KR101132624B1 - 다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 방법 및 기지국 제어 시스템, 기지국 제어를 위한 원격 통제 장치 및 통신 단말 - Google Patents

다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 방법 및 기지국 제어 시스템, 기지국 제어를 위한 원격 통제 장치 및 통신 단말 Download PDF

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백인철
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Abstract

현재 대다수의 실외 로봇은 통신 운용 방식에 대한 고려가 없이 로봇의 기본적인 주행 기능 및 자기 위치 추적 기능을 위주로 연구 개발이 진행 중에 있다. 이에 본 발명에서는, 다중 주파수 대역으로 원격 통제소와 통신할 수 있는 M대의 실외 로봇을 운용하는 경우, 운용자의 통신 요구량을 수용할 수 있는 가용 기지국 중 하나를 선택하여 운용함으로써 다중 주파수 환경에서의 최적의 통신 환경을 제공할 수 있는 다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 기술을 마련하고자 한다.

Description

다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 방법 및 기지국 제어 시스템, 기지국 제어를 위한 원격 통제 장치 및 통신 단말{METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING BASE STATION IN MULTI FREQUENCY ENVIRONMENT, REMOTE CONTROLLING APPARATUS AND MOBILE STATION FOR BASE STATION CONTROL}
본 발명은 다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 기술에 관한 것으로, 특히 다중 주파수 대역에 접속 가능한 M대의 로봇을 원격에서 조작하여 최적의 통신 환경으로 임무를 수행하도록 하는데 적합한 다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 방법 및 시스템, 기지국 제어를 위한 원격 통제 장치 및 통신 단말에 관한 것이다.
현재, 실외 로봇을 위한 원격 제어 기술은 대부분 무선랜 기반의 근거리 통신을 사용하고 있다. 이러한 근거리 통신의 문제는 거리가 짧기 때문에 사용자의 시야를 벗어난 로봇에 대해서는 원격 통제소에서 영상을 보거나 로봇의 상태 정보를 알 수 있는 방법이 없다는데 있다.
이러한 단점을 극복하기 위해서 군용 무인 로봇에서는 군용 주파수에 맞추어 와이브로(WiBro)와 같은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식의 통신을 통해 장거리 원격 제어 및 임무를 수행하고 있다.
이때, 사용되는 주파수는 대역이 연속적으로 붙어 있어 로봇을 원격에서 제어하고 모니터링 하는데 전혀 문제가 없을 수도 있으나, 다양한 이유로 인하여 주파수 대역이 분리되기도 한다. 군과 같은 특수 용도 로봇의 경우 백업용으로 별도 주파수를 유지하여 만약에 발생할 수 있는 상황을 대비하고자 하는 이유도 있다.
현재 대다수의 실외 로봇은 이러한 통신 방식에 대한 고려가 없이 로봇의 기본적인 주행 기능 및 자기 위치 추적 기능을 위주로 연구 개발이 진행 중에 있다.
이에 본 발명의 실시예에서는, 다중 주파수 대역으로 원격 통제소와 통신할 수 있는 M대의 실외 로봇을 운용하는 경우, 각 로봇에 대해 운용자의 통신 요구량을 수용할 수 있는 가용 기지국 중 하나를 선택하여 운용함으로써 다중 주파수 환경에서의 최적의 통신 환경을 제공할 수 있는 다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 기술을 마련하고자 한다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 시스템은, 다중 주파수 대역에 접속이 가능한 통신 기능을 가지며, 원격 로봇에 탑재되는 통신 단말과, 네트워크를 통해 상기 통신 단말이 상기 다중 주파수 대역 중 어느 하나의 주파수 대역에 할당되도록 다수의 기지국을 통합 관리하되 상기 다수의 기지국 중 상기 통신 단말에 대한 통신 요구량을 수용할 수 있는 일 기지국에 적응적으로 접속되도록 하는 원격 통제 장치를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 원격 통제 장치는, 상기 일 기지국이 상기 통신 단말에 대한 통신 요구량을 만족하는 경우에 상기 통신 요구량에 대응하는 통신량을 상기 일 기지국에 할당할 수 있다.
또한, 상기 원격 통제 장치는, 상기 일 기지국이 상기 통신 단말에 대한 통신 요구량을 만족하지 못하는 경우에 상기 일 기지국과 다른 주파수 대역을 갖는 타 기지국으로 상기 통신 단말이 접속되도록 유도할 수 있다.
또한, 상기 네트워크는, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식의 무선 통신 환경을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 다중 주파수 환경에서의 기지국 제어를 위한 원격 통제 장치는, 각각의 주파수 대역 및 통신량이 할당되는 기지국 그룹과, 상기 기지국 그룹에 각기 할당된 통신량 정보를 수신하여 각각의 기지국의 현재 통신 가능량을 연산하고, 연산되는 상기 각각의 기지국의 현재 통신 가능량을 저장 및 관리하며, 임의의 주파수 대역으로 상기 기지국 그룹에 접속하는 통신 단말에 대한 통신 요구량과 상기 각각의 기지국의 현재 통신 가능량의 비교 결과에 따라 상기 통신 단말의 상기 기지국 그룹에 대한 접속을 관리하는 기지국 관리부와, 운용자 단말로부터의 요청 신호를 상기 기지국 관리부로 전달하며, 상기 기지국 그룹을 통해 전달되는 상기 통신 단말의 정보를 상기 운용자 단말로 전달하는 원격 운용부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 기지국 그룹 중 제1 기지국의 현재 통신 가능량은, 상기 제1 기지국의 전체 통신 가능량에서 상기 제1 기지국의 현재 통신량을 뺀 값인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 기지국 관리부는, 상기 제1 기지국의 상기 현재 통신 가능량이 상기 통신 요구량을 수용할 수 있는 값이면, 상기 제1 기지국에 상기 통신 요구량에 대응하는 통신량을 할당할 수 있다.
또한, 상기 기지국 관리부는, 상기 제1 기지국의 상기 현재 통신 가능량이 상기 통신 요구량을 수용할 수 없는 값이면, 상기 기지국 그룹 내의 제2 기지국으로 접속 환경을 변경하도록 상기 통신 단말에 요청할 수 있다.
또한, 상기 제2 기지국으로 접속 환경 변경이 가능하기 위해서 상기 제2 기지국이 수용하여야 하는 통신 용량은, 상기 통신 단말에 현재 할당된 통신량과 상기 통신 요구량을 합한 값인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 요청 신호는, 상기 통신 단말에 대한 상기 통신 요구량 또는 상기 통신 단말에 대한 영상 전송 명령 또는 음성 전송 명령 또는 상기 통신 단말에 대한 원격 제어 명령 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 상기 통신 요구량은, 상기 운용자 단말에 의한 상기 통신 단말의 영상 전송 요구량 또는 음성 전송 요구량 또는 영상 화질 선택 변수 중 적어도 하나가 조절된 정보를 포함할 수 있다.
또한, 상기 영상 화질 선택 변수는, 영상 해상도 또는 FPS(Frames Per Second) 또는 압축률 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기지국 그룹을 통해 전달되는 상기 통신 단말의 정보는, 상기 통신 단말의 영상 촬영 정보 또는 음성 청취 정보 또는 상태 정보 중 적어도 하나일 수 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 다중 주파수환경에서의 통신 단말은, n개의 다중 주파수 대역을 가지며, 상기 n개의 기지국 중 어느 하나의 기지국에 접속하는 상기 n개의 통신부와, 상기 n개의 통신부 중 제1 통신부를 통해 상기 n개의 기지국 중 제1 기지국과 접속된 상태에서, 원격 통제 장치로부터의 기지국 변경 요청에 대응하는 제2 기지국으로 변경 접속되도록 상기 n개의 통신부 중 제2 통신부를 제어하는 통신 단말 제어부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 통신부는, 상기 n개의 기지국 중 접속되는 어느 하나의 기지국을 통해 상기 통신 단말의 정보를 상기 운용자 단말로 전달할 수 있다.
또한, 상기 통신 단말의 정보는, 로봇 상태 정보 또는 영상 촬영 정보 또는 음성 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 과제를 해결하기 위한 다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 방법은, 기지국 그룹으로부터 각각의 기지국에 기 할당된 전체 통신 가능량과 상기 각각의 기지국에서 사용중인 현재 통신량을 수신하는 과정과, 수신되는 상기 전체 통신 가능량과 상기 현재 통신량 간의 차 연산을 통해 상기 각각의 기지국의 현재 통신 가능량을 구하는 과정과, 운용자 단말로부터 임의의 통신 단말에 대한 통신 요구량이 전달되면 상기 통신 요구량이 상기 각각의 기지국 중 상기 통신 단말을 통해 접속된 기지국에서 수용 가능한 값인지를 판단하는 과정과, 상기 통신 요구량의 수용 가능 여부에 따라 상기 통신 단말의 상기 각각의 기지국에 대한 접속을 관리하는 과정을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 판단하는 과정은, 상기 통신 단말이 접속된 기지국의 현재 통신 가능량과 상기 통신 요구량을 비교하는 과정과, 상기 통신 단말이 접속된 기지국의 현재 통신 가능량의 값이 상기 통신 요구량의 값 이상이면, 상기 통신 단말이 접속된 제1 기지국에서 수용 가능한 값인 것으로 판단하는 과정과, 상기 통신 단말이 접속된 기지국의 현재 통신 가능량의 값이 상기 통신 요구량의 값 미만이면, 상기 통신 단말이 접속된 제1 기지국에서 수용 불가능한 값인 것으로 판단하는 과정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 관리하는 과정은, 상기 통신 요구량이 상기 통신 단말이 접속된 제1 기지국에서 수용 가능한 값이면, 상기 통신 요구량만큼 상기 통신 단말의 영상 및 제어 채널 통신량을 할당하는 과정과, 상기 통신 요구량이 상기 통신 단말이 접속된 제1 기지국에서 수용 불가능한 값이면, 상기 각각의 기지국 중 상기 통신 단말에 현재 할당되어 있는 통신량과 상기 통신 요구량의 합에 해당하는 전체 통신량을 수용할 수 있는 제2 기지국으로 접속을 변경하도록 상기 통신 단말에게 요청하는 과정을 포함할 수 있다.
또한, 상기 통신 요구량은, 상기 통신 단말의 상태를 파악하고 상기 통신 단말이 촬영한 영상을 확인하기 위해 상기 통신 단말에게 영상 전송 또는 음성 전송을 명령하거나 원격 제어를 위한 영상 및 제어 채널을 요청하기 위한 메시지인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 통신 요구량은, 상기 운용자 단말을 통해 입력되는 상기 통신 단말의 추가적인 영상에 대한 전송 요구량 또는 상기 통신 단말의 음성 전송 요구량 또는 영상 화질 선택 변수 중 어느 하나에 의해 조절되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 다중 주파수 대역으로 원격 통제소와 통신할 수 있는 M대의 원격 로봇을 운용하는 경우, 운용자의 통신 요구량을 수용할 수 있는 가용 기지국 중 하나에 원격 로봇이 접속될 수 있게 운용하여 다중 주파수 환경에서의 최적의 통신 환경을 제공할 수 있다. 이로 인해 본 발명에서는, 원격 로봇의 효율적인 운용이 가능할 뿐만 아니라, 다중 주파수 환경에서의 서비스 만족도를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 시스템에 대한 개략적인 구성 블록도,
도 2는 도 1의 통신 단말 그룹(100)에서 임의의 통신 단말, 예를 들어 통신 단말j(100/j)에 대한 개략적인 구성 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다중 주파수 환경에서의 기지국 제어를 위한 원격 통제 장치에 대한 구성 블록도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 방법을 예시적으로 설명하는 타이밍 차트,
도 5는 도 4의 기지국 제어 방법에서 운용자 단말의 통신 요구량에 따른 기지국 관리부(304)의 기지국 수용여부 확인 과정의 상세 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이며, 후술되는 용어들은 본 발명의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들(실행 엔진)에 의해 수행될 수도 있으며, 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다.
그리고, 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명되는 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있으며, 몇 가지 대체 실시 예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하며, 또한 그 블록들 또는 단계들이 필요에 따라 해당하는 기능의 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
본 발명의 실시예에 따른 다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 시스템은, 다중 주파수 대역에 접속이 가능한 통신 기능을 갖는 통신 단말과, 네트워크를 통해 상기 통신 단말이 상기 다중 주파수 대역 중 어느 하나의 주파수 대역에 할당되도록 다수의 기지국을 통합 관리하되 상기 다수의 기지국 중 상기 통신 단말에 대한 통신 요구량을 수용할 수 있는 어느 하나의 기지국에 적응적으로 접속되도록 하는 원격 통제 장치를 포함할 수 있다.
통신 단말, 예를 들어 실외 무인 로봇에 탑재되는 통신기는 자신이 접속해야 할 주파수 대역을 미리 알고 있으나, 바람직하게는 정해진 순서에 따라 n개의 기지국을 차례로 접속하면서 자신이 접속할 기지국을 검색하여 원격 통제 장치의 기지국과 연결될 수 있다.
각 기지국은 자신의 전체 통신 가능량과 현재 통신량을 원격 통제 장치 내의 기지국 관리부로 전달할 수 있으며, 기지국 관리부는 각 기지국의 전체 통신 가능량과 현재 통신량을 실시간 갱신 처리할 수 있다.
운용자 단말에 의해 특정 원격 로봇의 카메라를 추가적으로 선택하여 영상을 확인하거나, 운용자 단말이 현재 전시 중인 영상에 대한 해상도를 조절하여 현재 원격 로봇에게 할당된 통신량에 추가적인 통신 요구량을 요청할 경우, 또는 원격 제어를 위한 추가적인 통신 요구량이 존재할 경우, 기지국 관리부는 이들 통신 요구량에 대한 원격 로봇의 수용 여부를 확인하고, 통신 요구량을 만족하면 통신 요구량에 대응하는 통신량을 해당 기지국에 할당하나, 만족하지 못할 경우에는 현재 접속되어 있지 않은 다른 주파수 대역으로 원격 로봇이 자동으로 접속되도록 유도할 수 있다.
실외에서 원격 제어나 자율 주행을 통해 주어진 지점으로 이동하여 감시 임무 등을 수행하는 원격 로봇은 여러 종류의 카메라를 통해 로봇 주변의 상황을 원격 통제 장치로 전송할 수 있다. 이러한 원격 로봇, 예를 들어 군사용 원격 로봇의 경우, 여러 종류의 통신 주파수를 이용하여 원격 통제 장치와 통신함으로써, 그 활용도가 높을 것으로 예상된다.
이하, 본 발명의 실시예에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예의 구현을 위해서 주로 사용되는 용어들을 다음과 같이 정의하기로 한다.
FAx = x번째 주파수 대역(Frequency Area) (x=1~n)
T(FAx) = x번째 주파수 대역의 전체 통신 가능량 (total bandwidth)
C(FAx) = x번째 주파수 대역의 현재 통신량 (current bandwidth)
A(FAx) = T(FAx) - C(FAx), 즉, x번째 주파수 대역의 현재 통신 가능량 (available bandwidth)
C(Rx) = x번째 통신 단말의 현재 통신량 (x=1~M)
Req(Rx) = x번째 통신 단말에 대한 추가적인 통신 요구량 (x=1~M)
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 시스템에 대한 개략적인 구성 블록도로서, 통신 단말 그룹(100), 네트워크(200), 원격 통제 장치(300), 운용자 단말(400) 등을 포함할 수 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 통신 단말 그룹(100)은 네트워크(200)를 통해 원격 통제 장치(300)와 접속될 수 있으며, 로봇 그룹, 예컨대 실외 무인 로봇 그룹 내에 포함될 수 있다. 로봇 그룹은 실외에서 원격 제어 또는 자율 주행을 통해 주어진 지점으로 이동하여 다양한 감시 임무, 예를 들어 운용자 정보(명령) 수신, 영상 촬영, 이동 동작, 촬영 영상 송신 등의 임무를 수행할 수 있다.
이러한 통신 단말 그룹(100)은 n개의 다중 주파수 대역의 통신 수단을 탑재할 수도 있고, RF(Radio Frequency) 모듈만 개별 주파수 대역별로 장착하고 상위 통신 수단은 하나의 모듈로 공유할 수도 있다.
이때, 통신 단말 그룹(100)은 n개의 주파수 대역을 동시에 사용하여 통신할 수도 있으나, 본 발명의 실시예에서는 발명의 핵심을 부각시키기 위해 다중 주파수에 대한 동시 사용은 다루지 않기로 하며, 통신 단말 그룹(100) 내의 각각의 통신 단말은 매 순간 하나의 주파수 대역을 통해 원격 통제 장치(300)와 통신하는 것을 가정하기로 한다.
이러한 통신 단말 그룹(100)은 n개의 다중 주파수 대역의 통신 수단을 통해 n개의 기지국 중 운용자 단말(400)의 통신 요구량(예를 들어, Mbyte 단위의 데이터 용량)을 수용할 수 있는 어느 하나의 기지국에 접속할 수 있으며, 접속되는 어느 하나의 기지국을 통해 자신의 정보, 예를 들어 로봇 상태 정보, 영상 촬영 정보, 음성 정보 등을 운용자 단말(400)로 전달할 수 있다.
네트워크(200)는 통신 단말 그룹(100)과 원격 통제 장치(300)를 연결시켜 상호 간의 통신 환경을 제공하는 수단으로서, 예를 들면 와이브로(WiBro)와 같은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식의 무선 통신 환경을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 원격 통제 장치(300)는 네트워크(200)를 통해 임의의 통신 단말이 다중 주파수 대역 중 어느 하나의 주파수 대역에 할당되도록 다수의 기지국을 통합 관리하며, 통합 관리되는 다수의 기지국 중 임의의 통신 단말에 대한 통신 요구량을 수용할 수 있는 어느 하나의 기지국에 적응적으로 접속되도록 하는 역할을 할 수 있다.
이러한 원격 통제 장치(300)의 구성 및 동작 원리에 대해서는 후술하는 도 3 내지 도 5에서 보다 상세히 다루기로 한다.
운용자 단말(400)은 원격 통제 장치(300)를 통해 접속되어 있는 통신 단말 그룹(100)의 상태를 파악하고, 통신 단말 그룹(100)에 장착된 카메라(도시 생략됨)를 통해 촬영되는 영상을 확인하기 위해 통신 단말 그룹(100)으로 영상 전송을 명령하거나, 원격 제어를 위한 영상 및 제어 채널을 요청할 수 있다.
도 2는 도 1의 통신 단말 그룹(100)에서 임의의 통신 단말, 예를 들어 통신 단말j(Rj)(100/j)의 개략적인 구성을 도시한 블록도로서, n개의 다중 주파수 대역의 통신 수단을 탑재한 경우를 예시한 것이다.
도 2에 예시한 바와 같이, 다중 주파수 환경에서의 통신 단말j(Rj)(100/j)는, n개의 통신부 그룹(10/1~10/n), 통신 단말 제어부(12), 영상 처리부(14), 구동부(16) 등을 포함할 수 있다.
n개의 통신부 그룹(10/1~10/n)은 n개의 다중 주파수 대역으로 통신 단말j(Rj)(100/j)가 원격 통제 장치(300)와 접속할 수 있는 통신 환경을 제공하는데, 예컨대 n개의 통신부 그룹(10/1~10/n)에서 제1 주파수 대역을 사용하는 통신부, 예를 들어 통신부1(10/1)이 원격 통제 장치(300) 내의 제1 주파수 대역을 사용하는 기지국과 연결되어 통신 단말j(Rj)(100/j)가 원격 통제 장치(300)와 통신할 수 있도록 구현할 수 있다.
통신 단말 제어부(12)는 상술한 통신부 그룹(10/1~10/n)을 제어하며, 특히 어느 하나의 통신부, 예를 들어 통신부1(10/1)을 통해 원격 통제 장치(300)의 임의의 기지국과 접속된 상태에서, 원격 통제 장치(300)로부터 기지국 변경 요청이 있으면, 기지국 변경 요청에 대응하는 다른 기지국으로 변경 접속되도록 통신부 그룹(10/1~10/n)을 제어할 수 있다. 여기서, 다른 기지국은, 해당 통신 단말에 대한 운용자 단말(400)의 전체 통신 요구량을 수용할 수 있는 기지국일 수 있다.
영상 처리부(14)는 통신 단말j(Rj)(100/j)에 장착된 카메라(도시 생략됨) 등을 통해 촬영되는 주변 정보를 영상 처리할 수 있는데, 영상 처리부(14)에 의해 처리되는 영상 정보는 통신부 그룹(10/1~10/n)을 통해 원격 통제 장치(300)로 전달될 수 있다.
구동부(16)는 통신 단말j(Rj)(100/j)의 구동, 예를 들어 로봇 이동, 카메라 동작 등의 구동을 처리할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 원격 통제 장치, 즉 도 1의 원격 통제 장치(300)의 상세 구성을 예시한 것으로, 기지국 그룹(302/1~302/n), 기지국 관리부(304), 원격 운용부(306) 등을 포함할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 기지국 그룹(302/1~302/n)은, 예를 들면 n개의 기지국들을 포함하는 것으로, 각각의 기지국에는 각자의 고유 주파수 대역 및 통신량이 할당되어 있으며, 이들 기지국들 중 임의의 기지국, 예를 들어 제1 주파수 대역을 갖는 기지국1(302/1)에 제1 주파수 대역을 사용하는 통신 단말(예를 들어 통신 단말1(100/1))이 접속될 수 있다.
기지국 관리부(304)는 기지국 그룹(302/1~302/n)을 관리하며, 기지국 그룹(302/1~302/n)의 각각의 기지국에 할당된 통신량을 수신하여 각각의 기지국의 현재 통신 가능량을 연산할 수 있다. 여기서, 기지국1(302/1)의 현재 통신 가능량(A(FA1))은, 예컨대 제1 주파수 대역을 갖는 기지국1(302/1)의 전체 통신 가능량(T(FA1))에서 기지국1(302/1)의 현재 통신량(C(FA1))을 뺀 값일 수 있으며, 기지국 관리부(304)는 각각의 기지국(302/1~302/n)의 현재 통신 가능량(A(FA1~A(FAn))을 실시간 저장 및 관리할 수 있다. 예를 들어, 전체 통신 가능량(T(FA1))을 100Mbyte, 현재 통신량(C(FA1))을 50Mbyte라 가정했을 때, 현재 통신 가능량(A(FA1))은 50Mbyte로 저장 및 관리될 수 있다.
또한, 기지국 관리부(304)는 후술하는 원격 운용부(306)로부터 임의의 통신 단말, 예를 들어 통신 단말j(100/j)에 대한 통신 요구량(Req(Rj))이 전달될 때, 통신 요구량(Req(Rj))과 기지국j(302/j)의 현재 통신 가능량(A(FAj))을 비교하여 기지국j(302/j)가 통신 요구량(Req(Rj))을 수용할 수 있는지를 판단하고, 판단 결과에 따라 기지국j(302/j)에 통신 요구량(Req(Rj))에 대응하는 통신량을 할당하거나 또는 다른 기지국으로 접속 환경을 변경하도록 통신 단말j(100/j)에 요청할 수 있다.
원격 운용부(306)는 운용자 단말(400)로부터 요청 신호, 예컨대 임의의 통신 단말에 대한 통신 요구량, 영상 전송 명령, 원격 제어 명령 등이 전달될 때에, 이를 기지국 관리부(304)로 전달하는 역할을 할 수 있다. 여기서, 통신 요구량은, 예를 들면 1.5Mbyte 용량의 영상을 전송할 수 있도록 운용자 단말(400)에 의한 영상 화질 선택 변수(FPS(Frames Per Second), 압축률 등)가 조절된 정보를 포함할 수 있다.
또한, 원격 운용부(306)는 기지국 그룹(302/1~302/n)을 통해 전달되는 임의의 통신 단말의 영상 촬영 정보 또는 로봇 상태 정보 등을 운용자 단말(400)로 전달하는 역할을 할 수 있다.
이하, 상술한 구성과 함께, 본 발명의 실시예에 따른 다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 방법을 첨부한 도 4의 타이밍 차트를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 기지국 그룹(302/1~302/n)에 전원이 인가되고 정상 동작이 확인되면, 기지국 그룹(302/1~302/n)은 각각의 기지국에 이미 할당된 전체 통신 가능량(T(FAx))과 각각의 기지국에서 현재 사용중인 현재 통신량(C(FAx))을 기지국 관리부(304)로 전송할 수 있다.
예를 들어, 도 4에 도시한 바와 같이, 기지국1(302/1)은 자신에게 할당된 전체 통신 가능량(T(FA1)) 및 현재 통신량(C(FA1))을 기지국 관리부(304)로 전송할 수 있으며(S400), 기지국n(302/n)는 자신에게 할당된 전체 통신 가능량(T(FAn)) 및 현재 통신량(C(FAn))을 기지국 관리부(304)로 전송할 수 있고(S402), 기지국j(302/j)는 자신에게 할당된 전체 통신 가능량(T(FAj)) 및 현재 통신량(C(FAj))을 기지국 관리부(304)로 전송할 수 있다(S404).
이때, 통신 단말 그룹(100)의 임의의 통신 단말, 예를 들어 통신 단말j(Rj)(100/j)는 전원 인가 후 순서에는 상관 없이 기본적으로 자신에게 할당되어 있던 기지국(예를 들어, 기지국j(302/j))을 통해 원격 통제 장치(300)와 접속을 시도할 수 있다(S406). 여기서, 기본 기지국에 대한 정보는 통신 단말j(Rj)(100/j)가 미리 알고 있는 것으로 가정하며, 그렇지 않을 경우 별도의 디버깅 포트(debugging port) 등을 통해 통신 단말j(Rj)(100/j)에 주입할 수도 있다.
이와 같이, 각각의 기지국의 전체 통신 가능량(T(FAx))과 현재 통신량(C(FAx))이 기지국 관리부(304)로 전송되면, 기지국 관리부(304)는 이와 같은 전체 통신 가능량(T(FAx))과 현재 통신량(C(FAx)) 간의 차 연산을 통해 현재 통신 가능량(A(FAx))을 구하고, 이를 임시 저장해 둘 수 있다. 예를 들어, 기지국1(302/1)의 현재 통신 가능량(A(FA1)=T(FA1)-C(FA1))과, 기지국j(302/j)의 현재 통신 가능량(A(FAj)=T(FAj)-C(FAj))과, 기지국n(302/n)의 현재 통신 가능량(A(FAn)=T(FAn)-C(FAn))을 각각 관리할 수 있다.
이후, 운용자 단말(400)은 원격 통제 장치(300)의 원격 운용부(306)로 통신 단말j(Rj)(100/j)에 대한 통신 요구량(Req(Rj))을 전달할 수 있다(S408). 이러한 통신 요구량(Req(Rj))은 원격 통제 장치(300)를 통해 접속되어 있는 통신 단말j(Rj)(100/j)의 상태를 파악하고 통신 단말j(Rj)(100/j)에 장착된 카메라 영상을 확인하기 위해 통신 단말j(Rj)(100/j)에게 영상 전송을 명령하거나 원격제어를 위한 영상 및 제어 채널을 요청하기 위한 메시지일 수 있다.
이때, 원격 운용부(306)는 기 설정된 테이블 또는 사용자의 영상 화질 선택 변수(예를 들어, 영상 해상도, FPS(Frames Per Second), 압축률 등)를 이용하여 구해진 운용자 단말(400)로부터 요청된 통신 단말j(Rj)(100/j)의 통신 요구량(Req(Rj))을 기지국 관리부(304)로 전달할 수 있다(S410).
기지국 관리부(304)는 이러한 통신 단말j(Rj)(100/j)에 대한 통신 요구량(Req(Rj))을 기지국j(302/j)에서 추가적으로 수용 가능한지를 판단할 수 있다(S412). 이와 같은 수용 가능 여부 판단은, 상술한 통신 단말j(Rj)(100/j)의 현재 통신 가능량(A(FAj))과 통신 요구량(Req(Rj))과의 비교를 통해 구현될 수 있다. 이에 대해서는 하기 도 5에서 보다 상세히 다루기로 한다.
통신 단말j(Rj)(100/j)에 대한 통신 요구량(Req(Rj))의 수용 가능 여부를 확인한 결과, 통신 요구량(Req(Rj))을 수용할 수 있는 것으로 판단되었다면, 기지국 관리부(304)는 기지국j(302j)로 운용자 단말(400)이 요청한 통신 요구량(Req(Rj))만큼 통신 단말j(Rj)(100/j)를 위한 영상 및 제어 채널 통신량을 할당할 수 있다(S414).
반면, 단계(S412)에서 통신 요구량(Req(Rj))을 수용할 수 없는 것으로 판단되었다면, 기지국 관리부(304)는 기지국 그룹(300) 내의 다른 기지국들을 검색하여 통신 단말j(Rj)(100/j)의 현재 통신량(C(Rj))과 통신 요구량(Req(Rj))을 합한 만큼의 통신량을 추가적으로 수용할 수 있는 기지국을 찾을 수 있다. 도 4에서는 예시적으로 기지국n(302/n)이 통신 단말j(Rj)(100/j)의 현재 통신량(C(Rj))과 통신 요구량(Req(Rj))을 합한 만큼의 통신량을 수용할 수 있는 것으로 가정하기로 한다.
수용 가능한 다른 기지국, 즉 기지국n(302/n)이 검색되면, 기지국 관리부(304)는 통신 단말j(Rj)(100/j)로 기지국 변경 요청 메시지, 예컨대 기지국j(302/j)에서 기지국n(302/n)으로의 변경 요청 메시지를 전송할 수 있다(S416).
이에 따라, 통신 단말j(Rj)(100/j)는 기지국n(302/n)으로의 변경 접속을 시도할 수 있으며, 기지국n(302/n)으로 접속이 변경되면 통신 단말j(Rj(100/j)는 자신의 정보들, 예를 들어 로봇 상태 정보 및/또는 영상 촬영 정보 및/또는 음성 정보 등을 기지국n(302/n)으로 전송할 수 있다(S418).
기지국n(100/n)으로 로봇 상태 정보 및/또는 영상 촬영 정보 및/또는 음성 정보 등이 제공되면, 기지국n(100/n)은 이들 정보를 원격 운용부(306)로 전달할 수 있으며(S420), 최종적으로 원격 운용부(306)에서 이들 정보를 운용자 단말(400)로 전달함으로써(S422), 해당 정보가 운용자 단말(400)을 통해 전시될 수 있을 것이다.
도 5는 도 4의 다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 방법 중 통신 요구량 수용여부 확인 과정을 기지국 관리부(304) 입장에서 보다 구체적으로 예시한 것이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 운용자 단말(400)에 의해 영상 화질 변경 요청이 있거나 추가로 해당 통신 단말로부터 새로운 영상 전송이 요청되면(S500), 원격 통제 장치(300) 내의 원격 운용부(306)는 해당 통신 요구량을 식별한 후 기지국 관리부(304)로 통신 요구량(Req(Rj))을 전달할 수 있다(S502). 이러한 통신 요구량(Req(Rj))은, j번째 통신 단말인 통신 단말j(Rj)(100/j)에 대한 요청량을 의미할 수 있다.
통신 요구량(Req(Rj))을 전달받은 기지국 관리부(304)는 단계(S504) 및 단계(S506)를 거쳐 현재 기지국의 통신 가능량이 통신 단말j(Rj)(100/j)에 대한 통신 요구량(Req(Rj))을 수용할 수 있는지를 검사할 수 있다(S508).
기존 기지국에서 수용이 가능하다면 기지국 관리부(304)는 해당 통신 요구량을 할당한 후(S510), 통신 단말의 영상과 정보를 원격 운용부(306)로 전달할 수 있다(S512).
단계(S508)에서 현재 기지국의 통신 가능량(A(FAi))이 통신 단말j(Rj)(100/j)에 대한 통신 요구량(Req(Rj))을 만족시키지 못하는 경우에는, 단계(S514)와 단계(S516), 그리고 단계(S520)를 거쳐 차례로 모든 기지국의 여분 통신 가능량을 조사할 수 있다.
모든 기지국을 검색했음에도 가용한 통신 가능량이 없을 경우에는, 운용자 단말(400)의 요청은 수용될 수 없기 때문에 추가 통신 할당이 실패하게 되며, 이에 따라 기지국 관리부(304)는 운용자 단말(400)로 영상 채널을 줄이거나 프레임 레이트 또는 압축률을 낮추는 등의 조치를 취하도록 요청할 수 있다(S518).
한편, 통신 단말j(Rj)(100/j)가 초기에 접속했던 기지국이 추가 요구량을 만족하지 못하여 만족할 수 있는 통신량을 가진 다른 기지국을 찾는 과정에서 적합한 기지국i(302/i)가 발견되었을 경우, 단계(S522)와 같이 기지국 관리부(304)는 통신 단말j(Rj)(100/j)에게 초기 기지국인 기지국j(302/j)를 탈퇴한 후 기지국i(100/i)로 접속되도록 유도할 수 있다.
이에 따라, 기지국 관리부(304)는 운용자 단말의 통신 요구량(Req(Rj))을 포함하여 통신 단말j(Rj(100/j)에서 필요한 전체 통신량을 할당하여(S524) 통신 단말j(Rj(100/j)의 영상 및 정보를 운용자 단말(400)로 전달할 수 있도록 한다(S512).
이상 설명한 바와 같은 본 발명의 실시예에 의하면, 다중 주파수 대역으로 원격 통제소와 통신할 수 있는 M대의 원격 로봇을 운용하는 경우, 운용자의 통신 요구량을 수용할 수 있는 가용 기지국 중 하나에 원격 로봇이 접속될 수 있게 운용하여 다중 주파수 환경에서의 최적의 통신 환경을 제공하고, 원격 로봇의 효율적인 운용이 가능할 뿐만 아니라, 다중 주파수 환경에서의 서비스 만족도를 높일 수 있도록 구현한 것이다.
100: 통신 단말 그룹
200: 네트워크
300: 원격 통제 장치
302/1~302/n: 기지국 그룹
304: 기지국 관리부
306: 원격 운용부
400: 운용자 단말

Claims (21)

  1. 다중 주파수 대역에 접속이 가능한 통신 기능을 가지며, 원격 로봇에 탑재되는 통신 단말과,
    네트워크를 통해 상기 통신 단말이 상기 다중 주파수 대역 중 어느 하나의 주파수 대역에 할당되도록 다수의 기지국을 통합 관리하되 상기 다수의 기지국 중 상기 통신 단말에 대한 통신 요구량을 수용할 수 있는 일 기지국에 적응적으로 접속되도록 하는 원격 통제 장치를 포함하되,
    상기 원격 통제 장치는, 상기 일 기지국이 상기 통신 단말에 대한 통신 요구량을 만족하는 경우에 상기 통신 요구량에 대응하는 통신량을 상기 일 기지국에 할당하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 원격 통제 장치는, 상기 일 기지국이 상기 통신 단말에 대한 통신 요구량을 만족하지 못하는 경우에 상기 일 기지국과 다른 주파수 대역을 갖는 타 기지국으로 상기 통신 단말이 접속되도록 유도하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 네트워크는, OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 방식의 무선 통신 환경을 포함하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 시스템.
  5. 각각의 주파수 대역 및 통신량이 할당되는 기지국 그룹과,
    상기 기지국 그룹에 각기 할당된 통신량 정보를 수신하여 각각의 기지국의 현재 통신 가능량을 연산하고, 연산되는 상기 각각의 기지국의 현재 통신 가능량을 저장 및 관리하며, 임의의 주파수 대역으로 상기 기지국 그룹에 접속하는 통신 단말에 대한 통신 요구량과 상기 각각의 기지국의 현재 통신 가능량의 비교 결과에 따라 상기 통신 단말의 상기 기지국 그룹에 대한 접속을 관리하는 기지국 관리부와,
    운용자 단말로부터의 요청 신호를 상기 기지국 관리부로 전달하며, 상기 기지국 그룹을 통해 전달되는 상기 통신 단말의 정보를 상기 운용자 단말로 전달하는 원격 운용부를 포함하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어를 위한 원격 통제 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 기지국 그룹 중 제1 기지국의 현재 통신 가능량은, 상기 제1 기지국의 전체 통신 가능량에서 상기 제1 기지국의 현재 통신량을 뺀 값인 것을 특징으로 하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어를 위한 원격 통제 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 기지국 관리부는, 상기 제1 기지국의 상기 현재 통신 가능량이 상기 통신 요구량을 수용할 수 있는 값이면, 상기 제1 기지국에 상기 통신 요구량에 대응하는 통신량을 할당하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어를 위한 원격 통제 장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 기지국 관리부는, 상기 제1 기지국의 상기 현재 통신 가능량이 상기 통신 요구량을 수용할 수 없는 값이면, 상기 기지국 그룹 내의 제2 기지국으로 접속 환경을 변경하도록 상기 통신 단말에 요청하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어를 위한 원격 통제 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 기지국으로 접속 환경 변경이 가능하기 위해서 상기 제2 기지국이 수용하여야 하는 통신 용량은, 상기 통신 단말에 현재 할당된 통신량과 상기 통신 요구량을 합한 값인 것을 특징으로 하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어를 위한 원격 통제 장치.
  10. 제 5 항에 있어서,
    상기 요청 신호는, 상기 통신 단말에 대한 상기 통신 요구량 또는 상기 통신 단말에 대한 영상 전송 명령 또는 음성 전송 명령 또는 상기 통신 단말에 대한 원격 제어 명령 중 하나 이상을 포함하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어를 위한 원격 통제 장치.
  11. 제 5 항에 있어서,
    상기 통신 요구량은, 상기 운용자 단말에 의한 상기 통신 단말의 영상 전송 요구량 또는 음성 전송 요구량 또는 영상 화질 선택 변수 중 적어도 하나가 조절된 정보를 포함하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어를 위한 원격 통제 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 영상 화질 선택 변수는, 영상 해상도 또는 FPS(Frames Per Second) 또는 압축률 중 적어도 하나를 포함하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어를 위한 원격 통제 장치.
  13. 제 5 항에 있어서,
    상기 기지국 그룹을 통해 전달되는 상기 통신 단말의 정보는, 상기 통신 단말의 영상 촬영 정보 또는 음성 청취 정보 또는 상태 정보 중 적어도 하나인
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어를 위한 원격 통제 장치.
  14. n개의 다중 주파수 대역을 가지며, n개의 기지국 중 어느 하나의 기지국에 접속하는 n개의 통신부와,
    상기 n개의 통신부 중 제1 통신부를 통해 상기 n개의 기지국 중 제1 기지국과 접속된 상태에서, 원격 통제 장치로부터의 기지국 변경 요청에 대응하는 제2 기지국으로 변경 접속되도록 상기 n개의 통신부 중 제2 통신부를 제어하는 통신 단말 제어부를 포함하되,
    상기 n개의 통신부는, 상기 n개의 기지국 중 접속되는 어느 하나의 기지국을 통해 로봇 상태 정보 또는 영상 촬영 정보 또는 음성 정보 중 적어도 하나를 포함하는 상기 통신 단말의 정보를 운용자 단말로 전달하는
    다중 주파수 환경에서의 통신 단말.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 기지국 그룹으로부터 각각의 기지국에 기 할당된 전체 통신 가능량과 상기 각각의 기지국에서 사용중인 현재 통신량을 수신하는 과정과,
    수신되는 상기 전체 통신 가능량과 상기 현재 통신량 간의 차 연산을 통해 상기 각각의 기지국의 현재 통신 가능량을 구하는 과정과,
    운용자 단말로부터 임의의 통신 단말에 대한 통신 요구량이 전달되면 상기 통신 요구량이 상기 각각의 기지국 중 상기 통신 단말을 통해 접속된 기지국에서 수용 가능한 값인지를 판단하는 과정과,
    상기 통신 요구량의 수용 가능 여부에 따라 상기 통신 단말의 상기 각각의 기지국에 대한 접속을 관리하는 과정을 포함하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 판단하는 과정은,
    상기 통신 단말이 접속된 기지국의 현재 통신 가능량과 상기 통신 요구량을 비교하는 과정과,
    상기 통신 단말이 접속된 기지국의 현재 통신 가능량의 값이 상기 통신 요구량의 값 이상이면, 상기 통신 단말이 접속된 제1 기지국에서 수용 가능한 값인 것으로 판단하는 과정과,
    상기 통신 단말이 접속된 기지국의 현재 통신 가능량의 값이 상기 통신 요구량의 값 미만이면, 상기 통신 단말이 접속된 제1 기지국에서 수용 불가능한 값인 것으로 판단하는 과정을 포함하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 관리하는 과정은,
    상기 통신 요구량이 상기 통신 단말이 접속된 제1 기지국에서 수용 가능한 값이면, 상기 통신 요구량만큼 상기 통신 단말의 영상 및 제어 채널 통신량을 할당하는 과정과,
    상기 통신 요구량이 상기 통신 단말이 접속된 제1 기지국에서 수용 불가능한 값이면, 상기 각각의 기지국 중 상기 통신 단말에 현재 할당되어 있는 통신량과 상기 통신 요구량의 합에 해당하는 전체 통신량을 수용할 수 있는 제2 기지국으로 접속을 변경하도록 상기 통신 단말에게 요청하는 과정을 포함하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 통신 요구량은, 상기 통신 단말의 상태를 파악하고 상기 통신 단말이 촬영한 영상을 확인하기 위해 상기 통신 단말에게 영상 전송 또는 음성 전송을 명령하거나 원격 제어를 위한 영상 및 제어 채널을 요청하기 위한 메시지인 것을 특징으로 하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 방법.
  21. 제 17 항에 있어서,
    상기 통신 요구량은, 상기 운용자 단말을 통해 입력되는 상기 통신 단말의 추가적인 영상에 대한 전송 요구량 또는 상기 통신 단말의 음성 전송 요구량 또는 영상 화질 선택 변수 중 어느 하나에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는
    다중 주파수 환경에서의 기지국 제어 방법.
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