KR20170038961A - 스마트 디바이스 기반 센서 노드 관리 방법 - Google Patents

스마트 디바이스 기반 센서 노드 관리 방법 Download PDF

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KR20170038961A
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송오영
김지호
조영진
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중앙대학교 산학협력단
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Abstract

실시 예는, 사물 또는 환경에 대한 센싱 데이터를 수집하는 복수의 센서 노드; 상기 센싱 데이터를 요청하는 스마트 디바이스; 및 상기 센서 노드와 상기 스마트 디바이스 간의 통신을 중계하는 게이트 웨이를 포함하고, 상기 스마트 디바이스는 인터넷 망을 통해 수집한 상기 센싱 데이터를 가상 센서에 저장하는 스마트 디바이스 기반 센서 노드 관리 방법을 개시한다.

Description

스마트 디바이스 기반 센서 노드 관리 방법{METHOD FOR SENSOR NODE MANAGEMENT BASED ON SMART DEVICE}
실시 예는 스마트 디바이스 기반 센서 노드 관리 방법에 관한 것이다.
유비쿼터스 센서 네트워크(USN)란 각종 센서에서 수집한 정보를 무선으로 수집할 수 있도록 구성된 네트워크를 의미하는 것으로, WPAN(Wireless Personal Area Network), 애드혹 네트워크(Ad-hoc Network) 등의 기술이 발전함에 따라 유비쿼터스 센서 네트워크(USN) 기술이 활성화되고 있다.
최근에는 스마트 디바이스를 이용하여 복수의 센서 노드를 원격으로 관리하는 방법에 대한 연구가 활발하다.
실시 예는 스마트 디바이스를 이용하여 다양한 프로토콜 타입의 센서 노드를 관리하는 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 사물 또는 환경에 대한 센싱 데이터를 수집하는 복수의 센서 노드; 상기 센싱 데이터를 요청하는 스마트 디바이스; 및 상기 센서 노드와 상기 스마트 디바이스 간의 통신을 중계하는 게이트 웨이를 포함하는 스마트 디바이스 기반 센서 노드 관리 방법을 제공한다.
실시 예에 따르면, 센서 네트워크에 손쉽게 참여하여 센싱 정보를 자유롭게 공유하고 유통함으로써 사용자 중심의 생활 밀착형 서비스를 제공할 수 있으며, 이를 통해 센서 네트워크 기반의 새로운 스마트 라이프 서비스를 창출할 수 있다.
또한, 스마트 디바이스를 이용하여 다양한 프로토콜 타입의 센서 노드를 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템의 개념도이고,
도 2는 스마트 디바이스에 가상센서 노드를 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 스마트 디바이스에 설치된 센서 가상화 미들웨어(SVM)의 블록도이고,
도 4는 센서 서비스 프로파일을 형성하는 과정을 설명하기 위한 도면이고,
도 5는 셋톱박스를 이용한 센서 네트워크 시스템의 개념도이고,
도 6은 안드로이드 기반의 센서 시험 앱 메인화면이고,
도 7은 안드로이드 SVM 센서 모니터링 앱 서비스 모드 설정 화면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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.
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, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템은, 사물 또는 환경에 대한 센싱 데이터를 수집하는 복수의 센서 노드와, 센싱 데이터를 요청하는 스마트 디바이스 및, 센서 노드와 스마트 디바이스 간의 통신을 중계하고 지그비(ZigBee) 인터페이스를 통해 센서 노드로부터 센서 정보 및 센싱 데이터를 수집하여 저장하는 게이트 웨이를 포함할 수 있다.
여기서, 센서 노드에서의 플러그 앤 플레이(PnP)는 전원이 인가되면 여러 가지 센서 설정 및 관련 초기 절차를 브로드캐스트(Broadcast) 방식으로 전파하여 자동으로 동작할 수 있는 상태로 만드는 것이며, 센서 네트워크 시스템에서의 플러그 앤 플레이(PnP)는 센서 노드를 설치하고 나면 사용자가 간편하게 스마트 디바이스를 통해 센서 노드를 인식하여 센싱 데이터의 수집이 가능함을 의미할 수 있다.
센서 노드는 플러그 앤 플레이(PnP) 기능을 통해 게이트 웨이와 연동하여 센서 노드에 장착된 물리 센서 또는 논리 센서의 프로파일(Profile)을 전달하고, 게이트 웨이로부터의 센싱 데이터 요청에 응답할 수 있다.
물리 센서는 CO2센서, 동체 감지 센서, 및 칩입 감지센서와 같이 물리,화학적인 정보를 측정을 수행하는 센서를 포함할 수 있고, 논리 센서는 물리적 센서 없이 외부 정보를 수집하는 논리 기반(Logic-based)의 엔진일 수 있다. 예를 들면, 논리 센서는 기상청의 웹서비스를 통해 물리적 센서의 사용 없이도 현재 날씨 정보를 취득할 수 있다.
센서 노드는 메인 전원(상용 전원)을 이용하는 것과 배터리를 이용하는 것이 혼재할 수 있으며, 센서 노드 간에는 지그비 인터페이스를 통해 서로 통신할 수도 있다.
게이트 웨이는 모든 센서 노드의 정보를 저장한 후, 스마트 디바이스가 요청하면 게이트 웨이에 저장된 센서 정보, 센싱 데이터 등을 스마트 디바이스에 제공할 수 있다. 즉, 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템은 스마트 디바이스가 게이트 웨이에게 데이터를 요청하는 형태로 동작할 수 있다.
게이트 웨이는 각 센서들과 통신하여 직접적으로 센서에 접근하여 센서 노드들을 관리할 수 있다. 게이트 웨이는 지그비(Zigbee), 와이파이(Wi-Fi) 또는 블루투스(Bluetooth) 인터페이스가 구비될 수 있다. 게이트 웨이는 W-프록시(Wi-Fi Proxy)일 수 있다.
스마트 디바이스는 게이트 웨이에 접속하여 센서 정보를 조회하고, 내부적으로 가상센서 노드를 추가하여 이를 통해 센싱 데이터를 조회할 수 있다. 이때 스마트 디바이스는 센서 노드의 프로파일 및 센싱 데이터를 포함한 맵핑(Mapping) 테이블을 이용하여 가상센서 노드와 센서 노드를 논리적으로 동기화할 수 있다. 스마트 디바이스는 스마트폰, 스마트 패드, 스마트 TV, 스마트 자동차 등일 수 있으며, 이외에도 컴퓨터나 다른 가전제품을 포함할 수 있다.
여기서, 가상센서 노드는 사용자가 스마트 디바이스에서 체험하는 센서를 의미하는 것으로, 사용자는 스마트 디바이스에서 가상센서 노드나 센서 애플리케이션을 이용하여 언제 어디서든지 실세계의 센서가 가상세계의 센싱 정보와 연동되어 동작하는 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network; USN)를 체험하고 관리할 수 있다.
도 2를 참고하면, 스마트 디바이스는 센서 가상화 미들웨어(SVM, Sensor Virtualization Middleware)가 탑재되어 Wi-Fi 통신으로 인터넷망을 통해 게이트 웨이(Wi-Fi 프록시)와 통신하여 게이트 웨이가 관리하는 센서 디바이스들에 정보를 취득하고, 이를 가상 센서로 저장할 수 있다.
도 3은 맵핑부(L2APM)의 아키텍쳐 구성을 나타내는 것으로 Logical Link Adaption Protocol Manger(L2APM)를 나타낸다. 먼저 물리적 센서 네트워크(Physical Sensor Network)의 다양한 센서 네트워크를 SNI(Sensor Access Network Interface)의 SVM Framework 모델을 사용하여 SVM 엔진으로 데이터를 전달한다.
전달된 데이터는 SVM 프레임워크 맵핑부(L2APM)의 내부 모듈로 전달되며, 맵핑부(L2APM)는 SVM 프레임워크의 다양한 맵핑 인터페이스와의 연동을 수행한다. 맵핑부는 센서 네트워크들의 다양한 모듈들을 SVM 프레임워크와 맵핑하는 역할을 수행한다.
맵핑부(L2APM)는 주요 구성요소로 플러그 앤 플레이 서비스 핸들부(Plug & Play Service Handle), 센서 저장 데이터 베이스부(Sensor Storage Database), 센서 링크 매니지먼트부(Sensor Link Management), BT/WiFi/USB Type Coordination, ZigBee Coordination, 센서 프로파일 매니지먼트부(Sensor Profile Management)를 포함할 수 있다.
플러그 앤 플레이 서비스 핸들부(Plug & Play Service Handle)는 Plug & Play 기능에 대한 다양한 서비스들을 관리하고, 이를 SVM 프레임워크의 데이터 베이스에 연결하는 역할을 수행할 수 있다.
센서 저장 데이터 베이스부(Sensor Storage Database)는 센싱 데이터들의 임시 저장 버퍼(Buffer)로 프로토콜 변환을 통한 SVM 프레임 워크에 맵핑 데이터를 생성하는 역할을 수행할 수 있다.
센서 링크 매니지먼트부(Sensor Link Management)는 센서 디바이스들의 타입과 이에 필요한 주기 네트워크 설정 등의 링크 유지에 필요한 데이터들을 관리하고 SVM 프레임 워크와 맵핑하는 역할을 수행할 수 있다.
BT/WiFi/USB Type Coordination은 다양한 네트워크 방식, 즉 BT/WiFi/USB로부터 검색된 센서 네트워크의 코디네이션 역할을 수행하고, 데이터를 SVM 라이브러리(Library)에 맵핑할 수 있다. ZigBee Coordination는 ZigBee 방식의 네트워크를 코디네이션을 수행하고 데이터를 SVM 라이브러리(Library)에 맵핑할 수 있다.
센서 프로파일 매니지먼트부(Sensor Profile Management)는 센서별의 다양한 프로파일을 카테고리화 및 캡슐화를 하여 개별적인 센서 프로파일을 생성 및 관리하는 기능을 수행할 수 있다.
도 4는 센서 서비스 프로파일을 형성하는 과정을 보여준다. 도 3을 참고하면, 센서의 타입을 종류별로 구분하고, 이를 카테고리화 및 캡슐화하여 센서 프로파일을 형성한다. 형성된 센서 프로파일은 SVM 프레임워크와의 맵핑을 통해 데이터 베이스에 저장될 수 있다.
그림 5는 SVM 기반의 S-Proxy 네트워크의 개념도이다. 도 5를 참고하면 셋톱 박스(SetTopBox)의 USB 동글을 이용하여 프록시 개념을 적용하여 RS232-C 방식의 시리얼 인터페이스 통신을 수행할 수 있다.
이때, 메인 전원과 배터리 전원 등의 다양한 센서들을 분류하여 데이터 정책을 수행할 수 있다. 각 센서들은 지그비(ZigBee) 네트워크 방식을 사용하여 데이터를 전송하고 이를 게이트 웨이(S-Proxy)에 전달할 수 있다.
게이트 웨이(S-Proxy)는 스마트 디바이스에 패스 쓰루(Pass-through) 형태로 데이터를 전송하고, 스마트 디바이스의 매핑부(L2APM)에서 맵핑하여 앱에 데이터를 전달할 수 있다.
일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템에 의하면, 셋탑 박스에 내장되어 센서 노드와 스마트 디바이스 간의 통신을 중계하는 셋탑 프록시(S-Proxy)를 이용하여 센서 노드로부터 센서 정보 및 센싱 데이터를 수집하여 저장하고, 이를 요청하는 스마트 디바이스에 전달할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 다양한 프로토콜의 타입의 센서를 지원하고, 피어 투 피어(Peer to Peer) 방식의 네트워크 모델을 지원하는 센서 시험 방법에 대한 절차를 수립할 수 있다. SVM의 앱(API)을 이용함으로써, 센서 네트워크 인터페이스(Sensor Network Interface)의 Wi-Fi 타입을 사용하여 센서 디바이스를 맵핑하고 동작에 대한 접속 여부를 테스트할 수 있다.
도 6을 참고하면 다양한 센서 정보 서비스에 대한 모니터링 및 센서 정보 취득, 제어 정보 등의 다양한 제반 정보를 안드로이드 화면에 표시할 수 있다. 즉, 다양한 프로토콜 타입의 센서의 설치 장소, 센싱 상태, 모드 등 다양한 정보를 출력할 수 있다.
도 7을 참고하면, 다양한 센서들의 정보를 자체 정보와 매쉬업(Mesh-Up) 된 정보를 한 화면에서 서로 비교 모니터링이 가능한 기능 구현할 수도 있다. 즉, 센서들의 정보뿐만 아니라 매쉬업(Mesh-Up) 기능을 통한 정보 모니터링 및 동기화 기능을 지원하도록 구성할 수 있다.
센서 노드의 명세 및 센싱 정보는 매쉬업 서버로 전달될 수 있으며, 매쉬업 서버는 가상의 프록시를 두어 센서 노드의 명세 및 센싱 정보를 저장한 후, 스마트 디바이스가 요청하는 즉시 이를 제공할 수도 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
전술한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였지만 본 발명은 이에 한정되지 아니하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 기술 사상에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 또는 변경이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

  1. 사물 또는 환경에 대한 센싱 데이터를 수집하는 복수의 센서 노드;
    상기 센싱 데이터를 요청하는 스마트 디바이스; 및
    상기 센서 노드와 상기 스마트 디바이스 간의 통신을 중계하는 게이트 웨이를 포함하고,
    상기 스마트 디바이스는 수집한 상기 센싱 데이터를 가상 센서에 저장하는 스마트 디바이스 기반 센서 노드 관리 방법.
KR1020150137355A 2015-09-30 2015-09-30 스마트 디바이스 기반 센서 노드 관리 방법 KR20170038961A (ko)

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KR101992303B1 (ko) * 2018-03-18 2019-06-24 박성근 스마트 센서 네트워크의 데이터 수집 및 분석, 모니터링 시스템

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