KR20090065260A - Ｉｐ 기반 시스템과 ｗｓｎ 노드와의 연동을 위한 고유식별자를 이용한 주소 변환 시스템 및 방법 - Google Patents

Ｉｐ 기반 시스템과 ｗｓｎ 노드와의 연동을 위한 고유식별자를 이용한 주소 변환 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 시스템 및 방법에 관한 것이다. 게이트웨이가 센서 노드 ID와 센서 노드의 네트워크 주소에 대한 맵핑 정보를 갖고 있는 센서 노드 주소 테이블과, IP 기반 시스템의 식별자와 IP 주소의 맵핑 정보를 갖고 있는 IP 시스템 주소 테이블을 형성하는 단계; IP 망으로부터 센서 네트워크로의 인바운드 트래픽이 발생했을 경우, 센서 노드 주소 테이블을 이용하여 센서 노드 ID를 센서노드의 네트워크 주소로 맵핑하여 프로토콜 주소를 변환하여 센서 네트워크로 MAC 프레임을 전송하는 단계; 및 센서 네트워크로부터 IP 망으로의 아웃바운드 트래픽이 발생했을 경우, 센서 노드 주소 테이블과 IP 시스템 주소 테이블을 이용하여 IP 기반 시스템 ID를 IP 주소로 맵핑하여 프로토콜 주소를 변환하여 IP 망으로 패킷을 전송하는 단계를 포함한다. 따라서, 게이트웨이는 센서 노드 주소 테이블과 IP 기반 시스템 주소 테이블에 의해 고유한 식별자를 이용한 주소 변환 기능으로 프로토콜을 변환하여 IP 기반 시스템과 WSN 센서 노드의 통신을 제공할 수 있다.
유비쿼터스 센서 네트워크(USN), 무선 센서 네트워크(WSN), 게이트웨이, 주소 룩업 서비스(Address Lookup service), Non-IP 프로토콜

Description

ＩＰ 기반 시스템과 ＷＳＮ 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 시스템 및 방법{System and method for address translating by using unique identifier for internetworking between IP based system and WSN node}
본 발명은 IP 기반 시스템과 무선 센서 네트워크(WSN:Wiress Sensor Network) 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 IP 기반 시스템과 무선 센서 네트워크를 연동하는 게이트웨이에서 고유 식별자(센서 노드 ID 및 IP 기반 시스템 ID)를 이용한 프로토콜 주소 변환 기능을 통해 IP 기반 시스템과 WSN을 구성하는 센서 노드와의 통신을 제공하는, IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 시스템 및 방법에 관한 것이다.
모든 컴퓨팅 디바이스들은 IP 프로토콜에 따라 통신에 필요한 정보들이 있으며, 이 정보들을 이용하여 다른 디바이스들과 통신하게 된다. 이러한 정보들은 디바이스들이 사용하는 프로토콜에 따라 결정된다. 현재 가장 널리 쓰이는 IP 프로토 콜의 경우 각 컴퓨팅 디바이스들은 IP 프로토콜을 처리하는 기능을 내장하고 있어야 한다.
현재 인터넷상의 컴퓨팅 디바이스들은 IP 프로토콜을 이용할 수 있지만, 무선 센서 네트워크(WSN:Wireless Sensor Network)를 구성하는 센서 노드들은 사용목적에 따라 저전력 및 리소스의 제약이 따르기 때문에 센서 노드 자체에 IP 프로토콜을 사용하기에는 어려움이 존재한다.
현재 많은 센서 네트워크(Sensor Network)는 TCP/IP 프로토콜이 아닌 ZigBee 프로토콜 등의 비 IP 프로토콜을 이용하고 있으나, 서비스의 이용 확산과 센서 네트워크의 관리를 용이하게 하기 위해 인터넷과의 연결되어 사용돼야 한다.
그러나, 센서 네트워크상의 센서 노드는 IP 프로토콜의 일부 기능을 추가하여 인터넷 망과 연동하고 있으나, 자체적으로 프로토콜 변환을 위해 추가되는 기능으로 인한 추가적인 오버헤드를 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, IP 기반 시스템과 무선 센서 네트워크(WSN)를 연동하는 게이트웨이에서 센서 노드 주소 테이블, IP 기반 시스템 주소 테이블의 맵핑 테이블에 의해 센서 노드 ID, IP 기반 시스템 ID의 고유한 식별자를 이용하여 프로토콜 주소 변환 기능을 통해 IP 기반 통신 프로토콜 시스템과 비 IP기반 통신 프로토콜을 사용하는 무선 센서 네트워크(WSN)를 구 성하는 센서 노드와의 통신이 가능하도록 하는, IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 시스템 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소를 변환하는 게이트웨이 시스템으로서, IP 망으로부터의 인바운드 트래픽을 수신하는 IP 인터페이스부; 상기 인바운드 트래픽을 수신받아 센서 노드 주소 테이블에 의해 센서 노드 ID를 센서 노드의 네트워크 주소로 맵핑하여 IP 프로토콜을 센서 네트워크 프로토콜로 변환하고, 아웃바운드 트래픽을 수신받아 IP 기반 시스템 주소 테이블에 의해 IP 기반 시스템 ID를 IP 주소로 맵핑하여 센서 네트워크 프로토콜을 IP 프로토콜로 변환하는 프로토콜 변환부; 및 센서 네트워크를 구성하는 다수의 센서 노드들과 센서 ID와 감지된 정보를 수신하는 싱크 노드와 UART 시리얼 인터페이스로 연결되고, 센서 네트워크로부터 상기 아웃바운드 트래픽을 수신하는 센서 네트워크 인터페이스부를 포함한다.
상기 센서 네트워크는, 지그비(ZigBee) 프로토콜을 사용하는 경우, 지그비 센서 노드, 지그비 코디네이터, 지그비 라우터 및 상기 싱크 노드를 포함하고, 동일한 통신 채널과 PAN ID를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 싱크 노드는, 센서 노드들로부터 전송된 정보들을 지그비 헤더(MAC 헤더)의 정보를 제외한 MAC 페이로드 부분만을 시리얼 통신에 맞는 헤더를 붙여 게이트웨이로 전송하고, 상기 게이트웨이로부터 센서 노드들로 전송되는 정보를 지그비 헤더를 붙여 RF 통신 채널로 MAC 프레임을 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 프로토콜 변환부는, 센서 노드 주소 테이블 및 IP 기반 시스템 주소 테이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서 노드 주소 테이블은, 센서 노드 고유식별자, 및 센서 노드의 네트워크 주소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 IP 기반 시스템 주소 테이블은, IP 기반 시스템 고유식별자, 및 IP 주소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 방법으로서, (a) 게이트웨이가 센서 노드 ID와 센서 노드의 네트워크 주소에 대한 맵핑 정보를 갖고 있는 센서 노드 주소 테이블과, IP 기반 시스템의 식별자와 IP 주소의 맵핑 정보를 갖고 있는 IP 시스템 주소 테이블을 형성하는 단계; (b) IP 망으로부터 센서 네트워크로의 인바운드 트래픽을 수신하면, 상기 센서 노드 주소 테이블을 이용하여 센서 노드 ID를 센서노드의 네트워크 주소로 맵핑하여 프로토콜 주소를 변환하여 센서 네트워크로 MAC 프레임을 전송하는 단계; 및 (c) 센서 네트워크로부터 IP 망으로의 아웃바운드 트래픽을 수신하면, 상기 센서 노드 주소 테이블과 상기 IP 시스템 주소 테이블을 이용하여 IP 기반 시스템 ID를 IP 주소로 맵핑하여 프로토콜 주소를 변환하여 IP 망으로 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.
상기 단계 (b)는, (b1) 상기 게이트웨이가 IP 망으로부터 수신된 패킷을 분석하여, 상기 센서 노드 주소 테이블에 센서 노드 ID 정보가 존재하는지를 검색하 여, 센서 노드 ID와 맵핑된 센서 노드의 네트워크 주소를 센서 네트워크로 전달되는 패킷의 목적지 주소로 변경하는 단계; (b2) IP 패킷을 분석하여 IP 기반 시스템의 주소가 상기 IP 기반 시스템 주소 테이블에 존재하는지를 검색하여, IP 기반 시스템 ID가 존재하지 않으면 해당 IP 기반 시스템 ID와 IP 주소를 상기 IP 시스템 주소 테이블에 추가하는 단계; 및 (b3) IP 기반 시스템의 주소가 상기 IP 기반 시스템 주소 테이블에 존재하는 경우, 센서 네트워크의 해당 센서 노드로 MAC 프레임을 전송하는 단계를 포함한다.
상기 단계 (b1)은, 상기 센서 노드 주소 테이블에 해당 센서 노드 ID가 존재하지 않을 경우, IP 기반 시스템으로 에러 메시지를 전송한다.
상기 단계 (c)는, (c1) 센서 네트워크로부터 수신받은 패킷을 분석하여, 센서 노드의 네트워크 주소 정보가 상기 센서 노드 주소 테이블에 존재하는지를 검색하는 단계; (c2) 상기 센서 노드 주소 테이블에 센서 노드의 네트워크 주소 정보가 존재하는 경우, 상기 센서 노드 주소 테이블에 의해 맵핑된 노드 아이디 값을 획득하여 IP 망으로 전송될 패킷에 정보를 추가하며, IP 기반 시스템 ID가 상기 IP 기반 시스템 주소 테이블을 존재하는지를 검색하는 단계; (c3) 상기 IP 기반 시스템 주소 테이블에 IP 기반 시스템 ID가 존재하는 경우, IP 기반 시스템 ID와 맵핑된 IP 기반 시스템의 IP 주소를 획득하여, IP 망으로 전송될 패킷의 목적지 주소로 설정하는 단계; 및 (c4) IP 망으로 전송될 패킷의 목적지 주소로 수신된 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.
상기 센서 노드 주소 테이블은, 센서 노드 고유식별자, 및 센서 노드의 네트 워크 주소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 IP 기반 시스템 주소 테이블은, IP 기반 시스템 고유식별자, 및 IP 주소를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, IP 네트워크와 무선 센서 네트워크(WSN)를 연동시키는 게이트웨이는 싱크 노드와 UART 시리얼 인터페이스로 연결되고, IP 네트워크로부터의 인바운드 트래픽을 수신받아 센서 노드 주소 테이블에 의해 센서 노드 ID를 센서 노드의 네트워크 주소로 맵핑하여 IP 프로토콜을 센서 네트워크 프로토콜로 변환하여 센서 네트워크로 MAC 프레임을 전송하고, 센서 네트워크로부터 아웃바운드 트래픽을 수신받아 IP 기반 시스템 주소 테이블에 의해 IP 기반 시스템 ID를 IP 주소로 맵핑하여 센서 네트워크 프로토콜을 IP 프로토콜로 변환하여 IP 네트워크로 패킷을 전송한다.
따라서, 게이트웨이는 센서 노드 주소 테이블과 IP 기반 시스템 주소 테이블의 두 가지 맵핑 테이블에 의해 센서 노드 ID와 IP 기반 시스템 ID의 두 가지 고유한 식별자를 이용하여 주소 변환 기능을 제공하고, 프로토콜을 변환하여 IP 기반 시스템과 WSN 센서 노드의 통신을 제공하는 효과가 있다.
또한, IP 프로토콜을 사용하는 IP 기반 시스템과 비 IP 프로토콜을 사용하는 무선 센서 네트워크(WSN)의 센서 노드와의 통신을 위해 센서 노드는 IP 프로토콜의 기능을 수행할 필요가 없다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 유비쿼터스 센서 네트워크의 시스템 구성도이다.
유비쿼터스 센서 네트워크의 시스템은 센서 네트워크가 지그비(ZigBee) 센서 네트워크 프로토콜을 사용하는 경우, 지그비 센서 노드(100), 지그비 코디네이터(110), 지그비 라우터(120), 싱크 노드(130), 게이트웨이(200), 및 센서 정보 관리 서버(300)로 구성된다.
IP 네트워크에는 센서 네트워크에 분산된 센서 노드들의 정보를 관리하기 위한 센서 정보 관리 서버(300)가 존재한다.
센서 네트워크는 지그비(ZigBee) 프로토콜을 사용하는 경우, 지그비 센서 노드(100), 지그비 코디네이터(ZigBee Coordinator)(110), 지그비 라우터(ZigBee Router)(120), 싱크 노드(Sink Node)(130)를 포함하며, 게이트웨이(200)를 통해 센서 정보 관리 서버(300)와 연결된다.
센서 네트워크는 스타(Star) 토폴로지, 메쉬(Mesh) 토폴로지, 또는 클러스터 트리(cluster tree)의 구조로 구성될 수 있으며, 동일한 통신 채널(2405 MHz~ 2408 MHz(Ox0B~Ox1B의 16개 채널 중 한 채널)을 사용하며 PAN ID가 할당된다.
지그비 센서 노드(100)는 센서, 프로세서, OS, 통신 모듈로 구성되며, 온도 센서, 습도 센서, 압력 센서 등의 다양한 센서를 사용하며, 센서 노드 ID와 감지된 정보를 지그비 코디네이터(110)로 전송한다.
지그비 코디네이터(110)는 지그비 센서 노드(100)로부터 센서 노드 ID와 감지된 정보를 지그비 라우터(120)로 전송한다.
지그비 라우터(120)는 싱크 노드(130)로 센서 노드 ID와 감지된 정보를 싱크 노드(130)로 전송한다.
싱크 노드(130)는 다수의 센서 노드들로부터 지그비 코디네이터(110) 또는 지그비 라우터(120)를 통해 수신된 센서 노드 ID와 감지된 정보를 취합하여 게이트웨이(200)로 전송한다.
싱크 노드(130)는 센서 네트워크를 구성하는 다수의 센서 노드들과 RF를 통해 지그비(ZigBee) 통신을 통해 센서 ID와 감지된 정보를 수신하며, 게이트웨이(300)와 UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, 범용 비동기 송수신기) 시리얼 인터페이스로 연결된다.
센서 노드들로부터 전송된 정보들은 싱크 노드(130)에서 지그비 헤더(MAC 헤더)의 정보를 제외한 정보(MAC 페이로드) 부분만을 시리얼 통신에 맞는 헤더를 붙여 게이트웨이(200)로 전송한다. 반대로, 게이트웨이(200)로부터 센서 노드들로 전송되는 정보는 지그비(ZigBee) 통신을 위한 헤더를 붙여 RF 통신 채널로 MAC 프레임을 전송한다.
게이트웨이(200)는 센서 네트워크 프로토콜과 IP 네트워크 프로토콜 스택을 탑재하며, 인바운드 트래픽(IP 네트워크->센서 네트워크)을 맵핑하기 위한 센서 노드 주소 테이블과, 아웃바운드 트래픽(센서 네트워크->IP 네트워크)을 맵핑하기 위 한 IP 기반 시스템 주소 테이블을 포함한다.
게이트웨이(200)는 IP 기반 시스템과 ZigBee 프로토콜을 사용하는 무선 센서 네트워크(WSN)의 센서 노드들과 통신이 되도록 센서 노드 주소 테이블과 IP 기반 시스템 주소 테이블의 두 맵핑 테이블을 사용하여 센서 노드 ID, IP 기반 시스템 ID의 두 가지 고유한 식별자를 이용하여 주소를 맵핑하여 IP 프로토콜과 WSN의 프로토콜 변환 기능을 제공한다.
센서 정보 관리 서버(300)는 IP 프로토콜을 사용하는 시스템에 위치하고, 센서 네트워크의 다수의 센서 노드 ID(센서 노드 식별자), 센서 노드의 정보를 관리하며, 게이트웨이(200)로부터 센서 노드 식별자 할당 요청을 수신받아, 센서 노드 ID를 게이트웨이(200)로 전송한다.
도 2는 WSN 게이트웨이의 프로토콜 변환을 설명하는 도면이다.
게이트웨이(200)는 IP 망으로부터의 인바운드(inbound) 트래픽을 수신받아 센서 노드 주소 테이블에 의해 센서 노드 ID를 센서 노드의 네트워크 주소로 맵핑하여 IP 프로토콜을 지그비(ZigBee) 센서 네트워크 프로토콜로 변환하여 센서 네트워크로 MAC(Medium Access Control) 프레임을 전송하고, 센서 네트워크로부터 아웃바운드(outbound) 트래픽을 수신받아 IP 기반 시스템 주소 테이블에 의해 IP 기반 시스템 ID를 IP 주소로 맵핑하여 지그비(ZigBee) 센서 네트워크 프로토콜을 IP 프로토콜로 변환하여 IP 망을 통해 센서 정보 관리 서버(300)로 패킷을 전송한다.
도 3은 센서 네트워크에서 사용되는 IEEE 802.15.4 MAC 프레임의 구조를 도시한 도면이다.
센서 네트워크를 구성하는 각 센서 노드들은 IEEE 802.15.4 MAC 프로토콜에 의해 MAC 주소를 이용하여 통신하게 되며, 네트워크 주소를 이용한 라우팅 기능을 이용하여 경로 설정하여 통신을 하게 된다.
센서 네트워크에서 사용되는 802.15.4 MAC 프레임은, 전송되는 프레임의 타입, 어드레스 필드의 포맷을 나타내는 프레임 제어(Frame Control) 필드; 재전송을 방지하기 위해 사용하는 전송 프레임의 시퀀스 번호(Sequence number) 필드; 0 ~ 20 바이트의 가변 길이로써 응용에 따라 유연성을 가지며, 소스 주소(source address), 목적지 주소(destination address), PAN ID 등이 포함될 수 있는 주소(Address) 필드를 포함하는 MAC 헤더와, 가변 길이로써 최대 127 바이트를 가지며, 실제로 전송하고자 하는 데이터 부분인 프레임 페이로드(Frame Payload) 필드, 전송되는 프레임의 에러 검출 및 유효성을 확인하기 위한 프레임 체크 시퀀스(FCS:Frame Check Sequence) 필드를 보유한 MAC 푸터(MAC Footer) 필드를 포함한다.
도 4는 본 발명에 따른 게이트웨이 구조 및 맵핑 테이블들의 구성도이다.
게이트웨이(200)는 IP 망으로부터의 인바운드 트래픽(IP 네트워크->센서 네트워크)을 수신하는 IP 인터페이스부(210), IP 프로토콜과 지그비(ZigBee) 무선 센서 네트워크 프로토콜을 변환하는 프로토콜 변환부(220), 및 센서 네트워크로부터 아웃바운드 트래픽(센서 네트워크->IP 네트워크)을 수신하는 센서 네트워크 인터페이스부(230)를 포함한다.
IP 인터페이스부(210)는 IP 네트워크 상의 센서 정보 관리 서버(300)와 연결 되고, 인바운드 트래픽(IP 네트워크->센서 네트워크)을 수신한다.
프로토콜 변환부(220)는 IP 인터페이스부(210)로부터 인바운드 트래픽을 수신받아 센서 노드 주소 테이블에 의해 센서 노드 ID를 센서 노드의 네트워크 주소로 맵핑하여 IP 프로토콜을 센서 네트워크 프로토콜로 변환하고, 센서 네트워크 인터페이스부(230)로부터 아웃바운드 트래픽을 수신받아 IP 기반 시스템 주소 테이블에 의해 IP 기반 시스템 ID를 IP 주소로 맵핑하여 센서 네트워크 프로토콜을 IP 프로토콜로 변환한다.
센서 네트워크 인터페이스부(230)는 UART 시리얼 인터페이스로 싱크 노드(130)와 연결된다.
게이트웨이(200)는 센서 노드 주소 테이블(231) 및 IP 기반 시스템 주소 테이블(233)을 포함한다.
센서 노드 주소 테이블(231)은 센서 노드 고유식별자(노드 아이디 #1 ~ #n), 및 센서 노드의 네트워크 주소(네트워크 주소 #1 ~ #n)를 포함한다.
IP 기반 시스템 주소 테이블(233)은 IP 기반 시스템 고유식별자(IP 기반 시스템 아이디 #1 ~ #n), 및 IP 주소(IP 주소 #1 ~ #n)를 포함한다.
센서 노드 주소 테이블(231)의 노드 아이디는, 센서 노드가 갖는 고유한 식별자(센서 노드 ID)로 해당 네트워크 주소로 변환된다.
센서 노드 주소 테이블(231)의 센서 노드의 네트워크 주소는, 센서 네트워크에서 센서 노드들이 통신하기 위한 네트워크 계층의 주소이다.
IP 기반 시스템 주소 테이블(233)의 IP 기반 시스템 아이디는, IP 기반 시스 템이 갖는 고유한 식별자로 해당 IP 주소로 변환된다.
도 5는 본 발명에 따른 게이트웨이의 맵핑 테이블의 생성 흐름도이다.
전원이 구동된 센서 노드(100)로부터 싱크 노드(130)를 통해 게이트웨이(200)로 네트워크 주소 정보를 수신하면, 게이트웨이(200)는 센서 정보 관리 서버(300)로 센서노드 식별자 할당 요청 정보를 전송한다.
센서 정보 관리 서버(300)는 센서 노드 ID(센서 노드 식별자) 정보를 관리하며, 상기 게이트웨이(200)로부터 센서 노드 식별자 할당 요청 정보를 수신받으면, 할당된 센서 노드 ID(센서 노드의 고유한 식별자)를 게이트웨이(200)로 전송한다.
게이트웨이(200)는 센서 노드 주소 테이블을 관리하며, 센서 정보 관리 서버(300)로부터 할당된 센서 노드 ID(센서 노드 식별자)를 수신받아 센서 노드 주소 테이블에 추가/갱신/삭제 동작으로 업데이트한 후, 센서 노드(100)로 센서 노드 ID 정보를 전송한다. 센서 노드(100)는 할당받은 센서 노드 ID 정보를 저장한다.
이후, IP 기반 시스템의 센서 정보 관리 서버(300)는 할당한 센서 노드 ID(센서 노드의 고유한 식별자)를 통하여 특정 센서 노드를 접근하게 된다.
IP 망으로부터의 인바운드 트래픽은 게이트웨이(200)의 IP 인터페이스부(210)에서 수신받아, 프로토콜 변환부(220)에 의해 센서 노드 주소 테이블(231)을 참조하여 센서 노드 ID를 센서 노드의 네트워크 주소로 맵핑하여 프로토콜을 변환한 후, 센서 네트워크 인터페이스부(230)로 전송한다.
센서 네트워크로부터의 아웃바운드 트래픽은 게이트웨이(200)의 센서 네트워크 인터페이스부(230)를 통해 수신받아, 프로토콜 변환부(220)에 의해 IP 기반 시 스템 주소 테이블(233)을 참조하여 IP 기반 시스템 ID를 IP 주소로 맵핑하여 프로토콜을 변환한 후, IP 인터페이스부(210)로 전송한다.
센서 노드(100)는 IP 기반 시스템에 존재하는 센서 정보 관리 서버(300)로부터 센서 노드 ID(센서 노드의 고유한 식별자)를 할당받는다. 이 과정에서 게이트웨이(200)는 센서 노드 ID를 이용하여 센서 노드 주소 테이블(231)을 추가/갱신/삭제 과정이 이루어진다. 이후, IP 기반 시스템의 센서 정보 관리 서버(300)는 할당한 센서 노드 ID를 통하여 특정 센서 노드를 접근하게 된다.
또한, IP 기반 시스템의 센서 정보 관리 서버(300)는 게이트웨이(200)로 IP 주소 외에 자신의 고유한 IP 기반 시스템 ID를 전송하여, 게이트웨이(200)로 하여금 IP 기반 시스템 주소 테이블(233)을 생성하고 센서 노드(100)로 MAC 프레임을 전송되도록 한다.
센서 노드(100)로부터 IP 기반 시스템의 센서 정보 관리 서버(300)로 아웃바운드 트래픽으로 패킷을 전송할 때, 게이트웨이(200)는 IP 기반 시스템 아이디를 이용하여 해당 시스템의 IP 주소를 설정하여 전송한다.
게이트웨이(200)에서 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 방법은, 센서 노드 고유한 식별자(센서 노드 ID)와 센서 네트워크에서 센서 노드와 통신을 위한 네트워크 계층의 주소에 대한 맵핑 정보를 갖고 있는 센서 노드 주소 테이블(231)과, IP 기반 시스템의 식별자와 IP 주소의 맵핑 정보를 갖고 있는 IP 시스템 주소 테이블(233)을 형성하는 단계; IP 망으로부터 센서 네트워크로의 인바운드 트래픽이 발생했을 경우, 센서 노드 주소 테이블(231) 을 이용하여 센서 노드 ID(센서 노드 식별자)를 센서노드의 네트워크 주소로 맵핑하여 프로토콜 주소를 변환하여 센서 네트워크로 MAC 프레임을 전송하는 단계; 및 센서 네트워크로부터 IP 망으로의 아웃바운드 트래픽이 발생했을 경우, 센서 노드 주소 테이블(231)과 IP 시스템 주소 테이블(233)을 이용하여 IP 기반 시스템 ID를 IP 주소로 맵핑하여 프로토콜 주소를 변환하여 IP 망으로 패킷을 전송하는 단계로 이루어진다.
도 6은 IP 망으로부터의 인바운드 트래픽(IP 네트워크->센서 네트워크)을 상기 센서 노드 주소 테이블을 이용하여 프로토콜을 변환하는 순서도이다.
게이트웨이(200)는 IP 망으로부터 수신받은 패킷을 분석하여(S10), 센서 노드 주소 테이블(231)에 센서 노드 ID 정보가 존재하는지를 검색하여(S11), 센서 노드 주소 테이블(231)에서 센서 노드 ID와 맵핑된 센서 노드의 네트워크 주소를 센서 네트워크로 전달되는 패킷의 목적지 주소로 변경한다(S12). 게이트웨이(200)는 센서 노드 주소 테이블(231)에 해당 센서 노드 ID가 존재하지 않을 경우, IP 기반 시스템으로 에러 메시지를 전송한다(S13).
또한, 게이트웨이(200)는 IP 패킷을 분석하여 IP 기반 시스템의 주소가 IP 기반 시스템 주소 테이블(233)에 존재하는지를 검색하여(S14), IP 기반 시스템 ID가 존재하지 않으면 해당 IP 기반 시스템 ID와 IP 주소를 IP 시스템 주소 테이블에 추가한다(S15).
게이트웨이(200)는 IP 기반 시스템의 주소가 IP 기반 시스템 주소 테이블(233)에 존재하면, 센서 네트워크의 해당 센서 노드로 MAC 프레임을 전송한 다(S16).
도 7은 센서 네트워크로부터의 아웃바운드 트래픽(센서 네트워크->IP 네트워크)을 센서노드 주소 테이블과 IP기반 시스템 주소 테이블을 이용하여 프로토콜을 변환하는 순서도이다.
게이트웨이(200)는 센서 네트워크로부터 수신받은 패킷을 분석하여(S20) 센서 노드의 네트워크 주소 정보가 센서 노드 주소 테이블(231)에 존재하는지를 검색하여(S21) 센서 노드의 네트워크 주소 정보가 존재하지 않으면 에러 메시지를 발생시킨다(S22).
게이트웨이(200)는 센서 노드 주소 테이블(231)에 센서 노드의 네트워크 주소 정보가 존재하는 경우, 센서 노드 주소 테이블(231)에 의해 맵핑된 센서 노드 아이디 값을 얻어 IP 망으로 전송될 패킷에 정보를 추가하며, IP 기반 시스템 아이디가 IP 기반 시스템 주소 테이블(233)을 존재하는지를 검색한다(S23).
게이트웨이(200)는 IP 기반 시스템 주소 테이블에 IP 기반 시스템 아이디가 존재하지 않는 경우, 에러 메시지를 발생한다(S22).
게이트웨이(200)는 IP 기반 시스템 주소 테이블(233)에 IP 기반 시스템 아이디가 존재하는 경우, IP 기반 시스템 아이디와 맵핑된 IP 기반 시스템의 IP 주소를 획득하여(S24) IP 망으로 전송될 패킷의 목적지 주소로 설정한다(S25).
게이트웨이(200)는 IP 망으로 전송될 패킷의 목적지 주소로 수신된 패킷을 전송한다(S26).
따라서, 게이트웨이(200)는 센서 노드 주소 테이블(231)과 IP 기반 시스템 주소 테이블(233)의 두 가지 맵핑 테이블에 의해 고유한 식별자를 이용한 주소 변환 기능으로 프로토콜을 변환하여 IP 프로토콜을 사용하는 IP 기반 시스템과 비 IP 프로토콜을 사용하는 WSN 센서 노드의 통신을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
도 1은 유비쿼터스 센서 네트워크(USN)의 시스템 구성도.
도 2는 WSN 게이트웨이의 프로토콜 변환을 설명하는 도면.
도 3은 센서 네트워크에서 사용되는 IEEE 802.15.4 MAC 프레임의 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 게이트웨이 구조 및 맵핑 테이블들의 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 게이트웨이의 맵핑 테이블의 생성 흐름도.
도 6은 IP 망으로부터의 인바운드 트래픽(IP 네트워크->센서 네트워크)을 센서 노드 주소 테이블을 이용하여 프로토콜을 변환하는 순서도.
도 7은 센서 네트워크로부터의 아웃바운드 트래픽(센서 네트워크->IP 네트워크)을 센서 노드 주소 테이블과 IP기반 시스템 주소 테이블을 이용하여 프로토콜을 변환하는 순서도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 센서 노드 110: 지그비 코디네이터
120: 지그비 라우터 130: 싱크 노드
200: 게이트웨이 210: IP 인터페이스부
220: 프로토콜 변환부 230: 센서 네트워크 인터페이스부
300: 센서 정보 관리 서버

Claims (12)

  1. IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소를 변환하는 게이트웨이 시스템에 있어서,
    IP 망으로부터의 인바운드 트래픽을 수신하는 IP 인터페이스부;
    상기 인바운드 트래픽을 수신받아 센서 노드 주소 테이블에 의해 센서 노드 ID를 센서 노드의 네트워크 주소로 맵핑하여 IP 프로토콜을 센서 네트워크 프로토콜로 변환하고, 아웃바운드 트래픽을 수신받아 IP 기반 시스템 주소 테이블에 의해 IP 기반 시스템 ID를 IP 주소로 맵핑하여 센서 네트워크 프로토콜을 IP 프로토콜로 변환하는 프로토콜 변환부; 및
    센서 네트워크를 구성하는 다수의 센서 노드들과 센서 ID와 감지된 정보를 수신하는 싱크 노드와 UART 시리얼 인터페이스로 연결되고, 센서 네트워크로부터 상기 아웃바운드 트래픽을 수신하는 센서 네트워크 인터페이스부;
    를 포함하는 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서 네트워크는,
    지그비(ZigBee) 프로토콜을 사용하는 경우, 지그비 센서 노드, 지그비 코디네이터, 지그비 라우터 및 상기 싱크 노드를 포함하고, 동일한 통신 채널과 PAN ID 를 사용하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 싱크 노드는,
    센서 노드들로부터 전송된 정보들을 지그비 헤더(MAC 헤더)의 정보를 제외한 MAC 페이로드 부분만을 시리얼 통신에 맞는 헤더를 붙여 게이트웨이로 전송하고, 상기 게이트웨이로부터 센서 노드들로 전송되는 정보를 지그비 헤더를 붙여 RF 통신 채널로 MAC 프레임을 전송하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 프로토콜 변환부는,
    센서 노드 주소 테이블 및 IP 기반 시스템 주소 테이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 센서 노드 주소 테이블은,
    센서 노드 고유식별자, 및 센서 노드의 네트워크 주소를 포함하는 것을 특징 으로 하는 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 IP 기반 시스템 주소 테이블은,
    IP 기반 시스템 고유식별자, 및 IP 주소를 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 시스템.
  7. IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 방법에 있어서,
    (a) 게이트웨이가 센서 노드 ID와 센서 노드의 네트워크 주소에 대한 맵핑 정보를 갖고 있는 센서 노드 주소 테이블과, IP 기반 시스템의 식별자와 IP 주소의 맵핑 정보를 갖고 있는 IP 시스템 주소 테이블을 형성하는 단계;
    (b) IP 망으로부터 센서 네트워크로의 인바운드 트래픽을 수신하면, 상기 센서 노드 주소 테이블을 이용하여 센서 노드 ID를 센서노드의 네트워크 주소로 맵핑하여 프로토콜 주소를 변환하여 센서 네트워크로 MAC 프레임을 전송하는 단계; 및
    (c) 센서 네트워크로부터 IP 망으로의 아웃바운드 트래픽을 수신하면, 상기 센서 노드 주소 테이블과 상기 IP 시스템 주소 테이블을 이용하여 IP 기반 시스템 ID를 IP 주소로 맵핑하여 프로토콜 주소를 변환하여 IP 망으로 패킷을 전송하는 단계;
    를 포함하는 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 단계 (b)는,
    (b1) 상기 게이트웨이가 IP 망으로부터 수신된 패킷을 분석하여, 상기 센서 노드 주소 테이블에 센서 노드 ID 정보가 존재하는지를 검색하여, 센서 노드 ID와 맵핑된 센서 노드의 네트워크 주소를 센서 네트워크로 전달되는 패킷의 목적지 주소로 변경하는 단계;
    (b2) IP 패킷을 분석하여 IP 기반 시스템의 주소가 상기 IP 기반 시스템 주소 테이블에 존재하는지를 검색하여, IP 기반 시스템 ID가 존재하지 않으면 해당 IP 기반 시스템 ID와 IP 주소를 상기 IP 시스템 주소 테이블에 추가하는 단계; 및
    (b3) IP 기반 시스템의 주소가 상기 IP 기반 시스템 주소 테이블에 존재하는 경우, 센서 네트워크의 해당 센서 노드로 MAC 프레임을 전송하는 단계;
    를 포함하는 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 단계 (b1)은,
    상기 센서 노드 주소 테이블에 해당 센서 노드 ID가 존재하지 않을 경우, IP 기반 시스템으로 에러 메시지를 전송하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 단계 (c)는,
    (c1) 센서 네트워크로부터 수신받은 패킷을 분석하여, 센서 노드의 네트워크 주소 정보가 상기 센서 노드 주소 테이블에 존재하는지를 검색하는 단계;
    (c2) 상기 센서 노드 주소 테이블에 센서 노드의 네트워크 주소 정보가 존재하는 경우, 상기 센서 노드 주소 테이블에 의해 맵핑된 노드 아이디 값을 획득하여 IP 망으로 전송될 패킷에 정보를 추가하며, IP 기반 시스템 ID가 상기 IP 기반 시스템 주소 테이블을 존재하는지를 검색하는 단계;
    (c3) 상기 IP 기반 시스템 주소 테이블에 IP 기반 시스템 ID가 존재하는 경우, IP 기반 시스템 ID와 맵핑된 IP 기반 시스템의 IP 주소를 획득하여, IP 망으로 전송될 패킷의 목적지 주소로 설정하는 단계; 및
    (c4) IP 망으로 전송될 패킷의 목적지 주소로 수신된 패킷을 전송하는 단계;
    를 포함하는 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 센서 노드 주소 테이블은,
    센서 노드 고유식별자, 및 센서 노드의 네트워크 주소를 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 IP 기반 시스템 주소 테이블은,
    IP 기반 시스템 고유식별자, 및 IP 주소를 포함하는 것을 특징으로 하는 IP 기반 시스템과 WSN 노드와의 연동을 위한 고유 식별자를 이용한 주소 변환 방법.
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