KR101862250B1 - 네트워크장치 및 단말장치와, 그 장치들의 동작 방법 - Google Patents

네트워크장치 및 단말장치와, 그 장치들의 동작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, IoT 네트워크에 적합한 형태의 새로운 업링크 스케줄링 기법을 제안하여, 사물인터넷단말의 업링크 신호가 충돌 없이 성공적으로 전송될 수 있도록하여, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는 기술을 개시한다.

Description

네트워크장치 및 단말장치와, 그 장치들의 동작 방법{NETWORLK DEVICE AND TERMINAL DEVICE, CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은, 사물인터넷(IoT) 기술과 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 사물인터넷단말의 업링크 신호가 충돌 없이 성공적으로 전송될 수 있도록 하는 새로운 스케줄링 기법을 제안하여, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키기 위한 것이다.
헬스케어, 원격검침, 스마트홈, 스마트카, 스마트팜 등 다양한 분야에서 생활 속의 사물을 유무선 네트워크로 연결해 정보를 공유하는 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 기술이 등장하여 주목 받고 있다.
이러한 사물인터넷(IoT) 기술을 기반으로 사물인터넷(IoT) 서비스를 제공하기 위한 IoT 네트워크 구조를 간단히 설명하면, 다음과 같다.
IoT 네트워크는, 원격지의 사물인터넷단말과, 원격지의 사물인터넷단말의 데이터를 확인하고 사물인터넷단말을 제어하기 위한 사물인터넷용 어플리케이션(이하 IoT앱이라 함)이 설치된 고객단말과, 사물인터넷단말 및 고객단말(IoT앱) 간을 유무선 네트워크를 통해 연결해 주는 네트워크장치(또는, IoT앱 서버), 사물인터넷단말 및 네트워크장치 사이에서 신호 송수신을 수행하는 게이트웨이(예: 기지국)로 구성된다.
이러한 IoT 네트워크 구조에서 제공되는 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질은, 사물인터넷단말/기지국/네트워크장치 3개의 노드 간에 송수신되는 업링크/다운링크 전송 성공률에 따른 영향을 많이 받게 된다.
특히, IoT 네트워크에서 업링크의 경우 대부분의 사물인터넷단말은 네트워크장치에 Reporting하기 위한 업링크 신호(이하, Reporting 업링크 신호)를 주기적으로 송신하게 되는데, 사물인터넷단말은 자신의 송신주기 마다 Reporting 업링크 신호를 송신하며, 매 송신 시마다 Reporting을 위해 공유하는 다수의 송신채널 중에서 임의로 1개의 송신채널을 선택하여 Reporting 업링크 신호를 송신한다.
이와 같이, 사물인터넷단말 각각이 개별적인 송신주기 마다 임의의 송신채널로 Reporting 업링크 신호를 송신하면, 단말 간 Reporting 업링크 신호의 충돌이 발생하게 되는데, 현재의 사물인터넷(IoT) 기술에서는, 이러한 Reporting 업링크 신호 충돌에 대한 별도의 개선 방안을 제시하고 있지 않은 실정이다.
한편, IoT 네트워크에서 업링크의 경우는, 하나의 단말이 하나의 기지국을 통해서 업링크 신호를 전송하는 기존의 3G나 LTE 네트워크와는 달리, 하나의 사물인터넷단말이 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크 신호를 송신하면 이를 여러 기지국이 수신하여 네트워크장치로 전송하게 된다.
즉, 업링크의 관점에서 볼 때, 기존의 3G나 LTE 네트워크는 하나의 단말이 하나의 기지국과 통신하는 반면, IoT 네트워크는 하나의 사물인터넷단말이 여러 기지국과 통신하는 것으로 볼 수 있다.
따라서, IoT 네트워크에, 기존의 3G나 LTE 네트워크에서 적용하는 스케줄링 기법을 그대로 적용하는 것은 부적절하다.
이에, 본 발명에서는, 사물인터넷단말의 Reporting 업링크 신호가 충돌 없이 성공적으로 전송될 수 있도록 하는 새로운 스케줄링 기법을 제안하고자 한다.
본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 사물인터넷단말의 업링크 신호가 충돌 없이 성공적으로 전송될 수 있도록 하는 새로운 스케줄링 기법을 제안하여, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 네트워크장치는, 특정 단말에 대하여, 상기 특정 단말이 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지하는 인지부; 상기 송신예정시점에 기초하여, 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 특정 송신시점을 결정하는 스케줄링부; 및 상기 특정 송신시점의 정보가 포함된 스케줄링정보를 상기 특정 단말로 제공하여, 상기 특정 단말이 상기 스케줄링정보를 이용하여 업링크 신호 송신을 수행할 수 있게 하는 정보제공부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 스케줄링부는, 상기 송신예정시점에 기초하여, 업링크 신호 송신을 위해 공유되는 다수의 송신채널 중 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 특정 송신채널을 결정하여, 상기 스케줄링정보에 상기 특정 송신채널의 채널정보가 포함되도록 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 인지부는, 상기 특정 단말로부터 수신된 업링크 신호에 포함되어 있는 상기 업링크 신호 및 다음 업링크 신호 간 송신시점 간격정보에 근거하여, 상기 특정 단말의 업링크 신호 수신 시마다 다음 업링크 신호의 송신예정시점을 인지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 정보제공부는, 상기 특정 단말로부터 수신된 업링크 신호에 대하여 회신하는 응답 신호에 상기 스케줄링정보를 포함시켜, 상기 특정 단말의 업링크 신호에 대한 응답 신호 송신 시마다 다음 업링크 신호와 관련된 스케줄링정보를 상기 특정 단말로 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스케줄링부는, 상기 다수의 송신채널 중 스케줄링 가능한 시간자원이 가장 많은 송신채널을 선택하고, 상이한 시점변경값들 중 상기 선택한 송신채널에서 상기 송신예정시점 기준으로 반영 시 시간자원이 스케줄링 가능한 시점변경값이 존재하면, 상기 선택한 송신채널을 상기 특정 송신채널로 결정하고, 상기 존재 확인된 시점변경값이 반영된 시점을 상기 특정 송신시점으로 결정할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 단말장치는, 상기 단말장치가 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지한 네트워크장치로부터, 상기 송신예정시점을 기반으로 결정된 특정 송신시점이 포함된 스케줄링정보를 획득하는 획득부; 및 상기 스케줄링정보에 기초하여, 업링크 신호 송신을 수행하는 제어부를 포함한다.
바람직하게는, 상기 네트워크장치로의 업링크 신호 송신 시 상기 업링크 신호 및 다음 업링크 신호 간 송신시점 간격정보를 포함시켜, 상기 네트워크장치가 업링크 신호 수신 시마다 송신시점 간격정보에 근거하여 다음 업링크 신호의 송신예정시점을 인지할 수 있게 하는 정보제공부를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 획득부는, 상기 네트워크장치로 송신한 업링크 신호에 대하여 회신되는 응답 신호로부터 상기 스케줄링정보를 추출하여, 업링크 신호에 대한 응답 신호 수신 시마다 다음 업링크 신호와 관련된 스케줄링정보를 획득할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스케줄링정보에는, 업링크 신호 송신을 위해 공유되는 다수의 송신채널 중에서, 상기 송신예정시점에 기반으로 결정된 특정 송신채널의 채널정보가 포함될 수 있다.
바람직하게는, 상기 제어부는, 업링크 신호 송신 후 다음 업링크 신호 송신 전에 획득되는 스케줄링정보에 기초하여, 상기 특정 송신채널에서 상기 특정 송신시점에 다음 업링크 신호를 송신할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 관점에 따른 네트워크장치의 동작 방법은, 특정 단말에 대하여, 상기 특정 단말이 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지하는 인지단계; 상기 송신예정시점에 기초하여, 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 특정 송신시점을 결정하는 스케줄링단계; 및 상기 특정 송신시점이 포함된 스케줄링정보를 상기 특정 단말로 제공하여, 상기 특정 단말이 상기 스케줄링정보를 이용하여 업링크 신호 송신을 수행할 수 있게 하는 스케줄링정보 제공단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 스케줄링단계는, 상기 송신예정시점에 기초하여, 업링크 신호 송신을 위해 공유되는 다수의 송신채널 중 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 특정 송신채널을 결정하여, 상기 스케줄링정보에 상기 특정 송신채널의 채널정보가 포함되도록 할 수 있다.
바람직하게는, 상기 인지단계는, 상기 특정 단말로부터 수신된 업링크 신호에 포함되어 있는 상기 업링크 신호 및 다음 업링크 신호 간 송신시점 간격정보에 근거하여, 상기 특정 단말의 업링크 신호 수신 시마다 다음 업링크 신호의 송신예정시점을 인지할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스케줄링정보 제공단계는, 상기 특정 단말로부터 수신된 업링크 신호에 대하여 회신하는 응답 신호에 상기 스케줄링정보를 포함시켜, 상기 특정 단말의 업링크 신호에 대한 응답 신호 송신 시마다 다음 업링크 신호와 관련된 스케줄링정보를 상기 특정 단말로 제공할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 4 관점에 따른 단말장치의 동작 방법은, 상기 단말장치가 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지한 네트워크장치로부터, 상기 송신예정시점을 기반으로 결정된 특정 송신시점이 포함된 스케줄링정보를 획득하는 획득단계; 및 상기 스케줄링정보에 기초하여, 업링크 신호 송신을 수행하는 신호송신단계를 포함한다.
바람직하게는, 상기 네트워크장치로의 업링크 신호 송신 시 상기 업링크 신호 및 다음 업링크 신호 간 송신시점 간격정보를 포함시켜, 상기 네트워크장치가 업링크 신호 수신 시마다 송신시점 간격정보에 근거하여 다음 업링크 신호의 송신예정시점을 인지할 수 있게 하는 정보제공단계를 더 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 획득단계는, 상기 네트워크장치로 송신한 업링크 신호에 대하여 회신되는 응답 신호로부터 상기 스케줄링정보를 추출하여, 업링크 신호에 대한 응답 신호 수신 시마다 다음 업링크 신호와 관련된 스케줄링정보를 획득할 수 있다.
바람직하게는, 상기 스케줄링정보에는, 업링크 신호 송신을 위해 공유되는 다수의 송신채널 중에서, 상기 송신예정시점에 기반으로 결정된 특정 송신채널의 채널정보가 포함될 수 있다.
이에, 본 발명의 네트워크장치 및 단말장치와, 그 장치들의 동작 방법에 따르면, 사물인터넷단말의 업링크 신호가 충돌 없이 성공적으로 전송될 수 있도록 하여, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키기는 효과를 도출할 수 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 사물인터넷(IoT) 네트워크 구조를 보여주는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치의 동작 방법을 보여주는 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말장치의 동작 방법을 보여주는 동작 흐름도이다.
도 6은 본 발명에서 제안하는 스케줄링 기법에 따라서 사물인터넷단말의 업링크 신호 충돌이 개선된 상황을 보여주는 예시도이다.
도 7은 기존의 사물인터넷단말의 업링크 신호가 충돌하는 상황을 보여주는 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 은 본 발명이 적용되는 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 네트워크 구조를 보여주고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 사물인터넷(IoT) 네트워크 구조는, 원격지의 사물인터넷단말(예: 단말1,2,...N), 원격지의 사물인터넷단말의 데이터를 확인하고 사물인터넷단말을 제어하기 위한 IoT앱이 설치된 고객단말(미도시)과, 사물인터넷단말 및 고객단말(IoT앱) 간을 유무선 네트워크를 통해 연결해 주는 네트워크장치(200, IoT앱 서버), 사물인터넷단말 및 네트워크장치(200) 사이에서 신호 송수신을 수행하는 게이트웨이(예: 기지국1,2,...)로 구성된다.
이러한 IoT 네트워크 구조에서 제공되는 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질은, 사물인터넷단말/기지국/네트워크장치 3개의 노드 간에 송수신되는 업링크/다운링크 전송 성공률에 따른 영향을 많이 받게 된다.
특히, IoT 네트워크에서 업링크의 경우 대부분의 사물인터넷단말은 네트워크장치에 Reporting하기 위한 업링크 신호(이하, Reporting 업링크 신호)를 주기적으로 송신하게 되는데, 사물인터넷단말은 자신의 송신주기 마다 Reporting 업링크 신호를 송신하며, 매 송신 시마다 Reporting을 위해 공유하는 다수의 송신채널 중에서 임의로 1개의 송신채널을 선택하여 Reporting 업링크 신호를 송신한다.
이와 같이, 사물인터넷단말 각각이 개별적인 송신주기 마다 임의의 송신채널로 Reporting 업링크 신호를 송신하면, 단말 간 Reporting 업링크 신호의 충돌이 발생하게 되는데, 현재의 사물인터넷(IoT) 기술에서는, 이러한 Reporting 업링크 신호 충돌에 대한 별도의 개선 방안을 제시하고 있지 않은 실정이다.
한편, IoT 네트워크에서 업링크의 경우는, 하나의 단말이 하나의 기지국을 통해서 업링크 신호를 전송하는 기존의 3G나 LTE 네트워크와는 달리, 하나의 사물인터넷단말이 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크 신호를 송신하면 이를 여러 기지국이 수신하여 네트워크장치로 전송하게 된다.
즉, 업링크의 관점에서 볼 때, 기존의 3G나 LTE 네트워크는 하나의 단말이 하나의 기지국과 통신하는 반면, IoT 네트워크는 하나의 사물인터넷단말이 여러 기지국과 통신하는 것으로 볼 수 있다.
따라서, IoT 네트워크에, 기존의 3G나 LTE 네트워크에서 적용하는 스케줄링 기법을 그대로 적용하는 것은 부적절하다.
도 7을 참조하여, 기존 스케줄링 기법 적용 시 IoT 네트워크에서 업링크 신호 충돌이 개선되지 않는 상황을 간단하게 설명하면 다음과 같다.
도 7에서는, Reporting을 위해 공유하는 송신채널로서 3개의 송신채널1,2,3(CH1,CH2,CH3)을 가정하고, 단말1,2,3을 언급하여 설명하겠다.
단말1,2,3 각각이 개별적으로 갖는 송신주기를 10분으로 가정하면, 단말1은 전원 ON 후 송신주기 10분 마다 CH1,CH2,CH3 중 임의로 선택한 1개의 송신채널로 Reporting 업링크 신호를 송신하는 Reporting 동작을 수행한다.
단말2 역시 전원 ON 후 송신주기 10분 마다 CH1,CH2,CH3 중 임의로 선택한 1개의 송신채널로 Reporting 업링크 신호를 송신하는 Reporting 동작을 수행하고, 단말3 역시 마찬가지로 전원 ON 후 Reporting 동작을 수행한다.
도 7의 경우, 단말1은 CH1에서 첫번째 Reporting 업링크 신호를 송신한 후, CH2 -> CH3 -> CH2 -> CH2 ...의 순서로 송신채널을 선택하고 있고, 단말2는 CH3에서 첫번째 Reporting 업링크 신호를 송신한 후, CH1 -> CH2 -> CH1 -> CH2 ...의 순서로 송신채널을 선택하고 있고, 단말3은 CH3에서 첫번째 Reporting 업링크 신호를 송신한 후, CH1 -> CH2 -> CH3 -> CH1 ...의 순서로 송신채널을 선택하고 있다.
도 7에서 알 수 있듯이, 단말1,2,3이 한정된 3개의 송신채널1,2,3(CH1,CH2,CH3)을 공유하다 보면, Reporting 동작 수행을 시작한 시점이 다르더라도 어떤 시점이 되면 서로 다른 단말이 동일한 송신채널에서 동시에 Reporting 업링크 신호를 송신하여 충돌이 발생하게 된다.
도 7에서는, 단말1 및 단말2 각각이 CH2에서 송신한 Reporting 업링크 신호가 충돌하고 있다. 이러한 상황에서 기존 스케줄링 기법을 적용한다면, 단말1 및 단말2 각각은 랜덤한 시간(예: 0~2초)을 기다린 후 다시 Reporting 업링크 신호를 송신(재전송)할 것인데, 이는 당장의 충돌만 해결할 뿐 이후에도 CH1에서 충돌이 발생하는 등 여전히 충돌 발생 가능성을 가지고 있기 때문에, IoT 네트워크에 적용하기에는 부적절하며, 아울러 재전송을 위해 기다리는 시간 소모로 인한 비효율성도 해결이 필요하다.
이에, 본 발명에서는, 사물인터넷단말의 Reporting 업링크 신호가 충돌 없이 성공적으로 전송될 수 있도록 하는 새로운 스케줄링 기법을 제안하고자 한다.
보다 구체적으로, 본 발명에서는, 사물인터넷단말의 Reporting 업링크 신호가 충돌 없이 성공적으로 전송될 수 있도록 하는 새로운 스케줄링 기법을 실현하는 네트워크장치 및 단말장치를 제안하고자 한다.
먼저, 이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치를 구체적으로 설명하겠다.
본 발명에 따른 네트워크장치(200)는, 특정 단말에 대하여, 특정 단말이 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지하는 인지부(210)와, 송신예정시점에 기초하여, 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 특정 송신시점을 결정하는 스케줄링부(220)와, 특정 송신시점의 정보가 포함된 스케줄링정보를 특정 단말로 제공하여, 특정 단말이 스케줄링정보를 이용하여 업링크 신호 송신을 수행할 수 있게 하는 정보제공부(230)를 포함한다.
인지부(210)는, 특정 단말에 대하여, 특정 단말이 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지한다.
보다 구체적으로 인지부(210)는, 특정 단말로부터 수신된 업링크 신호에 포함되어 있는 금번 업링크 신호 및 다음 업링크 신호 간 송신시점 간격정보에 근거하여, 특정 단말의 업링크 신호 수신 시마다 다음 업링크 신호의 송신예정시점을 인지할 수 있다.
이러한 특정 단말은, 도 1에 도시된 단말1,2,3...N 중 어떤 단말일 수도 있으며, 다만 업링크 신호에 송신시점 간격정보를 포함시켜 송신하는 단말이면 된다.
단말1을 언급하여 예를 들면, 단말1은 자신이 갖는 업링크 신호의 송신주기에 따라서, 업링크 신호를 주기적으로 송신하여 네트워크장치(200)로 전송할 것이다.
이때, 단말1은, 금번 송신하는 업링크 신호에 업링크 신호 및 다음 업링크 신호 간 송신시점 간격정보를 포함하여 송신함으로써, 다음 업링크 신호 송신에 대한 스케줄링을 요청할 수 있다.
이러한 방식으로, 단말1은 업링크 신호를 송신하는 매 송신 시마다, 다음 업링크 신호 송신에 대한 스케줄링을 요청하는 것이다.
이때, 단말1은 자신의 송신주기 마다 주기적으로 업링크 신호를 송신하는 것을 기본으로 하기 때문에, 송신시점 간격정보는 결국 단말1의 송신주기를 나타내는 정보로 이해할 수 있다.
이에, 인지부(210)는, 특정 단말 예컨대 단말1로부터 수신된 업링크 신호에 포함되어 있는 업링크 신호 및 다음 업링크 신호 간 송신시점 간격정보에 근거하여, 금번 수신된 업링크 신호의 수신시점에 송신시점 간격정보(단말1의 송신주기)를 반영하는 방식으로, 단말1이 다음 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지할 수 있다.
이와 같은 방식으로, 인지부(210)는, 단말1의 업링크 신호 수신 시마다 다음 업링크 신호의 송신예정시점을 인지할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 단말1을 언급하여, 단말1로부터 수신되는 매 업링크 신호 중 금번 수신된 업링크 신호를 기준으로 설명하겠다.
스케줄링부(220)는, 단말1의 업링크 신호를 수신하여 인지한 단말1의 송신예정시점에 기초하여, 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 특정 송신시점을 결정한다.
더 나아가, 스케줄링부(220)는, 단말1의 송신예정시점에 기초하여, 업링크 신호 송신을 위해 공유되는 다수의 송신채널 중 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 특정 송신채널을 결정한다.
이하에서는, 설명의 편의 상 업링크 신호 송신을 위해 공유되는 다수의 송신채널로서 3개의 송신채널1,2,3(CH1,CH2,CH3)을 가정하여 설명하겠다.
즉, 스케줄링부(220)는, 단말1의 송신예정시점에 기초하여, 업링크 신호 송신을 위해 공유되는 3개의 송신채널1,2,3(CH1,CH2,CH3) 중 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 특정 송신채널을 결정한다.
이하에서는, 스케줄링부(220)에서 특정 송신시점 및 특정 송신채널을 결정하는 과정에 대하여 구체적으로 설명하겠다.
스케줄링부(220)는, 다수의 송신채널 중 스케줄링 가능한 시간자원이 가장 많은 송신채널을 선택하고, 상이한 시점변경값들 중 앞서 선택한 송신채널에서 송신예정시점 기준으로 반영 시 시간자원이 스케줄링 가능한 시점변경값이 존재하면, 앞서 선택한 송신채널을 특정 송신채널로 결정하고, 존재 확인된 시점변경값이 반영된 시점을 특정 송신시점으로 결정한다.
보다 구체적으로, 스케줄링부(220)는, 다수의 송신채널 즉 3개의 송신채널1,2,3(CH1,CH2,CH3) 중, 스케줄링 가능한 시간자원이 가장 많은 송신채널을 선택한다.
네트워크장치(200)는, 본 발명의 스케줄링 기법에 따라 단말에게 송신시점 및 송신채널을 결정하고 스케줄링한 스케줄링상태정보를 별도로 관리한다.
이에, 스케줄링부(220)는, 전술과 같이 단말1의 업링크 신호가 수신됨에 따라 인지한 단말1에 대한 다음 업링크 신호 송신 시점을 스케줄링하는 경우, 스케줄링상태정보에 근거하여 현재 다수의 송신채널 즉 3개의 송신채널1,2,3(CH1,CH2,CH3) 중 스케줄링 가능한 시간자원이 가장 많은 송신채널을 확인하여 선택할 수 있다.
만약, 다수의 송신채널 중 스케줄링 가능한 시간자원이 가장 많은 송신채널이 2 이상이면, 이들 중에서 송신채널 번호(CH#)가 작은 송신채널을 선택할 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의 상 3개의 송신채널1,2,3(CH1,CH2,CH3) 중 스케줄링 가능한 시간자원이 가장 많은 송신채널이 CH2인 것으로 가정하고, 스케줄링부(220)는 송신채널2(CH2)를 선택하는 경우로 설명하겠다.
이후, 스케줄링부(220)는, 스케줄링상태정보에 근거하여, 상이한 시점변경값들 중 송신채널2(CH2)에서 단말1의 송신예정시점 기준으로 반영 시 시간자원이 스케줄링 가능한 시점변경값이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다.
이때, 결정 가능한 시점변경값들(P)은, 다음의 수학식1로 정의할 수 있다.
수학식 1.
P = -K+1, -K+2,... -1, 0, 1,...K-1
여기서, K는 단말의 Reporting 동작 시 오차 가능한 시간범위로 정의된다. 이하에서는, K를 4초로 가정하며, 이 경우 결정 가능한 시점변경값들(P)은, -3,-2,-1,0,1,2,3 으로 정의될 수 있다.
그리고, 송신주기는, n*T로 표현되며 이때 T는 단말의 Reporting 동작 시 최소주기로 정의된다.
이하에서는, 단말1의 송신주기가 T인 것으로 가정하고, 이 경우 단말1의 송신주기는 n*T(n=1)로 표현될 수 있다.
이렇게 되면, 스케줄링부(220)는, 시점변경값들 중 송신채널2(CH2)에서 단말1의 송신예정시점 기준으로 반영 시 시간자원이 스케줄링 가능한 시점변경값이 존재하는지 여부를, 다음의 수학식2를 이용하여 확인할 수 있다.
수학식 2.
M=(1+P/K)*(n*T)
수학식2에 따르면, M은 단말의 송신예정시점 기준으로 시점변경값(P = -3,-2,-1,0,1,2,3)을 반영할 때, 단말의 송신예정시점이 시점변경값(P = -3,-2,-1,0,1,2,3)에 따른 시간 만큼 변경되는 시점의 시간자원을 가리키게 된다.
이에, 스케줄링부(220)는, 수학식2를 이용하여, 시점변경값들(P = -3,-2,-1,0,1,2,3) 중 송신채널2(CH2)에서 단말1의 송신예정시점 기준으로 반영 시 시간자원이 스케줄링 가능한 상태(0)인 시점변경값이 존재하는지 여부를 확인하면 된다.
예를 들면, 스케줄링부(220)는, 송신채널2(CH2)에서 단말1의 송신예정시점 기준으로 시점변경값들(P=-3,-2,-1,0,1,2,3) 각각을 수학식2에 적용하여, M(시간자원)이 0인 시점변경값(P)를 찾는다.
이에, 스케줄링부(220)는, M(시간자원)이 0인 시점변경값(P)를 2 이상 찾으면, 이들 시점변경값(P) 중 송신예정시점을 더 작은 시간만큼 변경시키는 시점변경값을 선택한다.
예를 들어, 시점변경값들(P=-3,-2,-1,0,1,2,3)는, 절대값이 클수록 송신예정시점을 더 작은 시간만큼 변경시키게 정의된 경우라면, 스케줄링부(220)는, M(시간자원)이 0인 시점변경값(P)를 2 이상 찾으면, 이들 시점변경값(P) 중 절대값이 작은 시점변경값을 선택한다.
한편, 스케줄링부(220)는, M(시간자원)이 0인 시점변경값(P)이 존재하지 않으면, 금번 선택한 송신채널2(CH2)에서는 단말1의 스케줄링을 실패한 것으로 판단한다.
이에, 스케줄링부(220)는, 송신채널2(CH2)를 결정 대상에서 제외하고, 나머지 송신채널1,3(CH1,CH3) 중 스케줄링 가능한 시간자원이 가장 많은 송신채널을 다시 선택한다.
만약, 스케줄링부(220)는, 송신채널2(CH2) 뿐 아니라 나머지 송신채널1,3(CH1,CH3)에서도 단말1의 스케줄링을 실패한다면, 실패 사실을 단말1에 통지한다.
이하에서는, 설명의 편의 상, 송신채널2(CH2)에서 M(시간자원)이 0인 시점변경값(P)를 2 이상 찾았으며, 이들 시점변경값(P) 중 절대값이 가장 작은 시점변경값이 P=1(+a시간)로 확인된다고 가정한다.
이 경우, 스케줄링부(220)는, 금번 선택한 송신채널2(CH2)를 단말1에 스케줄링하는 특정 송신채널로 결정하고, 단말1의 송신예정시점에 금번 존재 확인된 시점변경값 P=1이 반영된 시점(단말1의 송신예정시점+a시간)을 단말1의 다음 업링크 신호 송신에 스케줄링하는 특정 송신시점으로 결정한다.
정보제공부(230)는, 특정 송신시점(단말1의 송신예정시점+a시간)에 대한 정보 및 특정 송신채널 즉 송신채널2(CH2)의 채널정보(CH2)를 포함하는 스케줄링정보를 단말1로 제공한다.
이때, 정보제공부(230)는, 특정 단말 즉 단말1로부터 수신된 업링크 신호에 대하여 회신하는 응답 신호에 스케줄링정보를 포함시킴으로써, 스케줄링정보를 단말1로 제공할 수 있다.
이렇게 되면, 정보제공부(230)는, 단말1의 업링크 신호 수신 시마다 매번 새롭게 결정/스케줄링한 스케줄링정보를, 업링크 신호에 대응하여 회신하는 응답 신호 송신 시마다 함께 단말1로 제공할 수 있다.
이에, 단말1은, 업링크 신호를 송신하는 매 송신 시마다 다음 업링크 신호 송신에 대한 스케줄링을 요청하여, 수신하는 매 응답 신호로부터 다음 업링크 신호에 대한 스케줄링정보를 얻을 수 있다.
이때, 정보제공부(230)는, 송신시점의 정보로서 시점변경값(P)와 채널정보(CH) 만으로 구성된 최소 사이즈의 스케줄링정보를 단말로 제공함으로써, 단말에 대한 다음 Reporting 동작 스케줄링 시 송신해야 하는 정보를 최대한 작게 표현하는 것이 바람직하다.
이처럼, 본 발명의 네트워크장치(200)는, 단말의 매 업링크 신호로부터 인지한 다음 송신예정시점에 기초하여, 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 송신시점/송신채널을 실시간으로 결정한 스케줄링정보를 응답 신호에 포함시켜 단말로 제공하는 방식으로, 각 단말에 대하여 다음 업링크 신호 송신 즉 다음 Reporting 동작을 스케줄링할 수 있다.
이에, 단말1은, 스케줄링정보를 이용하여, 주기적인 업링크 신호 송신 즉 Reporting 동작을 수행할 것이다.
즉, 단말1은, 자신의 송신주기 마다 업링크 신호를 송신하는 것을 기본으로 하되, 업링크 신호에 대한 응답 신호 수신 시마다 획득하는 스케줄링정보에 따라 다음 업링크 신호를 송신함으로써, 주기적인 업링크 신호 송신 즉 Reporting 동작을 수행할 수 있다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말장치를 구체적으로 설명하겠다.
본 발명에 따른 단말장치(100)는, IoT 네트워크에서 사물인터넷단말로서의 단말1,2,3...N 중 어떤 단말일 수도 있다.
본 발명에 따른 단말장치(100)는, 단말장치(100)가 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지한 네트워크장치(200)로부터, 상기 송신예정시점을 기반으로 결정된 특정 송신시점이 포함된 스케줄링정보를 획득하는 획득부(120)와, 상기 스케줄링정보에 기초하여, 업링크 신호 송신을 수행하는 제어부(130)를 포함한다.
그리고, 단말장치(100)는, 정보제공부(110)를 더 포함할 수 있다.
정보제공부(110)는, 네트워크장치(200)로의 업링크 신호 송신 시 상기 업링크 신호 및 다음 업링크 신호 간 송신시점 간격정보를 포함시켜, 네트워크장치(200)가 업링크 신호 수신 시마다 송신시점 간격정보에 근거하여 다음 업링크 신호의 송신예정시점을 인지할 수 있게 한다.
즉, 단말장치(100)는 자신이 갖는 업링크 신호의 송신주기에 따라 업링크 신호를 주기적으로 송신하는 것을 기본으로, Reporting 동작을 수행한다.
이때, 정보제공부(110)는, 매 송신하는 업링크 신호 마다, 금번 업링크 신호 및 다음 업링크 신호 간 송신시점 간격정보를 포함시킬 수 있다.
여기서, 단말장치(100)는 업링크 신호 송신을 위해 송신주기를 갖기 때문에, 송신시점 간격정보는 결국 단말장치(100)의 송신주기를 나타내는 정보로 이해할 수 있고, 송신주기는 전술한 바와 같이 n*T로 표현될 수 있다.
따라서, 정보제공부(110)는, 네트워크장치(200) 역시 단말의 Reporting 동작 시 최소주기로 정의되는 T(예: 8초)를 알고 있다는 전제로, 단말장치(100)의 송신주기(n*T)를 표현하는 인자인 n만으로 구성된 최소 사이즈의 송신시점 간격정보를 네트워크장치(200)로 제공함으로써, 다음 업링크 신호에 대한 스케줄링 요청 시 송신해야 하는 정보를 최대한 작게 표현하는 것이 바람직하다.
획득부(120)는, 단말장치(100)가 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지한 네트워크장치(200)로부터, 송신예정시점을 기반으로 결정된 특정 송신시점이 포함된 스케줄링정보를 획득한다.
즉, 전술한 바와 같이 네트워크장치(200)는, 단말장치(100)의 업링크 신호 내 송신시점 간격정보(n)에 근거하여 인지한 다음 송신예정시점에 기초하여, 송신시점/송신채널을 실시간으로 결정한 스케줄링정보를 단말장치(100)로 제공할 것이다.
이때, 획득부(120)는, 네트워크장치(200)로 송신한 업링크 신호에 대하여 회신되는 응답 신호로부터 스케줄링정보를 추출하여 획득할 수 있다.
이에, 획득부(120)는, 단말장치(100)가 업링크 신호를 송신하는 매 송신 시마다 회신(수신)되는 응답 신호로부터, 다음 업링크 신호에 대한 스케줄링정보를 얻을 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 네트워크장치(200)로부터 업링크 신호를 송신하는 매 송신 시마다 회신(수신)되는 응답 신호 중, 금번 수신된 응답 신호를 기준으로 설명하겠다.
제어부(130)는, 획득부(120)가 획득한 스케줄링정보에 기초하여, 업링크 신호 송신을 수행한다.
구체적으로, 제어부(130)는, 업링크 신호 송신 후 다음 업링크 신호 송신 전에 획득되는 스케줄링정보에 기초하여, 특정 송신채널에서 특정 송신시점에 다음 업링크 신호를 송신한다.
전술한 예시와 같이, 단말장치(100)의 송신주기가 n*T(n=1)인 것으로 가정하고, 네트워크장치(200)가 단말장치(100)에 대하여 송신시점(단말1의 송신예정시점+a시간) 및 송신채널2(CH2)를 결정/스케줄링하여, 이에 따른 스케줄링정보(P=1, CH2)를 단말장치(100)에 제공한 경우로 설명하겠다.
이 경우, 제어부(130)는, 직전의 업링크 신호 송신 후 수신한 스케줄링정보(P=1, CH2)에 기초하여, 송신주기에 따른 다음 업링크 신호 송신 시 CH2에 따른 송신채널2에서 시점변경값(P=1, +a시간)을 반영하여 송신한다.
이렇게 되면, 제어부(130)는, 송신채널2에서 다음 업링크 신호를 송신하되, 송신주기에 따라 다음 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점 보다 시점변경값(P=1)에 따라 +a시간 만큼 변경된 시점(단말1의 송신예정시점+a시간)에 다음 업링크 신호를 송신할 것이다.
즉, 단말장치(100)는, 자신의 송신주기 마다 업링크 신호를 송신하는 것을 기본으로 하되, 업링크 신호에 대한 응답 신호 수신 시마다 획득하는 스케줄링정보에 따라 다음 업링크 신호를 송신함으로써, 주기적인 업링크 신호 송신 즉 Reporting 동작을 수행할 수 있다.
이하에서는, 도 6을 참조하여, 본 발명의 스케줄링 기법에 따라서, 사물인터넷단말의 업링크 신호 충돌이 개선된 상황을 설명하겠다.
도 6에서는, Reporting을 위해 공유하는 송신채널로서 3개의 송신채널1,2,3(CH1,CH2,CH3)을 가정하고, 단말1,2,3을 언급하여 설명하겠다.
그리고, 단말1의 송신주기는 T(n*T, n=1)이고, 단말2의 송신주기는 2T(n*T, n=2)이고, 단말2의 송신주기는 T(n*T, n=1)인 것으로 가정한다.
이 경우, 본 발명의 네트워크장치(200)는, 단말1,2,3 각각의 매 업링크 신호로부터 인지한 다음 송신예정시점에 기초하여, 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 송신시점/송신채널을 실시간으로 결정한 스케줄링정보를 응답 신호에 포함시켜 단말로 제공하는 방식으로, 각 단말1,2,3에 대하여 다음 Reporting 동작을 스케줄링할 것이다.
도 6에 도시된 상황에 따르면, 단말1이 첫번째 업링크 신호를 송신하고 회신받은 응답 신호로부터 획득한 스케줄링정보(P=1, CH2)인 경우를 보여주고 있다.
이에, 첫번째 업링크 신호 송신 후 단말1은, 스케줄링정보(P=1, CH2)에 기초하여, 송신채널2에서 송신주기T에 따른 송신예정시점 보다 시점변경값(P=1)에 따라 +a시간 만큼 변경된 시점(단말1의 송신예정시점+a시간)에 다음 업링크 신호를 송신하고 있다.
이후, 단말1이 두번째 업링크 신호를 송신하고 회신받은 응답 신호로부터 획득한 스케줄링정보(P=0, CH3)인 경우를 보여주고 있다.
이에, 두번째 업링크 신호 송신 후 단말1은, 스케줄링정보(P=0, CH3)에 기초하여, 송신채널3에서 송신주기T에 따른 송신예정시점에서 시점변경값(P=0)에 따른 0시간 만큼 변경된 시점(=단말1의 송신예정시점)에 다음 업링크 신호를 송신하고 있다.
한편, 도 6에 도시된 상황에 따르면, 단말2가 첫번째 업링크 신호를 송신하고 회신받은 응답 신호로부터 획득한 스케줄링정보(P=-1, CH1)인 경우를 보여주고 있다.
이에, 첫번째 업링크 신호 송신 후 단말2는, 스케줄링정보(P=-1, CH1)에 기초하여, 송신채널1에서 송신주기2T에 따른 송신예정시점 보다 시점변경값(P=-1)에 따라 -a시간 만큼 변경된 시점(단말2의 송신예정시점-a시간)에 다음 업링크 신호를 송신하고 있다.
이후, 단말2가 두번째 업링크 신호를 송신하고 회신받은 응답 신호로부터 획득한 스케줄링정보(P=0, CH3)인 경우를 보여주고 있다.
이에, 두번째 업링크 신호 송신 후 단말2는, 스케줄링정보(P=0, CH3)에 기초하여, 송신채널3에서 송신주기2T에 따른 송신예정시점에서 시점변경값(P=0)에 따른 0시간 만큼 변경된 시점(=단말2의 송신예정시점)에 다음 업링크 신호를 송신하고 있다.
이후, 단말2가 세번째 업링크 신호를 송신하고 회신받은 응답 신호로부터 획득한 스케줄링정보(P=+2, CH2)인 경우를 보여주고 있다.
이에, 세번째 업링크 신호 송신 후 단말2는, 스케줄링정보(P=+2, CH2)에 기초하여, 송신채널3에서 송신주기2T에 따른 송신예정시점 보다 시점변경값(P=+2)에 따른 +b시간 만큼 변경된 시점(=단말2의 송신예정시점+b시간)에 다음 업링크 신호를 송신하고 있다.
한편, 도 6에 도시된 상황에 따르면, 단말3이 첫번째 업링크 신호를 송신하고 회신받은 응답 신호로부터 획득한 스케줄링정보(P=0, CH1)인 경우를 보여주고 있다.
이에, 첫번째 업링크 신호 송신 후 단말3은, 스케줄링정보(P=0, CH1)에 기초하여, 송신채널1에서 송신주기T에 따른 송신예정시점에서 시점변경값(P=0)에 따른 0시간 만큼 변경된 시점(=단말3의 송신예정시점)에 다음 업링크 신호를 송신하고 있다.
이후, 단말3이 두번째 업링크 신호를 송신하고 회신받은 응답 신호로부터 획득한 스케줄링정보(P=0, CH2)인 경우를 보여주고 있다.
이에, 두번째 업링크 신호 송신 후 단말3은, 스케줄링정보(P=0, CH2)에 기초하여, 송신채널2에서 송신주기T에 따른 송신예정시점에서 시점변경값(P=0)에 따른 0시간 만큼 변경된 시점(=단말3의 송신예정시점)에 다음 업링크 신호를 송신하고 있다.
이후, 단말3이 세번째 업링크 신호를 송신하고 회신받은 응답 신호로부터 획득한 스케줄링정보(P=-1, CH3)인 경우를 보여주고 있다.
이에, 세번째 업링크 신호 송신 후 단말3은, 스케줄링정보(P=-1, CH3)에 기초하여, 송신채널3에서 송신주기T에 따른 송신예정시점 보다 시점변경값(P=-1)에 따른 -a시간 만큼 변경된 시점(=단말3의 송신예정시점-a시간)에 다음 업링크 신호를 송신하고 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 단말1,2,3 각각은, 자신의 송신주기 마다 업링크 신호를 송신하는 것을 기본으로 하되, 업링크 신호에 대한 응답 신호 수신 시마다 획득하는 스케줄링정보에 따라 다음 업링크 신호를 송신함으로써, 주기적인 업링크 신호 송신 즉 Reporting 동작을 수행하고 있다.
따라서, 도 6에서 알 수 있듯이, 단말1,2,3이 한정된 3개의 송신채널1,2,3(CH1,CH2,CH3)을 공유하더라도, 네트워크장치(200)가 각 단말의 매 업링크 신호 마다 현재의 스케줄링상태에 맞게 실시간으로 다음 Reporting 동작을 스케줄링하기 때문에, 네트워크장치(200)로 전송되는 업링크 신호 출동이 발생하지 않고 회피된다.
물론, 별도의 중앙 스케줄러를 두는 기지국 중심의 스케줄링 기법을 생각해 볼 수도 있다.
하지만, IoT 네트워크는, 기존의 3G나 LTE 네트워크는 하나의 단말이 하나의 기지국과 통신하는 반면, 하나의 사물인터넷단말이 여러 기지국과 통신하기 때문에, 중앙 스케줄러를 두는 기지국 중심의 스케줄링 기법 적용 시, 여러 기지국을 연계하여 스케줄링해야 하는 복잡성 문제, 실시간성이 떨어지고 비용도 커지는 문제, 무엇보다 무엇보다 전국망처럼 대규모의 기지국을 모두 연계하여 스케줄링하는 것이 사실상 불가능에 가까운 문제 등이 있다.
하지만, 본 발명의 스케줄링 기법은, IoT 네트워크에 존재하는 네트워크장치(200)가 각 단말의 송신주기를 기반으로 각 단말의 Reporting 동작을 스케줄링하기 때문에, 중앙 스케줄러를 두는 기지국 중심의 스케줄링 기법에서 야기될 수 있는 문제들로부터 자유롭다.
그러면서도, 본 발명의 스케줄링 기법은, 기존의 3G나 LTE 네트워크에서 적용하는 스케줄링 기법과 비교하여, Reporting 충돌 발생 가능성 자체를 회피하기 때문에, IoT 네트워크에 적합할 뿐 아니라 재전송을 위해 기다리는 시간 소모로 인한 비효율성도 해결할 수 있다.
이에, 본 발명의 네트워크장치 및 단말장치는, 사물인터넷단말의 업링크 신호가 충돌 없이 성공적으로 전송될 수 있도록 하여, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키기는 효과를 도출한다.
특히, 본 발명은, 사물인터넷(IoT) 기술 중에서도 광역 커버리지를 대상으로 하여 저속 전송(<1kbps) 및 저 전력을 지원하는 소량 데이터 전송에 특화된 IoT 기술(LoRa: Long Range)을 채용한 IoT 네트워크 즉 LoRa 네트워크에 적용할 경우, 더욱 그 효과가 극대화될 것이다.
이하에서는, 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치의 동작 방법을 설명하겠다.
그리고, 설명의 편의 상, 이하의 설명에서는 전술한 실시예와 마찬가지로 단말1,2,3을 언급하여 설명하겠다.
본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 특정 단말에 대하여, 특정 단말이 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지한다.
여기서 특정 단말은, 도 1에 도시된 단말1,2,3...N 중 어떤 단말일 수도 있으며, 다만 업링크 신호에 송신시점 간격정보를 포함시켜 송신하는 단말이면 된다.
단말1을 언급하여 예를 들면, 단말1은 전원 ON 시부터 전원 OFF시까지, 자신이 갖는 업링크 신호의 송신주기에 따라 업링크 신호를 주기적으로 송신하여 네트워크장치(200)로 전송하는, Reporting 동작을 수행한다.
이때, 단말1은, 금번 송신하는 업링크 신호에 업링크 신호 및 다음 업링크 신호 간 송신시점 간격정보를 포함하여 송신함으로써, 다음 업링크 신호 송신에 대한 스케줄링을 요청할 수 있다.
이에, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 특정 단말 예컨대 단말1로부터 업링크 신호를 수신하면(S200), 업링크 신호에 포함되어 있는 업링크 신호 및 다음 업링크 신호 간 송신시점 간격정보에 근거하여, 금번 수신된 업링크 신호의 수신시점에 송신시점 간격정보(단말1의 송신주기)를 반영하는 방식으로, 단말1이 다음 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지할 수 있다(S210).
이와 같은 방식으로, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 단말1 뿐 아니라 업링크 신호에 송신시점 간격정보를 포함시켜 송신하는 모든 단말에 대하여, 업링크 신호 수신 시마다 다음 업링크 신호의 송신예정시점을 인지할 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 단말1을 언급하여, 단말1로부터 수신되는 매 업링크 신호 중 금번 수신된 업링크 신호를 기준으로 설명하겠다.
본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 단말1이 다음 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지하면(S210), 단말1의 송신예정시점에 기초하여, 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 특정 송신채널 및 특정 송신시점을 결정한다.
이하에서는, 설명의 편의 상 업링크 신호 송신을 위해 공유되는 다수의 송신채널로서 3개의 송신채널1,2,3(CH1,CH2,CH3)을 가정하여, 특정 송신채널 및 특정 송신시점을 결정하는 과정을 구체적으로 설명하겠다
본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 단말1의 송신예정시점에 기초하여, 업링크 신호 송신을 위해 공유되는 3개의 송신채널1,2,3(CH1,CH2,CH3) 중 중, 스케줄링 가능한 시간자원이 가장 많은 송신채널을 선택한다(S220).
네트워크장치(200)는, 본 발명의 스케줄링 기법에 따라 단말에게 송신시점 및 송신채널을 결정하고 스케줄링한 스케줄링상태정보를 별도로 관리한다.
이에, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 전술과 같이 단말1의 업링크 신호가 수신됨에 따라 인지한 단말1에 대한 다음 업링크 신호 송신 시점을 스케줄링하는 경우, 스케줄링상태정보에 근거하여 현재 다수의 송신채널 즉 3개의 송신채널1,2,3(CH1,CH2,CH3) 중 스케줄링 가능한 시간자원이 가장 많은 송신채널을 확인하여 선택할 수 있다.
만약, 다수의 송신채널 중 스케줄링 가능한 시간자원이 가장 많은 송신채널이 2 이상이면, 이들 중에서 송신채널 번호(CH#)가 작은 송신채널을 선택할 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의 상 3개의 송신채널1,2,3(CH1,CH2,CH3) 중 스케줄링 가능한 시간자원이 가장 많은 송신채널이 CH2인 것으로 가정하고, 송신채널2(CH2)를 선택하는 경우로 설명하겠다.
이후, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 스케줄링상태정보에 근거하여, 상이한 시점변경값들 중 송신채널2(CH2)에서 단말1의 송신예정시점 기준으로 반영 시 시간자원이 스케줄링 가능한 시점변경값이 존재하는지 여부를 확인할 수 있다.
이때, 결정 가능한 시점변경값들(P)은, 전술한 수학식1로 정의하고, K를 4초로 가정하겠다. 이 경우 결정 가능한 시점변경값들(P)은, -3,-2,-1,0,1,2,3 으로 정의될 수 있다.
그리고, 단말1의 송신주기가 T인 것으로 가정하고, 이 경우 단말1의 송신주기는 n*T(n=1)로 표현될 수 있다.
이렇게 되면, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 시점변경값들 중 송신채널2(CH2)에서 단말1의 송신예정시점 기준으로 반영 시 시간자원이 스케줄링 가능한 시점변경값이 존재하는지 여부를, 전술의 수학식2를 이용하여 확인할 수 있다.
이에, n*T(n=1)수학식2를 이용하여, 시점변경값들(P = -3,-2,-1,0,1,2,3) 중 송신채널2(CH2)에서 단말1의 송신예정시점 기준으로 반영 시 시간자원이 스케줄링 가능한 상태(0)인 시점변경값이 존재하는지 여부를 확인하면 된다(S230).
예를 들면, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 송신채널2(CH2)에서 단말1의 송신예정시점 기준으로 시점변경값들(P=-3,-2,-1,0,1,2,3) 각각을 수학식2에 적용하여, M(시간자원)이 0인 시점변경값(P)를 찾는다.
한편, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, M(시간자원)이 0인 시점변경값(P)이 존재하지 않으면(S230 No), 금번 선택한 송신채널2(CH2)에서는 단말1의 스케줄링을 실패한 것으로 판단한다.
이에, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 송신채널2(CH2)를 결정 대상에서 제외하고(S260), 나머지 송신채널1,3(CH1,CH3) 중 스케줄링 가능한 시간자원이 가장 많은 송신채널을 다시 선택한다(S230).
만약, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 송신채널2(CH2) 뿐 아니라 나머지 송신채널1,3(CH1,CH3)에서도 단말1의 스케줄링을 실패한다면, 실패 사실을 단말1에 통지한다.
이하에서는, 설명의 편의 상, 송신채널2(CH2)에서 M(시간자원)이 0인 시점변경값(P)가 존재하며(S230 Yes), 이 시점변경값이 P=1(+a시간)로 확인된다고 가정한다.
이 경우, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 금번 선택한 송신채널2(CH2)를 단말1에 스케줄링하는 특정 송신채널로 결정하고, 단말1의 송신예정시점에 금번 존재 확인된 시점변경값 P=1이 반영된 시점(단말1의 송신예정시점+a시간)을 단말1의 다음 업링크 신호 송신에 스케줄링하는 특정 송신시점으로 결정한다(S240).
본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 특정 송신시점(단말1의 송신예정시점+a시간)에 대한 정보 및 특정 송신채널 즉 송신채널2(CH2)의 채널정보(CH2)를 포함하는 스케줄링정보를 단말1로 제공한다(S250).
이때, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 단말1로부터 수신된 업링크 신호에 대하여 회신하는 응답 신호에 스케줄링정보를 포함시킴으로써, 스케줄링정보를 단말1로 제공할 수 있다.
이렇게 되면, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 단말1의 업링크 신호 수신 시마다 매번 새롭게 결정/스케줄링한 스케줄링정보를, 업링크 신호에 대응하여 회신하는 응답 신호 송신 시마다 함께 단말1로 제공할 수 있다.
이에, 단말1은, 업링크 신호를 송신하는 매 송신 시마다 다음 업링크 신호 송신에 대한 스케줄링을 요청하여, 수신하는 매 응답 신호로부터 다음 업링크 신호에 대한 스케줄링정보를 얻을 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 송신시점의 정보로서 시점변경값(P)와 채널정보(CH) 만으로 구성된 최소 사이즈의 스케줄링정보를 단말로 제공함으로써, 단말에 대한 다음 Reporting 동작 스케줄링 시 송신해야 하는 정보를 최대한 작게 표현하는 것이 바람직하다.
이처럼, 본 발명에 따른 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법은, 단말의 매 업링크 신호로부터 인지한 다음 송신예정시점에 기초하여, 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 송신시점/송신채널을 실시간으로 결정한 스케줄링정보를 응답 신호에 포함시켜 단말로 제공하는 방식으로, 각 단말에 대하여 다음 업링크 신호 송신 즉 다음 Reporting 동작을 스케줄링할 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말장치의 동작 방법을 설명하겠다. 본 발명에 따른 단말장치는, IoT 네트워크에서 사물인터넷단말로서의 단말1,2,3...N 중 어떤 단말일 수도 있다.
본 발명의 단말장치(100)의 동작 방법은, 전원 ON 시 자신이 갖는 업링크 신호의 송신주기에 따라 업링크 신호를 주기적으로 송신하여 네트워크장치(200)로 전송하는 Reporting 동작을 개시한다(S100).
이에, 본 발명의 단말장치(100)의 동작 방법은, Reporting 동작을 수행하여, 업링크 신호를 송신할 것이다(S110).
이때, 본 발명의 단말장치(100)의 동작 방법은, 매 송신하는 업링크 신호 마다, 금번 업링크 신호 및 다음 업링크 신호 간 송신시점 간격정보를 포함시킬 수 있다.
여기서, 단말장치(100)는 업링크 신호 송신을 위해 송신주기를 갖기 때문에, 송신시점 간격정보는 결국 단말장치(100)의 송신주기를 나타내는 정보로 이해할 수 있고, 송신주기는 전술한 바와 같이 n*T로 표현될 수 있다.
따라서, 본 발명의 단말장치(100)의 동작 방법은, 네트워크장치(200) 역시 단말의 Reporting 동작 시 최소주기로 정의되는 T(예: 8초)를 알고 있다는 전제로, 단말장치(100)의 송신주기(n*T)를 표현하는 인자인 n만으로 구성된 최소 사이즈의 송신시점 간격정보를 네트워크장치(200)로 제공함으로써, 다음 업링크 신호에 대한 스케줄링 요청 시 송신해야 하는 정보를 최대한 작게 표현하는 것이 바람직하다.
본 발명의 단말장치(100)의 동작 방법은, 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지한 네트워크장치(200)로부터, 송신예정시점을 기반으로 결정된 특정 송신시점이 포함된 스케줄링정보를 획득한다.
즉, 전술한 바와 같이 네트워크장치(200)는, 단말장치(100)의 업링크 신호 내 송신시점 간격정보(n)에 근거하여 인지한 다음 송신예정시점에 기초하여, 송신시점/송신채널을 실시간으로 결정한 스케줄링정보를 단말장치(100)로 제공할 것이다.
이때, 본 발명의 단말장치(100)의 동작 방법은, 네트워크장치(200)로 송신한 업링크 신호에 대하여 회신되는 응답 신호로부터 스케줄링정보를 추출하여 획득할 수 있다(S120).
이에, 본 발명의 단말장치(100)의 동작 방법은, 단말장치(100)가 업링크 신호를 송신하는 매 송신 시마다 회신(수신)되는 응답 신호로부터, 다음 업링크 신호에 대한 스케줄링정보를 얻을 수 있다.
이하에서는 설명의 편의를 위해, 네트워크장치(200)로부터 업링크 신호를 송신하는 매 송신 시마다 회신(수신)되는 응답 신호 중, 금번 수신된 응답 신호를 기준으로 설명하겠다.
본 발명의 단말장치(100)의 동작 방법은, 획득한 스케줄링정보에 기초하여, 다음 업링크 신호 송신을 수행한다(S130).
구체적으로, 본 발명의 단말장치(100)의 동작 방법은, 업링크 신호 송신 후 다음 업링크 신호 송신 전에 획득되는 스케줄링정보에 기초하여, 특정 송신채널에서 특정 송신시점에 다음 업링크 신호를 송신한다.
전술한 예시와 같이, 단말장치(100)의 송신주기가 n*T(n=1)인 것으로 가정하고, 네트워크장치(200)가 단말장치(100)에 대하여 송신시점(단말1의 송신예정시점+a시간) 및 송신채널2(CH2)를 결정/스케줄링하여, 이에 따른 스케줄링정보(P=1, CH2)를 단말장치(100)에 제공한 경우로 설명하겠다.
이 경우, 본 발명의 단말장치(100)의 동작 방법은, 직전의 업링크 신호 송신 후 수신한 스케줄링정보(P=1, CH2)에 기초하여, 송신주기에 따른 다음 업링크 신호 송신 시 CH2에 따른 송신채널2에서 시점변경값(P=1, +a시간)을 반영하여 송신한다.
이렇게 되면, 본 발명의 단말장치(100)의 동작 방법은, 송신채널2에서 다음 업링크 신호를 송신하되, 송신주기에 따라 다음 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점 보다 시점변경값(P=1)에 따라 +a시간 만큼 변경된 시점(단말1의 송신예정시점+a시간)에 다음 업링크 신호를 송신할 것이다.
즉, 본 발명의 단말장치(100)의 동작 방법은, 자신의 송신주기 마다 업링크 신호를 송신하는 것을 기본으로 하되, 업링크 신호에 대한 응답 신호 수신 시마다 획득하는 스케줄링정보에 따라 다음 업링크 신호를 송신함으로써, 주기적인 업링크 신호 송신 즉 Reporting 동작을 수행할 수 있다.
도 6에서는, Reporting을 위해 공유하는 송신채널로서 3개의 송신채널1,2,3(CH1,CH2,CH3)을 가정하고, 단말1,2,3을 언급하여, 본 발명의 스케줄링 기법에 따라 사물인터넷단말의 업링크 신호 충돌이 개선된 상황을 보여주고 있다.
도 6에서 알 수 있듯이, 단말1,2,3 각각은, 자신의 송신주기 마다 업링크 신호를 송신하는 것을 기본으로 하되, 업링크 신호에 대한 응답 신호 수신 시마다 획득하는 스케줄링정보에 따라 다음 업링크 신호를 송신함으로써, 주기적인 업링크 신호 송신 즉 Reporting 동작을 수행하고 있다.
따라서, 단말1,2,3이 한정된 3개의 송신채널1,2,3(CH1,CH2,CH3)을 공유하더라도, 네트워크장치(200)가 각 단말의 매 업링크 신호 마다 현재의 스케줄링상태에 맞게 실시간으로 다음 Reporting 동작을 스케줄링하기 때문에, 네트워크장치(200)로 전송되는 업링크 신호 출동이 발생하지 않고 회피된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 네트워크장치의 동작 방법 및 단말장치의 동작 방법에 의하면, 사물인터넷단말의 업링크 신호가 충돌 없이 성공적으로 전송될 수 있도록 하여, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키기는 효과를 도출한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크장치의 동작 방법 및 단말장치의 동작 방법은, 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.
지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.
본 발명의 네트워크장치 및 단말장치와, 그 장치들의 동작 방법에 따르면, 사물인터넷단말의 업링크 신호가 충돌 없이 성공적으로 전송될 수 있도록 한다는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.
100 : 단말장치
110 : 정보제공부 120 : 획득부
130: 제어부
200 : 네트워크장치
210 : 인지부 220 : 스케줄링부
230 : 정보제공부

Claims (14)

  1. 특정 단말에 대하여, 상기 특정 단말이 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지하는 인지부; 및
    상기 송신예정시점에 기초하여, 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 특정 송신시점을 결정하는 스케줄링부를 포함하며,
    상기 스케줄링부는,
    업링크 신호 송신을 위해 공유되는 다수의 송신채널의 스케줄링 가능한 시간자원과 상기 송신예정시점을 이용하여 특정 송신채널을 확인한 결과를 기반으로 상기 특정 송신시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케줄링부는,
    상기 송신예정시점에 기초하여, 상기 다수의 송신채널 중 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 상기 특정 송신채널을 결정하여, 상기 특정 송신시점의 정보가 포함된 스케줄링정보에 상기 특정 송신채널의 채널정보가 포함되도록 하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 인지부는,
    상기 특정 단말로부터 수신된 업링크 신호에 포함되어 있는 상기 업링크 신호 및 다음 업링크 신호 간 송신시점 간격정보에 근거하여,
    상기 특정 단말의 업링크 신호 수신 시마다 다음 업링크 신호의 송신예정시점을 인지하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 스케줄링정보를 상기 특정 단말로 제공하여, 상기 특정 단말이 상기 스케줄링정보를 이용하여 업링크 신호 송신을 수행할 수 있게 하는 정보제공부를 더 포함하며,
    상기 정보제공부는,
    상기 특정 단말로부터 수신된 업링크 신호에 대하여 회신하는 응답 신호에 상기 스케줄링정보를 포함시켜, 상기 특정 단말의 업링크 신호에 대한 응답 신호 송신 시마다 다음 업링크 신호와 관련된 스케줄링정보를 상기 특정 단말로 제공하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 스케줄링부는,
    상기 다수의 송신채널 중 스케줄링 가능한 시간자원이 가장 많은 송신채널을 선택하고, 상이한 시점변경값들 중 상기 선택한 송신채널에서 상기 송신예정시점 기준으로 반영 시 시간자원이 스케줄링 가능한 시점변경값이 존재하면,
    상기 선택한 송신채널을 상기 특정 송신채널로 결정하고, 상기 존재 확인된 시점변경값이 반영된 시점을 상기 특정 송신시점으로 결정하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  6. 단말장치에 있어서,
    상기 단말장치가 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지한 네트워크장치로부터, 업링크 신호 송신을 위해 공유되는 다수의 송신채널의 스케줄링 가능한 시간자원과 상기 송신예정시점을 이용하여 특정 송신채널을 확인한 결과를 기반으로 특정 송신시점을 결정되면, 상기 특정 송신시점이 포함된 스케줄링정보를 획득하는 획득부; 및
    상기 스케줄링정보에 기초하여, 업링크 신호 송신을 수행하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 네트워크장치로의 업링크 신호 송신 시 상기 업링크 신호 및 다음 업링크 신호 간 송신시점 간격정보를 포함시켜, 상기 네트워크장치가 업링크 신호 수신 시마다 송신시점 간격정보에 근거하여 다음 업링크 신호의 송신예정시점을 인지할 수 있게 하는 정보제공부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 단말장치.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 획득부는,
    상기 네트워크장치로 송신한 업링크 신호에 대하여 회신되는 응답 신호로부터 상기 스케줄링정보를 추출하여, 업링크 신호에 대한 응답 신호 수신 시마다 다음 업링크 신호와 관련된 스케줄링정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 단말장치.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 스케줄링정보에는,
    상기 다수의 송신채널 중에서, 상기 송신예정시점에 기반으로 결정된 상기 특정 송신채널의 채널정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 단말장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 업링크 신호 송신 후 다음 업링크 신호 송신 전에 획득되는 상기 스케줄링정보에 기초하여, 상기 특정 송신채널에서 상기 특정 송신시점에 다음 업링크 신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 단말장치.
  11. 특정 단말에 대하여, 상기 특정 단말이 업링크 신호를 송신하게 될 송신예정시점을 인지하는 인지단계; 및
    상기 송신예정시점에 기초하여, 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 특정 송신시점을 결정하는 스케줄링단계를 포함하며,
    상기 스케줄링단계는,
    업링크 신호 송신을 위해 공유되는 다수의 송신채널 각각의 스케줄링 가능한 시간자원과 상기 송신예정시점을 이용하여 특정 송신채널을 확인한 결과를 기반으로 상기 특정 송신시점을 결정하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치의 동작 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스케줄링단계는,
    상기 송신예정시점에 기초하여, 상기 다수의 송신채널 중 다른 단말의 업링크 신호와 충돌이 회피되는 특정 송신채널을 결정하여, 상기 특정 송신시점의 정보가 포함된 스케줄링정보에 상기 특정 송신채널의 채널정보가 포함되도록 하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치의 동작 방법.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 인지단계는,
    상기 특정 단말로부터 수신된 업링크 신호에 포함되어 있는 상기 업링크 신호 및 다음 업링크 신호 간 송신시점 간격정보에 근거하여,
    상기 특정 단말의 업링크 신호 수신 시마다 다음 업링크 신호의 송신예정시점을 인지하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치의 동작 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 스케줄링정보를 상기 특정 단말로 제공하여, 상기 특정 단말이 상기 스케줄링정보를 이용하여 업링크 신호 송신을 수행할 수 있게 하는 스케줄링정보 제공단계를 더 포함하며,
    상기 스케줄링정보 제공단계는,
    상기 특정 단말로부터 수신된 업링크 신호에 대하여 회신하는 응답 신호에 상기 스케줄링정보를 포함시켜, 상기 특정 단말의 업링크 신호에 대한 응답 신호 송신 시마다 다음 업링크 신호와 관련된 스케줄링정보를 상기 특정 단말로 제공하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치의 동작 방법.
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