KR102434201B1 - CONNECTIVITY MANAGEMENT APPARATUS AND METHOD FOR INTERFERENCE RELAXATION BETWEEN HETEROGENEOUS WIRELESS DEVICES OF EDGE GATEWAY UNDER IoT SENSOR ENVIRONMENT - Google Patents

CONNECTIVITY MANAGEMENT APPARATUS AND METHOD FOR INTERFERENCE RELAXATION BETWEEN HETEROGENEOUS WIRELESS DEVICES OF EDGE GATEWAY UNDER IoT SENSOR ENVIRONMENT Download PDF

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Abstract

본 발명은 IoT 센서 환경에서 에지 게이트웨이의 이종 무선 기기간 간섭 완화를 위한 연결성 조절 장치 및 방법으로서, 에지 컴퓨팅을 하는 에지 컴퓨팅 기반 IoT 게이트웨이에서 무선 기기간 서로 간섭되지 않도록 제어하는 장치 및 그 방법이다.The present invention relates to an apparatus and method for controlling connectivity for mitigating interference between heterogeneous wireless devices of an edge gateway in an IoT sensor environment, and a device and method for controlling wireless devices not to interfere with each other in an edge computing-based IoT gateway that performs edge computing.

Description

IoT 센서 환경에서 에지 게이트웨이의 이종 무선 기기간 간섭 완화를 위한 연결성 조절 장치 및 그 방법{CONNECTIVITY MANAGEMENT APPARATUS AND METHOD FOR INTERFERENCE RELAXATION BETWEEN HETEROGENEOUS WIRELESS DEVICES OF EDGE GATEWAY UNDER IoT SENSOR ENVIRONMENT}CONNECTIVITY MANAGEMENT APPARATUS AND METHOD FOR INTERFERENCE RELAXATION BETWEEN HETEROGENEOUS WIRELESS DEVICES OF EDGE GATEWAY UNDER IoT SENSOR ENVIRONMENT

본 발명은 IoT 센서 환경에서 에지 게이트웨이의 이종 무선 기기간 간섭 완화를 위한 연결성 조절 장치 및 방법으로서, 에지 컴퓨팅을 하는 에지 컴퓨팅 기반 IoT 게이트웨이에서 무선 기기간 서로 간섭되지 않도록 제어하는 장치 및 그 방법이다.The present invention relates to an apparatus and method for controlling connectivity for mitigating interference between heterogeneous wireless devices of an edge gateway in an IoT sensor environment, and a device and method for controlling wireless devices not to interfere with each other in an edge computing-based IoT gateway that performs edge computing.

인력, 자본이 부족한 중소 제조기업의 경우 기초, 중간 수준의 스마트공장 구축 수요가 대부분이고, 구축 기간 단축, 도입 비용 최소화 요구가 가장 많은 것으로 조사되었다. 소규모 제조 설비 중심으로 운용되는 많은 국내 중소 제조업체에 범용적으로 활용될 수 있는 저비용의 스마트공장 솔루션이 필요하다.In the case of small and medium-sized manufacturing companies lacking manpower and capital, most of the demand for building a smart factory at the basic or intermediate level was found to be the most demanding for shortening the construction period and minimizing the cost of introduction. There is a need for a low-cost smart factory solution that can be used universally for many small and medium-sized domestic manufacturers operating mainly on small-scale manufacturing facilities.

또한, 산업용 IoT에서 엔드 디바이스, 예를 들어, 센서나 설비는 다양한 통신 프로토콜을 가지고 있는 바, 다양한 통신 프로토콜을 사용자가 관리하지 않는 솔루션이 필요하다.In addition, in industrial IoT, end devices, for example, sensors or facilities, have various communication protocols, so a solution in which users do not manage various communication protocols is needed.

한편, 스마트 팩토리는 제4차 산업혁명으로 불리는 ICT(Information Communication Technology)와 제조업의 융합으로 기계 스스로 시뮬레이션을 통해 자동 생산하는 시스템이 구축된 공장으로, 현장에서 지속적으로 도입되고 있다.On the other hand, the smart factory is a factory in which a system that automatically produces machines through simulation by itself through the convergence of information communication technology (ICT) and manufacturing, which is called the 4th industrial revolution, is continuously introduced in the field.

스마트 팩토리는 시시각각 변화하는 생산 현장의 정보를 실시간 현장에서 취합하여 최고 경영자에게는 최상의 의사 결정을 위한 실시간 정보를 제공하고, 고객에게는 주문된 상산 제품에 대한 납기 정보를 제공하며, 공장 관리자에게는 현장의 상태 정보를 실시간으로 제공한다.The smart factory collects information from the production site that changes every moment and provides real-time information for the best decision-making to the top management by collecting information from the production site in real time, delivery information on the ordered commercial products to the customer, and the status of the site to the factory manager. information is provided in real time.

스마트 팩토리에 에지 컴퓨팅 기술의 도입이 필요한 경우가 많다. 원격 서버 대비 지연이 짧아야 되거나, 대역폭 문제가 있을 수 있기 때문이다. 예를 들어, 접속 환경이 열악하거나, 사물 인터넷 기기들이 끊이 없이 중앙 서버나 클라우드에 연결하는 것이 비효율적이거나, 금융서비스나 제조업 처럼 지연에 민감한 경우, 많은 양의 데이터를 생성하나 생산만 되면 정상적인 구동으로 생성된 데이터 대부분이 불필요한 경우 등이 있을 수 있다. 이런 경우, 분산 컴퓨팅 즉 에지 컴퓨팅의 도입이 필요하다.Smart factories often require the introduction of edge computing technology. This is because the latency must be low compared to the remote server, or there may be bandwidth issues. For example, if the connection environment is poor, it is inefficient for IoT devices to continuously connect to a central server or cloud, or is sensitive to delays such as financial services or manufacturing, it generates a large amount of data but operates normally once it is produced. There may be cases in which most of the data generated by . In this case, it is necessary to introduce distributed computing, that is, edge computing.

또한, 사물 인터넷 기기들은 보통 무선으로 연결되는데, 동종 또는 이종의 통신 기기들이 일정 지역 내에 밀집하여 무선 통신할 수 있다. 이 경우, 공동의 무선대역을 사용하는 무선 기기들 사이에 간섭이 발생할 수 있다. 이러한 간섭은 기기의 성능 저하를 가져올 수 있다.Also, IoT devices are usually connected wirelessly, and communication devices of the same type or different types may be densely located within a certain area to perform wireless communication. In this case, interference may occur between wireless devices using a common wireless band. Such interference may result in device performance degradation.

KRUS 10-2019-007991710-2019-0079917 AA

본 발명은 중소 제조 현장의 다양한 설비/센서를 쉽고 간단하게 효율적으로 연동/관리할 수 있고, 에지 컴퓨팅 기술을 적용하여 고가의 스마트 제조 시스템(MES)나 클라우드 플랫폼이 없어도 스마트 공장 구축이 가능한 시스템 제공을 목적으로 한다.The present invention provides a system that enables easy, simple and efficient interworking/management of various facilities/sensors in small and medium-sized manufacturing sites, and enables smart factory construction without an expensive smart manufacturing system (MES) or cloud platform by applying edge computing technology is intended for

또한, 단일 디바이스로 산업현장 내 다양한 센서/설비와의 인터페이스 해결로 센서/설비의 설치, 관리 및 유지보수 비용의 절감을 가능하게 하고, 데이터 처리, 자동보정, 자가진단, 의사결정기능을 수행하는 고기능, 고편의성, 고부가가치 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, it is possible to reduce the installation, management and maintenance costs of sensors/facilities by solving the interface with various sensors/facilities in industrial sites with a single device, and to perform data processing, automatic correction, self-diagnosis, and decision-making functions. It aims to provide a high-functionality, high-convenience, and high-value-added system.

또한, 무선 기기 사이의 간섭을 완화하는 장치 및 방법을 제공을 목적으로 한다.Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for mitigating interference between wireless devices.

본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 센서 환경에서 에지 게이트웨이의 이종 무선 기기간 간섭 완화를 위한 연결성 조절 방법은 센서 데이터 및 설비 데이터 중 적어도 하나를 구비하는 에지 데이터를 생성하는 엔드 디바이스; 중앙 서버 서비스, 웹 서비스, 스마트 제조 시스템(MES) 서비스, 및 ERP 서비스 중 적어도 어느 한 서비스를 제공하는 중앙 서버; 및 상기 에지 데이터를 수신하여 상기 에지 데이터를 처리하고, 상기 중앙 서버에 상기 에지 데이터를 전송하는 에지 게이트웨이를 포함하는 시스템의 에지 게이트웨이의 에지 컴퓨팅 기반 IoT 게이트웨이를 이용한 스마트 팩토리 관리 방법으로서, 상기 에지 게이트웨이에서, 상기 에지 게이트웨이의 도메인에 속한 제1 엔드 디바이스의 무선 연결된 노드들의 개수인 연결수를 수집하는 단계; 상기 제1 엔드 디바이스의 연결수가 과다할 경우 기설정된 개수 이하로 연결수를 조절하는 단계; 상기 제1 엔드 디바이스의 최종 연결수를 기초로 상기 제1 엔드 디바이스의 임의의 임시 듀티 사이클을 산출하는 단계; 상기 임시 듀티 사이클, 다른 도메인의 엔드 디바이스의 고정된 값인 고정 듀티 사이클, 및 성능 저하가 임계적으로 발생하지 않는 무선 비송출 구간과 타임 슬롯과의 비율인 임계 슬립율을 기초로 상기 제1 엔드 디바이스의 확정 듀티 사이클을 결정하는 단계; 및 상기 확정 듀티 사이클을 상기 제1 엔드 디바이스으로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a connectivity control method for mitigating interference between heterogeneous wireless devices of an edge gateway in an IoT sensor environment includes: an end device generating edge data including at least one of sensor data and facility data; a central server providing at least one of a central server service, a web service, a smart manufacturing system (MES) service, and an ERP service; and an edge gateway that receives the edge data, processes the edge data, and transmits the edge data to the central server. A smart factory management method using an edge computing-based IoT gateway of an edge gateway of a system, wherein the edge gateway collecting the number of connections, which is the number of wirelessly connected nodes of the first end device belonging to the domain of the edge gateway; adjusting the number of connections below a preset number when the number of connections of the first end device is excessive; calculating an arbitrary temporary duty cycle of the first end device based on the last number of connections of the first end device; The first end device based on the temporary duty cycle, a fixed duty cycle that is a fixed value of an end device in another domain, and a critical sleep rate that is a ratio between a time slot and a radio non-transmission period in which performance degradation does not occur critically determining a definite duty cycle of and transmitting the determined duty cycle to the first end device.

또한, 상기 에지 게이트웨이에서, 상기 엔드 디바이스으로부터 제1 데이터를 수신하는 단계; 상기 제1 데이터를 처리하여 제2 데이터로 생성할 수 있으면, 상기 제1 데이터를 기초로 상기 제2 데이터를 생성하는 단계; 상기 제1 데이터를 처리할 수 없는 지, 및 상기 제1 및 제2 데이터 중 적어도 하나를 상기 중앙 서버에 전송해야 하는지 업로드 여부를 판단하는 단계; 상기 업로드 해야 하는 것으로 판단하는 경우, 상기 제1 및 제2 데이터 중 적어도 하나를 상기 중앙 서버에 전송하는 단계; 및 상기 중앙 서버로부터 상기 제1 및 제2 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 생성된 제3 데이터를 수신하는 단계;를 더 포함할 수 있다.The method may further include, at the edge gateway, receiving first data from the end device; generating the second data based on the first data when generating the second data by processing the first data; determining whether to upload whether the first data cannot be processed and whether at least one of the first and second data must be transmitted to the central server; transmitting at least one of the first and second data to the central server when it is determined that the upload is necessary; and receiving third data generated based on at least one of the first and second data from the central server.

또한, 상기 제1 내지 제3 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 제어 명령을 생성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제1 데이터를 처리할 수 없을 경우, 상기 제2 데이터는 상기 제1 데이터와 동일하고, 상기 제3 데이터는 상기 제어 명령을 구비하고, 상기 업로드 여부 판단 단계와 상기 제1 데이터를 처리하여 제2 데이터로 생성하는 단계는 실질적으로 동일한 것이고, 상기 제1 데이터의 처리 가능 여부는 상기 제1 데이터가 분산 처리에 적합한 것인지를 판단하는 것이고, 상기 업로드 판단 단계는 상기 제2 데이터를 상기 중앙 서버에 전송해야 하는 것인지 판단하는 단계를 더 구비할 수 있다.The method further includes generating a control command based on at least one of the first to third data, wherein when the first data cannot be processed, the second data is the same as the first data, The third data includes the control command, the step of determining whether to upload and the step of processing the first data to generate the second data are substantially the same, and whether the first data can be processed is determined according to the first It is determined whether the data is suitable for distributed processing, and the upload determination step may further include determining whether the second data should be transmitted to the central server.

본 발명의 일 실시예인 IoT 센서 환경에서 에지 게이트웨이의 이종 무선 기기간 간섭 완화를 위한 연결성 조절 장치는 센서 데이터 및 설비 데이터 중 적어도 하나를 구비하는 에지 데이터를 생성하는 엔드 디바이스; 중앙 서버 서비스, 웹 서비스, 스마트 제조 시스템(MES) 서비스, 및 ERP 서비스 중 적어도 어느 한 서비스를 제공하는 중앙 서버; 및 상기 에지 데이터를 수신하여 상기 에지 데이터를 처리하고, 상기 중앙 서버에 상기 에지 데이터를 전송하는 에지 게이트웨이를 포함하는 시스템의 에지 게이트웨이로서,An embodiment of the present invention provides an apparatus for regulating connectivity for mitigating interference between heterogeneous wireless devices of an edge gateway in an IoT sensor environment, comprising: an end device generating edge data including at least one of sensor data and facility data; a central server providing at least one of a central server service, a web service, a smart manufacturing system (MES) service, and an ERP service; and an edge gateway that receives the edge data, processes the edge data, and transmits the edge data to the central server, wherein:

상기 에지 게이트웨이는 동일한 도메인에 속한 제1 엔드 디바이스의 무선 연결된 노드들의 개수인 연결수를 수집하고, 상기 제1 엔드 디바이스의 연결수가 과다할 경우 기설정된 개수 이하로 연결수를 조절하고, 상기 제1 엔드 디바이스의 최종 연결수를 기초로 상기 제1 엔드 디바이스의 임의의 임시 듀티 사이클을 산출하고, 상기 임시 듀티 사이클, 다른 도메인의 엔드 디바이스의 고정된 값인 고정 듀티 사이클, 및 성능 저하가 임계적으로 발생하지 않는 무선 비송출 구간과 타임 슬롯과의 비율인 임계 슬립율을 기초로 상기 엔드 디바이스의 확정 듀티 사이클을 결정할 수 있다.The edge gateway collects the number of connections, which is the number of wirelessly connected nodes of the first end device belonging to the same domain, and adjusts the number of connections to a preset number or less when the number of connections of the first end device is excessive. Calculating an arbitrary temporary duty cycle of the first end device based on the final number of connections of the end device, the temporary duty cycle, a fixed duty cycle that is a fixed value of the end device in another domain, and performance degradation critically occurs The determined duty cycle of the end device may be determined based on the critical sleep rate, which is the ratio between the non-radio non-transmission period and the time slot.

또한, 상기 에지 게이트웨이(10)는 상기 엔드 디바이스으로부터 제1 데이터를 수신하고, 상기 제1 데이터를 처리하여 제2 데이터로 생성할 수 있으면, 상기 제1 데이터를 기초로 상기 제2 데이터를 생성하고, 상기 제1 데이터를 처리할 수 없는 지, 및 상기 제1 및 제2 데이터 중 적어도 하나를 상기 중앙 서버에 전송해야 하는지 업로드 여부를 판단하고, 상기 업로드 해야 하는 것으로 판단하는 경우, 상기 제1 및 제2 데이터 중 적어도 하나를 상기 중앙 서버에 전송하고, 상기 중앙 서버로부터 상기 제1 및 제2 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 생성된 제3 데이터를 수신할 수 있다.In addition, when the edge gateway 10 receives the first data from the end device and can generate the second data by processing the first data, the edge gateway 10 generates the second data based on the first data, , whether the first data cannot be processed, and whether at least one of the first and second data should be transmitted to the central server or not, is determined, and when it is determined that the upload is to be performed, the first and At least one of the second data may be transmitted to the central server, and third data generated based on at least one of the first and second data may be received from the central server.

또한, 상기 에지 게이트웨이는 상기 제1 내지 제3 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 제어 명령을 생성하고, 상기 제1 데이터를 처리할 수 없을 경우, 상기 제2 데이터는 상기 제1 데이터와 동일하고, 상기 제3 데이터는 상기 제어 명령을 구비하고, 상기 업로드 여부 판단하는 것과 상기 제1 데이터를 처리하여 제2 데이터로 생성하는 것은 실질적으로 동일하고, 상기 제1 데이터의 처리 가능 여부는 상기 제1 데이터가 분산 처리에 적합한 것인지를 판단하는 것이고, 상기 업로드 판단 하는 것은 상기 제2 데이터를 상기 중앙 서버에 전송해야 하는 것인지 판단할 수 있다.In addition, the edge gateway generates a control command based on at least one of the first to third data, and when the first data cannot be processed, the second data is the same as the first data, and the The third data has the control command, and determining whether to upload is substantially the same as processing the first data to generate the second data, and whether the first data can be processed depends on whether the first data is Determining whether it is suitable for distributed processing, and determining the upload may determine whether the second data should be transmitted to the central server.

본 발명의 일 실시예에 따른 에지 게이트웨이는 센서 데이터 및 설비 데이터 중 적어도 하나를 구비하는 에지 데이터를 생성하는 에지 데이터를 수신하여 상기 에지 데이터를 처리하고, 중앙 서버 서비스, 웹 서비스, 스마트 제조 시스템(MES) 서비스, 및 ERP 서비스 중 적어도 어느 한 서비스를 제공하는 중앙 서버에 상기 에지 데이터를 전송하는 에지 게이트웨이로서, 상기 엔드 디바이스로부터 상기 에지 데이터를 수신하고, 다양한 통신 프로토콜을 관리하는 엔드 디바이스 접속부; 상기 수신한 에지 데이터를 기설정된 정책에 따라 내부의 응용 프로그램 및 외부의 상기 중앙 서버 중 적어도 어느 한 곳으로 전송하는 멀티 프로토콜 적응부; 상기 멀티 프로토콜 적응부으로부터 수신한 에지 데이터를 이용하여 응용 프로그램을 구동하여 응용 서비스를 제공하는 에지 처리부; 및 상기 멀티 프로토콜 적응부으로부터 수신한 에지 데이터를 상기 중앙 서버로 전송하는 통신부을 포함할 수 있다.The edge gateway according to an embodiment of the present invention receives edge data that generates edge data including at least one of sensor data and equipment data, processes the edge data, and provides a central server service, a web service, and a smart manufacturing system ( An edge gateway for transmitting the edge data to a central server providing at least one of MES) service and ERP service, comprising: an end device connection unit configured to receive the edge data from the end device and manage various communication protocols; a multi-protocol adaptation unit for transmitting the received edge data to at least one of an internal application program and an external central server according to a preset policy; an edge processing unit providing an application service by driving an application program using the edge data received from the multi-protocol adaptation unit; and a communication unit transmitting the edge data received from the multi-protocol adaptation unit to the central server.

또 다른 양태로, 상기 에지 게이트웨이는, 상기 엔드 디바이스로부터 상기 에지 데이터를 수신하고, 다양한 통신 프로토콜을 관리하는 엔드 디바이스 접속부; 상기 수신한 에지 데이터를 기설정된 정책에 따라 내부의 응용 프로그램 및 외부의 상기 중앙 서버 중 적어도 어느 한 곳으로 전송하는 멀티 프로토콜 적응부; 상기 멀티 프로토콜 적응부으로부터 수신한 에지 데이터를 이용하여 응용 프로그램을 구동하여 응용 서비스를 제공하는 에지 처리부; 및 상기 멀티 프로토콜 적응부으로부터 수신한 에지 데이터를 상기 중앙 서버로 전송하는 통신부을 구비할 수 있다.In another aspect, the edge gateway may include: an end device connection unit configured to receive the edge data from the end device and manage various communication protocols; a multi-protocol adaptation unit for transmitting the received edge data to at least one of an internal application program and an external central server according to a preset policy; an edge processing unit providing an application service by driving an application program using the edge data received from the multi-protocol adaptation unit; and a communication unit for transmitting the edge data received from the multi-protocol adaptation unit to the central server.

또한, 상기 엔드 디바이스 접속부는 다양한 통신 모듈을 장착하여 통신 환경을 확장하는 네트워크 확장 슬롯 모듈을 구비하고, 상기 통신 모듈은 Wi-Fi 모듈, LoRa 모듈, NB-IoT 모듈, Zigbee 모듈, Bluetooth 모듈, Wi-SUN 모듈, CANbus 모듈, RS-238/485 모듈, 및 Ethernet 모듈 중 어느 하나이고, 상기 통신 모듈 중 일부는 상기 엔드 디바이스 접속부에 고정 장착되고, 상기 멀티 프로토콜 적응부는, 네트워크 확장 슬롯 모듈에 장착된 상기 통신 모듈을 파악하여 상기 파악된 통신 모듈이 지원하는 통신 프로토콜을 관리하는 에이전트를 생성하는 멀티 프로토콜 매니저; 상기 멀티 프로토콜 매니저로부터 수신한 상기 에지 데이터를 관리하고, 상기 에지 데이터를 에지 컴퓨팅할 지 여부를 판단하는 데이터 매니저; 및 상기 에지 데이터가 에지 컴퓨팅용 데이터이면 상기 에지 데이터를 수신하여 응용 서비스를 제공하는 서비스 매니저을 구비할 수 있다.In addition, the end device connection unit has a network expansion slot module that expands the communication environment by mounting various communication modules, and the communication module includes a Wi-Fi module, a LoRa module, an NB-IoT module, a Zigbee module, a Bluetooth module, and a Wi-Fi module. -It is any one of SUN module, CANbus module, RS-238/485 module, and Ethernet module, some of the communication modules are fixedly mounted on the end device connection part, and the multi-protocol adaptation part is mounted on the network expansion slot module a multi-protocol manager for identifying the communication module and generating an agent for managing a communication protocol supported by the identified communication module; a data manager that manages the edge data received from the multi-protocol manager and determines whether to perform edge computing on the edge data; and if the edge data is data for edge computing, a service manager for receiving the edge data and providing an application service.

또한, 상기 에지 처리부는 게이트웨이 응용 및 데이터 분석부을 구비할 수 있다.In addition, the edge processing unit may include a gateway application and data analysis unit.

또한, 상기 게이트웨이 응용은, 상기 에지 데이터를 처리를 위한 룰(rule)을 등록, 변경, 또는 삭제하는 에지 룰 엔진; 상기 룰에 따라 상기 에지 데이터를 전처리, 필터링, 및 보정하는 에지 데이터 핸들러; 및 상기 룰을 관리하고 이벤트나 장애를 검출하는 에지 리얼 타임 서비스을 구비하고, 상기 룰은 상기 에지 데이터를 보정하고 결함을 수정하는 규칙, 데이터를 필터링하거나 변환하는 규칙, 이벤트나 장애를 검출하는 규칙을 구비하고, 상기 데이터 분석부는 상기 게이트웨이 응용에서 전송한 데이터를 이용하여 상기 엔드 디바이스가 구축한 장비를 관제 및 분석할 수 있다.In addition, the gateway application may include: an edge rule engine for registering, changing, or deleting a rule for processing the edge data; an edge data handler for preprocessing, filtering, and correcting the edge data according to the rule; and an edge real-time service for managing the rule and detecting an event or failure, wherein the rule includes a rule for correcting the edge data and correcting a defect, a rule for filtering or transforming data, a rule for detecting an event or failure and the data analysis unit may control and analyze the equipment built by the end device using the data transmitted from the gateway application.

본 발명에 따른 에지 컴퓨팅 기반 IoT 게이트웨이를 이용한 스마트 팩토리 관리 시스템는 다양한 통신 프로토콜을 사용자가 관리하지 않아도 되며, 에지 컴퓨팅을 지원하여 비용 절감, 고기능, 고편의성을 제공할 수 있다.The smart factory management system using the edge computing-based IoT gateway according to the present invention does not require a user to manage various communication protocols, and can provide cost reduction, high functionality, and high convenience by supporting edge computing.

또한, 무선 기기의 무선 송출을 제어하여, 무선 기기 사이의 간섭을 완화할 수 있다.In addition, by controlling radio transmission of wireless devices, interference between wireless devices can be mitigated.

도 1은 본 발명에 따른 IoT 게이트웨이 시스템의 블록 다이어그램,
도 2는 도 1의 에지 게이트웨이의 블록 다이어그램,
도 3은 도 2의 에지 처리부의 블록 다이어그램,
도 4는 본 발명에 따른 스마트 팩토리 관리 방법의 순서도, 및
도 5는 본 발명에 따른 연결성 조절 방법의 순서도이다.
1 is a block diagram of an IoT gateway system according to the present invention;
Fig. 2 is a block diagram of the edge gateway of Fig. 1;
3 is a block diagram of the edge processing unit of FIG. 2;
4 is a flowchart of a smart factory management method according to the present invention, and
5 is a flowchart of a method for controlling connectivity according to the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 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. '또는'은 전후 문맥상 논리적 배타합으로 해석될 수 있으나, 일반적으로 '그렇지 않으면', '논리적 배타합' 등의 직접적인 묘사가 없는 한, '및/또는'과 같은 의미, 즉, 논리합으로 해석한다.Terms such as first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, a first component may be referred to as a second component, and similarly, a second component may also be referred to as a first component. and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items. 'or' may be construed as a logical exclusive sum in context, but in general, unless there is a direct description such as 'otherwise' or 'logical exclusion', it has the same meaning as 'and/or', that is, it is interpreted as a logical sum. do.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 또한 네트워크 상의 제1 구성요소와 제2 구성요소가 연결되어 있거나 접속되어 있다는 것은, 유선 또는 무선으로 제1 구성요소와 제2 구성요소 사이에 데이터를 주고 받을 수 있음을 의미한다.When a component is referred to as being “connected” or “connected” to another component, it may be directly connected or connected to the other component, but it is understood that other components may exist in between. it should be On the other hand, when it is said that a certain element is "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that the other element does not exist in the middle. Also, when the first component and the second component on the network are connected or connected, it means that data can be exchanged between the first component and the second component by wire or wirelessly.

또한, 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 단순히 본 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되는 것으로서, 그 자체로 특별히 중요한 의미 또는 역할을 부여하는 것은 아니다. 따라서, 상기 "모듈" 및 "부"는 서로 혼용되어 사용될 수도 있다.In addition, the suffixes "module" and "part" for the components used in the following description are given simply in consideration of the ease of writing the present specification, and do not impart a particularly important meaning or role by themselves. Accordingly, the terms “module” and “unit” may be used interchangeably.

이와 같은 구성요소들은 실제 응용에서 구현될 때 필요에 따라 2 이상의 구성요소가 하나의 구성요소로 합쳐지거나, 혹은 하나의 구성요소가 2 이상의 구성요소로 세분되어 구성될 수 있다. 도면 전체를 통하여 동일하거나 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였고, 동일한 도면 부호를 가지는 구성요소에 대한 자세한 설명은 전술한 구성요소에 대한 설명으로 대체되어 생략될 수 있다.When these components are implemented in actual applications, two or more components may be combined into one component, or one component may be subdivided into two or more components as needed. The same reference numerals are given to the same or similar components throughout the drawings, and detailed descriptions of the components having the same reference numerals may be omitted instead of being replaced with the descriptions of the above-described components.

또한, 본 발명은 본 명세서에 표시된 실시예들의 모든 가능한 조합들을 망라한다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적이지 않다. 본 명세서에 기술된 특정 형상, 구조, 기능, 및 특성의 일 실시예는 다른 실시예로 구현될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 실시예에서 언급되는 구성요소는 제1 및 제2 실시예의 모든 기능을 수행할 수 있다.Furthermore, the invention encompasses all possible combinations of the embodiments indicated herein. Various embodiments of the present invention are different, but not mutually exclusive. One embodiment of a particular shape, structure, function, and characteristic described herein may be embodied in another embodiment. For example, components mentioned in the first and second embodiments may perform all functions of the first and second embodiments.

도 1은 본 발명에 따른 IoT 게이트웨이 시스템의 블록 다이어그램, 도 2는 도 1의 에지 게이트웨이의 블록 다이어그램, 도 3은 도 2의 에지 처리부의 블록 다이어그램, 도 4는 본 발명에 따른 스마트 팩토리 관리 방법의 순서도, 및 도 5는 본 발명에 따른 연결성 조절 방법의 순서도이다.1 is a block diagram of an IoT gateway system according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the edge gateway of FIG. 1, FIG. 3 is a block diagram of the edge processing unit of FIG. 2, and FIG. 4 is a smart factory management method according to the present invention A flowchart, and FIG. 5 is a flowchart of a method for controlling connectivity according to the present invention.

도 1을 참조하면, IoT 게이트웨이 시스템은 적어도 하나의 엔드 디바이스(50; 50-1, 50-2), 적어도 하나의 에지 게이트웨이(10, 10-2, 10-3), 및 중앙 서버(90)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , the IoT gateway system includes at least one end device 50 ; 50-1 , 50-2 , at least one edge gateway 10 , 10-2 , 10-3 , and a central server 90 . may include.

본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 센서 환경에서 에지 게이트웨이의 이종 무선 기기간 간섭 완화를 위한 연결성 조절 장치는 IoT 게이트웨이 시스템을 지칭할 수 있으며, 바람직하게는 IoT 게이트웨이 시스템의 에지 게이트웨이를 지칭할 수 있다.The device for adjusting the connectivity for mitigating interference between heterogeneous wireless devices of an edge gateway in an IoT sensor environment according to an embodiment of the present invention may refer to an IoT gateway system, and preferably may refer to an edge gateway of the IoT gateway system.

엔드 디바이스(50)는 산업에서 이용되는 다양한 장치들로서, 센서 디바이스, 액튜에이터, 물리적인 측정 기구, PLC(Logic Controller), DCS(Distributed Control System), OPC(OLE for process control), 및/또는 DBMS(Database Management System) 등이 있을 수 있다. 엔드 디바이스(50)는 이에 한정되지 않고 다양한 장치일 수 있으며, IoT 또는 IIoT의 다양한 사물(thing)일 수 있다.The end device 50 is various devices used in industry, and is a sensor device, an actuator, a physical measuring instrument, a PLC (Logic Controller), a DCS (Distributed Control System), an OPC (OLE for process control), and/or a DBMS ( Database Management System) and the like. The end device 50 is not limited thereto, and may be various devices, and may be various things of IoT or IIoT.

엔드 디바이스(50)는 장비나 장치의 일부일 수 있으며, 이러한 장비나 장치는 공장 등의 시스템을 구축할 수 있다.The end device 50 may be a part of equipment or apparatus, and such equipment or apparatus may construct a system such as a factory.

엔드 디바이스(50)는 설비 데이터 및 센서 데이터(이하, '에지 데이터')를 출력할 수 있다. 에지 데이터는 온도, 습도, 밝기, 먼지(탄소), 압력, 진동, 전압, 전류, 평행, 자기, 조도, 근접, 거리, 기울기, 가스, 열감지, 불꽃 감지, 금속 감지, 회전량 등 중 적어도 하나를 구비할 수 있다. 이러한 데이터 생성을 위해, 엔드 디바이스(50)는 온도 센서, 습도 센서, 밝기 센서, 먼지 센서, 압력 센서, 진동 센서, 전압 센서, 전류 센서, 평행 센서, 자기 센서, 조도 센서, 근접 센서, 거리 센서, 기울기 센서, 가스 센서, 열감지 센서, 불꽃 감지 센서, 금속 감지 센서, 홀 센서, 등으로 구현될 수 있다.The end device 50 may output facility data and sensor data (hereinafter, 'edge data'). Edge data includes at least one of temperature, humidity, brightness, dust (carbon), pressure, vibration, voltage, current, parallelism, magnetic, illuminance, proximity, distance, tilt, gas, heat detection, flame detection, metal detection, rotation amount, etc. one can be provided. To generate this data, the end device 50 includes a temperature sensor, a humidity sensor, a brightness sensor, a dust sensor, a pressure sensor, a vibration sensor, a voltage sensor, a current sensor, a parallel sensor, a magnetic sensor, an illuminance sensor, a proximity sensor, and a distance sensor. , a tilt sensor, a gas sensor, a heat sensor, a flame detection sensor, a metal detection sensor, a Hall sensor, and the like.

엔드 디바이스(50)는 외부와 근거리/원거리 및 유/무선 통신할 수 있으며, 에지 데이터를 외부로 전송할 수 있다.The end device 50 may communicate with the outside in short-distance/long-distance and wired/wireless communication, and may transmit edge data to the outside.

엔드 디바이스(50)는 장치별로 상이한 통신 프로토콜을 구비할 수 있다. 이에 AP(Acess Point)는 모든 통신 프로토콜을 구비해아 하며, 각 통신 프로토콜에 따른 데이터를 취합할 수 있어야 했는데, 본 발명에 따른 에지 컴퓨팅 기반 IoT 게이트웨이를 이용한 스마트 팩토리 관리 시스템는 이러한 문제를 해결할 수 있다.The end device 50 may have a different communication protocol for each device. Accordingly, the AP (Access Point) should have all communication protocols and should be able to collect data according to each communication protocol. The smart factory management system using the edge computing-based IoT gateway according to the present invention can solve this problem.

에지 게이트웨이(10)는 엔드 디바이스(50)의 에지 데이터를 수신하여, 에지 데이터를 처리하거나 외부의 중앙 서버(90)로 전송할 수 있다.The edge gateway 10 may receive the edge data of the end device 50 , process the edge data or transmit it to the external central server 90 .

에지 게이트웨이(10)는 일반적인 엑세스 포인트를 구현하는 기기 이외에 다양한 장치로 구현되거나, 다양한 장치를 구비할 수 있다. 다양한 장치는 서버, PC, 노트북 검퓨터, 태블릿 PC, 스마트 폰, 등이 있을 수 있다.The edge gateway 10 may be implemented as various devices other than a device implementing a general access point, or may include various devices. The various devices may be a server, PC, notebook computer, tablet PC, smart phone, and the like.

에지 게이트웨이(10)는 에지 컴퓨팅을 제공할 수 있다. 에지 컴퓨팅은 분산된 개방형 IT 아키텍처로서 분산된 처리 성능을 제공하여 모바일 컴퓨팅 및/또는 IoT(사물 인터넷) 기술을 지원할 수 있다.The edge gateway 10 may provide edge computing. Edge computing is a distributed, open IT architecture that can provide distributed processing power to support mobile computing and/or Internet of Things (IoT) technologies.

에지 게이트웨이(10)는 에지 컴퓨팅을 제공하여, 대기 시간 없이 실시간 데이터 처리를 할 수 있고, 데이터 흐름의 가속화를 지원할 수 있으며, 데이터가 생성될 때 거의 즉각적으로 데이터에 대응하여 대기 시간을 줄일 수 있으며, 효율적인 데이터 처리를 지원함으로써 인터넷 대역폭 사용량을 감소시킬 수 있으며, 퍼블릭 도메인을 이용하지 않아 유용한 보안 서비스를 제공할 수 있다.The edge gateway 10 provides edge computing, enabling real-time data processing without latency, supporting the acceleration of data flow, and reducing latency in response to data almost immediately as it is generated. , by supporting efficient data processing, Internet bandwidth usage can be reduced, and useful security services can be provided by not using the public domain.

에지 게이트웨이(10)는 자체적으로 데이터를 처리할 뿐만 아니라, 선별하거나 기설정된 정책에 따라 중앙 서버(90)로 전송할 수 있다.The edge gateway 10 may not only process data by itself, but may also select it or transmit it to the central server 90 according to a preset policy.

중앙 서버(90)는 에지 게이트웨이(10)에 연결된 외부 네트워크일 수 있다. 중앙 서버(90)는 인터넷, 서비스를 제공하는 서버, 공장에 배치된 스마트 제조 시스템(MES), ERP(Enterprise resource planning), SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 등의 다양한 중앙 서버 플랫폼일 수 있다.The central server 90 may be an external network connected to the edge gateway 10 . The central server 90 may be various central server platforms such as the Internet, a server providing services, a smart manufacturing system (MES) deployed in a factory, enterprise resource planning (ERP), and supervisory control and data acquisition (SCADA).

도 2를 참조하면, 에지 게이트웨이(10)는 통신부(110), 조작부(120), 출력부(130), 저장부(140), 전원공급부(150), 엔드 디바이스 접속부(160), 멀티 프로토콜 적응부(170), 및 에지 처리부(200)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 2 , the edge gateway 10 includes a communication unit 110 , a manipulation unit 120 , an output unit 130 , a storage unit 140 , a power supply unit 150 , an end device connection unit 160 , and multi-protocol adaptation. It may include a unit 170 and an edge processing unit 200 .

통신부(110)는 중앙 서버(90)와 유선 또는 무선으로 데이터를 주고 받을 수 있다. 통신부는 근거리 통신 모듈, 무선 인터넷 모듈, GPS 모듈, 및 이동통신 모듈을 구비할 수 있다.The communication unit 110 may exchange data with the central server 90 by wire or wirelessly. The communication unit may include a short-range communication module, a wireless Internet module, a GPS module, and a mobile communication module.

근거리 통신 모듈은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다. 근거리 통신 기술로 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency Identification), 적외선 통신(IrDA, infrared Data Association), UWB(Ultra Wideband), 지그비(ZigBee) 등이 이용될 수 있다.The short-distance communication module refers to a module for short-distance communication. As the short-range communication technology, Bluetooth, Radio Frequency Identification (RFID), Infrared Data Association (IrDA), Ultra Wideband (UWB), ZigBee, etc. may be used.

무선 인터넷 모듈은 무선 인터넷 접속을 위한 모듈을 말한다. 무선 인터넷 기술로는 WLAN(Wireless LAN)(Wi-Fi), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다.The wireless Internet module refers to a module for wireless Internet access. As wireless Internet technologies, wireless LAN (WLAN) (Wi-Fi), wireless broadband (Wibro), World Interoperability for Microwave Access (Wimax), High Speed Downlink Packet Access (HSDPA), etc. may be used.

GPS(Global Position System) 모듈(125)은 복수 개의 GPS 인공위성으로부터 위치 정보를 수신할 수 있다.The Global Position System (GPS) module 125 may receive location information from a plurality of GPS satellites.

이동통신 모듈은, 이동 통신망 상에서 기지국, 외부의 단말, 서버 중 적어도 하나와 무선 신호를 송수신한다. 여기서, 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호, 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.The mobile communication module transmits/receives a radio signal to and from at least one of a base station, an external terminal, and a server on a mobile communication network. Here, the wireless signal may include a voice call signal, a video call call signal, or various types of data according to text/multimedia message transmission/reception.

통신부(110)는 엔드 디바이스 접속부(160)를 통해 엔드 디바이스(50)로부터 수신한 생산 현장의 데이터를 중앙 서버(90)로 유선 통신 방식 또는 무선 통신 방식에 따라 전송할 수 있다.The communication unit 110 may transmit the production site data received from the end device 50 through the end device connection unit 160 to the central server 90 according to a wired communication method or a wireless communication method.

통신부(110)는 에지 처리부(200)(특히, 데이터 매니저(173))에서 처리한 에지 데이터를 중앙 서버(90)으로 전송하여, 필요한 서비스를 요청하거나 해당 서비스를 받을 수 있다.The communication unit 110 transmits the edge data processed by the edge processing unit 200 (particularly, the data manager 173 ) to the central server 90 to request a necessary service or receive a corresponding service.

통신부(110)는 서버 관리 모듈(111), 데이터 브로커 매니저 모듈(113), 및 데이터 브로커 모듈(115)을 구비할 수 있다.The communication unit 110 may include a server management module 111 , a data broker manager module 113 , and a data broker module 115 .

서버 관리 모듈(111)은 에지 데이터를 중앙 서버(90)의 어느 서비스로 보낼지 관리할 수 있다.The server management module 111 may manage to which service of the central server 90 the edge data is sent.

데이터 브로커 매니저 모듈(113)는 에지 데이터가 전송될 중앙 서버 서비스를 관리하는 데이터 브로커(broker) 모듈(115)에 에지 데이터를 전송할 수 있다.The data broker manager module 113 may transmit edge data to a data broker module 115 that manages a central server service to which edge data is to be transmitted.

데이터 브로커 모듈(115)은 에지 데이터를 해당 중앙 서버 서비스에 적합하도록 변환할 수 있다. 데이터 브로커 모듈(115)은 MES 데이터 브로커, ERP 데이터 브로커, 중앙 서버 데이터 브로커, 웹 데이터 브로커 등이 있을 수 있다.The data broker module 115 may convert the edge data to be suitable for the corresponding central server service. The data broker module 115 may include an MES data broker, an ERP data broker, a central server data broker, a web data broker, and the like.

각 브로커는 해당 서비스를 하는 서버로 해당 데이터를 전송할 수 있다. 브로커는 번들로 생성될 수 있다.Each broker can transmit the corresponding data to the server that provides the corresponding service. Brokers can be created in bundles.

조작부(사용자 입력부)(120)는 사용자가 에지 게이트웨이(10)의 동작 제어를 위하여 입력하는 키 입력 데이터를 발생시킨다.The operation unit (user input unit) 120 generates key input data input by the user for controlling the operation of the edge gateway 10 .

출력부(130)는 오디오 신호 또는 비디오 신호 또는 알람(alarm) 신호의 출력을 위한 것이다. 출력부(130)는 디스플레이 모듈, 및 음향 출력 모듈을 구비할 수 있다.The output unit 130 is for outputting an audio signal, a video signal, or an alarm signal. The output unit 130 may include a display module and a sound output module.

디스플레이 모듈은 에지 게이트웨이(10)에서 처리되는 정보를 표시 출력한다. 디스플레이 모듈(151)은 액정 디스플레이(liquid crystal display), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수도 있다.The display module displays and outputs information processed by the edge gateway 10 . The display module 151 is a liquid crystal display, a thin film transistor-liquid crystal display, an organic light-emitting diode, a flexible display, a three-dimensional display ( 3D display) may be included.

디스플레이 모듈은 엔드 디바이스 접속부(160)를 통해 엔드 디바이스(50)로부터 수신한 생산 현장의 데이터를 표시할 수 있다.The display module may display the data of the production site received from the end device 50 through the end device connection unit 160 .

음향 출력 모듈은 통신부(110) 또는 엔드 디바이스 접속부(160)로부터 수신되거나 저장부(140)에 저장된 오디오 데이터를 출력한다. 이러한 음향 출력 모듈에는 스피커(speaker), 버저(Buzzer) 등이 포함될 수 있다.The sound output module outputs audio data received from the communication unit 110 or the end device connection unit 160 or stored in the storage unit 140 . Such a sound output module may include a speaker, a buzzer, and the like.

저장부(140)는 에지 게이트웨이(10)가 동작하는데 필요한 데이터와 프로그램 등을 저장할 수 있다.The storage unit 140 may store data and programs necessary for the edge gateway 10 to operate.

저장부(140)는 에지 게이트웨이(10)에서 구동되는 다수의 응용 프로그램(application program 또는 애플리케이션(application)), 에지 게이트웨이(10)의 동작을 위한 데이터들, 명령어들을 저장할 수 있다. 이러한 응용 프로그램 중 적어도 일부는 무선 통신을 통해 외부 서버로부터 다운로드 될 수 있다.The storage unit 140 may store a plurality of application programs (or applications) driven by the edge gateway 10 , data for operation of the edge gateway 10 , and commands. At least some of these applications may be downloaded from an external server via wireless communication.

응용 프로그램은 저장부(140)에 저장되고, 에지 게이트웨이(10)상에 설치되어, 제어부(100)의 제어에 의하여 에지 게이트웨이(10)의 동작(또는 기능)을 수행하도록 구동될 수 있다.The application program may be stored in the storage unit 140 , installed on the edge gateway 10 , and driven to perform an operation (or function) of the edge gateway 10 under the control of the controller 100 .

저장부(140)는 플래시 메모리 타입(Flash Memory Type), 하드 디스크 타입(Hard Disk Type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(Multimedia Card Micro Type), 카드 타입의 메모리(예를 들면, SD 또는 XD 메모리 등), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크, 램(Random Access Memory: RAM), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(Read-Only Memory: ROM), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 중 적어도 하나의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 에지 게이트웨이(10)은 인터넷(internet)상에서 저장부(140)의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage)를 운영하거나, 또는 상기 웹 스토리지와 관련되어 동작할 수도 있다.The storage unit 140 is a flash memory type (Flash Memory Type), a hard disk type (Hard Disk Type), a multimedia card micro type (Multimedia Card Micro Type), a card type memory (eg, SD or XD memory, etc.) , magnetic memory, magnetic disk, optical disk, random access memory (RAM), static random access memory (SRAM), read-only memory (ROM), electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM), programmable memory (PROM) Read-Only Memory) may include at least one storage medium. Also, the edge gateway 10 may operate a web storage that performs a storage function of the storage unit 140 on the Internet, or may operate in connection with the web storage.

저장부(140)는 엔드 디바이스 접속부(160)를 통해 엔드 디바이스(50)로부터 수신한 생산 현장의 데이터를 저장할 수 있다.The storage unit 140 may store the data of the production site received from the end device 50 through the end device connection unit 160 .

전원 공급부(150)는 제어부(100)의 제어에 의해 외부의 전원, 내부의 전원을 인가받아 각 구성요소들의 동작에 필요한 전원을 공급한다The power supply unit 150 receives external power and internal power under the control of the control unit 100 and supplies power necessary for the operation of each component.

엔드 디바이스 접속부(160)는 엔드 디바이스(50)와 통신할 수 있다. 엔드 디바이스 접속부(160)는 복수의 엔드 디바이스(50)와 통신할 수 있다.The end device connection unit 160 may communicate with the end device 50 . The end device connection unit 160 may communicate with a plurality of end devices 50 .

엔드 디바이스 접속부(160)는 엔드 디바이스(50)가 센싱하여 실시간 전송하는 생산 현장의 데이터를 실시간으로 수집할 수 있다.The end device connection unit 160 may collect data of the production site sensed by the end device 50 and transmitted in real time in real time.

상술한 바와 같이, 엔드 디바이스(50)는 임의의 통신 프로토콜을 가질 수 있다. 이에, 엔드 디바이스 접속부(160)는 다양한 통신 프로토콜을 제공할 수 있어야 한다.As described above, the end device 50 may have any communication protocol. Accordingly, the end device connection unit 160 should be able to provide various communication protocols.

엔드 디바이스 접속부(160)는 제조 설비 및 센서의 데이터를 수집하기 위해 다양한 표준 프로토콜, 업계표준, 비표준(센서/설비 제조사가 제공하는) 프로토콜을 지원할 수 있다. 예를 들어, 엔드 디바이스 접속부(160)는 PLC(Logic Controller), 범용 비동기화 송수신기(UART), RS-485, USB, RTC, TCP/IP 등을 지원한다. IoT 센서통합모듈(M3)은 블루투스(Bluetooth), 지그비(Zigbee), 적외선 통신(IrDA), 와이-파이(Wi-Fi) 통신프로토콜을 따르는 무선 통신모듈, 로라(LoRa) 통신프로토콜을 따르는 로라(LoRa) 통신모듈, 3G, LTE, LTE-M 통신프로토콜을 지원할 수 잇다.The end device connection unit 160 may support various standard protocols, industry standards, and non-standard protocols (provided by sensor/equipment manufacturers) in order to collect data of manufacturing facilities and sensors. For example, the end device connection unit 160 supports a logic controller (PLC), a universal unsynchronized transceiver (UART), RS-485, USB, RTC, TCP/IP, and the like. The IoT sensor integration module (M3) is a wireless communication module that follows Bluetooth, Zigbee, infrared communication (IrDA), Wi-Fi communication protocols, and LoRa that follows the LoRa communication protocol. LoRa) communication module, 3G, LTE, LTE-M communication protocol can be supported.

엔드 디바이스 접속부(160)는 다양한 통신 모듈을 확장할 수 있는 네트워크 확장 슬롯 모듈(165)을 구비할 수 있다. 통신 모듈은 Wi-Fi 모듈, LoRa 모듈, NB-IoT 모듈, Zigbee 모듈, Bluetooth 모듈, Wi-SUN 모듈, CANbus 모듈, RS-238/485 모듈, Ethernet 모듈 등이 있을 수 있다.The end device connection unit 160 may include a network expansion slot module 165 capable of expanding various communication modules. The communication module may include a Wi-Fi module, a LoRa module, an NB-IoT module, a Zigbee module, a Bluetooth module, a Wi-SUN module, a CANbus module, an RS-238/485 module, an Ethernet module, and the like.

엔드 디바이스 접속부(160)는 위에서 언급한 통신 모듈 중 일부는 고정 장착되고, 엔드 디바이스(50)의 통신 프로토콜에 따라 통신 모듈을 장착하여 적절히 통신 프로토콜을 확장할 수 있다.Some of the communication modules mentioned above are fixed to the end device connection unit 160 , and the communication protocol may be appropriately extended by mounting the communication module according to the communication protocol of the end device 50 .

멀티 프로토콜 적응부(170)는 엔드 디바이스 접속부(160)에서 수신한 에지 데이터를 다른 응용 프로그램이나 중앙 서버 서비스에서 이용할 수 있도록 호환할 수 있다. 멀티 프로토콜 적응부(170)는 에지 데이터를 필요에 따라 또는 정책에 따라 에지 처리부(200) 또는 통신부(110) 중 어느 하나 또는 양측에 전송할 수 있다.The multi-protocol adaptation unit 170 may be compatible so that the edge data received from the end device connection unit 160 can be used by other applications or central server services. The multi-protocol adaptation unit 170 may transmit edge data to either or both of the edge processing unit 200 or the communication unit 110 according to a policy or as needed.

멀티 프로토콜 적응부(170)는 중앙 서버(90)에 전송하는 데이터를 캡슐화 또는 암호화하여 전송하는 것이 바람직하다.It is preferable that the multi-protocol adaptor 170 encapsulates or encrypts data to be transmitted to the central server 90 and transmits the data.

멀티 프로토콜 적응부(170)는 멀티 프로토콜 매니저(171), 데이터 매니저(173), 및 서비스 매니저(175)을 구비할 수 있다.The multi-protocol adaptation unit 170 may include a multi-protocol manager 171 , a data manager 173 , and a service manager 175 .

멀티 프로토콜 매니저(171)는 플러그인 매니저, 각종 에이전트, 및 공통 프로토콜 핸들러를 구비할 수 있다.The multi-protocol manager 171 may include a plug-in manager, various agents, and a common protocol handler.

플러그인 매니저는 네트워크 확장 슬롯 모듈(165)에 장착된 통신 모듈을 파악하여 해당 통신 모듈이 지원하는 통신 프로토콜을 관리하는 에이전트를 생성할 수 있다.The plug-in manager may identify a communication module mounted in the network expansion slot module 165 and create an agent that manages a communication protocol supported by the corresponding communication module.

에이전트는 컨테이너나 VM(Virtual Machine)과 같이 가상화되어 생성될 수 있다.Agents can be created virtualized like containers or virtual machines (VMs).

에이전트는 OPC-UA 에이전트, SECS-I 에이전트, HSMS 에이전트, MODBUS 에이전트, PROFINET 에이전트, MQTT 에이전트, CoAP 에이전트, 및 EtherNet-IP 에이전트 등이 있을 수 있다.The agent may be an OPC-UA agent, a SECS-I agent, an HSMS agent, a MODBUS agent, a PROFINET agent, an MQTT agent, a CoAP agent, and an EtherNet-IP agent.

공통 프로토콜 핸들러는 수신한 에지 데이터를 상위 레이어 프로토콜로 변환하는 등의 작업을 하여, 다른 AIP나 서비스에서 이용하게 할 수 있다. 공통 프로토콜 핸들러는 에지 처리부(200)나 중앙 서버(90)에서 에지 데이터를 사용할 수 있도록 프로토콜을 전환할 수 수 있다.The common protocol handler converts the received edge data into a higher layer protocol, etc., so that it can be used by other AIPs or services. The common protocol handler may switch protocols so that edge data can be used by the edge processing unit 200 or the central server 90 .

데이터 매니저(173)는 멀티 프로토콜 매니저(171)로부터 수신한 에지 데이터를 관리할 수 있다. 데이터 매니저(173)는 에지 데이터를 에지 컴퓨팅할 지 여부를 판단할 수 있다. 에지 컴퓨팅할 에지 데이터라고 판단하면, 데이터 매니저(173)는 에지 데이터를 서비스 매니저(175)로 전달할 수 있다. 그렇지 않은 경우, 데이터 매니저(173)는 통신부(110)로 에지 데이터를 전송할 수 있다.The data manager 173 may manage edge data received from the multi-protocol manager 171 . The data manager 173 may determine whether to perform edge computing on edge data. If it is determined that it is edge data to be edge computed, the data manager 173 may transmit the edge data to the service manager 175 . Otherwise, the data manager 173 may transmit edge data to the communication unit 110 .

서비스 매니저(175)는 다양한 API에 에지 데이터를 전달하는 관리 기능을 할 수 있다. 서비스 매니저(175)는 인증(Authenticator), 서비스 API 제어 등을 할 수 있다.The service manager 175 may perform a management function of delivering edge data to various APIs. The service manager 175 may perform authentication, service API control, and the like.

에지 처리부(200)는 여러 응용을 구동할 수 있다. 에지 처리부(200)는 에지 게이트웨이(10)가 에지 컴퓨팅 기능하도록 하는 중추적인 부분일 수 있다.The edge processing unit 200 may drive several applications. The edge processing unit 200 may be a pivotal part for enabling the edge gateway 10 to perform edge computing functions.

에지 처리부(200)는 중앙 서버 플랫폼 및 기업 전산시스템(MES 등)에서 제공하는 데이터 처리, 분석 및 관제 기능의 일부를 제조 현장의 설비/센서들과 근거리에 처리함으로써, 스마트 공장 응용 서비스 성능 개선할 수 수 있다.The edge processing unit 200 processes some of the data processing, analysis and control functions provided by the central server platform and enterprise computer system (MES, etc.) in a short distance to the facilities/sensors of the manufacturing site, thereby improving the performance of smart factory application services. can be

에지 처리부(200)는 다양한 센서/설비에서 수집되는 데이터를 지능적으로 필터링/결합/보정/분석 처리하여, 스마트 공장 어플리케이션이나 서비스, 시스템의 성능 개선을 위한 edge computing 개념이 적용될 수 있다.The edge processing unit 200 intelligently filters/combines/corrects/analyzes data collected from various sensors/equipment, so that an edge computing concept for improving the performance of smart factory applications, services, and systems can be applied.

에지 처리부(200)는 데이타를 자체적으로 처리하거나 통신부(110)를 통해 외부의 다양한 장치를 통해 분산 처리할 수 있다.The edge processing unit 200 may process data by itself or distributed processing through various external devices through the communication unit 110 .

에지 처리부(200)는 게이트웨이 응용(210) 및 데이터 분석부(260)를 포함할 수 있다.The edge processing unit 200 may include a gateway application 210 and a data analysis unit 260 .

게이트웨이 응용(210)은 에지 룰 엔진(220), 에지 데이터 핸들러(230), 및 에지 리얼 타임 서비스(240)를 구비할 수 있다.The gateway application 210 may include an edge rule engine 220 , an edge data handler 230 , and an edge real-time service 240 .

에지 룰 엔진(220)은 에지 데이터를 처리를 위한 룰(rule)을 등록, 변경, 또는 삭제할 수 있다. 룰은 에지 데이터를 포함하는 데이터를 보정하거나 결함을 수정하는 규칙, 데이터를 필터링하거나 변환하는 규칙, 이벤트나 장애를 검출하는 규칙 등이 있을 수 있다.The edge rule engine 220 may register, change, or delete a rule for processing edge data. The rule may include a rule for correcting data including edge data or correcting a defect, a rule for filtering or transforming data, a rule for detecting an event or a failure, and the like.

에지 데이터 핸들러(230)는 룰에 따라 데이터를 전처리하거나 필터링, 및/또는 보정할 수 있다.The edge data handler 230 may preprocess, filter, and/or correct data according to a rule.

에지 리얼 타임 서비스(240)는 룰을 관리하고 이벤트나 장애를 검출할 수 있도록 실시간으로 동작하며 다른 구성요소나 데이터를 제어할 수 있다.The edge real-time service 240 may operate in real time to manage rules and detect events or failures, and may control other components or data.

데이터 분석부(260)는 게이트웨이 응용(210)에서 전송한 데이터를 이용하여 엔드 디바이스(50)나 엔드 디바이스(50)가 구축한 장비/시스템을 관제하거나 분석할 수 있다.The data analysis unit 260 may control or analyze the end device 50 or the equipment/system built by the end device 50 using the data transmitted from the gateway application 210 .

데이터 분석부(260)는 빅데이터 플랫폼(270), 에지 분석 모듈(280), 및 에지 진단 모듈(290)을 구비할 수 있다.The data analysis unit 260 may include a big data platform 270 , an edge analysis module 280 , and an edge diagnosis module 290 .

빅데이터 플랫폼(270)은 데이터를 수집 및/또는 저장할 수 있다. 빅데이터 플랫폼(270)은 데이터를 전처리하며 분석할 수 있다. 빅데이터 플랫폼(270)은 빅 데이터를 처리하기 위한 운영체제를 구비할 수 있다.The big data platform 270 may collect and/or store data. The big data platform 270 may pre-process and analyze data. The big data platform 270 may include an operating system for processing big data.

에지 분석 모듈(280)는 관제 및/또는 분석을 위한 머신러닝을 분석하거나 모델을 개발할 수 있다.The edge analysis module 280 may analyze machine learning for control and/or analysis or develop a model.

에지 분석 모듈(280)는 빅 데이터 기반으로 설비/센서 데이터 저장하고 플랫폼 구축할 수 있다. 에지 분석 모듈(280)는 머신러닝 데이터 분석 알고리즘(RNN, LSTM, CNN 등) 선택하거나 이를 응용 설계할 수 있다. 에지 분석 모듈(280)은 분석 알고리즘 학습하거나 적합성을 검증할 수 있다.The edge analysis module 280 may store facility/sensor data based on big data and build a platform. The edge analysis module 280 may select a machine learning data analysis algorithm (RNN, LSTM, CNN, etc.) or design it by application. The edge analysis module 280 may learn an analysis algorithm or verify suitability.

에지 진단 모듈(290)은 산업 현장을 모니터링하고 예지보전 기능을 설계할 수 있다.The edge diagnosis module 290 may monitor an industrial site and design a predictive maintenance function.

에지 진단 모듈(290)는 모니터링 대상 설비/센서/데이터 선정하고, 모니터링 정책을 설계할 수 있다. 에지 진단 모듈(290)는 설비/공정 상태에 영향을 미치는 공정변수 정의할 수 있다. 에지 진단 모듈(290)는 통계 분석 기반의 센싱 데이터 분석 및 예측 기술을 설계할 수 있다. 에지 진단 모듈(290)는 머신러닝 분석 알고리즘을 적용한 예지보전 기능 설계할 수 있다.The edge diagnosis module 290 may select equipment/sensors/data to be monitored and design a monitoring policy. The edge diagnosis module 290 may define process variables affecting equipment/process conditions. The edge diagnosis module 290 may design a statistical analysis-based sensing data analysis and prediction technology. The edge diagnosis module 290 may design a predictive maintenance function to which a machine learning analysis algorithm is applied.

에지 진단 모듈(290)는 스마트 폰, 태플릿 PC 등의 이동 단말에서의 원격 관제 기능을 설계할 수 있다.The edge diagnosis module 290 may design a remote control function in a mobile terminal such as a smart phone or a tablet PC.

제어부(100)는 통상적으로 상기 각부의 동작을 제어하여 에지 게이트웨이(10)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 제어부(100)는 상기 저장부(140)에 저장된 프로그램 및 데이터를 이용하여 에지 게이트웨이(10)의 전반적인 제어 기능을 실행할 수 있다. 제어부(100)는 RAM, ROM, CPU, GPU, 버스를 포함할 수 있으며, RAM, ROM, CPU, GPU 등은 버스를 통해 서로 연결될 수 있다.The control unit 100 may control the overall operation of the edge gateway 10 by generally controlling the operation of each unit. The control unit 100 may execute an overall control function of the edge gateway 10 by using the program and data stored in the storage unit 140 . The controller 100 may include RAM, ROM, CPU, GPU, and a bus, and the RAM, ROM, CPU, GPU, etc. may be connected to each other through a bus.

도 4를 참조하면, 에지 게이트웨이(10)는 중앙 서버(90)에 연결(S510)되고, 엔드 디바이스(50)와 연결(S515)될 수 있다. 에지 게이트웨이(10)는 중앙 서버(90)에 연결된 중에, 엔드 디바이스(50)에 연결될 수 있다. 에지 게이트웨이(10)는 유선 또는 무선으로 중앙 서버(90)에 연결될 수 있으며, 무선으로 엔드 디바이스(50)에 연결될 수 있다.Referring to FIG. 4 , the edge gateway 10 may be connected to the central server 90 ( S510 ) and connected to the end device 50 ( S515 ). The edge gateway 10 may be connected to the end device 50 while being connected to the central server 90 . The edge gateway 10 may be connected to the central server 90 by wire or wirelessly, and may be connected to the end device 50 wirelessly.

엔드 디바이스(50)는 에지 게이트웨이(10)로 제1 데이터(data1)를 전송할 수 있다(S520). 이를 위해, 엔드 디바이스(50)가 제1 데이터(data1)를 수집할 수 있다. 제1 데이터(data1)는 엔드 디바이스(50)의 외부 환경에 대한 센싱 데이터 또는 엔드 디바이스(50)에 대한 상태 데이터, 또는 엔드 디바이스(50)의 동작에 요구되는 요청 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The end device 50 may transmit the first data data1 to the edge gateway 10 ( S520 ). To this end, the end device 50 may collect the first data data1 . The first data data1 may include at least one of sensing data of the external environment of the end device 50 , state data of the end device 50 , and a request required for the operation of the end device 50 . have.

에지 게이트웨이(10)는 엔드 디바이스(50)로부터 수신되는 제1 데이터(data1)를 처리할 수 있다(S525). 에지 게이트웨이(10)는 제1 데이터(data1)에 기반하여, 제2 데이터(data2)를 생성할 수 있다. 제2 데이터(data2)는 제1 데이터(data1)에 대한 처리 결과 또는 엔드 디바이스(50)를 위한 요청 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The edge gateway 10 may process the first data data1 received from the end device 50 ( S525 ). The edge gateway 10 may generate the second data data2 based on the first data data1 . The second data data2 may include at least one of a processing result for the first data data1 and a request for the end device 50 .

에지 게이트웨이(10)는 제1 데이터(data1)를 처리(S525)하면서, 제1 데이터(data1) 및/또는 제2 데이터(data2)를 중앙 서버(90)에 업로드 해야 하는지 판단할 수 있다(S530).The edge gateway 10 may determine whether to upload the first data data1 and/or the second data data2 to the central server 90 while processing the first data data1 ( S525 ) ( S530 ). ).

제1 데이터(data1)가 중앙 서버(90)로 업로드해야 하는 데이터인 경우, 에지 게이트웨이(10)는 제2 데이터(data2)를 중앙 서버(90)에 전송할 수 있다(S535). 이 때, 제2 데이터(data2)는 제1 데이터(data1)와 동일할 수 있다.When the first data data1 is data to be uploaded to the central server 90 , the edge gateway 10 may transmit the second data data2 to the central server 90 ( S535 ). In this case, the second data data2 may be the same as the first data data1.

제2 데이터(data2)를 중앙 서버(90)에 업로드해야 할 경우, 에지 게이트웨이(10)는 제2 데이터(data2)를 중앙 서버(90)에 전송할 수 있다(S535). 이 경우, 제2 데이터(data2)는 제1 데이터(data1)에 기초하여 생성된 것으로 제1 데이터(data1)와 상이할 수 있다.When the second data data2 needs to be uploaded to the central server 90 , the edge gateway 10 may transmit the second data data2 to the central server 90 ( S535 ). In this case, the second data data2 is generated based on the first data data1 and may be different from the first data data1 .

에지 게이트웨이(10)는 중앙 서버(90)로부터 제3 데이터(data3)를 수신할 수 있다(S540). 제3 데이터(data3)는 제1 및 제2 데이터(data2) 중 적어도 하나에 기초하여 생성될 수 있다.The edge gateway 10 may receive the third data data3 from the central server 90 ( S540 ). The third data data3 may be generated based on at least one of the first and second data data2 .

에지 게이트웨이(10)의 제1 데이터(data1) 처리(S525) 및 업로드 여부 판단(S539)은 동시에 실행거나, 업로드 여부 판단(S539)이 제1 데이터(data1) 처리(S525) 보다 먼저 실행될 수 있다. 즉, 제1 데이터(data1)를 분산 처리 시도하면서, 분산 처리가 불가능한 것인지 분산 처리한 결과물인 제2 데이터(data2)를 중앙 서버(90)에 업로드 해야 하는지 판단할 수 있다.The processing of the first data data1 ( S525 ) and the determination of whether to upload ( S539 ) of the edge gateway 10 may be executed simultaneously, or the determination of whether to upload ( S539 ) may be executed before the processing of the first data ( data1 ) ( S525 ). . That is, while attempting to perform distributed processing on the first data data1 , it is possible to determine whether distributed processing is impossible or whether second data data2 , which is a result of distributed processing, should be uploaded to the central server 90 .

중앙 서버(90)는 에지 게이트웨이(10)로부터 수신되는 제1 및/또는 제2 데이터(data1/2)를 처리하여, 제1 및 제2 데이터(data1/2)에 대응하는 제3 데이터(data3)를 생성할 수 있다. 제3 데이터(data3)는 제2 데이터(data2)에 대한 처리 결과 또는 엔드 디바이스(50)를 위한 요청에 대한 응답 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.The central server 90 processes the first and/or second data data1/2 received from the edge gateway 10, and the third data data3 corresponding to the first and second data data1/2 ) can be created. The third data data3 may include at least one of a processing result for the second data data2 or a response to a request for the end device 50 .

중앙 서버(90)는 기계 학습(machine learning)된 모델을 이용하여, 제1 및 제2 데이터(data1/2) 중 적어도 하나로부터 제3 데이터(data3)를 생성 할 수 있다. 중앙 서버(90)는 제2 데이터(data2)로 기계 학습을 수행하여, 기계 학습된 모델을 업데이트할 수 있다.The central server 90 may generate the third data data3 from at least one of the first and second data data1/2 by using a machine-learning model. The central server 90 may update the machine-learned model by performing machine learning with the second data data2 .

에지 게이트웨이(10)는 엔드 디바이스(50)를 위한 제어 명령을 생성할 수 있다. 에지 게이트웨이(10)는 제1 데이터(data1) 내지 제3 데이터(data3) 중 적어도 어느 하나에 기반하여, 제어 명령을 생성할 수 있다.The edge gateway 10 may generate a control command for the end device 50 . The edge gateway 10 may generate a control command based on at least one of the first data data1 to the third data data3 .

제어 명령은 엔드 디바이스(50)의 움직임을 제어하기 위한 것일 수 있으며, 소프트웨어 업데이트를 위한 것일 수 있다.The control command may be for controlling the movement of the end device 50 or for software update.

에지 게이트웨이(10)는 엔드 디바이스(50)로 제어 명령을 전송할 수 있다(S550).The edge gateway 10 may transmit a control command to the end device 50 (S550).

엔드 디바이스(50)는 제어 명령에 따라 구동할 수 있다.The end device 50 may be driven according to a control command.

도 1 및 도 2를 참조하면, IoT 환경은 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth) 및 WIFI 등이 포함될 수 있다. 엔드 디바이스(50)는 무선 통신하는 보안 장비, 가전 기기, PC, 무선 마우스, 스마트폰, 및 센서 디바이스 등의 장비들 중 어느 한 무선 기기일 수 있다. 엔드 디바이스(50)가 다른 제2, 제3의 엔드 디바이스(50-2,3) 등에 연결되거나, 연결된 에지 게이트웨이(10)이 외에 분산 컴퓨팅으로 다른 제2, 제3의 에지 게이트웨이(10-2,3)에 연결될 수 있다. 이러한 무선 기기인 엔드 디바이스(50)들이 제한된 동일한 지역에서 동일 대역의 주파수를 이용하는 경우, 서로 간섭을 일으킬 수 있다. 아울러, 동종의 무선 통신 표준을 사용하는 무선 기기들 사이에는 상호 데이터 전송 방식을 제어하여 간섭을 줄일 수 있지만, 이종의 무선 통신 표준을 사용하는 무선 기기들 사이에는 이러한 제어가 어렵다. 본 발명에 따른 엔드 디바이스(50), 즉, IoT 센서 환경에서 에지 게이트웨이의 이종 무선 기기간 간섭 완화를 위한 연결성 조절 장치는 이러한 간섭을 완화하거나 제거할 수 있다. 이를 위해, IoT 게이트웨이 시스템은 간섭 완화부(300)를 더 포함할 수 있다.1 and 2 , the IoT environment may include ZigBee, Bluetooth, WIFI, and the like. The end device 50 may be any one of wireless devices such as security devices, home appliances, PCs, wireless mice, smart phones, and sensor devices that communicate wirelessly. The end device 50 is connected to other second and third end devices 50-2, 3, etc., or other second and third edge gateways 10-2 other than the connected edge gateway 10 through distributed computing. ,3) can be connected to When the end devices 50, which are wireless devices, use frequencies of the same band in the same restricted area, they may interfere with each other. In addition, although interference can be reduced by controlling a data transmission method between wireless devices using the same type of wireless communication standard, such control is difficult between wireless devices using different types of wireless communication standards. The end device 50 according to the present invention, that is, the connectivity control apparatus for mitigating interference between heterogeneous wireless devices of an edge gateway in an IoT sensor environment may mitigate or eliminate such interference. To this end, the IoT gateway system may further include an interference mitigating unit 300 .

간섭 완화부(300)는 연결수 제어 모듈(310), 듀티 사이클 산출부(320), 무선 송출 스케줄부(330), 및 업데이트부(340)를 구비할 수 있다.The interference mitigating unit 300 may include a connection number control module 310 , a duty cycle calculator 320 , a wireless transmission scheduler 330 , and an updater 340 .

도 5를 참조하면, 연결수 제어 모듈(310)는 복수의 엔드 디바이스(50, 50-1, 50-2) 각각이 무선 연결된 노드들의 개수(연결수)를 각 엔드 디비이스 별로 수집할 수 있다(S610). Referring to FIG. 5 , the number of connections control module 310 may collect the number (number of connections) of nodes wirelessly connected to each of the plurality of end devices 50 , 50 - 1 , and 50 - 2 for each end device. (S610).

연결수 제어 모듈(310)은 특정 엔드 디바이스(50)에 연결된 연결수가 과다하거나 매우 적을 경우, 그 연결수를 적정한 개수로 조절할 수 있다(S615). 적정수는 엔드 디바이스(50)의 종류, 중요도, 사용량 등을 기초로 엔드 디바이스 별로 결정될 수 있다.When the number of connections connected to a specific end device 50 is excessive or very small, the number of connections control module 310 may adjust the number of connections to an appropriate number (S615). The appropriate number may be determined for each end device based on the type, importance, usage, and the like of the end device 50 .

듀티 사이클 산출부(320)는 최종 결정된 각 엔드 디바이스들의 연결수를 기초로 임시 듀티 사이클(D/C_t)을 산출할 수 있다(S620). 임시 듀티 사이클(D/C_t)은 기설정된 타임 슬롯, 총 연결수, 및 특정 엔드 디바이스(50)의 연결수를 기초로, 특정 엔드 디바이스(50)(이하, 해당 도면부호 '50'은 특정 디바이스로 간주하고 '특정' 용어 생략)의 임시 듀티 사이클(D/C_t)를 결정할 수 있다. 타임 슬롯은 통신을 개시하는 듀티와 통신을 하지 않는 슬립 중 어느 하나를 선택하는 슬롯들로 이루어질 수 있다. 타임 슬롯은 기설정되어 고정된 값을 가지나, 사용자나 정책에 의해 변동될 수 있다.The duty cycle calculator 320 may calculate a temporary duty cycle D/C_t based on the finally determined number of connections of each end device ( S620 ). The temporary duty cycle (D/C_t) is based on a preset time slot, the total number of connections, and the number of connections of the specific end device 50 , the specific end device 50 (hereinafter, the corresponding reference numeral '50' denotes a specific device 50). , and the temporary duty cycle (D/C_t) of the 'specific' term omitted) can be determined. The time slot may consist of slots for selecting one of a duty for initiating communication and a sleep for not communicating. The time slot has a preset and fixed value, but may be changed by a user or a policy.

듀티 사이클 산출부(320)는 임시 듀티 사이클(D/C_t)을 기초로 엔드 디바이스(50)의 확정된 확정 듀티 사이클(D/C_e)를 결정할 수 있다(S635).The duty cycle calculator 320 may determine the determined definitive duty cycle D/C_e of the end device 50 based on the temporary duty cycle D/C_t ( S635 ).

확정 듀티 사이클(D/C_e)을 결정함에 있어서, 듀티 사이클 산출부(320)는 다른 엔드 디바이스, 예를 들어 제4 엔드 디바이스(50-4)의 고정 듀티 사이클(D/C_f)를 고려할 수 있다(S625). 이 때, 제4 엔드 디바이스(50-4)는 제2 에지 게이트웨이(10-2)의 메인 제어를 받는 장치일 수 있다. 듀티 사이클의 동기화를 위해, 에지 게이트웨이(10)가 메인으로 관리하지 않는 엔드 디바이스의 듀티 사이클은 수정하지 않는 것이 바람직하기 때문이다. 도 1을 참조하면, 실선은 직접 제어하고 제어받는 노드들 간의 관계(동일 도메인(네트워크))를 표시하고, 점선은 직접 제어하지는 않고 분산 컴퓨팅을 위한 연결(타 도메인(네트워크))을 의미할 수 있다.In determining the determined duty cycle D/C_e, the duty cycle calculator 320 may consider a fixed duty cycle D/C_f of another end device, for example, the fourth end device 50 - 4 . (S625). In this case, the fourth end device 50 - 4 may be a device under main control of the second edge gateway 10 - 2 . This is because, for duty cycle synchronization, it is preferable not to modify the duty cycle of the end device that the edge gateway 10 does not mainly manage. 1 , a solid line indicates a relationship (same domain (network)) between nodes that are directly controlled and controlled, and a dotted line indicates a connection (other domain (network)) for distributed computing without direct control. have.

듀티 사이클 산출부(320)는 티임 슬롯의 총 슬롯수 중 다른 도메인에 속한 엔드 디바이스의 고정 듀티 사이클(D/C_f)을 제외하고 엔드 디바이스(50)의 듀티 사이클을 결정하는 것이 바람직하다.It is preferable that the duty cycle calculator 320 determines the duty cycle of the end device 50 excluding the fixed duty cycle (D/C_f) of the end device belonging to another domain among the total number of tee slots.

듀티 사이클 산출부(320)는 확정 듀티 사이클(D/C_e)을 결정함에 있어서, 엔드 디바이스(50)의 슬립율이 임계 슬립율 미만이 되도록 조절할 수 있다(S630). 임계 슬립율은 엔드 디바이스가 무선 송출을 하지 않을 경우, 해당 엔드 디바이스나 전체 시스템의 정상 동작을 하지 않는 최소 슬립율을 의미한다. 슬립율은 총 슬롯 중 무선 송출하지 않는 슬롯 수를 의미한다.The duty cycle calculator 320 may adjust the slip rate of the end device 50 to be less than a critical slip rate when determining the determined duty cycle D/C_e ( S630 ). The critical sleep rate means the minimum sleep rate at which the end device or the entire system does not operate normally when the end device does not transmit wirelessly. The sleep rate refers to the number of slots that are not wirelessly transmitted among the total slots.

듀티 사이클 산출부(320)은 제4 엔드 디바이스(50-4)의 고정 듀티 사이클(D/C_f)와 엔드 디바이스(50)의 임계 슬립율에 의해, 확정 듀티 사이클(D/C_e)이 결정되지 않을 경우, 연결수 제어 모듈(310)에 엔드 디바이스(50)의 연결수가 조정되도록 할 수 있다. 필요시 제어부(100)는 다른 게이트웨이와 통신하여, 제2 에지 게이트웨이(10-2)의 제4 엔드 디바이스(50-4)의 연결수가 조정되도록 할 수 있다.The duty cycle calculator 320 determines that the determined duty cycle D/C_e is not determined by the fixed duty cycle D/C_f of the fourth end device 50 - 4 and the critical slip rate of the end device 50 . Otherwise, the number of connections of the end device 50 may be adjusted in the number of connections control module 310 . If necessary, the controller 100 may communicate with another gateway to adjust the number of connections of the fourth end device 50 - 4 of the second edge gateway 10 - 2 .

무선 송출 스케줄부(330)는 듀티 사이클 산출부(320)에서 결정한 각 엔드 디바이스(동일 도메인)의 확정 듀티 사이클(D/C_e)들을 해당 엔드 디바이스로 전송할 수 있다. 엔드 디바이스(50)는 수신한 확정 듀티 사이클(D/C_e)을 기초로 무선 송출을 조절할 수 있다. 이에 의해, 엔드 디바이스 사이에 간섭이 발생되지 않게 될 수 있다. 확정 듀티 사이클(D/C_e)은 타임슬롯 정보, 시간 동기(sync)용 정보, 및 엔드 디바이스(50)의 무선 송출 시간이나 주기 정보를 구비할 수 있다.The wireless transmission scheduler 330 may transmit the determined duty cycles D/C_e of each end device (same domain) determined by the duty cycle calculator 320 to the corresponding end device. The end device 50 may adjust radio transmission based on the received determined duty cycle (D/C_e). Thereby, interference between the end devices can be prevented from occurring. The determined duty cycle D/C_e may include timeslot information, information for time synchronization, and wireless transmission time or period information of the end device 50 .

업데이트부(340)는 네트워크에 엔드 디바이스가 추가 또는 제거되는 경우, 엔드 디바이스의 연결수를 업데이트할 수 있다.When an end device is added or removed from the network, the update unit 340 may update the number of connections of the end device.

상기 본 발명은 하드웨어 또는 소프트웨어에서 구현될 수 있다. 구현은 상기 본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 즉, 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 매체를 포함한다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 저장 매체 및 통신 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터가 읽을 수 있는 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈, 및 기타 데이터 등 정보 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로서 구현된 모든 저장 가능한 매체를 포함하는 것으로, 휘발성/비휘발성/하이브리드형 메모리 여부, 분리형/비분리형 여부 등에 한정되지 않는다. 통신 저장 매체 는 반송파와 같은 변조된 데이터 신호 또는 전송 메커니즘, 임의의 정보 전달 매체 등을 포함한다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.The present invention may be implemented in hardware or software. Implementation The present invention can also be implemented as computer-readable code on a computer-readable recording medium. That is, it may be implemented in the form of a recording medium including instructions executable by a computer. The computer readable medium includes any type of medium in which data that can be read by a computer system is stored. Computer-readable media may include computer storage media and communication storage media. Computer storage media includes all storable media implemented as any method or technology for information storage, such as computer-readable instructions, data structures, program modules, and other data, and includes volatile/nonvolatile/hybrid memory. Whether or not, it is not limited to whether the detachable / non-separable type. Communication storage media includes a modulated data signal or transmission mechanism, such as a carrier wave, any information delivery media, and the like. And functional programs, codes, and code segments for implementing the present invention can be easily inferred by programmers in the art to which the present invention pertains.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 될 것이다.In addition, although preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and the technical field to which the present invention belongs without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims In addition, various modifications are possible by those of ordinary skill in the art, and these modifications should not be individually understood from the technical spirit or prospect of the present invention.

50: 엔드 디바이스 10: 에지 게이트웨이
90: 중앙 서버 100: 제어부
110: 통신부 120: 조작부
130: 출력부 140: 저장부
150: 전원공급부 160: 엔드 디바이스 접속부
170: 멀티 프로토콜 적응부 200: 에지 처리부
50: end device 10: edge gateway
90: central server 100: control unit
110: communication unit 120: operation unit
130: output unit 140: storage unit
150: power supply 160: end device connection part
170: multi-protocol adaptation unit 200: edge processing unit

Claims (5)

센서 데이터 및 설비 데이터 중 적어도 하나를 구비하는 에지 데이터를 생성하는 엔드 디바이스; 중앙 서버 서비스, 웹 서비스, 스마트 제조 시스템(MES) 서비스, 및 ERP 서비스 중 적어도 어느 한 서비스를 제공하는 중앙 서버; 및 상기 에지 데이터를 수신하여 상기 에지 데이터를 처리하고, 상기 중앙 서버에 상기 에지 데이터를 전송하는 에지 게이트웨이를 포함하는 시스템의 에지 게이트웨이인 IoT 센서 환경에서 에지 게이트웨이의 이종 무선 기기간 간섭 완화를 위한 연결성 조절 장치로서,
상기 에지 게이트웨이는 동일한 도메인에 속한 제1 엔드 디바이스의 무선 연결된 노드들의 개수인 연결수를 수집하고, 상기 제1 엔드 디바이스의 연결수가 과다할 경우 기설정된 개수 이하로 연결수를 조절하고, 상기 제1 엔드 디바이스의 최종 연결수를 기초로 상기 제1 엔드 디바이스의 임의의 임시 듀티 사이클을 산출하고, 상기 임시 듀티 사이클, 다른 도메인의 엔드 디바이스의 고정된 값인 고정 듀티 사이클, 및 성능 저하가 임계적으로 발생하지 않는 무선 비송출 구간과 타임 슬롯과의 비율인 임계 슬립율을 기초로 상기 엔드 디바이스의 확정 듀티 사이클을 결정하고, 상기 확정 듀티 사이클을 상기 제1 엔드 디바이스으로 전송하고,
상기 에지 게이트웨이는
상기 엔드 디바이스으로부터 제1 데이터를 수신하고,
상기 제1 데이터를 처리하여 제2 데이터로 생성할 수 있으면, 상기 제1 데이터를 기초로 상기 제2 데이터를 생성하고,
상기 제1 데이터를 처리할 수 없는 지, 및 상기 제1 및 제2 데이터 중 적어도 하나를 상기 중앙 서버에 전송해야 하는지 업로드 여부를 판단하고,
상기 업로드 해야 하는 것으로 판단하는 경우, 상기 제1 및 제2 데이터 중 적어도 하나를 상기 중앙 서버에 전송하고,
상기 중앙 서버로부터 상기 제1 및 제2 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 생성된 제3 데이터를 수신하고,
상기 에지 게이트웨이는 상기 제1 내지 제3 데이터 중 적어도 하나에 기초하여 제어 명령을 생성하고,
상기 제1 데이터를 처리할 수 없을 경우, 상기 제2 데이터는 상기 제1 데이터와 동일하고, 상기 제3 데이터는 상기 제어 명령을 구비하고,
상기 업로드 여부 판단하는 것과 상기 제1 데이터를 처리하여 제2 데이터로 생성하는 것은 실질적으로 동일하고,
상기 제1 데이터의 처리 가능 여부는 상기 제1 데이터가 분산 처리에 적합한 것인지를 판단하는 것이고, 상기 업로드 판단 하는 것은 상기 제2 데이터를 상기 중앙 서버에 전송해야 하는 것인지 판단하고,
상기 에지 게이트웨이는
상기 엔드 디바이스로부터 상기 에지 데이터를 수신하고, 다양한 통신 프로토콜을 관리하는 엔드 디바이스 접속부;
상기 수신한 에지 데이터를 기설정된 정책에 따라 내부의 응용 프로그램 및 외부의 상기 중앙 서버 중 적어도 어느 한 곳으로 전송하는 멀티 프로토콜 적응부;
상기 멀티 프로토콜 적응부으로부터 수신한 에지 데이터를 이용하여 응용 프로그램을 구동하여 응용 서비스를 제공하는 에지 처리부; 및
상기 멀티 프로토콜 적응부으로부터 수신한 에지 데이터를 상기 중앙 서버로 전송하는 통신부;를 구비하고,
상기 엔드 디바이스 접속부는 다양한 통신 모듈을 장착하여 통신 환경을 확장하는 네트워크 확장 슬롯 모듈을 구비하고,
상기 통신 모듈은 Wi-Fi 모듈, LoRa 모듈, NB-IoT 모듈, Zigbee 모듈, Bluetooth 모듈, Wi-SUN 모듈, CANbus 모듈, RS-238/485 모듈, 및 Ethernet 모듈 중 어느 하나이고,
상기 통신 모듈 중 일부는 상기 엔드 디바이스 접속부에 고정 장착되고,
상기 멀티 프로토콜 적응부는,
네트워크 확장 슬롯 모듈에 장착된 상기 통신 모듈을 파악하여 상기 파악된 통신 모듈이 지원하는 통신 프로토콜을 관리하는 에이전트를 생성하는 멀티 프로토콜 매니저;
상기 멀티 프로토콜 매니저로부터 수신한 상기 에지 데이터를 관리하고, 상기 에지 데이터를 에지 컴퓨팅할 지 여부를 판단하는 데이터 매니저; 및
상기 에지 데이터가 에지 컴퓨팅용 데이터이면 상기 에지 데이터를 수신하여 응용 서비스를 제공하는 서비스 매니저을 구비하고,
상기 에지 처리부는 게이트웨이 응용 및 데이터 분석부을 구비하고,
상기 게이트웨이 응용은,
상기 에지 데이터를 처리를 위한 룰(rule)을 등록, 변경, 또는 삭제하는 에지 룰 엔진;
상기 룰에 따라 상기 에지 데이터를 전처리, 필터링, 및 보정하는 에지 데이터 핸들러; 및
상기 룰을 관리하고 이벤트나 장애를 검출하는 에지 리얼 타임 서비스을 구비하고,
상기 룰은 상기 에지 데이터를 보정하고 결함을 수정하는 규칙, 데이터를 필터링하거나 변환하는 규칙, 이벤트나 장애를 검출하는 규칙을 구비하고,
상기 데이터 분석부는 상기 게이트웨이 응용에서 전송한 데이터를 이용하여 상기 엔드 디바이스가 구축한 장비를 관제 및 분석하는, IoT 센서 환경에서 에지 게이트웨이의 이종 무선 기기간 간섭 완화를 위한 연결성 조절 장치.
an end device that generates edge data including at least one of sensor data and facility data; a central server providing at least one of a central server service, a web service, a smart manufacturing system (MES) service, and an ERP service; and an edge gateway that receives the edge data, processes the edge data, and transmits the edge data to the central server. Connectivity control for mitigating interference between heterogeneous wireless devices of an edge gateway in an IoT sensor environment that is an edge gateway of a system As a device,
The edge gateway collects the number of connections, which is the number of wirelessly connected nodes of the first end device belonging to the same domain, and adjusts the number of connections to a preset number or less when the number of connections of the first end device is excessive. Calculating an arbitrary temporary duty cycle of the first end device based on the final number of connections of the end device, the temporary duty cycle, a fixed duty cycle that is a fixed value of the end device in another domain, and performance degradation critically occurs determining a determined duty cycle of the end device based on a critical sleep rate that is a ratio between a non-radio non-transmission period and a time slot, and transmitting the determined duty cycle to the first end device;
The edge gateway is
receiving first data from the end device;
If it is possible to generate the second data by processing the first data, the second data is generated based on the first data,
determining whether the first data cannot be processed and whether at least one of the first and second data must be transmitted to the central server is uploaded;
When it is determined that the upload is necessary, at least one of the first and second data is transmitted to the central server,
receiving third data generated based on at least one of the first and second data from the central server;
The edge gateway generates a control command based on at least one of the first to third data,
when the first data cannot be processed, the second data is the same as the first data, the third data includes the control command;
Determining whether to upload and generating the second data by processing the first data are substantially the same,
Whether the first data can be processed is to determine whether the first data is suitable for distributed processing, the upload determination is to determine whether the second data should be transmitted to the central server,
The edge gateway is
an end device connection unit for receiving the edge data from the end device and managing various communication protocols;
a multi-protocol adaptation unit for transmitting the received edge data to at least one of an internal application program and an external central server according to a preset policy;
an edge processing unit providing an application service by driving an application program using the edge data received from the multi-protocol adaptation unit; and
A communication unit for transmitting the edge data received from the multi-protocol adaptation unit to the central server;
The end device connection unit includes a network expansion slot module that expands the communication environment by mounting various communication modules,
The communication module is any one of a Wi-Fi module, a LoRa module, an NB-IoT module, a Zigbee module, a Bluetooth module, a Wi-SUN module, a CANbus module, an RS-238/485 module, and an Ethernet module,
Some of the communication modules are fixedly mounted to the end device connection part,
The multi-protocol adaptation unit,
a multi-protocol manager that identifies the communication module mounted on the network expansion slot module and creates an agent for managing a communication protocol supported by the identified communication module;
a data manager that manages the edge data received from the multi-protocol manager and determines whether to perform edge computing on the edge data; and
If the edge data is data for edge computing, a service manager for receiving the edge data and providing an application service;
The edge processing unit includes a gateway application and data analysis unit,
The gateway application is
an edge rule engine for registering, changing, or deleting a rule for processing the edge data;
an edge data handler for preprocessing, filtering, and correcting the edge data according to the rule; and
and an edge real-time service that manages the rules and detects events or failures;
The rule comprises a rule for correcting the edge data and correcting a defect, a rule for filtering or transforming data, a rule for detecting an event or a failure,
The data analyzer controls and analyzes equipment built by the end device using data transmitted from the gateway application, and a connectivity control device for mitigating interference between heterogeneous wireless devices of an edge gateway in an IoT sensor environment.
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