KR102124265B1 - METHOD AND SYSTEM OF COMBINED NETWORK CONTROL FOR EDGE CLOUD AND LPWAN BASED IoT SERVICES - Google Patents

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KR102124265B1 KR1020180159917A KR20180159917A KR102124265B1 KR 102124265 B1 KR102124265 B1 KR 102124265B1 KR 1020180159917 A KR1020180159917 A KR 1020180159917A KR 20180159917 A KR20180159917 A KR 20180159917A KR 102124265 B1 KR102124265 B1 KR 102124265B1
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김석훈
김대영
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순천향대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a method and a system for a complex network control for edge cloud and LPWAN based IoT service. The system comprises: an LPWAN domain which measures sensing information from an IoT device and transmits it to the edge cloud; a MEC server which collects the LPWAN information; an LPWAN gateway which connects the LPWAN domain and the MEC server; and an ASP server which provides IoT service based on the data processed by the MEC server.

Description

엣지 클라우드와 LPWAN 기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM OF COMBINED NETWORK CONTROL FOR EDGE CLOUD AND LPWAN BASED IoT SERVICES}METHOD AND SYSTEM OF COMBINED NETWORK CONTROL FOR EDGE CLOUD AND LPWAN BASED IoT SERVICES for Edge Cloud and LPWAN-based IoT services

본 발명은 LPWAN(Low Power Wide Area Network:LPWAN)에서 IoT 서비스와 같은 무선 네트워크 디바이스의 네트워크를 제어하기 위한 방법 및 시스템 대한 것으로, 더욱 상세하게는 IoT 디바이스로부터 센싱 정보를 측정하고 엣지 클라우드에 전송하는 LPWAN 도메인, LPWAN의 정보를 수집하는 MEC 서버, LPWAN 도메인과 MEC 서버를 연결해주는 LPWAN 게이트웨이, MEC 서버에서 처리된 데이터를 기반으로 IoT 서비스를 제공하는 ASP 서버를 포함하는 엣지 클라우드와 LPWAN 기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 방법 및 시스템에 대한 것이다.The present invention relates to a method and system for controlling a network of a wireless network device such as an IoT service in LPWAN (Low Power Wide Area Network: LPWAN), and more specifically, measuring sensing information from the IoT device and transmitting it to the edge cloud. LPWAN domain, edge cloud including LPWAN domain and MEC server collecting LPWAN information, LPWAN gateway connecting LPWAN domain and MEC server, and ASP server providing IoT service based on data processed by MEC server, and LPWAN based IoT service For a complex network control method and system.

최근 증가하는 모바일 트래픽을 수용하기 위한 여러 가지 기술 중 모바일 엣지 컴퓨팅(mobile edge computing)에 대한 연구가 활발하게 진행 중이다. 모바일 엣지 컴퓨팅은 사용자 최근접 지점까지 서비스 및 컨텐츠를 이동시킴으로써 서비스 지연을 최소화하고, 코어망의 부하를 절감할 수 있는 이점이 있다.Recently, research on mobile edge computing among various technologies for accommodating increasing mobile traffic is actively underway. Mobile edge computing has the advantage of minimizing service delay and reducing the load on the core network by moving services and content to the nearest user point.

이동통신 시스템의 경우 무선 네트워크의 엣지인 기지국을 콘텐츠 및 서비스 사업자에게 개방함으로써 기지국상에 응용 서버(이를 모바일 엣지 서버라고도 명명함)가 직접 올라가는 구조가 제시되고 있다. 이러한 구조에서 다양한 형태의 서비스가 제시되고 있다. 구체적으로, 인터넷상에 있는 3자 서비스 제공자의 중앙 서버로부터 콘텐츠를 캐싱하였다가 단말에 제공하는 콘텐츠 캐싱 서비스, 특정 지역의 데이터를 수집/가공/처리하여 해당 지역에 필요한 서비스를 제공하는 로컬 서비스, 무선 채널 상태를 모니터링하며 채널 상태에 가작 적합한 콘텐츠를 제공하는 맞춤형 콘텐츠 서비스 등 그 형태가 다양하다.In the case of a mobile communication system, a structure is proposed in which an application server (also referred to as a mobile edge server) directly rises on a base station by opening a base station, which is an edge of a wireless network, to content and service providers. Various types of services have been proposed in this structure. Specifically, a content caching service that caches content from a central server of a third-party service provider on the Internet and provides it to a terminal, and a local service that collects/processes/processes data in a specific region to provide necessary services in the region, There are various forms such as customized content service that monitors wireless channel status and provides content suitable for channel status.

사물인터넷(IoT) 구현을 위한 네트워크 센서가 갖추어야 할 조건 중에서 장시간의 배터리 유지와 무선 도달 범위 확장은 중심 이슈가 되어 왔다. IoT 사업자는 제한된 자원으로 간단하면서도 견고한 인프라를 구축해야 하는 과제에 직면하게 되었는데 총 비용을 최소화하면서 간편한 설계, 신속한 제품 출시, 뛰어난 상호운용성 및 전국적인 배치가 가능한 솔루션을 필요로 한다.Of the conditions that a network sensor must have for implementing the Internet of Things (IoT), long-term battery maintenance and wireless coverage have been central issues. IoT operators face the challenge of building a simple and robust infrastructure with limited resources, requiring solutions that are simple to design, quick to market, excellent interoperability, and deployable across the country with minimal total cost.

LPWAN분야에서 시그폭스의 UNB와 경쟁하는 로라(LoRA) LPWAN은 10마일(16.093Km) 이상의 범위(교외)에서 10년 이상 지속되는 배터리 수명으로 사물 인터넷(IoT)과 M2M(Machine-toMachine) 무선통신을 구현하고 수백만 개의 무선 센서 노드를 게이트웨이에 연결할 수 있다. 민영 LAN, 통신 사업자가 운영하는 공중망을 모두 포함해 기존 인프라와 함께 로라 얼라이언스 인프라와 간편하게 연결할 수 있으며 LPWAN을 전국적인 규모로 구성할 수 있는 기술이다. LoRA기술은 3G 및 4G 셀룰러 네트워크에 비해 임베디드 애플리케이션이 더 높은 확장 가능성과 비용 효율성을 가질 수 있도록 하고, 보다 넓은 커버 범위와 낮은 전력 소비량 간에 하나만을 선택해야 했던 오랜 딜레마를 해결하는 방법으로 설명되고 있다. LoRA기술을 사용함으로써 두 가지 모두를 극대화하면서 추가적인 리피터 비용을 줄일 수 있으며, 열악한 실외 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있으며 광범위한 저속 무선 모니터링 및 제어 설계에 매우 적합하다고 설명되고 있다.LoRa LPWAN, which competes with Sigfox's UNB in the field of LPWAN, is an Internet of Things (IoT) and M2M (Machine-toMachine) wireless communication with a battery life that lasts more than 10 years in a range (suburb) of 10 miles (16.093 km) or more. And millions of wireless sensor nodes can be connected to the gateway. It is a technology that can be easily connected to the Laura Alliance infrastructure along with the existing infrastructure, including both private LANs and public networks operated by telecommunications operators, and configure LPWAN on a national scale. LoRA technology is being described as a way to solve the longstanding dilemma of having embedded applications have higher scalability and cost efficiency compared to 3G and 4G cellular networks, and having to choose only one between wider coverage and lower power consumption. . The use of LoRA technology maximizes both, while reducing additional repeater costs, can operate reliably in harsh outdoor environments, and is well suited for a wide range of low-speed wireless monitoring and control designs.

본 발명의 배경기술은 대한민국 특허청에 공개특허공보 10-2017-0044926 가 2017.04.26. 자로 개시되어 있다.Background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Office Publication No. 10-2017-0044926 Ga. 26. Character.

본 발명은 LPWAN 환경에서 IoT 서비스와 같은 무선 네트워크 디바이스의 네트워크를 다양한 변수에 따라 제어하는 기술로서, LPWAN 게이트웨이가 엣지 클라우드내의 모바일 엣지 컴퓨팅(MEC) 서버와 통합 구조로 구성되고, LPWAN 내의 디바이스의 정보에 따라서 네트워크를 제어하는 방법 및 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is a technology for controlling a network of a wireless network device such as an IoT service according to various variables in an LPWAN environment, wherein the LPWAN gateway is configured with an integrated structure with a mobile edge computing (MEC) server in the edge cloud, and information of the device in the LPWAN Accordingly, it is an object to provide a method and system for controlling a network.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be achieved by the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Will be able to.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 방법은 IoT 디바이스로부터 센싱정보를 측정하고 상기 엣지 클라우드에 전송하는 LPWAN 도메인; 상기 LPWAN의 정보를 수집하는 MEC 서버; 상기 LPWAN 도메인과 상기 MEC 서버를 연결해주는 LPWAN 게이트웨이; 상기 MEC 서버에서 처리된 데이터를 기반으로 IoT 서비스를 제공하는 ASP 서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, a composite network control method for an edge cloud and LPWAN-based IoT service according to an embodiment of the present invention includes: an LPWAN domain that measures sensing information from an IoT device and transmits it to the edge cloud; A MEC server that collects the LPWAN information; An LPWAN gateway connecting the LPWAN domain and the MEC server; It provides a composite network control method for the edge cloud and LPWAN-based IoT service comprising a; ASP server that provides an IoT service based on the data processed by the MEC server.

본 발명의 일 실시 예 따른 네트워크 제어방법은 리포팅 인터벌을 제어하는 제 1 방법, 전송 파워를 제어하는 제 2 방법, 데이터를 통합하는 제 3 방법으로 나뉘어져 있는 것을 특징으로 하는 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 방법을 제공한다.The network control method according to an embodiment of the present invention is divided into a first method for controlling reporting interval, a second method for controlling transmission power, and a third method for integrating data. It provides a composite network control method for.

본 발명의 실시 예들에 따른, 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 방법 및 시스템은 엣지 클라우드가 IoT 게이드웨어 측면에서 가용 가능한 LPWAN에서 IoT 디바이스들의 네트워크를 제어가능 할 수 있게 하고, 이를 통해서 네트워크 서버의 제어 로드를 경감시키고, 데이터의 전송 효율성을 증가시킬 수 있다.According to the embodiments of the present invention, the complex network control method and system for the edge cloud and the LPWAN-based IoT service enables the edge cloud to control the network of IoT devices in the LPWAN available in terms of IoT gateway, through which It can reduce the control load of the network server and increase the transmission efficiency of data.

도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 리포팅 인터벌을 제어하는 제 1 방법에 대한 흐름도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일실 시예에 따른 리포팅 인터벌을 제어하는 제 1 방법에 대한 흐름도 중 리포팅 인터벌을 조절하는 세부 흐름도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일실 시예에 따른 전송 파워를 제어하는 제 2 방법에 대한 흐름도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일실 시예에 따른 전송 파워를 제어하는 제 2 방법에 대한 흐름도 중 전송 파워 레벨을 조절하는 세부 흐름도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일실 시예에 따른 엣지 클라우드 내에서 데이터를 통합을 도시한 것이다.1 is a diagram illustrating a complex network control system for an edge cloud and an LPWAN-based IoT service according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart of a first method of controlling a reporting interval according to an embodiment of the present invention.
3 shows a detailed flowchart of adjusting a reporting interval among flowcharts for a first method of controlling a reporting interval according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a flowchart of a second method of controlling transmission power according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 shows a detailed flowchart of adjusting a transmission power level among flowcharts for a second method of controlling transmission power according to an exemplary embodiment of the present invention.
6 illustrates data integration within an edge cloud according to an exemplary embodiment of the present invention.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현 될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein. In addition, in order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and like reference numerals are assigned to similar parts throughout the specification.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part “includes” a certain component, this means that other components may be further included rather than excluding other components, unless specifically stated otherwise.

이하 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시 예에 따른 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 방법 및 시스템에 대해 설명한다.Hereinafter, a complex network control method and system for edge cloud and LPWAN based IoT service according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

본 발명의 일실시 예에 따른 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 시스템은 도 1에 도시된 것처럼, LPWAN 도메인(100), LPWAN 게이트웨이(110), MEC 서버(120), 백홀(130), 백홀 게이트웨이(140), 인터넷 클라우드(150), ASP 서버(160), LPWAN 게이트웨이(110), MEC 서버(120), 백홀(130), 백홀 게이트웨이(140)를 포함하는 통신 네트워크 (170)로 구성되어 있다. 상기 LPWAN 도메인(100)은 다양한 IoT 디바이스 및 서비스들의 센싱 정보를 수집하고 이를 네트워크 서버로 전송을 담당하고 있다. 상기 LPWAN 게이트웨이(110)는 무선 LPWAN과 IP 네트워크와 듀얼로 통신을 하는 기능을 가지고 있고, LPWAN 네트워크 서버와 연결할 수 있는 액세스 포인트 역할을 한다. 인터넷 클라우드(150)는 MEC 서버(120)와 LPWAN 게이트웨이(110)와의 상호동작을 통해 엑세스 네트워크 내에서 환경을 설정한다. 상기 MEC 서버(120)는 상기 LPWAN 게이트웨이(110)을 통해서 상기 LPWAN 도메인(100)에 있는 다양한 IoT 디바이스 및 서비스들의 정보를 수집, 데이터 처리, 네트워크 제어를 한 후 상기 ASP 서버(160)로 처리된 데이터를 전송한다. 상기 ASP 서버(160)는 상기 MEC 서버(120)에서 처리된 데이터를 기반으로 한 IoT 서비스를 제공한다. 즉, LPWAN 디바이스는 상기 인터넷 클라우드(150)의 상기 ASP 서버(160)대신 컴퓨팅을 위해 엣지 클라우드의 상기 MEC 서버(120)를 이용한다. IoT 네트워크를 위한 상기 ASP서버(160)의 제어 기능은 상기 MEC 서버(120)를 통해 제어된다. 따라서 풍부한 엣지 클라우드를 활용하여 다양한 LPWAN 서비스를 제공할 수 있고, 엣지 클라우드는 백홀(130) 네트워크를 이용하여 데이터의 범람을 방지 할 수 있다.The complex network control system for the edge cloud and LPWAN-based IoT service according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 1, LPWAN domain 100, LPWAN gateway 110, MEC server 120, backhaul 130 ), backhaul gateway 140, Internet cloud 150, ASP server 160, LPWAN gateway 110, MEC server 120, backhaul 130, communication network 170 including backhaul gateway 140 It consists of. The LPWAN domain 100 is responsible for collecting sensing information of various IoT devices and services and transmitting them to a network server. The LPWAN gateway 110 has a function of dual communication with a wireless LPWAN and an IP network, and serves as an access point to connect with an LPWAN network server. The Internet cloud 150 sets the environment in the access network through the interaction between the MEC server 120 and the LPWAN gateway 110. The MEC server 120 collects information of various IoT devices and services in the LPWAN domain 100 through the LPWAN gateway 110, processes data, and controls the network, and then processes the ASPC server 160. Send data. The ASP server 160 provides an IoT service based on data processed by the MEC server 120. That is, the LPWAN device uses the MEC server 120 of the edge cloud for computing instead of the ASP server 160 of the Internet cloud 150. The control function of the ASP server 160 for the IoT network is controlled through the MEC server 120. Therefore, a variety of LPWAN services can be provided by utilizing a rich edge cloud, and the edge cloud can prevent flooding of data using a backhaul 130 network.

도 1의 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 시스템은 통신 네트워크(170)와 통합될 수 있는데, 네트워크 운영자는 통합된 네트워크를 사용하여 어플리케이션 서비스 공급자에게 네트워크를 제공할 수 있으며, 어플리케이션 서비스 공급자는 LPWAN IoT 디바이스를 기반으로 새로운 서비스를 만든다. LPWAN은 ISM 주파수를 사용하므로 매우 저렴하게 작동하고, 통신 사업자는 엣지 클라우드를 통해 통신 네트워크(170)에서 백홀(130)의 부하를 줄일 수 있다. The complex network control system for the edge cloud and LPWAN-based IoT service of FIG. 1 may be integrated with the communication network 170, and the network operator may provide a network to the application service provider using the integrated network, and the application service Providers create new services based on LPWAN IoT devices. LPWAN uses the ISM frequency, so it operates very inexpensively, and the service provider can reduce the load of the backhaul 130 in the communication network 170 through the edge cloud.

본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 시스템에서 상기 MEC 서버(120)는 세 가지 네트워크 제어 방법을 사용한다. 도 2는 상기 네트워크 제어 방법 중 하나인 리포팅 인터벌을 제어하는 제 1 방법에 대한 흐름도를 도시한 것이다. In the complex network control system for edge cloud and LPWAN-based IoT service according to an embodiment of the present invention, the MEC server 120 uses three network control methods. 2 is a flowchart of a first method of controlling a reporting interval, which is one of the network control methods.

상기 제 1 방법은 현재의 트레이닝 예시(X)에 데이터 값과 패킷 도착 시간을 입력 하는 단계(S200), 상기 MEC 서버(120)가 트레이닝 예시들(S i )을 이용하여 정보의 타입(y)을 예측하는 단계(S210), 상기 정보의 타입(y)에 따라 디바이스 i의 상기 리포팅 인터벌(Rl i )을 조절하는 단계(S220), 상기 정보의 타입(y)에 이전 상태 값(prev i )를 재 저장하는 단계(S230)를 포함한다. The first method includes inputting a data value and a packet arrival time into the current training example ( X ) (S200), and the MEC server 120 uses the training examples ( S i ) to type information ( y ). (S210), adjusting the reporting interval ( Rl i ) of the device i according to the type ( y ) of the information (S220), the previous state value ( prev i ) to the type ( y ) of the information It includes the step of re-storing (S230).

상기 리포팅 인터벌(Rl i )의 속도를 조절하는 단계(S220)의 세부 흐름도는 도 3에 도시되어 있는 것과 같다. 상기 정보의 타입(y)이 이벤트 정보이면 상기 MEC 서버(120)는 상기 디바이스 i의 상기 리포팅 인터벌(Rl i )을 반으로 감소시키는 단계(S2201), 상기 리포팅 인터벌(Rl i )을 반으로 감소시키는 단계(S2201)는 상기 리포팅 인터벌의 임계치(LB)까지 반속 수행되는 단계(S2202 내지 S2204)를 더 포함한다. 또한, 상기 리포팅 인터벌(Rl i )의 속도를 조절하는 단계(S220)에서 상기 정보의 타입(y)이 기간 정보이면 상기 MEC 서버(120)는 상기 디바이스 i의 상기 리포팅 인터벌(Rli)을 오리지널 리포팅 인터벌(I i )까지 서서히 복귀하는 단계(S2205), 상기 디바이스 i의 상기 리포팅 인터벌(Rl i )을 오리지널 리포팅 인터벌(I i )까지 서서히 복귀하는 단계(S2205)는 상기 리포팅 인터벌(Rl i )이 오리지널 리포팅 인터벌(I i )을 초과할 때 까지 반복 수행되는 단계(S2206 내지 S2209)를 더 포함한다. 이와 같이, 리포팅 인터벌을 제어하게 되면 수집된 데이터의 정확도와 대역폭 사용률을 향상 시킬 수 있고, 상기 디바이스 리포팅 인터벌을 인터넷 클라우드가 아닌 엣지 클라우드에서 제어를 하게 되어 제어에 대한 응답 시간이 줄어든다.The detailed flowchart of the step S220 of adjusting the speed of the reporting interval Rl i is as illustrated in FIG. 3. If the type ( y ) of the information is event information, the MEC server 120 reduces the reporting interval ( Rl i ) of the device i in half (S2201 ), and reduces the reporting interval ( Rl i ) in half. The step (S2201) to further include steps (S2202 to S2204), which are performed at half speed up to the threshold LB of the reporting interval. In addition, in step S220 of adjusting the speed of the reporting interval Rl i , if the type y of the information is period information, the MEC server 120 sets the reporting interval Rl i of the device i original. The step of gradually returning to the reporting interval ( I i ) (S2205) and the step of gradually returning the reporting interval ( Rl i ) of the device i to the original reporting interval ( I i ) (S2205) are the reporting interval ( Rl i ) It further includes steps (S2206 to S2209) repeatedly performed until the original reporting interval I i is exceeded. As described above, when the reporting interval is controlled, the accuracy and bandwidth utilization of the collected data can be improved, and the device reporting interval is controlled in the edge cloud rather than the Internet cloud, thereby reducing response time to control.

본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 시스템에서 상기 MEC 서버(120)는 세 가지 네트워크 제어 방법 중 두 번째인 제 2 방법은 전송 파워를 제어하는 것으로 도 4에 제 2 방법에 대한 흐름도를 도시하였다.In a composite network control system for an edge cloud and LPWAN-based IoT service according to an embodiment of the present invention, the MEC server 120 is the second of three network control methods, the second of which is to control transmission power. The flow chart for the second method is shown.

상기 제 2 방법은 상기 디바이스 i의 수신 데이터 패킷의 전송율과 신호강도를 상기 트레이닝 예시(X)에 입력하는 단계(S300), 상기 MEC 서버(120)가 상기 디바이스 i의 네트워크 상태에 대한 통계정보(S)를 이용하여 현재의 네트워크 상태(z)를 예측하는 단계(S310), 상기 현재의 네트워크 상태(z)에 따라 상기 MEC 서버(120)는 상기 디바이스 i의 전송 파워 레벨(P i )를 조절하는 단계(S320)를 포함한다. 상기 현재의 네트워크 상태(z)에 따라 상기 MEC 서버(120)는 상기 디바이스 i의 전송 파워 레벨(P i )를 조절하는 단계(S320)의 세부 흐름도는 도 5에 도시되어 있다.The second method includes inputting the transmission rate and signal strength of the received data packet of the device i into the training example (S300) (S300), and the MEC server 120 provides statistical information about the network state of the device i ( Predicting the current network state z using S) (S310), and the MEC server 120 adjusts the transmission power level P i of the device i according to the current network state z It includes a step (S320). The detailed flow chart of the step (S320) of adjusting the transmission power level P i of the device i by the MEC server 120 according to the current network state z is illustrated in FIG. 5.

상기 디바이스 i의 전송 파워 레벨(P i )를 조절하는 단계(S320)는 상기 현재 네트워크 상태(z)가 나쁨일 때 에 상기 MEC 서버(120)는 상기 디바이스 i의 전송 파워 레벨(P i )을 증가시키는 단계(S3201)는 전송 파워 레벨의 최대 임계치를 초과하지 않을 때까지 상기 전송 파워 레벨(P i )을 1씩 증가시키는 연산을 반복 수행하는 단계(S3202 내지 S3204)를 더 포함한다. 상기 현재 네트워크 상태(z)가 좋음일 때 에 상기 MEC 서버(120)는 상기 디바이스 i의 전송 파워 레벨(P i )을 감소시키는 단계(S3205)는 전송 파워 레벨의 최소 임계치 미만이 될 때까지 상기 전송 파워 레벨(P i )을 1씩 감소시키는 연산을 반복 수행하는 단계(S3206 내지 S3208)를 더 포함한다.A step (S320) is the transmit power level (P i) of the device i the MEC server 120 to when the poor the current network state (z) for controlling the transmit power level (P i) of the device i The increasing step (S3201) further includes the steps of repeatedly performing the operation of increasing the transmitting power level ( P i ) by 1 until the maximum threshold of the transmitting power level is not exceeded (S3202 to S3204). When the current network state z is good, the MEC server 120 decreases the transmission power level P i of the device i (S3205) until the transmission power level becomes less than a minimum threshold. It further comprises the steps of repeatedly performing the operation of reducing the transmission power level P i by 1 (S3206 to S3208 ).

본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 시스템에서 상기 MEC 서버(120)는 세 가지 네트워크 제어 방법 중 세 번째인 제 3 방법은 데이터를 통합하는 것으로 도 6에 도시되어 있다.In the complex network control system for the edge cloud and LPWAN-based IoT service according to an embodiment of the present invention, the MEC server 120 is the third of the three network control methods, the third method of integrating data. It is shown.

상기 제 3 방법에서 상기 MEC 서버(120)는 동일한 데이터 타입에 대해 평균, 합계, 편차를 사용하여 데이터 통합을 수행하여 트래픽의 양을 줄이는 것으로 상기 트래픽의 양은 하기의 수학식 1에 의해 결정된다.In the third method, the MEC server 120 performs data integration using average, sum, and deviation for the same data type to reduce the amount of traffic. The amount of traffic is determined by Equation 1 below.

Figure 112018124669179-pat00001
Figure 112018124669179-pat00001

여기서, l은 데이터 타입의 수를, m과 k는 각각 LPWAN 게이트웨이의 수와 데이터의 크기를 의미하고, l은 디바이스의 개수 n 보다 작거나 같다.Here, l denotes the number of data types, m and k denote the number of LPWAN gateways and the size of data, respectively, and l is less than or equal to the number of devices n .

상기 트래픽의 양은 상기 디바이스의 수 n과 동일하거나 작기 때문에 백홀 네트워크로 유입되는 IoT 트래픽의 양은 모든 LPWAN 장치가 다른 타입의 데이터를 생성하지 않는 한 감소되고, 백홀 네트워크에서 대역폭이 향상된다.Since the amount of traffic is equal to or smaller than the number n of the devices, the amount of IoT traffic flowing into the backhaul network is reduced unless all LPWAN devices generate different types of data, and bandwidth is improved in the backhaul network.

본 발명의 일 실시예에 따른 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 시스템 및 방법은 제한된 리소스를 가진 아주 작은 IoT 디바이스의 데이터를 처리하여 IoT 서비스를 보다 효율적으로 제공할 수 있도록 네트워크의 효율성을 향상시킨다.The complex network control system and method for the edge cloud and LPWAN based IoT service according to an embodiment of the present invention processes the data of a very small IoT device with limited resources, so that the efficiency of the network can be provided more efficiently. Improves.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다.Above, the present invention has been described and illustrated in connection with a preferred embodiment for illustrating the principles of the present invention, but the present invention is not limited to the configuration and operation as shown and described.

오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.Rather, those skilled in the art will appreciate that many changes and modifications to the present invention are possible without departing from the spirit and scope of the appended claims.

따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.Accordingly, all such suitable changes and modifications and equivalents should also be considered within the scope of the present invention.

100: LPWAN 도메인 110: LPWAN 게이트웨이
120: MEC 서버 130: 백홀
140: 백홀 게이트웨이 150: 인터넷 클라우드
160: ASP 서버 170: 통신 네트워크100: LPWAN domain 110: LPWAN gateway
120: MEC server 130: backhaul
140: backhaul gateway 150: Internet cloud
160: ASP server 170: communication network

Claims (12)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 방법에 있어서,
LPWAN 도메인이, IoT 디바이스로부터 수집된 센싱정보를 수신하고 상기 엣지 클라우드에 전송하는 단계;
MEC 서버가, 상기 LPWAN의 정보를 수집하는 단계;
LPWAN 게이트웨이가, 상기 LPWAN 도메인과 상기 MEC 서버를 연결해주는 단계;
ASP 서버가, 상기 MEC 서버에서 처리된 데이터를 기반으로 IoT 서비스를 제공하는 단계;를 포함하고,
상기 MEC 서버는 데이터 처리, 네트워크를 제어 한 후 상기 ASP 서버로 처리된 데이터를 전송하고,
상기 네트워크 제어는 리포팅 인터벌을 제어하는 제 1 방법, 전송 파워를 제어하는 제 2 방법, 데이터를 통합하는 제 3 방법으로 나뉘어져 있으며,
상기 제 1 방법은 현재의 트레이닝 예시(X)에 데이터 값과 패킷 도착 시간을 입력 하는 단계;
상기 MEC 서버가 트레이닝 예시들(Si )을 이용하여 정보의 타입(y)을 예측하는 단계;
상기 정보의 타입(y)에 따라 디바이스 i의 상기 리포팅 인터벌(Rli )을 조절하는 단계;
상기 정보의 타입(y)에 이전 상태 값(previ )를 재 저장하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 방법.
In the method of complex network control for edge cloud and LPWAN-based IoT service,
LPWAN domain, receiving the sensing information collected from the IoT device and transmitting to the edge cloud;
MEC server, collecting the information of the LPWAN;
An LPWAN gateway connecting the LPWAN domain and the MEC server;
The ASP server, providing the IoT service based on the data processed by the MEC server; includes,
The MEC server controls the data processing and network, and then transmits the processed data to the ASP server.
The network control is divided into a first method for controlling reporting interval, a second method for controlling transmission power, and a third method for integrating data,
The first method includes inputting a data value and a packet arrival time into a current training example ( X );
The MEC server predicting the type of information ( y ) using training examples ( S i );
Adjusting the reporting interval Rl i of the device i according to the type of information y ;
Re-storing the previous state value ( prev i ) in the type of information ( y ); edge network and a composite network control method for LPWAN-based IoT service comprising a.
청구항 제4항에 있어서,
상기 리포팅 인터벌(Rl i )의 속도를 조절하는 단계는 상기 정보의 타입(y)이 이벤트 정보이면 상기 MEC 서버는 상기 디바이스 i의 상기 리포팅 인터벌(Rl i )을 반으로 감소시키는 단계;
상기 리포팅 인터벌(Rl i )을 반으로 감소시키는 단계는 상기 리포팅 인터벌의 임계치(LB)까지 반속 수행되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 방법.
The method according to claim 4,
The step of adjusting the speed of the reporting interval Rl i includes: if the type y of the information is event information, the MEC server reduces the reporting interval Rl i of the device i in half;
The step of reducing the reporting interval ( Rl i ) in half is performed in a half-speed up to the threshold ( LB ) of the reporting interval; a composite network control method for an edge cloud and LPWAN based IoT service further comprising.
청구항 제4항에 있어서,
상기 리포팅 인터벌(Rl i )의 속도를 조절하는 단계는 상기 정보의 타입(y)이 기간 정보이면 상기 MEC 서버는 상기 디바이스 i의 상기 리포팅 인터벌(Rl i )을 오리지널 리포팅 인터벌(I i )까지 서서히 복귀하는 단계;
상기 디바이스 i의 상기 리포팅 인터벌(Rl i )을 오리지널 리포팅 인터벌(I i )까지 서서히 복귀하는 단계는 상기 리포팅 인터벌(Rl i )이 오리지널 리포팅 인터벌(Ii)을 초과할 때 까지 반복 수행되는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 방법.
The method according to claim 4,
Adjusting the speed of the reporting interval (Rl i) is back type (y) of the data this time information the MEC server slowly to the reporting interval (Rl i) of the device i to the original reporting interval (I i) Returning;
Step is the step of the reporting interval (Rl i) of the device i returns gradually to the original reporting interval (I i) are repeated until the reporting interval (Rl i) exceeds the original reporting interval (I i); A composite network control method for an edge cloud and LPWAN-based IoT service, further comprising a.
청구항 제4항에 있어서,
상기 제 2 방법은 상기 디바이스 i의 수신 데이터 패킷의 전송율과 신호강도를 상기 현재의 트레이닝 예시(X)에 입력하는 단계;
상기 MEC 서버가 상기 디바이스 i의 네트워크 상태에 대한 통계정보(S)를 이용하여 현재의 네트워크 상태(z)를 예측하는 단계;
상기 현재의 네트워크 상태(z)에 따라 상기 MEC 서버는 상기 디바이스 i의 전송 파워 레벨(P i )를 조절하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 방법.
The method according to claim 4,
The second method includes inputting a transmission rate and signal strength of a received data packet of the device i into the current training example ( X );
The MEC server predicting a current network state z using statistical information S of the network state of the device i;
The MEC server according to the current network state ( z ), the step of adjusting the transmission power level ( P i ) of the device i ; Edge cloud and a composite network control method for LPWAN-based IoT service comprising a .
청구항 제7항에 있어서,
상기 현재의 네트워크 상태(z)에 따라 상기 MEC 서버는 상기 디바이스 i의 전송 파워 레벨(P i )를 조절하는 단계에서 상기 현재 네트워크 상태(z)가 나쁨일 때 에 상기 MEC 서버는 상기 디바이스 i의 전송 파워 레벨(P i )을 증가시키는 단계;
상기 디바이스 i의 전송 파워 레벨(P i )을 증가시키는 단계는 전송 파워 레벨의 최대 임계치를 초과하지 않을 때까지 상기 전송 파워 레벨을 1씩 증가시키는 연산을 반복 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 방법.
The method according to claim 7,
Depending on the current network conditions (z) The MEC server the MEC server to when the poor that the current network state (z) in the step of adjusting the transmit power level (P i) of the device i is of the device i Increasing the transmission power level P i ;
The step of increasing the transmission power level ( P i ) of the device i may further include the step of repeatedly performing an operation of increasing the transmission power level by 1 until the maximum threshold of the transmission power level is not exceeded. Complex network control method for edge cloud and LPWAN based IoT service.
삭제delete 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 방법에 있어서,
LPWAN 도메인이, IoT 디바이스로부터 수집된 센싱정보를 수신하고 상기 엣지 클라우드에 전송하는 단계;
MEC 서버가, 상기 LPWAN의 정보를 수집하는 단계;
LPWAN 게이트웨이가, 상기 LPWAN 도메인과 상기 MEC 서버를 연결해주는 단계;
ASP 서버가, 상기 MEC 서버에서 처리된 데이터를 기반으로 IoT 서비스를 제공하는 단계;를 포함하고,
상기 MEC 서버는 데이터 처리, 네트워크를 제어 한 후 상기 ASP 서버로 처리된 데이터를 전송하고,
상기 네트워크 제어는 리포팅 인터벌을 제어하는 제 1 방법, 전송 파워를 제어하는 제 2 방법, 데이터를 통합하는 제 3 방법으로 나뉘어져 있으며,
상기 제 3 방법에서 상기 MEC 서버는 동일한 데이터 타입에 대해 평균, 합계, 편차를 사용하여 데이터 통합을 수행하여 트래픽의 양을 줄이는 것을 특징으로 하는 엣지 클라우드와 LPWAN기반 IoT 서비스를 위한 복합 네트워크 제어 방법.In the method of complex network control for edge cloud and LPWAN-based IoT service,
LPWAN domain, receiving the sensing information collected from the IoT device and transmitting to the edge cloud;
MEC server, collecting the information of the LPWAN;
An LPWAN gateway connecting the LPWAN domain and the MEC server;
The ASP server, providing the IoT service based on the data processed by the MEC server; includes,
The MEC server controls the data processing and network, and then transmits the processed data to the ASP server.
The network control is divided into a first method for controlling reporting interval, a second method for controlling transmission power, and a third method for integrating data,
In the third method, the MEC server performs data integration using average, sum, and deviation for the same data type, thereby reducing the amount of traffic. A complex network control method for edge cloud and LPWAN-based IoT service. 삭제delete 삭제delete
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