KR102630127B1 - 무선 애드혹 망 구성을 위한 동적 다중 링크를 지원하는 ble 통신모듈, 무인 이동체 및 그 방법 - Google Patents

무선 애드혹 망 구성을 위한 동적 다중 링크를 지원하는 ble 통신모듈, 무인 이동체 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

무선 애드혹 망 구성을 위한 동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈이 제공된다. 상기 BLE 통신모듈은 타 BLE 통신모듈의 슬레이브로부터의 어드버타이징 메시지를 스캔하는 마스터와, 상기 마스터와 내부 인터페이스로 연결되며, 타 BLE 통신모듈의 마스터로부터의 스캔 메시지를 수신하여 이에 상응하는 어드버타이징 메시지를 전송하는 슬레이브를 포함하고, 상기 마스터와 슬레이브는 각각 소정의 다중 포트 및 송수신 데이터를 처리하기 위한 라우팅 테이블을 구비한다.

Description

무선 애드혹 망 구성을 위한 동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈, 무인 이동체 및 그 방법{BLE COMMUNICATION MODULE SUPPORTING DYNAMIC MULTI-LINKS FOR WIRELESS AD-HOC NETWORK CONFIGURATION, UNMANED MOBILE AND METHOD THEREOF}
본 발명은 무선 애드혹 망 구성을 위한 동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈, 무인 이동체 및 그 방법에 관한 것이다.
무인 이동체는 원격 조종이 가능하여 산업 및 민간 등의 다양한 분야에서 적용하고 있다. 최근에는 GPS, 카메라, Lidar, Radar, 고도계 등 다양한 센서 기기들을 부착한 무인 이동체와, 고성능의 프로세서를 탑재한 무인 이동체들이 출시되고 있다. 이러한 무인 이동체들은 재난 상황에서 인명 구조 및 군사 분야에서 정찰 등을 목적으로 사용하고 있다.
한편, 무인 이동체들은 경유지 및 목적지와 영상 정보 전송을 위하여 지상관제 시스템과 무선통신만을 지원하고 있으며, 무인 이동체 간의 통신 및 무인 이동체와 다른 IoT 장치 간의 통신은 현재 지원하지 않고 있다.
등록특허공보 제10-2098156호(2020.04.09)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 통신 인프라 설치가 어렵거나 화재와 같은 재난으로 통신 인프라가 없는 환경에서 무인 이동체의 이동으로 동적인 무선 애드혹 망을 위한 다중 링크를 지원하는, 무선 애드혹 망 구성을 위한 동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈, 무인 이동체 및 그 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기된 바와 같은 과제로 한정되지 않으며, 또다른 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따른 무선 애드혹 망 구성을 위한 동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈은 타 BLE 통신모듈의 슬레이브로부터의 어드버타이징 메시지를 스캔하는 마스터와, 상기 마스터와 내부 인터페이스로 연결되며, 타 BLE 통신모듈의 마스터로부터의 스캔 메시지를 수신하여 이에 상응하는 어드버타이징 메시지를 전송하는 슬레이브를 포함한다. 이때, 상기 마스터와 슬레이브는 각각 소정의 다중 포트 및 송수신 데이터를 처리하기 위한 라우팅 테이블을 구비한다.
또한, 본 발명의 제2 측면에 따른 무선 애드혹 망 구성을 위한 동적 다중 링크를 지원하는 무인 이동체는 상기 무인 이동체는 각각 소정의 다중 포트 및 송수신 데이터를 처리하기 위한 라우팅 테이블을 구비하는 마스터와 슬레이브를 포함하는 BLE 통신모듈을 포함하고, 상기 마스터는 타 BLE 통신모듈의 슬레이브로부터의 어드버타이징 메시지를 스캔하고, 상기 슬레이브는 상기 마스터와 내부 인터페이스로 연결되며, 타 BLE 통신모듈의 마스터로부터의 스캔 메시지를 수신하여 이에 상응하는 어드버타이징 메시지를 전송한다.
또한, 본 발명의 제3 측면에 따른 동적 다중 링크를 지원하는 마스터와 슬레이브를 포함하는 BLE 통신모듈을 통해 무선 애드혹 망을 구성하는 방법은 마스터에서 타 BLE 통신모듈의 슬레이브로부터의 어드버타이징 메시지를 스캔하는 단계; 상기 마스터에서 상기 어드버타이징 메시지에 포함된 ID 정보에 기반하여 포트당 하나의 타 BLE 통신모듈을 연결시키는 단계; 상기 마스터에서 특정 포트에 대한 상기 타 BLE 통신모듈과의 연결이 완료됨에 따라, 상기 타 BLE 통신모듈에 상응하는 ID 정보를 상기 통합 관리부에 등록하는 단계; 및 상기 마스터에 상응하는 BLE 통신모듈의 ID 정보를 상기 타 BLE 통신모듈로 전송하여 통합 관리부에 등록시키는 단계를 포함한다. 이때, 상기 마스터와 슬레이브는 각각 소정의 다중 포트 및 송수신 데이터를 처리하기 위한 라우팅 테이블을 구비한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 컴퓨터 프로그램은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 상기 무선 애드혹 망 구성 방법을 실행하며, 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
화재를 포함한 다양한 재난으로 통신 인프라가 없는 재난 안전 분야와 군사 분야에서 무인 이동체는 정찰 또는 인명 탐색과 같은 임무를 무인 이동체 간의 협력으로 짧은 시간 내에 마치는 것이 중요하며, 이를 위해서는 무인 이동체 간의 통신이 필요하다. 또한, 무인 이동체와 다양한 주변 IoT 장치 간의 통신 기능으로 재난 상황에 대하여 많은 정보를 취득할 수 있는 애드혹 망이 필요하다.
전술한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈의 마스터와 슬레이브 기능을 통합한 구조를 제공하여 무인 이동체의 자유로운 이동으로 동적 애드혹 망 구성이 가능한바, 인프라가 부족한 재난 상황 등에서 무인 이동체 간의 통신, 무인 이동체와 다양한 주변 IoT 장치 간의 통신을 가능하게 할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BLE 통신모듈을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLE 통신모듈에서의 다중 포트를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 BLE 통신모듈에서의 다중 포트를 관리하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 통합 관리부의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 BLE 통신모듈 간의 데이터 형식을 도시한 도면이다.
도 6은 매쉬 형태로 구성된 무선 애드혹 망 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 간접 형태로 구성된 무선 애드혹 망 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 BLE 통신모듈을 이용하여 확장된 무선 애드혹 망 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 BLE 통신모듈의 무선 애드혹 망을 통해 다양한 IoT 장치와의 연결이 가능한 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 무인 이동체를 이용하여 동적 애드혹 망을 구성하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 애드혹 망 구성 방법의 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
본 발명은 무선 애드혹 망 구성을 위한 동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈(100), 무인 이동체 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명은 다중 링크 기능을 지원하는 BLE 통신모듈(100)과, 상기 BLE 통신모듈(100)이 탑재된 무인 이동체에 관한 것이다.
무인 이동체를 원격 제어하거나 영상 정보를 얻기 위한 무인 이동체와 지상관제 시스템 간의 무선통신 방법으로 블루투스, WiFi, 위성통신, 셀룰러 시스템, LTE 및 5G LTE 등 다양한 기술들이 소개되고 있으며, 현재는 WiFi, 위성통신 및 LTE가 주로 적용되고 있다.
이러한 무인 이동체와 지상관제 시스템 간의 무선통신 외에도 무인 이동체 간의 통신망을 구성하기 위한 이종의 무선 애드혹 망에 대한 제안들이 있으며, 본 발명의 일 실시예는 통신 인프라가 부족한 환경에서 이동이 자유로운 무인 이동체 간 또는 무인 이동체와 주변 장치 간에 동적인 애드혹 망 구성이 가능한 BLE 통신모듈(100), 그리고 BLE 통신모듈(100)이 탑재된 무인 이동체를 제공한다.
본 발명은 동적인 무선 애드혹 망 구성을 위해 BLE(Bluetooth Low Energy) 통신 기반의 다중 링크를 갖는 마스터(Master)와 슬레이브(Slave) 기능을 모두 갖는 BLE 통신모듈(100)을 제공한다.
이하에서는 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 애드혹 망 구성을 위한 동적 다중링크를 지원하는 BLE 통신모듈(100, 이하 BLE 통신모듈)을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BLE 통신모듈(100)을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 BLE 통신모듈(100)은 마스터(110)와 슬레이브(120)를 포함한다. 마스터(110)와 슬레이브(120)는 각 기능을 제공하는 소정의 프로세서로 구성될 수 있다.
마스터(110)는 타 BLE 통신모듈의 슬레이브로부터의 어드버타이징(Advertising) 메시지를 수신하기 위한 스캔을 수행한다.
슬레이브(120)는 타 BLE 통신모듈의 마스터로부터의 스캔 메시지를 수신하여 이에 상응하는 어드버타이징 메시지를 전송한다.
일 실시예로, 슬레이브(120)는 타 BLE 통신모듈의 마스터로부터의 스캔 메시지를 수신하면, 자신의 BLE 통신모듈(100)의 이름과 ID 정보를 포함하는 어드버타이징 메시지를 전송할 수 있다.
마스터(110)와 슬레이브(120)는 내부 인터페이스(a)로 연결된다. 일 실시예로, I2C(Inter-Integrated Circuit) 또는 SPI(Serial Peripheral Interface)와 같은 내부 인터페이스(a)로 연결되어 목적지 ID를 기반으로 서로 간에 데이터 교환이 가능하다.
마스터(110)와 슬레이브(120)는 각각 외부 안테나를 사용하며, 일 실시예로 안테나는 마스터(110)와 슬레이브(120)에 각각 상응하도록 구비될 수 있다. 마스터(110)와 슬레이브(120)는 상위 프로세서(200)와 소정의 인터페이스(b)를 통해 연결될 수 있으며, 일 예로 UART와 같은 인터페이스(b)를 통해 연결될 수 있다. 이때, 소정의 인터페이스(b)의 위치는 마스터(110) 또는 슬레이브(120)에 위치할 수 있으며, 본 발명에서는 일 예로 마스터(110)가 상위 프로세서(200)와 UART 인터페이스로 연결되는 것으로 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 BLE 통신모듈(100)에서의 다중 포트를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에서, 마스터(110)와 슬레이브(120)는 각각 소정의 다중 포트를 포함할 수 있다.
도 2의 예시에서는 마스터(110)와 슬레이브(120)가 각각 3개의 다중 포트로 구성되며, 통합 관리부(130)는 단일 ID를 기반으로 마스터(110)와 슬레이브(120)의 각 다중 포트를 통해 타 BLE 통신모듈과의 연결을 제어한다.
통합 관리부(130)는 마스터(110)와 슬레이브(120)에 각각 상응하는 다중 포트를 하나의 가상 다중 포트로 매칭하여 타 BLE 통신모듈 및 상위 어플리케이션으로 표출시킬 수 있다.
예를 들어, 통합 관리부(130)는 마스터(110)의 '포트 0~포트 2'와 슬레이브(120)의 '포트 0~포트 2'를 가상 포트 '0~5'로 매칭하여, 상위 어플리케이션이나 타 BLE 통신모듈은 마스터(110)와 슬레이브(120)의 구분없이 포트 6개(0~5)로 구성된 BLE 통신모듈(100)의 연결만을 확인한다.
한편, 통합 관리부(130)는 마스터(110), 슬레이브(120) 및 별도의 프로세서(미도시) 중 어느 하나에 구비될 수 있다.
또한, 마스터(110)와 슬레이브(120)는 각각 송수신 데이터를 처리하기 위한 라우팅 테이블을 포함한다.
마스터(110)와 슬레이브(120)는 각 다중 포트 중 어느 하나와 직접 연결되지 않는 제1 BLE 통신모듈에 상응하는 소스 ID를 갖는 데이터를 수신하는 경우, 제1 BLE 통신모듈의 소스 ID 및 해당 포트를 라우팅 테이블에 등록한다. 그리고, 입력되는 데이터마다 목적지 ID에 상응하는 제2 BLE 통신모듈의 ID 및 라우팅 테이블을 순차적으로 검색하여 데이터를 전송할 수 있다.
여기에서 제1 BLE 통신모듈은 마스터(110) 및 슬레이브(120)의 포트와 연결되지 않는 타 BLE 통신모듈이고, 제2 BLE 통신모듈은 마스터(110) 또는 슬레이브(120)의 다중 포트 중 어느 하나와 직접 연결되며, 제1 BLE 통신모듈과도 직접 연결된 타 BLE 통신모듈에 해당한다.
도 3은 BLE 통신모듈(100)에서의 다중 포트를 관리하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 바와 같이, 슬레이브(120)는 어드버타이징 메시지에 자신의 ID 정보를 비콘(Beacon)에 실어 전송하고, 타 BLE 통신모듈(100B, 100C)의 마스터에서는 해당 ID 정보를 확인하여 자신의 ID인지 또는 이미 연결된 중복 ID인지 구분하여, 각 포트당 하나의 BLE 통신모듈만이 연결되도록 한다.
마찬가지로, 마스터(110)는 스캔 과정을 통해 타 BLE 통신모듈(100A, 100C)의 어드버타이징 메시지를 수신하면, 어드버타이징 메시지에 포함된 ID 정보에 기반하여 포트당 하나의 타 BLE 통신모듈의 연결만이 유지되도록 관리한다.
마스터(110)는 특정 포트에 대한 타 BLE 통신모듈과의 연결이 완료됨에 따라, 타 BLE 통신모듈에 상응하는 ID 정보를 통합 관리부(130)에 등록한다. 그리고 자신의 BLE 통신모듈(100)에 상응하는 ID 정보를 타 BLE 통신모듈의 슬레이브로 전송하여 타 BLE 통신모듈의 통합 관리부에 등록되도록 한다.
이와 같이 등록된 ID를 기반으로 마스터(110)와 슬레이브(120)는 동일 ID에 대해 중복된 BLE 통신모듈의 연결이 이루어진 경우, 통합 관리부(130)를 통해 중복 연결된 BLE 통신모듈의 연결을 유지 및 해지 결정할 수 있다.
이는 BLE 통신모듈이 다중 포트 기반으로 구성되어 있기 때문에, 동일한 BLE 통신모듈이 복수 개의 포트로 중복 연결 접속되는 것을 방지하기 위함이다.
즉, 마스터(110) 또는 슬레이브(120)에 포함된 복수 개의 포트에 동일한 타 BLE 통신모듈이 연결된 경우, ID 정보에 기초한 우선순위가 높은 BLE 통신모듈이 중복된 포트 연결 중에서 하나의 포트만을 통해 연결 접속되도록 하고, 나머지 포트 연결은 해지 결정한다. 이때, 우선순위가 낮은 BLE 통신모듈은 우선순위가 높은 BLE 통신모듈의 연결 여부를 대기하면서 포트당 하나의 연결만이 유지되도록 한다.
일 예로, 제1 BLE 통신모듈과 제2 BLE 통신모듈이 각각 포트 0, 포트 1을 통해 중복 접속 연결된 경우, 제1 및 제2 BLE 통신모듈 중 우선순위가 더 높은 BLE 통신모듈이 중복된 포트 연결 중에서 하나의 포트만을 통해 상호 연결 접속되도록 하고, 나머지 포트 연결은 해지 결정한다.
이와 같이, 본 발명의 일 실시예는 하나의 포트 당 하나의 BLE 통신모듈이 연결 접속되도록 한다.
본 발명의 일 실시예는 이러한 통합 관리부(130)의 기능으로, BLE 통신모듈 간에는 각 포트당 하나의 BLE 통신모듈만이 연결되도록 유지하며, 다른 BLE 통신모듈 또는 IoT 장치와의 연결은 남은 빈 포트를 통해 수행되어 동적 애드혹 망을 구성할 수 있다.
도 4는 통합 관리부(130)의 기능을 설명하기 위한 도면이다.
통합 관리부는 다중 링크 기능(P1), 포트 관리 기능(P2), ID 탐색 기능(P3), 데이터 중계 기능(P4), IoT 장치 연결 기능(P5)을 수행할 수 있다.
먼저, 다중 링크(Multi-Link) 기능(P1)은 마스터(110)와 슬레이브(120)가 각각 다수의 링크를 지원하도록 구성하며, 단일 ID로 마스터(110)와 슬레이브(120)를 통합 관리하여 상위 어플리케이션에서는 BLE 통신모듈(100)을 여러 포트를 가진 하나의 통신모듈로 인식하도록 한다.
포트 관리(Port Management) 기능(P2)은 포트 별로 타 BLE 통신모듈과 연결시에 신규 ID를 이미 연결된 ID와 비교하여, 자신의 ID 및 중복된 ID인 경우 새로운 BLE 통신모듈의 연결을 제거하여, 포트당 하나의 BLE 통신모듈이 연결되도록 유지 및 관리하여 다중 링크 포트 수만큼 BLE 연결을 관리한다.
ID 탐색(Discovery) 기능(P3)은 무선 애드혹 망을 통하여 직접 연결되지 않은 BLE 통신모듈의 ID를 찾는 기능으로, 마스터(110) 및 슬레이브(120)는 직접 연결되지 않은 제1 BLE 통신모듈의 탐색을 위한 ID 정보를 브로드캐스팅함에 따라, 해당 ID 정보를 갖는 제1 BLE 통신모듈로부터 상응하는 응답 메시지를 수신한 경우, 소스 ID 및 응답 메시지의 수신 포트를 기반으로 라우팅 테이블을 갱신한다. 이때, 최초 송신한 BLE 통신모듈뿐만 아니라 중간 경유한 제2 BLE 통신모듈 역시 라우팅 테이블을 갱신한다.
데이터 릴레이(Data Relay) 기능(P4)은 목적지 ID가 BLE 통신모듈 간에 직접 연결되지 않은 경우, 라우팅 테이블을 확인하여 목적지 BLE 통신모듈로 전송하는 기능이다.
마지막으로, IoT 장치 기능(P5)은 BLE 통신을 지원하는 다양한 IoT 장치(300, 예를 들어, 스마트폰, 센서 장치 등)와의 연결을 지원하며, 제어 메시지 등과 같은 BLE 통신모듈(100)에서만 처리되는 데이터들에 대해서는 IoT 장치(300) 대신 처리하는 기능을 포함하며, 데이터 송수신 기능도 포함한다.
도 5는 BLE 통신모듈(100) 간의 데이터 형식을 도시한 도면이다.
BLE 통신모듈(100)을 위한 데이터는 도 5와 같이 헤더, 목적지 ID(Target ID), 소스 ID(Source ID) 및 데이터 필드로 구성된다.
BLE 통신모듈(100)은 송수신되는 데이터의 목적지 ID를 확인하여 자신의 ID 인지를 확인하고, 자신의 ID일 경우 상위 프로세서(200)로 전송한다. 자신의 ID가 아닐 경우 다중 포트에 연결된 ID를 검색하고, 검색 결과가 없을 경우 별도의 라우팅 테이블을 검색한 결과를 바탕으로 해당 포트로 데이터를 전송하며, 라우팅 테이블에 별도의 정보가 없을 경우 해당 데이터는 폐기한다.
이하에서는 각 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 애드혹 망 구조의 예시를 설명하도록 한다.
도 6은 매쉬 형태로 구성된 무선 애드혹 망 구성을 설명하기 위한 도면이다.
일 예로, BLE 통신모듈은 마스터(110)와 슬레이브(120)가 각각 3개의 포트를 구비하고 있으며, 마스터(110)는 0~2 포트에 할당되고, 슬레이브(120)는 3~5 포트에 할당되어 있다.
이때, ID가 0xC5인 BLE 통신모듈은 마스터의 포트에 2개의 BLE 연결이 이루어진 상태이며, ID가 0xDE인 BLE 통신모듈은 슬레이브 포트에 2개의 BLE 연결이 이루어진 상태이다. 또한, ID가 OxFD인 BLE 통신모듈은 마스터 포트에 1개, 슬레이브 포트에 1개의 BLE 연결이 이루어진 상태이다.
이와 같이 각 BLE 통신모듈(100)은 적어도 2개의 BLE 연결을 통해 매쉬 형태의 무선 애드혹 망을 구성할 수 있다.
도 7은 간접 형태로 구성된 무선 애드혹 망 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 7의 경우 ID가 0xC5인 BLE 통신모듈과 ID가 0xDE인 BLE 통신모듈은 직접 연결되어 있고, ID가 0xDE인 BLE 통신모듈과 ID가 0xFD인 BLE 통신모듈은 직접 연결되어 있으며, ID가 0xC5와 0xFD인 BLE 통신모듈은 0xDE인 BLE 통신모듈을 통해 간접 연결되어 있다.
이러한 무선 애드혹 망 구조에서는 별도의 라우팅 테이블을 통해 데이터 전송을 시도한다.
예시에서, ID가 0xC5인 BLE 통신모듈에서 목적지가 0xFD인 BLE 통신모듈로 데이터를 전송하고자 하는 경우, 라우팅 테이블에 해당 목적지가 없음을 확인하고 목적지 ID(0xFD) 탐색을 위한 검색 메시지를 브로드캐스팅한다.
브로드캐스팅 결과로 ID가 0xFD인 BLE 통신모듈이 응답 메시지를 전송하면, ID가 0xC5인 BLE 통신모듈은 응답 메시지(소스 ID: 0xFD)가 수신된 포트로 라우팅 테이블에 ID와 수신 포트를 등록한다. 이에 따라, 추후에 데이터 전송시 해당 포트로 데이터를 전송하면 ID가 0xDE인 BLE 통신모듈은 해당 목적지 BLE 통신모듈(0xFD)로 데이터를 전달한다.
이와 같이 본 발명의 일 실시예는, BLE 통신모듈(100) 간에 직접 연결이 되어 있지 않은 경우, 간접 연결 방식을 통해 상호 간의 데이터를 전송할 수 있다.
도 8은 BLE 통신모듈(100)을 이용하여 확장된 무선 애드혹 망 구성을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 무선 애드혹 망 구조는 무인 이동체의 이동으로 인해 수시로 망의 구성이 변화하는 동적인 구조를 갖는다. 이러한 무선 애드혹 망 구성이 변화할 때마다 해당 포트와 라우팅 테이블은 갱신될 수 있다.
도 9는 BLE 통신모듈(100a~100e)의 무선 애드혹 망을 통해 다양한 IoT 장치(300a~300d)와의 연결이 가능한 일 예시를 설명하기 위한 도면이다.
BLE 통신모듈(100a~100e)은 마스터와 슬레이브 기능을 통합한 구조이기 때문에 다양한 IoT 장치(300a~300e)와의 연결이 가능하며, IoT 장치 간(300a~300bd의 데이터 교환 및 IoT 장치 제어도 가능함은 물론이다.
도 10은 무인 이동체를 이용하여 동적 애드혹 망을 구성하는 내용을 설명하기 위한 도면이다.
한편, 본 발명은 무선 애드혹 망 구성을 위한 동적 다중 링크를 지원하는 무인 이동체를 제공한다. 이때, 무인 이동체는 도 1 내지 도 9에서 설명한 BLE 통신모듈(100)을 포함하는 것을 특징으로 하는바, 중복되는 설명은 생략하도록 한다.
무인 이동체는 각각 소정의 다중 포트 및 송수신 데이터를 처리하기 위한 라우팅 테이블을 구비하는 마스터(110)와 슬레이브(120)를 포함하는 BLE 통신모듈(100)을 포함한다.
이때, 마스터(110)는 타 BLE 통신모듈의 슬레이브로부터의 어드버타이징 메시지를 스캔하고, 슬레이브(120)는 마스터(110)와 내부 인터페이스로 연결되며, 타 BLE 통신모듈의 마스터로부터의 스캔 메시지를 수신하여 이에 상응하는 어드버타이징 메시지를 전송한다.
본 발명의 일 실시예는 이러한 무인 이동체의 이동으로 인하여 다양한 무선 애드혹 망 구성이 가능하며, 각각의 무인 이동체의 센서를 통해 얻은 정보를 동적인 애드혹 망을 통하여 서로 간의 정보를 공유할 수 있다.
이하에서는 도 11을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 동적 다중 링크를 지원하는 마스터와 슬레이브를 포함하는 BLE 통신모듈(100)을 통해 무선 애드혹 망을 구성하는 방법을 설명하도록 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 애드혹 망 구성 방법의 순서도이다.
먼저, 마스터(110)는 타 BLE 통신모듈로 스캔 메시지를 전송하여, 타 BLE 통신모듈의 슬레이브(120)로부터의 어드버타이징 메시지를 스캔한다(S110).
그 다음, 마스터(110)는 타 BLE 통신모듈의 슬레이브(120)로부터 어드버타이징 메시지를 수신함에 따라(S120), 수신한 어드버타이징 메시지의 ID를 확인하여 등록되지 않은 ID일 경우 통합 관리부(130)에 등록하고, 기 등록된 ID일 경우에는 연결을 해지한다(S130).
다음으로, 마스터(110)는 자신의 BLE 통신모듈(100)의 ID 정보를 타 BLE 통신모듈로 전송하여, 타 BLE 통신보듈의 통합 관리부(130)에 등록되도록 한다(S140).
또한, 슬레이브(120)는 타 BLE 통신모듈의 마스터(110)로부터 스캔 메시지를 수신하고(S210), 슬레이브(120)에서 스캔 메시지에 상응하는 어드버타이징 메시지를 타 BLE 통신모듈로 전송한다(S220).
이후, 슬레이브(120)는 연결된 타 BLE 통신모듈의 마스터(110)로부터 ID를 수신함에 따라(S230), ID를 확인하여 이전에 등록되지 않은 ID일 경우에는 통합 관리부(130)에 등록하고, 기 등록된 ID일 경우에는 연결을 해지한다(S240).
한편, 상술한 설명에서, 단계 S110 내지 S240은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다. 아울러, 기타 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 10의 내용은 도 11의 무선 애드혹 망 구성 방법에도 적용된다.
이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예는, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.
상기 전술한 프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, Ruby, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.
상기 저장되는 매체는, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 이미지를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 이미지를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상기 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 이미지 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 상기 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: BLE 통신모듈
110: 마스터
120: 슬레이브
130: 통합 관리부
200: 상위 프로세서
300: IoT 디바이스

Claims (16)

  1. 무선 애드혹 망 구성을 위한 동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈에 있어서,
    타 BLE 통신모듈의 슬레이브로부터의 어드버타이징 메시지를 스캔하는 마스터와,
    상기 마스터와 내부 인터페이스로 연결되며, 타 BLE 통신모듈의 마스터로부터의 스캔 메시지를 수신하여 이에 상응하는 어드버타이징 메시지를 전송하는 슬레이브를 포함하고,
    상기 마스터와 슬레이브는 각각 소정의 다중 포트 및 송수신 데이터를 처리하기 위한 라우팅 테이블을 구비하는,
    동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 슬레이브는 상기 타 BLE 통신모듈의 마스터로부터의 스캔 메시지를 수신하면, 자신의 BLE 통신모듈의 이름과 ID 정보를 포함하는 어드버타이징 메시지를 전송하는 것인,
    동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 마스터는 상기 스캔 과정을 통해 상기 타 BLE 통신모듈의 어드버타이징 메시지를 수신하면, 상기 어드버타이징 메시지에 포함된 ID 정보에 기반하여 포트당 하나의 타 BLE 통신모듈의 연결만이 유지되도록 관리하는 것인,
    동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마스터는 특정 포트에 대한 상기 타 BLE 통신모듈과의 연결이 완료됨에 따라, 상기 타 BLE 통신모듈에 상응하는 ID 정보를 통합 관리부에 등록하고, 자신의 BLE 통신모듈에 상응하는 ID 정보를 상기 타 BLE 통신모듈로 전송하여 통합 관리부에 등록되도록 하는 것인,
    동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 마스터 또는 슬레이브의 복수 개의 포트에 동일한 타 BLE 통신모듈이 연결된 경우, ID 정보에 기초한 우선순위가 높은 BLE 통신모듈이 중복된 연결 중 하나의 포트와의 연결만이 유지되도록 나머지 포트의 연결을 해지 결정하는 것인
    동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 마스터, 슬레이브 및 별도의 프로세서 중 어느 하나에 구비되며, 단일 ID를 기반으로 상기 마스터와 슬레이브의 각 다중 포트를 통해 상기 타 BLE 통신모듈과의 연결을 제어하는 통합 관리부를 더 포함하는,
    동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 통합 관리부는 상기 마스터와 슬레이브에 각각 상응하는 다중 포트를 하나의 가상 다중 포트로 매칭하여 상기 타 BLE 통신모듈 및 상위 어플리케이션으로 표출시키는 것인,
    동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 및 슬레이브는 직접 연결되지 않은 제1 BLE 통신모듈의 탐색을 위한 ID 정보를 브로드캐스팅함에 따라, 상기 제1 BLE 통신모듈로부터 상응하는 응답 메시지를 수신한 경우, 소스 ID 정보 및 응답 메시지의 수신 포트를 기반으로 상기 라우팅 테이블을 갱신하는 것인,
    동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 마스터 및 슬레이브는 각 다중 포트 중 어느 하나와 직접 연결되지 않은 제1 BLE 통신모듈에 상응하는 소스 ID를 갖는 데이터를 수신하는 경우, 상기 제1 BLE 통신모듈의 소스 ID 및 해당 포트를 상기 라우팅 테이블에 등록하고, 입력되는 데이터마다 목적지 ID에 상응하는 제2 BLE 통신모듈의 ID 및 상기 라우팅 테이블을 순차적으로 검색하여 상기 데이터를 전송하되,
    상기 제2 BLE 통신모듈은 상기 다중 포트 중 어느 하나와 직접 연결되며 상기 제1 BLE 통신모듈과 직접 연결된 적어도 하나의 타 BLE 통신모듈인 것인,
    동적 다중 링크를 지원하는 BLE 통신모듈.
  10. 무선 애드혹 망 구성을 위한 동적 다중 링크를 지원하는 무인 이동체에 있어서,
    상기 무인 이동체는 각각 소정의 다중 포트 및 송수신 데이터를 처리하기 위한 라우팅 테이블을 구비하는 마스터와 슬레이브를 포함하는 BLE 통신모듈을 포함하고,
    상기 마스터는 타 BLE 통신모듈의 슬레이브로부터의 어드버타이징 메시지를 스캔하고,
    상기 슬레이브는 상기 마스터와 내부 인터페이스로 연결되며, 타 BLE 통신모듈의 마스터로부터의 스캔 메시지를 수신하여 이에 상응하는 어드버타이징 메시지를 전송하는 것인,
    동적 다중 링크를 지원하는 무인 이동체.
  11. 동적 다중 링크를 지원하는 마스터와 슬레이브를 포함하는 BLE 통신모듈을 통해 무선 애드혹 망을 구성하는 방법에 있어서,
    마스터에서 타 BLE 통신모듈의 슬레이브로부터의 어드버타이징 메시지를 스캔하는 단계;
    상기 마스터에서 상기 어드버타이징 메시지에 포함된 ID 정보에 기반하여 포트당 하나의 타 BLE 통신모듈을 연결시키는 단계;
    상기 마스터에서 특정 포트에 대한 상기 타 BLE 통신모듈과의 연결이 완료됨에 따라, 상기 타 BLE 통신모듈에 상응하는 ID 정보를 통합 관리부에 등록하는 단계; 및
    상기 마스터에 상응하는 BLE 통신모듈의 ID 정보를 상기 타 BLE 통신모듈로 전송하여 상기 통합 관리부에 등록시키는 단계를 포함하고,
    상기 마스터와 슬레이브는 각각 소정의 다중 포트 및 송수신 데이터를 처리하기 위한 라우팅 테이블을 구비하는,
    무선 애드혹 망 구성 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 슬레이브에서 타 BLE 통신모듈의 마스터로부터의 스캔 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 슬레이브에서 상기 스캔 메시지에 상응하는 어드버타이징 메시지를 상기 타 BLE 통신모듈로 전송하는 단계를 더 포함하는,
    무선 애드혹 망 구성 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 슬레이브에서 상기 스캔 메시지에 상응하는 어드버타이징 메시지를 전송하는 단계는,
    상기 슬레이브에 상응하는 BLE 통신모듈의 이름 및 ID 정보를 포함하는 상기 어드버타이징 메시지를 상기 타 BLE 통신모듈로 전송하는 것인,
    무선 애드혹 망 구성 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 마스터 또는 슬레이브의 복수 개의 포트에 동일한 타 BLE 통신모듈이 연결된 경우,
    ID 정보에 기초한 우선순위가 높은 BLE 통신모듈이 중복된 연결 중 하나의 포트와의 연결만이 유지되도록 나머지 포트의 연결을 해지 결정하는 것인,
    무선 애드혹 망 구성 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 마스터 및 슬레이브 중 어느 하나에서, 상기 BLE 통신모듈에 직접 연결되지 않은 제1 BLE 통신모듈의 탐색을 위한 ID 정보를 브로드캐스팅하는 단계;
    상기 제1 BLE 통신모듈로부터 상응하는 응답 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 제1 BLE 통신모듈의 소스 ID 정보 및 응답 메시지의 수신 포트를 기반으로 상기 라우팅 테이블을 갱신하는 단계를 더 포함하는,
    무선 애드혹 망 구성 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 마스터 및 슬레이브 중 어느 하나에서 각 다중 포트 중 어느 하나와 직접 연결되지 않은 제1 BLE 통신모듈에 상응하는 소스 ID를 갖는 데이터를 수신하는 경우,
    상기 제1 BLE 통신모듈의 소스 ID 및 해당 포트를 상기 라우팅 테이블에 등록하는 단계; 및
    입력되는 데이터마다 목적지 ID에 상응하는 제2 BLE 통신모듈의 ID 및 상기 라우팅 테이블을 순차적으로 검색하여 상기 데이터를 전송하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제2 BLE 통신모듈은 상기 다중 포트 중 어느 하나와 직접 연결되며 상기 제1 BLE 통신모듈과 직접 연결된 적어도 하나의 타 BLE 통신모듈인 것인,
    무선 애드혹 망 구성 방법.
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