KR101861522B1 - 이동형 tvws를 이용한 버스 통신망 무선백홀 시스템 및 운용 방법 - Google Patents

이동형 tvws를 이용한 버스 통신망 무선백홀 시스템 및 운용 방법 Download PDF

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Abstract

이동형 TVWS 통신 장치를 이용하여 버스 통신망을 위한 무선백홀을 제공할 수 있는 무선백홀 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것으로, 본 발명에서 개시된 버스에 TVWS(TV White Space) 대역을 이용하여 데이터 통신을 제공하기 위한 TVWS 이용 무선 백홀 시스템은 위치정보를 바탕으로 가용한 TVWS 채널 정보를 제공하는 TVWS DB 서버, 상기 버스의 노선을 따라 설치되어 있는 복수 개의 마스터(master) 이동형 TVWS 장치, 및 상기 버스에 설치된 하나 이상의 슬레이브(slave) 이동형 TVWS 장치를 포함하고, 상기 마스터 이동형 TVWS 장치는 자신의 위치 정보를 획득하고, 획득한 위치 정보를 상기 TVWS DB 서버에 제공하여 가용 TVWS 채널 정보를 수신하고, 상기 가용 TVWS 채널 정보를 바탕으로 사용할 TVWS 채널을 선택하고, 상기 선택된 TVWS 채널을 이용하여 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치와 데이터 전송을 수행하고, 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치는 상기 버스내의 정보통신 기기에 데이터 서비스를 제공하고, 상기 마스터 이동형 TVWS 장치에 의해 선택된 TVWS 채널을 이용하여 상기 마스터 이동형 TVWS 장치와 데이터 전송을 수행할 수 다. 본 발명에 의하면, TVWS 통신을 이용한 무선 백홀 시스템을 제공함으로써 버스의 정보통신 기기에 데이터 통신 서비스를 제공하는 효과가 있다.

Description

이동형 TVWS를 이용한 버스 통신망 무선백홀 시스템 및 운용 방법 {Wireless Backhaul Apparatus using Mobile TVWS for Bus Communication Network and Operation Method thereof}
본 발명은 이동형 TVWS 통신 장치를 이용하여 버스 통신망을 위한 무선백홀 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, TVWS 통신을 수행하는 마스터 및 슬레이브 이동형 TVWS 장치를 이용하여 버스 통신망을 위한 무선백홀 시스템을 구성하여, 버스에 설치되는 정보통신기기 및 Wi-Fi AP에 인터넷 서비스를 제공하는 이동형 TVWS를 이용한 버스 통신망 무선백홀 시스템 및 그 운용 방법에 관한 것이다.
최근 대도시의 모든 버스는 스마트 교통관제 시스템에 포함되어 자신의 위치를 중앙 서버로 전송할 수 있고, 이러한 위치 정보를 바탕으로 버스 도착 시간 등을 버스 이용자에게 알려주는 편리한 서비스가 제공되고 있다.
그런데 이와 같은 서비스를 제공하기 위해서는 버스와 중앙 서버 간에 데이터 통신이 가능하여야 한다. 이동하는 버스가 데이터 통신 서비스를 가지기 위해서는 무선으로만 가능하여 현재는 LTE, 3G, WiBro와 같은 이동통신 시스템을 데이터 전송을 위한 무선 백홀로 사용하고 있다. 하지만 이와 같은 유로 이동통신 시스템을 사용하는 것은 매달 사용료를 납부하여야 하기 때문에 운용비용이 과다하게 될 수 있다.
이를 해결하기 위하여 무선 와이파이가 대안이 될 수 있으나 무선 와이파이의 경우에는 고정형의 경우에는 별다른 관제 기능이 필요 없지만 버스에 설치되어 이동하는 이동형의 경우에는 추가적인 관제 기능이 필여하여 매년 수백억원의 운용비가 필요할 수 있다.
상술한 바와 같은 운영비를 최소화할 수 있는 대안으로 TVWS(Television White Space) 대역을 이용한 무선 백홀이 제시되고 있다.
본 발명의 목적은 TVWS 대역 통신을 이용하여 버스 통신망의 데이터 통신을 위한 무선 백홀 시스템을 제공함에 있다. .
또한, 본 발명의 목적은 TVWS를 이용한 무선 백홀 시스템에서 각 TVWS 장치의 구현 구성과 각 TVWS 장치의 운용방법을 제공함에 있다.
기술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 버스에 TVWS(TV White Space) 대역을 이용하여 데이터 통신을 제공하기 위한 TVWS 이용 무선 백홀 시스템은 위치정보를 바탕으로 가용한 TVWS 채널 정보를 제공하는 TVWS DB 서버, 상기 버스의 노선을 따라 설치되어 있는 복수 개의 마스터(master) 이동형 TVWS 장치, 및 상기 버스에 설치된 하나 이상의 슬레이브(slave) 이동형 TVWS 장치를 포함하고, 상기 마스터 이동형 TVWS 장치는 자신의 위치 정보를 획득하고, 획득한 위치 정보를 상기 TVWS DB 서버에 제공하여 가용 TVWS 채널 정보를 수신하고, 상기 가용 TVWS 채널 정보를 바탕으로 사용할 TVWS 채널을 선택하고, 상기 선택된 TVWS 채널을 이용하여 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치와 데이터 전송을 수행하고, 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치는 상기 버스내의 정보통신 기기에 데이터 서비스를 제공하고, 상기 마스터 이동형 TVWS 장치에 의해 선택된 TVWS 채널을 이용하여 상기 마스터 이동형 TVWS 장치와 데이터 전송을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 마스터 이동형 TVWS 장치는 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치와 TVWS 채널을 이용한 데이터 송, 수신을 수행하는 TVWS 인터페이스, TCP/IP 네트워크와 연결되어 데이터 통신을 수행하는 네트워크 인터페이스, 수신하는 GPS 신호를 바탕으로 위치 정보를 획득하는 GPS 모듈, 및 상기 마스터 이동형 TVWS 장치의 운용을 제어하고, 상기 TVWS 인터페이스와 상기 네트워크 인터페이스 간의 데이터 전송을 중계하는 CPU를 포함할 수 있고, 이에 더하여 WiFi AP 기능을 수행하고 WiFi 단말과의 데이터 통신을 수행하는 WiFi 인터페이스를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치는 상기 복수 개의 마스터(master) 이동형 TVWS 장치 중 적어도 하나와 TVWS 채널을 이용한 데이터 송, 수신을 수행하는 하나 이상의 TVWS 인터페이스, 상기 버스내의 정보통신 기기에 데이터 서비스를 제공하는 시리얼 인터페이스, 상기 버스내의 정보통신 기기에 데이터 서비스를 제공하는 LAN 인터페이스, 및 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치를 관리하고, 상기 하나 이상의 TVWS 인터페이스, 상기 시리얼 인터페이스, 및 상기 LAN 인터페이스 간의 데이터 전송을 중계하고, CPU를 포함하고, 상기 CPU는 상기 하나 이상의 TVWS 인터페이스의 각각이 사용하는 채널의 품질을 기반으로 상기 하나 이상의 TVWS 인터페이스 중 하나를 선택하여 데이터 전송을 수행하고, 나머지에 대하여는 데이터 전송을 수행하지 아니할 수 있다.
상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치의 또 다른 일 실시 구성 예로서, 상기 복수 개의 마스터(master) 이동형 TVWS 장치 중 하나와 TVWS 채널을 이용한 데이터 송, 수신을 수행하기 위한 하나 이상의 TVWS 모듈, 상기 버스내의 정보통신 기기에 데이터 서비스를 제공하는 하나 이상의 LAN 인터페이스를 제공하고, 상기 하나 이상의 TVWS 모듈, 상기 하나 이상의 LAN 인터페이스, 및 CPU 간의 데이터 라우팅을 수행하는 라우터, 및 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치를 관리하고, 상기 버스내의 정보통신 기기에 데이터 서비스를 제공하는 시리얼 인터페이스를 제공하고, 상기 라우터의 라우팅을 관리하는 CPU를 포함하고, 상기 하나 이상의 TVWS 모듈 각각은 TVWS 채널을 이용한 데이터 송, 수신을 수행하는 TVWS 인터페이스 및 TCP/IP 프로토콜을 처리할 수 있는 로컬 CPU를 포함하고, 상기 CPU는 상기 하나 이상의 TVWS 모듈 각각이 사용하는 채널의 품질을 기반으로 상기 하나 이상의 TVWS 모듈 중 하나를 선택하여 데이터 전송이 되고 나머지에 대하여는 데이터 전송이 되지 않도록 상기 라우터의 라우팅을 관리할 수 있다.
그리고 상기 마스터 이동형 TVWS 장치는 상기 TVWS DB 서버로부터 획득한 가용 채널 각각에 대하여 수신 신호 세기(Received Signal Strength Indication; RSSI)를 측정하고, 수신 신호 세기가 가장 작은 가용 채널을 사용할 TVWS 채널로 선택할 수 있고, 또는 상기 복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치 의 다른 마스터 이동형 TVWS 장치 로부터 사용하는 TVWS 채널 정보를 획득하고, 상기 TVWS DB 서버로부터 획득한 가용 채널 중 상기 다른 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용하는 TVWS 채널을 제외한 나머지 가용 채널 중에서 하나의 가용 채널을 사용할 TVWS 채널로 선택할 수 있고, 또는 상기 TVWS 이용 무선 백홀 시스템이 상기 복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 TVWS 채널을 결정하는 NMS 서버를 더 포함하는 경우, 상기 TVWS DB 서버로부터 수신한 상기 가용 TVWS 채널 정보를 상기 NMS 서버로 전달하고, 상기 NMS가 결정하여 전달할 TVWS 채널을 상기 사용할 TVWS 채널로 선택할 수 있다.
그리고 TVWS를 이용 무선 백홀 시스템은 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치와 상기 TVWS DB 서버 사이의 데이터 중계를 수행할 상기 복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치 중의 하나를 선택하는 L3 스위치를 더 포함하고, 상기 L3 스위치는 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치로부터 전송되어온 데이터를 바탕으로 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치가 사용한 마스터 이동형 TVWS 장치를 저장하고, 상기 저장된 마스터 이동형 TVWS 장치를 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치와 상기 TVWS DB 서버 사이의 데이터 중계를 수행할 마스터 이동형 TVWS 장치로 선택할 수 있다.
기술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제1항의 무선 백홀 시스템에서 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 TVWS 채널을 선정하는 방법은 상기 마스터 이동형 TVWS 장치의 위치 정보를 획득하는 단계, 상기 위치 정보에 따른 가용 채널 정보를 획득하는 단계, 획득한 상기 가용 채널 각각에 대하여 수신 신호 세기를 측정하는 단계, 및 측정한 수신 신호 세기가 가장 작은 가용 채널을 사용할 TVWS 채널로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
이때 상기 위치 정보에 따른 가용 채널 정보를 획득하는 단계는 상기 위치 정보를 TVWS DB 서버에 전송하는 단계 및 상기 TVWS DB 서버로부터 가용 채널 정보를 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
제1항의 무선 백홀 시스템에서 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 TVWS 채널을 선정하는 또 다른 방법은 상기 마스터 이동형 TVWS 장치의 위치 정보를 획득하는 단계, 상기 위치 정보에 따른 가용 채널 정보를 획득하는 단계, 제1항의 무선 백홀 시스템 내의 다른 마스터 이동형 TVWS 장치의 사용 채널 정보를 획득하는 단계, 상기 가용 채널 중에서 상기 다른 마스터 이동형 TVWS 장치의 사용 채널을 제외한 나머지 가용 채널 각각에 대하여 수신 신호 세기를 측정하는 단계, 및 측정한 수신 신호 세기가 가장 작은 가용 채널을 사용할 TVWS 채널로 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
그리고 제8항의 무선 백홀 시스템에서 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 TVWS 채널을 선정하는 방법은 상기 마스터 이동형 TVWS 장치의 위치 정보를 획득하는 단계, 상기 위치 정보에 따른 가용 채널 정보를 획득하는 단계, 상기 가용 채널 정보를 NMS 서버로 전달하는 단계, 상기 NMS 서버가 상기 가용 채널 정보 및 제8항의 무선 백홀 시스템 내의 다른 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용하고 있는 채널을 바탕으로 상기 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 채널을 선택하는 단계, 상기 NMS 서버가 선택된 상기 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 채널을 전달하는 단계, 및 상기 전달받은 채널을 사용할 TVWS 채널로 선정하는 단계를 포함할 수 있고, 이에 더하여 획득한 상기 가용 채널 각각에 대하여 수신 신호 세기를 측정하는 단계를 더 포함하고, 상기 가용 채널 정보를 NMS 서버로 전달하는 단계는 상기 가용 채널 정보 및 가용 채널별 측정한 수신 신호 세기를 함께 NMS 서버로 전달하는 단계를 포함하고, 상기 NMS 서버가 상기 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 채널을 선택하는 단계는 상기 가용 채널 중에서 상기 다른 마스터 이동형 TVWS 장치의 사용 채널을 제외한 나머지 가용 채널 각각에 대하여 측정한 수신 신호 세기가 가장 작은 가용 채널을 상기 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 채널로 선택하는 단계를 포함할 수 있다.
기술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 제9항의 무선 백홀 시스템에서 L3 스위치에서 슬레이브 이동형 TVWS 장치와 TVWS DB 서버 사이의 데이터 중계를 수행할 마스터 이동형 TVWS 장치를 선택하는 방법은 각 슬레이브 이동형 TVWS 장치에서 전송되어 온 데이터를 바탕으로 각 슬레이브 이동형 TVWS 장치가 데이터 전송을 위하여 이용한 마스터 이동형 TVWS 장치(이하 제1 마스터 이동형 TVWS 장치)를 저장하는 단계, 저장되어 있는 상기 제1 마스터 이동형 TVWS 장치를 슬레이브 이동형 TVWS 장치와 TVWS DB 서버 사이의 데이터 중계를 수행할 마스터 이동형 TVWS 장치로 선택하는 단계, 및 각 슬레이브 이동형 TVWS 장치에서 전송되어 온 데이터를 바탕으로 각 슬레이브 이동형 TVWS 장치가 데이터 전송을 위하여 이용한 마스터 이동형 TVWS 장치(이하 제2 마스터 이동형 TVWS 장치)가 상기 제1 마스터 이동형 TVWS 장치와 상이한 경우 상기 제2 마스터 이동형 TVWS 장치를 저장하여 업데이트하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, TVWS 통신을 이용한 무선 백홀 시스템을 제공함으로써 버스의 정보통신 기기에 데이터 통신 서비스를 제공하는 효과가 있다.
본 발명에 의하면 기존에 무선 와이파이 시스템 또는 LTE, 3G와 같은 이동통신 시스템에 비하여 상당히 낮은 운용비로 버스의 데이터 통신 서비스를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스에 데이터 서비스를 제공하기 위한 무선 백홀 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬레이브 이동형 TVWS 장치(400, 401)의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 슬레이브 이동형 TVWS 장치(400, 401)의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스터 이동형 TVWS 장치에서 사용할 채널을 선정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마스터 이동형 TVWS 장치에서 사용할 채널을 선정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마스터 이동형 TVWS 장치에서 사용할 채널을 선정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 핸드오버를 위한 L3 스위치를 포함하는 무선백홀 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선백홀 시스템에서 핸드오버를 수행하는 방법을 도시한 도면이다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우 뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용 중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면 중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90˚ 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련 기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.
본 발명을 상세히 설명하기 전에 먼저 TVWS 대역 통신에 대하여 정리한다.
TVWS는 TV 대역에서 시간적 및 공간적으로 사용하지 않고 비어 있는 채널로 정의된다. TVWS가 포함될 수 있는 주파수는 한국의 경우 470~698MHz(UHF) 대역에서만 정의되고 있지만 미국은 VHF 대역을 포함하는 54~216MHz 및 470~698MHz 대역에서 정의되고 있다. 이처럼 TV 대역의 비어 있는 채널을 이용하여 데이터 통신하는 것을 TVWS 통신이라 할 수 있다.
이러한 TVWS 통신은 TV 대역을 공유하는 것이기에 규제 당국은 TVWS를 사용하는 TVWS 장치의 기술기준 및 가용채널을 확인하기 위한 데이터베이스 접속조건을 규정해 놓고 있다.
그리고 TVWS 장치는 고정형 TVWS 장치와 이동형 TVWS 장치로 분류될 수 있는데, 고정형 TVWS 장치는 30dBm/6MHz, 33dBm/12MHz로 송신할 수 있으며, TVWS 가용채널 정보는 위치기반으로 TVWS 데이터베이스 서버로부터 할당받아야 한다. 이동형 TVWS 장치는 방송대역에서 6MHz 이상 이격된 채널에서는 최대 100mW/6MHz 또는 방송대역 인접 채널에서는 최대 40mW/6MHz의 파워로 송신이 가능한 장치이다. 이동형 TVWS 장치의 TVWS 가용채널 정보는 고정형 TVWS 장치로부터 받거나, 위치기반으로 TVWS 데이터베이스 서버로 할당 받아야 한다.
TVWS 데이터베이스 서버에 접속하는 기기는 자동 측위 기능이 있어야 하며, 사용자가 위치 정보를 임의대로 수정할 수 없어야 한다. 또한, 데이터베이스에 접속하는 이동형 TVWS 기기는 전원이 재 인가된 경우와 사용중인 채널 정보를 받은 마지막 위치에서 100미터 이상 위치가 변경된 경우 가용 채널을 재 탐색하는 기능을 가져야 한다고 규정하고 있다.
다만, 번잡한 도심의 경우 고정형 TVWS 장치를 위한 TVWS 가용채널의 확보가 어려운 반면, 이동형 TVWS 장치를 위한 TVWS 가용채널은 확보가 가능하여 버스 통신망을 위한 무선 백홀 시스템을 제공하기 위하여 사용되는 TVWS 장치는 이동형 TVWS 장치를 사용하는 것이 바람직하다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 버스에 데이터 서비스를 제공하기 위한 무선 백홀 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 버스에 데이터 서비스를 제공하기 위한 무선 백홀 시스템은 TCP/IP 네트워크에 의해 서로 연결된 NMS 서버(100), TVWS DB 서버(200), 복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304), 및 버스(500)에 부착되는 하나 이상의 슬레이브 이동형 TVWS 장치(400, 401)를 포함할 수 있다.
복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)는 버스 정류장 또는 일정한 거리마다 설치될 수 있다. 특히 지향성 안테나를 사용하여 버스가 다니는 도로 방향으로 신호가 가도록 설치될 수 있다. 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)는 WAN(Wide Area Network), 이동통신, 기타 어떤 통신방식을 사용하더라도 TCP/IP 네트워크(20)에 연결될 수 있다. 그리고 마스터 이동형 TVWS 장치는 TVWS 통신을 위하여 사용할 채널을 확보하기 위하여 GPS를 내장하여 자신의 위치 정보를 획득하고, 위치 정보를 TCP/IP 네트워크(20)로 연결된 TVWS DB 서버(200)로 전달하고, TVWS DB 서버(200)로부터 전달한 위치 정보에 기반한 가용 채널 정보를 획득할 수 있다.
복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304) 각각은 TVWS DB 서버(200)로부터 가용 채널 정보를 획득하고, 이 중에서 자신이 사용할 채널을 선택한다. 일 예로서 가용 채널 중에서 RSSI(Received Signal Strength Indicator; 수신 신호 세기 표시자)가 가장 작은 채널을 데이터 전송을 위한 채널로 사용할 수 있다.
TVWS 장치는 자신이 위치한 지역에서 방송용으로 사용하고 있는 TV 채널이외의 사용하지 않는 채널만을 사용하여 데이터 통신을 수행하여야 하기 때문에 규제 당국은 이동형 TVWS 장치의 기술 기준 및 TVWS 가용채널 데이터베이스 접속조건을 제시하고 있는데, 이동형 TVWS 장치의 측정한 위치와 실체 위치 간의 오차는 50m 이내여야 하며, Sleep 모드를 제외하고 60초마다 그리고 현재 위치로부터 100m 이상 이동하는 경우에는 새롭게 가용채널 정보를 획득하여야 한다고 규정하고 있다. 이러한 규제 당국의 규제에 따라 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)는 고정되어 있기 때문에 위치 변동이 없으므로 매 60초마다 새롭게 가용채널 정보를 획득하기 위하여 위치 정보를 TVWS DB 서버(200)로 전달하여야 한다.
특히 각 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)가 사용할 채널을 선택하는데 있어서 숨겨진 노드 문제(hidden node problem)에 의하여 선택된 채널이 서로 충돌하는 것을 방지하기 위하여 TCP/IP 네트워크(20)에 연결되어 있는 NMS 서버(100)에서 일괄적으로 각 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)가 사용할 채널을 설정하여 줄 수 있다. 즉, 각 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)는 TVWS DB 서버(200)로부터 획득한 가용 채널 정보를 NMS 서버(100)로 전달하고, NMS 서버(100)는 각 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)로부터 온 가용 채널 정보를 비교 분석하여, 각 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)가 사용할 가용 채널을 설정하여 각 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)에 전달할 수 있다.
하나 이상의 슬레이브 이동형 TVWS 장치(400, 401)는 버스(500)에 장착되어 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)와 TVWS 통신을 수행할 수 있다. 슬레이브 이동형 TVWS 장치(400, 401)는 각 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)로부터 오는 신호의 세기 등을 측정하여 가장 좋은 품질의 채널을 선택하여 데이터 전송을 위한 채널로 할 수 있다. 또 다른 예로서 버스의 노선을 이미 고정되어 있으므로 NMS 서버(100)로부터 자신의 다음 위치로 이동시에 연결할 수 있는 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)가 데이터 전송을 위해 사용하는 채널 정보를 획득하고, 이 채널을 자신의 데이터 전송을 위한 채널로 할 수 있다.
슬레이브 이동형 TVWS 장치(400, 401)는 상술한 것처럼 TVWS 통신을 이용하여 백홀로 연결되며, 버스(500) 내부에 LAN 및 유선통신 서비스를 제공함으로써 버스(500)에 구비된 정보통신 기기들이 네트워크로 연결될 수 있도록 한다. 일 예로서 버스의 위치 정보를 교통관제서버(미도시)로 송신할 수 있도록 할 수 있다. 또한, LAN 또는 유선통신을 이용하여 와이파이 AP와 연결하여 버스(500) 내부에서 무선 와이파이 서비스를 제공할 수 있다. 그러면 버스 이용객은 버스 내에서 와이파이를 사용하여 스마트폰을 네트워크로 연결할 수 있다.
슬레이브 이동형 TVWS 장치(400, 401)는 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)가 사용하는 채널을 같이 사용하기 때문에 TVWS DB 서버로부터 가용 채널을 획득할 필요가 없으며, 따라서 자신의 위치 정보를 획득할 필요도 없다. 비록 버스(500)가 GPS를 가지고 있더라도 슬레이브 이동형 TVWS 장치(400, 401)에는 불용하다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스터 이동형 TVWS 장치(300)는 슬레이브 이동형 TVWS 장치(400, 401)와의 TVWS 대역 통신을 위한 TVWS 인터페이스(360), 위치 확인을 위하여 GPS 신호를 수신하기 위한 GPS 모듈(310), TCP/IP 네트워크(20)와 직접 또는 간접적으로 연결하기 위한 네트워크 인터페이스(320), AC 전원 또는 태양광 등으로부터 획득한 전력을 장치에 공급하기 위한 배터리 & 전원 회로(330), 및 장치를 제어하고, 장치에 포함되어 있는 복수의 인터페이스 간에 데이터 전송을 중계하는 CPU(340)를 포함할 수 있다. CPU(340)는 TCP/IP 프로토콜 스택 및 라우터(Router) 기능을 포함하고 있어 복수의 인터페이스 간의 고속 데이터 전송을 가능하게 할 수 있다.
이에 더하여 WiFi 단말과 데이터 통신할 수 있는 WiFi 인터페이스(350)를 더 포함할 수 있다. WiFi 인터페이스(350)는 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304) 인근의 휴대폰 등의 와이파이 사용자들에게 서비스를 제공하기 위하여 사용될 수 있다. 즉, 버스 정류장에서 버스를 기다리고 있는 사람들에게 와이파이 서비스를 제공할 수 있도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬레이브 이동형 TVWS 장치(400, 401)의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 슬레이브 이동형 TVWS 장치(400, 401)는 장치 전체를 제어하고, 장치 내 복수의 인터페이스들 간의 데이터 전송을 수행하는 CPU(430), 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)와 TVWS 대역을 이용하여 통신하는 하나 이상의 TVWS 인터페이스(410, 420), LAN 접속을 제공하는 LAN 인터페이스(450), 직렬 데이터 통신 접속을 제공하는 시리얼(Serial) 인터페이스(440), 및 장치 전체의 전원을 공급하기 위한 배터리 & 전원 회로(460)를 포함할 수 있다.
LAN 인터페이스(450) 및 시리얼 인터페이스(400)는 버스 내에 통신 서비스를 제공할 수 있다. 즉, 정보통신기기가 바로 LAN 인터페이스(450) 및/또는 시리얼 인터페이스(400)에 접속되어 TVWS 장치에 의하여 제공되는 무선 백홀을 통해 데이터 전송을 할 수 있다. 또한, 와이파이 AP가 LAN 인터페이스(450) 및/또는 시리얼 인터페이스(400)에 접속하여 와이파이 서비스를 제공하도록 함으로서 버스 내에서 무선 통신 서비스를 제공할 수 있다.
하나 이상의 TVWS 인터페이스(410, 420)는 복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)와 동시에 연결되어 끊김없는 무선 백홀 서비스를 제공할 수 있다. 즉, 2개 이상의 TVWS 인터페이스(410, 420) 중의 하나는 버스가 이동하는 노선 상에서 현재 근처에 있는 제 1 마스터 이동형 TVWS 장치에 연결되고, 다른 하나는 앞쪽에 있는 제 2 마스터 이동형 TVWS 장치와 연결되어 있도록 하여 버스가 노선을 따라 앞쪽에 있는 제 2 마스터 이동형 TVWS 장치로 진행함에 따라 데이터 전송을 제 1 마스터 이동형 TVWS 장치에서 제 2 마스터 이동형 TVWS 장치로 자연스럽게 넘겨줌으로써 끊김없는 무선 백홀 서비스를 제공할 수 있다.
CPU(430)는 내부 인터페이스간의 데이터 전송을 관장하며, 특히 복수 개의 TVWS 인터페이스(410, 420)를 가지고 있는 경우에는 각 TVWS 인터페이스(410, 420)가 수신하는 수신 신호 세기를 바탕으로 데이터 전송을 수행할 TVWS 인터페이스를 결정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 슬레이브 이동형 TVWS 장치(400, 401)의 구성을 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 슬레이브 이동형 TVWS 장치(400, 401)는 TVWS 인터페이스(410, 420)와 TCP/IP 프로토콜 스택을 가지고 있는 로컬 CPU(LCPU; 411, 421)를 포함하는 복수의 이동형 TVWS 모듈, 장치의 상태를 제어하는 CPU(470), CPU(470)와 연결되고, 직렬 데이터 통신 접속을 제공하는 시리얼(Serial) 인터페이스(440), 장치 전체의 전원을 공급하기 위한 배터리 & 전원 회로(460), 및 LAN 접속을 제공하는 LAN 인터페이스(450, 451)를 제공하면서 라우터 기능을 수행하여 복수 개의 LAN/WAN 포트로 들어오는 TCP/IP 데이터를 처리하여 원하는 목적지로 전송하는 라우터(480)를 포함할 수 있다.
라우터(480)가 제공하는 LAN 인터페이스 및 CPU(470)가 제공하는 시리얼 인터페이스(400)는 버스 내에 통신 서비스를 제공할 수 있다. 즉, 정보통신기기가 바로 LAN 인터페이스 및/또는 시리얼 인터페이스(400)에 접속되어 TVWS 장치에 의하여 제공되는 무선 백홀을 통해 데이터 전송을 할 수 있다. 또한, 와이파이 AP가 LAN 인터페이스(450) 및/또는 시리얼 인터페이스(400)에 접속하여 와이파이 서비스를 제공하도록 함으로서 버스 내에서 무선 통신 서비스를 제공할 수 있다.
그리고 복수의 이동형 TVWS 모듈은 복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)와 동시에 연결되어 끊김없는 무선 백홀 서비스를 제공할 수 있다. 즉, 복수의 이동형 TVWS 모듈 중의 하나는 버스가 이동하는 노선 상에서 현재 근처에 있는 제 1 마스터 이동형 TVWS 장치에 연결되고, 다른 하나는 앞쪽에 있는 제 2 마스터 이동형 TVWS 장치와 연결되어 있도록 하여 버스가 노선을 따라 앞쪽에 있는 제 2 마스터 이동형 TVWS 장치로 진행함에 따라 데이터 전송을 제 1 마스터 이동형 TVWS 장치에서 제 2 마스터 이동형 TVWS 장치로 자연스럽게 넘겨줌으로써 끊김없는 무선 백홀 서비스를 제공할 수 있다. 이때 CPU(470)는 복수 개의 TVWS 모듈이 수신하는 수신 신호 세기를 바탕으로 데이터 전송을 수행할 TVWS 모듈을 결정하여 라우터(480)에게 알려줄 수 있다.
상술한 것과 같은 마스터/슬레이브 이동형 TVWS 장치들을 이용하여 무선 백홀 시스템을 제공함으로써 버스내에서 데이터 통신 서비스를 제공할 수 있다. 그런데 TVWS 장치는 TV 대역을 사용한다는 점에 있어서 그 규제가 상당히 크다. 특히, TVWS 장치가 위치한 지역에서 방송용으로 사용하고 있는 TV 채널이외의 사용하지 않는 채널만을 사용하여 데이터 통신을 수행하여야 하기 때문에 규제 당국은 이동형 TVWS 장치의 기술 기준 및 TVWS 가용채널 데이터베이스 접속조건을 제시하고 있는데, 이동형 TVWS 장치의 측정한 위치와 실체 위치 간의 오차는 50m 이내여야 하며, Sleep 모드를 제외하고 60초마다 그리고 현재 위치로부터 100m 이상 이동하는 경우에는 새롭게 가용채널 정보를 획득하여야 한다고 규정하고 있다.
이를 위하여 이동형 TVWS 장치는 GPS 수신기를 포함하고 있을 수 있다.
도 1에 도시된 것처럼 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)는 버스의 노선을 따라 계속 배치될 수 있다. 이와 같이 배치되는 경우 일정한 공간에 복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304)가 배치될 수 있고, 서로 간에 사용하는 채널이 동일하게 되면 간섭을 일으킬 수 있다. 이러한 이동형 TVWS 장치의 간섭 문제를 해결하기 위하여 이동형 TVWS 장치는 가용채널 정보 획득 후 간섭을 해결할 수 다양한 방법으로 자신이 사용할 채널을 선택할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스터 이동형 TVWS 장치에서 사용할 채널을 선정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 마스터 이동형 TVWS 장치에서 사용할 채널을 선정하는 방법은 먼저 자신의 위치 정보를 획득(S510)한다. 위치 정보는 GPS 모듈(310)을 이용하여 GPS 신호를 수신함으로써 획득할 수 있다. 그리고 획득한 위치 정보에 따라 가용 채널 정보를 획득(S520)한다. 가용 채널 정보는 TCP/IP 네트워크(20)에 접속되어 있는 TVWS DB 서버(200)에 자신의 위치 정보를 포함하는 가용 채널 정보 요청 메시지를 송신하고, TVWS DB 서버(200)로부터 가용 채널 정보를 수신함으로서 획득할 수 있다. 그리고 획득한 가용 채널 각각에 대하여 수신 신호 세기를 측정(S530)한다. 즉 주변에 있는 이동형 TVWS 장치가 사용하고 있는 채널을 배제하기 위하여 주변에 있는 이동형 TVWS 장치가 송신하는 신호를 수신할 때의 신호 세기를 측정한다. 그리고 가용 채널 중에서 수신 신호 세기가 가장 작은 채널을 사용 채널로 선정(S540)할 수 있다.
상술한 방법을 이용함으로써 마스터 이동형 TVWS 장치는 간섭이 가장 작은 채널을 이용하여 데이터 통신이 수행되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마스터 이동형 TVWS 장치에서 사용할 채널을 선정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마스터 이동형 TVWS 장치에서 사용할 채널을 선정하기 위하여 먼저 자신의 위치 정보를 획득(S610)한다. 위치 정보를 획득하는 방법은 상술한 바와 같이 GPS 모듈(310)을 이용하여 GPS 신호를 수신함으로써 획득할 수 있다. 그리고 획득한 위치 정보에 따라 가용 채널 정보를 획득(S620)한다. 가용 채널 정보는 TCP/IP 네트워크(20)에 접속되어 있는 TVWS DB 서버(200)에 자신의 위치 정보를 포함하는 가용 채널 정보 요청 메시지를 송신하고, TVWS DB 서버(200)로부터 가용 채널 정보를 수신함으로서 획득할 수 있다. 다음에 주변 마스터 이동형 TVWS 장치의 사용 채널 정보를 획득(S630)할 수 있다. 상기 정보는 주변 마스터 이동형 TVWS 장치에 사용 채널 정보를 요청하고, 주변 마스터 이동형 TVWS 장치로부터 사용 채널에 대한 정보를 수신함으로써 획득될 수 있다. 그리고 TVWS DB 서버(200)로부터 획득한 가용 채널 중에서 주변의 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용하는 채널을 제외한 나머지 가용 채널 중에서 사용 채널을 선정(S640)할 수 있다. 이 경우 주파수 호핑과 같은 전송 방식을 사용하는 경우에는 복수 개의 채널을 사용 채널로 선정할 수도 있다. 또 다르게는 나머지 가용 채널 중에서 사용 채널을 선정하는 경우 도 5에서 도시된 것처럼 가용 채널 각각에 대하여 수신 신호 세기를 측정하고, 수신 신호 세기가 가장 작은 채널을 사용 채널로 선정할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마스터 이동형 TVWS 장치에서 사용할 채널을 선정하는 방법을 도시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 또 다른 일 실시 예에 따른 마스터 이동형 TVWS 장치에서 사용할 채널을 선정하기 위하여 먼저 자신의 위치 정보를 획득(S710)한다. 위치 정보를 획득하는 방법은 상술한 바와 같이 GPS 모듈(310)을 이용하여 GPS 신호를 수신함으로써 획득할 수 있다. 그리고 획득한 위치 정보에 따라 가용 채널 정보를 획득(S720)한다. 가용 채널 정보는 TCP/IP 네트워크(20)에 접속되어 있는 TVWS DB 서버(200)에 자신의 위치 정보를 포함하는 가용 채널 정보 요청 메시지를 송신하고, TVWS DB 서버(200)로부터 가용 채널 정보를 수신함으로서 획득할 수 있다. 다음에 획득한 가용 채널 정보를 TCP/IP 네트워크(20)에 연결되어 있는 NMS 서버(100)로 전송(S730)할 수 있다. NMS 서버(100)는 해당 마스터 이동형 TVWS 장치 주변에 있는 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용하고 있는 채널 정보를 바탕으로 해당 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 수 있는 채널을 해당 마스터 이동형 TVWS 장치의 가용 채널로부터 선정(S740)할 수 있다.
이때 해당 마스터 이동형 TVWS 장치는 가용 채널 정보를 NMS 서버(100)로 전송하는 단계에서 각 가용 채널의 수신 신호 세기 정보를 함께 NMS 서버(100)로 전송할 수 있고, NMS 서버(100)는 해당 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 채널 선정이 수신한 수신 신호 세기 정보를 이용할 수도 있다.
본 발명에서 제시하는 버스 내에 데이터 서비스를 제공하기 위한 백홀 시스템이 올바로 구동하기 위해서는 버스에 있는 슬레이브 이동형 TVWS 장치가 여러 개의 마스터 이동형 TVWS 장치를 거치면서 다른 마스터 이동형 장치와 연결이 되어야 하기 때문에 데이터 전송의 끊김없이 다른 마스터 이동형 장치와 연결될 수 있도록 하는 핸드오버가 필수적이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 핸드오버를 위한 L3 스위치를 포함하는 무선백홀 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명에서 제시하는 무선백홀 시스템은 TCP/IP 네트워크(20) 전단에 핸드오버를 위한 L3 스위치(600)를 추가로 구비할 수 있다. L3 스위치는 또한 라우터일 수 있다. 버스에 있는 슬레이브 이동형 TVWS 장치는 자신의 고정 IP를 가지고 있을 수 있으며 TVWS 인터페이스에서 수신한 신호 세기에 따라 연결되어 있는 복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치(300 내지 304) 중의 하나와 통신하여 데이터를 전달하고 L3 스위치는(600)는 각 슬레이브 이동형 TVWS 장치의 고정 IP에 대하여 어느 마스터 이동형 TVWS 장치로부터 수신했는 지를 실시간으로 업데이트하여 저장하고 있어, 추후 특정 슬레이브 이동형 TVWS 장치로 데이터를 전송하기 위하여서는 저장하고 있는 마스터 이동형 TVWS 장치 정보를 이용한다. 그러면 버스 내에 장착되어 있는 슬레이브 이동형 TVWS 장치의 선택에 의한 마스터 이동형 TVWS 장치를 이용하여 데이터 통신을 수행함으로써 IP 패킷의 손실없이 핸드오버가 가능할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 무선백홀 시스템에서 핸드오버를 수행하는 방법을 도시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 슬레이브 이동형 TVWS 장치는 연결된 복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치 중 하나를 선택하여 데이터를 전송(S910)한다. 즉, 도 8의 예에서 슬레이브 이동형 TVWS 장치는 마스터 이동형 TVWS 장치(301)을 이용하여 데이터 전송을 수행하고 있다가 버스가 다음 정류장으로 접근함에 따라 마스터 이동형 TVWS 장치(302)의 신호 세기가 커짐에 따라 마스터 이동형 TVWS 장치(302)를 이용하여 데이터를 전송하기로 결정하고, 이후 데이터를 마스터 이동형 TVWS 장치(302)를 통하여 전달한다. 그러면 L3 스위치(600)는 이 슬레이브 이동형 TVWS 장치가 데이터 전송을 위하여 이용한 마스터 이동형 TVWS 장치를 기존의 마스터 이동형 TVWS 장치(301)로 저장하고 있다가 마스터 이동형 TVWS 장치(302)를 통해 전달되어온 데이터를 수신한 후 마스터 이동형 TVWS 장치(302)로 업데이트하여 저장(S920)한다. 그리고 이후 TCP/IP 네트워크(20)에 연결되어 있는 NMS 서버(100), TVWS DB 서버(200), 또는 버스 내의 사용자에 의하여 연결된 기타 장치에서 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치로 전송되는 데이터가 수신되면 L3 스위치(600)는 업데이트되어 저장되어 있던 마스터 이동형 TVWS 장치(302)를 이용하여 슬레이브 이동형 TVWS 장치로 전달(S930)함으로써 자연스러운 핸드오버가 가능하게 한다.
상술한 것처럼, 본원 발명은 버스에 통신 서비스를 제공하기 위하여 TVWS 통신을 사용하는 이동형 TVWS 장치를 사용한 무선 백홀 시스템에 관한 것으로 특히 무료인 TV 대역을 사용하고, 와이파이에 비해 더 넓은 지역에서 더 유연한 데이터 전송이 가능함으로써 운용비를 획기적으로 낮출 수 있는 무선 백홀 시스템을 제시하고 있다.
본 발명에서 제시하는 무선 백홀 시스템을 사용함으로써 버스의 도착 정보와 같은 각 버스 정류장의 교통 관제 시스템에 필요한 데이터 서비스도 함께 제공할 수 있을 것이다.
또한 상술한 내용은 일반 도시에서 운용되는 대중 버스 시스템을 바탕으로 설명하였지만 이에 한정되지 않으며, SUV, 상용차량, 택시 등에서 사용될 수 있으며 이경우 마스터 이동형 TVWS 장치는 버스 정류장이 아닌 도로를 따라 설치될 수 있다. 뿐만 아니라 상술한 백홀 시스템은 노선으로 운영되는 트램, 지하철, 모노레일 시스템에도 적용될 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 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 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
20: TCP/IP 네트워크
100: NMS 서버
200: TVWS DB 서버
300 내지 304: 마스터 이동형 TVWS 장치
400, 401: 슬레이브 이동형 TVWS 장치

Claims (15)

  1. 버스에 TVWS(TV White Space) 대역을 이용하여 데이터 통신을 제공하기 위한 TVWS 이용 무선 백홀 시스템으로서,
    위치정보를 바탕으로 가용한 TVWS 채널 정보를 제공하는 TVWS DB 서버;
    상기 버스의 노선을 따라 고정된 위치에 설치되는 복수 개의 마스터(master) 이동형 TVWS 장치; 및
    상기 버스에 설치된 하나 이상의 슬레이브(slave) 이동형 TVWS 장치;를 포함하고,
    상기 복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치의 각각은 자신의 위치 정보를 획득하고, 획득한 위치 정보를 상기 TVWS DB 서버에 제공하여 가용 TVWS 채널 정보를 수신하고, 상기 가용 TVWS 채널 정보를 바탕으로 사용할 TVWS 채널을 선택하고, 상기 선택된 TVWS 채널을 이용하여 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치와 데이터 전송을 수행하고,
    상기 하나 이상의 슬레이브 이동형 TVWS 장치는 상기 버스내의 정보통신 기기에 데이터 서비스를 제공하고, 상기 복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치 중 하나의 마스터 이동형 TVWS 장치와 상기 하나의 마스터 이동형 TVWS 장치에 의해 선택된 TVWS 채널을 이용하여 데이터 전송을 수행하는,
    TVWS 이용 무선 백홀 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 마스터 이동형 TVWS 장치는,
    상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치와 TVWS 채널을 이용한 데이터 송, 수신을 수행하는 TVWS 인터페이스;
    TCP/IP 네트워크와 연결되어 데이터 통신을 수행하는 네트워크 인터페이스;
    수신하는 GPS 신호를 바탕으로 위치 정보를 획득하는 GPS 모듈; 및
    상기 마스터 이동형 TVWS 장치의 운용을 제어하고, 상기 TVWS 인터페이스와 상기 네트워크 인터페이스 간의 데이터 전송을 중계하는 CPU;를 포함하는,
    TVWS 이용 무선 백홀 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 마스터 이동형 TVWS 장치는,
    WiFi AP 기능을 수행하고 WiFi 단말과의 데이터 통신을 수행하는 WiFi 인터페이스를 더 포함하는,
    TVWS 이용 무선 백홀 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치는,
    상기 복수 개의 마스터(master) 이동형 TVWS 장치 중 적어도 하나와 TVWS 채널을 이용한 데이터 송, 수신을 수행하는 하나 이상의 TVWS 인터페이스;
    상기 버스내의 정보통신 기기에 데이터 서비스를 제공하는 시리얼 인터페이스;
    상기 버스내의 정보통신 기기에 데이터 서비스를 제공하는 LAN 인터페이스; 및
    상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치를 관리하고, 상기 하나 이상의 TVWS 인터페이스, 상기 시리얼 인터페이스, 및 상기 LAN 인터페이스 간의 데이터 전송을 중계하는 CPU;를 포함하고,
    상기 CPU는 상기 하나 이상의 TVWS 인터페이스의 각각이 사용하는 채널의 품질을 기반으로 상기 하나 이상의 TVWS 인터페이스 중 하나를 선택하여 데이터 전송을 수행하고, 나머지에 대하여는 데이터 전송을 수행하지 아니하는,
    TVWS 이용 무선 백홀 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치는,
    상기 복수 개의 마스터(master) 이동형 TVWS 장치 중 하나와 TVWS 채널을 이용한 데이터 송, 수신을 수행하기 위한 하나 이상의 TVWS 모듈;
    상기 버스내의 정보통신 기기에 데이터 서비스를 제공하는 하나 이상의 LAN 인터페이스를 제공하고, 상기 하나 이상의 TVWS 모듈, 상기 하나 이상의 LAN 인터페이스, 및 CPU 간의 데이터 라우팅을 수행하는 라우터; 및
    상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치를 관리하고, 상기 버스내의 정보통신 기기에 데이터 서비스를 제공하는 시리얼 인터페이스를 제공하고, 상기 라우터의 라우팅을 관리하는 CPU;를 포함하고,
    상기 하나 이상의 TVWS 모듈 각각은 TVWS 채널을 이용한 데이터 송, 수신을 수행하는 TVWS 인터페이스 및 TCP/IP 프로토콜을 처리할 수 있는 로컬 CPU를 포함하고,
    상기 CPU는 상기 하나 이상의 TVWS 모듈 각각이 사용하는 채널의 품질을 기반으로 상기 하나 이상의 TVWS 모듈 중 하나를 선택하여 데이터 전송이 되고 나머지에 대하여는 데이터 전송이 되지 않도록 상기 라우터의 라우팅을 관리하는,
    TVWS 이용 무선 백홀 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 마스터 이동형 TVWS 장치는
    상기 TVWS DB 서버로부터 획득한 가용 채널 각각에 대하여 수신 신호 세기(Received Signal Strength Indication; RSSI)를 측정하고, 수신 신호 세기가 가장 작은 가용 채널을 사용할 TVWS 채널로 선택하는,
    TVWS 이용 무선 백홀 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 마스터 이동형 TVWS 장치는,
    상기 복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치 의 다른 마스터 이동형 TVWS 장치 로부터 사용하는 TVWS 채널 정보를 획득하고, 상기 TVWS DB 서버로부터 획득한 가용 채널 중 상기 다른 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용하는 TVWS 채널을 제외한 나머지 가용 채널 중에서 하나의 가용 채널을 사용할 TVWS 채널로 선택하는,
    TVWS 이용 무선 백홀 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 TVWS 채널을 결정하는 NMS 서버를 더 포함하고,
    상기 마스터 이동형 TVWS 장치는 상기 TVWS DB 서버로부터 수신한 상기 가용 TVWS 채널 정보를 상기 NMS 서버로 전달하고, 상기 NMS가 결정하여 전달할 TVWS 채널을 상기 사용할 TVWS 채널로 선택하는,
    TVWS 이용 무선 백홀 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치와 상기 TVWS DB 서버 사이의 데이터 중계를 수행할 상기 복수 개의 마스터 이동형 TVWS 장치 중의 하나를 선택하는 L3 스위치를 더 포함하고,
    상기 L3 스위치는 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치로부터 전송되어온 데이터를 바탕으로 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치가 사용한 마스터 이동형 TVWS 장치를 저장하고, 상기 저장된 마스터 이동형 TVWS 장치를 상기 슬레이브 이동형 TVWS 장치와 상기 TVWS DB 서버 사이의 데이터 중계를 수행할 마스터 이동형 TVWS 장치로 선택하는,
    TVWS 이용 무선 백홀 시스템.
  10. 제1항의 무선 백홀 시스템에서 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 TVWS 채널을 선정하는 방법으로서,
    상기 마스터 이동형 TVWS 장치의 위치 정보를 획득하는 단계;
    상기 위치 정보에 따른 가용 채널 정보를 획득하는 단계;
    획득한 상기 가용 채널 각각에 대하여 수신 신호 세기를 측정하는 단계; 및
    측정한 수신 신호 세기가 가장 작은 가용 채널을 사용할 TVWS 채널로 선정하는 단계;를 포함하는,
    TVWS 통신에 사용될 채널을 선정하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 위치 정보에 따른 가용 채널 정보를 획득하는 단계는,
    상기 위치 정보를 TVWS DB 서버에 전송하는 단계; 및
    상기 TVWS DB 서버로부터 가용 채널 정보를 수신하는 단계;를 포함하는,
    TVWS 통신에 사용될 채널을 선정하는 방법.
  12. 제1항의 무선 백홀 시스템에서 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 TVWS 채널을 선정하는 방법으로서,
    상기 마스터 이동형 TVWS 장치의 위치 정보를 획득하는 단계;
    상기 위치 정보에 따른 가용 채널 정보를 획득하는 단계;
    제1항의 무선 백홀 시스템 내의 다른 마스터 이동형 TVWS 장치의 사용 채널 정보를 획득하는 단계;
    상기 가용 채널 중에서 상기 다른 마스터 이동형 TVWS 장치의 사용 채널을 제외한 나머지 가용 채널 각각에 대하여 수신 신호 세기를 측정하는 단계; 및
    측정한 수신 신호 세기가 가장 작은 가용 채널을 사용할 TVWS 채널로 선정하는 단계;를 포함하는,
    TVWS 통신에 사용될 채널을 선정하는 방법.
  13. 제8항의 무선 백홀 시스템에서 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 TVWS 채널을 선정하는 방법으로서,
    상기 마스터 이동형 TVWS 장치의 위치 정보를 획득하는 단계;
    상기 위치 정보에 따른 가용 채널 정보를 획득하는 단계;
    상기 가용 채널 정보를 NMS 서버로 전달하는 단계;
    상기 NMS 서버가 상기 가용 채널 정보 및 제8항의 무선 백홀 시스템 내의 다른 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용하고 있는 채널을 바탕으로 상기 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 채널을 선택하는 단계;
    상기 NMS 서버가 선택된 상기 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 채널을 전달하는 단계; 및
    상기 전달받은 채널을 사용할 TVWS 채널로 선정하는 단계;를 포함하는,
    TVWS 통신에 사용될 채널을 선정하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    획득한 상기 가용 채널 각각에 대하여 수신 신호 세기를 측정하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 가용 채널 정보를 NMS 서버로 전달하는 단계는,
    상기 가용 채널 정보 및 가용 채널별 측정한 수신 신호 세기를 함께 NMS 서버로 전달하는 단계를 포함하고,
    상기 NMS 서버가 상기 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 채널을 선택하는 단계는,
    상기 가용 채널 중에서 상기 다른 마스터 이동형 TVWS 장치의 사용 채널을 제외한 나머지 가용 채널 각각에 대하여 측정한 수신 신호 세기가 가장 작은 가용 채널을 상기 마스터 이동형 TVWS 장치가 사용할 채널로 선택하는 단계;를 포함하는,
    TVWS 통신에 사용될 채널을 선정하는 방법.
  15. 제9항의 무선 백홀 시스템에서 L3 스위치에서 슬레이브 이동형 TVWS 장치와 TVWS DB 서버 사이의 데이터 중계를 수행할 마스터 이동형 TVWS 장치를 선택하는 방법으로서,
    각 슬레이브 이동형 TVWS 장치에서 전송되어 온 데이터를 바탕으로 각 슬레이브 이동형 TVWS 장치가 데이터 전송을 위하여 이용한 마스터 이동형 TVWS 장치(이하 제1 마스터 이동형 TVWS 장치)를 저장하는 단계;
    저장되어 있는 상기 제1 마스터 이동형 TVWS 장치를 슬레이브 이동형 TVWS 장치와 TVWS DB 서버 사이의 데이터 중계를 수행할 마스터 이동형 TVWS 장치로 선택하는 단계; 및
    각 슬레이브 이동형 TVWS 장치에서 전송되어 온 데이터를 바탕으로 각 슬레이브 이동형 TVWS 장치가 데이터 전송을 위하여 이용한 마스터 이동형 TVWS 장치(이하 제2 마스터 이동형 TVWS 장치)가 상기 제1 마스터 이동형 TVWS 장치와 상이한 경우 상기 제2 마스터 이동형 TVWS 장치를 저장하여 업데이트하는 단계;를 포함하는,
    데이터 중계를 수행할 마스터 이동형 TVWS 장치를 선택하는 방법.
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