KR102374261B1 - 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 방법 및 이를 실행하는 시스템 - Google Patents

임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 방법 및 이를 실행하는 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 지상 통제 장비, 지상 통신 모뎀 및 무인기 탑재 통신 모뎀을 포함하는 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 시스템은 임무용 면허 대역에서 승인받은 승인 주파수 대역을 지상 통신 모뎀에 인가하는 지상 통제 장비, 상기 승인 주파수 대역을 무인기 탑재 통신 모뎀에 전송하는 지상 통신 모뎀 및 초기 부팅 후 채널 별로 센싱을 수행하여 상기 승인 주파수 대역에 해당하는 채널을 검색한 후 검색된 채널에 해당하는 운용 주파수 정보를 상기 지상 통제 장비에 제공하는 무인기 탑재 통신 모뎀을 포함한다.

Description

임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 방법 및 이를 실행하는 시스템{METHOD OF SELECTING OPERATIONAL FREQUENCY AND SENSING CHANNEL IN LICENSED SPECTRUM AND SYSTEM PERFORMING THEREOF}
본 발명은 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 방법 및 이를 실행하는 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 임무용 면허대역에서 채널 센싱을 통해 운용 주파수를 설정할 수 있도록 하는 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 방법 및 이를 실행하는 시스템에 관한 것이다.
무인기 시스템의 데이터 링크는 제어용 통신 링크와 임무용 통신 링크로 구분될 수 있다. 임무용 데이터 링크는 임무 수행과 관련된 데이터 링크로써 일반적으로 제어용 통신 링크에 비해 광대역이다. 반면 제어용 통신 링크는 무인기 비행 제어, 상태 모니터링, 시스템 관리 등과 관련된 데이터를 전달하기 위한 링크이다.
무인기를 활용한 재난 치안 예방 및 대응 방안으로 국민 안전을 제고하기 위한 재난 치안 무인기가 고려되고 있으며, 이러한 무인기를 안정적으로 운용하고 무인기가 안정적으로 임무를 수행하기 위해서, 무인기를 제어하고 임무용 데이터 전달하기 위한 주 통신 링크로써 현재 LTE 이동통신 기술이 고려되고 있다.
LTE 이동통신 기술은 기존 무인기에서 많이 사용 중인 WiFi 등 기존 비면허 대역 소출력 통신 기술에 비해, 보다 큰 커버리지 및 QoS(quality of service) 관리가 가능한 장점이 있다. 그러나 LTE 이동통신 기술은 또한 산악, 해상 등 기존 이동 통신망의 커버리지 밖에서는 통신이 두절되는 문제점이 있다.
국내 언제 어디서나 재난 치안 상황에서 무인기 운용이 가능해야 하다는 점을 고려할 때, 주 통신링크인 LTE 이동 통신을 이용할 수 없는 지역에서도 무인기의 안정적 제어 및 임무 수행을 위한 보조 통신 링크가 필수적으로 요구된다.
이를 위해, 기존 무인기에서 많이 사용 중인 WiFi 등 비면허 대역 통신 기술을 고려할 수 있으나, 소출력 제한 및 혼간섭으로 인해 커버리지 제약 및 안정적 통신링크 보장이 어려운 사항이다. 이에 따라 국내에서는 무인기의 안정적 운용 및 무인기 운용 확대를 위해 무인기 제어 및 임무용 면허 주파수 대역인 C 대역 주파수를 분배한 바 있다.
국내에서 분배된 제어용 통신을 위한 C 대역 주파수는 5030-5091 MHz 대역으로, ITU-R WRC-12에서 국제적으로 무인기의 국가 공역으로의 안정적 진입을 위한 제어용 통신 주파수이며 국제적으로 신규 분배된 조화로운 주파수이다. 반면 임무용 통신을 위한 C 대역 주파수는 국내용으로 5091-5150 MHz 대역이 분배되었다.
이러한 면허 주파수 대역인 C 대역에서의 통신이 소출력 비면허 대역에서의 통신보다 안정적인 통신링크 확보가 가능하다. 국내 무인기 주파수 정책을 고려하여, 이러한 면허 주파수 대역에서의 통신링크를 재난 치안 무인기의 LTE 주 통신링크의 보조 통신링크로써 고려하고 있다.
한국공개특허 제10-2018-0049742호는 면허 대역과 비면허 대역을 이용한 통신 방법 및 그 장치에 관한 것이고, 한국공개특허 제10-2017-0050960호는 면허 및 비면허 대역을 이용한 데이터 전송을위한 방법 및 시스템에 관한 것이고, 한국공개특허 제10-2016-0003869호는 면허 대역의 이동통신시스템에서 비면허 대역을 이용한 통신 방법 및 장치에 관한 것이고, 한국공개특허 제10-2016-0157378호는 면허 대역 및 비면허 대역 상에서의 상향 링크 전송을 지원하는 상향링크 전송 전력 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
하지만, 현재 국내 무인기 C 대역 주파수의 경우 제어용 주파수 대역과 임무용 주파수 대역이 분리되어 있어 임무용 통신을 위한 장치가 별도로 필요하지만 상기에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안이 개시되어 있지 않다.
한국공개특허 제10-2018-0049742호 한국공개특허 10-2017-0050960호 한국공개특허 제10-2016-0003869호 한국공개특허 제10-2016-0157378호
본 발명은 임무용 면허대역에서 채널 센싱을 통해 운용 주파수를 설정할 수 있도록 하는 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 방법 및 이를 실행하는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 임무용 면허대역에서 승인받은 주파수 대역을 지상 통신 모뎀을 통해 별도의 유선이 필요없이 무선으로 전달하여 무인기에 탑재된 통신 모뎀은 해당 채널을 센싱하여 통신 링크를 형성할 수 있도록 하는 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 방법 및 이를 실행하는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 임무용 면허대역에서 할당받은 운용 주파수를 무인기에탑재되는 무인기 탑재 통신 모뎀에 주입할 때, 매번 무인기를 분해 및 해체해야하는 시간 및 사용자 불편함 해소할 수 있도록 하는 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 방법 및 이를 실행하는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 일대일 통신보다 특히 P2MP통신일 경우 운용 효율성 높으며 임무용 면허대역에서 운용중인 무인기의 전반에 미치는 영향이 두드러질 수 있도록 하는 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 방법 및 이를 실행하는 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 지상 통제 장비, 지상 통신 모뎀 및 무인기 탑재 통신 모뎀을 포함하는 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 시스템은 임무용 면허 대역에서 승인받은 승인 주파수 대역을 지상 통신 모뎀에 인가하는 지상 통제 장비, 상기 승인 주파수 대역을 무인기 탑재 통신 모뎀에 전송하는 지상 통신 모뎀 및 초기 부팅 후 채널 별로 센싱을 수행하여 상기 승인 주파수 대역에 해당하는 채널을 검색한 후 검색된 채널에 해당하는 운용 주파수 정보를 상기 지상 통제 장비에 제공하는 무인기 탑재 통신 모뎀을 포함한다.
또한, 이러한 목적을 달성하기 위한 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 방법은 지상 통제 장비가 임무용 면허 대역에서 승인받은 승인 주파수 대역을 지상 통신 모뎀에 인가하는 단계, 지상 통신 모뎀이 상기 승인 주파수 대역을 무인기 탑재 통신 모뎀에 전송하는 단계, 무인기 탑재 통신 모뎀이 초기 부팅 후 채널 별로 센싱을 수행하여 상기 승인 주파수 대역에 해당하는 채널을 검색한 후 검색된 채널에 해당하는 운용 주파수 정보를 상기 지상 통제 장비에 제공하는 단계를 포함한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 임무용 면허대역에서 채널 센싱을 통해 운용 주파수를 설정할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 임무용 면허대역에서 승인받은 주파수 대역을 지상 통신 모뎀을 통해 별도의 유선이 필요없이 무선으로 전달하여 무인기에 탑재된 통신 모뎀은 해당 채널을 센싱하여 통신 링크를 형성할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 임무용 면허대역에서 할당받은 운용 주파수를 무인기에탑재되는 무인기 탑재 통신 모뎀에 주입할 때, 매번 무인기를 분해 및 해체해야하는 시간 및 사용자 불편함 해소할 수 있다는 장점이 있다.
또한 본 발명에 의하면, 일대일 통신보다 특히 P2MP통신일 경우 운용 효율성 높으며 임무용 면허대역에서 운용중인 무인기의 전반에 미치는 영향이 두드러질 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임대용 면허 대역 주파수를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 임무용 면허 대역을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
Standalone 통신 시스템인 무인기(UA)(또는 탑재무선국)와 함께 이륙/순항, 비행통제, 착륙/회수 등 제어용 통신시스템을 포함한 전 비행 과정에 필요한 모든 구성 요소를 모두 포괄해 무인항공시스템(Unmanned Aircraft Systems, 이하 UAS) 또는 원격조종항공시스템(Remotely Piloted Aircraft Systems, 이하 RPAS)이라 한다.
이러한 무인항공시스템은 무인기 지상 통제장비, 무인기, 그리고 데이터링크로 구성되며, UAS 데이터 링크는 지상 무선국과 무인기 사이의 무선 데이터 링크로서 UAS 데이터 링크는 크게 UAS 지상 제어 및 비임무용 통신(Control and NonPayload Communication, 이하 CNPC) 링크와 UAS 임무용 링크로 구분할 수 있다.
임무용 데이터 링크는 임무 수행과 관련된 데이터를 전달하기 위한 링크로서 일반적으로 CNPC 데이터 링크에 비해 광대역이다. 반면 CNPC 링크는 무인기 비행 제어, UAS 상태 모니터링, CNPC 링크 관리와 관련된 데이터를 전달하기 위한 링크로서 조종사/ATC 중계 링크와 UAS 제어 링크로 구성된다.
조종사/ATC 중계 링크는 항공교통관제센터 (Air Traffic Control, 이하 ATC)와 조종사 간의 음성 및 데이터를 무인기를 통해 중계하기 위한 통신 링크이며, UAS 제어 링크는 조종사와 무인기 사이의 안전 운항 관련 제어 정보를 전달하기 위한 링크이다.
UAS 제어 링크의 경우, 다시 원격명령 (Telecommand, 이하 TC) 링크와 원격측정 (Telemetry, TM) 링크로 구분할 수 있으며, TC 링크는 비행궤도 제어정보, 안전 비행에 요구되는 모든 무인기 시스템 제어 정보 등을 지상의 조종사로부터 무인기로 전달하는 상향링크이고, TM 링크는 무인항공기 위치/고도/속도, UAS 시스템 동작 모드 및 상태, 항법 보조 데이터, 탐지 및 회피 관련 추적/기상레이더/영상 정보를 무인기에서 지상의 조종사에게 전달하는 하향링크이다.
무인기 지상 CNPC 링크를 위한 주파수로는 WRC-12에서 신규 전용 대역으로 분배된 C (5030-5091 MHz) 대역이 주로 고려되고 있으며, 이외에도 WRC-12에서 항공이동업무로 활용 가능하도록 기준이 마련된 L (960-1164 MHz) 대역과 같이 항공이동업무 분배된 대역이 고려될 수 있다.
C 대역의 경우, 기존 시스템과의 주파수 혼신 영향 및 다중경로 지연 확산이 적은 장점이 있는데 반해 링크마진 확보를 위해 지향성 안테나 사용이 고려되어야 하고 도플러 영향이 L 대역에 비해 5배가 큰 단점이 있다.
이에 반해 L 대역과 같이 타 항공이동업무로 분배된 낮은 주파수 대역의 경우, C 대역에 비해 전파 특성이 좋으나 (L 대역의 경우 C 대역에 비해 14 dB 정도 전파 손실이 낮음), DME (Distance Measurement Equipment), ADS-B (Automatic Dependent Surveillance - Broadcast), TACAN (Tactic Air Navigation System) 등 기존 항공시스템이 혼잡하게 운용되고 있어 주파수 확보에 어려운 점이 있을 뿐만 아니라 다중경로 지연 확산이 큰 단점이 있다.
따라서 통상 기 확보된 C 대역을 지상 CNPC의 기본 링크로 고려하고, 낮은 주파수 대역 (L 또는 UHF 대역, 등)을 무인기 안전 운항을 위해 CNPC 링크 가용도를 높이는데 사용할 것으로 예상된다. 물론 반대로 사용할 수도 있다.
다음으로 지상 CNPC 링크 접속 형태는 P2P (Point-to-Point)형과 네트워크기반 P2MP(Point-to-MultiPoint)형이 있다. P2P 형은 하나의 지상통제 장치(Ground Control Station, 이하 GCS)가 직접 무인기(UA)(또는 Standalon 통신 시스템)와 데이터 통신 링크를 형성하는 개념으로 기존 무인항공시스템에서 주로 고려되었던 형태이다.
UAS CNPC 시스템 운용을 위해서는 CNPC용 채널을 할당 받아야 하는데 기존의 P2P형 CNPC 시스템에서는 주파수 관할청(시스템) (Spectrum Authority, 이하 SA)에서 UAS CNPC 시스템 등록 시 채널을 오랜 시간(통상 1년 이상) 동안 고정적으로 할당 받는다. 이에 따라 기존의 P2P형 CNPC 시스템에서는 초기에 한 번 통신 설정을 하면 통신 설정을 변경할 필요가 없다.
반면, 네트워크기반 P2MP형은 지상무선국(Ground Radio Station, 이하 GRS)들이 네트워크 상에서 연동하도록 연결되어 있다. 이때의 지상 통제 장비(100)는 지상 네트워크와 GRS를 통해 무인기와 정보를 교환하는 형태이다.
공공 및 민간 무인기의 응용 확대를 위해서는 다수 무인기와 동시에 통신링크를 형성하고 전국망을 형성할 수 있는 P2MP형이 차세대 CNPC 링크로 고려되어야 하며 이러한 P2MP형 UAS CNPC 시스템에 대한 관련 기술은 아직까지 미비한 상태이다.
따라서 무인기의 안정적 운용 및 무인기 수요 확대를 위해서는 제한된 무인기 제어 전용 주파수 대역에서 다수의 무인기를 효율적으로 운용할 수 있도록 기존의 CNPC 시스템뿐만 아니라 다수 무인기를 지원하는 차세대 CNPC 시스템에서 모두 적용 가능한 무인기 제어용 통신 주파수 자원의 효율적 활용을 위한 통신 기술이 필수적으로 요구된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 시스템은 지상 통제 장비(100), 지상 통신 모뎀(200), 무인기(300) 및 무인기 탑재 통신 모뎀(400)을 포함한다.
지상 통제 장비(100)는 임무용 면허 대역에서 승인받은 승인 주파수 대역을 지상 통신 모뎀(200)에 인가한다. 일 실시예에서, 지상 통제 장비(100)는 임무용 면허 대역인 5.091 ~ 5.150MHz에서 승인받은 승인 주파수 대역을 지상 통신 모뎀(200)에 인가한다.
상기의 지상 통제 장비(100)는 무인기(300)가 복수개 존재하는 경우 무인기(300) 각각에 탑재된 무인기 탑재 통신 모뎀(400) 각각과 지상 통신 모뎀(200) 사이의 통신 링크를 형성하도록 해야 한다.
따라서, 지상 통제 장비(100)는 복수의 무인기(300) 중 통신 링크 형성 대상에 해당하는 무인기(300) 각각에 탑재된 무인기 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보를 추출한다.
그 후, 지상 통제 장비(100)는 통신 링크를 형성해야 하는 지상 통신 모뎀(200)의 개수에 따라 미리 결정된 임무용 면허 대역(5.091 ~ 5.150MHz)을 분할하여 분할 임무용 면허 대역을 생성하고, 분할 임무용 면허 대역, 식별 정보, 채널 센싱 횟수, 채널 센싱 주기, 우선 순위 등을 지상 통신 모뎀(200)에 인가한다. 이때, 지상 통신 모뎀(200)의 개수가 증가하면 분할 임무용 면허 대역이 중복적으로 사용될 수 있다.
따라서, 지상 통제 장비(100)는 지상 통신 모뎀(200) 각각이 탑재되어 있는 무인기(300)의 임무의 중요 등급에 따라 미리 결정된 임무용 면허 대역을 서로 다른 크기로 분할하여 분할 임무용 면허 대역을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 지상 통제 장비(100)는 미리 결정된 무인기 별 임무의 중요 등급 별 분할 임무용 면허 대역의 크기에 따라 미리 결정된 임무용 면허 대역을 분할한 후 분할 임무용 면허 대역을 생성할 수 있다.
또한, 지상 통제 장비(100)는 분할 임무용 면허 대역이 서로 겹치는 경우 해당 분할 임무용 면허 대역이 전송되는 무인기 탑재 통신 모뎀(400)에 대해서, 해당 무인기 탑재 통신 모뎀(400)이 탑재된 미리 결정된 무인기 별 임무의 중요 등급에 따라 우선 순위를 결정하고, 우선 순위에 따라 채널 센싱 횟수, 채널 센싱 주기를 결정한다.
지상 통신 모뎀(200)은 지상 통제 장비(100)에 의해 인가된 승인 주파수 대역을 무인기 탑재 통신 모뎀(400)에 전송한다. 지상 통신 모뎀(200)은 운용에 필요한 파라미터를 승인 주파수 대역으로 비콘을 통해 특정 전송 주기로 무인기 탑재 통신 모뎀(400)에 전송한다. 이때, 운용에 필요한 파라미터는 분할 임무용 면허 대역, 식별 정보, 채널 센싱 횟수, 채널 센싱 주기, 우선 순위 등을 포함할 수 있다.
즉, 지상 통신 모뎀(200)은 분할 임무용 면허 대역, 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보 및 운용에 필요한 파라미터가 인가되면, 지상 통신 모뎀(200)은 패킷을 생성한 후 패킷의 헤드에 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보를 기록하고 필드에 운용에 필요한 파라미터를 기록하여 비콘을 통해 특정 전송 주기로 무인기 탑재 통신 모뎀(400)에 전송한다.
이에 따라, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)는 지상 통신 모뎀(200)로부터 비콘을 수신하면, 비콘의 패킷의 헤드에 기록된 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보 및 자신의 식별 정보가 동일한지 여부에 따라 해당 패킷을 수신할 수 있는 것이다. 이러한 과정은 이하의 무인기 탑재 통신 모뎀(400)에서 구체적으로 설명하기로 한다.
무인기(300)는 의료장비를 구비하는 의료용 드론과, 배송 등 물류분야 뿐 아니라 재난 지역의 물품공급을 진행할 수 있는 수송용 드론과, 신고지역으로 자동 파견 후 목적지 주변의 지상에 통신망을 구축할 수 있는 통신구축 드론 등과 같이 장거리 고품질 통신이 필요하고 구조위치에 자동 파견 후 자동 복귀할 수 있는 드론으로 정의될 수 있다.
무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 무인기(300)에 탑재되어 있으며 지상 통신 모뎀(200)로부터 특정 전송 주기로 비콘을 수신한다. 이때, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 운용에 필요한 파라미터를 포함할 수 있고, 운용에 필요한 파라미터는 타임 슬롯 정보, 전송 모드, 승인 주파수 대역 등을 포함할 수 있다.
먼저, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 초기 부팅 후 승인 주파수 대역에서 채널 별로 센싱을 수행하여 센싱하여 채널을 검색한 후 검색된 채널에 해당하는 주파수 대역을 파라미터로 상기 지상 통제 장비(100)에 제공한다.
이를 우해, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 지상 통신 모뎀(200)로부터 비콘을 수신하면, 비콘의 패킷의 헤드에 기록된 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보 및 자신의 식별 정보가 동일한지 여부에 따라 해당 패킷을 수신한다.
일 실시예에서, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 비콘의 패킷의 헤드에 기록된 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보 및 자신의 식별 정보가 동일하면 비콘을 수신한다.
상기의 실시예에서, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 패킷을 수신한 후 패킷의 필드에 기록된 운용에 필요한 파라미터를 추출한 후 운용에 필요한 파라미터를 기초로 채널 센싱을 실행한다.
일 실시예에서, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 운용에 필요한 파라미터 중 분할 임무용 면허 대역에 해당하는 채널을 센싱하며 센싱 결과 분할 임무용 면허 대역에 해당하는 채널이 검색되지 않으면 채널 센싱 주기만큼 대기한 후 다시 채널을 센싱하고 채널을 센싱할 때마다 현재 채널 센싱 횟수를 증가시킨다.
이와 같은 이유는, 동일한 분할 임무용 면허 대역을 할당받은 무인기 탑재 통신 모뎀(400)이 복수개 존재하는 경우 지상 통신 모뎀(200) 각각이 탑재되어 있는 무인기(300)의 임무의 중요 등급에 따라 우선순위가 상이할 것이고, 우선 순위에 따라 채널 센싱 횟수 및 채널 센싱 주기가 상이하기 때문이다.
따라서, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 채널이 검색되지 않으면 현재 채널 센싱 횟수가 운용에 필요한 파라미터에서 추출한 채널 센싱 횟수를 초과했는지 여부에 따라 채널 센싱 주기만큼 대기한 후 다시 채널을 센싱하고 채널을 센싱할 때마다 현재 채널 센싱 횟수를 증가시킨다.
다른 일 실시예에서, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 채널이 검색되지 않으면 현재 채널 센싱 횟수가 운용에 필요한 파라미터에서 추출한 채널 센싱 횟수를 초과하면 지상 통신 모뎀(200)에 분할 임무용 면허 대역의 재할당을 요청하는 임무용 면허 대역 재할당 요청 메시지를 제공한다.
그 후, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 분할 임무용 면허 대역에 해당하는 채널을 센싱한 후 센싱된 채널에 해당하는 운용 주파수 정보를 상기 지상 통제 장비(100)에 제공한다.
이때, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 운용 주파수 정보를 포함하는 통신 요청 신호를 지상 통신 모뎀(200)에 제공하고, 지상 통신 모뎀(200)로부터 수신된 통신 요청 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다.
상기와 같이, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 응답 신호의 종류에 따라 운용에 필요한 파라미터를 적용하여 지상 통신 모뎀(200)과 통신 링크를 형성한다.
도 2는 본 발명에 따른 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 방법의 일 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2를 참조하면, 지상 통제 장비(100)는 임무용 면허 대역에서 승인받은 승인 주파수 대역을 지상 통신 모뎀에 인가한다(단계 S210).
상기의 지상 통제 장비(100)는 무인기(300)가 복수개 존재하는 경우 무인기(300) 각각에 탑재된 무인기 탑재 통신 모뎀(400) 각각과 지상 통신 모뎀(200) 사이의 통신 링크를 형성하도록 해야 한다.
따라서, 지상 통제 장비(100)는 복수의 무인기(300) 중 통신 링크 형성 대상에 해당하는 무인기(300) 각각에 탑재된 무인기 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보를 추출한다.
그 후, 지상 통제 장비(100)는 통신 링크를 형성해야 하는 지상 통신 모뎀(200)의 개수에 따라 미리 결정된 임무용 면허 대역(5.091 ~ 5.150MHz)을 분할하여 분할 임무용 면허 대역을 생성하고, 분할 임무용 면허 대역, 식별 정보, 채널 센싱 횟수, 채널 센싱 주기, 우선 순위 등을 지상 통신 모뎀(200)에 인가한다. 이때, 지상 통신 모뎀(200)의 개수가 증가하면 분할 임무용 면허 대역이 중복적으로 사용될 수 있다.
따라서, 지상 통제 장비(100)는 지상 통신 모뎀(200) 각각이 탑재되어 있는 무인기(300)의 임무의 중요 등급에 따라 미리 결정된 임무용 면허 대역을 서로 다른 크기로 분할하여 분할 임무용 면허 대역을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 지상 통제 장비(100)는 미리 결정된 무인기 별 임무의 중요 등급 별 분할 임무용 면허 대역의 크기에 따라 미리 결정된 임무용 면허 대역을 분할한 후 분할 임무용 면허 대역을 생성할 수 있다.
또한, 지상 통제 장비(100)는 분할 임무용 면허 대역이 서로 겹치는 경우 해당 분할 임무용 면허 대역이 전송되는 무인기 탑재 통신 모뎀(400)에 대해서, 해당 무인기 탑재 통신 모뎀(400)이 탑재된 미리 결정된 무인기 별 임무의 중요 등급에 따라 우선 순위를 결정하고, 우선 순위에 따라 채널 센싱 횟수, 채널 센싱 주기를 결정한다.
지상 통신 모뎀(200)은 상기 승인 주파수 대역을 무인기 탑재 통신 모뎀에 전송한다(단계 S220).
상기의 지상 통신 모뎀(200)은 지상 통제 장비(100)에 의해 인가된 승인 주파수 대역을 무인기 탑재 통신 모뎀(400)에 전송한다. 지상 통신 모뎀(200)은 운용에 필요한 파라미터를 승인 주파수 대역으로 비콘을 통해 특정 전송 주기로 무인기 탑재 통신 모뎀(400)에 전송한다. 이때, 운용에 필요한 파라미터는 분할 임무용 면허 대역, 식별 정보, 채널 센싱 횟수, 채널 센싱 주기, 우선 순위 등을 포함할 수 있다.
즉, 지상 통신 모뎀(200)은 분할 임무용 면허 대역, 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보 및 운용에 필요한 파라미터가 인가되면, 패킷을 생성한 후 패킷의 헤드에 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보를 기록하고 필드에 운용에 필요한 파라미터를 기록하여 비콘을 통해 특정 전송 주기로 무인기 탑재 통신 모뎀(400)에 전송한다.
무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 초기 부팅 후 채널 별로 센싱을 수행하여 상기 승인 주파수 대역에 해당하는 채널을 검색한 후 검색된 채널에 해당하는 운용 주파수 정보를 상기 지상 통제 장비에 제공한다(단계 S230).
먼저, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)는 지상 통신 모뎀(200)로부터 비콘을 수신하면, 비콘의 패킷의 헤드에 기록된 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보 및 자신의 식별 정보가 동일한지 여부에 따라 해당 패킷을 수신할 수 있다.
이를 우해, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 지상 통신 모뎀(200)로부터 비콘을 수신하면, 비콘의 패킷의 헤드에 기록된 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보 및 자신의 식별 정보가 동일한지 여부에 따라 해당 패킷을 수신한다.
일 실시예에서, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 비콘의 패킷의 헤드에 기록된 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보 및 자신의 식별 정보가 동일하면 비콘을 수신한다.
상기의 실시예에서, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 패킷을 수신한 후 패킷의 필드에 기록된 운용에 필요한 파라미터를 추출한 후 운용에 필요한 파라미터를 기초로 채널 센싱을 실행한다.
일 실시예에서, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 운용에 필요한 파라미터 중 분할 임무용 면허 대역에 해당하는 채널을 센싱하며 센싱 결과 분할 임무용 면허 대역에 해당하는 채널이 검색되지 않으면 채널 센싱 주기만큼 대기한 후 다시 채널을 센싱하고 채널을 센싱할 때마다 현재 채널 센싱 횟수를 증가시킨다.
이와 같은 이유는, 동일한 분할 임무용 면허 대역을 할당받은 무인기 탑재 통신 모뎀(400)이 복수개 존재하는 경우 지상 통신 모뎀(200) 각각이 탑재되어 있는 무인기(300)의 임무의 중요 등급에 따라 우선순위가 상이할 것이고, 우선 순위에 따라 채널 센싱 횟수 및 채널 센싱 주기가 상이하기 때문이다.
따라서, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 채널이 검색되지 않으면 현재 채널 센싱 횟수가 운용에 필요한 파라미터에서 추출한 채널 센싱 횟수를 초과했는지 여부에 따라 채널 센싱 주기만큼 대기한 후 다시 채널을 센싱하고 채널을 센싱할 때마다 현재 채널 센싱 횟수를 증가시킨다.
다른 일 실시예에서, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 채널이 검색되지 않으면 현재 채널 센싱 횟수가 운용에 필요한 파라미터에서 추출한 채널 센싱 횟수를 초과하면 지상 통신 모뎀(200)에 분할 임무용 면허 대역의 재할당을 요청하는 임무용 면허 대역 재할당 요청 메시지를 제공한다.
그 후, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 분할 임무용 면허 대역에 해당하는 채널을 센싱한 후 센싱된 채널에 해당하는 운용 주파수 정보를 상기 지상 통제 장비(100)에 제공한다.
이때, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 운용 주파수 정보를 포함하는 통신 요청 신호를 지상 통신 모뎀(200)에 제공하고, 지상 통신 모뎀(200)로부터 수신된 통신 요청 신호에 대한 응답 신호를 수신할 수 있다.
상기와 같이, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 응답 신호의 종류에 따라 운용에 필요한 파라미터를 적용하여 지상 통신 모뎀(200)과 통신 링크를 형성한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 임대용 면허 대역 주파수를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분할 임무용 면허 대역을 생성하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 지상 통제 장비(100)는 임무용 면허 대역에서 승인받은 승인 주파수 대역을 지상 통신 모뎀에 인가한다. 이때, 임무용 면허 대역은 도 3과 같이 5.091 ~ 5.150MHz이며, 승인 주파수 대역은 임무용 면허 대역 중 일부일 수 있다. 도 3과 같이 임무용 면허 대역은 5.091 ~ 5.150MHz 별로 검색될 수 있는 채널이 상이할 수 있다.
즉, 승인 주파수 대역이 51000MHz~51050MHz이면 CH 12가 검색될 수 있고, 승인 주파수 대역이 5110MHz~51150MHz이면 CH 13 및 CH 17가 검색될 수 있고, 승인 주파수 대역이 5120MHz~51250MHz이면 CH 14 및 CH 17가 검색될 수 있고, 승인 주파수 대역이 5130MHz~51350MHz이면 CH 15 및 CH 18가 검색될 수 있고, 승인 주파수 대역이 5140MHz~51450MHz이면 CH 16 및 CH 18가 검색될 수 있다.
한편, 지상 통제 장비(100)는 무인기(300)가 복수개 존재하는 경우 무인기(300) 각각에 탑재된 무인기 탑재 통신 모뎀(400) 각각과 지상 통신 모뎀(200) 사이의 통신 링크를 형성하도록 해야 한다.
따라서, 지상 통제 장비(100)는 복수의 무인기(300) 중 통신 링크 형성 대상에 해당하는 무인기(300) 각각에 탑재된 무인기 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보를 추출한다.
그 후, 도 4와 같이 지상 통제 장비(100)는 통신 링크를 형성해야 하는 지상 통신 모뎀(200)의 개수에 따라 미리 결정된 임무용 면허 대역(5.091 ~ 5.150MHz)을 분할하여 분할 임무용 면허 대역을 생성하고, 분할 임무용 면허 대역, 식별 정보, 채널 센싱 횟수, 채널 센싱 주기, 우선 순위 등을 지상 통신 모뎀(200)에 인가한다. 이때, 지상 통신 모뎀(200)의 개수가 증가하면 분할 임무용 면허 대역이 중복적으로 사용될 수 있다.
따라서, 지상 통제 장비(100)는 지상 통신 모뎀(200) 각각이 탑재되어 있는 무인기(300)의 임무의 중요 등급에 따라 미리 결정된 임무용 면허 대역을 서로 다른 크기로 분할하여 분할 임무용 면허 대역을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 지상 통제 장비(100)는 미리 결정된 무인기 별 임무의 중요 등급 별 분할 임무용 면허 대역의 크기에 따라 미리 결정된 임무용 면허 대역을 분할한 후 분할 임무용 면허 대역을 생성할 수 있다.
예를 들어, 도 4와 같이, 지상 통제 장비(100)는 무인기(300) A의 경우 50950MHz~51000MHz에 해당하는 분할 임무용 면허 대역을 생성하고, 무인기(300) B 의 경우 5105MHz~5115MHz에 해당하는 분할 임무용 면허 대역을 생성하고, 무인기(300) C의 경우 5120MHz에 해당하는 분할 임무용 면허 대역을 생성하고, 무인기(300) D의 경우 5125MHz~5140MHz에 해당하는 분할 임무용 면허 대역을 생성하고, 무인기(300) E의 경우 5145MHz에 해당하는 분할 임무용 면허 대역을 생성할 수 있다.
또한, 지상 통제 장비(100)는 분할 임무용 면허 대역이 서로 겹치는 경우 해당 분할 임무용 면허 대역이 전송되는 무인기 탑재 통신 모뎀(400)에 대해서, 해당 무인기 탑재 통신 모뎀(400)이 탑재된 미리 결정된 무인기 별 임무의 중요 등급에 따라 우선 순위를 결정하고, 우선 순위에 따라 채널 센싱 횟수, 채널 센싱 주기를 결정한다.
그 후, 지상 통신 모뎀(200)은 분할 임무용 면허 대역, 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보 및 운용에 필요한 파라미터가 인가되면, 지상 통신 모뎀(200)은 패킷을 생성한 후 패킷의 헤드에 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보를 기록하고 필드에 운용에 필요한 파라미터를 기록하여 비콘을 통해 특정 전송 주기로 무인기 탑재 통신 모뎀(400)에 전송한다.
이에 따라, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)는 지상 통신 모뎀(200)로부터 비콘을 수신하면, 비콘의 패킷의 헤드에 기록된 탑재 통신 모뎀(400)의 식별 정보 및 자신의 식별 정보가 동일하면, 패킷의 필드에 기록된 운용에 필요한 파라미터를 추출한 후 운용에 필요한 파라미터를 기초로 채널 센싱을 실행한다.
일 실시예에서, 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 운용에 필요한 파라미터 중 분할 임무용 면허 대역에 해당하는 채널을 센싱하며 센싱 결과 분할 임무용 면허 대역에 해당하는 채널이 검색되지 않으면 채널 센싱 주기만큼 대기한 후 다시 채널을 센싱하고 채널을 센싱할 때마다 현재 채널 센싱 횟수를 증가시킨다.
예를 들어, 무인기 D에 탑재된 무인기 탑재 통신 모뎀(400)은 운용에 필요한 파라미터 중 분할 임무용 면허 대역 5125MHz~5140MHz에 해당하는 채널 CH14, CH15, CH17 및 CH18을 센싱하며 센싱 결과 분할 임무용 면허 대역에 해당하는 채널이 센싱한 후 센싱된 채널에 해당하는 운용 주파수 정보를 상기 지상 통제 장비(100)에 제공한다.
한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 지상 통제 장비,
200: 지상 통신 모뎀,
300: 무인기,
400: 무인기 탑재 통신 모뎀,

Claims (2)

  1. 지상 통제 장비, 지상 통신 모뎀 및 무인기 탑재 통신 모뎀을 포함하는 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 시스템에 있어서,
    통신 링크를 형성해야 하는 지상 통신 모뎀의 개수에 따라 미리 결정된 임무용 면허 대역을 분할하여 분할 임무용 면허 대역을 생성하고, 탑재 통신 모뎀의 식별 정보와 분할 임무용 면허 대역, 채널 센싱 횟수, 채널 센싱 주기 및 우선 순위를 포함하는 운용에 필요한 파라미터를 지상 통신 모뎀에 제공하는 지상 통제 장비;
    상기 지상 통제 장비로부터 탑재 통신 모뎀의 식별 정보 및 운용에 필요한 파라미터를 수신하면, 패킷을 생성한 후 상기 패킷의 헤드에 탑재 통신 모뎀의 식별 정보를 기록하고 상기 패킷의 필드에 운용에 필요한 파라미터를 기록하여 비콘을 통해 특정 전송 주기로 무인기 탑재 통신 모뎀에 전송하는 지상 통신 모뎀;
    무인기에 탑재되며 특정 주기 간격으로 센싱되는 비콘의 패킷의 헤드에 기록된 탑재 통신 모뎀의 식별 정보 및 미리 저장된 식별 정보가 동일하면 비콘을 수신하고, 상기 패킷을 수신한 후 패킷의 필드에 기록된 운용에 필요한 파라미터를 추출한 후 운용에 필요한 파라미터 중 분할 임무용 면허 대역에 해당하는 채널을 센싱하며 센싱 결과 분할 임무용 면허 대역에 해당하는 채널이 검색되지 않으면 채널 센싱 주기만큼 대기한 후 다시 채널을 센싱하고 채널을 센싱할 때마다 현재 채널 센싱 횟수를 증가시키거나 상기 채널 센싱 횟수를 초과하면 지상 통신 모뎀에 분할 임무용 면허 대역의 재할당을 요청하는 임무용 면허 대역 재할당 요청 메시지를 제공하는 무인기 탑재 통신 모뎀을 포함하고,
    상기 지상 통제 장비는
    미리 결정된 무인기 별 임무의 중요 등급에 해당하는 분할 임무용 면허 대역의 크기에 따라 미리 결정된 임무용 면허 대역을 분할하여 분할 임무용 면허 대역을 생성하고, 분할 임무용 면허 대역이 서로 겹치는 경우 해당 분할 임무용 면허 대역이 전송되는 무인기 탑재 통신 모뎀에 대해서, 해당 무인기 탑재 통신 모뎀이 탑재된 미리 결정된 무인기 별 임무의 중요 등급에 따라 우선 순위를 결정하고, 상기 우선 순위에 따라 채널 센싱 횟수 및 채널 센싱 주기를 결정하는 것을 특징으로 하는
    임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 시스템.
  2. 임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 방법에 있어서,
    지상 통제 장비가 통신 링크를 형성해야 하는 지상 통신 모뎀의 개수에 따라 미리 결정된 임무용 면허 대역을 분할하여 분할 임무용 면허 대역을 생성하는 단계;
    상기 지상 통제 장비가 탑재 통신 모뎀의 식별 정보와 분할 임무용 면허 대역, 채널 센싱 횟수, 채널 센싱 주기 및 우선 순위를 포함하는 운용에 필요한 파라미터를 지상 통신 모뎀에 제공하는 단계;
    상기 지상 통신 모뎀이 상기 지상 통제 장비로부터 탑재 통신 모뎀의 식별 정보 및 운용에 필요한 파라미터를 수신하면, 패킷을 생성한 후 상기 패킷의 헤드에 탑재 통신 모뎀의 식별 정보를 기록하고 상기 패킷의 필드에 상기 운용에 필요한 파라미터를 기록하여 비콘을 통해 특정 전송 주기로 무인기 탑재 통신 모뎀에 전송하는 단계;
    무인기에 탑재되는 탑재 통신 모뎀이 특정 주기 간격으로 센싱되는 비콘의 패킷의 헤드에 기록된 탑재 통신 모뎀의 식별 정보 및 미리 저장된 식별 정보가 동일하면 비콘을 수신하는 단계;
    상기 탑재 통신 모뎀이 상기 패킷을 수신한 후 패킷의 필드에 기록된 운용에 필요한 파라미터를 추출한 후 운용에 필요한 파라미터 중 분할 임무용 면허 대역에 해당하는 채널을 센싱하는 단계;
    상기 탑재 통신 모뎀이 센싱 결과 분할 임무용 면허 대역에 해당하는 채널이 검색되지 않으면 채널 센싱 주기만큼 대기한 후 다시 채널을 센싱하고 채널을 센싱할 때마다 현재 채널 센싱 횟수를 증가시키거나 상기 채널 센싱 횟수를 초과하면 지상 통신 모뎀에 분할 임무용 면허 대역의 재할당을 요청하는 임무용 면허 대역 재할당 요청 메시지를 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 지상 통제 장비가 통신 링크를 형성해야 하는 지상 통신 모뎀의 개수에 따라 미리 결정된 임무용 면허 대역을 분할하여 분할 임무용 면허 대역을 생성하는 단계는
    미리 결정된 무인기 별 임무의 중요 등급에 해당하는 분할 임무용 면허 대역의 크기에 따라 미리 결정된 임무용 면허 대역을 분할하여 분할 임무용 면허 대역을 생성하는 단계;
    분할 임무용 면허 대역이 서로 겹치는 경우 해당 분할 임무용 면허 대역이 전송되는 무인기 탑재 통신 모뎀에 대해서, 해당 무인기 탑재 통신 모뎀이 탑재된 미리 결정된 무인기 별 임무의 중요 등급에 따라 우선 순위를 결정하는 단계; 및
    상기 우선 순위에 따라 채널 센싱 횟수 및 채널 센싱 주기를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    임무용 면허대역에서 채널 감지 및 운용 주파수 선택 방법.
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