KR20190078748A - LoRaWAN multi-chnnel gateway program - Google Patents

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KR20190078748A KR1020170180394A KR20170180394A KR20190078748A KR 20190078748 A KR20190078748 A KR 20190078748A KR 1020170180394 A KR1020170180394 A KR 1020170180394A KR 20170180394 A KR20170180394 A KR 20170180394A KR 20190078748 A KR20190078748 A KR 20190078748A
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Abstract

The present invention relates to a long range WAN (LoRaWAN) multi-channel gateway program. More particularly, in the LoRaWAN multi-channel gateway program, a LoRa gateway consists of two basebands, a master gateway, and a slave gateway, sensing data of multiple wireless sensor nodes are received and transmitted to a server by reconfiguring packets in a form promised to an upper server, and commands defined by a user are transmitted again to the wireless sensor nodes to perform setting such as sensing and communication parameters.

Description

LoRaWAN 다채널 게이트웨이 프로그램{LoRaWAN multi-chnnel gateway program}LoRaWAN multi-channel gateway program {LoRaWAN multi-chnnel gateway program}

본 발명은 LoRaWAN 다채널 게이트웨이 프로그램에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 마스터 게이트웨이와 슬레이브 게이트웨이의 2개의 베이스 벤드로 구성되는 로라 게이트웨이를 다수의 무선 센서노드의 센싱 데이터를 수신하여 상위 서버와 약속된 형태로 패킷을 재구성하여 서버에 전달하고, 사용자에 의해 정의된 명령어를 다시 무선 센서노드들로 전송하여 센싱 및 통신 파라미터 등의 설정을 수행하게 하는 LoRaWAN 다채널 게이트웨이 프로그램에 관한 것이다.The present invention relates to a LoRaWAN multi-channel gateway program, and more particularly, to a LaRaWAN multi-channel gateway program, which comprises two base bends of a master gateway and a slave gateway, receives a sensing data of a plurality of wireless sensor nodes, Channel gateway program that reconfigures a packet to be transmitted to a server, and transmits a command defined by a user to the wireless sensor nodes again to perform setting of sensing and communication parameters.

로라(LoRa)란 Long Range의 약어로서 대기 전력이 적고 모듈 가격이 저렴하여 스마트 시티(smart city)와 스마트 팜(smart farm) 등에서 사물 인터넷 구현을 수행할 수 있는 대규모 저전력 장거리 무선통신 기술이다.LoRa is an abbreviation for Long Range. It is a large-scale, low-power long-range wireless communication technology that can realize Internet of things in smart city and smart farm because of low standby power and low module price.

이 로라 통신기술은 초고속, 광대역 네트워크를 필요로 하는 기존의 스마트 기기 연결 환경과는 다르게 별도의 기지국이나 중계 장비 없이 기기에 칩 세트를 올려 저전력으로 소규모 데이트를 주고 받을 수 있으며, 보안 양방향 통신, 이동성 현지화 서비스와 같은 인터넷에서 요구되는 사항을 목표로 사용자 및 개발자에게 원활한 상호 운용성을 제공한다.Unlike existing smart device connection environments that require a high-speed, broadband network, the Laura communication technology can send and receive small data with low power by putting chipsets on devices without a separate base station or relay equipment. Provide seamless interoperability for users and developers with the goal of being required on the Internet, such as localization services.

한편, 에너지 분야의 IoT 환경 구축을 위해 필요한 에너지 IoT와 TOC 플랫폼을 분산처리와 빅데이터 기술을 이용하여 개발하고 플랫폼 검증을 통해 에너지 및 전력 IoT 사업 지원이 가능하여야 하는데, 다수의 무선 센서노드들이 센싱한 데이터를 수신하여 관리하기 위해서는 다채널 게이트웨이가 필요하며, 최근 LoRaWAN 다채널 게이트웨이를 제어하기 위한 프로그램의 요구가 있다.On the other hand, it is necessary to develop energy IoT and TOC platform necessary for establishing IoT environment in energy field by using distributed processing and big data technology, and to support energy and power IoT business through platform verification. In order to receive and manage one data, a multi-channel gateway is required, and recently there is a demand for a program to control the LoRaWAN multi-channel gateway.

본 발명은 상술한 요구를 충족하기 위해 안출된 것으로 본 발명의 목적은 다수의 무선 센서노드의 센싱 데이터를 수신하여 상위 서버와 약속된 형태로 패킷을 재구성하여 서버에 전달하고, 사용자에 의해 정의된 명령어를 다시 무선 센서노드들로 전송하여 센싱 및 통신 파라미터 등의 설정을 수행하게 하는 LoRaWAN 다채널 게이트웨이 프로그램을 제공하는 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a wireless sensor node which receives sensing data of a plurality of wireless sensor nodes, reconfigures packets in a promised form to an upper server, And to transmit the command to the wireless sensor nodes again to set sensing and communication parameters.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다수의 무선 센서노드의 센싱 데이터를 수신하거나 사용자에 의해 정의된 명령어를 상기 무선 센서 노드로 전송하여 제어를 수행하는 로라 게이트 웨이(LoRa Gateway)를 기능시키기 위한 프로그램으로서, 상기 로라 게이트 웨이는 마스터 게이트웨이(Master GW)와 슬레이브 게이트웨이(Slave GW)를 포함하고, 상기 프로그램은 상기 로라 게이트 웨이를, 상기 마스터 게이트웨이를 상위 서버와 TCP/Modbus 통신을 수행하는 소켓 모듈; 상기 마스터 게이트웨이의 환경 설정 및 제어를 위한 마스터 게이트웨어 제어 모듈; 상기 마스터 게이트웨이가 엔드 디바이스(End Device)와의 로라완(LoRaWAN) 표준 프로토콜을 사용하여 송/수신하기 위한 클래스 A, 클래스 B MAC 및 베이스밴드 프로세서를 제어하기 위한 HAL을 관리하는 마스터 MAC & HAL 모듈; 상기 슬레이브 게이트웨이가 상기 마스터 게이트웨이로부터 환경 설정 및 제어 정보를 수신하고 엔드 디바이스로부터 수신한 패킷을 전송하기 위한 슬레이브 게이트웨이 제어 모듈; 및 베이스 밴드 프로세서 제어 및 엔드 디바이스의 로라 패킷을 수신하기 위한 슬레이브 MAC & HAL 모듈;로 기능시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장된 프로그램을 제공한다.In order to accomplish the above object, the present invention provides a method for operating a LoRa gateway for receiving sensing data of a plurality of wireless sensor nodes or transmitting a command defined by a user to the wireless sensor node to control the LoRa gateway Wherein the Laura gateway includes a master gateway and a slave gateway, the program including the Laura gateway, a socket module for performing TCP / Modbus communication with the master server, ; A master gateway control module for setting and controlling the master gateway; A master MAC & HAL module for managing a class A, a class B MAC for transmitting / receiving the LoRaWAN standard protocol with the end device, and a HAL for controlling the baseband processor; A slave gateway control module for receiving the configuration and control information from the master gateway and transmitting a packet received from the slave gateway; And a slave MAC & HAL module for receiving baseband processor control and a Laura packet of the end device; and a program stored in a computer-readable storage medium.

본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.The present invention has the following excellent effects.

본 발명의 LoRaWAN 다채널 게이트웨이 프로그램에 의하면 마스터 게이트웨이와 슬레이브 게이트웨이의 2개의 베이스 벤드로 구성되는 로라 게이트웨이가 다수의 무선 센서노드의 센싱 데이터를 수신하여 상위 서버와 약속된 형태로 패킷을 재구성하여 서버에 전달하고, 사용자에 의해 정의된 명령어를 다시 무선 센서노드들로 전송하여 센싱 및 통신 파라미터 등의 설정을 수행하게 하여 최신 표준 LoRaWAN Speciflcation에 따라 다채널 게이트웨이를 상호 연동할 수 할 수 있는 장점이 있다.According to the LoRaWAN multi-channel gateway program of the present invention, a Laura gateway composed of two base bends of a master gateway and a slave gateway receives sensing data of a plurality of wireless sensor nodes and reconfigures packets in a promised form to the upper server, Channel gateways can be interworked according to the latest standard LoRaWAN specification by transmitting the command defined by the user to the wireless sensor nodes again and setting the sensing and communication parameters.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LoRaWAN 다채널 게이트웨이 프로그램의 기능을 설명하기 위한 도면,
도 2는 표준 LoRaWAN Speciflcation의 표준 포맷을 보여주는 도면이다.1 is a diagram for explaining a function of a LoRaWAN multi-channel gateway program according to an embodiment of the present invention;
2 is a view showing a standard format of a standard LoRaWAN Speciflcation.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.Although the terms used in the present invention have been selected as general terms that are widely used at present, there are some terms selected arbitrarily by the applicant in a specific case. In this case, the meaning described or used in the detailed description part of the invention The meaning must be grasped.

이하, 첨부한 도면에 도시된 바람직한 실시예들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical structure of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

본 발명의 일 실시예에 따른 LoRaWAN 다채널 게이트웨이 프로그램은 마스터 게이트웨이와 슬레이브 게이트웨이의 2개의 베이스 벤드로 구성되는 로라 게이트웨이를 다수의 무선 센서노드의 센싱 데이터를 수신하여 상위 서버와 약속된 형태로 패킷을 재구성하여 서버에 전달하고, 사용자에 의해 정의된 명령어를 다시 무선 센서노드들로 전송하여 센싱 및 통신 파라미터 등의 설정을 수행하게 하는 프로그램이다.A LoRaWAN multi-channel gateway program according to an embodiment of the present invention includes a Laura gateway configured with two base bends of a master gateway and a slave gateway, and receives sensing data of a plurality of wireless sensor nodes, Reconfigures and transmits them to the server, and transmits the commands defined by the user to the wireless sensor nodes again to set the sensing and communication parameters.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 LoRaWAN 다채널 게이트웨이 프로그램은 별도의 기록 매체에 저장되어 제공될 수 있으며, 상기 기록매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되어 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. In addition, the LoRaWAN multi-channel gateway program according to an exemplary embodiment of the present invention may be stored in a separate recording medium, and the recording medium may be designed and configured specifically for the present invention, Or may be available to those skilled in the art.

또한, 상기 LoRaWAN 다채널 게이트웨이 프로그램은 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등이 단독 또는 조합으로 구성된 프로그램일 수 있고, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라, 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드로 짜여진 프로그램일 수 있다.In addition, the LoRaWAN multi-channel gateway program may be a program in which a program command, a local data file, a local data structure, etc. are configured singly or in combination, and the LoRaWAN multi-channel gateway program may be implemented by a computer using an interpreter, Lt; RTI ID = 0.0 > a < / RTI > high-level language code.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 LoRaWAN 다채널 게이트웨이 프로그램의 기능을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 표준 LoRaWAN Speciflcation의 표준 포맷을 보여주는 도면이다.FIG. 1 is a diagram for explaining a function of a LoRaWAN multi-channel gateway program according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a standard format of a standard LoRaWAN Specification.

도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 LoRaWAN 다채널 게이트웨이 프로그램은 로라 게이트 웨이(LoRa Gateway)를 구성하는 마스터 게이트웨이(Master GW)를 소켓 모듈(100), 마스터 게이트 웨이 제어 모듈(200) 및 마스터 MAC & HAL 모듈(300)로 기능시키고, 슬레이브 게이트웨이(Slave GW)를 슬레이브 게이트웨이 제어 모듈(400) 및 슬레이브 MAC & HAL 모듈(500)로 기능시킨다.1, a LoRaWAN multi-channel gateway program according to an embodiment of the present invention includes a socket module 100, a master gateway control module 200, a master gateway 100, a master gateway (GW) And a master MAC & HAL module 300, and a slave gateway (Slave GW) functions as a slave gateway control module 400 and a slave MAC & HAL module 500.

즉, 상기 로라 게이트 웨이는 다수의 엔드 디바이스와의 통신을 위해 마스터 게이트웨이 및 슬레이브 게이트웨이의 2개의 Baseband를 사용한다.That is, the Laura gateway uses two baseband modules, a master gateway and a slave gateway, for communication with a plurality of end devices.

또한, 상기 마스터 게이트웨이는 상위 서버와의 송·수신 및 게이트웨이 제어 기능 8개의 수신 채널에 대한 수신 및 송·수신 기능을 수행하고, 상기 슬레이브 게이트웨이는 8개의 수신 채널에 대한 수신만을 담당한다.In addition, the master gateway performs reception, transmission and reception functions for eight reception channels with transmission and reception with the upper layer server and gateway control functions, and the slave gateway only receives reception for the eight reception channels.

상기 소켓 모듈(100)은 상위 서버와 TCP/Modbus 통신을 수행한다.The socket module 100 performs TCP / Modbus communication with the upper server.

또한, 상기 소켓 모듈(100)은 엔드 디바이스로부터 수신한 패킷을 어플리케이션 서버(application server)로의 전송을 관리하는 TCP/Moodbus Up manager 기능과 어플리케이션 서버에서 전송하는 MAC command, 게이트웨이 제어, 엔드 디바이스로의 개별 데이트 등의 수신을 관리하는 TCP/Moodbus Down manager 기능을 수행한다.In addition, the socket module 100 includes a TCP / Moodbus Up Manager function for managing the transmission of a packet received from the end device to an application server, a MAC command for transmitting from the application server, a gateway control, And performs TCP / Moodbus down manager function for managing reception of data, etc.

상기 마스터 게이트웨어 제어 모듈(200)은 게이트웨이 환경 설정 및 제어기능을 수행한다.The master gateway control module 200 performs gateway environment setting and control functions.

또한, 상기 마스터 게이트웨이 제어 모듈(200)은 OTAA(Over the Air Activation) 및 ABP(Activation by Personalization)에 따른 end device의join procedure 를 관리하는 End device manager(210) 기능, 마스터 게이트웨이의 환경 정보(주파수, 채널, 송신파워 등)을 어플리케이션 서버로부터 수신하여 적용하는 기능을 수행하는 Master environment info manager(220) 및 슬레이브 게이트웨이의 제어를 위한 IPC(Inter Process Communication) 통신 제어 및 슬레이브 게이트웨이의 LoRa 수신 패킷을 처리 하는 기능을 수행하는 Slave GW interface manager(230) 기능을 수행한다.The master gateway control module 200 includes an end device manager 210 for managing an end device join procedure according to Over the Air Activation (OTAA) and Activation by Personalization (ABP) A master environment info manager 220 that performs a function of receiving and applying application information from a slave gateway, a channel, transmission power, and the like from an application server, and IPC (Inter Process Communication) communication control for controlling a slave gateway and processing LoRa received packets of a slave gateway And performs the function of the slave GW interface manager (230) performing the function of performing the function

상기 마스터 MAC & HAL 모듈(300)은 상기 마스터 게이트웨이가 엔드 디바이스(End Device)와의 로라완(LoRaWAN) 표준 프로토콜을 사용하여 송/수신하기 위한 클래스 A, 클래스 B MAC 및 베이스밴드 프로세서를 제어하기 위한 HAL로 구성된다.The master MAC & HAL module 300 includes a master MAC & HAL module 300 for controlling a class A, a class B MAC, and a baseband processor for transmitting / receiving the master gateway using a LoRaWAN standard protocol with an end device HAL.

또한, 상기 마스터 MAC & HAL 모듈(300)은 LoRaWAN V1.0 release 기준의 클래스 A(class A) 프로토콜의 송·수신 처리를 수행하는 Class A(310), LoRaWAN V1.0 release 기준의 클래스 C(class C) 프로토콜의 송·수신 처리를 수행하는 Class C(320), HAL library와의 상호 연동하여 LoRa 패킷을 송·수신 하기 위한 제어를 수행하는 LoRa TRX manager(330), SPI 인터페이스를 통한 베이스 밴드의 제어를 수행하는 Baseband control manager(340) 및 SX1301 제어 및 송·수신 프레임 전송을 위한 SPI interface 를 관리하는 SPI interface manager(350) 기능을 수행한다.In addition, the master MAC & HAL module 300 includes a class A 310 for performing transmission and reception processing of a class A (class A) protocol based on the LoRaWAN V1.0 release, a class C a class C 320 for performing transmission and reception processing of a class C, a LoRa TRX manager 330 for controlling transmission and reception of LoRa packets in cooperation with the HAL library, And a SPI interface manager 350 for controlling the SPI interface for SX1301 control and transmission and reception frame transmission.

상기 슬레이브 게이트웨이 제어 모듈(400)은 상기 슬레이브 게이트웨이가 상기 마스터 게이트웨이로부터 환경 설정 및 제어 정보를 수신하고 엔드 디바이스로부터 수신한 패킷을 전송하는 기능을 수행한다.The slave gateway control module 400 receives the configuration and control information from the master gateway and transmits a packet received from the slave gateway module.

또한, 상기 슬레이브 게이트웨이 제어 모듈(400)은 상기 슬레이브 게이트웨이의 환경 정보(주파수, 채널, 송신파워 등)을 상기 마스터 게이트웨이부터 수신하여 적용하는 Slave environment info manager(460) 및 상기 마스터 게이트웨이로부터의 제어정보를 수신하기 위한 IPC(Inter Process Communication) 통신 제어 및 LoRa 수신 패킷을 상기 마스터 게이트웨이로 전송하는 Slave GW interface manager(470)의 기능을 수행한다.In addition, the slave gateway control module 400 includes a slave environment info manager 460 receiving and applying environment information (frequency, channel, transmission power, etc.) of the slave gateway from the master gateway, And a slave GW interface manager 470 for transmitting an IPC (Inter Process Communication) communication control and a LoRa received packet to the master gateway.

상기 슬레이브 MAC & HAL 모듈(500)는 베이스 밴드 프로세서 제어 및 엔드 디바이스의 로라 패킷을 수신하는 기능을 수행한다.The slave MAC & HAL module 500 performs baseband processor control and receiving a Laura packet of the end device.

한편, 엔드 디바이스와의 상호호환성 확보를 위해 도 2에 도시한 바와 같이 최신 표준 LoRaWAN Specification의 Frame format에 따라 프로토콜을 구현한다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, the protocol is implemented according to the frame format of the latest standard LoRaWAN Specification in order to ensure interoperability with the end device.

또한, LoRa 다채널 게이트웨이의 상호 연동을 위한 Interface를 상위 서버와는 UDP/IP로 구현하며, 게이트웨이 내부의 마스터 게이트웨이와 슬레이브 게이트웨이 사이의 연동 Interface는 IPC(Inter Process Communication)으로 구현된다.In addition, the interface for interworking with LoRa multi-channel gateways is implemented as UDP / IP with the upper server, and the interworking interface between the master gateway and the slave gateway in the gateway is implemented by IPC (Inter Process Communication).

또한, LoRa 다채널 게이트웨이와 최신 LoRaWAN Specification 프로토콜을 사용하여 송·수신하기 위한 LoRaWAN MAC(Class B)가 구현된다.In addition, a LoRaWAN MAC (Class B) for transmitting and receiving using the LoRa multi-channel gateway and the latest LoRaWAN Specification protocol is implemented.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation, Various changes and modifications will be possible.

100:소켓 모듈
200:마스터 게이트웨이 제어 모듈
300:마스터 MAC & HAL 모듈
400:슬레이브 게이트웨이 제어 모듈
500:슬레이브 MAC & HAL 모듈100: Socket module
200: Master gateway control module
300: Master MAC & HAL module
400: Slave gateway control module
500: Slave MAC & HAL module

Claims (1)

다수의 무선 센서노드의 센싱 데이터를 수신하거나 사용자에 의해 정의된 명령어를 상기 무선 센서 노드로 전송하여 제어를 수행하는 로라 게이트 웨이(LoRa Gateway)를 기능시키기 위한 프로그램으로서,
상기 로라 게이트 웨이는 마스터 게이트웨이(Master GW)와 슬레이브 게이트웨이(Slave GW)를 포함하고,
상기 프로그램은 상기 로라 게이트 웨이를,
상기 마스터 게이트웨이를 상위 서버와 TCP/Modbus 통신을 수행하는 소켓 모듈;
상기 마스터 게이트웨이의 환경 설정 및 제어를 위한 마스터 게이트웨어 제어 모듈;
상기 마스터 게이트웨이가 엔드 디바이스(End Device)와의 로라완(LoRaWAN) 표준 프로토콜을 사용하여 송/수신하기 위한 클래스 A, 클래스 B MAC 및 베이스밴드 프로세서를 제어하기 위한 HAL을 관리하는 마스터 MAC & HAL 모듈;
상기 슬레이브 게이트웨이가 상기 마스터 게이트웨이로부터 환경 설정 및 제어 정보를 수신하고 엔드 디바이스로부터 수신한 패킷을 전송하기 위한 슬레이브 게이트웨이 제어 모듈; 및
베이스 밴드 프로세서 제어 및 엔드 디바이스의 로라 패킷을 수신하기 위한 슬레이브 MAC & HAL 모듈;로 기능시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장된 프로그램.1. A program for causing a LoRa gateway to receive sensing data of a plurality of wireless sensor nodes or to transmit a command defined by a user to the wireless sensor node to perform control,
The Laura gateway includes a master gateway (GW) and a slave gateway (Slave GW)
Wherein the program comprises:
A socket module for performing TCP / Modbus communication with the master gateway;
A master gateway control module for setting and controlling the master gateway;
A master MAC & HAL module for managing a class A, a class B MAC for transmitting / receiving the LoRaWAN standard protocol with the end device, and a HAL for controlling the baseband processor;
A slave gateway control module for receiving the configuration and control information from the master gateway and transmitting a packet received from the slave gateway; And
A baseband processor control and a slave MAC & HAL module for receiving Laura packets of an end device; and a program stored in a computer readable storage medium.
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