KR20100108898A - 이기종 센서 네트워크의 데이터 통합 센서 네트워크 미들웨어 시스템 - Google Patents

이기종 센서 네트워크의 데이터 통합 센서 네트워크 미들웨어 시스템 Download PDF

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Abstract

이기종 센서 네트워크의 센서 데이터를 통합적으로 관리, 추출하여 사용자 어플리케이션의 요청에 특화된 데이터를 제공하는 센서 네트워크 미들웨어 시스템이 개시된다. 적어도 하나의 센서들로 구성된 적어도 하나의 센서 네트워크에서 센서 데이터를 수집하는 적어도 하나의 센싱 서버 및 센싱 서버로부터 수집된 센서 데이터를 전송받아 통합적인 데이터 관리 및 서비스를 제공하는 메인 서버로 구성되고, 센싱 서버는 수집된 센서 데이터를 XML 데이터로 변환하여 메인 서버로 전송하고, 메인 서버는 적어도 하나의 사용자 어플리케이션의 요청에 대응하여 XML 데이터를 통합하여 가공한 데이터를 제공하도록 센서 네트워크 통합 미들웨어 시스템을 구성한다. 따라서, 본 발명에 따른 센서 네트워크 미들웨어 시스템을 이용할 경우에는 센서 네트워크 어플리케이션의 개발을 용이하게 하고 종래의 다양한 센서 네트워크와의 연동이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다.
센서, 센서네트워크, 유비쿼터스, XML, 미들웨어

Description

이기종 센서 네트워크의 데이터 통합 센서 네트워크 미들웨어 시스템{SENSOR NETWORKS MIDDLEWARE SYSTEM FOR INTEGRATING HETEROGENEOUS SENSOR NETWORK DATA}
본 발명은 센서 네트워크의 미들웨어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 다양한 종류의 센서로 구성되어 있는 이기종 센서 네트워크에 있어서 다양한 포맷의 센서 데이터를 제공하는 이기종 센서 네트워크의 통합을 가능하게 하는 데이터 통합 센서 네트워크 미들웨어 시스템에 관한 것이다.
센서 네트워크는 특정지역에 다수의 센서 노드들을 배치하여 주위 환경값을 획득하고 스스로 네트워크를 형성하여 전송하는 시스템이다. 센서 네트워크는 유비쿼터스 컴퓨팅(ubiquitous computing)의 핵심 기술로서, 사용자를 둘러싸고 있는 환경의 변화를 인지하여 가변적인 서비스를 제공하는 것 등을 목적으로 하는 상황인지 컴퓨팅 기술에 필수적으로 요구되는 기반기술에 해당된다.
센서 네트워크들은 지역적으로도 다르며, 센싱하는 종류가 다르기 때문에 다양하게 구성될 수 있으며, 특히, 기존 센서 네트워크의 경우에는 센서로부터 전송되는 데이터가 표준화된 형식으로 처리되지 않기 때문에 그 단위나 표현방식에 따라서 응용 프로그램이 처리하는데 어려움이 있고 사용자별의 다양한 요구사항을 적 절히 처리하기도 어려운 문제점이 있다.
따라서, 센서 네트워크들과 사용자 어플리케이션 사이에서 양자간의 통신을 지원해주는 미들웨어(middleware)의 개발이 반드시 필요하며, 특히 센서 노드로부터 얻어지는 다양한 원(raw) 데이터를 사용자 어플리케이션에 맞게 변환해주는 것이 반드시 필요하다.
전통적인 시스템에서 미들웨어는 운영체제와 응용 프로그램 사이에 존재하는 소프트웨어의 한 계층을 의미한다. 반면, 센서 네트워크에서의 미들웨어는 커널(kernel) 레벨이 아닌 응용(application) 영역에서 사용자 혹은 상위 응용 프로그램에게 인터페이스를 제공한다는 전통적인 의미 이외에도 센서 네트워크가 가지는 특성을 고려하여야 한다.
예컨대, 센서 네트워크에 적용되기 위한 미들웨어의 요구사항으로는 다음의 몇 가지 사항이 열거될 수 있다.
첫째로, 다양한 센서 데이터를 사용 가능하도록 하기 위하여 단일화된 데이터 모델이 정립되어야 한다. 종래의 연구 중에서는 특정한 EPC 호환 센서 데이터를 고려한 경우가 있었으나, 센서 포맷에 따라서 각각의 테이블을 생성하는 문제점을 가졌다. 또한, 센서 데이터에 대한 표준화된 메시지 구조로서 발표된 SensorML은 실제 응용 서비스에서는 불필요한 센서의 입출력 인터페이스나 데이터 알고리즘까지도 포함하고 있어 센서 데이터의 교환 시 상호호환성을 위한 메시지 구조의 정형화와 경량화가 요구되어 왔다.
둘째로, 사용자 어플리케이션이 사용할 수 있는 고수준의 언어가 필요하다. 예컨대, 어플리케이션이 요구하는 요구사항을 표현할 수 있는 고수준의 언어(SQL 등)을 제공함으로써, 복잡한 이벤트를 발견하거나 처리할 수 있는 방법을 지원하여야만 한다.
셋째로, 특정 어플리케이션에 의존적이고 의미 있는 데이터까지도 제공할 수 있어야 한다. 각각의 어플리케이션이 요구하는 센싱 데이터는 하나 또는 그 이상의 센서 네트워크에서 수집된 데이터가 될 수 있으므로 이러한 데이터를 통합, 관리, 추출함으로써 각각의 어플리케이션이 요구하는 어플리케이션 의존적인 데이터를 제공할 수 있어야 한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 이기종 센서 네트워크 통합을 가능하게 하고, 센서 네트워크 사용자 어플리케이션의 개발 및 운영을 하부 센서 네트워크의 구성과는 분리시키는 것을 가능하게 하는 이기종 센서 네트워크 통합 미들웨어 시스템을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 적어도 하나의 센서들로 구성된 적어도 하나의 센서 네트워크에서 센서 데이터를 수집하는 적어도 하나의 센싱 서버 및 상기 센싱 서버로부터 수집된 센서 데이터를 전송받아 통합적인 데이터 관리 및 서비스를 제공하는 메인 서버로 구성되고, 상기 센싱 서버는 수집된 센서 데이터를 XML 데이터로 변환하여 메인 서버로 전송하고, 상기 메인 서버는 적어도 하나의 사용자 어플리케이션의 요청에 대응하여 상기 XML 데이터를 통합하여 가공한 데이터를 제공하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 통합 미들웨어 시스템을 제공한다.
여기에서, 상기 센싱 서버는, 상기 적어도 하나의 센서 네트워크와 직접 송수신하여 센서 데이터를 수집하는 디바이스 연결 레이어, 상위계층으로부터 센서 네트워크에 대한 센서 데이터 수집 요청을 수신하고, 상기 디바이스 연결 레이어를 추상화시켜 상기 디바이스 연결 레이어에 접속된 센서 네트워크에 대응되는 통신 프로토콜로 상기 수신된 센서 데이터 수집 요청을 변환하여 상기 디바이스 연결 레이어로 전달하고, 상기 디바이스 연결 레이어로부터 수신된 센서 데이터를 상기 센서 데이터 수집 요청에 대응하여 변환하여 상위계층으로 제공하는 데이터 업데이트 레이어, 상기 데이터 업데이트 레이어를 통하여 수신된 센서 데이터를 저장하고, 상위계층의 요청에 의하여 저장된 센서 데이터를 검색하거나, 상기 데이터 업데이트 레이어를 통하여 센서 네트워크로부터 센서 데이터를 수집하여, 상위계층으로 제공하는 데이터 저장 레이어 및 상기 메인 서버로부터 미리 정해진 XML 형식으로 전달되는 센서 데이터 요청을 변환하여 상기 데이터 저장 레이어로 전달하고, 상기 데이터 저장 레이어로부터 제공된 센서 데이터를 미리 정해진 XML 형식으로 변환하여 상기 메인 서버로 전달하는 데이터 처리 레이어를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 데이터 저장 레이어는 상기 데이터 처리 레이어로부터의 요청을 분류하는 클래스 분류부, 상기 데이터 업데이트 레이어로부터 수집된 센서 데이터를 실시간으로 저장하는 리얼-타임 큐, 상기 데이터 업데이트 레이어로부터 수집된 센서 데이터를 저장하는 데이터베이스를 포함하여 구성되어, 상기 리얼-타임 큐에 적재된 데이터는 순차적으로 데이터베이스에 저장되며, 상기 클래스 분류부는 상기 데이터 처리 레이어로부터의 요청이 실시간으로 센서 데이터를 요청하는 것인 경우, 상기 리얼-타임 큐에 저장된 센서 데이터를 바로 상기 데이터 처리 레이어로 전송하고, 상기 데이터 처리 레이어로부터의 요청이 상기 데이터베이스에 대한 검색 요청인 경우인 경우에는 상기 요청을 SQL 언어로 변환하여 상기 데이터베이스에 질의하여 질의결과를 상기 데이터 처리 레이어로 전송하도록 구성될 수 있다.
여기에서, 상기 메인 서버는, 상기 센싱 서버에 대한 센서 데이터 요청을 미 리 정해진 XML 형식으로 변환하여 상기 센싱 서버로 전송하고, 상기 센싱 서버로부터 미리 정해진 XML 형식으로 수신된 센서 데이터를 변환하여 상위 계층으로 전달하는 데이터 결집 레이어, 상기 데이터 결집 레이어를 통하여 상기 센싱 서버로부터 수신된 센서 데이터를 저장하고, 상위계층이 요청한 데이터 패턴 또는 센싱 조건에 따라 저장된 센서 데이터를 검색 또는 분류하여, 검색 또는 분류된 센서 데이터를 상위계층으로 제공하는 데이터 저장 레이어 및 적어도 하나의 사용자 어플리케이션으로부터 미리 정해진 XML 형식으로 전달되는 서비스 쿼리 요청을 변환하여 상기 데이터 저장 레이어로 전달하고, 상기 데이터 저장 레이어로부터 제공된 센서 데이터를 미리 정해진 XML 형식으로 변환하여 상기 적어도 하나의 사용자 어플리케이션으로 전달하는 데이터 서비스 레이어를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 상기 데이터 서비스 레이어가 적어도 하나의 사용자 어플리케이션으로부터 전달받는 서비스 쿼리 요청은 사용자 어플리케이션이 요구하는 이벤트를 포함하여 구성되며, 상기 데이터 서비스 레이어는 상기 서비스 쿼리 요청을 분석하여 상기 이벤트를 추출하여 상기 데이터 저장 레이어로 전달하며, 상기 이벤트는 센서 데이터들이 만족하여야 하는 데이터 패턴 또는 센싱 조건을 포함하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 데이터 저장 레이어는 센서 데이터들을 데이터 패턴 또는 센싱 조건에 따라서 분류하기 위한 이벤트를 저장하는 이벤트 저장소, 상기 센싱 서버를 통하여 수집한 센서 데이터와 적어도 하나의 센서 네트워크의 정보들을 저장하는 데이터 및 센서 네트워크 정보 저장소, 상기 데이터 결집 레이어로부터 수집된 센 서 데이터들이 가지는 데이터 패턴 또는 센싱 조건을 토대로 새로운 이벤트를 생성하여 상기 이벤트 저장소에 저장하는 이벤트 분석기 및 상기 데이터 서비스 레이어로부터 전달된 이벤트를 상기 이벤트 저장소에서 검색하고, 검색된 이벤트가 포함하는 데이터 패턴 또는 센싱 조건에 상응하는 센서 데이터 및 센서 네트워크 정보를 상기 데이터 및 센서 네트워크 정보 저장소에서 검색하여 상기 데이터 서비스 레이어로 전달하는 이벤트 필터를 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같은 본 발명에 따른 센서 네트워크 미들웨어 시스템을 이용할 경우에는 이기종 센서 네트워크와의 통신을 통하여 서버에 통합적인 데이터 서비스를 제공해줄 수 있다.
즉, 각 센서 네트워크에는 센서 네트워크와 단일화된 데이터 전송 및 관리를 위한 센싱 서버를 추가하여 데이터를 관리하도록 구성하고, 메인 서버를 추가하여 센싱 서버와의 통신을 통해서 다양한 종류의 데이터를 통합 관리할 수 있도록 한다. 특히, 어플리케이션 개발자는 센서 네트워크의 자원을 이용하는데 있어서, 미리 정의해둔 XML 스키마에 따른 단일화된 데이터 형식을 이용하여 센서 네트워크에 상관없이 사용자 어플리케이션의 독립적인 개발이 가능하다. 즉, 어플리케이션 개발자는 미들웨어에서 제공해주는 API를 사용하여 개발을 진행함으로써 센서 네트워크 시스템보다는 사용자의 요청에 따른 메인 서버와의 데이터 전송만을 고려하여 어플리케이션을 개발할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 센서 네트워크 미들웨어 시스템을 이용할 경우에는 기존에 존재하는 센서 네트워크들을 일일이 수정하는 작업을 수행하지 않더라도, 센서 네트워크 어플리케이션의 개발을 용이하게 하고 종래의 다양한 센서 네트워크와의 연동을 가능하게 한다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이 다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 센서 네트워크 데이터 통합 미들웨어 시스템과 본 발 명에 따른 통합 미들웨어 시스템이 적용되는 센서 네트워크 환경을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참조하면, 센서 네트워크들(130-1, 130-2, 130-3)은 각각 다양한 종류의 센서 노드들(131)이 적어도 하나 포함되어 구성될 수 있으며, 본 발명에 따른 통합 미들웨어 시스템(100)은 다양한 센서 노드들로 구성된 센서 네트워크들을 통합하여 관리하는 적어도 하나의 센싱 서버들(120-1, 120-2, 120-3) 및 센싱 서버들을 통합하여 관리하는 메인 서버(110)를 포함하여 구성될 수 있다.
이때, 각각의 센서 네트워크들(130-1, 130-2, 130-3)을 구성하는 센서 노드들은 서로 다른 출력 및 입력 포맷을 가지는 다양한 종류의 센서들을 포함하여 구성될 수 있으며, 본 발명에 따른 통합 미들웨어 시스템(100)은 이와 같은 다양한 종류의 센서 노드들이 혼재되어 구성되는 이기종(heterogeneous) 센서 네트워크에 적용되는 것에 의의를 가질 수 있다.
센서 네트워크들은 적어도 하나의 센싱 서버에 대응되도록 구성된다. 예컨대, 센서 네트워크(130-1)는 센싱 서버(120-1)에 대응되며, 센서 네트워크(130-2)는 센싱 서버(120-2)에 대응된다. 도 1에서는 하나의 센싱 네트워크가 하나의 센싱 서버에 대응되는 것을 예시하고 있으나, 둘 이상의 센싱 네트워크가 하나의 센싱 서버에 대응되는 것도 가능하며, 하나의 센싱 네트워크가 둘 이상의 센싱 서버에 대응되는 것도 가능할 수 있다.
보다 자세하게는, 본 발명에 따른 센서 네트워크 통합 미들웨어 시스템(100)은 적어도 하나의 센서들로 구성된 적어도 하나의 센서 네트워크에서 센서 데이터 를 수집하는 적어도 하나의 센싱 서버 및 센싱 서버들로부터 수집된 센서 데이터를 전송받아 통합적인 데이터 관리 및 서비스를 제공하는 메인 서버로 구성되며, 센싱 서버는 수집된 센서 데이터를 XML 데이터로 변환하여 메인 서버로 전송하고, 메인 서버는 적어도 하나의 사용자 어플리케이션(10, 11, 12)의 요청에 대응하여 XML 데이터를 통합하여 가공한 데이터를 제공하도록 구성된다.
이때, 메인 서버와 센싱 서버간에 송수신되는 센서 데이터가 취하는 XML 형식은, 센싱 서버 하부에 존재하는 센서 네트워크 및 센서 네트워크에 속한 센서 노드들의 종류와 데이터 형식과는 무관하게 통일된 데이터 형식을 취하게 되어, 이기종 센서 네트워크에 대한 데이터 통합의 기능을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 센싱 서버(120-1, 120-2, 120-3)와 메인 서버(110)간의 통신 및 메인 서버(110)와 사용자 어플리케이션들(10, 11, 12)간의 통신은 전형적인 방법인 TCP/IP 프로토콜 등을 이용하여 수행될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 센서 네트워크 통합 미들웨어 시스템을 구성하는 센싱 서버와 메인 서버의 세부적인 구성을 상술한다.
도 2는 본 발명에 따른 통합 미들웨어 시스템의 센싱 서버의 구성이 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 통합 미들웨어 시스템의 센싱 서버(120)는 디바이스 연결 레이어(device connect layer; 121), 데이터 업데이트 레이어(data update layer; 122), 데이터 저장 레이어(data storage layer; 123) 및 데이터 처 리 레이어(data process layer; 124)의 순차적인 계층 구조로 구성될 수 있다. 예컨대, 디바이스 연결 레이어(121)가 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들과의 직접적인 센서 데이터 송수신을 담당하는 최하위 계층을 형성하며, 데이터 처리 레이어(124)는 메인 서버(110)와 XML 형식으로 변환된 데이터 송수신을 담당하는 최상위 계층을 형성하게 된다.
다만, 도 2에서 예시되는 센싱 서버를 구성하는 레이어들의 명칭은 각 레이어의 기능을 대표할 수 있는 간략화된 명칭을 의미하는 것일 뿐, 레이어들의 명칭이 각각의 레이어의 기능을 한정하기 위한 것은 아니며, 두 가지 이상의 레이어의 기능이 복합되어 하나의 레이어를 구성하는 경우를 배제하는 것도 아님에 유의하여야 할 것이다.
먼저, 디바이스 연결 레이어(121)는 적어도 하나의 센서 네트워크와 직접 송수신하여 센서 데이터를 수집하는 역할을 수행한다. 즉, 디바이스 연결 레이어는 센서 네트워크와 연결된 인터페이스를 통하여 센서 네트워크로부터 원 데이터(raw data) 형태의 센서 데이터를 수집하는 역할을 수행한다. 이때, 디바이스 연결 레이어와 센서 네트워크 간의 데이터 송수신은 TCP/IP 프로토콜 등 센서 네트워크의 인터페이스 방식에 특화된 다양한 프로토콜이 채용될 수 있다. 따라서, 디바이스 연결 레이어는 본 발명에 따른 센서 네트워크 미들웨어 시스템의 데이터 통합 역할을 수행하기 위하여 하부의 센서 네트워크의 종류에 따라서 복수개가 존재하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 데이터 업데이트 레이어(122)는 상기 디바이스 연결 레이어(121) 의 상위 계층으로서, 데이터 업데이트 레이어(122)의 상위 계층인 데이터 저장 레이어(123)로부터 센서 네트워크에 대한 센서 데이터 수집 요청을 수신하고, 상기 디바이스 연결 레이어(121)에 접속된 센서 네트워크에 대응되는 통신 프로토콜로 상기 수신된 센서 데이터 수집 요청을 변환하여 상기 디바이스 연결 레이어(121)로 전달하고, 상기 디바이스 연결 레이어로부터 수신된 센서 데이터를 상기 센서 데이터 수집 요청에 대응하여 변환하여 상위계층인 데이터 저장 레이어로 제공하는 역할을 수행한다.
따라서, 데이터 업데이트 레이어는 상위계층으로부터 전달되는 메시지(message) 형태의 센서 데이터 수집 요청을 디바이스 연결 레이어의 특화된 통신 프로토콜로 변환하는 메시지 변환부(message converter; 122-1)를 포함하여 구성될 수 있다.
즉, 데이터 업데이트 레이어(122)는 센서 네트워크의 인터페이스 방식에 특화되어 있는 디바이스 연결 레이어(121)를 데이터 저장 레이어에 대하여 추상화(abstraction)시켜 상위 계층으로부터의 센서 데이터 수집 요청을 디바이스 연결 레이어에 특화된 프로토콜로 변환하여 전달하는 역할을 수행한다. 또한, 역으로 데이터 업데이트 레이어(122)는 디바이스 연결 레이어(121)로부터 전달받은 센서 데이터를 메시지 형태의 센서 데이터로 변환하여 데이터 저장 레이어에 전달하는 역할도 수행한다.
다음으로, 데이터 저장 레이어(123)는 데이터 업데이트 레이어(122)를 통하여 수신된 센서 데이터를 저장하고, 상위계층인 데이터 처리 레이어(124)의 요청에 의하여 저장된 센서 데이터를 검색하거나, 데이터 업데이트 레이어(122)를 통하여 센서 네트워크로부터 센서 데이터를 수집하여, 상위계층인 데이터 처리 레이어(124)로 제공하는 역할을 수행한다.
이를 위하여, 데이터 저장 레이어는 다시 데이터 업데이트 레이어로부터 수집된 센서 데이터를 실시간으로 저장하는 리얼-타임 큐(real-time queue; 123-1), 데이터 처리 레이어로부터의 요청을 분류하는 클래스 분류부(class division; 123-2), 데이터 업데이트 레이어로부터 수집된 센서 데이터를 저장하는 데이터베이스(database; 123-3) 및 상기 데이터 처리 레이어로부터의 요청을 SQL 언어로 변환하는 SQL 변환부(123-4)를 포함하여 세부적으로 구성될 수 있다.
데이터 저장 레이어(123)는 데이터 업데이트 레이어(122)로부터 전달되는 데이터를 우선 순차적으로 리얼-타임 큐(123-1)에 저장하고, 리얼-타임 큐를 거쳐서 데이터베이스(123-3)에도 데이터 업데이트 레이어(122)로부터 전달된 데이터가 지속적으로 저장되도록 구성된다.
이때, 데이터 저장 레이어에 대한 데이터 처리 레이어로부터의 센서 데이터 요청은 즉시적(instantaneous)인 것일 수도 있으며, 기존에 저장된 센서 데이터에 대한 쿼리(query) 요청일 수도 있다.
따라서, 클래스 분류부(123-2)는 데이터 처리 레이어(124)로부터의 요청이 실시간으로 센서 데이터를 요청하는 것 인지와 데이터베이스에 적재되어 있는 센서 데이터에 대한 검색 또는 조회 요청인 경우를 판별하는 동작을 수행한다.
이때, 데이터 처리 레이어로부터의 요청이 실시간으로 센서 데이터를 요청하 는 것인 경우에는, 리얼-타임 큐(123-1)에 저장된 센서 데이터를 바로 데이터 처리 레이어로 전송하고, 데이터 처리 레이어로부터의 요청이 데이터베이스에 적재되어 있는 센서 데이터에 대한 검색 또는 조회 요청인 경우에는 데이터 처리 레이어로부터의 요청을 SQL(Structured Query Language) 언어로 변환하여 데이터베이스에 질의하고 그 질의결과를 상기 데이터 처리 레이어로 전송하도록 데이터 저장 레이어(123)는 구성될 수 있다.
한편, 여기에서 데이터베이스(123-3)는 관계형(relational) 데이터베이스 또는 객체지향형(object-oriented) 데이터베이스 등의 데이터베이스 형식과는 무관하게 표준화된 SQL 언어를 지원하는 데이터베이스로 구성되어야 함은 당연하다.
마지막으로, 데이터 처리 레이어(124)는 메인 서버로부터 미리 정해진 스키마(schema)로 구성된 XML 형식으로 전달되는 센서 데이터 요청을 변환하여 데이터 저장 레이어(123)로 전달하고, 상기 데이터 저장 레이어로부터 제공된 센서 데이터를 미리 정해진 스키마로 구성된 XML 형식으로 변환하여 상기 메인 서버로 전달하는 역할을 수행한다.
즉, 데이터 처리 레이어(124)는 센싱 서버의 최상위 계층으로서 센싱 서버와 메인 서버간의 송수신을 XML 형식의 단일화된 데이터 모델로 수행하는 역할을 수행한다. 예컨대, XML 형식의 단일화된 데이터 모델을 취하는 것에 의해서 센싱 서버와 메인 서버는 서로 다른 벤더에 의해서 개발될지라도, 상호간의 데이터 호환성을 유지시킬 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 미들웨어 시스템의 메인 서버의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 미들웨어 시스템의 메인 서버(110)는 데이터 결집 레이어(data aggregate layer; 111), 데이터 저장 레이어(data storage layer; 112) 및 데이터 서비스 레이어(data service layer; 113)의 순차적인 계층 구조로 구성될 수 있다. 예컨대, 데이터 결집 레이어(111)가 센싱 서버들과의 송수신을 담당하는 하위 계층을 형성하며, 데이터 서비스 레이어(113)는 사용자 어플리케이션들과의 통신을 담당하는 상위 계층을 형성하게 된다.
다만, 도 3에서 예시되는 메인 서버를 구성하는 레이어들의 명칭은 도 2를 통하여 예시되는 센싱 서버를 구성하는 레이어들의 명칭과 마찬가지로, 각 레이어의 기능을 대표할 수 있는 간략화된 명칭으로 정의된 것일 뿐, 레이어들의 명칭이 각각의 레이어의 기능을 한정하기 위한 것은 아니며, 두 가지 이상의 레이어의 기능이 복합되어 하나의 레이어를 구성하는 경우를 배제하는 것도 아님에 유의하여야 할 것이다.
먼저, 데이터 결집 레이어(111)는 적어도 하나의 센싱 서버에 대한 센서 데이터 요청을 미리 정해진 XML 형식으로 변환하여 센싱 서버로 전송하고, 센싱 서버로부터 미리 정해진 XML 형식으로 수신된 센서 데이터를 변환하여 상위 계층인 데이터 저장 레이어(112)로 전달하는 역할을 수행하는 레이어이다.
다음으로, 데이터 저장 레이어(112)는 상기 데이터 결집 레이어를 통하여 상기 센싱 서버로부터 수신된 센서 데이터를 저장하고, 상위계층인 데이터 서비스 레 이어(113)가 요청한 데이터 패턴 또는 센싱 조건에 따라 저장된 센서 데이터를 검색 또는 분류하여, 검색 또는 분류된 센서 데이터를 상위계층인 데이터 서비스 레이어(113)로 제공하는 레이어이다.
보다 구체적으로 데이터 저장 레이어(112)는 이벤트 저장소(event repository; 112-1), 데이터 및 센서 네트워크 정보 저장소(data and sensor network information repository; 112-2), 이벤트 분석기(event analyzer; 112-3) 및 이벤트 필터(event filter; 112-4)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 이벤트 저장소(112-1)는 센서 데이터들을 데이터 패턴(data pattern) 또는 센싱 조건(sensing condition)에 따라서 분류하기 위한 이벤트(event)를 저장하는 구성요소에 해당된다.
한편, 본 발명에 따른 데이터 저장 레이어에서의 이벤트(event)는 센서 데이터들이 만족하여야 하는 데이터 패턴 또는 센싱 조건을 포함하는 정보로서, 센서 데이터들의 분류 조건을 제공하기 위한 기준을 의미한다. 즉, 이벤트는 각각의 사용자 어플리케이션이 자신에게 특화된 센서 데이터를 요청하기 위해서 본 발명에 따른 미들웨어 시스템에 대하여 전달하는 정보를 의미한다.
예컨대, 사용자 어플리케이션은 자신에게 필요한 센서 데이터를 전달받기 위해서 모든 센서 네트워크의 모든 센서 데이터를 직접 수집하여 분석하는 작업을 거칠 필요가 없이, 자신에게 필요한 센서 데이터가 가지는 데이터 패턴 및 센싱 조건을 이벤트라는 형태로 메인서버에게 전달하게 된다.
다음으로, 데이터 및 센서 네트워크 정보 저장소(112-2)는 센싱 서버를 통하 여 수집한 센서 데이터와 적어도 하나의 센서 네트워크의 정보들을 저장하는 구성요소이다. 즉, 데이터 및 센서 네트워크 정보 저장소(112-2)는 메인 서버에 연결된 센싱 서버들에 대응되어 있는 적어도 하나의 센서 네트워크에 대한 자세한 정보와, 각각의 센서 네트워크로부터 수집된 센서 데이터들을 저장하고 있는 구성요소이다.
이벤트 분석기(112-3)는 데이터 결집 레이어(111)로부터 수집된 센서 데이터들이 가지는 데이터 패턴 또는 센싱 조건을 토대로 새로운 이벤트를 생성하여 상기 이벤트 저장소에 저장하는 구성요소이다. 즉, 이벤트 분석기()는 지속적으로 데이터 결집 레이어를 통하여 수집된 센서 데이터들을 분석하여, 센서 데이터들이 가지는 특정의 데이터 패턴 또는 센싱 조건들을 추출하여 새롭게 추출된 특정의 데이터 패턴 또는 센싱 조건을 이벤트로서 생성하여 이벤트 저장소(112-1)에 저장하게 된다.
마지막으로, 이벤트 필터(112-4)는 데이터 서비스 레이어(113)로부터 전달된 요청 이벤트를 상기 이벤트 저장소(112-1)에서 검색하고, 검색된 이벤트가 포함하는 데이터 패턴 또는 센싱 조건에 상응하는 센서 데이터 및 센서 네트워크 정보를 데이터 및 센서 네트워크 정보 저장소(112-2)에서 검색하여 데이터 서비스 레이어(113)로 다시 전달하는 구성요소이다.
마지막으로, 메인 서버를 구성하는 최상위 계층인 데이터 서비스 레이어(113)는 적어도 하나의 사용자 어플리케이션으로부터 미리 정해진 XML 형식으로 전달되는 서비스 쿼리(Servicequery) 요청을 변환하여 데이터 저장 레이어로 전달하고, 상기 데이터 저장 레이어로부터 제공된 센서 데이터를 미리 정해진 XML 형식 으로 변환하여 상기 적어도 하나의 사용자 어플리케이션으로 전달하는 레이어이다.
이때, 상기 데이터 서비스 레이어가 적어도 하나의 사용자 어플리케이션으로부터 전달받는 서비스 쿼리 요청은 사용자 어플리케이션이 요구하는 이벤트를 포함하여 구성되며, 상기 데이터 서비스 레이어는 상기 서비스 쿼리 요청을 분석하여 상기 이벤트를 추출하여 상기 데이터 저장 레이어로 전달하도록 구성될 수 있다.
예컨대, 사용자 어플리케이션은 각각의 사용자 어플리케이션에 특화되어 있는 어플리케이션 의존적인 센서 데이터를 본 발명에 따른 미들웨어 시스템으로부터 입수하기 위해서, 센서 데이터에 대한 데이터 패턴 또는 센싱 조건을 포함하는 이벤트라는 정보를 서비스 쿼리 요청에 포함시켜 메인 서버의 데이터 서비스 레이어에 요청하게 된다.
즉, 각각의 사용자 어플리케이션이 모든 센서 네트워크로부터 모든 센서 데이터를 입수하여 분류하거나 검색하는 작업을 수행할 필요 없이, 메인 서버에 대해서 이벤트가 포함된 서비스쿼리 요청을 전달하는 것만으로, 사용자 어플리케이션이 요청한 이벤트에 해당되는 센서 데이터를 여러 센서 네트워크로부터 통합적으로 추출하여 사용자 어플리케이션에 제공할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 센서 네트워크 데이터 통합 미들웨어 시스템과 본 발명에 따른 통합 미들웨어 시스템이 적용되는 센서 네트워크 환경을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명에 따른 통합 미들웨어 시스템의 센싱 서버의 구성이 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 미들웨어 시스템의 메인 서버의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
<도면에 사용된 주요부호의 설명>
100: 센서 네트워크 미들웨어 시스템
110: 메인 서버 120: 센싱 서버
111: 데이터 결집 레이어 112: 데이터 저장 레이어
113: 데이터 서비스 레이어
121: 디바이스 연결 레이어 122: 데이터 업데이트 레이어
123: 데이터 저장 레이어 124: 데이터 처리 레이어

Claims (6)

  1. 적어도 하나의 센서들로 구성된 적어도 하나의 센서 네트워크에서 센서 데이터를 수집하는 적어도 하나의 센싱 서버; 및
    상기 센싱 서버로부터 수집된 센서 데이터를 전송받아 통합적인 데이터 관리 및 서비스를 제공하는 메인 서버로 구성되고,
    상기 센싱 서버는 수집된 센서 데이터를 XML 데이터로 변환하여 메인 서버로 전송하고, 상기 메인 서버는 적어도 하나의 사용자 어플리케이션의 요청에 대응하여 상기 XML 데이터를 통합하여 가공한 데이터를 제공하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 통합 미들웨어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센싱 서버는,
    상기 적어도 하나의 센서 네트워크와 직접 송수신하여 센서 데이터를 수집하는 디바이스 연결 레이어;
    상위계층으로부터 센서 네트워크에 대한 센서 데이터 수집 요청을 수신하고, 상기 디바이스 연결 레이어를 추상화시켜 상기 디바이스 연결 레이어에 접속된 센서 네트워크에 대응되는 통신 프로토콜로 상기 수신된 센서 데이터 수집 요청을 변환하여 상기 디바이스 연결 레이어로 전달하고, 상기 디바이스 연결 레이어로부터 수신된 센서 데이터를 상기 센서 데이터 수집 요청에 대응하여 변환하여 상위계층 으로 제공하는 데이터 업데이트 레이어;
    상기 데이터 업데이트 레이어를 통하여 수신된 센서 데이터를 저장하고, 상위계층의 요청에 의하여 저장된 센서 데이터를 검색하거나, 상기 데이터 업데이트 레이어를 통하여 센서 네트워크로부터 센서 데이터를 수집하여, 상위계층으로 제공하는 데이터 저장 레이어; 및
    상기 메인 서버로부터 미리 정해진 XML 형식으로 전달되는 센서 데이터 요청을 변환하여 상기 데이터 저장 레이어로 전달하고, 상기 데이터 저장 레이어로부터 제공된 센서 데이터를 미리 정해진 XML 형식으로 변환하여 상기 메인 서버로 전달하는 데이터 처리 레이어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 통합 미들웨어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 데이터 저장 레이어는 상기 데이터 처리 레이어로부터의 요청을 분류하는 클래스 분류부, 상기 데이터 업데이트 레이어로부터 수집된 센서 데이터를 실시간으로 저장하는 리얼-타임 큐, 상기 데이터 업데이트 레이어로부터 수집된 센서 데이터를 저장하는 데이터베이스 및 상기 데이터 처리 레이어로부터의 요청을 SQL 언어로 변환하는 SQL 변환부를 포함하여 구성되어, 상기 리얼-타임 큐에 적재된 데이터는 순차적으로 데이터베이스에 저장되며,
    상기 클래스 분류부는 상기 데이터 처리 레이어로부터의 요청이 실시간으로 센서 데이터를 요청하는 것인 경우, 상기 리얼-타임 큐에 저장된 센서 데이터를 바 로 상기 데이터 처리 레이어로 전송하고, 상기 데이터 처리 레이어로부터의 요청이 상기 데이터베이스에 대한 검색 요청인 경우인 경우에는 상기 요청을 SQL 변환부에서 SQL 언어로 변환하여 상기 데이터베이스에 질의하여 질의결과를 상기 데이터 처리 레이어로 전송하도록 하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 통합 미들웨어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 메인 서버는,
    상기 센싱 서버에 대한 센서 데이터 요청을 미리 정해진 XML 형식으로 변환하여 상기 센싱 서버로 전송하고, 상기 센싱 서버로부터 미리 정해진 XML 형식으로 수신된 센서 데이터를 변환하여 상위 계층으로 전달하는 데이터 결집 레이어;
    상기 데이터 결집 레이어를 통하여 상기 센싱 서버로부터 수신된 센서 데이터를 저장하고, 상위계층이 요청한 데이터 패턴 또는 센싱 조건에 따라 저장된 센서 데이터를 검색 또는 분류하여, 검색 또는 분류된 센서 데이터를 상위계층으로 제공하는 데이터 저장 레이어; 및
    적어도 하나의 사용자 어플리케이션으로부터 미리 정해진 XML 형식으로 전달되는 서비스 쿼리 요청을 변환하여 상기 데이터 저장 레이어로 전달하고, 상기 데이터 저장 레이어로부터 제공된 센서 데이터를 미리 정해진 XML 형식으로 변환하여 상기 적어도 하나의 사용자 어플리케이션으로 전달하는 데이터 서비스 레이어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 통합 미들웨어 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 데이터 서비스 레이어가 적어도 하나의 사용자 어플리케이션으로부터 전달받는 서비스 쿼리 요청은 사용자 어플리케이션이 요구하는 이벤트를 포함하여 구성되며, 상기 데이터 서비스 레이어는 상기 서비스 쿼리 요청을 분석하여 상기 이벤트를 추출하여 상기 데이터 저장 레이어로 전달하며,
    상기 이벤트는 센서 데이터들이 만족하여야 하는 데이터 패턴 또는 센싱 조건을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 통합 미들웨어 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 데이터 저장 레이어는
    센서 데이터들을 데이터 패턴 또는 센싱 조건에 따라서 분류하기 위한 이벤트를 저장하는 이벤트 저장소;
    상기 센싱 서버를 통하여 수집한 센서 데이터와 적어도 하나의 센서 네트워크의 정보들을 저장하는 데이터 및 센서 네트워크 정보 저장소;
    상기 데이터 결집 레이어로부터 수집된 센서 데이터들이 가지는 데이터 패턴 또는 센싱 조건을 토대로 새로운 이벤트를 생성하여 상기 이벤트 저장소에 저장하는 이벤트 분석기; 및
    상기 데이터 서비스 레이어로부터 전달된 이벤트를 상기 이벤트 저장소에서 검색하고, 검색된 이벤트가 포함하는 데이터 패턴 또는 센싱 조건에 상응하는 센서 데이터 및 센서 네트워크 정보를 상기 데이터 및 센서 네트워크 정보 저장소에서 검색하여 상기 데이터 서비스 레이어로 전달하는 이벤트 필터를 포함한 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 통합 미들웨어 시스템.
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