KR100960288B1 - 무선통신망에서 커버리지 및 용량 제한을 최소화하기 위한이동가능 액세스 포인트 및 리피터와 그것을 이용하는 방법 - Google Patents

무선통신망에서 커버리지 및 용량 제한을 최소화하기 위한이동가능 액세스 포인트 및 리피터와 그것을 이용하는 방법 Download PDF

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Abstract

이동 단말기에 서비스를 제공하기 위한 무선 패킷 데이터 통신망의 용도를 향상시키기 위한 방법 및 시스템. 이동 무선 단말기(118)가 패킷 스위치 통신망에 액세스하도록 하기 위한 이동 액세스 포인트 장치(132)를 이용한다. 이동 액세스 포인트 장치(132)는 이동 차량(146)에 장착되어 실질적으로 차량으로부터 일정한 전원을 제공받을 수 있으며, 이동 단말기(118), 고정 액세스 포인트 장치(106 및 108), 다른 네트워크들(124, 128, 148, 159, 152) 및 무선 단말기(118)와 통신 신호를 송수신할 수 있다. 이동 액세스 포인트 장치(132)는 다중 무선 통신 프로토콜을 지원하는 적어도 하나의 송수신기를 구비한다.
Figure R1020047002231
애드 혹, IAP, 다중 프로토콜

Description

무선통신망에서 커버리지 및 용량 제한을 최소화하기 위한 이동가능 액세스 포인트 및 리피터와 그것을 이용하는 방법{Movable Access Points and Repeaters for Minimizing Coverage and Capacity Constraints in a Wireless Communications Network and a Method for Using the Same}
본 발명은 네트워크에서 커버리지와 용량 제한을 최소화하기 위한 무선 통신네트워크의 이동 액세스 포인트와 리피터에 관한 것이다. 더 상세하게는, 본 발명은 애드-혹(ad-hoc) 무선 패킷 스위치 데이터 통신망의 코어 네트워크에서 연속적으로 이동가능한 액세스 포인트에 관련된 것이다. 이동가능한 액세스 포인트는 사용자 단말기가 코어 네트워크에 액세스하게 하고, 또한 사용자 단말기간의 리피터로서 기능하게 하여 애드-혹 네트워크의 자기 치유 기능을 강화시킨다. 이 출원은 2001년 8월 15일에 출원된 미국출원번호 09/929,030의 계속출원이며, 그의 전체내용이 여기서 참조된다.
이동 무선 전화기 네트워크와 같은 무선 통신 네트워크는 과거의 수세기에 걸쳐 점차 널리 사용되고 있다. 이러한 무선 통신망은 흔히 "셀룰러 네트워크"라고 한다. 왜냐하면 네트워크 인프라구조가 서비스 영역을 "cell"이라 칭하는 다수의 영역으로 분리되게 구성하기 때문이다.
특히, 지상의 셀룰러 네트워크 또는 다른 방식의 종래의 특성화된 이동 무선(SMR:Specialized Mobile Radio) 시스템은 다수의 상호 연결된 고정 기지국을 포함한다. 고정 기지국은 서비스 영역에 걸쳐서 설계된 위치에 지리적으로 분포된다. 각 고정 기지국은 하나 이상의 송수신기를 포함한다. 송수신기는 무선 주파수(RF) 통신 신호와 같은 전자기 신호를, 해당 커버리지 영역내에 위치한 무선 전화기와 같은 사용자 단말기와 송수신할 수 있다. 통신 신호는 예를 들면 바람직한 변조 기술에 따라 변조되어 데이터 패킷으로 전송되는 음성 데이터를 포함한다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 송수신기와 사용자 단말기는 쿼드 분할 다중 액세스(Quad Dimension Multiple Access) 방식, 시간분할 다중 액세스(Time Dimension Multiple Access) 방식, 코드 분할 다중 액세스(Code Dimension Multiple Access) 방식, 주파수 분할 다중 액세스(Frequency Dimension Multiple Access) 방식과 같은 다중 방식으로 데이터 패킷을 송수신한다. 상기 방식들은 기지국내의 단일의 송수신기가 해당 커버리지 영역내의 몇몇의 사용자 단말기와 동시에 통신할 수 있게 한다.
각 기지국은 하나 이상의 게이트웨이에 연결되는데, 게이트웨이는 인터넷과 공중 전화망(Public Switched Telephone Network)과 같은 다른 네트워크와 기지국간의 통신을 가능하게 한다. 따라서, 네트워크내의 기지국에 의해 사용자 단말기는 상호간 뿐만 아니라 PSTN내의 전화장치와 같은 다른 목적 장치와 통신할 수 있게 된다.
각 기지국은 고정상태이고, 소정 시간내에 사용자 단말기로부터 통신신호 트 래픽의 한정된 양만을 처리할 수 있기 때문에, 기지국의 커버리지 영역은 기지국이 감당하도록 예상된 트래픽 양에 따라 가변할 수 있다. 예를 들면, 기지국의 커버리지 영역은 트래픽이 적은 지방지역과 같이 인구가 분산된 영역에서 직경 수 마일로 설정될 수 있고, 무선 트래픽이 많은 주요 도심 지역과 같은 인구가 밀집된 영역에서는 직경 1마일보다 적게 설정될 수 있다. 그러므로, 무선 통신 네트워크는 인구가 많은 도심 지역에서 사용자 단말기에 적절하게 서비스하기 위해서 다수의 기지국을 이용해야 한다.
한 영역에 기지국의 적합한 수를 제공하는 문제는 통근 트래픽이 많이 발생하는 지역에서 또한 악화될 수 있다. 예를 들면, 도심 지역에서 수백만의 통근자가 오전 및 오후 러시아워 시간동안 특정한 일직선의 고속도로에서 주행할 수 있다. 그러나 주중 및 주말의 다른 모든 시간에는 고속도로는 적당양의 통행량을 수용한다. 따라서, 이러한 통근 지역에서 평일마다 몇시간의 증가된 활동량을 수용하기 위해 수많은 기지국을 설치하는 것은 비실용적이다. 또한 설치될 수 있는 기지국의 수는 공간과 지역한정으로 인해 제한될 수 있다. 그러므로, 통근지역에서 충분한 기지국의 부족으로 인해 네트워크는 근무일의 바쁜 통근 시간동안 가입자에게 적절하게 서비스를 제공할 수 없다.
사용자 단말기와 액세스하고자 하는 기지국간의 거리와 같은 다른 변수, 관리와 사이트 한정 뿐만 아니라, 기지국의 커버리지 영역에서의 간섭, 사용자 단말기와 기지국간의 조준선(LOS:Line Of Sight) 경로를 차단하는 빌딩과 같은 구조물의 존재는 또한 커버리지 영역에서, 네트워크의 용량 능력에 해로운 영향을 끼치는 구멍을 생성한다. 사용자는 특정지역에서 서비스를 받지 못하거나 저질의 서비스를 제공받기 때문에 그러한 구멍을 알게 된다. 그러한 경우에 사용자의 단말기의 서비스를 크게 향상시키기 위해서, 예를 들면, 사용자 단말기는 기지국과 사용자 단말기간의 조준선(LOS:Line Of Sight)을 차단하는 건물뒤에서 충분한 커버리지와 용량 능력을 가지는 네트워크내의 위치로 몇 피트 이동하는 것이 필요할 수 있다.
기지국이 제공하는 커버리지 영역을 향상시키려는 시도는 고정된 기지국 위치에 회전하는 안테나를 마련하는 것을 포함한다. 여기서 참고로 하는 미국특허 번호 6,222,504에는 고정된 기지국의 안테나를 재위치시키는 기술이 공개되어 있다. 이러한 해결책에 의해 기지국이 커버리지 영역을 제공하는 것을 다소 향상시킬 수 있을 지라도, 기지국이 고정된 상태이기 때문에 커버리지 영역 그 자체는 고정된 채로 유지된다. 다른 해결책은 항공기상에서 또는 이동가능한 트랙상에서와 같이 기지국을 공중에 띄움으로써 기지국 타워가 이동하도록 만들 수 있다. 그러나, 이러한 해결책은 사이즈, 비용과 종래의 기지국 장치의 복잡성 때문에 설치하기가 어렵다.
당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 단말기의 이용시 즉 단일의 전화기 호출동안 이동 사용자 단말기가 다른 기지국 커버리지 영역들간에 이동하는 것은 또한 흔하다. 이러한 일이 발생시에, 사용자 단말기가 벗어나는 커버리지 영역의 기지국은 사용자 단말기가 진입하는 커버리지 영역의 기지국으로 이동하거나 또는 "핸드오프"해야 한다. 그래서, 후자의 기지국은 사용자 단말기와 네트워크가 계속 통신하고자 하는 기지국이 될 수 있다. 작은 커버리지 영역을 갖는 많은 기지국을 구비 한 인구가 밀집한 지역에서, 이러한 핸드오프 처리는 사용자 단말기가 다른 커버리지 영역간에 이동할 때 짧은 시간주기동안 몇배가 발생할 수 있다. 그러나, 불충분한 수의 기지국을 가지는 트래픽이 많은 통근 지역과 같은 영역에서는 더 많은 사용자 단말기가 기지국의 커버리지 영역에서 기지국에 액세스 하기 위해 경쟁할 수 있다. 따라서, 핸드오프 처리동안 발생할 수 있는 수많은 손실(lost) 또는 중단(dropped) 호(call)는 기지국의 충분한 접근성의 결여로 인해 증가될 수 있다.
핸드오프를 성공적으로 수행하기 위해서 필요한 오버헤드를 최소화하면서 핸드오프 동안 데이터 패킷 손실을 최소화하기 위해서, 회로 스위치 셀룰러 인프라구조를 이용한 많은 기술이 개발되어 왔다. 예를 들면, "하드 핸드오프"라고 알려진 기술은 새로운 연결이 설정되기 전에 원래의 호를 차단하는 수행 전 차단(break-before-make) 기술을 의미한다. 반면에, "소프트 핸드오프"는 핸드오프 하는 동안 사용자 단말기에 다중의 동시 연결을 유지하고 단지 새로운 연결이 설정된 후에 원래의 호를 차단하는 차단 전 수행(make-before-break)기술이다. 소프트 핸드오프의 예는 1997년 12월자 IEEE Personal Communications, 6-17페이지의 "Soft Handoffs in CDMA Mobile Systems"라는 제목의 Wong이 저술한 간행물, 2000년 7월자 IEEE저널 18권 제7번 1301-1312페이지의 "A Pattern Recognition System for Handoff Algorithms"라는 제목의 Wong이 저술한 간행물, 1999년 2월 1일자 "Mobile Station-Base Station Compatibility Standard for Wideband Spread Spectrum Cellular Systems"라는 제목의 TIA 문서 TIA/EIA-95-B 안에 기술되어 있다. 이러한 문헌의 전체내용은 여기서 참조된다.
최근 해에 인터넷의 등장으로, 음성 통신 서비스를 향상시키기 위해 어떤 무선 통신 네트워크는 종래의 셀룰러 네트워크 및 그와 연결된 회로 스위치 라우팅 기술의 이용으로부터 벗어났다. 각 이동 사용자 단말기, 전화통신 장치, 통신 네트워크와 통신가능한 다른 이용가능한 장치는 서로 다른장치로부터 장치를 유일하게 정의하는 고유의 인터넷 프로토콜(IP) 주소를 가진다. IP를 사용하는 통신 네트워크는 PSTN의 종래의 회로 전송 프로토콜보다는 목적지간에 디지털 방식의 불연속적인 패킷 데이터를 전송한다. 각 데이터 패킷은 수신자의 IP 주소는 물론 원하는 발신자의 IP 주소를 포함한다.
예를 들면, 무선 사용자 단말기는 사용자 단말기의 액세스 포인트로 동작하는 통신 네트워크의 기지국에 음성 데이터를 전송할 때, 기지국에 연결된 라우터는 데이터 패킷에서 수신기 IP 주소를 독출한다. 각 라우터는 라우터에 근접한 장치들의 IP 주소, 이용가능한 경로 등과 같은 라우팅 정보 테이블을 포함한다. 만일 라우터가 이웃한 이웃 또는 도메인 내의 전화통신 장치를 위해 의도된 데이터 패킷의 IP주소를 수신기로부터 인식한다면, 라우터는 데이터 패킷을 그 전화통신 장치로 전송한다. 그러나, 만일 라우터가 IP 주소를 전화통신 장치에 속하는 것으로 인식하지 못하면, 라우터는 데이터 패킷을 인접한 적절한 게이트웨이 예를 들면 인터넷에 전송한다. 게이트웨이의 라우터는 데이터 패킷에서 수신기 IP주소를 독출하고, 데이터 패킷을 해당 도메인의 적절한 전화통신 장치에 전달하거나 또 다른 게이트웨이로 데이터 패킷을 전달한다. 일단 게이트웨이내의 라우터는 수신기 IP주소를 그의 도메인내의 전화통신 장치에 속하는 것으로 인식하고, 그 게이트웨이내의 라 우터는 데이터 패킷을 그 전화통신 장치로 전달한다.
또한, 통신 네트워크에서 데이터 패킷을 라우트시 IP를 이용함으로써 네트워크는 음성 데이터 이외의 데이터를 처리할 수 있음에 주목해야 한다. 예를 들면 IP 기술은 사용자 단말기간의 오디오, 비디오 또는 멀티미디어 데이터를 통신하기 위해서 네트워크의 기능(versatility)을 확장하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 네트워크는 종래의 회로 스위치 네트워크에 상반되는 패킷 스위치 데이터 네트워크로 구현될 수 있다. 예를 들면, 패킷 스위치 코어 네트워크를 이용하는 통신 네트워크가 2006년 7월 04일에 발행된 "Ad Hoc Peer-to-Peer Mobile Radio Access System Interfaced to the PSTN and Cellular Networks"라는 제목의 미국 특허 No. 7,072,650에 기술되어 있으며, 그의 전체 내용이 여기서 참조된다. 이동성을 가지는 무선 랜(LAN)의 예는 1999년 8월 20일자 IEEE 표준 802.11에 서술되어 있으며, 그의 전체내용이 여기서 참조된다.
종래의 셀룰러 통신 네트워크와 같이, IP를 이용하는 무선통신 네트워크에서 무선 사용자 단말기는 이동가능하므로, 네트워크에 대한 액세스 포인트를 주기적으로 변경할 수 있다. 또한, 무선 사용자 단말기들은 그의 "home" 네트워크 외부로 이동할 수 있고, 일시적으로 외국의 네트워크에 가입할 수 있게 되어서, 그 외국 네트워크의 액세스 포인트를 통해 통신할 수 있게 된다.
그러므로, 종래의 셀룰러 통신망으로서, 유사한 문제가 이동 사용자 단말기를 서비스하는 패킷 스위치 데이터 네트워크에서 발생할 수 있다. 즉, 트래픽이 많은 영역에 배치된 액세스 포인트의 수가 충분하지 않으면, 이러한 방식의 네트워크 는 이동 사용자 단말기의 중단된 또는 손실된 데이터 통신의 발생이 증가될 수 있고, 네트워크에 적절하게 액세스하지 못하는 이동 사용자 단말기를 경험하게 된다. 참조로 삽입된 미국 특허번호 6,222,463은 차량에 마련될 수 있으며 차량에 대한 정보를 길가의 고정 기지국에 제공하여, 기지국이 차량을 추적하는 장치를 개시하고 있다. 그러나, 이러한 특허는 위에서 설명한 종래의 셀룰러 네트워크 또는 패킷 스위치 데이터 네트워크의 커버리지 지역내에 구멍에 관련된 문제점을 해소하기 위한 적절한 해결책을 제공하지 않는다.
따라서, 향상된 커버리지와 용량 능력과 커버리지 영역내에서 최소의 구멍을 가지는 패킷 스위치 데이터 네트워크가 필요하다.
본 발명의 목적은 이동 사용자 단말기에 서비스를 제공하기 위해 패킷 데이터 통신 네트워크와 같은 무선 통신 네트워크의 능력을 향상시키는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 무선 통신 네트워크, 특히 다중 무선 통신 프로토콜을 제공하고 하나의 프로토콜을 통해 네트워크 액세스를 가능하게 하고 동일한 또는 다른 프로토콜을 이용하여 백홀(backhaul) 서비스를 제공하는 패킷 스위치 데이터 통신 네트워크를 위한 이동 액세스 포인트를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 네트워크의 커버리지 영역내에서 구멍의 양을 최소화하여 사용자 단말기가 네트워크에 액세스하는 서비스를 향상시키기 위한 무선 통신 네트워크용 이동 액세스 포인트를 제공하는 것이다.
이러한 본 발명의 목적들은, 네트워크에 액세스하는 이동 무선 사용자 단말기를 제공하기 위해, 고정 및 이동 액세스 포인트를 포함하는 패킷 스위치 통신 네트워크에 이용되는 이동 액세스 포인트와 그의 사용방법을 제공함으로써 달성된다. 이동 액세스 포인트는 적어도 하나의 송수신기로 구성되며, 송수신기는 무선 사용자 단말기와 통신 신호를 송수신하고, 무선 사용자 단말기와 고정 액세스 포인트간이 통신 링크로서 동작하여, 통신 링크를 통해 네트워크에 액세스하는 무선 사용자 단말기를 제공한다. 이동 액세스 포인트는 이동 차량 상에 또는 내부에 장착되는 조립체내에 수용된다. 이동 액세스 포인트는 이동 차량의 전원 공급기와 같은 일정 전원 공급기에 연결되어, 실질적으로 일정한 전원을 송수신기에 공급하기 위한 전원 연결기를 더 구비한다. 송수신기는 사용자 단말기와 다른 사용자 단말기간 또는, 네트워크의 이동 액세스 포인트와 다른 액세스 포인트간의 제2 통신 링크를 제공하기 위해 더 마련된다. 이동 액세스 포인트는 이동 액세스 포인트의 지리적인 위치를 판단하기 위한 글로벌 위치 시스템(GPS: Global Positioning System)기술과 같은 기술을 더 포함한다.
본 발명의 목적, 이점, 신규한 특징은 도면을 참조하여 다음 상세한 설명을 통해 알게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따라 네트워크에 향상된 액세스를 이동 사용자 단말기에 제공하기 위해 이동 액세스 포인트를 이용하는 무선 통신 네트워크의 예를 나타낸 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 도 1에 도시된 무선 이동 액세스 포인트의 예를 도시한 블록 다이어그램이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따라 도 1에 도시된 무선 이동 액세스 포인트의 다른 예를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 도 1에 도시된 네트워크의 이동 액세스 포인트가 네트워크에 이동 사용자 단말기의 액세스를 위해 동작하는 방식의 예를 도시한 개념적인 블록 다이어그램이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라, 도 1에 도시된 네트워크의 이동 액세스 포인트가 도 1에 도시된 네트워크내에서 사용되는 이동 사용자 단말기간의 링크로서 동작하는 방식의 예를 도시한 개념적인 블록 다이어그램이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 네트워크에 이동 사용자 단말기가 액세스하도록 하기 위해 도 1에 도시된 네트워크의 이동 액세스 포인트가 네트워크에서 사용되는 이동 사용자 단말기 간의 링크로서 동작되는 또 따른 방식의 예를 도시한 개념적인 블록 다이어그램이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따라 이동 액세스 단말기를 이용하는 무선 통신 네크워크 100의 예를 도시한 블록 다이어그램이다. 도시된 바와 같이, "코어 네트워크"라고 칭하는 네트워크 100은 유선 인프라구조를 제공하는 코어 랜(LAN)를 포함한다. 다수의 IAP(Intelligent Access Point) 104,106,108은 코어 랜102에 연결되어 코어 랜(LAN:Local Access Network)과 통신한다. 이 예에 도시된 것처럼 IAP 104는 직접 코어 랜 102에 연결되는 반면, IAP 106은 백홀(backhaul) 인터페이스 110, 112와 T1 연결기를 통해 코어 랜102에 연결되고, IAP(Intelligent Access Point)108은 백홀(backhaul) 인터페이스 114, 116, T1 연결기를 통해 코어 랜과 연결된다. 그러나, T3, 파이버와 전자파와 같은 어떠한 적절한 백홀(backhaul) 기술은 종래기술부분에서 지적한 것처럼 QDMA, TDMA, CDMA와 FDMA를 포함하는 무선 응용에서 다수의 백홀(backhaul) 변조를 구현하기 위해 이용될 수 있다.
각 IAP 104, 106과 108은 적어도 하나의 송수신기와 적어도 하나의 임베디드(embedded) 처리기를 포함하는 인프라구조의 장치이다. 이 예에서, 각 IAP 104, 106, 108은 10/100 Base-T 이더넷 연결기를 더 포함한다. 그러나, IAP 104, 106, 108은 코어 랜 102와 연결하기 위해 적합한 고속 방식의 연결기를 포함할 수 있다. IAP 104, 106, 108은 건물 지붕 또는 건물 천정과 같은 고정된 위치에 고정되도록 구현되고, 교류 전류 또는 다른 적절한 전원과 같은 영구적인 전원을 구비한다.
위에서 상세히 서술한 바와 같이, IAP 104, 106, 108은 이동 사용자 단말기 118과 같은 가입자 장치가 네트워크 100에 의해 제공되는 유선 서비스에 액세스하도록 동작한다. 각 IAP 104, 106, 108은 커버리지 영역내에 있는 사용자 단말기 118에 대한 각각 고정되고 알려진 위치, 위치 기준, 중계(relay), 무선 라우팅을 제공하고, 무선 라우터와 가입자 장치내의 송수신기와의 네트워크 관리 인터페이스를 제공한다. 각 유선 IAP 104,106,108은 일반적으로 네트워크 100상에서 "고정 노드"로 칭할 수 있으며, 이동 사용자 단말기 118은 "이동 노드"로 칭할 수 있다. 유선 IAP 104, 106, 108은 또한 네트워크 100에 대한 액세스 포인트로서 기능을 하도록 하여 사용자 단말기 118이 애드-혹 네트워크를 형성하도록 할 수 있다. 예를 들어, 애드-혹 네트워크는 2006년 7월 04일에 발행된 "Ad Hoc Peer-to-Peer Mobile Radio Access System Interfaced to the PSTN and Cellular Networks"라는 제목의 미국 특허 No. 7,072,650과, 메이어(Mayor)가 발명한 미국 특허 출원번호 5,943,322에 기술되어 있으며, 그의 전체 내용은 여기서 참조된다.
네트워크 100은 비디오와 멀티미디어 데이터와 같은 형식의 매체를 코어 랜102로 전달하는 매체 서버120과, 당해 기술분야에서 잘 알려진 바와 같은 방식으로 인터넷 도메인 이름을 인터넷 프로토콜 주소로 변환하기 위한 도메인 네임 서버(DNS)122를 더 포함할 수 있다. 네트워크 100은 네트워크 100과 PSTN 126사이에 데이터 액세스를 제공하는 PSTN 게이트웨이 124와, 네트워크 100과 인터넷 130사이에 데이터 액세스를 제공하는 IP 게이트웨이 라우터128을 더 포함할 수 있다.
이하에서 네트워크 100의 더 상세한 구성과 그의 동작을 설명한다. 설명을 위해, 용어 "IAP"와 "노드" 또는 "고정 노드"는 용어 "사용자 터미널"과 "이동 노드"와 같이 대체하여 사용된다. 코어 랜 102상의 유선 IAP 104, 106, 108은 단일의 가상 세그먼트에 연결된다. 당업자에 알려진 바와 같이, 가상 세그먼트상의 모든 IAP 104,106,108(고정 노드)은 논리적 링크 레이어에서 다른 노드로부터 직접 액세스될 수 있다. IP 라우팅은 가상 세그먼트상의 다른 노드에 접근하기 위해 사용되지 않는다. 가상 세그먼트용 IP 서브넷은 모든 IAP 104, 106, 108과, 단일 브로드캐스트 도메인 내의 모든 이동 노드 118을 감당할 수 있을 정도로 크다. 가상 세그 먼트는 미요구 링크상의 밴드폭을 이용하여 유니캐스트(unicast) 프레임을 필터링하기 위해서, IAP 104, 106, 108사이의 매체 액세스 컨트롤 레이어(MAC-layer) 브리지와 스위치(미도시)를 포함할 수 있다.
유선 IAP 104, 106, 108은 두 개의 네트워크 인터페이스를 가진다. 하나의 네트워크 인터페이스는 유선 라인 링크를 통해 네트워크에 연결되고, 다른 하나는 무선 송수신기가 된다. 이 두개의 인터페이스는 코어 네트워크의 IP 서브넷으로부터의 IP 주소를 가질 것이다. IAP 104, 106, 108은 IP 라우팅 테이블을 보유해야 한다. IP 라우팅 테이블은 무선 송수신기의 IP가 그 인터페이스에 접근할 수 있는 한편, 그 서브넷 상의 다른 모든 IP 주소들이 직접 유선 인터페이스에 접근할 수 있음을 나타낸다. 코어 네트워크의 서브넷 외부의 IP들은 IP 라우터 게이트웨이 128에 직접 액세스할 수 있는 코어 네트워크를 통해 접근할 수 있다.
고정 IAP 104, 106, 108을 가지는 것 이외에도, 네트워크는 이동 IAP 132를 이용할 수 있다. 각 이동 IAP 132는, 이동 사용자 단말기 118과 같은 가입자 장치가 네트워크 100에 의해 제공되는 유선 서비스에 액세스를 제공하기 위해 동작하는 경우에 고정 IAP 104, 106 또는 108과 유사하다. 도 2에 도시된 바와 같이, IAP 132는 적어도 하나의 송수신기 134와 적어도 하나의 처리기 136을 포함한다. 송수신기 134는 소정 주파수 밴드, 예를 들면 2 ISM 밴드를 통해 데이터 패킷을 송수신할 수 있다. 그러나, 송수신기 134에 의해 사용되는 주파수와 변조기술은 이동 IAP 132의 구현에 영향을 미치지 않는다. 위에서 서술한 것처럼, 송수신기와 사용자 단말기는, 단일의 IAP 132가 커버리지 영역에서 수개의 사용자 단말기 118과 동시에 통신할 수 있도록 하는 QDMA 방식, TDMA 방식, CDMA 방식, FDMA 방식과 같은 다중 방식으로 데이터 패킷을 송수신한다.
이동 IAP 132는 소형이므로, 자동차, 트럭, 버스, 기차, 택시, 경찰차, 소방차, 또는 다른 이동 차량과 같은 차량146(도 4 참조)의 내부 또는 외부상에 장착될 수 있다. 예를 들면, IAP 132의 외부(housing)는 대략 4인치 X 6인치 X 1인치의 크기를 가지는 사각형 박스가 될 수 있다. 새로운 자동차안에 그러한 장치를 삽입에 의해 일년에 1500백만까지 설치할 수 있다. 이동 IAP 132는 차량 146의 내부 또는 외부에 장착될 수 있는 안테나 138을 더 구비한다. 안테나 138은 이동 사용자 단말기118에 일반적으로 사용되는 안테나보다 더 높은 게인(gain)을 가질 수 있다.
이동 IAP 132는 차량 138의 12V DC 전원공급기와 같은 실질적으로 일정한 외부 전원 공급기에 대한 연결기 140을 더 가질 수 있다. 이동 IAP 132는 글로벌 위치 시스템(GPS)기능, 차동 네비게이션 기능과 같은 위치 기능기 141, 또는 당업자에게 잘 알려진 다양한 삼각층량 기술과 같은 다른 위치 기능기를 더 포함하여, IAP 132는 실제의 지리적인 위치를 알 수 있고, 그 위치정보를 네트워크 100과 사용자 터미널 118에 제공할 수 있게 되어, 네트워크 100에 대한 액세스 포인트로서 이동 IAP 132를 사용 또는 사용을 시도할 수 있다.
도 3은 각 안테나 138-1과 138-2에 각각 연결되는 다중 송수신기 134-1과 134-2, 단일의 보드 제어 컴퓨터와 같은 단일 처리기 136-1과, 차량 146의 12V DC 전원공급기와 같은 외부 전원 공급기에 연결을 위한 연결기 140-1을 더 포함할 수 있다. 이동 IAP 132-1은 또한 위에서 서술한 위치 기능기 141과 유사한 위치 기능 기 140-1을 포함할 수 있다. 이동 IAP 132-1의 판 외부는 대략 12인치 X 6인치 X 1인치 의 크기를 가질 수 있고, 도시 버스 또는 쓰레기 트럭과 같은 대형 차량에 장착될 수 있다. 또한 이동 IAP의 각 송수신기 134-1과 134-2는 두개의 송수신기에 대해 하나의 방식에 제한없이, 다중 방식으로 데이터 패킷을 송수신하기 위해 용량능력을 포함한다고 위에서 서술한 것처럼, 더 높은 용량의 이동 IAP 132-1은 이동 IAP 132내에 마련되는 모든 기능을 포함한다.
도 1을 참조하면, 각 이동 IAP 132(또는 132-1)는 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 전자파 백홀(backhaul)와 같은 무선 백홀(144)을 통해 고정 IAP와 통신할 수 있어야 한다. 네트워크 100에 이용되는 고정 IAP 104, 106, 108과 이동 IAP 132의 수를 최소화하는 한편 네트워크 100의 커버리지 및 용량을 최대화하기 위해서, 이동 IAP 132는 물론 고정 IAP 104, 106, 108은 미국 특허출원 번호 09/897,790과 미국 특허번호 5,943,322에 기술된 바와 같은, 자기 치유 무선 액세스 자체 형성 기술을 이용할 수 있다. 게다가, 이동 IAP 132(또는 132-1)는 물론 모든 고정 IAP 104, 106, 108은 "System and Method for Providing an Addressing and Proxy Scheme for Facilitating Mobility of Wireless Nodes Between Wired Access Points on a Core Network of a Communications Network"라는 명칭의 미국 특허공개 번호 US 2003/0091012-A1와, "System and Method for Performing Soft Handoff in a Wireless Data Network"라는 명칭의 미국 특허출원 번호 09/929,031에 기술된 바와 같이, 프록시 동작 및 핸드오프 동작을 수행할 수 있으며, 상기 특허 출원들은 본 출원과 동일자에 출원되고, 본 출원의 양수인에게 양도되었으며, 상기 출원들의 전체 내용이 여기서 참조된다. 각 이동 IAP 132(그리고 132-1)의 송수신기 134(134-1과 134-2)는 또한 위에서 참조했던 미국 출원번호 09/897,790과 미국특허번호 5,943,322에 기술된 바와 같은 라우팅을 수행할 수 있으며, 그의 전체내용이 참조된다.
그러므로 도 1 및 4에 도시된 바와 같이, 이동 IAP 132는 고정 IAP 108과 같은 고정 IAP를 통해 사용자 단말기 118이 네트워크 100에 액세스하도록 할 수 있다. 도 4에 도시된 개념 다이어그램은, 또한 당업자에게 잘 알려진 목적으로, 네트워크 100이 네트워트 동작 센터(NOC: Network Operationg Center)48과, 게이트 키퍼(GK:Gate Keeper)150과, AAA(Authentication/Authorization /Accounting) 센터152를 포함할 수 있음을 나타내는 것을 주의한다. 더구나, 도 5에 도시된 바와 같이, 이동 IAP 132는 라우터로서 동작하여 다른 차량 154 및 156에서 손에 들거나 놓여질 수 있는 이동 단말기 118들간에 상호통신을 할 수 있게 한다. 게다가, 도 6에 도시된 바와 같이, 이동 IAP 132는 IAP 108과 같은 고정 IAP에 연결하기 위해, 차량 154내에 마련된 사용자 단말기 118과 같이, 애드-혹 네트워크의 또 다른 사용자 단말기 118과 서로 연결될 수 있다. 또한 이동 IAP 132는 애드-혹 네트워크의 서로 다른 단말기간에 통신 링크를 설정할 수 있다.
따라서, 위에서 서술한 바와 같이, 이동 IAP 132와 132-1의 기능은 네트워크 100에 대해 충분한 이동 인프라 구조를 제공한다. 이동 인프라 구조는 네트워크 100의 소정 위치에서 커버리지내 구멍이 존재하는 시간량 뿐만 아니라 커버리지내의 구멍의 수를 최소화한다. 정지상태인 사용자 단말기 118은 신호 품질 ebb를 알 수 있고, 인프라 구조가 이동함에 따라 움직일 수 있으나, 사용자 단말기 118은 평 균적으로 수용가능한 신호레벨을 알게 될 것이다. 또한, 당업자에게 알려진 것처럼, 현재 존재하는 프로토콜(TCP/IP)은 커버리지가 수용할 수 없을 때, 연결이 끊어지거나 데이터 패킷이 손실되지 않고 작은 시간주기를 극복할 수 있다. 게다가, 애드-혹 네트워크의 자기치유기능에 의해, 이동 IAP 132 및 132-1에 의해 제공되는 커버리지 및 용량은 일반적으로 가장 많은 수의 사용자 단말기 118을 가지는 위치에서 가장 크게 될 것이다.
이동 IAP 132와 132-1에 의해 제공되는 또 다른 이점은 많은 작은 데이터 패킷을 큰 패킷으로 연결함으로써, 이동 IAP 132와 132-1이 코어 랜 102(도 1 참조)에 트래픽을 모을 수 있다는 것이다. 이 기술은 전체 네트워크 100을 더 효율적이게 한다. 마찬가지로 코어 랜 102는 데이터 패킷을 이동 IAP 132 또는 132-1에 모을 수 있다. 이동 IAP 132(또는 132-1)와 코어 랜 102는 액세스 네트워크와 동일한 변조 기술과 주파수를 이용할 수 있다. 그러나, 만일 다른 구성이 적합하다고 판단되면 그렇게 할 필요는 없다. 예를 들면, 이동 사용자 단말기 118은 고정 또는 이동 IAP 108, 132 또는 132-1 각각에 상대적으로 가까이 위치되는 경우, 단말기와 IAP간의 통신은 IEEE 802.11a, 802.11b와 802.11g에서 제공하는 것처럼, 단거리 네트워크 연결로 낮은 전원 구조를 사용할 수 있다. 장거리 네트워크 연결이 있는 경우, IAP가 더 먼 거리에서 다른 고정 및 이동 장치와 통신해야 하는 경우처럼, 더 높은 전원 구조가 사용될 수 있다. 이동 IAP 132-1은 도 3에 도시된 것처럼, 제1 및 제2 안테나 138-1과 138-2이외에도 제1 및 제2 송수신기 134-1과 134-2를 포함한다. IAP 132-1은 IAP가 근접하게 위치한 두개의 사용자 단말기 118사이에서 단순 히 라우터인 것과 같은 단거리 네트워크 연결용으로 각 송수신기 134-1과 134-2를 구현하거나, 각 송수신기를 장거리 네트워크 연결용으로 구현하거나, 송수신기의 조합이 사용될 수 있다.
더구나, 만일 이동 IAP 132 또는 132-1은 이동 사용자 단말기 118에 상대적으로 일정한 비율로 그리고 상대적으로 천천히 이동한다면, 이동 IAP 132 또는 132-1은 이동 무선을 방해하는 도플러 이동 문제(Doppler shift issues)를 최소화하는 이점을 추가적으로 가질 것이다. 즉, 당업자에게 알려진 바와 같이, 도플러 이동 문제는, 70 mph로 이동하는 사용자 단말기 118에 관련된 도플러 이동문제와, 고정 IAP 104, 106, 108과 코어 랜 102에 상대적으로 35 mph로 이동하는 이동 IAP 132 또는 132-1에 관련된 도플러 이동 문제와 비교할 때, 고정 IAP(예를 들어 IAP 104, 106 또는 108)에 대하여 70 mph로 이동하는 사용자 단말기 118에게 더 중요하다. 왜냐하면, 사용자 단말기 118과 이동 IAP 132 또는 132-1사이에 상대적인 이동이 단지 35 mph이고, 이동 IAP 132 또는 132-1과 정지 IAP 104, 106 및 108과 코어 랜 102사이에 상대적인 이동은 단지 35 mph이기 때문이다. 그러므로, 전체 도플러 이동 문제 효과는 감소된다.
위에서 본 발명의 몇 개의 실시 예만을 상술했으나, 당업자는 본 발명의 신규한 교시 및 이익에서 크게 벗어나지 않고 실시 예에서 많은 변형이 될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서, 모든 변형은 다음 클레임에 정의된 본 발명의 범위내에 포함되는 것으로 의도된다.
본 발명은 무선 통신 네트워크에 이용된다.

Claims (32)

  1. 이동 엑세스 포인트 장치가 이동하는 동안, 이동 무선 사용자 단말이 패킷 스위치 통신 네트워크에 접근하도록 적어도 하나의 고정 엑세스 포인트 장치를 포함하는 상기 패킷 스위치 통신 네트워크와 함께 사용되는 상기 이동 액세스 포인트 장치에 있어서,
    상기 이동 무선 사용자 단말로/로부터 통신 신호들을 송수신하고, 상기 무선 사용자 단말과 상기 고정 엑세스 포인트 장치 사이의 통신 링크로써 동작하도록 상기 고정 엑세스 포인트 장치와 통신하는 무선 백홀(backhaul)을 포함하고, 상기 이동 엑세스 포인트 장치가 이동하는 동안 상기 통신 링크를 통해 상기 무선 사용자 단말이 상기 패킷 스위치 통신 네트워크로의 접근을 가능하도록 하는 적어도 하나의 송수신기; 및
    상기 적어도 하나의 송수신기를 수용하며, 이동 차량의 상부 또는 내부에 장착되는 조립체를 포함하고,
    여기서, 상기 패킷 스위치 통신 네트워크는 무선 애드-혹 피어-투-피어(ad-hoc peer to peer) 네트워크를 포함하고, 상기 이동 엑세스 포인트 장치와 상기 적어도 하나의 고정 엑세스 포인트 장치는 상기 무선 애드-혹 피어-투-피어 네트워크에서 동작하고 상기 무선 백홀을 통해 서로 통신하는 것을 특징으로 하는 이동 액세스 포인트 장치.
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  5. 제1항에 있어서, 상기 이동 액세스 포인트 장치는,
    상기 차량 내에 위치하여 상기 차량 내에 위치한 적어도 하나의 무선 사용자 단말로부터 통신 신호를 수신하고, 상기 적어도 하나의 무선 사용자 단말의 통신 프로토콜들을 지원하기 위해 이용되는 제 1 송수신기에 전기적으로 연결되는 제1 안테나와;
    상기 차량의 외부에 위치하여 무선 사용자 단말, 고정 액세스 포인트 장치와 네트워크 중 적어도 하나에 통신 신호를 브로드캐스팅하고, 상기 무선 사용자 단말과 상기 고정 액세스 포인트 장치 및 상기 네트워크의 통신 프로토콜을 지원하기 위해 이용되는 제2 송수신기에 전기적으로 연결되는 제 2 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이동 액세스 포인트 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    정(constant) 전원 공급기에 연결되어 상기 제1 및 제2 송수신기에 일정한 전원을 제공하는 전원 연결기를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 액세스 포인트 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전원 연결기는 상기 차량의 상기 정 전원 공급기에 연결되는 것을 특징으로 하는 이동 액세스 포인트 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 이동 차량은 버스인 것을 특징으로 하는 이동 액세스 포인트 장치.
  9. 이동 엑세스 포인트 장치가 이동하는 동안, 이동 무선 사용자 단말이 패킷 스위치 통신 네트워크에 접근하도록 적어도 하나의 고정 엑세스 포인트 장치를 포함하는 상기 패킷 스위치 통신 네트워크에서 이동 액세스 포인트 장치를 제공하는 방법에 있어서,
    이동 차량에 상기 이동 액세스 포인트 장치를 연결하는 과정과;
    상기 이동 엑세스 포인트 장치가 이동하는 동안, 상기 이동 엑세스 포인트 장치와 상기 무선 사용자 단말 사이에 통신 신호들을 송수신하는 과정; 및
    무선 백홀(backhaul)을 통해 상기 이동 엑세스 포인트 장치와 상기 고정 엑세스 포인트 장치 사이에 통신 링크를 설정하는 과정을 포함하고,
    여기서, 상기 이동 엑세스 포인트 장치가 이동하는 동안, 상기 통신 링크는 상기 고정 엑세스 포인트 장치를 통해 상기 무선 사용자 단말이 상기 패킷 스위치 통신 네트워크로의 접근을 제공하고,
    상기 패킷 스위치 통신 네트워크는 무선 애드-혹 피어-투-피어 네트워크를 포함하고, 상기 이동 엑세스 포인트 장치와 상기 적어도 하나의 고정 엑세스 포인트 장치는 상기 무선 애드-혹 피어-투-피어 네트워크에서 동작하고 상기 무선 백홀을 통해 서로 통신하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제9항에 있어서,
    상기 무선 사용자 단말의 통신 프로토콜을 지원하는 제 1 송수신기에 전기적으로 연결되는 제 1 안테나를 상기 차량 내에 배치하여, 상기 차량에 배치된 적어도 하나의 무선 사용자 단말로부터 통신 신호를 수신하는 과정과;
    상기 무선 사용자 단말, 고정 액세스 포인트 장치 및 네트워크의 통신 프로토콜을 지원하는 제 2 송수신기에 전기적으로 연결되는 제 2 안테나를 상기 차량의 외부에 배치하여, 무선 단말과 고정 액세스 포인트 장치 및 네트워크 중 적어도 하나에 통신 신호를 브로드캐스팅하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 이동 액세스 포인트 장치에 일정한 전원을 제공하는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제공 과정은 상기 차량의 전원공급기에서 일정한 전원을 제공하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  16. 제9항에 있어서,
    상기 이동 차량은 버스인 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 송수신기는 상기 사용자 단말과 다른 사용자 단말 간의 제 2 통신 링크를 제공하는 것을 특징으로 하는 이동 액세스 포인트 장치.
  21. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 송수신기는 상기 네트워크에서 이용되는 또 다른 이동 액세스 포인트 장치와의 제 2 통신 링크를 제공하는 것을 특징으로 하는 이동 액세스 포인트 장치.
  22. 제1항에 있어서,
    상기 이동 액세스 포인트 장치의 지리적 위치를 판단하는 위치 판단기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 액세스 포인트 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 위치 판단기는 글로벌 위치 시스템(GPS) 수신기를 구비하는 것을 특징으로 하는 이동 액세스 포인트 장치.
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 제14항에 있어서, 상기 전원을 제공하는 과정은
    상기 차량의 전원공급기에서 일정 전원을 제공하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  27. 제14항에 있어서,
    상기 이동 액세스 포인트 장치를 이용하여 상기 사용자 단말과 또 다른 사용자 단말 간의 제2 통신 링크를 제공하는 과정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  28. 제14항에 있어서,
    상기 네트워크에서 이용되는 상기 이동 액세스 포인트 장치와 또 다른 이동 액세스 포인트 장치간의 제2 통신 링크를 제공하는 과정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  29. 제14항에 있어서,
    상기 이동 액세스 포인트 장치의 지리적 위치를 판단하는 과정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 위치 판단과정은 글로벌 위치 시스템(GPS) 기술을 이용하여 상기 이동 액세스 포인트 장치의 상기 지리적 위치를 판단하는 것을 특징으로 하는 상기 방법.
  31. 삭제
  32. 삭제
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