ZigBee 기반 센서 네트워크로의 유비쿼터스 접근을 위한 게이트웨이 아키텍처

Abstract

본 논문에서는 ZigBee/IEEE 802.15.4 기반 무선 센서 네트워크와 TCP/IP 기반 네트워크를 서로 연결할 수 있는 웹-센서 게이트웨이의 아키택처를 제안한다. 제안한 게이트웨이의 주요 역할은 인터넷을 통하여 센서 노드에게 질의 또는 명령을 내리고 센서 데이터를 취득하도록 도와주는 기능이다. 다만, 인터넷과 센서 네트워크의 통신 프로토콜은 서로 불통함으로 양방향 프로토콜 변환이 필요하다. 본 논문에서는 이 변환 기능을 두 통신 프로토콜 APP 계층 위에 위치하도록 설계하여 인터넷 어프리케이션과 ZigBee 어프리케이션이 양 방향으로 변환 될 수 있도록 하였다. CGI 프로그램을 사용하여 변환 계층을 구현하였으며 인터넷의 사용자가 언제 어디서나 웹 페이지를 열어서 검색 요청이나 명령 등을 센서 노드에 전달할 수 할 수 있는 방식을 채택하였다. 이종 네트워크 연결을 위하여 TCP/IP 프로토콜을 센서 노드에 오버레잉 하는 기법도 가능하나 구현의 복잡성, 에너지 효율, 통신 오버헤드 측면에서 제한적이다. 부족한 자원을 가진 센서 노드 환경에서는 본 논문에서 제안한 변환 기반 웹-센서 게이트웨이 방식이 이종 통신 프로토콜 연결 문제를 해결하는 비교적 효과적이며 우수한 방법임을 확인하였다. This paper investigates protocol architecture of a Web-ZigBee gateway for interconnecting TCP/IP-based networks and ZigBee/IEEE802.15.4-based wireless sensor networks. The Web-ZigBee gateway delivers data between the TCP/IP network and the ZigBee network. Since those two networks have different communication protocols, a protocol translation mechanism is needed. Herein, we propose a method to deliver query messages from the Internet to the sensor network and receive data from sensors. The protocol translation is performed in the translation layer that is placed above the two application layers, i.e., the Internet application layer and ZigBee application layer. Among various interfaces, we use CGI programming to take care of translation functions efficiently. The CGI manages query information from a client on the Internet and data from the ZigBee sensor network. Whereas the TCP/IP enabled sensor network overlays two heterogeneous communication protocols, overlaying layers increase the complexity and cost of implementing the sensor network. On the contrary, the sensors in our gateway-based system are not only light (because each communication protocol works independently without overlaying), but also efficient because the translation layer mostly alleviates header overloading.