KR20180082693A

KR20180082693A - 홈 영역 네트워크의 통화권 외 영역의 중계 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20180082693A
Application number: KR1020170003501A
Authority: KR
Inventors: 현재호
Original assignee: (주) 코콤
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2018-07-19
Also published as: WO2018131735A1

Abstract

본 발명은 홈 영역 네트워크의 통화권 외 영역의 중계 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

홈 영역 네트워크의 통화권 외 영역의 중계 장치 및 방법{DEVICE FOR RELAYING AN AREA OUTSIDE THE COVERAGE AREA IN A HOME AREA NETWORK AND RELAY METHOD THEREOF}

전력을 수용가에 공급하는 사업체는 전력 사용량을 측정하는 계량기를 수용가에 설치하여 계량된 수치에 따라 사용 요금을 부과한다.

그런데, 사용 요금을 부과하는 대상이 많아지면 검침원이 계량기를 확인하여 사용 요금을 부과하는 방식을 부적절해진다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 원격 검침 시스템이 제안되었다.

이러한 원격 검침 시스템은 유선을 통한 원격 검침 시스템에서 무선을 통한 원격 검침 시스템으로 진화하고 있다.

이를 위해, 가전 기기 등 전기를 사용하는 장치 또는 장비의 전원 인입부에 설치되어 전기의 사용량을 감지하고, 감지 결과에 따른 서비스적인 후속 조치를 가능하게 하는 제반 구성이 필요하다.

따라서, 원격 검침 기능을 이용하여 수용가의 수전점에 설치된 전력량계에서 유무선 통신으로 수용가의 전력량을 측정할 수 있도록 수용가 내의 전기 사용 기기 간의 네트워크 구성이 필요하다.

한국공개특허공보 제10-2003-0020388호

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 홈 영역 네트워크에서 통화권 외에 존재하는 노드와 통신하기 위하여 각 노드가 스스로 중계 기능을 수행하는 홈 영역 네트워크의 통화권 외 영역의 중계 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 홈 영역 네트워크에서 각 노드가 스스로 중계 기능을 수행하여 통화권 외에 존재하는 노드와 통신할 수 있다.

도 1 및 도 2는 전체 노드의 수량을 파악하기 위하여 새로운 노드가 추가될 때마다 자동으로 진행되는 과정을 나타내는 도면들이다.
도 3은 노드의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 노드 간 거리 산출을 통해 테이블 데이터베이스를 자동으로 구성하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 5는 분산 배치된 노드를 나타내는 도면이다.
도 6은 홈 영역 네트워크에서 패킷을 이용하여 중계 업무를 수행하는 방법을 나타내는 순서도이다.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나, 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로 이에 의해 본 발명의 권리범위가 축소되거나 한정되는 것은 아니다.

자동 네트워크 구성을 위하여 다음의 기술이 소요된다. 예컨대 ①전체 장치(이하 노드)의 수량 파악 ② 대표 노드 자동 선출 ③ 노드 정보 변경 감지(감소, 증가) ④노드 간 거리 산출을 통한 Table DB 자동 구성 ⑤노드 Table 에 따른 RIP(Route Information Protocol) Table 구성 ⑥최대 경유 노드 수 결정 등이 필요하며 이상의 기능들은 설치와 동시에 자동으로 이루어져야 하므로 본 특허는 이러한 기능에 초점을 두고 있다.

전체 장치 수량 파악(①)은 새로운 노드가 추가 될 때 마다 자동으로 진행 된다. 추가되는 노드는 무조건 ID가 01이다. 자신의 ID를 01로 부여 받은 신규 노드는 자신의 존재를 알리는 의미로 (그리고 네트워크를 재 조정한다는 의미로) New_Insert 패킷을 송신하고 이에 대한 나머지 노드의 답변을 통하여 모든 노드는 신규 번호를 부여 받는다. (도 1~2)

이 과정에서 전체 노드의 수량을 파악하게 된다.

이때, 사용하는 패킷은 다음과 같다. 그림1과 2에서 표현한 ack 는 New_insert_a 이며, ReAck 는 New_Insert_a1 이다. 상기7항의 설명과 그림에 대한 부연설명을 표 밑에 추가 설명하였다.

[표 1]

본 프로토콜에서는 각 노드 간의 상이하고 불규칙한 지연시간이 매우 중요하다. 이를 위하여 카오스 함수를 사용한다. 카오스 함수를 이용하면 중복성을 최소화 할 수 있는 난수값을 얻을 수 있다.

모든 노드는 아래 도 3과 같은 구조를 갖는다.

각 노드는 기본적으로 전기 또는 전자제품의 내부에 내장되거나 외부에 모듈 형태로 장착되어 교류전압과 전류를 측정한다. 그리고 그 결과를 홈 영역 네트워크(Home Area Network: 이하, HAN)을 통하여 전달할 수 있다. 이때 모든 데이터는 암.복호화를 기본적으로 적용한다. 마이크로프로세서(MPU) 안에는 효율적인 HAN 네트워크 구성을 위한 알고리즘이 내장된다.

대표 노드 자동 선출(②) 에 있어서 마지막에 (신규로) 등록되는 장비(노드)가 ID 01을 갖게 되며 대표 (Master) 역할을 수행한다. 이하 나머지 노드는 Slave로써 작동된다. 이때 대표노드는 WiFi를 통하여 명령을 받고 그 내용을 나머지 노드에 전달하거나 각 노드의 상황을 상위 계층에 보고한다.

노드 정보 변경 감지(감소, 증가)(③)에 있어서 노드의 증가는 신규노드 추가 알고리즘과 동일하게 작용한다. 감소의 경우는 대표 노드와의 통신 두절로 인하여 감소가 인지되며 이때 대표 노드는 내부 Routing Table을 수정 적용하여, 감소된 노드는 별도의 주기로 지속적으로 통신을 시도하여 재 개통시 Table 복원 처리를 한다.

노드 간 거리 산출을 통한 Table DB 자동 구성(④)은 무선 통신의 경우 거리에 따른 전계강도의 변화가 있을 수 있으며 거리가 멀 경우 주변 환경(잡음)에 민감하여 통신 에러가 나는 경우가 많다 이를 대비 하여 거리가 먼 경우 또는 (담 벽 등으로 인하여) 전계 강도가 낮다고 판단 되는 경우 이에 따른 보상 방법이 있어야 한다. 최근에 생산되는 무선 칩들은 수신 전계 강도를 전압 또는 데이터 형태로 출력해 주어 마이크로프로세서(MPU)에서 확인 할 수 있기는 하나, 중요한 것은 확인 된 전계 강도 정보를 바탕으로 네트워크를 어떻게 운영 할 것인지? 수신 전계 강도가 약한 것을 어떠한 방법으로 보완 조치 할 것인지? 이다. 따라서 본 발명에서는 이러한 문제를 해결하는 알고리즘을 정리 하였다. 전계 강도에 연동하여 송신측의 출력을 조절하기 위하여 표-1에 보면 패킷 중에 Rx_Level 이라는 것이 있는데, 이는 수신 에 따른 Ack 전송 때 자신이 수신했을 때의 전계 강도를 표기 하는 것이다. 이 신호를 받은 상대는 Rx_Level 을 확인하고 Power_Control (무선 통신 시 출력을 증가 하는 행위) 을 상향 조정 할 수 있게 도와 준다.

도 4는 초기에 대표노드가 Routing Table 을 만들기 위하여 전체 노드를 대상을 전계강도를 조사하는 시퀀스를 표현 하였다.

노드 Table 에 따른 RIP(Route Information Protocol) Table 구성(⑤) 은 도 5의 형태로 노드가 분산 배치 되었을 때 상기 13항의 알고리즘을 진행 하였을 때 최종적으로 표-2와 같은 결과를 얻게 된다. 표-2는 전계 강도를 1~10으로 했을 때 거리에 따른 변화를 나타낸다. (전계 강도 값은 클수록 가까운 것임, 0에 가까울수록 거리가 먼 것임)

[표 2]

최대 경유 노드 수 결정(⑥) 의 경우 표-2를 기반으로 볼 때에 안정성이 우려될 만한 거리의 경우 중간 위치의 노드를 산출하여 중계를 요청 할 수 있다. 이때 표-1에서의 NEST항목의 수가 증가 한다. 즉, 첫 번째 전달되는 데이터의 경우 NEST는 1이며, 경유하여 전달 될경우 경유 노드에서 NEST값에 1을 더해서 중계한다. 결국 수신측에서는 몇번 경유 하여 받은 것인지 알 수 있다. 이러한 NEST운영은 인접 노드를 통하여 중계를 할 때에 상호 중계가 반복되는 PingPong 현상 또는 데이터의 폭주로 인한 Flooding현상을 근본적으로 막아주는 방식을 발명하였다.

모든 노드는 대표 노드는 DLMS(Device Language Message Specification) 프로토콜을 내장 할 수 있으며 대표노드의 지시에 따라 DLMS를 사용할 수도 있으나 일반적으로는 대표노드에 HAN네트워크로 전달되고 대표노드가 DLMS 프로토콜을 이용하여 WiFi통신을 한다. 이와 같이 상위 기종과의 DLMS 프로토콜은 전력량계 통신 프로토콜로써 IEC-62056 국제 표준을 따른다. (참조 : 한국전력공사에서는 2006년 IEC-62056 DLMS 국제표준을 전자식 전력량계의 통신 규격으로 채택)

본 발명은 HAN으로 구성되는 네트워크의 통화권 외에 존재하는 노드(기기)와의 통신을 위한 중계기를 별도로 두지 않는다.

즉, 각 기기는 인점 기기의 통신을 위하여 스스로 중계 기능을 수행한다. 이러한 기능을 위하여 본 발명에서는 상기 표-1과 같은 DID 주소를 n개 구비 한 패킷을 구성한다.

이러한 패킷을 이용하여 하기의 순서도에 따라 중계 업무를 수행한다.

중계업무의 수행을 통하여 통화권 외에 있는 최종 도착 노드(기기)는 본래의 시작 노드(기기)와 원활한 통신이 가능하다.

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims

전체 장치의 수량을 파악하는 단계;
대표 노드를 자동으로 선출하는 단계;
감소 또는 증가에 대한 노드 정보의 변경을 감지하는 단계;
노드 간의 거리 산출을 통한 노드 테이블 데이터베이스를 자동으로 구성하는 단계;
노드 테이블에 따른 RIP(Route Information Protocol) 테이블을 구성하는 단계; 및
최대로 경유하는 노드의 수를 결정하는 단계;
를 포함하는, 홈 영역 네트워크의 통화권 외 영역의 중계 방법.
제1항에 있어서,
상기 전체 장치의 수량을 파악하는 단계에서는,
새로운 노드가 추가될 때 마다 자동으로 진행되며, 자신의 ID를 부여받은 신규 노드는 자신의 존재를 알리고 네트워크를 재조정하기 위하여 신규 노드 추가 패킷을 송신하고, 나머지 노드의 답변을 통해 모든 노드는 신규 번호를 부여받아서 전체 노드의 수량을 파악하는, 홈 영역 네트워크의 통화권 외 영역의 중계 방법.
제1항에 있어서,
상기 대표 노드를 자동으로 선출하는 단계에서는,
마지막에 신규로 등록되는 노드가 대표 노드 역할을 수행하고, 나머지 노드가 슬레이브로 작동하는, 홈 영역 네트워크의 통화권 외 영역의 중계 방법.