KR101208851B1

KR101208851B1 - 무선 인터넷용 와이파이 장치 및 그 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템

Info

Publication number: KR101208851B1
Application number: KR1020110114173A
Authority: KR
Inventors: 홍준표; 오승현; 이기춘
Original assignee: 이엠씨테크(주); 주식회사 엘지유플러스
Priority date: 2011-11-03
Filing date: 2011-11-03
Publication date: 2012-12-05
Also published as: EP2590472B1; US8693498B2; JP2013098975A; US20130114585A1; EP2590472A1; CN103096511B; JP5368603B2; CN103096511A

Abstract

무선 인터넷용 와이파이 장치 및 그 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 무선 인터넷용 와이파이 장치는, 다수의 이동통신 신호를 각각 입력하는 다수의 입력포트, 및 이더넷 신호를 입력하는 입력포트를 포함하는 신호 입력부; 입력된 이더넷 신호를 다수의 WiFi 신호로 변환하는 신호 변환부; 입력된 다수의 이동통신 신호와 신호 변환부를 통해 변환된 다수의 WiFi 신호를 각각 결합하는 신호 결합부; 신호 결합부를 통해 결합된 다수의 결합 신호를 다수의 출력포트를 통해 각각 출력하는 신호 출력부; 및 신호 출력부를 통해 출력되는 각각의 신호가 서로 다른 위상차로 분기되어 출력되도록 하는 커플러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 인터넷용 와이파이 장치 및 그 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템{WiFi Apparatus and Wireless Internet System using the same}

본 발명은 무선 인터넷 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동통신 중계 시스템을 이용하여 설치, 유지 보수, 및 관리 등을 보다 효율적으로 할 수 있는 무선 인터넷용 와이파이 장치 및 그 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 무선인터넷 서비스에는 무선랜, 휴대인터넷(Wibro), EV-DO(Evolution Data Optimized CDMA2000) 등의 방식이 있다.

그 중, 무선랜은 와이파이(WiFi: Wireless Fidelity) 또는 WLAN(Wireless Local Area Network)으로 불리며, IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers) 802.11x 1999년 표준 규격을 따르는 것으로, 유선의 랜(LAN) 망에 AP(Access Point)를 연결하고, 이동 단말기나 노트북 컴퓨터 등이 AP에 무선 접속하여 인터넷과 연결하는 방식이다. 여기서, IEEE 802 표준은 컴퓨터 통신망의 표준화를 추진하고 있는 IEEE 802 위원회에 의해 개발된 일련의 랜 접속 방법 및 프로토콜 표준들을 말한다. IEEE 802 표준 프로토콜의 참조 모델은 OSI(Open System Interconnection) 참조모델의 계층화 개념을 바탕으로 하고, 주로 OSI 모델의 7개 계층 중에서 하위 2계층까지를 표준화한다.

무선랜 서비스는 IEEE 802.11b/g 국제 표준규격을 준용하는 2.400 내지 2.483 GHz의 ISM(Industrial Scientific and Medical equipment) 대역(비허가대역)을 사용하고 있어 타 통신서비스와의 주파수 간섭 및 낮은 출력에 의한 좁은 커버리지(coverage)를 갖는다.

그러므로 2.4GHz 대역의 무선 랜 서비스는 실내 및 좁은 커버리지의 핫스팟(Hotspot)에 국지적으로 사용되지만, 이와 같은 무선랜 시스템은 인터넷망과 쉽게 연동할 수 있으며 국제 표준에 의한 시스템 사양으로 생산 공급되므로 저렴한 장치가격, 고속 데이터 전송 등의 장점에 의하여 이용이 확산되고, 현재는 보다 더 고속 데이터 전송을 위하여, IEEE 802.11g 의 규격 및 IEEE 802.11n까지 제안되었다.

또한, 5 GHz 대역을 사용하고, 54 Mbps 전송속도의 IEEE 802.11a 규격에 의한 방식도 있다. 즉, 2.4 GHz 대역의 무선랜 방식은 ISM 대역을 사용하여 고속 데이터 전송을 할 수 있으나, 일 예로, 반경 수십 미터의 좁은 커버리지와 주파수 간섭으로 인하여 서비스 지역이 실내 및 핫스팟 등으로 제한되고, 2.3 GHz 대역의 휴대 인터넷(Wibro) 서비스 방식은 허가 대역을 사용하므로 다소 주파수 간섭 없이, 그리고 출력 제한 없이 보다 넓은 커버리지를 유지하면서 고속 데이터 전송한다.

이러한 무선랜은, 대형서점, 패스트 푸드점, 커피전문점, 공항, 대학교 등에서 많이 서비스 되고 있다.

최근 스마트 폰 사용자 증가로 무선랜으로서의 WiFi 설치가 증대되고 있고, 이에 따라 많은 수의 WiFi AP의 설치가 요구되고 있으며, 그에 따른 WiFi의 설치 및 유지보수 편리, 구축 비용 절감 등에 대한 효율성이 요구된다. 즉, 기존에 설치되어 있는 WiFi는 원하는 지역의 커버리지 확보를 위해 다수 개를 설치하였다.

그런데, WiFi의 경우 공용주파수 사용으로 출력이 제한되어 있으며, 스마트 폰 가입자가 증가하여 더욱 더 많은 WiFi를 설치함에 따라 유지, 보수, 관리 및 설치 측면에 어려움이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 이동통신 중계 시스템을 이용하여 WiFi AP의 설치, 유지, 보수 및 관리 등을 보다 효율적으로 할 수 있는 무선 인터넷 시스템(특허출원 10-2011-0066215)이 개발되었으나, 이와 같은 무선 인터넷 시스템은 AP의 복수의 포트에서 개별적인 신호가 출력되고 각 포트에서 출력된 신호의 커버리지가 달라 사용중인 가입자간 충돌로 인한 은닉 노드(Hidden Node)가 발생할 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 그 목적은 이동통신 중계 시스템을 이용하여 WiFi AP의 설치, 유지 보수, 및 관리 등을 보다 효율적으로 할 수 있고, 은닉 노드(Hidden Node) 문제를 개선할 수 있는 무선 인터넷용 와이파이 장치 및 무선 인터넷 시스템을 제공하는 것이다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 무선 인터넷용 와이파이 장치는, 다수의 이동통신 신호를 각각 입력하는 다수의 입력포트, 및 이더넷 신호를 입력하는 입력포트를 포함하는 신호 입력부; 상기 입력된 이더넷 신호를 다수의 WiFi 신호로 변환하는 신호 변환부; 상기 입력된 다수의 이동통신 신호와 상기 신호 변환부를 통해 변환된 다수의 WiFi 신호를 각각 결합하는 신호 결합부; 상기 신호 결합부를 통해 결합된 다수의 결합 신호를 다수의 출력포트를 통해 각각 출력하는 신호 출력부; 및 상기 신호 출력부로부터 입력된 각 신호를, 서로에 대해 기 설정된 위상차를 갖는 적어도 2개의 신호로 분기하여 출력하는 커플러를 포함할 수 있고, 상기 커플러는 하나의 입력 신호로부터 분기된 하나의 신호와 함께 다른 입력 신호로부터 분기된 하나의 신호가 서로에 대해 기 설정된 위상차를 갖고 동일한 하나의 포트를 통해 출력되도록 할 수 있다.

상기 각 이동통신 신호는 2G 이동통신 신호, 3G 이동통신 신호, 및 4G 이동통신 신호 중 적어도 하나 이상을 포함하는 이동통신 신호일 수 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 다른 측면에 따른 무선 인터넷용 와이파이 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템은, 이동통신 중계기의 분배기로부터 출력되는 다수의 이동통신 신호를 각각 입력하는 다수의 입력포트, 및 이더넷 신호를 입력하는 입력포트를 포함하는 신호 입력부와, 상기 입력된 이더넷 신호 및 광 이더넷 신호를 적어도 다수개의 WiFi 신호로 변환하는 신호 변환부와, 상기 입력된 다수의 이동통신 신호와 상기 신호 변환부를 통해 변환된 다수의 WiFi 신호를 각각 결합하는 신호 결합부와, 상기 신호 결합부를 통해 결합된 다수의 결합 신호를 다수개의 출력포트를 통해 각각 출력하는 신호 출력부를 포함하는 와이파이 장치; 상기 신호 출력부로부터 입력된 각 신호를, 서로에 대해 기 설정된 위상차를 갖는 적어도 2개의 신호로 분기하여 출력하는 커플러; 상기 커플러를 통해 출력되는 신호를 전송하기 위하여 일정 길이를 가진 동축케이블; 및 상기 동축케이블의 끝에 설치되어 해당 결합신호를 방사하는 안테나를 포함할 수 있고, 상기 각 출력포트를 통해 출력되는 결합신호를 다수의 결합신호로 분배하는 분배기를 더 포함하고, 상기 동축케이블은 상기 다수의 결합신호에 대응하는 다수의 동축케이블로 구성될 수 있다.
상기 커플러는 하나의 입력 신호로부터 분기된 하나의 신호와 함께 다른 입력 신호로부터 분기된 하나의 신호가 서로에 대해 기 설정된 위상차를 갖고 동일한 하나의 포트를 통해 출력되도록 할 수 있다.

상기 이동통신 중계기의 분배기로부터 출력되는 각 이동통신 신호는 2G 이동통신 신호, 3G 이동통신 신호, 및 4G 이동통신 신호 중 적어도 하나 이상을 포함하는 이동통신 신호일 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 다양한 측면에 따르면, 이동통신중계기의 경우 사업자가 할당 받은 주파수에서 사용하여 출력의 제한이 없지만 WiFi와 같이 공용주파수를 사용하는 경우 출력의 제한이 있기 때문에, 이동통신 중계기 출력의 분배기 다음단에 2개의 허용되는 최대출력을 갖는 와이파이(Dual WiFi) 장치를 설치함으로써 WIFI의 설치 포인트(Point)를 최소화 하고, 또한 기존 설치된 이동통신 중계 시스템의 동축케이블을 활용하여 이동통신 신호와 함께 WiFi 신호를 송출함으로써 UTP 케이블의 설치가 최소화 하여, 결국 WiFi AP(또는 WiFi 모듈이라 칭함)의 설치, 유지 보수, 및 관리 등을 보다 효율적으로 할 수 있는 효과가 창출된다.

또한, 최대출력 와이파이 장치를 통해 출력되는 신호를 서로 다른 위상차로 분기하여 출력함으로써 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 신호가 분리되면서 발생하는 은닉 노드(Hidden Node) 문제를 개선할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 인터넷용 듀얼 와이파이 장치의 구성도,
도 2는 와이파이 장치에서 발생되는 은닉 노드 발생을 설명하기 위해 도시한 도면,
도 3은 도 1의 무선 인터넷용 듀얼 와이파이 장치에 이용되는 커플러의 원리를 설명하기 위해 도시한 도면,
도 4는 도 1의 듀얼 와이파이 장치의 외부 구조를 나타내는 도면,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 인터넷용 듀얼 와이파이 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템의 구성도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 인터넷용 듀얼 와이파이 장치의 구성도이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 구체적으로 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 한다. 또한, 본 발명의 실시예에 대한 설명시 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무선 인터넷용 듀얼 와이파이 장치의 구성도로, 동 도면에 도시된 바와 같이, 신호 입력부(110), 신호 변환부(130), 신호 결합부(150), 신호 출력부(170) 및 커플러(190)를 포함할 수 있다. 여기서, 무선 인터넷용 와이파이 장치는 듀얼 와이파이 장치의 형태를 예로서 도시하고 설명하지만, 와이파이 장치는 듀얼 입력 또는 출력에 한정되지 않으며, 두 개 이상의 입력 또는 출력을 갖도록 구현될 수도 있다.

본 실시예에 따른 신호 입력부(110)는 제1 이동통신 신호를 입력하는 제1 입력포트(111), 제2 이동통신 신호를 입력하는 제2 입력포트(112), 및 이더넷(Ethernet) 신호를 입력하는 제3 입력포트(113)를 포함할 수 있다. 본 실시예에서 신호 입력부(110)는 이동통신 신호를 입력하는 입력포트를 2개(111,112)로 구성하였으나, 이에 한정되지 않고 다수의 이동통신 신호를 각각 입력하는 다수의 입력포트로 구성할 수 있다.

본 실시예에서 제1 이동통신 신호와 제2 이동통신 신호는, 일 예로 서로 공존하는 다른 세대간의 신호로서 예를 들어 제1 이동통신 신호는 2세대(2G) 신호이고 제2 이동통신 신호는 3세대(3G) 또는 4세대(4G) 신호일 수 있으며, 다른 예로 제1 이동통신 신호와 제2 이동통신 신호가 이동통신 중계기(310)의 분배기(330)로부터 분기된 서로 동일한 신호로서 동일 세대의 단일 신호(예를 들어, 2G, 3G, 4G 중 하나)이거나 또는 서로 다른 세대간의 결합신호(예를 들어, 2G+3G 신호 또는 2G+4G 신호 등)일 수 있다. 본 실시예에서는 설명의 편의를 위하여 제1 이동통신 신호와 제2 이동통신 신호가 동일한 신호로서 2G+4G 신호인 것을 일 예로 설명한다.

본 실시예에 따른 신호 변환부(130)는 신호 입력부(110)의 제3 입력포트(113)를 통해 입력된 이더넷 신호를 적어도 2개의 WiFi 신호로 변환(예를 들어, 이더넷 신호를 WiFi 신호로 변환하여 적어도 2개 이상으로 출력)하기 위한 것으로, 일 예로 IEEE 802.11n에 따라 다중 입출력을 가지는 WiFi 모듈 1개 또는 그 이상의 개수로 결합하여 구성할 수 있다. 본 실시예에서 신호 변환부(130)는 IEEE 802.11n에 따른 WiFi 모듈 1개로 구성된 것을 일 예로 설명한다.

본 실시예에 따른 신호 결합부(150)는 신호 입력부(110)를 통해 입력된 다수의 이동통신 신호와 신호 변환부(130)를 통해 변환된 다수의 WiFi 신호를 각각 결합하여 다수개의 결합신호를 생성 및 출력하기 위한 것으로, 일 예로, 신호 입력부(110)의 제1 입력포트(111) 및 제2 입력포드(112)를 통해 입력된 제1 및 제2 이동통신 신호와 신호 변환부(130)를 통해 변환된 2개의 WiFi 신호를 각각 결합하여 예컨대 2개의 2G+4G+WiFi 결합신호를 생성하기 위한 것이다.

본 실시예에 따른 신호 출력부(170)는 신호 결합부(150)를 통해 결합되어 생성된 다수개의 결합신호를 대응하는 다수개의 출력포트를 통해 각각 출력하기 위한 것으로, 예를 들어, 신호 출력부(170)는 신호 결합부(150)를 통해 결합되어 생성된 2개의 2G+4G+WiFi 결합신호를 대응하는 2개의 제1 및 제2 출력포트(171,172)를 통해 각각 출력할 수 있다.

본 실시예에 따른 커플러(190)는 와이파이 장치에서 발생되는 은닉 노드 문제를 해소하기 위하여, 각각의 출력포트를 통해 출력되는 각각의 신호가 서로 다른 위상차를 갖는 신호들로 분기되어 출력되도록 한다. 예를 들어, 커플러(190)는 신호 결합부(150)를 통해 결합되어 출력된 각각의 2G+4G+WiFi 결합신호를 2개의 신호들로 분기하고 그 분기된 2개의 신호가 서로 90도의 위상차를 갖도록 하여 출력할 수 있다.

도 2는 와이파이 장치에서 발생되는 은닉 노드 발생을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

이동통신 신호와 와이파이 신호를 결합하여 이동통신 중계시스템을 이용하여 커버리지를 확대하는 무선인터넷 시스템의 경우에는 와이파이 장치에서 출력된 복수의 각 포트의 출력신호가 빌딩 내에 기존에 구비된 이동통신 중계시스템을 이용하여 전달되므로 중계시스템의 구성에 따라 각 포트의 출력신호의 전파가 도달하는 서비스 가능한 영역이 중첩되지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이와 같은 경우, 도 2에 도시한 바와 같이 와이파이 장치에서 출력된 포트 1의 신호가 도달하는 영역에서 단말1이 통신을 수행하고 있는데, 동일한 와이파이 장치에서 출력된 포트 2의 신호가 도달하는 영역에서 단말 2가 통신할 경우에는 단말 1은 포트 2에 점유된 단말 2의 존재 여부를 확인하기 어려워 은닉 노드(Hidden Node)에 대한 문제가 발생할 수 있다. 여기서, 은닉 노드 문제는 동일한 와이파이 장치에 연결된 복수의 단말장치가 서로 신호 감지가 되지 않는 영역에 있는 경우에는 특정 단말장치가 무선랜 자원을 점유하여 다른 단말장치의 서비스 품질에 영향을 주는 현상을 말한다.

본 발명의 실시예에서는 이와 같은 은닉 노드 문제를 해결하기 위하여, 하이브리드 커플러를 이용하여 신호 결합을 통해 은닉 노드에 대한 문제를 해결한다.

도 3은 도 1의 무선 인터넷용 듀얼 와이파이 장치에 이용되는 커플러의 원리를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예에서는 선로 간에 전자계적으로 교류신호 에너지가 상호 전달되는 현상인 커플러의 원리를 이용하여, 도 3에 도시한 바와 같이 원래의 신호에서 1/2 전력을 커플링하면 원래의 신호는 반으로 떨어지며, 커플링된 출력에서는 -3dBm의 작은 전력이 출력되는 분류기(divider) 개념을 적용한다.

즉, 종래의 은닉 노드 문제를 극복하기 위해 네 개의 단자로 구성된 90도의 하이브리드 커플러(190)를 사용할 수 있다. 이와 같은 커플러는 도 1과 같이 무선 인터넷용 듀얼 와이파이 장치의 내부에 설치되거나, 무선 인터넷용 듀얼 와이파이 장치와 독립적으로 설치될 수 있다. 이 경우, 커플러는 마이크로 스트립 또는 스트립라인의 형태로 90도의 위상차를 갖는 2개의 출력단자를 구비한 3dB 디렉셔널 커플러(directional coupler)를 좁은 공간에 구현할 수 있다. 이때, 커플러(190)는 임피던스가 정합된 단자를 구비하며, 포트 1은 90도의 위상차를 갖는 두 개의 출력단자(포트2, 포트3)로 분리되고, 포트 4의 단자에는 전력이 인가되지 않도록 할 수 있다. 이와 같은 형태의 커플러를 이용하여, 2단자 MIMO 신호를 각각 포트1과 포트4에 연결하고, 포트2와 포트3 각각의 출력단자를 이동통신 망에 연결하면, 포트1의 입력 신호는 포트2와 포트3을 통해 90도 위상차를 가지고 출력되며, 포트4의 입력 신호 역시 포트2와 포트3을 통해 90도의 위상차를 가지고 출력된다. 즉, 상기 하이브리드 커플러(190)에서, 출력 포트 2는 입력 포트 1의 입력 신호로부터 분기된 하나의 신호와 함께 입력 포트 4의 입력 신호로부터 분기된 하나의 신호를 서로에 대해 90도의 위상차를 가지고 출력할 수 있고, 출력 포트 3은 입력 포트 1의 입력 신호로부터 분기된 다른 하나의 신호와 함께 입력 포트 4의 입력 신호로부터 분기된 다른 하나의 신호를 서로에 대해 90도의 위상차를 가지고 출력할 수 있다. 이를 통해 MIMO 신호가 분리되면서 발생하는 은닉 노드 문제를 해결할 수 있게 된다.

도 4는 도 1의 듀얼 와이파이 장치의 외부 구조를 나타내는 도면으로서, 도 4의 (a)는 듀얼 와이파이 장치(100)의 일 측면도, (b)는 평면도, (c)는 타 측면도를 나타낸다.

도 4의 (a)를 보면, 듀얼 와이파이 장치(100)의 일 측면에는 신호입력부(110)의 제1 입력포트(111), 제2 입력포트(112), 및 이더넷(Ethernet) 신호를 입력하는 제3 입력포트(113)가 형성되어 있다. 본 실시예에서 제3 입력 포트(113)는 전원+이더넷 신호를 입력하는 입력포트(113a) 및 이더넷 신호를 입력하는 입력포트(113b)를 포함할 수 있다.

도 4의 (c)를 보면, 듀얼 와이파이 장치(100)의 타 측면에는 신호 출력부(170) 또는 커플러(190)의 출력단자에 연결되는 제1 출력포트(171) 및 제2 출력포트(172)가 형성되어 있다.

도 1 및 도 4를 참조하여 전술된 듀얼 와이파이 장치(100)의 각 구성(110,130,150,170,190)은 신호 입력부(110) -> 신호 변환부(130) -> 신호 결합부(150) -> 신호 출력부(170) -> 커플러(190)의 순방향 신호처리에 대해 설명하였으나, 그 순방향과는 반대의 역방향으로 신호처리 가능함은 물론이다. 예를 들어, 역방향 신호 처리 시 신호 출력부(170)는 커플러(190)를 통해 WiFi 신호 및 이동통신 신호 중 적어도 하나 이상의 신호를 입력받고, 신호 결합부(150)는 입력된 신호가 WiFi+이동통신 결합신호이면 WiFi 신호와 이동통신 신호로 분리하며, 신호 변환부(130)는 분리된 WiFi 신호를 이더넷 신호로 변환하고, 신호 입력부(110)는 변환된 이더넷 신호와 분리된 이동통신 신호를 각기 해당 포트(111,112,113)를 통해 출력할 수 있다.

다음, 본 발명의 실시예에 따른 듀얼 와이파이 장치(100)의 동작의 일 예에 대해 설명한다.

먼저, 신호 입력부(110)의 제1 및 제2 입력포트(111,112)를 통해 각각 제1 및 제2 2G+4G 이동통신 신호가 입력되고 제3 입력포트(113)를 통해 이더넷 신호가 입력되면, 신호 변환부(130)는 입력된 이더넷 신호를 WiFi 신호로 변환하여 적어도 2개의 제1 및 제2 WiFi 신호로 출력한다.

이어, 신호 결합부(150)는 신호 변환부(130)로부터 출력된 제1 및 제2 WiFi 신호와 신호 입력부(110)를 통해 입력된 제1 및 제2 2G+4G 이동통신 신호를 각각 결합하여 제1 및 제2 2G+4G+WiFi 결합신호를 생성하고, 신호 출력부(170)는 제1 및 제2 출력포트(171,172)를 통해 제1 및 제2 2G+4G+WiFi 결합신호를 각각 출력한다.

커플러(190)는 신호 출력부(170)를 통해 출력되는 각각의 제1 및 제2 2G+4G+WiFi 결합신호를 2개의 신호로 분기하고 그 분기된 2개의 신호가 서로에 대해 기 설정된 위상차를 갖도록 하여 출력한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 무선 인터넷용 듀얼 와이파이 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템의 구성도로, 이동통신 중계기(310), 분배기(330), 듀얼 와이파이 장치(200), 커플러(190), 분배기(350), 동축케이블(370), 및 안테나(390)를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 이동통신 중계기(310)는 이동통신망의 기지국과 같은 종단 장치의 커버리지를 확장하기 위한 장치로서, 기존의 이동통신 중계기와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

본 실시예에 따른 분배기(330)는 이동통신 중계기(310)로부터 출력되는 이동통신 신호를 다수의 이동통신 신호로 분배하기 위한 것으로, 본 실시예에서 분배기(330)는 제1 이동통신 신호 및 제2 이동통신 신호로 분배하는 것을 일 예로 설명한다.

본 실시예에 따른 듀얼 와이파이 장치(200)는 도 1을 참조로 설명된 듀얼 와이파이 장치(100)에서 커플러(190)를 분리한 장치로서, 예를 들어, 이동통신 중계기(310)의 분배기(330)로부터 출력되는 제1 및 제2 이동통신 신호를 각각 입력하는 제1 및 제2 입력포드(111,112), 및 LAN의 UTP 케이블을 통하여 이더넷 신호를 입력하는 제3 입력포트(113)를 포함하는 신호 입력부(110)와, 제3 입력포트(113)를 통해 입력된 이더넷 신호를 적어도 2개의 WiFi 신호로 변환하는 신호 변환부(130)와, 제1 및 제2 입력포드(111,112)를 통해 입력된 제1 및 제2 이동통신 신호와 신호 변환부(130)를 통해 변환된 2개의 WiFi 신호를 각각 결합하는 신호 결합부(150)와, 신호 결합부(150)를 통해 결합된 2개의 결합 신호를 2개의 제1 및 제2 출력포트(171,172)를 통해 출력하는 신호 출력부(170)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로는 전술된 도 1 및 도 4의 내용을 참조한다.

커플러(190)는 듀얼 와이파이 장치(200)의 신호 출력부(170)를 통해 출력되는 각각의 신호를 서로 다른 위상차를 갖는 2개의 신호로 분기하여 두 개의 출력단자를 통해 출력한다.

본 실시예에 따른 분배기(350)는 커플러(190)를 통해 출력된 2개의 이동통신+WiFi 결합신호를 각각 입력하는 2개의 분배기(351,352)를 포함할 수 있고, 각 분배기(351,352)는 입력된 각각의 이동통신+WiFi 결합신호를 다수개로 분배하여 출력한다. 이때, 커플러(190)의 각각의 출력단자를 통해 출력되는 2개의 이동통신+WiFi 결합신호는 서로에 대해 90도의 위상차를 갖는다.

본 실시예에 따른 동축케이블(370)은 각 분배기(351,352)를 통해 출력된 다수의 이동통신+WiFi 결합신호를 각각 일정 거리 연장하여 전송하는 다수개의 케이블을 포함한다.

본 실시예에 따른 안테나(390)는 각 동축케이블(370)의 끝에 설치되어 다수개의 동축케이블(370)을 통해 전송된 다수개의 이동통신+WiFi 결합신호를 외부로 방사한다.

다른 실시예로, 분배기(350)를 빼고 듀얼 와이파이 장치(100)로부터 출력되는 2개의 이동통신+WiFi 결합신호를 각 동축케이블(370)을 통해 일정 거리 연장하여 각 안테나(390)를 통해 외부로 방사할 수 있다.

도 5를 참조하여 전술된 무선 인터넷 시스템의 각 구성(310,330,200,190,350,370,390)은 이동통신 중계기(310) -> 분배기(330) -> 듀얼 와이파이 장치(200) -> 커플러(190) -> 분배기(350) -> 동축케이블(370) -> 안테나(390)의 순방향(즉, 통신 시스템으로부터 단말 방향)의 신호처리에 대해 설명하였으나, 그 순방향과는 반대의 역방향(즉, 단말로부터 통신 시스템의 방향)으로 신호처리 가능함은 물론이다.

다음, 본 발명의 실시예에 따른 무선 인터넷용 듀얼 와이파이 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템의 동작의 일 예에 대해 설명한다.

먼저, 이동통신 중계기(310)로부터 출력되는 예를 들어 2G+4G 이동통신 신호를 분배기(330)에서 다수의 이동통신 신호 예컨대 제1 2G+4G 이동통신 신호 및 제2 2G+4G 이동통신 신호로 분배하여 출력한다.

이어, 듀얼 와이파이 장치(200)는 분배기(330)로부터 출력된 제1 및 제2 2G+4G 이동통신 신호가 입력되고 LAN의 UTP 케이블을 통해 이더넷 신호가 입력되면, 입력된 이더넷 신호를 다수의 WiFi 신호 예컨대 제1 및 제2 WiFi 신호로 변환한 다음, 변환된 제1 및 제2 WiFi 신호와 입력된 제1 및 제2 2G+4G 이동통신 신호를 각각 결합하여 제1 및 제2 2G+4G+WiFi 결합신호를 생성하여 출력한다.

이어, 분배기(351,352)는 듀얼 와이파이 장치(100)로부터 출력된 제1 및 제2 2G+4G+WiFi 결합신호를 각기 다수의 2G+4G+WiFi 결합신호로 분배하고, 각 2G+4G+WiFi 결합신호는 대응하는 각 동축케이블(370)을 통해 해당 커버리지 영역까지 전송한 후 대응하는 각 안테나(390)를 통해 방사된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 무선 인터넷용 와이파이 장치(400)의 구성도이다.

도 6을 참조하면, 무선 인터넷용 와이파이 장치(400)는 커플러(190)를 내부에 포함하여 구성될 수 있다. 즉, 무선 인터넷용 듀얼 와이파이 장치(400)는 커플러(190), 신호 입력부(410), 신호 변환부(430), 신호 결합부(451,452), 및 신호 출력부(470)를 포함할 수 있다.
커플러(190)는 신호 결합부(451,452)로부터 결합된 각각의 신호들을 포트 1과 포트 4를 통해 입력하고, 그 입력된 각 신호를 서로에 대해 90도의 위상차를 갖는 2개의 신호로 분기하며, 이와 같이 분기된 신호들을 포트 2와 포트 3을 통해 출력한다. 본 실시예에서 커플러(190)는 도 3의 커플러와 동일하거나 유사한 기능을 가진다.

신호 입력부(410)는 2G/3G/4G의 제1 및 제2 이동통신 신호가 각각 입력되는 제1 및 제2 입력포트(411,412), 이더넷 신호(Ethernet_1)를 입력하는 제3 입력포트(413), 광 케이블의 접속을 통해 광 이더넷 신호를 입력하는 제4 입력포트(414), 및 이더넷 신호(Ethernet_2)를 출력하는 출력포트(415)를 포함할 수 있다. 신호 입력부(410)는 도 1의 신호 입력부(110)와 비교하여 제4 입력포트(414)와 출력포트(415)를 더 구비한다. 출력포트(415)는 이더넷 신호 출력부로써　캐스케이드 연결을 위해　제3 입력포트(413)나 제4 입력포트(414)를 통해 입력된 이더넷 신호(Ethernet_1)나 광 이더넷 신호를 다른 곳으로 전달하기 위한 것이다. 본 실시예에서 2G/3G/4G 는 2G, 3G, 및 4G 중 하나 이상이 결합된 이동통신 신호를 나타낸다.

신호 변환부(430)는 IEEE 802.11n에 따라 다중 입출력을 가지는 WiFi 모듈(WiFi 2x2 802.11n) 1개로 구성되어, 도 1의 신호 변환부(130)와 동일/유사한 기능을 한다.

신호 결합부(451,452)는 제1 및 제2 입력포트(411,412)를 통해 입력된 2G/3G/4G의 제1 및 제2 이동통신 신호와 신호 변환부(430)로부터 출력된 2개의 2.4GHz WiFi 신호를 각각 결합하여 예컨대 2개의 2G/3G/4G+WiFi 결합신호를 생성하기 위한 것으로, 예를 들어 밴드패스필터(BPF)와 다이플렉서(Diplxer)를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따른 신호 출력부(470)는 신호 결합부(451,452)를 통해 결합되어 생성된 2개의 2G/3G/4G+WiFi 결합신호를 각각 출력하는 제1 및 제2 출력포트(471,472)를 포함한다.

도 6의 듀얼 와이파이 장치(400)는 도 5의 듀얼 와이파이 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템에서 듀얼 와이파이 장치(200) 및 커플러(190)를 대체하여 사용할 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예에 따른 듀얼 와이파이 장치(100,200,400)는 신호 입력부(110,410)의 입력포트(111-113, 411-415)와 신호 출력부(170,470)의 출력포트(171-172,471-472)가 물리적으로 서로 대향하는 2개의 측면에 각각 형성되어 있다.

따라서, 종래 건물에 설치되어 있는 분배기(330)(기존의 일반적인 분배기는 대부분 2개로 분기하는 형태로 되어 있음) 뒤에 본 발명의 듀얼 와이파이 장치(100,200,400)를 부착하기만 하면, 용이하게 기존의 이동통신망을 이용하여 WiFi신호를 전송할 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100,200,400: 듀얼 와이파이 장치
110,410: 신호 입력부
111-112,411-412: 이동통신 신호 입력(출력) 포트
113,413-414: 이더넷 신호 입력(출력) 포트
130,430: 신호 변환부
150,451-452: 신호 결합부
170,470: 신호 출력부
171-172,471-472: 이동통신+WiFi 결합신호 출력(입력) 포트
190: 커플러
310: 이동통신 중계기
330,350: 분배기
370: 동축케이블
390: 안테나

Claims

다수의 이동통신 신호를 각각 입력하는 다수의 입력포트, 및 이더넷 신호를 입력하는 입력포트를 포함하는 신호 입력부;
상기 입력된 이더넷 신호를 다수의 WiFi 신호로 변환하는 신호 변환부;
상기 입력된 다수의 이동통신 신호와 상기 신호 변환부를 통해 변환된 다수의 WiFi 신호를 각각 결합하는 신호 결합부;
상기 신호 결합부를 통해 결합된 다수의 결합 신호를 다수의 출력포트를 통해 각각 출력하는 신호 출력부; 및
상기 신호 출력부로부터 입력된 각 신호를, 서로에 대해 기 설정된 위상차를 갖는 적어도 2개의 신호로 분기하여 출력하는 커플러를 포함하고,
상기 커플러는 하나의 입력 신호로부터 분기된 하나의 신호와 함께 다른 입력 신호로부터 분기된 하나의 신호가 서로에 대해 기 설정된 위상차를 갖고 동일한 하나의 포트를 통해 출력되도록 하는 무선 인터넷용 와이파이 장치.
제1항에 있어서,
상기 신호 변환부는 IEEE 802.11n에 따라 다중 입출력을 가지는 WiFi 모듈을 적어도 1개 이상 결합하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 인터넷용 와이파이 장치.
제1항에 있어서,
상기 각 이동통신 신호는 2G 이동통신 신호, 3G 이동통신 신호, 및 4G 이동통신 신호 중 적어도 하나 이상을 포함하는 이동통신 신호인 것을 특징으로 하는 무선 인터넷용 와이파이 장치.
제1항에 있어서,
상기 신호 입력부는 광 이더넷 신호를 입력하는 입력포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 인터넷용 와이파이 장치.
제4항에 있어서,
상기 신호 입력부는 입력된 이더넷 신호를 출력하는 출력포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 인터넷용 와이파이 장치.
제1항에 있어서,
상기 신호 입력부의 이동통신 신호 입력포트는 2개로 구성되고, 상기 신호 출력부의 상기 출력포트는 2개로 구성되며, 상기 입력 포트와 상기 출력 포트는 물리적으로 서로 대향하는 2개의 측면에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 무선 인터넷용 와이파이 장치.
이동통신 중계기의 분배기로부터 출력되는 다수의 이동통신 신호를 각각 입력하는 다수의 입력포드, 및 이더넷 신호를 입력하는 입력포트를 포함하는 신호 입력부와, 상기 입력된 이더넷 신호를 적어도 다수개의 WiFi 신호로 변환하는 신호 변환부와, 상기 입력된 다수의 이동통신 신호와 상기 신호 변환부를 통해 변환된 다수의 WiFi 신호를 각각 결합하는 신호 결합부와, 상기 신호 결합부를 통해 결합된 다수의 결합 신호를 다수개의 출력포트를 통해 각각 출력하는 신호 출력부를 포함하는 와이파이 장치;
상기 신호 출력부로부터 입력된 각 신호를, 서로에 대해 기 설정된 위상차를 갖는 적어도 2개의 신호로 분기하여 출력하는 커플러;
상기 커플러를 통해 출력되는 신호를 전송하기 위하여 일정 길이를 가진 동축케이블; 및
상기 동축케이블의 끝에 설치되어 해당 결합신호를 방사하는 안테나를 포함하고,
상기 커플러는 하나의 입력 신호로부터 분기된 하나의 신호와 함께 다른 입력 신호로부터 분기된 하나의 신호가 서로에 대해 기 설정된 위상차를 갖고 동일한 하나의 포트를 통해 출력되도록 하는 무선 인터넷용 와이파이 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템.
제7항에 있어서,
상기 각 출력포트를 통해 출력되는 결합신호를 다수의 결합신호로 분배하는 분배기를 더 포함하고, 상기 동축케이블은 상기 다수의 결합신호에 대응하는 다수의 동축케이블로 구성된 것을 특징으로 하는 무선 인터넷용 와이파이 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템.
제7항에 있어서,
상기 신호 변환부는 IEEE 802.11n에 따라 다중 입출력을 가지는 WiFi 모듈을 적어도 1개 이상 결합하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선 인터넷용 와이파이 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템.
제7항에 있어서,
상기 각 이동통신 신호는 2G 이동통신 신호, 3G 이동통신 신호, 및 4G 이동통신 신호 중 적어도 하나 이상을 포함하는 이동통신 신호인 것을 특징으로 하는 무선 인터넷용 와이파이 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템.
제7항에 있어서,
상기 와이파이 장치의 상기 신호 입력부는 광 이더넷 신호를 입력하는 입력포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 인터넷용 와이파이 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템.
제7항에 있어서,
상기 와이파이 장치의 상기 신호 입력부는 입력된 이더넷 신호를 출력하는 출력포트를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 인터넷용 와이파이 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템.
제7항에 있어서,
상기 와이파이 장치는, 상기 신호 입력부의 이동통신 신호 입력포트가 2개로 구성되고, 상기 신호 출력부의 상기 출력포트가 2개로 구성되며, 상기 입력 포트와 상기 출력 포트는 물리적으로 서로 대향하는 2개의 측면에 각각 형성된 것을 특징으로 하는 무선 인터넷용 와이파이 장치를 이용한 무선 인터넷 시스템.