KR20130126823A - Ａｍｉ 네트워크의 데이터 관리 방법 및 그 장치 - Google Patents

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KR20130126823A
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허태욱
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한국전자통신연구원
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Abstract

본 발명은 소용량 메모리와 저속의 전송속도를 가지는 AMI 네트워크에서 데이터 전송과정에서 상호간에 송수신하는 데이터 패킷을 압축하여, 효율적인 데이터 전송, 저장 및 관리를 할 수 있는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다. 각각의 비트맵 값에 기간을 설정하는 방법을 통해 요청 패킷의 수를 줄일 수 있는 비트맵 인터벌 알고리즘, 연속하는 데이터의 값에 변화가 있을 경우, 0과 1일 번갈아(Toggle) 부여하여 비트맵 값으로 표현하여 데이터를 압축하는 반복 비트맵 인터벌 알고리즘 및 연속하는 동일 데이터의 반복 길이를 부호화하여 데이터를 압축하는 반복 길이 부호화 알고리즘을 적어도 하나 이상 이용하여 전송 패킷의 수를 줄일 수 있다.

Description

ＡＭＩ 네트워크의 데이터 관리 방법 및 그 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DATA MANAGEMENT OF ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE NETWORK}
본 발명은 스마트 그리드 네트워크(Smart Grid Network)의 일부분인 AMI(Advanced Metering Infrastructure)네트워크에서의 데이터 전송 기술에 관한 것이다.
세계적으로 스마트 그리드(Smart Grid)에 대한 관심이 높아지고 있다. 스마트 그리드 기반의 전력망은 다양한 생산자의 전력 생산 시스템과 다양한 소비자의 시스템을 통합하고 실시간으로 대응하는 방향으로 발전하고 있다. 따라서 전기를 생산하여 공급하는 전력공급자와 전기를 소모하는 소비자간의 양방향 정보 제공 및 연동 관리 기능을 가지는 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 네트워크가 주목을 받고 있다.
AMI 네트워크에서는 소비자가 사용한 전력을 계량기(Meter)로 측정(Metering)하여 전력공급자에 제공할 뿐만 아니라, 전력공급자에서 소비자에서 다양한 정보를 제공하는 양방향 서비스를 제공한다. 전력공급자는 전력 가격(Pricing), 수요반응 전력 제어(Demand Response & Load Control, DRLC) 명령, 메시징(Messaging), 요금정보(Billing), 분산 전원 제어(Distributed Energy Resource Control, DERC) 명령 등의 정보들을 사용자의 AMI 네트워크에 제공한다. 이러한 정보에 기초하여 사용자는 전력 사용량을 조절하거나 특정 장치의 가동 시간 변경 등의 방법을 통해 전력공급자에 지불하는 전력요금을 낮출 수 있다.
이 기술은 지그비 연합(ZigBee Alliance)의 표준 프로파일(Profile)인 스마트 에너지 프로파일(Smart Energy Profile, SEP)로 정의되어 있다. AMI 네트워크에는 전력공급자와 소비자를 네트워크로 연결시켜주는 ESI(Energy Services Interface), 구역내의 AMI서비스 표현을 담당하는 IPD(In-Premise Display or IHD/In-Home Display), 온도 조절을 위한 스마트 서머스탯(Smart thermostat), 전력 사용제어를 위한 부하 제어(Load Control), 전력사용량을 수집하는 계량기(Meter), 전력자동차(Plug-In Electric Vehicle), 스마트 가전기기(Smart Appliance), 선불단말기(Pre-Payment Terminal), 구역에너지관리시스템(Home Energy Management System)등을 정의하고 있으며, 계속 추가될 예정이다.
현재 SEP의 정의에 따르면, 미터기는 최소한 사용자의 몇 달치의 사용량을 보통 15분(최소 2.5분에서 최대 하루)단위의 구간(interval)으로 나눠서 보관하고 있어야 한다. 적용하는 나라마다 다르지만, 요금을 계산하기 위한 가격표(Tariff)도 보통 15분의 구간으로 나누어져 있다. 또한 실시간 요금제(Real-Time Pricing)와 연관되어 고객별 사용요금 산정에 필요한 고객별사용기준곡선(Customer Baseline Load, CBL)도 보통 15분의 구간으로 나누어져 있다.
이러한 다양한 구간으로 나눠진 구간표(Interval Table)들은 전력사용자에게 현재까지 사용량에 대한 지불해야 하는 요금을 계산하는데 사용된다. 시간 별, 일 별, 월별 사용량뿐만 아니라, CBL을 초과한 전력사용으로, 상대적으로 높은 요금제가 적용된 시간대를 보여줌으로 전력요금을 줄이기 위한 다양한 분석적인 방법을 제공하기 위해서는, 이러한 표들을 사용자의 장치(ESI, IPD, LC, Meter, PEV, PPT and HEMS)에 전달하고 장치들간에 주고받는 것이 일반적이 될 것이다.
이러한 다양한 구간표들을 몇 달치 이상 보관해야 하거나 주고 받아야 한다면, 사용자와 전력공급자간에 전송되는 데이터의 양은 상당히 커질 수 있다. 하지만 현재 표준 통신으로 사용하는 지그비(Zigbee) 통신 방법은 가격이 저렴하고 전력 소모가 매우 낮은 장점이 있으나, 소용량(Low capacity)의 메모리를 장착하고 있으며 저속(Low Rate)의 전송 속도를 가지고 있다. 이러한 지그비 통신을 하는 장치에게는 데이터의 양이 큰 부담(Overload)이 될 수 있다.
실제 구현된 장치들의 동작을 살펴보면, 잠시간의 통신에러나 기기 리셋(reset), 정전 등의 이유로 받지 못한(missing) 구간표 들을 대량으로 요구하게 되는 경우가 많았다. 또한 사용자가 전력요금을 줄이기 위해 HEMS나 IPD로 분석을 시작하려고 할 때, 몇 개월치의 구간별 사용량과 가격표와 CBL등을 전력공급자에게 요청하여, 엄청난 양의 트래픽이 유발되었었다. 현재는 스마트에너지(SE)기기가 많이 보급되어 있지 않아서 평상시 트래픽이 적지만, LC나 Smart 가전기기가 늘어나게 되면 평상시 트래픽으로 인한 부담이 더욱 가중될 예정이다.
본 발명의 목적은 소용량 메모리와 저속의 전송속도를 가지는 AMI 네트워크에서 데이터 전송과정에서 상호간에 송수신하는 데이터 패킷의 크기를 줄여, 효율적인 데이터 전송, 저장 및 관리를 할 수 있는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 네트워크의 데이터 관리 방법은 각각의 비트맵 값에 기간을 설정하는 방법을 통해 요청 패킷의 수를 줄일 수 있는 비트맵 인터벌 알고리즘, 연속하는 데이터의 값에 변화가 있을 경우, 0과 1일 번갈아(Toggle) 부여하여 비트맵 값으로 표현하여 데이터를 압축하는 반복 비트맵 인터벌 알고리즘 및 연속하는 동일 데이터의 반복 길이를 부호화하여 데이터를 압축하는 반복 길이 부호화 알고리즘을 적어도 하나 이상 이용하여 응답내용 및 요청명령을 압축하여 전송 패킷의 수를 줄일 수 있다.
본 발명은 비트맵 방식과 런 렝스(Run length)방식을 이용하여 송수신하는 데이터 패킷을 압축할 수 있다. 따라서, 소용량 메모리와 저속의 전송속도를 가지는 AMI 네트워크에서 패킷의 송수신 회 수 및 저장 메모리의 크기를 크게 줄일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 AMI 네트워크의 요청명령 처리 방법의 흐름도이다.
도 2는 비트맵 인터벌 알고리즘을 적용한 요청명령에 따른 패킷통신 방법의 일례를 나타낸 흐름도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 AMI 네트워크의 응답내용 처리 방법의 흐름도이다.
도 4는 AMI 네트워크의 데이터 처리 장치의 일실시예의 구성도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서에서 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
예를 들어, AMI 네트워크에서 사용자의 전력 사용량을 15분 구간으로 저장하고 15분 간격의 구간을 사용하는 한 인터벌(Interval) 값이 차지하는 메모리 크기는 3byte로 가정하면, 1시간에 4개, 하루에 96개, 한 달에 약 2900개의 인터벌(Intervals)이 존재하게 된다. 지그비(Zigbee)의 스마트 에너지 프로파일(Smart Energy Profile, SEP)에서는 한번의 패킷 전송으로 보낼 수 있는 지그비 클러스터 라이브러리(Zigbee Cluster Library, ZCL) 요청 내용(Request Payload) 및 응답 내용(Response Payload)의 바이트(Byte) 수를 70byte로 가정하였다. 본 발명에 따른 AMI 네트워크에서의 패킷 압축 전송 및 관리 방법에서 인터벌의 시간 간격, 메모리 크기 및 요청 내용 및 응답 내용의 바이트 수는 전술한 내용으로 한정되는 것은 아니며, 사용 환경, 용도 및 목적 등의 변화에 따라 다양한 값을 가질 수 있다.
스마트 에너지 프로파일의 표준 요청명령 구간표
Octets 1 4 1
Data Type Unsigned 8-bit Integer UTC Time Unsigned 8-bit Integer
Field Name Interval Channel End Time NumberofPeriod
표 1을 참조하면, 스마트 에너지 프로파일(SEP)에서 가정한 표준 요청명령의 테이블은 1바이트의 크기를 가지는 인터벌 채널(Interval Channel), 4바이트의 크기를 가지는 종료 시간(End Time) 및 1바이트의 크기를 가지는 기간의 수(NumberofPeriod)를 포함한다. 인터벌 채널은 요청명령이 요청하는 대상을 지정하는 값으로서, 인터벌 채널의 값을 통해, 전력공급자에게서 사용자로 공급된 사용자 전력사용량 및 사용자로부터 전력공급자에게서 공급된 사용자 전력공급량을 나타낼 수 있다. 사용자로부터 전력공급자로 공급된 전력은 태양광 발전과 같은 개인이 보유한 발전시설에서 유휴 전력을 거꾸로 전력공급자에게 파는 것과 같은 형태를 의미한다. 종료 시간은 앞에서 정의한 인터벌이 끝나는 시간을 나타내며 그 값은 협정세계시(Universal Time Coordinated, UTC)로 변환되어 사용된다. 기간의 수는 해당 인터벌의 개수를 나타내는 값으로서 8비트(bit)의 0과 양의 정수 형태를 가진다.
스마트 에너지 프로파일의 표준 응답내용 구간표
Octets 4 1 1 1 Variable
Data Type UTC Time 8-bit Enumeration 8-bit Enumeration Unsigned 8-bit Integer Series of Unsigned 24-bit Integer
Field Name End Time Status ProfileIntervalPeriod NumberofPeriodsDelivered Interval
표 2를 참조하면, 스마트 에너지 프로파일의 표준 응답내용을 나타내는 테이블은 4바이트의 크기를 가지는 종료 시간(EndTime), 상태(Status), 1바이트의 크기를 가지는 프로파일 인터벌 피리어드(ProfileIntervalPeriod), 1바이트의 크기를 가지고 있는 인계 받은 기간의 수(NumberofPeriodDelivered) 및 다양한 크기의 변수를 가지는 인터벌(Intervals)을 포함한다. 종료 시간은 협정세계시로 변환되어 표현된다. 프로파일 인터벌 피리어드는 인터벌의 시간 간격을 나타낸다. 프로파일 인터벌 피리어드의 설정에 따라 응답명령에 저장된 인터벌이 가지는 시간 간격이 달라진다. 전술한 내용에 따라 하나의 인터벌 값이 차지하는 메모리 크기는 3바이트로 가정하고, 지그비의 SEP에서 정의한 내용에 따라 한번의 패킷 전송으로 보낼 수 있는 ZCL의 바이트 수를 70바이트로 가정하면, 종료 시간, 상태, 프로파일 인터벌 피리어드 및 인계 받은 기산의 수가 도합 7바이트를 차지한다. 여기에서 옥텟(Octet)은 8개의 비트가 한데 모인 것을 말한다. 즉 1옥텟는 8비트이고 결국 1바이트를 나타낸다. 따라서 70바이트 중에서 종료 시간이 4바이트, 상태가 1바이트, 프로파일 인터벌 피리어드가 1바이트 및 인계 받은 기산의 수가 1바이트로 도합 7바이트를 차지한다. 이에 따라 7바이트를 뺀 최대 63바이트 크기의 인터벌을 전송할 수 있다. 각 인터벌의 크기를 3바이트로 가정하였으므로, 한번의 응답 패킷에 최대 21개의 인터벌을 보낼 수 있다.
예를 들어, 1월 1일에서 1월 3일치의 전력사용량을 장치2가 장치1에 요청을 하는 경우, 요청 명령 형식에서 인터벌 채널의 값을 사용자 전력사용량으로 설정하고, 종료 시간은 1월 3일 자정의 시간을 UTC 형식으로 설정한다. 그리고 기간의 수는 15분 간격일 때, 하루에 96개의 인터벌을 가지며 3일간의 총 인터벌은 3(days)*96(Intervals/day)에 따라 총 288개의 인터벌을 가진다. 한번의 응답 패킷에 최대 21개의 인터벌을 전송할 수 있기 때문에, 계산을 하면 약 13.7로서 결국 총 14번의 응답이 필요하고, 이에 따라 요청 또한 14번이 필요하다. 결국 3일간의 인터벌을 전송하기 위해서는 총 28번의 패킷통신이 필요하다.
도 1은 일 실시예에 따른 AMI 네트워크의 요청명령 처리 방법의 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 다수의 응답내용을 하나의 패킷으로 요청할 수 있는 하나의 요청명령을 생성한다(101). 그리고 생성된 하나의 요청명령을 출력한다(102). 전술한 내용처럼 다수의 응답내용을 수신하기 위해서는 대응하는 수의 요청명령을 필요로 한다. 하지만 느린 전송속도를 가지는 AMI 네트워크에서는 이러한 데이터를 압축하여 전송할 필요가 있다. 따라서 본 발명은 하나의 요청명령으로 다수의 응답내용을 요청할 수 있는 데이터 압축 방법을 제공한다. 하나의 비트에 임의의 시간을 부여하여 비트의 수를 통해 임의의 기간을 표현할 수 있는 알고리즘을 적용한 비트 값과 목적하는 기간의 종료 시간 값을 포함하는 하나의 요청명령으로 목적하는 기간의 데이터를 포함하는 다수의 응답내용을 요청할 수 있다. 그리고 하나의 요청명령에 대한 응답으로 다수의 응답내용을 수신한다(103).
다수의 응답내용을 호출하기 위하여 요청명령을 압축하는 방법은 후술하는 내용과 같다.
비트맵 인터벌을 적용한 요청명령 구간표
Octets 1 4 1 Variable
Data Type Unsigned 8-bit Integer UTC Time 8 bit Enumeration N bit BitMap
Field Name Interval Channel End Time ProfileIntervalPeriod BitmapIntervals
비트맵 인터벌
비트(Bit) 설명
N-1 종료 시간 이전 N번째 프로파일 인터벌 피리어드 구간
... ...
0 종료 시간 이전 1번째 프로파일 인터벌 피리어드 구간
표 3 및 표 4를 참조하면, 본 발명에 따른 표준 요청명령은 인터벌 채널, 종료 시간, 프로파일 인터벌 피리어드 및 비트맵 인터벌을 포함한다. 비트맵 인터벌은 설정된 종료 시간 이전의 데이터를 프로파일 인터벌 피리어드에 따른 구간으로 나누어 비트 형태로 표현한 것이다. 여기에서, N은 비트맵 인터벌의 비트 값의 자릿수를 나타낸다.
비트맵 인터벌을 적용한 요청명령의 구간표의 일례
Octets 1 4 1 1
Data Unsigned 8-bit Integer UTC Time 8 bit Enumeration N bit BitMap
Field Name Interval Channel End Time ProfileIntervalPeriod BitmapIntervals
1st Packet Data Value 0x00 "1/3일의 UTC Time 형식으로 변환된값" 0x00 0x07
표 5를 참조하면, 예를 들면, 전술한 내용과 마찬가지로 1월 1일 자정부터 1월 3일 자정까지의 전력사용량을 요청하는 경우, 인터벌 채널을 사용자 전력사용량으로 설정하고, 종료 시간은 1월 3일 자정의 시간을 UTC 형식으로 변환한다. 그리고 프로파일 인터벌 피리어드를 하루로 설정하여 비트맵 인터벌의 하나의 비트가 하루를 의미하도록 설정한다. 비트맵 인터벌을 0x00000111(=0x07)로 설정하면 이 값은 종료 시간 이전의 세 개의 프로파일 인터벌 피리어드를 나타낸다. 하나의 프로파일 인터벌 피리어드는 하루를 의미하기 때문에 결국, 종료 시간 이전의 3일간의 데이터 요청을 나타낸다. 만약 1월 1일과 1월 3일 만의 데이터를 원하는 경우, 비트맵 인터벌을 0x00000101로 설정하면 된다. 즉, 비트맵 인터벌의 2진수 값은 프로파일 인터벌 피리어드의 설정 값에 따라 맨 오른쪽부터 종료 시간 이전의 프로파일 인터벌 피리어드 기간을 역순으로 나타내는 것이다.
도 2는 비트맵 인터벌 알고리즘을 적용한 요청명령에 따른 패킷통신 방법의 일례를 나타낸 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 장치2(202)에서 장치1(201)로 비트맵 인터벌을 이용한 하나의 요청명령(203)을 전달하면 장치1(201)은 요청명령(203)에 따라 다수의 응답내용(204)를 장치2(202)로 전달한다. 전술한 비트맵 인터벌을 이용한 요청명령(203)은 프로파일 인터벌 피리어드와 비트맵 인터벌의 설정에 따라 하나의 요청명령(203)으로 다수의 응답내용(204)을 불러올 수 있다. 따라서 하나의 요청명령으로 3일 간의 전력사용량을 요청하는 것이 가능하다. 여기에서 n은 요청명령(203)에 따른 응답내용(204)의 개수를 나타낸다.
비트맵 인터벌을 이용한 방식을 사용하게 되면 빈번한 패킷 통신 오류가 발생하여 받지 못한, 반복적이면서도 간헐적(Sparse)인 오류구간의 전력사용량도 적은 수의 패킷으로 요청을 완료할 수 있다. 예를 들어 1월 1일부터 1월 3일까지의 전력사용량 중에서, 1월 1일과 1월 3일의 데이터가 누락되었다면, 프로파일 인터벌 피리어드를 하루로 설정하고, 종료 시간을 1월 3일 자정으로, 그리고 비트맵 인터벌을 0x00000101로 설정한다. 이 경우 요청명령은 1월 1일과 1월 3일의 데이터를 요청하게 된다.
누락 데이터를 요청하는 비트맵 인터벌을 적용한 요청명령의 구간표의 일례
Octets 1 4 1 12
Data Unsigned 8-bit Integer UTC Time 8 bit Enumeration N bit BitMap
Field Name Interval Channel End Time ProfileIntervalPeriod BitmapIntervals
1st Packet Data Value 0x00 "1/3일의 UTC Time 형식으로 변환된값" 0x03 0x44 0x44 ... 0x44
표 6을 참조하면, 특정 날짜의 데이터 중 일부가 누락된 경우도 비트맵 인터벌 방법을 이용하여 요청명령의 패킷 수를 줄일 수 있다. 표 3을 참조하면, 누락된 구간은 일반적인 인터벌 간격인 15분 단위의 구간일 경우가 많으므로, 15분으로 프로파일 인터벌 피리어드를 설정하고, 15분의 구간 단위로 받지 못한 구간을 비트마스킹(bitmasking)을 하면, 더욱 요청 패킷수를 줄일 수 있다. 비트마스킹이란, 각 비트 별로 0인지 1인지를 비트처리연사자(&, | 등)를 통해 검출해 내는 과정이다. 예를 들어, 15분 단위의 구간일 때, 1월 3일에서 매시 15분에서 30분 구간의 패킷을 못 받았을 때의 받지못한 구간의 요청명령은 종래의 방법을 사용하면 24개의 요청명령이 필요하다. 하지만 비트맵 인터벌을 이용하면 한 패킷으로 된 하나의 요청명령으로 가능하다. 1비트가 15분의 구간을 표현하므로, 1바이트(=8비트)는 2시간을 표현할 수 있다. 96개의 인터벌로 이루어진 24시간을 표현하기 위해서는 12바이트가 필요하다. 그리고 프로파일 인터벌 피리어드가 15분으로 설정된 경우, 매시 15분에서 30분 사이의 인터벌을 지정하기 위해서는 비트맵 인터벌을 0x00000100(=0x04)로, 2시간을 기준으로 15분에서 30분 사이의 인터벌은 0x01000100(=0x44)로 비트맵 인터벌을 설정할 수 있다. 결국 8비트 크기를 가지는 비트맵 인터벌 12개를 나열하면 최대 24개의 인터벌 값을 요청할 수 있다. 즉, 2진수 비트값의 맨 우측 끝에서 역순으로 각 비트가 15분 간격을 나타낸다. 그리고 각각의 비트맵 인터벌은 2시간의 의미하고 비트맵 인터벌을 나열하면, 각각의 비트맵 인터벌은 맨 마지막 비트맵 인터벌로부터 종료 시간에서 역순으로 2시간씩을 의미한다. 요청 시간은 매시 15분에서 30분만 가능한 것이 아니라 비트값 설정에 따라 특정 날짜의 24시간 동안의 누락된 데이터를 요청할 수 있다.
도 3은 일 실시예에 따른 AMI 네트워크의 응답내용 처리 방법의 흐름도이다.
도 3을 참조하면, 일 실시예에 따른 AMI 네트워크의 응답내용 처리 방법은 먼저 응답명령을 요구하는 요청명령을 수신한다(301). 그리고 요청명령에 따른 응답명령에 적용할 데이터 압축 알고리즘을 선택한다(302). 수신된 요청명령에 기초하여 데이터 값에 변화가 있을 경우, 0과 1일 번갈아(Toggle) 부여하여 구간을 나누는 비트 값과 상기 구간에 데이터 값을 부여하여 다량의 데이터를 압축할 수 있는 알고리즘 또는 연속하는 동일 데이터의 반복 길이를 부호화하여 데이터를 압축하는 반복 길이 부호화(Run Length) 알고리즘 중에서 더 적은 데이터량을 가질 수 있는 알고리즘을 선택한다. 그리고 선택된 알고리즘을 이용하여 응답내용의 데이터를 압축한다(303).
AMI 네트워크에서 송수신되는 전력사용량 데이터를 나타내는 구간표의 경우 시간 간격에 따른 인터벌로 이루어져 있기 때문에, 유사한 값들이 연속해서 반복되는 경우가 빈번하다. 전력사용량 인터벌이 15분 단위로 그리 길지 않기 때문에, 전력사용량이 일정하게 유지되는 구간이 자주 발생하게 된다. 또한 생활패턴이나 사용패턴이 하루 단위 또는 일주일 단위로 비슷하게 반복되기 쉽기 때문에 유사 또는 동일한 값이 반복적으로 나타나게 된다. 이러한 구간표의 전송 시에는 반복 길이 부호화(Run Length Encoding, RLE) 방식 및 반복되는 구간의 값을 표현하는 확장된 비트맵 방식을 사용하면 응답 패킷의 수를 줄일 수 있다.
일 실시예에 따른 반복 길이 부호화 방식 및 확장된 비트맵 방식을 적용한 응답내용의 구간표의 일례
Octets 4 1 1 1 Variable
Data Type UTC Time 8 bit Enumeration 8 bit
Enumeration 		8 bit Enumeration Series of Octets(non ZCL Data Type)
Field Name End Time Status ProfileIntervalPeriod TypeOfSetOfIntervals SetOfIntervals
표 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 반복 길이 부호화 방식 및 확장된 비트맵 방식을 적용한 응답내용의 구간표는 종료 시간, 프로파일 인터벌 피리어드, 인터벌 세트 유형 정보(TypeOfSetOfIntervals) 및 인터벌 세트(SetOfInverval)를 포함한다.
인터벌 세트 유형 정보는 응답내용의 구간표의 데이터를 압축한 방법을 나태나는 것으로, 반복 길이 부호화(RLE) 방식, 반복 비트맵 방식 및 데이터의 방향 정보를 포함한다. 데이터의 방향 정보는 반복 길이 부호화 방식 또는 반복 비트맵 방식을 사용하여 전력사용량 데이터를 압축하는 과정에서 데이터 값을 읽는 방법을 세로 방향 또는 가로 방향 중에서 선택된 방향을 의미한다. AMI 네트워크에서 송수신되는 전력사용량 데이터를 나타내는 구간표의 경우 시간 간격에 따른 인터벌로 이루어져 있기 때문에, 유사한 값들이 연속해서 반복되는 경우가 빈번하다. 특히, 생활패턴이나 사용패턴이 하루 단위 또는 일주일 단위로 비슷하게 반복되기 쉽기 때문에 유사 또는 동일한 값이 일반적인 세로 방향뿐만 아니라 가로 방향으로도 반복될 수 있다. 따라서 각 상황에 따라 전력사용량 데이터를 가로 또는 세로 방향 중에서 하나의 방향을 선택하여 읽고 압축할 수 있다.
인터벌 세트는 전력사용량 데이터를 반복 길이 부호화 방식 또는 반복 비트맵 방식을 사용하여 압축한 데이터를 나타낸다.
반복 길이 부호화 방식, 반복 비트맵 방식 및 인터벌 세트 유형 정보는 후술하는 표 8에 따른 예를 들어 상세히 설명한다.
임의로 가정한 전력사용량 테이블(Table)의 일례
구간 00:00~
00:15		 00:15~
00:30		 00:30~
00:45		 00:45~
01:00
사용량 1 1 1 1
구간 01:00~
01:15		 01:15~
01:30		 01:30~
01:45		 01:45~
02:00
사용량 1 2 2 3
구간 02:00~
02:15		 02:15~
02:30		 02:30~
02:45		 02:45~
03:00
사용량 3 3 3 3
구간 03:00~
03:15		 03:15~
03:30		 03:30~
03:45		 03:45~
04:00
사용량 3 3 3 3
표 8을 참조하면, 00:00분부터 01:15분까지의 5개 인터벌의 전력사용량은 1이고, 01:15시부터 01:45시까지의 두 개 인터벌의 전력사용량은 2이고, 01:45시부터 04:00까지의 9개 인터벌의 전력사용량은 3이다. 예를 든 전력사용량은 일반적인 가로 방향으로 인식하여 읽으면 1111122333333333의 값으로 읽어 들일 수 있다. 하지만 세로 방향으로 인식하여 읽어 들이면 1133123312331333의 값으로 읽어 들일 수 있다. 이러한 방향을 나타내는 것이 인터벌 세트 유형 정보이다.
표 8에 있어서, 16개의 인터벌을 요청 받았을 때, RLE 알고리즘을 이용한 응답내용의 인터벌 세트의 일례
Octets 1 3 1 3 1 3
Data Type Unsigned 8-bit Integer Unsigned 24-bit Integer Unsigned 8-bit Integer Unsigned 24-bit Integer Unsigned 8-bit Integer Unsigned 24-bit Integer
Field Name RunLength Interval RunLength Interval RunLength Interval
Packet Data Value 5 0x000001 2 0x000002 9 0x000003
표 9를 참조하면, 이러한 구간표에 있어서 RLE 알고리즘을 적용한 응답명령은 1의 값을 가지는 5개의 인터벌, 2의 값을 가지는 2개의 인터벌 및 3의 값을 가지는 9개의 인터벌로 표현할 수 있다. 전술한 예의 경우, 12바이트 크기를 가지는 하나의 응답명령으로 전력사용량을 전송할 수 있다.
반복 비트맵 방법
Bit Description Value
N-1 종료 시간 이전 N번째 ProfileIntervalPeriod 구간 구간의 값이 (N-2) 비트 값과 동일 : (N-2)Bit구간과 같은 값
구간의 값이 (N-2) 비트 값과 다름 : (N-2)Bit구간과 다른 값
… … …
1 종료 시간 이전 2번째 ProfileIntervalPeriod 구간 구간의 값이 0 비트 값과 동일 : 0Bit구간과 같은 값
구간의 값이 0 비트 값과 다름 : 0Bit구간과 다른 값
0 End Time이전 1번째 ProfileIntervalPeriod 구간 0
표 10을 참조하면, 반복 비트맵 인터벌 방법은 데이터에 있어서 그 값에 변화가 있을 때마다 0과 1을 번갈아(Toggle) 부여하여 비트맵 값으로 표현하는 것이다. 여기에서, N은 비트맵 인터벌의 비트 값의 자릿수를 나타낸다.
표 8에 있어서, 반복 비트맵 인터벌 알고리즘을 적용한 전력사용량의 일례
11111 22 333333333
00000 11 000000000
표 11을 참조하면, 예를 들어, 표 8의 전력사용량을 순차적으로 나열하면 표 10과 같이 111112233333333의 형태를 가지는 값을 나타낸다. 첫 번째 값인 1에 비트맵 값 0을 부여하고, 첫 번째 값과 다른 값이 나올 때까지 0을 계속 부여한다. 여섯 번째 인터벌에서 전력사용량 값이 1에서 2로 변하면, 2값을 가지는 6번째 인터벌에 비트맵 값 2를 부여한다. 7번째 인터벌은 6번째 인터벌의 전력사용량 값도 동일한 2값을 가지기 때문에 비트맵 값 1을 부여하고, 8번째 인터벌의 전령사용량 값이 2에서 3으로 변화하기 때문에, 8번째 인터벌에 다시 비트맵 값 0을 부여한다. 이후 전력사용량 값이 변하지 않는 16번째 인터벌까지 모두 비트맵 값 0을 부여한다. 그 결과 순차적인 전력사용량 1111122333333333은 비트맵 값 0000011000000000으로 단순화하여 표현할 수 있다.
표 8에 있어서, 반복 비트맵 인터벌 알고리즘을 이용한 응답내용의 인터벌 세트의 일례
Octets 2 3 3 3
Data Type N bit BitMap Unsigned 24-bit Integer Unsigned 24-bit Integer Unsigned 24-bit Integer
Field Name RepeatedBitmap Interval Interval Interval
Packet Data Value 0x08
(이진값00000110)		 0x00
(이진값000000000)		 0x000001 0x000002 0x000003
표 12를 참조하면, 표 8에 따른 전력사용량은 비트맵 값 0000011000000000으로 단순화하여 표현할 수 있다. 이 값은 0x08과 0x00의 두 개의 8비트(=1바이트) 값으로 표현할 수 있다. 응답내용의 구간표에서 전력사용량 값은 0x08, 0x00으로 단순화 시키고 세 개로 나누어진 인터벌에 전력사용량 값인 1, 2 및 3을 각각 부여한다. 결국 표 7의 전력사용량에 따른 응답내용 구간표를 표 11과 같이 압축할 수 있다.
Figure pat00001
표 13을 참조하면, 바로 뒤의 인터벌의 전력사용량 값이 변화하면 비트맵 값 1을 부여하고, 다음 인터벌의 전력사용량 값이 변화하지 않으면 비트맵 값 0을 부여하는 방법이다. 전술한 반복 비트맵 방법의 경우, 인터벌 값이 변화하면 대응하는 비트맵 값을 변경하는 방법이고, 표 8에 나타나는 적용방법은 다음 인터벌 값이 변화하면 변화하기 전 마지막 데이터에 대응하는 비트맵 값을 변경하는 방법이다. 예를 들어, 1의 값을 가지는 첫 번째 인터벌에 비트맵 값 0을 부여하고, 첫 번째 값과 같은 값을 가지는 4번째 인터벌까지 0을 계속 부여한다. 6번째 인터벌에서 전력사용량 값이 1에서 2로 변하면, 전력사용량 값이 변화기 바로 전 5번째 인터벌에 비트맵 값 1을 부여한다. 7번째 인터벌은 6번째 인터벌과 변화가 없기 때문에 6번째 인터벌에 비트맵 값 0을 부여한다. 8번째 인터벌에서 전령사용량 값이 2에서 3으로 변화가 있기 때문에 7번째 인터벌에는 비트맵 값 1을 부여한다. 이후 16번째 인터벌까지 전력사용량의 변화가 없기 때문에 모두 비트맵 값 0을 부여한다. 결국 순차적인 전력사용량 1111122333333333은 비트맵 값 0000101000000000으로 표현할 수 있다.
도 4는 AMI 네트워크의 데이터 처리 장치의 일 실시예의 구성도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 AMI 네트워크의 데이터 처리 장치는 요청명령을 수신하는 수신부(401), 요청명령 및 응답내용을 압축하는 처리부(402) 및 압축된 요청명령 및 응답내용을 출력하는 출력부(403)를 포함한다.
처리부(402)는 하나의 비트에 임의의 시간을 부여하여 비트의 수를 통해 임의의 기간을 표현할 수 있는 알고리즘을 적용한 비트 값과 목적하는 기간의 종료 시간 값을 통하여 상기 목적하는 기간의 데이터를 하나의 패킷으로 요청할 수 있는 요청명령을 생성한다. 그리고 수신된 요청명령에 기초하여 데이터 값에 변화가 있을 경우, 0과 1일 번갈아(Toggle) 부여하여 구간을 나누는 비트 값과 각 구간에 데이터 값을 부여하여 다량의 데이터를 압축할 수 있는 알고리즘 또는 반복 길이 부호화(Run Length) 알고리즘을 사용하여 응답내용의 데이터를 압축한다.
전력사용량 데이터를 요청하는 장치에서는 각각의 응답에 대응하는 요청명령 전부를 전송하는 종래의 요청 방법과 비트맵 인터벌을 이용한 요청 방법 중에서, 더 적은 수의 패킷을 사용하는 방법을 선택하여 사용할 수 있다. 또한 수신오류가 발생한 데이터에 대한 요청도 각각에 대응하는 요청 전부를 전송하는 종래의 방법, RLE를 적용한 방법 및 반복 비트맵 인터벌 방법 중에서 가장 적은 수의 패킷을 사용하는 방법을 선택하여 사용할 수 있다.
전술한 비트맵 인터벌 방법, RLE 및 반복 비트맵 방법은 전력사용량 데이터를 포함하는 구간표로 한정되는 것이 아니라 AMI 네트워크에서 송수신되는 다양한 데이터들 중에서 각 구간으로 나뉘어진 형태의 데이터 또는 동일한 값이 반복되는 형태의 데이터들에 적용 할 수 있다. 예를 들면, 가격표(Tariff)와 고객별 사용기준곡선(Customer Baseline Load, CBL)과 같은 데이터에 적용할 수 있다.
이상 바람직한 실시 예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 전술한 실시 예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
103: 요청명령
104: 응답내용
401: 수신부
402: 처리부
403: 출력부

Claims (11)

  1. AMI(Advanced Metering Infrastructure) 네트워크의 요청명령 처리 방법에 있어서,
    하나의 비트에 임의의 시간을 부여하여 상기 비트의 수를 통해 임의의 기간을 표현할 수 있는 알고리즘을 적용한 비트 값과 목적하는 기간의 종료 시간 값을 통하여 상기 목적하는 기간의 데이터를 포함하는 다수의 응답내용을 하나의 패킷으로 요청할 수 있는 하나의 요청명령을 생성하여 출력하는 단계; 및
    상기 하나의 요청명령에 대한 응답으로 다수의 응답내용을 수신하는 단계;
    를 포함하는 AMI 네트워크의 요청명령 처리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 응답내용은 전력사용량, 가격표(Tariff) 및 고객별 사용기준곡선(Customer Baseline Load CBL) 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 AMI 네트워크의 요청명령 처리 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 요청명령은,
    요청하는 대상을 지정하는 인터벌 채널, 협정 표준시를 사용하고 요청하는 시간의 종료 시간 정보, 하나의 비트가 나타내는 기간을 나타내는 프로파일 인터벌 피리어드 정보 및 상기 종료 시간 이전의 상기 프로파일 인터벌 피리어드의 개수를 나타내는 비트맵 인터벌 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 AMI 네트워크의 데이터 처리 방법.
  4. AMI(Advanced Metering Infrastructure) 네트워크의 데이터를 포함하는 응답내용 처리 방법에 있어서,
    상기 데이터를 요청하는 요청명령을 수신하는 단계; 및
    상기 반복되는 네트워크의 데이터 값에 변화가 생기면 상기 반복되는 네트워크의 데이터 값 각각에 0과 1의 비트값을 번갈아(Toggle) 부여하여 동일한 데이터 값을 가지는 구간으로 나누고, 상기 구간에 상기 네트워크의 데이터 값을 부여하여 상기 네트워크의 데이터를 압축할 수 있는 알고리즘 또는 연속하는 동일 데이터의 반복 길이를 부호화하여 데이터를 압축하는 반복 길이 부호화(Run Length) 알고리즘 중에서 적어도 하나 이상의 알고리즘을 적용하여 데이터의 패킷의 수를 줄인 상기 응답내용을 생성하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 AMI네트워크의 응답내용 처리 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    연속하는 데이터에 있어서, 데이터 값에 변화가 있을 경우, 바로 전 데이터 값에 0과 1을 번갈아 부여하여 비트맵 값으로 표현하는 방법을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 AMI 네트워크의 응답내용 처리 방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 데이터는 일정한 값이 주기적으로 반복되는 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 AMI 네트워크의 응답내용 처리 방법.
  7. 제 4항에 있어서,
    상기 구간에 상기 네트워크의 데이터 값을 부여하여 상기 네트워크의 데이터를 압축할 수 있는 알고리즘은,
    상기 반복되는 네트워크의 데이터 값을 가로 방향 또는 세로 방향 중에서 선택된 어느 하나의 방향으로 읽어 들여 압축할 수 있는 것을 특징으로 하는 AMI 네트워크의 응답내요 처리 방법.
  8. 요청명령을 수신하는 수신부; 및
    하나의 비트에 임의의 시간을 부여하여 상기 비트의 수를 통해 임의의 기간을 표현할 수 있는 알고리즘을 적용한 비트 값과 목적하는 기간의 종료 시간 값을 통하여 상기 목적하는 기간의 데이터를 하나의 패킷으로 요청할 수 있는 하나의 요청명령 및 상기 수신된 요청명령에 기초하여 데이터 값에 변화가 있을 경우, 0과 1을 번갈아(Toggle) 부여하여 구간을 나누는 비트 값과 상기 구간에 데이터 값을 부여하여 다량의 데이터를 압축할 수 있는 알고리즘 또는 반복 길이 부호화(Run Length) 알고리즘을 사용하여 데이터를 압축한 응답내용을 생성하는 처리부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 AMI 네트워크의 데이터 처리 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 응답내용은 전력사용량, 가격표(Tariff) 및 고객별 사용기준곡선(Customer Baseline Load CBL) 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 AMI 네트워크의 데이터 처리 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 데이터는 일정한 값이 주기적으로 반복되는 패턴을 가지는 것을 특징으로 하는 AMI 네트워크의 데이터 처리 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 처리부는,
    연속하는 상기 데이터에 있어서, 상기 데이터 값에 변화가 있을 경우, 바로 전 데이터 값에 0과 1을 번갈아 부여하여 비트맵 값으로 표현하는 방법을 사용할 수 있는 것을 특징으로 하는 AMI 네트워크의 데이터 처리 장치.
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