KR102027255B1 - 저전력 광역 통신 네트워크에서 게이트웨이 선택과 종단단말기의 식별자 및 세션키 분배 시스템 및 방법 - Google Patents

저전력 광역 통신 네트워크에서 게이트웨이 선택과 종단단말기의 식별자 및 세션키 분배 시스템 및 방법 Download PDF

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본 발명은 저전력 광역 통신 네트워크에서 게이트웨이 선택과 종단단말기의 식별자 및 세션키 분배 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서버는 특정 게이트웨이를 서빙게이트웨이로 결정하고 서빙게이트웨이에서 해당 종단단말기로 응답정보를 송신하도록 하여, 종단단말기가 정보를 수신하였음을 알리는 응답정보(ACK)를 기설정된 시간 내에 수신하기 어려운 환경에서도 원활한 통신을 수행할 수 있는 저전력 광역 통신 네트워크에서 게이트웨이 선택과 종단단말기의 식별자 및 세션키 분배 시스템 및 방법에 관한 것이다.

Description

저전력 광역 통신 네트워크에서 게이트웨이 선택과 종단단말기의 식별자 및 세션키 분배 시스템 및 방법 {Gateway Selection and End Device Identifier and Session Key Distribution System and Method in a Low Power Wide Area Communication Network}
본 발명은 저전력 광역 통신 네트워크에서 게이트웨이 선택과 종단단말기의 식별자 및 세션키 분배 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 서버는 특정 게이트웨이를 서빙게이트웨이로 결정하고 서빙게이트웨이에서 해당 종단단말기로 응답정보(ACK)를 송신하도록 하여, 종단단말기가 정보를 수신하였음을 알리는 응답정보를 기설정된 시간 내에 수신하기 어려운 환경에서도 원활한 통신을 수행할 수 있는 저전력 광역 통신 네트워크에서 게이트웨이 선택과 종단단말기의 식별자 및 세션키 분배 시스템 및 방법에 관한 것이다.
저전력 광역 통신 네트워크(Low Power Wide Area Network)는 통신 서비스 범위가 10km 이상으로 광역을 커버함과 동시에 전력 소모가 적은 무선 통신망으로 사물인터넷(Internet of Things, IoT), 특히 사물인터넷 가운데 적은 용량의 데이터를 생산하고 처리하는 디바이스 간의 연결 기술에 해당하는 소물인터넷(Internet of Small Things, IoST)에 적합한 통신 네트워크이다.
저전력 광역 통신 네트워크를 구현하기 위한 대표적인 시스템에는 LoRaWAN(LoRa Wide Area Network)이 있으며, LoRaWAN은 LoRa 연합(Alliance)에서 표준화를 하며, LoRa 통신방식을 사용하고 종단단말기(End Device) 게이트웨이(Gateway), 네트워크/참여서버(Network/Join Server) 및 응용서버(Application Server)로 구성되는 시스템이다.
일반적으로, LoRaWAN 시스템에서 종단단말기는 수도 및 가스계량기, 주차센서, 자산추적기, 환경센서 및 연기감지기 등 기능을 갖는 엔드포인트(End Point)에 해당하고, 게이트웨이는 네트워크서버에 유무선 방식의 IP 백홀로 연결되며, 종단단말기에 무선의 통신영역을 제공하여 종단단말기로부터 데이터를 수신하여 네트워크서버에 송신하는 기능을 수행하고, 네트워크서버는 게이트웨이의 무선 자원 관리, 종단단말기의 기본정보 등록 및 인증 및 데이터를 전송하는 기능을 수행한다.
또한, LoRaWAN 환경은 종단단말기의 통신영역과 중첩되는 1 이상의 게이트웨이에서 종단단말기에서 송신하는 패킷을 수신하고, 게이트웨이는 수신한 패킷에 업링크 패킷 속성정보(Metadata)를 추가하여 네트워크서버로 전송하고, 네트워크서버는 1 이상의 게이트웨이로부터 수신한 해당 종단단말기의 패킷을 종합하여 해당 패킷에 대한 응답 패킷(ACK) 또는 다운링크 패킷을 전송할 하나의 게이트웨이를 결정하여, 응답 패킷 또는 다운링크 패킷 속성정보를 해당 종단단말기에 송신하는 것을 특징으로 한다.
한편, 종단단말기가 LoRaWAN 시스템에 참여하기 위해서는 네트워크서버와 참여절차를 수행해야 한다. 참여절차를 위한 대표적인 방법으로는 Activation By Personalization(ABP)와 Over The Air Activation(OTAA)가 있다. ABP의 경우에는 종단단말기와 네트워크서버에 통신에 필요한 종단단말기의 식별자 및 세션키를 사전에 저장하는 방법에 해당하고, OTAA의 경우에는 종단단말기에서 DevEUI, joinEUI, AppKey 및 NwkKey와 같이 해당 종단단말기의 식별자 및 세션키를 도출하기 위한 인자들을 네트워크서버에 전송하고, 네트워크서버들은 해당 인자들에 기초하여 식별자 및 세션키를 도출하여 해당 종단단말기에 전송하는 방법에 해당한다.
위와 같이 종단단말기가 네트워크에 참여하기 위한 과정에서 종단단말기가 참여요청에 대한 데이터를 송신하고, 요청이 승인되었음을 확인하는 정보를 수신하기까지의 딜레이 시간은 기설정된 시간 내에 이루어져야 하며, 마찬가지로 참여요청이 이루어진 후 종단단말기가 네트워크서버에 데이터를 송신하고, 응답정보를 수신하기까지의 딜레이 시간 또한 기설정된 시간 내에 이루어져야 한다.
그러나 게이트웨이와 네트워크서버 간의 3G 통신방식과 같은 상대적으로 통신속도가 느린 방법으로 통신이 수행되거나, 네트워크서버의 처리속도가 느릴 경우 및 1 이상의 게이트웨이가 매쉬(Mesh)형태로 연결되어 있는 경우 등 통신 속도에 영향을 줄 수 있는 요소에 의해 기설정된 시간 내에 통신을 수행하지 못해 실패하고, 실패하는 경우 재전송을 수행하여 네트워크의 부하를 가중시킬 수 있으므로, 이를 개선할 수 있는 방법이 필요한 실정이다.
본 발명은 서버는 특정 게이트웨이를 서빙게이트웨이로 결정하고 서빙게이트웨이에서 해당 종단단말기로 응답정보를 송신하도록 하여, 종단단말기가 정보를 수신하였음을 알리는 응답정보를 기설정된 시간 내에 수신하기 어려운 환경에서도 원활한 통신을 수행할 수 있는 저전력 광역 통신 네트워크에서 게이트웨이 선택과 종단단말기의 식별자 및 세션키 분배 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 종단단말기 및 서버와 통신을 수행하는 1 이상의 게이트웨이를 포함하는 저전력 광역 통신 네트워크시스템으로서, 상기 게이트웨이는, 상기 종단단말기로부터 수신한 제1참여요청정보에 기초하여, 상기 제1참여요청정보 및 제1참여요청속성정보를 포함하는 제2참여요청정보를 상기 서버에 송신하는 참여요청처리부; 상기 서버에서 상기 제2참여요청정보에 상응하여 도출된 제1참여수락정보를 상기 서버로부터 수신하고, 상기 제1참여수락정보에 기초하여 도출된 제2참여수락정보를 상기 종단단말기로 송신하는 참여수락처리부; 상기 제1참여수락정보에 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이속성정보를 포함하는 경우, 상기 종단단말기의 식별자 및 세션키를 저장하는 종단단말정보처리부; 및 상기 종단단말기에서 송신하는 제1확인모드정보를 수신하고, 상기 제1확인모드정보에 포함된 식별자 및 상기 종단단말정보처리부에 저장된 식별자의 일치 여부를 판별하여, 일치하는 경우 응답정보를 상기 종단단말기로 송신하는 확인모드정보처리부;를 포함하는, 저전력 광역 통신 네트워크시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 확인모드정보처리부는, 상기 응답정보를 상기 종단단말기로 송신하는 경우, 상기 제1확인모드정보 및 제1확인모드속성정보를 포함하는 제2확인모드정보를 상기 서버에 송신하고, 상기 제1확인모드속성정보는 제1기준값을 갖는 응답처리속성정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 종단단말정보처리부는, 상기 제1참여수락정보에 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보가 포함되는 경우 상기 종단단말기의 식별자만을 저장할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제1참여수락정보에 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보가 포함되는 경우, 상기 종단단말정보처리부는 상기 종단단말기의 식별자만을 저장하고, 상기 확인모드정보처리부는 상기 응답정보 및 상기 제2확인모드정보를 도출하지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 종단단말정보처리부는, 상기 제1참여수락정보에 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이삭제속성정보를 포함하는 경우 상기 제1참여수락정보에 해당하는 기저장된 종단단말기의 식별자 및 세션키를 삭제할 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 종단단말기와 통신을 수행하는 1 이상의 게이트웨이와 통신을 수행하는 서버를 포함하는 저전력 광역 통신 네트워크시스템으로서, 상기 서버는, 상기 게이트웨이에서 상기 종단단말기에서 수신한 제1참여요청정보에 기초하여 도출된 제2참여요청정보를 상기 게이트웨이로부터 수신하고, 상기 제2참여요청정보에 기초하여 해당 종단단말기의 식별자 및 세션키를 도출하는 종단단말정보도출부; 및 상기 종단단말기와 통신을 수행할 수 있는 1 이상의 상기 게이트웨이 중 어느 하나를 서빙게이트웨이로 결정하고, 상기 제2참여요청정보, 상기 식별자 및 상기 세션키에 기초하여 제1참여수락정보를 도출하고, 상기 제1참여수락정보를 상기 서빙게이트웨이로 송신하는 서빙게이트웨이도출부;를 포함하는, 저전력 광역 통신 네트워크시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 서빙게이트웨이도출부는, 1 이상의 상기 게이트웨이 중 상기 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이에 대해서는, 상기 제2참여요청정보 및 상기 식별자에 기초하여 제2참여수락정보를 도출하고, 상기 제2참여수락정보를 상기 나머지 게이트웨이로 송신하고, 상기 제2참여수락정보는 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 서빙게이트웨이도출부는, 이전에 결정한 서빙게이트웨이 이외에 다른 게이트웨이를 서빙게이트웨이로 결정하는 경우, 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이삭제속성정보를 포함하는 상기 제1참여수락정보를 도출하여 이전에 결정한 상기 서빙게이트웨이로 송신할 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 종단단말기 및 서버와 직접적 혹은 간접적으로 통신을 수행하는 게이트웨이에서 수행되는 저전력 광역 통신 네트워크에서 통신을 제공하는 방법으로서, 상기 종단단말기로부터 수신한 제1참여요청정보에 기초하여, 상기 제1참여요청정보 및 제1참여요청속성정보를 포함하는 제2참여요청정보를 상기 서버에 송신하는 참여요청처리단계; 상기 서버에서 상기 제2참여요청정보에 상응하여 도출된 제1참여수락정보를 상기 서버로부터 수신하고, 상기 제1참여수락정보에 기초하여 도출된 제2참여수락정보를 상기 종단단말기로 송신하는 참여수락처리단계; 상기 제1참여수락정보에 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이속성정보를 포함하는 경우, 상기 종단단말기의 식별자 및 세션키를 저장하는 종단단말정보처리단계; 및 상기 종단단말기에서 송신하는 제1확인모드정보를 수신하고, 상기 제1확인모드정보에 포함된 식별자 및 상기 종단단말정보처리단계에서 저장된 식별자의 일치 여부를 판별하여, 일치하는 경우 응답정보를 상기 종단단말기로 송신하는 확인모드정보처리단계;를 포함하는, 저전력 광역 통신 네트워크에서 통신을 제공하는 방법을 제공한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 종단단말기와 통신을 수행하는 1 이상의 게이트웨이와 직접적 혹은 간접적으로 통신을 수행하는 서버에서 수행되는 저전력 광역 통신 네트워크에서 통신을 제공하는 방법으로서, 상기 게이트웨이에서 상기 종단단말기에서 수신한 제1참여요청정보에 기초하여 도출된 제2참여요청정보를 상기 게이트웨이로부터 수신하고, 상기 제2참여요청정보에 기초하여 해당 종단단말기의 식별자 및 세션키를 도출하는 종단단말정보도출단계; 및 상기 종단단말기와 통신을 수행할 수 있는 1 이상의 상기 게이트웨이 중 어느 하나를 서빙게이트웨이로 결정하고, 상기 제2참여요청정보, 상기 식별자 및 상기 세션키에 기초하여 제1참여수락정보를 도출하고, 상기 제1참여수락정보를 상기 서빙게이트웨이로 송신하는 서빙게이트웨이도출단계;를 포함하는, 저전력 광역 통신 네트워크에서 통신을 제공하는 방법을 제공한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는 저전력 광역 통신 네트워크시스템에서의 종단단말기에 대한 식별자 및 세션키의 분배방법으로서, 서버에 의하여, 1 이상의 게이트웨이에서 송신하는 상기 종단단말기로부터 도출된 참여요청정보를 수신하는 단계; 서버에 의하여, 상기 참여요청정보에 기초하여 해당 종단단말기의 식별자 및 세션키를 도출하는 단계; 서버에 의하여, 상기 1 이상의 게이트웨이 중 어느 하나를 서빙게이트웨이로 결정하고, 상기 서빙게이트웨이로 상기 식별자 및 상기 세션키를 송신하는 단계; 서빙게이트웨이에 의하여, 상기 식별자 및 상기 세션키를 수신하여 저장하는 단계; 및 서빙게이트웨이에 의하여, 상기 종단단말기로부터 확인모드정보를 수신하는 경우, 상기 서버로 상기 확인모드정보를 송신하고, 상기 식별자 및 상기 세션키에 기초하는 응답정보를 상기 종단단말기로 송신하는 단계;를 포함하는, 저전력 광역 통신 네트워크시스템에서의 종단단말기에 대한 식별자 및 세션키의 분배방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 식별자 및 상기 세션키를 송신하는 단계는,
상기 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이로 상기 식별자만을 송신하는 단계를 더 포함하고, 상기 나머지 게이트웨이에 의하여, 상기 식별자를 수신하여 저장하는 단계; 및 상기 종단단말기로부터 상기 확인모드정보를 수신하는 경우, 상기 확인모드정보를 상기 서버로 송신하지 않는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 종단단말기에서 송신하는 응답정보가 필요한 정보를 서빙게이트웨이가 수신하여 응답정보를 도출하여 종단단말기로 송신하므로, 보다 용이하게 통신을 완료할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 응답정보를 서빙게이트웨이에서 직접 도출하여 해당 종단단말기로 송신하므로, 통신 실패에 따른 재전송 빈도를 감소시켜 전체 네트워크의 부하를 감소하게 하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 서빙게이트웨이는 종단단말기가 송신하는 정보 및 제1기준값을 갖는 제1확인모드속성정보를 포함하여 네트워크서버에 송신하므로, 네트워크서버가 추가적인 응답정보를 도출하지 않도록 하여, 네트워크서버의 부하를 감소시키는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 네트워크서버는 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이로 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보를 송신하여, 나머지 게이트웨이가 해당 종단단말기로부터 데이터를 수신하는 경우 처리하지 않도록 하여 네트워크의 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 이전에 선택된 서빙게이트웨이 외에 새로운 서빙게이트웨이를 결정하는 경우 이전에 선택된 서빙게이트웨이에 저장된 해당 종단단말기의 식별자 및 세션키를 삭제하도록 하여, 이전 서빙게이트웨이에서 해당 종단단말기로부터 수신한 데이터를 처리하지 않도록 하므로 네트워크의 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력 광역 통신 네트워크시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 종래의 저전력 광역 통신 네트워크시스템의 통신 과정을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력 광역 통신 네트워크시스템의 통신 과정을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트웨이의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서버의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이전에 결정된 서빙게이트웨이 외에 새로운 서빙게이트웨이가 결정되는 경우에 따른 저전력 광역 통신 네트워크시스템의 통신 과정을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다운링크 정보에 포함되는 정보요소들을 개략적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 업링크 정보의 속성정보에 포함되는 정보요소를 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 종단단말기가 서버를 통해 네트워크에 참여하고, 서빙게이트웨이에서 응답정보를 종단단말기로 송신하는 단계들을 개략적으로 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이의 동작 단계들을 개략적으로 도시한다.
이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. 아래에서 사용되는 용어들 '~부', '컴포넌트', '모듈', '시스템', '인터페이스' 등은 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티(computer-related entity)를 의미하며, 예를 들어, 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어를 의미할 수 있다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 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. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력 광역 통신 네트워크시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 도시한다.
도 1에서 도시한 저전력 광역 통신 네트워크시스템(LPWAN)(10000)은 일반적인 형태의 네트워크를 도시하는 도면에 해당한다. 일반적으로 저전력 광역 통신 네트워크시스템(10000)은 1 이상의 종단단말기(3000), 1 이상의 게이트웨이(1000.N), 네트워크서버(2000) 및 어플리케이션서버를 포함한다. 일반적으로 어플리케이션서버는 종단단말기(3000)에서 송신하는 데이터를 최종적으로 수신하고, 해당 데이터를 모니터링하고 분석하여 사용자의 단말기 등에 서비스를 제공하는 역할을 수행한다. 다만, 본 발명에서는 종단단말기(3000), 게이트웨이(1000.N) 및 네트워크서버(2000)(이하 서버)로 구성된 시스템 및 해당 구성으로 동작하는 과정에 대한 것에 해당하므로, 상기와 같은 구성을 중심으로 설명하도록 한다.
종단단말기(3000)는 가스계량기, 주차센서, 자산추적기, 환경센서 및 연기감지기 등과 같이 센서 또는 엑츄에이터(Actuator) 등에 해당하며, 데이터를 수집하고 변조하여 1 이상의 게이트웨이로 송신하거나, 게이트웨이(1000.N)로부터 제어 신호와 같은 정보들을 수신하는 기능을 수행한다.
게이트웨이(1000.N)는 종단단말기(3000)에서 보내는 정보들을 수신하여 처리한 후 서버(2000)로 송신하는 역할을 수행하며, 일반적으로 게이트웨이(1000.N)는 서버(2000)와 통신을 수행하는 데 있어 유무선 방식의 IP 백홀로 연결되어 IP 기반의 통신을 수행한다. 또한 게이트웨이(1000.N)는 종단단말기(3000)에 무선의 통신영역을 제공하며, 1 이상의 게이트웨이(1000.N)가 제공하는 통신영역은 상호 중첩될 수 있다. 따라서, 중첩되는 영역에 위치한 종단단말기(3000)가 정보를 송신하는 경우 중첩되는 영역을 제공하는 각각의 게이트웨이(1000.N)들은 해당 정보를 수신할 수 있다. 도 1을 참고하면 종단단말기(3000)가 정보를 송신하는 경우 N개의 게이트웨이 가운데 해당 종단단말기(3000)에 무선 통신영역을 제공하는 제1게이트웨이(1000.1), 제2게이트웨이(1000.2) 및 제3게이트웨이(1000.3)에서 해당 정보를 수신하고, 상기 제1게이트웨이(1000.1), 상기 제2게이트웨이(1000.2) 및 상기 제3게이트웨이(1000.3)는 해당 정보를 서버(2000)로 송신할 수 있다. 바람직하게는 상기 게이트웨이(1000.1, 1000.2 및 1000.3)들은 수신한 해당 정보 및 해당 정보에 대한 속성정보(Metadata)를 도출하여 서버(2000)로 송신한다.
한편, 서버(2000)는 종단단말기(3000)가 해당 네트워크에 참여할 수 있도록 하고, 전체 네트워크를 효율적으로 운영하는 기능들을 수행한다. 구체적으로, 서버(2000)가 종단단말기(3000)를 해당 네트워크에 참여할 수 있도록 하기 위한 대표적인 방법으로는 ABP 및 OTAA가 있다. ABP의 경우에는 종단단말기(3000)와 네트워크서버(2000)에 통신에 필요한 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 사전에 저장하는 방법에 해당하고, OTAA의 경우에는 종단단말기(3000)에서 DevEUI, joinEUI, AppKey 및 NwkKey와 같이 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 도출하기 위한 인자들을 게이트웨이를 통해 네트워크서버(2000)로 송신하고, 네트워크서버(2000)들은 해당 인자들에 기초하여 식별자 및 세션키를 도출하여 해당 종단단말기(3000)로 송신하는 방법에 해당한다.
또한, 서버(2000)는 복수의 게이트웨이(1000.N)로부터 종단단말기(3000)에서 도출된 정보들을 수신하고, 경우에 따라 해당 정보에 상응하는 응답정보를 도출하여 해당 종단단말기(3000)로 송신하는 기능을 수행할 수 있다.
구체적으로, 서버(2000)에 의해 종단단말기(3000)가 네트워크에 참여되고, 상기 종단단말기(3000)가 제1확인모드정보를 송신하는 경우, 도 1에서 도시된 바와 같이 상기 제1확인모드정보들을 제1게이트웨이(1000.1), 제2게이트웨이(1000.2) 및 제3게이트웨이(1000.3)에서 수신하여 제1확인모드정보 및 제1확인모드정보에 대한 속성정보를 포함하는 제2확인모드정보를 도출하여 상기 서버(2000)로 송신할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1확인모드정보는 수신 결과를 확인할 수 있는 응답정보(ACK)를 필요로 하는 정보에 해당한다.
한편, 서버(2000)는 상기 제1게이트웨이(1000.1) 내지 상기 제3게이트웨이(1000.3)로부터 상기 제2확인모드정보를 수신하고, 이에 상응하는 응답정보를 도출하여, 상기 응답정보를 해당 종단단말기(3000)에 송신할 특정 게이트웨이를 결정하여, 상기 게이트웨이로 응답정보를 송신한다. 구체적으로, 특정 게이트웨이를 결정하기 위하여 서버(2000)는 네트워크의 상태 및 각각의 게이트웨이의 무선자원 상태 등 네트워크 환경을 고려하여 가장 적합한 게이트웨이를 결정하는 것이 바람직하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 종래의 저전력 광역 통신 네트워크시스템의 통신 과정을 개략적으로 도시한다.
도 2에서 도시하는 통신 과정은 전술한 도 1에서 도시된 종단단말기(3000), 제1게이트웨이(1000.1), 제2게이트웨이(1000.2), 제3게이트웨이(1000.3) 및 서버(2000) 간의 종래의 저전력 광역 통신 네트워크에서의 통신 과정을 도시한 것에 해당한다.
종단단말기(3000)는 최초 전원이 공급되거나, 사용자의 입력 등에 따라서 해당 네트워크에 참여하기 위한 제1참여요청정보를 통신이 가능한 제1게이트웨이(1000.1) 내지 제3게이트웨이(1000.3)로 전송하는 단계(S100)를 수행할 수 있다. 구체적으로, 전술한 OTAA 방식으로 참여하고자 하는 경우, 상기 제1참여요청정보는 DevEUI, joinEUI, AppKey 및 NwkKey와 같이 서버(2000)에서 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 도출하기 위한 1 이상의 인자들을 포함할 수 있다.
한편, 제1게이트웨이(1000.1) 내지 제3게이트웨이(1000.3)는 상기 제1참여요청정보를 수신하고, 상기 제1참여요청정보 및 상기 제1참여요청정보에 대한 속성정보를 포함하는 제2참여요청정보를 도출하여 서버(2000)로 전송하는 단계(S200)를 수행한다. 구체적으로, 상기 속성정보는 서버(2000)로 전송하는 업링크(Uplink)에 필요한 속성정보에 해당될 수 있다.
서버(2000)는 상기 제1게이트웨이(1000.1) 내지 상기 제3게이트웨이(1000.3)로부터 상기 제2참여요청정보를 수신하고, 상기 제2참여요청정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 도출하는 단계(S300)를 수행하고, 상기 제2게이트웨이(1000.2)를 상기 식별자 및 상기 세션키를 해당 종단단말기(3000)로 송신할 게이트웨이로 결정하는 단계(S400)를 수행한다. 이후 상기 서버(2000)는 상기 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 포함하는 제1참여수락정보를 도출하고, 상기 제1참여수락정보를 제2게이트웨이(1000.2)로 전송하는 단계(S500)를 수행하게 된다.
바람직하게는 상기 식별자 및 세션키를 도출하는 단계(S300)에서 상기 서버(2000)는 도출된 상기 식별자 및 상기 세션키를 상기 서버(2000) 내부 또는 별도의 저장부에 저장하는 단계(미도시)를 수행할 수 있다. 또한 상기 제1참여수락정보는 참여수락에 대한 정보 및 종단단말기(3000)로 전송하는 다운링크(Downlink)에 필요한 속성정보를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 제2게이트웨이(1000.2)는 상기 제1참여수락정보를 수신하여 상기 제1참여수락정보에 기초하는 제2참여수락정보를 도출하여 해당 종단단말기(3000)로 전송하는 단계(S600)를 수행하고, 상기 종단단말기(3000)는 상기 제2참여수락정보를 수신하여 해당 네트워크에 대한 참여과정을 완료한다.
바람직하게는, 상기 종단단말기(3000)는 수신한 상기 제2참여수락정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 식별자 또는 세션키를 별도의 저장부에 저장하는 단계(미도시)를 수행할 수도 있다.
한편, 상기 종단단말기(3000)가 상기 제1참여요청정보를 전송하고, 최종적으로 상기 제2참여수락정보를 수신하기까지의 통신 시간은 참여수락딜레이로 정의되고, 상기 참여수락딜레이는 기설정된 시간을 초과하는 경우 통신이 실패한 것으로 간주되어, 해당 과정을 반복할 수 있다.
상기 종단단말기(3000)의 해당 네트워크에 대한 참여과정이 완료된 이후, 상기 종단단말기(3000)는 응답정보를 필요로 하는 제1확인모드정보를 도출하여 상기 제1게이트웨이(1000.1) 내지 상기 제3게이트웨이(1000.3)로 전송하는 단계(S700)를 수행한다. 구체적으로 상기 제1확인모드정보는 서버(2000)로부터 도출된 해당 종단단말기(3000)의 식별자 또는 세션키를 포함할 수 있다.
상기 제1게이트웨이(1000.1) 내지 상기 제3게이트웨이(1000.3)는 수신한 상기 제1확인모드정보 및 상기 제1확인모드정보에 대한 속성정보를 포함하는 제2확인모드정보를 도출하여 서버(2000)로 전송하는 단계(S800)를 수행한다. 바람직하게는 상기 제2참여요청정보를 전송하는 단계(S200)에서와 같이 상기 제1확인모드정보에 대한 속성정보는 서버(2000)로 전송하는 업링크에 필요한 속성정보에 해당할 수 있다.
상기 서버(2000)는 상기 제2확인모드정보를 수신하고, 상기 제2확인모드정보에 기초하여 응답정보를 도출하는 단계(S900)를 수행한다. 구체적으로, 상기 단계(S900)에서는 상기 제2확인모드정보에 포함된 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키에 기초하여 상기 응답정보를 도출하는 것이 바람직하다. 한편, 상기 서버(2000)는 수신한 상기 제2확인모드정보를 포함하는 정보를 도출하여 어플리케이션서버(미도시)로 송신하는 단계(미도시)를 수행할 수도 있다.
또한, 상기 서버(2000)는 상기 제2게이트웨이(1000.2)를 상기 응답정보를 송신할 게이트웨이로 결정하는 단계(S1000)를 수행한다. 도 2에서는 해당 단계(S1000)에서 상기 응답정보를 송신할 게이트웨이로 상기 제2게이트웨이(1000.2)가 결정되었으나, 네트워크의 환경을 고려하여 상기 제1게이트웨이(1000.1) 또는 상기 제3게이트웨이(1000.3)로 결정될 수도 있다.
이후, 상기 서버(2000)는 상기 응답정보를 포함하는 제1응답정보를 도출하고, 상기 제1응답정보를 상기 제2게이트웨이(1000.2)로 전송하는 단계(S1100)를 수행한다. 구체적으로 상기 제1응답정보는 상기 제2확인모드정보에 대한 수신 결과 및 종단단말기(3000)로 전송하는 다운링크에 필요한 속성정보를 더 포함할 수 있다.
마지막으로, 상기 제2게이트웨이(1000.2)는 상기 제1응답정보를 수신하여 상기 제1응답정보에 기초하는 제2응답정보를 도출하여 해당 종단단말기(3000)로 전송하는 단계(S1200)를 수행하고, 상기 종단단말기(3000)는 상기 제2응답정보를 수신하여 송신한 상기 제1확인모드정보에 대한 통신과정을 완료한다.
한편, 상기 종단단말기(3000)가 상기 제1확인모드정보를 전송하고, 최종적으로 상기 제2응답정보를 수신하기까지의 통신 시간은 제1수신딜레이 및 제2수신딜레이로 정의되고, 상기 제1수신딜레이 및 제2수신딜레이는 기설정된 시간을 초과하는 경우 통신이 실패한 것으로 간주되어, 해당 과정을 반복할 수 있다. 이와 같이 통신 실패로 인한 해당 과정의 반복은 네트워크의 부하를 증가시키는 요인이 될 수 있고, 결과적으로 해당 네트워크의 통신효율을 저하시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력 광역 통신 네트워크시스템의 통신 과정을 개략적으로 도시한다.
도 3에서 도시하는 통신 과정은 전술한 도 2에서 도시된 종단단말기(3000), 제1게이트웨이(1000.1), 제2게이트웨이(1000.2), 제3게이트웨이(1000.3) 및 서버(2000) 간의 종래의 과정과 대비하여 본 발명의 일 실시예에 따른 저전력 광역 통신 네트워크에서의 통신 과정을 도시한 것에 해당한다.
도 3에서 도시된 제1참여요청정보 전송단계(S1300), 제2참여요청정보 전송단계(S1400) 및 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 도출하는 단계(S1500)는 도 2에서 전술한 각각의 단계들(S100, S200 및 S300)과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 상기 서버(2000)는 상기 제2게이트웨이(1000.2)를 해당 종단단말기(3000)로 상기 식별자 및 상기 세션키를 송신할 서빙게이트웨이로 결정하는 단계(S1600)를 수행한다. 구체적으로, 상기 서버(2000)는 네트워크 환경을 고려하여 해당 종단단말기(3000)와 최적의 통신을 수행할 수 있는 게이트웨이를 상기 서빙게이트웨이로 결정하는 것이 바람직하며, 상기 서빙게이트웨이는 참여과정이 완료된 종단단말기(3000)로부터 확인모드정보를 수신하는 경우 응답정보를 도출하여 상기 서빙게이트웨이에서 종단단말기(3000)로 상기 응답정보를 송신하는 점에서 도 2에서 전술한 특정 게이트웨이를 결정하는 단계(S400)를 통해 결정된 게이트웨이와는 상이한 기능을 수행하게 된다.
이후 상기 서버(2000)는 상기 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 포함하는 제1참여수락정보를 도출하고, 상기 제1참여수락정보를 상기 서빙게이트웨이에 해당하는 제2게이트웨이(1000.2)로 전송하는 단계(S1700)를 수행한다. 구체적으로, 상기 제1참여수락정보는 참여수락에 대한 정보 및 종단단말기(3000)로 전송하는 다운링크에 필요한 속성정보를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 서빙게이트웨이(1000.2)는 수신한 상기 제1참여수락정보에 포함된 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 저장하는 단계(S1800)를 수행한다. 해당 단계(S1800)를 통해 저장된 상기 식별자는, 해당 종단단말기(3000)가 제1확인모드정보를 전송하는 경우 상기 제1확인모드정보에 포함된 해당 종단단말기(3000)의 식별자와의 일치 여부를 판단하는 기준이 되고, 일치하는 경우 상기 서빙게이트웨이(1000.2)는 저장된 상기 세션키에 기초하여 응답정보를 생성할 수 있다.
또한, 상기 서버(2000)는 상기 서빙게이트웨이(1000.2)로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이(1000.1 및 1000.3)로 해당 종단단말기(3000)의 식별자를 포함하는 제3참여수락정보를 도출하여 전송하는 단계(S1900)를 수행한다. 상기 나머지 게이트웨이(1000.1 및 1000.3)는 상기 제3참여수락정보를 수신하고, 상기 제3참여수락정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 식별자를 저장하는 단계(S2000)를 수행할 수 있다. 해당 단계(S2000)는 후술하는 해당 종단단말기(3000)에서 송신하는 정보를 상기 나머지 게이트웨이(1000.1 및 1000.3)에서 처리하지 않도록 하기 위한 단계이며, 이를 통해 네트워크의 부하를 감소시키는 효과를 발휘할 수 있다.
다음으로, 상기 서빙게이트웨이(1000.2)는 상기 제1참여수락정보에 기초하는 제2참여수락정보를 도출하여 해당 종단단말기(3000)로 전송하는 단계(S2100)를 수행하고, 상기 종단단말기(3000)는 상기 제2참여수락정보를 수신하여 해당 네트워크에 대한 참여과정을 완료한다.
바람직하게는, 상기 종단단말기(3000)는 수신한 상기 제2참여수락정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 식별자 또는 세션키를 별도의 저장부에 저장하는 단계(미도시)를 수행할 수도 있다.
상기 종단단말기(3000)의 해당 네트워크에 대한 참여과정이 완료된 이후, 상기 종단단말기(3000)는 응답정보를 필요로 하는 제1확인모드정보를 도출하여 상기 제1게이트웨이(1000.1) 내지 상기 제3게이트웨이(1000.3)로 전송하는 단계(S2200)를 수행한다.
바람직하게는, 상기 제1확인모드정보는 서버(2000)로부터 도출된 해당 종단단말기(3000)의 식별자 또는 세션키를 포함할 수 있고, 상기 종단단말기(3000)는 상기 제1확인모드정보를 브로드캐스팅 방식으로 전송하여 상기 종단단말기(3000)와 통신이 가능한 1 이상의 게이트웨이(1000.1, 1000.2 및 1000.3)가 상기 제1확인모드정보를 수신할 수 있다.
상기 제1확인모드정보를 수신한 상기 서빙게이트웨이(1000.2)로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이(1000.1 및 1000.3)는 상기 제1확인모드정보에 포함된 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 상기 나머지 게이트웨이(1000.1 및 1000.3)에 저장된 식별자의 일치 여부를 판별하여 일치하는 경우, 상기 제1확인모드정보에 대한 처리 과정을 수행하지 않는 응답종료단계(S2300)를 수행할 수 있다. 해당 단계(S2300)를 통해 복수의 게이트웨이에서 중복하여 상기 제1확인모드정보에 대한 처리 과정을 수행하지 않도록 하여 해당 네트워크의 통신 환경을 원활하게 할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 상기 서빙게이트웨이(1000.2)는 상기 제1확인모드정보를 수신하고, 상기 제1확인모드정보에 포함된 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 상기 서빙게이트웨이(1000.2)에 저장된 식별자의 일치 여부를 판별하여 일치하는 경우, 상기 식별자 및 상기 서빙게이트웨이(1000.2)에 저장된 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키에 기초하여 상기 제1확인모드정보에 대한 응답정보를 도출하는 단계(S2400) 및 상기 응답정보를 해당 종단단말기(3000)로 전송하는 단계(S2500)를 수행한다. 따라서, 상기 종단단말기(3000)는 상기 서빙게이트웨이(1000.2)에서 직접 도출된 상기 응답정보를 수신하여, 종래의 방법과 비교하여 보다 짧은 시간을 갖는 제1수신딜레이에 상기 응답정보를 수신할 수 있다.
이후 상기 서빙게이트웨이(1000.2)는 상기 제1확인모드정보 및 상기 제1확인모드정보에 대한 속성정보를 포함하는 제2확인모드정보를 도출하여 서버(2000)로 전송하는 단계(S2600)를 수행한다. 바람직하게는 상기 제1확인모드정보에 대한 속성정보는 서버(2000)로 전송하는 업링크에 필요한 속성정보에 해당하고, 더 바람직하게는 상기 서빙게이트웨이(1000.2)가 응답정보를 도출하여 전송하였음을 표시하는 제1기준값을 갖는 응답처리속성정보를 포함할 수 있다.
상기 제2확인모드정보를 수신한 서버(2000)는 어플리케이션서버(미도시)로 상기 제2확인모드정보를 포함하는 정보를 송신할 수 있고, 상기 제2확인모드정보에 포함된 응답처리속성정보가 제2기준값을 갖는 경우, 상기 서빙게이트웨이(1000.2)에서 상기 응답정보를 도출하여 전송하지 않은 것으로 판별하여 상기 제2확인모드정보에 기초하여 응답정보를 도출하여 상기 서빙게이트웨이(1000.2)로 전송하는 단계(미도시)를 수행할 수도 있다.
상술한 종단단말기, 게이트웨이 및 서버 간의 통신 방법은 저전력 광역 통신 네트워크(LPWAN)에서 수행되고, 바람직하게는 LoRaWAN에서 해당 방법이 수행될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 게이트웨이의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 4에 도시된 종단단말기(3000) 및 서버(2000)와 통신을 수행하는 1 이상의 게이트웨이(1000)를 포함하는 저전력 광역 통신 네트워크시스템으로서, 상기 게이트웨이(1000)는, 상기 종단단말기(3000)로부터 수신한 제1참여요청정보에 기초하여, 상기 제1참여요청정보 및 제1참여요청속성정보를 포함하는 제2참여요청정보를 상기 서버(2000)에 송신하는 참여요청처리부(1100); 상기 서버(2000)에서 상기 제2참여요청정보에 상응하여 도출된 제1참여수락정보를 상기 서버(2000)로부터 수신하고, 상기 제1참여수락정보에 기초하여 도출된 제2참여수락정보를 상기 종단단말기(3000)로 송신하는 참여수락처리부(1200); 상기 제1참여수락정보에 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이속성정보를 포함하는 경우, 상기 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 저장하는 종단단말정보처리부(1300); 및 상기 종단단말기(3000)에서 송신하는 제1확인모드정보를 수신하고, 상기 제1확인모드정보에 포함된 식별자 및 상기 종단단말정보처리부(1300)에 저장된 식별자의 일치 여부를 판별하여, 일치하는 경우 응답정보를 상기 종단단말기(3000)로 송신하는 확인모드정보처리부(1400);를 포함한다.
구체적으로, 상기 참여요청처리부(1100)는 종단단말기(3000)가 해당 네트워크에 참여하고자 하는 경우 상기 종단단말기(3000)로부터 수신하는 제1참여요청정보 및 상기 제1참여요청정보에 대한 속성정보를 포함하는 제2참여요청정보를 도출하여 서버(2000)로 전송할 수 있다. 바람직하게는, 상기 속성정보는 서버(2000)로 전송하는 업링크에 필요한 속성정보에 해당될 수 있다.
상기 참여수락처리부(1200)는 상기 서버(2000)에서 제2참여요청정보, 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키에 기초하여 도출한 제1참여수락정보를 수신하고, 상기 제1참여수락정보에 기초하여 상기 제2참여수락정보를 도출하여 해당 종단단말기(3000)로 전송한다. 한편, 상기 제2참여수락정보는 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 포함하고, 참여요청에 대한 결과를 포함하는 정보를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 종단단말정보처리부(1300)는 상기 참여수락처리부(1200)에서 수신한 상기 제1참여수락정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 식별자 또는 세션키를 저장한다. 더 구체적으로 상기 제1참여수락정보에 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이속성정보를 포함하는 경우, 상기 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 저장한다. 상기 서버(2000)는 서빙게이트웨이로 결정된 게이트웨이(1000)로 상기 서빙게이트웨이속정보의 값으로 제1기준값을 갖는 상기 제1참여수락정보를 송신하고, 상기 서빙게이트웨이의 종단단말정보처리부(1300)는 상기 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이속성정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 저장한다. 따라서, 해당 게이트웨이(1000)는 저장된 식별자 및 세션키에 기초하여 이후 종단단말기(3000)에서 송신하는 제1확인모드정보에 대한 응답정보를 도출할 수 있는 서빙게이트웨이의 역할을 수행할 수 있게 된다.
한편, 상기 종단단말정보처리부(1300)는 상기 제1참여수락정보에 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보가 포함되는 경우 상기 종단단말기(3000)의 식별자만을 저장한다. 상기 서버(2000)는 상기 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이로 상기 논서빙게이트웨이속성정보의 값으로 제1기준값을 갖는 상기 제1참여수락정보를 송신하고, 상기 나머지 게이트웨이의 종단단말정보처리부(1300)는 상기 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 식별자 만을 저장한다. 따라서, 상기 나머지 게이트웨이는 저장된 식별자에 기초하여 이후 종단단말기(3000)에서 송신하는 제1확인모드정보에 대해 별도의 처리과정을 수행하지 않게 된다.
또한, 전술한 도 3에서 상기 서버(2000)에서 상기 서빙게이트웨이(1000.2)로 송신하는 해당 종단단말기(3000)의 참여수락에 대한 정보를 제1참여수락정보로 정의하고, 상기 나머지 게이트웨이(1000.1 및 1000.3)로 송신하는 해당 종단단말기(3000)의 참여수락에 대한 정보를 제3참여수락정보로 정의하였으나, 이는 서버(2000)에서 상기 서빙게이트웨이속성정보 또는 상기 논서빙게이트웨이속성정보를 포함하는 경우에 따라 참여수락에 대한 정보를 정의한 것이며, 각각의 게이트웨이는 상기 참여수락에 대한 정보를 동일하게 수신하고, 해당 정보에 포함된 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이속성정보 또는 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 식별자 또는 세션키를 저장할 수 있다.
마지막으로, 상기 확인모드정보처리부(1400)는 해당 종단단말기(3000)로부터 응답정보의 수신을 필요로 하는 제1확인모드정보에 기초하여 상기 응답정보를 도출하거나 제1확인모드정보에 대한 처리과정을 수행하지 않을 수 있다.
더 구체적으로, 상기 확인모드정보처리부(1400)는 제1확인모드정보를 수신하고, 상기 제1확인모드정보에 포함된 식별자 및 상기 종단단말정보처리부(1300)에 저장된 식별자의 일치 여부를 판별하여, 일치하는 경우 상기 세션키에 기초하여 도출한 응답정보를 상기 종단단말기(3000)로 송신하고, 상기 제1확인모드정보 및 제1확인모드속성정보를 포함하는 제2확인모드정보를 도출하여 상기 서버(2000)에 송신한다. 한편, 상기 제1확인모드속성정보는 제1기준값을 갖는 응답처리속성정보를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 서빙게이트웨이로 결정된 게이트웨이(1000)는 상기 종단단말정보처리부(1300)에서 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 저장하고, 상기 확인모드정보처리부(1400)는 수신한 제1확인모드정보에 포함된 종단단말기(3000)의 식별자 및 저장된 식별자의 일치 여부를 판별하여, 일치하는 경우 저장된 상기 세션키에 기초하여 응답정보를 도출하여 상기 종단단말기(3000)로 송신하고, 상기 서빙게이트웨이에서 응답정보를 도출하여 송신하였음을 의미하는 제1기준값을 갖는 응답처리속성정보를 포함하는 제2확인모드정보를 도출하여 상기 서버(2000)로 송신할 수 있다. 따라서, 상기 서버(2000)는 상기 응답처리속성정보의 기준값에 기초하여 상기 제1기준값을 갖는 경우 별도의 응답정보를 도출하지 않고, 제2기준값을 갖는 경우 상기 서버(2000)에 저장된 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키에 기초하여 응답정보를 도출하여, 상기 서빙게이트웨이로 송신할 수 있다.
한편, 상기 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이는 상기 종단단말정보처리부(1300)에서 해당 종단단말기(3000)의 식별자만을 저장하고, 상기 확인모드정보처리부(1400)는 수신한 제1확인모드정보에 포함된 종단단말기(3000)의 식별자 및 저장된 식별자의 일치 여부를 판별하여, 일치하는 경우 상기 제1확인모드정보에 대한 응답정보 및 상기 제2확인모드정보를 도출하지 않게 된다. 따라서 상기 서빙게이트웨이를 제외한 나머지 게이트웨이들이 응답정보 및 제2확인모드를 도출하지 않도록 하여 원활한 네트워크 환경을 형성할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 상기 게이트웨이(1000)는 별도의 송수신부(미도시)를 포함하여, 상기 게이트웨이(1000)로 송신되는 정보들을 수신하고, 상기 참여요청처리부(1100), 상기 참여수락처리부(1200), 상기 종단단말정보처리부(1300) 및 상기 확인모드정보처리부(1400)가 수신한 정보들을 처리하고, 상기 처리된 정보들은 다시 송수신부(미도시)를 통해 상기 종단단말기(3000) 또는 상기 서버(2000)로 송신될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서버의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 5에 도시된 종단단말기(3000)와 통신을 수행하는 1 이상의 게이트웨이와 통신을 수행하는 서버(2000)를 포함하는 저전력 광역 통신 네트워크시스템으로서, 상기 서버(2000)는, 상기 게이트웨이에서 상기 종단단말기(3000)에서 수신한 제1참여요청정보에 기초하여 도출된 제2참여요청정보를 상기 게이트웨이로부터 수신하고, 상기 제2참여요청정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 도출하는 종단단말정보도출부(2100); 및 상기 종단단말기(3000)와 통신을 수행할 수 있는 1 이상의 상기 게이트웨이 중 어느 하나를 서빙게이트웨이로 결정하고, 상기 제2참여요청정보, 상기 식별자 및 상기 세션키에 기초하여 제1참여수락정보를 도출하고, 상기 제1참여수락정보를 상기 서빙게이트웨이로 송신하는 서빙게이트웨이도출부(2200);를 포함한다.
구체적으로, 상기 종단단말정보도출부(2100)는 전술한 OTAA과 같은 방법으로 해당 종단단말기(3000)와 참여를 위한 통신을 수행하는 경우 종단단말기(3000)는 상기 제1참여요청정보에 DevEUI, joinEUI, AppKey 및 NwkKey와 같은 인자들을 포함하여 전송하고, 상기 종단단말정보도출부(2100)는 해당 인자들에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 도출하게 된다. 한편 전술한 ABP와 같은 방법의 경우에는 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키가 기저장되어 있으므로 별도의 도출과정은 생략될 수 있다.
한편, 상기 서빙게이트웨이도출부(2200)는 해당 종단단말기(3000)와 통신이 가능한 1 이상의 게이트웨이 가운데 서빙게이트웨이를 결정하고, 상기 서빙게이트웨이 및 상기 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이로 참여수락에 대한 정보를 송신한다.
더 구체적으로, 상기 서빙게이트웨이도출부(2200)는 상기 서빙게이트웨이로 상기 제2참여요청정보, 상기 식별자 및 상기 세션키에 기초하여 제1참여수락정보를 도출하고, 상기 제1참여수락정보를 송신할 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 서빙게이트웨이는 해당 종단단말기(3000)에서 송신하는 제1확인모드정보에 상응하는 응답정보를 도출하여 송신하므로, 상기 서버(2000)는 상기 응답정보를 도출하기 위한 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 포함하여 제1참여수락정보를 상기 서빙게이트웨이로 송신하며, 바람직하게는 제1참여수락정보는 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이속성정보를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 서빙게이트웨이도출부(2200)는 1 이상의 상기 게이트웨이 중 상기 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이에 대해서는, 상기 제2참여요청정보 및 상기 식별자에 기초하여 제2참여수락정보를 도출하고, 상기 제2참여수락정보를 상기 나머지 게이트웨이로 송신하고, 상기 제2참여수락정보는 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보를 포함할 수 있다. 따라서, 상기 나머지 게이트웨이는 수신한 상기 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보에 기초하여 상기 제2참여수락정보에 포함된 해당 종단단말기의 식별자만을 저장할 수 있게 된다.
한편, 상기 서빙게이트웨이도출부(2200)에서 상기 나머지 게이트웨이로 송신하는 제2참여수락정보는 전술한 도 3에서는 제3참여수락정보에 해당하고, 이는 상기 제1참여수락정보를 상기 서빙게이트웨이에서 처리하여 제2참여수락정보를 도출하는 것으로 정의하여 상기 나머지 게이트웨이로 송신하는 참여수락에 대한 정보를 제3참여수락정보로 정의하였다. 따라서 상기 서빙게이트웨이도출부(2200)에서 도출하는 상기 제2참여수락정보는 도 3에서 도시한 제3참여수락정보와 실질적으로 동일하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이전에 결정된 서빙게이트웨이 외에 새로운 서빙게이트웨이가 결정되는 경우에 따른 저전력 광역 통신 네트워크시스템의 통신 과정을 개략적으로 도시한다.
도 6에서 도시한 바와 같이 종단단말기(3000)는 사용자의 입력 혹은 기설정된 재부팅 주기에 의해 재부팅 하는 단계(S2600) 또는 기설정된 참여요청 주기에 의해 해당 네트워크에 다시 참여요청을 단계들을 수행할 수 있다. 따라서, 상기 종단단말기(3000)는 상기 단계(S2600)를 수행하는 경우, 통신이 가능한 1 이상의 게이트웨이로 제1참여요청정보를 전송하는 단계(S2700)을 수행하게 된다. 한편, 상기 제1참여요청정보를 수신 받은 게이트웨이는 상기 서버(2000)로 제2참여요청정보를 전송하는 단계(S2800)를 수행하며, 이와 같은 단계들(S2700 및 S2800)은 전술한 도 3에서 설명한 단계들(S1300 및 S1400)과 실질적으로 동일하다.
한편, 상기 서버(2000)는 1 이상의 게이트웨이로부터 수신 받은 제2참여요청정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 도출하는 단계(S2900)를 수행할 수 있다. 바람직하게는 상기 종단단말기(3000)가 송신하는 제1참여요청정보에 포함되는 식별자 및 세션키를 도출하는 인자들에 의해 해당 종단단말기(3000)에 대한 새로운 식별자 및 세션키를 도출하는 경우에는 상기 단계(S2900)를 수행하고, 새로운 식별자 및 세션키를 도출하지 않고 기존에 도출된 해당 식별자 및 세션키를 그대로 사용하는 경우에는 해당 단계(S2900)는 생략될 수 있다.
이후, 상기 서버(2000)는 해당 식별자 및 세션키를 해당 종단단말기(3000)로 송신할 서빙게이트웨이를 결정하는 단계(S3000)를 수행한다. 더 구체적으로 상기 단계(S3000)는 서빙게이트웨이도출부(2200)에서 수행되며, 상기 단계(S3000)에서 결정된 서빙게이트웨이는 이전의 해당 종단단말기와의 참여요청 과정에 의해 결정된 서빙게이트웨이와 다른 게이트웨이가 서빙게이트웨이로 결정될 수 있으며, 이는 현재 참여요청 과정에서의 네트워크 및 각각의 게이트웨이의 환경을 고려하여 상기 서빙게이트웨이도출부(2200)에서 결정할 수 있다.
따라서, 상기 서빙게이트웨이도출부(2200)가 이전에 결정한 서빙게이트웨이 이외에 다른 게이트웨이를 서빙게이트웨이로 결정하는 경우, 도 6에서는 제1게이트웨이(1000.1)가 새롭게 결정된 서빙게이트웨이에 해당하며, 상기 서빙게이트웨이도출부(2200)는 상기 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 포함하는 제1참여수락정보를 도출하여 상기 새롭게 결정된 서빙게이트웨이(1000.1)로 전송하는 단계(S3100)를 수행한다. 한편, 상기 제1참여수락정보는 상기 서빙게이트웨이(1000.1)가 상기 식별자 및 세션키를 저장하는 단계(S3200)를 수행할 수 있도록 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이속성정보를 포함한다. 따라서, 상기 새롭게 결정된 서빙게이트웨이(1000.1)는 상기 제1참여수락정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 저장하는 단계(S3200)를 수행하고, 상기 제1참여수락정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)로 참여요청의 결과에 대한 정보를 포함하는 제2참여수락정보를 도출하여 전송하는 단계(S3300)를 수행한다.
한편, 상기 서버(2000)는 이전에 참여요청 과정에서 서빙게이트웨이로 결정되지 않고, 현재 참여요청 과정에서도 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 게이트웨이(도 6에서는 제3게이트웨이(1000.3)에 해당한다.)로 상기 종단단말기(3000)의 식별자를 포함하는 제3참여수락정보를 도출하여 전송하는 단계(S3400)를 수행한다. 더 구체적으로 제3참여수락정보는 상기 제3게이트웨이(1000.3)가 해당 종단단말기(3000)의 식별자만을 저장하는 단계(S3500)를 수행할 수 있도록 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보를 포함한다. 따라서, 상기 제3게이트웨이(1000.3)는 상기 서버(2000)로부터 수신한 상기 제3참여수락정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 식별자를 저장하는 단계(S3500)를 수행한다. 한편, 상기 서버(2000)에서 이전에 도출된 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 그대로 사용하는 경우에는 상기 제3참여수락정보를 전송하는 단계(S3400) 또는 상기 종단단말기(3000)의 식별자를 저장하는 단계(S3500)는 생략될 수 있다.
한편, 상기 서빙게이트웨이도출부(2200)는 이전에 결정한 서빙게이트웨이(1000.2) 이외에 다른 게이트웨이를 서빙게이트웨이로 결정하는 경우, 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이삭제속성정보를 포함하는 제4참여수락정보를 도출하여 이전에 결정한 상기 서빙게이트웨이(1000.2)로 송신할 수 있다.
더 구체적으로, 상기 서빙게이트웨이도출부(2200)는 이전에 결정된 상기 서빙게이트웨이(1000.2)가 새롭게 결정된 서빙게이트웨이(1000.1)와 중복하여 응답정보를 도출하는 것을 방지하거나, 새롭게 도출된 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키에 의해 더 이상 활용할 수 없는 기존의 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 삭제하기 위하여, 상기 제4참여수락정보에 제1기준값을 갖는 상기 서빙게이트웨이삭제속성정보를 포함하여 상기 이전에 결정된 서빙게이트웨이로 송신하는 단계(S3600)를 수행할 수 있다.
상기 단계(S3600)에 의해 상기 이전에 결정된 서빙게이트웨이(1000.2)의 상기 종단단말정보처리부(1300)는 상기 제4참여수락정보에 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이삭제속성정보를 포함하는 경우 상기 제4참여수락정보에 해당하는 기저장된 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 삭제하는 단계(S3700)를 수행할 수 있다.
한편, 상기 이전에 결정된 상기 서빙게이트웨이(1000.2)가 현재 참여요청 과정에서 해당 종단단말기(3000)와 통신을 수행하는 경우, 상기 이전에 결정된 서빙게이트웨이(1000.2)는 현재 참여요청 과정에서 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 게이트웨이에 해당하므로, 상기 서빙게이트웨이도출부(2200)는 상기 제4참여수락정보에 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보를 더 포함하여 상기 이전에 결정된 서빙게이트웨이(1000.2)로 송신하고, 상기 서빙게이트웨이의 종단단말정보처리부(1300)는 상기 제4참여수락정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 새롭게 도출된 식별자를 저장하는 단계(S3800)를 수행할 수 있다.
바람직하게는, 상기 종단단말정보도출부(2100)에서 기존에 도출된 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 사용하는 경우, 상기 종단단말기(3000)의 식별자를 저장하는 단계(S3800)는 생략되고, 상기 기저장된 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 삭제하는 단계(S3700)는 상기 세션키만 삭제하도록 수행될 수 있다.
또한, 도 6에서 상기 서버(2000)의 서빙게이트웨이도출부(2200)에서 상기 새롭게 결정된 서빙게이트웨이로 송신하는 해당 종단단말기(3000)의 참여수락에 대한 정보를 제1참여수락정보로 정의하고, 상기 새롭게 결정된 서빙게이트웨이 및 상기 이전에 결정된 서빙게이트웨이가 아닌 나머지 게이트웨이로 송신하는 해당 종단단말기(3000)의 참여수락에 대한 정보를 제3참여수락정보로 정의하고, 상기 이전에 결정된 서빙게이트웨이로 송신하는 해당 종단단말기(3000)의 참여수락에 대한 정보를 제4참여수락정보로 정의하였으나, 이는 상기 서빙게이트웨이도출부(2200)에서 상기 서빙게이트웨이속성정보, 상기 논서빙게이트웨이속성정보 또는 상기 서빙게이트웨이삭제속성정보를 포함하는 경우에 따라 임의로 정의된 참여수락에 대한 정보이며, 각각의 게이트웨이는 상기 참여수락에 대한 정보를 동일하게 수신하고, 해당 정보에 포함된 제1기준값을 갖는 상기 서빙게이트웨이속성정보, 제1기준값을 갖는 상기 논서빙게이트웨이속성정보 또는 제1기준값을 갖는 상기 서빙게이트웨이삭제속성정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 식별자 또는 세션키를 저장하거나 삭제할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다운링크 정보에 포함되는 정보요소들을 개략적으로 도시한다.
도 7에서 도시한 각각의 정보요소는 상기 서버(2000)에서 상기 게이트웨이 또는 상기 게이트웨이에서 상기 종단단말기(3000)로 송신하는 다운링크 정보에 포함되는 정보요소에 해당하며, 전술한 참여수락에 대한 정보(제1참여수락정보 내지 제4참여수락정보), 응답정보 등이 상기 다운링크 정보에 해당할 수 있다.
서빙게이트웨이속성정보(4000)는 서빙게이트웨이로 결정된 게이트웨이에서 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 분배 혹은 저장하도록 하는 경우 상기 서빙게이트웨이도출부(2200)에서 상기 서빙게이트웨이속성정보(4000)의 값을 제1기준값으로 하는 참여수락에 대한 정보를 도출하여 상기 서빙게이트웨이로 송신하게 된다.
서빙게이트웨이삭제속성정보(4100)는 이전에 결정된 서빙게이트웨이 및 현재 결정된 서빙게이트웨이가 상이하여 상기 이전에 결정된 서빙게이트웨이에서 기저장된 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 삭제하도록 하는 경우, 상기 서빙게이트웨이도출부(2200)에서 상기 서빙게이트웨이삭제속성정보(4100)의 값을 제1기준값으로 하는 참여수락에 대한 정보를 도출하여 상기 이전에 결정된 서빙게이트웨이로 송신하게 된다.
논서빙게이트웨이속성정보(4200)는 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이에서 해당 종단단말기(3000)의 식별자만을 분배 혹은 저장하도록 하는 경우 상기 서빙게이트웨이도출부(2200)에서 상기 논서빙게이트웨이속성정보(4200)의 값을 제1기준값으로 하는 참여수락에 대한 정보를 도출하여 상기 나머지 게이트웨이로 송신하게 된다.
식별자(4300)는 참여수락에 대한 정보에 포함되는 해당 종단단말기(3000)를 식별할 수 있는 요소로써 상기 서버(2000)의 종단단말정보도출부(2100)에서 도출되고, 상기 서빙게이트웨이속성정보(4000), 상기 서빙게이트웨이삭제속성정보(4100) 또는 상기 논서빙게이트웨이속성정보(4200)가 제1기준값을 갖는 경우에 상기 참여수락에 대한 정보에 포함될 수 있다.
한편, 세션키는 정보의 무결성과 암호화를 위해 사용되는 요소로써 제1세션키(4400) 내지 제4세션키(4700)로 구성될 수 있다. 상기 세션키는 상기 서빙게이트웨이속성정보(4000)가 제1기준값을 갖는 경우에 상기 참여수락에 대한 정보에 포함될 수 있다. 한편, 상기 서빙게이트웨이삭제속성정보가 제1기준값을 갖는 경우에는 상기 세션키는 상기 참여수락에 대한 정보에 포함되지 않고 상기 식별자만 포함되어, 상기 이전에 결정된 서빙게이트웨이에서 해당 식별자에 상응하는 기저장된 식별자 및 세션키를 삭제하는 것이 바람직하다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 업링크 정보의 속성정보에 포함되는 정보요소를 개략적으로 도시한다.
도 8에서 도시한 정보요소는 상기 종단단말기(3000) 또는 상기 게이트웨이에서 상기 서버(2000)로 송신하는 업링크 정보에 포함되는 정보요소에 해당하며, 전술한 참여요청에 대한 정보(제1참여요청정보 및 제2참여요청정보), 확인모드에 대한 정보(제1확인모드정보 및 제2확인모드정보) 등이 상기 업링크 정보에 해당할 수 있다.
응답처리속성정보(5000)는 서빙게이트웨이가 해당 종단단말기(3000)로부터 제1확인모드정보를 수신하고 이에 상응하는 응답정보를 도출하여 해당 종단단말기(3000)로 송신하는 경우, 서버(2000)에 상기 제1기준값을 갖는 응답처리속성정보(5000)를 포함하는 제2확인모드정보를 도출하여 송신할 수 있다. 이후 상기 서버(2000)는 상기 제2확인모드정보를 수신하고, 상기 제1기준값을 갖는 응답처리속성정보에 기초하여 상기 서빙게이트웨이에서 응답정보를 도출하여 종단단말기(3000)로 송신하였음을 판별할 수 있다.
전술한 도 7 및 도 8에서의 각각의 속성정보들은 게이트웨이(1000) 또는 서버(2000)에서 특정 과정을 수행할 수 있도록 하는 정보에 해당하며, 각각의 속성정보들을 통해 상기 게이트웨이(1000) 또는 상기 서버(2000)가 효율적으로 동작하도록 하여 네트워크의 부하를 감소시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 종단단말기가 서버를 통해 네트워크에 참여하고, 서빙게이트웨이에서 응답정보를 종단단말기로 송신하는 과정을 개략적으로 도시한다.
도 9에서 도시한 바와 같이, 저전력 광역 통신 네트워크시스템에서의 종단단말기(3000)에 대한 식별자 및 세션키의 분배방법으로서, 서버(2000)에 의하여, 1 이상의 게이트웨이에서 송신하는 상기 종단단말기(3000)로부터 도출된 참여요청정보를 수신하는 단계(S4000); 서버(2000)에 의하여, 상기 참여요청정보에 기초하여 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 도출하는 단계(S4100); 서버(2000)에 의하여, 상기 1 이상의 게이트웨이 중 어느 하나를 서빙게이트웨이로 결정하고, 상기 서빙게이트웨이로 상기 식별자 및 상기 세션키를 송신하는 단계(S4200); 서빙게이트웨이에 의하여, 상기 식별자 및 상기 세션키를 수신하여 저장하는 단계(S4300); 및 서빙게이트웨이에 의하여, 상기 종단단말기(3000)로부터 확인모드정보를 수신하는 경우, 상기 서버(2000)로 상기 확인모드정보를 송신하고, 상기 식별자 및 상기 세션키에 기초하는 응답정보를 상기 종단단말기(3000)로 송신하는 단계(S4400);를 포함한다.
구체적으로, 상기 서버(2000)에 의하여 해당 종단단말기(3000)로부터 네트워크에 참여를 요청하는 참여요청정보를 수신하는 단계(S4000)를 수행한다. 한편, 상기 참여요청정보는 상기 종단단말기(3000)에서 1 이상의 게이트웨이를 통해 전송되며, 상기 게이트웨이는 해당 참여요청정보에 상응하는 속성정보(Metadata)를 포함하여 상기 서버(2000)로 송신하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 서버(2000)에 의해 수신한 상기 참여요청정보에 기초하여 해당 참여요청정보를 송신한 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 도출하는 단계(S4100)를 수행한다. 구체적으로 상기 식별자 및 상기 세션키는 상기 참여요청정보에 포함된 1 이상의 인자에 기초하여 상기 서버(2000)에서 도출될 수 있으며, 전술한 OTAA 방법의 경우에는 DevEUI, joinEUI, AppKey 및 NwkKey가 상기 인자에 해당할 수 있다.
상기 서버(2000)는 해당 종단단말기(3000)와 통신이 가능한 1 이상의 게이트웨이 가운데 하나를 서빙게이트웨이로 결정하고, 도출한 상기 식별자 및 상기 세션키를 상기 서빙게이트웨이로 송신하는 단계(S4200)를 수행한다. 더 구체적으로, 상기 서빙게이트웨이는 네트워크 환경 및 각 게이트웨이의 환경을 고려하여 결정될 수 있고 상기 식별자, 상기 세션키 및 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이속성정보를 포함하는 정보를 상기 서빙게이트웨이로 송신할 수 있다.
한편, 상기 서빙게이트웨이는 수신한 해당 종단단말기(3000)의 식별자 및 세션키를 저장하는 단계(S4300)를 수행한다. 또한 해당 단계(S4300)에서 상기 서빙게이트웨이는 상기 식별자 및 상기 세션키를 종단단말기(3000)로 송신하는 과정을 더 포함할 수 있다.
이후, 상기 서빙게이트웨이는 참여가 완료된 해당 종단단말기(3000)가 송신하는 확인모드정보를 수신하는 경우, 상기 확인모드정보를 상기 서버(2000)로 송신하고 상기 기저장된 식별자 및 세션키에 기초하여 확인모드정보에 대한 응답정보를 도출하여 상기 종단단말기(3000)로 송신하는 단계(S4400)를 수행할 수 있다. 더 구체적으로 상기 서빙게이트웨이는 상기 확인모드정보 및 상기 서빙게이트웨이에서 응답정보를 생성하여 송신하였음을 표시하는 제1기준값을 갖는 응답처리속성정보를 포함하는 정보를 상기 서버(2000)로 송신할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이의 동작 과정을 개략적으로 도시한다.
도 9에서 전술한 상기 식별자 및 상기 세션키를 송신하는 단계(S4200)는 상기 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이로 상기 식별자만을 송신하는 단계(S4500)를 더 포함하고, 상기 나머지 게이트웨이에 의하여, 상기 식별자를 수신하여 저장하는 단계(S4600); 및 상기 종단단말기(3000)로부터 상기 확인모드정보를 수신하는 경우, 상기 확인모드정보를 상기 서버(2000)로 송신하지 않는 단계(S4700);를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 서버(2000)는 상기 식별자 및 상기 세션키를 송신하는 단계(S4200)에서 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이로 해당 종단단말기(3000)의 식별자만을 송신하는 단계(S4500)를 수행할 수 있다. 한편, 해당 단계(S4500)에서 상기 서버(2000)는 상기 식별자 및 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보를 포함하는 정보를 상기 나머지 게이트웨이로 송신할 수 있다.
이어서, 상기 나머지 게이트웨이에서 상기 서버(2000)로부터 상기 식별자만을 수신하여 저장하는 단계(S4600)를 수행하고, 참여가 완료된 해당 종단단말기(3000)가 송신하는 확인모드정보를 수신하는 경우, 상기 확인모드정보를 상기 서버(2000)로 송신하지 않는 단계(S4700)를 수행할 수 있다. 더 구체적으로 해당 종단단말기(3000)에서 송신하는 확인모드정보에 포함된 상기 종단단말기(3000)의 식별자 및 상기 나머지 게이트웨이에 저장된 식별자가 일치하는 경우, 상기 나머지 게이트웨이에는 세션키가 저장되어있지 않으므로 응답정보를 도출하는 과정 또는 상기 확인모드정보를 상기 서버(2000)로 송신하는 과정을 수행하지 않게 된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 종단단말기에서 송신하는 응답정보가 필요한 정보를 서빙게이트웨이가 수신하여 응답정보를 도출하여 종단단말기로 송신하므로, 용이하게 통신을 완료할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 응답정보를 서빙게이트웨이에서 직접 도출하여 해당 종단단말기로 송신하므로, 통신 실패에 따른 재전송 빈도를 감소시켜 전체 네트워크의 부하를 감소하게 하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 서빙게이트웨이는 종단단말기가 송신하는 정보 및 제1기준값을 갖는 제1확인모드속성정보를 포함하여 네트워크서버에 송신하므로, 네트워크서버가 추가적인 응답정보를 도출하지 않도록 하여, 네트워크서버의 부하를 감소시키는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 네트워크서버는 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이로 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보를 송신하여, 나머지 게이트웨이가 해당 종단단말기로부터 데이터를 수신하는 경우 처리하지 않도록 하여 네트워크의 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 이전에 선택된 서빙게이트웨이 외에 새로운 서빙게이트웨이를 결정하는 경우 이전에 선택된 서빙게이트웨이에 저장된 해당 종단단말기의 식별자 및 세션키를 삭제하도록 하여, 이전 서빙게이트웨이에서 해당 종단단말기로부터 수신한 데이터를 처리하지 않도록 하므로 네트워크의 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (12)

  1. 종단단말기 및 서버와 통신을 수행하는 1 이상의 게이트웨이를 포함하는 저전력 광역 통신 네트워크시스템으로서,
    상기 게이트웨이는,
    상기 종단단말기로부터 수신한 제1참여요청정보에 기초하여, 상기 제1참여요청정보 및 제1참여요청속성정보를 포함하는 제2참여요청정보를 상기 서버에 송신하는 참여요청처리부;
    상기 서버에서 상기 제2참여요청정보에 상응하여 도출된 상기 종단단말기를 식별할 수 있는 요소에 해당하는 식별자 및 상기 종단단말기와 정보를 암호화하여 송수신할 수 있는 요소에 해당하는 세션키를 포함하는 제1참여수락정보를 상기 서버로부터 수신하고, 상기 제1참여수락정보에 기초하여 도출된 제2참여수락정보를 상기 종단단말기로 송신하는 참여수락처리부;
    상기 제1참여수락정보에 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이속성정보를 포함하는 경우, 상기 식별자 및 상기 세션키를 저장하는 종단단말정보처리부; 및
    상기 종단단말기가 상기 서버와의 네트워크에 대한 참여과정이 완료된 이후에, 상기 종단단말기에서 송신하는 제1확인모드정보를 수신하고, 상기 제1확인모드정보에 포함된 식별자 및 상기 종단단말정보처리부에 저장된 식별자의 일치 여부를 판별하여, 일치하는 경우 상기 제1확인모드정보의 수신 결과에 해당하는 응답정보를 상기 세션키에 기초하여 도출하고, 상기 응답정보를 상기 종단단말기로 송신하는 확인모드정보처리부;를 포함하는, 저전력 광역 통신 네트워크시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 확인모드정보처리부는,
    상기 응답정보를 상기 종단단말기로 송신하는 경우, 상기 제1확인모드정보 및 제1확인모드속성정보를 포함하는 제2확인모드정보를 상기 서버에 송신하고,
    상기 제1확인모드속성정보는 제1기준값을 갖는 응답처리속성정보를 포함하는, 저전력 광역 통신 네트워크시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 종단단말정보처리부는,
    상기 제1참여수락정보에 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보가 포함되는 경우 상기 종단단말기의 식별자만을 저장하는, 저전력 광역 통신 네트워크시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1참여수락정보에 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보가 포함되는 경우,
    상기 종단단말정보처리부는 상기 종단단말기의 식별자만을 저장하고,
    상기 확인모드정보처리부는 상기 응답정보 및 제2확인모드정보를 도출하지 않는, 저전력 광역 통신 네트워크시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 종단단말정보처리부는,
    상기 제1참여수락정보에 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이삭제속성정보를 포함하는 경우 상기 제1참여수락정보에 해당하는 기저장된 종단단말기의 식별자 및 세션키를 삭제하는, 저전력 광역 통신 네트워크시스템.
  6. 종단단말기와 통신을 수행하는 1 이상의 게이트웨이와 통신을 수행하는 서버를 포함하는 저전력 광역 통신 네트워크시스템으로서,
    상기 서버는,
    상기 게이트웨이에서 상기 종단단말기에서 수신한 제1참여요청정보에 기초하여 도출된 제2참여요청정보를 상기 게이트웨이로부터 수신하고, 상기 제2참여요청정보에 기초하여 해당 종단단말기를 식별할 수 있는 요소에 해당하는 식별자 및 해당 종단단말기와 정보를 암호화하여 송수신할 수 있는 요소에 해당하는 세션키를 도출하는 종단단말정보도출부; 및
    상기 종단단말기와 통신을 수행할 수 있는 1 이상의 상기 게이트웨이 중 어느 하나를 서빙게이트웨이로 결정하고, 상기 제2참여요청정보, 상기 식별자, 상기 세션키 및 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이속성정보에 기초하여 제1참여수락정보를 도출하고, 상기 제1참여수락정보를 상기 서빙게이트웨이로 송신하는 서빙게이트웨이도출부;를 포함하고,
    상기 제1참여수락정보를 수신한 상기 서빙게이트웨이는,
    상기 식별자 및 상기 세션키를 저장하는 종단단말정보처리단계; 및
    상기 종단단말기가 상기 서버와의 네트워크에 대한 참여과정이 완료된 이후에, 상기 종단단말기에서 송신하는 제1확인모드정보를 수신하고, 상기 제1확인모드정보에 포함된 식별자 및 상기 종단단말정보처리단계에서 저장된 식별자의 일치 여부를 판별하여, 일치하는 경우 상기 제1확인모드정보의 수신 결과에 해당하는 응답정보를 상기 세션키에 기초하여 도출하고, 상기 응답정보를 상기 종단단말기로 송신하는 확인모드정보처리단계;를 수행하는, 저전력 광역 통신 네트워크시스템.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 서빙게이트웨이도출부는,
    1 이상의 상기 게이트웨이 중 상기 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이에 대해서는, 상기 제2참여요청정보 및 상기 식별자에 기초하여 제2참여수락정보를 도출하고, 상기 제2참여수락정보를 상기 나머지 게이트웨이로 송신하고,
    상기 제2참여수락정보는 제1기준값을 갖는 논서빙게이트웨이속성정보를 포함하는, 저전력 광역 통신 네트워크시스템.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 서빙게이트웨이도출부는,
    이전에 결정한 서빙게이트웨이 이외에 다른 게이트웨이를 서빙게이트웨이로 결정하는 경우, 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이삭제속성정보를 포함하는 상기 제1참여수락정보를 도출하여 이전에 결정한 상기 서빙게이트웨이로 송신하는, 저전력 광역 통신 네트워크시스템.
  9. 종단단말기 및 서버와 직접적 혹은 간접적으로 통신을 수행하는 게이트웨이에서 수행되는 저전력 광역 통신 네트워크에서 통신을 제공하는 방법으로서,
    상기 종단단말기로부터 수신한 제1참여요청정보에 기초하여, 상기 제1참여요청정보 및 제1참여요청속성정보를 포함하는 제2참여요청정보를 상기 서버에 송신하는 참여요청처리단계;
    상기 서버에서 상기 제2참여요청정보에 상응하여 도출된 상기 종단단말기를 식별할 수 있는 요소에 해당하는 식별자 및 상기 종단단말기와 정보를 암호화하여 송수신할 수 있는 요소에 해당하는 세션키를 포함하는 제1참여수락정보를 상기 서버로부터 수신하고, 상기 제1참여수락정보에 기초하여 도출된 제2참여수락정보를 상기 종단단말기로 송신하는 참여수락처리단계;
    상기 제1참여수락정보에 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이속성정보를 포함하는 경우, 상기 식별자 및 상기 세션키를 저장하는 종단단말정보처리단계; 및
    상기 종단단말기가 상기 서버와의 네트워크에 대한 참여과정이 완료된 이후에, 상기 종단단말기에서 송신하는 제1확인모드정보를 수신하고, 상기 제1확인모드정보에 포함된 식별자 및 상기 종단단말정보처리단계에서 저장된 식별자의 일치 여부를 판별하여, 일치하는 경우 상기 제1확인모드정보의 수신 결과에 해당하는 응답정보를 상기 세션키에 기초하여 도출하고, 상기 응답정보를 상기 종단단말기로 송신하는 확인모드정보처리단계;를 포함하는, 저전력 광역 통신 네트워크에서 통신을 제공하는 방법.
  10. 종단단말기와 통신을 수행하는 1 이상의 게이트웨이와 직접적 혹은 간접적으로 통신을 수행하는 서버에서 수행되는 저전력 광역 통신 네트워크에서 통신을 제공하는 방법으로서,
    상기 게이트웨이에서 상기 종단단말기에서 수신한 제1참여요청정보에 기초하여 도출된 제2참여요청정보를 상기 게이트웨이로부터 수신하고, 상기 제2참여요청정보에 기초하여 해당 종단단말기를 식별할 수 있는 요소에 해당하는 식별자 및 해당 종단단말기와 정보를 암호화하여 송수신할 수 있는 요소에 해당하는 세션키를 도출하는 종단단말정보도출단계; 및
    상기 종단단말기와 통신을 수행할 수 있는 1 이상의 상기 게이트웨이 중 어느 하나를 서빙게이트웨이로 결정하고, 상기 제2참여요청정보, 상기 식별자, 상기 세션키 및 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이속성정보에 기초하여 제1참여수락정보를 도출하고, 상기 제1참여수락정보를 상기 서빙게이트웨이로 송신하는 서빙게이트웨이도출단계;를 포함하고,
    상기 제1참여수락정보를 수신한 상기 서빙게이트웨이는,
    상기 식별자 및 상기 세션키를 저장하는 종단단말정보처리단계; 및
    상기 종단단말기가 상기 서버와의 네트워크에 대한 참여과정이 완료된 이후에, 상기 종단단말기에서 송신하는 제1확인모드정보를 수신하고, 상기 제1확인모드정보에 포함된 식별자 및 상기 종단단말정보처리단계에서 저장된 식별자의 일치 여부를 판별하여, 일치하는 경우 상기 제1확인모드정보의 수신 결과에 해당하는 응답정보를 상기 세션키에 기초하여 도출하고, 상기 응답정보를 상기 종단단말기로 송신하는 확인모드정보처리단계;를 수행하는, 저전력 광역 통신 네트워크에서 통신을 제공하는 방법.
  11. 저전력 광역 통신 네트워크시스템에서의 종단단말기에 대한 식별자 및 세션키의 분배방법으로서,
    서버에 의하여, 1 이상의 게이트웨이에서 송신하는 상기 종단단말기로부터 도출된 참여요청정보를 수신하는 단계;
    서버에 의하여, 상기 참여요청정보에 기초하여 해당 종단단말기를 식별할 수 있는 요소에 해당하는 식별자 및 해당 종단단말기와 정보를 암호화하여 송수신할 수 있는 요소에 해당하는 세션키를 도출하는 단계;
    서버에 의하여, 상기 1 이상의 게이트웨이 중 어느 하나를 서빙게이트웨이로 결정하고, 상기 서빙게이트웨이로 상기 식별자, 상기 세션키 및 제1기준값을 갖는 서빙게이트웨이속성정보를 송신하는 단계;
    서빙게이트웨이에 의하여, 상기 식별자 및 상기 세션키를 수신하여 저장하는 단계; 및
    서빙게이트웨이에 의하여, 상기 종단단말기가 상기 서버와의 네트워크에 대한 참여과정이 완료된 이후에, 상기 종단단말기로부터 확인모드정보를 수신하는 경우, 상기 서버로 상기 확인모드정보를 송신하고, 상기 식별자 및 상기 세션키에 기초하는 상기 확인모드정보의 수신 결과에 해당하는 응답정보를 상기 종단단말기로 송신하는 단계;를 포함하는, 저전력 광역 통신 네트워크시스템에서의 종단단말기에 대한 식별자 및 세션키의 분배방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 식별자 및 상기 세션키를 송신하는 단계는,
    상기 서빙게이트웨이로 결정되지 않은 나머지 게이트웨이로 상기 식별자만을 송신하는 단계를 더 포함하고,
    상기 나머지 게이트웨이에 의하여, 상기 식별자를 수신하여 저장하는 단계; 및
    상기 종단단말기로부터 상기 확인모드정보를 수신하는 경우, 상기 확인모드정보를 상기 서버로 송신하지 않는 단계;를 포함하는, 저전력 광역 통신 네트워크시스템에서의 종단단말기에 대한 식별자 및 세션키의 분배방법.
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