KR102309529B1 - 디지털 무전기 및 이의 음성 패킷 중계 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 멀티 홉으로 음성 패킷을 안정적으로 전송하기 위한 디지털 무전기 및 이의 음성 패킷 중계 방법에 관한 것으로서, 상기 방법은 네트워크 내 포함된 노드의 링크품질 정보를 획득하는 단계; PTT 키가 입력됨에 따라 상기 링크품질 정보에 기초하여 목적지 노드와 음성 패킷을 중계할 중계 노드를 선정하는 단계; 및 상기 중계 노드의 정보를 상기 음성 패킷에 추가하여 상기 목적지 노드로 전송하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 디지털 무전기 및 이의 음성 패킷 중계 방법에 관한 것으로, 특히 멀티 홉으로 음성 패킷을 안정적으로 전송하기 위한 디지털 무전기 및 이의 음성 패킷 중계 방법에 관한 것이다.
DMR(Digital Mobile Radio) 기술은 ETSI(European Telecommunication Standards Institute)에 의하여 표준화된 디지털 무전기 표준으로, 12.5kHz의 대역폭을 이용하여 TDMA 2 슬롯 방식으로 통신을 하며, 동시에 2개의 그룹 간의 무전기 통화가 가능하다.
이때, DMR 표준의 디지털 무전기는 1홉 통신만 가능하다. 즉, 통신거리 밖의 무전기와 통신하기 위해서는 중계기가 필요하기 때문에 디지털 무전기 만으로 멀티 홉 통신이 불가하다.
한편, 등록특허공보 제10-2211566호(발명의 명칭: 디지털 무전기의 최적 중계단말 선택방법)는 군용 디지털 무전기를 위한 최적의 중계단말을 선택하는 방법을 제공한다. 이는 2홉 중계 단말이 다수 개 존재할 때 라우팅 테이블에 기반하여 하나의 최적 중계 단말을 선정하여 2홉 통신을 수행한다.
이러한 종래 기술은 2홉 통신까지 가능한 중계 노드 선정 방법에 관한 것으로, 패킷 간 충돌현상으로 인한 음 탈락 현상을 억제하기 위해 음성 통화를 2홉으로 제한하고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 홉 수에 제한되지 않으면서 동시에 전송률을 최대화하여 음성 패킷을 전송함으로써, 멀티 홉 전송간 음 탈락 현상을 최소화하고 안정적인 중계가 가능하게 하는 디지털 무전기 및 이의 음성 패킷 중계 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기된 바와 같은 과제로 한정되지 않으며, 또다른 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따른 디지털 무전기에서의 음성 패킷 중계 방법은, 네트워크 내 포함된 노드의 링크품질 정보를 획득하는 단계; PTT 키가 입력됨에 따라 상기 링크품질 정보에 기초하여 목적지 노드와 음성 패킷을 중계할 중계 노드를 선정하는 단계; 및 상기 중계 노드의 정보를 상기 음성 패킷에 추가하여 상기 목적지 노드로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 네트워크 내 포함된 노드의 링크품질 정보를 획득하는 단계는, 1홉 거리에 위치한 이웃 노드와의 제어 패킷을 교환하여 상기 이웃 노드의 링크품질 정보를 획득하는 단계; 및 상기 이웃 노드의 링크품질 정보를 네트워크 내의 모든 노드와 공유하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 이웃 노드의 링크품질 정보를 획득하는 단계는, 소정의 주기마다 이웃 노드로부터 전송되는 제어 패킷을 수신하는 단계; 상기 제어 패킷에 포함된 이웃 노드의 제1 수신링크 품질정보를 획득하는 단계; 상기 수신한 제어 패킷의 수신율을 측정하여 제2 수신링크 품질정보를 획득하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 수신링크 품질정보에 기초하여 양방향 수신율을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 이웃 노드의 링크품질 정보를 네트워크 내의 모든 노드와 공유하는 단계는, 상기 이웃 노드의 링크품질 정보를 토폴로지 제어 메시지에 포함시켜 주기적으로 전송할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 링크품질 정보에 기초하여 목적지 노드와 음성 패킷을 중계할 중계 노드를 선정하는 단계는, 디지털 무전기 간의 1:1 통화인 경우, 상기 목적지 노드까지의 경로 중 최대 전송률을 갖는 경로에 포함된 노드를 중계 노드로 선정할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 링크품질 정보에 기초하여 목적지 노드와 음성 패킷을 중계할 중계 노드를 선정하는 단계는, 상기 최대 전송률이 동일한 경로의 경우, 홉 수가 더 적은 경로에 포함된 노드를 중계 노드로 선정할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 링크품질 정보에 기초하여 목적지 노드와 음성 패킷을 중계할 중계 노드를 선정하는 단계는, 디지털 무전기 간의 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 통화인 경우, 상기 네트워크 내 모든 노드를 대상으로 최대 전송률 경로를 탐색하는 단계; 및 상기 탐색된 최대 전송률 경로 중 적은 중계 홉 수를 갖는 순으로 중계 노드를 기록 및 선정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 탐색된 최대 전송률 경로 중 적은 중계 홉 수를 갖는 순으로 중계 노드를 기록 및 선정하는 단계는, 다른 노드의 중계 경로에 포함된 노드는 중복 기록하지 않을 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 음성 패킷은 목적지 노드 주소, 송신 노드 주소, 중계 노드 수, 상기 중계 노드 수에 상응하는 중계 노드 주소 및 위치 쌍 정보를 포함하되, 상기 중계 노드 위치는 중계 노드가 음성 패킷을 재전송하는 시간 정보일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 중계 노드의 정보를 상기 음성 패킷에 추가하여 상기 목적지 노드로 전송하는 단계는, 패킷 전송 방법으로 TDMA MAC 프로토콜을 사용하는 경우, 상기 중계 노드 위치는 TDMA 프레임 상의 슬롯 위치에 해당하고, 상기 음성 패킷을 수신한 노드는 자신의 주소가 중계 노드 주소에 해당하는지 여부를 확인하여 포함된 경우, 지정된 타임슬롯 위치에서 음성 패킷을 송신할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 중계 노드의 정보를 상기 음성 패킷에 추가하여 상기 목적지 노드로 전송하는 단계는, 패킷 전송 방법으로 TDMA 이외의 MAC 프로토콜을 사용하는 경우, 상기 중계 노드 위치는 소스 노드로부터의 송신 시점으로부터의 시간 위치에 해당하고, 상기 음성 패킷을 수신한 노드는 수신 완료 시점으로부터 소스 노드의 송신 시점을 예측한 후, 상기 송신 시점으로부터 시간 위치에 상응하는 시점에 음성 패킷을 재전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 측면에 따른 마이크, 스피커, 보코더, PTT 키를 구비한 디지털 무전기는, 네트워크 내 포함된 노드의 링크품질 정보를 획득하는 링크상태 측정 및 관리부, 상기 PTT 키가 입력됨에 따라 상기 링크품질 정보에 기초하여 목적지 노드와 음성 패킷을 중계할 중계 노드를 선정하는 음성통화 제어부 및 상기 중계 노드의 정보를 상기 음성 패킷에 추가하여 상기 목적지 노드로 전송하는 RF 송수신 모듈을 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 링크상태 측정 및 관리부는 소정의 주기마다 1홉 거리에 위치한 이웃 노드로부터 전송되는 제어 패킷을 수신하고, 상기 제어 패킷에 포함된 이웃 노드의 제1 수신링크 품질정보를 획득하고, 상기 수신한 제어 패킷의 수신율을 측정하여 제2 수신링크 품질정보를 획득한 후, 상기 제1 및 제2 수신링크 품질정보에 기초하여 양방향 수신율을 산출하여 상기 링크품질 정보를 획득할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 링크상태 측정 및 관리부는 상기 이웃 노드의 링크품질 정보를 토폴로지 제어 메시지에 포함시켜 주기적으로 전송하여 상기 네트워크 내의 모든 노드와 공유할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 음성통화 제어부는 디지털 무전기 간의 1:1 통화인 경우, 상기 목적지 노드까지의 경로 중 최대 전송률을 갖는 경로에 포함된 노드를 중계 노드로 선정하되, 상기 최대 전송률이 동일한 경로의 경우, 홉 수가 더 적은 경로에 포함된 노드를 중계 노드로 선정할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 음성통화 제어부는 디지털 무전기 간의 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 통화인 경우, 상기 네트워크 내 모든 노드를 대상으로 최대 전송률 경로를 탐색하고, 상기 탐색된 최대 전송률 경로 중 적은 중계 홉 수를 갖는 순으로 중계 노드를 기록 및 선정하되, 다른 노드의 중계 경로에 포함된 노드는 중복 기록하지 않을 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 음성 패킷은 목적지 노드 주소, 송신 노드 주소, 중계 노드 수, 상기 중계 노드 수에 상응하는 중계 노드 주소 및 위치 쌍 정보를 포함하되, 상기 중계 노드 위치는 중계 노드가 음성 패킷을 재전송하는 시간 정보일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 RF 송수신 모듈이 TDMA MAC 프로토콜을 사용하여 음성 패킷을 전송하는 경우, 상기 중계 노드 위치는 TDMA 프레임 상의 슬롯 위치에 해당하고, 상기 음성 패킷을 수신한 노드는 자신의 주소가 중계 노드 주소에 해당하는지 여부를 확인하여 포함된 경우, 지정된 타임슬롯 위치에서 음성 패킷을 송신할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에서, 상기 RF 송수신 모듈이 TDMA 이외의 MAC 프로토콜을 사용하여 음성 패킷을 전송하는 경우, 상기 중계 노드 위치는 소스 노드로부터의 송신 시점으로부터의 시간 위치에 해당하고, 상기 음성 패킷을 수신한 노드는 수신 완료 시점으로부터 송신 시점을 예측한 후, 상기 송신 시점으로부터 시간 위치에 상응하는 시점에 음성 패킷을 재전송할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 컴퓨터 프로그램은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 상기 디지털 무전기에서의 음성 패킷 중계 방법을 실행하며, 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명에 따르면, 음성 패킷을 최대 전송률 경로로 충돌없이 전송하여 음 탈락 현상을 최소화할 수 있으며, 이를 통해 디지털 무전기 간의 안정적인 음성 통화가 가능하다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하에 첨부되는 도면들은 본 실시 예에 관한 이해를 돕기 위한 것으로, 상세한 설명과 함께 실시 예들을 제공한다. 다만, 본 실시예의 기술적 특징이 특정 도면에 한정되는 것은 아니며, 각 도면에서 개시하는 특징들은 서로 조합되어 새로운 실시 예로 구성될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음성 패킷 중계 방법에 대한 동작 플로우챠트이다.
도 2는 디지털 무전기로 구성된 3홉 Ad-hoc 네트워크 구성의 일 예시를 도시한 도면이다.
도 3은 무전기 S에서 관리하는 링크품질 테이블을 도시한 도면이다.
도 4는 1:1 통화시의 중계 노드 정보를 도시한 도면이다.
도 5는 브로드캐스트 통화시의 중계 노드 정보를 도시한 도면이다.
도 6은 음성 패킷 구조의 일 예시를 도시한 도면이다.
도 7은 TDMA MAC 프로토콜을 사용하여 음성 패킷을 중계하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 TDMA 이외의 MAC 프로토콜을 사용하여 음성 패킷을 중계하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 무전기를 설명하기 위한 도면이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음성 패킷 중계 방법에 대한 동작 플로우챠트이다.
도 2는 디지털 무전기로 구성된 3홉 Ad-hoc 네트워크 구성의 일 예시를 도시한 도면이다.
도 3은 무전기 S에서 관리하는 링크품질 테이블을 도시한 도면이다.
도 4는 1:1 통화시의 중계 노드 정보를 도시한 도면이다.
도 5는 브로드캐스트 통화시의 중계 노드 정보를 도시한 도면이다.
도 6은 음성 패킷 구조의 일 예시를 도시한 도면이다.
도 7은 TDMA MAC 프로토콜을 사용하여 음성 패킷을 중계하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 TDMA 이외의 MAC 프로토콜을 사용하여 음성 패킷을 중계하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 무전기를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하에서는 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 무전기에서의 음성 패킷 중계 방법(이하, 음성 패킷 중계 방법)을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음성 패킷 중계 방법의 플로우챠트, 도 2는 디지털 무전기로 구성된 3홉 Ad-hoc 네트워크 구성의 일 예시를 도시한 도면, 도 3은 무전기 S에서 관리하는 링크품질 테이블을 도시한 도면, 도 4는 1:1 통화시의 중계 노드 정보를 도시한 도면, 도 5는 브로드캐스트 통화시의 중계 노드 정보를 도시한 도면이다.
이때, 도 1에서의 디지털 노드는 소스 노드인 것을 예로 들어, 소스 노드로부터 중계 노드 및 목적지 노드로 음성 패킷을 전송하는 과정을 설명하도록 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 음성 패킷 중계 방법은, 먼저 네트워크 내 포함된 노드의 링크품질 정보를 획득한다(S110).
일 실시예로, 디지털 무전기는 1홉 거리에 위치한 이웃 노드와의 제어 패킷을 교환하여 이웃 노드의 링크품질 정보를 획득하고, 이웃 노드의 링크품질 정보를 네트워크 내 모든 노드와 공유한다. 이와 같은 과정을 통해 본 발명의 일 실시예에서의 디지털 무전기는 네트워크를 구성하는 모든 디지털 무전기 사이의 링크품질 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, OLSR(Optimized Link State Routing) 프로토콜을 기반으로 링크품질을 측정 및 공유하는 경우, 디지털 무전기는 소정의 주기마다 이웃 노드로부터 전송되는 제어 패킷을 수신하고, 제어 패킷에 포함된 이웃 노드의 제1 수신링크 품질정보를 획득한다. 이와 동시에, 디지털 무전기는 수신한 제어 패킷의 수신율을 측정하여 제2 수신링크 품질정보를 획득하며, 제1 및 제2 수신링크 품질정보에 기초하여 양방향 수신율을 산출할 수 있다.
위 예시에서, 디지털 무전기는 제어 패킷으로 Hello 메시지를 송신하고, 또한 주기적으로 수신되는 Hello 메시지를 통해 자신의 수신율을 측정하여 제2 수신링크 품질정보를 획득할 수 있다. 그리고 Hello 메시지에 제2 수신링크 품질정보를 포함시켜 이웃 노드로 전송하며, 마찬가지로 이웃 노드로부터 수신되는 Hello 메시지에 포함된 제1 수신링크 품질정보를 통해 이웃 노드의 수신율을 획득할 수 있다. 이러한 양방향 수신율을 곱하여 두 노드 간의 링크품질 정보를 획득할 수 있다.
일 실시예로, 이웃 노드와의 링크품질 정보는 토폴로지 제어(Topology Control) 메시지를 통해 네트워크 전체로 공유될 수 있다. 모든 디지털 무전기는 1홉 이웃 노드와의 링크품질 정보를 토폴로지 제어 메시지에 포함시켜 주기적으로 전송한다. 이러한 토폴로지 제어 메시지는 이웃 노드의 재전송을 통해 네트워크 전체로 전파된다. 따라서, 각 디지털 무전기는 토폴로지 제어 메시지를 이용하여 네트워크 전체의 링크품질 정보를 획득할 수 있다.
도 2는 디지털 무전기로 구성된 3홉 Ad-hoc 네트워크로, 각 디지털 무전기 간의 링크품질 정보를 나타낸 것이다. 또한, 도 3은 '디지털 무전기 S'에서 관리하는 링크품질 테이블로, 디지털 무전기 S의 링크품질 테이블은 Hello 메시지를 교환하여 측정된 링크품질 정보가 기록되었으며, 나머지는 각 노드들이 전송하는 토폴로지 제어 메시지에 포함된 정보이다.
다시 도 1을 참조하면, 디지털 무전기는 PTT 키가 입력됨에 따라 링크품질 정보에 기초하여 목적지 노드와 음성 패킷을 중계할 중계 노드를 선정한다(S120). 이때, 본 발명의 일 실시예는 중계 노드 선정 시, 홉 수를 제한하지 않는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로, 중계 노드 선정 시, 디지털 무전기 간의 1:1 통화인 경우에는, 목적지 노드까지의 경로 중 최대 전송률을 갖는 경로에 포함된 노드를 중계 노드로 선정한다. 이때, 각 디지털 무전기는 S110 단계를 통해 네트워크 전체의 링크품질 정보를 알고 있으므로, 경로 상의 링크간 링크품질 정보를 곱한 값이 최대가 되는 경로를 최대 전송률을 갖는 경로로 선정할 수 있다.
만약, 산출된 최대 전송률이 동일한 경로가 있는 경우에는 홉 수가 더 적은 경로에 포함된 노드를 중계 노드로 선정할 수 있다.
예를 들어, 도 2의 '디지털 무전기 S'에서 '디지털 무전기 D'로 음성 패킷을 전송하는 경우, 'S-C-D', 'S-A-B-D', 'S-A-E-D' 세 가지 경로를 통해 전송 가능하다. 이때, 세 경로의 전달 확률이 0.76, 0.93, 0.9025이므로 전달확률이 가장 높은 경로는 'S-A-B-D'가 된다. 'S-A-B-D' 경로는 'S-C-D' 경로보다 한번 더 전송되지만 음성탈락이 덜하기 때문에 보다 안정적인 통화가 가능하다.
이와 같이 최대 전송률을 갖는 경로가 선택되고, 이에 포함된 노드를 중계 노드로 선정하고 나면, 도 4와 같이 선정된 중계 노드 A, B를 중계 정보 저장공간에 순서대로 기록하게 된다.
다른 실시예로, 중계 노드 선정 시, 디지털 무전기 간의 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 통화인 경우에는, 네트워크 내 모든 노드를 대상으로 최대 전송률 경로를 탐색하고, 탐색된 최대 전송률 경로 중 적은 중계 홉 수를 갖는 순으로 중계 노드를 기록 및 선정하게 된다. 이때, 다른 노드의 중계 경로에 포함된 노드는 중복 기록하지 않는다.
도 5를 참조하면 예를 들어, '디지털 무전기 S'에서 브로드캐스트 음성 패킷을 전송하는 경우, 네트워크 내 모든 노드 A 내지 F에 대한 최대 전송률 경로를 탐색한다. 이에 따라, 노드 A와의 최대 전송률 경로는 'S-A', 노드 B와의 최대 전송률 경로는 'S-A-B', 노드 C와의 최대 전송률 경로는 'S-C', 노드 D와의 최대 전송률 경로는 'S-A-B-D', 노드 E와의 최대 전송률 경로는 'S-A-E', 노드 F와의 최대 전송률 경로는 'S-C-F'로 각각 탐색된다.
이후, 탐색된 각 최대 전송률 경로 중 적은 중계 홉 수를 갖는 순서로 중계 노드를 기록한다. A 노드와 C노드는 1홉이어서 중계 노드가 없기 때문에 기록하지 않는다. 2홉 경로를 갖는 B, E, F 노드의 중계 노드 A, C를 중계 정보 저장공간에 기록한다. 다음으로 3홉인 D 노드의 중계 노드 A, B 중에서 A노드는 이미 중계 경로에 포함되어 있기 때문에 기록하지 않고 B 노드를 기록한다. 그 결과 도 5와 같이, A 노드가 1순위, C 노드가 2순위, B 노드가 3순위로 기록된다.
다시 도 1을 참조하면, 중계 노드 선정이 완료되면 선정된 중계 노드의 정보를 음성 패킷에 추가하여 목적지 노드로 전송한다(S130). 즉, 디지털 무전기는 중계 노드의 정보와 음성 프레임을 결합하여 음성 패킷으로 생성한 후 이를 전송한다. 이때, 음성 프레임은 마이크의 입력 신호를 보코더를 이용하여 압축한 결과이다.
도 6은 음성 패킷 구조의 일 예시를 도시한 도면이다.
음성 패킷은 목적지 노드 주소, 송신 노드 주소, 중계 노드 수, 중계 노드 수에 상응하는 중계 노드 주소 및 중계 노드 위치 쌍 정보를 포함한다. 이때, 중계 노드 위치는 중계 노드가 음성 패킷을 재전송하는 시간 정보를 의미한다. 본 발명의 일 실시예에서는 TDMA MAC 프로토콜을 이용하는 경우와, Aloha, CSMA 등 경쟁방식 MAC 프로토콜을 사용하는 경우 상기 시간 정보는 다른 의미를 갖는다.
도 7은 TDMA MAC 프로토콜을 사용하여 음성 패킷을 중계하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예로, 디지털 무전기가 패킷 전송 방법으로 TDMA MAC 프로토콜을 사용하는 경우, 음성 패킷에서의 중계 노드 위치는 TDMA 프레임 상의 슬롯 위치를 나타낸다. 슬롯 위치는 중계 노드가 음성을 중계하기 위해 재전송할 타임슬롯을 의미하며, 음성 패킷을 생성할 때마다 소스 노드가 TDMA 프레임 상의 위치를 결정한다. 이때, 슬롯의 위치가 미리 약속된 경우 슬롯 위치를 결정하는 과정은 생략될 수 있다.
예를 들어, 소스인 디지털 무전기가 음성 패킷을 송신하면, 이를 수신한 디지털 무전기는 자신의 주소가 중계 노드 주소에 해당하는지 여부를 확인한다. 확인 결과, 자신의 주소가 헤더에 포함되어 있으면 지정된 타임슬롯 위치에서 음성 패킷을 송신한다. 도 7의 경우 '중계 노드 A'는 10, 22, 32번의 타임슬롯에서 수신한 패킷을 재전송하고, '중계 노드 B'는 14, 25, 37번 타임슬롯에서 수신한 패킷을 재전송한다. 만약, 음성 패킷을 수신했지만 송신할 수 있는 위치를 지나친 경우에는 중계하지 않는다.
도 8은 TDMA 이외의 MAC 프로토콜을 사용하여 음성 패킷을 중계하는 예시를 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예로, 디지털 무전기가 패킷 전송 방법으로 TDMA 이외의 MAC 프로토콜을 사용하는 경우, 음성 패킷에서의 중계 노드 위치는 소스 노드로부터의 송신 시점으로부터의 시간 위치를 나타낸다.
먼저 도 8의 (a)를 참조하면 소스 노드인 '디지털 무전기 S'가 TS 시점에 음성 패킷을 송신한다. 이후, 도 8의 (b)와 같이 '디지털 무전기 S'의 음성 패킷을 수신한 '디지털 무전기 A'는 수신 완료 시점으로부터 '디지털 무전기 S'의 송신시점을 예측한 후, 이로부터 TVR
2의 시간에 음성 패킷을 재전송한다.
마찬가지로 도 8의 (c)를 참조하면, '디지털 무전기 A'로부터 음성 패킷을 수신한 '디지털 무전기 B'는 수신 완료 시점으로부터 '디지털 무전기 A'의 송신시점을 예측한 후, '디지털 무전기 B'의 시간 위치 4에서 '디지털 무전기 A'의 시간 위치 2를 뺀, TVR
2의 시간에 음성 패킷을 재전송한다. 이는 TS로부터 TVR
4의 시점이 된다.
이와 같은 과정은 소스 노드인 '디지털 무전기 S'에서 PTT 키를 누르고 있는 동안에 새로운 음성 페이로드가 만들어질 때마다 반복하여 수행된다.
한편, 1:1 음성 통화일 때 자신이 수신한 음성 패킷의 목적지 노드인 경우에는 해당 음성을 재생한다. 음성 재생을 위해 음성 페이로드를 보코더를 이용하여 디코딩한 후 스피커로 전달한다. 만약, 수신한 음성 패킷의 목적지 주소가 멀티캐스트인 경우, 자신이 멀티캐스트 그룹에 포함되어 있으면 해당 음성을 재생한다. 또한, 수신한 음성 패킷의 목적지 주소가 브로드캐스트인 경우 모든 디지털 무전기가 음성을 재생한다.
한편, 상술한 설명에서, 단계 S110 내지 S130은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다. 아울러, 기타 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 8의 음성 패킷 중계 방법의 내용은 도 9의 디지털 무전기(100)에도 적용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 무전기(100)를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 무전기(100)는 마이크(110), 스피커(120), 보코더(130), PTT 키(140)를 포함하며, 링크상태 측정 및 관리부(150), 음성통화 제어부(160) 및 RF 송수신 모듈(170)로 구성된다.
링크상태 측정 및 관리부(150)는 네트워크 내 포함된 노드의 링크품질 정보를 획득한다.
음성통화 제어부(160)는 PTT 키(140)가 입력됨에 따라 상기 링크품질 정보에 기초하여 목적지 노드와 음성 패킷을 중계할 중계 노드를 선정한다.
RF 송수신 모듈(170)은 중계 노드의 정보를 상기 음성 패킷에 추가하여 상기 목적지 노드로 전송한다.
이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 무전기에서의 음성 패킷 중계 방법은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.
상기 전술한 프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, Ruby, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.
상기 저장되는 매체는, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상기 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 상기 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 디지털 무전기
110: 마이크
120: 스피커
130: 보코더
140: PTT 키
150: 링크상태 측정 및 관리부
160: 음성통화 제어부
170: RF 송수신 모듈
110: 마이크
120: 스피커
130: 보코더
140: PTT 키
150: 링크상태 측정 및 관리부
160: 음성통화 제어부
170: RF 송수신 모듈
Claims (19)
- 디지털 무전기에서의 음성 패킷 중계 방법에 있어서,
네트워크 내 포함된 노드의 링크품질 정보를 획득하는 단계;
PTT(Push To Talk) 키가 입력됨에 따라 상기 링크품질 정보에 기초하여 목적지 노드와 음성 패킷을 중계할 중계 노드를 선정하는 단계; 및
상기 중계 노드의 정보를 상기 음성 패킷에 추가하여 상기 목적지 노드로 전송하는 단계를 포함하고,
상기 네트워크 내 포함된 노드의 링크품질 정보를 획득하는 단계는,
1홉 거리에 위치한 이웃 노드와의 제어 패킷을 교환하여 상기 이웃 노드의 링크품질 정보를 획득하는 단계; 및
상기 이웃 노드의 링크품질 정보를 네트워크 내의 모든 노드와 공유하는 단계를 포함하며,
상기 이웃 노드의 링크품질 정보를 획득하는 단계는,
소정의 주기마다 이웃 노드로부터 전송되는 제어 패킷을 수신하는 단계;
상기 제어 패킷에 포함된 이웃 노드의 제1 수신링크 품질정보를 획득하는 단계;
상기 수신한 제어 패킷의 수신율을 측정하여 제2 수신링크 품질정보를 획득하는 단계; 및
상기 제1 및 제2 수신링크 품질정보에 기초하여 양방향 수신율을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 음성 패킷은 목적지 노드 주소, 송신 노드 주소, 중계 노드 수, 상기 중계 노드 수에 상응하는 중계 노드 주소 및 위치 쌍 정보를 포함하되, 상기 중계 노드 위치는 중계 노드가 음성 패킷을 재전송하는 시간 정보이고,
상기 중계 노드의 정보를 상기 음성 패킷에 추가하여 상기 목적지 노드로 전송하는 단계는,
패킷 전송 방법으로 TDMA MAC 프로토콜을 사용하는 경우, 상기 중계 노드 위치는 TDMA 프레임 상의 슬롯 위치에 해당하고,
상기 음성 패킷을 수신한 노드는 자신의 주소가 중계 노드 주소에 해당하는지 여부를 확인하여 포함된 경우, 지정된 타임슬롯 위치에서 음성 패킷을 송신하며,
상기 중계 노드의 정보를 상기 음성 패킷에 추가하여 상기 목적지 노드로 전송하는 단계는,
패킷 전송 방법으로 TDMA 이외의 MAC 프로토콜을 사용하는 경우, 상기 중계 노드 위치는 소스 노드로부터의 송신 시점으로부터의 시간 위치에 해당하고,
상기 음성 패킷을 수신한 노드는 수신 완료 시점으로부터 소스 노드의 송신 시점을 예측한 후, 상기 송신 시점으로부터 시간 위치에 상응하는 시점에 음성 패킷을 재전송하는 것인,
디지털 무전기에서의 음성 패킷 중계 방법.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 이웃 노드의 링크품질 정보를 네트워크 내의 모든 노드와 공유하는 단계는,
상기 이웃 노드의 링크품질 정보를 토폴로지 제어 메시지에 포함시켜 주기적으로 전송하는 것인,
디지털 무전기에서의 음성 패킷 중계 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 링크품질 정보에 기초하여 목적지 노드와 음성 패킷을 중계할 중계 노드를 선정하는 단계는, 디지털 무전기 간의 1:1 통화인 경우,
상기 목적지 노드까지의 경로 중 최대 전송률을 갖는 경로에 포함된 노드를 중계 노드로 선정하는 것인,
디지털 무전기에서의 음성 패킷 중계 방법.
- 제5항에 있어서,
상기 링크품질 정보에 기초하여 목적지 노드와 음성 패킷을 중계할 중계 노드를 선정하는 단계는,
상기 최대 전송률이 동일한 경로의 경우, 홉 수가 더 적은 경로에 포함된 노드를 중계 노드로 선정하는 것인,
디지털 무전기에서의 음성 패킷 중계 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 링크품질 정보에 기초하여 목적지 노드와 음성 패킷을 중계할 중계 노드를 선정하는 단계는, 디지털 무전기 간의 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 통화인 경우,
상기 네트워크 내 모든 노드를 대상으로 최대 전송률 경로를 탐색하는 단계; 및
상기 탐색된 최대 전송률 경로 중 적은 중계 홉 수를 갖는 순으로 중계 노드를 기록 및 선정하는 단계를 포함하는,
디지털 무전기에서의 음성 패킷 중계 방법.
- 제7항에 있어서,
상기 탐색된 최대 전송률 경로 중 적은 중계 홉 수를 갖는 순으로 중계 노드를 기록 및 선정하는 단계는,
다른 노드의 중계 경로에 포함된 노드는 중복 기록하지 않는 것인,
디지털 무전기에서의 음성 패킷 중계 방법.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 마이크, 스피커, 보코더, PTT(Push To Talk) 키를 구비하는 디지털 무전기에 있어서,
네트워크 내 포함된 노드의 링크품질 정보를 획득하는 링크상태 측정 및 관리부,
상기 PTT 키가 입력됨에 따라 상기 링크품질 정보에 기초하여 목적지 노드와 음성 패킷을 중계할 중계 노드를 선정하는 음성통화 제어부 및
상기 중계 노드의 정보를 상기 음성 패킷에 추가하여 상기 목적지 노드로 전송하는 RF 송수신 모듈을 포함하고,
상기 링크상태 측정 및 관리부는 소정의 주기마다 1홉 거리에 위치한 이웃 노드로부터 전송되는 제어 패킷을 수신하고, 상기 제어 패킷에 포함된 이웃 노드의 제1 수신링크 품질정보를 획득하고, 상기 수신한 제어 패킷의 수신율을 측정하여 제2 수신링크 품질정보를 획득한 후, 상기 제1 및 제2 수신링크 품질정보에 기초하여 양방향 수신율을 산출하여 상기 링크품질 정보를 획득하며,
상기 음성 패킷은 목적지 노드 주소, 송신 노드 주소, 중계 노드 수, 상기 중계 노드 수에 상응하는 중계 노드 주소 및 위치 쌍 정보를 포함하되, 상기 중계 노드 위치는 중계 노드가 음성 패킷을 재전송하는 시간 정보이고,
상기 RF 송수신 모듈이 TDMA MAC 프로토콜을 사용하여 음성 패킷을 전송하는 경우, 상기 중계 노드 위치는 TDMA 프레임 상의 슬롯 위치에 해당하고, 상기 음성 패킷을 수신한 노드는 자신의 주소가 중계 노드 주소에 해당하는지 여부를 확인하여 포함된 경우, 지정된 타임슬롯 위치에서 음성 패킷을 송신하며,
상기 RF 송수신 모듈이 TDMA 이외의 MAC 프로토콜을 사용하여 음성 패킷을 전송하는 경우, 상기 중계 노드 위치는 소스 노드로부터의 송신 시점으로부터의 시간 위치에 해당하고, 상기 음성 패킷을 수신한 노드는 수신 완료 시점으로부터 송신 시점을 예측한 후, 상기 송신 시점으로부터 시간 위치에 상응하는 시점에 음성 패킷을 재전송하는 것인, 디지털 무전기
- 삭제
- 제12항에 있어서,
상기 링크상태 측정 및 관리부는
상기 이웃 노드의 링크품질 정보를 토폴로지 제어 메시지에 포함시켜 주기적으로 전송하여 상기 네트워크 내의 모든 노드와 공유하는 것인,
디지털 무전기.
- 제12항에 있어서,
상기 음성통화 제어부는 디지털 무전기 간의 1:1 통화인 경우, 상기 목적지 노드까지의 경로 중 최대 전송률을 갖는 경로에 포함된 노드를 중계 노드로 선정하되,
상기 최대 전송률이 동일한 경로의 경우, 홉 수가 더 적은 경로에 포함된 노드를 중계 노드로 선정하는 것인,
디지털 무전기.
- 제12항에 있어서,
상기 음성통화 제어부는 디지털 무전기 간의 브로드캐스트 또는 멀티캐스트 통화인 경우, 상기 네트워크 내 모든 노드를 대상으로 최대 전송률 경로를 탐색하고, 상기 탐색된 최대 전송률 경로 중 적은 중계 홉 수를 갖는 순으로 중계 노드를 기록 및 선정하되,
다른 노드의 중계 경로에 포함된 노드는 중복 기록하지 않는 것인,
디지털 무전기.
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|---|---|---|---|---|
| KR102559316B1 (ko) * | 2022-12-19 | 2023-07-25 | 한화시스템(주) | 데이터 중계 운용 시스템 및 그 방법 |
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