KR20080004925A - 지그비/인터넷 게이트웨이에서 무선랜과 충돌 회피 방법 및그 장치 - Google Patents

지그비/인터넷 게이트웨이에서 무선랜과 충돌 회피 방법 및그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 여러 지역에 설치된 다수개의 센서네트워크망(2) 및 무선랜 접속점(4)이 접속된 무선랜망(5)과, 상기 센서네트워크망(2)에 연결되어 신호를 송수신하는 지그비/인터넷 게이트웨이(1)와, 상기 무선랜망(5)의 일측에 연결된 무선랜 접속점(4)과 지그비/인터넷 게이트웨이(1)와 연결되어 신호를 송수신하는 인터넷으로 구성되며, 상기 지그비/인터넷 게이트웨이(1)는 도 3에 도시된 바와 같이, 지그비 RF(11)와, 상기 지그비 RF(11)와 연결된 MCU(12)와, 상기 MCU(12)의 하부 일측에 연결된 무선랜 채널사용감시부(15)와, 상기 MCU(12)의 다른 일측에 연결된 TCP/IP(13)로 구성된 지그비/인터넷 게이트웨이에서 무선랜과 충돌 회피 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
지그비/인터넷, 게이트웨이, 멀티채널,

Description

지그비/인터넷 게이트웨이에서 무선랜과 충돌 회피 방법 및 그 장치{A Scheme and a device to avoid collision with wireless LAN in a ZigBee / Internet Gateway}
도 1은 종래의 지그비/인터넷게이트웨이를 이용하여 멀티채널을 지원하는 장치 전체도
도 2는 종래의 지그비/인터넷 게이트웨이 구성 블록도
도 3은 본 발명의 지그비/인터넷 게이트웨이 구성 블록도
도 4는 본 발명의 무선랜과 지그비 채널 충돌 회피 흐름도
<도면의 부호>
지그비/인터넷 게이트웨이(1), 센서네트워크망(2), 인터넷(3), 무선랜 접속점(4), 무선랜망(5), 지그비 RF(11), MCU(12), TCP/IP(13), 무선랜 채널사용감시부(15).
본 발명은 지그비 시장 활성화, 무선 랜 망의 활성화, 무선 랜과 지그비 채널이 같은 무선 주파수 대역을 사용함으로써 충돌 발생을 방지하는 지그비/인터넷 게이트웨이에서 무선랜과 충돌 회피 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
현재의 센서 네트워크망 내에 동일 채널 사용시 이를 감지하는 기법은 존재하지만, 도 1에서 보는 바와 같이 센서 네트워크망과 무선랜망이 혼재되어 있는 구조일 경우 같은 주파수 대역의 채널을 사용하면 상호 망간의 충돌이 일어나는데 이를 감지할 수 있는 자동화된 방법이 존재하지 않았다. 이렇게 상호 간의 충돌이 일어날 경우 센서 네트워크 망에서는 데이터 유실 등의 상황이 일어난다. 그러나 센서 네트워크 망에서는 무선랜과 충돌을 감지할 수 없어 사용자 또는 운용자의 판단으로 충돌 채널에 대해 다른 채널로의 수동 변경만을 할 수 있었다.
국내등록특허공보 등록번호 제10-501532호에는 송수신용 안테나와, 송수신의 신호를 분리하여 신호를 증폭하고 전송하는 광대역 RF입출력부와, 주파수를 세팅하기 위한 칩과, 신호를 구분하여 채널번호에 따라 휴대 인터넷 서비스와, 무선랜 서비스를 구분하기 위한 스위치부와, 구분된 신호를 제거하기 위한 종단부와, 채널번호를 통해 주파수를 세팅하기 위한 또 다른 RF칩과, 단말기와 접속을 위한 인터페이스를 제공하기 위한 제어 및 베이스밴드 신호의 변복조 기능을 수행하는 MAC/BB 으로 구성된 2.3GHZ 대역의 휴대 인터넷 서비스와 2.4GHZ 대역의 무선 랜 서비스를 위한 듀얼 무선단말기 카드가 기술되어 있으며,
동 공보 등록공보 제10-540863호에는 단말기와 인터페이스 하여 상기 단말기로 설정된 서비스 대역을 수신하고, IEE802.11A접속을 위한 CSMA/CA방식의 MAC제어 및 베이스밴드 신호의 변복조기능을 수행하며, 상기 설정된 서비스대역의 주파수 정보와 TDD제어신호를 출력하는 MAC/BB칩; 상기 MAC/BB칩이 출력하는 주파수 정보에 따라, 각 RF칩에 주파수 합성 제어신호를 제공하여 각 RF칩에서 해당 주파수를 합성할 수 있도록 하고, 상기 주파수 정보에 대응하는 대역폭을 설정하기 위한 필터 스위칭 신호를 생성하는 스위칭 신호 조합부 및 상기 필터 스위칭 신호에 따라, 상기 5MHz 대역 필터와 상기 20MHz 대역 필터 중 어느 하나를 해당 RF칩과 MAC/BB 칩 사이에 연결하는 필터 스위칭 부를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 대역폭 무선단말장치가 기재되어 있고,
국내공개특허공보 공개번호 제10-2006-7731호 및 10-2006-19450호에는 제1무선 주파수 대역을 이용하여 무선 자원을 제공하는 제1무선망과, 상기 제1무선망과 유선네트워크를 통해 연결된 셀룰라망의 제1장치와, 상기 제1무선망으로부터 제공되는 무선자원을 이용하여 상기 셀룰라망의 제1장치와 터널을 설정하고 그 설정된 터널을 통해 셀룰라망에 접속하여 처리를 수행하는 단말을 포함하는 이종 무선망을 이용한 셀룰라 이동통신시스템이 기술되어 있으며,
동 공보 공개번호 제10-2004-48245호에는 경쟁을 통해 채널사용권을 획득하는 경쟁구간에서 네트워크에 연결된 장치로부터 멀티 미디어리소스 요청을 수신하는 단계와, 채널 사용권 분배가 중앙 집중적으로 이루어지는 중앙 집중제어구간에서 상기 리소스를 요청한 장치로 상기 요청된 멀티미디어 리소스를 일방적으로 전송하는 단계를 포함한 무선랜에서 멀티미디어 데이터를 전송하는 방법 및 무선랜 상의 포인트 코디네이터장치가 기재되어 있고,
기타, 동 공보 공개번호 제10-2005-64579호에는 무선 주파수 식별코드의 구조, 이를 이용한 텔레매틱스 서비스 시스템 및 그 서비스방법과,
동 공보 공개번호 제10-2003-95432호에는 게이트웨이 기능을 제공하는 무선 랜 접속장치 및 무선랜 제공방법이 기술되어 있으며,
동 공보 공개번호 제10-2004-101297호에는 무선매체에서 신속한 채널 스위칭을 수행하기 위한 시스템 및 방법이 공개되어 있으나,
상기와 같은 종래의 기술들은 센서 네트워크에서 사용하는 RF는 2.4㎓대역을 16개 채널로 나누어 사용하고 있고, 무선 인터넷을 구성하는 망도 같은 2.4㎓대역을 13개 채널로 나누어 사용하고 있어 같은 주파수 대역의 채널을 사용할 경우 상호간 주파수 충돌로 인해 데이터 손실 및 링크 유실을 초래할 수도 있다.
본 발명은 상기 종래의 기술에 대한 문제점을 해결하고자, 본 출원인이 선출원한 특허출원번호 제10-2005-0079851호, 제10-2006-35994호, 제10-2006-36025호; 발명의 명칭; 지그비/인터넷 게이트웨이에서 멀티채널을 지원하는 방법 및 그 장치, 저전력센서네트워크에서 심각한 이벤트를 감지하는 시스템 및 그 장치, 지그비/인터넷 게이트웨이에서 멀티채널을 지원하는 분산장치 및 그 시스템을 개량한 것으로서, 지그비/인터넷 게이트웨이에서 무선랜 주파수와의 충돌을 회피하기 위하여 특정한 주파수 대역 채널을 사용함으로써 생길 수 있는 상호간의 충돌을 방지하기 위해 지그비/인터넷 게이트웨이에서의 자동화된 충돌 회피 방법 및 그 장치를 제공하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제인 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 다수개의 센서네트워크망(2) 및 무선랜 접속점(4)이 접속된 무선랜망(5)과, 상기 센서네트워크망(2)에 연결되어 신호를 송수신하는 지그비/인터넷 게이트웨이(1)와, 상기 무선랜망(5)의 일측에 연결된 무선랜 접속점(4)과 지그비/인터넷 게이트웨이(1)와 연결되어 신호를 송수신하는 인터넷으로 구성되며, 상기 지그비/인터넷 게이트웨이(1)는 도 3에 도시된 바와 같이, 지그비 RF(11)와, 상기 지그비 RF(11)와 연결된 MCU(12)와, 상기 MCU(12)의 하부 일측에 연결된 무선랜 채널사용감시부(15)와, 상기 MCU(12)의 다른 일측에 연결된 TCP/IP(13)로 구성된 지그비/인터넷 게이트웨이에서 무선랜과 충돌 회피 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
여러 무선 홈네트워킹(Bluetooth, HomeRF, WLAN..등) 기술과 비교해 볼 때 빠른 성장을 하고 있는 지그비(Zigbee)(IEEE802.15.4) 기술은 저 비용, 저 전력의 저속 데이터 전송의 특징을 가지고 있다.
지그비(지그비(Zigbee))는 근거리 무선통신 규약의 하나로 흔히 '블루투스의 저속버전'이라고도 불리며, 흔히, 무선 홈 네트워크 기술에 관한 무선통신규약으로서 U-city등을 구현하기 위한 핵심적인 기술 중의 하나이다. 지그비(Zigbee)의 응용은 매우 다양한데 향후 지그비(Zigbee) 노드를 장착한 이동 디바이스들이 인터넷에 연결되어 다양한 응용에서 사용될 것이다.
저속이면서 전송거리도 짧지만 지그비가 근거리 무선기술로 급부상하고 있는 이유는 크게 '저 전력 소비'와 '저비용'을 꼽을 수 있다.
전력 소비의 측면에서 살펴보면 지그비는 전력 소모면에서 소형 배터리(AA건전지)로 수개월에서 수년 이상 배터리의 사용기간을 지속시킬 수 있으며, 지그비 (지그비(Zigbee))를 구현하는 비용도 불과 1~2달러 이내로 구현이 가능하다고 말한다.
이러한 지그비(지그비(Zigbee)) 기술은 홈 네트워크, 빌딩 및 산업용기기 자동화, 환경 모니터링, 의료 분야, 자동차, 군사 분야 등 다양한 분야로 빠르게 성장하여 넓은 시장을 형성할 것으로 예상된다.
가정 내에서의 지그비(지그비(Zigbee))의 응용은 홈 내 가전기기들의 원격 제어를 필요로 함에 따라 지그비(Zigbee) 모듈이 장착된 가전기기들 즉, 냉장고, 세탁기, TV, VCR 등 가정 내의 모든 기기들이 서로 무선으로 연결되어 외부 네트워크 망으로 연결되어 기존의 인터넷 망이나 인공위성을 통해 사용자들은 집안 내부나 외부에서 제어할 수 있게끔 하게 해준다.
가정 내의 저속 데이터 전송을 필요로 하는 기기들은 지그비(Zigbee)와 같은 표준에 의해서 급부상될 것으로 생각되어지며, 국내외에서 이에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.
기존의 지그비/인터넷 게이트웨이 구조에 무선랜 채널 사용 감시부를 추가함으로써 무선 랜의 사용 주파수 채널을 감지하여 MCU에 전달하면 MCU는 지그비 RF에 현재 사용하고 있는 지그비 주파수 채널과 비교하여 충돌이 예상되면 다른 지그비 주파수 채널로의 변경을 명령한다.
도 2의 기존 지그비/인터넷 게이트웨이에 도 3에서와 같이 무선랜 채널 사용 감시부를 추가한다.
무선랜 채널 사용 감시부는 지그비/인터넷 게이트웨이가 위치한 장소의 무선 랜 장치의 사용 주파수 채널을 감지하여 MCU에 보고한다. 충돌의 회피를 위해 도 4와 같은 무선랜과 지그비 채널 충돌 회피 흐름도로 운용한다.
지그비/인터넷 게이트웨이가 동작을 시작하면, 일단 지정된 지그비 채널을 선택한다. 그 후 지그비 채널과 충돌이 예상되는 무선 랜 채널에 대한 운용 여부 검색을 진행한다. 이때 지그비 채널과 충돌이 예상되는 무선 랜 채널에 대한 운용이 발견되면 지그비 채널에 대해 <표 1>에 지정되어 있는 지그비 회피 채널로의 변경을 진행한다. 지그비 채널의 변경이 이루어진 후에 다시 지그비 변경 채널에 대한 무선랜 충돌 채널이 존재하는지 검색하며, 무선랜 채널이 존재하지 않을 경우, 센서 네트워크 운용에 들어간다.
일정 시간이 경과 한 후 지그비/인터넷 게이트웨이는 다시 해당 무선랜 채널을 재검색하여 상호 간의 충돌을 방지한다.
<표 1> 지그비 회피 채널
무선 랜 채널 지그비 회피 채널
1 15
2 16
3 17
4 18
5 14
6 20
7 21
8 22
9 23
10 24
11 25
12 26
13 22
무선 채널과 지그비 채널의 충돌이 생길 경우 지그비 채널은 표 1에서와 같은 회피 지정 채널을 선택 이동한다.
표 1의 지그비 회피 채널은 국내 무선 채널 할당에 의한 무선랜 채널과 지그비 채널 간의 실증 실험을 통해 얻어진 데이터를 토대로 무선랜의 채널과 지그비 채널의 주파수 대역간 충돌 확률이 가장 적은 채널들이다.
상기와 같은 표를 예를 들어 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
지그비/인터넷 게이트웨이의 지그비 채널이 11번으로 지정되어 있다고 가정한다. 지그비/인터넷 게이트웨이를 동작시키면 무선 랜 채널 감시부는 무선 랜 채널 사용 여부를 점검한다. 이때 무선 랜 채널 중 1번이 감지되면 지그비 채널 11번부터 14번 까지는 무선 랜 채널 1번의 영향을 받게 된다. 따라서, 이때 지그비 채널을 기존 11번에서 15번으로 이동하고 다시 무선 랜 채널 사용 여부를 점검하여 무선랜의 영향을 받지 않는 지그비 채널을 선정 운용하게 된다.
이하 본 발명을 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래의 지그비/인터넷게이트웨이를 이용하여 멀티채널을 지원하는 장치 전체도, 도 2는 종래의 지그비/인터넷 게이트웨이 구성 블록도, 도 3은 본 발명의 지그비/인터넷 게이트웨이 구성 블록도, 도 4는 본 발명의 무선랜과 지그비 채널 충돌 회피 흐름도를 도시한 것이며, 지그비/인터넷 게이트웨이(1),센서네트워크망(2), 인터넷(3), 무선랜 접속점(4), 무선랜망(5), 지그비 RF(11), MCU(12), TCP/IP(13), 무선랜 채널사용감시부(15)를 나타낸 것임을 알 수 있다.
구조를 살펴보면, 지그비/인터넷 게이트웨이에서 무선랜과 충돌 회피 장치는
여러 지역에 설치된 다수개의 센서네트워크망(2) 및 무선랜 접속점(4)이 접속된 무선랜망(5)과, 상기 센서네트워크망(2)에 연결되어 신호를 송수신하는 지그비/인터넷 게이트웨이(1)와, 상기 무선랜망(5)의 일측에 연결된 무선랜 접속점(4)과 지그비/인터넷 게이트웨이(1)와 연결되어 신호를 송수신하는 인터넷으로 구성되며,
상기 지그비/인터넷 게이트웨이(1)는 도 3에 도시된 바와 같이, 지그비 RF(11)와, 상기 지그비 RF(11)와 연결된 MCU(12)와, 상기 MCU(12)의 하부 일측에 연결된 무선랜 채널사용감시부(15)와, 상기 MCU(12)의 다른 일측에 연결된 TCP/IP(13)로 구성된 구조임을 알 수 있다.
도 4와 같은 무선랜과 지그비 채널 충돌 회피 흐름도로 운용한다.
지그비/인터넷 게이트웨이(1)가 동작을 시작하면, 일단 지정된 지그비 채널을 선택하는 단계와;
채널을 선택한 후에, 지그비 채널과 충돌이 예상되는 무선 랜 채널에 대한 운용 여부 검색하는 단계와;
지그비 채널과 충돌이 예상되는 무선 랜 채널에 대한 운용이 발견되면 지그비 채널에 대해 표 1에 지정되어 있는 지그비 회피 채널로 변경하는 단계와;
지그비 채널의 변경이 이루어진 후에 다시 지그비 변경 채널에 대한 무선랜 충돌 채널이 존재하는지 검색하는 단계와;
무선랜 채널이 존재하지 않을 경우, 센서 네트워크 운용하는 단계와; (무선랜 채널이 존재할 경우 상기로 피드백하여 다시 지그비회피채널로 변경하는 단계로 돌아가서 충돌 여부를 재검색한다)
일정 시간이 경과 한 후 지그비/인터넷 게이트웨이(1)는 다시 해당 무선랜 채널을 재검색하여 상호 간의 충돌을 방지하는 단계로 지그비/인터넷 게이트웨이에서 무선랜과 충돌을 회피하는 방법인 것이다.
상기 기재된 본 발명은 무선기기들 간의 주파수 충돌 회피 기법으로서 추후 계속 늘어가는 무선 장치들 간의 주파수 충돌을 방지함으로써 기기 간의 통신 오작동을 줄일 수 있으며, 추후 다른 형태의 무선기기에도 적용할 수 있는 장점이 있는 것이다.

Claims (3)

  1. 지그비/인터넷 게이트웨이에서 무선랜과 충돌 회피장치에 있어서, 여러 지역에 설치된 다수개의 센서네트워크망(2) 및 무선랜 접속점(4)이 접속된 무선랜망(5)과, 상기 센서네트워크망(2)에 연결되어 신호를 송수신하는 지그비/인터넷 게이트웨이(1)와, 상기 무선랜망(5)의 일측에 연결된 무선랜 접속점(4)과 지그비/인터넷 게이트웨이(1)와 연결되어 신호를 송수신하는 인터넷으로 구성되며,
    상기 지그비/인터넷 게이트웨이(1)는 도 3에 도시된 바와 같이, 지그비 RF(11)와, 상기 지그비 RF(11)와 연결된 MCU(12)와, 상기 MCU(12)의 하부 일측에 연결된 무선랜 채널사용감시부(15)와, 상기 MCU(12)의 다른 일측에 연결된 TCP/IP(13)를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 지그비/인터넷 게이트웨이에서 무선랜과 충돌 회피 장치
  2. 지그비/인터넷 게이트웨이에서 무선랜과 충돌 회피 방법에 있어서, 지그비/인터넷 게이트웨이(1)가 동작을 시작하면, 일단 지정된 지그비 채널을 선택하는 단계와;
    채널을 선택한 후에, 지그비 채널과 충돌이 예상되는 무선 랜 채널에 대한 운용 여부 검색하는 단계와;
    지그비 채널과 충돌이 예상되는 무선랜 채널에 대한 운용이 발견되면 지그비 채널에 대해 지정되어 있는 지그비 회피채널로 변경하는 단계와;
    지그비 채널의 변경이 이루어진 후에 다시 지그비 변경 채널에 대한 무선랜 충돌채널이 존재하는지 검색하는 단계와;
    무선랜 채널이 존재하지 않을 경우, 센서 네트워크 운용하는 단계와; (무선랜 채널이 존재할 경우 상기로 피드백하여 다시 지그비 회피채널로 변경하는 단계로 돌아가서 충돌 여부를 재검색한다)
    일정 시간이 경과 한 후 지그비/인터넷 게이트웨이(1)는 다시 해당 무선랜 채널을 재검색하여 상호 간의 충돌을 방지하는 단계로 구성되어 있음을 특징으로 하는 지그비/인터넷 게이트웨이에서 무선랜과 충돌 회피 방법.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 지정된 지그비 회피채널은 도시된 것임을 특징으로 하는 지그비/인터넷 게이트웨이에서 무선랜과 충돌 회피 방법.
    무선 랜 채널 지그비 회피 채널 1 15 2 16 3 17 4 18 5 14 6 20 7 21 8 22 9 23 10 24 11 25 12 26 13 22
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