KR20070109350A

KR20070109350A - 네트워크 시스템 및 네트워크 형성 방법

Info

Publication number: KR20070109350A
Application number: KR1020060042201A
Authority: KR
Inventors: 최재연
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2006-05-11
Filing date: 2006-05-11
Publication date: 2007-11-15
Also published as: KR101283063B1

Abstract

본 발명은 여러 종류의 근거리 무선통신 기술이 조합된 네트워크 시스템 및 네트워크 형성 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 의한 네트워크 시스템은 제1통신망을 형성하는 제1통신부; 근거리 통신 영역에 위치되면 제2통신망을 형성하여 인증을 처리하고, 상기 제1통신망의 망접속정보 또는 망이탈정보를 상기 제1통신부로 전송하는 제2통신부; 상기 제2통신망을 형성하여 상기 인증을 처리하고, 동작제어정보를 전송하는 제3통신부; 및 상기 동작제어정보에 의하여 동작되고, 상기 제1통신부와 상기 제1통신망을 형성하는 제4통신부를 포함한다.

본 발명에 의하면, 상이한 특징을 가지는 기술의 장점만을 조합하여 통신 시스템을 구성할 수 있으므로, 응용 분야를 확장하고 신속하고 편리한 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있고, 사용상의 수동성을 배제함으로써 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있으며, 저전력화, 소형화, 저비용화의 측면을 만족하여 네트워크를 구성할 수 있게 된다.

Description

네트워크 시스템 및 네트워크 형성 방법{Network system and formation method of network}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템의 지그비단말기, 지그비 라우터, FFD모듈, RFD모듈이 처리하는 데이터 영역을 예시적으로 도시한 프로토콜 스택 구조도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템에 구비되는 지그비 모듈의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템이 형성하는 네트워크 토폴로지(Topology)를 예시적으로 도시한 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템이 처리하는 데이터 패킷의 형태를 개략적으로 도시한 데이터 구조도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템이 처리하는 네트워크 형성 방법을 도시한 흐름도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100: 네트워크 시스템 200: 제1통신장치(식별카드)

210: 제1RFID 통신부(RFID 태그) 220: 제1지그비통신부(RFD 모듈)

300: 제2통신장치(출입통제장치) 310: 제2RFID 통신부(RFID 리더)

320: 제2지그비통신부(FFD 모듈) 400: RFID 네트워크

500: 제1지그비 네트워크 600: 제2지그비 네트워크

610: 지그비 단말기 620: 지그비 라우터

700: 외부 단말기

본 발명은 RFID에 지그비 네트워크를 이용하여 효율적으로 데이터 통신을 처리하는 네트워크 시스템 및 네트워크 형성 방법에 관한 것이다.

현재, 유비쿼터스(ubiquitous) 네트워크 기술이 많은 이들의 주목을 받고 있는데, 유비쿼터스 네트워크 기술이란 시간과 장소에 구애됨이 없이 다양한 네트워크에 자연스럽게 접속할 수 있도록 하는 기술을 의미한다.

상기 유비쿼터스 네트워크 기술은 텔리메틱스 통신, 근거리 무선 통신, 이동통신 등의 통신 기술을 이용하여 다양한 방식으로 구현가능하며, 이를 이용하면 자동차, 가정, 공공장소 등의 공간에서 자연스러운 접속 환경이 제공되므로 각종 IT정보 및 기술의 활용이 늘어나게 되고 따라서 전반적인 IT산업이 보다 빠른 속도로 발전될 것으로 전망된다.

가령, 유비쿼터스 네트워크 기술을 이용하면, 외부에 위치한 사용자가 이동 통신단말기를 통하여 집 내부의 가스 밸브, 조명 기구, 난방 기구 등과 같은 가정기기를 제어하고, 방문자를 원격으로 확인하며, 긴급상황을 보고받는 등의 서비스를 제공받을 수 있다.

이와 같은 유비쿼터스 네트워크 기술로는 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), RFID(Radio Frequency IDentification) 등을 들 수 있는데, 이들 기술은 주파수 대역, 네트워크 형태, 통신 개체의 수, 네트워크 접속 방식, 프로토콜 등 서로 상이한 기술적 특징을 가지며, 하나의 기술을 이용하여 네트워크를 구성하는 경우 응용 환경에 따라 각각의 기술적 문제점, 사용상 불편함 등이 제기되고 있다.

예를 들어, 근거리 통신을 지원하는 IEEE 802.15.4 표준 가운데 하나인 지그비 기술에 대하여 살펴보면, 첫째, 블루투스가 주파수 도약 스펙트럼 확산 방식(Frequency-Hopping Spread Spectrum)을 사용하여 720kbps의 망접속 데이터를 전송하는 반면(새 슬레이브 장치가 접속되는 경우 약 3초 이상이 소요됨), 지그비는 128kbps의 망접속 데이터를 전송하는 점(새 슬레이브 장치가 접속되는 경우 약 30밀리초가 소요됨), 둘째, 8비트 연산용 컨트롤러에서 32KB 미만의 메모리 리소스를 차지하는 간단한 통신 스택을 처리하는 점, 셋째, 신속하게 연결되어 간단한 스택 통신을 처리한 후 절전모드로 복귀될 수 있으므로 배터리 수명이 길게 유지될 수 있는 점, 넷째, 수천개의 클라이언트(수만개의 노드)를 다양한 토폴리지 형태로 구성할 수 있는 점 등을 들 수 있으며, 이러한 특징을 통하여 향후 지그비 기술의 이용분야는 점차 확대될 전망이다.

그러나, 식별(인증)카드와 같이 이동성이 강한 장치에 지그비 기술이 이용되는 경우, 통신장치가 수시로 접속/이탈을 처리해야 하는 점은 지그비 기술의 네트워크 효율성을 저하시키는 요인으로 작용하며, 하나의 슬레이브 장치를 네트워크 노드로 구성하기 위해서는 수동으로 명령 데이터를 입력하거나 별도의 소프트웨어적 처리를 해줘야하는 불편함이 따른다.

즉, 지그비 기술은, 잦은 네트워크 접속/이탈 환경에는 적합하지 않으며, 부가적인 조작이 요구되므로 인증/확인 등과 같이 소용량 반복형 데이터의 처리가 필요한 서비스에 응용하려면 사용자의 불편함을 감수해야 하는 문제점이 있다.

본 발명은 다양한 근거리 무선통신 기술을 조합하여 각 기술이 가지는 장점만을 선별적으로 이용함으로써, 데이터 통신의 효율을 높이고 보다 다양한 분야에서 응용 가능한 네트워크 시스템을 제공한다.

본 발명은 여러 종류의 근거리 무선통신 기술을 조합하여 통신 시스템을 구성함에 있어서, 데이터의 종류에 따라 통신 프로토콜 상에서 적용되는 무선통신 기술이 차별화되고, 각 무선통신 장치의 동작 영역 사이에서 기능 분담이 효율적으로 이루어지도록 하는 네트워크 형성 방법을 제공한다.

본 발명에 의한 네트워크 시스템은 제1통신망을 형성하는 제1통신부; 근거리 통신 영역에 위치되면 제2통신망을 형성하여 인증을 처리하고, 상기 제1통신망의 망접속정보 또는 망이탈정보를 상기 제1통신부로 전송하는 제2통신부; 상기 제2통 신망을 형성하여 상기 인증을 처리하고, 동작제어정보를 전송하는 제3통신부; 및 상기 동작제어정보에 의하여 동작되고, 상기 제1통신부와 상기 제1통신망을 형성하는 제4통신부를 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 네트워크 시스템의 상기 통신망은 RFID(Radio Frequency IDentification) 통신망, 지그비(Zigbee) 통신망 및 UWB(Ultra Wide Band) 통신망 중 하나이다.

또한, 본 발명에 의한 네트워크 시스템의 상기 제1통신부 및 제4통신부 중 하나 이상의 통신부는 기기식별정보, 망접속정보를 포함하는 지그비 망정보를 처리하는 RFD(RFD; Reduced Function Device)모듈이거나, 상기 기기식별정보, 상기 망접속정보, 망구성정보를 포함하는 지그비 망정보를 처리하여 지그비 네트워크의 노드들을 관리하는 FFD(FFD; Full Function Device)모듈로서, 네트워크의 코디네이터가 된다.

본 발명에 의한 네트워크 형성 방법은 제1통신망에 접속/이탈되는 제1통신부와 연결된 제2통신부가 제3통신부와 제2통신망을 형성하고 인증을 처리하는 단계; 상기 인증이 처리됨에 따라, 상기 제2통신부는 상기 제1통신망의 망접속정보 또는 망이탈정보를 상기 제1통신부로 전송하고, 상기 제3통신부는 동작제어정보를 제4통신부로 전송하는 단계; 및 상기 제4통신부는 상기 동작제어정보에 의하여 동작 개시되고, 상기 제1통신부와 상기 제1통신망의 통신채널을 설정하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 네트워크 형성 방법은, 상기 제1통신망의 통신채널이 설정되면 상기 제4통신부 및 상기 제1통신부는 데이터 통신을 수행하고, 제4통신부는 상기 제1통신부의 위치정보를 포함하는 정보를 관리하는 단계를 더 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 네트워크 형성 방법은, 상기 제1통신망이 형성된 뒤 상기 제2통신망이 해제되고, 이후 상기 제2통신망이 다시 형성되거나, 상기 제4통신부 및 상기 제1통신부 사이의 신호 세기가 기준 수치 이하로 낮아지면 상기 제4통신부 및 상기 제1통신부는 상기 설정된 통신채널을 해제하는 단계를 더 포함한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템 및 네트워크 형성 방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템(100)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 1에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템(100)은 크게 제1통신장치(200), 제2통신장치(300) 및 외부 단말기(700)를 포함하여 구성되는데, 제1통신장치(200)는 제1RFID(Radio Frequency IDentification)통신부(210), 제1지그비(Zigbee)통신부(220)를 포함하고, 제2통신장치(300)는 제2RFID통신부(310), 제2지그비통신부(320)를 포함하여 이루어진다.

여기서, 제1통신장치(200)의 제1RFID통신부(210)는 제2통신장치(300)의 제2RFID통신부(300)의 RFID 네트워크(400)를 구성하여 통신을 수행하고, 제1통신장치(200)의 제1지그비통신부(220)는 제2통신장치(300)의 제2지그비통신부(320)와 제1지그비 네트워크(500)를 구성하여 통신을 수행한다.

이하에서, 설명상의 편의를 위하여 각 구성부들을 특정화하여 예시하고, 예시된 명칭으로 지칭하여 설명하기로 한다.

상기 제1통신장치(200)는 건물 출입자가 소지하는 식별(ID;IDentification)카드에 구성되고, 식별카드(200)의 제1RFID통신부(210)는 RFID 태그이며, 식별카드(200)의 제1지그비통신부(220)는 RFD(RFD; Reduced Function Device) 모듈로 구비된다.

상기 제2통신장치(300)는 건물의 출입구에 설치되는 일종의 출입통제장치로서, 출입통제장치(300)의 제2RFID통신부(310)는 RFID 리더(310)이고, 제2지그비통신부(320)는 FFD(FFD; Full Function Device) 모듈로 구비된다.

상기 RFD 모듈(220)과 FFD 모듈(320)에 대한 설명은 도 6을 참조하여 후술하기로 한다.

상기 식별카드(200)를 소지한 출입자가 건물의 소정 공간에 진입하는 경우 출입구에 설치된 상기 출입통제장치(300) 옆을 지나게 되며, 이때 상기 식별카드(200)의 RFID 태그(210)와 출입통제장치(300)의 RFID 리더(310)는 RFID 네트워크(400)를 형성하여 1차적으로 데이터 통신을 수행한다.

상기 RFID 리더(310)는 주기적으로 정보요청신호를 송신하고, RFID 태그(210)는 정보요청신호가 수신되면 자신의 기기식별정보와 함께 제1지그비 네트워크(500)의 접속요청정보를 RFID 리더(310)로 전송한다.

상기 RFD 모듈(220)은 FFD 모듈(320)과 제1지그비 네트워크(500)를 형성함으로써, FFD 모듈(320)이 관리하는 제2지그비 네트워크(600)의 노드로 기능될 수 있 으며, 상기 접속요청정보란, 이와 같이 제1지그비 네트워크(500)를 형성하기 위하여 RFD 모듈(220)이 최초로 전송하는 정보를 의미하는데, 본 발명의 실시예에서는 제1지그비 네트워크(500)의 접속요청정보가 RFID 네트워크(400)를 통하여 처리된다.

상기 지그비 단말기(610)와 지그비 라우터(620)는 소정 건물 영역에 설치되는 장치(가령, 조명, 환풍, 온도 조절 등의 건물 제어 시스템으로 활용될 수 있음)로서, 출입통제장치(300)의 FFD모듈(320) 제2지그비 네트워크(600)를 형성하는데, 제2지그비 네트워크(600)는 제1지그비 네트워크(500)와는 달리 고정적으로 구축된 네트워크이다.

종래에는, 지그비 네트워크(500)에 새로운 슬레이브 장치를 추가하는 경우, 사용자의 수동적 조작(가령, 버튼과 같은 인터페이스 수단을 조작하여 명령을 입력하는 경우)이나 별도의 소프트웨어적 처리가 필요로 되었으나, 본 발명에서는 RFID 네트워크(400)가 이용됨으로써 이러한 문제점이 해결될 수 있다.

이렇게 RFID 네트워크(400)가 형성된 후, RFID 리더(310)는 FFD 모듈(320)을 활성화시키고, RFID 태그(210)는 RFD 모듈(220)을 활성화하여 제1지그비 네트워크(500)가 형성될 수 있도록 한다.

즉, RFID 리더(310)와 RFID 태그(210)는 FFD 모듈(320)과 RFD 모듈(220)의 모드를 변경(활성 모드(Active mode)로부터 휴지 모드(Sleep mode)로 변경)하거나 리셋(가령, 등록정보의 초기화 등) 기능을 수행하는 것이다.

상기 외부 단말기(700)는 제1지그비 네트워크(500)가 구성되면, RFD 모 듈(220)과 FFD 모듈(320)이 제1지그비 네트워크(500)를 통하여 교신하는 데이터를 통계처리하는 단말기로서, 서버 컴퓨터로 구비될 수 있는데, 예를 들어, 식별카드(200) 소지자의 위치정보, 배터리 전력정보 등을 저장수단에 기록하여 관리할 수 있다.

상기 RFID 태그(210)는 안테나와 전원부의 구동방식에 따라 능동(active) 방식과 수동(passive) 방식으로 분류되는데, 능동 방식은 안테나와 연결된 발진회로를 구비하여 태그정보를 송신하고, 전원부는 배터리를 구비하여 상기 발진회로로 전원을 제공하는 방식이다. 또한, 상기 수동 방식은 RF신호의 전파 에너지를 이용하여 전원을 재생시키는 방식이며, 검파기 다이오드가 상기 RF신호를 DC전압으로 정류하고 전원으로 이용되는 변조 파형을 공급한다.

본 발명에 의한 RFID 태그(210)는 능동 방식 또는 수동 방식 모두 가능하며, 식별카드(200)에 함께 구비되는 RFD 모듈(220)과 전원을 공유하여 사용할 수 있다(RFID 리더(310)는 보통, 유선으로 전원을 공급받을 수 있으며, 출입통제장치(300)에 함께 구성되는 FFD모듈(320) 역시 RFID 리더(310)의 전원을 공유할 수 있음). 이러한 경우, RFD모듈(220)과 FFD 모듈(320)은 별도의 배터리 전원을 구비하지 않아도 되는 장점이 있다.

상기 RFID 리더(310)로 전송되는 태그정보로는 RFID 태그(210)의 기기식별정보, 식별카드(200)의 고유번호, 착용자의 인적정보, 건물내 출입제한정보 등을 예로 들 수 있다.

그리고, 상기 RFID 리더(310)는 접속요청정보를 FFD 모듈(320)로 전달하여 출입통제장치(300)의 FFD 모듈(320)과 식별카드(200)의 RFD 모듈(220)이 RFID 네트워크(400)와는 독립적으로 제1지그비 네트워크(500)를 구성하도록 하는데, FFD 모듈(320)은 식별카드(200)가 접속을 요청하기 전에 독립된 제2지그비 네트워크(600)를 구성/관리하는 모듈로서, 보통 "PAN 코디네이터 모듈"이라 불리운다(이에 대해서는 후술함). 즉, 상기 FFD 모듈(320)은 기존의 지그비 네트워크(500) 상에서 RFD 모듈(220)을 하나의 노드로 추가시키는 것이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템(100)의 지그비단말기(610), 지그비 라우터(620), FFD모듈(320), RFD모듈(220)이 처리하는 데이터 영역을 예시적으로 도시한 프로토콜 스택 구조도이다.

도 2에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 FFD 모듈(320) 또는 RFD 모듈(220)이 처리하는 프로토콜 스택은 크게 PHY(Physical) 계층(Layer)(S5), MAC(Media Access Controller) 계층(S4), 네트워크(Network/security) 계층(S3), 애플리케이션 프레임워크(Application framework) 계층(이하에서, "프레임워크 계층"이라 함)(S2) 및 응용(Application/Profiles) 계층(S1)으로 이루어지는데, 상기 PHY 계층(S5)과 MAC 계층(S4)은 IEEE 802.15.4 규정(Standard) 영역에 해당되고, 상기 네트워크 계층(S3)과 프레임워크 계층(S2)은 지그비 연합(Alliance)의 규정 영역에 해당되며, 상기 응용 계층(S1)은 사용자 설정(User defined) 영역에 해당된다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템(100)에 구비되는 지그비통신부(220, 320)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도인데, FFD 모듈(320)을 예로 들어 설명한다.

도 3에 의하면, FFD 모듈(320)은 안테나(321), RF수신부(322), RF송신부(325), 위상동기회로(PLL; Phase Locded Loop)(323), 전력제어회로(324), 맥처리부(326), 제어부(327) 및 EEPROM((Electrically Erasable Programmable Read-only Memory)(328)을 포함하여 이루어진다.

상기 RF수신부(322), RF송신부(325), 위상동기회로(323) 및 전력제어회로(324)는 지그비 프로토콜 스택의 PHY 계층(S5)에 해당되는 동작을 처리하는 구성부들로서 RF통신 구조와 네트워크 토폴리지를 결정한다.

상기 RF수신부(322)와 RF송신부(325)는 증폭기, 필터 등을 구비하여 해당 대역의 주파수 신호를 처리하는데, 위상동기회로(323)는 RF수신부(322)와 RF송신부(325)가 중간 주파수 신호를 합성하도록 기준 주파수 신호를 제공하고, 전력제어회로(324)는 수신 신호의 세기를 판별하여 송신 전력량을 조정하는 기능을 수행한다.

IEEE 802.15.4 표준은 2가지 종류(2.4 GHz, 866/915 MHz)의 PHY 계층(S5)을 정의하며, 2.4 GHz 대역에는 16채널, 902 MHz 내지 928 MHz 대역에는 10채널, 868 MHz 내지 870 MHz 대역에는 1개 채널이 할당된다.

상기 RF수신부(322)와 RF송신부(325)는 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)를 이용하며, 2.4 GHz 대역의 경우 32 PN 코드 길이의 O-QPSK(Offset-Quadrature Phase-Shift Keying) 변조 방식이 사용되고, 1 GHz 이하 대역의 경우 15 PN 코드 길이의 BPSK(Binary Phase-Shift Keying) 변조 방식이 이용된다.

이와 같이 하여 아날로그 신호가 처리되면, 상기 RF수신부(322)와 RF송신 부(325)는 베이스밴드 영역의 디지털 신호를 처리하는데, RF수신부(322)의 경우 디지털 신호의 동기화(Synchronization), 역확산(Despreading), 복조(Demodulation), 디지털 필터링 등을 처리하고, RF송신부(325)의 경우 확산, 신호 정형(Pulse Shaping) 등을 처리한다.

이때, BPSK 변조 방식이 사용되는 경우, RF수신부(322)와 RF송신부(325)가 구성하는 베이스밴드 처리 경로(Path)는 하나로 통합 구현가능하다.

상기 맥(MAC; Media Access Controller)처리부(326)는 PHY 계층(S5)의 디지털 처리가 끝나면, 전송된 데이터 프레임 구조를 해석하여 프레임을 승인하고, 에러를 감지하여(Error Detection; CRC 또는 Checksum을 통하여 감지함) 재전송 여부를 결정하며, 패킷 라우팅을 처리한다.

즉, 상기 맥처리부(326)는 초기의 하드웨어적 네트워크 연결을 처리하는 구성부로서, 시간 동기를 위한 비콘 및 GTS(Guaranteed Time Slot; 충돌/지연 방지를 가능케 함)와 관련된 부가적 프레임 구조를 제공하며, CSMA-CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 방식으로 채널 접속을 처리한다.

한편, 상기 제어부(327)는 나머지 맥계층의 기능(상기 맥처리부(Hardware-MAC)와 대응하여 "Software-MAC"이라 함), 네트워크 계층(S3)의 기능, 프레임워크 계층(S2)의 기능을 수행하여 네트워크 토폴로지를 구성하고, 응용 계층(S1)의 기능을 수행하여 응용 데이터를 전송한다.

상기 EEPROM에는 노드들의 기기 정보, 경로 정보 등의 네트워크 토폴리지 구성 정보가 기록되고, 맥처리부 및 제어부에서 연산되는 데이터가 임시 저장되며, 프로토콜 해석정보 등이 저장된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템(100)이 형성하는 네트워크 토폴로지(Topology)를 예시적으로 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, FFD 모듈(320)이 형성할 수 있는 지그비 네트워크(500, 600)의 종류가 도시되어 있는데(참고로, 도 1을 참조하면, FFD 모듈(320)이 건물 내 소정 영역에 배치된 지그비 단말기(End device)(610) 및 지그비 라우터(Router)(620)와 제2지그비 네트워크(600)를 형성하고 있는 상태에서 식별카드(200)의 RFD 모듈(220)이 상기 소정 영역에 진입하면서(즉, 제1지그비 네트워크(500)를 형성함으로써) 노드로 추가된 것임), 도 4의 (a)는 별(Star)형 네트워크를 예시한 것이고, 도 4의 (b)는 메시(Mesh)형 네트워크를 예시한 것이며, 도 4의 (c)는 클러스터 트리(Cluster Tree)형 네트워크를 예시한 것이다.

도 4에서, "F"라고 표시된 지그비 모듈은 FFD(FFD; Full Function Device)(320)모듈의 의미하는 것이고, "R"로 표시된 지그비 모듈은 RFD(RFD; Reduced Function Device)(220)모듈을 의미하는 것이며, "P"로 표시된 지그비 모듈은 PAN 코디네이터(Personal Area Network coordinator) 모듈을 의미한다.

상기 FFD모듈 중 네트워크 초기화, 노드 관리, 노드 정보 저장 등의 기능을 수행하며, 노드를 구성하는 지그비 모듈들이 전술한 세 가지 네트워크 중 어느 하나의 네트워크를 구성할 수 있도록 관리 기능을 제공하는 FFD모듈을 PAN 코디네이터 모듈이라 한다. 상기 출입통제장치(300)의 FFD 모듈(320)은 PAN 코디네이터 모듈로서 동작된다.

상기 FFD 모듈(320)은 코디네이터 기능을 수행할 수 있는 모듈로서, 세 가지 형태의 네트워크를 구성할 수 있으며, 지그비단말기(610), 지그비라우터(620), RFD 모듈(220) 모두와 통신을 수행할 수 있다.

반면, RFD 모듈(220)은 코디네이터 기능을 수행하지 못하는 지그비 모듈로서, FFD 모듈(320)의 코디네이팅 대상이다. 즉, RFD 모듈(220)은 FFD 모듈(320)과만 통신을 수행하고 네트워크 기능을 전담시킴으로써, 최소 크기의 스택 구조를 이용할 수 있고 연산/메모리 자원을 절약할 수 있다.

따라서, RFD 모듈(220)은 PAN 코디네이터 모듈을 찾아 데이터를 전송한 후 접속을 바로 끊고 절약(휴지; Sleep) 모드로 진입할 수 있으므로 전력 소모량이 매우 적으며 배터리 전원으로도 장시간 동작될 수 있다.

가령, 도 1의 지그비 단말기(610)는 RFD 모듈로 구비되고, 지그비 라우터(620)는 FFD 모듈로 구비될 수 있을 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 FFD모듈(320), RFD모듈(220), 지그비단말기(610), 지그비라우터(620)는 크게 세 가지 형태의 데이터를 처리하는데, 첫째, "주기적 데이터(Periodic data)"는 비콘(beacon)을 사용하여 주기적으로 네트워크에 접속하고 데이터를 전송한 후 절약 모드(휴지 모드)로 진입되는 지그비 모듈이 처리하는 데이터이다. 무선 센서 또는 계측기(계량기) 시스템에 이용되는 지그비 모듈의 경우를 이러한 예로 들 수 있다.

둘째, "비주기적 데이터(Intermittent data)"는, 가령 건물 시스템에서 조명을 온/오프하는 경우의 데이터형을 그 예를 들 수 있으며, 이때의 지그비 모듈은 비콘이나 휴지(Sleep) 모드를 처리하지 않고 데이터를 전송할 필요가 생겼을 경우 1회적으로 접속을 처리하게 된다.

셋째, "반복 대기형 데이터(Repetitive low latency data)"는 GTS와 같은 타임 슬롯 할당 방식을 이용하여 전달되는 데이터로서, 응급/보안 경보 시스템에 응용되는 지그비 모듈에서 주로 이용된다. 즉, 반복 대기형 데이터는 작은 패킷 사이즈로서 고속의 전달 경로를 필요로 하는 데이터형을 의미한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템(100)이 처리하는 데이터 패킷의 형태를 개략적으로 도시한 데이터 구조도이다.

도 5에 의하면, FFD 모듈(320), RFD 모듈(220), 지그비단말기(610), 지그비라우터(620)가 처리하는 데이터 패킷은 프리앰블(P1), SPD(Start of Packet Delimiter)(P2), PHY 헤더(P3), PSDU(PHY Service Data Unit)(P5) 등으로 이루어지는데, 상기 프리앰블(혹은 "비콘"이 사용될 수 있음)(P1)은 전송 타이밍을 동기화하기 위하여 지그비 모듈 사이에 해석될 수 있는 일련의 펄스 신호를 의미한다.

그리고, 상기 SPD(P2)는 실제 패킷 데이터가 시작되었음을 상대 노드에게 알려주고 PHY헤더의 해석 지점을 표시하며, 상기 PHY헤더(P3)는 상기 PHY 계층(물리 계층)(S5)의 해석 정보를 담고 있으며, 상기 PSDU(P5)는 라우팅 정보와 함께 (실제 응용 대상인) 서비스 데이터를 포함한다.

이때, 각 노드를 구성하는 FFD 모듈(320), RFD 모듈(220), 지그비단말기(610) 또는 지그비라우터(620)는 PSDU(P5) 패킷 부분에 식별카드(200)의 RFD 모듈(220)의 위치정보를 포함시켜 함께 전송함으로써 FFD 모듈(320)의 제어부는 이를 해석하고 식별카드(200) 소지자의 위치정보를 수집할 수 있다.

한편, 상기 FFD 모듈(320)은 RFID 리더(310)의 접속요청정보 처리 여부에 따라 활성 모드 또는 휴지 모드로 동작되며, 식별카드(200)가 출입문을 지나가는 경우(소정 영역에서 벗어나는 경우) RFID 태그(210)와 RFID 리더(310)는 자동으로 통신을 수행할 것이므로, 출입통제장치(300)는 이를 해석하여 제1지그비 네트워크(500)를 해제한다.

즉, RFID 리더(310)가 접속요청정보를 처리한 후(식별카드(200)가 소정 영역으로 들어오는 경우) 상기 RFID 태그(210)로부터 다시 접속요청정보가 수신되면(식별카드(200)가 소정 영역에서 나가는 경우), FFD 모듈(320)은 RFD 모듈(220)이 제1지그비 네트워크(500)의 노드로 등록된 정보를 지운다.

또한, FFD 모듈(320)은 이와 같이 RFID 네트워크(400)의 도움을 받지 않고, 상기 RFD 모듈(220)로부터 수신되는 신호의 크기를 측정하여 측정된 신호의 크기가 소정 수치 이하로 약해지면, 제1지그비 네트워크(500)를 해제시킬 수도 있다.

이하에서, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 형성 방법에 대하여 설명한다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 네트워크 시스템(100)이 처리하는 네트워크 형성 방법을 도시한 흐름도이다.

처음으로, 식별카드(200)를 소지한 자가 건물의 소정 영역으로 진입하는 경우 출입통제장치(300) 옆을 지나치게 되며, RFID 태그(210)는 RFID 리더(310)로부터 정보요청신호를 수신하고, 태그정보, 접속요청정보를 RFID 리더(310)로 전달한 다(S100).

상기 RFID 태그(210)는 RFD 모듈(220)을 활성화(또는 리셋)시키고, 상기 RFID 리더(310)는 FFD 모듈(320)을 활성화하여 태그정보 및 접속요청정보를 전달하며(S105), FFD 모듈(320)은 식별카드(200)의 RFD 모듈(220)과 제1지그비 네트워크(500) 구성을 위한 프로토콜을 처리한다.

제1지그비 네트워크(500) 구성을 위하여, 우선 RFD 모듈(220)은 노드가입요청(Association)정보를 FFD 모듈(320)로 전달하고(S110), FFD 모듈(320)은 RFD 모듈(220)로 주소(PAN ID Number)를 할당하여 주소 정보를 전달한다(S115).

참고로, 상기 FFD 모듈(320)은 제1지그비 네트워크(500)의 (노드)주소를 할당함에 있어서, RFD 모듈(220)의 수신 강도 정보(RSSI; Received Signal Strength Indicator 정보)에 의하여 상기 주소를 할당할 수 있다.

이에, RFD 모듈(220)은 주소 할당에 대한 응답 정보(Binding request)를 FFD 모듈(320)로 전송하고, FFD 모듈(320)은 최종확인신호(ACK; ACKnowledge)를 전송한다.

이렇게 하여, FFD 모듈(320)이 관리하는 제2지그비 네트워크(600)의 노드로 RFD 모듈(220)이 등록되면, FFD 모듈(320)과 RFD 모듈(220)은 프리앰블(P1), SPD(Start of Packet Delimiter)(P2), PHY 헤더(P3), PSDU(PHY Service Data Unit)(P5) 등으로 이루어지는 데이터 패킷을 주고 받으며 통신을 수행한다(S120).

각 노드를 이루는 지그비 단말기(610) 또는 지그비 라우터(620)는 식별카드(200)를 인식하여 인식 결과를 출입통제장치(300)로 전송하고, 출입통제장 치(300)의 FFD 모듈(320)은 식별카드(200) 소지자의 위치정보를 기록/관리한다.

이때, 출입통제장치(300)는 식별카드(200) 소지자의 위치정보, 태그정보를 외부 단말기(700)로 전달하고, 외부 단말기(700)는 식별카드(200) 소지자의 시간별 이동정보, 인적사항, 업무 관리와 관련된 정보를 생성하여 통계처리할 수 있다(S125).

업무를 마친 출입자가 건물의 소정 영역을 벗어나는 경우, 식별카드(200)의 RFID 태그(210)는, 상기 소정 영역으로 진입하는 경우와 같이 출입통제장치(300)의 RFID 리더(310)와 통신을 수행하게 되고, RFID 리더(310)는 두번째 접속요청신호와 태그정보를 전송받는다(S130).

상기 RFID 리더(310)는 접속요청신호와 태그정보를 FFD 모듈(320)로 전송하고, RFID 태그(210)는 RFD 모듈(220)을 리셋시켜 RFD 모듈(220)의 제1지그비 네트워크(500)에 대한 설정정보를 초기화시킨다.

한편, FFD 모듈(320)은 태그정보를 해석하여 자신이 관리하는 제2지그비 네트워크(600)의 노드로 동작되던 상기 식별카드(200)의 RFD 모듈(220)을 노드 구성원에서 제외시키고, 지그비 단말기(610), 지그비 라우터(620)의 노드 구성 정보를 업데이트하도록 한다(S140).

그러나, RFID 네트워크(400)가 잘 동작되지 않는 경우가 발생할 수 있으므로, 상기 FFD 모듈(320)은 RFD 모듈(220)로부터 수신되는 신호의 크기를 주기적으로 확인하여 신호의 크기가 기준 수치 이하로 약해지면(S135) 전술한 바와 같이 상기 RFD 모듈(220)을 지그비 네트워크(500)의 노드 구성에서 제외시킬 수 있 다(S140).

즉, 지그비 단말기(610)와 지그비 라우터(620)는 고정형으로서 건물 시스템을 동작시키는 고유의 기능을 제공하는 반면, 식별카드(200)에 장착된 RFD 모듈(220)은 이동성을 전제로 하므로, 신호의 세기가 기준 수치 이하로 낮아졌다는 것은 식별카드(200) 소지자가 상기 건물내 소정 영역을 벗어남을 의미하므로 더 이상 식별카드(200)를 통제할 필요가 없기 때문이다.

최종적으로, RFID 리더(310)는 제어신호를 전송하여 FFD 모듈(320)이 활성 모드(Active mode)에서 휴지 모드(Sleep mode)로 전환되도록 한다(S145).

이상에서 본 발명에 대하여 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.

본 발명에 의하면, 주파수 대역, 네트워크 형태, 통신 개체의 수, 네트워크 접속 방식, 프로토콜 등 서로 상이한 특징을 가지는 기술의 장점만을 조합하여 네트워크 시스템을 구성할 수 있으므로, 응용 분야를 확장하고 신속하고 편리한 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 인증/확인 등과 같은 데이터를 수시로 전달해야 하는 경우 사용상의 수동성을 배제함으로써 사용자의 편의성을 증대시킬 수 있고, 하나의 시스템으로 네트워크를 구성하는 것과 비교하여 저전력화, 소형화, 저비용(가격)화의 측면을 만족시킬 수 있게 된다.

Claims

제1통신망을 형성하는 제1통신부;

근거리 통신 영역에 위치되면 제2통신망을 형성하여 인증을 처리하고, 상기 제1통신망의 망접속정보 또는 망이탈정보를 상기 제1통신부로 전송하는 제2통신부;

상기 제2통신망을 형성하여 상기 인증을 처리하고, 동작제어정보를 전송하는 제3통신부; 및

상기 동작제어정보에 의하여 동작되고, 상기 제1통신부와 상기 제1통신망을 형성하는 제4통신부를 포함하는 네트워크 시스템.
제1항에 있어서, 상기 통신망은

RFID(Radio Frequency IDentification) 통신망, 지그비(Zigbee) 통신망 및 UWB(Ultra Wide Band) 통신망 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
제1항에 있어서, 상기 통신부는

RFID 송수신 장치, 지그비 송수신 장치 및 UWB 송수신 장치 중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1통신부 및 제4통신부 중 하나 이상의 통신부는

기기식별정보, 망접속정보를 포함하는 지그비 망정보를 처리하는 RFD(RFD; Reduced Function Device)모듈이거나, 상기 기기식별정보, 상기 망접속정보, 망구성정보를 포함하는 지그비 망정보를 처리하여 지그비 네트워크의 노드들을 관리하는 FFD(FFD; Full Function Device)모듈인 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제1통신부 및 상기 제2통신부는

하나의 패키지를 이루고, 내부 네트워크를 통하여 연결되는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제3통신부 및 상기 제4통신부는

통신 세트를 이루고 상기 제1통신망 영역의 출입 영역에 위치되어 상기 제1통신부의 위치정보를 관리하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제4통신부는

상기 동작제어정보에 의하여 활성 모드(Active mode) 또는 휴지 모드(Sleep mode)로 동작되는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제3통신부는, 상기 제2통신부와 첫번째 상기 제2통신망을 형성한 후, 두번째 상기 제2통신망이 형성되면 상기 동작제어정보를 상기 제4통신부로 전송하 고,

상기 제4통신부는, 상기 동작제어정보가 전송됨에 따라 상기 제1통신망을 해제하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
제1항에 있어서, 상기 제4통신부는

상기 제1통신부로부터의 수신 신호 세기에 의하여 상기 제1통신망을 해제하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제1통신부 및 상기 제2통신부 또는 상기 제3통신부 및 상기 제4통신부는 전원을 공유하는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
제1항에 있어서,

상기 제4통신부와 연결되고, 상기 제1통신부의 위치 정보를 포함하는 정보를 통계처리하는 단말기가 포함되는 것을 특징으로 하는 네트워크 시스템.
제1통신망에 접속/이탈되는 제1통신부와 연결된 제2통신부가 제3통신부와 제2통신망을 형성하고 인증을 처리하는 단계;

상기 인증이 처리됨에 따라, 상기 제2통신부는 상기 제1통신망의 망접속정보 또는 망이탈정보를 상기 제1통신부로 전송하고, 상기 제3통신부는 동작제어정보를 제4통신부로 전송하는 단계;

상기 제4통신부는 상기 동작제어정보에 의하여 동작 개시되고, 상기 제1통신부와 상기 제1통신망의 통신채널을 설정하는 단계를 포함하는 네트워크 형성 방법.
제12항에 있어서,

상기 제1통신망의 통신채널이 설정되면 상기 제4통신부 및 상기 제1통신부는 데이터 통신을 수행하고, 제4통신부는 상기 제1통신부의 위치정보를 포함하는 정보를 관리하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 형성 방법.
제12항에 있어서,

상기 제1통신망이 형성된 뒤 상기 제2통신망이 해제되고, 이후 상기 제2통신망이 다시 형성되거나, 상기 제4통신부 및 상기 제1통신부 사이의 신호 세기가 기준 수치 이하로 낮아지면 상기 제4통신부 및 상기 제1통신부는 상기 설정된 통신채널을 해제하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크 형성 방법.