KR101132736B1 - Ｗｉ－Ｆｉ와 ＵＷＢ 기기 간의 복합 연결장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 Wi-Fi와 UWB 기기 간의 복합 연결장치에 있어서, Wi-Fi 기기 또는 UWB 기기가 초기 연결되는 경우에는 연결할 Wi-Fi 기기 또는 UWB 기기에 동적으로 고유한 IP 어드레스를 할당하는 IP 어드레스 할당부, 상기 UWB 기기와 UWB 프로토콜의 데이터를 송수신하는 UWB 신호 송수신부, 상기 UWB 신호 송수신부에서 수신된 UWB 프로토콜의 데이터를 Wi-Fi 프로토콜의 데이터로 변환하는 UWB 데이터 변환부, 상기 Wi-Fi 기기와 Wi-Fi 프로토콜의 데이터를 송수신하는 Wi-Fi 신호 송수신부 및상기 Wi-Fi 신호 송수신부에서 수신된 Wi-Fi 프로토콜의 데이터를 UWB 프로토콜의 데이터로 변환하는 Wi-Fi 데이터 변환부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 홈 네트워크 내부적으로는 Wi-Fi보다 빠른 UWB 망을 이용할 수 있고 외부 네트워크와의 연결은 Wi-Fi를 이용하게 되므로 더욱 향상된 무선 홈 네트워크의 구성이 가능하게 되는 효과가 있다.

Description

Ｗｉ－Ｆｉ와 ＵＷＢ 기기 간의 복합 연결장치{Combo Access Point Between Wi-Fi Terminal And UWB Terminal}
본 발명은 Wi-Fi 기기와 UWB 기기를 서로 연결하여 통신이 가능하게 하는 시스템 및 방법에 관한 것이다. 또한 Wi-Fi 기기와 UWB 기기로 이루어진 무선 홈 네트워크 구성을 가능하게 하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
Wi-Fi 기술을 이용하여 무선 홈 네트워크를 구성하면 장소에 상관없이 자유롭게 인터넷을 이용할 수도 있고, 홈 네트워크 내부적으로 Wi-Fi 기기 사이에 데이터를 주고받을 수 있다.
그러나 Wi-Fi 기술은 속도의 한계로 인하여 다른 기기에 있는 대용량 멀티미디어 데이터를 자유롭게 이용하기에는 어려움이 있다.
한편, UWB 기술을 이용하여 무선 홈 네트워크를 구성할 경우 UWB 전송 기술이 지원하는 고속의 데이터 전송 속도를 이용하여 대용량 멀티미디어 데이터를 자유롭게 이용할 수 있으나 UWB 기술을 이용하여 구성한 네트워크 내부로만 데이터의 이용이 가능하며 인터넷 이용 등을 위해서는 외부 네트워크와 연결을 해주는 장치가 필요하게 되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 서로 통신이 불가능한 Wi-Fi 기기와 UWB 기기를 연결하여 Wi-Fi 와 UWB 기술의 장점을 살린 무선 홈 네트워크의 구성이 가능하도록 하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 Wi-Fi 기기와 UWB 기기 간 외에 이더넷 연결 및 동축 케이블 신호 처리를 가능하도록 함으로써 다양한 포맷의 외부 기기에 대응할 수 있도록 하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, Wi-Fi 기기 또는 UWB 기기가 초기 연결되는 경우에는 연결할 Wi-Fi 기기 또는 UWB 기기에 동적으로 고유한 IP 어드레스를 할당하는 IP 어드레스 할당부, 상기 UWB 기기와 UWB 프로토콜의 데이터를 송수신하는 UWB 신호 송수신부, 상기 UWB 신호 송수신부에서 수신된 UWB 프로토콜의 데이터를 Wi-Fi 프로토콜의 데이터로 변환하는 UWB 데이터 변환부, 상기 Wi-Fi 기기와 Wi-Fi 프로토콜의 데이터를 송수신하는 Wi-Fi 신호 송수신부 및 상기 Wi-Fi 신호 송수신부에서 수신된 Wi-Fi 프로토콜의 데이터를 UWB 프로토콜의 데이터로 변환하는 Wi-Fi 데이터 변환부를 포함하는 것을 특징으로 하는 Wi-Fi와 UWB 기기 간의 복합 연결장치가 제공된다.
여기서, Wi-Fi 기기 또는 UWB 기기에 동적으로 고유한 IP 어드레스가 할당된 후 상기 Wi-Fi 기기와 UWB 기기 간의 통신이 이루어지는 경우, 상기 IP 어드레스 할당부의 개입없이 상기 UWB 데이터 변환부와 Wi-Fi 데이터 변환부 간에 데이터 송수신이 이루어지는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 UWB 신호 송수신부에 연결되고, 안테나를 통해 무선 결합되는 UWB 기기와 동축 케이블을 통해 연결되는 외부 UWB 송수신부를 선택적으로 스위칭하는 스위치부가 더 포함되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 IP 어드레스 할당부는 연결할 Wi-Fi 기기 또는 UWB 기기에 IP 주소를 할당하고 관리하는 DHCP 서버, 네트워크상에서 클라이언트 프로그램과 서버 프로그램 사이의 통신 방법으로서 전이중 바이트 스트림 연결을 제공하는 소켓, 트랜스포트 계층 기능을 수행하며 종단 간에 응용 계층 데이터의 전송 서비스를 제공하는 TCP 및 UDP 계층 및 네트워크 계층 기능을 수행하며 패킷 전송을 위한 주소 정의 및 관리와 라우팅을 담당하는 IP 계층을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 UWB 신호 송수신부는 다중밴드 직교 주파수 분할 변조(B-OFDM : MultiBand Orthogonal Frequency Division Modulation)방식을 사용하여 정보를 전달하는 UWB 물리 계층, 무선매체에의 접근, 네트워크에의 참가, 인증과 보안 기능을 제공하는 UWB MAC 계층 및 IP 기반 응용을 지원하기 위한 LLC 계층의 기능을 표준화한 것이며 UWB 방식을 통하여 IP 패킷을 전송하는 WLP 계층을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 Wi-Fi 신호 송수신부는 반송파를 감지하여 매체의 상태를 결정하고 데이터 프레임의 개별 옥텟을 송수신하는 Wi-Fi 물리 계층, 데이터 링크 계층의 두 서브 레이어 중 하위 계층으로서 무선매체에의 접근, 네트워크에의 참가, 인증과 보안 기능을 제공하는 Wi-Fi MAC 계층 및 데이터 링크 계층의 두 서브 레이어 중 상위 계층으로서 오류 제어, 흐름 제어, 프레임 처리, MAC 서브 계층 주소 지정을 수행하는 LLC 계층을 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
본 발명에 따르면, 홈 네트워크 내부적으로는 Wi-Fi보다 빠른 UWB 망을 이용할 수 있고 외부 네트워크와의 연결은 Wi-Fi를 이용하게 되므로 더욱 향상된 무선 홈 네트워크의 구성이 가능하게 되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 Wi-Fi와 UWB 기기 간의 복합 연결장치 및 이를 이용한 연결 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 Wi-Fi와 UWB 기기 간의 복합 연결장치가 적용된 홈 네트워크 구성도이다.
도 3은 Wi-Fi/UWB 혼합 프로토콜 스택의 구조도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 Wi-Fi와 UWB 기기 간의 복합 연결장치 및 이를 이용한 연결 시스템의 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 Wi-Fi와 UWB 기기 간의 복합 연결장치는 IP 어드레스 할당부(10), UWB 신호 송수신부(20), UWB 데이터 변환부(30), 스위치부(40), Wi-Fi 신호 송수신부(50) 및 Wi-Fi 데이터 변환부(60)를 포함하여 구성된다.
IP 어드레스 할당부(10)는 Wi-Fi 기기 또는 UWB 기기가 초기 연결되는 경우에는 연결할 Wi-Fi 기기 또는 UWB 기기에 동적으로 고유한 IP 어드레스를 할당하고, 외부 네트워크(2)와의 통신 기능을 제공하기 위한 것이다.
UWB 신호 송수신부(20)는 안테나(45)를 통해 UWB 기기(4)와 UWB 프로토콜의 데이터를 송수신하는 것이다.
UWB 데이터 변환부(30)는 UWB 신호 송수신부에서 수신된 UWB 프로토콜의 데이터를 Wi-Fi 프로토콜의 데이터로 변환하는 것으로서, 초기에 IP 어드레스 할당부(10)에 의해 통신 대상 UWB 기기(4)에 IP 어드레스가 할당되어 UWB 기기(4) 간 또는 UWB 기기(4)와 Wi-Fi 기기(5) 간에 통신이 수립된 이후에는 IP 어드레스 할당부(10)의 개입 없이 직접 Wi-Fi 데이터 변환부(60)와 데이터를 송수신하는 것이 특징이다.
스위치부(40)는 UWB 신호 송신부(20)와 안테나(45) 사이에 설치되어 안테나를 통해 무선 결합되는 UWB 기기(4)와 동축 케이블(7)을 통해 연결되는 외부 UWB 송수신부(8)를 선택적으로 스위칭하는 것이다. 즉, 스위치부(40)는 동축 케이블(7)을 통해 입출력되는 유선 포맷의 UWB 신호와 안테나(45)를 통해 입출력되는 무선 포맷의 UWB 신호 중에서 어느 하나를 선택하여 UWB 신호 송수신부(20)로 전송하거나 UWB 신호 송수신부(20)로부터 수신된 UWB 신호를 동축 케이블(7)과 안테나(45) 중 어느 하나로 선택적으로 출력한다.
Wi-Fi 신호 송수신부(50)는 Wi-Fi 기기와 Wi-Fi 프로토콜의 데이터를 송수신하는 것이다.
Wi-Fi 데이터 변환부(60)는 Wi-Fi 신호 송수신부에서 수신된 Wi-Fi 프로토콜의 데이터를 UWB 프로토콜의 데이터로 변환하는 것으로서, 상술한 바와 같이, 초기에 통신 대상 Wi-Fi 기기(5)에 IP 어드레스가 할당되어 Wi-Fi 기기(5) 간 또는 UWB 기기(4)와 Wi-Fi 기기(5) 간에 통신이 수립된 이후에는 IP 어드레스 할당부(10)의 개입 없이 직접 UWB 데이터 변환부(30)와 데이터를 송수신하게 된다.
도 1에서 복합 연결장치(1)는 각 구성들을 구현한 수 개의 IC를 사용하여 구현할 수도 있고, 이 기능들을 하나의 통합 IC로 구현할 수도 있다.
도 2는 본 발명에 따른 Wi-Fi와 UWB 기기 간의 복합 연결장치가 적용된 홈 네트워크 구성도이다.
도 2에 예시된 홈 네트워크는 댁내에 4개의 룸이 구비되고, 제 1 룸에는 IP 기기(3)가 UWB 신호 송수신부(8)와 동축 케이블(7)을 통해 제 2 룸에 위치한 복합 연결장치(1)와 연결되어 있으며, 제 2 룸에는 UWB 기기(4)가 위치하여 복합 연결장치(1)와 근거리 무선 통신을 수행한다.
그리고, 제 3 룸에는 Wi-Fi 기기(5)가 위치하여 거리가 떨어진 복합 연결장치(1)와 Wi-Fi 방식에 의해 무선통신을 수행하고, 제 4 룸에는 이더넷 기반의 IP 기기(6)가 위치하여 이더넷 선로를 통해 복합 연결장치(1)와 연결되어 있다.
즉, 복합 연결장치(1)는 근접한 거리에 위치한 UWB 기기(4)와는 UWB 통신을 수행하여 UWB 기기(4)가 외부 네트워크(2)에 연결되거나, 댁내에서 UWB 통신범위를 벗어나는 위치에 있는 Wi-Fi 기기(5)와 UWB 기기(4) 간에 데이터 통신이 가능하도록 하고, Wi-Fi 기기(5)와 무선랜을 통해 연결되어 Wi-Fi 기기를 외부 네트워크(2)에 연결하거나 UWB 기기(4)와 Wi-Fi 기기(5) 간에 데이터 통신이 이루어지도록 한다.
복합 연결장치(1)는 Wi-Fi 기기(5)와 UWB 기기(4) 간의 프로토콜 정합 외에도 동축 케이블을 통해 입출력되는 UWB 신호의 중계 및 이더넷 선로를 통해 IP 기기(6)와도 연동될 수 있도록 하여 다양한 포맷의 외부 기기에 대응할 수 있도록 되어 있다.
도 3은 Wi-Fi/UWB 혼합 프로토콜 스택의 구조도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, Wi-Fi/UWB 혼합 프로토콜 스택의 구조를 살펴보면, LLC 계층(51), Wi-Fi MAC 계층(52) 및 Wi-Fi PHY 계층(53)은 Wi-Fi 데이터 송수신부(50)에 해당하고, WLP 계층(21), UWB MAC 계층(22), UWB PHY 계층(23)은 UWB 데이터 송수신부(20)에 해당한다.
그리고, 소켓 계층(11), TCP 및 UDP 계층(12), IP 계층(13) 및 DHCP 서버(14)는 IP 어드레스 할당부(10)에 해당하고, 브리지 관리부는 데이터 변환부(30, 60)에 해당한다.
Wi-Fi PHY 계층(53)은 IEEE 802.11 표준을 따르고, 반송파를 감지하여 매체의 상태를 결정하고 데이터 프레임의 개별 옥텟을 송수신 하는 기능을 제공한다.
Wi-Fi MAC 계층(52)은 IEEE 802.11 표준을 따르고, 데이터 링크 계층의 두 서브 레이어 중 하위 계층으로서 무선매체에의 접근, 네트워크에의 참가, 인증과 보안 기능을 제공한다.
LLC 계층(51)은 IEEE 802.2 표준을 따르고, 데이터 링크 계층의 두 서브 레이어 중 상위 계층으로서 오류 제어, 흐름 제어, 프레임 처리, MAC 서브 계층 주소 지정 등을 제공한다.
UWB PHY 계층(23)은 WiMedia PHY 표준을 따르고, 정보의 전달 방법으로 다중밴드 직교 주파수 분할 변조(MB-OFDM : MultiBand Orthogonal Frequency Division Modulation)을 사용한다.
UWB MAC 계층(22)은 WiMedia MAC 표준을 따르며 Wi-Fi MAC 계층(52)과 유사한 기능을 제공한다.
WLP (WiMedia Logical link control Protocol) 계층(21)은 IP 기반 응용을 지원하기 위한 LLC 계층의 기능을 표준화한 것이며 UWB 기술을 통하여 IP 패킷을 전송하기 위한 규격이다.
브리지 관리부(Bridge Management)는 IEEE 802.1D 표준을 따르며 서로 다른 프로토콜의 데이터를 다른 쪽의 프로토콜에 맞도록 변환하여 통신이 가능하도록 하여준다.
IP 계층(13)은 OSI 참조 모델의 네트워크 계층 기능을 수행하며 패킷 전송을 위한 주소 정의 및 관리와 라우팅을 담당한다. IP 계층(13)은 목적지까지 패킷의 정확한 전송을 보장하지 않는다. IP 계층(13)은 가능한 범위 내에서 패킷을 목적지까지 전달하는 최선형 서비스만을 제공한다. 패킷 전송의 신뢰성에 관련된 기능 등은 TCP와 같은 상위 계층에서 제공되어야 한다. IP는 연결과 관련된 어떠한 정보도 유지하지 않는다. 따라서 동일한 호스트에서 출발한 패킷들은 서로 다른 경로를 통해 전송될 수도 있으며 송신된 순서와 다르게 목적지에 도착할 수도 있다. IP는 특정 목적지로 패킷을 전송할 때 어떤 경로를 경유하여 전송할지를 결정하며, 결정된 경로를 따라 데이터를 전송한다.
TCP는 OSI 참조 모델의 트랜스포트 계층 기능을 수행하며 종단 간에 응용 계층 데이터의 완벽한 전송 서비스를 제공한다. TCP는 확인 응답을 통해 전송의 신뢰성을 보장하고 종단 간 흐름제어와 혼잡제어를 수행한다. TCP는 전송한 데이터가 수신측에 올바르게 도착했는지에 대한 확인을 통하여 신뢰성 있는 통신 서비스를 제공한다. TCP는 상위 계층 데이터를 전송할 때 타이머를 이용하여 확인응답을 기다리며 시간 내에 응답이 오지 않으면 재전송을 수행한다. 또한 전송 중에 오류가 발생한 경우, 수신측에서는 체크섬을 통해 이를 발견하고 확인응답 메시지를 보내지 않음으로써 송신측의 재전송을 유도한다.
UDP는 TCP와 마찬가지로 OSI 참조 모델의 트랜스포트 계층 기능을 수행하며 흐름제어 기능과 수신확인 기능을 사용하지 않고 제한된 오류 검사만을 수행한다. UDP는 응용 계층으로부터 수신한 데이터를 하위 IP계층으로 전달하는 기능만 수행하며 목적지까지 해당 데이터의 정확한 전달은 보장하지 않는다.
소켓 계층(11)은 네트워크상에서 클라이언트 프로그램과 서버 프로그램 사이의 통신 방법이며 전이중 바이트 스트림 연결을 제공해 준다.
DHCP 서버(14)는 OSI 참조 모델의 어플리케이션 계층 기능을 수행하며 네트워크상에서 IP 주소를 할당하고 관리할 수 있도록 해주는 프로토콜이다. DHCP 서버(14)는 클라이언트 서버 구조를 사용하며 클라이언트(단말기기)는 서버에게 IP 어드레스와 그 외 설정정보를 요청하며 서버는 이에 응답하게 된다. 만일 DHCP를 사용하지 않는 경우 네트워크상의 모든 클라이언트들은 수동으로 IP주소를 설정하고 관리하여야 한다.
1 : 복합 연결장치 2 : 외부 네트워크
3 , 6 : IP 기기 4 : UWB 기기
5 : Wi-Fi 기기 10 : IP 어드레스 할당부
20 : UWB 데이터 변환부 30 : Wi-Fi 데이터 변환부
40 : UWB 신호 송수신부 50 : 스위치부
55 :, 65 : 안테나 60 : Wi-Fi 데이터 송수신부
70 : UWB 신호 송수신부

Claims (6)

  1. Wi-Fi와 UWB 기기 간의 복합 연결장치에 있어서,
    Wi-Fi 기기 또는 UWB 기기가 초기 연결되는 경우에는 연결할 Wi-Fi 기기 또는 UWB 기기에 동적으로 고유한 IP 어드레스를 할당하는 것으로서, 연결할 Wi-Fi 기기 또는 UWB 기기에 IP 주소를 할당하고 관리하는 DHCP 서버, 네트워크상에서 클라이언트 프로그램과 서버 프로그램 사이의 통신 방법으로서 전이중 바이트 스트림 연결을 제공하는 소켓, 트랜스포트 계층 기능을 수행하며 종단 간에 응용 계층 데이터의 전송 서비스를 제공하는 TCP 및 UDP 계층 및 네트워크 계층 기능을 수행하며 패킷 전송을 위한 주소 정의 및 관리와 라우팅을 담당하는 IP 계층을 포함하는 IP 어드레스 할당부;
    상기 UWB 기기와 UWB 프로토콜의 데이터를 송수신하는 것으로서, 다중밴드 직교 주파수 분할 변조(B-OFDM : MultiBand Orthogonal Frequency Division Modulation)방식을 사용하여 정보를 전달하는 UWB 물리 계층, 무선매체에의 접근, 네트워크에의 참가, 인증과 보안 기능을 제공하는 UWB MAC 계층 및 IP 기반 응용을 지원하기 위한 LLC 계층의 기능을 표준화한 것이며 UWB 방식을 통하여 IP 패킷을 전송하는 WLP 계층을 포함하는 UWB 신호 송수신부;
    상기 UWB 신호 송수신부에서 수신된 UWB 프로토콜의 데이터를 Wi-Fi 프로토콜의 데이터로 변환하는 UWB 데이터 변환부;
    상기 Wi-Fi 기기와 Wi-Fi 프로토콜의 데이터를 송수신하는 것으로서, 반송파를 감지하여 매체의 상태를 결정하고 데이터 프레임의 개별 옥텟을 송수신하는 Wi-Fi 물리 계층, 데이터 링크 계층의 두 서브 레이어 중 하위 계층으로서 무선매체에의 접근, 네트워크에의 참가, 인증과 보안 기능을 제공하는 Wi-Fi MAC 계층 및 데이터 링크 계층의 두 서브 레이어 중 상위 계층으로서 오류 제어, 흐름 제어, 프레임 처리, MAC 서브 계층 주소 지정을 수행하는 LLC 계층을 포함하는 Wi-Fi 신호 송수신부;
    상기 Wi-Fi 신호 송수신부에서 수신된 Wi-Fi 프로토콜의 데이터를 UWB 프로토콜의 데이터로 변환하는 Wi-Fi 데이터 변환부; 및
    상기 UWB 신호 송수신부에 연결되고, 안테나를 통해 무선 결합되는 UWB 기기와 동축 케이블을 통해 연결되는 외부 UWB 송수신부를 선택적으로 스위칭하는 스위치부를 포함하되,
    Wi-Fi 기기 또는 UWB 기기에 동적으로 고유한 IP 어드레스가 할당된 후 상기 Wi-Fi 기기와 UWB 기기 간의 통신이 이루어지는 경우, 상기 IP 어드레스 할당부의 개입없이 상기 UWB 데이터 변환부와 Wi-Fi 데이터 변환부 간에 데이터 송수신이 이루어지는 것을 특징으로 하는 Wi-Fi와 UWB 기기 간의 복합 연결장치.
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