UPnP 기반의 펌웨어 모니터링 시스템

동명대학교 컴퓨터공학과김 상 윤

차 례

1. UPnP 네트워크

2. 펌웨어 모니터링 시스템

3. 프로토콜 변환 브릿지 구성

4. 시스템의 수행과정

5. 결론 및 향후과제

1. UPnP 네트워크 UPnP 네트워크

• Universal Plug and Play• 플러그 앤 플레이 개념을 네트워크로 확장

• 네트워크 상의 디바이스를 서로 연결하기 위한 TCP/IP 기반의 네트워크 구조

• 연결방법 , 운영체제 , 플랫폼 등에 독립적

• 디바이스를 제어 및 모니터링 하는 컨트롤 포인트와 실제 UPnP 디바이스로 구성

• 멀티미디어 기기를 위한 UPnP Media Streaming 기술을 포함

1. UPnP 네트워크 UPnP 스택

1. UPnP 네트워크 UPnP 디바이스

• UPnP 네트워크 상의 디바이스

• 서버의 개념으로 컨트롤포인트의 제어를 받음

• 웹 서버 포함 , 프레젠테이션 페이지 제공

• 상태변화 시 이벤트 발생으로 네트워크에 알림

• 계층적 구조 (Root-Sub) 로 높은 확장성

UPnP 컨트롤 포인트• UPnP 디바이스 제어

• 클라이언트의 개념 , 디바이스에 서비스 요청

• 네트워크 및 각 디바이스의 상태 감시

1. UPnP 네트워크 UPnP 동작과정

주소 획득 (Addressing)(Using DHCP, Auto-IP)

검색 및 발견 (Discovery)(Using SSDP Protocol)

명세 (Description)(Get XML Description)

제어 (Control)(Using SOAP Protocol)

이벤트 처리 (Eventing)(Using GENA Protocol)

표현 (Presentation)(Get Presentation Page in HTML)

1. UPnP 네트워크 UPnP 네트워크 구성도

UPnP Device UPnP Device UPnP Device

UPnP Device UPnP Device UPnP Device

UPnP Control PointRequest

Response Eventing

2. 펌웨어 모니터링 시스템 시스템의 개요

• 공장자동화의 발달로 대부분 생산현장에서의

자동화 시스템 구축

• 고장 발생시 방문정비방식의 비용 및 시간의

증가로 인한 공장가동률 하락

• 펌웨어 통합관리 및 모니터링 시스템의 구축

필요성 대두

통합된 펌웨어 모니터링 시스템 요구

2. 펌웨어 모니터링 시스템 시스템 구성요소

• 샘플 디바이스 (RS-232, SPI)- 다른 프로토콜을 사용하는 실제 디바이스

• UPnP 미디어 스트리밍 카메라

- 실시간 상황 중계용 카메라

• UPnP 브릿지 서버

- 샘플디바이스를 UPnP 네트워크에 통합시키기

위한 프로토콜 변환 서버

• 모니터링 및 통합관리 프로그램

- 원격지에서의 정비 및 모니터링을 위한 프로그램

2. 펌웨어 모니터링 시스템

Machine 1 Machine 2 Machine 3

Streaming CamerasUPnP – Other

Bridge System

Repairman

UPnP or Other Network

UPnP

시스템 구성도

UPnP

3. 프로토콜 변환 브릿지 프로토콜 변환 브릿지 서버 스택

TCI/IP , UDP

UPnP

Non-IP Device to UPnP Device Module(Bridge)

SPI

I2C

RS – 232C

프로토콜 변환 브릿지 서버

3. 프로토콜 변환 브릿지 디바이스 접속 알림 프로토콜 구조

J UDN

1 Byte 10Byte

S

1 Byte

Serial Number

10Byte

디바이스 해제 알림 프로토콜 구조

L UDN

1 Byte 10Byte

S

1 Byte

Serial Number

10Byte

3. 프로토콜 변환 브릿지 액션 실행을 위한 프로토콜 구조

…

A Action Name

인자의 개수첫 번째 인자 타입두 번째 인자 타입N 번째 인자 타입첫 번째 인자 값N 번째 인자 값

1 Byte 10Byte Bytes of Type

액션 요청에 대한 응답

R S or F ( 액션 수행에 대한 성공 / 실패여부 회신 )

1 Byte 10Byte

3. 프로토콜 변환 브릿지 상태변수 확인요청 프로토콜 구조

G 변수명

1 Byte 10Byte

변수의 타입

1 Byte

변수내용

Bytes of Variable

상태변수 확인응답 프로토콜 구조

R

1 Byte

V

1 Byte 10Byte 1 Byte Bytes of Variable

변수명변수의 타입

변수내용

3. 프로토콜 변환 브릿지

Non-IP 디바이스의 UPnP 디바이스화

• 브릿지서버의 가상 UPnP 디바이스 생성기법

• 각 디바이스는 브릿지 서버와 같은 IP- 가상 UPnP 디바이스와 Non-IP 디바이스의 1:1

브릿지로 IP 할당효과 구현

- 브릿지 서버는 Non-IP 디바이스의 명세파일

(XML) 을 미리 보유

• UDN 및 시리얼번호를 이용한 디바이스의 구분

- 샘플디바이스를 UPnP 네트워크에 통합시키기

위한 프로토콜 변환 서버

4. 시스템의 수행과정

시스템 수행 순서도

초기화

컨트롤 포인트로

등록

디바이스 검색

모니터링

프로그램

접속대기

디바이스 등록

액션 실행

이벤트 감지

접속대기

초기화

접속 알림 메시지 전송

대기

액션실행

요청응답

상태 변화감지

이벤트 전송

외부모니터링 및

통합관리 프로그램

Non-IP 디바이스

브릿지 서버 모니터링 프로그램

4. 시스템의 수행과정

브릿지 서버는 UPnP 네트워크의 컨트롤 포인트로 동작

• 컨트롤 포인트의 기능에 브릿지 기능 추가

• 브릿지 기능을 통해 컨트롤 포인트 및 가상

UPnP 디바이스의 기능을 동시 수행

모니터링 프로그램은 브릿지 서버와 같은

정보를 공유

• 윈도우의 원격 데스크톱 프로그램과 유사

5. 결론 및 향후과제

결론

• Non-IP 디바이스의 UPnP 네트워크 통합

- 통신방식상의 물리적 제약사항 해소

- UPnP 네트워크상에서의 제어 및 동작상태 확인

- 동일 IP 공유로 제한적 네트워크의 효율적 확대

- 가상 장치 생성방식으로 통신방식 간 완충지대 설정

• UPnP 네트워크의 확장

- 단일 네트워크상에서의 동작을 광역네트워크로 확장

- 유연한 네트워크 구성 및 무한한 확장 가능성 제시

5. 결론 및 향후과제

결론 - 동작화면

5. 결론 및 향후과제

향후 과제

• Non-IP 디바이스의 계층적 구조 설계

- 본 논문에서는 단일디바이스 구조 채택

- 통신방식상의 제약사항으로 더 높은 확장 제한

• 다양한 통신방식의 통합

- 본 논문에서 다룬 통신방식 외에 다양한 통신방식 존재

- 즉시 실무에 적용가능한 유연성 확립