KR20180059385A - 복수개의 저전력 장거리 통신(lpwa) 인터페이스를 통해 전송되는 메시지를 클라우드 시스템에 접속시키기 위한 공통 콘테이너 생성 장치 - Google Patents

복수개의 저전력 장거리 통신(lpwa) 인터페이스를 통해 전송되는 메시지를 클라우드 시스템에 접속시키기 위한 공통 콘테이너 생성 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 복수개의 저전력 장거리 통신(LPWA) 인터페이스와 결합하여 각각의 LPWA 인터페이스를 통해 전송되는 메시지를 클라우드 시스템에 접속시키기 위한 공통 콘테이너 생성 장치로서, 복수개의 LPWA 인터페이스 중 적어도 어느 하나로부터 해당 LPWA 프로토콜에 의해 생성된 LPWA 메시지를 수신하고 상기 LPWA 메시지에 기초하여 공통 헤더를 포함하는 공통 콘테이너를 생성하는 메시지 정합부; 및 상기 공통 콘테이너에 담긴 메시지에 기초하여 해당 메시지에 적합한 통신 방식을 결정하고 결정된 통신 방식에 상응하는 통신 헤더를 상기 공통 콘테이너에 추가하는 메시지 해석부를 포함하고, 상기 메시지 해석부에서 통신 헤더가 추가된 공통 콘테이너를 클라우드 시스템으로 전송하고 상기 클라우드 시스템은 상기 통신 헤더에 상응하는 통신 방식에 의해 공통 콘테이너에 포함된 메시지를 전달하는 것을 특징으로 하는 공통 콘테이너 생성 장치를 제공한다.

Description

복수개의 저전력 장거리 통신(LPWA) 인터페이스를 통해 전송되는 메시지를 클라우드 시스템에 접속시키기 위한 공통 콘테이너 생성 장치{APPARATUS FOR GENERATING COMMON CONTAINER CONNECTING MESSAGES TRANSMITTED THROUGH A PLURALITY OF LOW POWER WIDE AREA INTERFACES TO OPEN CLOUD SYSTEM}
본 발명은, 복수개의 저전력 장거리 통신(LPWA) 인터페이스를 통해 전송되는 메시지를 클라우드 시스템에 접속시키기 위한 공통 콘테이너 생성 장치에 관한 것이다.
최근, IoT 연결성(Connectivity)의 획기적 개선을 위해 저전력 장거리 통신 (LPWA, Low Power Wide Area) 네트워크가 부상되고 있다. LPWA는 SigFox, LoRaWAN, Weightless-N 등으로 상용 기술 제안이 이루어져 있고 IoT 디바이스들의 장거리 연결성(Long Range Connectivity)을 확보하기 위한 물리 계층과 접속 제어 계층에 대한 정의 및 게이트웨이를 제공한다.
LPWA의 가능성은 매우 크다고 볼 수 있다. 접속을 위한 $5 이하의 모듈 솔루션, 연간 $1 이하의 연결성 제공을 위한 운용 비용은 IoT 디바이스의 확산을 크게 이끌어 낼 수 있는 기술임에는 틀림없다. 그러나, 문제는 LPWA 기술의 파편화이다. 저비용으로 작은 IoT 기기들에 연결성을 제공할 수 있는 LPWA는 개념적으로 매력적인 기술 솔루션임에는 틀림없으나, 아직까지는 제안 기술들이 표준화를 통해 하나로 정립되어 있지 않다는 문제점이 있다.
다양한 LPWA 기술이 시장에 존재하기 때문에 다양한 LPWA 기술이 발생시키는 데이터를 안전하게 보관하고 처리하여야 하는 클라우드 시스템은 각각의 LPWA에 상응하는 통신 프로토콜에 대응하여야 하고, 새로운 통신 프로토콜의 접속 요구가 발생하면 그에 맞는 소프트웨어 모듈을 갖추어야 한다.
도 1은 종래 기술에 있어서의 클라우드 시스템과 단말간의 데이터 처리 과정을 나타낸 것이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 각각의 IoT 단말은 서로 다른 종류의 LPWA를 사용하고 있으며 따라서 각각의 LPWA 프로토콜에 따라 메시지를 클라우드 시스템측으로 전송하게 된다. 따라서, 클라우드 시스템은 각각의 LPWA 프로토콜에 상응하는 통신 소프트웨어 모듈을 구비해야 하고 각 통신 소프트웨어 모듈에 의해 메시지를 처리하여 응용 프로그램을 전달하는 과정을 수행해야 한다.
이와 같이, 종래 기술에 있어서는 개방형 클라우드 시스템에서 복수개의 서로 다른 LPWA 프로토콜을 처리하는 과정이 매우 복잡하다는 근본적인 문제가 있다.
본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 복수개의 저전력 장거리 통신(LPWA) 인터페이스를 통해 전송되는 메시지를 클라우드 시스템에 간편하고 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 공통 콘테이너 생성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 다양한 LPWA 인터페이스를 갖는 단말과 이를 지원하는 네트워크가 서로 경쟁하고 있는 상황에서 각각의 개별 LPWA 네트워크를 서비스 클라우드에 정합시키기 위한 기술 환경을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 공통 콘테이너에 기초하여 클라우드 시스템 내에서 각각의 LPWA 네트워크 노드를 가상화 개체로 표현하고 이들들 간에 데이터를 처리할 수 있는 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 각각의 LPWA 디바이스들을 클라우드 시스템 상에 표현하고 이들을 IoT 어플리케이션에 적합한 경량 통신 구조(예: MQTT, CoAP)가 적용될 수 있는 가상 개체 구조를 제시하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 복수개의 저전력 장거리 통신(LPWA) 인터페이스와 결합하여 각각의 LPWA 인터페이스를 통해 전송되는 메시지를 클라우드 시스템에 접속시키기 위한 공통 콘테이너 생성 장치로서, 복수개의 LPWA 인터페이스 중 적어도 어느 하나로부터 해당 LPWA 프로토콜에 의해 생성된 LPWA 메시지를 수신하고 상기 LPWA 메시지에 기초하여 공통 헤더를 포함하는 공통 콘테이너를 생성하는 메시지 정합부; 및 상기 공통 콘테이너에 담긴 메시지에 기초하여 해당 메시지에 적합한 통신 방식을 결정하고 결정된 통신 방식에 상응하는 통신 헤더를 상기 공통 콘테이너에 추가하는 메시지 해석부를 포함하고, 상기 메시지 해석부에서 통신 헤더가 추가된 공통 콘테이너를 클라우드 시스템으로 전송하고 상기 클라우드 시스템은 상기 통신 헤더에 상응하는 통신 방식에 의해 공통 콘테이너에 포함된 메시지를 전달하는 것을 특징으로 하는 공통 콘테이너 생성 장치를 제공한다.
여기에서, 상기 메시지 정합부는, 수신된 LPWA 메시지를 미리 설정된 형태의 콘테이너에 담고 공통 헤더에 콘테이너의 내용물에 대한 정보를 추가함으로써 공통 콘테이너를 생성할 수 있다.
또한, 상기 콘테이너의 내용물에 대한 정보는 센서, 액추에이터와 같은 IoT 단말의 ID, LPWA 프로토콜 종류, 메시지의 순서 번호를 포함할 수 있다.
또한, 상기 메시지 해석부는, 상기 메시지 정합부에서 생성된 공통 콘테이너에 담긴 메시지의 종류, 형태, 의미를 분석하고 이에 상응하는 통신 헤더를 공통 콘테이너에 추가할 수 있다.
또한, 상기 클라우드 시스템은 각각의 LPWA 네트워크 노드들을 추상화 개체(abstracted object)로 표현하고 추상화 개체들을 그루핑하고 있으며, 메시지 정합부로부터 공통 콘테이너가 수신되면, 해당 공통 콘테이너에 포함된 공통 헤더 및 통신 헤더를 확인하고, 공통 헤더에 기초하여 해당 데이터를 전달할 그룹을 결정할 수 있다.
또한, 상기 클라우드 시스템은, 공통 콘테이너에 포함된 통신 헤더에 상응하는 통신 방식에 따라 해당 그룹내에서의 추상화 개체로 표현된 LPWA 네트워크 노드들간에 해당 공통 콘테이너에 포함된 메시지를 전달할 수 있다.
본 발명에 의하면, 복수개의 저전력 장거리 통신(LPWA) 인터페이스를 통해 전송되는 메시지를 클라우드 시스템에 간편하고 효율적으로 사용할 수 있도록 하는 공통 콘테이너 생성 장치를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 다양한 LPWA 인터페이스를 갖는 단말과 이를 지원하는 네트워크가 서로 경쟁하고 있는 상황에서 각각의 개별 LPWA 네트워크를 서비스 클라우드에 정합시키기 위한 기술 환경을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 공통 콘테이너에 기초하여 클라우드 시스템 내에서 각각의 LPWA 네트워크 노드를 가상화 개체로 표현하고 이들들 간에 데이터를 처리할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 각각의 LPWA 디바이스들을 클라우드 시스템 상에 표현하고 이들을 IoT 어플리케이션에 적합한 경량 통신 구조(예: MQTT, CoAP)가 적용될 수 있는 가상 개체 구조를 제시할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 통합화된 공통 콘테이너 구조, 메시지 해석 네트워크, 추상화 개체를 활용하면, 단순히 IoT 데이터를 수집하는 데서 그치지 않고, 그 데이터들을 활용하여 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티 등 다양한 서비스들의 연계를 통해 더욱 그 가치를 증대시킬 수 있으며, 다양한 LPWA 네트워크를 통해 발생되는 데이터를 일원화된 개방형 API로 제공할 수 있는 통합 소프트웨어 플랫폼을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 있어서의 클라우드 시스템과 단말간의 데이터 처리 과정을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 복수개의 저전력 장거리 통신(LPWA) 인터페이스를 통해 전송되는 메시지를 클라우드 시스템에 접속시키기 위한 공통 콘테이너 생성 장치(100)의 연결 관계를 나타낸 도면이다.
도 3은 콘테이너 생성 장치(100)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 메시지 정합부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 메시지 해석부(20)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 메시지 해석부(20)의 동작의 일예를 나타낸 도면이다.
도 7 및 도 8은 클라우드 시스템(300) 내부에서의 공통 콘테이너의 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 의한 복수개의 저전력 장거리 통신(LPWA) 인터페이스를 통해 전송되는 메시지를 클라우드 시스템에 접속시키기 위한 공통 콘테이너 생성 장치(100, 이하 간단히 "콘테이너 생성 장치(100)"라 한다)의 연결 관계를 나타낸 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 콘테이너 생성 장치(100)는, 복수개의 저전력 장거리 통신(LPWA, Low-Power Wide Area, 이하 "LPWA"라 한다) 인터페이스(200) 및 클라우드 시스템(300)과 결합한다.
여기에서, 복수개의 LPWA 인터페이스(200)는 각각의 LPWA 네트워크/서버를 포함하는 개념으로서, 예컨대 종래 제안되어 있는 SigFox, LoRaWAN, Weightless-N 등과 같은 네트워크 및 이를 구성하는 자원을 의미한다. 각각의 LPWA 인터페이스(200)는, 각각 IoT 단말과 결합하며 이들과 각 LPWA 프로토콜에 따른 메시지를 콘테이너 생성 장치(100) 및 클라우드 시스템(300) 사이에서 송수신한다. IoT 단말과 LPWA 인터페이스(200)들과 각각의 LPWA에 상응하는 프로토콜에 따라 생성된 메시지를 해당 프로토콜에 의해 송수신한다.
각각의 LPWA 인터페이스(200) 자체는 본 발명의 직접적인 목적은 아니며 이들은 종래 기술에 의해 알려져 있는 것들이므로 본 명세서에는 이에 대한 상세 설명은 생략한다.
클라우드 시스템(300)은, 복수개의 LPWA 인터페이스(200)와 데이터를 송수신하며 이들에 기초한 데이터 처리, 원격 제어 등과 같은 다양한 서비스를 예컨대 공통 API를 통해 제공하는 개방형 플랫폼을 의미하며, 이러한 클라우드 시스템(300)의 기본적인 구성 및 동작은 종래 기술에 의해 잘 알려져 있는 것이므로 이에 대한 상세 설명은 생략한다. 다만, 본 발명에서의 클라우드 시스템(300)은 후술하는 콘테이너 생성 장치(100)에 의해 생성된 공통 콘테이너에 기초하여 데이터 전달, 통신, 제어 등의 동작을 수행하게 된다.
콘테이너 생성 장치(100)는, 복수개의 LPWA 인터페이스(200)들 중 적어도 어느 하나로부터 LPWA 메시지를 수신하고 이에 기초하여 공통 콘테이너를 생성한 후, 이를 클라우드 시스템(300)으로 전달하는 기능을 담당한다. 클라우드 시스템(300)에서는 공통 콘테이너에 포함된 통신 헤더에 상응하는 통신 방식에 의해 메시지를 전달하게 된다.
도 3은 콘테이너 생성 장치(100)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 콘테이너 생성 장치(100)는, 메시지 정합부(10) 및 메시지 해석부(20)를 포함한다.
메시지 정합부(10)는, 복수개의 LPWA 인터페이스(200) 중 적어도 어느 하나로부터 해당 LPWA 프로토콜에 의해 생성된 LPWA 메시지를 수신하고, 수신된 LPWA 메시지에 기초하여 공통 헤더(common header)를 포함하는 공통 콘테이너(common container)를 생성하는 기능을 담당한다.
여기에서, LPWA 메시지라 함은, 각각의 LPWA 인터페이스(200)를 통해 수신되는 메시지를 의미하며, 공통 콘테이너(container)라 함은 LPWA 메시지와 공통 헤더를 포함하는 미리 설정된 형태의 데이터 형식을 의미한다.
메시지 정합부(10, message wrapper)는, 각각의 LPWA 메시지에 기초하여 공통 콘네이너를 생성하는데 이는 각각의 LPWA 메시지를 콘테이너에 담고 공통 헤더에 콘테이너의 내용물에 대한 정보를 추가하는 방식으로 이루어진다. 여기에서, 콘테이너의 내용물에 대한 정보는 센서, 액추에이터와 같은 IoT 단말의 ID, LPWA 프로토콜 종류, 메시지의 순서 번호 등을 포함한다.
도 4는 메시지 정합부의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 각각의 LPWA 프로토콜에 따라 생성되어 LPWA 인터페이스(200)를 통해 수신된 LPWA 메시지는 콘테이너에 포함되며, 공통 헤더에 단말 ID, 프로토콜 종류, 메시지 순서(Sequence #)를 추가하여 공통 콘테이너를 생성한다.
메시지 해석부(20, message interpreter)는, 상기 메시지 정합부(10)에서 생성된 공통 콘테이너에 담긴 메시지에 기초하여 해당 메시지에 적합한 통신 방식을 결정하고 결정된 통신 방식에 상응하는 통신 헤더(communication header)를 상기 공통 콘테이너에 추가하는 기능을 수행한다.
도 5는 메시지 해석부(20)의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 메시지 해석부(20)는, 메시지 정합부(10)에서 생성된 공통 콘테이너에 담긴 메시지의 종류, 형태, 의미를 분석하고 이에 기초하여 적절한 통신 방식(Communication Mechanism)을 적용하기 위하여 통신 헤더를 공통 콘테이너에 추가한다. 이는 단순한 환경 센싱부터 액추에이터의 작동 콘트롤, 데이터 쿼리 등의 다양한 통신 요구에 대응하기 위한 것이다.
통신 헤더는 IoT 기기에서 가장 일반적인 Pub/Sub 구조 (예: MQTT)를 지원하거나, 규칙(Rule) 기반의 통신을 위한 IFTTT 구조, 데이터 쿼리를 위한 클라이언트/서버 형태의 통신을 위한 헤더 구조를 지원한다.
또한, 메시지 해석부(20)는 메시지의 종류, 형태, 의미를 분석한 결과에 따라 공통 헤더를 업데이트할 수도 있다.
도 6은 메시지 해석부(20)의 동작의 일예를 나타낸 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 메시지 해석부(20)는 메시지의 종류, 형태, 의미의 분석 방법으로서 2계위 시퀀스(Two Level Sequence) RNN(Recurrent Neural Network)를 사용할 수 있다. 2계위 시퀀스 RNN은 주어진 메시지로부터 일반적인 RNN과는 달리 하위 계위(Lower Level)에서 의미있는 단어 (Word)를 추출하고 이를 의미있는 문장(Sentence)로 재구성한다.
즉, 메시지 해석부(20)는 주어진 메시지를 2계위 신경망을 활용하여 단어와 의미있는 문장을 추출하고 이에 기초하여 통신 헤더를 결정할 수 있다. 또한, 공통 헤더를 업데이트할 수도 있으며, 공통 콘테이너에 담긴 메시지 자체를 재구성할 수도 있다.
메시지 해석부(20)는 이와 같은 방식으로 메시지의 종류, 형태, 의미를 분석하여 통신 헤더를 공통 콘테이너에 추가한 후 공통 콘테이너를 클라우드 시스템(300)으로 전송한다.
클라우드 시스템(300)은 공통 콘테이너 생성 장치(100)로부터 수신된 공통 콘테이너를 클라우드 시스템(300) 내부의 통신에 사용하는데, 이는 공통 콘테이너의 통신 헤더에 상응하는 통신 방식에 의해 공통 콘테이너에 포함된 메시지를 전달하는 방식으로 이루어진다.
도 7 및 도 8은 클라우드 시스템(300) 내부에서의 공통 콘테이너의 전송 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7을 참조하면, 우선 클라우드 시스템(300)은 공통 콘테이너를 내부 통신에 활용하기 위해 각각의 LPWA 네트워크 노드(LPWA 디바이스, IoT 단말)들을 추상화 개체(abstracted object)로 표현하고 추상화 개체들을 그루핑(grouping)한다. 그룹으로의 추가/해제(join/leave)는 추상화 개체 간에서 도 7에 나타낸 바와 같이 이루어지며, 그루핑된 추상화 개체들 사이에서는 공통의 프로토콜을 통해 데이터를 송수신할 수 있다. 그룹으로의 추가는 각각의 노드들의 ID에 의해 이루어질 수 있다.
도 7과 같은 방식에 의해 그루핑이 이루어진 상태에서, 메시지 정합부(20)로부터 공통 콘테이너가 수신되면, 클라우드 시스템(300)은 해당 공통 콘테이너에 포함된 공통 헤더 및 통신 헤더를 확인하고, 공통 헤더에 기초하여 해당 데이터를 전달할 그룹을 결정하고, 해당 통신 헤더에 상응하는 통신 방식에 따라 해당 그룹내에서의 추상화 개체로 표현된 LPWA 네트워크 노드들간에 해당 공통 콘테이너에 포함된 메시지를 전달한다.
이는 도 8에 나타낸 바와 같이 예컨대 Pub/Sub 방식에 의해 이루어질 수 있다. 도 8과 같이 가상화 개체들 간의 데이터 송수신은 메시지 Pub/Sub 구조를 따라 수행되며, 추상화 개체들 간의 메시지 송수신은 해당 공통 콘테이너에 포함된 통신 헤더에 상응하는 통신 방식 즉, 해당 내부 프로토콜에 따라 이루어질 수 있다.
이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 설명하였으나 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않는 것은 물론이다.
예컨대, 콘테이너 생성 장치(100)는 클라우드 시스템(300) 내에 통합 구현할 수 있다. 또한, 필요에 따라서는 LPWA 인터페이스 또는 IoT 단말측에 포함되도록 할 수도 있다.
100...콘테이너 생성 장치
200...저전력 장거리 통신(LPWA) 인터페이스
300...클라우드 시스템
10...메시지 정합부
20...메시지 해석부

Claims (6)

  1. 복수개의 저전력 장거리 통신(LPWA) 인터페이스와 결합하여 각각의 LPWA 인터페이스를 통해 전송되는 메시지를 클라우드 시스템에 접속시키기 위한 공통 콘테이너 생성 장치로서,
    복수개의 LPWA 인터페이스 중 적어도 어느 하나로부터 해당 LPWA 프로토콜에 의해 생성된 LPWA 메시지를 수신하고 상기 LPWA 메시지에 기초하여 공통 헤더를 포함하는 공통 콘테이너를 생성하는 메시지 정합부; 및
    상기 공통 콘테이너에 담긴 메시지에 기초하여 해당 메시지에 적합한 통신 방식을 결정하고 결정된 통신 방식에 상응하는 통신 헤더를 상기 공통 콘테이너에 추가하는 메시지 해석부
    를 포함하고,
    상기 메시지 해석부에서 통신 헤더가 추가된 공통 콘테이너를 클라우드 시스템으로 전송하고 상기 클라우드 시스템은 상기 통신 헤더에 상응하는 통신 방식에 의해 공통 콘테이너에 포함된 메시지를 전달하는 것을 특징으로 하는 공통 콘테이너 생성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메시지 정합부는, 수신된 LPWA 메시지를 미리 설정된 형태의 콘테이너에 담고 공통 헤더에 콘테이너의 내용물에 대한 정보를 추가함으로써 공통 콘테이너를 생성하는 것을 특징으로 하는 공통 콘테이너 생성 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 콘테이너의 내용물에 대한 정보는 센서, 액추에이터와 같은 IoT 단말의 ID, LPWA 프로토콜 종류, 메시지의 순서 번호를 포함하는 것을 특징으로 하는 공통 콘테이너 생성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메시지 해석부는, 상기 메시지 정합부에서 생성된 공통 콘테이너에 담긴 메시지의 종류, 형태, 의미를 분석하고 이에 상응하는 통신 헤더를 공통 콘테이너에 추가하는 것을 특징으로 하는 공통 콘테이너 생성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    클라우드 시스템은 각각의 LPWA 네트워크 노드들을 추상화 개체(abstracted object)로 표현하고 추상화 개체들을 그루핑하고 있으며, 메시지 정합부로부터 공통 콘테이너가 수신되면, 해당 공통 콘테이너에 포함된 공통 헤더 및 통신 헤더를 확인하고, 공통 헤더에 기초하여 해당 데이터를 전달할 그룹을 결정하는 것을 특징으로 하는 공통 콘테이너 생성 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 클라우드 시스템은, 공통 콘테이너에 포함된 통신 헤더에 상응하는 통신 방식에 따라 해당 그룹내에서의 추상화 개체로 표현된 LPWA 네트워크 노드들간에 해당 공통 콘테이너에 포함된 메시지를 전달하는 것을 특징으로 하는 공통 콘테이너 생성 장치.
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