KR100695199B1 - 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 at에 휴대인터넷 서비스를 제공하는 방법 및 시스템 - Google Patents

광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 at에 휴대인터넷 서비스를 제공하는 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 발명은, AP(Access Point), AT(Access Terminal) 및 광중계기를 포함하는 HPi(High-Speed Portable internet) 이동 통신 시스템에서 상기 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법에 있어서, (a) 상기 AP에서 RF 신호를 전송하면, 상기 광중계기의 메인 도너에서 상기 RF 신호를 수신하여 전광 변환하는 단계; (b) 상기 광중계기의 메인 도너에서 광통신 케이블을 통해 상기 전광 변환된 신호를 상기 AT의 이동 방향과 평행하게 배치되어 있는 상기 광중계기의 리모트에 전송하는 단계; (c) 상기 광중계기의 리모트에서 상기 전광 변환된 신호를 수신하고 광전 변환하여 상기 RF 신호로 복조하는 단계; 및 (d) 상기 광중계기의 리모트에서 상기 복조된 RF 신호의 방사 방향이 상기 AT의 이동 방향과 직각이 되도록 상기 복조된 RF 신호를 방사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법 및 시스템을 제공한다.
본 발명에 의하면, 물리 계층에서의 도플러 효과를 최소화하고 MAC 계층에서의 핸드 오프(Hand-off) 시간을 최소화하여 Hpi 시스템에서 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.
HPi, 광중계기, 광통신, 무선 인터넷, AP, AT, 2.3 GHz

Description

광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 휴대인터넷 서비스를 제공하는 방법 및 시스템{Method and System for Providing Portable Internet Service to High-Speed Moving AT by Using Optical Repeater}
도 1은 Hpi 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도,
도 2는 고속으로 이동하는 AT에 의해 발생하는 도플러 효과를 나타내는 도면,
도 3은 광중계기의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 시스템을 나타낸 구성도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 AP와 광중계기를 평행하게 배치한 경우의 시스템을 나타낸 구성도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터널 내부에 광중계기를 배치한 경우의 시스템을 나타낸 구성도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법을 나타낸 순서도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : AT 110 : AP
120 : PAR 130 : PSDN
140 : PDGN 150 : AAA
160 : IP 네트워크 170 : 인터넷
300 : 광중계기 메인 도너 320 : 광중계기 리모트
본 발명은 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT(Access Terminal)에 HPi(High-Speed Portable internet) 서비스를 제공하는 방법 및 시스템에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, AP(Access Point)에서 RF 신호를 광중계기의 메인 도너에 전송하면 메인 도너에서 RF 신호를 전광 변환하여 광통신 케이블을 통해 광중계기의 리모트에 전송하고 리모트에서 변환된 신호를 광전 변환하여 RF 신호를 복조하고 AT에 방사하되, 광중계기의 리모트들을 AT의 이동 방향과 평행하게 배치하고 RF 신호를 AT의 이동 방향과 직각이 되도록 방사하여, 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
컴퓨터, 전자, 통신 기술이 비약적으로 발전함에 따라 무선 통신망(Wireless Network)을 이용한 다양한 무선 통신 서비스가 제공되고 있다. 가장 기본적인 무선 통신 서비스는 이동 통신 단말기 사용자들에게 무선으로 음성 통화를 제공하는 무선 음성 통화 서비스로서 이는 시간과 장소에 구애받지 않고 서비스를 제공할 수 있다는 특징이 있다. 또한, 문자 메시지 서비스를 제공하여 음성 통화 서비스를 보 완해주는 한편, 최근에는 이동 통신 단말기의 사용자에게 무선 통신망을 통해 인터넷 통신 서비스를 제공하는 무선 인터넷 서비스가 대두되었다.
이처럼 이동 통신 기술의 발달로 인해 부호 분할 다중 접속(CDMA : Code Division Multiple Access) 이동 통신 시스템에서 제공하는 서비스는 음성 서비스뿐만이 아니라, 써킷(Circuit) 데이터, 패킷(Packet) 데이터 등과 같은 데이터를 전송하는 멀티미디어 통신 서비스로 발전해 가고 있다.
또한 최근에는 정보통신의 발달로 ITU-R에서 표준으로 제정하고 있는 제 3 세대 이동 통신 시스템인 IMT-2000(International Mobile Telecommunication 2000)(예컨대, CDMA2000 1X, 3X, EV-DO, WCDMA(WideBand CDMA) 등)이 상용화되고 있다. IMT-2000은 CDMA 2000 1X, 3X, EV-DO, WCDMA(WideBand CDMA) 등으로 기존의 IS-95A, IS-95B 망에서 진화한 IS-95C 망을 이용하여 IS-95A, IS-95B 망에서 지원 가능한 데이터 전송 속도인 14.4 Kbps나 56 Kbps보다 훨씬 빠른 최고 144 Kbps의 전송 속도로 무선 인터넷을 제공할 수 있는 서비스이다. 특히 IMT-2000 서비스를 이용하면 기존의 음성 및 WAP 서비스 품질의 향상은 물론 각종 멀티미디어 서비스(AOD, VOD 등)를 보다 빠른 속도로 제공할 수 있다.
그러나, 기존의 이동 통신 시스템은 기지국 구축 비용이 높기 때문에 무선 인터넷의 이용 요금이 높고, 이동 통신 단말기의 화면 크기가 작기 때문에 이용할 수 있는 컨텐츠에 제약이 있는 등 초고속 무선 인터넷을 제공하기에는 한계가 있으며, WLAN(Wireless Local Area Network) 기술은 전파 간섭 및 좁은 사용 영역(Converage) 등의 문제로 공중 서비스의 제공에 한계가 있다. 따라서, 휴대성 과 이동성이 보장하며 저렴한 요금으로 초고속 무선 인터넷 서비스를 이용할 수 있는 초고속 휴대 인터넷(High-Speed Portable internet; 이하 'HPi'라 칭함) 시스템이 대두되었다.
HPi 시스템은 2.3 GHz 주파수 대역을 사용하며, 듀플렉스(Duplex) 방식으로 TDD(Time Division Duplex), 액세스(Access) 방식으로 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access)를 사용한다. 또한, 시속 60 km/h의 이동성을 제공하며, 하향 전송 속도는 24.8 Mbps이나 상향 전송 속도는 5.2 Mbps로 상하향 비대칭 전송 특성을 갖는 IP(Internet Protocol) 기반의 무선 데이터 시스템이다.
도 1은 HPi 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, HPi 시스템은 AT(100), AP(110), PAR(Packet Access Router)(120), PDSN(Packet Data Serving Node)(130), PDGN(Packet Data Gateway Node)(140), AAA(Authentication, Authorization, Accounting)(150), IP 네트워크(160) 및 인터넷(170) 등을 포함할 수 있다.
여기서, AT(100)는 Hpi 시스템에 접속하여 초고속 무선 인터넷 서비스를 이용하는 이동 통신 단말기를 말하며, 저전력 RF(Radio Frequency)/IF(Intermediate Frequency) 모듈 및 콘트롤러 기능, 서비스 특성 및 전파 환경에 따른 MAC(Media Access Control) 프레임 가변 제어 기능, 핸드오버 기능, 인증 및 암호화 기능 등을 가진다.
AP(110)는 Hpi 시스템의 기지국으로서 PAR(120)로부터 수신한 데이터를 무선으로 AT(100)에 전송하게 되며, 저전력 RF/IF 모듈 및 콘트롤러 기능, OFDMA/TDD 패킷 스케줄링과 채널 다중화 기능, 서비스 특성 및 전파 환경에 따른 MAC 프레임 가변 제어 기능, 50 Mbps급 고속 트래픽 실시간 제어 기능, 핸드오버 기능 등을 갖는다.
또한, AT(100) 및 AP(110)는 데이터 전송을 위한 50 Mbps 패킷 전송 변복조 기능, 고속 패킷 채널 코딩 기능, 실시간 모뎀 제어 기능 등을 갖는다.
PAR(120)은 다수 개의 AP(110)를 수용하는 패킷 액세스 라우터로서 AP(110)간의 핸드오버 제어 기능, PAR(120)간의 핸드오버 기능, 패킷 라우팅 기능, 인터넷 접속 기능 등을 가지며, IP 망에 접속된다.
PSDN(130)은 IP 네트워크(160)를 통해 인터넷(170) 등의 외부 패킷 데이터 서비스 서버 및 기지국 사이에서 패킷 데이터의 송수신을 중계하며, AT(100)를 비롯한 이동 통신 단말기의 위치 정보 데이터를 관리한다.
PDGN(140)은 인터넷(170) 등의 외부 패킷 데이터 서비스 서버의 위치를 추적하여 연결하는 라우팅(Routing)을 수행하며, AAA(150)은 PDSN(130)과 연동하여 AT(100)에서 이용한 패킷 데이터에 대한 과금을 수행하고, AT(100)로부터의 접속을 인증한다.
IP 네트워크(160)는 PSDN(130), PDGN(140) 및 AAA(150) 등을 연결시켜 주고, 인터넷(170) 등의 외부 패킷 데이터 서비스로부터 패킷 데이터를 전달받아 AP(110)에 전송한다.
한편, HPi 시스템에서의 이동성은 전술한 60 km/h로 제한되므로 이보다 빠르게 이동하는 AT(100)에서는 Hpi 서비스를 받을 수 없는 문제점이 발생한다. 이는 고속으로 이동하는 AT(100)는 물리 계층에서 도플러 효과로 인해 주파수 천이가 발생하고, AT(100)의 고속 이동으로 인해 핸드오프를 계속 수행해야 하나 MAC 계층에서 핸드오프를 수행하는 데 일정 시간이 걸리기 때문에 핸드오프가 정상적으로 이루어지지 않기 때문이다.
따라서, 60 km/h 이상의 속도에서도 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하기 위해 도플러 효과를 최소화하고 핸드오프 시간을 단축시킬 수 있는 방안이 요구된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은, AP에서 RF 신호를 광중계기의 메인 도너에 전송하면 메인 도너에서 RF 신호를 전광 변환하여 변환된 신호를 광통신 케이블을 통해 광중계기의 리모트로 전송하며, 리모트에서는 변환된 신호를 광전 변환하여 RF 신호를 복조하고 AT에 방사하되, 광중계기의 리모트들을 AT의 이동 방향과 평행하게 배치하고 RF 신호를 AT의 이동 방향과 직각이 되도록 방사하여, 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법 및 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 제 1 목적에 의하면, AP, AT 및 광중계기를 포함하는 HPi(High-Speed Portable internet) 이동 통신 시스템에서 상기 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법에 있어서, (a) 상기 AP에서 RF 신호를 전송하면, 상기 광중계기의 메인 도너에서 상기 RF 신호를 수신하여 전광 변환 하는 단계; (b) 상기 광중계기의 메인 도너에서 광통신 케이블을 통해 상기 전광 변환된 신호를 상기 AT의 이동 방향과 평행하게 배치되어 있는 상기 광중계기의 리모트에 전송하는 단계; (c) 상기 광중계기의 리모트에서 상기 전광 변환된 신호를 수신하고 광전 변환하여 상기 RF 신호로 복조하는 단계; 및 (d) 상기 광중계기의 리모트에서 상기 복조된 RF 신호의 방사 방향이 상기 AT의 이동 방향과 직각이 되도록 상기 복조된 RF 신호를 방사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법을 제공한다.
본 발명의 제 2 목적에 의하면, 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 시스템에 있어서, 무선 인터넷 정보를 포함한 RF 신호를 상기 광중계기를 통하여 상기 AT에 전송하며, 상기 AT에서 전송한 상기 RF 신호를 상기 광중계기를 통하여 전송받는 AP; 상기 AP로부터 수신한 상기 RF 신호를 전광 변환하여 광중계 케이블을 통해 상기 광중계기의 리모트에 전송하며, 상기 광중계기의 리모트로부터 상기 광중계 케이블을 통해 전송받은 광신호를 광전 변환하여 상기 AP에 전송하는 상기 광중계기의 메인 도너; 및 상기 AT의 이동 방향과 평행하게 배치되어 있으며, 상기 광중계기의 메인 도너로부터 전송받은 광신호를 광전 변환을 통해 RF 신호로 복조하여 상기 AT에 전송하고 상기 AT에서 전송받은 상기 RF 신호를 전광 변환을 통해 광신호로 변환하여 상기 광중계기의 메인 도너로 전송하되, 상기 AT의 이동 방향과 직각이 되도록 상기 RF 신호를 방사하는 상기 광중계기의 리모트를 포함하는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 시스템을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2는 고속으로 이동하는 AT(100)에 의해 발생하는 도플러 효과를 나타내는 도면이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 고속으로 이동하는 AT(100)의 속도를 V, 전파의 파장을 λ, AT의 이동 방향과 AP(110)에서 방사하는 전파의 방향이 이루는 각도를 a라고 하면, 도플러 효과에 의한 주파수 천이의 최대값은 표 1의 수식에 의해 계산된다.
Figure 112004020245764-pat00001
표 1의 식에서, AT(100)의 이동 속도 v의 값이 커질수록 주파수 천이도 커지게 되며, AP(110)에서 방사하는 전파는 2.3 GHz 대역을 사용하게 되므로 λ값은 정해져 있다. 따라서, 도플러 효과에 의한 주파수 천이를 줄이기 위해서는 cos a 값이 0에 가까워져야 한다. 즉, AT(100)의 이동 방향과 전파의 방사 방향이 이루는 각도가 직각에 가까울수록 도플러 효과를 줄일 수 있는 바, 본 발명의 광중계기의 리모트는 AT(100)의 이동 방향과 직각이 되도록 전파를 방사하여야 한다.
일반적으로, 이동 통신 시스템에서는 이동 통신망의 커버리지(Coverage)를 확장하기 위해 주파수 재사용 개념 등을 이용하여 이동 통신 서비스 지역을 다수의 셀(Cell)들로 분할하고, 각각의 셀의 중심 부근에 이동 통신 서비스를 처리하기 위해 무선 기지국(BS : Base Station)을 설치하고 있다. 여기서, 셀의 반경은 해당 지역의 신호의 세기나 데이터의 트래픽(Traffic)량에 따라 정해진다. 즉, 트래픽량이 많은 도심 지역에서는 셀의 반경을 작게 하고, 트래픽량이 상대적으로 적은 도심 외 지역에서는 셀의 반경을 크게 하여 각각의 셀에서 발생하는 트래픽이 해당 이동 통신 서비스를 담당하는 무선 기지국의 처리 용량을 넘지 않도록 하고 있다.
이러한 주파수 재사용 개념, 트래픽량 등에 따라 셀의 반경을 적절하게 조절하여 보다 나은 이동 통신 서비스를 지원하고자 하는 노력에도 불구하고 도심 지역에서는 지하, 건물 내부, 터널 등 일반적으로 전파가 도달하기 어려운 전파 음영 지역이 존재하고 있다. 이러한 전파 음영 지역에서의 전파 음영을 해결하기 위해 다수의 새로운 무선 기지국을 시설하는 것은 시설 비용, 설치 비용 및 유지 보수 비용 등으로 인하여 경제성이 크게 떨어질 뿐만 아니라, 셀 설계에도 바람직하지 못한 결과를 초래할 수 있을 것이다.
이에 대한 해결책으로서, 이러한 전파 음영 지역에는 광중계 시스템을 이용하여 이동 통신 서비스를 제공할 수 있다. 광중계 시스템은 모기지국에 할당된 통화 채널을 무선 광중계기를 이용한 광 전송 방식을 통해 전파 음영 지역으로 전송하도록 하여 전파 음영의 문제점을 해소한다. 특히, 2세대(2G) 이동 통신 시스템보 다 2.5세대(2.5G), 피씨에스(PCS), 3세대(3G)인 CDMA2000 계열 시스템, WCDMA(Wideband CDMA) 시스템 및 본 발명의 HPi 시스템에서는 높은 주파수를 이용하고 있어 전파 경로 손실이 크고, 회절 효과가 작으며, 건물 투과 손실이 크기 때문에 셀의 반경이 작아 광중계기를 사용하는 것이 바람직하다.
도 3은 광중계기의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 광중계기는 메인 도너(300) 및 리모트(320) 등을 포함할 수 있다.
광중계기의 메인 도너(300)는 AP(110)와 RF 케이블을 통해 연결되어 있으며, AP(110)로부터 RF 신호를 전송받으면 전광 변환을 거쳐 RF 신호를 광신호로 변환하고 광통신 케이블을 통해 리모트(320)에 광신호를 전송하며, 리모트(320)로부터 전송받은 광신호를 광전 변환을 거쳐 RF 신호로 변환하고 RF 케이블을 통해 AP(110)에 전송한다.
광중계기의 리모트(320)는 메인 도너(300)에서 광신호를 전송받으면 광전 변환을 거쳐 RF 신호로 변환하고 안테나를 통해 AT(100)로 전송하며, AT(100)로부터 전송받은 RF 신호를 전광 변환을 거쳐 광신호로 변환하고 광통신 케이블을 통해 메인 도너(300)에 전송한다.
메인 도너(300)는 내부 구성요소로서 신호 분배기(302), LNA(Low Noise Amplifier)(304), 전광 변환 모듈(306), WDM(Wavelength Division Multiplexer)(308), 광전 변환 모듈(310), 감쇠기(312), HPA(High Power Amplifier)(314) 및 신호 결합기(316) 등을 포함할 수 있다. 또한, 리모트(320)는 내부 구성요소로서 WDM(322), 광전 변환 모듈(324), 감쇠기(326), HPA(328), BPF(Band Pass Filter)(330, 332), LNA(334) 및 전광 변환 모듈(336) 등을 포함할 수 있다.
여기서, 도 3에 도시된 바와 같이 신호 분배기(302) 및 신호 결합기(316)가 4개의 채널을 가지는 것은 예시이며, 다채널을 가지는 신호 분배기(302) 및 신호 결합기(316)로 구성될 수 있다. WDM(308, 322)은 광섬유 채널을 빛의 파장에 의해 다수의 채널로 분할하여 복수의 통신로로 사용할 수 있게 하는 장치로서, 광신호를 전송하는 경우에는 여러 광파장의 신호를 하나의 광섬유에 실어 전송하는 파장 분할 다중화기로서 동작하고, 광신호를 수신하는 경우에는 하나의 광섬유에 실린 여러 광파장의 신호를 각각 분기하는 파장 분할 역다중화기로서 동작할 수 있다. 전광 변환 모듈(306, 336)은 레이저 다이오드(Laser Diode)를 사용하여 구현할 수 있으며, 광전 변환 모듈(310, 324)은 포토 다이오드(Photo Diode)를 사용하여 구현할 수 있다.
전술한 광중계기의 구성요소를 이용하여 순방향 및 역방향 채널에서의 신호의 전송 과정을 상세히 설명하면 아래와 같다.
순방향 채널의 경우, HPi 시스템의 AP(110)에서 RF 케이블을 통해 전송한 RF 신호는 메인 도너(300)의 신호 분배기(302)를 거친 후 LNA(304)에 전달된다. LNA(304)는 RF 신호의 잡음 성분을 줄이고 신호 성분을 증폭하여 전광 변환 모듈(306)로 전달하며, 전광 변환 모듈(306)은 전광 변환을 통해 RF 신호를 광신호로 변환하고 WDM(308)에 전달한다. WDM(308)은 전광 변환 모듈(306)로부터 수신하 는 다수의 광신호를 하나의 광통신 케이블을 통해 리모트(320)에 전송한다.
메인 도너(300)로부터 광신호를 수신한 리모트(320)의 WDM(322)은 수신한 다수의 광신호를 분기하여 광전 변환 모듈(324)로 전달하고, 광전 변환 모듈(324)은 광전 변환을 통해 광신호를 RF 신호로 변환하고 감쇠기(326)에 전달한다. 감쇠기(326)에서 RF 신호의 신호 레벨을 조정하고 HPA(328)를 통해 RF 신호를 무선으로 송출하기 위한 실효 출력까지 증폭하면, BPF(330)를 거쳐 잡음을 제거한 후 안테나를 통해 RF 신호를 AT(100)로 방사하게 된다.
역방향 채널의 경우, 리모트(320)의 안테나를 통해 AT(100)로부터 RF 신호를 수신하면, BPF(332) 및 LNA(334)를 거쳐 잡음을 제거하고 신호 성분을 증폭하여 전광 변환 모듈(336)에 전달한다. 전광 변환 모듈(336)은 전광 변환을 통해 RF 신호를 광신호로 변환하고 WDM(322)에 전달하며, WDM(322)은 전광 변환 모듈(336)로부터 수신하는 다수의 광신호를 하나의 광통신 케이블을 통해 메인 도너(300)에 전송한다.
리모트(320)로부터 광신호를 수신한 메인 도너(300)의 WDM(308)은 수신한 다수의 광신호를 분기하여 광전 변환 모듈(310)로 전달하고, 광전 변환 모듈(310)은 광전 변환을 통해 광신호를 RF 신호로 변환하고 감쇠기(312)에 전달한다. 감쇠기(312)에서 RF 신호의 신호 레벨을 조정하고 HPA(314)를 통해 RF 신호를 AP(110)로 전송하기 위한 실효 출력까지 증폭하면, RF 신호는 신호 결합기(316)에서 다른 리모트의 출력과 합성되어 RF 케이블을 통해 AP(110)에 전송된다.
한편, HPi 시스템은 TDD 방식을 사용하므로 동일한 주파수를 시분할하여 송 수신용으로 구분하여 양방향 통신이 가능하므로, 리모트(320)에서는 AT(100)와 동일한 주파수를 사용하여 RF 신호를 송수신할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 시스템은 AT(100), AP(110), 광중계기의 메인 도너(300) 및 광중계기의 리모트(320) 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 AT(100)는 AP(110)에서 전송한 RF 신호를 광중계기를 통해 전송받으며, RF 신호를 광중계기를 통해 AP(110)로 전송한다. 고속으로 이동하는 자동차, 열차 등의 운송 수단에 탑승한 사용자는 AT(100)를 사용하여 HPi 시스템에 접속하고 초고속 무선 인터넷 서비스를 이용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 AT(100)는 PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, PCS(Personal Communication Service)폰, 핸드 헬드 PC(Hand-Held PC), GSM(Global System for Mobile)폰, W-CDMA(Wideband CDMA)폰, CDMA-2000폰 및 MBS(Mobile Broadband System)폰 등 각종 이동 통신 단말기를 포함할 수 있다. 여기서, MBS폰은 현재 논의되고 있는 제 4세대 시스템에서 사용될 이동 통신 단말기를 말한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 AP(110)는 인터넷(170) 등의 서버에서 제공하는 무선 인터넷 데이터를 IP 네트워크(160) 및 PAR(120)을 경유하여 전송받고 RF 신호로 바꾸어 광중계기를 통하여 AT(100)에 전송하며, AT(100)에서 전송한 데이터를 광중계기를 통하여 RF 신호로 전송받고 PAR(120) 및 IP 네트워크(160)를 경유하여 인터넷(170) 등의 서버에 전송한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광중계기의 메인 도너(300)는 AP(110)와 RF 케이블을 통해 연결되며, AP(110)에서 수신한 RF 신호를 전광 변환하여 광중계 케이블을 통해 광중계기의 리모트(320)에 전달하고, 리모트(320)에서 광중계 케이블을 통해 전송받은 광신호를 광전 변환하여 RF 신호로 바꾸어 AP(110)에 전송하게 된다. 여기서, 메인 도너(300)는 광통신 케이블을 통해 다수 개의 리모트(320)와 연결될 수 있으며, 각 리모트(320)에서 RF 신호를 방사하게 되므로 HPi 시스템의 커버리지를 확장할 수 있게 된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광중계기의 리모트(320)는 광중계기의 메인 도너(300)에서 전송받은 광신호를 광전 변환을 통해 RF 신호로 복조하여 AT(100)에 전송하고, AT(100)에서 전송받은 RF 신호를 전광 변환을 통해 광신호로 변환하여 메인 도너(300)에 전송한다.
여기서, 리모트(320)는 도플러 효과에 의한 주파수 천이를 줄이기 위해 AT(100)의 이동 방향과 평행하게 배치하고, AT(100)의 이동 방향과 직각이 되도록 RF 신호를 방사한다. 예를 들어, AT(100)의 사용자가 자동차 또는 열차에 탑승한 경우에는 고속도로 또는 기차 철로를 따라 고속으로 이동하게 되므로, 고속도로 또는 기차 철로에 평행하게 리모트(320)를 배치하여 RF 신호를 방사한다.
또한, 리모트(320)간의 간격이 너무 넓으면 AT(100)가 리모트(320)와 다른 리모트(320) 사이를 지날 때, 리모트(320)에서 방사하는 RF 신호는 AT의 이동 방향과 직각에 가까운 각을 만들 수 없기 때문에, 리모트(320)간의 간격은 AT(100)의 이동 방향과 리모트(320)에서 방사하는 RF 신호의 방향이 이루는 각도가 직각에 근접할 수 있는 범위에서 결정되어야 한다. 예를 들어, AT(100)의 이동 방향과 리모트(320)에서 방사하는 RF 신호의 방향이 80 도 이상이 되어야 하는 경우, AT(100)가 리모트(320)와 다른 리모트(320) 사이의 임의의 지점을 지날 때에 전술한 각도가 80 도 이상이 되도록 리모트(320)와 다른 리모트(320) 사이의 간격을 결정할 수 있다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 AP와 광중계기를 평행하게 배치한 경우의 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, AP(110)를 광중계기의 메인 도너(300)와 연결되어 있는 다수의 리모트(320)와 평행하게 배치할 수 있다. AP(110)는 다수의 리모트(320)들과 마찬가지로 무선 인터넷 데이터를 포함한 RF 신호를 AT(100)에서 수신할 수 있도록 방사하기 때문에, 도 5와 같이 AT(110) 및 리모트(320)를 배치하면 AT(110)가 리모트(320)와 같은 역할을 하게 되어, HPi 서비스의 커버리지를 확장할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 터널 내부에 광중계기를 배치한 경우의 시스템을 나타낸 구성도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, AT(100)가 터널 내부를 통과하는 경우에는 RF 신호가 터널 내부까지 도달할 수 없기 때문에 광중계기를 이용하여 AT(100)에 RF 신 호를 방사해야 한다. 이 때, AP(110)로부터 RF 신호를 수신하는 광중계기의 메인 도너(300)는 터널 외부에 위치하며, 광중계기의 리모트(320)는 터널 내부에 위치하고 메인 도너(300)와 리모트(320)는 광통신 케이블로 연결되어 있다.
리모트(320)는 AT(100)의 이동 방향과 평행하게 터널 내부에 배치되며, 누설 케이블과 연결되어 RF 신호를 AT(100)에서 수신하도록 방사할 수 있다. 여기서, 누설 케이블은 외부 도체에 일정한 간격으로 슬롯을 만들어 전파를 방사할 수 있게 만든 케이블이며, 터널 내부에 일정한 간격으로 배치된 리모트(320)와 연결되어 터널 구간 전체에서 RF 신호를 방사하게 된다. 따라서, AT(100)의 이동 방향과 리모트(320) 및 누설 케이블에서 방사하는 RF 신호의 방향이 직각에 가깝게 되어 도플러 효과에 의한 주파수 천이를 줄일 수 있다.
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법을 나타낸 순서도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 인터넷(170) 등의 서버에서 IP 네트워크(160) 및 PAR(120)을 경유하여 무선 인터넷 데이터를 AP(110)에 전송하면, AP(110)는 무선 인터넷 데이터를 RF 신호로 광중계기의 메인 도너(300)에 전송하며, 메인 도너(300)에서는 RF 신호를 수신하여 전광 변환을 통해 광신호로 바꾸게 된다(S700). 여기서, AP는 RF 케이블을 통해 다수의 광중계기의 메인 도너(300)와 RF 신호를 송수신할 수 있다. 변환된 광신호는 광통신 케이블을 통해 광중계기의 리모트(320)로 전송되며, 메인 도너(300)에서는 다수의 리모트(320)와 연결되어 있고 각 리모트(320)는 AT(100)의 이동 방향과 평행하게 배치되어 있다(S702). 리모 트(320)에서 광신호를 수신하면, 수신한 광신호를 광전 변환을 통해 RF 신호로 복조하게 된다(S704). 복조된 RF 신호는 리모트(320)의 안테나를 통해 AT(100)로 방사되며, 이 때 복조된 RF 신호의 방사 방향은 AT(100)의 이동 방향과 직각이 되도록 방사한다(S706). 여기서, RF 신호는 문자, 음성, 정지 영상 및 동영상 등을 포함하는 무선 인터넷 정보를 포함할 수 있으며, AT(100)는 무선 인터넷 정보를 전송받아 전자 메일, 자료 검색, 컴퓨터 게임, 원격 결재 및 전자상거래 서비스 등을 이용할 수 있다.
한편, 광중계기의 메인 도너(300)를 거쳐 다수의 리모트(320)에서 방사하는 RF 신호는 하나의 AP(110)에서 전송한 RF 신호이므로 각 리모트(320)간의 핸드오프를 위한 MAC 계층의 명령 체계가 필요하지 않다. 즉, 각 리모트(320)들이 동시에 RF 신호를 방사하므로 AT(100)에서는 각 리모트(320)에서 방사한 RF 신호를 구분할 수 없으며, AT(100)에서 전송한 RF 신호를 리모트(320)에서 수신하여 메인 도너(300)를 거쳐 AP(110)로 전송하는 경우에도 어떤 리모트(320)에서 RF 신호를 수신하였는지 구분할 수 없다. AT(100)는 광중계기의 리모트(320)에서 방사하는 RF 신호를 광중계기의 리모트(320)가 연결된 광중계기의 메인 도너(300)와 RF 신호를 송수신하는 해당 AP(110)에서 방사하는 것으로 인식하게 된다. 따라서, 광중계기의 리모트(320)간에 핸드오프가 있는 경우에 MAC 계층에서 별도의 핸드오프를 수행할 필요가 없게 되어, AT(100)가 고속으로 이동하는 경우에도 HPi 서비스를 이용할 수 있다.
그 결과 HPi 시스템에서는 이동성이 시속 60 km/h로 제한되어 있지만, 이보 다 더 빠른 속도로 AT(100)가 이동하는 경우에도 광중계기를 이용하여 Hpi 서비스를 AT(100)에 제공할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 사상과 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 광중계기의 리모트를 AT의 이동 방향과 평행하게 배치하고 광중계기의 리모트에서 RF 신호를 AT의 이동 방향과 직각이 되도록 방사하여 도플러 효과에 의한 주파수 천이를 줄이고, 각 광중계기에서 동시에 RF 신호를 방사하여 광중계기간의 핸드오프를 위한 별도의 핸드오프 명령을 수행할 필요가 없도록 하여, 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (19)

  1. AP(Access Point), AT(Access Terminal) 및 광중계기를 포함하는 HPi(High-Speed Portable internet) 이동 통신 시스템에서 상기 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법에 있어서,
    (a) 상기 AP에서 RF 신호를 전송하면, 상기 광중계기의 메인 도너에서 상기 RF 신호를 수신하여 전광 변환하는 단계;
    (b) 상기 광중계기의 메인 도너에서 광통신 케이블을 통해 상기 전광 변환된 신호를 상기 AT의 이동 방향과 평행하게 배치되어 있는 상기 광중계기의 리모트에 전송하는 단계;
    (c) 상기 광중계기의 리모트에서 상기 전광 변환된 신호를 수신하고 광전 변환하여 상기 RF 신호로 복조하는 단계; 및
    (d) 상기 광중계기의 리모트에서 상기 복조된 RF 신호의 방사 방향이 상기 AT의 이동 방향과 직각이 되도록 상기 복조된 RF 신호를 방사하는 단계
    를 포함하며,
    상기 광중계기의 리모트들이 동시에 상기 RF 신호를 방사하여 상기 AT에서 상기 각 리모트들이 방사한 상기 RF 신호를 구분할 수 없으며, 상기 AT에서 전송한 상기 RF 신호를 상기 광중계기의 리모트에서 수신한 경우 상기 AP에서 상기 RF 신호를 수신한 상기 리모트를 구분할 수 없는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 AP와 상기 광중계기의 리모트를 평행하게 배치하여 상기 AP 및 상기 광중계기의 리모트에서 상기 RF 신호를 상기 AT의 이동 방향과 직각이 되도록 방사하 는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 AT가 터널 내부를 이동하는 경우에는 상기 광중계기의 리모트는 터널 내부에 위치하며, 터널 외부에 있는 상기 광중계기의 메인 도너와 상기 광통신 케이블을 통해 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광중계기 리모트는 터널 내부에 상기 AT의 이동 방향과 평행하게 배치되고 누설케이블과 연결되며, 상기 광중계기 리모트 및 상기 누설 케이블에서 상기 AT에 상기 RF 신호를 방사하는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 (b) 단계의 상기 광중계기의 리모트는 일정한 간격을 두고 상기 AT의 이동 방향과 평행하게 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법,
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 광중계기의 리모트간의 배치 간격은 상기 AT의 이동 방향과 상기 RF 신호의 방사 방향이 이루는 각도에 의해 결정하는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 광중계기의 리모트간에는 핸드오프를 수행하지 않는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 AT는 상기 광중계기의 리모트에서 방사하는 상기 RF 신호를 상기 광중계기의 리모트와 연결된 상기 광중계기의 메인 도너와 상기 RF 신호를 송수신하는 상기 AP에서 방사하는 것으로 인식하는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 RF 신호는 문자, 음성, 정지 영상 및 동영상을 포함하는 무선 인터넷 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 무선 인터넷 정보는 전자 메일, 자료 검색, 컴퓨터 게임, 원격 결재 및 전자상거래 서비스를 포함하는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 방법.
  12. 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT(Access Terminal)에 HPi(High-Speed Portable internet) 서비스를 제공하는 시스템에 있어서,
    무선 인터넷 정보를 포함한 RF 신호를 상기 광중계기를 통하여 상기 AT에 전송하며, 상기 AT에서 전송한 상기 RF 신호를 상기 광중계기를 통하여 전송받는 AP(Access Point);
    상기 AP로부터 수신한 상기 RF 신호를 전광 변환하여 광중계 케이블을 통해 상기 광중계기의 리모트에 전송하며, 상기 광중계기의 리모트로부터 상기 광중계 케이블을 통해 전송받은 광신호를 광전 변환하여 상기 AP에 전송하는 상기 광중계기의 메인 도너; 및
    상기 AT의 이동 방향과 평행하게 배치되어 있으며, 상기 광중계기의 메인 도너로부터 전송받은 광신호를 광전 변환을 통해 RF 신호로 복조하여 상기 AT에 전송하고 상기 AT에서 전송받은 상기 RF 신호를 전광 변환을 통해 광신호로 변환하여 상기 광중계기의 메인 도너로 전송하되, 상기 AT의 이동 방향과 직각이 되도록 상기 RF 신호를 동시에 방사하는 상기 광중계기의 리모트
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 시스템은,
    상기 AP에서 전송한 상기 RF 신호를 상기 광중계기를 통해 전송받으며, 상기 RF 신호를 상기 광중계기를 통해 상기 AP로 전송하는 AT;
    를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 시스템.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 AP와 상기 광중계기의 메인 도너는 RF 케이블을 통해 상기 RF 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 시스템.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 AP는 다수의 상기 광중계기의 메인 도너와 상기 RF 신호를 송수신하는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 시스템.
  16. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 광중계기의 메인 도너를 상기 광통신 케이블을 통해 다수의 상기 광중계기의 리모트와 연결할 수 있는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 시스템.
  17. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 광중계기의 메인 도너는 신호 분배기, LNA(Low Noise Amplifier), 전광 변환 모듈, WDM(Wavelength Division Multiplexer), 광전 변환 모듈, 감쇠기, HPA(High Power Amplifier) 및 신호 결합기를 포함하는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 시스템.
  18. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 광중계기의 리모트는 WDM, 광전 변환 모듈, 감쇠기, HPA, BPF(Band Pass Filter), LNA 및 전광 변환 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 시스템.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 AT는 PDA(Personal Digital Assistant), 셀룰러폰, PCS(Personal Communication Service)폰, 핸드 헬드 PC(Hand-Held PC), GSM(Global System for Mobile)폰, W-CDMA(Wideband CDMA)폰, CDMA-2000폰 및 MBS(Mobile Broadband System)폰 중 하나 이상인 것을 특징으로 하는 광중계기를 이용하여 고속으로 이동하는 AT에 HPi 서비스를 제공하는 시스템.
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