KR20070066125A - 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템 및 그 구성 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지그비(ZigBee)를 홈 네트워크의 물리층으로 적용하고 세대간의 구별을 위한 홈 코드를 각각의 디바이스에 부여하여 다수의 디바이스와 홈 게이트웨이간을 홈 네트워크로 구축하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명은 지그비 통신을 수행하고자 하는 임의의 디바이스를 확인하기 위해 디바이스 아이디(ID)를 요청하고, 요청에 대응하여 임의의 디바이스로부터 수신되는 해당 디바이스 ID의 종류를 확인하며 생성된 홈 코드를 지그비 통신을 이용하여 임의의 디바이스로 송신하며, 홈 네트워크 바인딩 테스트를 위해 홈 코드가 추가된 전체 패킷을 지그비 통신을 통해 임의의 디바이스로 송신하는 홈 게이트웨이와, 지그비 통신을 통해 자신의 디바이스 ID를 홈 게이트웨이로 송신하며, 홈 게이트웨이로부터 수신된 홈 코드를 자신의 네트워크 홈 코드로 세팅하며, 지그비 통신을 통해 수신된 전체 패킷을 확인하여 홈 코드 테스트 패킷을 확인하여 홈 코드 테스트 패킷을 홈 게이트웨이로 송신함과 동시에 통신 대기 상태로 전환하는 다수의 디바이스를 포함한다. 따라서, 홈 네트워크의 보안을 강화하고 네트워크 구성을 간단하게 하여 초기의 네트워크 구성 시 발생되는 많은 에러 및 지연을 최소화할 수 있다. 그리고, 홈 네트워크 시스템의 송수신 패킷 구조를 효율적으로 정의하여 패킷의 송수신에 따른 에러 및 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
지그비(ZigBee), 홈 게이트웨이, 디바이스

Description

지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템 및 그 구성 방법{WIRELESS HOME NETWORK SYSTEM BY USING ZIGBEE AND ITS COMPOSITION METHOD}
도 1은 본 발명에 따른 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템을 위한 블록 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 홈코드 패킷의 구조를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 전체 패킷 구조를 도시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템의 구성 방법을 위한 상세 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 홈 게이트웨이 201-1∼201-n : 지그비 무선모뎀
203-1∼203-n : 제1∼제n 디바이스
본 발명은 지그비(ZigBee)를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템 및 그 구성 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 지그비를 홈 네트워크의 물리층으로 적용하고 세대간의 구별을 위한 홈 코드를 각각의 디바이스에 부여하여 다수의 디바이스와 홈 게이트웨이간을 홈 네트워크로 구축할 수 있는 시스템 및 그 구성 방법에 관한 것이다.
주지된 바와 같이, 홈 네트워크를 구축함에 있어서, 기존의 유선 통신망인 전력선 통신(Power Line Communication, PLC)망, 인터넷 프로토콜(Internet Protocol, IP)망, 전화망, RS485 등의 네트워크를 이용하는 방식으로 디지털 홈 네트워크 환경에서 정보 가전제품 및 홈 오토메이션 기기에 적용되어 사용되는 것이 현 실정이다.
이러한 다수의 유선 통신망 중 홈 네트워크를 구축하는데 PLC망을 주로 사용하고 있으며, 이 PLC 망의 방식에서는 대략 50∼60Hz의 교류 선로 상에 아날로그 신호를 포개 놓음으로써 음성과 데이터를 전달할 수 있다. 그리고 PLC 프로토콜은 LnCP가 있으며 홈 오토메이션 전력선 제어에는 LonWorks가 있다. 다시 말하여, PLC는 전용 배선이 필요없고 설치가 용이하기 때문에 정보 가전제품 및 홈 오토메이션 기기에 실질적으로 많이 적용되어 사용되어 진다.
상기와 같은 다수의 유선 통신망과 PLC를 이용하여 홈 네트워크 디바이스들이 상호 컨트롤, 모니터링 등의 신호 송수신을 하여 세대간의 구별을 위한 홈 코드는 PLC 모뎀에서 랜덤하게 생성된 일련의 숫자로 각각의 디바이스들을 세팅하여 네트워크 바인딩을 구성한다.
즉, 마스터 디바이스인 홈 게이트웨이가 각각의 디바이스 아이디(ID)를 확인하여 각각의 디바이스 상태 정보를 요청한다. 그러면, 각 디바이스의 상태 정보가 홈 게이트웨이에 전달되면 초기 네트워크 구성이 끝나게 되며 이후로 각각의 디바 이스와 홈 게이트웨이는 기기제어 신호, 자신의 상태를 주기적으로 알리는 신호 패킷, 이벤트 발생을 알리는 신호 패킷, 에러 발생을 알리는 에러패킷을 주고받으면 홈 네트워크 시스템을 운영하게 되는 것이다.
그러나, 상기와 같은 다수의 유선 통신망과 PLC를 이용하여 홈 네트워크 디바이스는 유선이라는 한계점을 가지고 있으며, 또한 큰 크기의 블록킹 필터 설치의 요구, 그리고 전기 기기 잡음에 의한 오작동, 이동성의 부제, PLC가 부적합한 댁내 전기 배선 환경 등의 단점들로 인하여 새로운 무선통신 기술로 관심이 모아지고 있다. 이에, 저가의 저전력 무선 통신 기술로 관심이 모아지고 있는 지그비를 이용하여 무선 홈 네트워크를 구축하여 통신할 수 있는 새로운 시스템의 개발이 필요하게 되었다.
이에, 본 발명은 상술한 필요성에 의해 안출된 것으로서, 그 목적은 지그비(ZigBee)를 홈 네트워크의 물리층으로 적용하고 세대간의 구별을 위한 홈 코드를 각각의 디바이스에 부여하여 다수의 디바이스와 홈 게이트웨이간을 홈 네트워크로 구축할 수 있는 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템 및 그 구성 방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템은 지그비 통신을 수행하고자 하는 임의의 디바이스를 확인하기 위해 디바이스 아이디(ID)를 요청하고, 요청에 대응하여 임의의 디바이스로부터 수신되는 해당 디바이스 ID의 종류를 확인하며 생성된 홈 코드를 지그비 통신을 이용하여 임 의의 디바이스로 송신하며, 홈 네트워크 바인딩 테스트를 위해 홈 코드가 추가된 전체 패킷을 지그비 통신을 통해 임의의 디바이스로 송신하는 홈 게이트웨이와, 지그비 통신을 통해 자신의 디바이스 ID를 홈 게이트웨이로 송신하며, 홈 게이트웨이로부터 수신된 홈 코드를 자신의 네트워크 홈 코드로 세팅하며, 지그비 통신을 통해 수신된 전체 패킷을 확인하여 홈 코드 테스트 패킷을 확인하여 홈 코드 테스트 패킷을 홈 게이트웨이로 송신함과 동시에 통신 대기 상태로 전환하는 다수의 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에서 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템의 구성방법은 지그비 통신을 수행하고자 하는 임의의 디바이스를 확인하기 위해 디바이스 아이디(ID)를 요청하는 과정과, 요청에 대응하여 자신의 디바이스 ID를 지그비 통신을 통해 홈 게이트웨이로 송신하는 과정과, 임의의 디바이스로부터 수신되는 해당 디바이스 ID의 종류를 확인하며 생성된 홈 코드를 지그비 통신을 통해 임의의 디바이스로 송신하는 과정과, 홈 게이트웨이로부터 수신된 홈 코드를 자신의 네트워크 홈 코드로 세팅하는 과정과, 홈 네트워크 바인딩 테스트를 위해 홈 코드가 추가된 전체 패킷을 지그비 통신을 통해 임의의 디바이스로 송신하는 과정과, 지그비 통신을 통해 수신된 전체 패킷을 확인하여 홈 코드 테스트 패킷을 확인하여 홈 코드 테스트 패킷을 홈 게이트웨이로 송신함과 동시에 통신 대기 상태로 전환하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 예는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서 첨부한 도 면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이 기술 분야의 숙련자라면 이 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 잘 이해하게 될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템을 위한 블록 구성도로서, 홈 게이트웨이(100)와, 이 홈 게이트웨이(100)와 지그비 통신망을 통해 무선으로 구축된 지그비 무선모뎀(201-1∼201-n) 및 제1∼제n 디바이스(203-1∼203-n)를 포함한다.
홈 게이트웨이(100)는 설정된 RG 채널에서 채널 검색(Scanning)을 수행하여 다수의 제1∼제n 디바이스(203-1∼203-n)중 무선 통신을 수행하고자 하는 임의의 디바이스(예컨대, 제1 디바이스(203-1))를 확인한 후, 무선망을 통해 확인된 제1 디바이스(203-1)로 ID를 요청한다. 그리고, 홈 게이트웨이(100)는 제1 디바이스(203-1)와 이에 연동된 지그비 무선모뎀(201-1)으로부터 무선망을 통해 수신된 디바이스 ID를 보고 디바이스의 종류를 확인하며 생성한 도 2의 홈 코드를 제1 디바이스(203-1)에 무선으로 송신한다.
이때, 홈 게이트웨이(100)는 홈 코드를 송신한 다음에 네트워크 바인딩 테스트를 위해 도 3에 도시된 홈 코드가 추가된 전체 패킷을 무선망을 통해 제1 디바이스(203-1)에 송신한다.
다수의 제1∼제n 디바이스(203-1∼203-n)중 제1 디바이스(203-1)는 연동된 지그비 무선모뎀(201-1)을 이용하여 ID 요청을 수신한 다음에, 이에 대응하는 자신의 디바이스 ID를 지그비 무선모뎀(201-1)을 통해 무선으로 홈 게이트웨이(100)로 송신한다. 제1 디바이스(203-1)는 연동된 지그비 무선모뎀(201-1)을 이용하여 홈 코드를 수신한 다음에 이 홈 코드를 자신의 네트워크 홈 코드로 세팅한다.
또한, 제1 디바이스(203-1)는 연동된 지그비 무선모뎀(201-1)을 이용하여 홈 코드가 추가된 전체 패킷을 수신한 다음에 이 수신된 전체 패킷을 확인하여 홈 코드 테스트 패킷을 확인하여 홈 코드 테스트 패킷을 지그비 무선모뎀(201-1)을 통해 무선으로 홈 게이트웨이(100)로 송신한다. 그리고 제 1 디바이스(203-1)는 네트워크 바인딩을 모두 끝낸 다음에 제어, 모니터링을 위한 통신 대기 상태로 전환한다.
도 4의 흐름도를 참조하면, 상술한 구성을 바탕으로 본 발명에 따른 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템의 구성 방법 대하여 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 홈 게이트웨이(100)는 설정된 RG 채널에서 채널 검색(Scanning)을 수행하여 다수의 제1∼제n 디바이스(203-1∼203-n)중 무선 통신을 수행하고자 하는 임의의 디바이스(예컨대, 제1 디바이스(203-1))를 확인한다(S401). 이후, 홈 게이트웨이(100)는 무선망을 통해 확인된 제1 디바이스(203-1)로 ID를 요청한다(S403).
그러면, 제1 디바이스(203-1)는 연동된 지그비 무선모뎀(201-1)을 이용하여 ID 요청을 수신한 다음에, 이에 대응하는 자신의 디바이스 ID를 지그비 무선모뎀(201-1)을 통해 무선으로 홈 게이트웨이(100)로 송신한다(S405).
홈 게이트웨이(100)는 제1 디바이스(203-1)와 이에 연동된 지그비 무선모뎀(201-1)으로부터 무선망을 통해 수신된 디바이스 ID를 보고 디바이스의 종류를 확인하며 생성한 도 2의 홈 코드를 무선망을 통해 제1 디바이스(203-1)에 송신한다(S407). 여기서, 홈 코드는 홈 게이트웨이의 이더넷(Ethernet) MAC(Media Access Control) 어드레스의 상위 3바이트(Byte)와 랜덤하게 생성된 1바이트를 합쳐서 총 4바이트로 구성되어 있다.
그러면, 제1 디바이스(203-1)는 연동된 지그비 무선모뎀(201-1)을 이용하여 홈 코드를 수신한 다음에 이 홈 코드를 자신의 네트워크 홈 코드로 세팅한다(S409).
이때, 홈 게이트웨이(100)는 홈 코드를 송신한 다음에 네트워크 바인딩 테스트를 위해 도 3에 도시된 홈 코드가 추가된 전체 패킷을 무선망을 통해 제1 디바이스(203-1)에 송신한다(S411). 여기서, 홈 코드가 추가된 전체 패킷의 총 길이는 데이터(DATA)의 길이에 따라 다르다. 즉, 홈 코드는 4바이트이고, LEN은 CMD에서 CRC 까지의 길이로서, CMD는 패킷의 용도를 나타내는 필드(예컨대, 제어 패킷, 모니터링 패킷, 관리 패킷 등)이며, ADR은 디바이스의 어드레스로서 디바이스의 구별을 위해 필요하다. 그리고 DLEN은 데이터(DATA) 필드의 길이(DCMD에서 DARG 까지 길이)로서, DCMD는 DATA 필드의 목적을 나타내는 필드(ON/OFF)이고, DDEV는 디바이스의 종류를 나타내는 필드이며, DARG는 제어값을 나타내는 필드이다.
그러면, 제1 디바이스(203-1)는 연동된 지그비 무선모뎀(201-1)을 이용하여 홈 코드가 추가된 전체 패킷을 수신한 다음에 이 수신된 전체 패킷을 확인하여 홈 코드 테스트 패킷을 확인하여 홈 코드 테스트 패킷을 지그비 무선모뎀(201-1)을 통해 무선으로 홈 게이트웨이(100)로 송신한다(S413). 그리고 제 1 디바이스(203-1)는 네트워크 바인딩을 모두 끝낸 다음에 제어, 모니터링을 위한 통신 대기 상태로 전환한다(S415).
따라서, 지그비를 홈 네트워크의 물리층으로 적용하고 세대간의 구별을 위한 홈 코드를 각각의 디바이스에 부여하여 다수의 디바이스와 홈 게이트웨이간을 홈 네트워크로 구축함으로써, 홈 네트워크의 보안을 강화하고 네트워크 구성을 간단하게 하여 초기의 네트워크 구성 시 발생되는 많은 에러 및 지연을 최소화할 수 있다. 그리고, 홈 네트워크 시스템의 송수신 패킷 구조를 효율적으로 정의하여 패킷의 송수신에 따른 에러 및 손실을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 사상 및 특허청구범위 내에서 더욱 수정될 수 있기 때문에, 본원 발명은 일반적인 원리들을 이용한 임의의 변형, 이용 및/또는 개작을 커버하는 것으로 의도되며, 본 명세서의 설명으로부터 벗어나는 사항으로서 본 발명이 속하는 업계에서 공지 또는 관습적 실시의 범위에 해당하고 또한 첨부된 청구 범위의 제한 범위 내에 포함되는 모든 사항을 커버하는 것으로 의도된다.
이상, 상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 지그비를 홈 네트워크의 물리층으로 적용하고 세대간의 구별을 위한 홈 코드를 각각의 디바이스에 부여하여 다수의 디바이스와 홈 게이트웨이간을 홈 네트워크로 구축함으로써, 홈 네트워크의 보안을 강화하고 네트워크 구성을 간단하게 하여 초기의 네트워크 구성 시 발생되는 많은 에러 및 지연을 최소화할 수 있다.
그리고, 홈 네트워크 시스템의 송수신 패킷 구조를 효율적으로 정의하여 패킷의 송수신에 따른 에러 및 손실을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 지그비(ZigBee)를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템으로서,
    상기 지그비 통신을 수행하고자 하는 임의의 디바이스를 확인하기 위해 디바이스 아이디(ID)를 요청하고, 상기 요청에 대응하여 임의의 디바이스로부터 수신되는 해당 디바이스 ID의 종류를 확인하며 생성된 홈 코드를 상기 지그비 통신을 이용하여 임의의 디바이스로 송신하며, 상기 홈 네트워크 바인딩 테스트를 위해 상기 홈 코드가 추가된 전체 패킷을 상기 지그비 통신을 통해 임의의 디바이스로 송신하는 홈 게이트웨이와,
    상기 지그비 통신을 통해 자신의 디바이스 ID를 상기 홈 게이트웨이로 송신하며, 상기 홈 게이트웨이로부터 수신된 홈 코드를 자신의 네트워크 홈 코드로 세팅하며, 상기 지그비 통신을 통해 수신된 전체 패킷을 확인하여 홈 코드 테스트 패킷을 확인하여 홈 코드 테스트 패킷을 상기 홈 게이트웨이로 송신함과 동시에 통신 대기 상태로 전환하는 다수의 디바이스
    를 포함하는 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전체 패킷의 길이는, 데이터(DATA) 필드의 길이에 따라 다르게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터(DATA) 필드는, 데이터의 길이를 나타내는 DLEN 필드와, 데이터의 목적을 나타내는 DCMD 필드와, 디바이스의 종류를 나타내는 DDEV 필드와, 제어값을 나타내는 DARG 필드로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 홈 코드는, 상기 홈 게이트웨이의 이더넷(Ethernet) MAC(Media Access Control) 어드레스의 상위 3바이트(Byte)와 랜덤하게 생성된 1바이트를 합쳐서 총 4바이트로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템
  5. 지그비(ZigBee)를 이용한 임의의 디바이스와 홈 게이트웨이간의 무선 홈 네트워크 시스템의 구성방법으로서,
    상기 지그비 통신을 수행하고자 하는 임의의 디바이스를 확인하기 위해 디바이스 아이디(ID)를 요청하는 과정과,
    상기 요청에 대응하여 자신의 디바이스 ID를 지그비 통신을 통해 홈 게이트웨이로 송신하는 과정과,
    상기 임의의 디바이스로부터 수신되는 해당 디바이스 ID의 종류를 확인하며 생성된 홈 코드를 상기 지그비 통신을 통해 임의의 디바이스로 송신하는 과정과,
    상기 홈 게이트웨이로부터 수신된 홈 코드를 자신의 네트워크 홈 코드로 세팅하는 과정과,
    상기 홈 네트워크 바인딩 테스트를 위해 상기 홈 코드가 추가된 전체 패킷을 상기 지그비 통신을 통해 임의의 디바이스로 송신하는 과정과,
    상기 지그비 통신을 통해 수신된 전체 패킷을 확인하여 홈 코드 테스트 패킷을 확인하여 홈 코드 테스트 패킷을 상기 홈 게이트웨이로 송신함과 동시에 통신 대기 상태로 전환하는 과정
    을 포함하는 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템의 구성방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전체 패킷의 길이는, 데이터(DATA) 필드의 길이에 따라 다르게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템의 구성방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 데이터(DATA) 필드는, 데이터의 길이를 나타내는 DLEN 필드와, 데이터의 목적을 나타내는 DCMD 필드와, 디바이스의 종류를 나타내는 DDEV 필드와, 제어값을 나타내는 DARG 필드로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템의 구성방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 홈 코드는, 상기 홈 게이트웨이의 이더넷(Ethernet) MAC(Media Access Control) 어드레스의 상위 3바이트(Byte)와 랜덤하게 생성된 1바이트를 합쳐서 총 4바이트로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 지그비를 이용한 무선 홈 네트워크 시스템의 구성방법.
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