KR20180059386A - 복수의 저전력 장거리 통신 디바이스를 공통 클라우드에 접속하기 위한 위임 서버 - Google Patents

복수의 저전력 장거리 통신 디바이스를 공통 클라우드에 접속하기 위한 위임 서버 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 복수의 저전력 장거리 통신(LPWA) 디바이스를 공통 클라우드에 접속하기 위한 위임 서버로서, 복수개의 LPWA를 위한 복수개의 개별 네트워크 서버로부터 메시지를 수신하는 메시지 수신부; 상기 메시지 수신부에서 수신된 메시지에 기초하여 통합 메시지를 생성하는 메시지 처리부; 및 상기 메시지 처리부에서 생성된 통합 메시지를 클라우드 시스템으로 전송하는 가상 게이트웨이를 포함하는 것을 특징으로 하는 위임 서버를 제공한다.

Description

복수의 저전력 장거리 통신 디바이스를 공통 클라우드에 접속하기 위한 위임 서버{DELEGATION SERVER FOR CONNECTING A PLURALITY OF LPWA DEVICES TO COMMON CLOUD}
본 발명은, 복수의 저전력 장거리 통신 디바이스를 공통 클라우드에 접속하기 위한 위임 서버에 관한 것이다.
최근, IoT 연결성(Connectivity)의 획기적 개선을 위해 저전력 장거리 통신 (LPWA, Low Power Wide Area) 네트워크가 부상되고 있다. LPWA는 SigFox, LoRaWAN, Weightless-N 등으로 상용 기술 제안이 이루어져 있고 IoT 디바이스들의 장거리 연결성(Long Range Connectivity)을 확보하기 위한 물리 계층과 접속 제어 계층에 대한 정의 및 게이트웨이를 제공한다.
LPWA의 가능성은 매우 크다고 볼 수 있다. 접속을 위한 $5 이하의 모듈 솔루션, 연간 $1 이하의 연결성 제공을 위한 운용 비용은 IoT 디바이스의 확산을 크게 이끌어 낼 수 있는 기술임에는 틀림없다. 그러나, 문제는 LPWA 기술의 파편화이다. 저비용으로 작은 IoT 기기들에 연결성을 제공할 수 있는 LPWA는 개념적으로 매력적인 기술 솔루션임에는 틀림없으나, 아직까지는 제안 기술들이 표준화를 통해 하나로 정립되어 있지 않다는 문제점이 있다.
다양한 LPWA 기술이 시장에 존재하기 때문에 다양한 LPWA 기술이 발생시키는 데이터를 안전하게 보관하고 처리하여야 하는 클라우드 시스템은 각각의 LPWA에 상응하는 통신 프로토콜에 대응하여야 하고, 새로운 통신 프로토콜의 접속 요구가 발생하면 그에 맞는 소프트웨어 모듈을 갖추어야 한다. 또한, 현재의 클라우드 시스템은 접속되는 디바이스는 저전력 장거리 통신 노드의 특성에 상관없이 센싱/엑추에이션 데이터를 단순히 중계하는 형태에 머물고 있다는 한계가 있다.
도 1은 종래 기술에 있어서의 클라우드 시스템과 단말간의 데이터 처리 과정을 나타낸 것이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 각각의 IoT 단말은 서로 다른 종류의 LPWA를 사용하고 있으며 따라서 각각의 LPWA 프로토콜에 따라 메시지를 클라우드 시스템측으로 전송하게 된다. 따라서, 클라우드 시스템은 각각의 LPWA 프로토콜에 상응하는 통신 소프트웨어 모듈을 구비해야 하고 각 통신 소프트웨어 모듈에 의해 메시지를 처리하여 응용 프로그램을 전달하는 과정을 수행해야 한다.
이와 같이, 종래 기술에 있어서는 개방형 클라우드 시스템에서 복수개의 서로 다른 LPWA 프로토콜을 처리하는 과정이 매우 복잡하다는 근본적인 문제가 있다.
또한, IoT 디바이스로 대표되는 LPWA 단말은 같은 주파수 대역(ISM 대역)을 사용하는 경우가 대부분으로 개별 LPWA 인터페이스를 통해 전송되는 메시지들은 각 네트워크 서버에서 정의된 API로 외부 어플리케이션에 제공된다.
IoT 디바이스가 발생시키는 메시지들이 각 네트워크 인터페이스의 규약에 맞추어 각 LPWA 네트워크 서버로 전송되고, LPWA 네트워크 서버들은 각 네트워크에서 정의한 API로 메시지에 담긴 데이터를 제공하므로 서비스 개발자는 각 LPWA 네트워크 마다 맞는 API 호출 기능을 제작하여야 하고, 이는 서비스의 확산에 중대한 결함이 된다는 문제점도 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 다양한 LPWA 인터페이스를 갖는 단말과 이를 지원하는 네트워크가 서로 경쟁하고 있는 상황에서 각각의 개별 LPWA 네트워크를 클라우드 시스템에 정합시키기 위한 기술 환경을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 복수개의 LPWA의 인터페이스를 서비스 클라우드가 원할히 인식하기 위한 네트워크 적응 계층을 제공하고 적응 계층을 포함한 위임 서버의 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 어플리케이션에서 응용할 수 있는 적응 계층의 설계를 제안하고, 적응 계층이 구현되는 위임 서버, 그리고 위임 서버가 각 네트워크 서버와 통신하기 위한 방식과 가상 게이트웨이의 설정 방식을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 복수의 저전력 장거리 통신(LPWA) 디바이스를 공통 클라우드에 접속하기 위한 위임 서버로서, 복수개의 LPWA를 위한 복수개의 개별 네트워크 서버로부터 메시지를 수신하는 메시지 수신부; 상기 메시지 수신부에서 수신된 메시지에 기초하여 통합 메시지를 생성하는 메시지 처리부; 및 상기 메시지 처리부에서 생성된 통합 메시지를 클라우드 시스템으로 전송하는 가상 게이트웨이를 포함하는 것을 특징으로 하는 위임 서버를 제공한다.
여기에서, 상기 메시지 수신부는, 개별 네트워크 서버로부터 푸쉬되는 데이터를 수신하여 상기 가상 게이트웨이의 큐에 저장하고, 상기 메시지 처리부는, 상기 큐에 저장된 데이터로부터 통합 메시지를 생성할 수 있다.
또한, 상기 메시지 수신부는, 개별 네트워크 서버로 일정 주기마다 메시지 전송을 요청하고 이에 응답하여 개별 네트워크 서버로부터 메시지를 수신할 수 있다.
또한, 상기 메시지 처리부는, 메시지를 미리 설정된 규칙에 따른 구조의 통합 메시지를 생성하는 메시지 생성기; 및 주어진 메시지의 종류, 형태, 의미를 분석하여 그에 상응하여 통합 메시지를 재구성하거나 헤더를 생성하여 통합 메시지에 추가하는 메시지 해석기를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 다양한 LPWA 인터페이스를 갖는 단말과 이를 지원하는 네트워크가 서로 경쟁하고 있는 상황에서 각각의 개별 LPWA 네트워크를 클라우드 시스템에 정합시키기 위한 기술 환경을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 복수개의 LPWA의 인터페이스를 서비스 클라우드가 원할히 인식하기 위한 네트워크 적응 계층을 제공하고 적응 계층을 포함한 위임 서버의 구조를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은, 어플리케이션에서 응용할 수 있는 적응 계층의 설계를 제안하고, 적응 계층이 구현되는 위임 서버, 그리고 위임 서버가 각 네트워크 서버와 통신하기 위한 방식과 가상 게이트웨이의 설정 방식을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 위임 서버를 활용하면, 단순히 IoT 데이터를 수집하는 데서 그치지 않고, 그 데이터들을 활용하여 스마트 홈, 스마트 빌딩, 스마트 시티 등 다양한 서비스들의 연계를 통해 더욱 그 가치를 증대시킬 수 있으며, 다양한 LPWA 네트워크를 통해 발생되는 데이터를 일원화된 개방형 API로 제공할 수 있는 통합 소프트웨어 플랫폼을 제공할 수 있다.
도 1은 종래 기술에 있어서의 클라우드 시스템과 단말간의 데이터 처리 과정을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 의한 복수의 저전력 장거리 통신 디바이스를 공통 클라우드에 접속하기 위한 위임 서버(100)의 연결 관계를 나타낸 도면이다.
도 3은 위임 서버(100)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 메시지 처리부(20)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 위임 서버(100)에 의한 구현되는 LPWA 네트워크 적응 계층을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명에 의한 복수의 저전력 장거리 통신 디바이스를 공통 클라우드에 접속하기 위한 위임 서버(100, 이하 간단히 "위임 서버(100)"라 한다)의 연결 관계를 나타낸 도면이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 위임 서버(100)는, 복수개의 개별 네트워크 서버(200)와 클라우드 시스템(300) 사이에 네트워크를 통해 연결된다.
여기에서, 복수개의 개별 네트워크 서버(200)는, 복수개의 저전력 장거리 통신(LPWA, Low-Power Wide Area, 이하 "LPWA"라 한다)에 대응하는 개별 서버들을 의미하며, 예컨대 종래 제안되어 있는 SigFox, LoRaWAN, Weightless-N 등과 같은 LPWA에 상응하는 네트워크 서버 및 이를 구성하는 자원을 포함하는 개념이다.
각각의 개별 네트워크 서버(200)는, 각각 게이트웨이(400) 및 센서(500)들과 결합하며, 이들과 각각의 LPWA 프로토콜에 따른 메시지를 위임 서버(100) 및 클라우드 시스템(300) 사이에서 송수신한다. 센서(500), 게이트웨이(400) 및 개별 네트워크 서버(200)들은 각각의 LPWA에 상응하는 프로토콜에 따라 생성된 메시지를 해당 프로토콜에 의해 송수신한다.
각각의 개별 네트워크 서버(200) 자체는 본 발명의 직접적인 목적은 아니며 이들은 종래 기술에 의해 알려져 있는 것들이므로 본 명세서에는 이에 대한 상세 설명은 생략한다.
클라우드 시스템(300)은, 위임 서버(100)를 통해 복수개의 개별 네트워크 ㅅ서버(200)와 데이터를 송수신하며 이들에 기초한 데이터 처리, 제어 등과 같은 다양한 서비스를 예컨대 공통 API를 통해 제공하는 개방형 플랫폼을 의미하며, 이러한 클라우드 시스템(300)의 기본적인 구성 및 동작은 종래 기술에 의해 잘 알려져 있는 것이므로 이에 대한 상세 설명은 생략한다. 다만, 본 발명에서의 클라우드 시스템(300)은 후술하는 위임 서버(100)에 의해 처리된 데이터를 수신하여 데이터 전달, 통신, 제어 등의 동작을 수행하게 된다.
위임 서버(Delegation Server, 100)는, 개별 네트워크 서버(200)로부터 각각의 LPWA 프로토콜에 의해 생성된 메시지를 수신하고 이에 기초하여 통합 메시지를 생성한 후, 가상 게이트웨이를 통해 통합 메시지를 클라우드 시스템(300)으로 전달하는 기능을 담당한다.
도 3은 위임 서버(100)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 위임 서버(100)는, 메시지 수신부(10), 메시지 처리부(20) 및 가상 게이트웨이(30)를 포함한다.
메시지 수신부(10)는, 복수개의 LPWA를 위한 복수개의 개별 네트워크 서버(200) 중 적어도 어느 하나로부터 메시지를 수신하는 기능을 담당한다. 메시지 수신부(10)는, 개별 LPWA 네트워크 및 프로토콜에 따라 생성된 메시지를 다음과 같은 두가지 방식을 제공한다.
첫번째 방식은, 가입/푸시(Subscription/Push) 방식으로서, 이는 개별 네트워크 서버(200)의 푸시(Push) API를 이용하여 위임 서버(100)가 개별 네트워크 서버(200)에 등록 절차를 수행하고, 개별 네트워크 서버(200)로부터 푸시되는 메시지를 수신하는 방식이다.
푸시되는 메시지를 수신하면, 가상 게이트웨이(30)의 데이터 큐(Queue)에 저장하고, 메시지 처리부(20)가 큐에 저장된 메시지를 처리하여 통합 메시지를 생성하고, 생성된 통합 메시지는 가상 게이트웨이(30)를 통해 클라우드 시스템(300)으로 전달한다.
두번째 방식은, 요구/반응(Request/Response) 방식으로서, 이는 푸시 API를 제공하기 곤란한 LPWA 네트워크에 위임 서버(100)가 일정 주기(예:1초, 1분 등) 마다 데이터의 전송을 요구하고 이에 개별 네트워크 서버(200)가 응답하여 데이터를 송출하는 방식을 의미한다. 요구/반응 방식에 의해 수신된 메시지는 메시지 처리부(20)에서 처리되어 통합 메시지로 생성되고, 생성된 통합 메시지는 가상 게이트웨이(30)를 통해 클라우드 시스템(300)으로 전송된다.
한편, 여기에서 각각의 메시지 처리부(20)는 개별 LPWA 네트워크의 인터페이스에 상응하는 플러그인 형태로 구현되어 위임 서버(100)에 포함될 수 있다.
메시지 처리부(20)는 메시지 수신부(10)에서 수신된 메시지에 기초하여 통합 메시지를 생성하는 기능을 담당한다.
도 4는 메시지 처리부(20)의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 메시지 처리부(20)는, 메시지 생성기(21) 및 메시지 해석기(22)를 포함한다.
메시지 생성기(message wrapper, 21)는 주어진 메시지를 미리 설정된 규칙에 따른 구조의 통합 메시지를 생성하는 기능을 담당하고, 메시지 해석기(message interpreter, 22)는 주어진 메시지의 종류, 형태, 의미를 분석하여 그에 상응하여 메시지를 재구성하거나 헤더를 생성하여 통합 메시지에 추가하는 기능을 담당한다.
메시지 생성기(21) 및 메시지 해석기(22)는 주어진 메시지를 미리 설정된 형태의 통합 메시지로 구성할 수 있는 것이기만 하면, 특별한 제한없이 종래 기술에 의해 알려진 것을 포함하여 어떠한 것이라도 사용할 수 있으며 특별한 제한은 없다. 중요한 것은, 주어진 메시지를 적절히 해석하여 클라우드 시스템(300)에서 사용할 수 있는 미리 설정된 구조의 통합 메시지를 생성한다는 점이다.
가상 게이트웨이(30)는, 메시지 처리부(20)에서 생성된 통합 메시지를 클라우드 시스템(300)으로 전송하는 기능을 담당한다. 여기에서, "가상"이라 함은, 개별 LPWA에 속한 게이트웨이에 직접 접속하는 것이 아니라 위임 서버(100) 상에서 설정된 게이트웨이라는 것을 의미한다. 즉, 가상 게이트웨이(30)는 종래 기술에서 사용되는 개별 LPWA 네트워크에 속한 게이트웨이를 대신하여 클라우드 시스템(300)과 연동하여 통합 메시지를 송수신할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명에 의한 위임 서버(100)에 의한 구현되는 LPWA 네트워크 적응 계층을 설명하기 위한 도면이다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 위임 서버(100)는 LPWA 적응 서버(LPWA Adaptation Server)로 표현될 수 있으며, 이는 LPWA 적응 계층을 형성한다. 도 5를 참조하면, 각각의 LPWA(LoRa, Sigfox 등)에 상응하는 인터페이스와 메시지 생성기(LPWA message wrapper), 통합 메시지 해석기(Universal message interpreter)가 구현되어 있음을 알 수 있다. 전술한 바와 같이 위임 서버(100)에서 생성된 통합 메시지는 클라우드 시스템(300)으로 가상 게이트웨이(30)를 통해 전송되고, 클라우드 시스템(300)에서는 통합 API를 통해 개별 어플리케이션으로 해당 메시지를 송수신하게 된다.
이상에서, 본 발명에 의한 실시예를 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니며 다양한 형태의 수정/변형 실시가 가능함은 물론이다.
100...위임 서버
200...개별 네트워크 서버
300...클라우드 시스템
10...메시지 수신부
20...메시지 처리부
30...가상 게이트웨이
21...메시지 생성기
22...메시지 해석기

Claims (4)

  1. 복수의 저전력 장거리 통신(LPWA) 디바이스를 공통 클라우드에 접속하기 위한 위임 서버로서,
    복수개의 LPWA를 위한 복수개의 개별 네트워크 서버로부터 메시지를 수신하는 메시지 수신부;
    상기 메시지 수신부에서 수신된 메시지에 기초하여 통합 메시지를 생성하는 메시지 처리부; 및
    상기 메시지 처리부에서 생성된 통합 메시지를 클라우드 시스템으로 전송하는 가상 게이트웨이
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위임 서버.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메시지 수신부는, 개별 네트워크 서버로부터 푸쉬되는 데이터를 수신하여 상기 가상 게이트웨이의 큐에 저장하고, 상기 메시지 처리부는, 상기 큐에 저장된 데이터로부터 통합 메시지를 생성하는 것을 특징으로 하는 위임 서버.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메시지 수신부는, 개별 네트워크 서버로 일정 주기마다 메시지 전송을 요청하고 이에 응답하여 개별 네트워크 서버로부터 메시지를 수신하는 것을 특징으로 하는 위임 서버.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메시지 처리부는,
    메시지를 미리 설정된 규칙에 따른 구조의 통합 메시지를 생성하는 메시지 생성기; 및
    주어진 메시지의 종류, 형태, 의미를 분석하여 그에 상응하여 통합 메시지를 재구성하거나 헤더를 생성하여 통합 메시지에 추가하는 메시지 해석기
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 위임 서버.
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