KR20170141978A - 근거리 무선 통신 장치, 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 근거리 무선 통신 장치, 시스템 및 방법에 관한 것으로, 마스터-슬레이브 동작 관계 설정, ID 부여 및 그룹화를 통해 불필요한 신호 전송을 배제하여 전력 소모를 절감하고, 신호 간섭 및 데이터 손실을 방지할 수 있으며, 의도적 또는 비의도적 외부 신호의 유입 및 유출을 방지하여 보안성을 향상시킬 수 있는 근거리 무선 통신 장치, 시스템 및 방법을 제공하는 것에 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근거리 무선 통신 장치는 센서 기기와 연결되어 송신 및 수신 신호를 처리하는 제어부; 상기 제어부의 신호 출력단에 연결되어 송신 신호를 증폭하는 출력증폭기; 상기 제어부의 신호 입력단에 연결되어 수신 신호를 증폭하는 입력증폭기; 상기 출력증폭기와 입력증폭기 간에 연결되어 송신 신호의 출력과 수신 신호의 입력을 전환하는 송수신스위치; 및 상기 송수신스위치의 입출력단에 연결되어 신호를 무선 송신 및 수신하는 안테나를 포함하여 구성될 수 있다.

Description

근거리 무선 통신 장치, 시스템 및 방법 {An apparatus, a system and a method for local area communication}
본 발명은 근거리 무선 통신 장치, 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 불필요한 전력 소모와 무선 신호 간섭을 방지하고 보안성을 향상시킨 근거리 무선 통신 장치, 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 근거리 무선 통신은 전파를 이용하여 근거리의 기기들 간에 데이터를 무선으로 송신 및 수신하는 것으로, 무선 랜(LAN), 블루투스(Bluetooth), 적외선 통신(IrDA), 지그비, UWB(Ultra Wide Band) 등 다양한 방식의 기술이 사용되고 있다.
이러한 근거리 무선 통신은 다양한 분야의 네트워크 기반 시스템에 기존의 유선 통신 기술을 대체하여 적용되고 있으며, 최근에는 센서 기술과의 결합을 통해 환경 감시 시스템, 제조 및 생산 공정 관리 시스템, 장치 운전 관리 시스템 등에 활발한 도입이 이루어지고 있다. 예를 들면, 센서의 감지신호를 근거리 무선 통신 장치를 통해 송신 및 수신하고 이를 분석하여 실시간으로 환경을 감시하는 시스템이 있다.
근거리 무선 통신 장치는, 특히 센서 측에 설치되는 무선 통신 장치는 전력선을 통한 전원 공급이 불가하여 배터리를 전원으로 사용하는 경우가 많고, 소형화 및 비용 절감을 위해 배터리의 용량이 작은 것이 바람직하기 때문에 전력 소모를 줄이는 것이 중요한 문제가 된다.
그런데, 종래의 무선 통신 장치는 센서의 감지 신호를 지속적으로 전송하기 위하여 불필요하게 전력을 소모하기 때문에 저전력 요구에 부합하지 못하는 문제가 있다.
또한, 무선 통신의 경우 신호 간섭으로 인한 작동 오류 및 불필요한 전력 소모, 악의적인 외부의 방해 신호의 입력이나 전송 신호의 유출 등 보안 면에서의 취약성 등의 문제가 상존하는데, 종래의 무선 통신 장치는 효과적인 신호 간섭 방지 및 보안 강화 수단을 구비하지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마스터-슬레이브 동작 관계 설정, ID 부여 및 그룹화를 통해 불필요한 신호 전송을 배제하여 전력 소모를 절감하고, 신호 간섭 및 데이터 손실을 방지할 수 있으며, 의도적 또는 비의도적 외부 신호의 유입 및 유출을 방지하여 보안성을 향상시킬 수 있는 근거리 무선 통신 장치, 시스템 및 방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 근거리 무선 통신 장치는, 센서 기기를 포함하는 슬레이브 기기와 허브 기기를 포함하는 마스터 기기 간의 근거리 무선 통신을 위한 무선 통신 장치로서, 상기 센서 기기와 연결되어 송신 및 수신 신호를 처리하는 제어부; 상기 제어부의 신호 출력단에 연결되어 송신 신호를 증폭하는 출력증폭기; 상기 제어부의 신호 입력단에 연결되어 수신 신호를 증폭하는 입력증폭기; 상기 출력증폭기와 입력증폭기 간에 연결되어 송신 신호의 출력과 수신 신호의 입력을 전환하는 송수신스위치; 및 상기 송수신스위치의 입출력단에 연결되어 신호를 무선 송신 및 수신하는 안테나를 포함하여 구성될 수 있다.
상기한 본 발명의 근거리 무선 통신 장치는 상기 제어부의 신호 출력단에 연결되어 상기 출력증폭기를 향하는 송신 신호의 출력을 전환하는 출력스위치를 더 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 센서 기기를 포함하는 슬레이브 기기; 상기 슬레이브 기기와 연결된 슬레이브 무선통신장치; 허브 기기를 포함하는 마스터 기기; 및 상기 마스터 기기와 연결된 마스터 무선통신장치를 포함하며, 상기 슬레이브 무선통신장치 및 마스터 무선통신장치 중 적어도 하나는 상기 센서 기기와 연결되어 송신 및 수신 신호를 처리하는 제어부, 상기 제어부의 신호 출력단에 연결되어 송신 신호를 증폭하는 출력증폭기, 상기 제어부의 신호 입력단에 연결되어 수신 신호를 증폭하는 입력증폭기, 상기 출력증폭기와 입력증폭기 간에 연결되어 송신 신호의 출력과 수신 신호의 입력을 전환하는 송수신스위치, 및 상기 송수신스위치의 입출력단에 연결되어 신호를 무선 송신 및 수신하는 안테나를 포함하는 근거리 무선 통신 시스템을 제공한다.
또한, 상기 무선 통신 시스템을 이용한 무선 통신 방법으로서, 상기 슬레이브 무선통신장치와 마스터 무선통신장치 간의 송수신 데이터에 각 기기별 ID와 Group ID를 포함하는 근거리 무선 통신 방법을 제공한다.
상기 근거리 무선 통신 방법은 상기 슬레이브 무선통신장치와 마스터 무선통신장치 간의 시퀀스 번호를 난수로 사용하고 시간 정보의 일치를 위해 시간 정보를 송수신할 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면 근거리 무선 통신 장치의 하드웨어를 기반으로 전력 소비를 절감하고 보안을 강화하여 다수의 슬레이브 기기와 마스터 기기로 이루어진 효과적인 저전력 근거리 무선통신 시스템을 저렴한 비용으로 구축할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 근거리 무선 통신 시스템의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 근거리 무선 통신 장치의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 3 및 도 4는 본 발명에 따른 근거리 무선 통신 시스템에서 Cell Reuse Pattern을 도시한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 근거리 무선 통신 방법의 일 실시예를 도시한 것이다.
도 6 내지 도 11은 본 발명에 따른 근거리 무선 통신 방법을 구체적으로 도시한 순서도이다.
도 12는 본 발명에 따른 근거리 무선 통신 방법의 다른 실시예를 도시한 것이다.
상술한 본 발명의 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다.
이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1 및/또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소는 제1 구성 요소로도 명명될 수 있다.
어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떠한 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 또는 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하기 위한 다른 표현들, 즉 "∼사이에"와 "바로 ∼사이에" 또는 "∼에 인접하는"과 "∼에 직접 인접하는" 등의 표현도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서 "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 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 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1에 도시된 본 발명의 근거리 무선 통신 시스템은 다수의 슬레이브 기기와 하나의 마스터 기기 간에 신호를 송/수신하는 것을 예시한 것으로, 특히 슬레이브 기기가 센서 기기(110)로 이루어지고 마스터 기기가 허브 기기(120)로 이루어진 것을 예시하였다. 상기 센서 기기(110)는 예를 들어 USP(Universal Sensor Platform) 기기로 이루어질 수 있다.
상기 센서 기기(110)와 허브 기기(120)는 각각 무선통신장치(130, 140)와 유선으로 연결되어 신호를 주고 받는다. 상기 센서 기기(110) 측의 무선통신장치(130)와 허브 기기(120) 측의 무선통신장치(140)는 서로 다른 구조로 이루어질 수 있으나 공용이 가능하도록 동일한 구조로 이루어질 수도 있다. 이하의 설명에서는 필요할 경우에만 센서 기기(110)와 연결된 무선통신장치(130)를 슬레이브 무선통신장치(130)로, 허브 기기(120)와 연결된 무선통신장치(140)를 마스터 무선통신장치(140)로 구분하여 칭한다.
도 2에 도시된 바와 같이 상기 무선통신장치(130, 140)는 상기 센서 기기(110) 또는 허브 기기(120)와 연결되어 송신 및 수신 신호를 처리하는 제어부(131), 이 제어부(131)의 신호 출력단에 연결되어 송신 신호의 출력을 전환하는 제1출력스위치 및 제2출력스위치(136, 137), 제1 및 제2출력스위치(136, 137) 간에 구비되어 송신 신호를 증폭하는 출력증폭기(138), 상기 제어부(131)의 신호 입력단에 연결되어 수신 신호의 노이즈를 제거하고 증폭하는 입력증폭기(135), 상기 제2출력스위치(137)와 입력증폭기(135) 간에 연결되어 송신 신호의 출력과 수신 신호의 입력을 전환하는 송수신스위치(134), 이 송수신스위치(134)의 입출력단에 연결되어 신호를 무선 송신 및 수신하는 안테나(132), 및 상기 송수신스위치(134)와 안테나(132) 사이에 구비된 노이즈 필터(133)를 포함한다.
상기 제어부(131)는 저전력 통신용 RF 회로, 무선 신호 변복조 및 데이터 처리용 회로, 허브 정합 회로 등을 포함하며, 소형 MCU 기능과 무선 기능이 통합된 구조를 채택함으로써 저전력 및 소형화가 가능하다. 또한, 데이터 처리부를 통합하여 무선 아날로그 신호를 칩 내부에서 디지털 신호로 변환하여 처리함으로써 외부 잡음의 영향을 최소화시키고 소형화에 더욱 유리하다.
바람직하게는, 상기 제어부(131)에 IEEE802.15.4를 지원하는 하드웨어가 포함되어 빠른 데이터 처리를 가능하게 한다. 허브 정합 회로는 허브와 RF 모듈을 연결하여 제어 데이터를 전달하는 용도로 사용하는 인터페이스 장치를 제공한다.
상기 제어부(131)는 출력증폭기(138)의 전원 공급을 수신 신호에 의해 제어함으로써 불필요한 전원 사용을 제한한다.
허브 정합 회로는 스위치 상태 정보를 활용하여 무선 통신에 필요한 기본 정보를 설정하고 이 정보에 적합한 메시지 수신하면 해당 메시지를 허브에 전송한다.
본 발명의 근거리 무선통신 시스템은 다수의 슬레이브 무선통신장치(130)와 마스터 무선통신장치(140)가 무선으로 서로 연결되고, 각 무선통신장치(130, 140)에는 센서 기기(110) 또는 허브 기기(120)가 유선으로 접속되어 데이터를 처리한다. 즉, 하나의 허브 기기(120)에 다수의 센서 기기(110)가 무선통신장치(130, 140)를 통해 연결된 시스템 구조를 갖는다.
무선통신장치(130, 140)는 동시에 송수신이 불가능하고 송신 또는 수신 중에서 한 가지의 동작 상태를 가지게 된다. 시스템 운용은 다수의 센서 기기(110)가 각각의 슬레이브 무선통신장치(130)를 통해 마스터 무선통신장치(140)에 데이터를 보내고, 이를 수신한 마스터 무선통신장치(140)가 슬레이브 무선통신장치(130)의 상태 정보를 관리하는 기능을 수행한다.
무선통신장치 설정용 스위치와 스위치의 용도, 데이터와 무선처리가 가능한USP 회로의 부품에 부여하는 ID(제품을 생산하는 과정에서 부여하는 고유한 식별 번호), 상기한 스위치와 ID를 포함하여 메시지 흐름을 제어하는 방법을 설명한다.
무선통신장치 설정용 스위치는 무선통신장치의 동작 모드와 사용자가 시스템을 구성하면서 필요한 ID를 설정한다.
동작 모드 설정 기능은 무선통신장치가 운용 상태 또는 시스템 시험 상태를 선택하도록 2 비트를 할당하고, 운용 상태에서 허브무선기기에 연결되어 Master로 동작하거나 USP무선기기에 연결되어 Slave로 동작하게 설정하도록 1 비트를 할당한다. 또한, 1 비트를 예비로 두어서 기능 확장에 대비한다. 나머지 12비트의 구성은 사용자가 시스템을 구성하면서 설정할 수 있다. 처음 8 비트는 USP기기의 ID 를 설정하고, 남은 4비트는 USP무선기기가 접속되는 허브무선기기의 Group ID 를 의미한다. 이런 배치가 무선 간섭이나 데이터 중복을 줄이게 되어 재전송에 따른 전력 손실을 줄이게 된다. Group ID 와 USP무선통신장치ID 를 분리하여 운영함으로써 상당히 많은 USP 무선통신장치를 운영할 수 있다. 이런 방법은 Cellular Networks에 적용하는 방법으로 Cellular 망에서 Cell 설계를 할 때 ReUse Pattern을 적용함으로써 주파수를 효율이 높게 사용하게 된다. 이런 Cell ReUse Pattern 의 예를 근거로 Group ID 는 4 bit 를 사용하고 USP 무선기기ID 는 8 bit를 사용한다.
Cell ReUse Pattern에 대해 이해를 돕기 위해 주파수와 가입자 수를 도입하여 Group ID와 USP기기 ID 의 비트수와 용량의 관계를 그림을 포함하여 간단히 설명한다.
도 3에 도시된 7-Cell ReUse Pattern을 예로 들면, Cell Cluster Size 가 K = 7 인 경우의 Cell 배치 방법으로 Cell이 7개가 반복하여 배치된다. Cellular 망에서는 각 Cell 별로 다른 주파수를 사용하여 무선 간섭을 피하게 되고, 제한된 무선 주파수를 재사용할 수 있다. A부터 F의 문자는 다른 주파수를 의미하고, 같은 문자는 같은 주파수를 사용하는 것을 의미한다.
전체 통화 채널 (T) T 를 490 이라고 가정하면 K = 7이므로 1 Cell 에 배치되는 통화채널 (N) N = 70 = 470 / 7 된다. 이런 망의 구조에서 전체 사용이 가능한 채널은 3 X 490 = 1470 채널이 된다. 즉, Cluster 망 형태가 3개가 반복이 된다.
4-Cell, 12-Cell, 7-Cell 의 경우 도 4에 도시된 바와 같다.
본 발명에서는 주파수 개념이 Group ID 에 대응되고 USP 무선통신장치가 통화 채널에 대응하여 해석이 가능하다. 따라서 USP 무선통신장치 수에 의해서 적당한 ID를 사용하면 된다. 무선 특성이 주위 환경에 의해 중첩이 되는 것이 현실이어서 K = 7 정도를 사용한다. 만일 더 많은 USP 무선무선기기를 사용해야 한다면 K = 12 를 사용하면 된다. K = 4 인 경우에는 1 Group 에 포함되는 USP 무선기기가 많이 필요하게 되어 응답이 늦어지는 단점이 있다.
본 발명에서는 각 Group 별로 USP 무선통신장치가 응답, 허브 무선기기는 동일 Group ID 를 가진 USP 무선통신장치의 데이터를 처리하게 된다. 허브 무선기기에서 취합한 USP 기기 정보는 전체 시스템을 관리하는 장치로 전송하여 처리한다. 이 경우 다수의 허브 기기로부터 전송되는 데이터에는 Group ID 와 USP 기기 ID가 중복되어 데이터 관리에 문제가 발생할 수 있다. 이 문제는 USP 무선 기기 별로 기기 고유 번호를 부여함으로써 해결할 수 있다.
USP 및 허브 무선 기기 고유 번호, 즉 무선통신장치 고유 번호는 기기 별로 중복되지 않고, 제품 생산 과정에서 기기에 입력한다. 따라서 모든 무선통신장치는 서로 다른 고유 번호를 가지게 된다. 이런 특성에 의해서 사용자가 설정할 수 있는 Group ID 와 USP 기기 ID가 중복되더라도 전체 관리 시스템에서 무선기기를 구별하여 관리할 수 있다.
한편, 예를 들어 4 bit를 사용하여 USP-허브 간 근거리 저전력 무선통신 장치의 동작 모드를 설정할 수 있다. 2 bit는 시스템 시험이나 생산 과정에서 사용할 수 있도록 하고, 1 bit로 운용 상태에서 USP 무선통신장치와 허브 무선 기기의 동작 방법을 다르게 처리한다. 남은 1 bit의 용도는 예비로 두어서 기능 확장이 필요한 경우 적용한다.
본 발명에서 중요한 부분은 USP 무선 기기와 허브 무선 기기의 동작 방법을 다르게 한다는 것이다. 일반적인 무선기기는 송신과 수신이 가능하므로 접속된 기기 간에는 양방향 통신이 가능하고 어느 기기에서도 송신을 할 수 있다. 그러나 본 발명이 적용된 시스템의 특성 상 무작위한 송신은 정상적인 환경에서도 무선 충돌로 인한 데이터의 손실이 발생할 가능성을 높일 수 있다. 무선 기기의 수가 작고 데이터를 보내는 시간이 짧은 경우에는 큰 문제가 없지만 비교적 데이터 전송량도 많고 많은 개수의 기기가 접속이 된다면 무선 충돌로 인한 손실은 커지게 된다. 또한 전송 주기가 커진다면 손실도 늘어나게 된다. 즉, 무선 손실은 데이터의 양, 전송 주기, 기기 수에 비례하여 증가하게 된다. 이는 효율적인 시스템 설계 및 운용에 지장을 초래하는 요인이 된다.
따라서, 본 발명에서는 USP 무선통신장치와 허브무선기기의 동작 방법을 다르게 하여 시스템 상황에 맞는 통신 방법을 제공할 수 있도록 USP 무선통신장치는 항상 SLAVE Mode로 동작하고, 허브무선기기는 Master Mode로 동작하여 시스템 상황에 적절한 통신 방법을 사용자가 선택할 수 있도록 한다. 통신의 시작은 Master에서 Slave를 호출하는 방식으로 진행한다. 따라서 Slave인 USP 무선통신장치는 스스로 송신을 할 수 없고 반드시 Master인 허브무선기기의 요청에 의해서만 송신을 하게 된다. 이런 통신 흐름은 다수의 Slvae가 메시지를 보내는 시간을 Master에서 제어하게 됨으로써 무선 채널의 중복 현상을 막을 수 있다. 또한, 고의로 시스템의 통신 상태를 방해해서 잘못된 데이터를 전송하는 경우에도 원하는 기기의 응답이 아니므로 잘못된 데이터를 처리하는 오류를 방지할 수 있다. 일반적으로 USP 무선통신장치에 연결되는 기기는 대부분 센서류이므로 생산 후에 기능을 변경하는 것은 바람직하지 않고, 허브무선기기에 연결되는 허브는 특성상 사용자가 시스템 운용에 필요한 기능을 사용 중에도 비교적 쉽게 변경할 수 있도록 함으로써 본 발명에서도 이런 장점이 최대로 활용될 수 있도록 USP 무선통신장치와 허브무선기기의 동작 방법을 스위치로 선택하여 동일한 H/W로 2가지 기능이 가능하도록 하였다.
도 6에 도시한 바와 같이 본 발명의 근거리 무선통신 시스템은 허브, 허브무선기기, USP 무선기기와 USP 기기로 이루어진다. USP기기는 시스템 운용에 따라서 사용하는 수량이 달라진다. 관리자는 시스템 구축 과정에서 시스템에 필요한 허브무선기기들의 정보를 미리 등록한다. 시스템 설정이 끝나면 허브는 허브무선기기로 USP 기기의 상태 정보를 요청한다. 이 과정에서 허브는 USP 기기의 Group ID, USP ID 와 USP 고유번호를 전송한다. 이 과정은 유선으로 연결되어 있어서 별도의 보안을 위한 제어를 하지 않는다. 허브무선기기는 허브로부터 받은 정보 중에서 Group ID 와 USP ID만을 사용하여 무선 패킷을 생성한다. 무선 패킷은 패킷마다 시퀀스 번호를 추가하여 데이터의 중복 오류를 방지한다. 시퀀스 번호는 순차적으로 증가하지 않고 허브에서 난수를 사용하여 변경한 값을 사용한다. 이렇게 변형된 시퀀스 번호를 사용함으로써 고의적인 데이터를 보내는 경우에도 시퀀스 번호를 알 수 없게 되어 보안이 강화되는 장점이 있다. 특히 난수 값을 USP 기기 별로 다르게 사용하고 주기적으로 난수 값을 변경하여 운용함으로써 무선 네트워크를 통한 고의적인 USP 상태 값의 변경은 거의 불가능하게 된다. 무선 패킷은 상기 정보를 포함하여 기본적으로 암호화되어 전송하게 된다. 기본적으로 제공되는 암호화 기능을 포함하여 추가로 암호화시킬 수 있으나, 수신 과정이 복잡하게 되고 그에 따른 전력 소모량도 늘어나게 되어서 추가 암호화 과정은 바람직하지 않을 수 있다.
도 6에 도시된 실시예의 경우 다수의 USP 기기를 접속하는 시스템에서 USP 기기의 상태 변화를 시간대 별로 정확히 알 수가 없다. Master- Slave 통신 방법은 전체 Slave의 데이터를 읽어 오는 데 필요한 시간이 필요하고 이 시간동안 USP 기기의 상태가 변경이 되면 같은 시간대로 관리가 된다. 즉, USP 기기의 상관 관계를 정확히 알 수 없는 단점이 발생한다. 따라서, 도 12에 도시된 실시예에서는 다수의 USP 기기가 연결되더라도 USP 기기의 상태 변화 시간을 정확히 알려줌으로써 USP 기기 상호간의 상관 관계도 알 수 있도록 시간 정보를 추가하였다. 도 6의 실시예와의 가장 큰 차이는 USP 기기가 상태 변경 즉시 USP 무선 기기에 상태 정보를 전송하는 것이다. 빈번한 상태 변경에 대한 저장 기능이나 전송 방법은 통상적인 방법으로 용이하게 이루어질 수 있다. 대부분의 USP 기기들의 특성상 상태 변경이 빠르게 일어나지 않으므로 이는 중요한 문제가 되지 않는다.
USP 무선기기는 USP 기기로부터 받은 상태 정보와 시간 정보를 저장하고, 허브로부터 상태 정보 요청이 오면 시간 정보와 함께 상태 정보를 전송한다. 그러면 허브에서 관리하는 시간 정보와 USP무선기기에서 관리하는 시간 정보를 일치시키는 문제가 발생된다. 대부분의 기기에서 사용하는 타이머의 특성이 허브가 시스템에 연결된 USP기기의 정보를 읽는 시간 동안 제품 별로 차이가 매우 적기 때문에, 이론적으로는 다르지만, 실제 시스템에 적용하는 경우에는 동일하다고 할 수 있다. 따라서 허브에서는 USP의 상태 정보를 요구하면서 패킷에 허브의 시간 정보를 보내고 USP 기기는 수신한 값으로 시간을 수정한다. 만일 허브로부터 시간 정보 수신 전에 USP 상태 정보를 수신하게 되면, 자체 시간을 기준으로 저장하고, 뒤에 허브로부터 수신한 시간 정보를 기준으로 변경하여 사용한다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 저전력 근거리 무선 통신 장치의 하드웨어를 기반으로 무선통신의 취약점인 보안을 강화하여 USP-허브 간 근거리 저전력 무선통신시 발생할 수 있는 비정상적인 상태, 제3자 개입에 의한 악의적인 데이터 변경이나 무선 특성에 의한 데이터 손실, 지속적인 무선 간섭 신호에 의한 통신 마비 등의 통신방해 요소를 제거하기 위한 효과적인 방법과 다수의 USP 기기를 효율적으로 관리하는 방법을 제공할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
110 : 센서 기기 120 : 허브 기기
130 : 슬레이브 무선통신장치 131 : 제어부
132 : 안테나 133 : 노이즈 필터
134 : 송수신스위치 135 : 입력증폭기
136 : 제1출력스위치 137 : 제2출력스위치
138 : 출력증폭기 140 : 마스터 무선통신장치

Claims (5)

  1. 센서 기기를 포함하는 슬레이브 기기와 허브 기기를 포함하는 마스터 기기 간의 근거리 무선 통신을 위한 무선 통신 장치에 있어서,
    상기 센서 기기와 연결되어 송신 및 수신 신호를 처리하는 제어부;
    상기 제어부의 신호 출력단에 연결되어 송신 신호를 증폭하는 출력증폭기;
    상기 제어부의 신호 입력단에 연결되어 수신 신호를 증폭하는 입력증폭기;
    상기 출력증폭기와 입력증폭기 간에 연결되어 송신 신호의 출력과 수신 신호의 입력을 전환하는 송수신스위치; 및
    상기 송수신스위치의 입출력단에 연결되어 신호를 무선 송신 및 수신하는 안테나를 포함하는
    근거리 무선 통신 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부의 신호 출력단에 연결되어 상기 출력증폭기를 향하는 송신 신호의 출력을 전환하는 출력스위치를 더 포함하는 근거리 무선 통신 장치.
  3. 센서 기기를 포함하는 슬레이브 기기;
    상기 슬레이브 기기와 연결된 슬레이브 무선통신장치;
    허브 기기를 포함하는 마스터 기기; 및
    상기 마스터 기기와 연결된 마스터 무선통신장치를 포함하며,
    상기 슬레이브 무선통신장치 및 마스터 무선통신장치 중 적어도 하나는
    상기 센서 기기와 연결되어 송신 및 수신 신호를 처리하는 제어부, 상기 제어부의 신호 출력단에 연결되어 송신 신호를 증폭하는 출력증폭기, 상기 제어부의 신호 입력단에 연결되어 수신 신호를 증폭하는 입력증폭기, 상기 출력증폭기와 입력증폭기 간에 연결되어 송신 신호의 출력과 수신 신호의 입력을 전환하는 송수신스위치, 및 상기 송수신스위치의 입출력단에 연결되어 신호를 무선 송신 및 수신하는 안테나를 포함하는
    근거리 무선 통신 시스템.
  4. 청구항 3의 무선 통신 시스템을 이용한 무선 통신 방법에 있어서,
    상기 슬레이브 무선통신장치와 마스터 무선통신장치 간의 송수신 데이터에 각 기기별 ID와 Group ID를 포함하는 것을 특징으로 하는
    근거리 무선 통신 방법.
  5. 청구항 3의 무선 통신 시스템을 이용한 무선 통신 방법에 있어서,
    상기 슬레이브 무선통신장치와 마스터 무선통신장치 간의 시퀀스 번호를 난수로 사용하고 시간 정보의 일치를 위해 시간 정보를 송수신하는 것을 특징으로 하는
    근거리 무선 통신 방법.
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