KR20050118711A - 무선 네트워크에서 근접 장치들 및 서비스 발견 - Google Patents

Abstract

적어도 4개의 기지국들을 구비한 무선 네트워크 내 한 탐색 장치는 이의 근처에 있는 사용가능의 장치들 및 서비스들을 확인하는 위치에 놓여있고, 장치들(G_i(i≠k))은 이들이 기지국들(B_i)로부터 신호들을 수신하는 신호 강도들(ss(i,j))을 결정하고, 발견될 장치들은 이들 신호들을 탐색 장치(G_k)에 보낸다.

Description

무선 네트워크에서 근접 장치들 및 서비스 발견{Discovering proximate apparatuses and services in a wireless network}

본 발명은 무선 네트워크(무선 LAN, WLAN)에 장치들이 이들의 근처에서 다른 장치들 및 서비스들을 발견할 수 있게 하는 방법에 관한 것이다.

공간적으로 경계가 나누어진 지역들 내 무선 네트워크들(근거리 네트워크들, LAN이라 함)은 매우 넓은 분야들에서 사용된다. 응용 분야는 예를 들면 복수의 컴퓨터들 및 복수의 주변장치들, 이를테면 프린터들, 스캐너들, 프로젝터들, 등이 결합한 컴퓨터-LAN이다. 이들 LAN들은 예를 들면 회사들에서 널리 사용된다. 이들은 일반적으로 복수의 접속점들(AP: access points)을 구비하는데 이를 통해 한 사용자가 네트워크 내 휴대 WLAN-가능의 장치에 접속할 수 있고 이에 따라 예를 들면 회사의 메인 프레임 컴퓨터를 사용할 수 있다. 또한, 프린터들, 스캐너들, UHP 프로젝터들 등과 같은 일반적으로 사용가능한 주변 장치들도 네트워크에 접속되어 몇몇의 사용자들에 의해 접속될 수 있는 점에서 이들 장치들의 사용이 가능해진다. 이것은 예를 들면 회의실들에서 주변 장치들의 고정된 설치의 가능성을 제공하며, 이 경우 강연자 혹은 화자는 주변장치와의 통신을 위해 자신의 랩탑을 네트워크에 접속하는 것만이 필요하게 된다.

이것은 근처에 가장 가까이 있는 장치가 복수의 그와 동등한 장치들 중에서 간혹 선택된다는 문제가 있다. 예를 들면, 랩탑을 가진 사용자가 자신이 모르는 건물 내 프린터를 찾을 때, 이 사용자는 다른 건물 혹은 다른 층에 있을 수 있는 프린터가 아닌 현 위치에서 가장 가까이 있는 프린터를 찾는데 관심이 있다.

네트워크 관리자에 의한 대응하는 사전 구성(예를 들면, 위치들의 표시들을 포함한 이름들의 리스트)이 없이는, 현 기술로는 사용자 자신의 장치에 가까이 있는 서비스들을 결정하는 가능성을 제공하지 못한다. 무선 장치들(네트워크 요소들)이 주어진 네트워크에 명료하게 할당될 수 있기 위해서, 이들 장치들은 네트워크의 신원을 알아야 하거나, 아니면 네트워크는 무선 장치의 명료한 신원을 참조하여 할당을 확실하게 해야 한다. 이들 기술들은 실제로 사용된다.

802.11 표준의 IBSS 모드에서, 네트워크 이름이 네트워크의 신원으로서 모든 무선 장치들에 입력된다. 동일 입력된 이름을 가진 장치들만이 서로 간에 통신할 수 있다.

네트워크에 의한 구성 혹은 네트워크 내 고정된 설치의 예는 DHCP에 의해 제공된다. DHCP 서버는 명료한 장치 어드레스들의 리스트(MAC 어드레스들) 및 IP 어드레스에의 할당을 구비한다. 이의 MAC 어드레스에 대해, 새로운 장치는 IP 어드레스를 필요로 하는데 이 어드레스가 DHCP 서버의 리스트에 있는 한 이 어드레스로 이 새로운 장치가 네트워크에 할당된다.

이들 두 기술들은 각각의 개개의 장치에서 공통 네트워크 신원에 의해서, 혹은 할당된 장치들의 리스트를 요하는 네트워크 내 중앙 당국에 의해서, 장치들의 네트워크들에의 할당의 사전 구성을 필요로 한다. 새로운 장치가 현존의 네트워크에 할당될 것이라면, 이에 네트워크 신원이 제공되어야 하거나, 혹은 네트워크는 새로운 장치의 명료한 신원을 알아야 한다. 통상적으로, 이들 조정들은 수동으로 행해진다.

예를 들면 유니버설 플러그&플레이(UPnP)와 같은 현재의 발견 프레임워크들은 네트워크를 통해 도달될 수 있고 혹은 네트워크 내에서 사용가능한 장치들 및 서비스들을 발견할 가능성을 제공한다. 그러나, 현 기술에서는 장치들 간에 거리에 관해 얻을 수 있는 정보가 전혀 없기 때문에 근접한 장치들에만 발견을 제하는 것은 가능하지 않다. UPnP에 의한 탐색은 동일 네트워크 내에 있는 모든 적합한 장치들 및 서비스들을 발견할 것이다. 결국, 발견되는 장치들의 수는 매우 클 수 있다. 사용자는 발견된 혹은 각 장치에 대해 네트워크로부터 디스크립션 페이지를 다운로드받은 장치 리스트 상의 기지의 이름들을 탐색할 수 있는데, 이 페이지 상에서 그 사용자는 장치의 위치에 관한 정보를 탐색할 수 있다. 이것은 물론 사용자가 환경에 관해 지식을 갖고 있고 사용자 상호작용을 필요로 하는 것으로 사전에 가정한 것이다.

본 발명의 목적은 장치가 이의 근처에 있는 사용가능의 장치들 및 서비스들을 확인할 수 있게 하는 방법을 제공하는 것이다.

로컬 무선 네트워크 내 발견될 장치들이 적어도 3개의 기지국들과 접촉하고 있고 이들 장치들이 기지국들로부터 신호들을 수신하고 신호들을 탐색중의 장치에 보내는 신호 강도들을 결정할 때, WLAN-가능 휴대 장치들과 이외 다른 장치 및 서비스들 간의 거리, 즉 이들에의 상대적 위치가 결정되어 사용될 수 있음을 알았다.

본 발명의 목적은 적어도 3개의 기지국들(B_j)를 포함하는 무선 네트워크 내 근접한 장치들 및 서비스들을 발견하는 방법을 제공하는 것으로, 여기서 모든 장치들(G_i(i≠k))은 이들이 기지국들(B_j)로부터 수신하는 신호 강도들 ss(i,j)를 결정하고, 발견될 장치들은 이들 신호들을 탐색중의 장치(G_k)에 보낸다.

본 발명에 따른 방법은 적어도 3개의 기지국들에 접속된 WLAN-가능 장치가 다른 근접한 장치들 및 이들의 서비스들을 발견하여 확인할 수 있게 한다. 이에 따라, 신규의 근접 기반의 응용들이 가능하게 된다. 또한, 본 발명에 따른 방법은 WLAN의 기반구조를 변경할 필요가 없는 잇점을 갖는다. 본 발명에 따른 방법은 WLAN 기술이 이미 널리 사용되기 때문에 사용가능의 장치들에의 사용에 곧바로 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 무선 이동장치를 소지한 사용자가 자신의 근처에 서비스들을 발견하여 사용하고자 할 때 특히 적합하다. 이러한 서비스들의 예들은 프린터, 프로젝터, 음악 플레이어 및 이미징 서비스들이다.

사용자의 이동장치(이하 "탐색 장치(search apparatus)"라고도 함) 및 서비스들을 제공하는 장치들(이하 "발견될 장치들(apparatuses to be discovered)"이라고도 함)은 모두 적어도 3개의 기지국들과 접촉하여 있고 이들이 서로 통신할 수 있는 동일 네트워크에 속하여 있다. 건물들 내에서, 한 기지국은 약 100 미터 범위를 커버할 수 있다. 회사부지와 같은 더 넓은 지역들은 지역을 커버하는 복수의 기지국들을 접속함으로써 무선 네트워크에 의해 서비스될 수 있다.

동일 위치에 있는 두 장치들의 경우, 기지국들로부터 이들 장치들에 의해 수신되는 신호들의 신호 강도들은 실질적으로 동일하다. 신호 강도는 주어진 송신기 용량의 경우 장치와 관련 기지국간의 거리의 함수이기 때문에, 신호 강도로부터 추정되는 두 장치들 간의 거리 또한 실질적으로 동일하다. 두 장치들에 고나한 거리 정보가 유사하면 할수록, 이들 장치들은 서로 더욱 더 가까이 있다.

본 발명에 따른 방법을 이하, 다음 참조부호를 사용하여 설명한다.

ss(i,j): 장치(G_i)가 기지국(B_j)로부터 신호들을 수신하는 [dBm]으로 측정한 신호 강도.

r(i,j): 신호 강도 ss(i,j)로부터 도출한, 장치(G_i)와 기지국(B_j)간의 [m] 단위의 (추정된) 거리.

σ(i,j): 장치(G_j)로부터 장치(G_i)에 대해 도출된 거리정보의 표준편차

무선 네트워크 내 장치와 기지국간 거리(r)는 신호 강도(ss)로부터 결정될 수 있다. 2.4 GHz 대역으로 동작하는 무선 802.1b 네트워크의 경우에 있어, 다음이 적용된다.

이 식에 의해서, 장치(G_j)와 기지국(B_j)간의 연관된 거리 r(i,j)는 각 신호 강도(ss(i,j))마다 계산될 수 있다.

매 두 장치들(G_i, G_j)에 대해서, 이들의 연관된 거리 추정들에 관한 표준편차 σ(i,j)는 다음과 같이 결정될 수 있다.

본 발명에 따른 방법은 탐색 장치(G_k)가 이의 공간적 근처에 어느 장치들(G_i(i≠k))이 있는지를 결정할 수 있게 한다. 이를 위해서, 발견될 장치들(G_i(i≠k))은 이들이 기지국들(B_j)로부터 신호들을 수신하고 신호들을 탐색 장치(G_k)에 보내는 신호 강도들(ss(i,j))를 결정한다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 탐색 장치(G_k)는 이 정보를 이용하여, 발견될 모든 장치들(G_i(i≠k))의 거리(r(i,j))를 신호 강도들(ss(i,j))로부터 계산한다. 또한, 탐색 장치(G_k)는 기지국(B_j)로부터 신호들을 수신하는 자신의 신호 강도들(ss(k,j))를 결정하고, 이들 신호 강도들로부터, 기지국들(Bj)까지의 그의 거리(r(k,j))를 산출한다. 이어서, 탐색 장치(G_k)는 표준편차(σ(k,i))를 결정할 수 있다.

탐색 장치(G_k)는 표준편차(σ(k,i))의 주어진 값을 발견될 각 장치((G_i(i≠k))에 할당할 수 있고, 이 표준편차는 장치(G_k)와 장치(G_i)간의 거리의 측정이다. 탐색 장치(G_k)가 이들 값들을 이들의 크기에 따라 할당할 때, 최소의 표준편차를 갖는 장치(G_i)는 G_k에 공간적으로 가장 가까운 장치이다. 따라서, 본 발명에 따른 바람직한 방법은 다음의 단계들로 수행된다.

- i ∈ {1, 2,..., n} 인 모든 장치들(G_i)는, 모든 j∈{1, 2,..., m}에 대해서, 이들이 기지국들(B_j)로부터 신호들을 수신하는 그들 자신의 신호 강도들(ss(i,j))를 결정한다.

- 발견될 모든 장치들((G_i(i≠k))은 이들 신호 강도들(ss(i,j))를 탐색 장치(G_k)에 보낸다.

- 이들 신호 강도들로부터, 탐색 장치(G_k)는 모든 i ∈ {1, 2,..., n} 및 모든 j∈{1, 2,..., m}에 대해서, 장치(G_i)와 기지국(B_j)간의 거리들(r(i,j))를 결정한다.

- 이어서, 탐색 장치(G_k)는 장치(G_k)와 장치(G_i)간의 거리의 측정으로서 모든 i ∈ {1, 2,..., n}, i≠k, 에 대해 표준편차(σ(k,i))를 결정한다.

- 가장 작은 표준편차(즉, 모든 i ∈ {1, 2,..., n}, i≠ k, 에 대해, σ(k,j)≤ σ(k,i))를 갖는 장치(G_j)는 G_k에 공간적으로 가장 가까운 장치이다.

지금까지 기술한 방법은 한 장치가 다른 장치들의 상대적 거리에 관한 한 이들 장치들에 할당될 수 있게 하고 이에 따라 공간적으로 가장 가까운 장치를 결정할 수 있게 한다. 이것은 발견된 장치들과 탐색 장치간의 거리의 절대 범위에 관한 정보는 제공하지 않는다. 그러나, 본 발명에 따른 방법은 이러한 정보도 제공하기 위해 보충될 수 있다. 이 경우, 다음의 참조부호들이 사용된다.

d(i, j): 장치(G_i)와 장치(G_j) 간의 실제 거리

d_min(i,j): 장치들(G_i, G_j)가 적어도 서로에 대해 갖는 거리에 대한 하한.

d_max (i,j); 장치들(G_i, G_j)가 기껏해야 서로에 대해 갖는 거리에 대한 상한.

모든 두 장치들(G_i, G_j)에 대해서, 상호 거리들에 대해 하한과 상한이 결정될 수 있다.

실제 거리에 대해서, 다음이 적용된다.

이것은, 예를 들면, 장치(G_k)가 예를 들면 10미터보다 더 멀지 않은 장치들(G_j)에만 관심이 있을 때 이용될 수 있다.

이를 위해서, 장치(G_k)는 모든 다른 장치들 G_i(i≠ k), 특히 발견될 장치들에 대해 하한 d_min(k,i)를 계산한다. 어떤 경우이든, d_min(k, i) > 10 m인 장치들(G_i)은 G_k보다 10m 더 멀리 있고 따라서 후속 탐색에서 장치(G_k)에 의해 더 이상 고려되지 않는다.

모든 다른 장치들(G_i), 특히 발견될 장치들(즉, d_min(k,i) ≤ 10m인 모든 장치들)에 대해서, 장치(G_k)는 상한 d_max(k,i)를 계산한다. 어떤 경우이든, d_min(k,i) ≤ 10m인 장치들(G_i)는 G_k로부터 10m보다 더 멀지 않고 이들 장치들만이 장치(G_k)에 의해 고려된다.

장치(G_k)는 나머지 장치들(G_k)(즉, d_min(k,i) ≤ 10m이고 d_max(k,i) ≤ 10m인 모든 장치들)의 표준편차(σ(k,i))로부터 최대값 σ_max를 계산한다. 이와 같이 하여 결정된 값 σ_max은 10m보다 확실히 더 멀지 않은 장치에 속하는 장치(G_k)에게 알려지는 가장 큰 표준편차이다.

σ_max보다 더 큰 표준편차를 갖지 않는 모든 장치들(즉, σ(k, p)≤σ_max인 모든 장치들(Gp))은 G_k로부터 10m보다 더 이상 멀지 않다.

요약하여, 발견될 장치들 G_i (i≠k)에 대해 탐색 장치(G_k)가 하한 및 상한(d_min(k,i) 및d_max(k,i))을 계산하고 장치들의 거리의 절대 범위를 결정하기 위해 이들 값들을 이용하는 본 발명에 따른 방법들이 바람직하다.

지금까지 언급한 바와 같이, 본 발명에 따른 방법은 적어도 3개의 기지국들을 필요로 한다. 본 발명에 따른 방법의 정확성은 기지국들의 수에 따라 증가하며, 이는 표준편차를 계산함에 있어 보다 많은 데이터가 사용될 수 있고, 이에 따라 보다 정확하게 계산될 수 있기 때문이다.

본 발명에 따른 바람직한 방법에서, 무선 네트워크는 적어도 4, 바람직하게는 적어도 5, 특히 바람직하게는 적어도 6 및 특히 적어도 7개의 기지국들(B_j)를 포함한다.

본 발명에 따른 방법의 정확도는 탐색 장치(G_k)에 발견될 장치들(G_i)에 의해 전송되는 신호 강도들에 관한 정보량이 향상되는 점에서 추가의 기지국들 없이도 더욱 증가될 수 있다. 이것은 마지막 측정된 신호 강도들이 오류의 값들일 위험이 있을 수 있는 이들 신호 강도들도 고려되므로 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 발견될 각각의 혹은 모든 장치들(G_i)은 주어진 기간 내에 측정되는 신호 강도들(ss(i,j))로부터 평균값을 형성하고 이 평균값을 거리를 계산하기 위해 평균값을 사용하는 탐색 장치(G_k)에 보낸다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예에서, 발견될 장치들(G_i)이 신호 강도들(ss(i,j))을 평균하는 기간이 2 내지 60초, 바람직하게는 5 내지 40초, 특히 8 내지 20초이다.

발견될 장치들이 별도의 데이터량들을 너무 오랫동안 기다릴 필요가 없게 하기 위해서, 이들 장치들 G_i (i≠k)이 이들의 정보를 규칙적으로 보낼 것이 추천된다. 본 발명에 따른 바람직한 방법에서, 장치들이 이들의, 바람직하게는 평균을 한, 신호 강도들(ss(i,j))을 탐색 장치(G_k)에 보내는 반복 주파수는 0.1 내지 50Hz, 바람직하게는 0.25 내지 25Hz, 특히 바람직하게는 0.5 내지 20Hz 및 특히 1 내지 10Hz이다.

지금까지 기술한 방식으로, 탐색 장치의 사용자는 자신의 근처에 있는 발견될 장치들의 리스트를 획득한다. 사용자가 원하는 서비스가 자신의 근처에 있는지를 알아내기 위해서, 본 발명에 따른 방법은 발견 프레임워크에 의해, 바람직하게는 UPnP에 의해서, 탐색 장치(G_k)가 발견될 장치들 G_i (i≠k)의 서비스들에 액세스할 수 있게 수행될 수 있다.

본 방법의 이러한 변형예에서, 탐색 장치는 근처에 적어도 한 장치를 발견한 후에 발견된 장치들 중에서 UPnP 탐색을 시작한다. UPnP는 확실하게, 탐색 장치가 발견하여 다른 장치에 의해 제공되는 서비스들을 사용할 수 있게 한다. 그러면, 사용자는 자신의 근처에 적합한 서비스들에 관해 알 수 있게 된다.

본 발명에 따른 바람직한 방법에서, 탐색 장치(G_k)는 발견될 장치들 G_i (i≠k) 중에서 UPnP 탐색에 의해 원하는 서비스를 제공하는 장치를 발견한다.

본 방법의 이러한 변형예는 초기에 모든 근접한 장치들의 발견되고 이들 장치들 중에서 적합한 서비스가 탐색되어 수행될 수 있고, 또 다르게는 적합한 서비스에 대해 탐색요청을 시작하고 적합한 서비스를 제공하는 장치들 중에서, 공간적으로 가장 가까이 근접한 장치를 탐색하는 것을 시작하는 것이 가능하다. 따라서, 탐색요청들에 대한 응답들의 경우, 발견될 각각의 장치 G_i (i≠k)가 신호 강도들(ss(i,j))에 관한 정보를 라디오 접촉 중의 기지국들(B_j)에 부가하는 본 발명에 따른 방법들이 바람직하다.

이 정보에 따라 탐색 장치는 전술한 방식으로 공간적으로 근접한 장치들 및 서비스들을 결정할 수 있게 된다.

Claims (10)

1. 적어도 3개의 기지국들(B_j)을 포함하는 무선 네트워크 내 근접 장치들(proximate apparatuses) 및 서비스들을 발견하는 방법에 있어서,

   모든 장치들(G_i(i≠k))은 이들이 상기 기지국들(B_j)로부터 신호들을 수신하는 신호 강도들(ss(i,j))을 결정하고, 발견될 장치들은 이들 신호들을 탐색 장치(G_k)에 전송하는, 근접 장치 및 서비스 발견 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 탐색 장치(G_k)는 발견될 모든 장치들(G_i(i≠k))의 거리들(r(i,j))를 상기 신호 강도들(ss(i,j))로부터 계산하고 표준편차(σ(i,j))를 결정하는, 근접 장치 및 서비스 발견 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탐색 장치(G_k)는 발견될 장치들(G_i(i≠k))에 대한 하한 및 상한(d_min(k, i) 및 d_max(k, i))을 계산하고, 이들 값들을 이용하여 상기 장치들의 상기 거리의 절대범위를 결정하는, 근접 장치 및 서비스 발견 방법.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무선 네트워크는 적어도 4개, 바람직하게는 적어도 5개, 특히 바람직하게는 적어도 6개 및 특히 적어도 7개의 기지국들(B_j)를 포함하는, 근접 장치 및 서비스 발견 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 발견될 모든 장치들(G_i)은 주어진 시간 기간 내에 측정된 신호 강도들(ss(i,j))로부터 평균값을 형성하고, 이 평균값을 상기 거리를 계산하기 위해 상기 평균값을 이용하는 상기 탐색 장치(G_k)에 전송하는, 근접 장치 및 서비스 발견 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 시간 기간은 2 내지 60초, 바람직하게는 5 내지 40초 및 특히 8 내지 20초인, 근접 장치 및 서비스 발견 방법.
7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 발견될 상기 장치들(G_i(i≠k))이 이들의, 바람직하게는 평균한, 신호 강도들(ss(i,j))를 상기 탐색 장치(G_k)에 보내는 반복 주파수는, 0.1 내지 50Hz, 바람직하게는 0.25 내지 25 Hz, 특히 바람직하게는 0.5 내지 20 Hz 및 특히 1 내지 10 Hz인, 근접 장치 및 서비스 발견 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 발견 프레임워크에 의해서, 바람직하게는 유니버설 플러그 앤 플레이(UPnP: Universal Plug&Play)에 의해서, 상기 탐색 장치(G_k)는 발견될 상기 장치들(G_i(i≠k))의 상기 서비스들에 액세스할 수 있는, 근접 장치 및 서비스 발견 방법.
9. 제8항에 있어서, 상기 탐색 장치(G_k)는 유니버설 플러그 앤 플레이(UPnP)의 수단에 의해서, 원하는 서비스를 제공하는 장치를, 발견될 상기 장치들(G_i(i≠k)) 중에서 탐색하는, 근접 장치 및 서비스 발견 방법.
10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 탐색요청들에 대한 응답들의 경우에, 발견될 각 장치(G_i(i≠k))는 무선 접촉되어 있는 상기 기지국들(B_j)에 상기 신호 강도들(ss(i,j))에 관한 정보를 추가하는 것인, 근접 장치 및 서비스 발견 방법.