KR102098021B1 - 사물 인터넷 통신망 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 사물 인터넷 통신망 장치는 사물에 배치되어 노드를 형성하는 복수의 단말기와 상기 복수의 단말기와 통신하여 데이터를 송수신하는 복수의 서버를 포함하고, 상기 복수의 서버 중 하나의 서버는 데이터를 수집하는 호스트를 형성하며, 상기 호스트와 상기 복수의 단말기는 상기 호스트 주변의 무선 통신 영역 범위 내의 단거리 지역망, 상기 호스트의 단거리 지역망 영역에서 벗어나고 인접한 중거리 지역망 및 상기 호스트의 단거리 지역망 영역에서 벗어나고 인접하지 않은 장거리 지역망을 포함하는 복수의 통신망을 형성하고, 통신 대상 노드가 선정되면, 상기 호스트를 기준으로 단거리 지역망, 중거리 지역망 또는 장거리 지역망의 노드 또는 서버인지를 판단하여, 상기 호스트와 데이터를 송수신하는 통신 대상 노드가 단거리 지역망의 노드 또는 서버인 경우는 상기 호스트에서 직접 스타망의 연결 형태로 데이터 송수신이 이루어지며, 중거리 지역망의 노드 또는 서버인 경우는 해당 단말기나 서버의 통신망의 인접지점에 위치한 망으로 먼저 송수신한 후 상기 호스트로 통신하며, 장거리 지역망의 경우는 데이터 송수신 방향인 호스트 방향으로 중거리 지역망을 선정하여, 호스트 방향 송수신 노드를 선정하고 사전에 설정된 최소 비용 거리 노드에 의하거나 데이터 송수신 동작 중 재설정된 최소 비용 알고리즘에 의한 경로에 따라 데이터를 송수신할 수 있다.

Description

사물 인터넷 통신망 장치{COMMUNICATION WEB APPARATUS FOR INTERNET OF THINGS}
본 발명은 사물 인터넷 통신망 장치에 관한 것이다.
최근 다양한 사물 인터넷(Internet of Things; IoT) 센서 융합 기술들이 여러 가지 어플리케이션에서 많이 사용되고 있다. 이러한 다수의 사물 센서들을 인터넷 망에 연결하는 것은 상당히 중요한 부분이 될 수 있는데 가장 기본적으로 많이 쓰이는 기술은 유선망에 의한 연결이며, 케이블을 사용하지 않는 장점에 의해 무선 기술도 많이 쓰이고 있다.
그러나 무선망 기술은 여러 가지 제약 조건을 가지고 있다. 즉, 무선망 구간에 혼재하고 있는 장애 구조물 문제와 유선망에 비해 현저히 떨어지는 데이터 전송량 문제가 있다.
대한민국 공개특허번호 제10-2018-0039203호 대한민국 공개특허번호 제10-2018-0039119호
본 발명의 일 실시예에 따르면, 근거리 무선 통신 모듈을 이용하여 장거리 통신이 가능한 사물 인터넷 통신 장치가 제공된다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 사물 인터넷 통신망 장치는 사물에 배치되어 노드를 형성하는 복수의 단말기와 상기 복수의 단말기와 통신하여 데이터를 송수신하는 복수의 서버를 포함하고, 상기 복수의 서버 중 하나의 서버는 데이터를 수집하는 호스트를 형성하며, 상기 호스트와 상기 복수의 단말기는 상기 호스트 주변의 무선 통신 영역 범위 내의 단거리 지역망, 상기 호스트의 단거리 지역망 영역에서 벗어나고 인접한 중거리 지역망 및 상기 호스트의 단거리 지역망 영역에서 벗어나고 인접하지 않은 장거리 지역망을 포함하는 복수의 통신망을 형성하고, 통신 대상 노드가 선정되면, 상기 호스트를 기준으로 단거리 지역망, 중거리 지역망 또는 장거리 지역망의 노드 또는 서버인지를 판단하여, 상기 호스트와 데이터를 송수신하는 통신 대상 노드가 단거리 지역망의 노드 또는 서버인 경우는 상기 호스트에서 직접 스타망의 연결 형태로 데이터 송수신이 이루어지며, 중거리 지역망의 노드 또는 서버인 경우는 해당 단말기나 서버의 통신망의 인접지점에 위치한 망으로 먼저 송수신한 후 상기 호스트로 통신하며, 장거리 지역망의 경우는 데이터 송수신 방향인 호스트 방향으로 중거리 지역망을 선정하여, 호스트 방향 송수신 노드를 선정하고 사전에 설정된 최소 비용 거리 노드에 의하거나 데이터 송수신 동작 중 재설정된 최소 비용 알고리즘에 의한 경로에 따라 데이터를 송수신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 단말기의 데이터를 효율적으로 수집할 수 있고, 설치 및 관리 비용을 저감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사물 인터넷 통신망 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사물 인터넷 통신망 장치의 동작을 개략적으로 나타내는 플로우 챠트이다.
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사물 인터넷 통신망 장치의 데이터 송수신 동작을 개략적으로 나타내는 도면들이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사물 인터넷 통신망 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 사물 인터넷 통신망 장치(100)는 복수의 서버(S)와 복수의 단말기(T)를 포함할 수 있다.
각 서버(S)와 해당 단말기(T)는 통신망을 형성할 수 있다.
복수의 서버(S) 중 하나의 서버는 호스트를 형성할 수 있고, 복수의 단말기(T)는 노드를 형성할 수 있다.
상기 통신망은 상기 호스트를 기준으로, 상기 호스트와 상기 복수의 단말기는 상기 호스트 주변의 무선 통신 영역 범위 내의 단거리 지역망, 상기 호스트의 단거리 지역망 영역에서 벗어나고 인접한 중거리 지역망 및 상기 호스트의 단거리 지역망 영역에서 벗어나고 인접하지 않은 장거리 지역망을 포함하는 복수의 통신망을 형성할 수 있다.
상기 호스트와 나머지 다른 서버 또는 노드 간에는 단거리 지역의 경우는 상기 호스트에서 직접 스타망의 연결 형태로 데이터 송수신이 이루어지며, 중거리 지역의 경우는 해당 단말기나 서버의 통신망의 인접지점에 위치한 망으로 먼저 송수신한 후 상기 호스트로 통신하며, 장거리 지역의 경우는 사전에 설정된 최소 비용 거리 노드에 의하거나 데이터 송수신 동작 중 재설정된 최소 비용 알고리즘에 의한 경로에 따라 데이터를 송수신할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사물 인터넷 통신망 장치의 동작을 개략적으로 나타내는 플로우 챠트이다.
도 1과 함께 도 2를 참조하면, 상기 호스트와 서버(S) 또는 노드(단말기,T) 간에 데이터를 송수신하기 위해서는 최소 비용으로 거리맵을 작성하여 노드 최적 경로를 할당하며, 대상 노드 및 전송 상태 정보가 상기 호스트와 서버(S) 또는 노드(단말기,T)의 소프트웨어에 저장될 수 있다(S1).
유무선망인 경우 전체 통신 노드에 대한 초기 비용 및 최적 경로가 설정될 수 있다.
이후, 통신 대상 노드가 선정되면(S2), 상기 호스트를 기준으로 장거리망의 노드 또는 서버인지(S3), 중거리망의 노드 또는 서버인지(S8) 판단할 수 있다.
데이터를 송수신하고자하는 노드 또는 서버가 장거리망의 노드 또는 서버인 경우 데이터 송수신 방향인 호스트 방향으로 중거리망을 선정하여(S4), 호스트 방향 송수신 노드를 선정하고(S5), 선정된 장거리 망 경로 정보에 따라 데이터를 전송한 후(S6), 전송 완료를 처리할 수 있다(S7).
만일, 데이터를 송수신하고자하는 노드 또는 서버가 중거리망의 노드 또는 서버인 경우 호스트 방향 송수신 노드를 선정하고(S9), 선정된 중거리 망 경로 정보에 따라 데이터를 전송한 후(S10), 전송 완료를 처리할 수 있다(S11).
마지막으로, 데이터를 송수신하고자하는 노드 또는 서버가 단거리망의 노드 또는 서버인 경우, 단거리 망 경로 정보에 따라 데이터를 전송한 후(S12), 전송 완료를 처리할 수 있다(S13).
도 3 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 사물 인터넷 통신망 장치의 데이터 송수신 동작을 개략적으로 나타내는 도면들이다.
도 3을 참조하면, 일 예로 본 발명의 일 실시예에 따른 사물 인터넷 통신망 장치는 대규모 공장 지역의 변전소와 전력 분배기로 이루어질 수 있다.
서버는 각각 변전소A~E일 수 있고, 이중 변전소 A는 호스트, 나머지 변전소 B~E는 제1 내지 제4 클라이언트일 수 있다.
상술한 바와 같이, 통신망의 구성은 설치 지역의 규모에 따라 세가지로 분류될 수 있다. 데이터를 수집하는 호스트 주변의 무선통신 모듈의 통신 영역 범위 안의 단거리 지역망(110), 그리고 호스트 통신망 지역에서 벗어나지만 인접하고 있는 주변에 위치하는 중거리 지역망(120)과 마지막으로 해당 호스트로부터 상당히 멀리 떨어져 있는 장거리 지역망(130)으로 나뉘어질 수 있다
호스트, 클라이언트 및 노드에 사용되는 통신망 소프트웨어는 두 가지 모드로 동작하게 된다. 서버 제어모드와 경로 자동 설정 모드가 그것이며, 서버 제어모드는 광역의 모든 노드에 대하여 서버에서 모든 경로를 지정하는 모드이며, 경로 자동 설정 모드는 개별 노드가 자동으로 패스를 찾아 목표 호스트에 도달하는 모드이다.
도 4를 참조하면, 통신 동작은 통신망의 지역적 범위(단거리/중거리/원거리)에 따라 다음과 같이 동작하게 된다. 단거리 지역의 경우는 장애 구조물이 없는 경우 호스트에서 직접 스타망의 연결 형태로 데이터 송수신이 이루어지며, 중거리 지역의 경우는 해당 단말이나 서버의 통신망의 인접지점에 위치한 망으로 먼저 송수신한 후 호스트로 통신을 하게 된다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 원거리 지역의 경우는 초기에 설정된 최소 비용 거리 노드에 의하거나 동작 중 재설정된 최소 비용 알고리듬에 의한 경로에 따라 데이터가 송수신된다. 즉, 도 2에 도시된 플로우챠트와 같이 호스트 방향으로 중거리 지역의 노드 전달 경로를 거쳐 데이터가 전달될 수 있다.
도 7을 참조하면, 유무선 혼용망의 경우, 지역 서버 방향으로 무선 경로 설정에 따라 송수신이 이루어지게 되며, 지역 서버에 도착한 정보들은 유선망을 통하여 주 호스트로 전송된다. 물론 장거리망의 경우도 무선망만으로 구현되어 동작될 수 있다.
한편, 중장거리 송수신의 경우, 특정 에러 단말이 발생할 수 있으며 이에 대한 대처 방안이 마련되어야 한다. 본 발명에서는 이를 위하여 호스트 혹은 노드 단위에서 전체 노드나 인접 노드의 장애 정보를 관리하도록 하여 이를 경로 설정에 반영함으로써 통신 건전성을 높이고자 하였다. 즉, 노드 단위의 인접 노드 장애 정보를 관리하고, 재송진 정보를 활용하여 에러 노드를 확인하여 통신 건전성을 관리할 수 있다.
도 8을 참조하면, 통신 장애 구조물에 대해서도 회피 알고리즘을 적용함으로써 통신 건전성을 확보 하였다. 즉, 통신 권역 극복 및 구조물 왜란을 극복하기 위해 노드 단위의 구조물 회피 정보를 관리하고, 재송신 정보를 활용한 구조물로 인한 회피 노드를 확인하여 통신 건전성을 관리할 수 있다.
도 9를 참조하면, 서버 관리 정보 및 노드 관리 정보에 노드 동작 상태를 가짐으로써 효율적인 망자원 관리를 도모하였다. 기본적으로 통신 동작은 운용속도와 안정선을 확보하기 위하여 인접 노드 부하 정보 기반 최소비용 경로 예측 및 동적 할당 알고리즘을 사용하고 있다. 여기서, 데이터 송수신의 순서는 식별부호 ①->②->③일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 단말기의 데이터를 효율적으로 수집할 수 있고, 설치 및 관리 비용을 저감할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 사물 인터넷 통신망 장치
110: 단거리망
120: 중거리망
130: 장거리망
S: 서버
T: 단말기

Claims (6)

  1. 사물에 배치되어 노드를 형성하는 복수의 단말기와 상기 복수의 단말기와 통신하여 데이터를 송수신하는 복수의 서버를 포함하고,
    상기 복수의 서버 중 하나의 서버는 데이터를 수집하는 호스트를 형성하며,
    상기 호스트와 상기 복수의 단말기는 상기 호스트 주변의 무선 통신 영역 범위 내의 단거리 지역망, 상기 호스트의 단거리 지역망 영역에서 벗어나고 인접한 중거리 지역망 및 상기 호스트의 단거리 지역망 영역에서 벗어나고 인접하지 않은 장거리 지역망을 포함하는 복수의 통신망을 형성하고,
    통신 대상 노드가 선정되면, 상기 호스트를 기준으로 단거리 지역망, 중거리 지역망 또는 장거리 지역망의 노드 또는 서버인지를 판단하여,
    상기 호스트와 데이터를 송수신하는 통신 대상 노드가 단거리 지역망의 노드 또는 서버인 경우는 상기 호스트에서 직접 스타망의 연결 형태로 데이터 송수신이 이루어지며, 중거리 지역망의 노드 또는 서버인 경우는 해당 단말기나 서버의 통신망의 인접지점에 위치한 망으로 먼저 송수신한 후 상기 호스트로 통신하며, 장거리 지역망의 경우는 데이터 송수신 방향인 호스트 방향으로 중거리 지역망을 선정하여, 호스트 방향 송수신 노드를 선정하고 사전에 설정된 최소 비용 거리 노드에 의하거나 데이터 송수신 동작 중 재설정된 최소 비용 알고리즘에 의한 경로에 따라 데이터를 송수신하는 사물 인터넷 통신망 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 서버와 상기 복수의 단말기는 무선망 또는 유무선 혼용망을 형성하는 사물 인터넷 통신망 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 서버와 상기 복수의 단말기는 유무선 혼용망을 형성하는 경우, 각 단말기에서 지역 서버 방향으로 설정된 무선 경로를 따라 데이터 송수신이 이루어지고, 상기 지역 서버에 도착한 정보는 유선망을 통해 상기 호스트로 전송되는 사물 인터넷 통신망 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 호스트 또는 노드는 전체 노드 또는 인접 노드의 장애 정보를 관리하여 경로 설정에 반영하는 사물 인터넷 통신망 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 호스트 또는 노드는 전체 노드 또는 인접 노드의 구조물 회피 정보를 관리하여 경로 설정에 반영하는 사물 인터넷 통신망 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 호스트 또는 노드는 서버 관리 정보 및 노드 관리 정보에 노드 동작 상태 정보를 포함하는 사물 인터넷 통신망 장치.
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