KR20090046426A - 지그비 네트워크 통신 방법 - Google Patents

지그비 네트워크 통신 방법 Download PDF

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KR20090046426A
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이호준
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엘지이노텍 주식회사
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Abstract

본 발명은 지그비 네트워크 통신 방법에 관한 것이다. 본 발명은 PAN ID를 갖는 지그비 네트워크 내의 지그비 디바이스들을 구성하여 관리하는 지그비 코디네이터가, 상기 지그비 네트워크 내의 라우터 및 종단 지그비 디바이스에 슬립 모드로 진입하라는 메시지인 슬립 동기 신호를 브로드캐스팅하는 제1단계와, 상기 브로드캐스팅되는 슬립 동기 신호를 수신한 라우터 및 종단 지그비 디바이스가 동시에 슬립 모드로 진입하는 제2단계와, 미리 설정된 슬립 종료 시간이 경과하면 상기 라우터 및 종단 지그비 디바이스가 동시에 웨이크업되어 지그비 네트워크의 트리를 따라 데이터 통신을 수행하는 제3단계를 포함한다.
지그비, PAN, 슬립, 웨이크업, 지그비 코디네이터, 라우터, 브로드캐스트

Description

지그비 네트워크 통신 방법{Method for zigbee network telecommunication}
본 발명은 지그비 네트워크 통신 방법에 관한 것이다.
개인영역 네트워크라고 불리는 PAN(Personal Area Network)은 널리 알려진 근거리통신망(LAN)이나 원거리통신망(WAN)과 대비되는 개념으로 개인마다 각각 고유한 네트워크를 가지게 됨을 의미한다. 즉, 한 사람이 소유하고 있는 디바이스 (device)들이 제각기 그 사람의 편리를 목적으로 하나의 네트워크를 구성하게 한다는 것이다. 이와 같은 PAN을 무선으로 구현하는 무선 네트워크 중에, IEEE 802.15.4를 따르는 250kbps 이하의 저속(low rate) WPAN에 대한 표준인 지그비(Zigbee)가 있다. 상기 지그비(Zigbee)는 저속 전송 속도를 갖는 홈 오토메이션 및 데이터 네트워크를 위한 표준 기술로서, IEEE 802.15.4에서 표준화가 진행되며, 듀얼 PHY 형태로 주파수 대역은 2.4GHz, 868/915MHz를 사용하고, 모뎀 방식은 직접 시퀀스 확산 스펙트럼(DS-SS)이며, 데이터 전송 속도는 20~250kbps를 갖는다. 상기 지그비는 5개 정도의 노드를 제공하는 블루투스(bluetooth)와 달리 255개의 노드(지그비 디바이스)를 가질 수 있기 때문에, 홈 네트워크 분야에서 개발이 활발히 진행되고 있다.　
일반적으로 장기간의 배터리(battery) 수명을 요구하는 각 지그비 디바이스의 경우 저전력을 지원하기 위해 슬립 모드(sleep mode)를 지원하는 경우가 대부분이다.
그런데 슬립 모드로 들어가게 되면 통신을 위한 RF 수신(receive) 기능도 같이 디세이블(disable)되어 해당 지그비 디바이스로 수신되는 데이터를 수신하지 못하게 된다. 슬립 모드로 동작하는 종단 지그비 디바이스(end zigbee device)는 주기적으로 슬립 모드에서 깨어나야 하고 깨어난 종단 지그비 디바이스는 깨었다는 신호를, 해당 데이터를 송신하는 지그비 디바이스(라우터 또는 코디네이터)에게 보내어 줌으로써 웨이크업되어 깨어 있는 동안 데이터를 수신하게 된다. 때문에 종단 지그비 디바이스(end zigbee device)에 항상 응답을 하여야 하는 라우터의 경우 슬립 모드를 사용할 수 없게 된다. 따라서 상기와 같은 현상 때문에 라우터(router)에서는 실제로 저전력 구현할 수 없어 배터리 수명이 종단 지그비 디바이스에 비해 훨씬 줄어드는 문제가 있다.
본 발명은 종단 지그비 디바이스 뿐만 아니라 라우터에서도 슬립 모드로 동작할 수 있도록 하는 방안을 제안하여, 라우터의 배터리 수명을 향상시킨다.
본 발명은 PAN ID를 갖는 지그비 네트워크 내의 지그비 디바이스들을 구성하여 관리하는 지그비 코디네이터가, 상기 지그비 네트워크 내의 라우터 및 종단 지그비 디바이스에 슬립 모드로 진입하라는 메시지인 슬립 동기 신호를 브로드캐스팅하는 제1단계와, 상기 브로드캐스팅되는 슬립 동기 신호를 수신한 라우터 및 종단 지그비 디바이스가 동시에 슬립 모드로 진입하는 제2단계와, 미리 설정된 슬립 종료 시간이 경과하면 상기 라우터 및 종단 지그비 디바이스가 동시에 웨이크업되어 지그비 네트워크의 트리를 따라 데이터 통신을 수행하는 제3단계를 포함한다.
또한, 상기 데이터 통신 도중에 상기 슬립 동기 신호를 수신하면 상기 제1단계, 제2단계, 제3단계를 반복 수행하는 제4단계를 더 포함한다.
또한, 새로운 지그비 디바이스가 상기 지그비 네트워크에 조인된 경우, 상기 브로드캐스팅되는 슬립 동기 신호를 수신하여 상기 제2단계, 제3단계, 제4단계를 수행한다.
지그비 네트워크에 조인되어 있는 모든 지그비 디바이스가 동시에 슬립되고 웨이크업되도록 함으로써, 종단 지그비 디바이스가 데이터를 보냈을 때 수신하는 라우터가 슬립되어 있지 않도록 하는 효과가 있다. 또한, 라우터도 슬립 모드로 동작할 수 있도록 하여 라우터의 배터리 수명을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예들의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 하기에서 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다.
도 1은 일반적인 복수 개의 노드(지그비 디바이스)들로 구성된 하나의 지그비 네트워크의 예시를 도시하고 있다. 상기 지그비 네트워크는 지그비 다바이스 A 내지 지그비 디바이스 G로 트리형으로 구성된다. 상기 지그비 디바이스 A는 상기 지그비 네트워크를 구성하고 있는 지그비 디바이스들을 관리하는 지그비 코디네이터(ZC; Zigbee Coordinator)이다. 상기 지그비 네트워크는 고유의 PAN ID(Personal Area Network ID)를 가지고 있으며, 해당 지그비 네트워크에는 해당 PAN ID와 동일한 PAN ID를 갖는 지그비 코디네이터(ZC)가 해당 지그비 네트워크 내의 지그비 디바이스들을 구성하여 관리한다. 상기 지그비 디바이스 B 내지 지그비 디바이스 G는 상기 지그비 코디네이터 A의 관리 하에서 데이터 패킷을 트리를 따라 송수신한다.
상기 지그비 디바이스 B는 종단 지그비 디바이스인 C, D에게 데이터를 송수신하는 라우터(router)이며, 마찬가지로 지그비 디바이스 E 역시 종단 지그비 디바이스인 F, G에게 데이터를 송수신하는 라우터이다. 각 종단 지그비 디바이스는 저전력을 지원하기 위해 슬립 모드(sleep mode)를 지원한다.
본 발명은 라우터(지그비 디바이스 B, E)에도 저전력을 사용하면서 데이터 통신도 원활하게 할 수 있도록 하는 방안이다. 지그비 네트워크에 조인되어 있는 지그비 디바이스가 동시에 슬립(sleep)하고 동시에 웨이크업(wake-up)하도록 하여, 깨어있는 지그비 디바이스가 데이터를 보냈을 때 응답하는 지그비 디바이스가 슬립되어 있어 데이터 통신을 못하는 현상을 방지한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 지그비 디바이스 간의 통신 방법을 도시한 지그비 네트워크의 통신 그림이다.
지그비 네트워크에 조인되어 있는 모든 지그비 디바이스(지그비 코디네이터 제외)가 동시에 슬립(sleep)하고 동시에 웨이크업(wake-up)되도록 하기 위하여, 지 그비 코디네이터(ZC;21)는 슬립 동기 신호(sleep sync signal)를 생성하여 브로드캐스팅(broadcasting)한다. 상기 슬립 동기 신호는 지그비 코디네이터(21)가 관리하는 모든 지그비 디바이스(22,23,24)로 하여금 슬립 모드로 들어가도록 하는 메시지 신호로서, 상기 슬립 동기 신호는 지그비 네트워크 트리를 따라 모든 지그비 디바이스(22,23,24)에 브로드캐스팅된다. 상기 브로드캐스팅은 특정 수신 지그비 디바이스 지정없이 모든 지그비 디바이스가 수신하도록 이루어진다.
상기 브로드캐스팅된 슬립 동기 신호를 수신한 지그비 디바이스, 즉, 라우터(22) 및 종단 지그비 디바이스(23)는 동시에 슬립 모드로 들어간 후, 미리 설정된 슬립 종료 시간이 경과하면 자동적으로 동시에 웨이크업되어 지그비 네트워크 트리를 따라 데이터 통신을 수행한다.
상기와 같이 라우터(22)와 종단 지그비 디바이스(23)가 웨이크업되어 데이터 통신을 수행하는 도중에, 지그비 코디네이터(21)로부터 다시 슬립 동기 신호를 수신하면 데이터 통신을 멈추고 동시에 슬립 모드로 들어간 후, 슬립 종료 시간이 경과하면 다시 자동적으로 동시에 웨이크업되어 데이터 통신을 수행한다.
따라서 상기와 같이 동작하도록 하여, 모든 지그비 디바이스가 웨이크업되었을 때 데이터 통신이 이루어지도록 하여, 특히, 라우터의 경우 저전력과 데이터 통신 모두를 가능하게 하도록 하였다.
한편, 상기와 같은 지그비 네트워크 통신 도중에 새로운 지그비 디바이스(24)가 하위 노드로서 상기 지그비 네트워크에 조인한 경우, 종단 지그비 디바이스(23)는 라우터로서의 기능도 수행한다. 새롭게 조인된 지그비 디바이스(24)는 마 찬가지로, 지그비 코디네이터(21)로부터 브로드캐스팅되는 슬립 동기 신호를 수신한 순간부터 슬립모드로 진입하여 슬립 종료 시간이 경과하면 웨이크업되어 데이터 통신을 수행한다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 특허 범위는 상기 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위뿐 아니라 균등 범위에도 미침은 자명할 것이다.
도 1은 일반적인 복수 개의 노드(지그비 디바이스)들로 구성된 하나의 지그비 네트워크의 그림이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 지그비 디바이스 간의 통신 방법을 도시한 지그비 네트워크의 통신 그림이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
21: 지그비 코디네이터 22: 라우터
23: 종단 지그비 디바이스 24: 새롭게 조인된 지그비 디바이스

Claims (3)

  1. PAN ID를 갖는 지그비 네트워크 내의 지그비 디바이스들을 구성하여 관리하는 지그비 코디네이터가, 상기 지그비 네트워크 내의 라우터 및 종단 지그비 디바이스에 슬립 모드로 진입하라는 메시지인 슬립 동기 신호를 브로드캐스팅하는 제1단계;
    상기 브로드캐스팅되는 슬립 동기 신호를 수신한 라우터 및 종단 지그비 디바이스가 동시에 슬립 모드로 진입하는 제2단계;
    미리 설정된 슬립 종료 시간이 경과하면 상기 라우터 및 종단 지그비 디바이스가 동시에 웨이크업되어 지그비 네트워크의 트리를 따라 데이터 통신을 수행하는 제3단계
    를 포함하는 지그비 네트워크 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 데이터 통신 도중에 상기 슬립 동기 신호를 수신하면 상기 제1단계, 제2단계, 제3단계를 반복 수행하는 제4단계를 더 포함하는 지그비 네트워크 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서, 새로운 지그비 디바이스가 상기 지그비 네트워크에 조인된 경우, 상기 브로드캐스팅되는 슬립 동기 신호를 수신하여 상기 제2단계, 제3단계, 제4단계를 수행하는 지그비 네트워크 통신 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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