KR101542922B1 - 파라미터에 기반하는 ｍ２ｍ 통신 네트워크 구성 - Google Patents

파라미터에 기반하는 ｍ２ｍ 통신 네트워크 구성 Download PDF

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KR101542922B1
KR101542922B1 KR1020130062708A KR20130062708A KR101542922B1 KR 101542922 B1 KR101542922 B1 KR 101542922B1 KR 1020130062708 A KR1020130062708 A KR 1020130062708A KR 20130062708 A KR20130062708 A KR 20130062708A KR 101542922 B1 KR101542922 B1 KR 101542922B1
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Abstract

본 발명은 기기 간 통신 방법에 관한 것으로서, 소정의 범위 내의 주변 단말, BS(Base station), 또는 AP(Access Point)로부터 통신 방식 결정을 위한 파라미터를 수신하는 단계, 수신한 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 판단하는 단계, 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 파라미터 및 주파수 사용 여부를 이용하여 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계, 및 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능하지 않은 경우, 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계를 포함함으로써, 단말의 전력 소모 및 주파수 자원의 사용의 효율을 높일 수 있다.

Description

파라미터에 기반하는 Ｍ２Ｍ 통신 네트워크 구성{M2M topology based on parameters}
본 발명은 M2M 통신 망 구성에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파라미터를 이용하여 통신 방식을 결정하는 기기 간 통신 방법에 관한 것이다.
사물지능통신(Machine to Machine, 이하 M2M)이란, 방송통신위원회에서 “통신, 방송, 인터넷 인프라를 인간 대 사물, 사물 대 사물 간 영역으로 확대 연계하여 사물을 통해 지능적으로 정보를 수집, 가공, 처리하여 상호 전달하는 서비스”로 정의하였다.
M2M 통신은 Zigbee, bluetooth, Wi-Fi Direct 등과 같은 단거리 무선 기술을 이용하여 저비용, 저전력, 무선 단거리 데이터 전송이 가능하며, 기존의 WLAN, 3GPP 2G/3G/4G 등의 기존의 통신방식과 연계하여 데이터 전송이 가능하다. 또한 어플리케이션의 유형에 따라서 다양한 통신 방식이 존재할 수 있다.
이러한 상황에서 IEEE802.11 계열과 IEEE802.15 계열의 경우 각 표준에 따라서 동일한 주파수대역을 사용하는 경우가 많고, 통신 방식에 의해 간섭이 존재하게 된다.
M2M 단말의 경우 주로 고정된 위치에 존재하는 것을 가정하기 때문에 주변 단말, 기존의 인프라(BS, AP 등) 역시 고정된 위치에 존재하게 된다. 이러한 상황에서 단말이 통신을 위해 여러 통신 방식으로 데이터는 전송하여 통신 가능한 단말 혹은 기존의 인프라를 찾는 것은 단말의 소비 전력 및 주파수 자원의 사용이 지나치게 증대될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 첫 번째 과제는 다양한 이종 간의 통신 방식이 존재하는 M2M 통신에서의 문제점을 해결하기 위해서 단말이 통신 방식을 결정함으로써, 단말의 전력 효율 및 주파수 자원의 효율을 증대시키기 위한 기기 간 통신 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 두 번째 과제는 다양한 이종 간의 통신 방식이 존재하는 M2M 통신에서의 문제점을 해결하기 위해서 단말이 통신 방식을 결정함으로써, 단말의 전력 효율 및 주파수 자원의 효율을 증대시키기 위한 단말을 제공하는 것이다.
또한, 상기된 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 있다.
본 발명은 상기 첫 번째 과제를 달성하기 위하여, 소정의 범위 내의 주변 단말, BS(Base station), 또는 AP(Access Point)로부터 통신 방식 결정을 위한 파라미터를 수신하는 단계; 상기 수신한 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 판단하는 단계; 상기 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 상기 파라미터 및 주파수 사용 여부를 이용하여 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계; 및 상기 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능하지 않은 경우, 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계를 포함하는 기기 간 통신 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 통신 방식 결정을 위한 파라미터는, 기기 간 거리, 수신 신호의 세기, 또는 서비스 정보 중 하나 이상을 포함하고, 상기 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계는, 상기 파라미터를 이용하여 통신할 단말을 결정하는 단계; 및 상기 결정된 단말과의 통신에 이용될 수 있는 주파수 영역의 주파수 사용 여부를 판단하여 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계를 포함하며, 상기 통신할 단말을 결정하는 단계는, 소모전력을 최소화하기 위하여 상기 기기 간 거리가 가장 가까운 단말을 상기 통신할 단말로 결정하거나, 단말노드 간 전송 횟수를 최소화하기 위하여 상기 기기 간 거리가 가장 먼 단말을 상기 통신할 단말로 결정하고, 상기 통신할 단말은, 상기 서비스 정보에 따라 필요한 서비스를 제공하는 단말로 판단되는 단말 중 하나인 것을 특징으로 하는 기기 간 통신 방법일 수 있다.
상기 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 상기 통신을 수행할 통신 방식으로 결정되는 통신 방식은,
본 발명의 실시예에 의하면, Wi-Fi direct, IEEE 802.11, IEEE 802.15.4g, 블루투스(Bluetooth), 또는 지그비(Zigbee) 중 하나인 것을 특징으로 하는 기기 간 통신 방법일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계는, 상기 셀룰러 망의 이용이 가능한 지 판단하여, 상기 셀룰러 망의 이용이 가능한 경우, 상기 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정하고, 상기 셀룰러 망의 이용이 불가능한 경우, 상기 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 다시 판단하는 것을 특징으로 하거나, 상기 수신한 파라미터에 통신 방식을 결정하는 정보가 포함되지 않은 경우, 피드백을 통해 상기 통신 방식을 결정에 필요한 정보를 포함하는 파라미터를 다시 수신하는 단계를 더 포함하는 통신 방법일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 수신한 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 판단하는 단계는, 상기 파라미터에 포함되어 있는 수신 신호의 세기가 임계값 이상이면 이용 가능한 통신 방식인 것으로 판단하고, 상기 파라미터는, 상기 주변 단말, 상기 BS(Base station), 또는 상기 AP(Access Point)로부터 수신한 Beacon 메시지 또는 Preamble 메시지에 포함되어 있고, 상기 주변 단말, BS, 및 AP의 각각의 수신 신호의 세기가 각각의 임계값 이상인지를 판단하여, 상기 주변 단말, BS, 및 AP를 이용하는 통신 방식이 이용 가능한 통신 방식인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 기기 간 통신 방법일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 상기 수신한 파라미터를 저장하고, 통신할 단말을 탐색할 지 또는 상기 저장된 파라미터에 포함된 단말정보를 이용하여 통신할 단말을 선택할 지 결정하는 단계; 상기 단말정보를 이용하여 통신할 단말을 선택할 것으로 결정한 경우, 상기 단말정보에서 후보단말이 있는지 판단하는 단계; 및 상기 후보단말이 있는 경우, 상기 단말정보를 이용하여 상기 후보단말 중 통신할 단말을 결정하는 단계를 더 포함하는 기기 간 통신 방법일 수 있다.
본 발명은 상기 두 번째 과제를 달성하기 위하여, 소정의 범위 내의 주변 단말, BS(Base station), 또는 AP(Access Point)로부터 통신 방식 결정을 위한 파라미터를 수신하는 통신부; 상기 수신한 파라미터를 저장하는 저장부; 및 상기 수신한 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 판단하고, 상기 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 상기 파라미터 및 주파수 사용 여부를 이용하여 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정하며, 상기 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능하지 않은 경우, 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 제어부를 포함하는 단말을 제공한다.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상기된 기기 간 직접 통신 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
본 발명에 따르면, 다양한 이종 간의 통신 방식이 공존하는 M2M 통신에서 이용 가능한 통신 방식을 판단하고, 최적의 통신 방식을 결정하여 단말과 통신함으로써, 단말의 전력 소모 및 주파수 자원의 사용의 효율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 블록도이다.
도 2a는 M2M 통신의 Usage Model의 예를 도시한 것이다.
도 2b는 각 통신방식에 따른 주파수 사용현황을 도시한 것이다.
도 2c는 통신 방식에 따른 근/원거리 통신의 방식을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기기 간 직접 통신방법의 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기기 간 직접 통신방법에서의 통신할 단말을 결정하는 방법의 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기기 간 직접 통신방법의 흐름도이다.
본 발명에 관한 구체적인 내용의 설명에 앞서 이해의 편의를 위해 본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안의 개요 혹은 기술적 사상의 핵심을 우선 제시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 기기 간 통신 방법은 소정의 범위 내의 주변 단말, BS(Base station), 또는 AP(Access Point)로부터 통신 방식 결정을 위한 파라미터를 수신하는 단계, 상기 수신한 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 판단하는 단계, 상기 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 상기 파라미터 및 주파수 사용 여부를 이용하여 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계, 및 상기 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능하지 않은 경우, 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계를 포함한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 범위가 이에 의하여 제한되지 않는다는 것은 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다. 아울러 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 본 발명과 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명 그리고 그 이외의 제반 사항이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 단말의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 단말(100)은 저장부(110), 제어부(120), 및 통신부(130)로 구성된다.
통신부(130)는 소정의 범위 내의 주변 단말, BS(Base station), 또는 AP(Access Point)로부터 통신 방식 결정을 위한 파라미터를 수신한다.
보다 구체적으로, 기기 간 통신은 기기 간 직접 통신을 통해 다른 단말과 통신할 수 있고, 또는 BS, AP를 통하여 다른 단말과 통신할 수 있다. 단말과 기기 간 직접 통신을 하는 경우와 BS, AP를 통하여 통신하는 경우, 이용할 수 있는 통신 방식은 상이하고, 주파수의 사정이나, 통신 방식에서 요구되는 스펙이나 환경에 따라 이용할 수 있는 통신 방식이 다를 수 있다. 이에 기기 간 통신을 위한 통신 방식 결정에 파라미터를 이용한다. 상기 파라미터는 주변 단말, BS, 또는 AP로부터 수신한다. 상기 파라미터는 상기 주변단말, BS, AP로부터 수신한 Beacon 메시지 또는 Preamble 메시지에 포함되어 있을 수 있다.
저장부(110)는 상기 수신한 파라미터를 저장한다.
보다 구체적으로, 통신부(130)에서 수신한 파라미터를 저장한다. 상기 저장된 파라미터는 제어부(120)에서 통신 방식을 결정하는데 이용한다.
제어부(120)는 상기 수신한 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 판단하고, 상기 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 상기 파라미터 및 주파수 사용 여부를 이용하여 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정하며, 상기 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능하지 않은 경우, 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정한다.
보다 구체적으로, 통신부(130)에서 수신한 파라미터를 이용하여 다양한 통신 방식 중, 이용 가능한 통신 방식을 판단한다. 상기 이용 가능한 통신 방식은 기기 간 직접 통신이 가능한 경우와 기기 간 직접 통신이 가능하지 않은 경우로 구분할 수 있다. 기기 간 직접 통신이 셀룰러 망을 이용하는 경우와 같이, 기기 간 직접 통신을 이용하지 않는 경우보다 전력 효율 및 주파수 자원의 효율이 높기 때문에, 기기 간 직접 통신을 우선적으로 판단한다. 상기 이용 가능한 통신 방식을 판단한 결과, 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 상기 파라미터 및 주파수 사용 여부를 이용하여 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정한다. 상기 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 상기 통신을 수행할 통신 방식으로 결정되는 통신 방식은 Wi-Fi direct, IEEE 802.11, IEEE 802.15.4g, 블루투스(Bluetooth), 또는 지그비(Zigbee) 중 하나일 수 있다. 상기 통신 방식 이외 기기간 통신에 이용될 수 있는 다른 통신 방식 중 하나일 수 있다. 하지만, 기기 간 직접 통신이 가능하지 않은 경우, 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정한다.
상기 통신 방식 결정을 위한 파라미터는, 기기 간 거리, 수신 신호의 세기, 또는 서비스 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 통신 방식을 결정할 수 있는 파라미터로 기기 간 거리, 수신 신호의 세기, 또는 서비스 정보 중 하나 이상을 이용할 수 있다. 상기 기기 간 거리는 단말의 위치 정보를 이용하여 알 수 있고, 수신 신호의 세기는 상기 파라미터를 수신함에 있어 상기 파라미터가 포함된 신호의 세기를 이용하여 알 수 있다.
제어부(120)는 상기 수신한 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 판단함에 있어서, 상기 파라미터에 포함되어 있는 수신 신호의 세기가 임계값 이상이면 이용 가능한 통신 방식인 것으로 판단할 수 있다. 상기 파라미터는 상기 주변 단말, 상기 BS(Base station), 또는 상기 AP(Access Point)로부터 수신한 Beacon 메시지 또는 Preamble 메시지에 포함되어 있고, 상기 주변 단말, BS, 및 AP의 각각의 수신 신호의 세기가 각각의 임계값 이상인지를 판단하여, 상기 주변 단말, BS, 및 AP를 이용하는 통신 방식이 이용 가능한 통신 방식인지를 판단할 수 있다.
수신 신호의 세기는 크게 PBS(BS로부터의 수신 신호의 세기), PAP(근처의 AP로부터의 수신 신호의 세기), PDi(주변의 단말로부터의 수신 신호의 세기)로 분류할 수 있고, 통신 가능하다고 판단되는 신호의 세기 임계값을 각 수신 신호에 따라 정하여 3가지 수신 신호 각 경우에서 그 값이 임계값 이상일 경우, 해당 통신 방식은 이용가능하다고 판단할 수 있다. 상기 임계값은 단말마다 미리 설정되어 있을 수 있고, 통신환경에 따라 달라질 수 있으며, 사용자에 의해 설정될 수도 있다.
상기 수신한 파라미터에 통신 방식을 결정하는 정보가 포함되지 않은 경우, 피드백을 통해 상기 통신 방식을 결정에 필요한 정보를 포함하는 파라미터를 다시 수신할 수 있다. 단말의 스펙, 환경, 또는 사용자의 통신 요구 조건에 따라 통신 방식을 결정하는 정보는 다를 수 있다. 상기 수신한 파라미터에 통신 방식을 결정하는 정보가 포함되지 않은 경우, 상기 파라미터를 수신한 단말, BS, 또는 AP에 피드백을 보내, 상기 통신 방식을 결정에 필요한 정보를 포함하는 파라미터를 다시 수신할 수 있다.
제어부(120)는 상기 파라미터를 이용하여 통신할 단말을 결정하고, 상기 결정된 단말과의 통신에 이용될 수 있는 주파수 영역의 주파수 사용 여부를 판단하여 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정할 수 있다. 소모전력을 최소화하기 위하여 상기 기기 간 거리가 가장 가까운 단말을 상기 통신할 단말로 결정하거나, 단말노드 간 전송 횟수를 최소화하기 위하여 상기 기기 간 거리가 가장 먼 단말을 상기 통신할 단말로 결정할 수 있고, 상기 통신할 단말은, 상기 서비스 정보에 따라 필요한 서비스를 제공하는 단말로 판단되는 단말 중 하나일 수 있다. 다른 단말과 기기 간 통신을 수행하는 이유는 해당 단말과 특정 서비스를 이용하기 위한 것인바, 상기 서비스 정보에 따라 필요한 서비스를 제공하는 단말로 판단되는 단말만을 통신 대상 단말로 판단할 수 있다. 즉, 기기 간 통신이 가능한 단말 중 필요로 하는 서비스를 지원하는지 판단하고, 서비스가 이용 가능한 단말들 중 소모전력을 줄이기 위하여 가장 가까운 단말을 통신할 단말로 결정하거나, 상황에 따라 가장 먼 단말과 통신하여 기기 간 통신 시 가장 적은 노드로 통신을 할 수 있다. 통신 방식을 선택함에 있어서, 이용할 수 있는 주파수 영역에서 에너지 검출기를 이용하여 주파수 사용 여부를 판단하여, 주파수 사용에 의해 간섭을 받지 않도록 통신 방식을 결정할 수 있다. Wi-Fi direct, 블루투스(Bluetooth), 또는 지그비(Zigbee) 통신 방식으로 결정하는 경우, 단말과 기기간 직접 통신을 수행할 수 있다. IEEE 802.11을 통신 방식으로 결정하는 경우, IEEE 802.11 계열의 AP를 통해 통신을 수행할 수 있고, IEEE 802.15.4g를 통신 방식으로 결정하는 경우, IEEE 802.15.4g 계열의 단말과 통신하거나, AP를 통해 통신을 수행할 수 있다. BS를 통해 통신을 수행하는 것보다 IEEE 802.11 계열 또는 IEEE 802.15.4g 계열을 이용하여 통신하는 것이 전력 소비 측면에서 유리하며, Wi-Fi direct, 블루투스(Bluetooth), 또는 지그비(Zigbee) 통신 방식을 이용하여 기기 간 직접 통신을 수행하는 것이 더 유리하다. 또한, 기존의 셀룰러 망을 이용하여 통신을 수행할 경우 많은 수의 단말들을 가정하고 있는 M2M 통신에서 랜덤 억세스로 인한 네트워크의 과부하, 제어 신호의 부족, 단말의 전력 소비 등의 문제가 발생할 수 있다. 따라서 모든 단말이 셀룰러 망을 이용하여 근/원거리 통신을 하는 것에 비하여 이용 가능한 근거리 통신 방식을 통하여 주변 단말에게 신호를 전송하는 것이 상기 셀룰러 망을 통한 M2M 통신에서 문제점을 해결할 수 있다.
제어부(120)는 기기 간 직접 통신이 가능하지 않은 경우, 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정한다. 상기 셀룰러 망의 이용이 가능한 지 판단하여, 상기 셀룰러 망의 이용이 가능한 경우, 상기 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정하고, 상기 셀룰러 망의 이용이 불가능한 경우, 상기 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 다시 판단할 수 있다. 기기 간 직접 통신이 가능하지 않은 경우에는 셀룰러 망을 이용하여 통신을 수행한다. 하지만, 셀룰러 망 또한, 이용이 불가능한 경우에는 상기 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 다시 판단한다. 상기 파라미터는 기존의 파라미터를 이용하거나, 새로운 파라미터를 수신하여 이용할 수 있다.
제어부(120)는 상기 통신할 단말을 결정함에 있어서, 저장부(110)에 저장된 단말정보를 이용할 수 있다. 즉, 상기 수신한 파라미터를 저장하고, 통신할 단말을 탐색할지 또는 상기 저장된 파라미터에 포함된 단말정보를 이용하여 통신할 단말을 선택할지 결정하고, 상기 단말정보를 이용하여 통신할 단말을 선택할 것으로 결정한 경우, 상기 단말정보에서 후보단말이 있는지 판단하고, 상기 후보단말이 있는 경우, 상기 단말정보를 이용하여 상기 후보단말 중 통신할 단말을 결정할 수 있다.
상기 단말정보에는 P2P(Peer to Peer) IE(Information element), WSC(Wi-Fi Simple Configuration) IE 등을 포함될 수 있고, 상기 P2P IE에는 단말의 아이디(ID) 또는 Listen channel, Operation Channel 등이 포함될 수 있다. 또한, P2P IE에는 P2P Attribute information에 추가적으로 단말의 위치정보인 Device Positional information 및 수신 신호의 세기인 Signal Power information을 더 포함할 수 있다.
제어부(120)는 통신할 단말을 탐색하거나, 저장부(110)에 저장된 단말정보를 이용하여 통신할 단말을 선택할 지를 결정하고, 통신 가능한 단말로 분류된 후보단말에 단말의 위치 또는 신호의 세기를 이용하여 우선순위를 부여하여, 상기 우선순위에 따라 통신할 단말을 결정할 수 있다.
보다 구체적으로, 제어부(120)는 저장부(110)에 저장된 단말정보를 이용하여 통신할 단말을 결정한다. 상기 통신할 단말을 결정하는 방법으로 저장부(110)에 저장된 단말정보를 이용하여 통신할 단말을 선택하여 결정하거나 또는 주변 단말을 탐색함으로써 통신할 단말을 결정할 수 있다. 제어부(120)는 신호의 재전송을 위한 ACK 신호를 수신한 후보단말을 상기 통신 가능한 단말로 분류하거나, 상기 후보단말의 P2P IE(Peer to Peer Information-Element)에 포함된 단말의 위치정보 및 수신 신호의 세기를 이용하여 상기 통신 가능한 단말로 분류한다.
먼저, 저장부(110)에 저장된 단말정보를 이용하여 통신할 단말을 선택할 수 있다. 미리 정보를 알고 있는 단말의 정보를 이용하여 통신할 단말을 결정함으로써, 통신을 할 때마다 모든 단말을 탐색할 필요가 없고, 통신을 위해 새로운 정보를 송수신할 필요가 없는바, 단말 탐색의 시간 및 전력의 소모를 줄일 수 있다. 저장부(110)에 저장된 단말정보를 이용하여 통신할 단말을 선택할 것으로 결정한 경우, 상기 저장부(110)에 저장된 단말정보에서 후보단말이 있는지 판단한다. 상기 후보단말이 있는 경우, 상기 기 저장된 단말정보를 이용하여 상기 후보단말 중 통신할 단말을 결정한다. 만약, 상기 후보단말이 없는 경우, 저장부(110)에 저장된 단말정보가 아닌 단말 탐색을 통해 상기 통신할 단말을 결정한다.
상기 후보단말 중 통신할 단말을 결정하기 위하여, 상기 후보단말 중 통신 가능한 단말을 분류하고, 상기 통신 가능한 단말로 분류된 후보단말이 복수인 경우, 단말의 위치 또는 신호의 세기를 이용하여 우선순위를 부여하여, 상기 우선순위에 따라 통신할 단말을 결정할 수 있다. 상기 후보단말이 하나인 경우, 해당 후보단말을 상기 통신할 단말로 결정할 수 있다. 하지만, 후보단말이 복수인 경우, 후보단말 중 우선순위가 높은 후보단말을 상기 통신할 단말로 결정한다. 상기 우선순위는 상기 단말의 위치가 가까운 순서대로 상기 우선순위를 부여하거나 또는 상기 신호의 세기가 높은 순서대로 상기 우선순위를 부여할 수 있다.
상기 후보단말 중 통신 가능한 단말로 분류하기 위하여, 두 가지 방법을 이용할 수 있다. 신호의 재전송을 위한 ACK 신호를 수신한 후보단말을 상기 통신 가능한 단말로 분류하거나, 또는 상기 후보단말의 P2P IE(Peer to Peer Information-Element)에 포함된 단말의 위치정보 및 수신 신호의 세기를 이용하여 상기 통신 가능한 단말로 분류할 수 있다.
우선, 통신과정을 이용하여 통신 가능한 단말을 분류할 수 있다. 무선 단말 간의 통신에서 데이터를 송수신 시, 신호의 재전송을 위해 데이터를 전송한 이후, Ack (acknowledgement) 또는 Nack(non-acknowledgement) 신호를 상기 데이터를 수신한 단말로부터 수신한다. 데이터 송수신 시 Ack을 수신하였고 단말이 고정된 위치에 설치되어 있다면, 채널 환경이나 거리가 동일할 것이기 때문에, Ack 신호를 수신한 단말은 통신이 가능하다고 판단할 수 있다. 상기 통신 가능한 것으로 판단된 단말의 아이디를 수신된 신호 세기와 함께 저장부(110)에 저장한 뒤, 통신 가능한 단말로 분류할 수 있다. 상기 Ack 신호를 받은 후보단말이 하나라면 상기 후보단말을 통신할 단말로 결정할 수 있다. 만일 Ack신호를 전송받은 후보단말이 복수일 경우, 상기 수신된 ACK 신호의 세기가 가장 큰 후보단말에 우선 순위를 부여하고 상기 통신할 단말로 결정할 수 있다.
다음으로, P2P IE(Peer to Peer Information-Element)에 포함된 단말의 위치정보 및 수신 신호의 세기를 이용하여 상기 통신 가능한 단말로 분류할 수 있다. P2P IE의 P2P attribute information에서 추가적으로 전송한 Device Positional information과 Signal Power information을 이용하여 단말의 거리와 신호의 수신 신호 세기를 이용하여 단말이 통신이 가능하다고 판단하고, 통신 가능 단말로 분류하는 방법이다. 상기 단말의 거리가 임계 거리 이내이거나, 신호의 수신 신호 세기가 임계치 이상일 경우, 통신 가능한 단말로 분류할 수 있다. 단말의 거리를 이용하여 상기 통신할 단말을 결정할 경우, 노드를 줄이기 위하여, 단말과의 거리가 가장 먼 후보단말에 우선순위를 부여하거나, 적은 전력을 사용하기 위해 단말과의 거리가 가장 짧은 후보단말에 우선순위를 부여할 수 있다. 수신 신호의 세기로 후보단말을 분류할 경우, 수신 세기가 가장 높은 후보단말에게 우선 순위를 부여할 수 있다.
상기 통신할 단말을 결정한 후, 상기 결정된 단말에 초대 요청 메시지를 송신하고, 상기 초대 요청 메시지를 송신한 단말로부터 초대 응답 메시지를 수신하는 경우, 단말간 보안을 설정하며, 상기 보안이 설정된 단말과 통신을 수행한다.
상기 초대 요청 메시지를 송신하기 전에, 상기 통신할 단말을 결정된 후보단말에 송신요구(RTS, request to send)를 전송하고, 상기 통신할 단말을 결정된 후보단말로부터 송신가능(CTS, clear to send)를 수신한 경우에 상기 초대 요청 메시지를 송신하도록 할 수 있다. 통신 가능한 단말로 분류된 단말에 데이터 송신 요구(RTS, Request to send) 메시지를 전송하고, 송신가능(CTS, Clear to send) 메시지를 수신 받은 다음, 초대 요청 메시지를 전송할 수 있다. 상기 통신 가능한 단말이 많은 경우, 초대 요청 메시지 전송 중에 초대 요청 메시지를 수신하는 단말의 채널 상황이나 다른 단말과의 통신 등의 영향으로 초대 요청 메시지를 수신하지 못하더라도, 다른 통신 가능한 단말에 초대 요청 메시지를 송신하여 통신이 가능할 수 있지만, 통신 가능한 단말이 적을 경우, 초대 요청 메시지를 수신하는 단말이 없을 경우를 대비하여 송신요구, 송신가능 메시지를 송수신함으로써, 불필요한 초대 요청 메시지 전송을 피할 수 있다. 송신요구 메시지 전송 후, 통신 가능한 단말 중 송신가능 메시지를 전송하는 단말이 없는 경우 단말의 탐색과정부터 다시 시작하게 된다.
상기 단말간 보안은 WPS(Wi-Fi Protected Setup)을 통해 설정될 수 있다. WPS는 무선 망의 안전한 설치를 위한 표준으로 Wi-Fi 연합(Alliance)에 의해 제안되었으며, WPS를 통하여 단말간의 망 연결과정을 단순화하고, 망을 외부 공격으로부터 보호할 수 있다. WPS IE(Information Element)를 이용하여 단말은 서비스 탐색 요청 프레임 및 서비스 탐색 응답 프레임을 생성할 수 있고, 상기 프레임을 통하여 단말이 지원하는 서비스 정보를 판단할 수 있다.
제어부(120)는 상기 통신할 단말을 탐색할 것으로 결정하는 경우, 프로브(probe)를 송수신함으로써 통신 가능한 단말을 탐색하고, 상기 단말 탐색이 성공하면, 상기 탐색된 단말이 이전에 통신을 했던 단말인지 판단하며, 상기 탐색된 단말이 이전에 통신을 했던 단말인 경우, 상기 탐색된 단말을 통신할 단말로 결정할 수 있다. 상기 통신할 단말이 결정되면, 초대 요청 메시지를 송신하고, 단말간 보안을 설정한 후, 통신을 수행할 수 있다.
통신할 단말을 탐색할 것으로 결정하는 경우, 단말 탐색과정을 수행하여 통신할 단말을 결정한다. 두 단말의 탐색과정에서 전송하는 채널과 수신하는 채널이 다른 경우, 또는 동일 채널에서 시간차에 의하여 요청 프로브를 수신하지 못하는 경우 두 단말은 서로 탐색에 실패할 수 있고, 프로브를 계속 전송함으로써 전력 및 시간을 소비하는 문제점이 발생할 수 있다. 만약 동일한 그룹에 속해 있는 M2M 단말이 데이터 전송을 수행하고자 할 때마다 상기의 방법으로 단말의 탐색하게 되면 탐색 시간 소모 및 탐색에 단말의 전력 사용이 매우 비효율적일 수 있다. 따라서, 기 저장된 단말정보를 이용할 수 없는 경우, 단말 탐색을 수행하는 것이 효율적이다.
단말은 단말의 통신이 필요한 경우 단말 탐색을 시작하게 된다. 우선 IEEE 802.11의 모든 채널을 스캔(Scan) 함으로써, 주변에 이용 가능한 P2P(Pear to Pear) Group 및 IEEE 802.11 infrastructure network를 검색하게 된다. 주변에 이용 가능한 P2P(Pear-to Pear) Group 및 IEEE 802.11 infrastructure network가 없을 경우 주변의 다른 단말을 통해 통신을 위해 probe request를 임의 채널에 전송하게 된다. 이때 고정된 채널에서 probe request를 전송하는 것을 Search state라고 한다. probe request에는 P2P(Pear-to-Pear) IE(Information Element), WSC(Wi-Fi Simple Configuration) IE 등의 정보가 포함될 수 있다. P2P IE는 단말의 ID 또는 Listen Channel, Operating Channel 등의 정보를 포함할 수 있다. probe request를 전송한 단말은 특정 채널에서 다른 단말의 probe request을 수신하기 위하여 채널에서 대기하게 된다. 이를 Listen state라고 한다. 상기 probe request를 전송한 단말은 prober request를 수신한 단말로부터 probe response 메시지를 수신하게 된다. probe response frame에는 Operating channel 혹은 Listen channel을 전송할 수 있고, probe response에도 역시 P2P IE와 WSC IE가 포함되어 단말에게 전송되게 된다. 상기 단말이 probe response를 수신함으로써 단말의 탐색은 종료되게 된다.
M2M 통신에서는 단말이 주로 고정된 위치에서 통신을 하게 될 것을 가정한다. 따라서 단말간의 거리나 신호의 세기는 큰 변화가 없다. 또한, 동일한 사용자가 여러 개의 단말을 사용하여 기기 간 직접 통신을 이용하여 M2M 통신망을 이루는 경우, 단말 탐색의 편의성을 위하여 모든 단말을 동일한 채널로 설정할 수 있다. 상기와 같은 상황에서 단말의 탐색이 필요한 경우에만 단말의 탐색을 실시할 수 있다. 단말이 처음 설치 시 혹은 새로운 주변 단말의 출현을 알기 위해 주기적으로 단말을 탐색할 수 있다.
상기 위의 두 가지 탐색의 요구사항이 발생할 경우 단말의 탐색을 시작하게 된다. 단말의 탐색을 위해 Probe Request 메시지를 전송하게 된다. Probe Request에는 P2P IE, WSC IE를 포함할 수 있다. 상기 P2P IE에 추가적으로 단말을 결정하기 위한 파라미터를 추가로 전송하게 된다. 상기 파라미터에는 단말의 거리 정보와 단말 간의 채널 정보를 포함하게 된다.
상기 단말 탐색이 성공하면, 상기 탐색된 단말이 이전에 통신을 했던 단말인지 판단하며, 상기 탐색된 단말이 이전에 통신을 했던 단말인 경우, 상기 탐색된 단말을 통신할 단말로 결정하고, 초대 요청 메시지를 송신하며, 단말 간 보안을 설정한 후, 통신을 수행할 수 있다.
상기 탐색된 단말이 이전에 통신을 했던 단말이 아닌 경우, 단말 사이의 그룹 오너를 결정하고, 상기 그룹 오너가 결정되면, 상기 단말간 보안을 설정한 후,통신을 수행할 수 있다. Wi-Fi direct를 지원하는 단말을 상기 그룹 오너로 결정할 수 있다. 상기 탐색된 단말이 이전에 통신을 했던 단말이 아닐 경우, 두 단말사이에서 그룹 오너(GO,Group Owner)를 설정하게 된다. 그룹 오너란, Wi-Fi Direct에서 임시적으로 무선 랜과 마찬가지로 AP(Access Point) 역할을 할 단말을 의미한다. 상기 그룹 오너의 결정은 단말의 탐색을 마친 후에 Group Owner negotiation 메시지를 통하여 상기 메시지 안의 GO intent 정보를 통하여 결정할 수 있다. 상기 Go Intent 정보는 0~15의 값을 갖으며 값이 높을수록 그룹 오너가 될 가능성이 높다. 그룹 오너는 Wi-fi direct를 지원하는 단말만 형성될 수 있으며, 기존의 단말은 Client의 역할만 수행하게 된다.
상기 통신할 단말을 탐색할지 또는 저장부(110)에 저장된 단말정보를 이용하여 단말을 선택할지 결정함에 있어서, 저장부(110)에 저장된 단말정보가 없는 최초 통신이거나 새로운 단말을 탐색할 것으로 설정된 주기에 해당하는 경우 상기 통신할 단말을 탐색할 수 있다. 최초 통신을 수행하는 단말의 경우, 다른 단말과 정보를 송수신한 것이 없는 바, 저장부(110)에 저장된 단말정보가 없는 바, 필연적으로 단말 탐색과정을 거쳐야 기기 간 직접 통신이 가능하다. 또한, 단말의 이동이나, 새로운 단말의 유입이 있는 경우, 단말의 변화를 감지하기 위하여 단말 탐색을 수행할 수 있다. 단말 환경에 변화가 있음에도 기존 저장된 단말정보만을 이용하는 경우, 효율성이 떨어질 수 있는바, 미리 설정된 주기마다 주기적으로 단말을 탐색할 수 있다.
통신부(130)는 상기 통신 가능한 단말들과 상기 단말정보 및 신호를 송수신한다. 다른 단말과 데이터 정보 또는 각종 신호를 송수신한다. 단말 탐색을 위한 프로브, 단말정보, 초대 요청 메시지, 초대 응답 메시지, 송신요구, 송신가능, ACK 신호 등을 송수신할 수 있다. 통신부(130)는 IEEE 802.11의 표준의 방식과 동일하게 데이터 통신을 할 수 있다.
상기 P2P IE는 IEEE Std 802.11-2007에서 정의하였고, P2P IE의 구성 Field는 Element ID, Length, P2P Attributes 등으로 구성될 수 있다. P2P Attributes는 1 octet의 P2P Attribute ID field, 2 octets의 Length field, 가변 길이의 attribute-specific information field로 구성되어 있다. P2P IE frame은 최대 251 octets으로 구성된다. P2P IE에서 알 수 없는 또는 예약 속성 ID 값을 발견할 경우 P2P 장치는 해당 구문을 무시하고 나머지 필드의 구문을 해석한다. 하나 이상의 P2P IE는 하나의 프레임에 포함될 수 있다. P2P Attribute ID는 P2P Capability, P2P Device ID, Group Owner Intent, Listen channel, P2P Device Info 등으로 구성되어 있고, 19-220, 222-255 ID는 예약 속성으로 사용자의 필요에 따라서 추가 정보를 구성하여 보낼 수 있다. P2P Device info에는 P2P Device address, Config Methods, Primary Device Type, Device Name등을 포함할 수 있다. P2P Attribute ID definitions에서 19-220 및 222-225번의 Attribute ID는 Reserved로 추가적인 정보전송을 위해 예약되어 있다. 통신할 단말을 결정하기 위하여 19, 20번의 예약된 Attribute ID를 사용하여 Device Positional information, Signal Power Information을 추가로 전송한다. Device Positional Information에는 단말의 위치 정보가 포함되게 되고, Signal Power Information에는 채널을 통과한 후, 단말의 신호의 수신 파워 정보가 포함되어 전송되게 된다.
도 2a는 M2M 통신의 Usage Model의 예를 도시한 것이다. 다양한 통신 방법을 통해서 사물 간 통신을 할 경우 크게 3가지 통신 방법을 통해서 데이터를 송수신할 수 있다. 우선 상기의 단거리 무선 기술은 Zigbee, bluetooth, Wi-Fi Direct 등과 같은 단거리 무선 기술을 이용하여 기기 간 직접 통신을 할 수 있고, 구축된 인프라인 셀룰러(Cellular) 2G/3G/4G, Wi-Fi AP(Access Point) 등을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 도 2a에서 도시한 바와 같이 M2M 단말은 직접 통신을 통하여 다른 M2M Device와 통신할 수 있고, 혹은 BS(Base station), AP(Access Point)를 통하여 다른 M2M Device와 통신할 수 있다. M2M 단말은 근처의 단말에게 신호를 전송하고, 상기 단말이 전송한 신호를 수신한 단말은 Base Station에 상기 단말로부터 수신한 신호를 전송할 수 있다. 그 후, 단말은 상기 데이터를 송신한 단말이 원하는 단말에게 데이터를 전송할 수 있다. 단말이 근처의 M2M 단말에게 신호를 전송하고 상기 신호를 수신 받은 단말이 다시 신호를 또 다른 단말에게 전송하여, 그 과정을 반복함으로써 처음 데이터를 송신한 단말이 원하는 단말에게 데이터를 전송할 수도 있다.
단말이 전송할 단말 혹은 BS(Base Station), AP(Access Point)를 결정하여 상기의 과정과 같이 원하는 단말에게 데이터를 전송할 수 있다. 또는 BS에서 단말 간의 직접 통신을 결정하여 단말에게 단말 간 직접 통신을 하도록 제어 메시지를 전송하거나, 단말에게 BS을 통해 원하는 단말에게 기존의 셀룰러 망을 통해 데이터를 전송하게 할 수 있다. M2M 통신 상황에서 통신 방식의 결정은 단말이 결정하여 단말 간의 직접통신 혹은 BS, AP를 통한 통신을 할 수 있고, BS의 입장에서 셀 안의 간섭 및 전력제어를 위하여 단말 간의 직접 통신, 셀룰러 망을 이용한 통신을 결정 할 수 있다.
도 2b는 각 통신방식에 따른 주파수 사용현황을 도시한 것이다.
IEEE802.11과 IEEE802.15 계열의 경우 모두 비허가 주파수 대역을 사용하여 각 방식에 따라 통신하게 된다. IEEE 802.11 계열의 경우 모두 2400MHz의 주파수 대역을 사용하고 802.15.4 계열의 경우 추가적으로 915MHz와 868MHz의 주파수를 사용할 수 있다. M2M 통신의 경우 다양한 통신 방식이 사용 가능하다. 또한 도 2b에 도시한바와 같이 동일한 주파수 대역을 사용하는 경우가 많고, M2M 사용자의 요구에 따라서 적절한 통신방식을 사용하여 단말의 전력소모 및 주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있고, 혹은 주변의 기기가 동일 통신 방식을 사용할 때 주파수 대역을 옮겨서 사용함으로써 단말 간 간섭을 줄일 수 있다.
도 2c는 통신 방식에 따른 근/원거리 통신의 방식을 도시한 것이다.
3GPP에서는 M2M 통신을 기기 간 직접 통신을 지원하지 않고 기존의 2G/3G/4G 망을 이용하여 M2M 통신을 정의한다. 따라서 기존의 3GPP 2G/3G/4G 망을 이용하여 근/원거리 통신이 가능하다. 또한 기존의 WLAN을 이용하여 근거리의 M2M 장치에게 통신이 가능하고, IEEE802.15.4g은 SUN(Smart Utility Network)를 통하여 근/원거리 M2M 통신이 가능하며, Bluetooth / Zigbee / Wi-Fi Direct를 통하여 근처의 M2M 장치와 통신이 가능하다. M2M 단말은 통신하는 M2M 단말에 따라서 적절한 통신방식을 선택하여 통신함으로써, 단말의 소비전력, 주파수 사용의 효율성 등 여러 장점을 얻을 수 있다. 예를 들어, 한 가정에서 수도, 가스, 전기 등의 미터기의 정보를 취급할 경우 집안의 데이터 수집기에 근거리 통신 방식을 통해 정보를 수집하고, 데이터 수집기의 경우 3GPP 2G/3G/4G망 또는 SUN을 통하여 근/원거리 통신이 가능하다. 도 2c와 같이 통신 네트워크의 구성은 4가지 방식이 존재할 수 있고, 사용자에 요구에 따라서 다른 조합을 통해 통신이 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 기기 간 직접 통신방법의 흐름도이다.
310단계는 소정의 범위 내의 주변 단말, BS(Base station), 또는 AP(Access Point)로부터 통신 방식 결정을 위한 파라미터를 수신하는 단계이다.
보다 구체적으로, 다양한 통신 방식 중, 효율적인 통신 방식을 결정하기 위하여 파라미터를 이용한다. 이를 위하여, 소정의 범위 내의 주변 단말, BS(Base station), 또는 AP(Access Point)로부터 통신 방식 결정을 위한 파라미터를 수신한다. 상기 파라미터는 상기 주변 단말, BS(Base station), 또는 AP(Access Point)로부터 수신한 Beacon 메시지 또는 Preamble 메시지에 포함되어 있을 수 있다. 상기 수신한 파라미터에 통신 방식을 결정하는 정보가 포함되지 않은 경우, 피드백을 통해 상기 통신 방식을 결정에 필요한 정보를 포함하는 파라미터를 다시 수신하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 1의 통신부(130)에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 도 1의 통신부(130)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.
320단계는 상기 수신한 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 판단하는 단계이다.
보다 구체적으로, 310단계에서 수신한 파라미터를 이용하여 다양한 통신 방식 중 어떤 통신 방식이 이용 가능한지 판단한다. 제 1 항에 있어서, 상기 통신 방식 결정을 위한 파라미터는 기기 간 거리, 수신 신호의 세기, 또는 서비스 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 파라미터에 포함되어 있는 수신 신호의 세기가 임계값 이상이면 이용 가능한 통신 방식인 것으로 판단할 수 있다. 상기 주변 단말, BS, 및 AP의 각각의 수신 신호의 세기가 각각의 임계값 이상인지를 판단하여, 상기 주변 단말, BS, 및 AP를 이용하는 통신 방식이 이용 가능한 통신 방식인지를 판단할 수 있다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 1의 제어부(120)에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 도 1의 제어부(120)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.
330 단계는 상기 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 상기 파라미터 및 주파수 사용 여부를 이용하여 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계이다.
보다 구체적으로, 320단계의 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 상기 파라미터 및 주파수 사용 여부를 이용하여 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정한다. 상기 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 상기 통신을 수행할 통신 방식으로 결정되는 통신 방식은, Wi-Fi direct, IEEE 802.11, IEEE 802.15.4g, 블루투스(Bluetooth), 또는 지그비(Zigbee) 중 하나일 수 있다. 본 단계에 대해서는 도 4에서 자세히 설명하도록 한다. 또한, 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 1의 제어부(120)에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 도 1의 제어부(120)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.
340단계는 상기 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능하지 않은 경우, 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계이다.
보다 구체적으로, 320단계의 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능하지 않은 경우, 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정한다. 상기 셀룰러 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정함에 있어서, 상기 셀룰러 망의 이용이 가능한 지 판단하여, 상기 셀룰러 망의 이용이 가능한 경우, 상기 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정하고, 상기 셀룰러 망의 이용이 불가능한 경우, 상기 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 다시 판단할 수 있다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 1의 제어부(120)에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 도 1의 제어부(120)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기기 간 직접 통신방법에서의 통신할 단말을 결정하는 방법의 흐름도이다.
410단계는 상기 파라미터를 이용하여 통신할 단말을 결정하는 단계이다.
보다 구체적으로, 310단계에서 수신한 파라미터를 이용하여 통신을 수행할 단말을 결정한다. 소모전력을 최소화하기 위하여 상기 기기 간 거리가 가장 가까운 단말을 상기 통신할 단말로 결정하거나, 단말노드 간 전송 횟수를 최소화하기 위하여 상기 기기 간 거리가 가장 먼 단말을 상기 통신할 단말로 결정할 수 있고, 상기 통신할 단말은 상기 서비스 정보에 따라 필요한 서비스를 제공하는 단말로 판단되는 단말 중 하나일 수 있다.
상기 통신할 단말을 결정함에 있어서, 상기 수신한 파라미터를 저장하고, 통신할 단말을 탐색할 지 또는 상기 저장된 파라미터에 포함된 단말정보를 이용하여 통신할 단말을 선택할 지 결정하는 단계, 상기 단말정보를 이용하여 통신할 단말을 선택할 것으로 결정한 경우, 상기 단말정보에서 후보단말이 있는지 판단하는 단계, 및 상기 후보단말이 있는 경우, 상기 단말정보를 이용하여 상기 후보단말 중 통신할 단말을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 1의 제어부(120)에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 도 1의 제어부(120)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.
420단계는 상기 결정된 단말과의 통신에 이용될 수 있는 주파수 영역의 주파수 사용 여부를 판단하여 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계이다.
보다 구체적으로, 기기 간 통신을 수행하는 경우, 주파수의 방해를 피하기 위하여, 이미 특정 주파수가 사용되고 있는지를 판단한다. 본 단계에 대한 상세한 설명은 도 1의 제어부(120)에 대한 상세한 설명에 대응하는바, 도 1의 제어부(120)에 대한 상세한 설명으로 대신한다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기기 간 직접 통신방법의 흐름도이다.
단계 510에서 각 단말 또는 BS, AP가 이용 가능한 단말 및 단말 결정을 위한 파라미터(Parameter)를 송신한다. 상기 파라미터는 Beacon 메시지 또는 Preamble 메시지에 포함될 수 있고, 대기 중의 단말이 주기적으로 AP, BS로부터 송신될 수 있다. 상기 파라미터에는 기기 간 거리, 수신 신호의 파워, 서비스 정보 등이 포함될 수 있다. 상기 수신된 파라미터를 통하여 단말은 통신방식을 결정하게 된다.
단계 520에서 단말은 상기 단계 510에서 각 단말, BS, AP로부터 파라미터를 수신하게 된다. 파라미터의 내용은 메시지를 수신하는 단말이 요구에 따라서 다르기 때문에 피드백 과정을 통하여 다른 정보를 포함할 수 있다. 피드백을 받은 각 단말, BS, AP 등은 다른 파라미터를 포함한 메시지를 다시 재전송하게 된다.
단계 530에서 단말은 주변에 이용 가능한 통신방식을 탐색하게 된다. 상기 단말 자체에서 지원하는 통신방식을 판단하게 되고, BS, AP 혹은 다른 단말로부터 정보를 담고 있는 파라미터를 포함한 메시지를 수신하면 주변의 단말이 우선 이용가능하다고 판단한다.
단계 530에서 단말은 수신받은 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 판단하게 된다. 수신받은 신호의 세기는 크게 BS로부터의 수신 신호의 세기, 근처의 AP로부터의 수신 신호의 세기, 주변의 단말로부터의 수신 신호의 세기로 분류될 수 있고, 통신 가능하다고 판단되는 신호의 세기 임계값을 각 수신 신호에 따라 정하여 3가지 수신 신호 각 경우에서 그 값이 임계값 이상일 경우, 해당 통신 방식은 이용가능하다고 판단한다.
단계 530에서 단말의 수신 신호의 세기는 시간에 따라 바뀔 수 있기 때문에 시점에 따라서 이용 가능한 통신 방식이 달라질 수 있다.
단계 540에서 파라미터로부터 이용 가능한 통신 방식을 판단한 단말은 이용 가능한 통신 방식 중 기기 간 근거리 통신이 가능하면, 단계 551로 이동하고, 기기 간 근거리 통신이 가능한 단말이 존재하지 않은 경우 단계 552로 이동한다.
단계 551에서 단말이 기기 간 직접 통신이 가능한 경우 실제 이용 가능한 단말을 선택하게 된다. 우선 단말은 기기 간 직접 통신이 가능한 단말 중 자신이 요구하는 서비스를 지원하는지 판단하게 되고, 서비스가 이용 가능한 단말들 중 단말의 전력을 위해 가장 가까운 단말에게 신호를 전송하게 된다. 또는 사용자에 요구에 의하여 가장 먼 단말과 통신하여 기기 간 통신 시 가장 적은 노드로 통신을 할 수 있다.
단계 551에서 단말이 기기 간 직접 통신 방식을 선택할 경우 이용할 수 있는 주파수 영역에서 에너지 검출기로 주파수 사용 여부를 판단하여, 간섭을 받지 않도록 통신방식을 선택할 수 있다.
단계 561에서 단말은 상기 541 단계에서 선택된 방식인 Wi-Fi direct 방식을 이용하는 단말에 접속하여 데이터를 송수신하게 된다.
단계 562에서 단말은 상기 541 단계에서 선택된 방식에 의하여 IEEE802.11 계열의 AP에 접속하여 데이터를 송수신하게 된다.
단계 563에서 단말은 상기 541 단계에서 선택된 방식인 IEEE 802.15.4g 계열의 단말 혹은 AP 접속하여 데이터를 송수신하게 된다.
단계 563에서 단말은 상기 541 단계에서 선택된 방식인 Bluetooth 방식을 이용하는 단말에 접속하여 데이터를 송수신하게 된다.
단계 563에서 단말은 상기 541 단계에서 선택된 방식인 Zigbee 방식을 이용하는 단말에 접속하여 데이터를 송수신하게 된다.
단계 552에서 직접 통신이 가능한 단말이 없을 경우, 단말은 기존의 셀룰러 망을 이용할 수 있는지를 판단하게 되며, 단계 530에서 수신 신호의 세기가 낮을 경우 셀룰러 망을 사용할 수 없다고 판단할 수 있고, 단말 자체에서 셀룰러 망을 지원하지 않을 수도 있다. 셀룰러 망을 이용할 수 없을 경우 단계 530으로 이동하여 다시 사용가능한 통신 방식을 탐색하게 된다.
단계 552에서 단말이 셀룰러 망을 이용할 수 있다면 단말은 셀룰러 망에 연결되어 통신을 수행하게 된다.
M2M 통신을 모두 셀룰러 망을 이용하여 수행할 경우 다수의 기기를 가정하는 M2M 통신에서 접속 요청으로 인한 네트워크의 과부하, 많은 수의 단말을 제어하기 위한 제어 채널의 부족, 먼 거리의 통신을 위해 단말의 전력 소비 등의 문제점이 발생할 수 있다. 기기 간 직접 통신 또는 AP를 통한 근거리 통신을 통해 데이터를 송수신하는 것이 단말의 전력 소비 및 주파수 자원을 효율적으로 사용할 수 있게 한다.
원거리 통신의 경우 두 가지 방식(셀룰러 망, IEEE802.15.4g)에 모두 어태치(Attach) 메시지를 전송하면서 발생할 수 있는 전력 소모를 휴율적인 M2M 통신을 이용하는 단말이 파라미터의 정보를 통하여 통신 방식을 결정함으로써 줄일 수 있다.
본 발명의 실시예들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 단말
110: 저장부
120: 제어부
130: 통신부

Claims (14)

  1. 소정의 범위 내의 주변 단말, BS(Base station), 또는 AP(Access Point)로부터 통신 방식 결정을 위한 파라미터를 수신하는 단계;
    상기 수신한 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 판단하는 단계;
    상기 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 상기 파라미터 및 주파수 사용 여부를 이용하여 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계; 및
    상기 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능하지 않은 경우, 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계를 포함하고,
    상기 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계는,
    통신할 단말을 결정하는 단계; 및
    상기 결정된 단말과의 통신에 이용될 수 있는 주파수 영역의 주파수 사용 여부를 판단하여 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계를 포함하며,
    상기 통신할 단말을 결정하는 단계는,
    통신할 단말을 탐색할 지 또는 기 저장된 단말정보를 이용하여 통신할 단말을 선택할 지 결정하는 단계;
    상기 단말정보를 이용하여 통신할 단말을 선택할 것으로 결정한 경우, 상기 단말정보에서 후보단말이 있는지 판단하는 단계; 및
    상기 후보단말이 있는 경우, 상기 단말정보를 이용하여 상기 후보단말 중 통신할 단말을 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기기 간 통신 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 통신 방식 결정을 위한 파라미터는,
    기기 간 거리, 수신 신호의 세기, 또는 서비스 정보 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기기 간 통신 방법.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 통신할 단말을 결정하는 단계는,
    소모전력을 최소화하기 위하여 상기 기기 간 거리가 가장 가까운 단말을 상기 통신할 단말로 결정하거나, 단말노드 간 전송 횟수를 최소화하기 위하여 상기 기기 간 거리가 가장 먼 단말을 상기 통신할 단말로 결정하고,
    상기 통신할 단말은,
    상기 서비스 정보에 따라 필요한 서비스를 제공하는 단말로 판단되는 단말 중 하나인 것을 특징으로 하는 기기 간 통신 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 상기 통신을 수행할 통신 방식으로 결정되는 통신 방식은,
    Wi-Fi direct, IEEE 802.11, IEEE 802.15.4g, 블루투스(Bluetooth), 또는 지그비(Zigbee) 중 하나인 것을 특징으로 하는 기기 간 통신 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 단계는,
    상기 셀룰러 망의 이용이 가능한 지 판단하여, 상기 셀룰러 망의 이용이 가능한 경우, 상기 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정하고,
    상기 셀룰러 망의 이용이 불가능한 경우, 상기 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 다시 판단하는 것을 특징으로 하는 기기 간 통신 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신한 파라미터에 통신 방식을 결정하는 정보가 포함되지 않은 경우,
    피드백을 통해 상기 통신 방식을 결정에 필요한 정보를 포함하는 파라미터를 다시 수신하는 단계를 더 포함하는 기기 간 통신 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 수신한 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 판단하는 단계는,
    상기 파라미터에 포함되어 있는 수신 신호의 세기가 임계값 이상이면 이용 가능한 통신 방식인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 기기 간 통신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 파라미터는,
    상기 주변 단말, BS(Base station), 또는 AP(Access Point)로부터 수신한 Beacon 메시지 또는 Preamble 메시지에 포함되어 있고,
    상기 주변 단말, BS, 및 AP의 각각의 수신 신호의 세기가 각각의 임계값 이상인지를 판단하여, 상기 주변 단말, BS, 및 AP를 이용하는 통신 방식이 이용 가능한 통신 방식인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 기기 간 통신 방법.
  10. 삭제
  11. 제 1 항, 제 2 항, 및 제 4 항 내지 제 9 항 중에 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
  12. 소정의 범위 내의 주변 단말, BS(Base station), 또는 AP(Access Point)로부터 통신 방식 결정을 위한 파라미터를 수신하는 통신부;
    상기 수신한 파라미터를 저장하는 저장부; 및
    상기 수신한 파라미터를 이용하여 이용 가능한 통신 방식을 판단하고, 상기 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능한 경우, 상기 파라미터 및 주파수 사용 여부를 이용하여 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정하며,
    상기 이용 가능한 통신 방식 판단 결과, 기기 간 직접 통신이 가능하지 않은 경우, 셀룰러 망을 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 제어부를 포함하며,
    상기 제어부는,
    통신할 단말을 탐색하거나, 상기 저장부에 기 저장된 단말정보를 이용하여 통신할 단말을 선택할 지를 결정하고, 상기 기 저장된 단말정보를 이용하여 통신할 단말을 선택할 것으로 결정한 경우, 상기 단말정보에서 후보단말이 있는지 판단하고, 상기 후보단말이 있는 경우, 상기 단말정보를 이용하여 상기 후보단말 중 통신할 단말을 결정하는 것을 특징으로 하는 단말.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 통신 방식 결정을 위한 파라미터는,
    기기 간 거리, 수신 신호의 세기, 또는 서비스 정보 중 하나 이상을 포함하고,
    상기 제어부는,
    상기 파라미터를 이용하여 통신할 단말을 결정하고, 상기 결정된 단말과의 통신에 이용될 수 있는 주파수 영역의 주파수 사용 여부를 판단하여 상기 이용 가능한 통신 방식 중 통신을 수행할 통신 방식을 결정하는 것을 특징으로 하는 단말.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    소모전력을 최소화하기 위하여 상기 기기 간 거리가 가장 가까운 단말을 상기 통신할 단말로 결정하거나, 단말노드 간 전송 횟수를 최소화하기 위하여 상기 기기 간 거리가 가장 먼 단말을 상기 통신할 단말로 결정하고,
    상기 통신할 단말은,
    상기 서비스 정보에 따라 필요한 서비스를 제공하는 단말로 판단되는 단말 중 하나인 것을 특징으로 하는 단말.
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