KR20120067923A - 무선 센서 네트워크 시스템 및 그 통신 방법 - Google Patents

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강호용
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Abstract

적어도 하나의 센서 네트워크를 포함하는 무선 센서 네트워크 시스템에서, 센서 네트워크에 포함되는 센서 노드로부터 수신되는 메시지가 미리 설정된 서비스에 해당하는 경우, 상기 무선 센서 네트워크 시스템이 상기 센서 노드가 위치되어 있는 서비스 지역의 무선랜 시스템을 토대로 하는 무선랜 오버레이 네트워크를 형성한다. 그리고 형성된 무선랜 오버레이 네트워크를 통하여 상기 서비스에 대응하는 데이터 송수신이 이루어진다.

Description

무선 센서 네트워크 시스템 및 그 통신 방법{System for wireless sensor network and communication method thereof}
본 발명은 무선 센서 네트워크에 관한 것으로, 더욱 상세하게 말하자면, 무선랜 시스템과 연동하여 통신하는 무선 센서 네트워크 시스템 및 그의 통신 방법에 관한 것이다.
무선 센서네트워크는 대부분 저전력 요구사항 등에 적합한 지그비(ZigBee) 기반으로 구성되고 있다. 신뢰성 확보가 필요한 무선 통신 서비스를 위해서는 다중 경로 네트워크 구성이 가능한 연결 구조가 효과적이나, 저전력 근거리 통신에 최적화된 지그비 기반의 네트워크는 무선 채널 환경에 따라 이러한 요구사항을 만족하는 것이 쉽지 않다.
또한 기존의 지그비 기술은 활성 주기를 조절하는 점검 처리(Polling) 유형의 동작으로 저전력 요구를 만족하고 있으므로, 사건이 발생할 때 처리하는 사건 대응(Event-driven) 유형의 서비스를 위해서는 일정 시간의 지연이 불가피하게 발생하며, 이로 인하여 저전력 특성이 사건 대응 제한시간에 따라 제한될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 무선랜 시스템이 오버레이(overlay) 되어 효율적인 통신을 제공하는 무선 센서 네트워크 시스템 및 그 통신 방법을 제공하는 것이다.
또한 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 사건 처리 지연을 감소시키는 무선 센서 네트워크 시스템 및 그 통신 방법을 제공하는 것이다.
위의 과제를 위한 본 발명의 특징에 따른 방법은, 적어도 하나의 센서 네트워크를 포함하는 무선 센서 네트워크 시스템에서의 통신 방법이며, 센서 네트워크에 포함되는 센서 노드로부터 메시지를 수신하는 단계; 상기 수신된 메시지가 미리 설정된 서비스에 해당하는 메시지인지를 판단하는 단계; 상기 수신된 메시지가 미리 설정된 서비스에 해당하는 경우, 상기 무선 센서 네트워크 시스템이 상기 센서 노드가 위치되어 있는 서비스 지역의 무선랜 시스템을 토대로 하는 무선랜 오버레이 네트워크를 형성하는 단계; 및 상기 무선랜 오버레이 네트워크를 통하여 상기 센서 노드로부터 전달되는 데이터가 처리되는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 형성하는 단계는, 상기 무선 센서 네트워크 시스템이 백본 네트워크로 네트워크 주소를 요청하는 메시지를 전송하는 단계; 상기 백본 네트워크로부터 주소 요청에 따른 응답 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 수신한 응답 메시지를 상기 센서 노드가 위치된 서비스 지역의 무선랜 시스템으로 전송하여 무선랜 오버레이 네트워크를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
이 경우, 상기 데이터가 처리되는 단계는 상기 센서 노드가 상기 무선랜 시스템으로부터 할당된 주소를 포함하는 응답 메시지를 수신하는 단계; 및 상기 센서 노드가 상기 할당된 주소를 토대로 상기 무선랜 시스템을 통하여 형성되는 무선랜 오버레이 네트워크를 통하여 데이터를 송수신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따른 무선 센서 네트워크 시스템은, 복수의 센서 노드를 포함하는 센서 네트워크; 및 상기 센서 네트워크와 백본 네트워크 사이에서 게이트웨이로 기능하여 데이터 전달을 수행하는 로컬 서버를 포함하고, 상기 로컬 서버는 상기 센서 노드로부터 수신되는 메시지가 미리 설정된 서비스에 해당하는 경우, 상기 센서 네트워크가 위치되어 있는 서비스 지역의 무선랜 시스템을 토대로 하는 무선랜 오버레이 네트워크를 형성하는 오버레이 관리부를 포함한다.
여기서, 상기 로컬 서버의 오버레이 관리부는 상기 백본 네트워크로부터 네트워크 주소를 요청하는 메시지를 전송한 다음에 백본 네트워크로부터 수신되는 응답에 해당하는 메시지를 상기 센서 노드가 위치되어 있는 서비스 지역의 무선랜 시스템으로 전송하여, 상기 센서 노드가 상기 할당된 주소를 토대로 상기 무선랜 시스템을 통하여 데이터를 송수신하도록 한다.
이러한 특징을 가지는 본 발명에서, 상기 미리 설정된 서비스는 활성과 비활성 주기를 조절하는 점검 처리(polling) 유형의 서비스일 수 있다. 또는, 상기 미리 설정된 서비스는 사건이 발생할 때 해당하는 데이터를 처리하는 사건 대응 유형의 서비스일 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 지그비(ZigBee) 기반의 무선 센서 네트워크와 무선랜 시스템이 함께 공존하는 무선 센서 네트워크 시스템이 구성되어, 보다 효과적으로 비정상 상황을 대비할 수 있는 다중 경로망 구성이 가능하다. 또한 상시 대기 특성을 가지는 무선랜 시스템을 사용하여 사건 대응 유형의 서비스에 보다 효과적으로 대처할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템의 구조를 나타낸 도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템에서의 데이터 전달 네트워크의 논리적 구조를 나타낸 예시도이다.
도 3은 도 2에 예시된 네트워크 구조에서, 무선랜 오버레이 네트워크를 이용한 데이터 전달을 나타낸 예시도이다.
도 4는 일반적인 센서 네트워크에서의 데이터 전달을 나타낸 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 메시지의 포맷을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템에서의 통신 방법의 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템 및 그 통신 방법에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템의 구조를 나타낸 도이다.
첨부한 도 1에서와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템(1)은 적어도 하나의 센서 네트워크(10)와 적어도 하나의 로컬 서버(20)를 포함하며, 센서 네트워크(10)와 로컬 서버(20)는 무선랜 시스템(30)과 연결된다. 적어도 하나의 센서 네트워크가 무선랜 시스템(30)의 서비스가 제공되는 지역 내에 위치되며, 이러한 지역 내에 위치되는 센서 네트워크(10)가 로컬 서버(20)를 통하여 백본 네트워크(40)와 연결된다.
센서 네트워크(10)는 복수의 센서 노드(11)를 포함하며, 센서 노드(11)는 센서 네트워크 접속을 위한 지그비(Zigbee) 접속 기능과 무선랜 접속 기능을 가지는 무선 접속 장치이다. 센서 네트워크(10)에 포함되는 센서 노드들 중에서 하나의 센서 노드가 싱크 노드로 기능할 수 있으며, 싱크 노드는 다른 센서 노드들이 전송하는 데이터를 수집하고 가공하여 로컬 서버(20)로 전달할 수 있다. 센서 노드들은 해당 지역의 환경 등 요구되는 센싱 데이터를 수집하며, 지그비 기반의 프로토콜에 따라 데이터를 전달한다. 이를 위하여 센서 노드(20)는 무선랜 기반의 통신을 위한 제1 변조 방식 및 지그비 기반의 통신을 위한 제2 변조 방식 중 하나의 방식을 선택하여 데이터를 처리하여 전송한다. 예를 들어, 무선랜 관련 기술에서 제공하는 최저 전송률을 가지는 변조 방식 DSSS(direct sequence spread spectrum)/DBPSK(different binary phase shift keying)와 DSSS/DQPSK(differential quadrature phase shift keying)는 지그비의 DSSS/OQPSK(offset quadrature phase shift keying)와 하드웨어적으로 유사한 기술이다. 본 발명의 실시 예에 따른 센서 노드(11)의 물리 계층은 이러한 서로 다른 두 개의 변조 방식을 선택하여 사용하는 형태로 구성될 수 있다. 위에 예시된 변조 방식들은 백오프(Backoff) 파라미터에서 일부 차이는 있지만, 두 방식 모두 공통적으로 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 기반의 MAC(media access control)을 사용할 수 있다. 따라서 동일 엔진을 사용하면서 두 변조 방식 중 하나를 선택하는 방식으로 센서 노드를 용이하게 구현할 수 있다.
싱크 노드를 센서 노드들에게 센싱 데이터를 수집하는 센싱 작업을 요구하거나 센서 노드들로부터의 센싱 데이터를 취합하여 처리하며, 외부의 로컬 서버(20)와 통신한다. 여기서는 게이트웨이 기능을 하는 별도의 서버를 도시하였으나, 이러한 서버 대신에 싱크 노드가 게이트웨이의 기능을 하는 형태로 센서 네트워크를 구현할 수 있다. 본 발명의 실시 예에선 로컬 서버(20)는 싱크 노드와 개별적으로 구현되는 외부 서버일 수도 있고, 싱크 노드일 수도 있다.
로컬 서버(20)는 백본 네트워크(40)에 위치한 원격 서버(41)와 통신하여 센서 네트워크로부터의 데이터를 백본 네트워크(40)로 전달하고, 백본 네트워크(40)로부터의 데이터를 센서 네트워크로 전달하는 게이트웨이로 기능한다. 예를 들어, 외부 네트워크가 IP 기반의 인터넷인 경우, 로컬 서버(20)는 센서 네트워크와 인터넷 사이에서 프로토콜을 상호 변환(예를 들어, 인터넷 프로토콜과 센서 네트워크 프로토콜간의 변환뿐만 아니라 MAC/PHY 프로토콜의 변환을 포함할 수 있음)하여 데이터가 송수신될 수 있도록 하는 게이트웨이로 기능할 수 있다.
또한 로컬 서버(20)는 소정 서비스를 제공하는 경우에 무선랜 시스템(40)을 이용하여 오버레이 네트워크를 구성하여 다중 경로망을 형성하고, 다중 경로망을 통한 우회 통신 등이 이루어지도록 하는 오버레이 네트워크 관리 기능을 수행할 수 있다.
이를 위하여, 로컬 서버(20)는 센서 네트워크(10)를 백본 네트워크(40)와 같은 외부의 네트워크와 연동시키는 중계 역할을 수행하는 게이트웨이 관리부(21)를 포함하며, 특정 서비스가 제공되는 경우에 센서 네트워크를 무선랜 시스템(30)으로 연결시켜서 무선랜 오버레이 네트워크를 형성하는 오버레이 관리부(22)를 더 포함한다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따른 로컬 서버(20)는 반드시 오버레이 네트워크 관리부(22)를 포함하는 형태로 구현되는 것에 한정되는 것은 아니며, 게이트웨이 관리부(21)를 포함하는 형태로만 구현될 수도 있다. 무선랜 오버레이 사용을 위한 일부 프로토콜을 제외한 네트워킹과 그 상위 계층은 센서 네트워크로 동작한다.
본 발명의 실시 예에서 무선랜 오버레이 네트워크를 구성하는 것은 로컬 서버(20)에서만 이루어지는 것이 아니라, 백본 네트워크(40)의 원격 서버(41)에서 이루어질 수도 있으며, 복수의 로컬 서버가 있으면 소정의 로컬 서버는 무선랜 오버레이 네트워크 관리 기능을 수행하는 형태로 구현되고, 일부 로컬 서버는 무선랜 오버레이 네트워크 관리 기능을 수행하지 않는 형태로 구현될 수 있다.
무선랜 시스템(30)은 센서 네트워크(10) 및 로컬 서버(20)와 연계하여 무선랜 오버레이 네트워크를 형성하며, 이를 위하여 액세스 포인트(31)를 포함한다. 무선랜 오버레이 네트워크는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템(1)에서 우회 통신 경로나 사건 대응 처리 경로로 사용될 수 있다. 이를 위하여, 무선랜 시스템(30)의 액세스 포인트(31)는 오버레이 네트워크 관리 기능을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템(1)에서의 데이터 전달 네트워크의 논리적 구조를 나타낸 예시도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템(1)에서, 도 2에 예시된 바와 같이, 복수의 센서 네트워크(11,12,13)들이 서로 다른 무선랜 시스템(30-1,30-2)의 서비스 지역에 위치하고, 각 센서 네트워크들이 해당하는 로컬 서버(21,22,23)를 통하여 백본 네트워크(40)에 연결될 수 있다.
예를 들어, 제1 센서 네트워크(11)와 제2 센서 네트워크(12)가 하나의 무선랜 시스템(30-1)의 서비스 지역(예를 들어, Wi-Fi 존) 내에 위치하면서 각각 대응하는 로컬 서버(21,22)를 통하여 백본 네트워크(40)에 연결될 수 있다. 그리고 제3 센서 네트워크(13)가 다른 무선랜 시스템(30-2)의 서비스 지역 내에 위치하면서 해당 로컬 서버(23)를 통하여 백본 네트워크(40)에 연결될 수 있다. 여기서 제3 센서 네트워크(13)는 홈 센서 네트워크일 수 있으며, 로컬 서버(23)는 홈 센서 네트워크에서의 홈 서버일 수 있다.
이와 같은 네트워크 환경에서, 각 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들은 도 2에서와 같이, 기존 센서 네트워크를 형성하면서 무선랜을 통한 무선랜 오버레이 네트워크를 형성할 수 있다.
도 3은 도 2에 예시된 네트워크 구조에서, 무선랜 오버레이 네트워크를 이용한 데이터 전달을 나타낸 예시도이며, 도 4는 일반적인 센서 네트워크에서의 데이터 전달을 나타낸 예시도이다.
무선랜 센서 네트워크 시스템(1)에서, 각 센서 노드는 무선 송수신기(도시하지 않음)의 활성 및 비활성 상태를 제어하면서 활성 상태에서 송수신이 이루어지도록 하여 저전력 동작이 이루어지도록 한다. 특히 센서 노드는 소정 주기에 따라 폴링(polling) 요청을 싱크 노드로 전송하며, 싱크 노드는 폴링 요청이 있는 센서 노드에 대하여 데이터를 전달한다. 이와 같이 활성과 비활성 주기를 조절하는 점검 처리 유형의 제1 서비스에 대하여, 무선랜 오버레이 네트워크가 구성되며, 그 결과 제1 서비스에 대한 데이터가 무선랜 오버레이 네트워크를 통하여 송수신된다.
이외에도 사건이 발생할 때 해당하는 데이터를 처리하는 사건 대응 유형의 서비스(event-driven service)인 제2 서비스에 대해서도, 무선랜 오버레이 네트워크가 구성되어 제2 서비스에 대한 데이터가 무선랜 오버레이 네트워크를 통하여 송수신될 수 있다. 제2 서비스에 따른 데이터는 사건 발생 순서에 따라 처리되기 때문에 긴급하게 전송되어야 하는 태스크가 현재 수행중인 태스크를 선점하지 못하여 사건 처리 지연을 증가시킬 수 있다. 그러므로 제2 서비스에 따른 데이터가 발생되는 경우 무선랜 오버레이 네트워크를 형성하여 해당 데이터가 무선랜 오버레이 네트워크를 통하여 처리될 수 있도록 한다.
무선랜 오버레이 네트워크를 형성하는 경우, 도 3에서와 같이, 각 센서 네트워크(11,12,13)의 센서 노드들이나 해당 센서 네트워크의 로컬 서버(21,22,23)들은 형성된 무선랜 오버레이 네트워크와 연결된다. 무선랜 오버레이 네트워크는 해당 센서 네트워크가 위치되어 있는 지역에 대응하는 무선랜 시스템(30-1,30-2)과 연동하여 형성된다. 예를 들어, 제1 센서 네트워크(11)의 각 센서 노드들은 무선랜 시스템(30-1)의 액세스 포인트(311)와 연결되어 무선랜 오버레이 네트워크를 사용한다. 그리고 제1 센서 네트워크(11)의 로컬 서버(21)도 무선랜 시스템(30-1)의 액세스 포인트(311)와 연결되어 무선랜 오버레이 네트워크를 사용한다. 또한 제2 센서 네트워크(12)의 각 센서 노드들은 무선랜 시스템(30-1)의 액세스 포인트(312)와 연결되어 무선랜 오버레이 네트워크를 사용한다. 그리고 제2 센서 네트워크(12)의 로컬 서버(22)도 무선랜 시스템(30-1)의 액세스 포인트(312)와 연결되어 무선랜 오버레이 네트워크를 사용한다. 이러한 무선랜 오버레이 네트워크는 기존 센서 네트워크에서의 데이터가 전달되는 경로(이하, 기존 통신 경로라고 명명함) 이외의 우회 통신 경로로서 기능할 수 있다.
반면, 기존 센서 네트워크에서는 도 4에서와 같이, 센서 네트워크들(11,12,13)과 로컬서버(21,22,23)에 대하여 기존 통신 경로만이 형성되어 있으므로, 데이터들이 센서 네트워크 상에서의 센서 노드들에 의하여 형성되어 있는 기존 통신 경로만을 통하여 송수신된다. 그러므로 제1 서비스나 제2 서비스가 발생되는 경우, 해당 서비스에 대응하는 데이터 송수신을 위한 시간 지연이 발생된다. 이 때 도 4와 같이 예시된 기존 통신 경로 이외에, 센서 노드에 의하여 다른 통신 경로가 형성될 수 있지만 형성되는 다른 통신 경로 또한 동일한 센서 네트워크에서의 다른 센서 노드를 통하는 것이기 때문에, 제1 서비스 또는 제2 서비스에 대응하는데 시간 지연이 발생할 수 있다.
그러나 본 발명의 실시 예에 따르면 제1 서비스나 제2 서비스에 따른 데이터가 발생되는 경우, 각 센서 네트워크는 센서 네트워크 상에서의 기존 통신 경로가 아닌 무선랜 오버레이 네트워크에 따른 우회 통신 경로를 통하여 제1 서비스나 제2 서비스에 대응하는 데이터를 송수신할 수 있다. 이와 같이 무선랜 오버레이 네트워크가 센서 네트워크의 지그비 기간의 정보 전달을 위한 경로로 대체 사용됨으로써, 시간 지연 없이 데이터 송수신이 이루어질 수 있다.
위에 기술된 바와 같은 무선랜 오버레이 네트워크를 통한 데이터 송수신을 위하여, 본 발명의 실시 예에서는 네트워크 프로토콜 예를 들어, ARP(address resolution protocol)이나 DHCP(dynamic host configuration protocol)에 따라 네트워크 주소를 센서 노드에 할당할 수 있다.
예를 들어, DHCP에 따라 주소를 할당하여 무선랜 오버레이 네트워크가 형성되도록 하는 경우, 도 5와 같은 메시지를 사용할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 네트워크 메시지의 포맷을 나타낸 예시도이다.
DHCP에 따른 네트워크 메시지를 사용하는 경우, 첨부한 도 5에서와 같이, 네트워크 메시지는 오퍼레이션 코드 필드(op), 하드웨어 타입 필드(htype), 하드웨어 길이 필드(hlen), 홉 카운트 필드(hops), 트랜잭션 ID 필드(xid), 클라이언트 주소 필드(ciaddr), 할당 주소 필드(yiaddr), 게이트웨이 주소 필드(giaddr), 클라이언트 MAC 주소 필드(chaddr), 서버 이름 필드(gname), 파일 정보 필드(file), 및 옵션 필드(options)를 포함하는 형태로 이루어진다.
본 발명의 실시 예에서는 무선랜 오버레이 네트워크에 포함되는 오버레이 노드가, 기존의 무선랜을 사용하는 네트워크에 호환성을 유지하면서 센서 네트워크 정보를 전달하는 용도로 사용하는 것을 나타내기 위하여, 네트워크 메시지의 하드웨어 타입 필드(htype) 또는 옵션 필드(options)를 사용한다.
하드웨어 타입 필드(htype)를 사용하는 경우, 현재까지 할당되지 않은 값을 무선랜 오버레이 네트워크의 오버레이 노드로 기능하는 소정 센서 노드를 나타내는 것으로 미리 설정하고, 설정된 값을 하드웨어 타입 필드(htype)에 기록한다. 예를 들어, 하드웨어 타입 필드(htype)에 대하여 타입값들이 이미 0에서 37까지 할당되어 있다고 하면, 아직 38부터 255까지는 할당되지 않은 것이다. 이러한 경우 본 발명의 실시 예에 따라 38부터 255 중에서 소정 값을 무선랜 오버레이 네트워크를 구성하는 센서 노드에 대한 값으로 설정하고, 설정된 값을 하드웨어 타입 필드(htype)에 저장하여 해당 네트워크 메시지가 센서 네트워크의 센서 노드에 대한 정보임을 나타낸다.
이와는 달리, 네트워크 메시지의 옵션 필드(options)를 사용할 수도 있다.
옵션 필드(options)는 옵션 코드, 옵션 길이, 옵션 데이터를 포함하는 형태로 이루어진다. DHCP는 BOOTP(Bootstrap Protocol) 프로토콜의 확장 된 개념으로, 도 5에서 마지막 옵션 필드를 제외한 것을 DHCP 헤더라 할 수 있는데, DHCP 헤더의 마지막 부분에 해당하는 소정 바이트를 매직 쿠키(magic cookie) 또는 매직 넘버(magic number)라고 불린다. 이러한 매직 쿠키에 고정값 예를 들어, "99,130,83,99"를 저장하여, 해당 네트워크 메시지가 DHCP 메시지임을 나타낸다. 이에 따라 수신측에서 매직 쿠키를 토대로 해당 네트워크 메시지가 BOOTP가 아닌 옵션이 있는 DHCP 메시임을 확인하고, 매직 쿠키의 뒤에 붙은 옵션 필드(options)를 처리할 수 있다. 이러한 것을 토대로, 본 발명의 실시 예에서는 매직 쿠키에 해당 네트워크 메시지가 센서 노드를 위한 것임을 나타내는 고정값 예를 들어, "156, 125, 172, 156"을 기록하여, 해당 네트워크 메시지가 센서 네트워크의 센서 노드에 대한 정보를 보내는 것임을 나타내고, 매직 쿠키의 뒤에 붙은 옵션 필드(options)에 센서 노드 정보가 저장되어 있음을 나타낸다.
위에 기술된 바와 같이, DHCP 타입의 네트워크 메시지의 하드웨어 타입 필드(htype)나 옵션 필드(options)를 이용하여 해당 네트워크 메시지가 센서 네트워크의 센서 노드에 대한 정보임을 나타내고, 이러한 네트워크 메시지에 포함되는 센서 노드에 대한 정보는 우회 경로 구성을 위한 인접 노드에 대한 정보를 포함한다. 이외에도 사건 대응 유형의 서비스인 제2 서비스에 대한 처리를 하는 경우에는 제2 서비스를 종단하는 노드에 대한 정보가 추가적으로 더 포함된다. 사건 대응 유형의 서비스는 신속한 센서 정보 전달과 처리가 중요한 경우가 많다. 따라서 이 경우는 최종 전달할 위치의 주소, 경로, 처리방법 등의 정보를 포함할 수 있다.
이러한 본 발명의 실시 예에서는 오버레이 네트워크 관리 기능이 포함된 로컬 서버(20)는 기존의 게이트웨이 기능과 함께 센서 오버레이 네트워크의 DHCP 기능을 수행한다. 그리고 표준과 호환이 되는 DHCP를 사용하므로, 센서 오버레이 네트워크를 위한 DHCP 기능이 반드시 로컬 서버(20)에 포함될 필요는 없으며, 또한 각 센서 네트워크에 대한 로컬 서버마다 포함될 필요도 없다.
다음에는 이러한 구조를 토대로 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템에서의 통신 방법에 대하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 무선 센서 네트워크 시스템에서의 통신 방법의 흐름도이다.
IP 기반의 외부 네트워크 상의 사용자 단말로부터 센싱 데이터 요청이 입력되면, 해당 센싱 데이터 요청은 백본 네트워크(40)를 통하여 해당 지역의 센서 네트워크로 전달되거나 관련된 모든 센서 네트워크로 전달된다. 또는 소정 센서 네트워크로부터 발생된 데이터가 해당 로컬 서버를 통하여 다른 센서 네트워크로 전달될 수 있다. 또는 소정 센서 네트워크의 센서 노드가 데이터 전달을 위하여 폴링 요청을 해당 로컬 서버로 전송한다.
이와 같이 백본 네트워크(40)를 통하여 센싱 데이터 요청이 입력되거나 데이터 전달 요청이 입력되거나 센서 노드로부터 폴링 요청이 입력되면, 소정 로컬 서버(20)는 입력된 요청에 따라 대응하는 처리를 수행한다.
로컬 서버(20)는 소정 요청 관련 메시지가 입력되면, 해당 요청이 본 발명의 실시 예에 따른 제1 서비스 또는 제2 서비스에 대응하는 것인지를 판단한다(S100, S110). 입력된 요청이 제1 서비스 또는 제2 서비스에 대응하는 것이 아닌 경우, 기존 처리를 수행한다(S120). 예를 들어, 미리 저장되어 있는 센서 노드들에 대한 매핑 정보를 토대로 해당 센싱 데이터를 제공할 센서 노드를 선택하고, 선택된 센서 노드로 센싱 데이터를 요청한다. 그리고 로컬 서버(20)는 제공받은 센싱 데이터를 백본 네트워크로 전달하여 해당 사용자에게 제공되도록 한다.
한편 입력된 요청이 제1 서비스나 제2 서비스에 대응하는 경우, 로컬 서버(20)는 제1 서비스 또는 제2 서비스에 대응하는 데이터를 처리하기 위하여 무선랜 오버레이 네트워크를 구성한다(S130). 그리고 구성된 무선랜 오버레이 네트워크를 제1 서비스를 위한 우회 통신 경로 또는 제2 서비스를 위한 사건 대응 처리 경로로 활용한다.
이를 위하여, 로컬 서버(20)는 백본 네트워크(40)로 네트워크 메시지를 전송하면서 네트워크 주소를 요청하며, 이 때 네트워크 메시지의 하드웨어 타입 필드(type)나 옵션 필드(options)에 해당 네트워크 메시지가 센서 네트워크의 센서 노드 관련 정보를 포함하고 있음을 나타낸다(S140).
이에 따라 백본 네트워크(40)로부터 주소를 요청하는 네트워크 메시지에 대응하여 할당된 주소를 포함하는 응답 메시지를 수신하면(S150), 로컬 서버(20)는 수신된 응답 메시지를 제1 서비스 또는 제2 서비스를 요청한 해당 센서 노드(11)가 속해 있는 서비스 지역을 관리하는 무선랜 시스템(30)으로 응답 메시지를 전달한다. 따라서 무선랜 시스템(30)을 통한 무선랜 오버레이 네트워크가 형성된다(S170).
무선랜 시스템(30)은 수신한 응답 메시지를 해당 센서 노드(11)로 전달하며, 센서 노드(11)는 응답 메시지에 포함되어 있는 네트워크 주소를 토대로 이후의 동작을 수행한다. 즉, 센서 노드(11)는 수신된 응답 메시지에 포함되어 있는 할당받은 네트워크 주소를 토대로 제1 서비스에 따른 데이터를 무선랜 시스템(30)을 통하여 제공받는다.
이와 같이 센서 네트워크 상에서 제1 서비스에 따른 데이터 처리가 요구되는 경우에 무선랜 오버레이 네트워크를 우회 통신 경로로 사용하여, 해당 센서 노드가 무선랜 오버레이 네트워크를 통하여 데이터를 전달할 수 있도록 할 수 있다. 또는 제2 서비스에 따른 데이터 처리가 요구되는 경우에 무선랜 오버레이 네트워크를 사건 대응 처리 경로로 활용하여, 사건 발생 순서에 상관없이, 해당 데이터가 처리될 수 있도록 할 수 있다. 따라서 센서 네트워크 상에서의 데이터 처리 지연을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하기 위한 프로그램, 그 프로그램이 기록된 기록 매체 등을 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 적어도 하나의 센서 네트워크를 포함하는 무선 센서 네트워크 시스템에서의 통신 방법에서,
    센서 네트워크에 포함되는 센서 노드로부터 메시지를 수신하는 단계;
    상기 수신된 메시지가 미리 설정된 서비스에 해당하는 메시지인지를 판단하는 단계;
    상기 수신된 메시지가 미리 설정된 서비스에 해당하는 경우, 상기 무선 센서 네트워크 시스템이 상기 센서 노드가 위치되어 있는 서비스 지역의 무선랜 시스템을 토대로 하는 무선랜 오버레이 네트워크를 형성하는 단계; 및
    상기 무선랜 오버레이 네트워크를 통하여 상기 센서 노드로부터 전달되는 데이터가 처리되는 단계
    를 포함하는, 통신 방법.
  2. 제1항에 있어서
    상기 형성하는 단계는
    상기 무선 센서 네트워크 시스템이 백본 네트워크로 네트워크 주소를 요청하는 메시지를 전송하는 단계;
    상기 백본 네트워크로부터 주소 요청에 따른 응답 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 수신한 응답 메시지를 상기 센서 노드가 위치된 서비스 지역의 무선랜 시스템으로 전송하여 무선랜 오버레이 네트워크를 형성하는 단계
    를 포함하는 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서
    상기 데이터가 처리되는 단계는
    상기 센서 노드가 상기 무선랜 시스템으로터 할당된 주소를 포함하는 응답 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 센서 노드가 상기 할당된 주소를 토대로 상기 무선랜 시스템을 통하여 형성되는 무선랜 오버레이 네트워크를 통하여 데이터를 송수신하는 단계
    를 포함하는, 통신 방법.
  4. 제2항에 있어서
    상기 메시지는 하드웨어 타입 필드 및 옵션 필드를 포함하는 DHCP(dynamic host configuration protocol) 메시지인, 통신 방법.
  5. 제4항에 있어서
    상기 하드웨어 타입 필드에 기록되는 타입값들 중에서 할당되지 않은 값을 이용하여 상기 메시지가 센서 네트워크의 센서 노드에 대한 정보임을 나타내는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
  6. 제4항에 있어서
    상기 옵션 필드를 제외한 상기 DHCP 메시지의 다른 필드들을 헤더로 하고, 상기 헤더의 마지막 부분에 위치하는 매직 쿠키에 상기 메시지가 센서 노드를 위한 것임을 나타내는 값을 기록하는 단계를 더 포함하는, 통신 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 서비스는 활성과 비활성 주기를 조절하는 점검 처리(polling) 유형의 서비스인, 통신 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 서비스는 사건이 발생할 때 해당하는 데이터를 처리하는 사건 대응 유형의 서비스인, 통신 방법.
  9. 복수의 센서 노드를 포함하는 센서 네트워크; 및
    상기 센서 네트워크와 백본 네트워크 사이에서 게이트웨이로 기능하여 데이터 전달을 수행하는 로컬 서버
    를 포함하고,
    상기 로컬 서버는
    상기 센서 노드로부터 수신되는 메시지가 미리 설정된 서비스에 해당하는 경우, 상기 센서 네트워크가 위치되어 있는 서비스 지역의 무선랜 시스템을 토대로 하는 무선랜 오버레이 네트워크를 형성하는 오버레이 관리부
    를 포함하는, 무선 센서 네트워크 시스템.
  10. 제9항에 있어서
    상기 로컬 서버의 오버레이 관리부는
    상기 백본 네트워크로부터 네트워크 주소를 요청하는 메시지를 전송한 다음에 백본 네트워크로부터 수신되는 응답에 해당하는 메시지를 상기 센서 노드가 위치되어 있는 서비스 지역의 무선랜 시스템으로 전송하여, 상기 센서 노드가 상기 할당된 주소를 토대로 상기 무선랜 시스템을 통하여 데이터를 송수신하도록 하는, 무선 센서 네트워크 시스템.
  11. 제10항에 있어서
    상기 메시지는 하드웨어 타입 필드를 포함하는 DHCP(dynamic host configuration protocol) 메시지이며, 상기 하드웨어 타입 필드에 기록되는 타입값들 중에서 할당되지 않은 값이 기록되어, 상기 메시지가 센서 네트워크의 센서 노드에 대한 정보임을 나타내는, 무선 센서 네트워크 시스템.
  12. 제10항에 있어서
    상기 메시지는 옵션 필드를 포함하는 DHCP(dynamic host configuration protocol) 메시지이며, 상기 옵션 필드를 제외한 상기 DHCP 메시지의 다른 필드들을 헤더로 하고, 상기 헤더의 마지막 부분에 위치하는 매직 쿠키에 상기 메시지가 센서 노드를 위한 것임을 나타내는 값이 기록되어 있는, 무선 센서 네트워크 시스템.
  13. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 서비스는 활성과 비활성 주기를 조절하는 점검 처리(polling) 유형의 서비스이며, 상기 무선랜 오버레이 네트워크는 상기 서비스의 우회 통신 경로로 사용되는, 무선 센서 네트워크 시스템.
  14. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 미리 설정된 서비스는 상기 미리 설정된 서비스는 사건이 발생할 때 해당하는 데이터를 처리하는 사건 대응 유형의 서비스이며, 상기 무선랜 오버레이 네트워크는 상기 서비스의 사건 대응 통신 경로로 사용되는, 무선 센서 네트워크 시스템.
  15. 제9항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 노드는 지그비(Zigbee) 접속 기능과 무선랜 접속 기능을 가지는 무선 접속 장치인, 무선 센서 네트워크 시스템.
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KR20140028238A (ko) * 2012-08-28 2014-03-10 주식회사 케이티 네트워크 보안성을 강화한 홈 시큐리티 방법 및 시스템

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