KR101519139B1 - Zigbee system and formation method of zigbee network - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 지그비 시스템은 코디네이터, 라우터, RFD를 포함하는 지그비 장치로 구성된 지그비 시스템에 관한 것으로서, 스캔요청 메시지를 수신하고 스캔응답 메시지를 브로드캐스트하는 상기 라우터 또는 상기 코디네이터; 상기 스캔요청 메시지를 브로드캐스트하고 응답대기 모드로 진입하며, 상기 스캔응답 메시지가 수신되면 수신신호의 세기가 가장 크다고 판단된 상기 라우터 또는 상기 코디네이터를 선택하여 지그비 네트워크를 구성하는 소정의 지그비 장치; 및 브로드캐스트 전송 거리 내에서 상기 스캔요청 메시지를 수신하여 그룹을 이루고, 응답대기 모드로 진입하며, 상기 스캔응답 메시지가 수신되면 수신신호의 세기가 가장 크다고 판단된 상기 라우터 또는 상기 코디네이터를 선택하여 상기 지그비 네트워크를 구성하는 RFD를 포함한다.The ZigBee system includes a coordinator, a router, and a ZigBee device including an RFD. The ZigBee system includes a router or a coordinator that receives a scan request message and broadcasts a scan response message. A predetermined ZigBee device that broadcasts the scan request message and enters a response standby mode and selects the router or the coordinator determined to have the highest received signal strength when the scan response message is received to configure the ZigBee network; And receiving the scan request message within a broadcast transmission distance to form a group and entering a response standby mode. When the scan response message is received, the router or the coordinator, which is determined to have the highest intensity of the received signal, And RFDs that make up a ZigBee network.
실시예에 의하면, 다수의 지그비 장치가 스캔요청 메시지 및 스캔응답 메시지를 송수신하는 경우, 각 메시지를 반복적으로 송수신할 필요가 없으며 중복 메시지를 배제시킬 수 있다.According to the embodiment, when a plurality of ZigBee devices transmit and receive a scan request message and a scan response message, it is not necessary to repeatedly transmit and receive each message, and duplicate messages can be excluded.
지그비 네트워크, 코디네이터, 라우터, RFD, 브로드캐스트, 스캔 메시지 ZigBee Network, Coordinator, Router, RFD, Broadcast, Scan Message
Description
실시예는 지그비 시스템 및 지그비 네트워크 구성 방법에 관한 것이다.Embodiments relate to a ZigBee system and a ZigBee network configuration method.
유비쿼터스 네트워크 기술로는 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency IDentification) 등을 들 수 있는데, 그 중에서 근거리 통신을 지원하는 IEEE 802.15.4 표준의 하나인 지그비 기술에 대한 관심이 집중되고 있다.Ubiquitous network technologies include ZigBee, Bluetooth, and Radio Frequency Identification (RFID), among which ZigBee technology, which is one of the IEEE 802.15.4 standards supporting short-range communication, have.
지그비 기술은 10m 내지 최대 1㎞의 통신 거리 상에서 약 250 Kbps의 속도로 데이터를 전송할 수 있고, 다양한 네트워크 토폴리지를 형성하여 수천개의 기기를 연결할 수 있으며, 소비 전력이 작다는 장점을 가진다.ZigBee technology can transmit data at a speed of about 250 Kbps over a communication distance of 10 m to a maximum of 1 km, can form thousands of network topologies by connecting various devices, and has a small power consumption.
지그비 네트워크는, 네트워크를 관리하는 코디네이터, 네트워크의 라우팅 기능을 수행하는 FFD(Full Function Device) 및 엔드 디바이스(end device)로 동작되는 RFD(Reduced Function Device) 등의 지그비 장치로 구성된다.The ZigBee network is composed of a coordinator for managing the network, a full function device (FFD) for performing routing functions of the network, and a reduced function device (RFD) operated as an end device.
일반적으로, 지그비 네트워크를 구성하는 방법은 다음과 같다.Generally, a method of configuring a ZigBee network is as follows.
첫째, 제1 RFD는 스캔요청 메시지를 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 전송 한다. 이때, 상기 스캔요청 메시지는 목적지 주소가 없는 상태이므로 상기 제1 RFD 주변의 라우터들은 상기 스캔요청 메시지를 모두 수신할 수 있다.First, the first RFD transmits a scan request message in a broadcast manner. At this time, since the scan request message has no destination address, routers around the first RFD can receive all the scan request messages.
둘째, 상기 스캔요청 메시지를 수신한 라우터들은 자신이 사용하고 있는 채널, PAN ID(Personal Area Network IDentification), 네트워크 ID를 포함한 네트워크 정보를 스캔응답 메시지로 구성하여 상기 제1 RFD로 전송한다.Second, the routers receiving the scan request message configure the network information including the channel, the PAN ID, and the network ID, which are used by the routers, as a scan response message and transmit the scan information to the first RFD.
셋째, 상기 제1 RFD는 다수의 상기 스캔응답 메시지를 수신하고, 수신신호의 세기가 가장 큰 스캔응답 메시지를 송신한 라우터를 선별한다. 상기 라우터가 선별되면, 상기 제1 RFD는 해당 네트워크 정보를 이용하여 상기 선별된 라우터의 라우팅 경로에 가담한다.Third, the first RFD receives a plurality of the scan response messages and selects a router that has transmitted the scan response message having the largest received signal strength. When the router is selected, the first RFD participates in the routing path of the selected router using the network information.
넷째, 이어서, 제2 RFD, 제3 RFD,…, 제n RFD가 상기 첫째 내지 셋째의 과정을 각각 처리하여 가장 가까운 곳에 위치된 라우터를 선별하고 지그비 네트워크를 구성한다.Fourth, the second RFD, the third RFD, ... , And the n-th RFD processes the first to third processes to select routers located closest to each other and configure the ZigBee network.
이처럼, RFD가 가장 근접된 라우터를 찾아 지그비 네트워크를 구성하는 것이 중요한데, 각각의 RFD들은 스캔요청 메시지를 브로드 캐스팅하고, 라우터들은 각각의 스캔요청 메시지에 대하여 동일한 스캔응답 메시지를 반복적으로, 즉 RFD의 개수만큼 전송해야 한다.As such, it is important to find the router closest to the RFD and configure the ZigBee network. Each RFD broadcasts a scan request message, and the routers repeat the same scan response message repeatedly for each scan request message, Number of times.
따라서, 라우터는 신호 처리에 대한 부하를 받게 되고, 이 과정에서 네트워크 트래픽이 증가하게 되며, 데이터 충돌 현상과 같은 장애 요인이 발생되므로, 지그비 네트워크를 구성하는데 많은 어려움이 있다.Therefore, the router is subjected to a load on the signal processing. In this process, network traffic increases, and obstacles such as data collision occur. Therefore, there are many difficulties in configuring the ZigBee network.
실시예는 지그비 네트워크를 구성하기 위하여 다수의 지그비 장치들이 스캔요청 메시지 및 스캔응답 메시지를 송수신하는 경우, 데이터 전송량, 신호 처리량을 감소시킴으로써 스캔의 실패 확률을 최소화하고 효율적으로 지그비 네트워크를 구성할 수 있는 지그비 시스템 및 지그비 네트워크 구성 방법을 제공한다.In the embodiment, when a plurality of ZigBee devices transmit and receive a scan request message and a scan response message in order to configure a ZigBee network, the probability of failure of the scan is minimized and the ZigBee network can be configured efficiently by reducing the data transmission amount and the signal processing amount ZigBee system and ZigBee network configuration method.
실시예에 따른 지그비 시스템은 코디네이터, 라우터, RFD를 포함하는 지그비 장치로 구성된 지그비 시스템에 관한 것으로서, 스캔요청 메시지를 수신하고 스캔응답 메시지를 브로드캐스트하는 상기 라우터 또는 상기 코디네이터; 상기 스캔요청 메시지를 브로드캐스트하고 응답대기 모드로 진입하며, 상기 스캔응답 메시지가 수신되면 수신신호의 세기가 가장 크다고 판단된 상기 라우터 또는 상기 코디네이터를 선택하여 지그비 네트워크를 구성하는 소정의 지그비 장치; 및 브로드캐스트 전송 거리 내에서 상기 스캔요청 메시지를 수신하여 그룹을 이루고, 응답대기 모드로 진입하며, 상기 스캔응답 메시지가 수신되면 수신신호의 세기가 가장 크다고 판단된 상기 라우터 또는 상기 코디네이터를 선택하여 상기 지그비 네트워크를 구성하는 RFD를 포함한다.The ZigBee system includes a coordinator, a router, and a ZigBee device including an RFD. The ZigBee system includes a router or a coordinator that receives a scan request message and broadcasts a scan response message. A predetermined ZigBee device that broadcasts the scan request message and enters a response standby mode and selects the router or the coordinator determined to have the highest received signal strength when the scan response message is received to configure the ZigBee network; And receiving the scan request message within a broadcast transmission distance to form a group and entering a response standby mode. When the scan response message is received, the router or the coordinator, which is determined to have the highest intensity of the received signal, And RFDs that make up a ZigBee network.
실시예에 따른 지그비 네트워크의 구성 방법은 코디네이터, 라우터, RFD를 포함하는 지그비 장치의 지그비 네트워크 구성 방법에 관한 것으로서, 소정의 지그비 장치가 스캔요청 메시지를 브로드캐스트하고 응답대기 모드로 진입하는 단계; 브로드캐스트 전송 거리 내에서 상기 스캔요청 메시지를 수신한 상기 RFD가 그룹을 이루어 응답대기 모드로 진입하는 단계; 상기 스캔요청 메시지를 수신한 상기 라우터 또는 상기 코디네이터가 스캔응답 메시지를 브로드캐스트하는 단계; 상기 스캔응답 메시지를 수신한 상기 소정의 지그비 장치 및 상기 RFD가 수신신호의 세기를 감지하고, 신호세기가 가장 크다고 판단된 신호를 송신한 상기 라우터 또는 상기 코디네이터를 선택하는 단계; 및 상기 소정의 지그비 장치 및 상기 RFD가 상기 선택된 라우터 또는 코디네이터에 접속하여 지그비 네트워크를 구성하는 단계를 포함한다.A method of configuring a ZigBee network according to an exemplary embodiment of the present invention is a ZigBee network configuration method of a ZigBee device including a coordinator, a router, and an RFD, the method comprising: broadcasting a scan request message to a predetermined Zigbee device and entering a response standby mode; The RFD having received the scan request message within a broadcast transmission distance enters a response standby mode in a group; Broadcasting the scan response message by the router or the coordinator receiving the scan request message; Selecting the router or the coordinator that has received the scan response message and detects a strength of a received signal from the predetermined ZigBee device and the RFD and transmits a signal determined to have the highest signal strength; And configuring the ZigBee network by connecting the predetermined ZigBee device and the RFD to the selected router or coordinator.
실시예에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the embodiment, the following effects can be obtained.
첫째, 지그비 네트워크를 구성하기 위하여, 다수의 지그비 장치가 스캔요청 메시지 및 스캔응답 메시지를 송수신하는 경우, 각 메시지를 반복적으로 송수신할 필요가 없으며 중복 메시지를 배제시킬 수 있다.First, in order to configure a ZigBee network, when a plurality of ZigBee devices transmit and receive a scan request message and a scan response message, it is unnecessary to repeatedly transmit and receive each message, and duplicate messages can be excluded.
둘째, 따라서 각 지그비 장치에 걸리는 부하, 네트워크 트래픽, 데이터 충돌 현상 등을 최소화하여 지그비 네트워크를 구성할 수 있고, 지그비 네트워크의 효율을 극대화할 수 있다.Second, the ZigBee network can be minimized by minimizing the load on each ZigBee device, network traffic, data collision, etc., and maximizing the efficiency of the ZigBee network.
셋째, 스캔요청 메시지 및 스캔응답 메시지의 송수신량을 대폭 감소시킬 수 있으므로, 지그비 장치는 전력 소비를 최소화하여 장시간 안정적으로 동작할 수 있다.Third, since the transmission / reception amount of the scan request message and the scan response message can be greatly reduced, the ZigBee device can operate stably for a long time with minimum power consumption.
첨부된 도면을 참조하여, 실시예에 따른 지그비 시스템 및 지그비 네트워크의 구성 방법에 대하여 상세히 설명한다.A method of configuring a ZigBee system and a ZigBee network according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
이하, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되므로 본 발명의 기술적 사상과 직접적인 관련이 있는 핵심적인 구성부만을 언급하기로 한다.Hereinafter, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention unclear. Therefore, only the essential components directly related to the technical idea of the present invention will be described .
도 1은 실시예에 따른 지그비 시스템의 구성부들이 스캔 대기 모드를 유지하는 상태를 모식화한 도면이고, 도 2는 실시예에 따른 지그비 시스템의 일부 구성부들이 응답 대기 모드로 진입한 상태를 모식화한 도면이다.FIG. 1 is a diagram illustrating a state in which the configuration units of the ZigBee system according to the embodiment maintain the scan standby mode. FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which some configuration units of the ZigBee system according to the embodiment enter the response standby mode, .
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시예에 따른 지그비 시스템은 다수의 지그비 장치들로 이루어지는데, 상기 지그비 장치는 엔드 디바이스(E; End device)로 동작되는 RFD(Reduced Function Device), 라우터(R; Router), 코디네이터(coordinator)일 수 있다. 도 1 및 도 2에는, 설명의 편의를 위하여 RFD(E) 및 라우터(R)만을 도시하였다.1 and 2, a ZigBee system according to an embodiment includes a plurality of ZigBee devices. The ZigBee device includes an RFD (Reduced Function Device) operated as an end device (E), a router (R ; Router), and a coordinator. In FIGS. 1 and 2, only the RFD (E) and the router (R) are shown for convenience of explanation.
도 3은 실시예에 따른 지그비 시스템에서 처리되는 데이터의 영역을 예시적으로 도시한 프로토콜 스택 구조도이다.3 is a protocol stack structure diagram exemplarily showing an area of data processed in the ZigBee system according to the embodiment.
도 3에 의하면, 지그비 프로토콜 스택은 크게 PHY(Physical) 계층(Layer)(S5), MAC(Media Access Controller) 계층(S4), 네트워크(Network/security) 계층(S3), 애플리케이션 프레임워크(Application framework) 계층(S2) 및 응용(Application/Profiles) 계층(S1)으로 이루어지는데, 상기 PHY 계층(S5)과 MAC 계층(S4)은 IEEE 규정(Standard) 영역에 해당되고, 상기 네트워크 계 층(S3)과 프레임워크 계층(S2)은 지그비 연합(Alliance)의 규정 영역에 해당되며, 상기 응용 계층(S1)은 데이터베이스 관리 및 제어정보 생성과 관련된 응용 프로그램 영역에 해당된다.Referring to FIG. 3, the ZigBee protocol stack includes a physical layer S5, a media access controller (MAC) layer S4, a network / security layer S3, an application framework Layer S2 and an application / Profiles layer S1. The PHY layer S5 and the MAC layer S4 correspond to the IEEE standard area, and the network layer S3, And the framework layer S2 correspond to a prescribed area of the ZigBee Alliance and the application layer S1 corresponds to an application program area related to database management and control information generation.
상기 지그비 장치는 탑재된 프로그램의 종류, 즉 네트워크 계층(S3), 프레임워크 계층(S2)의 데이터를 처리하는 프로그램의 종류에 따라 RFD, FFD(Full Function Device) 또는 코디네이터로 기능될 수 있다.The ZigBee device may function as an RFD, a full function device (FFD), or a coordinator depending on the type of program loaded, that is, the type of program that processes data in the network layer S3 and the framework layer S2.
상기 FFD는 네트워크 초기화, 노드 관리, 노드 정보 저장 등의 기능을 수행하는데, 다른 FFD 또는 RFD 모두와 통신을 수행할 수 있다. 또한, 나머지 지그비 장치들이 전술한 세 가지 노드 중 어느 하나의 노드를 구성할 수 있도록 하는 FFD를 PAN(Personal Area Network) 코디네이터라 한다.The FFD performs functions such as network initialization, node management, and node information storage, and can perform communication with other FFDs or RFDs. Also, the FFD that allows the remaining ZigBee devices to configure any one of the three nodes is referred to as a PAN (Personal Area Network) coordinator.
상기 코디네이터는 채널과 PAN ID로 식별되는 PAN을 구성하고, 라우터 또는 RFD에 네트워크 주소를 할당한다.The coordinator configures a PAN identified by a channel and a PAN ID, and assigns a network address to a router or an RFD.
상기 RFD는 코디네이터 기능 및 라우팅 기능을 수행하지 못하며 엔드 디바이스로 동작되는 지그비 장치로서, 코디네이팅 대상이 되며 라우터 또는 코디네이터와 통신을 수행할 수 있다. 즉, 상기 RFD는 동일한 채널 및 PAN ID로 구성된 PAN에 참여할 수 있다.The RFD can not perform a coordinator function and a routing function, and is a ZigBee device operated as an end device. The RFD can be a target of coordination and can perform communication with a router or a coordinator. That is, the RFD can participate in a PAN composed of the same channel and PAN ID.
상기 코디네이터의 제어를 받으며, 라우팅 경로를 처리하여 상기 RFD로 데이터를 전달하는 FFD를 라우터라 한다. 상기 라우터는 동일한 채널 및 PAN ID 로 구성된 PAN에 참여하며, 아직 PAN에 참여하지 않은 다른 라우터 또는 RFD에 네트워크 주소를 할당하여 PAN에 참여하도록 한다.An FFD which receives control under the control of the coordinator and processes the routing path to transmit data to the RFD is called a router. The router participates in a PAN composed of the same channel and PAN ID, and assigns a network address to another router or RFD not participating in the PAN yet so as to participate in the PAN.
도 4는 실시예에 따른 지그비 시스템을 구성하는 지그비 장치(100)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 5는 실시예에 따른 지그비 시스템에서 처리되는 데이터 패킷의 형태를 개략적으로 도시한 데이터 구조도이다.4 is a block diagram schematically showing the components of the ZigBee
도 4에 예시된 상기 지그비 장치(100)는 전술한 대로, 탑재된 프로그램의 종류에 따라 RFD, 라우터, 코디네이터로 동작될 수 있는데, 제어부(110), 저장부(120), 맥처리부(130), RF수신부(140), RF송신부(150), 전력제어회로(160), 위상동기회로(170) 및 안테나(180)를 포함하여 구성된다.The ZigBee
또한, 상기 제어부(110)는 모드제어부(112), 다중전송부(114), 네트워크구성부(116), 주기(period)연산부(118)를 포함하고, 상기 RF수신부(140)는 신호세기감지부(142)를 포함한다.The
도 5를 참조하면, 상기 제어부(110)가 생성하는 데이터 패킷은 프리앰블(D1), SPD(Start of Packet Delimiter)(D2), PHY 헤더(D3), PSDU(PHY Service Data Unit)(D4) 등으로 이루어지는데, 상기 프리앰블(혹은 "비콘"이 사용될 수 있음)(D1)은 전송 타이밍을 동기화하기 위하여 지그비 장치 사이에 해석될 수 있는 일련의 펄스 신호를 의미한다.5, a data packet generated by the
그리고, 상기 SPD(D2)는 실제 패킷 데이터가 시작되었음을 상대 지그비 장치에게 알려주고 PHY헤더의 해석 지점을 표시하며, 상기 PHY헤더(D3)는 상기 PHY 계층(물리 계층)(S5)의 해석 정보를 담고 있으며, 상기 PSDU(D4)는 라우팅 정보와 함께 응용 데이터가 실리는 구간이다.The SPD D2 notifies the relative Zigbee device that the actual packet data has been started and indicates an interpretation point of the PHY header. The PHY header D3 contains analysis information of the PHY layer (physical layer) S5 , And the PSDU (D4) is a section in which application data is loaded together with routing information.
실시예에 따른 스캔요청 메시지, 스캔응답 메시지 등은 도 5에 도시된 데이 터 패킷의 형태로 구성되어 송수신될 수 있다.The scan request message, the scan response message, and the like according to the embodiment may be transmitted and received in the form of a data packet shown in FIG.
상기 제어부(110)는 소프트웨어 맥(Software-MAC)계층, 네트워크 계층(S3)의 기능, 프레임워크 계층(S2)(도 2 참조)의 기능을 수행하여 네트워크 토폴로지를 구성하고, 응용 계층(S1)의 기능을 수행하여 데이터베이스를 관리하고 지그비 네트워크를 구성한다.The
상기 제어부(110)를 구성하는 상기 모드제어부(112), 상기 다중전송부(114), 상기 네트워크구성부(116), 상기 주기연산부(118)의 구체적인 동작에 대해서는, 도 6을 참조하여 지그비 네트워크의 구성방법과 함께 설명하기로 한다.6, the detailed operation of the
상기 RF수신부(140), 상기 RF송신부(150), 상기 위상동기회로(170) 및 상기 전력제어회로(160)는 PHY 계층(S5)에 해당되는 동작을 처리하는 구성부들로서 RF통신 구조와 네트워크 토폴리지를 결정한다.The
상기 안테나(180)와 연결된 상기 RF수신부(140)와 상기 RF송신부(150)는 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)를 이용하며, 2.4 GHz 대역의 경우 32 PN 코드 길이의 O-QPSK(Offset-Quadrature Phase-Shift Keying) 변복조 방식을 사용하여 RF신호와 디지털 신호를 상호변환하여 처리한다.The
또한, 상기 위상동기회로(170)는 상기 RF수신부(140)와 상기 RF송신부(150)로 발진주파수신호를 제공하고, 상기 전력제어회로(160)는 수신 신호의 세기를 판별하여 송신 전력량을 조정한다.The
상기 맥(MAC; Media Access Controller)처리부(130)는 전송된 데이터 프레임 구조를 해석하여 프레임을 승인하고, 에러를 감지하여(Error Detection; CRC 또는 Checksum을 통하여 감지함) 재전송 여부를 결정하며, 패킷 라우팅을 처리한다.The MAC (Media Access Controller)
이하, 도 6을 참조하여 실시예에 따른 지그비 네트워크의 구성 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of configuring a ZigBee network according to an embodiment will be described in detail with reference to FIG.
도 6은 실시예에 따른 지그비 네트워크의 구성 방법을 도시한 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a method of configuring a ZigBee network according to an embodiment.
우선, 도 1에 도시된 지그비 장치들은 스캔 요청 메시지를 브로드캐스팅 방식으로 전송하여 지그비 네트워크 구성을 요청할 수 있다.First, the ZigBee devices shown in FIG. 1 can request a ZigBee network configuration by transmitting a scan request message in a broadcast manner.
상기 지그비 네트워크 구성을 요청할 수 있는 지그비 장치는 코디네이터, 라우터, RFD일 수 있다.The ZigBee device capable of requesting the ZigBee network configuration may be a coordinator, a router, or an RFD.
실시예에서 설명의 편의를 위하여, 최초 네트워크 구성을 요청한 지그비 장치는 RFD인 것으로 한다.For convenience of explanation in the embodiment, it is assumed that the ZigBee device that requested the initial network configuration is RFD.
또한, 참고적인 설명을 부가하는 경우 라우터와 코디네이터의 동작은 유사하므로, 라우터만을 예시하여 설명하기로 한다. 이 경우 라우터의 동작은 코디네이터에 적용될 수 있음은 물론이다.In addition, when a reference description is added, the operations of the router and the coordinator are similar to each other, so that only the router will be described. In this case, it is needless to say that the operation of the router can be applied to the coordinator.
네트워크 구성을 요청하는 지그비 장치가 상기 RFD(E)인 경우(S100의 "RFD"), 상기 RFD(E)들은 각각 스캔대기 모드로 진입하는 시작 시간, 스캔대기 모드를 유지하는 시간을 달리하여, 랜덤한 주기(random period) 동안 스캔대기 모드를 유지한다(S100, S105).When the ZigBee device requesting the network configuration is the RFD (E) (S100 "RFD"), the RFDs (E) differ in the start time to enter the scan standby mode, The scan standby mode is maintained during a random period (S100, S105).
상기 랜덤 주기가 종료되면(S110의 "예"), 임의의 상기 RFD(E)의 상기 모드제어부(도 4; 112)는 스캔 모드로 진입하고, 상기 다중전송부(114)는 스캔요청 메시지를 브로드캐스트한다(S115).When the random period ends (YES in S110), the mode control unit (FIG. 4; 112) of any RFD (E) enters the scan mode and the
상기 스캔요청 메시지는 상기 라우터(R) 또는 코디네이터에게 PAN ID를 요청하는 내용을 포함한다.The scan request message includes a request for a PAN ID to the router R or the coordinator.
한편, 네트워크 구성을 요청하는 지그비 장치가 라우터인 경우(S100의 "라우터") 상기 라우터(R)는 단계 S105 내지 단계 S110의 과정을 거치지 않고 바로 스캔요청 메시지를 브로드캐스트할 수 있다(S115).On the other hand, if the ZigBee device requesting the network configuration is a router ("router" of S100), the router R can immediately broadcast a scan request message without going through steps S105 to S110 (S115).
이후, 상기 스캔요청 메시지를 브로드캐스트한 상기 RFD(E)는 응답대기 모드로 진입한다(S120).Then, the RFD (E) broadcasting the scan request message enters a response standby mode (S120).
이때, 브로드캐스트의 범위 내에 존재하는 라우터(R), 다른 RFD(E)만이 상기 스캔요청 메시지를 수신할 수 있으며, 스캔요청 메시지를 송신한 RFD(E), 브로드캐스트 범위 내에 존재하는 다른 RFD(E)는 함께 그룹핑되어(도 2의 G1) 최초 스캔요청 메시지를 송신한 것처럼 간주된다.At this time, only the router R and another RFD (E) within the broadcast range can receive the scan request message, and the RFD (E) transmitting the scan request message, the other RFD (E) E) are grouped together (G1 in FIG. 2) and are considered to have transmitted the initial scan request message.
상기 스캔요청 메시지를 수신한 다른 RFD(E)들은 스캔요청 메시지를 송신한 RFD(E)와 동일하게, 스캔대기 모드에서 응답대기 모드로 진입한다(S125).The other RFDs (E) that have received the scan request message enter the response standby mode in the scan standby mode in the same manner as the RFD (E) that transmitted the scan request message (S125).
즉, 다수의 RFD(E)는 순서가 정해진 것이 아니라 각자 랜덤하게 이웃 노드의 스캔을 시작할 수 있으며, 어느 하나의 RFD(E)가 스캔을 시작하면 다른 RFD(E)들은 스캔대기 모드에서 응답대기 모드로 진입하는 것이다.In other words, a plurality of RFDs (E) can start to scan the neighboring nodes randomly, and when one RFD (E) starts scanning, the other RFDs (E) Mode.
이때, 브로드캐스트 범위 밖에 존재하는 다른 RFD(E)는 최초 스캔요청 메시지를 송신하지 않은 그룹(도 2의 G2)으로 간주되며, 스캔대기 모드를 유지한다.At this time, another RFD (E) existing outside the broadcast range is regarded as a group (G2 in FIG. 2) that did not transmit the initial scan request message, and the scan standby mode is maintained.
각각의 상기 RFD(E)들은 응답대기 모드의 주기를 계산하며, 상기 라우터(R)로부터 스캔응답 메시지가 수신되지 않은 상태에서 응답대기 모드의 주기가 종료되 면(S130의 "예") 다시 스캔대기 모드로 진입하여 각자 랜덤 주기를 다시 적용한다(S105).When the period of the response standby mode is terminated in a state in which the scan response message is not received from the router R (YES in S130), the RFD (E) And enters the standby mode and applies the random period again (S105).
또한, 상기 RFD(E)들의 응답대기 모드가 종료되지 않더라도, 상기 라우터(R) 모두가 브로드캐스트 전송범위 밖에 존재하는 경우, 어느 라우터(R)도 스캔응답 메시지를 송신할 수 없다(S135의 "아니오").Also, even if the response standby mode of the RFD (E) is not terminated, if all of the routers R are out of the broadcast transmission range, no router R can transmit a scan response message (S135: no").
이러한 경우, 상기 RFD(E)들은 다시 스캔대기 모드로 진입하여 각자 랜덤 주기를 다시 적용한다(S105).In this case, the RFD (E) enters the scan standby mode again and applies the random period again (S105).
즉, 상기 라우터(R)가 스캔응답 메시지를 송신하기 전에 상기 RFD(E)의 응답대기 모드가 종료되거나 거리상 이격된 상기 라우터(R)가 스캔응답 메시지를 송신할 수 없는 경우, 다른 RFD(E)에게 스캔요청 권한이 랜덤하게 이전될 수 있는 것이다.That is, if the response standby mode of the RFD (E) is terminated before the router R transmits a scan response message or if the router R spaced apart from the router R can not transmit a scan response message, another RFD (E The scan request authority can be transferred at random.
반면, 응답대기 모드의 주기가 종료되지 않은 상태에서(S130의 "아니오") 상기 스캔요청 메시지를 수신한 라우터(R)가 스캔응답 메시지를 브로드캐스팅하면(S135의 "예"), 상기 응답대기 모드에 있던 상기 RFD(E)들은 모두 스캔응답 메시지를 수신하고, 지그비 네트워크를 구성할 수 있다(S140).On the other hand, if the router R that has received the scan request message broadcasts the scan response message (Yes in S135) while the cycle of the response standby mode is not terminated (NO in S130) Mode, the RFDs (E) can receive a scan response message and configure a ZigBee network (S140).
이때, 상기 스캔요청 메시지를 수신한 라우터(R)들은 모두 스캔응답 메시지를 브로드캐스트한다.At this time, the routers R receiving the scan request message all broadcast a scan response message.
상기 RFD(E)들은 인접된 다수의 상기 라우터(R)들로부터 스캔응답 메시지를 수신하고, 상기 RFD(E)의 신호세기감지부(도 4; 142)는 수신신호의 세기를 감지하여 감지정보를 생성한다.The RFDs E receive a scan response message from a plurality of neighboring routers R. The signal intensity detector of the RFD E detects the strength of a received signal and outputs detection information .
예를 들어, 상기 신호세기감지부(142)는 로그 앰프로 구비될 수 있으며, 아날로그 상태인 중간주파 신호를 직류전압신호로 출력하여 전력 레벨을 감지할 수 있는 상태로 변환한다.For example, the
이때, 상기 신호세기감지부(142)는 중간주파 신호를 직접(Direct) 데시벨 값에 비례한 직류전압신호로 출력시킴으로써 수신 가능한 전력 레벨의 신호 감도 범위를 확장시킬 수 있다.At this time, the signal
상기 네트워크구성부(116)는 상기 신호세기감지부(142)로부터 감지정보가 전달되면 이를 비교가능한 디지털 신호로 변환하여 상기 저장부(120)에 기록한다.When the sensing information is received from the signal
상기 네트워크구성부(116)는 상기 라우터(R) 별로 기록된 상기 감지정보를 비교하여 신호세기가 가장 크다고 판단되는 라우터를 선택하고, 선택된 라우터(R)의 스캔응답 메시지를 분석하여 네트워크 정보, 가령 채널, PAN ID, 기기식별정보를 추출한다.The
상기 네트워크구성부(116)는 상기 네트워크 정보, 상기 감지정보를 상기 저장부(120)의 스캔 테이블에 기록하고, 자신의 라우팅 정보로 설정한다.The
이후, 상기 RFD(E)는 설정된 라우팅 정보를 이용하여 상기 라우터(R)에 접속하면, 상기 라우터(R)는 자신의 주변에 위치된 상기 RFD(E)들을 인식하고 상기 RFD(E)에게 네트워크 ID를 부여한다.Then, when the RFD (E) accesses the router R using the set routing information, the router R recognizes the RFDs (E) located in the vicinity of the router R and informs the RFD ID.
따라서, 최초 스캔요청 메시지의 브로드캐스트 범위 내에서 그룹(G1)을 이룬 다수의 RFD(E)들은 1회의 스캔요청 및 스캔응답 과정을 통하여 동시에 지그비 네트워크를 구성할 수 있다.Accordingly, a plurality of RFDs (E) forming the group G1 within the broadcast range of the first scan request message can configure the ZigBee network simultaneously through one scan request and scan response process.
이후, 최초 스캔요청 메시지의 브로드캐스트 범위 밖에서 그룹(G2)을 이룬 다른 RFD(E)들은 상기 단계 S100 내지 단계 S140의 과정을 진행함으로써 별도의 지그비 네트워를 구성할 수 있다.Thereafter, other RFDs (E) having the group G2 outside the broadcast range of the initial scan request message can construct a separate ZigBee network by performing the processes of steps S100 to S140.
도 4의 상기 주기연산부(118)는 상기 스캔대기 모드의 랜덤 주기, 응답대기 모드의 주기를 연산하고, 상기 모드제어부(112)는 상기 연산된 주기 또는 스캔요청 메시지, 스캔응답 메시지의 송수신에 따른 각 모드의 전환을 처리한다.The
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and applications other than those described above are possible. For example, each component specifically shown in the embodiments of the present invention can be modified and implemented. It is to be understood that all changes and modifications that come within the meaning and range of equivalency of the claims are therefore intended to be embraced therein.
도 1은 실시예에 따른 지그비 시스템의 구성부들이 스캔 대기 모드를 유지하는 상태를 모식화한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a diagram illustrating a state in which components of a ZigBee system according to an embodiment maintain a scan standby mode. FIG.
도 2는 실시예에 따른 지그비 시스템의 일부 구성부들이 응답 대기 모드로 진입한 상태를 모식화한 도면.FIG. 2 is a diagram illustrating a state in which some constituent parts of a ZigBee system according to an embodiment enter a response standby mode; FIG.
도 3은 실시예에 따른 지그비 시스템에서 처리되는 데이터의 영역을 예시적으로 도시한 프로토콜 스택 구조도.3 is a diagram showing a protocol stack structure exemplarily showing an area of data processed in a ZigBee system according to an embodiment;
도 4는 실시예에 따른 지그비 시스템을 구성하는 지그비 장치의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도.4 is a block diagram schematically showing the components of a ZigBee device constituting a ZigBee system according to an embodiment;
도 5는 실시예에 따른 지그비 시스템에서 처리되는 데이터 패킷의 형태를 개략적으로 도시한 데이터 구조도.5 is a data structure diagram schematically showing the form of a data packet processed in a ZigBee system according to an embodiment;
도 6은 실시예에 따른 지그비 네트워크의 구성 방법을 도시한 흐름도.6 is a flowchart illustrating a method of configuring a ZigBee network according to an embodiment.
Claims (22)
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