WO2018190568A1 - Lorawan-based remote inspection system - Google Patents

Lorawan-based remote inspection system Download PDF

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WO2018190568A1
WO2018190568A1 PCT/KR2018/004037 KR2018004037W WO2018190568A1 WO 2018190568 A1 WO2018190568 A1 WO 2018190568A1 KR 2018004037 W KR2018004037 W KR 2018004037W WO 2018190568 A1 WO2018190568 A1 WO 2018190568A1
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WO
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laura
lorawan
remote
repeater
network
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/004037
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French (fr)
Korean (ko)
Inventor
최석준
심병섭
남승완
김계영
Original Assignee
주식회사 레오테크
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C17/00Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link
    • G08C17/02Arrangements for transmitting signals characterised by the use of a wireless electrical link using a radio link
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q9/00Arrangements in telecontrol or telemetry systems for selectively calling a substation from a main station, in which substation desired apparatus is selected for applying a control signal thereto or for obtaining measured values therefrom
    • H04Q9/04Arrangements for synchronous operation
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C2201/00Transmission systems of control signals via wireless link
    • G08C2201/40Remote control systems using repeaters, converters, gateways
    • G08C2201/41Remote control of gateways
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08CTRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C2201/00Transmission systems of control signals via wireless link
    • G08C2201/40Remote control systems using repeaters, converters, gateways
    • G08C2201/42Transmitting or receiving remote control signals via a network
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04QSELECTING
    • H04Q2209/00Arrangements in telecontrol or telemetry systems
    • H04Q2209/40Arrangements in telecontrol or telemetry systems using a wireless architecture

Definitions

  • the present invention relates to a remote meter reading system, and in particular configured to transmit and receive meter reading data corresponding to a meter value based on LoRaWAN (Low Range), which is disposed inside the meter box.
  • LoRaWAN Low Range
  • a Laura repeater that performs communication
  • remote collectors that cannot directly connect to the LoRaWAN network can be indirectly connected to the LoRaWAN network through the LoraWAN network, and thus, the LoRaWAN network
  • the remote collector and the Laura gateway disposed within the meter compartment to maximize utilization.
  • To address a single hop (one hop), and communication difficulties between, to a low-based automatic meter reading system that allows the communication distance between the remote collector and the low-gateway can be substantially expanded.
  • LoRaWAN is an IoT network that aims for Low Power Wide Area Network using the 900MHz band, and not only competes directly with SigFox, Weightless-N (N-Wave), but also low-cost LTE, It is also competing with WiFi. Laura's data communication speed is 0.3 kbps to 50 kbp, which enables low power and can be used for communication between objects that do not require high speed.
  • LoRaWAN is part of the Low Power Long Range Network (LPWAN) specification and is intended for wireless battery operated objects in local, national or global networks.
  • LoRaWAN targets secure two-way communications or the Internet of Things, such as vehicles or local services, to date.
  • the standard is expected to provide continuous interoperability among smart devices, free users, and expand the business Internet of Things without complex installation processes.
  • a typical LoRaWAN network architecture is typically a message between the end device 10, where the Laura gateway 50 can be configured as a sensor or actuator, and the back end Laura network server 70, as shown in FIG. Arranged in the form of a transparent star relaying data, the Laura data transmitted to the Laura network server 70 is transmitted to the application server 90, the storage management and analysis.
  • the Laura gateway 50 is connected to the Laura network server 70 through a standard IP connection and the end device 10 communicates using one hop wireless communication to one or more Laura gateways 50.
  • the communication state between the terminal device 10 and the Laura gateway 50 which may be configured as a sensor or an actuator, is poor, remote monitoring of the monitoring target may not be smooth.
  • Laura communication may not be smooth.
  • the remote collector when applying Laura to a remote metering system, some remote collectors can be directly connected to the Laura network because the remote collector as an end device that acquires meter data corresponding to the meter value is placed inside the meter box.
  • the remote collector may not be able to communicate with the Laura network, that is, the Laura gateway, or may not be smooth due to distance and obstacle constraints, thereby causing a limitation in communication distance.
  • a Laura-based remote meter reading system are disposed inside each meter box, and remote collectors for acquiring and transmitting meter reading data corresponding to the meter value every cycle or on request.
  • Encapsulation is characterized in that it comprises a Laura repeater for transmitting to the Laura network server through the Laura gateway, a Laura application server for receiving, storing and managing the meter reading data transmitted to the Laura network server.
  • the remote collector includes a LoRaWAN-based standard protocol stack and a non-standard protocol stack together, and primarily activates the LoRaWAN-based standard protocol stack to connect to the LoRaWAN network through the LoRa gateway. If a connection attempt result is connected to the LoRaWAN network, and performs data communication with the LoRaWAN network directly through the LoRa gateway, if not connected to the LoRaWAN network, the secondary By activating a LoRaWAN-based non-standard protocol stack, it performs data communication with the LoRaWAN network indirectly through the Lora Repeater.
  • the Laura repeater for the downlink Laura wireless communication module and the downlink for performing data communication using the LoRaWAN-based non-standard protocol and the remote collectors that can not directly connect to the LoRaWAN network In addition to the Laura wireless communication module, characterized in that it comprises a Laura wireless communication module for uplink for performing data communication using the Laura gateway and the LoRaWAN-based standard protocol.
  • the Laura repeater allocates and schedules a time slot to each of the remote collectors performing data communication using the LoRaWAN based non-standard protocol, and each remote collector wakes up only in its assigned time slot.
  • the Laura repeater performs data communication with the Laura repeater, and the Laura repeater wakes up for each time slot assigned to each remote collector to perform data communication and maintains a sleep state in an empty time slot.
  • the Lora-based remote meter reading system of the present invention having the above-described problems and solutions, it is configured to transmit and receive the meter data corresponding to the meter value based on LoRaWAN, it is disposed inside the meter box LoRaWAN network It performs data communication using LoRaWAN-based non-standard protocol with remote collectors that cannot connect directly to it, and data communication using LoRaWAN-based standard protocol with Lora network server through Lora gateway.
  • the additional repeater allows remote collectors that cannot connect directly to the LoRaWAN network to be indirectly connected to the LoRaWAN network via the Laura repeater, thereby maximizing the utilization of the LoRaWAN network.
  • the remote collector and the Laura gate disposed inside the meter compartment To address a single hop (one hop) between the communication difficulty, and there is an advantage to make the communication distance between the remote collector and the low-gateway can be substantially expanded.
  • FIG. 1 is a configuration diagram of a conventional LoRaWAN network structure.
  • FIG. 2 is a block diagram of a Laura-based remote meter reading system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating the operation of a Laura-based remote meter reading system according to an embodiment of the present invention.
  • the Laura-based remote meter reading system 100 is a remote collector 10 corresponding to an end device in a LoRaWAN network structure, and a Laura repeater further adopted in the present invention.
  • a Laura gateway 50 (a base station can be substituted in place of the Laura gateway), a Laura network server 70, and a Laura application server 90. That is, the Laura-based remote meter reading system 100 according to the present invention performs a downlink data communication with the remote collector 10, and a Laura repeater 30 for performing uplink data communication with the Laura gateway 50 is added. Being adopted is a key feature.
  • the remote collector 10 is an end device corresponding to a terminal device, that is, a sensor or an actuator, in a Laura network structure.
  • the remote collector 10 corresponds to a device that acquires information of various meters 3, that is, meter reading data corresponding to a meter value. do.
  • the remote collector 10 in the present invention is characterized in that it is arranged inside the meter box (1) in which the meter (3) is built.
  • the remote collector 10 may be directly connected to the Laura network, that is, the Laura gateway 50 by using a standard protocol.
  • the remote collector 10 may intervene with the Laura repeater 30. It may be indirectly connected to a network, that is, the Laura gateway 50. That is, the present invention has the advantage that the elasticity of the Laura network interlock according to the installation environment of the remote collector 10 is guaranteed.
  • each of the remote collectors 10 is disposed inside each meter box 1 to acquire and transmit metering data corresponding to a meter value at every cycle or request.
  • the remote collectors 10 are directly connected to the Laura network to transmit the meter reading data, or indirectly connected to the Laura network through the Laura repeater 30 to transmit the meter reading data.
  • an end device performs data communication with a Laura gateway through a single hop.
  • a Laura gate is substantially transmitted through two hops through the Laura repeater 30. It can perform data communication with.
  • a remote collector 10 may be connected to the Laura Gateway.
  • the Laura repeater 30 is adopted to extend the actual communication distance of the remote collectors 10 that cannot be directly connected to the Laura network.
  • the remote collector 10 is connected to the meter 3 and the wire (UART) inside the meter box 1, every pre-set cycle or the Laura gateway 50 (or Laura repeater 30)
  • the meter value that is, meter reading data
  • the remote collector 10 obtains (reads) the meter value by using wired communication (UART) every preset period or whenever there is a metering request command, so that the Laura gateway 50 or the Laura repeater ( 30).
  • Each of the remote collectors 10 directly transmits the acquired reading data to the Laura network or to the Laura repeater 30, but continuously stores and manages reading reading data in the internal memory.
  • the remote collectors 10 may be directly connected to the Laura network using a standard protocol, but may not be directly connected to the LoRaWAN network. At this time, the remote collectors that cannot be directly connected to the LoRaWAN network using a standard protocol may be indirectly connected to the LoRaWAN network through the Laura repeater 30. Accordingly, among the remote collectors, remote collectors that cannot directly connect to the LoRaWAN network through a standard protocol are connected to the Laura repeater 30 using LoRaWAN based own protocol, that is, a non-standard protocol.
  • the Laura repeater 30 is connected to the LoRaWAN network, that is, the LoRa gateway 50 using a LoRaWAN based standard protocol.
  • the remote collectors 10 which cannot be directly connected to the LoRaWAN network, are different from the existing LoRaWAN network structure as an end device, and are different from the Lora gateway 50 and LoRaWAN.
  • Data communication is performed using the Lora repeater 30 and the LoRaWAN based non-standard protocol, rather than the data communication using the standard protocol.
  • each of the remote collector 10 is equipped with a LoRaWAN wireless communication module, but in order to perform the Lora communication with the Lora Repeater 30, a self-protocol, that is, a non-standard protocol stack that is adopted or developed by itself. It is equipped. This will be described later.
  • the Laura repeater 30 is connected to each of the remote collector 10 that can not be directly connected to the Lora network, so as to read the meter data using the remote collector 10 and LoRaWAN based non-standard protocol as described above. Receive The Laura repeater 30 transmits the meter reading data to the Laura gateway 50 using a LoRaWAN based standard protocol.
  • the Laura repeater 30 uses the LoRaWAN based non-standard protocol from the remote collectors 10 that are not directly connected to the LoRaWAN network among the remote collectors 10.
  • the meter data is encapsulated in a LoRaWAN-based standard protocol and transmitted to the Laura network server 70 through the Laura gateway 50.
  • the Lora repeater 30 is a LoRaWAN corresponding to a different protocol value of the meter value, that is, meter data received from LoRaWAN based non-standard (self) protocol from each remote collector that is not directly connected to the Lora network. It should be transmitted to the Laura network server 70 via the Laura gateway 50 through a standard protocol.
  • the Laura repeater 30 encapsulates and transmits meter reading data received through the Laura-based non-standard protocol to the Laura-based standard protocol. Specifically, the Laura repeater 30 encapsulates meter reading data received through the LoRaWAN-based non-standard protocol into the LoRaWAN-based standard protocol to perform the encapsulation of the reading data through the Lora gateway 50. Transfer to the Laura network server 70.
  • the Laura application server 90 may store and manage the Lora data transmitted or pushed by the Lora network server 70, thereby managing and storing each node, that is, each meter 3. You can view, analyze and database the meter values for.
  • the meter reading data received by the Laura network server 70 includes meter reading data indirectly received through the Laura repeater 30 and meter reading data directly received through a standard protocol directly from the remote collector 10. Accordingly, the Laura application server 90 can identify, analyze, and database the meter values for each of the remote collectors 10 that are registered and managed.
  • the Laura repeater 30 includes information regarding a communication state between the remote collectors 10, that is, communication state information together, and through the Laura gateway 50. It is desirable to be able to be transmitted to the Laura network server 70.
  • the Laura application server 90 can check the communication status information between the remote collector 10 and the Laura repeater 30 included in the meter reading data, through which the remote collector 10 and the Laura It is possible to determine whether the communication status between the repeater 30 is diagnosed or normal, thereby generating an advantage that a quick response to the situation is possible.
  • the Laura repeater 30 includes the communication status information with the corresponding remote collector 10 that has transmitted the metering data in the metering data, and transmits it.
  • the Laura application server 90 uses the transmitted data.
  • the communication state between the Laura repeater 30 and the remote collector 10 can be confirmed, and through this, a quick response can be performed according to communication failure or failure.
  • the communication state information included in addition to the meter reading data by the Laura repeater 30 includes a received signal strength indicator (RSSI) and a communication time. Accordingly, the Laura repeater 30 obtains the communication time and the received electric field strength information at the time point when the meter data is received from the corresponding remote collector 10, and transmits it in addition to the meter data. Then, the Laura application server 90 can check the communication state between the remote collector 10 and the Laura repeater 30 by extracting the received electric field strength and the communication time from the transmitted data.
  • RSSI received signal strength indicator
  • the Laura application server 90 receives, stores, and manages data including meter reading data transmitted to the Laura network server 70. Specifically, the Laura network server 70 pushes and transmits the data including the meter reading data to the Laura application server 90. The Laura application server 90 then stores and manages, analyzes, and databases the transmission data. Through this, the Laura application server 90 may check the metering data, that is, the meter value for each node, and further, may check the communication state between the Laura repeater 30 and the remote collector 10.
  • the Laura-based remote meter reading system 100 further includes a Laura repeater 30 to allow meter reading data to be transmitted and received through an existing Laura common or private network. That is, some of the remote collectors 10 may directly connect to the Laura network to transmit and receive meter reading data, and some other remote collectors that cannot directly connect to the Laura network may be connected to the Laura network through the Laura repeater 30. Indirect connection to the meter can send and receive meter data.
  • each of the remote collectors 10 is equipped with a Laura-based standard protocol stack for directly connecting to the Laura network, and at the same time connecting to the Laura repeater 30 when it cannot connect directly to the Laura network. It is equipped with a Laura based non-standard protocol stack.
  • the remote collector 10 When each remote collector 10 is installed in the meter box 1, the remote collector 10 first attempts to connect directly to the Laura network using a Laura-based standard protocol, and only if the direct connection to the Laura network is impossible.
  • the Lora repeater 30 is secondarily connected using a Lora-based non-standard protocol.
  • each of the remote collectors 10 embeds a LoRaWAN-based standard protocol stack and a non-standard protocol stack together, and primarily activates the LoRaWAN-based standard protocol stack to enable the Laura gateway 50. Attempts to connect to the LoRaWAN network through, and when connected to the LoRaWAN network as a result of the connection attempt to perform data communication with the LoRaWAN network directly through the LoRa gateway 50, and the LoraWAN network If not connected to the (LoRaWAN) network, the LoRaWAN-based non-standard protocol stack is secondarily activated to indirectly communicate data with the LoRaWAN network through the Laura repeater 30.
  • each of the remote collectors 10 includes a Laura-based standard protocol stack and a non-standard (own) protocol stack together.
  • Each of the remote collectors 10 first attempts to connect to the Laura gateway 50 (or BS (Base Station)) of the Laura network (Rora public network or private network) by a related person such as an installer at the corresponding installation location.
  • the Laura application server 90 collects and stores information on remote collectors that are not directly connected to the remote collectors directly connected to the Laura network.
  • the Laura Application Server 90 is a server for a remote meter reading manager, and since it stores and manages information of a remote collector to be installed in each node in advance, it is checked which node data is received from the network server 70. By doing so, it is possible to classify nodes that can be directly connected to the Laura network, that is, remote collectors 10 that cannot be directly connected to the remote collectors 10.
  • the Laura application server 90 cannot receive data from the remote collector 10 that cannot connect directly to the Laura network due to a communication distance or an obstacle, and if the data is not smoothly received even if the data is received, the corresponding node.
  • Remote collectors are classified as nodes that cannot connect directly to the Laura network. That is, although the Laura application server 90 is a remote collector which is registered and managed in advance, when the data reception is not performed or the data reception is poor or not smooth, the remote collectors cannot directly connect to the Laura network. Classify as
  • the remote collectors 10 which cannot be directly connected to the Lora network, activate communication with the Lora-based non-standard protocol stack through commands according to an operator's operation, such as an installer, thereby connecting communication with the Lora repeater 30.
  • the related party can know the remote collector 10 that can not connect directly to the Laura network through the information classified in the Laura Application Server 90, so that the remote collector 10 can be operated to operate the Laura-based non-standard protocol.
  • the stack may be activated to connect to the Laura repeater 30 through a non-standard protocol so that data communication may be performed.
  • the activation command of the Laura-based non-standard protocol stack may be executed by the person concerned through an additional wired connection such as a UART to each remote collector 10 or by using an additional wireless setting device. That is, the activation command of the Lora-based non-standard protocol stack can be executed by the person connected to the corresponding remote collector by wire or wirelessly.
  • each of the remote collector 10 is a first attempt to directly connect to the Laura network with a Laura-based standard protocol stack, if a direct connection is not made to the Laura network, as described above through the command according to the operation of the relevant person Instead of activating the Laura based nonstandard protocol stack, it may be automatically connected to the Laura repeater 30 by automatically activating the Laura based nonstandard protocol stack. That is, when each remote collector 10 cannot directly connect to the Laura network, the remote collector 10 may be connected to the Laura repeater 30 by manually activating the Laura based non-standard protocol stack according to an external command according to a preset mode setting. It can also be automatically connected to the Laura repeater 30 by activating the Laura based non-standard protocol stack.
  • each of the remote collectors that is, remote collectors that cannot be directly connected to the Laura network, transmits meter reading data to the Laura Repeater 30. Then, the Laura repeater 30 transmits the metering data coming through the downlink to the network server 70 through the Laura gateway 50 on the uplink.
  • the Laura repeater 30 is a dual band repeater, and includes a Laura wireless communication module independent of each other so that downlink communication and uplink communication can be independently performed.
  • the Laura repeater 30 uses the remote collectors 10 that are not directly connected to the LoRaWAN network and down to perform data communication using the LoRaWAN based non-standard protocol.
  • a Laura wireless communication module for uplink for performing data communication using the Laura gateway 50 and the LoRaWAN based standard protocol. It is configured by.
  • the uplink Laura wireless communication module allows data communication, specifically, reading / receiving meter reading data, between the Laura repeater 30 and the Laura Gateway 50 through a Laura-based standard protocol, and performing the downlink Laura wireless communication.
  • the module allows data communication, specifically, reading and receiving of data, between the Laura repeater 30 and the collector 10 through a Laura-based non-standard (self) protocol.
  • the Laura repeater 30 manages the remote collectors 10 connected through the downlink, and encapsulates the non-standard protocol reading data received from each of the remote collectors 10 into the Laura-based standard protocol. It transmits to the Laura network server 70 through the Laura gateway 50.
  • the Laura repeater 30 manages a plurality of remote collectors 10 and allocates time slots according to the number of downlink nodes, that is, the number of connected remote collectors, so as to efficiently transmit and receive meter data with each of them. It is desirable to perform elastic scheduling.
  • each of the remote collector 10 is assigned its own time slot corresponding to the time to perform data transmission and reception, that is, the meter data transmission and reception with the Laura repeater 30, and wakes up only in the assigned time slot Data communication with the repeater, i.e., transmitting / receiving meter reading data and remaining in a sleep state for the rest of the time, the Laura repeater 30 also has a time slot other than the allocated time slot, that is, in an unassigned empty time slot It can be managed to maintain the sleep state.
  • the Laura repeater 30 allocates and schedules a time slot to each of the remote collectors 10 performing data communication using the LoRaWAN based non-standard protocol, and each of the remote collectors 10 ) Wakes up only in its assigned time slot to perform data communication with the Laura repeater 30, and the Laura repeater 30 wakes up and performs data communication for each time slot assigned to each remote collector 10. In an empty time slot, it sleeps. As a result, each of the remote collector 10 and the Laura repeater 30 wakes up and performs data communication only when performing data communication, that is, reading / receiving meter data, and maintains a sleep state at other times, thereby minimizing power consumption. can do.
  • the Laura repeater 30 receives a time slot for each of the remote collectors 10 to perform data communication with each of the remote collectors 10. Allocate and store. In addition, the Laura repeater 30 transmits the current time information and the assigned time slot information of its own (for the Laura repeater) for time synchronization with an ack message corresponding to the connection confirmation to each of the connected remote collectors 10. send.
  • each of the remote collector 10 sets the current time of the received Laura repeater to the current time of its own (remote collector) to maintain time synchronization continuously and to store and manage the information of the allocated time slot. . Thereafter, each of the remote collectors 10 wakes up only in the time slots assigned to the remote collector 10 to perform data communication, that is, reading / receiving meter reading data with the Laura repeater 30, and when the data sending / receiving is completed, the next time slot of its own may arrive. It stays in sleep until
  • the Laura repeater 30 Since the Laura repeater 30 stores and manages and schedules the time slots assigned to the respective remote collectors 10, when each of the remote collectors 10 wakes up from their time slot, they wake up at the same time. It is possible to perform data communication with the corresponding remote collector, that is, sending and receiving meter data, and when the Laura repeater 30 also completes data transmission and reception with each of the remote collectors 10, the time slot assigned to the next remote collector is reached. Sleep until That is, the Laura repeater 30 wakes up in all assigned time slots and performs data communication with the corresponding remote collector, and maintains a sleep state in the remaining time slots, that is, unassigned and empty time slots. As a result, the remote collectors and the Laura repeater can minimize power consumption.
  • the sleep relay 30 sleeps until the low power schedule command sent from the Laura application server 90 is received through the Laura network server 70. It can process and register data from new remote collectors that are continuously transmitted without going into mode.
  • the metering data transmitted by each remote collector waking up in each allocated time slot is encapsulated by the Laura repeater 30 using a Laura-based standard protocol and transmitted to a higher node, that is, the Laura gateway 50.
  • the meter data transmission from the Laura repeater 30 to the Laura gateway 50 may be performed in one of two modes, a bypass mode and a store-and-forward mode.
  • the bypass mode is a method in which the relay repeater 30 transmits the reading data from each of the remote collectors 10 to the Laura gateway 50 which is a higher node.
  • the time slot allocated to each of the remote collectors includes the time when the meter reading data transmitted by the Laura repeater 30 is completed by the Laura Gateway 50.
  • the roller repeater 30 receiving the meter data transmitted from the remote collector does not send an ack message, and immediately transmits the meter data to the roller gateway 50, and the roller gateway 50. Transmits an ack message, the data is transmitted / received by the method that is received by the corresponding remote collector 10 via the Laura repeater 30, and in the remote collector 10, the Laura repeater 30 is connected to the Laura gateway. You must wait for an ack message to receive from 50.
  • the time slot allocated to each remote collector 10 includes the time until the remote collector completes receiving an ack message sent by the Laura gateway 50,
  • the store-and-forward mode is that the Laura repeater 30 continuously receives and stores metering data from each of the remote collectors 10, and then stores the data in a specific empty time slot.
  • the stored metering data is transmitted to the Laura gateway 50 at a time.
  • the Laura repeater 30 performs data communication by avoiding a communication collision with another adjacent Laura repeater.
  • Each device in the standard Lora network transmits data through frequency hopping using a number of uplink channels allocated to the local frequency, and uses the LBT (Listen Before Talk) function to avoid collision due to simultaneous transmission between devices. Evade.
  • LBT Listen Before Talk
  • communication collision can be avoided by allocating dedicated channels having different frequencies from each other.
  • the present invention is based on the Laura repeater 30 in accordance with the Laura standard in the case of uplink communication, it is possible to communicate by frequency hopping as many channels as possible, and in the case of downlink communication frequency hopping Since it can be configured to communicate through a dedicated channel having a different frequency from each other, there is an advantage in that communication collision in each of the uplink and the downlink can be avoided.
  • the remote collector 10 attempts to connect directly to the Laura network using the Laura-based standard protocol (S10). That is, the remote collectors 10 first attempt to connect to the standard Laura network. Then, it is determined whether the direct connection is completed (S20). As a result of the determination, when the direct connection to the standard Laura network is completed, data transmission and reception are performed through the Laura network and the Laura-based standard protocol (S21).
  • the secondary connection is made to the Laura repeater using a non-standard protocol. That is, the remote collectors that are not directly connected to the Laura network are connected to the Laura repeater 30 using the Laura-based non-standard protocol, are managed and stored, and maintain a sleep state (S30).
  • the method of connecting the remote collectors and the method of the Laura repeater 30 managing the connected remote collectors and allocating time slots are as described above.
  • Each remote collector 10 is assigned a time slot, which is the time for which it can perform data communication. Therefore, each remote collector continuously checks whether it is its time slot (S40). As a result of the check, when the time slot is reached, each remote collector wakes up from its time slot to perform data communication with the Laura repeater, and the Laura repeater uplinks the data received from each remote collector (S50).
  • the method of transmitting and receiving data between each remote collector and the Laura repeater and between the Laura repeater and the Laura gateway is as described above. That is, data communication on the downlink and uplink based on the Laura repeater is based on the method described above.
  • each of the associated remote collector and the Laura repeater switch to the sleep state (S60).
  • Each remote collector sleeps until its next time slot arrives, and the Laura repeater sleeps until another time slot assigned to another remote collector arrives. That is, the Laura repeater sleeps in an empty time slot other than the time slot assigned to each remote collector.
  • remote collectors and Laura repeaters can minimize power consumption.
  • Lora-based remote metering system is configured to transmit and receive the meter data corresponding to the meter value based on LoRaWAN, and disposed in the meter box and can not be connected directly to the LoRaWAN network and remote collectors Since it performs data communication using LoRaWAN based non-standard protocol, and additionally configures a Laura repeater that performs data communication using LoRaWAN based standard protocol through a Laura gateway, LoRaWAN) remote collectors that can not be directly connected to the network can also be indirectly connected to the LoRaWAN network through the Laura repeater, thereby maximizing the utilization of the LoRaWAN network, and placed inside the meter box. Addressing one hop communication difficulty between the remote collector and the Laura gateway And industrial applicability such that the communication distance between the remote collector and the Laura gateway can be substantially extended.

Abstract

A LoRaWAN-based remote inspection system according to the present invention comprises: remote collectors, arranged inside each meter box, for obtaining and transmitting inspection data, which is the value on a meter, every cycle or upon request; a LoRaWAN repeater for receiving the inspection data using a LoRaWAN-based non-standard protocol from remote collectors unable to directly connect to a LoRaWAN network from among the remote collectors, and transmitting the inspection data through a LoRaWAN gateway by encapsulating the inspection data using a LoRaWAN-based standard protocol; and a LoRaWAN application server for receiving the inspection data transmitted to the LoRaWAN network server and saving and managing same.

Description

로라 기반 원격 검침 시스템Laura based remote meter reading system
본 발명은 원격 검침 시스템에 관한 것으로, 특히 로라(LoRaWAN : Long Range Wide Area Network, 이하 "로라"라 함)를 기반하여 계량기 값에 해당하는 검침 데이터를 송수신하도록 구성하되, 계량기 함 내부에 배치되어 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기들과 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하고, 로라 게이트웨이를 통해 로라 네트워크 서버와는 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하는 로라 중계기를 추가 구성함으로써, 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기들도 로라 중계기를 통하여 간접적으로 로라(LoRaWAN) 망에 연결될 수 있도록 하고, 이로 인하여 로라(LoRaWAN) 망의 활용을 극대화시킬 수 있고, 상기 계량기 함 내부에 배치되는 상기 원격 수집기와 상기 로라 게이트웨이 간의 단일 홉(one hop) 통신 난점을 해결할 수 있으며, 상기 원격 수집기와 상기 로라 게이트웨이 간의 통신 거리가 실질적으로 확장될 수 있도록 하는 로라 기반 원격 검침 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a remote meter reading system, and in particular configured to transmit and receive meter reading data corresponding to a meter value based on LoRaWAN (Low Range), which is disposed inside the meter box. Performs data communication using remote collectors and LoRaWAN based non-standard protocols that cannot connect directly to LoRaWAN network, and data using LoRaWAN based standard protocol with Lora network server through Lora gateway By additionally configuring a Laura repeater that performs communication, remote collectors that cannot directly connect to the LoRaWAN network can be indirectly connected to the LoRaWAN network through the LoraWAN network, and thus, the LoRaWAN network The remote collector and the Laura gateway disposed within the meter compartment to maximize utilization. To address a single hop (one hop), and communication difficulties between, to a low-based automatic meter reading system that allows the communication distance between the remote collector and the low-gateway can be substantially expanded.
로라(LoRaWAN)는 900MHz대 주파수를 사용하여 저전력 원거리 통신(Low Power Wide Area Network)을 지향하는 사물 인터넷망으로 SigFox, Weightless-N(N-Wave) 등과 직접 경쟁할 뿐만 아니라 저가 LTE, 동일 주파수대의 WiFi와도 경쟁을 하고 있다. 로라의 데이타 통신 속도는 0.3 kbps to 50 kbp로 낮아 저전력이 가능하고 높은 속도를 필요로하지 않는 사물간 통신에 활용 가능하다.LoRaWAN is an IoT network that aims for Low Power Wide Area Network using the 900MHz band, and not only competes directly with SigFox, Weightless-N (N-Wave), but also low-cost LTE, It is also competing with WiFi. Laura's data communication speed is 0.3 kbps to 50 kbp, which enables low power and can be used for communication between objects that do not require high speed.
로라(LoRaWAN)는 저전력 원거리 네트워크(LPWAN) 스펙의 하나이며, 지역적, 국가적 혹은 글로벌 네트워크에서 무선 배터리로 운용되는 사물을 위해 만들어졌다. 로라(LoRaWAN)는 보안이 유지되는 양방향 통신이나 현재까지 차량 혹은 지역 서비스 같은 사물인터넷을 주요 타겟으로 한다. 이 표준은 복잡한 설치과정 없이 스마트 기기들 사이에서 지속적인 상호호환성을 제공할 수 있고, 사용자에게 자유를 줄 것이며, 비니지스적으로 사물인터넷을 확장할 수 있을 것으로 기대된다. LoRaWAN is part of the Low Power Long Range Network (LPWAN) specification and is intended for wireless battery operated objects in local, national or global networks. LoRaWAN targets secure two-way communications or the Internet of Things, such as vehicles or local services, to date. The standard is expected to provide continuous interoperability among smart devices, free users, and expand the business Internet of Things without complex installation processes.
일반적인 로라(LoRaWAN) 네트워크 아키텍처는 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 로라 게이트웨이(50)가 센서 또는 액추에이터 등으로 구성될 수 있는 최종 장치(10)와 백엔드의 로라 네트워크 서버(70) 사이에서 메시지 데이터를 중계하는 투명한 스타 형태로 배치되며, 상기 로라 네트워크 서버(70)에 전송된 로라 데이터는 애플리케이션 서버(90)로 전송되어 저장 관리 및 분석된다. 상기 로라 게이트웨이(50)는 표준 IP 연결을 통해 상기 로라 네트워크 서버(70)에 연결되고 상기 최종 장치(10)는 하나 이상의 로라 게이트웨이(50)에 단일 홉 무선 통신을 사용하여 통신을 수행한다. A typical LoRaWAN network architecture is typically a message between the end device 10, where the Laura gateway 50 can be configured as a sensor or actuator, and the back end Laura network server 70, as shown in FIG. Arranged in the form of a transparent star relaying data, the Laura data transmitted to the Laura network server 70 is transmitted to the application server 90, the storage management and analysis. The Laura gateway 50 is connected to the Laura network server 70 through a standard IP connection and the end device 10 communicates using one hop wireless communication to one or more Laura gateways 50.
이와 같은 구조 및 동작을 가지는 로라(LoRaWAN)는 최근에 다양한 서비스에 적용하려는 시도가 진행되고 있다. 대한민국 등록특허 10-1721853호(이하 "선행기술문헌"이라 함)는 LoRa 통신을 이용한 독거 노인 안전 24시간 모니터링 시스템 및 방법을 제안하고 있다. 이 선행기술문헌은 원거리 통신을 가능하게 하는 로라(LoRaWAN) 통신을 이용하여 독거노인을 원격에서 효율적으로 모니터링할 수 있도록 한다.Recently, an attempt has been made to apply LoRaWAN to various services. Republic of Korea Patent Registration No. 10-1721853 (hereinafter referred to as "prior art document") has proposed a 24-hour monitoring system and method for the safety of elderly living alone using LoRa communication. This prior art document makes it possible to efficiently monitor the elderly living alone using LoRaWAN communication, which enables long-distance communication.
그러나, 센서 또는 액추에이터로 구성될 수 있는 종단 장치(10)와 로라 게이트웨이(50) 간의 통신 상태가 불량한 경우에는 모니터링 대상에 대한 원격 모니터링이 원활하지 않을 수도 있다. 특히, 상기 종단 장치(10)가 전파 송수신에 장애가 되는 장소에 배치되는 경우에는 로라 통신이 원활하지 않을 수 있다. However, when the communication state between the terminal device 10 and the Laura gateway 50, which may be configured as a sensor or an actuator, is poor, remote monitoring of the monitoring target may not be smooth. In particular, when the terminal device 10 is disposed in a place where the radio wave transmission and reception is hindered, Laura communication may not be smooth.
이와 같은 문제는 상기 종단 장치기 함 내부에 배치되는 경우에 더욱더 심각하게 발생할 수 있다. 구체적으로, 로라를 원격 검침 시스템에 적용할 때, 계량기 값에 해당하는 검침 데이터를 획득하는 종단 장치로서의 원격 수집기는 계량기 함 내부에 배치되기 때문에, 어떤 원격 수집기는 로라 망에 직접 연결할 수 있지만, 다른 원격 수집기는 거리 제약 및 장애물 제약으로 인하여 로라 망, 즉 로라 게이트웨이와 통신이 이루어지지 않거나 원활하지 않을 수 있고, 이로 인하여 통신 거리의 제약이 발생한다.This problem may occur even more seriously when placed inside the termination box. Specifically, when applying Laura to a remote metering system, some remote collectors can be directly connected to the Laura network because the remote collector as an end device that acquires meter data corresponding to the meter value is placed inside the meter box. The remote collector may not be able to communicate with the Laura network, that is, the Laura gateway, or may not be smooth due to distance and obstacle constraints, thereby causing a limitation in communication distance.
특히, 로라(LoRaWAN)에서의 종단 장치와 로라 게이트웨이 간의 데이터 송수신은 단일 홉(one hop) 통신을 통해 수행되기 때문에, 상기 종단 장치로서의 원격 수집기가 함 내부에 배치되면, 일부 원격 수집기들은 단일 홉 통신이 현실적으로 어려울 수도 있고, 이로 인하여 로라(LoRaWAN)를 기반하여 구성된 원격 검침 시스템의 성능을 보장할 수 없는 단점을 발생시킨다.In particular, since data transmission and reception between an end device and a Lora gateway in LoRaWAN is performed through one hop communication, when a remote collector as the end device is disposed inside a box, some remote collectors may perform single hop communication. This may be difficult in practice, resulting in the disadvantage of not guaranteeing the performance of a remote meter reading system based on LoRaWAN.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 로라(LoRaWAN)를 기반하여 계량기 값에 해당하는 검침 데이터를 송수신하도록 구성하되, 계량기 함 내부에 배치되어 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기들과 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하고, 로라 게이트웨이를 통해 로라 네트워크 서버와는 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하는 로라 중계기를 추가 구성함으로써, 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기들도 로라 중계기를 통하여 간접적으로 로라(LoRaWAN) 망에 연결될 수 있도록 하고, 이로 인하여 로라(LoRaWAN) 망의 활용을 극대화시킬 수 있고, 상기 계량기 함 내부에 배치되는 상기 원격 수집기와 상기 로라 게이트웨이 간의 단일 홉(one hop) 통신 난점을 해결할 수 있으며, 상기 원격 수집기와 상기 로라 게이트웨이 간의 통신 거리가 실질적으로 확장될 수 있도록 하는 로라 기반 원격 검침 시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention was devised to solve the problems of the prior art as described above, but configured to transmit and receive meter reading data corresponding to a meter value based on LoRaWAN, which is disposed inside a meter box and placed in a LoRaWAN network. Lora Repeater performs data communication using LoRaWAN-based non-standard protocol with remote collectors that cannot be directly connected, and LoraWAN-based standard protocol with LoRaWAN-based standard protocol through Lora Gateway By additional configuration, remote collectors that cannot connect directly to the LoRaWAN network can also be indirectly connected to the LoRaWAN network through the Laura repeater, thereby maximizing the utilization of the LoRaWAN network. A single between the remote collector and the Laura gateway disposed within the meter compartment (One hop) and to address a communication difficulties, to provide a low-based automatic meter reading system that allows the communication distance between the remote collector and the low-gateway can be substantially extended to as its object.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 로라 기반 원격 검침 시스템을 이루는 구성수단은 각 계량기 함 내부에 배치되어 계량기 값에 해당하는 검침 데이터를 주기마다 또는 요청시마다 획득하여 전송하는 원격 수집기들, 상기 원격 수집기들 중, 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기들로부터 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 상기 검침 데이터를 수신받고, 상기 검침 데이터를 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜로 인캡슐레이션(encapsulation)하여 로라 게이트웨이를 통해 로라 네트워크 서버로 전송하는 로라 중계기, 상기 로라 네트워크 서버로 전송된 검침 데이터를 전송받아 저장 및 관리하는 로라 애플리케이션 서버를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.In order to solve the technical problem as described above, the constituent means of the present invention, a Laura-based remote meter reading system, are disposed inside each meter box, and remote collectors for acquiring and transmitting meter reading data corresponding to the meter value every cycle or on request. Receiving the meter reading data using a LoRaWAN based non-standard protocol from remote collectors that cannot directly connect to a LoRaWAN network among the remote collectors, and convert the meter data into a LoRaWAN based standard protocol. Encapsulation (encapsulation) is characterized in that it comprises a Laura repeater for transmitting to the Laura network server through the Laura gateway, a Laura application server for receiving, storing and managing the meter reading data transmitted to the Laura network server.
또한, 상기 원격 수집기는 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜 스택과 비표준 프로토콜 스택을 함께 내장하고, 1차적으로 상기 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜 스택을 활성화시켜 상기 로라 게이트웨이를 통해 로라(LoRaWAN) 망에 연결을 시도하며, 연결 시도 결과 상기 로라(LoRaWAN) 망에 연결되면 상기 로라 게이트웨이를 통해 직접적으로 상기 로라(LoRaWAN) 망과 데이터 통신을 수행하고, 상기 로라(LoRaWAN) 망에 연결되지 않으면 2차적으로 상기 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜 스택을 활성화시켜 상기 로라 중계기를 통해 간접적으로 상기 로라(LoRaWAN) 망과 데이터 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.In addition, the remote collector includes a LoRaWAN-based standard protocol stack and a non-standard protocol stack together, and primarily activates the LoRaWAN-based standard protocol stack to connect to the LoRaWAN network through the LoRa gateway. If a connection attempt result is connected to the LoRaWAN network, and performs data communication with the LoRaWAN network directly through the LoRa gateway, if not connected to the LoRaWAN network, the secondary By activating a LoRaWAN-based non-standard protocol stack, it performs data communication with the LoRaWAN network indirectly through the Lora Repeater.
또한, 상기 로라 중계기는 상기 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기들과 상기 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하기 위한 다운 링크용 로라 무선 통신 모듈 및 상기 다운 링크용 로라 무선 통신 모듈과 별도로 상기 로라 게이트웨이와 상기 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하기 위한 업 링크용 로라 무선 통신 모듈을 구비하는 것을 특징으로 한다.In addition, the Laura repeater for the downlink Laura wireless communication module and the downlink for performing data communication using the LoRaWAN-based non-standard protocol and the remote collectors that can not directly connect to the LoRaWAN network In addition to the Laura wireless communication module, characterized in that it comprises a Laura wireless communication module for uplink for performing data communication using the Laura gateway and the LoRaWAN-based standard protocol.
여기서, 상기 로라 중계기는 상기 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하는 상기 원격 수집기들 각각에게 타임 슬롯을 할당하여 스케줄링하고, 상기 각각의 원격 수집기는 할당된 자신의 타임 슬롯에서만 깨어나서 상기 로라 중계기와 데이터 통신을 수행하며, 상기 로라 중계기는 상기 각각의 원격 수집기에 할당된 타임 슬롯마다 깨어나서 데이터 통신을 수행하고 비어 있는 타임 슬롯에서는 슬립(sleep) 상태를 유지하는 것을 특징으로 한다.Here, the Laura repeater allocates and schedules a time slot to each of the remote collectors performing data communication using the LoRaWAN based non-standard protocol, and each remote collector wakes up only in its assigned time slot. The Laura repeater performs data communication with the Laura repeater, and the Laura repeater wakes up for each time slot assigned to each remote collector to perform data communication and maintains a sleep state in an empty time slot.
상기와 같은 과제 및 해결수단을 가지는 본 발명인 로라 기반 원격 검침 시스템에 의하면, 로라(LoRaWAN)를 기반하여 계량기 값에 해당하는 검침 데이터를 송수신하도록 구성하되, 계량기 함 내부에 배치되어 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기들과 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하고, 로라 게이트웨이를 통해 로라 네트워크 서버와는 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하는 로라 중계기를 추가 구성하기 때문에, 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기들도 로라 중계기를 통하여 간접적으로 로라(LoRaWAN) 망에 연결될 수 있도록 하고, 이로 인하여 로라(LoRaWAN) 망의 활용을 극대화시킬 수 있고, 상기 계량기 함 내부에 배치되는 상기 원격 수집기와 상기 로라 게이트웨이 간의 단일 홉(one hop) 통신 난점을 해결할 수 있으며, 상기 원격 수집기와 상기 로라 게이트웨이 간의 통신 거리가 실질적으로 확장될 수 있도록 하는 장점이 있다.According to the Lora-based remote meter reading system of the present invention having the above-described problems and solutions, it is configured to transmit and receive the meter data corresponding to the meter value based on LoRaWAN, it is disposed inside the meter box LoRaWAN network It performs data communication using LoRaWAN-based non-standard protocol with remote collectors that cannot connect directly to it, and data communication using LoRaWAN-based standard protocol with Lora network server through Lora gateway. The additional repeater allows remote collectors that cannot connect directly to the LoRaWAN network to be indirectly connected to the LoRaWAN network via the Laura repeater, thereby maximizing the utilization of the LoRaWAN network. And the remote collector and the Laura gate disposed inside the meter compartment To address a single hop (one hop) between the communication difficulty, and there is an advantage to make the communication distance between the remote collector and the low-gateway can be substantially expanded.
도 1은 종래의 일반적인 로라(LoRaWAN) 네트워크 구조에 관한 구성도이다.1 is a configuration diagram of a conventional LoRaWAN network structure.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로라 기반 원격 검침 시스템의 구성도이다.2 is a block diagram of a Laura-based remote meter reading system according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 로라 기반 원격 검침 시스템의 동작을 설명하기 위한 절차도이다.3 is a flowchart illustrating the operation of a Laura-based remote meter reading system according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결 수단 및 효과를 가지는 본 발명인 로라(LoRaWAN) 기반 원격 검침 시스템에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of a LoRaWAN based remote metering system of the present invention having the above problems, solutions and effects.
이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다.The terms or words used below should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, and the inventors can properly define the concept of terms in order to explain their invention in the best way. It should be interpreted as meanings and concepts corresponding to the technical spirit of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 로라 기반 원격 검침 시스템의 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 로라 기반 원격 검침 시스템(100)은 로라(LoRaWAN) 네트워크 구조에서 종단 장치에 해당하는 원격 수집기들(10), 본 발명에서 추가 채택되는 로라 중계기(30), 로라 게이트웨이(50)(로라 게이트웨이 대신에 베이스 스테이션이 대체될 수 있음), 로라 네트워크 서버(70) 및 로라 애플리케이션 서버(90)를 포함하여 구성된다. 즉, 본 발에 따른 로라 기반 원격 검침 시스템(100)은 상기 원격 수집기(10)와 다운 링크 데이터 통신을 수행하고, 로라 게이트웨이(50)와 업 링크 데이터 통신을 수행하는 로라 중계기(30)가 추가 채택되는 것을 핵심적인 특징으로 한다.2 is a block diagram of a Laura-based remote meter reading system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the Laura-based remote meter reading system 100 according to an embodiment of the present invention is a remote collector 10 corresponding to an end device in a LoRaWAN network structure, and a Laura repeater further adopted in the present invention. 30, a Laura gateway 50 (a base station can be substituted in place of the Laura gateway), a Laura network server 70, and a Laura application server 90. That is, the Laura-based remote meter reading system 100 according to the present invention performs a downlink data communication with the remote collector 10, and a Laura repeater 30 for performing uplink data communication with the Laura gateway 50 is added. Being adopted is a key feature.
상기 원격 수집기(10)는 로라 네크워크 구조에서 종단 장치, 즉 센서 또는 액추에이터 등에 해당하는 종단 장치로서, 본 발명에서는 다양한 계량기(3)의 정보, 즉 계량기 값에 해당하는 검침 데이터를 획득하는 기기에 해당된다. 특히, 본 발명에서의 상기 원격 수집기(10)는 계량기(3)가 내장되어 있는 계량기 함(1) 내부에 배치되는 것을 특징으로 한다. 이로 인하여 본 발명에서는 상기 원격 수집기(10)가 로라 망, 즉 로라 게이트웨이(50)에 표준 프로토콜을 이용하여 직접 연결할 수도 있지만, 직접 연결이 불가능한 경우에, 상기 로라 중계기(30)를 매개하여 상기 로라 망, 즉 로라 게이트웨이(50)에 간접적으로 연결될 수도 있다. 즉, 본 발명은 상기 원격 수집기(10)의 설치 환경에 따른 로라 망 연동의 탄력성이 보장되는 장점이 있다.The remote collector 10 is an end device corresponding to a terminal device, that is, a sensor or an actuator, in a Laura network structure. In the present invention, the remote collector 10 corresponds to a device that acquires information of various meters 3, that is, meter reading data corresponding to a meter value. do. In particular, the remote collector 10 in the present invention is characterized in that it is arranged inside the meter box (1) in which the meter (3) is built. For this reason, in the present invention, the remote collector 10 may be directly connected to the Laura network, that is, the Laura gateway 50 by using a standard protocol. However, when the direct connection is not possible, the remote collector 10 may intervene with the Laura repeater 30. It may be indirectly connected to a network, that is, the Laura gateway 50. That is, the present invention has the advantage that the elasticity of the Laura network interlock according to the installation environment of the remote collector 10 is guaranteed.
구체적으로, 상기 원격 수집기(10)들 각각은 각 계량기 함(1) 내부에 배치되어 계량기 값에 해당하는 검침 데이터를 주기마다 또는 요청시마다 획득하여 전송한다. 이 때, 상기 원격 수집기(10)들은 로라 망에 직접적으로 연결되어 상기 검침 데이터를 전송하거나, 또는 상기 로라 중계기(30)를 통해 상기 로라 망에 간접적으로 연결되어 상기 검침 데이터를 전송한다. 원칙적으로 로라 네트워크에서 종단 장치는 로라 게이트웨이와 단일 홉을 통해 데이터 통신을 수행하지만, 본 발명에서는 단일 홉을 통해 데이터 통신이 불가능한 경우에는 상기 로라 중계기(30)를 통해 실질적으로 2 홉을 통해 로라 게이트와 데이터 통신을 수행할 수 있다.In detail, each of the remote collectors 10 is disposed inside each meter box 1 to acquire and transmit metering data corresponding to a meter value at every cycle or request. At this time, the remote collectors 10 are directly connected to the Laura network to transmit the meter reading data, or indirectly connected to the Laura network through the Laura repeater 30 to transmit the meter reading data. In principle, in a Laura network, an end device performs data communication with a Laura gateway through a single hop. However, in the present invention, when data communication is not possible through a single hop, a Laura gate is substantially transmitted through two hops through the Laura repeater 30. It can perform data communication with.
구체적으로, 본 발명에서와 같이 종단 장치에 해당하는 상기 원격 수집기(10)가 상기 계량기 함(1) 내부에 배치되면, 공간적 제약에 따른 통신 환경 불량으로, 어떤 원격 수집기(10)는 상기 로라 게이트웨이(50)로 단일 홉 통신을 통해 데이터을 전송할 수 없는 상황이 발생한다. 특히, 상기 원격 수집기(10)와 상기 로라 게이트웨이(50) 사이의 거리가 멀거나 통신 장애가 있는 경우에 단일 홉 통신은 더욱더 어려워진다. 따라서, 본 발명에서는 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 로라 망에 직접적으로 연결할 수 없는 원격 수집기들(10)의 실질적인 통신 거리 확장을 위하여 상기 로라 중계기(30)를 채택 적용한다.Specifically, when the remote collector 10 corresponding to the terminal device is disposed inside the meter box 1 as in the present invention, due to a poor communication environment due to space constraints, a remote collector 10 may be connected to the Laura Gateway. At 50, a situation arises in which data cannot be transmitted via single hop communication. In particular, single hop communication becomes more difficult when the distance between the remote collector 10 and the Laura gateway 50 is long or there is a communication failure. Accordingly, in the present invention, in order to solve such a problem, the Laura repeater 30 is adopted to extend the actual communication distance of the remote collectors 10 that cannot be directly connected to the Laura network.
한편, 상기 원격 수집기(10)는 상기 계량기 함(1) 내부에서 상기 계량기(3)와 유선(UART)으로 연결되어, 사전에 설정된 주기마다 또는 상기 로라 게이트웨이(50)(또는 로라 중계기(30))에서 요청시마다 계량기 값, 즉 검침 데이터를 획득하여 상기 로라 망에 표준 프로토콜을 통하여 직접 전송하거나, 로라 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 상기 로라 중계기(30)로 전송한다. 즉, 상기 원격 수집기(10)는 사전에 설정된 주기마다 또는 검침 요청 명령이 있는 경우마다 유선(UART) 통신을 이용하여 상기 계량기 값을 획득(검침)하여 상기 로라 게이트웨이(50) 또는 상기 로라 중계기(30)로 전송한다.On the other hand, the remote collector 10 is connected to the meter 3 and the wire (UART) inside the meter box 1, every pre-set cycle or the Laura gateway 50 (or Laura repeater 30) At each request, the meter value, that is, meter reading data, is obtained and transmitted directly to the Laura network through a standard protocol, or transmitted to the Laura repeater 30 using a Laura-based non-standard protocol. That is, the remote collector 10 obtains (reads) the meter value by using wired communication (UART) every preset period or whenever there is a metering request command, so that the Laura gateway 50 or the Laura repeater ( 30).
상기 각 원격 수집기(10)는 상기 획득된 검침 데이터를 상기 로라 망에 직접 전송하거나 또는 상기 로라 중계기(30)로 전송하지만, 지속적으로 검침되어 획득된 검침 데이터를 내부 메모리에 저장 관리한다.Each of the remote collectors 10 directly transmits the acquired reading data to the Laura network or to the Laura repeater 30, but continuously stores and manages reading reading data in the internal memory.
상기 원격 수집기(10)들은 로라 망에 표준 프로토콜을 이용하여 직접적으로 연결할 수도 있지만, 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 경우가 있다. 이 때, 상기 로라(LoRaWAN) 망에 표준 프로토콜을 이용하여 직접 연결할 수 없는 원격 수집기들은 상기 로라 중계기(30)를 통해 상기 로라(LoRaWAN) 망에 간접적으로 연결할 수 있다. 따라서, 상기 원격 수집기들 중, 상기 로라(LoRaWAN) 망에 표준 프로토콜을 통해 직접적으로 연결할 수 없는 원격 수집기들은 상기 로라 중계기(30)에 로라(LoRaWAN) 기반 자체 프로토콜, 즉 비표준 프로토콜을 이용하여 연결되고, 상기 로라 중계기(30)가 상기 로라(LoRaWAN) 망, 즉 상기 로라 게이트웨이(50)에 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜을 이용하여 연결된다.The remote collectors 10 may be directly connected to the Laura network using a standard protocol, but may not be directly connected to the LoRaWAN network. At this time, the remote collectors that cannot be directly connected to the LoRaWAN network using a standard protocol may be indirectly connected to the LoRaWAN network through the Laura repeater 30. Accordingly, among the remote collectors, remote collectors that cannot directly connect to the LoRaWAN network through a standard protocol are connected to the Laura repeater 30 using LoRaWAN based own protocol, that is, a non-standard protocol. The Laura repeater 30 is connected to the LoRaWAN network, that is, the LoRa gateway 50 using a LoRaWAN based standard protocol.
즉, 상기 원격 수집기들 중, 상기 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기(10)들은 종단 장치로서 기존의 일반적인 로라(LoRaWAN) 네트워크 구조와 달리, 상기 로라 게이트웨이(50)와 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하는 것이 아니라, 상기 로라 중계기(30)와 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행한다. 따라서, 상기 각 원격 수집기(10)는 로라(LoRaWAN) 무선통신 모듈을 장착하되, 상기 로라 중계기(30)와 로라 통신을 수행하기 위하여, 자체적으로 채택 또는 개발 적용하는 자체 프로토콜, 즉 비표준 프로토콜 스택도 탑재하고 있다. 이에 대해서는 후술하겠다.That is, among the remote collectors, the remote collectors 10, which cannot be directly connected to the LoRaWAN network, are different from the existing LoRaWAN network structure as an end device, and are different from the Lora gateway 50 and LoRaWAN. Data communication is performed using the Lora repeater 30 and the LoRaWAN based non-standard protocol, rather than the data communication using the standard protocol. Accordingly, each of the remote collector 10 is equipped with a LoRaWAN wireless communication module, but in order to perform the Lora communication with the Lora Repeater 30, a self-protocol, that is, a non-standard protocol stack that is adopted or developed by itself. It is equipped. This will be described later.
상기 로라 중계기(30)는 상기 로라 망에 직접적으로 연결할 수 없는 각각의 원격 수집기(10)와 연결되어 상기와 같이 상기 원격 수집기(10)와 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 상기 검침 데이터를 수신받는다. 그리고, 상기 로라 중계기(30)는 상기 검침 데이터를 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜을 이용하여 상기 로라 게이트웨이(50)에 전송한다.The Laura repeater 30 is connected to each of the remote collector 10 that can not be directly connected to the Lora network, so as to read the meter data using the remote collector 10 and LoRaWAN based non-standard protocol as described above. Receive The Laura repeater 30 transmits the meter reading data to the Laura gateway 50 using a LoRaWAN based standard protocol.
구체적으로, 상기 로라 중계기(30)는 상기 원격 수집기(10)들 중, 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기(10)들로부터 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 상기 검침 데이터를 수신받고, 상기 검침 데이터를 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜로 인캡슐레이션(encapsulation)하여 로라 게이트웨이(50)를 통해 로라 네트워크 서버(70)로 전송한다.Specifically, the Laura repeater 30 uses the LoRaWAN based non-standard protocol from the remote collectors 10 that are not directly connected to the LoRaWAN network among the remote collectors 10. When received, the meter data is encapsulated in a LoRaWAN-based standard protocol and transmitted to the Laura network server 70 through the Laura gateway 50.
즉, 상기 로라 중계기(30)는 상기 로라 망에 직접 연결할 수 없는 각 원격 수집기로부터 로라(LoRaWAN) 기반 비표준(자체) 프로토콜을 통해 수신한 계량기 값, 즉 검침 데이터를 다른 프로토콜에 해당하는 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜을 통해 상기 로라 게이트웨이(50)를 경유하여 상기 로라 네트워크 서버(70)로 전송해야 한다. That is, the Lora repeater 30 is a LoRaWAN corresponding to a different protocol value of the meter value, that is, meter data received from LoRaWAN based non-standard (self) protocol from each remote collector that is not directly connected to the Lora network. It should be transmitted to the Laura network server 70 via the Laura gateway 50 through a standard protocol.
따라서, 상기 로라 중계기(30)는 상기 로라 기반 비표준 프로토콜을 통해 수신된 검침 데이터를 로라 기반 표준 프로토콜로 인캡슐레이션(encapsulation)하여 전송하는 과정을 수행한다. 구체적으로, 상기 로라 중계기(30)는 상기 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 통해 수신받은 검침 데이터를 상기 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜로 인캡슐레이션(encapsulation)하여 상기 로라 게이트웨이(50)를 통해 상기 로라 네트워크 서버(70)로 전송한다.Accordingly, the Laura repeater 30 encapsulates and transmits meter reading data received through the Laura-based non-standard protocol to the Laura-based standard protocol. Specifically, the Laura repeater 30 encapsulates meter reading data received through the LoRaWAN-based non-standard protocol into the LoRaWAN-based standard protocol to perform the encapsulation of the reading data through the Lora gateway 50. Transfer to the Laura network server 70.
따라서, 상기 로라 애플리케이션 서버(90)는 상기 로라 네트워크 서버(70)에 의하여 전송 또는 푸쉬된 상기 로라 데이터를 수신한 후, 저장 관리할 수 있고, 이를 통해 각각의 노드, 즉 각각의 계량기(3)에 대한 계량기 값을 확인, 분석 및 데이터베이스화할 수 있다. 상기 로라 네크워크 서버(70)로 수신되는 검침 데이터들은 상기 로라 중계기(30)를 통해 간접적으로 들어오는 검침 데이터 및 원격 수집기(10)로부터 직접 표준 프로토콜을 통해 직접적으로 들어오는 검침 데이터를 포함한다. 따라서, 상기 로라 애플리케이션 서버(90)는 등록 관리되는 모든 원격 수집기(10)들 각각에 대한 계량기 값을 확인, 분석 및 데이터베이스화할 수 있다.Accordingly, the Laura application server 90 may store and manage the Lora data transmitted or pushed by the Lora network server 70, thereby managing and storing each node, that is, each meter 3. You can view, analyze and database the meter values for. The meter reading data received by the Laura network server 70 includes meter reading data indirectly received through the Laura repeater 30 and meter reading data directly received through a standard protocol directly from the remote collector 10. Accordingly, the Laura application server 90 can identify, analyze, and database the meter values for each of the remote collectors 10 that are registered and managed.
한편, 상기 로라 중계기(30)는 상기 검침 데이터를 인캡슐레이션하여 전송하는 과정에서 상기 원격 수집기(10) 간의 통신 상태에 관한 정보, 즉 통신 상태 정보를 함께 포함시켜 상기 로라 게이트웨이(50)를 통해 상기 로라 네트워크 서버(70)로 전송될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.Meanwhile, in the process of encapsulating and transmitting the metering data, the Laura repeater 30 includes information regarding a communication state between the remote collectors 10, that is, communication state information together, and through the Laura gateway 50. It is desirable to be able to be transmitted to the Laura network server 70.
그러면, 상기 로라 애플리케이션 서버(90)는 상기 검침 데이터에 포함되어 있는 상기 원격 수집기(10)와 상기 로라 중계기(30) 간의 통신 상태 정보를 확인할 수 있고, 이를 통하여 상기 원격 수집기(10)와 상기 로라 중계기(30) 간의 통신 상태의 고장 진단 또는 정상 여부를 판단할 수 있으며, 이를 통해 해당 상황에 대한 신속한 대응이 가능하다는 장점을 발생시킨다.Then, the Laura application server 90 can check the communication status information between the remote collector 10 and the Laura repeater 30 included in the meter reading data, through which the remote collector 10 and the Laura It is possible to determine whether the communication status between the repeater 30 is diagnosed or normal, thereby generating an advantage that a quick response to the situation is possible.
구체적으로, 상기 로라 중계기(30)는 검침 데이터를 전송한 해당 원격 수집기(10)와의 통신 상태 정보를 상기 검침 데이터에 포함시켜 전송하고, 상기 로라 애플리케이션 서버(90)는 상기 전송된 데이터를 이용하여 상기 로라 중계기(30)와 원격 수집기(10) 간의 통신 상태를 확인할 수 있고, 이를 통해 통신 불량 또는 고장 여부에 따라 신속한 대응을 수행할 수 있다.Specifically, the Laura repeater 30 includes the communication status information with the corresponding remote collector 10 that has transmitted the metering data in the metering data, and transmits it. The Laura application server 90 uses the transmitted data. The communication state between the Laura repeater 30 and the remote collector 10 can be confirmed, and through this, a quick response can be performed according to communication failure or failure.
상기 로라 중계기(30)에 의하여 상기 검침 데이터에 더해져서 포함되는 상기 통신 상태 정보는 수신전계강도(RSSI : Received Signal Strength Indicator) 및 통신 시간을 포함한다. 따라서, 상기 로라 중계기(30)는 상기 해당 원격 수집기(10)로부터 검침 데이터가 수신되는 시점의 통신 시간과 수신전계강도 정보를 획득한 후 상기 검침 데이터에 더하여 포함시켜 전송한다. 그러면, 상기 로라 애플리케이션 서버(90)에서는 상기 전송된 데이터에서 상기 수신전계강도와 통신 시간을 추출하여 상기 원격 수집기(10)와 상기 로라 중계기(30) 간의 통신 상태를 확인할 수 있다.The communication state information included in addition to the meter reading data by the Laura repeater 30 includes a received signal strength indicator (RSSI) and a communication time. Accordingly, the Laura repeater 30 obtains the communication time and the received electric field strength information at the time point when the meter data is received from the corresponding remote collector 10, and transmits it in addition to the meter data. Then, the Laura application server 90 can check the communication state between the remote collector 10 and the Laura repeater 30 by extracting the received electric field strength and the communication time from the transmitted data.
상기 로라 애플리케이션 서버(90)는 상기 로라 네트워크 서버(70)로 전송된 검침 데이터를 포함한 데이터를 전송받아 저장 및 관리한다. 구체적으로, 상기 로라 네트워크 서버(70)는 상기 검침 데이터를 포함한 데이터를 전송받은 후, 상기 로라 애플리케이션 서버(90)로 푸쉬하여 전송한다. 그러면, 상기 로라 애플리케이션 서버(90)는 상기 전송 데이터를 저장 및 관리, 분석 및 데이터베이스화한다. 이를 통해, 상기 로라 애플리케이션 서버(90)는 각각의 노드에 대한 검침 데이터, 즉 계량기 값을 확인할 수 있고, 더 나아가 상기 로라 중계기(30)와 상기 원격 수집기(10) 간의 통신 상태를 확인할 수 있다.The Laura application server 90 receives, stores, and manages data including meter reading data transmitted to the Laura network server 70. Specifically, the Laura network server 70 pushes and transmits the data including the meter reading data to the Laura application server 90. The Laura application server 90 then stores and manages, analyzes, and databases the transmission data. Through this, the Laura application server 90 may check the metering data, that is, the meter value for each node, and further, may check the communication state between the Laura repeater 30 and the remote collector 10.
이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 실시예에 따른 로라 기반 원격 검침 시스템(100)은 로라 중계기(30)를 추가적으로 포함하여 기존의 로라 공용망 또는 사설망을 통해 검침 데이터가 송수신될 수 있도록 한다. 즉, 상기 원격 수집기(10)들 일부는 상기 로라 망에 직접 연결하여 검침 데이터를 송수신할 수 있고, 상기 로라 망에 직접 연결할 수 없는 다른 일부 원격 수집기들은 상기 로라 중계기(30)를 통해 상기 로라 망에 간접적으로 연결하여 검침 데이터를 송수신할 수 있다. The Laura-based remote meter reading system 100 according to the embodiment of the present invention having the above configuration further includes a Laura repeater 30 to allow meter reading data to be transmitted and received through an existing Laura common or private network. That is, some of the remote collectors 10 may directly connect to the Laura network to transmit and receive meter reading data, and some other remote collectors that cannot directly connect to the Laura network may be connected to the Laura network through the Laura repeater 30. Indirect connection to the meter can send and receive meter data.
따라서, 상기 원격 수집기(10)들 각각은 상기 로라 망에 직접적으로 연결하기 위한 로라 기반 표준 프로토콜 스택을 탑재함과 동시에, 상기 로라 망에 직접 연결할 수 없는 경우에 상기 로라 중계기(30)에 연결하기 위한 로라 기반 비표준 프로토콜 스택을 탑재하고 있다. 상기 각각의 원격 수집기(10)는 상기 계량기 함(1)에 설치시에 1차적으로 로라 기반 표준 프로토콜을 이용하여 직접 로라 망에 연결을 시도하고, 상기 로라 망에 직접 연결할 수 없는 경우에만 상기 로라 중계기(30)를 통하여 상기 로라 망에 간접적으로 연결하기 위하여, 2차적으로 로라 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 상기 로라 중계기(30)에 연결한다.Thus, each of the remote collectors 10 is equipped with a Laura-based standard protocol stack for directly connecting to the Laura network, and at the same time connecting to the Laura repeater 30 when it cannot connect directly to the Laura network. It is equipped with a Laura based non-standard protocol stack. When each remote collector 10 is installed in the meter box 1, the remote collector 10 first attempts to connect directly to the Laura network using a Laura-based standard protocol, and only if the direct connection to the Laura network is impossible. In order to indirectly connect to the Lora network through the repeater 30, the Lora repeater 30 is secondarily connected using a Lora-based non-standard protocol.
구체적으로, 상기 각각의 원격 수집기(10)는 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜 스택과 비표준 프로토콜 스택을 함께 내장하고, 1차적으로 상기 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜 스택을 활성화시켜 상기 로라 게이트웨이(50)를 통해 로라(LoRaWAN) 망에 연결을 시도하며, 연결 시도 결과 상기 로라(LoRaWAN) 망에 연결되면 상기 로라 게이트웨이(50)를 통해 직접적으로 상기 로라(LoRaWAN) 망과 데이터 통신을 수행하고, 상기 로라(LoRaWAN) 망에 연결되지 않으면 2차적으로 상기 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜 스택을 활성화시켜 상기 로라 중계기(30)를 통해 간접적으로 상기 로라(LoRaWAN) 망과 데이터 통신을 수행한다.In detail, each of the remote collectors 10 embeds a LoRaWAN-based standard protocol stack and a non-standard protocol stack together, and primarily activates the LoRaWAN-based standard protocol stack to enable the Laura gateway 50. Attempts to connect to the LoRaWAN network through, and when connected to the LoRaWAN network as a result of the connection attempt to perform data communication with the LoRaWAN network directly through the LoRa gateway 50, and the LoraWAN network If not connected to the (LoRaWAN) network, the LoRaWAN-based non-standard protocol stack is secondarily activated to indirectly communicate data with the LoRaWAN network through the Laura repeater 30.
이와 같이, 본 발명에 따른 상기 각 원격 수집기(10)는 로라 기반 표준 프로토콜 스택과 비표준(자체) 프로토콜 스택을 함께 내장하고 있다. 상기 각 원격 수집기(10)는 먼저 해당 설치 위치에서 설치자 등의 관련자에 의하여 로라 망(로라 공용망 또는 사설망)의 로라 게이트웨이(50)(또는 BS(Base Station))로 연결을 시도한다.As such, each of the remote collectors 10 according to the present invention includes a Laura-based standard protocol stack and a non-standard (own) protocol stack together. Each of the remote collectors 10 first attempts to connect to the Laura gateway 50 (or BS (Base Station)) of the Laura network (Rora public network or private network) by a related person such as an installer at the corresponding installation location.
이 과정을 통하여 상기 로라 애플리케이션 서버(90)는 로라 망에 직접 연결한 원격 수집기들과 직접 연결하지 못한 원격 수집기들의 정보를 수집하고 저장 관리한다. 상기 로라 애플리케이션 서버(90)는 원격 검침 관리자용 서버로서, 사전에 각 노드에 설치될 원격 수집기의 정보를 저장 관리하고 있기 때문에, 상기 네트워크 서버(70)로부터 들어오는 데이터가 어떤 노드의 데이터인지를 확인함으로써, 상기 로라 망에 직접 연결할 수 있는 노드, 즉 원격 수집기(10)들과 직접 연결할 수 없는 원격 수집기(10)들을 분류할 수 있다.Through this process, the Laura application server 90 collects and stores information on remote collectors that are not directly connected to the remote collectors directly connected to the Laura network. The Laura Application Server 90 is a server for a remote meter reading manager, and since it stores and manages information of a remote collector to be installed in each node in advance, it is checked which node data is received from the network server 70. By doing so, it is possible to classify nodes that can be directly connected to the Laura network, that is, remote collectors 10 that cannot be directly connected to the remote collectors 10.
상기 로라 애플리케이션 서버(90)는 통신 거리 또는 장애물에 의해 상기 로라 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기(10)로부터 데이터를 전혀 받을 수 없고, 데이터를 수신받더라도 데이터 수신이 원활하지 않은 경우에, 해당 노드들의 원격 수집기들은 로라 망에 직접 연결할 수 없는 노드로 분류한다. 즉, 상기 로라 애플리케이션 서버(90)는 사전에 등록되어 관리되는 원격 수집기임에도 불구하고, 데이터 수신이 이루어지지 않거나 데이터 수신이 불량 또는 원활하지 않는 경우에, 해당 원격 수집기들은 로라 망에 직접 연결할 수 없는 것으로 분류한다.The Laura application server 90 cannot receive data from the remote collector 10 that cannot connect directly to the Laura network due to a communication distance or an obstacle, and if the data is not smoothly received even if the data is received, the corresponding node. Remote collectors are classified as nodes that cannot connect directly to the Laura network. That is, although the Laura application server 90 is a remote collector which is registered and managed in advance, when the data reception is not performed or the data reception is poor or not smooth, the remote collectors cannot directly connect to the Laura network. Classify as
이와 같이, 상기 로라 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기(10)들은 설치자 등 관련자의 조작에 따라 명령을 통해 2차적으로 상기 로라 기반 비표준 프로토콜 스택을 활성화시켜 상기 로라 중계기(30)와 통신을 연결하여 수행한다. 즉, 관련자는 상기 로라 애플리케이션 서버(90)에 분류된 정보를 통해 상기 로라 망에 직접 연결할 수 없는 해당 원격 수집기(10)를 알 수 있기 때문에, 해당 원격 수집기(10)를 조작하여 로라 기반 비표준 프로토콜 스택을 활성화시켜 상기 로라 중계기(30)와 비표준 프로토콜을 통해 연결하여 데이터 통신이 수행될 수 있도록 할 수 있다.As such, the remote collectors 10, which cannot be directly connected to the Lora network, activate communication with the Lora-based non-standard protocol stack through commands according to an operator's operation, such as an installer, thereby connecting communication with the Lora repeater 30. To perform. That is, the related party can know the remote collector 10 that can not connect directly to the Laura network through the information classified in the Laura Application Server 90, so that the remote collector 10 can be operated to operate the Laura-based non-standard protocol. The stack may be activated to connect to the Laura repeater 30 through a non-standard protocol so that data communication may be performed.
상기 로라 기반 비표준 프로토콜 스택의 활성화 명령은 관련자가 각 원격 수집기(10)로 UART 등의 추가적인 유선 연결을 통하여 실행할 수도 있고, 부가적인 무선 설정장비를 이용하여 실행할 수도 있다. 즉, 상기 로라 기반 비표준 프로토콜 스택의 활성화 명령은 관련자가 조작 장비를 상기 해당 원격 수집기에 유선 또는 무선으로 연결하여 실행할 수 있다.The activation command of the Laura-based non-standard protocol stack may be executed by the person concerned through an additional wired connection such as a UART to each remote collector 10 or by using an additional wireless setting device. That is, the activation command of the Lora-based non-standard protocol stack can be executed by the person connected to the corresponding remote collector by wire or wirelessly.
한편, 상기 각 원격 수집기(10)는 1차적으로 로라 기반 표준 프로토콜 스택으로 로라 망에 직접 연결을 시도한 결과, 상기 로라 망에 직접 연결이 이루어지지 않으면, 상기와 같이 관련자의 조작에 따른 명령을 통해 로라 기반 비표준 프로토콜 스택을 활성화시키는 것이 아니라, 스스로 자동으로 로라 기반 비표준 프로토콜 스택을 활성화시켜 상기 로라 중계기(30)에 연결될 수도 있다. 즉, 상기 각 원격 수집기(10)는 상기 로라 망에 직접 연결할 수 없는 경우, 사전 모드 설정에 따라, 외부 명령에 따라 수동으로 상기 로라 기반 비표준 프로토콜 스택을 활성화시켜 상기 로라 중계기(30)에 연결될 수도 있고, 자동으로 로라 기반 비표준 프로토콜 스택을 활성화시켜 상기 로라 중계기(30)에 연결될 수도 있다.On the other hand, each of the remote collector 10 is a first attempt to directly connect to the Laura network with a Laura-based standard protocol stack, if a direct connection is not made to the Laura network, as described above through the command according to the operation of the relevant person Instead of activating the Laura based nonstandard protocol stack, it may be automatically connected to the Laura repeater 30 by automatically activating the Laura based nonstandard protocol stack. That is, when each remote collector 10 cannot directly connect to the Laura network, the remote collector 10 may be connected to the Laura repeater 30 by manually activating the Laura based non-standard protocol stack according to an external command according to a preset mode setting. It can also be automatically connected to the Laura repeater 30 by activating the Laura based non-standard protocol stack.
이와 같은 방식으로 상기 원격 수집기들, 즉 상기 로라 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기들 각각은 검침 데이터를 상기 로라 중계기(30)에 전송한다. 그러면, 상기 로라 중계기(30)는 다운 링크를 통해 들어오는 상기 검침 데이터를 업 링크로 상기 로라 게이트웨이(50)를 통해 상기 네트워크 서버(70)로 전송한다.In this manner, each of the remote collectors, that is, remote collectors that cannot be directly connected to the Laura network, transmits meter reading data to the Laura Repeater 30. Then, the Laura repeater 30 transmits the metering data coming through the downlink to the network server 70 through the Laura gateway 50 on the uplink.
상기 로라 중계기(30)는 듀얼 밴드 중계기로서, 서로 독립적인 로라 무선 통신 모듈을 구비하여 다운 링크 통신과 업 링크 통신이 독립적으로 진행될 수 있도록 한다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 상기 로라 중계기(30)는 상기 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기(10)들과 상기 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하기 위한 다운 링크용 로라 무선 통신 모듈 및 상기 다운 링크용 로라 무선 통신 모듈과 별도로 상기 로라 게이트웨이(50)와 상기 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하기 위한 업 링크용 로라 무선 통신 모듈을 구비하여 구성된다.The Laura repeater 30 is a dual band repeater, and includes a Laura wireless communication module independent of each other so that downlink communication and uplink communication can be independently performed. To this end, the Laura repeater 30 according to the present invention uses the remote collectors 10 that are not directly connected to the LoRaWAN network and down to perform data communication using the LoRaWAN based non-standard protocol. In addition to the Laura wireless communication module for link and the Laura wireless communication module for downlink, there is provided a Laura wireless communication module for uplink for performing data communication using the Laura gateway 50 and the LoRaWAN based standard protocol. It is configured by.
상기 업 링크용 로라 무선 통신 모듈은 상기 로라 중계기(30)와 상기 로라 게이트웨이(50) 사이에서 로라 기반 표준 프로토콜을 통해 데이터 통신, 구체적으로 검침 데이터 송수신이 이루어지도록 하고, 상기 다운 링크용 로라 무선 통신 모듈은 상기 로라 중계기(30)와 상기 수집기(10) 사이에서 로라 기반 비표준(자체) 프로토콜을 통해 데이터 통신, 구체적으로 검침 데이터 송수신이 이루어지도록 한다.The uplink Laura wireless communication module allows data communication, specifically, reading / receiving meter reading data, between the Laura repeater 30 and the Laura Gateway 50 through a Laura-based standard protocol, and performing the downlink Laura wireless communication. The module allows data communication, specifically, reading and receiving of data, between the Laura repeater 30 and the collector 10 through a Laura-based non-standard (self) protocol.
상기 로라 중계기(30)는 상기 다운 링크를 통해 연결된 원격 수집기(10)들을 관리하고, 각 원격 수집기(10)들로부터 수신되는 비표준 프로토콜의 검침 데이터를 로라 기반 표준 프로토콜로 인캡슐레이션(encapsulation)을 하여 상기 로라 게이트웨이(50)를 통해 상기 로라 네트워크 서버(70)로 전송한다.The Laura repeater 30 manages the remote collectors 10 connected through the downlink, and encapsulates the non-standard protocol reading data received from each of the remote collectors 10 into the Laura-based standard protocol. It transmits to the Laura network server 70 through the Laura gateway 50.
상기 로라 중계기(30)는 복수의 원격 수집기(10)들을 관리하고, 이들 각각과 검침 데이터를 효율적으로 송수신할 수 있도록 하기 위하여, 다운링크 노드 수, 즉 연결된 원격 수집기들 수에 따라 타임 슬롯을 할당하여 탄력적인 스케줄링을 수행하는 것이 바람직하다. The Laura repeater 30 manages a plurality of remote collectors 10 and allocates time slots according to the number of downlink nodes, that is, the number of connected remote collectors, so as to efficiently transmit and receive meter data with each of them. It is desirable to perform elastic scheduling.
또한, 각각의 원격 수집기(10)들이 상기 로라 중계기(30)와 데이터 송수신, 즉 검침 데이터 송수신을 수행할 수 있는 시간에 해당하는 자신의 타임 슬롯을 할당받고, 이 할당된 타임 슬롯에서만 깨어나서 상기 로라 중계기와 데이터 통신, 즉 검침 데이터 송수신을 수행하고 나머지 시간에는 슬립(sleep) 상태를 유지되며, 상기 로라 중계기(30) 역시 상기 할당된 타임 슬롯 이외의 타임 슬롯, 즉 할당되지 않는 비어있는 타임 슬롯에서는 슬립 상태를 유지할 수 있도록 관리될 수 있도록 한다.In addition, each of the remote collector 10 is assigned its own time slot corresponding to the time to perform data transmission and reception, that is, the meter data transmission and reception with the Laura repeater 30, and wakes up only in the assigned time slot Data communication with the repeater, i.e., transmitting / receiving meter reading data and remaining in a sleep state for the rest of the time, the Laura repeater 30 also has a time slot other than the allocated time slot, that is, in an unassigned empty time slot It can be managed to maintain the sleep state.
구체적으로, 상기 로라 중계기(30)는 상기 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하는 상기 원격 수집기(10)들 각각에게 타임 슬롯을 할당하여 스케줄링하고, 상기 각각의 원격 수집기(10)는 할당된 자신의 타임 슬롯에서만 깨어나서 상기 로라 중계기(30)와 데이터 통신을 수행하며, 상기 로라 중계기(30)는 상기 각각의 원격 수집기(10)에 할당된 타임 슬롯마다 깨어나서 데이터 통신을 수행하고 비어 있는 타임 슬롯에서는 슬립(sleep) 상태를 유지한다. 결과적으로, 상기 각 원격 수집기(10) 및 상기 로라 중계기(30)는 데이터 통신, 즉 검침 데이터 송수신을 수행할 때에만 깨어나서 데이터 통신을 수행하고, 나머지 시간에는 슬립 상태를 유지함으로써, 전력 소모를 최소화할 수 있다.Specifically, the Laura repeater 30 allocates and schedules a time slot to each of the remote collectors 10 performing data communication using the LoRaWAN based non-standard protocol, and each of the remote collectors 10 ) Wakes up only in its assigned time slot to perform data communication with the Laura repeater 30, and the Laura repeater 30 wakes up and performs data communication for each time slot assigned to each remote collector 10. In an empty time slot, it sleeps. As a result, each of the remote collector 10 and the Laura repeater 30 wakes up and performs data communication only when performing data communication, that is, reading / receiving meter data, and maintains a sleep state at other times, thereby minimizing power consumption. can do.
이를 위하여, 상기 로라 중계기(30)는 상기 각각의 원격 수집기(10)들이 연결되면, 각각의 원격 수집기(10)들과의 데이터 통신을 수행하기 위하여, 각 원격 수집기(10)들에게 타임 슬롯을 할당하고, 저장 관리한다. 그리고, 상기 로라 중계기(30)는 상기 연결되는 각 원격 수집기(10)에게 연결 확인에 해당하는 ack 메시지와 함께 시간 동기화를 위한 자신의(로라 중계기의) 현재시간 정보와 상기 할당된 타임 슬롯 정보를 전송한다. To this end, when the respective remote collectors 10 are connected, the Laura repeater 30 receives a time slot for each of the remote collectors 10 to perform data communication with each of the remote collectors 10. Allocate and store. In addition, the Laura repeater 30 transmits the current time information and the assigned time slot information of its own (for the Laura repeater) for time synchronization with an ack message corresponding to the connection confirmation to each of the connected remote collectors 10. send.
그러면, 상기 각 원격 수집기(10)는 상기 수신된 로라 중계기의 현재시간을 자신의(원격 수집기의) 현재시간으로 설정하여 시간 동기화를 지속적으로 유지하고, 상기 할당된 타임 슬롯의 정보를 저장 관리한다. 이후, 상기 각 원격 수집기(10)는 자신에게 할당된 타임 슬롯에서만 깨어나서 상기 로라 중계기(30)와 데이터 통신, 즉 검침 데이터 송수신을 수행하고, 데이터 송수신이 완료되면, 다음 자신의 타임 슬롯이 도달할 때까지 다시 슬립 상태를 유지한다.Then, each of the remote collector 10 sets the current time of the received Laura repeater to the current time of its own (remote collector) to maintain time synchronization continuously and to store and manage the information of the allocated time slot. . Thereafter, each of the remote collectors 10 wakes up only in the time slots assigned to the remote collector 10 to perform data communication, that is, reading / receiving meter reading data with the Laura repeater 30, and when the data sending / receiving is completed, the next time slot of its own may arrive. It stays in sleep until
상기 로라 중계기(30)는 상기 각각의 원격 수집기(10)들에 할당된 타임 슬롯들을 저장 관리하여 스케줄링하기 때문에, 상기 각각의 원격 수집기(10)들이 자신의 타임 슬롯에서 깨어날 때, 이와 동시에 깨어나서 상기 해당 원격 수집기와 데이터 통신, 즉 검침 데이터 송수신을 수행할 수 있고, 상기 로라 중계기(30) 역시 상기 각각의 원격 수집기(10)들과 데이터 송수신을 완료하면, 다음 원격 수집기에 할당된 타임 슬롯에 도달할 때까지 슬립 상태를 유지한다. 즉, 상기 로라 중계기(30)는 할당된 모든 타임 슬롯에서는 깨어나서 해당 원격 수집기와 데이터 통신을 수행하고, 나머지 타임 슬롯 즉, 할당되지 않고 비어있는 타임 슬롯에서는 슬립 상태를 유지한다. 결과적으로, 상기 원격 수집기들 및 로라 중계기는 전력 소모를 최소화시킬 수 있다. 다만, 상기 로라 중계기(30)는 초기 셋업 기간에는 각각의 원격 수집기들을 연동시켜야 하기 때문에, 상기 로라 애플리케이션 서버(90)에서 보낸 저전력 스케줄 명령이 상기 로라 네크워크 서버(70)를 통해 수신되기 전까지는 슬립 모드로 전환하지 않고 지속적으로 전송되는 신규한 원격 수집기의 데이터를 처리하고 등록할 수 있다.Since the Laura repeater 30 stores and manages and schedules the time slots assigned to the respective remote collectors 10, when each of the remote collectors 10 wakes up from their time slot, they wake up at the same time. It is possible to perform data communication with the corresponding remote collector, that is, sending and receiving meter data, and when the Laura repeater 30 also completes data transmission and reception with each of the remote collectors 10, the time slot assigned to the next remote collector is reached. Sleep until That is, the Laura repeater 30 wakes up in all assigned time slots and performs data communication with the corresponding remote collector, and maintains a sleep state in the remaining time slots, that is, unassigned and empty time slots. As a result, the remote collectors and the Laura repeater can minimize power consumption. However, since the Laura repeater 30 needs to interlock each of the remote collectors in the initial setup period, the sleep relay 30 sleeps until the low power schedule command sent from the Laura application server 90 is received through the Laura network server 70. It can process and register data from new remote collectors that are continuously transmitted without going into mode.
상기 각각의 할당된 타임 슬롯에서 깨어난 각 원격 수집기가 전송한 검침 데이터는 상기 로라 중계기(30)가 로라 기반 표준 프로토콜로 인캡슐레이션하여 상위 노드, 즉 로라 게이트웨이(50)로 전송한다. 상기 로라 중계기(30)에서 상기 로라 게이트웨이(50)로의 검침 데이터 전송은 두 가지 모드, 즉 바이패스(bypass) 모드와 저장 및 포워드(store - and - forward) 모드 중 하나로 진행될 수 있다.The metering data transmitted by each remote collector waking up in each allocated time slot is encapsulated by the Laura repeater 30 using a Laura-based standard protocol and transmitted to a higher node, that is, the Laura gateway 50. The meter data transmission from the Laura repeater 30 to the Laura gateway 50 may be performed in one of two modes, a bypass mode and a store-and-forward mode.
상기 바이패스 모드는 상기 로라 중계기(30)가 상기 각 원격 수집기(10)로부터 검침 데이터를 수신하자마자 바로 상위 노드인 상기 로라 게이트웨이(50)로 전송하는 방법이다. 이 경우, 상기 각각의 원격 수집기에게 할당된 타임 슬롯은 상기 로라 중계기(30)가 전송한 검침 데이터가 상기 로라 게이트웨이(50)로 수신이 완료되는 시간까지 포함한다. The bypass mode is a method in which the relay repeater 30 transmits the reading data from each of the remote collectors 10 to the Laura gateway 50 which is a higher node. In this case, the time slot allocated to each of the remote collectors includes the time when the meter reading data transmitted by the Laura repeater 30 is completed by the Laura Gateway 50.
상기 바이패스 모드는 상기 원격 수집기에서 전송한 검침 데이터를 수신한 상기 로라 중계기(30)가 ack 메시지를 보내지 않고, 바로 상기 검침 데이터를 상기 로라 게이트웨이(50)로 전송하며, 상기 로라 게이트웨이(50)가 ack 메시지를 전송하면 상기 로라 중계기(30)를 거쳐 상기 해당 원격 수집기(10)로 수신되는 방법으로 데이터 송수신이 이루어지기 때문에, 상기 원격 수집기(10)에서는 상기 로라 중계기(30)가 상기 로라 게이트웨이(50)로부터 받아서 전달해 주는 ack 메시지를 기다려야 한다. 따라서, 상기 각 원격 수집기(10)에게 할당되는 타임 슬롯은 상기 원격 수집기가 상기 로라 게이트웨이(50)에 의하여 전송된 ack 메시지를 수신 완료하는 시간까지 포함한다,In the bypass mode, the roller repeater 30 receiving the meter data transmitted from the remote collector does not send an ack message, and immediately transmits the meter data to the roller gateway 50, and the roller gateway 50. Transmits an ack message, the data is transmitted / received by the method that is received by the corresponding remote collector 10 via the Laura repeater 30, and in the remote collector 10, the Laura repeater 30 is connected to the Laura gateway. You must wait for an ack message to receive from 50. Thus, the time slot allocated to each remote collector 10 includes the time until the remote collector completes receiving an ack message sent by the Laura gateway 50,
한편, 상기 저장 및 포워드(store - and - forward) 모드는 상기 로라 중계기(30)가 상기 각각의 원격 수집기(10)로부터 검침 데이터를 연속적으로 수신하여 저장한 후, 특정의 비어있는 타임 슬롯에서 상기 저장된 검침 데이터들을 한번에 상기 로라 게이트웨이(50)로 전송하는 방법이다.On the other hand, the store-and-forward mode is that the Laura repeater 30 continuously receives and stores metering data from each of the remote collectors 10, and then stores the data in a specific empty time slot. The stored metering data is transmitted to the Laura gateway 50 at a time.
즉, 상기 저장 및 포워드(STORE-AND-FORWARD) 방식은 상기 로라 중계기(30) 내부에 구비되는 큐를 이용하여 상기 각각의 원격 수집기로부터 수신되는 검침 데이터를 연속적으로 상기 큐에 저장하고, 사전에 설정된 비어있는 타임 슬롯이 나타나면 이때 한꺼번에 지금까지 큐에 저장된 원격 수집기들의 검침 데이터들을 전송하는 방식이다. 이 방식에서 상기 로라 중계기(30)는 상기 각 원격 수집기(10)로부터 검침 데이터를 수신받으면, ack 메시지를 해당 원격 수집기에게 전송한다.That is, the STORE-AND-FORWARD scheme continuously stores the meter reading data received from each of the remote collectors in the queue using a queue provided in the Laura repeater 30, and in advance. When the set empty time slot appears, it is a method of transmitting the meter data of the remote collectors stored in the queue all at once. In this manner, when the Laura repeater 30 receives the metering data from each of the remote collectors 10, the Laura repeater 30 transmits an ack message to the corresponding remote collectors.
한편, 상기 로라 중계기(30)는 인접하는 다른 로라 중계기와 통신 충돌을 회피하여 데이터 통신을 수행하는 것이 바람직하다. 표준 로라 망에서의 각 기기는 해당 지역 주파수에 맞게 할당된 다수의 업링크 채널을 이용하여 주파수 호핑을 통해 데이터를 전송하고, LBT(Listen Before Talk) 기능을 사용하여 기기 간 동시 전송에 따른 충돌을 회피한다. 하지만, 표준 로라 망이 아닌 경우에는 주파수 호핑을 이용할 수 없기 때문에, 서로 주파수가 다른 전용 채널을 할당하여 통신 충돌을 회피할 수 있다.On the other hand, it is preferable that the Laura repeater 30 performs data communication by avoiding a communication collision with another adjacent Laura repeater. Each device in the standard Lora network transmits data through frequency hopping using a number of uplink channels allocated to the local frequency, and uses the LBT (Listen Before Talk) function to avoid collision due to simultaneous transmission between devices. Evade. However, since the frequency hopping cannot be used in the case of non-standard Laura networks, communication collision can be avoided by allocating dedicated channels having different frequencies from each other.
구체적으로, 본 발명은 로라 중계기(30)를 기준으로 업 링크 통신의 경우에는 로라 표준을 따르기 때문에 가능한 여러 채널을 주파수 호핑하여 통신할 수 있고, 다운 링크 통신의 경우에는 비표준으로 동작하기 때문에 주파수 호핑을 사용하지 않고, 서로 주파수가 다른 전용의 채널을 통해 통신할 수 있도록 구성하기 때문에, 업링크 및 다운링크 각각에서의 통신 충돌을 회피할 수 있도록 하는 장점이 있다.Specifically, since the present invention is based on the Laura repeater 30 in accordance with the Laura standard in the case of uplink communication, it is possible to communicate by frequency hopping as many channels as possible, and in the case of downlink communication frequency hopping Since it can be configured to communicate through a dedicated channel having a different frequency from each other, there is an advantage in that communication collision in each of the uplink and the downlink can be avoided.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따른 로라 기반 원격 검침 시스템(100)의 동작을 도 3을 참조하여 간략하게 설명하면 다음과 같다.The operation of the Laura-based remote meter reading system 100 according to an embodiment of the present invention described above will be briefly described with reference to FIG. 3.
일단, 원격 수집기(10)들이 로라 기반 표준 프로토콜을 이용하여 로라 망에 직접 연결을 시도한다(S10). 즉, 상기 원격 수집기(10)들은 각각 1차적으로 표준 로라 망에 연결을 시도한다. 이후, 직접 연결이 완료되는지를 판단한다(S20). 판단 결과, 상기 표준 로라 망에 직접 연결이 완료되면, 로라 망과 로라 기반 표준 프로토콜을 통해 데이터 송수신을 수행한다(S21).Once, the remote collector 10 attempts to connect directly to the Laura network using the Laura-based standard protocol (S10). That is, the remote collectors 10 first attempt to connect to the standard Laura network. Then, it is determined whether the direct connection is completed (S20). As a result of the determination, when the direct connection to the standard Laura network is completed, data transmission and reception are performed through the Laura network and the Laura-based standard protocol (S21).
반면, 로라 망에 직접적으로 연결을 할 수 없는 경우에는, 2차적으로 비표준 프로토콜을 이용하여 로라 중계기에 연결된다. 즉, 상기 로라 망에 직접 연결되지 못한 원격 수집기들이 로라 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 로라 중계기(30)에 연결되어 저장 관리되고, 슬립 상태를 유지한다(S30). 상기 원격 수집기들의 연결 방법, 상기 로라 중계기(30)가 상기 연결된 원격 수집기들을 관리하고 타임 슬롯을 할당하는 방법은 상술한 내용을 따른다.On the other hand, if the direct connection to the Laura network is not possible, the secondary connection is made to the Laura repeater using a non-standard protocol. That is, the remote collectors that are not directly connected to the Laura network are connected to the Laura repeater 30 using the Laura-based non-standard protocol, are managed and stored, and maintain a sleep state (S30). The method of connecting the remote collectors and the method of the Laura repeater 30 managing the connected remote collectors and allocating time slots are as described above.
각각의 원격 수집기(10)들은 자신이 데이터 통신을 수행할 수 있는 시간인 타임 슬롯을 할당받는다. 따라서, 각각의 원격 수집기들은 자신의 타임 슬롯인지 지속적으로 확인한다(S40). 상기 확인 결과, 자신의 타임 슬롯에 도달하면, 각 원격 수집기가 자신의 타임 슬롯에서 깨어나서 로라 중계기와 데이터 통신을 수행하고 로라 중계기가 각 원격 수집기로부터 수신받은 데이터를 업링크한다(S50). 각각의 원격 수집기와 로라 중계기 사이 및 로라 중계기와 로라 게이트웨이 사이의 데이터 송수신 방법에 대해서는 전술한 바에 따른다. 즉, 로라 중계기를 기준으로 다운링크 및 업링크에 관한 데이터 통신은 이미 설명한 방법에 의한다.Each remote collector 10 is assigned a time slot, which is the time for which it can perform data communication. Therefore, each remote collector continuously checks whether it is its time slot (S40). As a result of the check, when the time slot is reached, each remote collector wakes up from its time slot to perform data communication with the Laura repeater, and the Laura repeater uplinks the data received from each remote collector (S50). The method of transmitting and receiving data between each remote collector and the Laura repeater and between the Laura repeater and the Laura gateway is as described above. That is, data communication on the downlink and uplink based on the Laura repeater is based on the method described above.
상기와 같이 데이터 송수신이 완료되면, 각각의 관련 원격 수집기와 로라 중계기는 슬립 상태를 전환한다(S60). 각각의 원격 수집기는 자신의 다음 타임 슬롯이 도달할 때까지 슬립 상태를 유지하고, 상기 로라 중계기는 다른 원격 수집기에게 할당된 다른 타임 슬롯이 도달할 때까지 슬립 상태를 유지한다. 즉, 상기 로라 중계기는 각각의 원격 수집기에게 할당된 타임 슬롯 이외의 비어있는 타임 슬롯에서 슬립 상태를 유지한다. 결과적으로 원격 수집기들과 로라 중계기는 전력 소모를 최소화할 수 있다.When the data transmission and reception is completed as described above, each of the associated remote collector and the Laura repeater switch to the sleep state (S60). Each remote collector sleeps until its next time slot arrives, and the Laura repeater sleeps until another time slot assigned to another remote collector arrives. That is, the Laura repeater sleeps in an empty time slot other than the time slot assigned to each remote collector. As a result, remote collectors and Laura repeaters can minimize power consumption.
이상에서와 같이 본 발명은 특정의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 단순한 설계변경이나 관용수단의 치환 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.As described above, the present invention has been illustrated and described with reference to specific preferred embodiments, but is not limited to the above-described embodiments, and simple design changes and substitution of conventional means within the scope not changing the technical gist of the present invention. It is also clear that the case belongs to the protection scope of the present invention.
본 발명에 따른 로라 기반 원격 검침 시스템은 로라(LoRaWAN)를 기반하여 계량기 값에 해당하는 검침 데이터를 송수신하도록 구성하되, 계량기 함 내부에 배치되어 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기들과 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하고, 로라 게이트웨이를 통해 로라 네트워크 서버와는 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하는 로라 중계기를 추가 구성하기 때문에, 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기들도 로라 중계기를 통하여 간접적으로 로라(LoRaWAN) 망에 연결될 수 있도록 하고, 이로 인하여 로라(LoRaWAN) 망의 활용을 극대화시킬 수 있고, 상기 계량기 함 내부에 배치되는 상기 원격 수집기와 상기 로라 게이트웨이 간의 단일 홉(one hop) 통신 난점을 해결할 수 있으며, 상기 원격 수집기와 상기 로라 게이트웨이 간의 통신 거리가 실질적으로 확장될 수 있도록 하는 산업상의 이용가능성이 있다.Lora-based remote metering system according to the present invention is configured to transmit and receive the meter data corresponding to the meter value based on LoRaWAN, and disposed in the meter box and can not be connected directly to the LoRaWAN network and remote collectors Since it performs data communication using LoRaWAN based non-standard protocol, and additionally configures a Laura repeater that performs data communication using LoRaWAN based standard protocol through a Laura gateway, LoRaWAN) remote collectors that can not be directly connected to the network can also be indirectly connected to the LoRaWAN network through the Laura repeater, thereby maximizing the utilization of the LoRaWAN network, and placed inside the meter box. Addressing one hop communication difficulty between the remote collector and the Laura gateway And industrial applicability such that the communication distance between the remote collector and the Laura gateway can be substantially extended.

Claims (4)

  1. 각 계량기 함 내부에 배치되어 계량기 값에 해당하는 검침 데이터를 주기마다 또는 요청시마다 획득하여 전송하는 원격 수집기들;Remote collectors disposed inside each meter box to acquire and transmit metering data corresponding to a meter value every cycle or on request;
    상기 원격 수집기들 중, 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기들로부터 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 상기 검침 데이터를 수신받고, 상기 검침 데이터를 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜로 인캡슐레이션(encapsulation)하여 로라 게이트웨이를 통해 로라 네트워크 서버로 전송하는 로라 중계기;Among the remote collectors, the meter receives the meter data using a LoRaWAN-based non-standard protocol from remote collectors that cannot directly connect to a LoRaWAN network, and reads the meter data into a LoRaWAN-based standard protocol. A Laura repeater that encapsulates and transmits the encapsulation to the Laura network server through the Laura gateway;
    상기 로라 네트워크 서버로 전송된 검침 데이터를 전송받아 저장 및 관리하는 로라 애플리케이션 서버를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 로라 기반 원격 검침 시스템.A Laura-based remote meter reading system comprising a Laura application server for receiving, storing and managing the meter reading data transmitted to the Laura network server.
  2. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 원격 수집기는 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜 스택과 비표준 프로토콜 스택을 함께 내장하고, 1차적으로 상기 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜 스택을 활성화시켜 상기 로라 게이트웨이를 통해 로라(LoRaWAN) 망에 연결을 시도하며, 연결 시도 결과 상기 로라(LoRaWAN) 망에 연결되면 상기 로라 게이트웨이를 통해 직접적으로 상기 로라(LoRaWAN) 망과 데이터 통신을 수행하고, 상기 로라(LoRaWAN) 망에 연결되지 않으면 2차적으로 상기 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜 스택을 활성화시켜 상기 로라 중계기를 통해 간접적으로 상기 로라(LoRaWAN) 망과 데이터 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 로라 기반 원격 검침 시스템.The remote collector includes a LoRaWAN-based standard protocol stack and a non-standard protocol stack together, and primarily activates the LoRaWAN-based standard protocol stack to attempt to connect to the LoRaWAN network through the LoRa gateway. If the connection attempt result is connected to the LoRaWAN network, data communication is directly performed with the LoRaWAN network through the LoAW gateway. LoRaWAN) Lora-based remote meter reading system to activate the non-standard protocol stack to perform indirect data communication with the LoRaWAN (LoRaWAN) network through the Lora repeater.
  3. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1,
    상기 로라 중계기는 상기 로라(LoRaWAN) 망에 직접 연결할 수 없는 원격 수집기들과 상기 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하기 위한 다운 링크용 로라 무선 통신 모듈 및 상기 다운 링크용 로라 무선 통신 모듈과 별도로 상기 로라 게이트웨이와 상기 로라(LoRaWAN) 기반 표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하기 위한 업 링크용 로라 무선 통신 모듈을 구비하는 것을 특징으로 하는 로라 기반 원격 검침 시스템.The Laura repeater is a downlink Laura wireless communication module and downlink Laura wireless for performing data communication using the LoRaWAN based non-standard protocol with remote collectors that cannot connect directly to the LoRaWAN network. And a Laura wireless communication module for uplink for performing data communication using the Laura gateway and the LoRaWAN based standard protocol separately from the communication module.
  4. 청구항 3에 있어서,The method according to claim 3,
    상기 로라 중계기는 상기 로라(LoRaWAN) 기반 비표준 프로토콜을 이용하여 데이터 통신을 수행하는 상기 원격 수집기들 각각에게 타임 슬롯을 할당하여 스케줄링하고, 상기 각각의 원격 수집기는 할당된 자신의 타임 슬롯에서만 깨어나서 상기 로라 중계기와 데이터 통신을 수행하며, 상기 로라 중계기는 상기 각각의 원격 수집기에 할당된 타임 슬롯마다 깨어나서 데이터 통신을 수행하고 비어 있는 타임 슬롯에서는 슬립(sleep) 상태를 유지하는 것을 특징으로 하는 로라 기반 원격 검침 시스템.The Laura repeater allocates and schedules a time slot to each of the remote collectors performing data communication using the LoRaWAN based non-standard protocol, and each remote collector wakes up only in its own assigned time slot. A repeater performs data communication with the repeater, wherein the Laura repeater wakes up for each time slot assigned to each remote collector to perform data communication and maintains a sleep state in an empty time slot. system.
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