KR102449596B1 - 비콘시스템에서 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법 - Google Patents

비콘시스템에서 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법 Download PDF

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박종원
양학재
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본 발명은 비콘시스템에서 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법으로서, 더욱 상세하게는, 노멀모드로 작동하고 있는 제1비콘에서 사용자의 입력에 의해 메쉬모드로 전환되면, 제1비콘은 연동되어 있는 제1WiFi공유기 및 인접한 제2비콘으로 제1메쉬통신패킷을 송신하고, 상기 제1메쉬패킷을 수신하여 메쉬모드로 전환된 제2비콘은 연동되어 있는 제2WiFi공유기 및 인접한 제3비콘으로 제2메쉬통신패킷을 송신하는 방식으로 메쉬네트워크를 구현할 수 있으며, 이를 통해 상기 비콘시스템에서 위험상황이 발생되었을 때, 바로 빠르게 상기 위험상황에 대처할 수 있는, 비콘시스템에서 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

비콘시스템에서 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법{The Method for Realizing Mesh Network in a Beacon System}
본 발명은 비콘시스템에서 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법으로서, 더욱 상세하게는, 노멀모드로 작동하고 있는 제1비콘에서 사용자의 입력에 의해 메쉬모드로 전환되면, 제1비콘은 연동되어 있는 제1WiFi공유기 및 인접한 제2비콘으로 제1메쉬통신패킷을 송신하고, 상기 제1메쉬패킷을 수신하여 메쉬모드로 전환된 제2비콘은 연동되어 있는 제2WiFi공유기 및 인접한 제3비콘으로 제2메쉬통신패킷을 송신하는 방식으로 메쉬네트워크를 구현할 수 있으며, 이를 통해 상기 비콘시스템에서 위험상황이 발생되었을 때, 바로 빠르게 상기 위험상황에 대처할 수 있는, 비콘시스템에서 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법에 관한 것이다.
저전력 블루투스(Bluetooth Low Energy, 이하 BLE) 통신기술이란, 약 10미터 도달 반경을 가진, 2.4GHz 주파수 대역 기반의 저전력 저용량 데이터 송수신이 가능한 블루투스 기술로서, 동작 주기(duty cycle)이 수 밀리초(ms) 정도로, 대부분의 시간을 슬립모드로 있어 전력소모가 매우 적은 특징을 가지며, 이와 같은 장점을 활용하여 극소형 사물 인터넷(IoT)에 매우 적합하여 시계나 장난감, 비콘(beacon), 및 웨어러블 기기 등에 많이 사용된다.
또한, 메쉬 네트워크(Mesh Network)란, 공중 인터넷망 혹은 메인 서버를 이용하지 않고 노드와 노드를 직접 연결해 정보를 주고받는 형태로서, 기존의 이동통신기술에 비해 확장성 및 신뢰성이 높다는 특징을 가진다. 특히, 기존의 이동통신기술은 고가의 송신탑이나 기지국마다 유선망을 끌어들일 필요가 있어 전체적 망 구성비용이 비싸다는 단점이 존재하였으나, 메쉬 네트워크의 망 구축비용은 종래의 이동통신망 구축비용보다 훨씬 저렴하며, 적은 출력을 이용해 무선망을 확장할 수 있다는 장점을 갖는다.
이러한 저전력 블루투스 통신과 메쉬 네트워크를 활용한 종래의 발명으로는, 대한민국 등록특허 제10-2276548호와 같이, 주차장 조명등과 비상벨이 메쉬방식의 블루투스 통신에 의해 무선통신을 수행할 수 있는, 메쉬방식의 블루투스 비상벨 시스템 등이 있다. 하지만, 위와 같은 종래의 발명은 배선이 필요한 특정 장소에만 설치될 수 있는 조건 등과 같은, 제한적인 상황에서만 적용된다는 문제점이 있다.
즉, 배터리를 사용함으로써, 공간적 제약없이 어디든지 쉽게 설치되거나 휴대할 수 있고, 저전력 무선 통신 기술을 통해, 평소에는 저전력으로 구동되다가 사용자 입력을 수신하였을 때 빠르게 메쉬 네트워크를 구현할 수 있고, 이와 동시에 각각의 비콘과 연동되는 WiFi중계기와의 WiFi통신을 통해 해당 비콘의 위치 및 해당 비콘이 송신한 정보를 빠르게 관제서버로 송신할 수 있는 기술이 요구되는 실정이다.
대한민국 등록특허 제10-2276548호 (2021.07.07.)
본 발명은 비콘시스템에서 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법으로서, 더욱 상세하게는, 노멀모드로 작동하고 있는 제1비콘에서 사용자의 입력에 의해 메쉬모드로 전환되면, 제1비콘은 연동되어 있는 제1WiFi공유기 및 인접한 제2비콘으로 제1메쉬통신패킷을 송신하고, 상기 제1메쉬패킷을 수신하여 메쉬모드로 전환된 제2비콘은 연동되어 있는 제2WiFi공유기 및 인접한 제3비콘으로 제2메쉬통신패킷을 송신하는 방식으로 메쉬네트워크를 구현할 수 있으며, 이를 통해 상기 비콘시스템에서 위험상황이 발생되었을 때, 바로 빠르게 상기 위험상황에 대처할 수 있는, 비콘시스템에서 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 실시예는, 비콘시스템에서 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법으로서, 상기 비콘시스템은 제1비콘, 및 제2비콘을 포함하고, 상기 제1비콘 및 상기 제2비콘은 노멀모드에서 기기식별정보 및 모드정보를 포함하는 노멀통신패킷을 브로드캐스팅하고 있고, 노멀모드로 작동하는 제1비콘에서, 사용자의 입력에 의해 메쉬모드로 전환되는 메쉬모드전환단계; 메쉬모드로 전환된 제1비콘에서, 기기식별정보 및 모드정보를 포함하는 제1메쉬통신패킷을 상기 제1비콘과 연동되는 제1WiFi공유기로 송신하는 제1WiFi접속단계; 제1WiFi공유기에서, 상기 제1메쉬통신패킷을 수신하는 경우 상기 제1메쉬통신패킷에 포함되는 정보를 관리서버로 송신하는 제1메쉬정보전달단계; 메쉬모드로 전환된 제1비콘에서, 인접한 제2비콘에 상기 제1메쉬통신패킷을 송신하는 제1메쉬통신패킷송신단계; 노멀모드로 동작하는 제2비콘에서, 상기 제1메쉬통신패킷을 수신하여 메쉬모드로 전환되어, 상기 제2비콘과 연동되는 제2WiFi공유기로 상기 제1메쉬통신패킷의 일부를 포함하는 제2메쉬통신패킷을 송신하는 제2WiFi접속단계; 및 제2WiFi공유기에서, 상기 제2메쉬통신패킷을 수신하는 경우 상기 제2메쉬통신패킷에 포함되는 정보를 관리서버로 송신하는 제2메쉬정보전달단계;를 포함하는, 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제1비콘 및 상기 제2비콘은 각각, 사용자로부터 입력을 수신하는 입력모듈; 제어부; 상기 제1비콘 및 상기 제2비콘 각각에 인접한 WiFi공유기와 통신가능한 WiFi통신모듈; 및 자신을 제외한 타 비콘과 통신가능한 BLE통신모듈;을 포함하고, 상기 제어부는, 해당 비콘과 연동되는 WiFi공유기를 등록하는 WiFi등록부; 해당 비콘을 노멀모드로 동작시키는 노멀모드동작부; 및 해당 비콘을 메쉬모드로 동작시키는 메쉬모드동작부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 노멀모드는, 제1주기마다 노멀통신패킷을 제1시간동안 BLE통신모듈을 통해 브로드캐스팅하는 노멀Tx모드; 및 제1주기마다 외부에서 송신되는 통신패킷을 제2시간동안 BLE통신모듈을 통해 수신하는 노멀Rx모드;를 포함하고, 상기 메쉬모드는, 제2주기마다 메쉬통신패킷을 제3시간동안 WiFi통신모듈 및 BLE통신모듈을 통해 브로드캐스팅하는 메쉬Tx모드; 및 제2주기마다 외부에서 송신되는 통신패킷을 제4시간동안 WiFi통신모듈 및 BLE통신모듈을 통해 수신하는 메쉬Rx모드;를 포함하고, 상기 메쉬통신패킷은, 상기 제1메쉬통신패킷 및 상기 제2메쉬통신패킷을 포함하고, 상기 제1주기는 상기 제2주기보다 길고, 상기 제2시간은 상기 제4시간보다 짧을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제2WiFi접속단계는, 제2비콘에서, 상기 제1비콘으로부터 메쉬통신패킷을 수신하고, 상기 메쉬통신패킷에 상응하는 응답신호를 상기 제1비콘으로 송신하는 메쉬통신응답단계; 제1비콘에서, 상기 제1비콘의 고유키를 상기 제2비콘으로 송신하는 고유키송신단계; 제2비콘에서, 상기 고유키를 검증하고, 해당 검증결과를 상기 제1비콘으로 송신하는 검증결과송신단계; 및 제1비콘에서, 상기 제2비콘에게 메쉬연결을 요청하고, 해당 요청에 상응하는 응답신호를 상기 제2비콘으로부터 수신하기 전에 상기 제2비콘과의 연결을 끊는 연결종료단계;를 포함하는, 제1메쉬연결단계를 포함하고, 상기 제2비콘은 상기 연결종료단계에서 연결이 끊어지는 것을 인식하여 노멀모드에서 메쉬모드로 전환될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법은, 메쉬모드로 전환된 제2비콘에서, 인접한 제3비콘에 상기 제2메쉬통신패킷을 송신하는 제2메쉬통신패킷송신단계; 노멀모드로 동작하는 제3비콘에서, 상기 제2메쉬통신패킷을 수신하여 메쉬모드로 전환되어, 상기 제3비콘과 연동되는 제3WiFi공유기로 상기 제2메쉬통신패킷의 일부를 포함하는 제3메쉬통신패킷을 송신하는 제3WiFi접속단계; 및 제3WiFi공유기에서, 상기 제3메쉬통신패킷을 수신하는 경우 상기 제3메쉬통신패킷에 포함되는 정보를 관리서버로 송신하는 제3메쉬정보전달단계;를 더 포함하고, 상기 제3WiFi접속단계는, 상기 제3비콘을 노멀모드에서 메쉬모드로 전환시키는 제2메쉬연결단계;를 포함하고, 상기 제1비콘, 상기 제2비콘, 및 상기 제3비콘은, 메쉬모드로 전환되면 메쉬통신패킷을 자신과 연동된 WiFi공유기 및 인접한 비콘에 동시에 송신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 WiFi등록부는 상기 제1WiFi접속단계 이전에 수행되는 제1WiFi등록단계를 더 포함하며, 상기 제1WiFi등록단계는, 상기 제1비콘의 WiFi등록부에서, 상기 제1비콘과 같은 구역에 배치되는 제1WiFi공유기로 등록신호를 송신하는 등록신호송신단계; 제1WiFi공유기에서, 상기 등록신호에 포함되는 등록정보를 검출하고 상기 등록정보를 관제서버로 송신하는 등록정보송신단계; 관제서버에서, 상기 등록정보를 저장하고 상기 제1비콘 및 상기 제1WiFi공유기가 연동되었음을 알리는 등록알림을 상기 제1WiFi공유기를 통해 상기 제1비콘으로 송신하는 등록알림단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 등록된 서로 다른 다수의 비콘 간 가상네트워크를 구축하여 모바일 통신할 수 없는 긴급상황에서 근처에 있는 다른 비콘에게 데이터를 전송하여 사용자에게 발생한 긴급상황을 관제서버로 알릴 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 노멀모드에서 특정 BLE신호만을 송수신하여 배터리 소모량을 최소화함으로써, 비콘의 크기 최소화 및 경량화가 가능하며, 배터리 수명을 최대화하여 사용할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, Flooding Mesh Network 기술을 구현함으로써 종래의 블루투스 네트워크 기술에 비해 통신거리 및 최대 연결 대수를 10 ~ 20배 향상시키는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 트리거 신호 송신기술을 사용함으로써, 대기상태에 있는 비콘에게 외부의 다른 비콘이 긴급신호를 전달해달라고 요청하는 경우에만 메쉬모드가 활성화되어 배터리를 저전력으로 유지할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리가 내장된 알림벨 기능을 가진 스위치비콘을 사용함으로써, 가구 내 설치가 쉽고, 사용이 용이하다는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리가 내장된 알림벨 기능을 가진 휴대용비콘을 사용함으로써, 언제 어디서든지 휴대할 수 있고, 빠르게 알림벨을 사용할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 통합관제시스템을 통해 비콘의 설치현황, 사용자 밀집지역, 및 신고 다발 지역 등의 복합적인 데이터를 수집, 취합, 및 분석함으로써, 빅데이터 기반의 통합 관제 치안시스템을 구축할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬네트워크가 구현된 비콘시스템의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘시스템에 포함되는 비콘의 내부구성을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘의 동작모드 별 통신패킷의 송수신주기를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬연결단계의 수행과정을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메쉬네트워크가 구현된 비콘시스템의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메쉬네트워크가 구현된 비콘시스템의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 WiFi등록단계의 수행단계를 개략적으로 도시한다.
이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나 이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. 아래에서 사용되는 용어들 '~부', '컴포넌트', '모듈', '시스템', '인터페이스' 등은 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티(computer-related entity)를 의미하며, 예를 들어, 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어를 의미할 수 있다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나 이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬네트워크가 구현된 비콘시스템의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 비콘시스템에서 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법으로서, 상기 비콘시스템은 제1비콘(1000.1), 및 제2비콘(1000.2)을 포함하고, 상기 제1비콘(1000.1) 및 상기 제2비콘(1000.2)은 노멀모드에서 기기식별정보 및 모드정보를 포함하는 노멀통신패킷을 브로드캐스팅하고 있고, 노멀모드로 작동하는 제1비콘(1000.1)에서, 사용자의 입력에 의해 메쉬모드로 전환되는 메쉬모드전환단계; 메쉬모드로 전환된 제1비콘(1000.1)에서, 기기식별정보 및 모드정보를 포함하는 제1메쉬통신패킷을 상기 제1비콘(1000.1)과 연동되는 제1WiFi공유기(2000.1)로 송신하는 제1WiFi접속단계; 제1WiFi공유기(2000.1)에서, 상기 제1메쉬통신패킷을 수신하는 경우 상기 제1메쉬통신패킷에 포함되는 정보를 관리서버로 송신하는 제1메쉬정보전달단계; 메쉬모드로 전환된 제1비콘(1000.1)에서, 인접한 제2비콘(1000.2)에 상기 제1메쉬통신패킷을 송신하는 제1메쉬통신패킷송신단계; 노멀모드로 동작하는 제2비콘(1000.2)에서, 상기 제1메쉬통신패킷을 수신하여 메쉬모드로 전환되어, 상기 제2비콘(1000.2)과 연동되는 제2WiFi공유기(2000.2)로 상기 제1메쉬통신패킷의 일부를 포함하는 제2메쉬통신패킷을 송신하는 제2WiFi접속단계; 및 제2WiFi공유기(2000.2)에서, 상기 제2메쉬통신패킷을 수신하는 경우 상기 제2메쉬통신패킷에 포함되는 정보를 관리서버로 송신하는 제2메쉬정보전달단계;를 포함한다.
구체적으로, 상기 비콘시스템의 비콘(1000.1 내지 1000.n, 이하 1000)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1비콘(1000.1) 및 제2비콘(1000.2)을 포함하며, 바람직하게는, n 개(n은 2 이상의 자연수)의 비콘(1000)을 포함할 수 있다. 상기 비콘(1000)은 도 1에 도시된 바와 같이, 본인이 아닌 타 비콘(1000) 및 WiFi공유기(2000)와 동시에 통신할 수 있다. 다시 말해, 본 발명은 상기 제1비콘(1000.1)은 제1WiFi공유기(2000.1) 및 상기 제2비콘(1000.2)과 동시에 통신할 수 있으며, 상기 제2비콘(1000.2)은 제2WiFi공유기(2000.2)와 제3비콘(1000.3)(도 5 참조)과 동시에 통신가능하며, 상기 제3비콘(1000.3)은 제3WiFi공유기(2000.2)와 제4비콘(1000.4)(도 5 참조)과 동시에 통신가능하다. 즉, 상기 비콘시스템이 n 개의 비콘(1000)을 포함하는 경우, 본 발명은, 상기 비콘시스템에 포함되는 각각의 비콘(1000)과 각각 연동되는 n 개의 WiFi공유기(2000)에서 수행된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은, 비콘(1000)이 연동된 WiFi공유기(2000)에 알림정보를 전송할 수 있고, 상기 WiFi공유기(2000)에 알림정보가 정상적으로 전송되지 못한 경우, 인근 비콘과의 통신을 통해 메쉬네트워크를 형성함으로써, 해당 비콘(1000)의 알림정보를 관제서버(3000)로 전송할 수 있다. 또한, 상기 각각의 비콘(1000)은, 바람직하게는, 배터리가 내장된 알림벨 기능을 가진 비콘(1000)으로써, 설치의 제약이 없다는 장점을 가진다. 이를 통해 상기 비콘(1000)은, 본 발명의 일 실시예에서는, 가구 내 설치가 쉽고, 사용이 용이하다는 효과를 발휘할 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예에서는, 언제 어디서든지 휴대할 수 있고 빠르게 알림벨 기능을 사용할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
상기 각각의 WiFi공유기(2000)는 게이트웨이로 알림에 대한 정보를 송신할 수 있다. 본 발명의 일 실시예로서, 상기 게이트웨이는 통신사에서 운영하는 통신망을 중계하는 통신사중계기를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 블루투스, LTE, Wi-Fi, 및 이더넷(Ethernet) 프로토콜을 지원한다. 상기 게이트웨이는 복수의 WiFi공유기(2000)로부터 전달받은 정보를 관제서버(3000)로 송신한다. 한편, 상기 비콘(1000) 및 게이트웨이는 1 이상의 안테나를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는, 상기 1 이상의 안테나는 지향성 안테나(directional antenna)일 수 있다. 지향성 안테나를 사용하여 수신한 신호를 필터링을 거쳐 처리하는 경우, 무지향성 안테나(omni-directional antenna)를 수신하여 수신한 신호보다 정확한 데이터를 얻을 수 있는 효과를 발휘할 수 있다. 상기 비콘(1000) 및 상기 게이트웨이에 포함되는 1 이상의 프로세서는 기본적인 산술, 로직 및 압축 패키지 파일에 대한 이미지 최적화 방법의 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다.
상기 관제서버(3000)는 1 이상의 메모리 및 1 이상의 프로세서를 포함하는 1 이상의 컴퓨팅장치에 의하여 구성될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예로서, 단일 컴퓨팅장치로 구성될 수 있으나, 본 발명의 몇 실시예에서는 물리적으로 분리된 복수의 컴퓨팅장치로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 관제서버(3000)는 1 이상의 게이트웨이와 통신할 수 있으며, 상기 관제서버(3000)의 관리자는 상기 관제서버(3000)를 통해 본 발명을 이용한 응용서비스를 운영할 수 있다.
상기 관제서버(3000)는, 본 발명의 일 실시예로서, 전술한 비콘(1000) 및 게이트웨이를 통해 수집된 설치현황정보, 사용자 밀집지역 정보, 및 신고다발지역정보 등 복합적인 데이터를 수집, 취합, 분석할 수 있는 빅데이터 기반 치안시스템에 포함될 수 있고, 상기 관제서버(3000)는, 관할지역의 경찰청 및 소방청과 연계되어, 실시간 위험 상황 및 과거의 사건, 사고 및 범죄 데이터를 제공하며, 이를 통해 상기 관제서버(3000)의 관리자는, 효율적인 인력투입과 신속한 사고해결이 가능해지며, 그 결과, 사건, 사고 및 범죄 발생률을 최소화할 수 있다. 또한, 상기 관제서버(3000)는, IoT기반의 융합센서 및 상황패턴 분석을 통한 재난 관련 정보 수집 및 사전 방지 시스템과 연계되어, 빅데이터를 활용한 안전 정보 분석 체계 및 지능형 인지시스템 및 스마트 다중센서 등을 활용한 ICT 융합형 재난 재해 복구 시스템에 사용될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘시스템에 포함되는 비콘(1000)의 내부구성을 개략적으로 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 제1비콘(1000.1) 및 상기 제2비콘(1000.2)은 각각, 사용자로부터 입력을 수신하는 입력모듈(1100); 제어부(1200); 상기 제1비콘(1000.1) 및 상기 제2비콘(1000.2) 각각에 인접한 WiFi공유기(2000)와 통신가능한 WiFi통신모듈(1300); 및 자신을 제외한 타 비콘(1000)과 통신가능한 BLE통신모듈(1400);을 포함하고, 상기 제어부(1200)는, 해당 비콘(1000)과 연동되는 WiFi공유기(2000)를 등록하는 WiFi등록부(1210); 해당 비콘(1000)을 노멀모드로 동작시키는 노멀모드동작부(1220); 및 해당 비콘(1000)을 메쉬모드로 동작시키는 메쉬모드동작부(1230);를 포함한다.
구체적으로, 도 2에 도시된 구성을 가진 비콘(1000)은, 도 1에 대한 설명을 참고하여, 상기 제1비콘(1000.1) 및 상기 제2비콘(1000.2) 모두에 해당하고, 바람직하게는, n 개의 비콘(1000) 모두 도 2에 도시된 구성을 가진다.
상기 비콘(1000)은, 상기 비콘(1000)의 사용자에 의하여 위험상황에 대한 입력을 수신할 수 있는 입력모듈(1100)을 포함하며, 상기 입력모듈(1100)은, 본 발명의 일 실시예로서, 버튼 형태의 입력수신부를 포함하고, 본 발명의 다른 실시예로서, 사용자의 터치 입력을 수신할 수 있는 터치패널 형태의 입력수신부를 포함할 수 있다. 상기 입력모듈(1100)은 사용자로부터 입력신호를 수신하면, 해당 입력 정보를 상기 비콘(1000)의 제어부(1200)로 전달한다. 노멀모드로 동작하고 있던 비콘(1000)은 상기 사용자의 입력에 의해 메쉬모드로 전환된다.
상기 제어부(1200)는 상기 비콘(1000)의 동작을 제어하기 위하여, WiFi등록부(1210), 노멀모드동작부(1220) 및 메쉬모드동작부(1230)를 포함한다. 한편, 상기 제어부(1200)는 상기 비콘(1000)을 제어하기 위한 1 이상의 프로세서 및 1 이상의 메모리를 포함하는 컴퓨팅장치(미도시)를 더 포함한다.
상기 WiFi등록부(1210)는, 상기 비콘(1000)을 해당 WiFi공유기(2000)와 등록하는 단계를 수행한다. 본 발명의 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법은, 비콘(1000)의 사용자가 상기 비콘(1000)에 입력을 주었을 때, 상기 비콘(1000)과 연동되는 WiFi공유기(2000)를 통해 상기 입력에 대한 정보를 관제서버(3000)로 보내는 것을 기술적특징으로 한다. 상기 특징을 발휘하기 위하여, 메쉬네트워크를 구현하기 전에 비콘(1000)과 WiFi공유기(2000)를 연동시키는 단계를 상기 WiFi등록부(1210)에서 수행한다. 상기 WiFi등록단계에 대한 보다 상세한 설명은 도 7에 대한 설명에서 후술하도록 한다.
상기 노멀모드동작부(1220)는 상기 비콘(1000)이 노멀통신패킷을 브로드캐스팅하는 노멀모드로 동작하게 한다. 상기 노멀모드는, 상기 비콘(1000)에 별도의 입력이 수신되지 않은 상태에서 동작하는, 즉 평상시 상태에서 상기 비콘(1000)이 동작하는 모드에 해당한다. 상기 노멀통신패킷은 상기 비콘(1000)의 기기식별정보 및 현재 상기 비콘(1000)의 모드정보, 즉 현재 상기 비콘(1000)이 노멀모드로 동작한다는 정보를 포함하며, 추가적으로, 상기 노멀통신패킷의 패킷정보를 더 포함할 수 있다. 상기 패킷정보는 해당 통신패킷의 송수신 주소, 페이로드의 종류 및 형태 등을 포함한다. 상기 노멀모드에서는 Tx의 주기를 길게 설정하고 Rx의 길이는 짧게 설정함으로써, 배터리소모를 최소화할 수 있다. 한편, 상기 노멀통신패킷은 BLE방식으로 통신되는 통신패킷에 해당한다.
상기 메쉬모드동작부(1230)는, 상기 비콘(1000)이 메쉬통신패킷을 브로드캐스팅하는 메쉬모드로 동작하게 한다. 상기 메쉬모드는, 상기 비콘(1000)이 사용자의 입력을 수신하였거나, 타 비콘(1000)의 메쉬통신패킷을 수신하였을 경우에 상기 비콘(1000)이 동작하는 모드에 해당한다. 상기 메쉬통신패킷은 해당 비콘(1000)이 사용자의 입력을 수신한 경우, 해당 비콘(1000)의 기기식별정보 및 해당 비콘(1000)의 모드정보를 포함한다. 한편, 상기 비콘(1000)이 타 비콘(1000)의 메쉬통신패킷을 수신하여 메쉬모드로 동작하게 된 경우, 상기 비콘(1000)이 브로드캐스팅하는 메쉬통신패킷은 해당 메쉬네트워크의 시작 노드에 해당하는 비콘(1000)의 기기식별정보를 포함한다.
추가적으로, 상기 메쉬통신패킷은, 전술한 노멀통신패킷과 같이 해당 통신패킷의 송수신 주소, 페이로드의 종류 및 형태 등을 포함하는 패킷정보를 더 포함할 수 있다. 상기 메쉬모드에서는 Tx의 주기를 상기 노멀모드의 Tx주기보다 짧게 설정하고, 상기 노멀모드의 Rx주기보다 길게 설정하는 것이 바람직하다. 상기 메쉬통신패킷은 Wi-Fi방식으로 통신되는 통신패킷; 및 BLE방식으로 통신되는 통신패킷;을 포함한다. 또한, 상기 비콘(1000)은 대기상태, 즉 노멀모드로 동작하는 비콘(1000)에게 외부의 다른 비콘이 알림정보를 전달해달라고 요청하는 경우에만 메쉬모드가 활성화되는 트리거 신호(trigger signal) 송신기술을 사용함으로써, 배터리를 저전력으로 유지할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다. 상기 노멀모드 및 상기 메쉬모드에 대한 보다 상세한 설명은, 도 3에 대한 설명에서 후술하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비콘(1000)의 동작모드 별 통신패킷의 송수신주기를 개략적으로 도시한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 노멀모드는, 제1주기마다 노멀통신패킷을 제1시간동안 BLE통신모듈(1400)을 통해 브로드캐스팅하는 노멀Tx모드; 및 제1주기마다 외부에서 송신되는 통신패킷을 제2시간동안 BLE통신모듈(1400)을 통해 수신하는 노멀Rx모드;를 포함하고, 상기 메쉬모드는, 제2주기마다 메쉬통신패킷을 제3시간동안 WiFi통신모듈(1300) 및 BLE통신모듈(1400)을 통해 브로드캐스팅하는 메쉬Tx모드; 및 제2주기마다 외부에서 송신되는 통신패킷을 제4시간동안 WiFi통신모듈(1300) 및 BLE통신모듈(1400)을 통해 수신하는 메쉬Rx모드;를 포함하고, 상기 메쉬통신패킷은, 상기 제1메쉬통신패킷 및 상기 제2메쉬통신패킷을 포함하고, 상기 제1주기는 상기 제2주기보다 길고, 상기 제2시간은 상기 제4시간보다 짧다.
개략적으로, 도 3의 (a)는 노멀모드에서의 Tx 및 Rx의 주기를 도시하고, 도 3의 (b)는 메쉬모드에서의 Tx 및 Rx의 주기를 도시한다.
구체적으로, 전술한 바와 같이, 노멀모드는, 비콘(1000)이 사용자로부터의 입력을 수신하거나 혹은 외부에서의 통신패킷을 수신하지 않는 평상시에서 동작하는 모드에 해당하고, 메쉬모드는, 비콘(1000)이 사용자로부터의 입력을 수신하거나 혹은 외부에서의 통신패킷을 수신하였을 경우에 동작하는 모드에 해당한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 시간축을 기준으로 시간축의 상측은 통신패킷을 송신하는 Tx모드를 도시하고, 상기 시간축의 하측은 통신패킷을 수신하는 Rx모드를 도시한다.
도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 비콘(1000)은 노멀모드에서 노멀통신패킷을 송신하는 노멀Tx모드; 및 외부에서 송신되는 외부에서 송신되는 통신패킷을 수신하는 노멀Rx모드;가 교차되어 동작한다. 본 발명의 일 실시예로서, 상기 외부에서 송신되는 통신패킷은 BLE방식으로 통신되는 BLE통신패킷에 해당하는 것이 바람직하다.
상기 노멀Tx모드에서는 노멀통신패킷을 제1주기마다 송신하며, 하나의 노멀통신패킷은 제1시간동안 송신된다. 본 발명의 일 실시예로서, 상기 제1시간동안 하나의 노멀통신패킷이 1회 송신될 수 있고, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 제1시간동안 하나의 노멀통신패킷이 반복되어 송신될 수 있다. 또한, 상기 제1주기는, 바람직하게는, 30ms(milli-second) 내지 70ms로 설정될 수 있고, 더 바람직하게는, 40ms 내지 60ms로 설정될 수 있으며, 상기 제1시간은, 바람직하게는, 300us(micro-second) 내지 400us로 설정될 수 있으며, 더 바람직하게는, 350us 내지 390us로 설정될 수 있다.
한편, 상기 노멀Tx모드에서는 상기 비콘(1000)과 인접합 타 비콘(1000)이 수신할 수 있는 노멀통신패킷을, 도 2를 참고하여, BLE통신모듈(1400)을 통해, 브로드캐스팅할 수 있다.
상기 노멀Rx모드에서는 외부통신패킷을 상기 제1주기마다 제2시간동안 수신할 수 있다. 상기 제2주기는, 바람직하게는 40us 내지 80us로 설정될 수 있으며, 더 바람직하게는, 50us 내지 70us로 설정될 수 있다. 본 발명의 일 실시예로서, 상기 제1주기, 상기 제1시간, 및 상기 제2시간은, 설치 환경 및 목적에 따라 펌웨어를 통해 설정할 수 있다. 상기 노멀모드에서는 노멀Rx모드의 구동시간을 노멀Tx모드의 구동시간보다 짧게 하는 것을 특징으로 하며, Tx모드로 동작할 때보다 배터리전력소모가 큰 Rx모드를 매우 짧게 구동함으로써, 비콘(1000)의 구동시간을 최대화할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다. 노멀모드로 작동하고 있는 비콘(1000)은 사용자의 입력을 수신한 타 비콘(1000)으로부터 알림정보를 전달받아 관제서버(3000)로 전달하는 연결노드로서의 역할을 수행할 수 있기 때문에, 언제든지 타 비콘(1000)이 송신하는 통신패킷을 수신할 수 있는 노멀Rx모드가 필수적이다.
한편, 상기 노멀Rx모드에서는 상기 비콘(1000)과 인접한 타 비콘(1000)이 BLE통신방식으로 송신한 통신패킷만을 수신할 수 있다. 다시 말해, 상기 노멀Rx모드에서는, 도 2를 참고하여, BLE통신모듈(1400)을 통해서만 외부에서 송신되는 통신패킷을 수신할 수 있다. 이 때, 노멀모드인 비콘(1000)이 노멀Rx모드에서 타 비콘(1000)이 송신한 노멀통신패킷을 수신하는 경우, 노멀모드로 동작하던 비콘(1000)은 상기 노멀통신패킷에 포함된 모드정보를 판별하여, 메쉬모드로 전환되지 않고 노멀모드로 계속 동작할 수 있다.
도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 비콘(1000)은 메쉬모드에서 메쉬통신패킷을 송신하는 메쉬Tx모드; 및 외부에서 송신되는 통신패킷을 수신하는 메쉬Rx모드;로 동작한다. 본 발명의 일 실시예로서, 바람직하게는, 상기 외부에서 송신되는 통신패킷은 BLE방식으로 통신되는 BLE통신패킷; 및 Wi-Fi방식으로 통신되는 WiFi통신패킷;을 포함한다.
상기 메쉬Tx모드에서는 메쉬통신패킷을 제2주기마다 송신한다. 상기 메쉬통신패킷은 타 비콘(1000)으로 송신하기 위한 BLE통신패킷; 및 해당 비콘(1000)과 연동되는 WiFi공유기(2000)로 송신하기 위한 WiFi통신패킷;을 포함하며, 비콘(1000)은 상기 메쉬통신패킷을 제3시간동안 송신한다. 본 발명에서는 상기 제2주기를 전술한 제1주기보다 짧게 설정하는 것이 바람직하며, 이를 통해, 메쉬모드에서 보다 빠르게 메쉬통신패킷을 브로드캐스팅할 수 있고, 외부에서 송신되는 통신패킷을 노멀모드일 때보다 빠르고 정확하게 수신할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 상기 제3시간은, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 제1시간과 동일한 시간일 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 제1시간보다 길게 설정될 수 있다. 상기 제2주기, 상기 제3시간, 및 상기 제4시간은, 설치 환경 및 목적에 따라 펌웨어를 통해 설정할 수 있다. 또한, 메쉬통신패킷은, 도 2를 참고하며, BLE통신모듈(1400) 및 WiFi통신모듈(1300) 모두를 사용하여 브로드캐스팅된다.
상기 메쉬Rx모드에서는 외부에서 송신되는 통신패킷을 상기 제2주기마다 제4시간동안 수신할 수 있다. 상기 제2주기는 상기 제1주기에 비해 짧기 때문에, 노멀모드에서 보다 통신패킷 수신을 위한 자원을 더 확보할 수 있다. 상기 제4시간은 전술한 노멀Rx모드의 제2시간보다 길게 설정되는 것이 바람직하며, 이를 통해, 메쉬모드로 동작하는 비콘(1000)은 외부에서 송신되는 통신패킷을 노멀모드일 때보다 더 정확하고, 빠르게 수신할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 메쉬Rx모드로 동작하는 비콘(1000)은, 인접한 타 비콘(1000)과의 통신; 및 연동되는 WiFi공유기(2000)와의 통신;을 위하여, BLE통신모듈(1400) 및 WiFi통신모듈(1300) 모두를 사용할 수 있다.
상기 메쉬모드는 노멀모드에 비해 전력소모가 크기 때문에 기설정된 시간만큼만 구동된다. 즉, 노멀모드로 동작하던 비콘(1000)이 메쉬모드로 전환되고 기설정된 시간이 지나면, 상기 비콘(1000)은 자동으로 다시 노멀모드로 전환되고, 상기 기설정된 시간은 25초 내지 35초로 설정하는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이, 본 발명에서는 비콘(1000)의 저전력구동을 위하여, 저전력 블루투스 통신 기술을 사용하고, 노멀Rx모드의 작동시간을 최소화하며, 메쉬모드에서 자동적으로 노멀모드로 전환되는 기술을 사용한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 메쉬연결단계의 수행과정을 개략적으로 도시한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제2비콘(1000.2)에서, 상기 제1비콘(1000.1)으로부터 메쉬통신패킷을 수신하고, 상기 메쉬통신패킷에 상응하는 응답신호를 상기 제1비콘(1000.1)으로 송신하는 메쉬통신응답단계(S11); 제1비콘(1000.1)에서, 상기 제1비콘(1000.1)의 고유키를 상기 제2비콘(1000.2)으로 송신하는 고유키송신단계(S12); 제2비콘(1000.2)에서, 상기 고유키를 검증하고, 해당 검증결과를 상기 제1비콘(1000.1)으로 송신하는 검증결과송신단계(S13 내지 S14); 및 제1비콘(1000.1)에서, 상기 제2비콘(1000.2)에게 메쉬연결을 요청(S15)하고, 해당 요청에 상응하는 응답신호를 상기 제2비콘(1000.2)으로부터 수신하기 전에 상기 제2비콘(1000.2)과의 연결을 끊는 연결종료단계(S16);를 포함하는, 제1메쉬연결단계를 포함하고, 상기 제2비콘(1000.2)은 상기 연결종료단계에서 연결이 끊어지는 것을 인식(S18)하여 노멀모드에서 메쉬모드로 전환되는, 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법.
구체적으로, 도 4에 도시된 메쉬연결단계는 WiFi접속단계에서 수행되는 단계로서, 더 구체적으로는, WiFi접속단계에서 노멀모드로 작동하는 비콘(1000)이 타 비콘(1000)으로부터 메쉬통신패킷을 수신하여 메쉬모드로 전환되는 단계이다. 다시 말해, 노멀모드로 작동되던 제1비콘(1000.1)이 사용자의 입력을 받아 메쉬모드로 전환되어 제1비콘(1000.1)과 연동되는 제1WiFi공유기(2000.1)로 제1메쉬통신패킷을 송신하는 제1WiFi접속단계에서는 메쉬연결단계가 수행되지 않으며, 노멀모드로 작동되던 제2비콘(1000.2)이 상기 제1비콘(1000.1)으로부터 제1메쉬통신패킷을 수신하는 제2WiFi접속단계에서 제1메쉬연결단계가 수행되며, 상기 제1비콘(1000.1) 및 상기 제2비콘(1000.2)이 제1메쉬연결단계를 수행한 뒤에, 상기 제2비콘(1000.2)은 노멀모드에서 메쉬모드로 전환된다. 상기 메쉬연결단계는 이하와 같이 수행된다.
제1비콘(1000.1)이 사용자의 입력을 받아 메쉬모드로 전환되고 제1메쉬통신패킷을 브로드캐스팅(S10)하면, 제2비콘(1000.2)은, 도 3의 (a)를 참고하여, 노멀Rx모드에서, 상기 제1메쉬통신패킷을 수신할 수 있다. 상기 제1메쉬통신패킷을 수신한 상기 제2비콘(1000.2)은 상기 제1메쉬통신패킷에 대한 응답신호를 생성하여 상기 제1비콘(1000.1)으로 송신하는 메쉬통신응답단계(S11)를 수행한다. 이 때, 메쉬Rx모드로 작동 중인 상기 제1비콘(1000.1)은 상기 응답신호를 수신하고, 상기 제2비콘(1000.2)으로 상기 제1비콘(1000.1)의 고유키를 송신하는 고유키송신단계(S12)를 수행한다. 상기 제1비콘(1000.1)의 고유키를 수신한 상기 제2비콘(1000.2)은 상기 고유키를 검증(S13)하고, 상기 고유키에 대한 검증결과를 상기 제1비콘(1000.1)에게 송신(S14)하는 검증결과송신단계를 수행하며, 상기 검증결과를 수신한 상기 제1비콘(1000.1)은 상기 제2비콘(1000.2)에게 메쉬연결을 요청(S15)한다.
이후, 상기 제1비콘(1000.1)은 상기 요청 후 제2비콘(1000.2)과의 연결을 끊는 연결종료단계(S16)를 수행하고, 상기 요청을 수신한 상기 제2비콘(1000.2)은 상기 요청에 상응하는 응답을 상기 제1비콘(1000.1)으로 송신(S17)하려고 시도한다. 이 때, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1비콘(1000.1)은 연결종료단계(S16)을 수행하였기 때문에, 상기 제2비콘(1000.2)이 송신한 메쉬연결응답은 상기 제1비콘(1000.1)으로 송신되지 않고, 상기 제2비콘(1000.2)은 상기 제1비콘(1000.1)과의 응답이 끊어진 것을 인식(S18)할 수 있으며, 인식한 결과에 기초하여 상기 제2비콘(1000.2)은 메쉬모드로 전환된다.
종래의 블루투스 연결 기술은 단계 S17에서 메쉬연결응답을 상기 제1비콘(1000.1)이 수신하고, 이후 상기 제1비콘(1000.1)과 상기 제2비콘(1000.2)이 메쉬연결에 대한 특성 및 데이터를 교환하는 통신과정을 수행함으로써, 상기 제2비콘(1000.2)의 동작모드를 전환시켰다. 하지만 본 발명에서는, 단계 S17 이전에 상기 제1비콘(1000.1)이 상기 제2비콘(1000.2)의 연결을 끊음으로써, 전술한 이후의 통신과정을 수행하지 않아도 되고, 상기 제2비콘(1000.2) 이 상기 제1비콘(1000.1)과의 연결이 끊어진 것을 인식함으로써 종래의 블루투스 기술보다 빠르고, 적은 전력소모를 통해 메쉬연결단계를 수행할 수 있다.
상술한 메쉬연결단계를 통해, 상기 제2비콘(1000.2)은 메쉬모드로 전환되어 제2메쉬통신패킷을 상기 제2비콘(1000.2)과 연동된 제2WiFi공유기(2000.2)에 송신하고, 상기 제2비콘(1000.2)과 근접해 있는 비콘(1000)을 메쉬모드로 활성화시키기 위한 제2메쉬통신패킷을 브로드캐스팅한다. 상기 제2메쉬통신패킷에는 상기 메쉬연결단계에서 주고받은 제1비콘(1000.1)의 고유키 및 제1비콘(1000.1)이 송신한 제1메쉬통신패킷의 정보 일부가 포함되어, 제1비콘(1000.1)이 메쉬네트워크의 시작노드임을 알 수 있다. 또한, 상술한 메쉬연결단계를 통해, 중앙서버를 구비하지 않고, 기설치된 비콘(1000)만으로 메쉬네트워크를 형성할 수 있어 망 설치 비용을 절감할 수 있으며, 만약 제1비콘(1000.1)과 제1WiFi공유기(2000.1)가 제대로 통신이 되지 않더라도, 상기 제1비콘(1000.1) 인근에 위치하는 제2비콘(1000.2) 혹은 제3비콘(1000.3), 제4비콘(1000.4)에서 상기 제1비콘(1000.1)에 대한 알림정보를 빠르게 관제서버(3000)로 송신할 수 있는 연결안정성을 도모할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
상기 제2비콘(1000.2)을 메쉬노드로 전환시킨 제1비콘(1000.1)은 기설정된 시간동안 메쉬모드로 유지된다. 더 상세하게는, 상기 제1비콘(1000.1)은 사용자의 입력을 통해 메쉬모드로 전환된 후 기설정된 시간동안 제1메쉬통신패킷을 브로드캐스팅할 수 있고, 기설정된 시간 내에 상기 제1메쉬통신패킷을 수신한 상기 제1비콘(1000.1)에 근접한 제2비콘(1000.2)은 메쉬모드로 전환되어 기설정된 시간동안 제2메쉬통신패킷을 브로드캐스팅할 수 있다. 본 발명의 일 실시예로서, 상기 메쉬모드로 전환되는 기설정된 시간은, 전술한 바와 같이, 25초 내지 35초로 설정하는 것이 바람직하다
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 메쉬네트워크가 구현된 비콘시스템의 구성을 개략적으로 도시하고, 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 메쉬네트워크가 구현된 비콘시스템의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법은, 메쉬모드로 전환된 제2비콘(1000.2)에서, 인접한 제3비콘(1000.3)에 상기 제2메쉬통신패킷을 송신하는 제2메쉬통신패킷송신단계; 노멀모드로 동작하는 제3비콘(1000.3)에서, 상기 제2메쉬통신패킷을 수신하여 메쉬모드로 전환되어, 상기 제3비콘(1000.3)과 연동되는 제3WiFi공유기(2000.2)로 상기 제2메쉬통신패킷의 일부를 포함하는 제3메쉬통신패킷을 송신하는 제3WiFi접속단계; 및 제3WiFi공유기(2000.2)에서, 상기 제3메쉬통신패킷을 수신하는 경우 상기 제3메쉬통신패킷에 포함되는 정보를 관리서버로 송신하는 제3메쉬정보전달단계;를 더 포함하고, 상기 제3WiFi접속단계는, 상기 제3비콘(1000.3)을 노멀모드에서 메쉬모드로 전환시키는 제2메쉬연결단계;를 포함하고, 상기 제1비콘(1000.1), 상기 제2비콘(1000.2), 및 상기 제3비콘(1000.3)은, 메쉬모드로 전환되면 메쉬통신패킷을 자신과 연동된 WiFi공유기(2000) 및 인접한 비콘(1000)에 동시에 송신한다.
개략적으로, 도 5는, 본 발명의 일 실시예로서, 하나의 비콘(1000)이 해당 비콘(1000) 인근에 위치한 하나의 타 비콘(1000)을 메쉬모드로 전환시키는 과정을 개략적으로 도시하고, 도 6은, 본 발명의 다른 실시예로서, 하나의 비콘(1000)이 해당 비콘(1000) 인근에 위치한 1 이상의 비콘(1000)을 메쉬모드로 전환시키는 과정을 도시한다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1비콘(1000.1)은 사용자의 입력에 의해 메쉬모드로 전환되고, 상기 제1비콘(1000.1)의 기기식별정보 및 모드정보를 포함하는 제1메쉬통신패킷을 상기 제1비콘(1000.1)과 연동되는 제1WiFi공유기(2000.1)로 송신한다. 상기 제1WiFi공유기(2000.1)가 상기 제1메쉬통신패킷을 수신하는 경우, 상기 제1WiFi공유기(2000.1)는 공중 인터넷망을 포함하는 유선 인터넷망을 통해 게이트웨이로 상기 제1메쉬통신패킷에 포함되는 정보를 전달하고, 상기 게이트웨이는 해당 정보를 관제서버(3000)로 송신한다. 상기 관제서버(3000)는, 도 1에 대한 설명을 참고하여, 관할지역의 경찰청 및 소방청, 혹은 사건, 사고 및 범죄 관련 시설과 연계되어, 제1비콘(1000.1)으로부터 송신된 알림정보를 해당 시설에 전달할 수 있다.
한편, 상기 제1비콘(1000.1)은 WiFi통신모듈(1300)을 통해 제1WiFi공유기(2000.1)에 제1메쉬통신패킷을 송신하는 동시에 BLE통신모듈(1400)을 통해 제1메쉬통신패킷을 브로드캐스팅한다. 상기 제1메쉬통신패킷을 브로드캐스팅하면, 상기 제1비콘(1000.1) 인근에 위치한 제2비콘(1000.2)이 상기 제1메쉬쉬통신패킷을 수신하여, 메쉬모드로 전환되고, 상기 제2비콘(1000.2)과 연동되는 제2WiFi공유기(2000.2)로 상기 제1메쉬통신패킷의 일부를 포함하는 제2메쉬통신패킷을 송신하는 제2WiFi접속단계를 수행한다. 도 4에 대한 설명을 참고하여 상기 제2WiFi접속단계에서는 상기 제1비콘(1000.1)과 상기 제2비콘(1000.2) 간에 제1메쉬연결단계가 수행된다. 상기 제2WiFi공유기(2000.2)는 전술한 제1WiFi공유기(2000.1)와 같이 공중 인터넷망을 포함하는 유선 인터넷망을 통해 게이트웨이로 상기 제2메쉬통신패킷에 포함되는 정보를 전달하고, 상기 게이트웨이는 해당 정보를 관제서버(3000)로 송신한다.
이후, 상기 제2비콘(1000.2)은 WiFi통신모듈(1300)을 통해 제2WiFi공유기(2000.2)에 제2메쉬통신패킷을 송신하는 동시에 BLE통신모듈(1400)을 통해 제2메쉬통신패킷을 브로드캐스팅한다. 상기 제2메쉬통신패킷을 브로드캐스팅하면, 상기 제2비콘(1000.2) 인근에 위치한 제3비콘(1000.3)이 상기 제2메쉬쉬통신패킷을 수신하여, 메쉬모드로 전환되고, 상기 제3비콘(1000.3)과 연동되는 제3WiFi공유기(2000.2)로 상기 제2메쉬통신패킷의 일부를 포함하는 제3메쉬통신패킷을 송신하는 제3WiFi접속단계를 수행한다. 도 4에 대한 설명을 참고하여 상기 제3WiFi접속단계에서는 상기 제2비콘(1000.2)과 상기 제3비콘(1000.3) 간에 제2메쉬연결단계가 수행된다. 상기 제3WiFi공유기(2000.2)는 전술한 제2WiFi공유기(2000.2)와 같이 공중 인터넷망을 포함하는 유선 인터넷망을 통해 게이트웨이로 상기 제3메쉬통신패킷에 포함되는 정보를 전달하고, 상기 게이트웨이는 해당 정보를 관제서버(3000)로 송신한다.
이와 같이, 본 발명의 비콘시스템에 포함되는 n개의 비콘(1000)은 연계적으로, 인접해 있는 비콘(1000)을 메쉬모드로 동작시킬 수 있고, 이를 통해 메쉬네트워크를 형성할 수 있다. 그 결과, 상기 비콘시스템에 포함되는 비콘(1000)이 해당 비콘(1000)과 연동되는 WiFi공유기(2000)와 정상적인 통신이 되지 않더라도, 인접해 있는 비콘(1000)을 메쉬모드로 활성화시켜 인접해 있는 비콘(1000)과 연동되어 있는 WiFi공유기(2000)를 통해 해당 비콘(1000)의 알림정보를 관제서버(3000)로 송신할 수 있다.
한편, 본 발명은, 도 5에 도시된 바와 같이, 하나의 비콘(1000)이 해당 비콘(1000)과 인접해 있는 하나의 비콘(1000)만 메쉬모드로 활성화시키는 실시예로 한정되지 않으며, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 비콘(1000)이 해당 비콘(1000)과 인접해 있는 1 이상의 비콘(1000)을 메쉬모드로 활성화시켜 상기 1 이상의 비콘(1000)을 메쉬모드로 활성화시킬 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이, 제1비콘(1000.1)은 사용자의 입력을 받아 메쉬모드로 동작하고, 도 4에 대한 설명을 참고하여, 상기 제1비콘(1000.1)과 인접해 있는 제2비콘(1000.2)을 메쉬모드로 전환시킬 수 있다. 메쉬모드로 전환된 제2비콘(1000.2)은 제2메쉬통신패킷을 브로드캐스팅하고, 상기 제2비콘(1000.2)과 인접해 있는 제3비콘(1000.3), 제4비콘(1000.4) 및 제5비콘(1000)은 상기 제2비콘(1000.2)이 브로드캐스팅한 제2메쉬통신패킷을 수신하여 동시에 메쉬모드로 전환될 수 있다. 즉, 도 6에 도시된 실시예는 도 5에 도시된 실시예에 비해 빠르게 메쉬네트워크를 형성할 수 있는 효과를 발휘할 수 있으며, 본 발명이 실제 적용되는 경우 도 6에 도시된 실시예와 같이 메쉬네트워크를 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 추가적으로 본 발명은 도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이 메쉬네트워크를 형성할 수 있으며, 상기 메쉬네트워크를 형성하는 데 있어 Flooding 기반의 블루투스 메쉬 기술을 통해 종래의 무선 메쉬 네트워크의 라운팅 문제점을 해결하고 안정적인 통신 환경을 제공할 수 있다. 즉, Flooding Mesh Network 기술은 블루투스의 광고(Advertising) 채널을 이용하여 주변 노드들에게 브로드캐스팅하고, 해당 데이터를 수신한 노드는 다시 상기 광고 채널로 재전송(relaying)하는 개념으로써, 본 발명에서는 상기 Flooding Mesh Network 기술을 활용함으로써 게이트웨이 1 개로 확장된 비콘 망(beacon network) 서비스를 운용할 수 있고, 종래의 블루투스 네트워크 기술에 비해 통신거리 및 최대 연결 대수를 10 ~ 20배 향상시키는 효과를 발휘할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 WiFi등록단계의 수행단계를 개략적으로 도시한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 WiFi등록부(1210)는 상기 제1WiFi접속단계 이전에 수행되는 제1WiFi등록단계를 더 포함하며, 상기 제1WiFi등록단계는, 상기 제1비콘(1000.1)의 WiFi등록부(1210)에서, 상기 제1비콘(1000.1)과 같은 구역에 배치되는 제1WiFi공유기(2000.1)로 등록신호를 송신하는 등록신호송신단계; 제1WiFi공유기(2000.1)에서, 상기 등록신호에 포함되는 등록정보를 검출하고 상기 등록정보를 관제서버(3000)로 송신하는 등록정보송신단계; 관제서버(3000)에서, 상기 등록정보를 저장하고 상기 제1비콘(1000.1) 및 상기 제1WiFi공유기(2000.1)가 연동되었음을 알리는 등록알림을 상기 제1WiFi공유기(2000.1)를 통해 상기 제1비콘(1000.1)으로 송신하는 등록알림단계;를 포함한다.
구체적으로, 도 3 내지 도 6에서 전술한 바를 참고하여, 비콘시스템에서 메쉬네트워크를 구현하기 이전에 도 7에 도시된 WiFi등록단계를 통해 비콘(1000)과 WiFi공유기(2000)가 연동된다. 도 1을 참고하여, 비콘(1000)의 제어부(1200)에 포함되는 WiFi등록부(1210)는, 인근의 WiFi공유기(2000)로 등록신호를 송신(S20)한다. 더 자세하게는, 상기 등록신호는 해당 비콘(1000)의 고유식별정보를 포함하고, 상기 WiFi등록부(1210)는 상기 등록신호를 브로드캐스팅한다. 상기 등록신호를 수신한 WiFi공유기(2000)는 상기 등록신호에 포함된 등록정보를 검출(S21)하고, 상기 등록정보를 게이트웨이를 통해 관제서버(3000)로 전달(S22)한다. 상기 관제서버(3000)는 WiFi공유기(2000)로부터 전달받은 등록정보를 저장(S23)하고, 상기 등록정보가 상기 관제서버(3000)에 저장이 되었다는 등록알림을 생성(S24)하여 상기 게이트웨이를 통해 해당 WiFi공유기(2000)로 전달(S25)한다. 상기 WiFi공유기(2000)는 관제서버(3000)로부터 전달받은 등록알림을 해당 비콘(1000)에 전달(S26)하고, 본 발명의 일 실시예로서, 해당 비콘(1000)은 해당 비콘(1000)에 구비된 LED 등을 통해, 등록이 제대로 되었다는 알림정보를 해당 사용자에게 제공할 수 있다.
전술한 WiFi등록단계는 도 5를 참고하여, 비콘시스템에 포함된 n개의 비콘(1000) 각각에 대해 수행되며, 상기 WiFi등록단계를 수행한 비콘(1000)만이 메쉬네트워크의 노드 역할을 수행할 수 있다. 즉, 사용자는 본인의 비콘(1000)에 대해 WiFi등록단계를 수행하여, 비콘(1000)과 WiFi공유기(2000)를 연동시킨 후에 해당 비콘(1000)을 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예로서, 상기 관제서버(3000)에는 비콘(1000) 및 연동된 WiFi공유기(2000)의 기기식별정보가 같이 저장됨으로써, 상기 관제서버(3000)가 게이트웨이로부터 알림정보를 수신하는 경우, 알림정보에 포함된 해당 비콘(1000)의 기기식별정보를 통해 알림정보가 발생한 위치를 파악할 수 있으며, 본 발명의 다른 실시예로서, 상기 알림정보가 발생한 위치를 파악할 때, 상기 알림정보에는 해당 비콘(1000) 및 연동된 WiFi공유기(2000)의 GPS정보를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 등록된 서로 다른 다수의 비콘 간 가상네트워크를 구축하여 모바일 통신할 수 없는 긴급상황에서 근처에 있는 다른 비콘에게 데이터를 전송하여 사용자에게 발생한 긴급상황을 관제서버로 알릴 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 노멀모드에서 특정 BLE신호만을 송수신하여 배터리 소모량을 최소화함으로써, 비콘의 크기 최소화 및 경량화가 가능하며, 배터리 수명을 최대화하여 사용할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, Flooding Mesh Network 기술을 구현함으로써 종래의 블루투스 네트워크 기술에 비해 통신거리 및 최대 연결 대수를 10 ~ 20배 향상시키는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 트리거 신호 송신기술을 사용함으로써, 대기상태에 있는 비콘에게 외부의 다른 비콘이 긴급신호를 전달해달라고 요청하는 경우에만 메쉬모드가 활성화되어 배터리를 저전력으로 유지할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리가 내장된 알림벨 기능을 가진 스위치비콘을 사용함으로써, 가구 내 설치가 쉽고, 사용이 용이하다는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 배터리가 내장된 알림벨 기능을 가진 휴대용비콘을 사용함으로써, 언제 어디서든지 휴대할 수 있고, 빠르게 알림벨을 사용할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 통합관제시스템을 통해 비콘의 설치현황, 사용자 밀집지역, 및 신고 다발 지역 등의 복합적인 데이터를 수집, 취합, 및 분석함으로써, 빅데이터 기반의 통합 관제 치안시스템을 구축할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (6)

  1. 비콘시스템에서 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법으로서,
    상기 비콘시스템은 제1비콘, 및 제2비콘을 포함하고, 상기 제1비콘 및 상기 제2비콘은 노멀모드에서 기기식별정보 및 모드정보를 포함하는 노멀통신패킷을 브로드캐스팅하고 있고,
    노멀모드로 작동하는 제1비콘에서, 사용자의 입력에 의해 메쉬모드로 전환되는 메쉬모드전환단계;
    메쉬모드로 전환된 제1비콘에서, 기기식별정보 및 모드정보를 포함하는 제1메쉬통신패킷을 상기 제1비콘과 연동되는 제1WiFi공유기로 송신하는 제1WiFi접속단계;
    제1WiFi공유기에서, 상기 제1메쉬통신패킷을 수신하는 경우 상기 제1메쉬통신패킷에 포함되는 정보를 관리서버로 송신하는 제1메쉬정보전달단계;
    메쉬모드로 전환된 제1비콘에서, 인접한 제2비콘에 상기 제1메쉬통신패킷을 송신하는 제1메쉬통신패킷송신단계;
    노멀모드로 동작하는 제2비콘에서, 상기 제1메쉬통신패킷을 수신하여 메쉬모드로 전환되어, 상기 제2비콘과 연동되는 제2WiFi공유기로 상기 제1메쉬통신패킷의 일부를 포함하는 제2메쉬통신패킷을 송신하는 제2WiFi접속단계; 및
    제2WiFi공유기에서, 상기 제2메쉬통신패킷을 수신하는 경우 상기 제2메쉬통신패킷에 포함되는 정보를 관리서버로 송신하는 제2메쉬정보전달단계;를 포함하는, 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1비콘 및 상기 제2비콘은 각각,
    사용자로부터 입력을 수신하는 입력모듈;
    제어부;
    상기 제1비콘 및 상기 제2비콘 각각에 인접한 WiFi공유기와 통신가능한 WiFi통신모듈; 및
    자신을 제외한 타 비콘과 통신가능한 BLE통신모듈;을 포함하고,
    상기 제어부는,
    해당 비콘과 연동되는 WiFi공유기를 등록하는 WiFi등록부;
    해당 비콘을 노멀모드로 동작시키는 노멀모드동작부; 및
    해당 비콘을 메쉬모드로 동작시키는 메쉬모드동작부;를 포함하는, 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 노멀모드는,
    제1주기마다 노멀통신패킷을 제1시간동안 BLE통신모듈을 통해 브로드캐스팅하는 노멀Tx모드; 및
    제1주기마다 외부에서 송신되는 통신패킷을 제2시간동안 BLE통신모듈을 통해 수신하는 노멀Rx모드;를 포함하고,
    상기 메쉬모드는,
    제2주기마다 메쉬통신패킷을 제3시간동안 WiFi통신모듈 및 BLE통신모듈을 통해 브로드캐스팅하는 메쉬Tx모드; 및
    제2주기마다 외부에서 송신되는 통신패킷을 제4시간동안 WiFi통신모듈 및 BLE통신모듈을 통해 수신하는 메쉬Rx모드;를 포함하고,
    상기 메쉬통신패킷은, 상기 제1메쉬통신패킷 및 상기 제2메쉬통신패킷을 포함하고,
    상기 제1주기는 상기 제2주기보다 길고,
    상기 제2시간은 상기 제4시간보다 짧은, 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2WiFi접속단계는,
    제2비콘에서, 상기 제1비콘으로부터 메쉬통신패킷을 수신하고, 상기 메쉬통신패킷에 상응하는 응답신호를 상기 제1비콘으로 송신하는 메쉬통신응답단계;
    제1비콘에서, 상기 제1비콘의 고유키를 상기 제2비콘으로 송신하는 고유키송신단계;
    제2비콘에서, 상기 고유키를 검증하고, 해당 검증결과를 상기 제1비콘으로 송신하는 검증결과송신단계; 및
    제1비콘에서, 상기 제2비콘에게 메쉬연결을 요청하고, 해당 요청에 상응하는 응답신호를 상기 제2비콘으로부터 수신하기 전에 상기 제2비콘과의 연결을 끊는 연결종료단계;를 포함하는, 제1메쉬연결단계를 포함하고,
    상기 제2비콘은 상기 연결종료단계에서 연결이 끊어지는 것을 인식하여 노멀모드에서 메쉬모드로 전환되는, 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법은,
    메쉬모드로 전환된 제2비콘에서, 인접한 제3비콘에 상기 제2메쉬통신패킷을 송신하는 제2메쉬통신패킷송신단계;
    노멀모드로 동작하는 제3비콘에서, 상기 제2메쉬통신패킷을 수신하여 메쉬모드로 전환되어, 상기 제3비콘과 연동되는 제3WiFi공유기로 상기 제2메쉬통신패킷의 일부를 포함하는 제3메쉬통신패킷을 송신하는 제3WiFi접속단계; 및
    제3WiFi공유기에서, 상기 제3메쉬통신패킷을 수신하는 경우 상기 제3메쉬통신패킷에 포함되는 정보를 관리서버로 송신하는 제3메쉬정보전달단계;를 더 포함하고,
    상기 제3WiFi접속단계는, 상기 제3비콘을 노멀모드에서 메쉬모드로 전환시키는 제2메쉬연결단계;를 포함하고,
    상기 제1비콘, 상기 제2비콘, 및 상기 제3비콘은, 메쉬모드로 전환되면 메쉬통신패킷을 자신과 연동된 WiFi공유기 및 인접한 비콘에 동시에 송신하는, 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 WiFi등록부는 상기 제1WiFi접속단계 이전에 수행되는 제1WiFi등록단계를 더 포함하며,
    상기 제1WiFi등록단계는,
    상기 제1비콘의 WiFi등록부에서, 상기 제1비콘과 같은 구역에 배치되는 제1WiFi공유기로 등록신호를 송신하는 등록신호송신단계;
    제1WiFi공유기에서, 상기 등록신호에 포함되는 등록정보를 검출하고 상기 등록정보를 관제서버로 송신하는 등록정보송신단계;
    관제서버에서, 상기 등록정보를 저장하고 상기 제1비콘 및 상기 제1WiFi공유기가 연동되었음을 알리는 등록알림을 상기 제1WiFi공유기를 통해 상기 제1비콘으로 송신하는 등록알림단계;를 포함하는, 메쉬네트워크를 구현하기 위한 방법.


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