KR20130011258A - 데이터 종류에 따른 프로파일을 관리함으로써 센서 네트워크의 데이터 쏠림 현상을 줄이는 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센서들을 이용한 환경 모니터링 시스템을 설치하고 이용함에 있어서 수많은 센서 네트워크들로부터 보내어진 데이터가 시간적으로 집중되어 시스템에 정체가 발생하는 것을 방지하기 위한 방법으로써, 사용자 컴퓨터가 사업자 서버에 접속하여 데이터의 종류별로 유의미한 변화의 정도와 변화의 추세를 고려한 프로파일을 생성하는 단계 및; AP가 센서노드에서 수집한 데이터를 설정된 주기로 사업자 서버에 전송함에 있어서, 프로파일의 작용에 따라 무의미한 변화에 해당하는 데이터는 사업자 서버로 실시간으로 전송하지 않고 일정 기간의 데이터를 모아서 한 번에 전송하는 단계;를 포함하는 데이터 종류에 따른 프로파일을 관리함으로써 센서 네트워크의 데이터 쏠림 현상을 줄이는 방법을 제공한다. 본 발명에 따르면, AP와 사업자 서버 사이의 통신 횟수가 크게 줄게 되므로 전체 센서 네트워크와 사업자 서버에 가해지는 부하를 상당히 줄일 수 있다.

Description

데이터 종류에 따른 프로파일을 관리함으로써 센서 네트워크의 데이터 쏠림 현상을 줄이는 방법{Method to smooth peak in traffic of sensor networks by using data profiling technique}
본 발명은 센서들을 이용한 환경 모니터링 시스템을 설치하고 이용함에 있어서 수많은 센서 네트워크들로부터 보내어진 데이터가 시간적으로 집중되어 시스템에 정체가 발생하는 것을 방지하기 위한 방법에 관한 것이다.
현재 센서들을 이용하여 환경을 모니터링 하는 기술이 다방면으로 이루어지고 있으며, 그 필요성이 날로 증가하고 있다. 이하에서는 그 예를 들어 본다.
농업: 시설 농업에서는 환경변수들의 관리가 매우 중요하며 그 첫 단계가 환경변수들의 모니터링이다. 농업시설은 규모가 상당히 큰 경우가 많으므로 환경 모니터링 시스템의 설치가 간편해야 하며 확장성 역시 중요하다.
다중집객시설 : 대형 소매점이나 공항, 역사, 관공서 등의 다중집객시설은 큰 규모와 많은 사람들의 끊임없는 유동으로 인해 공조가 매우 어렵다. 특히 여름과 겨울에 적정 실내온도를 유지하면서 쾌적함을 추구하고자 하면 넓은 실내 곳곳의 환경변수들을 정확히 실시간으로 파악하는 것이 필수적이다. 따라서 환경변수들을 실시간으로 정확하게 파악하고 이에 근거해서 공조시스템을 운영함으로써 쾌적함을 유지하면서 에너지 사용은 최소화할 수 있도록 하는 환경 모니터링 시스템을 구축할 필요가 있다.
교육, 요양, 병원, 숙박 시설 등: 어린 학생들과 그 부모, 노약자, 까다로운 손님 등을 상대해야 하는 학교, 요양원, 병원, 호텔 등의 시설에서는 환경변수를 정확하게 실시간으로 파악하고, 그에 따라 적합한 조치를 취하는 것이 중요하다. 이는 그 시설 이용자들의 건강과 복지에 필수적이다.
가정: 가족의 건강 증진과 에너지 절감의 목적으로 환경 모니터링은 매우 유용하다. 어린 자녀나 노인 등 온습도 변화에 민감한 가족 구성원들이 편안한 환경에서 지낼 수 있도록 하기 위해 온도계, 습도계 등을 사용할 수 있지만, 이들 계기를 늘 보고 있을 수는 없다. 또한 난방장치와 에어컨 등의 설정온도는 실제온도와 차이가 있어 전적으로 믿을 수는 없다. 따라서 실시간으로 환경변수를 체크하고, 온습도 등이 설정구간을 벗어날 경우 사용자에게 자동으로 알릴 수 있는 환경 모니터링 시스템이 필요하다.
레저시설, 국립공원, 놀이공원 등: 실외에서 대부분의 행동이 이루어지는 시설들의 경우 해당 지역의 대략적인 일기예보보다 더 정확한 실시간 온도, 습도 등의 데이터는 유용하다. 예를 들어 설악산 매표소, xx 골프장 스타트하우스, 에버랜드 사파리 입구 등의 환경데이터(온도, 습도 등) 및 그 추이는 이들 시설을 이용하는 손님들이 출발 전에 옷을 어떻게 준비할 것인 지 등에 대해 구체적인 도움을 준다. 따라서 실시간으로 환경변수를 체크하고 이를 관심 있는 사람들에게 웹 사이트나 모바일 앱 등의 형태로 상시 제공할 수 있는 환경 모니터링 시스템이 필요하다.
이 경우 센서를 이용하여 온도, 습도 등의 환경변수(데이터)를 수집하고 이 데이터를 편리하게 활용하기 위해서는 다양한 분야의 기술에 대한 높은 수준의 이해와 하드웨어 및 소프트웨어의 준비가 필요하며, 상당한 비용부담이 수반된다. 그 결과 일반사용자가 쉽고 저렴하게 환경변수를 모니터링하고 활용하는 것은 거의 불가능하다.
특히, 사업자의 서버와 통신하는 접근점(Access Point, AP)(이하, 설명의 편의상 'AP'라고 함)이 매우 많이 존재하는 환경에서는 각각의 AP가 주기적으로 사업자의 서버를 업데이트 하는 것을 잘 조정하지 못하면 서버와 네트워크에 상당한 부담이 발생할 수 있다. 경우에 따라서는 DDOS 공격과 유사한 상황으로 악화되어 서버가 동작하지 못하는 경우도 생길 수 있다. 그러므로 통신 주기와 시점 및 데이터 양에 대한 적극적인 관리가 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 센서들을 이용한 환경 모니터링 시스템을 설치하고 이용함에 있어서 수많은 센서 네트워크들로부터 보내어진 데이터가 시간적으로 집중되어 시스템에 정체가 발생하는 것을 방지하기 위한 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
사용자 컴퓨터가 사업자 서버에 접속하여 데이터의 종류별로 유의미한 변화의 정도와 변화의 추세를 고려한 프로파일을 생성하는 단계 및;
AP가 센서노드에서 수집한 데이터를 설정된 주기로 사업자 서버에 전송함에 있어서, 프로파일의 작용에 따라 무의미한 변화에 해당하는 데이터는 사업자 서버로 실시간으로 전송하지 않고 일정 기간의 데이터를 모아서 한 번에 전송하는 단계;
를 포함하는 데이터 종류에 따른 프로파일을 관리함으로써 센서 네트워크의 데이터 쏠림 현상을 줄이는 방법을 제시한다.
본 발명에 따르면, AP와 사업자 서버 사이의 통신 횟수가 크게 줄게 되므로 전체 센서 네트워크와 사업자 서버에 가해지는 부하를 상당히 줄일 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예의 구현을 위한 시스템 구성.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예의 구현을 위한 시스템 구성을 보여준다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 사용자의 관심공간(10)에 설치되는 하드웨어는 크게 AP(11)와 센서노드(Sensor Node)(12)로 구분된다. 여기서, '관심공간'이라 함은 사용자가 환경변수 등의 데이터를 모니터링 하기를 원하는 대상공간을 의미하는바, 예를 들면 농업시설, 대형 소매점이나 공항, 역사, 관공서 등의 다중집객시설, 학교, 요양원, 병원, 호텔 등의 시설, 가정, 기타 레저시설, 국립공원, 놀이공원 등이 모두 이에 해당할 수 있다.
관심공간(10) 내에서 AP(11)와 센서노드(12)는 지그비(Zigbee) 혹은 브루투스(Bluetooth) 등의 무선 통신 프로토콜로 연결된다. AP(11)에는 전원과 LAN(13)을 연결한다. AP(11)에 전원이 연결되면 AP(11) 주위에 무선 통신 영역이 형성되는데, 이 영역 내에 센서노드(12)를 설치하면 AP(11)와 센서노드(12) 사이의 통신이 시작된다. 센서노드(12)는 전원만 연결하면 작동을 시작하며, 필요에 따라 배터리로 구동시킬 수도 있다.
센서노드(12)는 다양한 종류의 센서들을 여러 개 장착할 수 있다. 장착 가능한 센서의 종류에는 제한이 없지만, 대표적으로 온습도 센서, 이산화탄소(CO2) 센서, 휘발성유기화합물(VOC) 센서 등을 예로 들 수 있으며, 혈당계, 체중계 등의 장비가 측정한 데이터를 센서노드(12)가 받도록 구성할 수도 있다. 센서노드(12)는 이렇게 수집한 데이터를 AP(11)로 무선 전송한다.
AP(11)는 센서노드(12)로부터 전송된 환경변수 등의 데이터를 필요에 따라 처리하여 LAN(13)을 통해 인터넷상에 위치한 사업자 서버(30)로 전송한다. 본 발명에서 '사업자'라 함은 서버(30)를 통하여 관심공간(10)의 모니터링 된 환경변수(데이터)를 사용자에게 제공하는 것을 업으로 하는 자이다. 그리고 '사용자'는 사업자 서버(30)를 통하여 사업자가 제공하는 서비스를 이용하는 자이다.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따르면, 사업자 서버(30)는 전체 센서 네트워크의 안정성을 확보하기 위한 미들웨어, AP(11)가 보낸 데이터를 저장하는 데이터베이스 서버 및 데이터를 인터넷상에서 쉽게 활용하도록 하는 웹 서버 등으로 구성될 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에서는, LAN 외부에 위치한 사업자 서버를 이용한 센서 네트워크 설정 방식에 따라 사용자가 간편하게 센서 네트워크를 설정하고 이용할 수 있는바, 이하에서는 이에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
먼저, 사용자가 자신의 컴퓨터(20)를 이용하여 사업자 서버(30)(웹 사이트)에 접속하여 자신의 계정을 생성하고 생성된 계정을 이용하여 웹 사이트의 설정페이지로 들어가 자신이 구입한 AP(11)의 하드웨어 ID를 추가한다. 이후 사용자는 관심공간(10) 내 AP(11)에 전원과 LAN(13)을 연결하고, 근거리에 센서노드(12)들을 위치시키고 전원을 연결한다.
여기서, 사용자 컴퓨터(20)는 사용자가 사업자 서버(30)에 접속하기 위한 수단이 되는 것으로, 데스크탑 형태의 컴퓨터일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며 노트북, PDA(Personal Digital Assistant), PCS(Personal Communication System), 스마트폰 등이 모두 이에 해당할 수 있다.
다음으로, 사용자가 AP(11)를 설정모드로 전환하면, AP(11)가 주변에 감지되는 센서노드(12)들의 ID를 일정 주기로 사업자 서버(30)에 전송하며, 동시에 사업자 서버(30)에 대한 폴링(Polling)을 실시하여 사업자 서버(30)에 저장된 설정에 변경사항이 있으면 AP(11)에 적용한다.
AP(11)는 설정모드와 서비스모드로 동작이 구분되며, 이 두 모드 사이의 변경은 하드웨어 외부로 노출된 스위치로 가능하다. 설정모드에서 AP(11)는 센서노드(12)들이 수집한 데이터의 전송은 하지 않고, 주변에 감지되는 센서노드(12)들의 ID만을 15초 정도의 짧은 주기로 사업자 서버(30)에 전송하며, 동시에 사업자 서버(30)에 대한 폴링을 실시하여 사업자 서버(30)에 저장된 설정에 변경사항이 있으면 AP(11)에 적용한다. 서비스모드가 되면 AP(11)는 센서노드(12)에서 수집한 데이터를 설정된 주기로 사업자 서버(30)에 전송한다.
즉, AP(11)는 설정모드에서 주기적으로 사업자 서버(30)를 업데이트 하는데, 그 결과가 사업자 서버(30)의 설정페이지에 반영된다. 이 경우 사업자 서버(30)의 업데이트 주기는 길지 않으므로 사용자는 오랜 시간을 기다릴 필요는 없다. 사업자 서버(30)의 설정페이지에는 AP(11)의 ID와 그 AP(11) 주변에 위치한 센서노드(12)들의 ID가 표시된다. 사용자(사용자 컴퓨터(20))는 각각의 센서노드(12)에 대해 해당 AP(11)에 연결할 것임을 표시한다.
다음으로, 사용자는 각각의 센서노드(12)에 대해 구별 가능한 이름을 부여하고, 각각의 센서노드(12)의 센싱 주기와 AP(11)의 사업자 서버(30) 업데이트 주기에 대한 설정을 완료한다.
이후 사용자는 각각의 센서노드(12)를 AP(11)의 무선통신영역 내에 위치한 관심공간(10)에 설치한다. 그리고 설정페이지에서 모든 센서노드(12)들이 표시되는지 확인한다. 만약 표시되지 않는 센서노드(12)가 있다면 위치를 수정한다. 이상의 작업을 다른 AP(11)들에 대해서도 동일하게 진행함으로써 관심공간(10) 전체에 대한 센서 네트워크 설정을 간편하게 완료할 수 있다.
마지막으로, 사용자가 AP(11)를 서비스모드로 전환하면, AP(11)가 사업자 서버(30)의 모니터링페이지에 각각의 센서노드(12)가 수집한 데이터를 표시한다. 사용자는 이렇게 표시된 데이터를 확인함으로써 관심공간(10)의 환경상태를 실시간으로 정확하게 모니터링 할 수 있게 된다.
그런데, 사업자 서버(30)와 통신하는 AP(11)가 매우 많이 존재하는 환경에서는 각각의 AP(11)가 주기적으로 사업자 서버(30)를 업데이트 하는 것을 잘 조정하지 못하면 사업자 서버(30)와 네트워크에 상당한 부담이 발생할 수 있다. 경우에 따라서는 DDOS 공격과 유사한 상황으로 악화되어 사업자 서버(30)가 동작하지 못하는 경우도 생길 수 있다. 그러므로 통신 주기와 시점 및 데이터 양에 대한 적극적인 관리가 필요하다.
이에 본 발명은 수많은 센서 네트워크들로부터 보내어진 데이터가 시간적으로 집중되어 시스템에 정체가 발생하는 것을 방지하기 위한 방법을 제공하고자 하는바, 이하에서는 그 구체적인 방법론에 대하여 상세히 설명한다.
센서들을 이용한 환경 모니터링 시스템을 설치하고 이용함에 있어서 센서노드(12)가 수집하는 환경변수 등의 데이터는 그 데이터의 종류에 따라 어떤 수준 이하의 변화는 무의미한 경우가 있다. 예를 들어, 대형 소매점이나 공항, 역사, 관공서 등에서 0.1도씨 정도의 온도변화는 대부분의 경우 무의미하다. 또한 온도 변화가 추세적이라면 유의미하겠지만, 0.1도씨 상승했다가 다시 0.1도씨 하강하는 경우는 대체로 무의미하다고 볼 수 있을 것이다.
그렇다면 이처럼 데이터의 종류별로 유의미한 변화의 정도와 변화의 추세를 고려한 프로파일(Profile)을 만들 수 있다. 예를 들어, 기관지염을 앓고 있는 환자가 입원하고 있는 병실의 경우라면 '습도'가 기준값으로부터 10% 이상 변화하는 것은 유의미한 것, 즉 습도를 재조절할 필요가 있는 변화로, 10% 이하에서 변화하는 것은 무의미한 것, 즉 습도를 재조절할 필요가 없는 변화로 정의한 프로파일을 만들 수 있는 것이다. 이 경우 사용자는 자신의 컴퓨터(20)로 사업자 서버(30)에 접속하여 사업자 서버(30)의 설정페이지로 들어가 자신이 원하는 프로파일을 생성하면 된다.
한편, 본 발명에서 '프로파일'이라 함은 일반적으로 정의되는 바와 마찬가지로 가상 단말 환경(VTE)의 합의에 필요한 특성, 즉 동작 파라미터를 단말 기능이나 사용 용도별로 정의한 집합을 의미한다. 현재 기본 클래스(도형 문자 취급 단말 등), 폼 클래스(Form class: 데이터 입력 단말 등), 이미지 클래스(팩스 등), 도형 클래스(그래픽스 단말 등), 혼합 모드 클래스(워크스테이션 등) 등 다양한 표준 프로파일이 국제표준화기구(ISO) 표준으로 제정되어 있는바, 본 발명의 경우 상술한 바와 같은 다양한 표준 프로파일이 적용될 수 있으나 그 성격상 폼 클래스에 보다 가깝다고 볼 수 있다.
상술한 바와 같이 데이터의 종류별로 유의미한 변화의 정도와 변화의 추세를 고려한 프로파일을 만들게 되면, AP(11)는 이러한 프로파일의 작용으로 무의미한 변화에 불과한 데이터는 사업자 서버(30)로 실시간으로 전송하지 않고 일정 기간의 데이터를 모아서 한 번에 전송하게 된다. 이렇게 되면 AP(11)와 사업자 서버(30) 사이의 통신 횟수가 크게 줄게 되므로 전체 센서 네트워크와 사업자 서버(30)에 가해지는 부하를 상당히 줄일 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 관심공간 11 : AP
12 : 센서노드 13 : LAN
20 : 사용자 컴퓨터 30 : 사업자 서버

Claims (1)

  1. 사용자 컴퓨터가 사업자 서버에 접속하여 데이터의 종류별로 유의미한 변화의 정도와 변화의 추세를 고려한 프로파일을 생성하는 단계 및;
    AP가 센서노드에서 수집한 데이터를 설정된 주기로 사업자 서버에 전송함에 있어서, 프로파일의 작용에 따라 무의미한 변화에 해당하는 데이터는 사업자 서버로 실시간으로 전송하지 않고 일정 기간의 데이터를 모아서 한 번에 전송하는 단계;
    를 포함하는 데이터 종류에 따른 프로파일을 관리함으로써 센서 네트워크의 데이터 쏠림 현상을 줄이는 방법.
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