KR20190051614A - 통합 펨토셀에서의 IoT 디바이스 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

통합 펨토셀에서의 IoT 디바이스 제어 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

제어 시스템이 단말의 펨토셀 진출입에 따라 펨토셀 영역의 IoT 디바이스를 제어하는 방법으로서, 단말로부터 단말의 임시 식별자와 단말이 위치한 셀 식별 정보를 포함하는 트래킹 에어리어 업데이트(Tracking Area Update) 요청 메시지를 수신하면, 수신한 요청 메시지에 포함된 셀 식별 정보를 토대로, 단말이 펨토셀로 진입하였는지 진출하였는지 확인한다. 단말의 펨토셀 진출입 여부와 단말의 단말 고유 식별 정보를 포함한 단말 진출입 정보를 토대로, HeMS에 의해 미리 설정되어 있으며 펨토셀 영역에 위치한 제어 대상 IoT 디바이스를 제어할 제어 신호를 생성한다. 그리고 생성한 제어 신호를 IoT 디바이스의 펨토셀 영역을 생성하는 통합 펨토셀 기지국으로 전달한다.

Description

통합 펨토셀에서의 IoT 디바이스 제어 시스템 및 방법{System and method for IoT device control in integrated femto-cell}
본 발명은 통합 펨토셀에서의 IoT 디바이스 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근 국내에서는 LTE 펨토셀이 활발히 보급되고 있다. 이는 인터넷 보급률이 높아 인터넷 회선이 필요한 펨토셀의 설치가 용이하기 때문이다. 또한, 댁내형 중계기의 경우 벽을 천공하고 시설공사를 해야 했으나, 펨토셀은 인터넷에 연결만 하면 된다는 측면에서 외관이 깔끔하고 설치가 간단하여, 소비자 및 이를 공급하는 통신사에서도 선호하고 있어 LTE 펨토셀의 보급이 늘어난 계기가 된다.
여기에 추가적으로 무선랜(WiFi)을 결합하려는 시도도 나오고 있다. 즉, "인터넷 모뎀-무선랜 장치-펨토셀 장치"가 여러 개 나열된 구조에서, 인터넷 모뎀 이후 펨토셀 장치와 무선랜 장치가 통합된 구조로 보급되고 있다. 이는 생산 단가 및 유지 보수 비용을 줄일 수 있기 때문이다.
펨토셀 장치와 무선랜 장치가 결합된 통합 장치를 이용하여, 최근 각광받고 있는 사물 인터넷(IoT, Internet of Things) 기기를 무선랜을 활용하여 제어할 수 있다. 이는 펨토셀이 가지고 있는 정보를 바탕으로 다양한 IoT 기기를 제어할 수 있음을 의미한다. 이때 펨토셀이 가지고 있는 정보로 IoT 기기를 제어하기 위해서는, 사용자의 단말이 펨토셀의 진출입을 감지하여야만 IoT 기기를 제어할 수 있다.
따라서, 본 발명은 LTE 펨토셀과 WiFi 무선랜이 통합된 통합 펨토셀에서 IoT 기기를 제어하기 위한 IoT 디바이스 제어 시스템 및 방법을 제공한다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 제어 시스템이 펨토셀에 위치한 IoT 디바이스를 제어하는 방법으로서,
상기 펨토셀에 위치한 적어도 하나의 IoT 디바이스 정보, 그리고 단말의 상기 펨토셀 진출입에 따라 설정된 각 IoT 디바이스의 제어 정보를 관리하는 단계, 상기 단말로부터 상기 단말의 임시 식별자와 상기 단말이 위치한 셀 식별 정보를 포함하는 트래킹 에어리어 업데이트(Tracking Area Update) 요청 메시지를 수신하는 단계, 상기 트래킹 에어리어 업데이트 요청 메시지에 포함된 셀 식별 정보를 토대로, 상기 단말이 상기 펨토셀로 진입하였는지 진출하였는지 확인하는 단계, 상기 단말의 펨토셀 진출입 정보를 토대로, 상기 펨토셀에 위치한 적어도 하나의 IoT 디바이스 정보 중에서 제어 대상 IoT 디바이스를 결정하는 단계, 그리고 상기 단말의 펨토셀 진출입에 따라 설정된 각 IoT 디바이스의 제어 정보를 기초로 상기 제어 대한 IoT 디바이스 제어 신호를 생성하여, 상기 펨토셀의 기지국으로 전달하는 단계를 포함하고, 상기 펨토셀의 기지국은 상기 제어 대상 IoT 디바이스와 근거리 무선 통신으로 연결된다.
상기 각 IoT 디바이스의 제어 정보를 관리하는 단계 이전에, 상기 단말로부터 상기 단말의 단말 고유 식별 정보와 상기 단말이 위치한 셀 식별 정보를 수신하는 단계, 상기 단말 고유 식별 정보를 토대로 상기 임시 식별자를 생성하는 단계, 생성한 상기 임시 식별자를 상기 단말로 제공하는 단계, 그리고 상기 셀 식별 정보, 상기 고유 식별 정보 그리고 임시 식별자를 상기 단말의 위치 정보로 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 펨토셀로 진입하였는지 진출하였는지 확인하는 단계는, 상기 셀 식별 정보 중 미리 설정된 위치의 셀 구분 비트를 확인하는 단계, 상기 단말의 위치 정보로 저장된 셀 식별 정보와 상기 확인한 셀 구분 비트를 토대로, 상기 단말이 펨토셀로 진입하였는지 펨토셀로부터 진출하였는지 확인하는 단계, 그리고 상기 단말의 고유 식별 정보, 펨토셀 진출입 여부를 나타내는 정보를 포함하는 단말 진출입 정보를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제어 대상 IoT 디바이스를 결정하는 단계는, 상기 단말 진출입 정보에 포함된 단말 고유 식별 정보를 토대로, 상기 단말에 대응하여 적어도 하나의 IoT 디바이스 중 제어 대상 IoT 디바이스 정보가 저장되어 있는지 확인하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제어 대상 IoT 디바이스 정보는, 상기 단말의 고유 식별 정보, 상기 펨토셀의 셀 식별 정보, 제어 대상 IoT 디바이스의 식별 정보, 단말이 펨토셀로 진입할 경우 상기 제어 대상 IoT 디바이스를 제어할 제1 제어 명령, 그리고 상기 단말이 펨토셀로부터 진출할 경우 상기 제어 대상 IoT 디바이스를 제어할 제2 제어 명령을 포함할 수 있다.
상기 펨토셀의 기지국으로 전달하는 단계 이후에, 상기 펨토셀의 기지국이 상기 제어 대상 IoT 디바이스로 상기 근거리 무선 통신으로 제어 신호를 전달하는 단계를 포함하고, 상기 근거리 무선 통신은 WiFi를 포함할 수 있다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 펨토셀에 위치한 IoT 디바이스를 제어하는 시스템으로서,
단말로부터 전송되는 단말 고유 식별 정보를 임시 식별자로 생성하여 상기 단말에 제공하는 임시 식별자 생성 모듈, 상기 단말로부터 상기 임시 식별자와 셀 식별 정보를 포함하는 트래킹 에어리어 업데이트 요청 메시지를 수신하면 상기 셀 식별 정보를 토대로 상기 단말의 펨토셀 진입 또는 진출 여부를 확인하고, 펨토셀 진입 또는 진출 여부에 대한 정보와 상기 임시 식별자에 대응하는 단말 고유 식별 정보를 포함하는 단말 진출입 정보를 펨토셀 관리 서버로 전달하는 펨토셀 진출입 판단 모듈, 그리고 상기 임시 식별자 생성 모듈이 생성한 상기 임시 식별자와 상기 단말 고유 식별 정보, 그리고 상기 단말로부터 전송되는 셀 식별 정보를 저장하는 메모리를 포함한다.
상기 펨토셀 진출입 판단 모듈은, 상기 셀 식별 정보는 2진수 형태의 복수의 비트로 구성되며, 상기 복수의 비트 중 미리 설정된 위치의 셀 구분 비트를 상기 단말의 위치가 펨토셀에 있음을 확인하도록 변경하여 설정하며, 상기 셀 구분 비트를 토대로 펨토셀로의 진입 또는 진출을 확인할 수 있다.
상기 메모리는, 상기 단말에 대한 단말 고유 식별 정보, 상기 단말 고유 식별 정보를 토대로 생성한 임시 식별자 정보, 상기 트래킹 에어리어 업데이트 요청 메시지를 전송하기 전에 상기 단말이 위치한 이전 셀 식별 정보, 그리고 상기 트래킹 에어리어 업데이트 요청 메시지를 전송한 시점에 상기 단말이 위치한 현재 셀 식별 정보를 저장할 수 있다.
상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 펨토셀에 위치한 IoT 디바이스를 제어하는 시스템으로서,
단말의 단말 고유 식별 정보와 상기 단말의 사용자에 의해 미리 지정된 제어 대상 IoT 디바이스의 식별 정보, 그리고 상기 단말이 펨토셀 진출입 상태에 따라 상기 제어 대상 IoT 디바이스의 제어 정보를 저장하는 메모리, 그리고 상기 단말이 위치 정보를 등록한 MME(Mobile Management Entity)로부터 단말 진출입 정보를 수신하고, 상기 수신한 단말 진출입 정보에 포함된 상기 단말의 펨토셀 진입 또는 진출 여부를 나타내는 진출입 정보를 확인하며, 상기 펨토셀 진입 또는 진출에 대응하여 메모리에 저장된 제어 정보를 토대로 상기 제어 대상 IoT 디바이스가 제어되도록 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성 모듈을 포함한다.
상기 단말 진출입 정보는 상기 단말의 고유 식별 정보, 상기 단말이 위치한 셀 식별 정보, 펨토셀 진입 또는 진출을 알리는 상기 진출입 정보를 포함하며, 상기 펨토셀의 기지국과는 근거리 무선 통신으로 연결될 수 있다.
본 발명에 따르면 사용자의 단말이 LTE 펨토셀과 WiFi 무선랜이 통합된 통합 펨토셀로의 진출입 여부를 감지하여 IoT 기기들을 자동으로 제어함으로써, 고객 편의를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스 제어 시스템이 적용된 환경의 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MME의 구조도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 HeMS의 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 정보의 예시도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 단말(terminal)은, 이동국(Mobile Station, MS), 이동 단말(Mobile Terminal, MT), 가입자국(Subscriber Station, SS), 휴대 가입자국(Portable Subscriber Station, PSS), 사용자 장치(User Equipment, UE), 접근 단말(Access Terminal, AT) 등을 지칭할 수도 있고, 이동 단말, 가입자국, 휴대 가입자 국, 사용자 장치 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
본 명세서에서 기지국(Base Station, BS)은 접근점(Access Point, AP), 무선 접근국(Radio Access Station, RAS), 노드B(Node B), 송수신 기지국(Base Transceiver Station, BTS), MMR(Mobile Multihop Relay)-BS 등을 지칭할 수도 있고, 접근점, 무선 접근국, 노드B, 송수신 기지국, MMR-BS 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이하, 도면을 참조로 하여 LTE 펨토셀과 WiFi 무선랜이 통합된 통합 펨토셀에서 IoT 기기를 제어하기 위한 IoT 디바이스 제어 시스템 및 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스 제어 시스템이 적용된 환경의 예시도이다.
도 1의 (a)는 사용자가 단말(100)을 소지하고 통합 펨토셀 기지국(200-2)에 의해 형성된 펨토셀로 진입하는 경우, 해당 펨토셀에 위치한 IoT 디바이스를 제어하는 예에 대해 나타낸 것이다. 그리고 도 1의 (b)는 사용자가 펨토셀에서 진출하는 경우, 이전에 위치했던 펨토셀 내에 설치된 IoT 디바이스를 제어하는 예에 대해 나타낸 것이다.
먼저 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 매크로셀 기지국(200-1)에 의해 형성된 매크로셀에서 통합 펨토셀 기지국(200-2)에 의해 형성된 펨토셀로 이동하는 단말(100)은, 자신의 위치 정보를 등록하는 MME(Mobile Management Entity)(300)에 자신의 임시 식별 정보(GUTI: Globally Unique Temporary Identifier)와 펨토셀 식별 정보를 전달한다.
여기서, 단말(100)이 MME(300)로 전달하는 임시 식별 정보는 MME(300)에 의해 생성된 식별 정보이다. 즉, 단말(100)이 처음 구동되거나 단말 재시작 등의 경우에 의해 네트워크에 처음 접속하는 경우, 단말(100)은 MME(300)로 자신의 단말 고유 식별 정보(IMSI: International Mobile Subscriber Identity)와 단말(100)이 접속을 시도한 셀의 셀 식별 정보를 전달한다.
이때, MME(300)는 단말(100)로부터 단말 고유 식별 정보를 수신하면, 수신한 단말 고유 식별 정보에 대응하는 임시 식별 정보를 생성하여 단말(100)에 할당한다. 그리고 MME(300)는 단말 고유 식별 정보와 임시 식별 정보, 그리고 단말(100)이 현재 위치한 셀 정보를 저장, 관리한다.
본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, 매크로셀 기지국(200-1)에 의해 형성된 매크로셀에서 단말(100)이 최초로 네트워크에 접속을 시도하는 것을 예로 하여 설명한다. 그리고 단말(100)이 펨토셀이 형성된 댁내로 진입하여 통합 펨토셀 기지국(300-2)에 접속하면, 단말(100)은 MME(300)로 TAU(Tracking Area Update, 트래킹 에어리어 업데이트) 요청 신호를 전달한다.
단말(100)이 진입한 펨토셀 내에는 적어도 하나 이상의 IoT 다바이스(500)가 설치되어 있다. 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여, 하나의 IoT 디바이스(500)만 도시하였으나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다. 그리고, 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 IoT 디바이스(500)로 TV를 예로 하여 설명한다.
이때, TV는 사용자에 의해 사전에 제어 대상 IoT 디바이스로 설정되어 MME(300)와 연동하고 있는 HeMS(Home eNode B Management System)(또는, '펨토셀 관리 서버'라 지칭함)(400)에 IoT 디바이스 정보가 저장되어 있는 디바이스이다. 사용자가 HeMS(400)에 제어 대상 IoT 디바이스를 설정해 놓는 경우, 해당 IoT 디바이스(500)들이 위치한 펨토셀로 IoT 디바이스들을 선택한 사용자의 단말(100)이 진입할 경우, 사용자에 의해 별다른 액션(예를 들어, 단말의 전원 버튼을 켜는 등) 없이도 통합 펨토셀 기지국(200-2)을 통해 제공되는 제어 신호를 토대로 IoT 디바이스(500)가 제어되도록 한다.
사용자가 사전에 단말(100)이 펨토셀로 진입하면 IoT 디바이스(500)인 TV의 전원을 켜 TV가 동작하도록 설정해 두었다고 가정한다. 그리고 사용자가 펨토셀로부터 진출할 경우, 즉 외부로 외출하는 경우 동작중인 TV의 전원이 꺼지도록 설정해 두었다고 가정한다.
그러면 도 1의 (a)에 나타낸 바와 같이 펨토셀로의 진입과 함께 단말(100)은 MME(300)로 TAU 요청 신호를 전송한다. 이때, TAU 요청 신호에는 단말(100)이 MME(300)로부터 사전에 할당받은 임시 식별 정보, 단말(100)이 위치한 셀의 셀 식별 정보가 포함되어 있다.
TAU 요청 신호를 수신한 MME(300)는 셀 식별 정보를 토대로 단말(100)이 펨토셀로 진입하였는지 펨토셀로부터 진출하였는지 확인하고, 단말 진출입 정보를 HeMS(400)로 전달한다. HeMS(400)는 단말 진출입 정보를 확인하여 단말(100)이 펨토셀 내부로 진입한 것으로 확인하면, 해당 펨토셀 영역에 위치한 복수의 IoT 디바이스(500)들 중 단말(100)의 사용자에 의해 사전에 설정된 정보가 있는지 확인한다.
그리고 HeMS(400)는 사용자가 자신이 소지한 단말(100)이 펨토셀 내부로 진입하면 IoT 디바이스(500)인 TV가 켜지도록 설정해 놓음을 확인한다. HeMS(400)는 TV가 켜지도록 하는 제어 신호를 생성하여 통합 펨토셀 기지국(200-2)으로 전달한다. 통합 펨토셀 기지국(200-2)은 HeMS(400)로부터 수신한 제어 신호를 WiFi를 통해 IoT 디바이스(500)인 TV로 전달한다.
한편, 도 1의 (b)에 나타낸 바와 같이, 사용자가 단말(100)을 가지고 펨토셀 영역 밖으로 진출하여 MME(300)로 TAU 요청 신호를 전송하면, MME(300)는 단말(100)이 펨토셀 영역에서 진출함을 확인한다. 그리고 MME(300)가 HeMS(400)로 단말(100)의 단말 고유 식별 정보와 셀 식별 정보를 포함하는 단말 위치 정보를 전달하면, HeMS(400)는 단말 위치 정보를 토대로 새로운 제어 신호를 생성한다.
HeMS(400)가 생성한 제어 신호는 단말(100)이 이전에 위치한 펨토셀의 통합 펨토셀 기지국(200-2)으로 전달하고, 통합 펨토셀 기지국(200-2)은 제어 신호를 토대로 IoT 디바이스(500)인 TV를 제어하기 위해 WiFi를 통해 제어 신호를 TV로 전달한다.
이상의 환경에서, 단말(100)의 펨토셀 진입/진출 여부를 확인하는 MME(300)의 구조에 대해 도 2를 참조로 설명한다. 또한, MME(300)의 단말 펨토셀 진입/진출 확인 결과를 토대로 IoT 디바이스를 제어하는 HeMS(400)의 구조에 대해서는 도 3을 참조로 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 MME의 구조도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, MME(300)는 인터페이스(310), 임시 식별자 생성 모듈(321)과 펨토셀 진출입 판단 모듈(322)을 포함하는 프로세서(320), 메모리(3300를 포함한다.
인터페이스(310)는 단말(100)과 연동하여, 단말(100)로부터 전송되는 단말 고유 식별 정보, TAU 요청 신호를 수신한다. 그리고 인터페이스(310)는 프로세서(320)에서 생성한 임시 식별자를 단말(100)로 제공하고, HeMS(400)로 단말(100)의 펨토셀 진입/진출 정보를 포함하는 단말 위치 정보를 전달한다.
임시 식별자 생성 모듈(321)은 단말(100)로부터 전송된 단말 고유 식별 정보를 기초로 임시 식별 정보인 GUTI를 생성한다. 이는 임시 식별 정보가 단말(100)의 위치 등록이나 MME 변경 시 변동 가능한 반면, 단말 고유 식별 정보는 단말(100)의 유심(USIM)에 저장된 고유의 값이라 망 외부에 노출될 경우 보안 문제가 발생할 수 있기 때문이다.
따라서, 임시 식별자 생성 모듈(321)은 단말(100)의 단말 고유 식별 정보를 받아 임시 식별 정보를 할당하고, 임시 식별 정보와 일대 일로 대응되는 단말 고유 식별 정보를 메모리(330)에 저장한다. 이때, 임시 식별자 생성 모듈(321)이 단말 고유 식별 정보와 일대 일로 대응되는 임시 식별 정보를 생성하는 방법은 다양한 방법으로 실행할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하여 설명하지 않는다.
펨토셀 진출입 판단 모듈(322)은 인터페이스(310)를 통해 단말(100)로부터 전송되는 TAU 요청 신호를 토대로, 단말(100)이 펨토셀로 진입하는지 또는 펨토셀로부터 진출하는지 여부를 판단한다. 여기서 TAU 요청 신호에는 단말(100)의 임시 식별 정보, 새로운 셀의 셀 식별 정보를 포함한다.
일반적으로 LTE에서는 단말(100)의 위치 등록을 위하여 기지국에 의해 형성된 셀마다 TAC(Tracking Area Code)를 가지고 있다. 그리고 기지국은 복수의 TAC를 묶어 TAI(Tracking Area Identity) 리스트로 관리한다. 만약 TAI 리스트가 상이한 다른 지역으로 단말이 이동하는 경우, 단말은 위치 등록을 진행하기 위하여 셀로 접속을 시도한다. 그리고 셀로 접속한 후에는 기지국으로부터 새로운 TAI 리스트를 내려 받는 동시에, 자신이 접속한 셀의 셀 ID, TAC를 MME(300)에 전송한다.
그리고, 펨토 셀의 경우 매크로 셀과 다른 TAI 리스트를 관리한다. 따라서, 펨토셀 진출입 판단 모듈(322)은 단말(100)로부터 전송된 TAU 요청 신호에 포함된 셀 식별 정보인 셀 ID를 토대로 단말(100)이 펨토셀로 진입하였는지 진출하였는지 확인한다.
펨토셀 진출입 판단 모듈(322)은 펨토셀로의 진입 또는 진출 여부를 포함하는 단말 진출입 정보를 인터페이스(310)를 통해 HeMS(400)로 전달한다. 여기서, 단말 진출입 정보는 단말의 단말 고유 식별 정보, 이전 또는 새로운 펨토셀의 셀 ID, 그리고 진입 또는 진출을 나타내는 정보를 포함한다.
메모리(330)는 단말(100)에 대한 단말 고유 식별 정보와 단말 임시 식별 정보를 일대 일 대응되도록 저장, 관리한다. 또한, 추가적으로 메모리(330)는 해당 단말(100)이 새로 위치 등록을 위한 신호를 올리기 전까지 어떤 셀에 있었는지를 나타내는 셀 식별 정보를 저장, 관리한다.
한편, MME(300)로부터 단말(100)의 진출입 정보를 수신하여 IoT 디바이스를 제어하는 제어 신호를 생성하는 HeMS(400)의 구조에 대해 도 3을 참조로 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 HeMS의 구조도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, HeMS(400)는 인터페이스(410), 제어 신호 생성 모듈(420)을 포함하는 프로세서, 그리고 메모리(430)를 포함한다.
인터페이스(410)는 MME(300)로부터 단말 진출입 정보를 수신한다. 또한, 제어 신호 생성 모듈(420)에서 IoT 디바이스 제어 신호가 생성되면, 생성된 제어 신호를 IoT 디바이스(500)로 전달하여 제어 신호에 따라 IoT 디바이스(500)가 제어되도록 한다.
메모리(430)는 사용자의 단말(100) 식별 정보와 사용자에 의해 미리 지정된 제어 대상인 적어도 하나 이상의 IoT 디바이스들의 식별 정보를 저장한다. 또한, 메모리(430)는 HeMS(400)를 구동하기 위한 프로그램들이 저장되어 있으며, 구동 프로그램은 다양하게 저장될 수 있으므로 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 프로그램으로 한정하지 않는다.
제어 신호 생성 모듈(420)은 인터페이스(410)를 통해 수신한 단말 진출입 정보를 확인하여, 단말(100)이 펨토셀 영역으로 진입하였는지 또는 펨토셀 영역으로부터 진출하였는지 확인한다. 제어 신호 생성 모듈(420)은 펨토셀 영역으로의 단말 진출입 여부 그리고 메모리(430)에 저장된 단말(100)의 식별 정보에 대응하는 IoT 디바이스 정보를 토대로 IoT 디바이스(500)를 제어할 제어 신호를 생성한다.
생성한 제어 신호는 인터페이스(410)를 통해 펨토셀을 형성하는 통합 펨토셀 기지국(200-2)으로 전달한다. 통합 펨토셀 기지국(200-2)은 WiFi를 이용하여 펨토셀 영역에 위치한 IoT 디바이스(500)로 제어 신호를 전달한다. 여기서 제어 신호에는 단말(100)이 현재 진입하거나 진출한 펨토셀의 셀 식별 정보, 제어할 IoT 디바이스의 식별 정보, 단말(100)이 펨토셀로 진입할 때, 해당 펨토셀에 위치한 IoT 디바이스에 가할 제어 명령과 펨토셀로부터 진출하였을 때 IoT 디바이스에 가할 제어 명령을 포함한다.
이상에서 설명한 IoT 디바이스 제어 시스템이 적용된 환경에서, 단말(100)의 펨토셀 진출입 여부에 따라 IoT 디바이스를 제어하는 방법에 대해 도 4를 참조로 설명한다. 본 발명의 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 LTE 펨토셀과 WiFi 펨토셀이 통합된 환경에서 IoT 디바이스를 제어할 수 있는 구성 요소만을 나타내어 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IoT 디바이스 제어 방법에 대한 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 사용자는 먼저 자신이 제어하고자 하는 제어 대상 IoT 디바이스 정보를 HeMS(400)에 등록한다(S100). 제어 대상 IoT 디바이스 정보의 등록은 최초 1회에 한하여 입력하는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다. HeMS(400)에 등록되는 제어 대상 IoT 디바이스의 정보에 대해 도 5를 참조로 먼저 설명한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다양한 정보의 예시도이다.
도 5의 (a)는 MME(300)가 HeMS(400)로 전달하는 단말 진출입 정보이고, 도 5의 (b)는 HeMS(400)에 저장되는 IoT 디바이스 정보의 예시도이다.
먼저, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이 단말 진출입 정보에는 단말의 IMSI 정보, IMSI를 토대로 MME(300)가 생성한 GUTI, 단말(100)이 이동하면서 기지국으로부터 획득한 셀 ID, 그리고 셀 ID를 토대로 MME(300)가 해당 단말(100)이 펨토셀로 진입하였는지 여부 또는 펨토셀로부터 진출하였는지 여부를 나타내는 정보가 포함되어 있다.
예를 들어, 단말(100)이 MME(300)에 위치 등록 시 MME(300)로부터 받은 셀 식별자는 28비트의 2진수로 이루어져 있다. 만약, 셀 식별자의 특정 비트(이하, '셀 구분 비트'라 지칭함)에 단말(100)이 현재 펨토셀 영역에 있음을 알 수 있도록 값을 표시한다면, MME(300) 내에 모든 펨토셀의 셀 식별자에 대한 별도의 정보가 없어도, 단말(100)이 위치 등록 시 받은 셀 식별자를 토대로 펨토셀인지 아닌지를 파악할 수 있다.
예를 들어, 본 발명의 실시예에서는 28비트 중 셀 구분 비트인 앞의 4비트가 '1111'로 시작한다면, MME(300)는 해당 단말(100)이 펨토셀 영역에 있는 것으로 파악한다. 그리고 셀 구분 비트가 '1111'이 아닌 경우에는 해당 단말(100)은 매크로셀 영역에 있는 것으로 확인하는 것을 예를 들어 설명한다.
도 5의 (b)는 HeMS(400)가 생성한 제어 신호에 대한 것으로, IoT 디바이스가 설치되어 있는 펨토셀의 셀 식별자, 제어 대상인 IoT 디바이스의 식별 정보, 단말(100)이 펨토셀로 진입하였을 때의 제어 명령과 펨토셀로부터 진출하였을 때의 제어 명령을 포함한다.
한편 상기 도 4를 이어 설명하면, S100 단계에서 제어 대상으로 설정한 IoT 디바이스 정보가 저장된 후, 단말(100)은 통신 서비스를 이용하기 위해 최초 매크로셀 기지국(200-1)에 접속을 시도한다. 본 발명의 실시예에서는 매크로셀 기지국(200-1)에 최초 접속을 시도하는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.
매크로셀 기지국(200-1)을 통해 MME(300)로 단말 고유 식별 정보인 IMSI와 셀 식별 정보를 포함하는 위치 등록 요청 신호를 전송한다(S101). 본 발명의 실시예에서는 단말(100)이 최초 접속을 시도하는 기지국을 매크로셀 기지국(200-1)인 것으로 예를 들어 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다. 그리고 IMSI와 함께 단말(100)은 매크로셀 기지국(200-1)에 의해 형성된 매크로셀의 셀 식별 정보를 함께 전송한다.
여기서, MME(300)가 셀 식별 정보를 토대로 단말(100)이 매크로셀의 영역에 있는지 펨토셀 영역에 있는지 확인할 수 있도록, 본 발명의 실시예에서는 28비트 2진수로 이루어진 셀 식별 정보 중 셀 구분 비트만으로도 셀 영역을 파악할 수 있는 것을 예로 하여 설명한다.
만약, 셀 구분 비트가 '1111'로 시작할 경우 단말(100)이 펨토셀 영역에 있는 것으로, 그렇지 않은 경우에 매크로셀 영역에 있는 것으로 파악한다고 가정한다. 따라서, MME(300)는 S101 단계에서 IMSI와 함께 전송된 셀 식별 정보가 '0000 **** **** **** **** **** ****'인 경우, 셀 구분 비트를 확인하여 단말(100)이 매크로셀 영역에 있는 것으로 판단한다.
MME(300)는 단말(100)로부터 전송된 위치 등록 요청 신호에 포함된 IMSI를 이용하여 단말(100)에 대한 GUIT를 생성한다. 그리고 생성한 GUIT와 IMSI 정보, 그리고 해당 단말(100)이 전송한 셀 식별 정보를 토대로 매크로셀 또는 펨토셀 중 어느 하나의 셀에 위치하였는지를 단말(100)별로 저장한 후(S102), MME(300)는 자신이 생성한 GUIT를 단말(100)로 전송된다(S103).
단말(100)이 매크로셀 기지국(200-1)의 셀 영역에서 통합 펨토셀 기지국(200-2)에 의해 형성된 펨토셀 영역으로 이동할 경우, 단말(100) 자신의 위치 등록을 수행하기 위해 MME(300)로 TAU 요청 신호를 전송한다(S104). 이때, TAU 요청 신호에는 MME(300)로부터 수신한 GUIT 정보와, 펨토셀에 대한 고유한 값인 펨토셀 식별 정보가 포함되어 있다.
그러면, 단말(100)이 MME(300)로 전송한 TAU 요청 신호의 셀 식별 정보는 '1111 **** **** **** **** **** ****'와 같이 기재된다. 그리고 MME(300)은 셀 구분 비트 숫자만을 확인하여, 단말(100)이 현재 어떤 셀 영역에 있는지 확인한다.
또한, MME(300)는 단말(100)의 GUIT를 토대로, MME(300)에 저장된 단말(100)에 대한 정보를 확인한다. S102 단계에서 저장된 단말(100)의 정보를 토대로, MME(300)는 단말(100)이 매크로셀에서 펨토셀로 진입한 것으로 확인한다(S105).
MME(300)는 단말(100)의 펨토셀 진입을 확인한 후, 단말의 진출입 정보를 HeMS(400)로 전달한다(S106). S106 단계에서 MME(300)가 HeMS(400)로 전달하는 진출입 정보에는 단말의 IMSI 정보, 진입하는 펨토셀의 셀 식별 정보, 진입 또는 진출 여부 정보를 포함한다.
HeMS(400)는 S106 단계에서 수신한 단말 진출입 정보를 토대로, 해당 단말(100)에 대응하여 S100 단계에서 등록된 제어 대상 IoT 디바이스 정보, 그리고 단말 진출입 정보를 토대로 확인한 펨토셀 진출입 여부를 참조로, IoT 디바이스를 제어할 제어 신호를 생성한다(S107). HeMS(400)는 S107 단계에서 생성한 제어 신호는 통합 펨토셀 기지국(200-2)으로 전달된다(S108).
통합 펨토셀 기지국(200-2)은 WiFi를 통해 제어 대상이자 펨토셀 영역에 위치한 IoT 디바이스(500)로 전송한다(S109). 그리고 IoT 디바이스(500)는 수신한 제어 신호에 따라 디바이스의 상태가 변경되는 등 제어된다(S110). 제어 신호에 따라 변경되는 상태는 IoT 디바이스(500)의 형태에 따라 상이하므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하지 않는다.
IoT 디바이스를 제어하는 예에 대해 하나의 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 사용자는 사전에 댁내 전등을 제어 대상 IoT 디바이스로 설정해 둔다. 그리고 사용자가 댁내로 들어오면 전등의 상태가 온(On) 상태가 되도록 하고, 사용자가 집 밖으로 외출할 경우 전등의 상태가 오프(Off) 상태가 되도록 하는 것으로 등록해 두었다고 가정한다.
그러면, 사용자가 외부에서 댁내로 들어올 경우, 댁내로 진입한 단말(100)은 MME(300)에 자신의 GUIT와 댁내에 설정된 펨토셀의 셀 식별 정보를 포함하여 TAU 요청 신호를 전송한다. MME(300)는 셀 식별 정보를 토대로 단말(100)이 펨토셀 영역으로 진입한 것으로 확인하고, GUIT에 대응하는 IMSI 정보와 단말이 펨토셀 영역으로 진입하였음을 알리는 정보를 포함한 단말 진출입 정보를 HeMS(400)에 전송한다.
HeMS(400)는 단말(100)의 펨토셀 진입을 확인하고, 해당 단말(100)에 의해 미리 설정된 IoT 디바이스의 정보를 확인하여, 전등이 오프 상태에서 온 상태로 상태 변환이 되도록 하는 제어 신호를 생성한다. 생성한 제어 신호는 펨토셀을 형성하는 통합 펨토셀 기지국(200-2)으로 전달되고, 통합 펨토셀 기지국(200-2)은 IoT 디바이스(500)인 전등으로 WiFi를 통해 제어 신호를 전달한다. 그러면 오프 상태의 전등은 온 상태로 상태를 변환시킨다.
여기서, 본 발명의 실시예에서는 통합 펨토셀 기지국(200-2)이 제어 신호를 IoT 디바이스(500)로 전달하는 방법으로 WiFi를 이용하는 것을 예로 하여 설명하였다. 그러나, 근거리 통신 등 다양한 방법으로 제어 신호가 IoT 디바이스(500)로 전달될 수 있으므로, 반드시 WiFi로 한정하지 않는다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (13)

  1. 제어 시스템이 펨토셀에 위치한 IoT 디바이스를 제어하는 방법으로서,
    상기 펨토셀에 위치한 적어도 하나의 IoT 디바이스 정보, 그리고 단말의 상기 펨토셀 진출입에 따라 설정된 각 IoT 디바이스의 제어 정보를 관리하는 단계,
    상기 단말로부터 상기 단말의 임시 식별자와 상기 단말이 위치한 셀 식별 정보를 포함하는 트래킹 에어리어 업데이트(Tracking Area Update) 요청 메시지를 수신하는 단계,
    상기 트래킹 에어리어 업데이트 요청 메시지에 포함된 셀 식별 정보를 토대로, 상기 단말이 상기 펨토셀로 진입하였는지 진출하였는지 확인하는 단계,
    상기 단말의 펨토셀 진출입 정보를 토대로, 상기 펨토셀에 위치한 적어도 하나의 IoT 디바이스 정보 중에서 제어 대상 IoT 디바이스를 결정하는 단계, 그리고
    상기 단말의 펨토셀 진출입에 따라 설정된 각 IoT 디바이스의 제어 정보를 기초로 상기 제어 대한 IoT 디바이스 제어 신호를 생성하여, 상기 펨토셀의 기지국으로 전달하는 단계
    를 포함하고,
    상기 펨토셀의 기지국은 상기 제어 대상 IoT 디바이스와 근거리 무선 통신으로 연결되는 IoT 디바이스 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 IoT 디바이스의 제어 정보를 관리하는 단계 이전에,
    상기 단말로부터 상기 단말의 단말 고유 식별 정보와 상기 단말이 위치한 셀 식별 정보를 수신하는 단계,
    상기 단말 고유 식별 정보를 토대로 상기 임시 식별자를 생성하는 단계,
    생성한 상기 임시 식별자를 상기 단말로 제공하는 단계, 그리고
    상기 셀 식별 정보, 상기 고유 식별 정보 그리고 임시 식별자를 상기 단말의 위치 정보로 저장하는 단계
    를 포함하는 IoT 디바이스 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 펨토셀로 진입하였는지 진출하였는지 확인하는 단계는,
    상기 셀 식별 정보 중 미리 설정된 위치의 셀 구분 비트를 확인하는 단계,
    상기 단말의 위치 정보로 저장된 셀 식별 정보와 상기 확인한 셀 구분 비트를 토대로, 상기 단말이 펨토셀로 진입하였는지 펨토셀로부터 진출하였는지 확인하는 단계, 그리고
    상기 단말의 고유 식별 정보, 펨토셀 진출입 여부를 나타내는 정보를 포함하는 단말 진출입 정보를 생성하는 단계
    를 포함하는 IoT 디바이스 제어 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어 대상 IoT 디바이스를 결정하는 단계는,
    상기 단말 진출입 정보에 포함된 단말 고유 식별 정보를 토대로, 상기 단말에 대응하여 적어도 하나의 IoT 디바이스 중 제어 대상 IoT 디바이스 정보가 저장되어 있는지 확인하는 단계
    를 포함하는 IoT 디바이스 제어 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어 대상 IoT 디바이스 정보는,
    상기 단말의 고유 식별 정보, 상기 펨토셀의 셀 식별 정보, 제어 대상 IoT 디바이스의 식별 정보, 단말이 펨토셀로 진입할 경우 상기 제어 대상 IoT 디바이스를 제어할 제1 제어 명령, 그리고 상기 단말이 펨토셀로부터 진출할 경우 상기 제어 대상 IoT 디바이스를 제어할 제2 제어 명령을 포함하는 IoT 디바이스 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 펨토셀의 기지국으로 전달하는 단계 이후에,
    상기 펨토셀의 기지국이 상기 제어 대상 IoT 디바이스로 상기 근거리 무선 통신으로 제어 신호를 전달하는 단계
    를 포함하고,
    상기 근거리 무선 통신은 WiFi를 포함하는 IoT 디바이스 제어 방법.
  7. 펨토셀에 위치한 IoT 디바이스를 제어하는 시스템으로서,
    단말로부터 전송되는 단말 고유 식별 정보를 임시 식별자로 생성하여 상기 단말에 제공하는 임시 식별자 생성 모듈,
    상기 단말로부터 상기 임시 식별자와 셀 식별 정보를 포함하는 트래킹 에어리어 업데이트 요청 메시지를 수신하면 상기 셀 식별 정보를 토대로 상기 단말의 펨토셀 진입 또는 진출 여부를 확인하고, 펨토셀 진입 또는 진출 여부에 대한 정보와 상기 임시 식별자에 대응하는 단말 고유 식별 정보를 포함하는 단말 진출입 정보를 펨토셀 관리 서버로 전달하는 펨토셀 진출입 판단 모듈, 그리고
    상기 임시 식별자 생성 모듈이 생성한 상기 임시 식별자와 상기 단말 고유 식별 정보, 그리고 상기 단말로부터 전송되는 셀 식별 정보를 저장하는 메모리
    를 포함하는 IoT 디바이스 제어 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 펨토셀 진출입 판단 모듈은,
    상기 셀 식별 정보는 2진수 형태의 복수의 비트로 구성되며,
    상기 복수의 비트 중 미리 설정된 위치의 셀 구분 비트를 상기 단말의 위치가 펨토셀에 있음을 확인하도록 변경하여 설정하며,
    상기 셀 구분 비트를 토대로 펨토셀로의 진입 또는 진출을 확인하는 IoT 디바이스 제어 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 메모리는,
    상기 단말에 대한 단말 고유 식별 정보, 상기 단말 고유 식별 정보를 토대로 생성한 임시 식별자 정보, 상기 트래킹 에어리어 업데이트 요청 메시지를 전송하기 전에 상기 단말이 위치한 이전 셀 식별 정보, 그리고 상기 트래킹 에어리어 업데이트 요청 메시지를 전송한 시점에 상기 단말이 위치한 현재 셀 식별 정보를 저장하는 IoT 디바이스 제어 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 펨토셀 관리 서버는, 상기 펨토셀에 위치한 적어도 하나의 IoT 디바이스 중 상기 단말의 펨토셀 진출입에 따라 미리 설정된 제어 대상 IoT 디바이스를 제어하기 위하여 제어 신호를 생성하는 서버인 IoT 디바이스 제어 시스템.
  11. 펨토셀에 위치한 IoT 디바이스를 제어하는 시스템으로서,
    단말의 단말 고유 식별 정보와 상기 단말의 사용자에 의해 미리 지정된 제어 대상 IoT 디바이스의 식별 정보, 그리고 상기 단말이 펨토셀 진출입 상태에 따라 상기 제어 대상 IoT 디바이스의 제어 정보를 저장하는 메모리, 그리고
    상기 단말이 위치 정보를 등록한 MME(Mobile Management Entity)로부터 단말 진출입 정보를 수신하고, 상기 수신한 단말 진출입 정보에 포함된 상기 단말의 펨토셀 진입 또는 진출 여부를 나타내는 진출입 정보를 확인하며, 상기 펨토셀 진입 또는 진출에 대응하여 메모리에 저장된 제어 정보를 토대로 상기 제어 대상 IoT 디바이스가 제어되도록 제어 신호를 생성하는 제어 신호 생성 모듈
    을 포함하는 IoT 디바이스 제어 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 MME로부터 상기 단말에 대한 단말 진출입 정보를 수신하여 상기 제어 신호 생성 모듈로 전달하고, 상기 제어 신호 생성 모듈에서 생성한 제어 신호를 상기 제어 대상 IoT 디바이스가 위치한 펨토셀의 기지국으로 전달하는 인터페이스
    를 포함하는 IoT 디바이스 제어 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 단말 진출입 정보는 상기 단말의 고유 식별 정보, 상기 단말이 위치한 셀 식별 정보, 펨토셀 진입 또는 진출을 알리는 상기 진출입 정보를 포함하며,
    상기 펨토셀의 기지국과는 근거리 무선 통신으로 연결되는 IoT 디바이스 제어 시스템.
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