KR20090039904A - 무선 네트워크 시스템 및 그에 따른 디바이스 제어 방법 - Google Patents

무선 네트워크 시스템 및 그에 따른 디바이스 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 네트워크 시스템 및 그에 따른 디바이스 제어 방법에 관한 것이다. 상기한 본 발명에 따르는 무선 네트워크 시스템은 클라이언트와의 인터페이스를 제공하는 사용자 단말기; 무선통신 모듈을 구비하여 무선 네트워크를 형성하는 다수의 디바이스; 상기 무선 네트워크에 접속된 다수의 디바이스에 대한 목록 및 어플리케이션 정보를 사용자 단말기로 안내하며, 상기 사용자 단말기로부터의 디바이스 제어를 위한 정보를 수신받아 분석하여 해당 디바이스에 대한 제어 명령을 생성하여 해당 디바이스로 송신하며, 상기 디바이스로부터 제공되는 상태정보를 상기 사용자 단말기로 송신하는 서버 에이전트 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이러한 본 발명은 센서 또는 가전기기 등과 같은 디바이스에 대한 모니터링 및 원격 제어를 위한 웹 서비스를 동적으로 지원함으로서, 제한된 자원을 가진 각종 분산 컴퓨팅 및 유비쿼터스 환경에서 유무선 기기들과의 통합이 용이하고 서비스의 동적인 재구성을 가능하게 하는 효과가 있다.
Figure P1020070105387
센서, 지그비 통신모듈, 무선 네트워크

Description

무선 네트워크 시스템 및 그에 따른 디바이스 제어 방법{Wireless network system and Method of controlling device therein}
본 발명은 무선 네트워크 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 네트워크를 형성하는 다수의 디바이스에 대한 모니터링 및 제어를 가능하게 하는 무선 네트워크 시스템 및 디바이스 제어 방법에 관한 것이다.
무선 센서 네트워크 기술은 컴퓨팅 능력과 무선 통신 능력을 갖는 센서 노드를 배치하여 자율적으로 네트워크를 형성하고, 취득한 정보를 네트워크를 통해 원격지에서 활용할 수 있는 기술로서, 상기 센서 노드에서 수집된 데이터는 IEEE 802.15.4 방식의 무선통신으로 멀티 홉(Multi-hop) 방식을 사용해 모니터링이 가능하여, 거리와 장소에 무관하게 센서 노드를 배치하여 센서 네트워크를 구현할 수 있다.
상기한 센서 네트워크 기술은 현재 분산 및 컴퓨팅 환경에서 주변의 환경(온도, 습도, 산불 관리, 오염정보 등등)를 모니터링하거나, 위치인식/추적 시스템, 홈 네트워크, 빌딩제어 등 다양한 분야에 걸쳐 응용되고 있다.
이와 같이 센서 네트워크 기술을 이용한 다양한 응용 서비스가 제공됨에 따 라 센서 노드를 수용하는 표준화된 미들웨어 필요성이 증대되어 미들웨어 설계가 진행중이고, 센서 노드 배치 후 저전력 소모를 위한 프로토콜 연구 및 홈 네트워크에서는 가전 제어를 위한 OSGI(Open Service Gateway initiative) 프레임 워크 연구가 진행되고 있다.
일반적으로 센서 네트워크 환경에서 수십~수백개로 뿌려진 센서가 멀티 홉(multi-hop) 방식으로 다양한 토폴로지(topology)를 형성하지만, 지그비 싱크 노드(ZigBee Sink Node)로 정보가 수집되거나, 코디네이터(Coordinator) 역할 수행, 또는 센서 노드가 직접적으로 디바이스와 연결된 경우에는 센서 노드의 단순한 정보 수집이 아닌 노드 자체에 대한 모니터링 및 제어가 요구된다.
따라서 상기 센서 노드를 통한 정보 수집뿐만 아니라, 센서 노드의 상태 모니터링 및 원격 제어를 통해서 전원이 소진되거나 고장난 센서 노드를 교환하거나, 다른 센서 노드로 역할을 위임할 수도 있어야 한다.
또한 센서 노드와의 통신 및 인터페이스 기능을 갖춘 장비와 직/간접적으로 연결하여 장비 상태를 제어할 수 있는 기술이 요구된다.
본 발명은 서버 에이전트 모듈(server agent module)이 센서 또는 가전기기 등인 디바이스들에 대해 원격 제어 및 모니터링을 가능하게 하며, 각 디바이스 특성에 따라 제공 가능한 어플리케이션을 동적으로 구성하는 무선 네트워크 시스템 및 그에 따른 디바이스 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명의 다른 목적은 동적인 웹 서비스 제공을 통해 한정된 자원 문제를 해결하고, 네트워크 프로토콜 및 개발 언어 의존적인 문제를 해결함으로 기존 레거시(legacy) 가전기기를 통합할 수 있는 무선 네트워크 시스템 및 그에 따른 디바이스 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 인터넷을 사용할 수 없고 한정된 자원을 가진 임베디드 디바이스도 무선 센서(ZigBee) 네트워크을 통해 인터넷에 접속할 수 있게 하는 무선 네트워크 시스템 및 그에 따른 디바이스 제어방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 경량화(light-weight)된 서버 에이전트 모듈을 제공하는 무선 네트워크 시스템 및 그에 따른 디바이스 제어 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 무선 네트워크에 디바이스가 추가될 때마다 해당 디바이스에 맞는 응용 프로그램을 수동으로 하드 코딩(Hard-coding)하지 않고 디바이스 기능에 따라 웹 서비스가 자동으로 생성되는 소프트웨어의 확장성 및 유연성(flexibility)을 가진 무선 네트워크 시스템 및 그에 따른 디바이스 제어 방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 무선 네트워크 시스템은, 클라이언트와의 인터페이스를 제공하는 사용자 단말기; 무선통신 모듈을 구비하여 무선 네트워크를 형성하는 다수의 디바이스; 상기 무선 네트워크에 접속 된 다수의 디바이스에 대한 목록 및 어플리케이션 정보를 사용자 단말기로 안내하며, 상기 사용자 단말기로부터의 디바이스 제어를 위한 정보를 수신받아 분석하여 해당 디바이스에 대한 제어 명령을 생성하여 해당 디바이스로 송신하며, 상기 디바이스로부터 제공되는 상태정보를 상기 사용자 단말기로 송신하는 서버 에이전트 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 센서 또는 가전기기 등과 같은 디바이스에 대한 모니터링 및 원격 제어를 위한 웹 서비스를 동적으로 지원함으로서, 제한된 자원을 가진 각종 분산 컴퓨팅 및 유비쿼터스 환경에서 유무선 기기들과의 통합이 용이하고 서비스의 동적인 재구성을 가능하게 하는 효과가 있다.
이러한 본 발명은 서버 에이전트가 인터넷(Ethernet Protocol)과 WPAN(Wireless Personal Area Network)간의 프로토콜을 연동시키므로, WPAN 상의 디바이스도 인터넷에 접근할 수 있게 한다.
또한 본 발명의 서버는 gSoap 자체적으로 프로그램 사이즈도 작고 동작에 필요한 오버헤드(Overhead)가 작으며, 각각의 제어 대상에 대한 에이전트를 항상 동작 상태에 두지 않고 사용자로부터 제어 명령이 전달되었을 때만 에이전트를 동작시키는 것으로, 경량화(Light-Weight)되어 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템의 구성도이다. 상기 도 1을 참조하면, 상기 무선 네트워크 시스템은 베이스 스테이션(100)과 다수의 디바이스(1021~102N)와 사용자 단말기(104)로 구성된다. 상기 베이스 스테이션(100)과 상기 다수의 디바이스(1021~102N)는 지그비 통신방식에 따라 무선 네트워크를 형성한다. 그리고 상기 베이스 스테이션(100)과 사용자 단말기(104)는 인터넷 등의 유무선 네트워크를 통해 연결된다.
상기 베이스 스테이션(100)은 다수의 디바이스(1021~102N)에 대한 모니터링 을 이행함과 아울러 사용자 단말기(104)를 통한 제어 메시지에 따른 원격 제어를 이행하는 서버로서의 역할을 이행하는 서버 에이전트 모듈(106)을 구비한다.
상기 서버 에이전트 모듈(106)은 다수의 디바이스(1021~102N)에 대한 동적인 웹 서비스를 제공함으로써, 센서 네트워크의 활용 가능 범위를 넓힌다.
특히, 상기 서버 에이전트 모듈(106)은 XML 메시지를 통해 다수의 디바이스(1021~102N)와 양방향 통신을 실시하여 상기 다수의 디바이스(1021~102N)에 대한 모니터링 및 제어를 이행하며, 상기 다수의 디바이스(1021~102N)로부터 제공받은 XML 기반 프로파일(PROFILE) 정보에는 디바이스 식별정보, 지그비 통신모듈의 식별정보, 세부 기능 목록 등이 포함된다.
상기 다수의 디바이스(1021~102N) 각각은 지그비 통신모듈을 구비하여 스타 또는 트리 구조의 무선 네트워크를 형성한다.
상기 다수의 디바이스(1021~102N) 각각에는 상기 베이스 스테이션(100)의 서버 에이전트 모듈(106)을 통한 모니터링 및 제어를 위한 디바이스 모듈이 구비된다.
<디바이스 모듈>
상기 디바이스 모듈은 도 2에 도시한 바와 같이 프로파일 저장부(200), 제어모듈(202), 지그비 통신모듈(204), 중앙 처리부(206), 센서(208)를 포함한다. 상기 프로파일 저장부(200)는 해당 디바이스에 구비된 지그비 통신모듈(204)의 식별정보, 디바이스에 대한 식별정보, 세부 기능 목록 등의 프로파일 정보와 웹 서비스 상태 정보 등을 저장한다.
상기 제어모듈(202)은 지그비 통신모듈(204)을 통해 베이스 스테이션(100)의 서버 에이전트 모듈(106)과 통신하며, 프로파일 정보의 송신, 제어 메시지의 수신 및 제어 메시지에 따른 동작 상태 정보, 동작 수행 완료 정보의 송신 등을 이행한다. 또한 상기 제어모듈(202)은 상기 무선 네트워크의 형태에 따라 다른 디바이스와 베이스 스테이션(100)의 서버 에이전트 모듈(106)과의 메시지 송수신을 중계하기 한다. 상기 제어모듈(202)은 센서(208)로부터 센싱 데이터를 제공받아 해당 디바이스에 대한 원격 모니터링 서비스를 위해 상기 서버 에이전트 모듈(106)로 송신한다.
상기 디바이스 제어모듈(206)은 상기 제어모듈(202)로부터의 제어 메시지에 따른 동작을 처리하고 그에 따른 응답을 이행한다.
상기 지그비 통신모듈(204)은 상기 제어모듈(202)과 베이스 스테이션(100)의 서버 에이전트 모듈(106)과의 무선 통신을 담당한다. 여기서, 상기 지그비 통신모듈(206)은 무선 네트워크의 형태에 따라 다른 디바이스와의 지그비 통신모듈과의 통신을 이행한다.
상기 센서(208)는 디바이스의 상태를 센싱하고, 그 센싱결과를 상기 제어모 듈(202)로 제공한다.
상기한 다수의 디바이스(1021~102N) 각각에 구비되는 스텍 구조는 도 3에 도시한 바와 같이 제어 소프트웨어, 지그비 API, 실시간 OS, 지그비 레이어, IEEE 802.15.4로 구성된다.
상기 스텍 구조는 제한된 메모리 공간의 효율적인 이용과 프로세싱의 동시성을 지원하기 위해 실시간 OS를 탑재하며, 상기 실시간 OS와 가전기기를 제어하는 제어 소프트웨어 사이에 지그비 API를 두어 제어 소프트웨어와 운영체제간의 투명성을 제공한다.
여기서 상기 지그비 API에 대해 좀더 설명한다. 상기 지그비 API는 제어 소프트웨어가 OS에 지그비에 대한 서비스 요청을 할 때에 복잡한 요인을 제거한다. 즉, 제어 소프트웨어는 단순화된 지그비 API에 서비스 요청을 하고 지그비 API는 이 요청을 OS에 전달한다. 그리고 처리된 응답이 OS를 통해 들어오면 지그비 API는 제어 소프트웨어에 이를 전달한다. 이러한 어플리케이션 프로그램 인터페이스의 역할이 복잡한 구현 요소는 감추고 사용성을 높이기 위한 것이다.
<서버 에이전트 모듈>
상기 서버 에이전트 모듈에 대해 좀더 상세히 설명하다.
도 4는 gSOAP 기반의 서버 에이전트 모듈의 전체 구성도이다.
상기 서버 에이전트 모듈(106)은 에이전트 풀(300)과 에이전트 매니저(306)와, C/C++ 기반의 웹 서비스를 제공하는 gSOAP SDK(314) 및 gSOAP 런타임 라이브러리(316), 디바이스 목록 저장부(device list repository)(318)로 구성된다.
상기 에이전트 풀(300)은 다수의 디바이스(1021~102N)가 형성하는 무선 네트워크(400)에 접속된 디바이스의 목록과 동작 상태 모니터링, 제어를 이행하는 어플리케이션 자원(304)과 상기 다수의 디바이스(1021~102N)와의 무선 통신을 위한 지그비 인터페이스를 담당하는 무선통신모듈(302)을 구비한다.
특히 상기 에이전트 풀(300)은 다수의 디바이스(1021~102N)가 형성하는 무선 네트워크(400)에 접속된 디바이스들(1021~102N)의 상태에 따라 동적으로 데이터를 생성하고, 제공 가능한 서비스 목록을 사용자 단말기(104)를 통해 안내함과 아울러 제공 가능한 서비스 메모리를 제한함으로써 자원을 효율적으로 관리한다.
상기 에이전트 매니저(306)는 상기 다수의 디바이스(1021~102N) 각각에 대해 제공 가능한 웹 서비스 프로그램을 동적으로 호출하고 실행하는 모듈로서, 다수의 디바이스(1021~102N)에 대한 프로파일 정보를 저장하고 관리하는 프로파일 저장부(308), 상기 프로파일 정보를 기본으로 C/C++ 헤더 파일 정보를 자동으로 추출하여 WSDL(Web Services Description Language) 파일을 생성하는 XML 파서(310), 관련 웹 서비스와 연결시켜 주는 서비스 인스톨러(312)로 구성된다.
상기 프로파일 저장부(308)는 다수의 디바이스(1021~102N)로부터 입수된 프로파일 정보를 저장한다. 상기 프로파일 정보는 디바이스의 지그비 통신모듈의 식별정보, 디바이스의 식별정보, 서비스 기능 목록 등으로 구성된다.
상기 XML 파서(310)는 XML 파싱 및 XML 코드 맵핑을 위한 것으로, 다수의 디바이스(1021~102N)에 탑재된 지그비 통신모듈로부터 전달받은 프로파일 정보를 파싱하여 웹 서비스 구현에 필요한 세부 기능 정보와 동적으로 맵핑(mapping)시킴과 아울러, 각 디바이스의 네트워크 등록 상태 및 동작 여부에 따라 동적인 웹 서비스를 제공한다. 특히, 상기 XML 파서(310)는 미리 정의된 C/C+ 헤더 파일에서의 데이터 타입 및 서비스 세부 기능명, 반환 값 특성에 의거하는 C/C++ 헤더 파일과의 맵핑(MAPPING)을 위한 기초 데이터를 토대로 디바이스 단위의 웹 서비스를 자동 구현한다. 이때 상기 XML 파서(310)는 gSOAP 컴파일러 및 C/C+ 컴파일러에게 필요한 객체 정보도 동시에 생성한다.
여기서, 사용자 단말기(104)에 설치되는 클라이언트 응용 프로그램은 웹 서비스를 WSDL을 통해 추상화된 방식으로 호출하여, 프로토콜 바인딩이 자동으로 수행됨으로 웹 서비스를 이용하는 어플리케이션 코드가 웹 서비스의 이용의 세부적인 것에 독립적이 되도록 한다. 또한 gSOAP 컴파일러를 통해서 클라이언트는 해당 서비스를 호출하여 사용한다.
상기 서비스 인스톨러(312)는 상기 에이전트 매니저(306)에서 gSOAP 컴파일러 및 C/C++ 컴파일러를 통해 생성된 웹 서비스를 상기 에이전트 풀(300)에 등록하는 역할을 담당한다. 즉, 다수의 디바이스(1021~102N)의 상태를 점검하여 실행 파일을 에이전트 풀에 동적으로 인스톨/언인스톨할 것인지를 판단하여 동적인 웹 서비스를 제공한다. 즉, 상기 서비스 인스톨러(312)는 상기 다수의 디바이스(1021~102N)가 형성하는 무선 네트워크에 어느 한 디바이스가 추가됨에 따라 가용 메모리를 초과한 경우에 사용 빈도나 최근 사용된 것을 기준으로 에이전트 풀(300)에 대한 동적인 재구성을 수행하고, 필요시 관련 서비스를 강제로 언인스톨한다.
상기 gSOAP는 웹 서비스를 위한 통신 프로토콜이고, 상기 gSOAP SDK는 통신을 위한 펑션(function)들이다. 그리고 상기 gSOAP 런타임 라이브러리는 gSOAP SDK의 펑션들이 실행될 때에 필요한 펑션이다.
그리고 상기 디바이스 목록 저장부(318)는 자신의 네트워크에 연결된 디바이스들의 목록을 저장한다.
<사용자 단말기>
상기 사용자 단말기(104)는 인터넷 등의 유무선 네트워크를 통해 서버 에이전트 모듈(106)에 접속하여, 상기 다수의 디바이스(1021~102N)가 형성하는 무선 네트워크에 속하는 디바이스를 원격 제어 또는 모니터링을 위한 제어 프로그램을 다운받아 구동하며, 상기 제어 프로그램을 통해 선택되는 제어명령을 서버 에이전트 모듈(106)을 통해 해당 디바이스로 송신하거나, 상기 서버 에이전트 모듈(106)을 통해 각 디바이스에 대한 상태정보를 제공받아 클라이언트에게 안내한다.
<원격 제어>
이제 다수의 디바이스(1021~102N)에 대한 원격 제어를 위한 상기 서버 에이전트 모듈(106)의 동작을 설명한다.
자원이 한정된 디바이스와 서버 에이전트 모듈(106)간에 디바이스의 상태 모니터링 및 원격 제어를 위해서 서버 에이전트 모듈(106)은 디바이스의 프로파일 정보를 파싱하여 해당 디바이스에 제공 가능한 서비스 특성 및 인자값, 반환값을 추출한다. 상기 디바이스의 프로파일 정보는 C/C++ 헤더파일과 CPP(C PLUS PLUS) 파일로 전환된다. 상기 동적인 웹 서비스 정보가 담겨진 WSDL 파일은 gSOAP 컴파일러 를 통해 생성되고, C/C++ 데이터 타입은 SOAP 스키마 타입으로 디코드/인코드된다. 상기 서버 에이전트 모듈(106)은 WSDL을 근거로 웹 서비스 목록을 관리하고 실행 파일은 디바이스 저장부(318)에 저장하여 관리한다. 여기서, 본 발명에 따른 웹 서비스를 실행하기 위해서는 에이전트 매니저(306)가 상기 에이전트 풀(300)에 등록된 어플리케이션의 동작 상태를 점검하고 액티베이터/디액티베이터 해주는 절차를 수행한다.
상기 서버 에이전트 모듈(106)에 의한 원격 제어 방법을 도 5를 참조하여 설명한다.
클라이언트는 사용자 단말기(104)를 통해 서버 에이전트 모듈(106)에 접속하면, 상기 서버 에이전트 모듈(106)은 상기 사용자 단말기(104)로 디바이스 목록 및 각 디바이스별 제어항목을 송신하며(500단계), 상기 사용자 단말기(104)는 상기 디바이스 목록 및 각 디바이스별 제어항목을 안내한다(502단계).
상기 디바이스 목록은 도 6의 표 1에 도시한 바와 같이 전등, 에어컨, 보일러 등의 디바이스에 대한 식별정보, 각 디바이스에 구비된 지그비 통신모듈에 대한 식별정보, 인터페이스 정보 등으로 구성될 수 있고, 각 디바이스에 대한 제어항목은 도 6의 표 2에 도시한 바와 같이 전원 온/오프, 온도제어, 예약설정, 셀프 체크 등이 될 수 있다.
상기 클라이언트는 상기 안내된 디바이스 목록 및 각 디바이스별 제어항목을 참조하여, 원하는 디바이스에 대한 제어 상태를 선택하거나 동작시각을 선택한다(504단계).
상기 디바이스에 대한 제어 상태 또는 동작시각이 선택되면, 상기 사용자 단말기(104)는 상기 선택정보에 디바이스의 식별정보, 디바이스의 지그비 통신모듈의 식별정보를 부가하여 SOAP 메시지를 생성하고, 상기 SOAP 메시지를 상기 서버 에이전트 모듈(106)로 송신한다(506단계).
상기 서버 에이전트 모듈(106)은 상기 SOAP 메시지를 분석하여 실제 디바이스 제어를 위한 제어 명령을 생성하고, 상기 제어 명령을 해당 디바이스로 송신한다(512단계). 상기 디바이스는 상기 제어명령에 따른 동작을 수행하면서 주기적으로 상태를 센싱하고 그 상태정보를 서버 에이전트 모듈(106)로 송신하고, 상기 제어명령에 따른 동작이 완료되면 완료정보를 상기 서버 에이전트 모듈(106)로 송신한다(516단계).
상기 상태정보 또는 완료정보를 수신받은 서버 에이전트 모듈(106)은 해당 정보를 사용자 단말기(104)로 송신하며, 상기 사용자 단말기(104)는 상기 디바이스의 상태 또는 상기 제어명령에 따른 동작 완료를 클라이언트에게 안내한다(518,520단계).
상기한 서버 에이전트 모듈(106)의 원격 제어를 예로 들어 설명한다.
먼저 네트워크에 연결된 전기 보일러의 온도를 설정하는 과정을 설명한다.
1) 사용자는 사용자 단말기(104)에 설치된 클라이언트 응용 프로그램 GUI에서 전기 보일러의 온도 설정 기능을 선택한다. 상기 입력이 완료되면 상기 사용자 단말기(104)는 지그비 통신모듈의 식별정보(ZigBee ID)와 디바이스의 식별정보(Dest. ID), 사용자가 선택한 온도 제어 트랜잭션 ID가 첨부되며, 제어 명령어 필드에는 온도 설정을 뜻하는 명령어 코드가 설정된 SOAP 메시지를 생성하고, 상기 SOAP 메시지를 서버 에이전트 모듈(106)로 송신한다.
2) 상기 서버 에이전트 모듈(106)은 수신한 SOAP 메시지를 분석하여 해당 디바이스의 온도 제어를 위한 제어 메시지를 생성하여, 해당 디바이스로 송신한다.
3) 상기 제어 메시지를 수신한 디바이스는 상기 제어 메시지를 분석하여 온도 제어를 이행하며, 주기적으로 현재 온도를 센싱하여 상기 서버 에이전트 모듈(106)로 통지하며, 상기 제어 메시지에 따른 온도 제어가 완료되면 상기 온도 제어 완료를 나타내는 Cmd 메시지를 상기 서버 에이전트 모듈(106)로 반환한다. 이에 상기 서버 에이전트 모듈(106)은 상기 SOAP 메시지에 따른 동작이 성공적으로 완료되었음을 인지한다.
이제 시간 예약하는 과정을 설명한다.
상기 클라이언트는 사용자 단말기(104)에 설치된 클라이언트 응용 프로그램 GUI를 통해 서버 에이전트 모듈(106)에 접속하면, 상기 서버 에이전트 모듈(106)은 현재 시각을 안내함과 동시에 예약 시간을 입력받으며, 상기 가동 예약 시각은 시와 분에 해당되는 네개의 숫자를 순서대로 입력하는 것 등이 될 수 있다.
상기한 바와 같이 입력된 시각정보는 제어명령과 함께 서버 에이전트 모듈(106)로 송신되며, 상기 서버 에이전트 모듈(106)은 현재 시각이 상기 시각정보에 대응되면 제어명령을 해당 디바이스로 송신함으로써, 사용자가 원하는 시각에 해당 디바이스를 구동한다.
<디바이스 추가에 따른 동적 서비스 구성>
한편, 서버 에이전트 모듈(106)은 제어 대상의 디바이스 프로파일 정보를 근거로 XML 파서를 활용해 C/C++ 헤더파일과 CPP 파일을 자동으로 생성한다. 상기 디바이스의 프로파일 정보는 도 7에 도시한 바와 같은 구조를 가진다. 즉, 상기 디바이스 프로파일 정보는 프로파일 헤더와 바디로 나뉘며, 상기 헤더에는 디바이스 식별정보와 이름이 포함되고, 상기 바디에는 온도 상태, 온도 설정, 전원 상태 등의 제어가능한 항목에 대한 정보가 포함된다.
상기 서버 에이전트 모듈(106)은 gSOAP 컴파일러(soapcpp2.exe)를 통해 웹 서비스 WSDL 파일을 자동으로 생성하고 서버측 스켈톤(Skeleton) 코드를 자동으로 생성하여, 사용자가 선택할 수 있는 웹 서비스를 동적으로 제공한다.
상기 서버 에이전트 모듈(106)은 클라이언트가 웹 브라우저나 클라이언트 어플리케이션에서 요청한 제어 메시지를 디바이스로 전달해 주는 중개자 역할을 수행한다.
상기 웹 서비스는 디바이스 단위로 각 디바이스에 대한 전원 제어, 온도 제어, 예약 기능, 부가 기능 등으로 구성된다. 특히, 상기 서버 에이전트 모듈(106)은 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이 디바이스의 전원이 처음에는 동작중이었다가 사용자가 임의로 오프되거나 갑자기 전원이 오프된 경우에는 제공 가능한 서비스 목록을 동적으로 재구성한다. 자원이 한정적인 사항을 고려하여 클라이언트가 선택한 디바이스 프로파일 정보를 기준으로 네트워크에 연결된 디바이스의 동작 상태를 전체적으로 점검한다. 디바이스가 신규로 추가되거나 온/오프의 상태 변화가 발생되면 WSDL 파일은 업데이트되고, 컴파일 및 링크, 디플로이(Deploy) 과정을 거친 다. 상기 서버 에이전트 모듈(106)은 웹 서비스를 배포한 후에는 그 결과 값을 클라이언트에게 회신한다.
<상호작용 메커니즘>
상기 서버 에이전트 모듈(106)과 클라이언트, 디바이스간의 상호 작용 메커니즘을 좀더 상세하게 설명한다.
먼저 서버 에이전트 모듈(106)과 디바이스간의 통신 시나리오를 설명한다.
지그비 통신모듈을 구비한 디바이스가 WPAN(Wireless Personal Area Network)를 형성할 때, 상기 서버 에이전트 모듈(106)은 코디네이터의 역할을 하고, 디바이스는 엔드 노드로 연결된다.
상기 서버 에이전트 모듈(106)은 WPAN을 시작하고 엔드 노드에게 논리적인 주소를 할당함으로서 접속 여부를 결정한다. 그리고 지그비 WPAN의 전체적인 에이전트 매니저로서의 역할을 담당한다.
상기 서버 에이전트 모듈(106)은 무선 네트워크를 구성하는 디바이스 정보를 관리해주며 디바이스의 특징 및 용도에 따라 기능을 분류하고 ID를 부여한다. 최초 네트워크에 등록시 디바이스 노드의 전원이 온되는 순간 디바이스 프로파일을 분석하여 디바이스를 식별하고 등록된 디바이스의 상태 정보는 전원의 효율성을 위해서 클라이언트가 접속하거나 디바이스가 추가되면 전체 무선 네트워크에 대해서 업데이트한다. 서버 에이전트 모듈(106)은 디바이스에서 전송되는 상태정보를 통해 디바이스를 모니터링한다.
상기 디바이스로부터 전송된 프로파일은 XML 파서를 이용하여 파싱되고, 디 바이스 저장부에 존재하는 디바이스 목록 테이블에 저장된다. 디바이스의 식별정보, 상세 설명, 지그비 통신모듈의 고유 IEEE 주소는 디바이스 목록 테이블에 저장되고, 가전기기의 제어를 위한 API는 인터페이스 정보 테이블에 저장된다. 인터페이스 정보 테이블은 디바이스 목록 테이블에 의해 참조된다.
상기 서버 에이전트가 가전기기를 제어하는 과정은 전체적으로 네트워크 연결 과정, 프로파일 전송 과정, 제어 과정으로 나뉜다. 상기 서버 에이전트 모듈은 디바이스 검색 기능을 통해 현재 네트워크에 연결된 디바이스 목록을 가지고 있다, 또한 제어 대상 디바이스를 선택하고 프로파일 전송 요청을 하게 되면 가전기기는 프로파일 저장소에서 자신의 제어 정보가 포함된 프로파일을 서버 에이전트 모듈(106)로 전송한다. 서버 에이전트 모듈(106)에서는 선택된 지그비 통신 모듈의 프로파일 정보를 읽어 들인다.
- 주소 지정(Addressing): 지그비 통신모듈은 IEEE 기반의 네트워크이므로 장비가 처음 네트워크에 접속할 때 IEEE를 할당받는다.
- 장비 검색(Discovery): 주소 지정을 통해 각 장비들이 IEEE를 부여받게 되면, 그 다음에는 제어하고자 하는 장비들을 검색하는 것이 필요하다. 이를 위해 제어기는 관심있는 장비들을 검색하고 피제어기는 이에 응답한다. 상기 피제어기에서는 자신이 네트워크에 접속하는 경우, 자동으로 타 장비들에게 접속된 사실을 알려 주고 주기적으로 접속의 지속 여부를 알려준다.
- 장비 명세(Description): 서버 에이전트 모듈(106)과 통신하기 위해 디바이스는 사용자 및 다른 기기가 자세한 제품 정보 및 서비스 정보들을 조회할 수 있 도록 XML 방식으로 프로파일 정보를 제공한다.
- 제어(Control): 제어기는 피제어기에서 장비 명세를 가져와 기술되어 있는 장비의 서비스를 분석한 후, 피제어기에게 적절한 명령어(action)를 보내어 제어한다. 이때 사용되는 프로토콜은 XML/SOAP이다.
- 사용자 인터페이스(Presentation): HTML 페이지를 읽어 들일 수 있다. 이 HTML 페이지는 장비 사용에 관련된 사용자 인터페이스를 보여 주며, 이를 통하여 장비를 제어하거나 상태를 보여 주기도 한다.
상기 서버 에이전트 모듈의 제어 대상이 되기 위해서 지그비 통신모듈의 IEEE 주소가 연결이 허용된 범위에 있는 주소이면 해당 지그비 통신모듈에 논리적인 주소를 할당하고 연결을 허용함으로써 지그비 WPAN을 형성한다.
상기 서버 에이전트 모듈(106)의 RF(Radio Frequency)가 디바이스에 위치한 곳에 도달하지 못할 경우에는 지그비 라우터를 이용하여 네트워크 형성이 가능하다. 따라서 지그비 라우터를 이용하여 네트워크 확장이 가능하므로 가정의 어느 위치에 있는 가전기기라도 서버 에이전트 모듈(106)과 연결할 수 있다. 또한 각각의 응용 분야에 적합한 네트워크 토폴로지를 형성할 수도 있으며 각 네트워크 토폴로지는 최대 255개의 노드로 구성될 수 있다. 위와 같은 특성을 이용한다면 넓은 지역에 수많은 노드가 산재하여 분포된 산업 현장에서도 서버 에이전트 모듈(106)을 응용할 수 있다.
도 10은 서버 에이전트 모듈(106)과 디바이스간의 통신 절차를 도시한 것이다.
상기 디바이스는 서버 에이전트 모듈(106)을 발견하면 연결 요청 메시지를 보낸다. 상기 서버 에이전트 모듈(106)은 상기 연결 요청에 따라 논리적 주소를 상기 디바이스에 할당하여 연결을 승인한다(1). 상기 디바이스가 상기 네트워크에 접속하면, 상기 서버 에이전트 모듈(106)은 새롭게 연결된 디바이스로 프로파일 전송을 요청한다(2). 상기 프로파일 전송 요청을 받은 디바이스는 자신의 인터페이스 정보가 담긴 프로파일을 서버 에이전트 모듈(106)로 송신한다(3). 상기 서버 에이전트 모듈(106)은 상기 XML 메시지 형태로 서버 에이전트 모듈(106)로 전달된 가전기기의 프로파일은 XML 파서에 의해 각각의 요소로 파싱되고, 파싱된 요소 중에서 가전기기의 ID, 상세 설명, 그리고 IEEE 주소는 디바이스 저장소의 디바이스 목록 테이블에 저장되고, 파싱된 나머지 요소인 가전기기 제어 API 정보는 인터페이스 정보 테이블에 저장한다(4). 또한 상기 서버 에이전트 모듈은 사용자 단말기를 통한 제어 대상의 변경시마다 해당 디바이스의 정보를 디바이스 목록 저장소에서 추출하여 사용한다.
상기 프로파일 정보를 모두 수신받아 전송받은 서버 에이전트 모듈(106)은 해당 디바이스를 제어하기 위한 인터페이스 정보는 가지고 있지만 해당 가전기기의 현재 상태에 관한 정보는 전혀 알고 있지 못하다.
이에따라 상기 디바이스는 소정 주기의 도래시마다 자신의 현재상태를 센싱하고, 상기 센싱에 따른 상태정보를 상기 서버 에이전트 모듈(106)로 통지한다(5,6,7).
상기 서버 에이전트 모듈(106)은 상기 상태정보를 수신받아 해당 디바이스에 대한 상태를 갱신한다(8). 이로서 디바이스와 서버 에이전트간의 정보가 동기된다.
이제 클라이언트와 서버 에이전트 모듈(106)의 통신 시나리오를 도 11을 참조하여 설명한다.
사용자 단말기는 클라이언트의 요청에 따라 웹 서비스를 원격으로 호출하기 위해 서버 에이전트 모듈(106)이 게시한 WSDL 파일을 제공받아 클라이언트 코드를 생성한다(1~3). 여기서 상기 WSDL 파일은 WSDL 트랜스레이터(translator)를 통해 표준 C/C++ 인터페이스 정의로 번역되어 헤더파일을 생성한다. 또한 사용자 단말기는 WSDL 파서(Parser)를 통한 프록시 인터페이스 및 원격 호출을 위한 메서드를 자동으로 생성함으로 호출한다. 즉, 서버 에이전트 모듈의 gSOAP 컴파일러는 상기 사용자 단말기로부터 C/C++ 헤더파일을 수신받아 처리하고 클라이언트에서의 인티그레이션(Integration)을 위해 C/C++ 소스 스텁(Stub)을 생성한다. 상기 클라이언트의 헤더 파일에는 상기 스텁(stub)을 생성하기 위해 필요한 정보가 요구되며, 상기 서비스 기능에 대한 원격 메서드 이름과 데이터 구조, 인자의 데이터 형이 명시된다. 상기 헤더파일은 gSOAP 컴파일러(soapcpp2.exe)를 통해 표준화된 XML 스키마 형태의 SOAP 메시지로 디코딩/인코딩된다. 예를 들어, xsi:type=“xsd:string”, xsi:type=“xsd:float” 등이 있다. 상기 gSOAP(soapcpp2.exe) 컴파일러는 헤더파일로부터 스켈톤(skeleton)과 마셜링 루틴(marshalling routine)을 생성하고 WSDL 파일도 생성한다. 상기 사용자 단말기는 gSOAP(soapcpp2.exe) 컴파일러를 자동으로 생성하는 SOAP 프록시(SOAP proxy)를 통해 스텁 함수를 호출하여 디바이스 제어를 위한 웹 서비스를 호출한다(ex: soap_call_ns__getTemp).
상기 웹 서비스 실행시에는 웹 서비스 호출 요청이 RPC 스텁 코드를 거쳐 SOAP 메시지 처리기에게 전달되며, 상기 SOAP 메시지 처리기는 요청 SOAP 메시지를 만들어 서버에 전달하고 결과 SOAP 메시지가 도착하면 이를 파싱하여 RPC 스텁을 거쳐 어플리케이션에 전달한다.
이에 따라 클라이언트는 WEB 서비스가 제공하는 세부 기능이나 구현 방법에 대해서 몰라도 되며, 웹에 접속하거나 전용 어플리케이션을 통해서 웹 서비스가 제공하는 WSDL 서비스 내역을 보고 원격 프로시저를 호출하여 센서 노드를 원격으로 제어한다. 상기 어플리케이션에서는 현재 WSDL 파일을 파싱하여 센서 네트워크에 접속된 디바이스 전체 목록을 볼 수 있다.
상기 클라이언트 어플리케이션에서 사용자는 가전기기를 선택하게 되면 웹 서비스의 세부 기능인 온도 제어, 전원 ON/OFF, 예약 설정, 현재 가동 상태 모니터링 서비스를 이용할 수 있다.
상기 클라이언트에서 보낸 세부 요청 기능에 대한 SOAP 메시지는 서버 에이전트 모듈(106)로 전달되고 서버 에이전트 모듈(106)은 SOAP 메시지를 그대로 해당 디바이스로 전달하여 제어 명령을 전달하고 그 제어 결과를 응답 SOAP 메시지를 통해서 전달받는다. 그러면 서버 에이전트 모듈(106)은 이를 해석하여 변수를 저장,처리하고 사용자의 요구에 맞는 어플리케이션을 수행하여 나온 결과를 다시 클라이언트에게 반환한다.
상기 서버 에이전트 모듈(106)에서는 클라이언트가 선택한 디바이스의 서비스 종류에 따라 현재 상태 및 값을 갱신한다. 또한 클라이언트가 요청한 SOAP 메시 지를 파싱한다.
상기 클라이언트에서 호출한 디바이스가 현재 동작 상태가 온인 경우에는 동작하고 있음을 알려 주고, 호출한 가전기기의 현재 동작 상태가 오프인 경우에는 서버 에이전트 모듈(106)에게 전달되어 에이전트 매니저가 에이전트 풀에서 해당 어플리케이션이 실행되게 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디바이스 모듈의 구성도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디바이스의 스텍의 구조도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서버 에이전트 모듈의 구성도.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디바이스 제어방법의 흐름도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디바이스 목록 및 인터페이스 정보 테이블을 도시한 도면.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로파일 구조도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어플리케이션 추가를 예시한 도면.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 어플리케이션 추가시의 디바이스 목록 및 인터페이스 정보 테이블을 도시한 도면.
도 10 및 도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 통신 과정을 도시한 도면.

Claims (6)

  1. 무선 네트워크 시스템에 있어서,
    클라이언트와의 인터페이스를 제공하는 사용자 단말기;
    무선통신 모듈을 구비하여 무선 네트워크를 형성하는 다수의 디바이스;
    상기 무선 네트워크에 접속된 다수의 디바이스에 대한 목록 및 어플리케이션 정보를 사용자 단말기로 안내하며, 상기 사용자 단말기로부터의 디바이스 제어를 위한 정보를 수신받아 분석하여 해당 디바이스에 대한 제어 명령을 생성하여 해당 디바이스로 송신하며, 상기 디바이스로부터 제공되는 상태정보를 상기 사용자 단말기로 송신하는 서버 에이전트 모듈
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 서버 에이전트 모듈은,
    상기 무선 네트워크에 새로운 디바이스가 접속하면, 상기 무선 네트워크에 접속된 디바이스들의 상태를 체크하여, 상기 디바이스들의 상태에 따라 상기 디바이스 목록 및 어플리케이션 정보 중 일부를 선택적으로 제거함을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스에 대한 목록 및 어플리케이션 정보는,
    상기 무선 네트워크에 디바이스가 접속될 경우에 해당 디바이스로부터 제공받은 프로파일 정보로부터 추출되며,
    상기 프로파일 정보는 상기 디바이스의 식별정보, 해당 디바이스에 포함된 무선 통신모듈의 식별정보, 어플리케이션 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템.
  4. 무선 네트워크 시스템의 디바이스 제어 방법에 있어서,
    상기 무선 네트워크에 접속된 다수의 디바이스에 대한 목록 및 어플리케이션 정보를 사용자 단말기로 안내하는 단계;
    상기 사용자 단말기로부터의 디바이스 제어를 위한 정보를 수신받아 분석하여 해당 디바이스에 대한 제어 명령을 생성하여 해당 디바이스로 송신하는 단계;
    상기 디바이스로부터 제공되는 상태정보를 상기 사용자 단말기로 송신하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템의 디바이스 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 무선 네트워크에 새로운 디바이스가 접속하면, 상기 무선 네트워크에 접속된 디바이스들의 상태를 체크하여, 상기 디바이스들의 상태에 따라 상기 디바 이스 목록 및 어플리케이션 정보 중 일부를 선택적으로 제거하는 단계
    를 더 포함함을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템의 디바이스 제어 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 디바이스에 대한 목록 및 어플리케이션 정보는,
    상기 무선 네트워크에 디바이스가 접속될 경우에 해당 디바이스로부터 제공받은 프로파일 정보로부터 추출되며,
    상기 프로파일 정보는 상기 디바이스의 식별정보, 해당 디바이스에 포함된 무선 통신모듈의 식별정보, 어플리케이션 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크 시스템의 디바이스 제어 방법.
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