KR101636476B1 - 드론을 이용한 네트워크 서비스 제공 방법 및 그 장치 - Google Patents

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Abstract

드론편대 기반 네트워크 서비스 제공방법이 개시된다. 본 발명의 드론편대기반 네트워크 서비스 제공 방법은 상기 드론이 상기 지상 제어 장치(GCS)의 무선 라우터로부터 상기 드론 편대로 구성된 서브넷 내에서의 네트워크 연결 정보를 할당받는 단계; 상기 드론이 상기 네트워크 연결 정보에 의거하여, 패킷을 전달하는 단계; 및 사용자 단말이 상기 서브넷에 접속한 경우, 상기 드론이 상기 지상 제어 장치(GCS)로부터 상기 사용자 단말의 네트워크 연결 정보를 할당받아 상기 사용자 단말에게 전달하는 단계를 포함한다.

Description

드론을 이용한 네트워크 서비스 제공 방법 및 그 장치{APPARATUS AND METHOD FOR PROVIDING NETWORK SERVICE USING DRONE}
본 발명은 드론을 이용한 네트워크 서비스 제공 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 특히 물리적인 한계로 네트워크 서비스가 제한되거나, 그 품질이 저조한 네트워크 음영지역에 대하여 효과적으로 네트워크 서비스를 제공하는 드론을 이용한 네트워크 서비스 제공 방법 및 그 장치에 관한 것이다.
재난 지역이나 급격하게 인파가 몰린 지역, 전쟁 지역, 산악 지역의 경우 기지국이 정상적으로 동작하기 어려운 환경이거나, 기지국의 부재 등으로 인하여 네트워크 서비스가 제대로 제공되지 못하고 있다. 이러한 현실은 단순한 불편함을 넘어 사용자들의 안전 보장과도 관련된다. 예를 들어 지진, 전쟁, 항공기 사고와 같은 대형 재난이 발생한 상황에서 인터넷 서비스의 가능 여부는 인명 구조에 직접적인 영향을 끼친다.
따라서 이와 같이 네트워크 서비스가 제대로 제공되지 않는 네트워크 음영지역들에 대하여 네트워크 서비스를 제공하려는 다양한 시도들이 이루어지고 있다. 예를 들어, 이동형 기지국 등을 통하여 해당 지역에 네트워크 서비스를 제공하고자 하고 있으나 물리적인 한계로 서비스의 제공이 일부 지역으로 제한되거나, 그 품질이 저조한 경우가 대부분이다.
비행 가능한 물체를 이용하여 인터넷 서비스를 제공하려는 시도에는 구글(Google)의 룬(Loon) 프로젝트와 페이스북(Facebook)의 인터넷 보급 프로젝트가 존재한다. 구글(Google)의 룬(Loon) 프로젝트는 태양광으로 자가 발전하는 대형 열기구에 네트워크 서비스 장치를 부착하고, 이를 성층권으로 올려 보내어 아래에 위치한 사용자들에게 인터넷 서비스를 제공하려는 프로젝트이다. 아래에 위치한 사용자들은 별도의 송수신기를 이용하여 룬(Loon)들과 통신할 수 있으며, 룬(Loon)들은 서로 간의 통신을 통하여 백본으로 트래픽을 전달한다. 룬(Loon)들의 위치는 크게 변화하지 않으며, 이에 네트워크 구조는 단순한 정적 형태를 가진다. 페이스북(Facebook)사는 태양광으로 자가 발전하는 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)를 이용하여 인터넷이 보급되지 않은 지역에 네트워크 서비스를 제공하려는 프로젝트이다. 이 프로젝트 역시 기존 항공기의 고도보다 20km이상 높은 고도에서 비행하며 아래에 위치한 수백 km 범위의 지역에 인터넷 서비스를 제공하는 것을 목표로 한다.
한편, 재난 지역에 파견되어 긴급히 인터넷 서비스를 제공하기 위한 대표 서비스로는 시스코(Cisco)의 NERV(Network Emergency Response Vehicle)가 있다. NERV는 각종 네트워크 장비들을 갖춘 트럭의 형태를 지니며, 재난지역에 파견되어 신속하게 위성 통신 기반의 네트워크 서비스를 제공한다. 해당 서비스를 통하여 외부의 다양한 재난 대책 기관들과 해당 지역이 신속하게 연결 될 수 있도록 지향한다.
상기 구글(Google)의 룬(Loon) 프로젝트의 경우 매우 넓은 지역을 대상으로 하며, 열기구의 특성상 수평 이동이나 상하 이동이 제한된다. 더욱이 이 서비스를 이용하기 위해서는 별도의 네트워크 하드웨어를 지상에서 사용하여야 하는데, 재난 상황에서는 이러한 인프라가 파손되므로 재난 상황에 네트워크 서비스를 제공하는 데에는 적합하지 않다.
상기 페이스북(Facebook)의 프로젝트의 경우에도 구글(Google)의 룬(Loon) 프로젝트와 마찬가지로 넓은 지역을 대상으로 하며, 지상에 별도의 장치가 필요하기에 재난 상황에 적합한 네트워크는 구성될 수 없다.
또한 시스코(Cisco)의 NERV는 재난 지역에 네트워크 서비스를 제공할 수는 있으나, 그 목적이 재난 지역 내의 사용자들에게 서비스를 제공하기보다는 여러 재난 대책 기관들과 통신 가능한 거점을 만들어 주는 것에 더 의의가 있다. 또한, 지상을 따라 이동하는 한계로 인하여 재난 지역 전체에 네트워크 서비스를 제공하는 것이 제한되거나, 많은 시간이 소모된다는 단점이 있다.
한편, 드론(Drone)을 이용하여 재난 지역에 네트워크를 구성한다면 앞서 언급한 문제들은 해결될 수 있으나, 구체적으로 어떻게 네트워크를 구성할 것인가에 대한 기술은 존재하지 않는 상황이다.
따라서 본 발명은 네트워크 상황이 열악한 지역에 효과적인 네트워크 서비스를 제공하는 드론을 이용한 네트워크 서비스 제공 방법 및 그 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 네트워크 서비스 제공을 위한 네트워크 모듈을 포함하는 드론을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명은 상기 네트워크 서비스 제공을 위한 드론 편대 기반의 다양한 네트워크를 구성하여 네트워크 서비스를 제공하는 방법을 제공하고자 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법은 동적 호스트 설정 통신규약(DHCP) 기능이 탑재된 지상 제어 장치(GCS)의 제어를 받고, 편대를 구성하는 다수의 드론들을 이용하여 네트워크 서비스를 제공하는 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공방법에 있어서, 상기 드론이 상기 지상 제어 장치(GCS)의 무선 라우터로부터 상기 드론 편대로 구성된 서브넷 내에서의 네트워크 연결 정보를 할당받는 단계; 상기 드론이 상기 네트워크 연결 정보에 의거하여, 패킷을 전달하는 단계; 및 사용자 단말이 상기 서브넷에 접속한 경우, 상기 드론이 상기 지상 제어 장치(GCS)로부터 상기 사용자 단말의 네트워크 연결 정보를 할당받아 상기 사용자 단말에게 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 패킷 전달 단계는 상기 드론이 주변 드론과의 컨트롤 메시지 교환을 통하여 토폴로지를 변화시키고 그 경로 정보를 유지하는 라우팅 방식에 의해 패킷을 전달할 수 있다.
바람직하게는, 상기 패킷 전달 단계는 상기 드론이 브로드 캐스팅을 통한 리피팅 방식에 의해 패킷을 전달할 수 있다.
바람직하게는, 상기 사용자의 네트워크 연결 정보 전달 단계는 상기 드론이 인프라스트럭쳐(infrastructure) 모드로 생성된 네트워크 인터페이스를 통하여 상기 서브넷에 접속한 사용자 단말의 네트워크 연결 요청 정보를 브로드캐스팅하여 상기 지상 제어 장치(GCS)로 전달하는 단계; 및 상기 드론이 상기 드론들에게 할당된 네트워크 연결 정보와는 다른 범위의 네트워크 연결 정보를 할당받아 상기 사용자 단말에게 전달하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공방법은 지상 제어 장치(GCS)의 제어를 받고, 편대를 구성하는 다수의 드론들을 이용하여 네트워크 서비스를 제공하는 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공방법에 있어서, 상기 편대를 구성하는 다수의 드론들 중 동적 호스트 설정 통신규약(DHCP) 기능이 탑재된 마스터 드론이 상기 지상 제어 장치(GCS)의 무선 라우터로부터 네트워크 연결 정보를 할당받는 단계; 상기 마스터 드론이 상기 편대를 구성하는 다수의 드론들 각각의 네트워크 연결 정보를 할당하는 단계; 및 사용자 단말이 상기 드론 편대로 구성된 서브넷에 접속한 경우, 상기 마스터 드론이 상기 사용자 단말의 네트워크 연결 정보를 할당하여 상기 편대를 구성하는 다수의 드론들을 통해 상기 사용자 단말에게 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 마스터 드론은 상기 지상 제어 장치(GCS)와 적정 거리를 유지하여 상기 지상 제어 장치(GCS)와의 통신을 유지할 수 있다.
바람직하게는, 하나 이상의 편대가 구성된 경우, 상기 하나 이상의 편대들 각각에 포함된 마스터 드론이 해당 편대의 네트워크 연결 정보를 관리하여 편대 단위로 네트워크를 분할하고, 상기 마스터 드론을 통해 상기 하나 이상의 편대들 간의 통신을 유지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 마스터 드론은 하나의 메인 마스터 드론과 상기 메인 마스터 드론을 보조하는 보조 마스터 드론을 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공방법은 지상 제어 장치(GCS)의 제어를 받고, 동적 호스트 설정 통신규약(DHCP) 기능이 탑재되며, 편대를 구성하는 다수의 드론들을 이용하여 네트워크 서비스를 제공하는 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공방법에 있어서, 상기 드론이, 상기 지상 제어 장치(GCS)의 무선 라우터로부터 상기 드론 편대로 구 성된 서브넷 내에서의 네트워크 연결 정보를 할당받는 단계; 및 사용자 단말이 상기 드론 편대로 구성된 서브넷에 접속한 경우, 상기 사용자 단말과 가장 가까운 드론이 상기 사용자 단말의 네트워크 연결 정보를 할당하여 상기 사용자 단말에게 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 드론의 네트워크 연결 정보 할당 단계는 상기 드론 편대가 상기 지상 제어 장치(GCS)에 위치하는 시점에서, 상기 드론이 상기 지상 제어 장치(GCS)의 무선 라우터와의 정보 교환을 통해 상기 네트워크 연결 정보를 할당받을 수 있다.
바람직하게는, 상기 드론의 네트워크 연결 정보 할당 단계는 상기 드론 편대가 주행을 시작한 경우 상기 지상 제어 장치(GCS)에 연결된 드론들을 통하여 멀티-홉(multi-hop)으로 상기 드론이 상기 지상 제어 장치(GCS)의 무선 라우터와 정보 교환을 하여 상기 네트워크 연결 정보를 할당받을 수 있다.
바람직하게는, 상기 편대를 구성하는 다수의 드론들 중 제1 드론의 영향권에 있던 제1 사용자 단말이 제2 드론의 영향권으로 변경된 경우, 상기 제2 드론이 상기 제1 사용자 단말의 네트워크 연결정보 요청을 수신하는 단계; 상기 제2 드론이 상기 제1 사용자 단말에게 새로운 네트워크 연결정보를 할당하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 네트워크 모듈을 포함하는 다수의 드론들을 이용하여 편대를 구성한 후, 이들을 재난 지역과 같이 네트워크 상황이 열악한 지역에 신속하게 파견하여 해당 지역에 네트워크 서비스를 제공하도록 함으로써, 재난 지역과 같이 네트워크 상황이 열악한 지역에 효과적으로 네트워크 서비스를 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명을 구현하기 위해 사용된 드론을 예시한 도면이다.
도 2는 도 1에 예시된 드론에 탑재되어 네트워크 서비스를 제공하는 네트워크 모듈의 구조를 예시한 도면이다.
도 3은 본 발명이 적용된 드론 네트워크에서 드론들의 채널 사용 현황의 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 적용된 드론 네트워크에서 3차원으로 형성된 논리적인 토폴로지 구조의 예를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공을 위한 네트워크 구조의 예를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법에 대한 처리 절차를 예시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공을 위한 네트워크 구조의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법에 대한 처리 절차를 예시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공을 위한 네트워크 구조의 예를 도시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법에 대한 처리 절차를 예시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법에 대한 처리 절차를 예시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법에 대한 처리 절차를 예시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 발명에 적용된 드론은 UAV(Unmanned Aerial Vehicle), 무인 비행선, 무인 비행체 등 사람이 탑승하지 않고 원격으로 조종하거나 사전 정보에 따라 비행하는 모든 비행체를 포함하며, 도 1에 그 예가 도시되어 있다.
도 1은 본 발명을 구현하기 위해 사용된 드론을 예시한 도면이다. 도 1을 참조하면, 드론(100)은 특정 영역 상부에서 비행을 하며 해당 영역에 포함된 단말들에게 네트워크 서비스를 제공하되, 다수의 드론들과 함께 편대를 구성하는 것이 바람직하다. 이 때, 드론 편대란 하나의 큰 임무를 수행하기 위하여 공동으로 임무를 처리하는 드론들의 묶음을 말하는 것으로서, 드론들을 단일 객체가 아닌 편대 단위로 관리함으로써 하나의 드론이 단독으로 수행하기 힘든 임무를 수행할 수 있도록 한다.
이러한 드론들은 대부분 텔레메트리(telemetry)를 이용하여 원격 조종기, 혹은 지상 제어 장치(Ground Control Station, 이하 'GCS'라 칭함)와 통신한다. 이는 일반적으로 사용되는 인터넷 망과는 별개의 망으로써 대역폭 등이 매우 제한되기 때문이다. 따라서 드론을 이용하여 네트워크 서비스를 제공하기 위해서는 별도의 네트워크 모듈이 요구되는데, 상기 네트워크 모듈은 기존의 단순한 형태의 무선 통신을 제공함과 동시에 사용자와의 통신과 드론간의 통신이 병렬적으로 지원되어야 하므로 차별화된 구조가 요구된다. 이러한 네트워크 모듈 구조의 예가 도 2에 예시되어 있다.
도 2는 도 1에 예시된 드론에 탑재되어 네트워크 서비스를 제공하는 네트워크 모듈의 구조를 예시한 도면으로서, 도 2를 참조하면 드론에 탑재된 네트워크 모듈은 다수의 무선 통신 인터페이스들(Comm. interface 1, Comm. interface 2, Comm. interface 3, … )(110), 패킷 처리부(Processing Unit)(130), 운영체제(Operating System)(140) 및 네트워크 관리 모듈(Network management software)(150)을 포함한다.
다수의 무선 통신 인터페이스들(110)은 다수의 드론들 간에 또는 드론과 사용자 단말들 간에 무선 통신 인터페이스를 제공한다. 이를 위해 다수의 무선 통신 인터페이스들(110)은 각각 물리적인 구분과 가상적인 구분 모두를 포함하며, 와이파이(WiFi), 지그비(Zigbee), Z-wave, 3G, LTE, WiMax 등 상황에 맞는 어떠한 통신 장비도 적용할 수 있다. 한편 다수의 무선 통신 인터페이스들(110) 각각은 다른 인터페이스들과 분리된 용도로 사용된다. 예를 들어, 다수의 무선 통신 인터페이스들(110) 중 하나는 자신의 영역에 위치한 사용자들이 연결할 수 있는 지점으로 사용하여 사용자들 각각과 데이터를 주고받는 역할을 수행하고, 다수의 무선 통신 인터페이스들(110) 중 다른 하나는 다른 드론들과의 통신을 위하여 사용될 수 있다. 만약 해당 인터페이스가 애드-혹(ad-hoc) 모드로 활성화되어 있는 경우, 최소 하나의 인터페이스가 요구되며, 채널 분할을 통한 주파수 효율 증대 기술을 접목시킨 경우 분할 주파수 개수(n) 만큼 인터페이스가 요구되게 된다. 또한, 해당 인터페이스를 인프라 스트럭쳐(infrastructure) 모드로 활성화시키고 다른 드론들이 자신에게 연결될 수 있도록 구성하는 경우에는 이를 위하여 최소 2개의 인터페이스가 요구된다. 이 때, 하나의 인터페이스는 다른 드론들이 자신에게 연결을 할 수 있도록 해주는 인프라 스트럭쳐(infrastructure) 모드로 동작하며, 다른 하나는 다른 드론의 인터페이스에 스테이션(station)으로써 연결하는 역할을 수행한다. 한편, 주파수를 분할하는 기술이 접목되지 않은 경우 하나의 인터페이스에서 가상 인터페이스를 생성하여 이 두 가지 역할을 모두 수행할 수 있으며, 주변에 위치한 n개의 드론들이 모두 다른 주파수 대역을 사용하고 있는 경우에는 물리적인 인터페이스로써 이들이 분리되어 있어야 한다. 주변 여러 드론과 연결하기 위해서는 그 수만큼의 인터페이스가 필요하며, 동일 주파수 대역일 경우 가상인터페이스로 대체하여 하드웨어적인 제약을 줄인다. 한편, 백본 네트워크가 위치한 GCS, 혹은 기지국(base station)과 연결되는 드론의 경우에는 추가적인 무선 통신 인터페이스가 요구된다. 상기 추가적인 무선 통신 인터페이스는 GCS의 백본 네트워크에 연결되어 게이트웨이로 동작하거나, egg, LTE, 3G 모듈 등을 이용하여 닿을 수 있는 거리에 있는 백본 네트워크와 통신할 수 있도록 한다. 특정 넷-드론(Net-Drone) 자체가 소형/경량화된 기지국(base station) 모듈을 장착하여 셀 네트워크(cell network)에서의 기지국(base station)의 역할을 수행할 수도 있다. 이를 통하여 대상 지역에 네트워크 서비스가 지원 가능해 진다. 혹은 경량화 된 GCS가 마스터(master) 드론에 탑재되어 지능적으로, 자발적으로 다른 드론들을 제어하는 것 또한 가능하다.
또한, 다수의 무선 통신 인터페이스들(110)은, 각각 채널 활용도를 높이고 무선 송출 에너지를 효율적으로 사용하기 위해, 안테나(Antenna)(120)를 포함하는 것이 바람직하며, 이들 안테나(Antenna)(120)는 지향성 안테나 형태인 것이 바람직하다. 이는 3차원으로 구현되는 드론 네트워크상에서는 사용자와 드론의 고도가 명확히 구분되어 있으므로 단순한 지향성 안테나 만으로도 이들을 효율적으로 분리시킬 수 있기 때문이다. 즉, 사용자와 드론간의 통신을 위한 인터페이스의 경우 아래로만 무선 신호를 발생시키는 것이 주파수 활용 관점에서 훨씬 효율적이며, 드론들 간의 통신을 위한 인터페이스의 경우에는 목적 드론이 위치한 방향, 혹은 위치할 것으로 예측되는 부분으로만 신호를 보냄으로써 다른 통신에 미치는 영향을 줄일 수 있다. 더불어, 지향성 안테나를 활용함으로써 동일한 에너지로도 더 멀리, 혹은 더 강하게 신호를 보내는 것이 가능해 짐으로써 통신 효율을 비약적으로 향상시킬 수 있다.
또한 다수의 무선 통신 인터페이스들(110)은, 사용자와의 통신과 드론들 간의 통신이 공존할 경우 통신 성능이 크게 저하되는 것을 방지하기 위해, 주파수 분리 배치 기술을 사용할 수 있다. 즉, 다수의 무선 통신 인터페이스들(110)은 각각 서로 다른 제1 및 제2 주파수 대역을 할당받아 사용할 수 있다. 예를 들어, IEEE 802.11n 기술의 경우 2.4GHz대역과 5GHz대역의 통신을 모두 지원하므로, 이 경우 사용자와 드론 사이의 통신은 장애물의 영향을 줄이기 위하여 2.4GHz대역 내의 채널들로 통신을 하고, 드론 간 통신은 LOS임을 감안하여 5GHz 대역에 위치한 채널들을 이용하여 통신을 함으로써 채널 활용도를 향상시킬 수 있다.
한편, 다수의 무선 통신 인터페이스들(110)은, 드론들과의 통신을 위해 할당된 제2 주파수 대역(예컨대, 5GHz)에 위치한 채널들 중 분산 배치된 채널을 이용하여 다른 드론들과의 통신을 수행하되, 인접한 다른 드론들과 서로 다른 채널을 이용하는 것이 바람직하다. 이는 드론들 간 연결에 사용되는 채널을 다양하게 하는 것이 아니라, 사용자에게 서비스를 제공하는 네트워크 인터페이스의 채널 분배를 의미한다. 도 3은 이와 같이 주파수가 분산 배치된 예를 나타내고 있다. 도 3을 참조하면, 각 셀들에 인접한 셀들은 모두 다른 채널을 이용함을 알 수 있다. 예를 들어, 1번 채널(Ch.1)을 공통적으로 사용하는 3개의 드론들(10a, 10b, 10c)은 모두 다른 채널을 사용하는 다른 드론을 사이에 두고 연결됨을 알 수 있다.
패킷 처리부(130)는 다수의 무선 통신 인터페이스들(110)로부터 받은 각종 패킷들을 처리하기 위한 하드웨어로서, 상황과 목적에 따라 다양한 프로세싱 유닛이 폭넓게 사용 가능하다. 예를 들어 ARM 기반의 저전력, 소규모 유닛을 사용함으로써 무게와 에너지에 민감한 드론에게 주는 영향을 줄일 수 있다.
운영체제(140)는 하위 인터페이스들과 상위 어플리케이션(application)들을 연결하여 주며, 리눅스, 윈도우, 안드로이드 등 다양한 운영체제가 사용될 수 있다. 이들을 통하여 네트워크 관리 모듈(150)의 동작을 효과적으로 지원할 수 있다.
네트워크 관리 모듈(150)은 라우팅, 필터링 등의 다양한 드론 편대 네트워크 관리 기능을 수행한다.
도 4는 본 발명의 적용된 드론 네트워크에서 3차원으로 형성된 논리적인 토폴로지 구조의 예를 도시한 도면이다. 일반적으로 드론의 지리적 위치를 2차원 평면상의 x, y로 보았을 때, 주파수 대역이 z축으로 동작하여 도 4에 예시된 바와 같이 3차원 형태의 논리적인 토폴로지가 형성된다. 만약, 드론의 지리적 위치를 x, y, z의 3차원으로 본다면 주파수 축이 더해져서 4차원 형태의 네트워크 토폴로지 형성이 가능하다.
도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공을 위한 네트워크 구조의 예를 도시한 도면으로서, 모든 드론들(100a, 100b, 100c, 100d)과 사용자 단말(300a, 300b, 300c, 300d, 300e, 300f)이 동일 서브넷(A)에 속하는 구조의 예를 도시하고 있다. 이 경우 드론들에게 네트워크 연결정보(예컨대, IP주소)를 할당해 주는 동적 호스트 설정 통신 규약(Dynamic Host Configuration Protocol, 이하, DHCP라 칭함) 서버가 GCS(200A)에 탑재되어 있으며, 상기 GCS(200A)가 드론 편대와 사용자들의 네트워크 연결정보(예컨대, IP주소)를 모두 관리한다. 만약 해당 네트워크가 IP 주소가 아닌 다른 네트워크 연결 정보를 사용할 경우, GCS(200A)는 독자적인 네이밍(naming) 할당 시스템을 별도로 사용할 수 있다. 한편, 드론(100a, 100b, 100c, 100d)들에 장착된 네트워크 인터페이스들은 DHCP 기능을 갖지 않으며, 사용자로부터 DHCP 요청 메시지를 수신한 경우 이를 단순 브로드캐스팅 함으로써 상기 요청 메시지를 GCS(200A)까지 전달하고, GCS(200A)로부터 그 결과를 수신하여 사용자에게 제공한다.
이러한 구조의 네트워크는 네트워크 관련 처리를 GCS(200A)에서 총괄함으로써, 각 드론들(100a, 100b, 100c, 100d)이 수행해야 하는 네트워크 처리를 줄일 수 있으며, 모든 사용자들이 동일 서브넷에 속하여 있으므로 라우팅을 하지 않더라도 GCS(200A)까지 데이터를 전달하는 것이 가능하다. 또한 드론의 서비스 영역 내부에서 사용자끼리 통신을 할 때에도 동일 서브넷 마스크 내부에 사용자들이 모두 위치하므로 별도의 라우터를 거칠 필요 없이 쉽게 데이터를 전달할 수 있다. 상기 예시된 네트워크 구조에서는 사용자가 다른 드론의 아래로 이동하더라도 IP주소를 재 할당받을 필요가 없으며 사용자가 어느 드론 편대에 있더라도 고유 ID로 통신이 가능하므로 핸드오버(hand over)에 강한 특징을 갖는다. 또한 별도의 주소 변환 과정 없이 GCS로 패킷을 보낼 수 있다. 따라서 네트워크의 동작 구조가 단순해진다.
도 6은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법에 대한 처리 절차를 예시한 도면으로서, 드론 편대 기반 네트워크 서비스를 제공하기 위해 도 5에 예시된 구조의 네트워크를 형성하는 과정을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 상기 드론 편대 기반 네트워크 서비스를 제공하기 위해, 네트워크를 형성하는 과정은 다음과 같다.
먼저, 단계 S105에서, GCS(200A)는 백본 네트워크와 연결되어 있는 무선 라우터와 연결을 형성하는 드론(100)에게 상기 드론 편대로 구성된 서브넷 내에서의 네트워크 연결 정보(DR_IP)를 할당한다.
단계 S110에서는, 상기 네트워크 연결 정보(DR_IP)를 할당받은 드론(100)이 그 네트워크 연결정보(DR_IP)에 의거하여, 패킷을 전송한다. 이 때, 드론(100)은 편대 비행을 하며 주변 드론과의 컨트롤 메시지 교환을 통하여 토폴로지(topology)를 변화시키고 그 경로 정보를 유지하는 라우팅(routing) 방식 또는 브로드 캐스팅을 통한 리피팅(repeating) 방식을 활용한다.
단계 S115에서는, 사용자 단말(300)이 상기 서브넷에 접속한 후 드론(100)에게 네트워크 연결 정보 요청 메시지(Req_MSG)를 전송한다. 이 때, 사용자 단말(300)은 인프라스트럭쳐(infrastructure) 모드로 생성된 네트워크 인터페이스를 통하여 상기 서브넷에 접속하는 것이 바람직하다.
단계 S120에서는, 드론(100)이 상기 네트워크 연결 정보 요청 메시지(Req_MSG)를 브로드캐스팅하여 GCS(200A)로 전달한다.
단계 S125에서는, 상기 네트워크 연결 정보 요청 메시지(Req_MSG)를 수신한 GCS(200A)가 사용자 단말의 네트워크 연결 정보(User_IP)를 할당하여 드론(100)에게 전달한다.
단계 S130에서는, 드론(100)이 GCS(200A)로부터 수신한 사용자 단말의 네트워크 연결 정보(User_IP)를 사용자 단말(300)에게 전달한다. 상기 네트워크 연결 정보(User_IP)를 할당받은 사용자는 그 네트워크 연결정보(User_IP)를 이용하여 외부와 인터넷 통신을 하게 되며, 드론 네트워크 내부에 위치한 다른 사용자와 통신 시에는 내부 IP 주소를 이용하여 빠르게 통신을 하게 된다. 이와 같이 네트워크 연결정보(User_IP)를 할당받은 사용자가 다른 드론 아래로 위치를 옮기게 된 경우에, 도 5에 예시된 바와 같은 네트워크 구조에서는 IP주소 재 할당이 일어나지 않는다. 이는 모두 동일한 서브넷에 속하기 때문이다.
한편, 도 6을 참조하면, 드론 편대의 생성 시점과 사용자가 네트워크 연결정보(User_IP)를 인가받는 시점이 다르다는 것을 알 수 있다. 따라서 GCS(200A)는 이러한 절차상 특성을 이용하여 사용자와 드론을 구분하도록 설정할 수 있다. 즉, GCS(200A)가 사용자 단말과 드론들 각각에게 할당할 주소의 범위를 서로 다르게 함으로써 그 주소 정보만을 가지고도 해당 장치가 사용자 단말인지 드론인지를 확인할 수 있도록 할 수 있다. 이들을 통하여 GCS(200A)는 드론에게만 전달되어야 하는 컨트롤 메시지 등을 간편하게 멀티캐스팅할 수 있으며, 브로드캐스팅에 비하여 불필요한 데이터 확산을 줄일 수 있는 장점이 있다.
이와 같이 사용자 단말과 드론들 각각에게 서로 다른 범위의 주소를 할당한 경우의 예가 도 7에 예시되어 있다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공을 위한 네트워크 구조의 다른 예를 도시한 도면이다. 도 7의 예에서는 4개의 섹션으로 구성된 네트워크 주소 중 4번째 섹션에 할당되는 값의 범위를 서로 다르게 함으로써, 드론과 사용자 단말을 구별할 수 있도록 하였다. 도 7을 참조하면, 드론의 경우 상기 4번째 섹션에 2~29번을 할당하고, 사용자들에게는 그 이후의 값(30~254)을 할당하였음을 알 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법에 대한 처리 절차를 예시한 도면으로서, 각 편대 내의 드론들과 사용자가 동일 서브넷에 속하는 구조의 네트워크를 형성하는 과정을 나타낸다. 이 구조에서는 DHCP 서버가, 편대를 이끄는 마스터(master) 드론에 의해서 관리되게 된다. 혹은 드론 편대 내에 존재하는 특정 DHCP 서버를 통하여 IP를 인가받는 방법 또한 존재 할 수 있다. 하지만 일반적으로, 마스터(master) 드론에 의해서 관리되는 경우가 드론 네트워크 게이트웨이와 DHCP가 함께 관리되는 경우이므로 성능 면에서 더 우수하다. 이를 위해, 드론 편대를 편성하는 과정에서 각 편대는 마스터(master) 드론을 정하고, 마스터(master) 드론은 GCS(200)와 무선으로 연결되어 나머지 드론들과 사용자의 IP를 관리하는 역할을 수행한다. 또한 이러한 네트워크 구조는 여러 편대가 작전을 수행하는 상황에서 편대별로 서브넷을 구분함으로써 네트워크 관리를 용이하게 해준다.
도 8을 참조하면, 상기 드론 편대 기반 네트워크 서비스를 제공하기 위해, 네트워크를 형성하는 과정은 다음과 같다.
먼저, 단계 S205에서, GCS(200)는 백본 네트워크와 연결되어 있는 무선 라우터와 연결을 형성하는 마스터 드론(100M)에게 상기 드론 편대로 구성된 서브넷 내에서의 네트워크 연결 정보(DR(M)_IP)를 할당한다. 이 때, 상기 마스터 드론(100M)은 GCS(200A)와 적정 거리를 유지하며 통신이 끊어지지 않도록 하고, 다른 편대들이 자신과의 통신(예컨대, multi-hop)을 유지할 수 있도록 편대를 전개시키는 것이 바람직하다.
단계 S210에서는, 마스터 드론(100M)이 편대를 구성하는 다수의 드론들 각각의 네트워크 연결 정보를 할당한다. 즉, 마스터 드론(100M)은 드론(100)의 네트워크 연결 정보(DR_IP)를 할당한 후 이를 드론(100)에게 전달한다.
단계 S215에서는, 사용자 단말(300)이 상기 서브넷에 접속한 후 드론(100)에게 네트워크 연결 정보 요청 메시지(Req_MSG)를 전송한다.
단계 S220에서는, 드론(100)이 상기 네트워크 연결 정보 요청 메시지(Req_MSG)를 마스터 드론(100M)에게 전달한다.
단계 S225에서는, 상기 네트워크 연결 정보 요청 메시지(Req_MSG)를 수신한 마스터 드론(100M)이 사용자 단말(300)의 네트워크 연결 정보(User_IP)를 할당하여 드론(100)에게 전달한다.
단계 S230에서는, 드론(100)이 상기 사용자 단말(300)의 네트워크 연결 정보(User_IP)를 사용자 단말(300)에게 전달한다.
이와 같이 본 발명의 제2 실시 예에서는 마스터 드론이 편대 단위로 드론들의 네트워크 연결 정보를 관리함으로써, 전체 네트워크를 편대 단위로 분할할 수 있다. 또한, 상기 네트워크에 연결된 사용자가 다른 드론 아래로 위치를 옮기게 된 경우 IP주소 재 할당은 일어나지 않는다. 이는 각 편대 내의 드론들과 사용자가 두 동일한 서브넷에 속하기 때문이다.
한편, 이러한 구조를 갖는 드론 네트워크에서, 하나 이상의 편대가 구성된 경우, 상기 하나 이상의 편대들 각각에 포함된 마스터 드론은 해당 편대의 네트워크 연결 정보를 관리하여 편대 단위로 네트워크를 분할하고, 상기 마스터 드론을 통해 상기 하나 이상의 편대들 간의 통신을 유지하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 네트워크 구조에서 상기 마스터 드론을 도와주는 보조 마스터 드론을 더 포함하고, 상기 보조 마스터 드론을 무선 라우터와 연결하는 것이 바람직하다. 이로 인해 상기 네트워크 구조에서 무선 라우터와의 연결지점을 늘리고, 마스터 드론의 통신 과부하를 줄일 수 있는 특징이 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공을 위한 네트워크 구조의 예를 도시한 도면으로서, 사용자들이 각각의 드론에 의해 관리되며, 드론들은 GCS를 통해 관리되는 네트워크 구조의 예를 도시하고 있다.
도 9에 예시된 네트워크 구조에서는 2가지 형태의 서브넷이 존재한다. 즉, 드론들 각각이 DHCP서버 기능을 이용하여 자신의 지역에 위치한 사용자들에게 IP주소를 할당함으로써 드론 단위로 생성되는 고유 서브넷들(AA, AC, AD)과, GCS(200)가 드론들(100Aa, 100Ab, 100Ac, 100Ad)에게 네트워크 연결 정보를 할당함으로써 생성되는 드론 서브넷(A)이 그것이다. 이 때, 각 드론은 자신의 고유 서브넷에 속한 사용자의 데이터가 드론 서브넷을 통하여 전달될 수 있도록 하기 위하여 NAT(network address translation) 기능을 보유하는 것이 바람직하다.
이러한 네트워크 구조에서는 각 사용자들이 지역적인 정보를 기준으로 별도의 서브넷으로 분리되므로 브로드캐스팅 트래픽들이 효과적으로 제한되어 네트워크 성능을 크게 향상시킬 수 있다. 드론들은 하나의 네트워크로 묶여 있으므로 복잡한 네트워크 관리 기법이 도입되지 않아도 되며, 브로드캐스팅을 통하여 컨트롤 메시지나 기타 여러 드론 편대 수준에서 처리되어야 할 메시지들이 손쉽게 전달 될 수 있으므로 편대 형태의 변화로 인한 영향이 최소화될 수 있다. 또는 무선 멀티 홉(multi-hop) 통신을 이용한 인트라 서브넷(Intra-subnet) 라우팅을 접목시켜 효율적으로 데이터를 전송하는 것 또한 가능하다.
한편, 이러한 구조에서는 사용자가 다른 드론의 영향권으로 들어가는 경우, 해당 드론의 네트워크 모듈과 새로운 연결을 확립하고 새로운 IP를 인가받는 IP 주소 재 할당 과정을 수행하여야 한다.
보다 자세한 네트워크 형성 과정은 도 10에 예시되어 있다.
도 10은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법에 대한 처리 절차를 예시한 도면으로서, 도 10을 참조하면, 도 9에 예시된 바와 같은 네트워크를 형성하기 위한 처리 과정은 다음과 같다.
먼저, 단계 S305에서, GCS(200)는 백본 네트워크와 연결되어 있는 무선 라우터와 연결을 형성하는 드론(100A)에게 상기 드론 편대로 구성된 서브넷 내에서의 네트워크 연결 정보(DR_IP)를 할당한다. 이 때, 상기 드론의 네트워크 연결 정보(DR_IP) 할당은 드론 편대가 상기 지상 제어 장치(GCS)에 위치하는 시점에 상기 드론이 상기 지상 제어 장치(GCS)의 무선 라우터와의 정보 교환을 통해 이루어지거나, 상기 드론 편대가 주행을 시작한 경우 상기 지상 제어 장치(GCS)에 연결된 드론들을 통하여 멀티-홉(multi-hop)으로 상기 드론이 상기 지상 제어 장치(GCS)의 무선 라우터와 정보 교환을 통해 이루어질 수 있다. 이를 위해, 드론(100A)에는 동적 호스트 설정 통신규약(DHCP) 서버(160A)가 탑재되어 있다.
단계 S310에서는, 사용자 단말(300)이 상기 서브넷에 접속한 후 드론(100A)에게 네트워크 연결 정보 요청 메시지(Req_MSG)를 전송한다.
단계 S315에서는, 상기 네트워크 연결 정보 요청 메시지(Req_MSG)를 수신한 드론(100A)이 DHCP 서버(160A)에 의거하여 사용자 단말(300)의 네트워크 연결정보(User-IP)를 할당한 후 이를 사용자 단말(300)에게 제공한다.
이와 같이 본 발명의 제3 실시예에 따른 네트워크 구조는 드론들이 각자 고유 서브넷을 관리함으로써, 사용자가 다른 드론의 영향권으로 들어가는 경우, 해당 드론의 네트워크 모듈과 새로운 연결을 확립하고 새로운 IP를 인가받는 과정을 더 수행해야 한다. 예를 들어, 상기 편대를 구성하는 다수의 드론들 중 제1 드론의 영향권에 있던 제1 사용자 단말이 제2 드론의 영향권으로 변경된 경우, 상기 제2 드론이 상기 제1 사용자 단말의 네트워크 연결정보 요청을 수신하고, 상기 제2 드론이 상기 제1 사용자 단말에게 새로운 네트워크 연결정보를 할당하는 일련의 과정을 더 수행하여야 한다.
도 11은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법에 대한 처리 절차를 예시한 도면으로서, 사용자들이 각각의 드론에 의하여 관리되며 각 편대의 드론들은 편대의 마스터(master) 드론을 통하여 관리되는 구조의 네트워크를 형성하는 과정을 나타낸다. 이 구조에서는 편대를 이끄는 마스터(master) 드론 및 일반 드론들 각각에 모두 DHCP 서버가 탑재된다. 한편, GCS는 각 편대들로부터 들어온 정보를 네트워크 레벨로 분리하여 손쉽게 따로 관리 할 수 있으며, 컨트롤 메시지의 경우에도 각 편대 마스터(master) 드론에게 브로드캐스팅 명령을 보냄으로써 간단하게 대상 편대의 드론들에게 전달하게 된다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 제4 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스를 제공하기 위한 네트워크 형성 과정은 다음과 같다.
먼저, 단계 S405에서, GCS(200)는 백본 네트워크와 연결되어 있는 무선 라우터와 연결을 형성하는 마스터 드론(100M)에게 상기 드론 편대로 구성된 서브넷 내에서의 네트워크 연결 정보(DR(M)_IP)를 할당한다. 이 때, 상기 마스터 드론(100M)은 GCS(200A)와 적정 거리를 유지하며 통신이 끊어지지 않도록 하고, 다른 편대들이 자신과의 통신을 유지할 수 있도록 (multi-hop 포함) 편대를 전개시키는 것이 바람직하다.
단계 S410에서는, 마스터 드론(100M)이 편대를 구성하는 다수의 드론들 각각의 네트워크 연결 정보를 할당한다. 즉, 마스터 드론(100M)은 드론(100)의 네트워크 연결 정보(DR_IP)를 할당한 후 드론(100)에게 전달한다.
단계 S415에서는, 사용자 단말(300)이 상기 서브넷에 접속한 후 드론(100A)에게 네트워크 연결 정보 요청 메시지(Req_MSG)를 전송한다.
단계 S420에서는, 상기 네트워크 연결 정보 요청 메시지(Req_MSG)를 수신한 드론(100A)이 DHCP 서버(160A)에 의거하여 사용자 단말(300)의 네트워크 연결정보(User-IP)를 할당한 후 사용자 단말(300)에게 제공한다.
이와 같이 본 발명의 제4 실시 예에서는 마스터 드론이 편대 단위로 드론들의 네트워크 연결 정보를 관리함으로써, 전체 네트워크를 편대 단위로 분할할 수 있다.
도 12는 본 발명의 제5 실시 예에 따른 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법을 예시한 도면으로서, 각 사용자는 드론에 의하여 관리되며, 각각의 드론들이 독립된 네트워크를 가지는 구조의 예를 도시하고 있다. 이 구조에서는 각각의 드론(100Ab, 100Ac, 100Ad)들이 GCS(200)로부터 관리 받지 않고 독립된 고유의 네트워크(B,C,D)를 갖는다. 따라서, 각 드론들(100Ab, 100Ac, 100Ad)은 자신에게 접속한 사용자들에게 자체 DHCP서버를 이용하여 직접 IP 주소를 인가하여 준다. 하지만 다른 드론들과 데이터를 주고받을 때에는 각각의 드론이 하나의 라우터로 동작하여 데이터를 전달하여 주게 된다.
이와 같이 독립적으로 구성된 네트워크 구조는 각 드론들이 최적의 경로를 탐색하여 데이터를 GCS로 전달하므로 네트워크 성능이 다른 구조들에 비하여 우수하다는 장점을 지니지만 각 드론의 네트워크 모듈이 수행하여야 하는 작업이 많고 상대적으로 복잡하다는 특징을 갖는다. 각 드론은 라우팅 테이블을 관리하여야 하며 사용자들의 데이터 트래픽은 테이블에 명시된 경로를 따라 GCS까지 전달 되게 된다. 이 경우에는 하나의 드론이 서비스를 제공하는 경우도 포함한다. 해당 구조에서는 드론이 편대를 이룰 필요가 없이 단일 객체만으로도 네트워크 서비스 제공이 충분히 가능하다는 특징을 갖는다.
한편, 본 발명의 제6 실시 예로서, 모든 사용자와 모든 드론들이 ad-hoc 네트워크의 독립적인 노드로써 동작하는 구조(미도시)를 형성할 수도 있다. 앞서 언급한 본 발명의 제1 내지 제5 실시 예에 따른 네트워크 구조들은 드론과 사용자간의 사전 연결이 확립되는 구조, 즉 드론의 네트워크 인터페이스가 인프라 스트럭쳐(infrastructure) 모드로써 동작하는 경우에 대해서 다루었다. 하지만, 제6 실시 예는 모든 사용자와 모든 드론들이 ad-hoc 네트워크의 독립적인 노드로써 동작하는 구조이다. 이 경우, 사용자의 트래픽은 드론을 통해서만 특정 대상에게 전달되는 것이 아니라 주변의 다른 사용자들 간의 멀티 홉(multi-hop) 통신을 통해서도 목적지까지 도달할 수 있다. 혹은 사용자와 드론의 밀도에 따라 특정 구간은 사용자들 간의 통신을 통해서, 특정 구간만 드론들 간의 통신을 이용해서 데이터를 전달하는 것 또한 가능하다. 이를 위해 위치기반 라우팅 프로토콜, proactive 라우팅 프로토콜, reactive 라우팅 프로토콜 등 다양한 라우팅 프로토콜이 접목 가능하다.
상술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다.
상기 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드디스크 등), 광학적 판독매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등)를 포함한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다.
본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명이 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 동적 호스트 설정 통신규약(DHCP) 기능이 탑재된 지상 제어 장치(GCS)의 제어를 받고, 편대를 구성하는 다수의 드론들을 이용하여 네트워크 서비스를 제공하는 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공방법에 있어서,
    상기 드론이 상기 지상 제어 장치(GCS)의 무선 라우터로부터 상기 드론 편대로 구성된 서브넷 내에서의 네트워크 연결 정보를 할당받는 단계;
    상기 드론이 상기 네트워크 연결 정보에 의거하여, 패킷을 전달하는 단계; 및
    사용자 단말이 상기 서브넷에 접속한 경우, 상기 드론이 상기 지상 제어 장치(GCS)로부터 상기 사용자 단말의 네트워크 연결 정보를 할당받아 상기 사용자 단말에게 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 지상 제어 장치(GCS)는
    상기 드론 편대의 생성 시점 및 상기 사용자 단말이 상기 네트워크 연결 정보를 할당받는 시점에 관한 정보에 기초하여, 상기 사용자 단말과 상기 드론들 각각에게 할당할 주소의 범위를 서로 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사용자의 네트워크 연결 정보 전달 단계는
    상기 드론이 인프라스트럭쳐(infrastructure) 모드로 생성된 네트워크 인터페이스를 통하여 상기 서브넷에 접속한 사용자 단말의 네트워크 연결 요청 정보를 브로드캐스팅하여 상기 지상 제어 장치(GCS)로 전달하는 단계; 및
    상기 드론이 상기 드론들에게 할당된 네트워크 연결 정보와는 다른 범위의 네트워크 연결 정보를 할당받아 상기 사용자 단말에게 전달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법.
  3. 지상 제어 장치(GCS)의 제어를 받고, 편대를 구성하는 다수의 드론들을 이용하여 네트워크 서비스를 제공하는 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공방법에 있어서,
    상기 편대를 구성하는 다수의 드론들 중 동적 호스트 설정 통신규약(DHCP) 기능이 탑재된 마스터 드론이 상기 지상 제어 장치(GCS)의 무선 라우터로부터 네트워크 연결 정보를 할당받는 단계;
    상기 마스터 드론이 상기 편대를 구성하는 다수의 드론들 각각의 네트워크 연결 정보를 할당하는 단계; 및
    사용자 단말이 상기 드론 편대로 구성된 서브넷에 접속한 경우, 상기 마스터 드론이 상기 사용자 단말의 네트워크 연결 정보를 할당하여 상기 편대를 구성하는 다수의 드론들을 통해 상기 사용자 단말에게 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 지상 제어 장치(GCS)는
    상기 드론 편대의 생성 시점 및 상기 사용자 단말이 상기 네트워크 연결 정보를 할당받는 시점에 관한 정보에 기초하여, 상기 사용자 단말과 상기 드론들 각각에게 할당할 주소의 범위를 서로 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마스터 드론은 상기 지상 제어 장치(GCS)와 적정 거리를 유지하여 상기 지상 제어 장치(GCS)와의 통신을 유지하는 것을 특징으로 하는 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공방법.
  5. 지상 제어 장치(GCS)의 제어를 받고, 동적 호스트 설정 통신규약(DHCP) 기능이 탑재되며, 편대를 구성하는 다수의 드론들을 이용하여 네트워크 서비스를 제공하는 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공방법에 있어서,
    상기 드론이, 상기 지상 제어 장치(GCS)의 무선 라우터로부터 상기 드론 편대로 구성된 서브넷 내에서의 네트워크 연결 정보를 할당받는 단계; 및
    사용자 단말이 상기 드론 편대로 구성된 서브넷에 접속한 경우, 상기 사용자 단말과 가장 가까운 드론이 상기 사용자 단말의 네트워크 연결 정보를 할당하여 상기 사용자 단말에게 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 드론 각각은
    DHCP 기능을 이용하여 상기 드론 각각이 자신의 지역에 위치한 사용자들에게 IP 주소를 할당함으로써 드론 단위로 생성되는 고유 서브넷들과, 상기 지상 제어 장치(GCS)가 상기 드론 각각에게 상기 네트워크 연결 정보를 할당함으로써 생성되는 드론 서브넷에 기초하여, 자신의 고유 서브넷에 속한 사용자 단말기의 데이터가 상기 드론 서브넷을 통하여 전달될 수 있도록 하기 위한 NAT(Network Address Translation) 기능을 구비하고,
    상기 지상 제어 장치(GCS)는
    상기 드론 편대의 생성 시점 및 상기 사용자 단말이 상기 네트워크 연결 정보를 할당받는 시점에 관한 정보에 기초하여, 상기 사용자 단말과 상기 드론들 각각에게 할당할 주소의 범위를 서로 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 드론의 네트워크 연결 정보 할당 단계는
    상기 드론 편대가 상기 지상 제어 장치(GCS)에 위치하는 시점에서, 상기 드론이 상기 지상 제어 장치(GCS)의 무선 라우터와의 정보 교환을 통해 상기 네트워크 연결 정보를 할당받는 것을 특징으로 하는 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 드론의 네트워크 연결 정보 할당 단계는
    상기 드론 편대가 주행을 시작한 경우 상기 지상 제어 장치(GCS)에 연결된 드론들을 통하여 멀티-홉(multi-hop)으로 상기 드론이 상기 지상 제어 장치(GCS)의 무선 라우터와 정보 교환을 하여 상기 네트워크 연결 정보를 할당받는 것을 특징으로 하는 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 편대를 구성하는 다수의 드론들 중 제1 드론의 영향권에 있던 제1 사용자 단말이 제2 드론의 영향권으로 변경된 경우,
    상기 제2 드론이 상기 제1 사용자 단말의 네트워크 연결정보 요청을 수신하는 단계;
    상기 제2 드론이 상기 제1 사용자 단말에게 새로운 네트워크 연결정보를 할당하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 편대 기반 네트워크 서비스 제공 방법.
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