KR102762154B1 - IoT Terminal, AP Device and Method for Wireless Communication between Large-Scale IoT Terminals in Ultra-High Density Environment - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 다른 채널을 사용하는 클러스터링 구조의 사용과 듀얼 RF를 장착한 AP 기능의 디바이스를 활용하여 신호 간 간섭을 구조적으로 최소화하고, 클러스터 내에서는 동적 스케쥴링 방법의 적용하여 전송 성공율을 최대화하고 전송 지연시간을 최소화 할 수 있는 고밀도 환경의 대규모 IoT 단말 간 무선 통신 방법을 제안한다.
본 발명의 실시예에 따른 초고밀도 환경의 대규모 IoT 단말 간 무선 통신 방법은, AP 디바이스가 매 라운드 시작 시점에 클러스터에 포함된 적어도 하나의 IoT 단말에 할당할 전송 슬롯을 명시한 스케줄을 생성하여 브로드캐스팅하는 단계, 클러스터에 포함된 적어도 하나의 IoT 단말이 AP 디바이스로부터 전송되는 스케줄을 기반으로 자신에게 할당된 전송 슬롯을 통해 센싱 데이터를 전송하는 단계 및 AP 디바이스가 스케줄에 명시된 적어도 하나의 전송 슬롯을 통해 수신되는 센싱 데이터를 라운드 별로 취합하여 시리얼 통신을 통해 서버에 전송하는 단계를 포함할 수 있다. The present invention proposes a wireless communication method between large-scale IoT terminals in a high-density environment, which structurally minimizes interference between signals by utilizing a clustering structure using different channels and a device with AP function equipped with dual RF, and maximizes the transmission success rate and minimizes the transmission delay time by applying a dynamic scheduling method within the cluster.
A method for wireless communication between large-scale IoT terminals in an ultra-high density environment according to an embodiment of the present invention may include a step in which an AP device generates and broadcasts a schedule specifying a transmission slot to be allocated to at least one IoT terminal included in a cluster at the start of each round, a step in which at least one IoT terminal included in the cluster transmits sensing data through a transmission slot allocated to itself based on the schedule transmitted from the AP device, and a step in which the AP device collects sensing data received through at least one transmission slot specified in the schedule for each round and transmits the collected data to a server through serial communication.
Description
기재된 실시예는 스마트 공장과 같이 대규모 사물 인터넷(Internet of Things, IoT) 단말이 초고밀도로 설치되어 LLN(Low-power and Lossy Networks)를 구성하는 경우에 사용되는 무선 센서 네트워크 프로토콜 스택에 관한 것이다.The described embodiment relates to a wireless sensor network protocol stack used in cases where large-scale Internet of Things (IoT) terminals, such as smart factories, are installed at an ultra-high density to form Low-power and Lossy Networks (LLNs).
산업용 IoT를 위한 무선 센서 네트워크 기술은 무선 근거리 개인통신망(WPAN) 전송규격인 IEEE802.15.4 표준을 기반으로 관련 산업의 요구에 적절한 상위 계층을 규정한 ZigBee, ISA100.11a 및 Wireless HART 등의 규격이 존재한다. Wireless sensor network technology for industrial IoT exists based on the IEEE802.15.4 standard, a wireless local area network (WPAN) transmission standard, and there are standards such as ZigBee, ISA100.11a, and Wireless HART that specify upper layers appropriate for the needs of related industries.
최근에 IEEE 802.15.4e에서는 TSCH(Time Slotted Channel Hopping) 기술을 이용하여 데이터를 송수신하는 MAC(Media Access Control) 템플릿을 표준화하였으며, 슬롯화된 매체접근과 채널 홉핑의 조합을 바탕으로 신뢰성 높은 통신을 실현하기 때문에 큰 주목을 받고 있다.Recently, IEEE 802.15.4e standardized a MAC (Media Access Control) template that transmits and receives data using TSCH (Time Slotted Channel Hopping) technology, and is receiving a lot of attention because it realizes reliable communication based on a combination of slotted media access and channel hopping.
그러나, 이러한 IoT 용 무선 통신 기술은 넓은 지역에 저밀도로 디바이스가 설치되는 환경에서 동작하는 무선 센서 네트워크 스택이므로 원격 검침(AMI)과 같이 서비스에는 유용하게 사용되고 있으나, 반도체 및 디스플레이 공장과 같이 초고밀도로 디바이스가 설치되는 환경에서는 신호 간 간섭으로 성능이 급격히 저하된다. However, since these wireless communication technologies for IoT are wireless sensor network stacks that operate in environments where devices are installed at a low density over a wide area, they are useful for services such as advanced metering (AMI), but in environments where devices are installed at a very high density, such as semiconductor and display factories, performance deteriorates rapidly due to interference between signals.
이러한 신호 간 간섭 때문에 WiFi나 ZigBee와 같이 CSMA(Carrier Sense Multiple Access) 기술을 바탕으로 하고 있는 무선 통신 기술은 초고밀도 대규모 환경에서는 성능이 급격하게 저하되며, 아직 단일 공간에 1000개 수준의 대규모 무선 통신 디바이스가 동작하도록 지원하는 무선 IoT 통신 기술은 개발된 바 없다. Due to this interference between signals, wireless communication technologies based on CSMA (Carrier Sense Multiple Access) technology, such as WiFi and ZigBee, experience rapid performance degradation in ultra-high-density, large-scale environments, and no wireless IoT communication technology has yet been developed that supports the operation of large-scale wireless communication devices on the order of 1,000 in a single space.
또한 TSCH 기술의 경우, 무선 신호 간 충돌 없는 송수신을 위해 스케줄링을 사용하게 되는데 네트워크에 참여하는 디바이스의 수가 많아짐에 따라 송수신 슬롯의 길이가 길어지고 응용 데이터를 주고 받는 속도가 느려지게 된다는 단점이 나타나게 되어 대규모 디바이스 환경에 적용하기에는 문제가 있다. In addition, in the case of TSCH technology, scheduling is used to transmit and receive wireless signals without collisions. However, as the number of devices participating in the network increases, the length of the transmission and reception slots increases and the speed of sending and receiving application data slows down, which is a disadvantage, making it problematic to apply to a large-scale device environment.
실시예에 따른 IoT 단말은, AP 디바이스와 무선 통신하는 RF 부, 클러스터 ID가 기록된 NFC 태그, 적어도 하나의 프로그램이 기록된 메모리 및 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하며, 프로그램은, NFC 태그로부터 독출된 클러스터 ID에 상응하도록 RF 부의 송수신 채널 주파수를 설정하고, 매 라운드마다 RF 부를 통해 AP 디바이스로부터 전송되는 스케줄을 기반으로 전송 슬롯을 설정하여 AP 디바이스로 데이터 전송할 수 있다. An IoT terminal according to an embodiment includes an RF unit for wirelessly communicating with an AP device, an NFC tag having a cluster ID recorded thereon, a memory having at least one program recorded thereon, and a processor for executing the program, wherein the program sets a transmission/reception channel frequency of the RF unit to correspond to a cluster ID read out from the NFC tag, and sets a transmission slot based on a schedule transmitted from the AP device through the RF unit for each round to transmit data to the AP device.
이때, NFC 태그에는, 관리자의 스마트 디바이스로부터 NFC 통신을 통해 전송되는 클러스터 ID 및 IoT 단말 ID 및 수행 모드가 기록될 수 있다. At this time, the cluster ID, IoT terminal ID, and execution mode transmitted from the manager's smart device via NFC communication can be recorded on the NFC tag.
이때, 송수신 채널 주파수는, 클러스터 ID 별로 상이할 수 있다. At this time, the transmission and reception channel frequencies may be different for each cluster ID.
이때, 프로그램은, 수행 모드가 최초 접속 모드일 경우, 스케줄에 명시된 빈 슬롯(Empty Slot)들 중 하나의 슬롯을 통해 AP 디바이스로 클러스터 접속 요청 패킷을 전송하고, AP 디바이스로부터 응답 메시지를 수신함에 따라, 수행 모드를 최초 접속 모드에서 전송 모드로 전환할 수 있다. At this time, the program, if the execution mode is the initial connection mode, transmits a cluster connection request packet to the AP device through one of the empty slots specified in the schedule, and upon receiving a response message from the AP device, can switch the execution mode from the initial connection mode to the transmission mode.
실시예에 따른 IoT 단말은, 센서부를 더 포함하고, 프로그램은, 수행 모드가 전송 모드일 경우, 스케줄에 명시된 자신에게 할당된 슬롯을 통해 AP 디바이스로 센서부에 의해 측정된 센싱 데이터를 전송할 수 있다. An IoT terminal according to an embodiment further includes a sensor unit, and a program can transmit sensing data measured by the sensor unit to an AP device through a slot allocated to itself specified in a schedule when the execution mode is a transmission mode.
이때, 프로그램은, 수행 모드가 해제 모드일 경우, 스케줄에 명시된 자신에게 할당된 슬롯을 통해 클러스터 접속 해제 요청 패킷을 AP 디바이스에 전송할 수 있다. At this time, the program can transmit a cluster disconnection request packet to the AP device through a slot allocated to it specified in the schedule when the execution mode is the release mode.
이때, NFC 태그에는, 관리자의 스마트 디바이스로부터 NFC 통신을 통해 전송되는 해제 모드가 기록되고, 프로그램은, NFC 태그에 해제 모드가 기록됨에 따라, 수행 모드를 해제 모드로 판단할 수 있다.At this time, the unlock mode transmitted from the manager's smart device via NFC communication is recorded in the NFC tag, and the program can determine the execution mode as the unlock mode based on the unlock mode being recorded in the NFC tag.
실시예에 따른 AP 디바이스는, 클러스터에 포함된 적어도 하나의 IoT 단말과 무선 통신하는 RF 부, 클러스터 ID와 아울러 적어도 하나의 프로그램이 기록된 메모리 및 프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하며, 프로그램은, 메모리로부터 독출된 클러스터 ID에 상응하도록 RF 부의 송수신 채널 주파수를 설정하고, 매 라운드 시작 시점에 클러스터에 포함된 적어도 하나의 IoT 단말에 할당할 전송 슬롯을 명시한 스케줄을 생성하여 RF 부를 통해 브로드캐스팅하고, 스케줄을 기반으로 슬롯별로 데이터를 수신하여 처리할 수 있다. An AP device according to an embodiment includes an RF unit for wirelessly communicating with at least one IoT terminal included in a cluster, a memory having a cluster ID and at least one program recorded therein, and a processor for executing the program, wherein the program sets transmission and reception channel frequencies of the RF unit to correspond to the cluster ID read from the memory, generates a schedule specifying a transmission slot to be allocated to at least one IoT terminal included in the cluster at the start of each round, broadcasts the schedule through the RF unit, and receives and processes data for each slot based on the schedule.
이때, 실시예에 따른 AP 디바이스는, 다른 AP 디바이스와 통신하는 다른 RF 부가 별도로 탑재될 수 있다.At this time, the AP device according to the embodiment may be separately equipped with another RF unit for communicating with another AP device.
이때, 프로그램은, 전원이 인가된 직후에는, 모든 슬롯들을 빈 슬롯(Empty slot)으로 설정한 스케줄을 생성하여 브로드캐스팅할 수 있다. At this time, the program can create and broadcast a schedule that sets all slots to empty slots immediately after power is applied.
이때, 프로그램은, 적어도 하나의 IoT 단말로부터 빈 슬롯을 통해 클러스터 접속 요청 패킷이 수신됨에 따라, 해당 IoT 단말을 클러스터에 추가할 수 있다.At this time, the program can add an IoT terminal to the cluster when a cluster connection request packet is received from at least one IoT terminal through an empty slot.
이때, 프로그램은, 스케줄에 명시된 적어도 하나의 전송 슬롯을 통해 수신되는 센싱 데이터를 라운드 별로 취합하여 시리얼 통신을 통해 서버에 전송할 수 있다. At this time, the program can collect sensing data received through at least one transmission slot specified in the schedule for each round and transmit it to the server via serial communication.
이때, 프로그램은, 스케줄에 명시된 적어도 하나의 전송 슬롯을 통해 전송된 클러스터 접속 해제 요청 패킷을 수신함에 따라, 해당 IoT 단말을 클러스터에서 삭제하는 단계를 수행할 수 있다.At this time, the program may perform a step of deleting the corresponding IoT terminal from the cluster upon receiving a cluster disconnection request packet transmitted through at least one transmission slot specified in the schedule.
실시예에 따른 초고밀도 환경의 대규모 IoT 단말 간 무선 통신 방법은, AP 디바이스가 매 라운드 시작 시점에 클러스터에 포함된 적어도 하나의 IoT 단말에 할당할 전송 슬롯을 명시한 스케줄을 생성하여 브로드캐스팅하는 단계, 클러스터에 포함된 적어도 하나의 IoT 단말이 AP 디바이스로부터 전송되는 스케줄을 기반으로 자신에게 할당된 전송 슬롯을 통해 센싱 데이터를 전송하는 단계 및 AP 디바이스가 스케줄에 명시된 적어도 하나의 전송 슬롯을 통해 수신되는 센싱 데이터를 라운드 별로 취합하여 시리얼 통신을 통해 서버에 전송하는 단계를 포함할 수 있다. A method for wireless communication between large-scale IoT terminals in an ultra-high density environment according to an embodiment may include a step in which an AP device generates and broadcasts a schedule specifying a transmission slot to be allocated to at least one IoT terminal included in a cluster at the start of each round, a step in which at least one IoT terminal included in the cluster transmits sensing data through a transmission slot allocated to itself based on the schedule transmitted from the AP device, and a step in which the AP device collects sensing data received through at least one transmission slot specified in the schedule for each round and transmits the collected data to a server through serial communication.
실시예에 따른 초고밀도 환경의 대규모 IoT 단말 간 무선 통신 방법은, AP 디바이스가 전원 인가된 직후에 메모리로부터 독출된 클러스터 ID에 상응하도록 송수신 채널 주파수를 설정하는 단계 및 모든 슬롯들을 빈 슬롯(Empty slot)으로 설정한 스케줄을 생성하여 브로드캐스팅하는 단계를 더 포함할 수 있다. A method for wireless communication between large-scale IoT terminals in an ultra-high density environment according to an embodiment may further include a step of setting a transmission/reception channel frequency to correspond to a cluster ID read from a memory immediately after an AP device is powered on, and a step of generating and broadcasting a schedule in which all slots are set to empty slots.
실시예에 따른 초고밀도 환경의 대규모 IoT 단말 간 무선 통신 방법은, IoT 단말이 NFC 태그로부터 독출된 클러스터 ID에 상응하도록 RF 부의 송수신 채널 주파수를 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다. A method for wireless communication between large-scale IoT terminals in an ultra-high density environment according to an embodiment may further include a step of setting a transmission/reception channel frequency of an RF unit so that the IoT terminal corresponds to a cluster ID read from an NFC tag.
실시예에 따른, 송수신 채널 주파수는, 클러스터 ID 별로 상이할 수 있다. According to an embodiment, the transmit and receive channel frequencies may be different for each cluster ID.
이때, IoT 단말이 수행 모드가 최초 접속 모드일 경우, 스케줄에 명시된 빈 슬롯(Empty Slot)들 중 하나의 슬롯을 통해 AP 디바이스로 클러스터 접속 요청 패킷을 전송하는 단계 및 AP 디바이스가 적어도 하나의 IoT 단말로부터 빈 슬롯을 통해 클러스터 접속 요청 패킷이 수신됨에 따라, 해당 IoT 단말을 클러스터에 추가하는 단계를 더 포함할 수 있다. At this time, if the IoT terminal is in the initial connection mode, the method may further include a step of transmitting a cluster connection request packet to the AP device through one of the empty slots specified in the schedule, and a step of adding the IoT terminal to the cluster when the AP device receives a cluster connection request packet from at least one IoT terminal through the empty slot.
이때, IoT 단말이 클러스터 접속 요청에 대한 AP 디바이스로부터의 응답 메시지를 수신함에 따라, 수행 모드를 최초 접속 모드에서 전송 모드로 전환하는 단계를 더 포함할 수 있다.At this time, the step of switching the execution mode from the initial connection mode to the transmission mode may be further included when the IoT terminal receives a response message from the AP device for the cluster connection request.
이때, IoT 단말이 수행 모드가 해제 모드일 경우, 스케줄에 명시된 자신에게 할당된 슬롯을 통해 클러스터 접속 해제 요청 패킷을 AP 디바이스에 전송하는 단계 및 AP 디바이스가 클러스터에 포함된 적어도 하나의 클러스터 접속 해제 요청 패킷을 수신함에 따라, 해당 IoT 단말을 클러스터에서 삭제하는 단계를 더 포함할 수 있다. At this time, if the IoT terminal is in the release mode, the step of transmitting a cluster disconnection request packet to the AP device through a slot allocated to it specified in the schedule, and the step of deleting the IoT terminal from the cluster when the AP device receives at least one cluster disconnection request packet included in the cluster may be further included.
실시예에 따라, 서로 상이한 채널을 사용하는 클러스터링 구조의 사용과 듀얼 RF를 장착한 AP 기능의 디바이스를 활용하여 신호 간 간섭을 구조적으로 최소화하고, 클러스터 내에서는 동적 스케줄링 방법의 적용하여 전송 성공율을 최대화하고 전송 지연시간을 최소화 할 수 있다. According to an embodiment, the use of a clustering structure using different channels and the use of devices with AP functions equipped with dual RFs can structurally minimize interference between signals, and the application of a dynamic scheduling method within a cluster can maximize the transmission success rate and minimize the transmission delay time.
실시예에 따라, 서로 상이한 채널을 사용하는 클러스터링 구조의 사용과 듀얼 RF를 장착한 AP 기능의 디바이스를 활용하여 신호 간 간섭을 구조적으로 최소화하고, 클러스터 내에서는 동적 스케줄링 방법의 적용하여 전송 성공율을 최대화하고 전송 지연시간을 최소화 할 수 있다. According to an embodiment, the use of a clustering structure using different channels and the use of devices with AP functions equipped with dual RFs can structurally minimize interference between signals, and the application of a dynamic scheduling method within a cluster can maximize the transmission success rate and minimize the transmission delay time.
도 1은 실시예에 따른 초고밀도 환경의 대규모 IoT 단말 간 무선 통신 네트워크의 개략적인 구성도이다.
도 2는 실시예에 따른 하나의 클러스터 내에 존재하는 AP 디바이스와 IoT 단말 간의 송수신 주기의 예시도이다.
도 3은 실시예에 따른 IoT 단말에서의 AP 디바이스와의 무선 통신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 실시예에 따른 AP 디바이스에서의 IoT 단말과의 무선 통신 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 실시예에 따른 컴퓨터 시스템 구성을 나타낸 도면이다.Figure 1 is a schematic diagram of a large-scale IoT terminal-to-terminal wireless communication network in an ultra-high density environment according to an embodiment.
FIG. 2 is an example diagram of a transmission/reception cycle between an AP device and an IoT terminal existing in one cluster according to an embodiment.
FIG. 3 is a flowchart for explaining a wireless communication method with an AP device in an IoT terminal according to an embodiment.
FIG. 4 is a flowchart for explaining a wireless communication method with an IoT terminal in an AP device according to an embodiment.
Figure 5 is a diagram showing a computer system configuration according to an embodiment.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.The advantages and features of the present invention, and the methods for achieving them, will become clearer with reference to the embodiments described in detail below together with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and these embodiments are provided only to make the disclosure of the present invention complete and to fully inform those skilled in the art of the scope of the invention, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
비록 "제1" 또는 "제2" 등이 다양한 구성요소를 서술하기 위해서 사용되나, 이러한 구성요소는 상기와 같은 용어에 의해 제한되지 않는다. 상기와 같은 용어는 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용될 수 있다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.Although "first" or "second" and the like are used to describe various components, these components are not limited by such terms. Such terms may only be used to distinguish one component from another. Accordingly, a first component referred to below may also be a second component within the technical concept of the present invention.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 또는 단계가 하나 이상의 다른 구성요소 또는 단계의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다는 의미를 내포한다.The terminology used herein is for the purpose of describing embodiments only and is not intended to limit the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise. The terms "comprises" or "comprising" as used in the specification imply that the presence or addition of one or more other elements or steps is not excluded.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used in this specification may be interpreted as having a meaning commonly understood by a person of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. In addition, terms defined in commonly used dictionaries shall not be interpreted ideally or excessively unless explicitly specifically defined.
이하에서는, 도 1 내지 도 5를 참조하여 실시예에 따른 장치 및 방법이 상세히 설명된다.Hereinafter, devices and methods according to embodiments are described in detail with reference to FIGS. 1 to 5.
기존의 IoT 단말용 무선 통신의 경우 스마트 공장에 대규모 IoT 단말이 초고밀도로 설치되는 환경에서는 모든 디바이스의 전송 신호가 다른 모든 디바이스에게 수신되는 상황이 발생하여 송수신 성능이 급격하게 하락하는 문제가 발생하게 된다. 이러한 전송 신호 간 간섭 때문에 아직 스마트 공장에 1000대 규모의 무선 IoT 단말을 설치하여 운영하는 기술이 개발된 바는 없다.In the case of existing wireless communications for IoT terminals, in an environment where large-scale IoT terminals are installed at an ultra-high density in a smart factory, the transmission signals of all devices are received by all other devices, resulting in a problem where transmission and reception performance rapidly declines. Due to this interference between transmission signals, no technology has yet been developed to install and operate 1,000 wireless IoT terminals in a smart factory.
본 발명에서는 대형 스마트 공장과 같이 실내 공간에 1000대 규모의 무선 IoT 단말을 설치하여 운영하는 환경에서 동작 가능한 무선 IoT 통신 기술을 제안한다.The present invention proposes a wireless IoT communication technology that can operate in an environment where 1,000 wireless IoT terminals are installed and operated in an indoor space such as a large smart factory.
도 1은 실시예에 따른 초고밀도 환경의 대규모 IoT 단말 간 무선 통신 네트워크의 개략적인 구성도이다. Figure 1 is a schematic diagram of a large-scale IoT terminal-to-terminal wireless communication network in an ultra-high density environment according to an embodiment.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 초고밀도 환경의 대규모 IoT 단말 간 무선 통신 네트워크는 IoT 단말(10), AP(Access Point) 디바이스(20) 및 서버(30)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, a large-scale IoT terminal-to-terminal wireless communication network in an ultra-high density environment according to an embodiment may include an IoT terminal (10), an AP (Access Point) device (20), and a server (30).
IoT 단말(10)는 사물 인터넷 환경에 분산되어 존재하는 둘 이상의 기기들이 인터넷으로 연결되어 상호간에 정보를 주고받을 수 있는 기기일 수 있다. 예컨대, 스마트 팩토리 IoT 환경이라면, IoT 단말(10)은 센서, 액츄에이터 등을 포함하는 팩토리 환경에 마련된 다양한 기기들일 수 있다. An IoT terminal (10) may be a device that allows two or more devices distributed in an Internet of Things environment to be connected to the Internet and exchange information with each other. For example, in a smart factory IoT environment, the IoT terminal (10) may be various devices provided in the factory environment, including sensors, actuators, etc.
스마트 팩토리 IoT 환경과 같이 대규모의 초고밀도 환경에서는 실시예에 따라, IoT 단말(10)은 위치를 기준으로 소정 그룹들로 클러스터링된다. In a large-scale, ultra-high density environment such as a smart factory IoT environment, IoT terminals (10) are clustered into predetermined groups based on location, depending on the embodiment.
그리고, AP 디바이스(20)가 복수의 IoT 단말(10)로 구성된 소정 클러스터를 관장한다. And, the AP device (20) manages a predetermined cluster composed of multiple IoT terminals (10).
실시예에 따른 IoT 단말(10)은, IoT 단말(10)는 자신이 포함된 클러스터를 관장하는 AP 디바이스(20)와 통신을 위한 하나의 RF 부가 탑재되어, AP 디바이스(20)에 RF 부를 통해 데이터를 송신할 수 있다. An IoT terminal (10) according to an embodiment is equipped with one RF unit for communication with an AP device (20) that manages a cluster in which the IoT terminal (10) is included, and can transmit data to the AP device (20) through the RF unit.
실시예에 따른 IoT 단말(10)은, NFC 태그로부터 독출된 클러스터 ID에 상응하도록 RF 부의 송수신 채널 주파수를 설정할 수 있다. The IoT terminal (10) according to the embodiment can set the transmission/reception channel frequency of the RF unit to correspond to the cluster ID read from the NFC tag.
즉, 좁은 공간에 대규모의 디바이스를 설치하는 스마트 공장의 경우에는 센싱 및 액츄에이션을 담당하는 디바이스의 위치가 중요하며 유지보수의 효율적 운영을 위해 디바이스의 물리적 위치도 중요하게 관리하게 된다. 이러한 물리적 위치를 관리하기 위해, IoT 단말(10)에는 생산 단계에서 NFC 태그가 부착될 수 있다. That is, in the case of a smart factory that installs a large number of devices in a narrow space, the location of the devices responsible for sensing and actuation is important, and the physical location of the devices is also managed importantly for efficient operation of maintenance. In order to manage this physical location, an NFC tag may be attached to the IoT terminal (10) during the production stage.
이때, NFC 태그에는, 관리자의 스마트 디바이스와의 NFC 통신을 통해 전송되는 클러스터 ID 및 IoT 단말 ID 및 수행 모드가 독출 또는 기록될 수 있다. At this time, the cluster ID, IoT terminal ID, and execution mode transmitted through NFC communication with the manager's smart device can be read or written to the NFC tag.
이때, 송수신 채널 주파수는, 클러스터 ID 별로 상이할 수 있다. At this time, the transmission and reception channel frequencies may be different for each cluster ID.
즉, IoT 단말(10)의 송신 신호가 다른 디바이스에게 수신되는 경우 성능이 급격하게 하락하는 문제를 해결하기 위해, 실시예에 따라 AP 디바이스(20)에 접속되는 IoT 단말(10)들의 클러스터 별로 다른 주파수로 전송하도록 한다. That is, in order to solve the problem of performance rapidly deteriorating when the transmission signal of the IoT terminal (10) is received by another device, according to an embodiment, each cluster of IoT terminals (10) connected to the AP device (20) transmits at a different frequency.
실시예에 따른 IoT 단말(10)은, 매 라운드마다 RF 부를 통해 AP 디바이스(20)로부터 전송되는 스케줄을 기반으로 전송 슬롯을 설정하여 AP 디바이스로 데이터 전송할 수 있다. An IoT terminal (10) according to an embodiment can transmit data to an AP device (20) by setting a transmission slot based on a schedule transmitted from the AP device (20) through an RF unit for each round.
즉, 동일한 주파수로 송수신하는 동일한 클러스터 내에서의 각 IoT 단말(10)과 AP 디바이스(20) 간의 통신은 사전에 결정된 스케줄에 의해 정해진 슬롯(slot) 시간에 송수신을 하는 TSCH(Time-Slotted Channel Hopping) 방식을 사용한다. That is, communication between each IoT terminal (10) and AP device (20) within the same cluster that transmits and receives at the same frequency uses the TSCH (Time-Slotted Channel Hopping) method, which transmits and receives at a slot time determined by a pre-determined schedule.
IoT 단말(10)의 상세 동작에 대해서는 도 3을 참조하여 후술하기로 한다. The detailed operation of the IoT terminal (10) will be described later with reference to FIG. 3.
한편, 실시예에 따른 AP 디바이스(20)는, IoT 단말(10)로부터 수신한 센싱 정보를 서버(30)로 전달한다. Meanwhile, the AP device (20) according to the embodiment transmits sensing information received from the IoT terminal (10) to the server (30).
또한, AP 디바이스(20)는 IoT 단말(10)와의 통신을 위한 제1 RF부와, 다른 AP 디바이스(20)와의 통신을 위한 별도의 제2 RF부가 탑재된다. 이때, 제1 RF부 및 제2 RF부는, 서로 상이한 주파수 대역을 사용하는 듀얼 MAC 기능을 탑재할 수 있다. In addition, the AP device (20) is equipped with a first RF unit for communication with an IoT terminal (10) and a separate second RF unit for communication with another AP device (20). At this time, the first RF unit and the second RF unit may be equipped with a dual MAC function that uses different frequency bands.
즉, AP 디바이스(20)는, 서버(30)에 시리얼 통신으로 연결된 싱크 기능을 수행하여, AP 디바이스(20) 간의 메쉬 라우팅을 통해 수집된 데이터를 서버(30)로 전송한다. That is, the AP device (20) performs a sync function connected to the server (30) via serial communication, and transmits the collected data to the server (30) through mesh routing between the AP devices (20).
실시예에 따른 AP 디바이스(20)는, 매 라운드 시작 시점에 클러스터에 포함된 적어도 하나의 IoT 단말(10)에 할당할 전송 슬롯을 명시한 스케줄을 생성하여 RF 부를 통해 브로드캐스팅하고, 스케줄을 기반으로 슬롯별로 데이터를 수신하여 처리한다. 즉, 각 IoT 단말(10)가 송수신할 수 있는 슬롯(Slot)은 AP 디바이스(20)에서 결정하여 매 라운드 시작 시점에 해당 클러스터 내의 IoT 단말(10)에게 전송한다. The AP device (20) according to the embodiment generates a schedule specifying a transmission slot to be allocated to at least one IoT terminal (10) included in a cluster at the start of each round, broadcasts the schedule through an RF unit, and receives and processes data for each slot based on the schedule. That is, the slot through which each IoT terminal (10) can transmit and receive is determined by the AP device (20) and transmitted to the IoT terminal (10) within the cluster at the start of each round.
이때, AP 디바이스(20)와 IoT 단말(10)은 매우 근거리에 위치하므로, 대부분 싱글홉 통신으로 송수신이 가능하지만, 장애물이 있는 지역에 위치한 IoT 단말(10)이 존재할 수도 있으므로 멀티홉 전송도 지원될 수 있다. At this time, since the AP device (20) and the IoT terminal (10) are located at a very close distance, transmission and reception are mostly possible through single-hop communication, but since there may be an IoT terminal (10) located in an area with obstacles, multi-hop transmission may also be supported.
AP 디바이스(20)의 상세 동작에 대해서는 도 4를 참조하여 후술하기로 한다. The detailed operation of the AP device (20) will be described later with reference to FIG. 4.
도 2는 실시예에 따른 하나의 클러스터 내에 존재하는 AP 디바이스와 IoT 단말 간의 송수신 주기의 예시도이다. FIG. 2 is an example diagram of a transmission/reception cycle between an AP device and an IoT terminal existing in one cluster according to an embodiment.
도 2를 참조하면, AP 디바이스(20)에서 스케줄(41)을 해당 클러스터에 포함된 IoT 단말(10)들에게 전송하면 각 IoT 단말(10)은 해당 라운드의 어느 슬롯에서 송수신할지에 대한 정보를 알게 되고, 약속된 슬롯에서 송수신을 함으로써 WiFi나 ZigBee와 같이 랜덤하게 전송하는 무선통신 기술에서 발생하게 되는 신호 간 충돌을 최소화할 수 있게 된다. Referring to FIG. 2, when an AP device (20) transmits a schedule (41) to IoT terminals (10) included in a corresponding cluster, each IoT terminal (10) becomes aware of information about which slot in the corresponding round to transmit and receive, and by transmitting and receiving in the promised slot, it is possible to minimize signal collisions that occur in wireless communication technologies that transmit randomly, such as WiFi or ZigBee.
대규모 무선 디바이스가 설치되는 스마트 공장에서는 AP 디바이스(20)에 접속하게 되는 클러스터 내의 무선 IoT 단말(10) 수의 최대치와 각 IoT 단말(10)의 전송 주기가 결정되어 있으므로 라운드 별 최대 슬롯의 수도 결정되어 있다. In a smart factory where a large number of wireless devices are installed, the maximum number of wireless IoT terminals (10) within a cluster that connect to an AP device (20) and the transmission cycle of each IoT terminal (10) are determined, so the maximum number of slots per round is also determined.
또한, 시스템을 처음 설치하는 경우에는 모든 슬롯이 빈 슬롯(Empty Slot) 상태이며, IoT 단말(10)의 전원이 켜짐에 따라 AP 디바이스(20)에 접속되는 IoT 단말(10)이 전송할 슬롯이 할당될 수 있다. In addition, when the system is first installed, all slots are in an empty slot state, and when the IoT terminal (10) is powered on, a slot for transmission by the IoT terminal (10) connected to the AP device (20) can be allocated.
도 3은 실시예에 따른 IoT 단말에서의 AP 디바이스와의 무선 통신 방법을 설명하기 위한 순서도이다. FIG. 3 is a flowchart for explaining a wireless communication method with an AP device in an IoT terminal according to an embodiment.
도 3을 참조하면, IoT 단말(10)은 전원이 인가됨에 따라, 자신이 포함된 클러스터를 관장하는 AP 디바이스(20)에 접속하여 클러스터링된다. Referring to FIG. 3, when power is supplied to an IoT terminal (10), it is connected to an AP device (20) that manages the cluster in which it is included and is clustered.
이때, IoT 단말(10)에 부착된 NFC 태그에는, IoT 단말(10)이 현장에 설치되기 전에 관리자의 스마트 디바이스로부터 NFC 통신을 통해 단말의 고유 ID 및 수행 모드에 대한 정보와 아울러 자신이 속하는 클러스터를 관장하는 AP 디바이스(20)의 클러스터 식별자(ID)가 기록될 수 있다.At this time, the NFC tag attached to the IoT terminal (10) can record the terminal's unique ID and information about the execution mode as well as the cluster identifier (ID) of the AP device (20) that manages the cluster to which it belongs through NFC communication from the manager's smart device before the IoT terminal (10) is installed in the field.
이때, 클러스터 ID 별로 상이한 주파수가 설정되므로, 클러스터들 간의 간섭은 원천적으로 회피할 수 있다. At this time, since different frequencies are set for each cluster ID, interference between clusters can be fundamentally avoided.
이때, IoT 단말의 고유 ID는, MAC address를 사용하게 되므로 IoT 단말들간의 ID는 중복되지 않는다. At this time, the unique ID of the IoT terminal uses the MAC address, so the IDs of IoT terminals do not overlap.
따라서, 전원이 인가된 IoT 단말(10)은 NFC 태그로부터 독출된 클러스터 ID에 상응하도록 RF 부의 송수신 채널 주파수를 설정(S105)한 후, 설정된 송수신 주파수로 스케줄이 수신될 때까지 대기한다. Accordingly, the powered IoT terminal (10) sets the transmission/reception channel frequency of the RF section to correspond to the cluster ID read from the NFC tag (S105) and then waits until the schedule is received at the set transmission/reception frequency.
IoT 단말(10)은 AP 디바이스(20)로부터 스케줄이 수신됨에 따라, 스케줄을 기반으로 자신에게 할당된 전송 슬롯을 설정한다(S110).As the IoT terminal (10) receives a schedule from the AP device (20), it sets a transmission slot allocated to itself based on the schedule (S110).
이때, 전원이 인가된 직후 IoT 단말(10)은 최초 접속 모드이므로, 스케줄에 자신에게 할당된 전송 슬롯이 명시되어 있지 않으므로, 전송 슬롯 설정이 생략될 수 있다. At this time, since the IoT terminal (10) is in the initial connection mode immediately after power is supplied, the transmission slot assigned to it is not specified in the schedule, so the transmission slot setting can be omitted.
그런 후, IoT 단말(10)은 수행 모드를 확인(S115)하여, 확인한 수행 모드에 따라 상이한 동작을 수행할 수 있다. After that, the IoT terminal (10) can check the execution mode (S115) and perform different operations according to the checked execution mode.
이때, 수행 모드는, 최초 접속 모드, 전송 모드 및 해제 모드가 있을 수 있다. At this time, the execution mode can include an initial connection mode, a transmission mode, and a release mode.
S115의 확인 결과 수행 모드가 최초 접속 모드인 경우(S120), IoT 단말(10)은 AP 디바이스(20)에게 스케줄에 명시된 빈 슬롯(Empty Slot)들 중 하나의 슬롯을 전송 슬롯으로 설정(S125)하고, AP 디바이스(20)로 전송 슬롯으로 설정된 빈 슬롯을 통해 클러스터 접속 요청 패킷을 전송한다(S130). If the execution mode of the verification result of S115 is the initial connection mode (S120), the IoT terminal (10) sets one of the empty slots specified in the schedule as a transmission slot to the AP device (20) (S125) and transmits a cluster connection request packet through the empty slot set as the transmission slot to the AP device (20) (S130).
즉, IoT 단말(10)의 전원이 켜진 경우에 수행하게 되는 클러스터 접속 요청은 초기 설치, 이동 설치 및 추가 설치 시에 발생되므로, 다수의 IoT 단말(10)들이 동시에 접속을 요청하는 경우가 발생될 수 있다. 이러한 경우 다수의 IoT 단말(10)들 간의 충돌 가능성을 최소화하기 위해 랜덤 시간만큼 대기 한 후에 빈 슬롯에 접속 요청 패킷을 보내게 된다. That is, since the cluster connection request performed when the power of the IoT terminal (10) is turned on occurs during initial installation, mobile installation, and additional installation, there may be cases where multiple IoT terminals (10) request connection at the same time. In such cases, in order to minimize the possibility of collision between multiple IoT terminals (10), a connection request packet is sent to an empty slot after waiting for a random amount of time.
IoT 단말(10)은 AP 디바이스(20)로부터 접속 요청 패킷이 정상적으로 수신되었다는 응답 메시지를 수신함(S135)에 따라, 수행 모드를 최초 접속 모드에서 전송 모드로 전환(S140)하고, 다음 라운드까지 대기한다(S145).When the IoT terminal (10) receives a response message from the AP device (20) indicating that the connection request packet has been normally received (S135), it switches the execution mode from the initial connection mode to the transmission mode (S140) and waits until the next round (S145).
반면, IoT 단말(10)은 접속 요청 패킷이 정상적으로 수신되었다는 응답 메시지를 수신하지 못할(S135) 경우, S110으로 진행하여 다음 스케줄을 수신하고 전술한 동일한 과정을 반복 수행한다.On the other hand, if the IoT terminal (10) does not receive a response message indicating that the connection request packet has been normally received (S135), it proceeds to S110 to receive the next schedule and repeats the same process described above.
반면, S115의 확인 결과 수행 모드가 전송 모드인 경우(S150), IoT 단말(10)은 수신한 스케줄에 명시된 할당받은 슬롯으로 센싱 데이터를 전송하는 과정을 매 라운드 마다 반복하게 된다(S155).On the other hand, if the verification result of S115 shows that the execution mode is a transmission mode (S150), the IoT terminal (10) repeats the process of transmitting sensing data to the allocated slot specified in the received schedule for each round (S155).
한편, S115의 확인 결과 수행 모드가 해제 모드인 경우, IoT 단말(10)은 스케줄에 명시된 자신에게 할당된 슬롯을 통해 클러스터 접속 해제 요청 패킷을 AP 디바이스(20)에 전송한다(S160). Meanwhile, if the execution mode of S115 is the release mode as a result of the verification, the IoT terminal (10) transmits a cluster release request packet to the AP device (20) through the slot assigned to it specified in the schedule (S160).
이때, NFC 태그에는, 관리자의 스마트 디바이스로부터 NFC 통신을 통해 전송되는 해제 모드가 기록되고, IoT 단말(10)은 NFC 태그에 해제 모드가 기록됨에 따라, 수행 모드를 해제 모드로 판단할 수 있다.At this time, the unlock mode transmitted from the manager's smart device via NFC communication is recorded in the NFC tag, and the IoT terminal (10) can determine the execution mode as the unlock mode as the unlock mode is recorded in the NFC tag.
즉, 이동설치나 제거를 위해서는 서버(30)나 AP 디바이스(20)로부터 클러스터 접속을 해제하는 패킷을 수신하는 별도의 과정을 거쳐서 클러스터에서 제외되고, 다음 라운드의 스케줄부터는 해당 IoT 단말(10)에 대한 슬롯을 할당하지 않도록 한다.That is, in order to move or remove, a separate process is required to receive a packet that releases cluster connection from the server (30) or AP device (20), so that the IoT terminal (10) is excluded from the cluster, and no slot is allocated for the IoT terminal (10) from the next round of schedules.
도 4는 실시예에 따른 AP 디바이스에서의 IoT 단말과의 무선 통신 방법을 설명하기 위한 순서도이다. FIG. 4 is a flowchart for explaining a wireless communication method with an IoT terminal in an AP device according to an embodiment.
도 4를 참조하면, AP 디바이스(20)는 전원이 켜지게 되면 저장된 클러스터 ID를 읽고, 자신이 관리하게 될 클러스터의 송수신 채널을 설정한다(S205). 그런 후, AP 디바이스(20)는 모든 슬롯을 빈 슬롯(Empty slot)으로 설정한 Empty 스케줄을 생성하여 브로드캐스팅한(S210) 후, 라운드 시간 동안 슬롯별로 패킷의 수신을 기다린다(S215).Referring to Fig. 4, when the AP device (20) is powered on, it reads the stored cluster ID and sets the transmission/reception channels of the cluster that it will manage (S205). Then, the AP device (20) creates an Empty schedule that sets all slots to empty slots and broadcasts it (S210), and then waits for the reception of packets for each slot during the round time (S215).
AP 디바이스(20)는 슬롯에 패킷이 도달하지 않으면(S220), 다시 Empty 스케줄을 전송(S210)하는 과정을 반복한다.If a packet does not arrive at a slot (S220), the AP device (20) repeats the process of transmitting an empty schedule again (S210).
반면, AP 디바이스(20)는 슬롯에 패킷이 수신되면(S220), 패킷의 종류에 따라 클러스터 접속 승인, 클러스터 접속 해제, 센싱 데이터의 취합 및 서버(30)로의 과정을 반복한다(S225~S255). On the other hand, when the AP device (20) receives a packet in a slot (S220), it repeats the process of cluster connection approval, cluster connection release, collection of sensing data, and connection to the server (30) depending on the type of packet (S225 to S255).
즉, AP 디바이스(20)는 적어도 하나의 IoT 단말로부터 빈 슬롯을 통해 클러스터 접속 요청 패킷이 수신됨(S225)에 따라, 해당 IoT 단말을 클러스터에 추가할 수 있다(S230).That is, when a cluster connection request packet is received from at least one IoT terminal through an empty slot (S225), the AP device (20) can add the IoT terminal to the cluster (S230).
또한, AP 디바이스(20)는 스케줄에 명시된 적어도 하나의 전송 슬롯을 통해 전송된 클러스터 접속 해제 요청 패킷을 수신함(S235)에 따라, 해당 IoT 단말을 클러스터에서 삭제할 수 있다(S240). In addition, the AP device (20) can delete the corresponding IoT terminal from the cluster (S240) upon receiving a cluster disconnection request packet transmitted through at least one transmission slot specified in the schedule (S235).
또한, AP 디바이스(20)는 스케줄에 명시된 적어도 하나의 전송 슬롯을 통해 수신되는 센싱 데이터를 라운드 별로 취합(S245~S250)하여 시리얼 통신을 통해 서버(30)에 전송한다(S255). In addition, the AP device (20) collects sensing data received through at least one transmission slot specified in the schedule for each round (S245 to S250) and transmits it to the server (30) through serial communication (S255).
이때, 취합된 데이터의 서버(30)로의 전송은 라운드 마지막 부분에 한번 수행되며, IoT 단말(10)과의 전송 채널과는 다른 전송 채널을 사용하고 ZigBee 프로토콜을 사용한다. AP 디바이스(20)는 IoT 단말(10)를 통해 수집한 센싱 데이터를 ZigBee 프로토콜을 통해 서버(30)로 전송하게 되는데 이는 기존 ZigBee 프로토콜을 그대로 사용하는 것이므로 상세한 설명은 생략한다. At this time, the transmission of the collected data to the server (30) is performed once at the end of the round, uses a transmission channel different from the transmission channel with the IoT terminal (10), and uses the ZigBee protocol. The AP device (20) transmits the sensing data collected through the IoT terminal (10) to the server (30) through the ZigBee protocol. Since this uses the existing ZigBee protocol as is, a detailed description is omitted.
예컨대, 스마트 공장에 1000대 규모의 IoT 단말(10)가 설치되고 100개씩 클러스터링 되는 경우, IoT 단말(10)는 대규모이므로 신호 간 간섭 해결이 중요한 문제이지만, 100개의 IoT 단말(10)을 클러스터링하고 데이터를 취합하여 전송하는 AP 디바이스(20)는 10개 수준의 소규모이므로 기존 알고리즘을 그대로 사용하여도 문제가 되지 않는다. For example, in a smart factory, when 1,000 IoT terminals (10) are installed and clustered by 100, since the IoT terminals (10) are large in scale, resolving interference between signals is an important issue, but since the AP devices (20) that cluster the 100 IoT terminals (10) and collate and transmit data are small in scale of 10, there is no problem even if the existing algorithm is used as is.
한편, AP 디바이스(20)에 전원이 인가된 직후에는, S210과 같이 Empty 스케줄이 전송되므로, S235 내지 S255는 클러스터에 적어도 하나의 IoT 단말(10)이 추가된 다음 라운드부터 수행될 수 있다. 즉, AP 디바이스(20)는 클러스터에 포함된 적어도 하나의 IoT 단말(10)이 존재할 경우, S260에서 클러스터에 포함된 적어도 하나의 IoT 단말(10)에 전송 슬롯을 할당한 새로운 스케줄을 생성하여 브로드캐스팅(S260)한 이후에 S235 내지 S255가 수행될 수 있다. Meanwhile, immediately after power is supplied to the AP device (20), since an empty schedule is transmitted as in S210, S235 to S255 can be performed from the next round in which at least one IoT terminal (10) is added to the cluster. That is, if there is at least one IoT terminal (10) included in the cluster, the AP device (20) generates a new schedule that allocates a transmission slot to at least one IoT terminal (10) included in the cluster at S260 and broadcasts it (S260), after which S235 to S255 can be performed.
그런 후, AP 디바이스(20)는 다음 라운드 시작 시점에서 클러스터에 포함된 적어도 하나의 IoT 단말에 할당할 전송 슬롯을 명시한 새로운 스케줄을 생성하여 RF 부를 통해 브로드캐스팅한다(S260).After that, the AP device (20) generates a new schedule specifying a transmission slot to be allocated to at least one IoT terminal included in the cluster at the start of the next round and broadcasts it through the RF section (S260).
한편, AP 디바이스(20)의 종료가 필요한 경우에는 서버(30)로부터 종료 패킷을 수신한 후 취합 데이터를 모두 서버(30)로 전송하고 클러스터 내 단말들에게 해제 요청 패킷을 전송한 후 종료하게 되는데 서비스 종료 상황에서만 작동되는 기능이므로 본 특허에서는 설명을 생략한다.Meanwhile, when termination of the AP device (20) is required, after receiving a termination packet from the server (30), all of the collated data is transmitted to the server (30), a release request packet is transmitted to the terminals in the cluster, and then the device is terminated. Since this is a function that only operates in a service termination situation, its description is omitted in this patent.
도 5는 실시예에 따른 컴퓨터 시스템 구성을 나타낸 도면이다.Figure 5 is a diagram showing a computer system configuration according to an embodiment.
실시예에 따른 IoT 단말(10), AP 디바이스(20) 및 서버(30)는 각각 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체와 같은 컴퓨터 시스템(1000)에서 구현될 수 있다.The IoT terminal (10), AP device (20), and server (30) according to the embodiment may each be implemented in a computer system (1000) such as a computer-readable recording medium.
컴퓨터 시스템(1000)은 버스(1020)를 통하여 서로 통신하는 하나 이상의 프로세서(1010), 메모리(1030), 사용자 인터페이스 입력 장치(1040), 사용자 인터페이스 출력 장치(1050) 및 스토리지(1060)를 포함할 수 있다. 또한, 컴퓨터 시스템(1000)은 네트워크(1080)에 연결되는 네트워크 인터페이스(1070)를 더 포함할 수 있다. 프로세서(1010)는 중앙 처리 장치 또는 메모리(1030)나 스토리지(1060)에 저장된 프로그램 또는 프로세싱 인스트럭션들을 실행하는 반도체 장치일 수 있다. 메모리(1030) 및 스토리지(1060)는 휘발성 매체, 비휘발성 매체, 분리형 매체, 비분리형 매체, 통신 매체, 또는 정보 전달 매체 중에서 적어도 하나 이상을 포함하는 저장 매체일 수 있다. 예를 들어, 메모리(1030)는 ROM(1031)이나 RAM(1032)을 포함할 수 있다.The computer system (1000) may include one or more processors (1010), memory (1030), user interface input devices (1040), user interface output devices (1050), and storage (1060) that communicate with each other via a bus (1020). In addition, the computer system (1000) may further include a network interface (1070) that is connected to a network (1080). The processor (1010) may be a central processing unit or a semiconductor device that executes programs or processing instructions stored in the memory (1030) or the storage (1060). The memory (1030) and the storage (1060) may be storage media that include at least one of a volatile medium, a nonvolatile medium, a removable medium, a non-removable medium, a communication medium, or an information transmission medium. For example, the memory (1030) may include a ROM (1031) or a RAM (1032).
이상에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the attached drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical idea or essential features thereof. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
10 : IoT 단말 20: AP 디바이스
30 : 서버10: IoT terminal 20: AP device
30 : Server
Claims (20)
클러스터 ID가 기록된 NFC 태그;
적어도 하나의 프로그램이 기록된 메모리; 및
프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하며,
프로그램은,
NFC 태그로부터 독출된 클러스터 ID에 상응하도록 RF 부의 송수신 채널 주파수를 설정하고, 매 라운드마다 RF 부를 통해 AP 디바이스로부터 전송되는 스케줄을 기반으로 전송 슬롯을 설정하여 AP 디바이스로 데이터 전송하되,
클러스터 ID는,
자신이 속하는 클러스터를 관장하는 AP 디바이스의 클러스터 식별자인, IoT 단말. RF section for wireless communication with AP devices;
NFC tag with cluster ID written on it;
memory in which at least one program is recorded; and
Contains a processor for executing a program;
The program is,
The transmit/receive channel frequency of the RF unit is set to correspond to the cluster ID read from the NFC tag, and data is transmitted to the AP device by setting a transmission slot based on a schedule transmitted from the AP device through the RF unit for each round.
The cluster ID is,
An IoT terminal that is the cluster identifier of the AP device that manages the cluster to which it belongs.
관리자의 스마트 디바이스로부터 NFC 통신을 통해 전송되는 클러스터 ID 및 IoT 단말 ID 및 수행 모드가 기록되는, IoT 단말. In the first paragraph, the NFC tag comprises:
An IoT terminal in which the cluster ID and IoT terminal ID and execution mode transmitted via NFC communication from the manager's smart device are recorded.
클러스터 ID 별로 상이한, IoT 단말. In the first paragraph, the transmission and reception channel frequencies are
Different IoT terminals by cluster ID.
수행 모드가 최초 접속 모드일 경우, 스케줄에 명시된 빈 슬롯(Empty Slot)들 중 하나의 슬롯을 통해 AP 디바이스로 클러스터 접속 요청 패킷을 전송하고, AP 디바이스로부터 응답 메시지를 수신함에 따라, 수행 모드를 최초 접속 모드에서 전송 모드로 전환하는, IoT 단말.In the first paragraph, the program,
An IoT terminal that transmits a cluster connection request packet to an AP device through one of the empty slots specified in the schedule when the execution mode is the initial connection mode, and switches the execution mode from the initial connection mode to the transmission mode upon receiving a response message from the AP device.
센서부를 더 포함하고,
프로그램은,
수행 모드가 전송 모드일 경우, 스케줄에 명시된 자신에게 할당된 슬롯을 통해 AP 디바이스로 센서부에 의해 측정된 센싱 데이터를 전송하는, IoT 단말.In the first paragraph,
Including a sensor section,
The program is,
An IoT terminal that transmits sensing data measured by a sensor unit to an AP device through a slot allocated to it specified in a schedule when the execution mode is a transmission mode.
수행 모드가 해제 모드일 경우, 스케줄에 명시된 자신에게 할당된 슬롯을 통해 클러스터 접속 해제 요청 패킷을 AP 디바이스에 전송하는, IoT 단말.In the first paragraph, the program,
An IoT terminal that transmits a cluster disconnection request packet to an AP device through a slot allocated to it specified in the schedule when the execution mode is the release mode.
관리자의 스마트 디바이스로부터 NFC 통신을 통해 전송되는 해제 모드가 기록되고,
프로그램은,
NFC 태그에 해제 모드가 기록됨에 따라, 수행 모드를 해제 모드로 판단하는, IoT 단말.In the first paragraph, the NFC tag comprises:
The unlock mode transmitted via NFC communication from the manager's smart device is recorded,
The program is,
An IoT terminal that determines the execution mode as the unlock mode based on the unlock mode being recorded on the NFC tag.
클러스터 ID와 아울러 적어도 하나의 프로그램이 기록된 메모리; 및
프로그램을 실행하는 프로세서를 포함하며,
프로그램은,
메모리로부터 독출된 클러스터 ID에 상응하도록 RF 부의 송수신 채널 주파수를 설정하고, 매 라운드 시작 시점에 클러스터에 포함된 적어도 하나의 IoT 단말에 할당할 전송 슬롯을 명시한 스케줄을 생성하여 RF 부를 통해 브로드캐스팅하고, 스케줄을 기반으로 슬롯별로 데이터를 수신하여 처리하되,
클러스터 ID는,
적어도 하나의 IoT 단말이 속하는 클러스터를 관장하는 자신의 클러스터 식별자인, AP 디바이스.An RF unit for wirelessly communicating with at least one IoT terminal included in the cluster;
Memory in which at least one program is recorded, together with a cluster ID; and
Contains a processor for executing a program;
The program is,
Set the transmit/receive channel frequency of the RF section to correspond to the cluster ID read from the memory, generate a schedule specifying a transmission slot to be allocated to at least one IoT terminal included in the cluster at the start of each round, broadcast it through the RF section, and receive and process data by slot based on the schedule.
The cluster ID is,
An AP device, which is its own cluster identifier that governs the cluster to which at least one IoT terminal belongs.
다른 AP 디바이스와 통신하는 다른 RF 부가 별도로 탑재되는, AP 디바이스.In Article 8,
An AP device that has a separate RF unit for communicating with other AP devices.
전원이 인가된 직후에는, 모든 슬롯들을 빈 슬롯(Empty slot)으로 설정한 스케줄을 생성하여 브로드캐스팅하는, AP 디바이스.In Article 8, the program,
An AP device that creates and broadcasts a schedule that sets all slots to empty slots immediately after power is applied.
적어도 하나의 IoT 단말로부터 빈 슬롯을 통해 클러스터 접속 요청 패킷이 수신됨에 따라, 해당 IoT 단말을 클러스터에 추가하는, AP 디바이스.In Article 8, the program,
An AP device that adds an IoT terminal to a cluster when a cluster connection request packet is received through an empty slot from at least one IoT terminal.
스케줄에 명시된 적어도 하나의 전송 슬롯을 통해 수신되는 센싱 데이터를 라운드 별로 취합하여 시리얼 통신을 통해 서버에 전송하는, AP 디바이스.In Article 8, the program,
An AP device that collects sensing data received through at least one transmission slot specified in a schedule for each round and transmits it to a server via serial communication.
스케줄에 명시된 적어도 하나의 전송 슬롯을 통해 전송된 클러스터 접속 해제 요청 패킷을 수신함에 따라, 해당 IoT 단말을 클러스터에서 삭제하는 단계를 수행하는, AP 디바이스.In Article 8, the program,
An AP device that performs a step of deleting a corresponding IoT terminal from the cluster upon receiving a cluster disconnection request packet transmitted through at least one transmission slot specified in the schedule.
클러스터에 포함된 적어도 하나의 IoT 단말이 AP 디바이스로부터 전송되는 스케줄을 기반으로 자신에게 할당된 전송 슬롯을 통해 센싱 데이터를 전송하는 단계; 및
AP 디바이스가 스케줄에 명시된 적어도 하나의 전송 슬롯을 통해 수신되는 센싱 데이터를 라운드 별로 취합하여 시리얼 통신을 통해 서버에 전송하는 단계를 포함하되,
클러스터 ID는,
적어도 하나의 IoT 단말이 속하는 클러스터를 관장하는 자신의 클러스터 식별자인, 초고밀도 환경의 대규모 IoT 단말 간 무선 통신 방법. A step of generating and broadcasting a schedule specifying a transmission slot to be allocated to at least one IoT terminal included in the cluster at the start of each round by the AP device;
A step for at least one IoT terminal included in a cluster to transmit sensing data through a transmission slot allocated to it based on a schedule transmitted from an AP device; and
A method comprising: a step of the AP device collecting sensing data received through at least one transmission slot specified in the schedule for each round and transmitting the collected data to the server through serial communication;
The cluster ID is,
A method for wireless communication between large-scale IoT terminals in an ultra-high density environment, wherein the cluster identifier is a cluster identifier that governs the cluster to which at least one IoT terminal belongs.
AP 디바이스가 전원 인가된 직후에 메모리로부터 독출된 클러스터 ID에 상응하도록 송수신 채널 주파수를 설정하는 단계; 및
모든 슬롯들을 빈 슬롯(Empty slot)으로 설정한 스케줄을 생성하여 브로드캐스팅하는 단계 더 포함하는, 초고밀도 환경의 대규모 IoT 단말 간 무선 통신 방법. In Article 14,
A step of setting the transmit and receive channel frequencies to correspond to the cluster ID read from the memory immediately after the AP device is powered on; and
A method for wireless communication between large-scale IoT terminals in an ultra-high density environment, further comprising the step of generating and broadcasting a schedule in which all slots are set to empty slots.
IoT 단말이 NFC 태그로부터 독출된 클러스터 ID에 상응하도록 RF 부의 송수신 채널 주파수를 설정하는 단계를 더 포함하는, 초고밀도 환경의 대규모 IoT 단말 간 무선 통신 방법. In Article 15,
A method for wireless communication between large-scale IoT terminals in an ultra-high density environment, further comprising a step of setting a transmission/reception channel frequency of an RF unit so that the IoT terminal corresponds to a cluster ID read from an NFC tag.
클러스터 ID 별로 상이한, 초고밀도 환경의 대규모 IoT 단말 간 무선 통신 방법. In the 16th paragraph, the transmission and reception channel frequencies are
A wireless communication method between large-scale IoT terminals in an ultra-high density environment with different cluster IDs.
IoT 단말이 수행 모드가 최초 접속 모드일 경우, 스케줄에 명시된 빈 슬롯(Empty Slot)들 중 하나의 슬롯을 통해 AP 디바이스로 클러스터 접속 요청 패킷을 전송하는 단계; 및
AP 디바이스가 적어도 하나의 IoT 단말로부터 빈 슬롯을 통해 클러스터 접속 요청 패킷이 수신됨에 따라, 해당 IoT 단말을 클러스터에 추가하는 단계를 더 포함하는, 초고밀도 환경의 대규모 IoT 단말 간 무선 통신 방법. In Article 16,
When the IoT terminal is in the initial connection mode, a step of transmitting a cluster connection request packet to the AP device through one of the empty slots specified in the schedule; and
A method for wireless communication between large-scale IoT terminals in an ultra-high density environment, further comprising the step of adding an IoT terminal to a cluster when an AP device receives a cluster connection request packet from at least one IoT terminal through an empty slot.
IoT 단말이 클러스터 접속 요청에 대한 AP 디바이스로부터의 응답 메시지를 수신함에 따라, 수행 모드를 최초 접속 모드에서 전송 모드로 전환하는 단계를 더 포함하는, 초고밀도 환경의 대규모 IoT 단말 간 무선 통신 방법. In Article 18,
A method for wireless communication between large-scale IoT terminals in an ultra-high density environment, further comprising the step of switching the execution mode from the initial connection mode to the transmission mode when the IoT terminal receives a response message from the AP device for the cluster connection request.
IoT 단말이 수행 모드가 해제 모드일 경우, 스케줄에 명시된 자신에게 할당된 슬롯을 통해 클러스터 접속 해제 요청 패킷을 AP 디바이스에 전송하는 단계; 및
AP 디바이스가 클러스터에 포함된 적어도 하나의 클러스터 접속 해제 요청 패킷을 수신함에 따라, 해당 IoT 단말을 클러스터에서 삭제하는 단계를 더 포함하는, 초고밀도 환경의 대규모 IoT 단말 간 무선 통신 방법. In Article 18,
When the IoT terminal is in the release mode, a step of transmitting a cluster release request packet to the AP device through a slot assigned to it specified in the schedule; and
A method for wireless communication between large-scale IoT terminals in an ultra-high density environment, further comprising the step of deleting a corresponding IoT terminal from a cluster when an AP device receives at least one cluster disconnection request packet included in the cluster.
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