IoT 모듈을 관리하는 시스템에 있어서, 데이터가 저장되는 서버와, 상기 데이터를 수집하고 통신을 가능케 하는 인터넷과, 기 지정된 디바이스 정보를 송수신하는 무선 IoT 모듈 및 상기 기 지정된 디바이스 정보 및 데이터를 상기 서버, 인터넷 또는 무선 IoT 모듈로 전송하고 상기 무선 IoT 모듈을 제어하는 코디네이터를 포함한하며, 상기 코디네이터는 상기 무선 IoT 모듈 제어시, 상기 무선 IoT모듈과 통신할 방식 및 순서를 제어할 수 있다.A wireless IoT module coordination system according to one aspect of the present invention is a system for managing a wireless IoT module, comprising: a server for storing data; an Internet for collecting the data and enabling communication; And a coordinator for transmitting the IoT module and the pre-designated device information and data to the server, the Internet, or a wireless IoT module and controlling the wireless IoT module, wherein the coordinator communicates with the wireless IoT module You can control the way you do and the order.

바람직하게 상기 코디네이터는 상기 무선 IoT 모듈 제어시 IEEE802.15.4e TSCH를 사용할 수 있다.Preferably, the coordinator can use the IEEE 802.15.4e TSCH when controlling the wireless IoT module.

바람직하게 상기 코디네이터는 상기 기 지정된 디바이스 정보 및 데이터를 상기 서버, 인터넷 또는 무선 IoT 모듈로 전송하며 상기 무선 IoT 모듈을 제어하되, 스마트 단말기와 연동될 수 있다.Preferably, the coordinator transmits the pre-designated device information and data to the server, the Internet, or the wireless IoT module, and controls the wireless IoT module, but may be interlocked with the smart terminal.

또한 바람직하게 코디네이터는 네트워크에 조인하는 디바이스의 EBs(Enhanced Beacons)를 스캐닝하는 스캐닝부; 광고노드로부터 상기 EB를 수신함과 동시에 상기 EB에 포함된 정보를 이용하여 슬롯프레임과 링크를 초기화하며 디바이스를 TSCH모드로 전환시키는 전환부; 및 상기 디바이스에서 슬롯프레임과 링크를 할당하되, 슬롯프레임 사이클마다 채널 오프셋이 변환된 동작주파수 f로 호핑하고, 채널매핑에 따라 채널을 할당하는 할당부;를 포함할 수 있다.Preferably, the coordinator further comprises: a scanning unit for scanning EBs (Enhanced Beacons) of a device joining the network; A switching unit for receiving the EB from the advertisement node and initializing a slot frame and link using the information included in the EB, and switching the device to the TSCH mode; And an allocator allocating a slot frame and a link in the device, hopping the channel offset at the converted operating frequency f every slot frame cycle, and allocating a channel according to the channel mapping.

그리고 바람직하게 코디네이터는 디바이스가 네트워크에 조인시, EBs들의 집합요소들의 값을 모두 OR시켰을 때, 1홉 또는 2홉 이내에서 점유되어 사용되는 윈도우를 제외한 0으로 표시되는 윈도우 중에서 하나를 랜덤으로 선택하여 할당하도록 할 수 있다.Preferably, when the device joins the network, the coordinator randomly selects one of windows 0 to be occupied within one hop or two hops except for the window used when the values of the aggregate elements of EBs are all ORed .

본 발명에 따르면, IEEE802.15.4e TSCH를 사용하여 기존 대비 유연성 및 신뢰성 높은 무선 IoT 모듈 제어가 가능하고, 디바이스가 네트워크에 조인시, EBs들의 집합요소들의 값을 모두 OR시켰을 때, 1홉 또는 2홉 이내에서 점유되어 사용되는 윈도우를 제외한 0으로 표시되는 윈도우 중에서 하나를 랜덤으로 선택하여 할당하도록 하며, 2홉 이내의 자기 주변에서 관찰되는 스케줄을 피해서 자신의 스케줄을 잡게 됨으로 인해 TSCH에서 유일한 링크를 할당하여 충돌이 없는 링크 설정이 가능한 효과가 있다.According to the present invention, the flexible and reliable wireless IoT module control using the IEEE802.15.4e TSCH When a device joins the network, one of the windows indicated by 0 except for the window occupied within one hop or two hops is randomly selected and allocated when the values of the aggregate elements of EBs are all ORed And it is possible to set a link without collision by allocating a unique link in the TSCH since it schedules its own schedule while avoiding the schedule observed in the vicinity of 2 hops.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템의 슬롯프레임 사이클 구조를 나타낸 예시도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템의 타임슬롯을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템의 채널 시퀀스를 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템의 선택 알고리즘을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 단말기와 연동 가능한 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템을 나타낸 도면이다
1 is a configuration diagram of a wireless IoT module coordination system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating a slot frame cycle structure of a wireless IoT module coordination system according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of a time slot of a wireless IoT module coordination system according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of a channel sequence of a wireless IoT module coordination system according to an embodiment of the present invention.
5 is an exemplary diagram illustrating a selection algorithm of a wireless IoT module coordination system according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating a wireless IoT module coordination system operable with a smart terminal according to an embodiment of the present invention

본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다. 또한 본 발명의 실시예에서 제시되는 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있다. 마찬가지로 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In order to fully understand the present invention, operational advantages of the present invention, and objects achieved by the practice of the present invention, reference should be made to the accompanying drawings and the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments of the present invention. It is also to be understood that the specific structure or functional description presented in the embodiments of the present invention is illustrated for the purpose of describing an embodiment according to the concept of the present invention only and embodiments according to the concept of the present invention may be embodied in various forms . Likewise, it should be understood that the present invention should not be construed as limited to the embodiments described herein, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the present invention.

본 발명의 일실시예에 따른 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템은 산업용 무선 IOT모듈들을 이용한 공정제어/재난관리시스템 구축시, 코디네이터는 분산된 다수의 디바이스들(산업용 IoT모듈)과 통신채널을 확보하고 디바이스들로부터의 정보를 인터넷 백본에 물려있는 서버단으로 전송하거나, 서버단으로부터 전달되는 제어 정보를 각 디바이스들에게 제공하는 역할을 하게 된다.In the wireless IoT module coordination system according to an embodiment of the present invention, when a process control / disaster management system using industrial wireless IOT modules is constructed, the coordinator secures communication channels with a plurality of distributed devices (industrial IoT modules) To the server terminal inherited from the Internet backbone, or to provide the control information transmitted from the server terminal to each device.

따라서, 코디네이터는 분산된 디바이스들과 효과적 통신 채널을 설정하기 위해 time slotted channel hopping 방법을 쓰며, 타임슬롯 할당과 호핑 시퀀스를 스케줄링하기 위한 방법을 구비하여야 한다.Therefore, the coordinator must employ a time slotted channel hopping method to establish an effective communication channel with distributed devices, and have a method for scheduling time slot assignment and hopping sequence.

이러한 스케줄링 방법을 효과적으로 제공하기 위해서, centaralized 또는 distributed 방식으로 트래픽 모니터링 및 상황인지 알고리즘이 구비되어야 하며, 디바이스들과 적절한 절차로 통신채널을 연결/유지/해제하는 기능을 구비하여야 한다.In order to effectively provide such a scheduling method, a traffic monitoring and context aware algorithm must be provided in a centrally or distributed manner, and a function of connecting / holding / releasing a communication channel with devices should be provided.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템(1)의 구성도로서 이를 참조하여 설명한다.FIG. 1 is a configuration diagram of a wireless IoT module coordination system 1 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

본 발명의 일 실시예에 따른 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템(1)은 서버(10), 인터넷(20), 코디네이터(40), 무선 IoT 모듈(30)을 포함한다.The wireless IoT module coordination system 1 according to an embodiment of the present invention includes a server 10, an Internet 20, a coordinator 40, and a wireless IoT module 30.

서버(10)는 사용자가 원하는 정보 및 데이터 등을 저장하는 역할을 하며, 일반적인 database(DB) 형태로 구현할 수 있다.The server 10 stores information and data desired by the user, and can be implemented in a general database (DB) format.

인터넷(20)은 컴퓨터 네트워크 통신망으로서 주지의 기술이며 정보 검색, 수집 등을 행할 수 있으며 통신을 가능케 한다.The Internet 20 is a well-known technology as a computer network communication network, and can perform information search and collection, and enables communication.

무선 IoT 모듈(30)은 코디네이터(40)에 의해 관리되고 각각의 정보를 갖는 개체이며 일반 산업 현장에서 쓰이는 여러 디바이스의 형태로 구현될 수 있다.The wireless IoT module 30 is managed by the coordinator 40 and is an entity having respective information and can be implemented in the form of various devices used in a general industrial field.

코디네이터(40)는 무선 IoT 모듈(30)을 관리하는 장치로서 복수개의 무선 IoT 모듈(30) 제어시 각 무선 IoT 모듈(30)과 통신할 방식, 순서들을 결정하고, 인터넷을 거쳐 서버(10)로 수집할 데이터 및 제어할 데이터의 전송 등 총체적인 제어를 수행한다. 이때 코디네이터(40)는 산업용 센서 무선통진 표준인 IEEE802.15.4e TSCH를 사용할 수 있다. 코디네이터(40)는 PC, 모바일폰 등의 중앙처리장치(CPU, AP)의 형태로 구현될 수 있다.The coordinator 40 manages the wireless IoT module 30 and determines the order and procedures for communicating with the wireless IoT modules 30 when controlling the plurality of wireless IoT modules 30, And the transmission of the data to be controlled and the data to be controlled. At this time, the coordinator 40 can use IEEE802.15.4e TSCH, which is an industrial sensor wireless communication standard. The coordinator 40 may be implemented in the form of a central processing unit (CPU, AP) such as a PC or a mobile phone.

코디네이터(40)는 IEEE802.15.42 TSCH를 사용하여 무선 IoT 모듈(30)을 이용한 공정제어, 재난관리시스템 구축시, 코디네이터(40)는 분산된 다수의 디바이스의 형태로 구현된 무선 IoT 모듈(30)과 인터넷(20), 서버(10) 등과 통신할 통신채널을 확보하고 무선 IoT 모듈로부터의 정보를 인터넷(20), 서버(10) 등으로 전송하는 등 제어를 수행할 수 있다. 이 때 코디네이터(40)는 분산된 다수의 무선 IoT 모듈(30)과 효과적으로 통신채널을 설정하기 위해 타임 슬롯 채널 호핑(time slotted channel hopping)방법을 쓸 수 있는데, 타임슬롯 할당과 호핑 시퀀스를 스케줄링하기 위한 방법을 먼저 구비해야한다. 이러한 스케줄링 방법을 제공하려면 centralized 혹은 distributed 방식으로 트래픽 모니터링 및 상황 인지 알고리즘을 구비할 수 있으며, 다수의 무선 IoT 모듈 즉 디바이스들과 적합한 절차로 통신채널을 연결/유지/해제 하는 기능 역시 구비할 수 있다.The coordinator 40 uses the IEEE802.15.42 TSCH to construct a wireless IoT module 30 implemented in the form of a plurality of distributed devices when the process control and disaster management system using the wireless IoT module 30 are constructed. A communication channel to communicate with the Internet 20, the server 10, and the like, and transmits information from the wireless IoT module to the Internet 20, the server 10, and the like. In this case, the coordinator 40 may use a time slotted channel hopping method to efficiently establish a communication channel with a plurality of distributed wireless IoT modules 30. In this case, the coordinator 40 may schedule a time slot allocation and a hopping sequence You must first come up with a method for To provide such a scheduling method, a traffic monitoring and context aware algorithm may be provided in a centralized or distributed manner, and a function of connecting / maintaining / releasing a communication channel by a proper procedure with a plurality of wireless IoT modules or devices may be provided .

이하, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 IoT 모듈을 관리하는 시스템에 있어서 TSCH스케줄링 방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a TSCH scheduling method in a system for managing a wireless IoT module according to an embodiment of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템의 슬롯프레임 사이클 구조를 나타낸 예시도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템의 타임슬롯을 나타낸 예시도이다.FIG. 2 is an exemplary view illustrating a slot frame cycle structure of a wireless IoT module coordination system according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is an exemplary view illustrating time slots of a wireless IoT module coordination system according to an embodiment of the present invention. to be.

time slot동안 하나의 노드는 한 프레임을 보내고 상대 노드는 프레임을 잘 받은 경우 Ack로 응답한다. 만약, Ack가 주어진 시간 내에 오지 않으면 다음 할당된 전송 타임슬롯 때까지 재전송을 기다린다.During a time slot, one node sends one frame and the other node responds with Ack if the frame is well received. If Ack does not come within a given time, it waits for retransmission until the next allocated transmission time slot.

광고노드(Advertiser node)들은 EBs(Enhanced Beacons)을 정기적으로 송출한다.Advertiser nodes periodically broadcast EBs (Enhanced Beacons).

EBs는 동기정보(Synchronization information), 채널호핑정보(channel hopping information), 타임슬롯정보(Timeslot information), 및 초기 링크/슬롯프레임 정보(Initial link and slotframe information)을 포함한다.EBs includes synchronization information, channel hopping information, timeslot information, and initial link and slotframe information.

동기정보(synchronization information)는 새 디바이스가 네트워크에 동기를 맞출 수 있도록 한다. 채널호핑정보(channel hopping information)는 새 디바이스가 채널호핑순서를 알 수 있도록 한다. 타임슬롯정보(Timeslot information)는 프레임의 전송과 애크놀리지먼트를 전송할 수 있는 시간을 나타낸다. 초기 링크/슬롯프레임 정보(Initial link and slotframe information)는 새 디바이스가 광고노드로부터 전송을 들을 수 있는 시점과 광고노드에게 전송할 수 있는 시점을 알 수 있게 해준다. The synchronization information enables the new device to synchronize with the network. Channel hopping information allows the new device to know the channel hopping order. Timeslot information indicates the time at which frame transmission and acknowledgment can be transmitted. The initial link and slotframe information allows the new device to know when to send a message from the ad node and when to send it to the ad node.

네트워크에 조인하는 절차를 설명하면 다음과 같다.The procedure for joining to the network is as follows.

네트워크에 조인하는 디바이스는 EBs를 스캐닝한다. 광고노드로부터 어떤 한 EB를 받는 즉시, 상위계층에게 이를 통지하고, 상위계층은 받은 EB에 포함된 정보를 이용하여 slotframe과 link를 초기화하며, 디바이스를 TSCH 모드로 전환시킨다. The device joining the network scans the EBs. Upon receipt of an EB from the advertisement node, the upper layer informs the upper layer, and the upper layer initializes the slotframe and the link using the information included in the received EB, and switches the device to the TSCH mode.

그런후, 디바이스는 통신자원들(slotframe들과 link들)을 할당한다. 그리고 자기차례에 광고를 시작할 수도 있다. The device then allocates communication resources (slotframes and links). And you can start advertising on your own turn.

디바이스들간에 직접 통신이 가능한 한 링크(link)는 t(slot in the frame)와 chOf(Channel offset)의 쌍으로 주어진다. As long as direct communication between devices is possible, a link is given as a pair of t (slot in the frame) and chOf (channel offset).

a link[t, chOf]a link [t, chOf]

ASN은 네트워크가 설치동작된 이래로 지나간 슬롯의 토탈 개수를 나타내며,

Figure 112016129786149-pat00001
, 여기서 S는 the slotframe size, k는 the slotframe cycle을 뜻한다.The ASN represents the total number of slots that have gone through since the network was installed,
Figure 112016129786149-pat00001
, Where S is the slotframe size and k is the slotframe cycle.

채널 오프셋은 동작주파수 f로 다음과 같이 변환된다.The channel offset is converted to the operating frequency f as follows.

Figure 112016129786149-pat00002
Figure 112016129786149-pat00002

여기서, nch는 채널의 토탈개수를 뜻하고, F는 Channel Hopping Seq. Table을 통한 look-up 함수이다. Where n ch denotes the total number of channels, F denotes the Channel Hopping Seq. It is a look-up function through Table.

S와 nch는 서로 소(prime)이다.S and n ch are prime to each other.

각 링크는 k사이클을 도는 동안에 k 가능 채널들을 순환하게 된다.Each link cycles through the k-capable channels while continuing the k-cycle.

예를들어, nch=16, S=7인 네트워크에서 link[t=3, chOf=1]의 채널 시퀀스를 보면 도 4에 도시된 바와 같다.For example, a channel sequence of link [t = 3, chOf = 1] in a network with n ch = 16 and S = 7 is as shown in FIG.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템의 채널 시퀀스를 나타낸 예시도이다.4 is a diagram illustrating an example of a channel sequence of a wireless IoT module coordination system according to an embodiment of the present invention.

link(t=3, chOf=1)은 다음 표 1와 같이 매 slotframe cycle마다 f 주파수로 호핑하고 채널매핑에 따라 채널이 할당된다. link (t = 3, chOf = 1) is hopped at f frequency every slotframe cycle as shown in Table 1, and a channel is allocated according to channel mapping.

Figure 112016129786149-pat00003
Figure 112016129786149-pat00003

따라서 충돌이 일어나서는 안되는 링크(non conflict link)는 유일한 값의 t와 chOf의 쌍을 할당해주면 된다는 것이다.Therefore, a non conflict link can be assigned a unique pair of t and chOf.

한 슬롯프레임 내에 타임슬롯의 개수 S 와 채널 개수 nch인 네트워크에서 전체 링크의 쌍 표현을

Figure 112016129786149-pat00004
(집합요소가 타임슬롯 오프셋 k와 채널오프셋 j의 쌍, 여기서
Figure 112016129786149-pat00005
,
Figure 112016129786149-pat00006
)집합으로 다음과 같이 표현할 수 있다.In a network with a number of time slots S and a channel number n ch in a slot frame,
Figure 112016129786149-pat00004
(The set element is a pair of timeslot offset k and channel offset j, where
Figure 112016129786149-pat00005
,
Figure 112016129786149-pat00006
) Set can be expressed as follows.

link {t=k, chOf=j} ∈ Φ = {{0, 0},{0, 1},...,{0, j},...,{0, nch-1},..., {0, n ch -1}, ..., {0, 0}, ..., {0, j}, ...,

{1, 0},{1, 1},...,{1, j},...,{1, nch-1},{1, 0}, {1, 1}, ..., {1, j}, ..., {1, n ch -1}

:                                        :

{k, 0},{k, 1},...,{k, j},...,{k, nch-1},..., {k, n ch -1}, {k, 0}, {

::

{S-1, 0},{S-1, 1},...,{S-1, j},...,{S-1, nch-1}}{S-1, 0}, {S-1, 1}, ..., {S-1, j}, ..., {S-1, n ch -1}}

광고노드는 집합 Φ의 요소에 한 비트씩을 할당하여 그 링크가 점유이면 1, 그렇지 않으면 0으로 표현한다. 광고노드는 해당 링크의 점유여부를 포함하는 비트열(집합 Φ를 비트표현)을 EB(enhanced beacon)에 포함시켜 광고를 하게 된다.The advertisement node assigns one bit to each element of the set Φ and expresses it as 1 if the link is occupied or 0 otherwise. The advertisement node advertises the bit stream (containing the set Φ bit representation) including the occupation of the link in the enhanced beacon (EB).

유일한 값 link{k,j}의 할당방법을 설명하면 다음과 같다.The allocation method of the unique value link {k, j} will be described as follows.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템의 선택 알고리즘을 나타낸 예시도이다.5 is an exemplary diagram illustrating a selection algorithm of a wireless IoT module coordination system according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 각 노드의 번호는 현재 자기가 점유한 쌍값(=링크)이다. 쌍값으로 표현된 집합의 요소들 각각에 한 비트값을 할당하고 집합 전체를 이진열 표현으로 바꾼다.As shown in FIG. 5, the number of each node is a pair value (= link) occupied by the current node. Assign a bit value to each element of the set represented by the pair value and change the entire set to a binary representation.

빨간색 1은 자신이 점유한 링크값이고, 검정색 1은 1 홉으로 떨어진 이웃 노드들이 점유한 링크를 나타낸다.Red 1 is the link value occupied by itself, and black 1 is the link occupied by neighboring nodes that have fallen to one hop.

새롭게 디바이스가 조인하려고 할때, EBs들의 집합요소들의 값을 모두 OR 시킨 후, 1로 표시되는 링크는 1 홉 또는 2 홉 이내에서 점유되어 사용되는 윈도우를 뜻한다. 따라서 이러한 윈도우를 제외한 0으로 표시되는 윈도우 중에서 하나를 랜덤(random)하게 선택하면 된다.When a new device is attempting to join, all the values of the aggregate elements of EBs are ORed, and the link indicated by 1 means the window occupied within one hop or two hops. Therefore, one of the windows displayed with 0s other than this window may be selected randomly.

결과적으로 7번과 8번 요소가 프리(free)하게 남으며 이중 하나 7을 선택하면, 새로운 노드는 자신의 스케줄을 요소 7번에 해당하는 link (k, j) 를 취득하고,As a result, elements 7 and 8 remain free, and if one of them is selected, the new node acquires the link (k, j) corresponding to element 7 of its schedule,

Figure 112016129786149-pat00007
식과 채널매핑테이블을 통해 채널 호핑 시퀀스를 따라 부모노드에 조인하고 통신을 할 수 있다.
Figure 112016129786149-pat00007
The formula and channel mapping table can be used to join and communicate with the parent node along the channel hopping sequence.

2 홉 이내의 자기 주변에서 관찰되는 스케줄을 피해서 자신의 스케줄을 잡게 됨으로 인해 TSCH에서 유일한 링크를 할당하여 충돌이 없는 링크 설정이 가능하게 할 수 있다.It is possible to set a link without collision by allocating a unique link in the TSCH since it schedules its own schedule while avoiding the schedule observed in the vicinity of 2 hops.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 단말기와 연동 가능한 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템(2)을 나타낸 도면으로서 이를 참조하여 설명하면, 서버(10), 인터넷(20), 무선 IoT 모듈(30) 및 코디네이터(40)는 전술한 바와 같으며, 스마트 단말기는(50) 스마트폰, 태블릿 PC 등의 형태로 구현될 수 있다. 스마트 단말기(50)는 코디네이터(40)와 연동되어 코디네이터(40)가 수행하는 무선 IoT 모듈(30) 관리 및 제어 등을 행할 수 있으며, 이는 모바일 앱 형태로도 운영될 수 있다. 또한 서버(10)와 인터넷(20) 역시 스마트 단말기(50)를 이용하여 통신 및 제어가 가능하며 스마트 단말기(50) 내에 서버(10), 인터넷(20) 기능 등이 구비될 수도 있다. FIG. 6 is a diagram illustrating a wireless IoT module coordination system 2 capable of interworking with a smart terminal according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the server 10, the Internet 20, the wireless IoT module 30, And the coordinator 40 are as described above, and the smart terminal 50 may be implemented in the form of a smart phone, a tablet PC, or the like. The smart terminal 50 can perform management and control of the wireless IoT module 30 performed by the coordinator 40 in cooperation with the coordinator 40. The smart terminal 50 can also be operated as a mobile app. The server 10 and the Internet 20 can also be communicated and controlled by using the smart terminal 50 and the server 10 and the Internet 20 may be provided in the smart terminal 50.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였다. 그러나 본 발명이 상기한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.The present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments. It will be apparent to those skilled in the art that the present invention is not limited to the embodiments described above and that various modifications and changes may be made by one of ordinary skill in the art without departing from the scope of the present invention, It is to be understood that the technical idea of the present invention extends to the extent possible.

1,2 : 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템
10 : 서버
20 : 인터넷
30 : 무선 IoT모듈
40 : 코디네이터
50 : 스마트 단말기
410 : 스캐닝부
420 : 전환부
430 : 할당부
1,2: Wireless IoT Module Coordinate System
10: Server
20: Internet
30: Wireless IoT module
40: Coordinator
50: Smart terminal
410: Scanning section
420:
430:

Claims (5)

무선 IoT 모듈을 관리하는 시스템에 있어서,
데이터가 저장되는 서버;
상기 데이터를 수집하고 통신을 가능케 하는 인터넷;
기 지정된 디바이스 정보를 송수신하는 무선 IoT 모듈; 및
상기 기 지정된 디바이스 정보 및 데이터를 상기 서버, 인터넷 또는 무선 IoT 모듈로 전송하고 상기 무선 IoT 모듈을 제어하는 코디네이터를 포함하며,
상기 코디네이터는,
상기 무선 IoT 모듈 제어시, 상기 무선 IoT모듈과 통신할 방식 및 순서를 제어하고,
디바이스가 네트워크에 조인시, EBs들의 집합요소들의 값을 모두 OR시켰을 때, 1홉 또는 2홉 이내에서 점유되어 사용되는 윈도우를 제외한 0으로 표시되는 윈도우 중에서 하나를 랜덤으로 선택하여 할당하도록 하는 것을 특징으로 하는 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템.
A system for managing a wireless IoT module,
A server for storing data;
An internet for collecting the data and enabling communication;
A wireless IoT module for transmitting and receiving previously designated device information; And
And a coordinator for transmitting the pre-designated device information and data to the server, the Internet, or a wireless IoT module and controlling the wireless IoT module,
Wherein the coordinator comprises:
Controlling the manner and order of communication with the wireless IoT module when the wireless IoT module is controlled,
When a device joins a network, one of the windows displayed occupied within one hop or two hops except for the window to be used, which is displayed as 0, is randomly selected and allocated when the values of the aggregate elements of EBs are all ORed Wireless IoT module coordination system.
제1항에 있어서,
상기 코디네이터는 상기 무선 IoT 모듈 제어시 IEEE802.15.4e TSCH를 사용하는 것을 특징으로 하는 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the coordinator uses the IEEE 802.15.4e TSCH when controlling the wireless IoT module.
제1항에 있어서,
상기 코디네이터는 상기 기 지정된 디바이스 정보 및 데이터를 상기 서버, 인터넷 또는 무선 IoT 모듈로 전송하며 상기 무선 IoT 모듈을 제어하되, 스마트 단말기와 연동하는 것을 특징으로 하는 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the coordinator transmits the pre-designated device information and data to the server, the Internet, or the wireless IoT module, and controls the wireless IoT module, and interworks with the smart terminal.
제1항에 있어서
상기 코디네이터는,
네트워크에 조인하는 디바이스의 EBs(Enhanced Beacons)를 스캐닝하는 스캐닝부;
광고노드로부터 상기 EB를 수신함과 동시에 상기 EB에 포함된 정보를 이용하여 슬롯프레임과 링크를 초기화하며 디바이스를 TSCH모드로 전환시키는 전환부; 및
상기 디바이스에서 슬롯프레임과 링크를 할당하되, 슬롯프레임 사이클마다 채널 오프셋이 변환된 동작주파수 f로 호핑하고, 채널매핑에 따라 채널을 할당하는 할당부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 IoT 모듈 코디네이트 시스템.
The method of claim 1, wherein
Wherein the coordinator comprises:
A scanning unit for scanning EBs (Enhanced Beacons) of a device joining the network;
A switching unit for receiving the EB from the advertisement node and initializing a slot frame and link using the information included in the EB, and switching the device to the TSCH mode; And
And an allocation unit allocating a slot frame and a link in the device, hopping the channel offset at the converted operating frequency f every slot frame cycle, and allocating a channel according to the channel mapping. .
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Citations (2)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160072548A1 (en) * 2014-09-10 2016-03-10 Texas Instruments Incorporated Techniques for Generation of a Frequency Hopping Sequence
KR101618856B1 (en) * 2015-07-02 2016-05-09 가온미디어 주식회사 IoT gateway device linking multiple IoT device

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