KR20190109660A - Smart grid terminal with security module applied and data transmission method for using the same - Google Patents

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KR20190109660A
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Abstract

The present invention relates to a smart grid terminal which delivers power information in conjunction with an advanced metering infrastructure (AMI) server. According to the present invention, the smart grid terminal comprises: a smart meter which collects at least one meter data generated in a house; and a power information processor which receives at least one meter data collected and encrypted by the smart meter and transmits the meter data to the AMI server. A high level security authentication/lightweight encryption algorithm (HLS/LEA) security is applied between the smart meter and the power information processor.

Description

보안 모듈이 적용된 스마트 그리드 단말 및 이를 이용한 데이터 전송 방법{Smart grid terminal with security module applied and data transmission method for using the same}Smart grid terminal with security module applied and data transmission method for using the same}

본 발명은 보안 모듈이 적용된 스마트 그리드 단말 및 이를 이용한 데이터 전송 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a smart grid terminal to which the security module is applied and a data transmission method using the same.

스마트 그리드(smart grid)는 지능형 전력망으로, 기존의 전력망에 IT 기술을 접목하여 전력 공급자와 소비자가 양방향으로 실시간 정보를 교환하는 전력망을 의미한다. 스마트 그리드의 가장 큰 장점은 에너지를 효율적으로 사용할 수 있고, 스마트 그리드의 목적은 전력 소비가 많아지는 피크 시간에 소비 가격을 달리 책정하여, 에너지 소비를 줄이거나 효율적인 사용을 유도한다.A smart grid is an intelligent power grid, which refers to a power grid that exchanges real-time information in both directions by integrating IT technology into an existing power grid. The biggest advantage of the smart grid is that it can use energy efficiently, and the purpose of the smart grid is to set a different price for the peak time of power consumption, thereby reducing energy consumption or inducing efficient use.

이때, 스마트 그리드를 구성하는 스마트 미터기에는 암호 모듈이 적용되어 있지 않아, 해킹으로 인하여 개인 정보가 누출됨은 물론 프라이버시 침해 등의 위험성이 높다는 문제점이 있다.At this time, the smart meter constituting the smart grid is not applied to the cryptographic module, there is a problem that the risk of privacy violation as well as leakage of personal information due to hacking.

따라서, 본 발명은 NB-IoT 기반으로 물리적 보안 취약점을 개선한 스마트 그리드 단말 및 이를 이용한 서비스 제공 방법을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a smart grid terminal and a service providing method using the same, which improves physical security vulnerabilities based on NB-IoT.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 특징인 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 서버와 연동하여 전력 정보를 전달하는 스마트 그리드 단말로서,As a smart grid terminal for delivering power information in conjunction with an AMI (Advanced Metering Infrastructure) server which is one feature of the present invention for achieving the technical problem of the present invention,

댁내에서 사용되는 적어도 하나의 검침 데이터를 수집하는 스마트 미터기, 그리고 상기 스마트 미터기가 수집하여 암호화한 적어도 하나의 검침 데이터를 수신하고, 수신한 검침 데이터를 상기 AMI 서버로 전송하는 전력 정보 처리기를 포함하고, 상기 스마트 미터기와 전력 정보 처리기 사이에는 보안이 적용되어 있다.A smart meter for collecting at least one meter data used in the house, and a power information processor for receiving at least one meter data collected and encrypted by the smart meter and transmitting the received meter data to the AMI server; Security is applied between the smart meter and the power information processor.

상기 전력 정보 처리기는, 상기 전력 정보 처리기는, 상기 스마트 미터기와 연동하며, 상기 스마트 미터기로부터 암호화된 적어도 하나의 검침 데이터를 수신하는 연결 모듈, 상기 암호화된 적어도 하나의 검침 데이터를 복호화하고, 상기 복호화한 적어도 하나의 검침 데이터를 전력 정보로 생성한 후 암호화하여 암호화된 전력 정보로 생성하는 보안 모듈, 그리고 NB-IoT 통신을 위한 통신망을 인증하고, 인증한 통신망을 이용하여 상기 암호화된 전력 정보를 상기 AMI 서버로 전송하는 통신 모듈을 포함할 수 있다.The power information processor is connected to the smart meter, the power information processor, the connection module for receiving at least one meter reading data encrypted from the smart meter, decrypts the at least one meter reading data, the decryption A security module for generating at least one meter reading data as power information and then encrypting and generating encrypted power information; and authenticating a communication network for NB-IoT communication, and using the authenticated communication network, It may include a communication module for transmitting to the AMI server.

상기 전력 정보 처리기는, 상기 제어 모듈과 통신 모듈에 전원을 공급하는 전원 공급 모듈, 그리고 상기 연결 모듈, 보안 모듈, 통신 모듈, 그리고 전원 공급 모듈을 제어하는 제어 모듈을 더 포함할 수 있다.The power information processor may further include a power supply module for supplying power to the control module and the communication module, and a control module for controlling the connection module, the security module, the communication module, and the power supply module.

상기 스마트 미터기는, 댁내에 구비된 적어도 하나의 장치로부터 검침 데이터를 수집하는 전력 정보 수집 모듈, 그리고 상기 전력 정보 수집 모듈이 수집한 적어도 하나의 검침 데이터를 암호화하고, 암호화된 적어도 하나의 검침 데이터를 상기 통신 모듈로 전송하는 암호화 모듈을 포함하며, 상기 암호화 모듈과 상기 통신 모듈 사이에는 HLS/LEA(High Level Security authentication/Lightweight Encryption Algorithm) 보안이 적용될 수 있다.The smart meter, a power information collection module for collecting meter reading data from at least one device provided in the home, and at least one meter data collected by the power information collection module, and encrypts at least one meter reading data And an encryption module for transmitting to the communication module, and high level security authentication / lightweight encryption algorithm (HLS / LEA) security may be applied between the encryption module and the communication module.

상기 본 발명의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징인 전력 정보 처리기가 연동한 AMI 서버로 전력 정보를 전달하는 방법으로서,As a method of delivering power information to an AMI server linked to a power information processor which is another feature of the present invention for achieving the technical problem of the present invention,

상기 전력 정보 처리기는 스마트 미터기와 일체형으로 스마트 그리드 단말에 포함되어 있으며, 상기 스마트 미터기와 연결 후 인증을 수행하는 단계, 상기 스마트 미터기로 검침 데이터를 요청하고, 상기 스마트 미터기가 수집한 적어도 하나의 암호화된 검침 데이터를 수신하여 복호화하는 단계, 상기 복호화한 적어도 하나의 검침 데이터를 하나의 암호화된 전력 정보로 생성하는 단계, 그리고 생성한 암호화된 전력 정보를 상기 AMI 서버로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 스마트 미터기와 전력 정보 처리기는 상기 암호화된 전력 정보는 상기 AMI 서버로 NB-IoT 통신으로 전송한다.The power information processor is included in a smart grid terminal integrated with a smart meter, performing authentication after connecting with the smart meter, requesting meter reading data with the smart meter, and collecting at least one encryption collected by the smart meter. Receiving and decrypting the read meter data, generating the decrypted at least one meter data as one encrypted power information, and transmitting the generated encrypted power information to the AMI server. The smart meter and the power information processor transmit the encrypted power information to the AMI server through NB-IoT communication.

상기 인증을 수행하는 단계는, 상기 스마트 미터기와 프로토콜을 통해 연결을 시도하는 단계, 연결이 완료된 상기 스마트 미터기로 인증을 요청하는 단계, 그리고 상기 스마트 미터기로부터 인증 확인 신호를 수신하면 상기 AMI 서버로 스마트 그리드 단말의 인증을 요청하는 단계를 포함할 수 있다.The performing of the authentication may include: attempting to connect through the protocol with the smart meter, requesting authentication with the smart meter that has been connected, and receiving an authentication confirmation signal from the smart meter to the AMI server. The method may include requesting authentication of the grid terminal.

상기 인증을 수행하는 단계는, 상기 AMI 서버와 NB-IoT 통신으로 연결을 시도하는 단계, 그리고 연결된 상기 AMI 서버와의 인증 및 보안 절차를 실행하는 단계를 포함할 수 있다. The performing of the authentication may include attempting to connect to the AMI server through NB-IoT communication and executing an authentication and security procedure with the connected AMI server.

본 발명에 따르면 스마트 미터기에 보안 모듈을 적용하여, 스마트 미터기에 대한 보안성을 향상시킬 수 있으며, 자유로운 보안 모듈을 탑재할 수 있어 보안 모듈의 업그레이드가 용이하다.According to the present invention, by applying a security module to the smart meter, it is possible to improve the security of the smart meter, it is possible to mount a free security module it is easy to upgrade the security module.

또한, NB-IoT 통신 모듈을 통합형으로 설계하여 유선 환경 구성이 어려운 지역에서도 원격으로 검침할 수 있으며, NB-IoT 망을 활용하여 저렴한 가격으로 검침 서비스를 제공할 수 있다.In addition, the NB-IoT communication module is designed to be integrated, so that it can be remotely read even in a difficult wired environment, and the NB-IoT network can be used to provide a low-cost metering service.

도 1은 일반적인 스마트 그리드 환경을 나타낸 예시도이다.
도 2는 일반적인 스마트 그리드 단말의 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보안 모듈이 적용된 스마트 그리드 환경을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 단말의 예시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 단말의 구조도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 환경에서 데이터를 전송하는 방법에 대한 흐름도이다.1 is an exemplary view showing a general smart grid environment.
2 is an exemplary diagram of a general smart grid terminal.
3 is an exemplary view showing a smart grid environment to which the security module according to an embodiment of the present invention is applied.
4 is an exemplary view of a smart grid terminal according to an embodiment of the present invention.
5 is a structural diagram of a smart grid terminal according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of transmitting data in a smart grid environment according to an embodiment of the present invention.

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.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like parts throughout the specification.

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. Throughout the specification, when a part is said to "include" a certain component, it means that it can further include other components, without excluding other components unless specifically stated otherwise.

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.In the present specification, a terminal is a mobile station (MS), a mobile terminal (MT), a subscriber station (SS), a portable subscriber station (PSS), a user device (User). It may also refer to an Equipment (UE), an Access Terminal (AT), or the like, and may include all or some functions of a mobile terminal, a subscriber station, a portable subscriber station, a user device, and the like.

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.In the present specification, a base station (BS) is an access point (AP), a radio access station (Radio Access Station, RAS), a Node B (Node B), a base transceiver station (Base Transceiver Station, BTS), MMR ( Mobile Multihop Relay) -BS and the like, and may include all or part of functions such as an access point, a radio access station, a Node B, a base transceiver station, and an MMR-BS.

이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 보안 모듈이 적용된 스마트 그리드 단말 및 이를 이용한 데이터 전송 방법에 대해 설명한다. 본 발명의 실시예에 대해 설명하기 앞서, 일반적인 스마트 그리드 환경과 스마트 그리드 단말에 대해 도 1 및 도 2를 참조로 먼저 설명한다.Hereinafter, a smart grid terminal to which a security module is applied according to an embodiment of the present invention and a data transmission method using the same will be described with reference to the drawings. Before describing an embodiment of the present invention, a general smart grid environment and a smart grid terminal will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1은 일반적인 스마트 그리드 환경을 나타낸 예시도이고, 도 2는 일반적인 스마트 그리드 단말의 예시도이다.1 is an exemplary view showing a general smart grid environment, Figure 2 is an exemplary view of a general smart grid terminal.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 스마트 그리드 환경은 각 댁내에 설치되어 있는 스마트 미터기(10) 내부에 PLC(Power Line Communication) 모뎀(20)이 탑재되어 있다. 그리고 PLC 모뎀(20)은 DCU(Data Collecting Unit)(30)와 연동하고, DCU(30)는 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 서버(40)와 연동한다.As shown in FIG. 1 and FIG. 2, in the smart grid environment, a PLC (Power Line Communication) modem 20 is mounted in the smart meter 10 installed in each home. In addition, the PLC modem 20 interworks with a DCU (Data Collecting Unit) 30, and the DCU 30 interworks with an AMI (Advanced Metering Infrastructure) server 40.

댁내에 설치되어 있는 스마트 미터기(10)는 전력 검침계로 댁내의 전력 소비 정보를 모아 PLC 모뎀(20)을 통해 DCU(30)로 전달한다. 스마트 미터기(10)에는 안전한 키 저장과 암호 알고리즘을 수행하기 위한 TPM(Trusted Platform Module)이 설치되어 있다.The smart meter 10 installed in the home collects power consumption information of the home by a power meter and transmits the information to the DCU 30 through the PLC modem 20. The smart meter 10 is installed with a Trusted Platform Module (TPM) for performing secure key storage and encryption algorithms.

DCU(30)는 작은 지역별 혹은 아파트 단지별로 설치되어 있으며, 하나의 DCU(30)에는 200개 내지 300개의 스마트 미터기(10)가 연결되어 있다. 스마트 미터기(10)들로부터 전력 소비 정보를 수집한 DCU(30)는 AMI 서버(40)로 전력 소비 정보를 전달하여, 사용자 별로 요금을 청구하거나 실시간 요금 정산 및 미래 수요 예측을 하는데 사용하도록 한다.The DCU 30 is installed in each small area or apartment complex, and one DCU 30 is connected with 200 to 300 smart meters 10. The DCU 30, which collects power consumption information from the smart meters 10, transfers the power consumption information to the AMI server 40 so that it can be used for billing per user or for real-time billing and future demand forecasting.

이때, AMI 서버(40)와 DCU(30) 사이에는 TLS(Transport Layer Security)가 적용되고, DCU(30)와 스마트 미터기(10) 사이에는 양방향 원격 검침을 지원하는 프로토콜인 DLMS/COSEM(Device Language Message Specification/COmpanion Specification for Energy Metering) 프로토콜이 적용되어 있어, 전기 계량값 교환을 위해 데이터 접근을 위한 보안 규약과 데이터 전송 과정에서의 보안 규약도 함께 정의되어 있다. At this time, TLS (Transport Layer Security) is applied between the AMI server 40 and the DCU 30, and DLMS / COSEM (Device Language), which is a protocol supporting bidirectional remote meter reading between the DCU 30 and the smart meter 10. The Message Specification / Companion Specification for Energy Metering protocol is applied, which also defines security protocols for data access and security protocols during data transmission for the exchange of electricity meter values.

그러나, PLC 모뎀(20)과 스마트 미터기(10) 사이에는 암호 모듈이 적용되어 있지 않아 보안이 취약한 구간이다. 이 구간은 해킹으로 인하여 개인 정보가 누출됨은 물론 프라이버시 침해 등의 위험성이 높다.However, the encryption module is not applied between the PLC modem 20 and the smart meter 10, which is a weak security section. This section has a high risk of leaking personal information and invading privacy due to hacking.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 보안 모듈이 적용된 NB-IoT 기반의 스마트 그리드 단말을 통해, PLC 기반의 AMI 구조의 물리적 보안 취약점을 개선하고자 한다. 본 발명의 실시예에 따른 보안 모듈이 적용된 스마트 그리드 환경과 스마트 그리드 단말에 대해 도 3 및 도 4를 참조로 설명한다.Therefore, in the embodiment of the present invention, through the NB-IoT-based smart grid terminal to which the security module is applied, to improve the physical security vulnerability of the PLC-based AMI structure. A smart grid environment and a smart grid terminal to which the security module is applied according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 보안 모듈이 적용된 스마트 그리드 환경을 나타낸 예시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 단말의 예시도이다.3 is an exemplary view illustrating a smart grid environment to which a security module is applied according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an exemplary view of a smart grid terminal according to an embodiment of the present invention.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 각 댁내에는 스마트 그리드 단말(100)이 설치되어 있다. 스마트 그리드 단말(100)은 NB-IoT 기반의 통신 모듈과 스마트 미터기, 그리고 MCU(Macro Controller Unit)가 하나의 단말에 통합 형태로 삽입되어 있다. 그리고 스마트 그리드 단말(100)과 AMI 서버(200) 사이에 전력 소비 정보는 NB-IoT 망을 이용한 TCP/IP 통신 규약으로 송수신된다. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the smart grid terminal 100 is installed in each home. The smart grid terminal 100 has an NB-IoT-based communication module, a smart meter, and a MCU (Macro Controller Unit) integrated into a single terminal. The power consumption information is transmitted and received between the smart grid terminal 100 and the AMI server 200 by TCP / IP communication protocol using the NB-IoT network.

스마트 그리드 단말(100)은 다양한 보안 알고리즘이 적용되어 있다. 본 발명의 실시예에서는 스마트 미터기와 전력 정보 처리기(120) 사이에 HLS/LEA(High Level Security authentication/Lightweight Encryption Algorithm) 보안 알고리즘이 적용되어 있는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.The smart grid terminal 100 is applied with various security algorithms. In the exemplary embodiment of the present invention, a high level security authentication / lightweight encryption algorithm (HLS / LEA) security algorithm is applied between the smart meter and the power information processor 120 as an example, but is not necessarily limited thereto.

스마트 그리드 단말(100)에는 전력 정보를 수집하는 스마트 미터기(110)와, 스마트 미터기(110)가 수집한 전력 정보를 보안 처리하는 전력 정보 처리기(120)를 포함한다. 스마트 미터기(110)와 전력 정보 처리기(120) 사이에는 HLS/LEA 보안이 적용되어 있고, 전력 정보 처리기(120)와 AMI 서버(200) 사이에는 TLS 보안이 적용되어 있는 것을 예로 하여 설명한다. The smart grid terminal 100 includes a smart meter 110 for collecting power information, and a power information processor 120 for securely processing the power information collected by the smart meter 110. HLS / LEA security is applied between the smart meter 110 and the power information processor 120, and TLS security is applied between the power information processor 120 and the AMI server 200 as an example.

또한, 본 발명의 실시예에서는 전력 정보 처리기(120)와 AMI 서버(200) 사이의 NB-IoT 교환기(300) 장비가 구비되어 있다. NB-IoT 교환기(300)와 전력 정보 처리기(120) 사이에는 전력 정보를 안전하게 전송하기 위해 다양한 형태의 보안이 적용되어 있다. 본 발명의 실시예에서는 EPS-AKA 방식의 LTE 인증과 무선구간 보안(Ciphering)이 적용되어 있는 것을 예로 하여 설명하나, 반드시 이와 같이 한정되는 것은 아니다.In addition, in the embodiment of the present invention, the NB-IoT exchanger 300 equipment between the power information processor 120 and the AMI server 200 is provided. Various types of security are applied between the NB-IoT switch 300 and the power information processor 120 to securely transmit power information. In the embodiment of the present invention, the LTE authentication and the wireless section security (Ciphering) of the EPS-AKA method is described as an example, but is not necessarily limited to this.

이러한 환경에서 댁내의 전력 소비 정보를 모아 AMI 서버(200)로 전송하는 스마트 그리드 단말(100)의 구조에 대해 도 5를 참조로 설명한다.The structure of the smart grid terminal 100 that collects power consumption information of the home in such an environment and transmits it to the AMI server 200 will be described with reference to FIG. 5.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 단말의 구조도이다.5 is a structural diagram of a smart grid terminal according to an embodiment of the present invention.

도 5에 도시된 바와 같이, 스마트 그리드 단말(100)은 스마트 미터기(110)와 전력 정보 처리기(120)를 포함한다. 본 발명의 실시예에서는 스마트 미터기(110)와 전력 정보 처리기(120) 사이에는 HLS/LEA 보안이 적용되어 있는 것을 예로 하여 설명한다.As shown in FIG. 5, the smart grid terminal 100 includes a smart meter 110 and a power information processor 120. In the embodiment of the present invention, the HLS / LEA security is applied between the smart meter 110 and the power information processor 120 as an example.

스마트 미터기(110)의 전력 정보 수집 모듈(111)은 댁내에서 사용되는 DLMS/COSEM 검침 데이터를 전력 정보로 수집한다. 스마트 미터기(110)가 전력 정보를 수집하는 방법은 다양한 방법으로 실행할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.The power information collecting module 111 of the smart meter 110 collects DLMS / COSEM meter reading data used in the home as power information. Since the smart meter 110 collects power information in various ways, detailed descriptions are omitted in embodiments of the present invention.

암호화 모듈(112)은 전력 정보 수집 모듈(111)이 수집한 전력 정보를 취합하여 암호화한 후, 연동한 전력 정보 처리기(120)의 연결 모듈(124)로 전달한다. 여기서 암호화 모듈(112)이 전력 정보를 암호화하는 방법은 다양하므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하지 않는다. The encryption module 112 collects and encrypts the power information collected by the power information collecting module 111, and then transmits the encrypted information to the connection module 124 of the interlocked power information processor 120. Here, since the encryption module 112 encrypts the power information in various ways, embodiments of the present invention are not limited to any one method.

전력 정보 처리기(120)는 연결 모듈(124)을 통해 스마트 미터기(110)와 연결된다. 보안 모듈(125)은 스마트 미터기(110)로부터 전송 받은 암호화된 전력 정보를 복호화한다. The power information processor 120 is connected to the smart meter 110 through the connection module 124. The security module 125 decrypts the encrypted power information received from the smart meter 110.

제어 모듈(122)은 보안 모듈(125)에서 암호화된 전력 정보를 통신 모듈(121)을 통해 AMI 서버(200)로 무선 전송한다. 이때, 통신 모듈(121)은 AMI 서버(200)로 NB-IoT 통신 기술을 이용하여 암호화된 전력 정보를 전송하기 위하여, 보안 모듈(125)이 전력 정보를 암호화한다. The control module 122 wirelessly transmits the power information encrypted by the security module 125 to the AMI server 200 through the communication module 121. At this time, the communication module 121 encrypts the power information by the security module 125 in order to transmit the power information encrypted using the NB-IoT communication technology to the AMI server 200.

통신 모듈(121)은 암호화된 전력 정보를 송수신하기 위하여 NB-IoT 통신망을 인증한다. 통신 모듈(121)이 NB-IoT 통신망을 인증하는 방법은 다양한 방법으로 실행할 수 있으므로, 본 발명의 실시예에서는 어느 하나의 방법으로 한정하지 않는다. 여기서, 통신 모듈(121)은 eSIM(embedded Subscriber Identification Module) 기반으로 전력 정보 처리기(120)에 삽입되는 것을 예로 하여 설명한다.The communication module 121 authenticates the NB-IoT communication network to transmit and receive encrypted power information. Since the communication module 121 may authenticate the NB-IoT communication network in various ways, the embodiment of the present invention is not limited to any one method. Here, the communication module 121 will be described as an example of being inserted into the power information processor 120 based on an embedded subscriber identification module (eSIM).

전원 공급 모듈(123)은 전력 정보 처리기(120)에 전원을 공급한다. 본 발명의 실시예에서는, 전원 공급 모듈(123)은 SMPS(Switching Mode Power Supply)(도면 미도시)로부터 받은 직류 전원을 제어 모듈(122)과 통신 모듈(121)로 공급하는 것을 예로 하여 설명한다.The power supply module 123 supplies power to the power information processor 120. In the embodiment of the present invention, the power supply module 123 will be described as an example of supplying the DC power received from a switching mode power supply (SMPS) (not shown) to the control module 122 and the communication module 121 as an example. .

이와 같이 스마트 미터기(110)와 보안 모듈(125) 사이에 서버-클라이언트 인증 방식인 HLS 보안과 LEA 보안을 적용하고, NB-IoT 기반의 통신 모듈(121)과 스마트 미터기(110)가 통합형으로 구성된 스마트 그리드 단말(100)을 이용하여 데이터를 전송하는 방법에 대해 도 6을 참조로 설명한다.As such, HLS security and LEA security, which are server-client authentication methods, are applied between the smart meter 110 and the security module 125, and the NB-IoT-based communication module 121 and the smart meter 110 are integrated. A method of transmitting data using the smart grid terminal 100 will be described with reference to FIG. 6.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 그리드 환경에서 데이터를 전송하는 방법에 대한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of transmitting data in a smart grid environment according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 스마트 미터기(110)와 전력 정보 처리기(120)는 DLMS/COSEM 프로토콜을 이용하여 상호 연결을 시도한다(S100). 이와 동시에 전력 정보 처리기(120)는 AMI 서버(200)와 NB-IoT 망을 이용하여 TCP/IP 통신 규약으로 연결을 시도한다(S101). S100 단계와 S101 단계에서 연결을 시도하는 절차에 대해서는 이미 알려진 사항으로, 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.As shown in FIG. 6, the smart meter 110 and the power information processor 120 attempt to interconnect with each other using the DLMS / COSEM protocol (S100). At the same time, the power information processor 120 attempts to connect to the TCP / IP communication protocol using the AMI server 200 and the NB-IoT network (S101). Procedures for attempting to connect in steps S100 and S101 are already known, and detailed descriptions are omitted in embodiments of the present invention.

스마트 미터기(110)와 전력 정보 처리기(120), 그리고 스마트 그리드 단말(100)과 AMI 서버(200)가 연결되면, 각각 인증과 보안 절차를 수행한다(S102, S103). 스마트 미터기(110)와 전력 정보 처리기(120) 사이에는 HLS 인증 방법과 LEA 보안 방법을 통해 인증과 보안 절차를 수행한다. 스마트 그리드 단말(100)과 AMI 서버(200) 사이에는 TLS 인증 방법과 ARIA128 보안 방법으로 인증과 보안 절차를 수행한다. When the smart meter 110, the power information processor 120, the smart grid terminal 100, and the AMI server 200 are connected, authentication and security procedures are performed (S102 and S103). The smart meter 110 and the power information processor 120 perform authentication and security procedures through the HLS authentication method and the LEA security method. The smart grid terminal 100 and the AMI server 200 performs authentication and security procedures using the TLS authentication method and the ARIA128 security method.

여기서, 각각의 인증 절차와 보안 절차는 이미 알려진 사항으로 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다. 그리고 인증 절차와 보안 절차를 반드시 HLS, LEA, TLS 또는 ARIA218로 한정하지 않는다.Here, each authentication procedure and security procedure is already known matters, detailed description thereof will be omitted in the embodiment of the present invention. In addition, authentication and security procedures are not necessarily limited to HLS, LEA, TLS, or ARIA218.

전력 정보 처리기(120)와 스마트 미터기(110)는 연결 후 스마트 미터기(110)에 대한 인증 절차를 수행한다(S104, S105). 이와 마찬가지로 전력 정보 처리기(120)와 AMI 서버(200) 사이에도 인증 절차가 진행된다(S106, S107). HLS가 적용된 인증 절차나 TLS가 적용된 인증 절차는 이미 알려진 사항으로 본 발명의 실시예에서는 상세한 설명을 생략한다.The power information processor 120 and the smart meter 110 perform an authentication procedure for the smart meter 110 after the connection (S104, S105). Similarly, an authentication procedure is performed between the power information processor 120 and the AMI server 200 (S106 and S107). The HLS-applied authentication procedure or the TLS-applied authentication procedure is already known, and detailed descriptions thereof will be omitted in embodiments of the present invention.

인증 절차가 완료된 후, 전력 정보 처리기(120)는 스마트 미터기(110)로 검침 데이터를 요청한다(S108). 스마트 미터기(110)는 자신이 수집한 검침 데이터를 암호화하여 전력 정보 처리기(120)로 전달한다(S109). 전력 정보 처리기(120)는 암호화된 검침 데이터를 복호화한 후, 복수의 검침 데이터를 하나의 전력 정보로 생성한 후 암호화한 전력 정보를 생성한다(S110). 여기서, 전력 정보는 스마트 미터기(110)가 검침한 검침량, 측정 시간 그리고 전력 정보 처리기(120)가 스마트 미터기(110)로 검침 데이터를 요청한 요청 시간을 포함한다.After the authentication procedure is completed, the power information processor 120 requests meter reading data to the smart meter 110 (S108). The smart meter 110 encrypts the meter reading data collected by the smart meter 110 and transmits it to the power information processor 120 (S109). The power information processor 120 decrypts the encrypted reading data, generates a plurality of reading data as one power information, and generates encrypted power information (S110). Here, the power information includes the meter reading, the measurement time and the request time when the power information processor 120 requests the meter data read by the smart meter 110.

전력 정보 처리기(120)는 암호화된 전력 정보를 AMI 서버(200)로 NB-IoT 통신 모듈을 이용하여 전송한다(S111). 이러한 절차를 통해 스마트 그리드 단말(100)과 AMI 서버(200) 사이에 NB-IoT 통신으로 전력 정보가 송수신되고, 기존에 스마트 미터기와 PLC 모뎀, DCU 사이에 연결된 유선을 통신 모듈과 제어 모듈을 스마트 미터기(110)와 함께 일체형 단말로 개발함으로써, 보안 취약 사항을 해결할 수 있다.The power information processor 120 transmits the encrypted power information to the AMI server 200 using the NB-IoT communication module (S111). Through this procedure, power information is transmitted and received between the smart grid terminal 100 and the AMI server 200 through NB-IoT communication, and a smart communication module and a control module are connected to a wired line between a smart meter, a PLC modem, and a DCU. By developing as an integrated terminal together with the meter 110, security weaknesses can be solved.

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.Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concepts of the present invention defined in the following claims are also provided. It belongs to the scope of rights.

Claims (10)

AMI(Advanced Metering Infrastructure) 서버와 연동하여 전력 정보를 전달하는 스마트 그리드 단말로서,
댁내에서 사용되는 적어도 하나의 검침 데이터를 수집하는 스마트 미터기, 그리고
상기 스마트 미터기가 수집하여 암호화한 적어도 하나의 검침 데이터를 수신하고, 수신한 검침 데이터를 상기 AMI 서버로 전송하는 전력 정보 처리기
를 포함하고,
상기 스마트 미터기와 전력 정보 처리기 사이에는 보안이 적용되어 있는 스마트 그리드 단말.Smart Grid terminal that delivers power information in conjunction with AMI (Advanced Metering Infrastructure) server,
A smart meter that collects at least one meter data used in the house, and
A power information processor for receiving at least one meter reading data collected and encrypted by the smart meter, and transmits the received meter data to the AMI server
Including,
Smart grid terminal security is applied between the smart meter and the power information processor. 제1항에 있어서,
상기 전력 정보 처리기는,
상기 스마트 미터기와 연동하며, 상기 스마트 미터기로부터 암호화된 적어도 하나의 검침 데이터를 수신하는 연결 모듈,
상기 암호화된 적어도 하나의 검침 데이터를 복호화하고, 상기 복호화한 적어도 하나의 검침 데이터를 전력 정보로 생성한 후 암호화하여 암호화된 전력 정보로 생성하는 보안 모듈, 그리고
통신망을 인증하고, 인증한 통신망을 이용하여 상기 암호화된 전력 정보를 상기 AMI 서버로 전송하는 통신 모듈
을 포함하는 스마트 그리드 단말.The method of claim 1,
The power information processor,
A connection module interworking with the smart meter and receiving at least one meter reading data encrypted from the smart meter;
A security module for decrypting the encrypted at least one meter reading data, generating the at least one decrypted meter reading data as power information, and then encrypting and generating the encrypted power information;
A communication module for authenticating a communication network and transmitting the encrypted power information to the AMI server using the authenticated communication network.
Smart grid terminal comprising a. 제2항에 있어서,
상기 통신 모듈은 NB-IoT 통신으로 상기 암호화된 전력 정보를 전송하는 스마트 그리드 단말.The method of claim 2,
The communication module is a smart grid terminal for transmitting the encrypted power information in the NB-IoT communication. 제3항에 있어서,
상기 전력 정보 처리기는,
상기 제어 모듈과 통신 모듈에 전원을 공급하는 전원 공급 모듈, 그리고
상기 연결 모듈, 보안 모듈, 통신 모듈, 그리고 전원 공급 모듈을 제어하는 제어 모듈
을 더 포함하는 스마트 그리드 단말.The method of claim 3,
The power information processor,
A power supply module for supplying power to the control module and the communication module, and
Control module for controlling the connection module, security module, communication module, and power supply module
Smart grid terminal further comprising. 제4항에 있어서,
상기 통신 모듈은 eSIM(embedded Subscriber Identification Module) 형태로 상기 전력 정보 처리기에 구비되는 스마트 그리드 단말.The method of claim 4, wherein
The communication module is a smart grid terminal provided in the power information processor in the form of an embedded subscriber identification module (eSIM). 제5항에 있어서,
상기 스마트 미터기는,
댁내에 구비된 적어도 하나의 장치로부터 검침 데이터를 수집하는 전력 정보 수집 모듈, 그리고
상기 전력 정보 수집 모듈이 수집한 적어도 하나의 검침 데이터를 암호화하고, 암호화된 적어도 하나의 검침 데이터를 상기 통신 모듈로 전송하는 암호화 모듈
을 포함하며,
상기 암호화 모듈과 상기 보안 모듈 사이에는 HLS/LEA(High Level Security authentication/Lightweight Encryption Algorithm) 보안이 적용되어 있는 스마트 그리드 단말.The method of claim 5,
The smart meter,
A power information collection module for collecting meter reading data from at least one device provided in a home, and
Encryption module for encrypting at least one meter reading data collected by the power information collection module, and transmits the encrypted at least one meter reading data to the communication module
Including;
A smart grid terminal having HLS / LEA (High Level Security authentication / Lightweight Encryption Algorithm) security applied between the encryption module and the security module. 전력 정보 처리기가 연동한 AMI 서버로 전력 정보를 전달하는 방법으로서,
상기 전력 정보 처리기는 스마트 미터기와 일체형으로 스마트 그리드 단말에 포함되어 있으며,
상기 스마트 미터기와 연결 후 인증을 수행하는 단계,
상기 스마트 미터기로 검침 데이터를 요청하고, 상기 스마트 미터기가 수집한 적어도 하나의 암호화된 검침 데이터를 수신하여 복호화하는 단계,
상기 복호화한 적어도 하나의 검침 데이터를 하나의 암호화된 전력 정보로 생성하는 단계, 그리고
생성한 암호화된 전력 정보를 상기 AMI 서버로 전송하는 단계
를 포함하고,
상기 스마트 미터기와 전력 정보 처리기는 상기 암호화된 전력 정보는 상기 AMI 서버로 NB-IoT 통신으로 전송하는 데이터 전송 방법.As a method of delivering power information to an AMI server with which the power information processor is linked,
The power information processor is included in the smart grid terminal integrally with the smart meter,
Performing authentication after connecting to the smart meter;
Requesting meter reading data with the smart meter, receiving and decrypting at least one encrypted meter reading data collected by the smart meter;
Generating the decrypted at least one meter reading data as one encrypted power information; and
Transmitting the generated encrypted power information to the AMI server
Including,
The smart meter and the power information processor transmits the encrypted power information to the AMI server in NB-IoT communication. 제7항에 있어서,
상기 인증을 수행하는 단계는,
상기 스마트 미터기와 프로토콜을 통해 연결을 시도하는 단계,
연결이 완료된 상기 스마트 미터기로 인증을 요청하는 단계, 그리고
상기 스마트 미터기로부터 인증 확인 신호를 수신하면 상기 AMI 서버로 스마트 그리드 단말의 인증을 요청하는 단계
를 포함하는 데이터 전송 방법.The method of claim 7, wherein
Performing the authentication,
Attempting to connect through a protocol with the smart meter,
Requesting authentication with the smart meter which has been connected, and
Requesting authentication of a smart grid terminal to the AMI server when receiving an authentication confirmation signal from the smart meter;
Data transmission method comprising a. 제8항에 있어서,
상기 인증을 수행하는 단계는,
상기 AMI 서버와 NB-IoT 통신으로 연결을 시도하는 단계, 그리고
연결된 상기 AMI 서버와의 인증 및 보안 절차를 실행하는 단계
를 포함하는 데이터 전송 방법.The method of claim 8,
Performing the authentication,
Attempting to connect to the AMI server through NB-IoT communication; and
Executing an authentication and security procedure with the connected AMI server
Data transmission method comprising a. 제9항에 있어서,
상기 암호화된 전력 정보는 상기 스마트 미터기가 검침한 검침량, 측정 시간 그리고 상기 전력 정보 처리기가 상기 스마트 미터기로 검침 데이터를 요청한 요청 시간을 포함하는 데이터 전송 방법.The method of claim 9,
The encrypted power information includes a reading amount measured by the smart meter, a measurement time, and a request time when the power information processor requests reading data from the smart meter.
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