KR101711908B1 - 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 및 재설정 방법 - Google Patents

무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 및 재설정 방법 Download PDF

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watchdog
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김주엽
백종현
송용수
최상원
김용규
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한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명의 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 재설정 방법은, 무선 통신망에서의 단말과 상기 단말에 응용 서비스를 제공하는 응용서버 간, 또는 단말들 상호 간에 통신 연결성을 보장하기 위한 통신 연결성 재설정 방법에 있어서, 상기 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간에 통신 연결성이 보장되고 있는지 여부를 확인할 수 있도록 주기적으로 상기 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간에 생존 여부를 확인하는 watchdog 패킷을 전송하고, 상기 watchdog 패킷을 수신한 단말 또는 응용서버는 상기 watchdog 패킷을 분석하고, 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하면 상기 단말 또는 응용 서버 측의 명령에 따라 무선 호를 재설정하는 방식에 의해 통신 연결성을 재설정한다.
본 발명에 의하면, 단말과 응용서버, 혹은 단말과 단말 간 무선통신 연결성에 대한 상태를 수시로 점검하고, 문제가 발생하였을 때 이에 대한 조치를 즉각적이고 효과적으로 수행함으로써 통신 연결성의 신뢰성 향상에 기여 가능한 효과가 있다.

Description

무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 및 재설정 방법{COMMUNICATIONS CONNECTIVITY MONITORING AND RECONFIGURATION METHOD OF DEVICE TO DEVICE FOR HIGH RELIABLITY AND HIGH QUALITY IN WIRELESS COMMUNICATION}
본 발명은 무선 통신망에서 통신 연결성을 모니터링하고 갱신하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 장치 간 watchdog 패킷 분석을 통한 통신 연결성 문제를 판단하여 통신 연결을 재설정할 수 있는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 및 재설정 방법에 관한 것이다.
종래의 철도 내 구축된 무선 통신망은 도 1과 같이, 단말(10), 기지국(20), 코어망(30), 응용 서버(40)의 구성을 기본적으로 포함한다.
여기서 단말(10)의 무선 연결성은 실질적으로 기지국(20)이 관할하며, 기지국(20)은 상위 계층인 코어망(30)에서 관리를 하게 된다. 응용 서버(40)는 통상적으로 망 사업자와는 다른 단체가 관리하는 개체이므로, 코어망(30) 게이트웨이(Gateway : GW)의 인터페이스를 통해서만 단말(10)과의 무선 연결성을 보장받게 되고, 응용 서버(40)를 통하여 코어망(30)이나 기지국(20)을 직접 제어하지 못하는 구조를 이룬다.
또한, 코어망(30) 서버와 응용 서버(40) 간 상호 생존성을 위해 양방향성의 watchdog 전송 방식이 아닌 단방향성으로 패킷(packet) 전달이 이루어지는 heartbeat 전송 방식이 활용되고 있으나, 생존성에 문제가 있음을 인지하면, 통상적으로 통신 장비들은 soft reset이나 hard reset을 통해 시스템이 재부팅되는 형태로 동작하는 경우가 대부분이다.
게다가, 응용 서버(40)나 단말(10)의 응용 프로그램은 무선 연결성과 관련된 철도 내 무선 통신망의 내부적인 현재 상태를 직접적으로 파악할 수 없으므로, 무선 연결성에 문제가 발생하였을 경우 근본적인 원인을 파악하여 대처할 수 없는 문제가 있다.
또한, 서버 장치 간 생존성 확인을 위해 heartbeat 신호를 상호 점검하는 기존의 방식은 도 1과 같은 기존의 구조에서는 코어망(30)의 게이트웨이(GW)와 응용 서버(40) 간에만 적용될 수 있으며, 코어망(30) 내 개체들이나 기지국(20)의 정상 동작여부를 응용 서버(40) 측에서는 점검이 어려웠다.
한편, 사용자 측의 단말(10)과 응용 서버(40) 간 생존성의 주기적 확인을 위한 watchdog 전송 방식은 일반 상용 통신망에서는 많은 트래픽 발생량으로 인한 무선 통신망의 고부담 문제와 단말(10)의 배터리 소모 문제로 인해 일반적으로 활용되지는 않고 있으나, 철도 무선 통신망 환경에서는 트래픽 양이나 배터리 양보다는 생존성 확인을 통한 응용 서비스의 상시 가용성이 더 중요한 문제가 되고 있다.
따라서, 무선 연결성의 신뢰도를 높이기 위해서는 단말(10)의 응용 프로그램 또는 응용 서버(40) 측에서 무선 연결성을 주기적으로 점검하고 이에 대한 조치를 취할 수 있는 방법이 필요하다.
무선 연결성의 문제가 있다고 판단되었을 때, 무선 시스템 내 기지국(20)이나 단말(10)의 재부팅이 이루어지면, 부팅 시간으로 인해 무선 연결성에 대한 회복이 다소 늦어지며, 이로 인한 응용 서비스의 상시 가용성에 치명적인 문제를 일으킬 수 있기 때문에, 단말(10)이나 응용 서버(40) 관점에서 무선 연결성의 회복을 효율적으로 수행할 수 있는 방법에 대한 새로운 방향이 필요한 것이다.
특히, 각종 철도 통신망과 관련되어 단말(10)에 제공되는 응용 서비스는 입환진로 표시기와 같이 실시간성의 특성을 가진 것이 많으며, 이에 대한 원활한 서비스를 위해서는 무선 연결성의 생존 여부 뿐 아니라 무선 연결성의 품질 또한 주기적으로 모니터링하고, 문제 발생 시 효율적으로 품질 저하를 해결하는 방안이 필요한 실정이다.
한국공개특허 제10-2003-0013545호(이동통신시스템의 서비스품질 및 자원관리를 위한 스케줄링 방법, 2003.02.15. 공개)
전술한 사정을 감안하여 안출된 본 발명은, 단말과 응용서버 간, 또는 단말 상호 간에 수신된 watchdog 패킷 분석을 통하여 통신 연결성 문제를 판단하고, 통신 연결을 재설정할 수 있도록 된, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 및 재설정 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하 본 발명의 목적을 달성하기 위한 구체적 수단에 대하여 설명한다.
본 발명의 목적은, 무선 통신망에서의 단말과 상기 단말에 응용 서비스를 제공하는 응용서버 간, 또는 단말들 상호 간에 통신 연결성을 보장하기 위한 통신 연결성 모니터링 방법에 있어서, 상기 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간에 통신 연결성이 보장되고 있는지 여부를 확인할 수 있도록 주기적으로 상기 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간에 생존 여부를 확인하는 watchdog 패킷을 전송하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 방법을 제공하여 달성될 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는 상기 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간에 초기 통신 연결을 맺을 수 있도록, 상기 watchdog 패킷을 송수신할 단말 또는 응용 서버를 선택하도록 설정하거나, 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간 허용 전송 지연 시간에 대한 기준 지연값을 설정한다.
실시예에 있어서, 상기 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간에 초기 통신 연결을 맺을 때, 상기 단말 또는 응용 서버는 통신 연결을 맺은 해당 응용 서버 또는 다른 단말로 패킷 전송 시간을 나타내는 타임스탬프와 시퀀스 번호를 포함한 watchdog 패킷을 설정된 주기에 따라 전송한다.
실시예에 있어서, 상기 watchdog 패킷을 수신한 단말 또는 응용서버는 수신된 watchdog 패킷을 분석하여 통신 연결성에 문제가 없다고 판단하면, watchdog 응답 패킷을 상기 watchdog 패킷을 전송한 단말 또는 응용서버에 전송한다.
실시예에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는 상기 watchdog 패킷을 수신할 때 포함된 상기 타임스탬프를 분석하여, 분석된 패킷 전송 지연 시간이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 지연값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단한다.
실시예에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는 상기 watchdog 응답 패킷을 수신하지 못하거나, 상기 watchdog 응답 패킷을 수신할 때 포함된 타임스탬프를 분석하여, 분석된 패킷 전송 지연 시간이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 지연값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단한다.
실시예에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는 상기 watchdog 패킷을 수신할 때 포함된 시퀀스 번호를 통해 추정된 패킷 손실율이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 손실값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단한다.
실시예에 있어서, 상기 단말 또는 응용 서버는 마지막으로 수신한 패킷의 시퀀스 번호를 저장하고 있다가, 이전에 받은 패킷의 시퀀스 번호가 현재 받은 패킷의 시퀀스의 차이에서 1을 뺀 값보다 큰 경우 패킷 손실이 발생했다고 판단하고, 현재 패킷의 시퀀스 번호에 이전 패킷의 시퀀스 번호를 빼고 다시 1을 뺀 값을 손실된 패킷 개수로 정의하여 계산하며, 기 설정된 일정 시간 내에 상기 손실된 패킷 개수의 합과 전체 송신된 패킷 수의 비율을 통해 상기 패킷 손실율을 추정하고, 추정된 상기 패킷 손실율과 상기 기준 손실값을 비교하여 통신 연결성 문제를 판단한다.
실시예에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는 상기 watchdog 응답 패킷을 수신하지 못하거나, 상기 watchdog 응답 패킷을 수신할 때 포함된 시퀀스 번호를 통해 추정된 패킷 손실율이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 손실값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단한다.
본 발명의 다른 목적은 무선 통신망에서의 단말과 상기 단말에 응용 서비스를 제공하는 응용서버 간, 또는 단말들 상호 간에 통신 연결성을 보장하기 위한 통신 연결성 재설정 방법에 있어서, 상기 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간에 통신 연결성이 보장되고 있는지 여부를 확인할 수 있도록 주기적으로 상기 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간에 생존 여부를 확인하는 watchdog 패킷을 전송하고, 상기 watchdog 패킷을 수신한 단말 또는 응용서버는 상기 watchdog 패킷을 분석하고, 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하면 상기 단말 또는 응용 서버 측의 명령에 따라 무선 호를 재설정하는 방식에 의해 통신 연결성을 재설정하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 재설정 방법을 제공함으로써 달성된다.
실시예에 있어서, 상기 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하면, 망 등록 해제 과정을 수행하고, 망 등록 해제 이후 망 등록 과정을 재수행하여 통신 연결성을 재설정한다.
실시예에 있어서, 상기 통신 연결성 재설정을 수행한 후 재설정 동작 완료 상태 메시지를 상기 응용서버 및 단말에 전송한다.
실시예에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는 상기 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하면 상기 망 등록 해제 과정에서 코어망 게이트웨이에 현재 설정된 EPS bearer를 해제하도록 EPS bearer 해제 명령을 전달하고, 이후 상기 망 등록 과정에서 새로운 EPS bearer를 설정하도록 EPS bearer 설정 명령을 전달한다.
실시예에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는 기 수신된 watchdog 패킷을 통해 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하면 watchdog 응답 패킷을 전송하지 않도록 함으로써, watchdog 응답 패킷을 미수신한 상대방 단말 또는 응용서버가 상기 망 등록 해제 및 망 등록 과정을 수행하도록 한다.
실시예에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는 기 수신된 watchdog 패킷을 통해 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하면, 상기 망 해제 및 망 등록 과정을 유도할 수 있도록 상대방 측 단말 또는 응용서버에 reset connectivity 제어 메시지를 전송한다.
실시예에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는 상기 reset connectivity 제어 메시지를 수신하면, 상기 망 등록 해제 및 망 등록 과정을 수행한다.
실시예에 있어서, 상기 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간에 초기 통신 연결을 맺을 때, 상기 단말 또는 응용 서버는 통신 연결을 맺은 해당 응용 서버 또는 다른 단말로 패킷 전송 시점을 나타내는 타임스탬프와 시퀀스 번호를 포함한 watchdog 패킷을 설정된 주기에 따라 전송한다.
실시예에 있어서, 상기 watchdog 패킷을 수신한 단말 또는 응용서버는 기 수신된 watchdog 패킷을 분석하여 통신 연결성에 문제가 없다고 판단하면, watchdog 응답 패킷을 상기 watchdog 패킷을 전송한 단말 또는 응용서버에 전송한다.
실시예에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는 상기 watchdog 패킷을 수신할 때 포함된 타임스탬프를 분석하여, 분석된 패킷 전송 지연 시간이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 지연값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단한다.
실시예에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는 상기 watchdog 응답 패킷을 수신하지 못하거나, watchdog 응답 패킷을 수신할 때 포함된 타임스탬프를 분석하여, 분석된 패킷 전송 지연 시간이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 지연값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단한다.
실시예에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는 상기 watchdog 패킷을 수신할 때 포함된 시퀀스 번호를 통해 추정된 패킷 손실율이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 손실값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단한다.
실시예에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는 상기 watchdog 응답 패킷을 수신하지 못하거나, 상기 watchdog 응답 패킷을 수신할 때 포함된 시퀀스 번호를 통해 추정된 패킷 손실율이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 손실값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 의하면 단말과 응용서버, 혹은 단말과 단말 간 무선통신 연결성에 대한 상태를 수시로 점검하고, 문제가 발생하였을 때 이에 대한 조치를 즉각적이고 효과적으로 수행함으로써 통신 연결성의 신뢰성 향상에 기여 가능한 효과가 있다.
기존의 통신망 및 단말의 내부 통신 장치의 재설계하지 않아도 응용단에서 무선 통신 연결성을 확인 가능하므로, 구현이 용이하고 간단한 장점이 있다.
본 발명의 무선 통신 연결성의 신뢰성이 향상된 방법으로, 상황에 따라서 데이터 전달 여부에 민감하고 치명적일 수 있는 다양한 철도 응용 서비스를 철도 내 무선 통신망에 적용하여 사용할 수 있다.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 종래의 철도 무선 통신망의 기본 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 및 재설정 방법을 위한 바람직한 일 실시예에 따른 철도 무선 통신망의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 및 재설정 방법의 바람직한 일 실시예에 따른 통신 연결성을 재설정과정을 나타낸 데이터 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 및 재설정 방법의 다른 실시예에 따른 통신 연결성을 재설정 과정을 나타낸 데이터 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 및 재설정 방법의 또 다른 실시예에 따른 reset connectivity에 의한 단말의 망 재등록 과정을 나타낸 데이터 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 쉽게 실시할 수 있는 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작원리를 상세하게 설명함에 있어서 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고, 간접적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라, 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2는 본 발명의 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 및 재설정 방법을 위한 바람직한 일 실시예에 따른 철도 무선 통신망의 구성을 나타낸 도면이다.
단말(100) 및 응용서버(300)는 각각 도 2에 도시된 바와 같이, 응용단과 통신단을 포함할 수 있다.
단말(100)에 구비된 응용단은 응용서버(300) 및 다른 단말(100) 내에 구비된 응용단에 대응되어 동작하고, 각 통신단(단말, 통신망, 응용서버에 구비)은 무선 통신망과의 무선 통신 연결성 관련 동작을 수행한다.
통신망(200)은 단말(100) 및 응용서버(300) 내의 통신단과 대응되면서 단말(100) 및 응용서버(300)로부터 발생한 다수의 데이터 패킷 또는 제어 신호 등을 전달하는 역할을 수행한다.
이때, 단말(100)과 응용서버(300)는 통신 연결을 맺을 수 있도록 최초 협의에 의해 생존 여부 확인을 위한 데이터 패킷을 송수신할 단말(100) 및 응용서버(300)를 선택하도록 설정할 수 있다.
단말(100) 및 응용서버(300)의 응용단은 단말(100)과 응용서버(300) 상호 간에 통신 연결성이 보장되면, 송신할 단말(100) 또는 응용서버(300)에서 데이터 패킷을 타임스탬프(timestamp)와 시퀀스 번호(sequence number)와 함께 수신할 단말(100) 또는 응용서버(300)에 전달한다.
또한, 생존 여부를 확인하는 데이터 패킷을 수신한 측에서는 이에 대한 응답 패킷을 타임스탬프와 시퀀스 번호와 함께 상대방에 주기적으로 전달하여 통신 연결성을 확인할 수 있다.
구체적으로, 데이터 패킷 수신 측에서는 생존 여부를 확인하는 데이터 패킷이 도달되지 않으면 무선 연결성에 문제가 있다고 판단할 수 있다.
나아가, 생존 여부를 확인하는 데이터 패킷이 기설정된 허용 전송 지연 시간 내에 수신되지 않으면 지연에 민감한 응용 서비스에 해당하는 경우, 원활한 서비스 제공을 위한 무선 연결성 품질에 문제가 있다고 판단할 수 있다.
다른 예로 코어망 일부 장비의 오작동 등으로 인하여 패킷 전송 손실이 발생하는 경우, 생존 여부를 확인하는 데이터 패킷의 시퀀스 번호가 기설정된 손실 허용 범위를 넘어 불연속적으로 수신되면 추정된 패킷 손실율(loss rate)에 민감한 응용 서비스의 경우 원활한 응용 서비스 제공을 위한 무선 연결성 품질에 문제가 있다고 판단할 수도 있다.
여기서 시퀀스 번호를 통해 패킷 손실율을 측정하는 방법은 수신한 패킷의 시퀀스 번호가 기대한 값보다 더 큰 경우 패킷 손실이 일어났다고 판단할 수 있다.
구체적으로, watchdog 패킷을 수신할 때 마지막으로 수신한 패킷의 시퀀스 번호를 저장하고 있다가, 이전에 받은 패킷의 시퀀스 번호가 현재 받은 패킷의 시퀀스의 차이에서 1 더 뺀 값보다 큰 경우 패킷 손실이 발생했다고 보고, 하기 [수학식 1]에 해당하는 그 차이값을 손실된 패킷 개수라고 정의한다.
Figure 112015096559239-pat00001
그리고 기 설정된 일정 시간 내에 상기 [수학식 1]의 손실된 패킷 개수의 합과 전체 송신된 패킷 수의 비율을 통해 패킷 손실율을 추정할 수 있으며, 이것이 특정 기준에 해당하는 기준 손실값 이상이 되는지를 주기적으로 점검하여 연결성 문제를 판단할 수 있도록 한다.
한편, 단말(100) 또는 응용서버(300) 측에서 무선 연결성에 문제가 있다고 판단하면, 무선 호를 재설정하는 방식으로서, 망 등록 해제 및 등록 과정을 통하여 통신 연결을 재설정할 수 있다.
통신 연결을 재설정하기 위해 먼저, 통신망(200)에 등록 해제(detach)요청을 수행하여 통신망(200)에 설정된 default EPS bearer 및 dedicated EPS bearer를 해제할 수 있다.
그 이후 망 등록 과정(attach)을 재수행하여 새로운 default EPS bearer 및 dedicated EPS bearer를 설정할 수 있다.
이렇게 하면 단말(100)과 통신망(200) 사이에 기존 생성된 문제의 EPS bearer들이 해제되고, 새로운 네트워크 리소스(network resource)를 부여받아 새로운 연결이 설정이 되어, 각 통신 장비들이 재부팅이 되는 것과 동일한 효과를 가져올 수 있으므로, 통신 연결성을 효과적으로 갱신할 수 있게 된다.
무선 연결성에 문제가 있다고 응용서버(300) 측에서 판단하면, 응용서버(300)는 통신망(200)에 해당 단말(100)에 대한 default EPS bearer 및 dedicated EPS bearer를 해제하고 다시 설정하도록 코어망 게이트웨이에 요청한다.
이렇게 하면 주로 사용되는 dedicated EPS bearer가 쉽게 갱신되어 통신 장비를 재부팅하지 않더라도 무선 연결성 품질 문제에서 효과적으로 벗어날 수 있다.
무선 연결성의 품질에 문제가 있다고 응용서버(300) 측에서 판단하면 reset connectivity 을 요청하는 제어 패킷을 단말(100) 측으로 송신한다.
reset connectivity 제어 패킷을 수신한 단말(100)은 통신망(200)에 등록 해제(detach)요청을 수행하여 통신망(200)에 설정된 default EPS bearer 및 dedicated EPS bearer를 해제하도록 한다.
그 이후 곧바로 망 등록 과정(attach)을 재수행하여 새로운 default EPS bearer 및 dedicated EPS bearer를 설정할 수 있도록 한다.
이렇게 하면 망에서 원하는 서비스 품질의 무선 연결성을 단말(100)의 망 재등록 절차를 통해 확실하게 재확보할 수 있게 된다.
나아가, 통신 연결성 재설정을 수행한 후 재설정 동작 완료 상태 메시지를 통신 연결성을 맺은 응용서버(300) 및 단말(100)에 전송하여 재설정이 완료되었음을 알려주는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 및 재설정 방법의 바람직한 일 실시예에 따른 통신 연결성을 재설정과정을 나타낸 데이터 흐름도이다.
먼저 단말(100)과 응용서버(300) 간에 응용 서비스를 제공하기 위한 통신 연결성이 맺어진다(S10).
최초 협의에 의해 단말(100)은 응용서버(300)에 무선 통신 연결성을 확인하기 위한 watchdog 패킷을 전송하고, 응용서버(300)로부터의 watchdog 응답을 수신할 수 있다(S12, S14).
통신망(200)의 일부 개체가 일시적 오동작으로 인해 통신 연결성에 문제가 발생할 수 있으며, 이로 인해 단말(100)이 watchdog 패킷을 보내더라도, 응용서버(300)가 이를 수신하지 못하게 된다. 또한, 단말(100)은 watchdog 응답 패킷을 응용서버(300)로부터 수신받지 못하게 된다(S16, S18).
기 설정된 전송 지연 시간이 흐른 뒤, 단말(100)은 통신 연결성에 문제가 발생하였다고 판단하고, 망 등록 해제 요청(detach req.)메시지를 통신망(200)에 전송하여 망 등록 해제 과정을 수행할 수 있다(S20, S22).
망 등록 해제가 완료되면, 단말(100)은 망 등록 요청(attach req.) 메시지를 통신망(200)에 전송하여 망 등록 과정을 재수행할 수 있다(S24).
망 등록 과정 재수행에 의해 단말(100)은 응용서버(300)와 통신 연결성을 다시 맺을 수 있다(S26).
이후 watchdog 패킷을 응용서버(300)에 다시 전송해서 watchdog 응답 패킷을 수신하여 통신 연결성이 보장됨을 재확인함으로써, 지속적으로 통신 연결성을 모니터링하고, 재설정할 수 있도록 한다(S28, S30).
도 4는 본 발명의 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 및 재설정 방법의 다른 실시예에 따른 통신 연결성을 재설정 과정을 나타낸 데이터 흐름도이다.
코어망의 일부 통신 장비 문제로 인해 응용서버(300)에서 수신한 watchdog 패킷의 전송 지연 시간이 길어질 수 있다(S40).
응용서버(300)는 watchdog 패킷을 단말(100)로부터 수신하였으나 기 설정된 지연 시간이 기준 지연값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있음을 인지하고(S42, S44), 해당 단말(100)에 대한 dedicated EPS bearer 해제(release)를 위해 통신망(200)에 dedicated EPS bearer 해제 요청 명령을 전달하면 통신망(200)은 단말(100)과의 dedicated EPS bearer 해제 과정을 수행한다(S46, S48).
그리고 해당 단말(100)에 대한 dedicated EPS bearer 설정(config)을 위해 통신망(200)에 dedicated EPS bearer 설정 요청 명령을 전달하면 통신망(200)은 단말(100)과의 dedicated EPS bearer 설정 과정을 수행한다(S50, S52).
dedicated EPS bearer 설정에 의해 단말(100)은 응용서버(300)와 통신 연결성을 다시 맺을 수 있다. 이후 watchdog 패킷을 응용서버(300)에 다시 전송해서 watchdog 응답 패킷을 수신하여 통신 연결성이 보장됨을 재확인함으로써, 지속적으로 통신 연결성을 모니터링하고, 재설정할 수 있도록 한다(S54, S56).
도 5는 본 발명의 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 및 재설정 방법의 또 다른 실시예에 따른 reset connectivity에 의한 단말(100)의 망 재등록 과정을 나타낸 데이터 흐름도이다.
먼저 응용서버(300) 측에서는 단말(100)로부터 수신한 패킷에 코어망 일부 장비의 오작동(malfunction) 등으로 인하여 손실이 발생하는 경우 손실율(loss rate)이 기 설정된 허용 범위 내에 있는지 판단할 수 있다. 그리고 손실율(loss rate)이 기 설정된 허용 범위에 해당하는 기준 손실값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 인지함으로써, 무선 연결성의 갱신이 필요하다고 판단한다(S60, S62, S64).
이후, 응용서버(300)는 단말(100) 측에 무선 연결을 갱신할 수 있도록 reset connectivity 패킷(또는 제어 메시지)을 전달할 수 있다(S66).
단말(100)은 reset connectivity 패킷을 수신한 후 망 등록 해제 요청(detach req.) 메시지를 전송하여 망 등록 해제 과정(detach)을 수행한다(S68, S70).
망 등록 해제 과정 과정이 종료되면 곧바로 망 등록 과정(attach)을 시작한다(S72).
망 등록 과정이 완료된 후, 응용서버(300)와의 연결을 다시 맺고 watchdog 패킷을 전달하여 응용서버(300)가 갱신된 무선 연결성의 품질이 허용 범위 내에 있는지 확인하도록 한다(S74, S76, S78).
이와 같은 본 발명의 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 및 재설정 방법은 통신 연결성 감시를 주기적으로 수행하고, 통신 연결성 문제를 인지하면 통신 연결성을 재설정함으로써, 철도 내 무선 통신망과 같이 열차 제어 등 데이터 전달 여부에 민감하고 미수신시 치명적일 수 있는 특수 목적 통신망에 적용할 수 있는 이점이 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 상술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 단말 200 : 통신망
300 : 응용서버

Claims (22)

  1. 무선 통신망에서의 단말과 상기 단말에 응용 서비스를 제공하는 응용서버 간, 또는 단말들 상호 간에 통신 연결성을 보장하기 위한 통신 연결성 모니터링 방법에 있어서,
    상기 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간에 통신 연결성이 보장되고 있는지 여부를 확인할 수 있도록 주기적으로 상기 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간에 생존 여부를 확인하는 watchdog 패킷을 전송하되,
    상기 단말 또는 응용서버는 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간에 초기 통신 연결을 맺을 수 있도록, 상기 watchdog 패킷을 송수신할 단말 또는 응용 서버를 선택하도록 설정하거나, 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간 허용 전송 지연 시간에 대한 기준 지연값을 설정하고,
    통신 연결을 맺은 해당 응용 서버 또는 다른 단말로 패킷 전송 시간을 나타내는 타임스탬프와 시퀀스 번호를 포함한 watchdog 패킷을 설정된 주기에 따라 전송하며,
    상기 watchdog 패킷을 수신할 때 포함된 상기 타임스탬프를 분석하여, 분석된 패킷 전송 지연 시간이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 지연값보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하는,
    무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 watchdog 패킷을 수신한 단말 또는 응용서버는
    수신된 watchdog 패킷을 분석하여 통신 연결성에 문제가 없다고 판단하면, watchdog 응답 패킷을 상기 watchdog 패킷을 전송한 단말 또는 응용서버에 전송하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 방법.
  5. 삭제
  6. 제4항에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는
    상기 watchdog 응답 패킷을 수신하지 못하거나, 상기 watchdog 응답 패킷을 수신할 때 포함된 타임스탬프를 분석하여, 분석된 패킷 전송 지연 시간이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 지연값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는
    상기 watchdog 패킷을 수신할 때 포함된 시퀀스 번호를 통해 추정된 패킷 손실율이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 손실값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 단말 또는 응용 서버는
    상기 watchdog 패킷을 수신할 때 마지막으로 수신한 패킷의 시퀀스 번호를 저장하고 있다가, 이전에 받은 패킷의 시퀀스 번호가 현재 받은 패킷의 시퀀스의 차이에서 1을 뺀 값보다 큰 경우 패킷 손실이 발생했다고 판단하고,
    현재 패킷의 시퀀스 번호에 이전 패킷의 시퀀스 번호를 빼고 다시 1을 뺀 값을 손실된 패킷 개수로 정의하여 계산하며,
    기 설정된 일정 시간 내에 상기 손실된 패킷 개수의 합과 전체 송신된 패킷 수의 비율을 통해 상기 패킷 손실율을 추정하고,
    추정된 상기 패킷 손실율과 상기 기준 손실값을 비교하여 통신 연결성 문제를 판단하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 방법.
  9. 제4항에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는
    상기 watchdog 응답 패킷을 수신하지 못하거나, 상기 watchdog 응답 패킷을 수신할 때 포함된 시퀀스 번호를 통해 추정된 패킷 손실율이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 손실값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 모니터링 방법.
  10. 무선 통신망에서의 단말과 상기 단말에 응용 서비스를 제공하는 응용서버 간, 또는 단말들 상호 간에 통신 연결성을 보장하기 위한 통신 연결성 재설정 방법에 있어서,
    상기 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간에 통신 연결성이 보장되고 있는지 여부를 확인할 수 있도록 주기적으로 상기 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간에 생존 여부를 확인하는 watchdog 패킷을 전송하고,
    상기 watchdog 패킷을 수신한 단말 또는 응용서버는 상기 watchdog 패킷을 분석하고, 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하면 상기 단말 또는 응용 서버 측의 명령에 따라 무선 호를 재설정하는 방식에 의해 통신 연결성을 재설정하되,
    상기 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하면, 망 등록 해제 과정을 수행하고, 망 등록 해제 이후 망 등록 과정을 재수행하여 통신 연결성을 재설정하는 것을 특징으로 하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 재설정 방법.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 통신 연결성 재설정을 수행한 후 재설정 동작 완료 상태 메시지를 상기 응용서버 및 단말에 전송하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 재설정 방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는
    상기 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하면 상기 망 등록 해제 과정에서 코어망 게이트웨이에 현재 설정된 EPS bearer를 해제하도록 EPS bearer 해제 명령을 전달하고, 이후 상기 망 등록 과정에서 새로운 EPS bearer를 설정하도록 EPS bearer 설정 명령을 전달하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 재설정 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는
    기 수신된 watchdog 패킷을 통해 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하면 watchdog 응답 패킷을 전송하지 않도록 함으로써, watchdog 응답 패킷을 미수신한 상대방 단말 또는 응용서버가 상기 망 등록 해제 및 망 등록 과정을 수행하도록 하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 재설정 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는
    기 수신된 watchdog 패킷을 통해 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하면, 상기 망 등록 해제 및 망 등록 과정을 유도할 수 있도록 상대방 측 단말 또는 응용서버에 reset connectivity 제어 메시지를 전송하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 재설정 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 단말 또는 응용서버는
    상기 reset connectivity 제어 메시지를 수신하면, 상기 망 등록 해제 및 망 등록 과정을 수행하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 재설정 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 단말과 응용 서버 간, 또는 단말들 상호 간에 초기 통신 연결을 맺을 때, 상기 단말 또는 응용 서버는 통신 연결을 맺은 해당 응용 서버 또는 다른 단말로 패킷 전송 시점을 나타내는 타임스탬프와 시퀀스 번호를 포함한 watchdog 패킷을 설정된 주기에 따라 전송하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 재설정 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 watchdog 패킷을 수신한 단말 또는 응용서버는
    기 수신된 watchdog 패킷을 분석하여 통신 연결성에 문제가 없다고 판단하면, watchdog 응답 패킷을 상기 watchdog 패킷을 전송한 단말 또는 응용서버에 전송하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 재설정 방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 단말 또는 응용서버는
    상기 watchdog 패킷을 수신할 때 포함된 타임스탬프를 분석하여, 분석된 패킷 전송 지연 시간이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 지연값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 재설정 방법.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 단말 또는 응용서버는
    상기 watchdog 응답 패킷을 수신하지 못하거나, watchdog 응답 패킷을 수신할 때 포함된 타임스탬프를 분석하여, 분석된 패킷 전송 지연 시간이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 지연값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 재설정 방법.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 단말 또는 응용서버는
    상기 watchdog 패킷을 수신할 때 포함된 시퀀스 번호를 통해 추정된 패킷 손실율이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 손실값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 재설정 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 단말 또는 응용서버는
    상기 watchdog 응답 패킷을 수신하지 못하거나, 상기 watchdog 응답 패킷을 수신할 때 포함된 시퀀스 번호를 통해 추정된 패킷 손실율이 초기 통신 연결을 맺을 때 설정된 기준 손실값 보다 크면 통신 연결성에 문제가 있다고 판단하는, 무선 통신망에서의 고신뢰성 및 고품질을 위한 장치 간 통신 연결성 재설정 방법.
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