KR100959326B1 - 인지형 ｕｓｎ 시스템 및 데이터 전송 방법 - Google Patents

인지형 ｕｓｎ 시스템 및 데이터 전송 방법 Download PDF

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주식회사 투니텔
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Abstract

본 발명은 인지형 USN 시스템 및 그 데이터 전송 방법에 관한 것으로, 본 발명의 목적은 채널 상태를 인지하고 시스템을 제어하여 안정적인 전송 환경을 유지할 수 있으며 정보 전송률을 향상하여 대량의 정보를 전송하기에 적합한 인지형 USN 시스템 및 그 데이터 전송 방법을 제공함에 있다.
본 발명에 의한 인지형 USN 시스템은, 센서 네트워크를 구성하며, 감지 정보 및 고유 정보를 포함하는 신호를 무선으로 전송하는 적어도 하나 이상의 디바이스(120); 및 적어도 하나 이상의 상기 디바이스(120)로부터 전송되는 신호를 수집 및 관리하는 적어도 하나 이상의 코디네이터(110); 를 포함하여 이루어지는 인지형 USN 시스템(100)에 있어서, 상기 코디네이터(110)는 다수 개의 채널을 통해 상기 디바이스(120)와 통신하되, 주기적으로 상기 디바이스(120)의 각 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 수집하며, 상기 디바이스(120)의 채널 상태에 따라 전송 효율이 상대적으로 양호한 채널을 선택하고, 상기 선택된 채널로 상기 디바이스(120)와 통신하는 것을 특징으로 한다.
USN, 인지형, 대용량, 채널 선택, 변조 방식 선택

Description

인지형 ＵＳＮ 시스템 및 데이터 전송 방법 {Recognizable USN System and Data Transmission Method by the System}
본 발명은 인지형 USN 시스템 및 그 데이터 전송 방법에 관한 것이다.
USN(Ubiquitous Sensor Network)이란 센서를 네트워크로 구성한 시스템을 가리키는 것으로, 사물이나 장소에 부착된 태그 및 센서로부터 사물 및 환경 정보를 감지, 저장, 가공하여 인터넷을 통해 전달하는 기술이다. 이러한 USN 서비스는 거의 모든 인간 생활에 활용할 수 있는데, 현재는 건물의 안전과 같은 공공의 목적, 적지 정찰과 같은 군용 목적, 생태계나 환경오염의 관측과 같은 과학적인 목적에 주로 응용 서비스 기술이 개발되고 있으나, 점차 개인 주거 공간 등과 같은 주택 내 안전 및 편리를 도모하기 위한 서비스나, 나아가서는 인간의 생체에 응용될 수 있는 상황 인지의 인지형 서비스 등과 같은 기술들이 제안 및 연구되고 있다. USN 서비스를 활용함에 따라 농업, 광업, 어업, 상업, 건설 등 산업 전반의 생산 공정에 USN을 활용함에 따라 원자재 관리, 생산 자동화 및 상품 이력 관리로 생산성 및 효율성 증대를 기대할 수 있으며, 이 뿐만 아니라 환경, 기상, 생태계, 재해 예측 및 방재, 시설제어, 교통정보 및 제어, 물류, 가정/사무 자동화, 의료, 복지, 교 육, 방범, 보안 등 광범위한 분야에 USN의 적용 및 활용이 가능하다.
현재 사용되고 있는 USN 시스템은, 크게 센서 및 코디네이터로 이루어지는데, (이하의 RFID 시스템의 예시에서의 RF 태그가 센서에 해당하며, RF 판독기가 코디네이터에 해당한다) 실제로 구현되어 사용되고 있는 USN 서비스는 RFID 기술 등과 같은 간단한 전자 태그를 이용하는 수준에 있다. RFID 시스템은 크게는 RF 태그와 RF 판독기로 이루어지는데, 예를 들어 어떤 물품에 해당 물품 관련 정보가 담긴 RF 태그를 부착하면, RF 태그가 부착된 물품이 이동하여 어떤 RF 판독기의 전파 영역 내에 들어왔을 때 상기 RF 판독기가 상기 RF 태그에 담겨 있는 정보를 읽어들일 수 있게 된다. 즉 RF 태그가 부착된 물품의 위치 및 정보가 RF 판독기에 의해 자동으로 읽혀지게 되므로, 물품의 이동이나 물류 관리 등을 쉽게 자동화할 수 있다. 이외에도, 식료품에 전자 태그를 부착하고 이를 판독할 수 있게 만들어진 (즉 판독기가 구비된) 냉장고나 전자 렌지에서 자동으로 해당 식료품의 유통 기한을 확인한다든지, 또는 자동으로 조리 시간을 설정하는 등의 동작을 수행하도록 하는 서비스가 일부 실용화되어 있다.
한편, 국내의 경우 정부 주도 하에 글로벌 표준 선점을 목표로 하여 정책적으로 USN 기술에 대한 국내 표준화 확립을 위한 과정이 진행되고 있다. 현재 여러 중견, 중소 전문 업체들에서 다양한 형태로 만들어져 왔던 USN 시스템에 대한 표준화 작업을 거침으로써, 여러 USN 시스템들의 호환성을 높이고 USN 서비스를 다각화할 수 있을 것이 기대되고 있다. 이러한 표준화 작업에 대한 기대 효과로는, 현재의 물류 시스템을 신속/정확한 실시간 전자 물류 방식으로 개선, 기존의 바코드 시 스템을 대체함으로써 매장 등에서 자동 재고 관리가 가능하고 및 도난 방지 등에의 활용으로 인한 수익 증대, 상품의 다양한 정보 제공, 자동 결제 등을 가능하게 하여 고객 편의성 향상, 고액 화폐, 유가 증권 등의 적용으로 위변조 및 부정 사용 방지에의 활용, 텔레매틱스, 홈네트워크 등 신 상장 산업과 연계하여 시너지 효과를 극대화하여 생활의 다양화 및 편리성 증대, 생산 공정에서의 USN을 통한 생산 자동화 및 상품 이력 관리, 병원에서의 의료 용품, 약품 정보 관리 및 환자상태 실시간 원격 관리 등과 같은 것들이 있다.
그런데, 상술한 바와 같이 현재 실용화 단계에 있는 USN 시스템 및 이에 의한 USN 서비스의 경우, 상술한 바와 같은 기대 효과를 얻기에는 전송률(현재 최대 250kbps 정도)에 따른 한계가 있는 것이 사실이다. 보다 구체적으로 설명하자면, 보다 복합적인 서비스를 수행하기 위해서는 대량의 정보가 정확하고 안정적으로 전송되도록 하는 것을 전제로 해야 하는데, 현재까지 개발되어 사용되어 온 USN 시스템의 경우 하드웨어적 한계로 인하여 상술한 바와 같은 서비스를 수행하기에 적합하지 못한 실정이다.
종래에 USN 서비스를 활용한 여러 기술이 개시되어 있다. 예를 들어 한국특허공개 제2009-0076259호("전자태그와 유비쿼터스 센서네트워크를 이용한 물류 관리 시스템")에서는 인터넷을 통해 수요자가 물류관리서버에서 주문신청서를 받아서 작성한 상기 주문신청서에 맞게 공급자는 물류를 공급함에 있어서, 오프라인 공급 간 공급자의 실수, 물류의 상태 등으로 인한 물류량의 오차를 줄이기 위해 RFID/USN을 이용하여 공급자가 물류를 보관하는 창고의 상태 및 물류의 수량을 실시간으로 확인하는 물류 관리 시스템에 관한 기술을 개시하고 있다. 또는, 한국특허공개 제2009-0049757호("USN 기반 센서 시스템")에서는 환경 유해물질 감지, 화재 감지 및 거리 이격 감지 중 적어도 하나를 위한 정보를 센싱하는 센서 노드 및 상기 센서 노드의 관리 및 제어를 수행하며, 상기 센싱된 데이터를 수집하여 소정 네트워크를 통해 전송하는 게이트웨이를 포함하는 USN 기반 센서 시스템에 관한 기술을 개시하고 있다. 이외에도 USN 기반 기술들이 종래에 다양하게 개시되어 있다.
그런데 이와 같은 다양한 종래의 USN 기술을 이용한 서비스들을 살펴보면, 상술한 바와 같은 단순 정보의 교류가 이루어지는 수준에 그치고 있어, 서비스의 활용 가능성에 한계가 있는 것이 사실이다. 또는, 이러한 단순 정보의 교류가 가능한 수준으로 기기의 성능이 한정되어 있는 실정이기 때문에 보다 복합적인 서비스를 수행할 수 없는 악순환이 계속되고 있다. 이에 대하여 보다 상세히 설명하자면 다음과 같다.
상술한 바와 같이 종래의 USN 서비스에서는 서비스 자체가 단순한 기능 수행에 그치기 때문에 전송되는 정보의 양이 크지 않다. 통상적으로 성능이 우수한 기기일수록 가격이 상승하며, 따라서 종래의 USN 서비스에서는 그리 크지 않은 정보 전송량을 감당할 수 있을 정도만의 성능을 갖추고 보다 경제적인(즉 성능이 다소 떨어지는) 기기를 사용하여 시스템을 구성하는 경우가 많다. 이러한 경향에 따라 종래의 USN 서비스에서는 정보 전송을 위한 변조 및 전송 방식으로서 OQPSK(Offset Quadrature Phase Shift Keying) 방식 및 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum) 방식이 현재 일반적으로 널리 사용되고 있으며, 최대 전송률은 250kbps 정도인 것으로 알려져 있다.
그런데, 종래에 사용되는 변조 방식인 OQPSK 방식, DSSS 방식은 채널 상태에 민감한 특성이 있으며, 따라서 대량의 정보를 전송해야 할 경우 정보의 누락이나 변형이 일어날 위험성이 있다. 또한 상술한 바와 같이 종래에 사용되는 변조 방식은 최대 전송률에 한계가 있기 때문에 단순한 신호 등과 같은 정보 이상의 신호, 즉 복합적인 대량의 정보를 보내기에 부적합하다. 이에 따라 종래의 USN 서비스에서는 단순한 물류 관리 등과 같은 정도에 머물렀으며, 기술 활용 분야 등의 확장이 어려운 실정이다.
물론 종래에도 USN 시스템 내에서 어느 정도 대량의 정보를 오류 없이 전송하기 위한 여러 기술들이 개시되어 왔다. 예를 들어 한국특허공개 제2009-0074897호("USN 환경하에서 버퍼링 큐 아키텍쳐를 이용한 전송 오류제어 방법")에서는 버퍼링 큐 아키텍쳐를 이용하여 전송 오류를 제어하는 방법을 개시하고 있으며, 한국특허공개 제2009-0066119호("USN 프로토콜 분석 장치")에서는 적어도 하나 이상의 채널을 통해 USN의 센서 노드들간의 통신되는 패킷을 수집하는 패킷 분석부; 및 USN 프로토콜에 따라 정의된 XML 스키마를 이용하여 상기 수집된 패킷을 처리하여 표시하는 프로토콜 분석부를 포함함으로서, 여러 개의 채널을 통해 수집한 패킷을 디코딩 및 인코딩하여 출력하는 USN 프로토콜 분석 장치에 대한 기술을 개시하고 있다.
그러나 상술한 바와 같은 기술들을 사용하여도 앞서 언급한 채널 민감성 문제나 전송률 한계 문제를 극복하기 어렵다. 즉, 현재까지의 USN 서비스 관련 기술 분야에서, 단순히 코디네이터에서 센서의 정보를 읽는 것에서 그치는 것이 아니라 센서가 능동적으로 동작을 수행하고 그 결과를 코디네이터로 전송하게 한다거나, 센서가 이동을 하는 등과 같은 다양한 환경에서도 안정적인 전송 환경을 유지하면서 대량의 정보 전송이 가능하게 하는 기술은 아직까지 개발되어 있지 않은 상태이며, 따라서 USN 서비스의 확장을 위하여 이러한 필요에 대한 요구가 당업자 사이에서 꾸준히 있어 왔다.
따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 채널 상태에 덜 민감하여 안정적인 전송 환경을 유지할 수 있으며 정보 전송률을 향상하여 대량의 정보를 전송하기에 적합한 인지형 USN 시스템 및 그 전송 방법을 제공함에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 인지형 USN 시스템은, 센서 네트워크를 구성하며, 감지 정보 및 고유 정보를 포함하는 신호를 무선으로 전송하는 적어도 하나 이상의 디바이스(120);
및 적어도 하나 이상의 상기 디바이스(120)로부터 전송되는 신호를 수집 및 관리하는 적어도 하나 이상의 코디네이터(110); 를 포함하여 이루어지는 인지형 USN 시스템(100)에 있어서,
상기 코디네이터(110)는 다수 개의 채널을 통해 상기 디바이스(120)와 통신하되, 주기적으로 상기 디바이스(120)의 각 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 수집하며, 상기 디바이스(120)의 채널 상태에 따라 전송 효율이 상대적으로 양호한 채널을 선택하고, 상기 선택된 채널로 상기 디바이스(120)와 통신하는 것을 특징으로 한다.
이 때, 상기 코디네이터(110)는 상기 디바이스(120)의 채널 이용 효율을 높 이도록, OFDM을 사용하여 상기 디바이스(120)와 통신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코디네이터(110)는 주기적으로 상기 디바이스(120)로 채널 상태를 측정하기 위한 파일럿 패킷을 송신하고, 상기 코디네이터(110)로부터 송신된 상기 파일럿 패킷에 대하여 상기 디바이스(120)에서 산출된 SNR을 상기 디바이스(120)로부터 수신하며, 상기 디바이스(120)로부터 수신된 상기 SNR 값을 사용하여 채널 상태를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 코디네이터(110)는 상기 디바이스(120)의 정보 전송 효율을 높이도록, 상기 디바이스(120)의 채널 상태에 따라 선택적으로 변조 방식을 적용하여 상기 디바이스(120)와 통신하는 것을 특징으로 한다. 이 때, 상기 코디네이터(110)는 상기 디바이스(120)의 채널 상태에 따라 BPSK, QPSK, 8PSK, M-QAM 중에서 선택되는 어느 한 가지의 변조 방식을 적용하여 상기 디바이스(120)와 통신하는 것을 특징으로 한다. (여기에서 M = 16(24), 32(25), 64(26), …, 2n이며, n = 4 이상의 정수)
또한, 상기 코디네이터(110)는 상기 디바이스(120)와 통신하는 채널을 변경할 경우 상기 디바이스(120) 및 타 코디네이터(110)로 채널 변경을 공지하는 신호를 전송한 후 상기 디바이스(120)와 통신하는 것을 특징으로 한다.
이를 구체적으로 살펴보면,
적어도 하나 이상의 디바이스 및 적어도 하나 이상의 코디네이터를 포함하는 인지형 USN 시스템은 상기 디바이스는 감지 정보 및 고유 정보를 포함하는 신호를 무선으로 전송하는 것을 특징으로 하고, 상기 코디네이터는 상기 디바이스로부터 전송되는 신호를 수집 및 관리하고, 다수 개의 채널을 통해 상기 디바이스와 통신하는 것을 특징으로 하며,
상기 USN 시스템은 상기 코디네이터가 상기 디바이스로 주기적으로 파일럿 패킷을 전송하는 수단; 상기 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전송받은 파일럿 패킷 신호를 사용하여 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 산출하고, 산출된 채널 정보를 상기 코디네이터로 전송하는 수단; 상기 코디네이터가 상기 디바이스로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 상기 디바이스와 통신하는 채널의 변경 여부를 판단하는 수단; 상기 통신하는 채널의 변경 여부를 판단하는 수단에서 상기 코디네이터가 통신 채널을 변경할 것으로 판단하면, 상기 코디네이터가 상기 디바이스로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 통신에 사용될 채널을 선택하고, 선택된 채널을 상기 디바이스를 포함하는 주변의 코디네이터 및 디바이스로 공지하는 수단; 상기 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전송된 공지를 인식하고, 상기 공지에 따라 통신 채널을 설정한 후, 채널 설정이 완료되었음을 상기 코디네이터로 전송하는 수단; 상기 코디네이터가 상기 디바이스의 채널 설정이 완료되었음을 인식하고, 선택된 채널을 통해 통신을 재개하는 수단; 대량의 정보를 전달하고자 하는 제 1, 2 디바이스에 있어서, 제 1 디바이스는 제 2 디바이스로 파일럿 패킷을 전달하고, 제 2 디바이스는 제 1 디바이스로부터 전달된 파일럿 패킷 신호를 사용하여 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 평가하는 수단; 제 2 디바이스가 평가된 채널 정보가 대량의 정보 전송을 위한 기준에 미치지 않는 경우, 평가된 채널 정보를 상기 코디네이터 로 전송하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 적어도 하나 이상의 디바이스 및 적어도 하나 이상의 코디네이터를 포함하는 인지형 USN 시스템은 상기 디바이스는 감지 정보 및 고유 정보를 포함하는 신호를 무선으로 전송하는 것을 특징으로 하고, 상기 코디네이터는 상기 디바이스로부터 전송되는 신호를 수집 및 관리하고, 다수 개의 채널을 통해 상기 디바이스와 통신하는 것을 특징으로 하며, 상기 USN 시스템은 상기 코디네이터가 상기 디바이스로 주기적으로 파일럿 패킷을 전송하는 수단; 상기 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전송받은 파일럿 패킷 신호를 사용하여 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 산출하고, 산출된 채널 정보를 상기 코디네이터로 전송하는 수단; 상기 코디네이터가 상기 디바이스로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 상기 디바이스와 통신하는 채널의 변경 여부를 판단하는 수단; 상기 통신하는 채널의 변경 여부를 판단하는 수단에서 상기 코디네이터가 통신 채널을 변경할 것으로 판단하면, 상기 코디네이터가 상기 디바이스로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 통신에 사용될 채널을 선택하고, 선택된 채널을 상기 디바이스를 포함하는 주변의 코디네이터 및 디바이스로 공지하는 수단; 상기 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전송된 공지를 인식하고, 상기 공지에 따라 통신 채널을 설정한 후, 채널 설정이 완료되었음을 상기 코디네이터로 전송하는 수단; 상기 코디네이터가 상기 디바이스의 채널 설정이 완료되었음을 인식하고, 선택된 채널을 통해 통신을 재개하는 수단; 대량의 정보를 전달하고자 하는 제 1, 2 디바이스에 있어서, 제 1 디바이스는 제 2 디바이스로 파일럿 패킷을 전달하고, 제 2 디바이스는 제 1 디바이스로부터 전달된 파일럿 패킷 신호를 사용하여 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 평가하는 수단; 제 2 디바이스가 평가된 채널 정보가 대량의 정보 전송을 위한 기준에 미치지 않는 경우, 평가된 채널 정보를 포함하는 제 1, 2 디바이스를 위한 전용 채널 할당 요구를 상기 코디네이터로 전송하는 수단; 상기 코디네이터가 상기 제 2 디바이스로부터 전용 채널 할당 요구를 받은 경우에 현재 가용할 수 있는 채널을 바탕으로 제 1 디바이스와 제 2 디바이스간의 전용 채널 할당 여부를 판단하는 수단; 상기 코디네이터가 전용 채널의 할당이 가능한 것으로 판단한 경우 상기 코디네이터가 제 1, 2 디바이스의 통신을 위한 전용 채널을 선택하고, 제 1, 2 디바이스로 공지하는 수단; 상기 제 1, 2 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전용 채널의 공지를 인식하고, 전용 채널의 설정이 완료되었음을 상기 코디네이터로 전송하는 수단; 제 1, 2 디바이스가 통신을 수행하고, 전송이 완료되면 할당된 전용 채널의 반환을 코디네이터로 알리는 수단; 상기 전용 채널의 반환이 완료되었음을 제 1, 2 디바이스로 알리는 수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 인지형 USN 시스템의 전송 방법은, 상술한 바와 같은 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법에 있어서, a) 상기 코디네이터(110)가 상기 디바이스(120)로 주기적으로 파일럿 패킷을 전송하는 단계; b) 상기 디바이스(120)가 상기 코디네이터(110)로부터 전송받은 파일럿 패킷 신호를 사용하여 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 산출하고, 산출된 채널 정보를 상기 코디네이터(110)로 전송 하는 단계; c) 상기 코디네이터(110)가 상기 디바이스(120)로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 상기 디바이스(120)와 통신하는 채널의 변경 여부를 판단하는 단계; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법은 d) 상기 c) 단계에서 상기 코디네이터(110)가 통신 채널을 변경할 것으로 판단하면, 상기 코디네이터(110)가 상기 디바이스(120)로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 통신에 사용될 채널을 선택하고, 선택된 채널을 상기 디바이스(120)를 포함하는 주변의 코디네이터 및 디바이스로 공지하는 단계; e) 상기 디바이스(120)가 상기 코디네이터(110)로부터 전송된 공지를 인식하고, 상기 공지에 따라 통신 채널을 설정한 후, 채널 설정이 완료되었음을 상기 코디네이터(110)로 전송하는 단계; f) 상기 코디네이터(110)가 상기 디바이스(120)의 채널 설정이 완료되었음을 인식하고, 상기 d) 단계에서 선택된 채널을 통해 통신을 재개하는 단계; 를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 종래의 USN 시스템과 비교하여 훨씬 채널 상태에 덜 민감한 정보의 전송이 가능하기 때문에, 종래에 비해 안정적인 전송 환경을 유지할 수 있게 되는 큰 효과가 있다. 물론 이에 따라 정보 전송률이 크게 향상되는 효과가 있으며, 그 결과로 종래보다 획기적으로 대량의 정보를 전송할 수 있게 되는 큰 효과가 있다.
더불어 본 발명에 의하면, 센서나 코디네이터를 구성하는 개별 부품의 성능을 크게 높이지 않아도 정보 전송 방식만을 본 발명의 방식으로 채용하도록 함으로써 전송률을 향상시킬 수 있어, USN 시스템 개선에 필요한 비용을 크게 절감할 수 있는 경제적 효과도 있다.
또한 본 발명에 의하면, 안정적인 대량의 정보 전송이 가능해지기 때문에 센서의 능동적 동작이나 이동성 등을 고려할 수 있게 되는 바, 종래에 비해 훨씬 다양한 USN 서비스를 구상할 수 있어, USN 서비스의 개선 및 확장이 매우 용이해지는 큰 효과가 있다.
이하, 상기한 바와 같은 구성을 가지는 본 발명에 의한 인지형 USN 시스템 및 그 데이터 전송 방법을 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 의한 인지형 USN 시스템을 간략히 도시한 것이다. 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 본 발명의 인지형 USN 시스템은, 기본적으로는 일반적인 USN 시스템과 유사하게, 센서 네트워크를 구성하며, 감지 정보 및 고유 정보를 포함하는 신호를 무선으로 전송하는 적어도 하나 이상의 디바이스(120); 및 적어도 하나 이상의 상기 디바이스(120)로부터 전송되는 신호를 수집 및 관리하는 적어도 하나 이상의 코디네이터(110); 를 포함하여 이루어진다. 여기에서 상기 디바이스(120)가 전송하는 신호 중 감지 정보란, 상기 디바이스(120)가 센서로 이루어지 는 경우 주변 환경을 감지한 측정값과 같은 정보를 의미하며, 고유 정보란, 상기 코디네이터(110)가 상기 디바이스(120) 각각을 구분할 수 있도록 각각의 상기 디바이스(120)에 부여된 고유의 정보(즉 미리 부여된 인덱스 번호라든가, 상기 디바이스(120)를 구성하는 특정 부품의 시리얼 번호 등과 같이 구분 및 식별 가능한 정보)를 말한다.
이 때, 본 발명의 인지형 USN 시스템(100)은 기존의 USN 시스템과는 달리, 상기 코디네이터(110)가 다수 개의 채널을 통해 상기 디바이스(120)와 통신하되, 주기적으로 상기 디바이스(120)의 각 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 수집하며, 상기 디바이스(120)의 채널 상태에 따라 전송 효율이 상대적으로 양호한 채널을 선택하고, 상기 선택된 채널로 상기 디바이스(120)와 통신하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는, 기존에 사용되던 USN 시스템과는 달리 보다 대량의 복합적인 정보를 송수신할 수 있어 USN 서비스의 적용 범위를 크게 확장할 수 있는 인지형 USN 시스템을 제공하고자 하는 것이 목적이다. 즉 본 발명의 인지형 USN 시스템(100)은 종래의 USN 시스템에 비해 대량의 정보를 정확하게(즉 손실이나 누락 등의 오류가 없이) 전달할 수 있도록 하고자 하는 것이다. 이에 따라 본 발명의 인지형 USN 시스템(100)에서는, 상술한 바와 같이 상기 코디네이터(110)가 상기 디바이스(120)와 통신함에 있어서 다수 개의 채널(즉 다수 개의 주파수 대역)을 사용하여 통신하되, 상기 디바이스(120)에서의 응답 신호 등을 이용하여 채널 상태를 판단하고, 이 중 전송 효율이 양호한 채널을 선택하여 해당 채널로 통신을 함으로써, 손실 및 누락 등의 오류를 최소화하는 통신 방식을 채택한다.
종래의 USN 시스템에서는 일반적으로 다대일 통신을 위하여 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum, 직접 확산 방식)를 사용하였다. DSSS 방식이란 스펙트럼 확산 방식의 하나로, 디지털 신호를 매우 작은 전력으로 넓은 대역으로 분산하여 동시에 송신하는 것이다. DSSS 방식에 의하면 통신 중에 노이즈가 발생하더라도, 복원 시 노이즈가 확산되기 때문에 통신에의 영향은 작으며, 강한 신호를 발생하지 않기 때문에 좀처럼 다른 통신을 방해하지 않고, 전송 속도가 빠르다는 장점을 가지고 있어, 무선LAN의 IEEE 802.11b에서 DSSS가 사용되고 있다(IEEE 802.11은 FH-SS를 사용하며, 이와 유사한 방식으로 휴대전화에서 사용되고 있는 CDMA방식에서는, FH-SS와 DS-SS와 양자를 혼합 시킨 하이브리드 방식이 있다.).
그런데, 본 발명의 인지형 USN 시스템(100)에서는 상술한 바와 같이 다수 개의 채널을 사용하고 이 중 전송 효율이 좋은 채널을 선택하는 방식을 사용하여 통신을 수행하게 된다. 그런데 종래의 USN 시스템에서는 사용할 수 있는 주파수 대역이 한계가 있기 때문에, 종래의 DSSS 방식을 사용하여 전송할 경우 채널의 선택 폭이 좁아질 문제가 있다. 따라서 본 발명의 인지형 USN 시스템(100)에서는 상기 코디네이터(110)가 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, 직교파 주파수 분할 다중) 방식을 사용하여 상기 디바이스(120)와 통신하도록 함으로써, 상기 디바이스(120)의 채널 이용 효율을 극대화한다.
OFDM 방식은 지상파 디지털 방송, IEEE 802.11a 등의 무선LAN, 전력선 모뎀 등의 전송 방식에 채택되고 있는 전송 방식의 하나로서, FDM(주파수 분할 다중)는 고속의 데이터 신호를 저속의 협소한 주파수 대역의 데이터로 변환하여 주파수축 상에서 병렬로 전송하지만, OFDM은 직교성을 이용하여 주파수축 상에서의 오버랩을 허용한다. 따라서 여러 개의 반송파를 일부 중복시키면서도 서로 간섭하지 않게 조밀하게 나열시킬 수 있는 점에서, 협소한 주파수 범위를 효율적으로 이용한 광대역 전송을 실현하고 있으며, 주파수의 이용 효율도 높일 수 있다. 즉 본 발명의 USN 인지형 시스템(100)은, USN 서비스에서 사용할 수 있는 주파수 대역 범위 내에서, 주파수 대역 범위의 이용 효율을 최대화함으로써, 채널 선택의 자유도 역시 높일 수 있으며, 따라서 보다 원활하고 정확한 통신을 가능하게 한다.
상기 코디네이터(110)가 채널 상태를 파악하는 구체적인 방법에 대하여 이하에서 보다 상세히 설명한다. 본 발명에서 상기 코디네이터(110)는 SNR(Signal-to-Noise Ratio)을 이용하여 채널 상태를 파악하는데, 보다 구체적으로는, 상기 코디네이터(110)는 주기적으로 상기 디바이스(120)로 채널 상태를 측정하기 위한 파일럿 패킷을 송신하고, 상기 코디네이터(110)로부터 송신된 상기 파일럿 패킷에 대하여 상기 디바이스(120)에서 산출된 SNR을 상기 디바이스(120)로부터 수신하며, 상기 디바이스(120)로부터 수신된 상기 SNR 값을 사용하여 채널 상태를 판단한다.
보다 상세하게 설명하자면 다음과 같다. 먼저 상기 코디네이터(110)는 주기적으로 상기 디바이스(120)로 파일럿 패킷을 송신한다. 파일럿 패킷으로는 채널 상태를 측정하기에 적합한 미리 약속된 데이터라면 어떤 데이터를 사용하여도 무방한데, 예를 들어 PN 시퀀스와 같은 데이터를 사용할 수 있다. 상기 디바이스(120)는 상기 코디네이터로부터 송신된 상기 파일럿 패킷을 수신하는데, 만일 이 때 채널 상태가 양호하다면 수신된 파일럿 패킷 데이터는 (미리 약속된) 파일럿 패킷 값과 일치할 것이나, 채널 상태가 불량하다면 수신된 파일럿 패킷 데이터는 통신 도중 일부가 손실 또는 누락됨으로써 (미리 약속된) 파일럿 패킷 값과 일치하지 않게 될 것이다. 상기 디바이스(120)는 이와 같이 수신된 파일럿 패킷 데이터와 미리 약속된 파일럿 패킷 값을 비교함으로써 채널 상태를 파악할 수 있게 되는데, 가장 용이하게는 수신된 신호의 파워 크기(Normalized Power)를 이용하여 SNR을 산출하고 이를 통해 채널 상태를 가늠하게 된다. 상기 디바이스(120)에서 각 채널에 대한 SNR을 산출하여 상기 코디네이터(110)로 다시 송신하면, 상기 코디네이터(110)는 상기 SNR 값을 받아 상기 디바이스(120)에서의 채널 상태를 파악할 수 있게 되는 것이다. 따라서 상기 코디네이터(110)는 상기 디바이스(120)로부터 받은 채널 정보를 참고하여, 주변의 타 코디네이터가 사용하고 있지 않은 유효 채널 중 채널 상태가 최상인 채널로 전송 주파수를 선택할 수 있게 된다.
구체적인 예를 들자면 다음과 같다. 상기 코디네이터(110)가 현재 상기 디바이스(120)와 f4 채널을 사용하여 통신하고 있다고 한다. 상기 코디네이터(110)는 주기적으로 상기 디바이스(120)로부터 SNR 값과 같은 채널 정보를 수신하는데, 이 때 도 2에 도시된 바와 같이 f4 채널의 상태가 매우 불량해졌을 경우 상기 코디네이터(110)는 전송 주파수를 변경하기로 판단한다. 도 2에 도시된 예시에서, f1, f2 및 f3 채널은 상대적으로 모두 f4 채널보다 전송 효율이 양호한데, 이 중 f3이 타 코디 네이터에서 사용하고 있는 채널로 인식되면 상기 코디네이터(110)는 f3 채널을 제외한 채널 중 전송 효율이 양호한 채널을 선택하게 된다. 도 2에 도시된 예시에서는 f1 및 f2 채널이 거의 유사하게 양호한 전송 효율을 보이고 있으며, 따라서 상기 코디네이터(110)는 f1 및 f2 채널 중 하나를 선택하고, 이후로는 상기 선택된 채널을 사용하여 상기 디바이스(120)와 통신하게 되는 것이다.
이 때, 상기 코디네이터(110)는 상기 디바이스(120)와 통신하는 채널을 변경할 경우 상기 디바이스(120) 및 타 코디네이터(110)로 채널 변경을 공지하는 신호를 전송한 후 상기 디바이스(120)와의 통신을 재개한다.
도 3은 본 발명의 디바이스 및 코디네이터의 블록도를 도시하고 있는데, 도 3(A)에는 본 발명의 코디네이터(110)의 블록도가, 도 3(B)에는 본 발명의 디바이스(120)의 블록도가 도시되어 있다. 도 3에 도시된 상기 디바이스(120) 및 상기 코디네이터(110)의 블록도는 하나의 실시예로서 이로써 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
먼저 도 3(A)를 참조하여 본 발명의 코디네이터(110)의 구성을 설명한다. 도시되어 있는 바와 같이 상기 코디네이터(110)는 상기 디바이스(120)로부터 파일럿 패킷에 대한 응답을 수신하여, 채널 정보를 파악한다(Channel Information). 이 때, 채널 정보를 사용하여 상기 코디네이터(110)는 신호 전송에 있어서 현재 사용되고 있는 채널을 그대로 사용할 것인지 또는 변경할 것인지를 결정하게 된다. 만 일 채널을 변경할 것으로 결정되면, 상기 코디네이터(110)는 새로운 채널을 할당하고(Channel Allocation) 이를 무선 통신부(RF)를 통해 상기 디바이스(120)로 송신한다. (변경하지 않을 것으로 결정되면 이 과정은 생략된다.)
상기 코디네이터(110)는 상기 디바이스(120)로 데이터(Data)를 전송하게 되는데, 이 때 위의 과정 중 파악된 채널 정보를 사용하여(Channel Information) 변조 방식을 선택하게 된다(Adaptive Constellation Mapper). 이 때, 본 발명의 인지형 USN 시스템(100)에서, 상기 코디네이터(110)는 상기 디바이스(120)의 정보 전송 효율을 높이도록, 상기 디바이스(120)의 채널 상태에 따라 선택적으로 변조 방식을 적용하여 상기 디바이스(120)와 통신하게 된다. 이 때, 상기 디바이스(120)의 채널 상태에 따라 BPSK, QPSK, 8PSK, M-QAM(M=16, 32, 64, …) 중에서 선택되는 어느 한 가지의 변조 방식을 적용하도록 하는 것이 바람직하다.
여기에서 BPSK, QPSK, 8PSK 등은 모두 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 변조 방식의 하나로서, 위상이 뒤틀린 복수의 파장의 조합으로 정보를 표현하는 위상 편이 변조 방식이다. BPSK(Binary Phase Shift Keying, 2위상 편이 변조)에서는 2개의 다른 위상을 사용하여 한 번에 2개의 값(1비트)의 정보를 송수신하며, 이와 유사한 원리로 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying, 직교 위상 편이 변조)는 한 번에 4개의 값(2비트), 8PSK는 8개의 값(3비트)의 정보를 송수신한다. 또한 디지털 신호를 아날로그 신호로 변환하는 방식에는 상술한 바와 같은 위상 편이 변조 방식 이외에도 M-QAM(M Quadrature Amplitude Modulation, M쾀) 방식이 있다. 여기에서 M에는 16(24), 32(25), 64(26), …, 2n(즉 n = 4 이상의 정수)과 같은 값이 들어갈 수 있으며, 예를 들어 16-QAM 방식에서는 위상과 진폭을 각각 4종류씩 이용하여 그것들의 조합에 값을 할당함으로서, 한 번에 16개의 값(4비트)의 정보를 송수신하게 된다.
BPSK, QPSK, 8PSK와 같은 위상 편이 변조 방식은 송수신할 수 있는 정보량이 적은 대신 노이즈에 강한 장점이 있는 반면, M-QAM 방식은 페이딩(무선의 송신자와 수신자의 거리나 시간의 변화에 따라, 전파의 강도가 변화하는 현상)이 존재하는 채널에서 오류가 발생하기 쉽다는 단점이 있는 반면 동일한 주파수 대역을 사용하여 송수신할 수 있는 정보량이 월등히 많다는 장점이 있다.
상술한 바와 같이 BPSK가 가장 노이즈에 강하며, QPSK, 8PSK, M-QAM 순으로 노이즈에 민감한 경향이 있다. 또한 M-QAM이 대용량의 정보 전송에 가장 적합하며, 8PSK, QPSK, BPSK 순으로 정보 전송량이 점점 적어진다. 따라서 전송하고자 하는 데이터와 채널 상태에 따라 상술한 바와 같은 다양한 변조 방식들 중 하나를 선택함으로써 보다 안정적인 통신이 이루어지도록 할 수 있다. 예를 들어, 전 채널에서 노이즈가 많이 발생하는 경우 BPSK를 사용하고, 깨끗하게 통신이 되는 채널이 있는 경우 M-QAM을 사용하도록 할 수 있다.
이후 상기 코디네이터(110)는 OFDM 방식을 사용하여 데이터를 변조하고(OFDM Modulation), 변조된 디지털 신호를 아날로그화한 후(DAC) 무선 통신부(RF)를 통해 상기 데이터를 상기 디바이스(120)로 송신하게 된다.
다음으로 도 3(B)를 참조하여 본 발명의 디바이스(120)의 구성을 설명한다. 상기 디바이스(120) 내에서, 상기 코디네이터(110)로부터 무선 통신부(RF)를 통해 수신된 신호는, 먼저 아날로그 신호를 디지털화한 후(ADC) OFDM 방식을 사용하여 복조된다. 이 때 수신된 신호가 파일럿 패킷일 경우, 상기 디바이스(120)는 채널 정보를 산출하여(Channel Estimation) 이를 상기 코디네이터(110)로 송신한다. 수신된 신호가 데이터(Data)일 경우, 상기 디바이스(120)는 상기 코디네이터(110)가 사용한 변조 방식(즉 BPSK, QPSK, 8PSK, M-QAM 중 선택되는 하나)이 무엇인지를 수신받아(Modulation Information) 이와 같은 방식을 사용하여 이를 복원함으로써(DeMapper) 데이터(Data)를 수신받게 된다.
도 4는 본 발명에 의한 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법을 간략한 절차도로 표시한 것이다. 도시된 바와 같이, 먼저 본 발명에 의한 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법에서는 a) 상기 코디네이터(110)가 상기 디바이스(120)로 주기적으로 파일럿 패킷을 전송한다. 상기 디바이스(120)는 이를 수신하고, b) 상기 디바이스(120)가 상기 코디네이터(110)로부터 전송받은 파일럿 패킷 신호를 사용하여 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 산출한 후, 산출된 채널 정보를 상기 코디네이터(110)로 전송하게 된다. 따라서 상기 코디네이터(110)는 채널 상태를 파악할 수 있게 되며, c) 상기 코디네이터(110)가 상기 디바이스(120)로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 상기 디바이스(120)와 통신하는 채널의 변경 여부를 판단하게 된다.
이 때, 상기 코디네이터(110)가 채널을 변경하지 않아도 된다고 판단할 경우, 현재 설정되어 있는 채널로 (시스템 설명 부분에서 기술한 바와 같이) AM(BPSK, QPSK, 8PSK, M-QAM) 및 OFDM을 사용하여 통신을 수행하게 된다. 그런데 만일 d) 상기 c) 단계에서 상기 코디네이터(110)가 통신 채널을 변경할 것으로 판단하면, 상기 코디네이터(110)는 상기 디바이스(120)로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 통신에 사용될 채널을 새로 선택하게 된다. 또한 상기 코디네이터(110)는, 선택된 채널을 상기 디바이스(120)를 포함하는 주변의 코디네이터 및 디바이스로 공지한다. 다음으로, e) 상기 디바이스(120)가 상기 코디네이터(110)로부터 전송된 공지를 인식하고, 상기 공지에 따라 통신 채널을 설정한 후, 채널 설정이 완료되었음을 상기 코디네이터(110)로 전송하게 된다. 따라서 f) 상기 코디네이터(110)가 상기 디바이스(120)의 채널 설정이 완료되었음을 인식하게 되고, 이후 상기 d) 단계에서 선택된 채널을 통해 통신을 재개함으로써, 양호한 상태의 채널을 사용하여 통신을 수행할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명의 인지형 USN 시스템은 채널 상태를 주기적으로 파악하여 최적의 채널을 선택하고 또한 이에 적합한 변조 방식을 사용하여 통신을 수행하도록 함으로써, 대용량의 정보를 전송하기에 매우 적합하게 된다. 특히 본 발명의 인지형 USN 시스템을 사용하는 경우 최대 1Mbps 정도의 정보 전송률을 얻을 수 있어, 250kbps 정도의 정보 전송률을 갖는 종래의 USN 시스템과 비교하여, 훨씬 대용량의 데이터를 주고받을 수 있게 된다. 이에 따라 본 발명의 인지형 USN 시스템은 데이 터량의 한계로 인하여 단순 작업밖에는 수행할 수 없었던 종래의 USN 시스템에 의한 서비스와 비교하여, USN 서비스의 적용 범위를 훨씬 확장할 수 있게 되는 것이다.
또한 본 발명의 인지형 USN 시스템은 상술한 바와 같이 각 코디네이터와 디바이스가 채널 상태 파악을 위해 지속적 및 주기적으로 파일럿 패킷을 주고받게 되며, 즉 각 코디네이터는 주기적으로 각 디바이스의 채널 상태를 자동적으로 보고받게 된다. 따라서 만일 어떤 하나의 디바이스가 이동을 하여 하나의 코디네이터(제1코디네이터)의 영역을 벗어나 다른 코디네이터(제2코디네이터)의 영역으로 들어가게 될 경우, 제1코디네이터에서 상기 디바이스의 채널 상태를 인식하지 못하게 되는 대신 제2코디네이터에서 상기 디바이스의 채널 상태를 인식하게 되며, 따라서 제2코디네이터가 상기 디바이스를 자동적으로 관리하게 할 수 있다. 즉 본 발명의 인지형 USN 시스템은 상기 디바이스의 이동성을 충분히 보장할 수 있게 되며, 이에 따라 USN 서비스의 확장성이 더욱 향상되게 된다.
도 5는 본 발명에 의한 또 다른 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법을 간략한 절차도로 표시한 것이다. 도 5를 도 4와 비교하면, 파일럿 패킷의 전송주체가 코디네이터가 아닌 통신 중인 디바이스가 될 수 있으며, 또한 비주기적으로 전송한다는 차이가 있다.
도 5의 절차는 코디네이터와 하나의 디바이스간의 채널 품질은 좋으나, 특정 디바이스들 간에 특히 더 좋은 통신 품질이 필요한 경우에 사용될 수 있다. 대부분 의 경우 센서 네트워크는 클러스터를 유지하므로 하나의 디바이스와 코디네이터 간의 통신 품질이 좋으면 다른 디바이스와 코디네이터 간의 통신 품질 역시 좋다. 그러나 코디네이터가 꼭 센서 네트워크의 중심에 존재하지 않을 수도 있고, 특히 통신하고자 하는 디바이스가 대량의 전송이 필요한 경우가 있다. 따라서, 도 5와 같이 특정된 디바이스 간의 대량의 데이타 전송이 필요한 경우 상기 특정된 디바이스를 기준으로 채널 상태를 평가하고 평가된 채널 정보를 코디네이터로 전송하여 채널을 변경할 수 있다.
도 5에 도시된 본 발명의 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법의 다른 실시예는, 적어도 하나 이상의 디바이스 및 다수 개의 채널을 통해 상기 디바이스와 통신하는 적어도 하나 이상의 코디네이터를 포함하는 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법은 a) 상기 코디네이터가 상기 디바이스로 주기적으로 파일럿 패킷을 전송하는 단계; b) 상기 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전송받은 파일럿 패킷 신호를 사용하여 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 산출하고, 산출된 채널 정보를 상기 코디네이터로 전송하는 단계; c) 상기 코디네이터가 상기 디바이스로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 상기 디바이스와 통신하는 채널의 변경 여부를 판단하는 단계; d) 상기 c) 단계에서 상기 코디네이터가 통신 채널을 변경할 것으로 판단하면, 상기 코디네이터가 상기 디바이스로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 통신에 사용될 채널을 선택하고, 선택된 채널을 상기 디바이스를 포함하는 주변의 코디네이터 및 디바이스로 공지하는 단계; e) 상기 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전송된 공지를 인식하고, 상기 공지에 따라 통신 채널을 설정한 후, 채널 설 정이 완료되었음을 상기 코디네이터로 전송하는 단계; f) 상기 코디네이터가 상기 디바이스의 채널 설정이 완료되었음을 인식하고, 상기 d) 단계에서 선택된 채널을 통해 통신을 재개하는 단계; 를 통해 디바이스와 코디네이터 간의 통신이 안정화된 이후에, g) f 단계 이후에, 대량의 정보를 전달하고자 하는 제 1, 2 디바이스에 있어서, 제 1 디바이스는 제 2 디바이스로 파일럿 패킷을 전달하고, 제 2 디바이스는 제 1 디바이스로부터 전달된 파일럿 패킷 신호를 사용하여 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 산출하는 단계; h) 제 2 디바이스가 상기 g) 단계에서 산출된 채널 정보가 대량의 정보 전송을 위한 기준에 미치지 않는 경우, 산출된 채널 정보를 상기 코디네이터로 전송하는 단계; i) 상기 c) 내지 f) 단계가 순차적으로 수행되는 단계; 를 포함하여 이루어진다.
일반적인 종래의 USN 시스템의 경우에는, 디바이스가 코디네이터에 의하여 제어되는 바 즉 수동적인 동작만을 수행하기 때문에, 코디네이터와 디바이스 간의 통신이 원활히 이루어지기만 한다면 시스템 운영에 문제가 없다. 그러나 본 발명의 인지형 USN 시스템의 경우, 각 디바이스가 보다 능동적인 동작을 수행할 수 있도록 대량의 정보 송수신이 가능하게 설계되어 있는 바, 어떤 경우에는 전체적인 통신 품질이 우수하여도 특정 디바이스들 간에 대량의 정보 전송이 필요하게 되는 경우가 있을 수 있다. 도 5에서는, 제 1 디바이스(Device 1)가 제 2 디바이스(Device 2)로 대량 정보 전송이 필요한 경우를 도시하고 있다. 제 1 디바이스가 대량 정보 전송이 필요하여 제 2 디바이스로 파일럿 패킷을 보내면, 상기 제 2 디바이스는 (코디네이터로부터 파일럿 패킷을 받았을 때와 마찬가지로) 채널 정보를 산출하여, 이를 코디네이터로 전송하게 된다. 그러면 상기 코디네이터는 이를 기반으로 하여 통신 품질을 조정하는 것이다.
이를 도 5를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 예를 들어 상기 코디네이터가 전체적인 통신 품질이 수신률 70% 이상이면 적절하다는 기준에 따라 통신 품질을 유지하고 있다고 가정한다. 이 때, 제 1 디바이스가 제 2 디바이스로 그 이상의 통신 품질(예를 들어 수신률 90%)을 요할 만큼 대량의 정보를 전송해야 할 필요가 발생하여 파일럿 패킷을 송신하면, 제 2 디바이스는 채널 정보를 산출하여 코디네이터로 보내게 된다. 이와 같이, 주기적으로 코디네이터가 보내는 파일럿 패킷에 대한 채널 정보 보고가 아닌 비주기적인 채널 정보 보고가 발생하면, 상기 코디네이터는 특정 디바이스 간에 대량 정보 송신이 필요한 상태라는 것을 인식할 수 있다. 또한, 이 경우 필요한 통신 품질은 코디네이터에 미리 저장해 두거나(예를 들어 평상시에는 수신률 70% 이상, 비주기적인 채널 정보 보고 발생 시 수신률 90% 이상 등과 같이), 또는 제 1 디바이스에서 파일럿 패킷과 함께 적절한 통신 품질을 요청하는 정보를 보내고, 제 2 디바이스에서 채널 정보 보고 시 이 정보를 함께 코디네이터로 전송하여, 요청된 통신 품질에 맞추어 채널 설정을 하도록 할 수도 있다. 이러한 동작은 설계자의 목적이나 의도에 따라 적절히 설계될 수 있으며, 상술한 것은 하나의 예시일 뿐으로 이로써 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
도 6은 본 발명에 의한 또 다른 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법을 간략한 절차도로 표시한 것이다. 도 6를 도 5와 비교하면, 해당 센서네트워크에 사용 되는 전체의 채널을 변경하는 것이 아니라, 제 1 디바이스와 제 2 디바이스의 통신을 위한 전용 채널을 할당하는 방식이다.
도 6의 실시예 역시 도 5의 실시예에서와 같이 특정 디바이스들 간에 대량의 정보 통신이 필요한 경우에 사용된다. 이 때 도 5의 실시예와 다른 점은 다음과 같다. 도 5의 실시예에서는 특정된 디바이스 간의 대량의 데이타 전송이 필요한 경우 상기 특정된 디바이스를 기준으로 채널 상태를 평가하고 평가된 채널 정보를 코디네이터로 전송하여 채널을 변경하는 경우, 특정된 디바이스를 제외한 나머지 디바이스의 통신 품질에 영향을 줄 수 있으므로 특정된 디바이스에게 대량의 데이타를 전송할 수 있는 전용 채널을 일시적으로 할당하는 것이다. 그리고, 특정된 디바이스간의 통신이 완료되면, 그 사실을 코디네이터에게 통보하고 할당된 전용 채널은 반환되게 한다. 이와 같이 함으로써, 도 5의 실시예의 경우 디바이스 간 대량 정보 통신 필요가 발생하였을 때 시스템 전체적인 채널 변경이 이루어지게 되는 번거로움이 있었던 것과는 달리, 도 6의 실시예에서는 대량 정보 통신이 필요한 특정 디바이스들 간에 전용 채널을 설정하여 줌으로써 나머지 디바이스들에게 아무 영향을 주지 않도록 하여 시스템이 보다 안정적이고 효율적으로 운영될 수 있게 한다.
도 6에 도시된 본 발명의 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법의 다른 실시예는, 적어도 하나 이상의 디바이스 및 다수 개의 채널을 통해 상기 디바이스와 통신하는 적어도 하나 이상의 코디네이터를 포함하는 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법은 a) 상기 코디네이터가 상기 디바이스로 주기적으로 파일럿 패킷을 전송하는 단계; b) 상기 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전송받은 파일럿 패킷 신 호를 사용하여 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 산출하고, 산출된 채널 정보를 상기 코디네이터로 전송하는 단계; c) 상기 코디네이터가 상기 디바이스로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 상기 디바이스와 통신하는 채널의 변경 여부를 판단하는 단계; d) 상기 c) 단계에서 상기 코디네이터가 통신 채널을 변경할 것으로 판단하면, 상기 코디네이터가 상기 디바이스로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 통신에 사용될 채널을 선택하고, 선택된 채널을 상기 디바이스를 포함하는 주변의 코디네이터 및 디바이스로 공지하는 단계; e) 상기 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전송된 공지를 인식하고, 상기 공지에 따라 통신 채널을 설정한 후, 채널 설정이 완료되었음을 상기 코디네이터로 전송하는 단계; f) 상기 코디네이터가 상기 디바이스의 채널 설정이 완료되었음을 인식하고, 상기 d) 단계에서 선택된 채널을 통해 통신을 재개하는 단계; 를 통해 디바이스와 코디네이터 간의 통신이 안정화된 이후에, g) f 단계 이후에, 대량의 정보를 전달하고자 하는 제 1, 2 디바이스에 있어서, 제 1 디바이스는 제 2 디바이스로 파일럿 패킷을 전달하고, 제 2 디바이스는 제 1 디바이스로부터 전달된 파일럿 패킷 신호를 사용하여 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 산출하는 단계; h) 제 2 디바이스가 상기 g) 단계에서 산출된 채널 정보가 대량의 정보 전송을 위한 기준에 미치지 않는 경우, 산출된 채널 정보를 포함하는 제 1, 2 디바이스를 위한 전용 채널 할당 요구를 상기 코디네이터로 전송하는 단계; i) 상기 코디네이터가 상기 제 2 디바이스로부터 전용 채널 할당 요구를 받은 경우에 현재 가용할 수 있는 채널을 바탕으로 제 1 디바이스와 제 2 디바이스간의 전용 채널 할당 여부를 판단하는 단계; j) 상기 i) 단계에서 전용 채널의 할당 이 가능한 것으로 판단한 경우 상기 코디네이터가 제 1, 2 디바이스의 통신을 위한 전용 채널을 선택하고, 제 1, 2 디바이스로 공지하는 단계; k) 상기 제 1, 2 디바이스가 상기 코디네이터로부터 공지를 인식하고, 전용 채널의 설정이 완료되었음을 상기 코디네이터로 전송하는 단계; l) 제 1, 2 디바이스가 통신을 수행하고, 전송이 완료되면 할당된 전용 채널의 반환을 코디네이터로 알리는 단계; m) 상기 전용 채널의 반환이 완료되었음을 제 1, 2 디바이스로 알리는 단계; 를 포함하여 이루어진다.
이 경우에도 도 5의 실시예에서와 마찬가지로, 코디네이터에서 평상시의 통신 품질과 (디바이스 간 대량 정보 통신이 필요하여) 전용 채널 설정 요청이 발생하였을 경우의 통신 품질 기준을 미리 특정한 값으로 저장해 두고 이에 따라 동작하도록 할 수도 있고, 제 1 디바이스에서 필요한 통신 품질을 요청하고 이에 따라 코디네이터가 동작하도록 할 수도 있다. 역시 이러한 동작은 설계자의 목적이나 의도에 따라 적절히 설계될 수 있으며, 상술한 것은 하나의 예시일 뿐으로 이로써 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
도 1은 본 발명의 인지형 USN 시스템.
도 2는 채널 정보 예시.
도 3은 본 발명의 코디네이터 및 디바이스의 블록도.
도 4는 본 발명의 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법에서 채널 정보를 이용한 채널 변경 절차의 예시.
도 5는 본 발명의 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법의 다른 실시예.
도 6은 본 발명의 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법의 또다른 실시예.
**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**
100: (본 발명의) 인지형 USN 시스템
110: 코디네이터
120: 디바이스

Claims (8)

  1. 적어도 하나 이상의 디바이스 및 다수 개의 채널을 통해 상기 디바이스와 통신하는 적어도 하나 이상의 코디네이터를 포함하는 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법에 있어서, 상기 코디네이터 및 상기 디바이스 간 통신 중에,
    a) 상기 코디네이터가 상기 디바이스로 주기적으로 파일럿 패킷을 전송하는 단계;
    b) 상기 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전송받은 파일럿 패킷 신호를 사용하여 각각의 채널 상태를 나타내는 채널 정보들을 산출하고, 산출된 채널 정보를 상기 코디네이터로 전송하는 단계;
    c) 상기 코디네이터가 상기 디바이스로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 상기 디바이스와 통신하는 채널의 변경 여부를 판단하는 단계;
    d) 상기 c) 단계에서 상기 코디네이터가 통신 채널을 변경할 것으로 판단하면, 상기 코디네이터가 상기 디바이스로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 통신에 사용될 채널을 선택하고, 선택된 채널을 상기 디바이스를 포함하는 주변의 코디네이터 및 디바이스로 공지하는 단계;
    e) 상기 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전송된 공지를 인식하고, 상기 공지에 따라 통신 채널을 설정한 후, 채널 설정이 완료되었음을 상기 코디네이터로 전송하는 단계;
    f) 상기 코디네이터가 상기 디바이스의 채널 설정이 완료되었음을 인식하고, 상기 d) 단계에서 선택된 채널을 통해 통신을 재개하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    g) 상기 디바이스가 적어도 두 개 이상일 경우, 상기 디바이스들 중 하나를 제 1 디바이스라 하고 다른 하나를 제 2 디바이스라 할 때, f 단계 이후에, 대량의 정보를 전달하고자 하는 제 1, 2 디바이스에 있어서, 제 1 디바이스는 제 2 디바이스로 파일럿 패킷을 전달하고, 제 2 디바이스는 제 1 디바이스로부터 전달된 파일럿 패킷 신호를 사용하여 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 산출하는 단계;
    h) 제 2 디바이스가 상기 g) 단계에서 산출된 채널 정보가 대량의 정보 전송을 위한 기준에 미치지 않는 경우, 산출된 채널 정보를 상기 코디네이터로 전송하는 단계;
    i) 상기 c) 내지 f) 단계가 순차적으로 수행되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    g) 상기 디바이스가 적어도 두 개 이상일 경우, 상기 디바이스들 중 하나를 제 1 디바이스라 하고 다른 하나를 제 2 디바이스라 할 때, f 단계 이후에, 대량의 정보를 전달하고자 하는 제 1, 2 디바이스에 있어서, 제 1 디바이스는 제 2 디바이스로 파일럿 패킷을 전달하고, 제 2 디바이스는 제 1 디바이스로부터 전달된 파일럿 패킷 신호를 사용하여 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 산출하는 단계;
    h) 제 2 디바이스가 상기 g) 단계에서 산출된 채널 정보가 대량의 정보 전송을 위한 기준에 미치지 않는 경우, 산출된 채널 정보를 포함하는 제 1, 2 디바이스를 위한 전용 채널 할당 요구를 상기 코디네이터로 전송하는 단계;
    i) 상기 코디네이터가 상기 제 2 디바이스로부터 전용 채널 할당 요구를 받은 경우에 현재 가용할 수 있는 채널을 바탕으로 제 1 디바이스와 제 2 디바이스간의 전용 채널 할당 여부를 판단하는 단계;
    j) 상기 i) 단계에서 전용 채널의 할당이 가능한 것으로 판단한 경우 상기 코디네이터가 제 1, 2 디바이스의 통신을 위한 전용 채널을 선택하고, 제 1, 2 디바이스로 공지하는 단계;
    k) 상기 제 1, 2 디바이스가 상기 코디네이터로부터 공지를 인식하고, 전용 채널의 설정이 완료되었음을 상기 코디네이터로 전송하는 단계;
    l) 제 1, 2 디바이스가 통신을 수행하고, 전송이 완료되면 할당된 전용 채널의 반환을 코디네이터로 알리는 단계;
    m) 상기 전용 채널의 반환이 완료되었음을 제 1, 2 디바이스로 알리는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 정보는 SNR이고, 상기 코디네이터는 상기 디바이스의 정보 전송 효율을 높이도록, 상기 디바이스의 채널 상태에 따라 선택적으로 변조 방식을 적용하며, 상기 변조방식은 BPSK, QPSK, 8PSK, M-QAM(여기에서 M = 16(24), 32(25), 64(26), …, 2n이며, n = 4 이상의 정수)인 것을 특징으로 하는 인지형 USN 시스템의 데이터 전송 방법.
  5. 적어도 하나 이상의 디바이스 및 적어도 하나 이상의 코디네이터를 포함하는 인지형 USN 시스템에 있어서, 상기 코디네이터 및 상기 디바이스 간 통신 중에,
    상기 디바이스는 감지 정보 및 고유 정보를 포함하는 신호를 무선으로 전송하는 것을 특징으로 하고, 상기 코디네이터는 상기 디바이스로부터 전송되는 신호를 수집 및 관리하고, 다수 개의 채널을 통해 상기 디바이스와 통신하는 것을 특징으로 하며,
    상기 USN 시스템은
    상기 코디네이터가 상기 디바이스로 주기적으로 파일럿 패킷을 전송하는 수단;
    상기 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전송받은 파일럿 패킷 신호를 사용하여 각각의 채널 상태를 나타내는 채널 정보들을 산출하고, 산출된 채널 정보를 상기 코디네이터로 전송하는 수단;
    상기 코디네이터가 상기 디바이스로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 상기 디바이스와 통신하는 채널의 변경 여부를 판단하는 수단;
    상기 통신하는 채널의 변경 여부를 판단하는 수단에서 상기 코디네이터가 통신 채널을 변경할 것으로 판단하면, 상기 코디네이터가 상기 디바이스로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 통신에 사용될 채널을 선택하고, 선택된 채널을 상기 디바이스를 포함하는 주변의 코디네이터 및 디바이스로 공지하는 수단;
    상기 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전송된 공지를 인식하고, 상기 공지에 따라 통신 채널을 설정한 후, 채널 설정이 완료되었음을 상기 코디네이터로 전송하는 수단;
    상기 코디네이터가 상기 디바이스의 채널 설정이 완료되었음을 인식하고, 선택된 채널을 통해 통신을 재개하는 수단;
    상기 디바이스가 적어도 두 개 이상일 경우, 상기 디바이스들 중 하나를 제 1 디바이스라 하고 다른 하나를 제 2 디바이스라 할 때, 대량의 정보를 전달하고자 하는 제 1, 2 디바이스에 있어서, 제 1 디바이스는 제 2 디바이스로 파일럿 패킷을 전달하고, 제 2 디바이스는 제 1 디바이스로부터 전달된 파일럿 패킷 신호를 사용하여 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 평가하는 수단;
    제 2 디바이스가 평가된 채널 정보가 대량의 정보 전송을 위한 기준에 미치지 않는 경우, 평가된 채널 정보를 상기 코디네이터로 전송하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 인지형 USN 시스템.
  6. 적어도 하나 이상의 디바이스 및 적어도 하나 이상의 코디네이터를 포함하는 인지형 USN 시스템에 있어서, 상기 코디네이터 및 상기 디바이스 간 통신 중에,
    상기 디바이스는 감지 정보 및 고유 정보를 포함하는 신호를 무선으로 전송하는 것을 특징으로 하고, 상기 코디네이터는 상기 디바이스로부터 전송되는 신호를 수집 및 관리하고, 다수 개의 채널을 통해 상기 디바이스와 통신하는 것을 특징으로 하며,
    상기 USN 시스템은
    상기 코디네이터가 상기 디바이스로 주기적으로 파일럿 패킷을 전송하는 수단;
    상기 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전송받은 파일럿 패킷 신호를 사용하여 각각의 채널 상태를 나타내는 채널 정보들을 산출하고, 산출된 채널 정보를 상기 코디네이터로 전송하는 수단;
    상기 코디네이터가 상기 디바이스로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 상기 디바이스와 통신하는 채널의 변경 여부를 판단하는 수단;
    상기 통신하는 채널의 변경 여부를 판단하는 수단에서 상기 코디네이터가 통신 채널을 변경할 것으로 판단하면, 상기 코디네이터가 상기 디바이스로부터 전송받은 채널 정보를 사용하여 통신에 사용될 채널을 선택하고, 선택된 채널을 상기 디바이스를 포함하는 주변의 코디네이터 및 디바이스로 공지하는 수단;
    상기 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전송된 공지를 인식하고, 상기 공지에 따라 통신 채널을 설정한 후, 채널 설정이 완료되었음을 상기 코디네이터로 전송하는 수단;
    상기 코디네이터가 상기 디바이스의 채널 설정이 완료되었음을 인식하고, 선택된 채널을 통해 통신을 재개하는 수단;
    상기 디바이스가 적어도 두 개 이상일 경우, 상기 디바이스들 중 하나를 제 1 디바이스라 하고 다른 하나를 제 2 디바이스라 할 때, 대량의 정보를 전달하고자 하는 제 1, 2 디바이스에 있어서, 제 1 디바이스는 제 2 디바이스로 파일럿 패킷을 전달하고, 제 2 디바이스는 제 1 디바이스로부터 전달된 파일럿 패킷 신호를 사용하여 채널 상태를 나타내는 채널 정보를 평가하는 수단;
    제 2 디바이스가 평가된 채널 정보가 대량의 정보 전송을 위한 기준에 미치지 않는 경우, 평가된 채널 정보를 포함하는 제 1, 2 디바이스를 위한 전용 채널 할당 요구를 상기 코디네이터로 전송하는 수단;
    상기 코디네이터가 상기 제 2 디바이스로부터 전용 채널 할당 요구를 받은 경우에 현재 가용할 수 있는 채널을 바탕으로 제 1 디바이스와 제 2 디바이스간의 전용 채널 할당 여부를 판단하는 수단;
    상기 코디네이터가 전용 채널의 할당이 가능한 것으로 판단한 경우 상기 코디네이터가 제 1, 2 디바이스의 통신을 위한 전용 채널을 선택하고, 제 1, 2 디바이스로 공지하는 수단;
    상기 제 1, 2 디바이스가 상기 코디네이터로부터 전용 채널의 공지를 인식하고, 전용 채널의 설정이 완료되었음을 상기 코디네이터로 전송하는 수단;
    제 1, 2 디바이스가 통신을 수행하고, 전송이 완료되면 할당된 전용 채널의 반환을 코디네이터로 알리는 수단;
    상기 전용 채널의 반환이 완료되었음을 제 1, 2 디바이스로 알리는 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 인지형 USN 시스템.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 채널 정보는 SNR이고,
    상기 코디네이터는 상기 디바이스의 정보 전송 효율을 높이도록, 상기 디바이스의 채널 상태에 따라 선택적으로 변조 방식을 적용하며,
    상기 변조방식은 BPSK, QPSK, 8PSK, M-QAM(여기에서 M = 16(24), 32(25), 64(26), …, 2n이며, n = 4 이상의 정수)인 것을 특징으로 하는 인지형 USN 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 코디네이터는 상기 디바이스의 채널 이용 효율을 높이도록, OFDM을 사용하여 상기 디바이스와 통신하는 것을 특징으로 하는 인지형 USN 시스템.
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