KR20080092721A - 무선 사설망과 연동한 이동통신 단말기 측위 시스템 및무선 사설망 연동을 이용한 이동통신 단말기 측위 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 의한 WPAN과 연동한 이동통신 단말기 측위 시스템은, WPAN(Wireless Personal Area Network) 용 칩(Chip)을 내장한 이동통신 복합 단말기로서, 현재 속한 WPAN에서 가장 가까운 위치의 WPAN AP(Access Point)의 Device Address(Bluetooth Address, Zigbee Address, UWB Device Address, MAC Address 등)를 읽어서 이동통신망 LBS 시스템으로 전송해 주는 측위 대상 단말기; 상기 WPAN의 AP에 대한 공간 지리 정보 데이터베이스를 구축하여 상기 WPAN AP의 Device Address를 기반으로 위치 계산 기능을 수행하는 WPAN 측위 서버; 및 이동통신망에서 단말기의 MIN(Mobile ID Number)을 이용하여 단말기의 측위를 수행하는 LBS 서비스를 제공하고, 상기 측위 대상 단말기에서 상기 WPAN AP의 Device Address를 수신한 후에 이를 해당 WPAN 측위 서버로 전송하여 상기 WPAN AP의 실제 위치 계산을 요구하고, 상기 WPAN 측위 서버로부터 수신한 측위 결과를 상기 측위 대상 단말기의 MIN 기반으로 변경하고 그 측위 결과를 측위 서비스 요청자(발신자)에게 통보하는 이동통신망 LBS 시스템을 구비하는 것을 특징으로 한다.

따라서 WPAN 모뎀 칩이 내장된 단말기를 이용하여 WPAN에서 측위한 위치 정보를 이동통신망으로 전달하여 측위하므로써 현재보다 훨씬 넓은 커버리지를 가지면서도 정확도가 높은 이동통신망의 측위 서비스를 제공할 수 있게 된다.

Description

무선 사설망과 연동한 이동통신 단말기 측위 시스템 및 무선 사설망 연동을 이용한 이동통신 단말기 측위 방법{Positioning system of mobile communication terminal interworking with a wireless personal area network and positioning method of mobile communication terminal using interworking of a wireless personal area network}

도 1은 본 발명의 WPAN과 연동한 이동통신 단말기 측위 시스템을 나타낸다.

도 2는 이동통신망(예:CDMA/WCDMA Network)의 LBS 시스템의 일 구성예이다.

도 3은 도 1의 이동통신 단말기 측위 시스템에서 본 발명의 WPAN과 연동한 이동통신 단말기 측위 과정만을 간략히 나타낸 것이다.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 측위 시나리오들이다.

본 발명은 이동통신 시스템에서 제공하는 네크워크 기반의 측위 기술에 관한 것으로서, 특히 이종망 연동을 이용한 이동통신 단말기 측위 성능 향상 방법에 관한 것이다.

위치기반 서비스(location based service, LBS) 제공을 위한 위치측정 기술 은 이동단말기의 위치를 측정하기 위하여 이동통신 네트워크의 기지국의 셀 반경인 전파환경을 이용하여 소프트웨어적으로 위치를 확인하는 네트워크 기반(network based) 방식과 이동단말기내에 장착된 GPS(global positioning system) 수신기를 이용한 핸드셋 기반(handset based) 방식, 그리고 이들 두 가지 방식을 혼합한 혼합(hybrid) 방식으로 분류된다.

핸드셋 기반 방식으로는 A-GPS 방식과 E-OTD 방식이 있다.

A-GPS는 TDMA 무선접속방식을 사용하는 유럽의 GSM 기반망과 CDMA 무선접속방식을 사용하는 IS-95 기반망 기술에서 모두 사용 가능한 방식이다. CDMA 무선접속방식에서는 GPS 수신기를 내장한 이동단말기와 CDMA망 내의 PDE간에 IS-801-1 인터페이스를 통한 메시지 송수신으로 단말기의 위치를 결정한다. 이 때에 GPS 위성에서 수신되는 신호는 4개 이상의 위성신호가 수신됨으로써 위치 결정이 매우 정확하다. A-GPS는 이동단말기에서 수신한 위성신호를 전송받아서 위치를 계산하는 PDE와 이동통신 네트워크 내의 기지국 정보에 의한 계산을 가공 또는 다른 시스템으로 연계하는 위치정보센터(mobile positioning center, MPC)로 구성되어 있다.

E-OTD(enhanced observed time difference) 방식은 TDMA 무선접속 규격을 사용하는 유럽의 TDMA 기반 GSM 방식의 GSM 표준위원회에서 LCS Release 98과 99를 통해 표준화되었다. 이동단말기가 3개 이상의 기지국에서 수신된 신호를 상대적인 도착시간과 거리의 차를 계산하여 위치를 결정한다. E-OTD 방식은 OTD, RTD(real time difference), GTD(geometric time difference) 방식을 조합하여 사용한다. OTD 방식은 기지국에서 단말기까지의 두 기지국으로부터 신호 도착시간을 계산하 고, RTD 방식은 두 기지국에서 신호송신 시작시간의 차를 계산한다. 또한 GTD 방식은 기지국과 단말기까지의 거리를 계산하여 두 기지국의 거리차를 계산한다.

네트워크 기반의 위치측정 기술은 이동단말과 서버와의 약속된 측위 프로토콜(IS-801-1:CDMA네트워크, RRLP:GSM네트워크, RRC:W-CDMA네트워크)에 의해 단말에서 측정한 데이터(PPM, OTD등)를 측위서버에 전달하고, 그 단말 측정 데이터(PPM, OTD등)를 이용하여 측위서버에서 해당 이동단말의 위치측정 기능을 수행한다. 측위서버는 네트워크 기반의 위치측정(GPS 위성을 이용한 위치측정 방식을 제외한 서버 단에서 측위 요청한 단말의 위치를 측위하는 방식)을 수행하여 그 결과를 측위 서비스 요청한 대상에게(MPC, CP(Contents Provider) 혹은 서비스 요구한 단말) 전송한다.

이러한 네트워크 기반의 위치측정 기술은 기지국 반경 셀을 이용한 셀ID 방식, 이동단말기에서 보내는 신호를 기지국에서 수신하면서 방향각(LOB: line of bearing)을 계산하여 위치를 계산하는 AOA(angle of arrival) 방식, 3개 이상의 기지국간에서 발사한 전파의 도착시간으로 이동단말기에서 위치를 계산하는 TOA(time of arrival) 방식, 그리고 이동단말기에서 3개의 기지국으로부터 수신한 파일롯(pilot) 신호의 도착시간 차이를 측정하여 기지국간의 거리차를 계산하여 얻어진 2개의 쌍곡선(hyperbola)이 교차하는 지점을 이동단말기의 위치로 결정하는 TDOA(time difference of arrival) 방식 등이 있다.

이러한 이동통신망에서 휴대단말기의 위치를 추적하기 위해서는 현재는 위치 추적의 대상이 되는 휴대단말기가 이동통신망의 서비스 범위내에 있어야 한다. 반 대로 휴대단말기가 이동통신망의 서비스 범위를 벗어나 있으면 위치 현재는 추적이 불가능하다.

또한 측위 기술이 GPS 신호를 이용하는 A-GPS방식에서는 GPS 신호를 잡지 못하는 경우에는 위치 추적을 할 수 없게 된다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해서 기지국 신호를 이용한 Cell-ID 방식, TDOA 방식 등이 있으나 이 방식들은 측위 오차 범위가 매우 큰 것이 문제점으로 대두되고 있다.

현재 이동통신망이 전국망으로 발전하고, 고도화되면서 이제 전국민의 대부분이 휴대폰을 가지는 시대가 되었으며, 음성 서비스 위주에서 멀티미디어 서비스로의 급속한 이동이 일어나고 있고, 그 중에서도 단말기 위치 기반 서비스에 대한 잠재적인 시장은 무한한 성장 가능성이 있다. 그러나 상기한 바와 같이 A-GPS 방식은 건물내 서비스(indoor/in-building) 측위 서비스가 어려워 서비스 범위(coverage)에 문제가 있고, 여타 네트워크 측위 방식은 그 측위 정확도면에서 현저히 떨어지므로, 신뢰성 있는 단말기 위치 기반 서비스를 제공하는데 장애가 되고 있다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, WPAN(Wireless Personal Area Network) 모뎀 칩이 내장된 단말기를 이용하여 WPAN에서 측위한 위치 정보를 이동통신망으로 전달하여 측위 하므로써 실내에서도 측위 정밀도를 매우 향상시킬 수 있는 단말기의 측위 방법을 제공하는데 있다.

상기한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 WPAN과 연동한 이동통신 단말기 측위 시스템은, WPAN(Wireless Personal Area Network) 용 칩(Chip)을 내장한 이동통신 복합 단말기로서, 현재 속한 WPAN에서 가장 가까운 위치의 WPAN AP(Access Point)의 Device Address(Bluetooth Address, Zigbee Address, UWB Device Address, MAC Address 등)를 읽어서 이동통신망 LBS 시스템으로 전송해 주는 측위 대상 단말기; 상기 WPAN의 AP에 대한 공간 지리 정보 데이터베이스를 구축하여 상기 WPAN AP의 Device Address를 기반으로 위치 계산 기능을 수행하는 WPAN 측위 서버; 및 이동통신망에서 단말기의 MIN(Mobile ID Number)을 이용하여 단말기의 측위를 수행하는 LBS 서비스를 제공하고, 상기 측위 대상 단말기에서 상기 WPAN AP의 Device Address를 수신한 후에 이를 해당 WPAN 측위 서버로 전송하여 상기 WPAN AP의 실제 위치 계산을 요구하고, 상기 WPAN 측위 서버로부터 수신한 측위 결과를 상기 측위 대상 단말기의 MIN 기반으로 변경하고 그 측위 결과를 측위 서비스 요청자(발신자)에게 통보하는 이동통신망 LBS 시스템을 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 측위 시스템은, 상기 WPAN 측위 서버가 2 이상이고, 상기 2 이상의 WPAN 측위 서버를 상기 이동통신망 LBS 시스템에 연결하여 주는 이종망 LBS G/W 서버를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 의한 WPAN과 연동한 이동통신 단말기 측위 방법은, 상기 측위 시스템에서 수행되는 WPAN과 연동한 이동통신 단말기 측위 방법으로서, (a) 측위 요청 발신 단말기가 상기 이동통신망의 LBS 시 스템으로 측위 대상 단말기의 식별번호(MIN:Mobile ID Number)를 전송하여 측위 서비스를 요청하는 단계; (b) 상기 이동통신 LBS 시스템과 상기 측위 대상 단말기간에 오픈된 세션을 통하여 WPAN과 연동한 측위 방법을 결정하는 단계; (c) WPAN과 연동한 측위 방법이 결정된 경우에, 상기 측위 대상 단말기는 가장 가까이 위치한 WPAN AP의 Device Address를 측위 파라미터로서 수집하여 이를 상기 이동통신망 LBS 시스템으로 전송하는 단계; (d) 상기 이동통신망 LBS 시스템은 상기 측위 대상 단말기가 보내온 상기 WPAN 측위 정보(Device Address)를 이용하여 상기 WPAN 측위 서버에게 해당 단말기가 위치한 AP의 지리적 위치 정보를 요청하는 단계; (e) 상기 WPAN 측위 서버는 상기 공간 지리 정보 데이터베이스를 검색하여 해당 WPAN AP의 지리적 위치 정보를 상기 이동통신망 LBS 시스템으로 전송하는 단계; 및 (f) 상기 이동통신 LBS 시스템은 해당 WPAN AP의 지리적 위치 정보 상기 측위 대상 단말기의 MIN 기반으로 변경하고 그 결과를 측위 요청 단말기에게 통보하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 (a) 단계에 있어서, 상기 발신 단말기가 상기 이동통신 LBS 시스템으로 측위 세션을 오픈하고, 상기 측위 대상 단말기로서 자신의 MIN을 전송하여 자기 위치 조회 측위 서비스를 요청하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 (a) 단계는, 상기 측위 대상 단말기와 상기 이동통신 LBS 시스템간에 측위 세션을 오픈하는 절차가 상기 이동통신 LBS 시스템에 의해 수행되는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 (b) 단계는, (b1) 상기 이동통신 LBS 시스템과 상기 측위 대상 단 말기간에 오픈된 세션을 통하여 상기 측위 대상 단말기에 WPAN 모뎀 칩이 내장되었는지를 판단하는 단계; (b2) 상기 측위 대상 단말기에 WPAN 모뎀 칩이 내장된 경우에, 상기 측위 대상 단말기에 대하여 상기 WPAN 측위 환경이 더 양호한지를 판단하는 단계; 및 (b3) 상기 측위 대상 단말기에 대하여 상기 WPAN 측위 환경이 더 양호하다고 판단되면, 측위 모드로서 WPAN과 연동한 측위 방법을 결정하는 단계; 및 (b4) 상기 측위 대상 단말기에 WPAN 모뎀 칩이 내장되지 않았거나, 상기 측위 대상 단말기에 대하여 상기 WPAN 측위 환경이 더 양호하지 않다고 판단되면, 측위 모드로서 WPAN과 연동한 측위 방법 이외의 기존의 측위 방법을 결정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 (c) 단계에 있어서, 상기 측위 대상 단말기는 상기 측위 파라미터를 SMS(short message service)를 통하여 상기 이동통신망 LBS 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 (c) 단계에 있어서, 상기 측위 대상 단말기는 AP Deivce Address 외에 주변의 2 이상의 WPAN AP로부터 받은 신호 정보를 이용하여 삼각 측량 또는 TDOA 방식을 이용하여 AP와 상기 측위 대상 단말기와의 상대적인 위치를 계산한 상대적 위치 정보를 측위 파라미터로서 상기 이동통신망 LBS 시스템으로 전송하고, 상기 (f) 단계에 있어서, 상기 이동통신망 LBS 시스템은 상기 WPAN 측위서버로부터 수신한 WPAN AP의 위경도 좌표에 상기 상대적 위치 정보를 더하여 최종 측위 결과를 계산하는 것을 특징으로 한다.

상기 WPAN 연동을 이용한 이동통신 단말기 측위 방법들은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 소정 프로그램으로서 기록될 수 있다.

이하, 본 발명의 구성과 동작을 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명한다.

본 발명은 여러가지 WPAN(Wireless Personal Area Network, 무선사설망)과 연동한 이동 단말기 측위 방법을 제시한다. 본 발명에 의할 경우 현재보다 훨씬 넓은 서비스 커버리지를 가지면서도 정확도가 높은 이동통신망의 측위 성능을 보장할 수 있게 있다.

현재 고려할 수 있는 WPAN으로는 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee), UWB(Ultra-WideBand), RFID, WLAN(Wireless LAN) 등이 있다.

블루투스(Bluetooth)는 유선 케이블 대체 기술로서 10m 내외의 단거리에서 최대 4Mbps를 전송할 수 있다. Nokia, SonyEricsson, QUALCOMM 등의 업체들이 단말기 칩셋에 블루투스 기능을 탑재하고 있다. 블루투스는 이동 통신 단말기뿐만 아니라 헤드셋ㆍPCㆍPC 주변기기(키보드, 마우스, 프린터, 스캐너)ㆍ가전 제품 등에서도 널리 사용될 수 있다. 2002년 2칩 솔루션(baseband+RF)이 주류를 이루었던 블루투스 칩셋은, 반도체 제조 기술의 발전과 원가 절감의 요청으로 최근 0.13 micron 공정으로 플래시 메모리, ROM, RF 등을 통합한 온칩 메모리 싱글칩 솔루션으로 진화하고 있으며, baseband/MAC 기능 블록은 호스트 컨트롤러에 통합되어 블루투스는 RF 부분만 단독으로 가진 형태로 발전하고 있다.

UWB(Ultra-WideBand)는 최근 대용량 멀티미디어 애플리케이션에 무선 네트워킹 기능을 접목시키기 위해서 저비용ㆍ저전력ㆍ대용량이 가능한 단거리 무선 기술 로서 제시되었다. DVD 콘텐츠를 무선으로 감상하기 위해서는 전송 손실과 제어 정보 등을 감안해 최소 10Mbps 이상의 무선 기술이 필요하며, HDTV의 경우에는 DVD보다도 훨씬 많은 채널당 19~24Mbps 이상이 필요하고 여러 채널을 동시 전송할 경우에는 최소 100Mbps급 무선 기술이 필요하다. 그러나 현재 상용화되어 있는 단거리 무선 기술들 가운데 WLAN(802.11a/g)은 최대 54Mbps의 전송 속도를 제공하지만 아직까지는 가격이 상대적으로 비싸고 멀티미디어 스트림 전송에 꼭 필요한 QoS 기능이 정의되어 있지 않으며, 블루투스로는 현재 최대 4Mbps 밖에 전송할 수 없다. 이에 최근 UWB(Ultrawideband)가 가장 유력한 기술적 대안이 되고 있다. UWB는 전자기적 특성을 이용하여 신호를 확산하는 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)와 유사하게 주기가 1ns 이하인 초단파 펄스를 이용해 3.1~10.6GHz에 이르는 방대한 주파수 대역에 신호를 확산시킨다. 따라서 UWB는 최대 20m의 단거리에서 480Mbps 이상의 대용량 전송이 가능하고, 반송파를 이용하지 않아 전통적인 헤테로다인 송수신기의 RF 부품(VCO, 믹서, 필터)들이 필요 없어 소형으로 저렴하게 제조할 수 있다. 또한 UWB는 주기가 짧은 펄스의 특성을 이용해 수 cm 수준까지 정확한 위치 추적이 가능하고, 근본적으로 QoS를 보장할 수 있는 특징이 있으며, 복수 경로로 인한 신호 간섭에 영향을 덜 받는다는 장점이 있다.

ZigBee는 저전력 ZigBee 송수신기를 센서(동작, 빛, 압력, 기온, 습도)와 결합하여 산업ㆍ가정ㆍ의료ㆍ군사 등 다양한 애플리케이션으로 자동화된 대규모 센서 네트워크를 구성할 수 있게 해주는 기술이다. 예를 들어, 빌딩 내 조명/화재감지/냉난방 시스템 등에 ZigBee를 도입함으로써 휴대용 장치로 원격으로 빌딩 시스템 관리 및 제어 작업을 수행할 수 있다.

현재 이동통신망에서 위치기반 서비스를 위해 제공하는 단말기 측위 방식은 GPS를 이용한 방식과 네트워크 시스템 파라미터를 이용한 네트워크 방식이 있는데, GPS를 이용한 A-GPS 방식은 실내에서 GPS 신호를 잡지 못함으로 인해 측위가 되지 않는 음영 지역이 발생하고, 이를 보완하기 위한 네트워크 방식은 측위 정확도가 낮아 여전히 신뢰성 있는 LBS를 제공하기는 부족한 점이 많다.

본 발명은 이러한 실내 측위의 정확도를 향상하기 위해서 시스템의 변화를 최소화하면서도 높은 측위 정확도를 제공할 수 있는 측위 방법으로서, WPAN과 이동통신망을 연동하여 측위 대상 단말기 인근의 WPAN AP의 위치 정보를 이동통신망으로 전달하여 단말기의 위치를 측위하는 방법을 제공한다.

도 1에서는 이동통신망은 CDMA/WCDMA/Wibro(Wireless Broadband Internet)/GSM/TD-SCDMA(Time Division Synchronous CDMA)와 같은 모든 Wireless Mobile Network 이 될 수 있으며, 이들 모든 이동통신망이 이동통신망 LBS 시스템을 통해 본 발명의 개념에 따라 WPAN과 연동하여 단말기의 측위를 수행하는 것이 가능하다.

도 1의 WPAN과 연동하는 이동통신망으로서 CDMA, WCDMA, TD-SCDMA(Time Division Synchronous CDMA), Wibro(Wireless Broadband Internet), GSM과 같은 모든 Wireless Mobile Network를 포함하며, 이들 모든 이동통신망이 이동통신망 LBS 시스템을 통해 본 발명의 개념에 따라 WPAN과 연동하여 단말기의 측위를 수행하는 것이 가능하다.

본 발명에서는 WPAN과 연동하여 단말기 측위 서비스를 제공함으로써, 기존 측위 방식만을 사용할 때보다 측위의 정확도를 향상시킬 수 있다. 즉 본 발명에서는 WPAN 칩셋이 내장된 단말기(측위 대상 단말기)를 이용하여 WPAN에서 측위한 위치 정보를 이동통신망으로 전달하여 측위하므로써 실내에서도 측위 정밀도를 매우 향상시킬 수 있다. 따라서 현재보다 훨씬 넓은 커버리지를 가지면서도 정확도가 높은 이동통신망의 측위 서비스를 제공할 수 있게 된다.

본 발명에 있어서, 측위 대상 단말기는 단말기 칩셋에 WPAN 기능을 탑재한 이동통신 복합 단말기로서, 현재 속한 WPAN에서 가장 가까운 위치의 WPAN AP(Access Point)의 Device Address를 읽어서 이동통신망 LBS 시스템으로 전송해 준다. 측위 요청 단말기가 이동통신 복합 단말기인 경우에는, 자신의 위치 측위 서비스를 제공받을 수 있다.

도 1을 참조하면, WPAN 측위 서버(ZigBee/블루투스/UWB/RFID 등 무선망별로 별도 설치)는, 지그비, 블루투스 등의 특정 WPAN 망의 AP(Access Point, AP1, AP2)에 대한 공간 지리 정보의 데이터베이스(WPAN 지리정보 DB)를 구축하여, WPAN AP의 Device Address를 기반으로 위치 계산 기능을 수행한다. 여기서 AP의 Device Address는 WPAN 종류에 따라 Bluetooth Address, 지그비 어드레스, UWB 어드레스, MAC 어드레스 등이 된다. WPAN 지리정보 DB에는 WPAN AP Device Address에 대한 공간 지리정보로서, WPAN AP의 위경도 정보, 건물정보(층별 정보) 등이 포함될 수 있다.

이동통신망 LBS 시스템은 이동통신망에서 단말기의 MIN(Mobile ID Number)을 이용하여 단말기의 측위를 수행하는 LBS 서비스를 제공하고, 측위 대상 단말기로부터 WPAN AP의 Device Address를 수신한 후에 이를 해당 WPAN 측위 서버로 전송하여 WPAN AP의 실제 위치 계산을 요구하고, WPAN 측위 서버로부터 수신한 측위 결과를 측위 대상 단말기의 MIN 기반으로 변경하고, 그 측위 결과를 측위 서비스 요청자(발신자)에게 통보한다. 도 2를 참조하면, 이동통신망(예:CDMA/WCDMA Network) LBS 시스템은 LBSP(Location Based Service Platform), MPC(mobile positioning center), PDE(Position Determination Entity)를 포함하며, 이들의 상호 연동에 의해 이동 단말기의 측위가 수행된다. 예컨대, 위치기반 클라이언트(LBS Client 또는 LBSE(Location Based Service Entity))로부터 특정 단말기(MIN:Mobile ID Number)에 대한 위치정보(측위 서비스)에 요청이 LBSP로 연결되면, LBSP는 MPC에 단말기의 위치 확인을 요청하고, MPC는 PDE 및 교환기의 연동을 통해 단말기의 위치를 계산하고, PDE에서 계산된 단말기의 위치정보는 MPC를 통해 LBSP로 리턴된다. 그리고, 위치정보는 LBSE에서 다양한 위치기반 서비스로 가공되어 제공된다.

이종망 LBS G/W(Gate Way) 서버는, WPAN 측위 서버가 2 이상인 경우에 구비될 수 있으며, 2 이상의 WPAN 측위 서버를 이동통신망 LBS 시스템에 연결하여 준다. 이종망 LBS G/W 서버의 기능은 WPAN 측위 서버와 물리적으로 동일한 H/W 플랫폼에 구현될 수도 있다.

WPAN G/W는, 하나의 WPAN과 WPAN 측위 서버를 연결해 준다. WPAN 측위 서버는 WPAN G/W를 통해 WPAN AP의 변동사항을 갱신할 수 있다.

WPAN AP(access point)는 WPAN에 들어온 단말기가 접속하는 시스템이다. WPAN AP의 기능은 지그비 망인 경우에는 지그비 라우터(router)와 지그비 코디네이터(coordinator)가 담당하고, 블루투스 망인 경우에는 블루투스 AP가 담당한다.

도 3은 도 1의 이동통신 단말기 측위 시스템에서 본 발명의 WPAN과 연동한 이동통신 단말기 측위 과정만을 간략히 나타낸 것이다.

도 3을 참조하여 측위 과정을 간단히 설명하면, 측위 요청 단말기가 측위 대상 단말기(MIN)의 측위를 요청하면, 기존의 이동통신망의 LBS 시스템이 이 요청을 접수하여 측위 대상 단말기와 측위 연동 프로토콜을 통하여 적절한 측위 방법(A-GPS, 네트워크 기반 측위 )과 모드(MS-Assisted, MS-Based)를 결정하고 측위를 진행한다. 이 경우에, 측위 대상 단말기가 WPAN 모뎀 칩을 내장한 이동통신 복합 단말기인 경우에, 본 발명의 WPAN 연동 측위 기능을 수행한다. 이렇게 되면 단말기는 기존의 측위 방법 외에 또 다른 측위 방법에 대한 선택권을 갖게 된다. 즉 WPAN 모뎀 칩을 내장한 측위 대상 단말기가 WPAN 서비스 지역에 있는 경우에, WPAN 측위 방법을 선택하여 측위 정보(가장 가까이 있는 AP1의 Device Address )를 읽어 이를 이동통신망 LBS 시스템으로 올린다. AP1 Device Address를 받은 이동통신 LBS 시스템은 실제 AP1의 지리적 위치 파악하기 위하여 WPAN 측위 서버로 AP1 Device Address를 전송하여 위치 계산을 요청하고, WPAN 측위 서버는 WPAN 지리정보 DB에서 AP1의 공간 지리 정보를 추출하여 이동통신망 LBS 시스템으로 올려준다. AP1의 위치를 파악한 이동통신망 LBS 시스템은 MIN 기반으로 위치 결과 만들어 최초의 위치측위 요청자에게 측위 결과를 알려주면 된다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의한 측위 시나리오이다.

먼저, 측위를 요청하는 발신 단말기가 이동통신망 LBS 시스템으로 측위 대상 단말기의 위치를 요청한다(S100). 이때 LBS 콘텐츠가 발신 단말기상에 없는 경우에 측위 대상 단말기와 이동통신 LBS 시스템간에 측위 세션을 오픈하는 절차(CDMA 망인 경우 SMS를 이용)가 먼저 이동통신망 LBS 시스템에 의하여 진행되고, 측위 요구절차가 수행된다(S102). 측위 요구는 LBS 콘텐츠의 위치나 성격에 따라 Mobile Station Initiated 나 Network Initiated 로 동작한다. 친구 찾기(측위 요청 단말기≠측위 대상 단말기)와 같은 측위 서비스는 Network Initiated로 동작하는 데 LBS 콘텐츠가 망에 있으므로 인하여 SMS 와 같은 브로트캐스트 채널을 통하여 측위 세션을 오픈하게 된다(도 4). 내 위치 조회(측위 요청 단말기=측위 대상 단말기)와 같은 LBS는 MS Initiated로 동작하는데, 콘텐츠가 단말기 상에 있으므로 발신 단말기가 먼저 이동통신 LBS 시스템으로 측위를 세션을 오픈한다(도 6 참조).

일단 측위 대상 단말기와 이동통신망 LBS 시스템간에 측위 세션이 오픈되면 상호 연동을 통하여 현재의 무선 환경과 Capability에 의하여 측위 방식을 결정한다(S104). 본 발명에 있어서는, WPAN 모뎀 칩을 내장한 측위 대상 단말기가 WPAN 서비스 지역에 있는 경우에, WPAN 측위 방법을 선택한다.

S104 단계에서 본 발명의 WPAN 측위 방법이 선택되면, 측위 대상 단말기는 WPAN AP의 측위 파라미터를 수집하고(S106), 이를 연결된 세션을 통하여 이동통신망 LBS 시스템으로 전송한다(S108). 이 때, 측위 파라미터를 필요에 따라 SMS를 통하여 전달하는 것도 가능하다. 본 발명에 있어서 측위 파라미터는 기본적으로 측위 대상 단말기와 가장 가까이 있는 WPAN AP(도 1의 AP1)의 Device Address가 된다. 또한 측위 파라미터에는 필요에 따라 측위 대상 단말기와 WPAN AP와의 거리 정보 등을 계산하고 이를 이동통신망 LBS 시스템으로 전송하는 측위 파라미터에 포함시킬 수도 있다. 즉 좀 더 정밀한 측위를 위하여 측위 대상 단말기는 AP Address 외에 주변의 여러 WPAN AP로부터 받은 신호 정보를 이용하여, 여러 AP의 삼각 측량이나 TDOA(time difference of arrival) 방식 등을 이용하여 AP와 측위 대상 단말기와의 상대적인 위치를 계산한 상대적 위치 정보를 이동통신망 LBS 시스템으로 올려주는 기능을 추가할 수도 있다. 이 때, 예컨대 TDOA 방식은 측위 대상 말기에서 3개의 AP으로부터 수신한 신호의 도착시간 차이를 측정하여 각 AP와의 거리차를 계산하여 얻어진 2개의 쌍곡선이 교차하는 지점을 측위 대상 단말기의 위치로 결정하게 된다.

그리고, AP1 Device Address를 받은 이동통신 LBS 시스템은 실제 AP1의 지리적 위치 파악하기 위하여 WPAN 측위 서버로 측위 파라미터(AP1 Device Address)를 전송하여 위치 계산을 요청하고(S110), WPAN 측위 서버는 WPAN 지리정보 DB에서 AP1의 공간 지리 정보(위경도 좌표)를 추출하여 이동통신망 LBS 시스템으로 전송한다(S112).

그리고, AP1의 위치를 파악한 이동통신망 LBS 시스템은 MIN 기반으로 측위 결과를 변경하여 최초의 측위 요청 단말기에게 측위 결과를 통지한다(S114). 또한 이동통신망 LBS 시스템이 수신한 측위 파라미터에 WPAN AP의 Device Address 외에 WPAN AP(AP1)와의 상대적 위치 정보가 추가로 포함된 경우에는, 이동통신망 LBS 시스템은 AP1의 위경도 좌표에 AP1과 측위 대상 단말기와의 상대적 위치 정보를 더하 여 최종 측위 결과를 계산하여 보다 정밀한 결과를 도출하게 된다. 그리고, 측위 결과는 MAP 서버에서 제공되는 지도 정보와 함께 측위 요청 단말기에게 제공될 수 있다.

한편 본 발명의 측위 방법은, S104 단계에서 본 발명의 WPAN 측위 방법이 선택되기에 부적합한 환경인 경우 예컨대 측위 대상 단말기에 WPAN 모뎀 칩이 내장되어 있지 않거나 측위 대상 단말기가 WPAN 서비스 지역에 있지 않은 경우에는, 측위 환경과 단말기의 측위 능력(Capability)에 적합한 기존 측위 방식을 선택하도록, 기존 측위 방식을 유지하면서 본 발명의 특징적인 WPAN 연동의 측위 방법을 추가하여 구현할 수도 있다(도 5 참조). 즉 S104 단계에서 기존 측위 방식이 선택되면, 이동통신 LBS 시스템과 측위 대상 단말기간에 측위 파라미터가 교환되고(S116), 위치계산이 수행된다. 여기서 이동통신망에서 제공되는 기존 측위 방식은 A-GPS 방식과 네트워크 방식이 있고, 동작 모드에 따라 MS-Assisted와 MS-Based로 나누어지며, MS-Assisted 모드는 위치 계산을 이동통신망 LBS 시스템에서 수행하고(S118), MS-Based 모드는 위치 계산을 단말에서 수행하게 된다(S120). MS-Based 모드에서는 위치계산 결과를 이동통신망 LBS 시스템으로 전송한다(S122). 그리고 이동통신망 LBS 시스템은 측위 요청 단말기에게 측위 결과를 통지한다(S124).

여기서 기존의 네트워크 측위 방식으로는, 기지국 반경 셀을 이용한 Cell ID 방식, 이동단말기에서 보내는 신호를 기지국에서 수신하면서 방향각(LOB: line of bearing)을 계산하여 위치를 계산하는 AOA(angle of arrival) 방식, 3개 이상의 기지국간에서 발사한 전파의 도착시간으로 이동단말기에서 위치를 계산하는 TOA(time of arrival) 방식, 그리고 이동단말기에서 3개의 기지국으로부터 수신한 파일롯(pilot) 신호의 도착시간 차이를 측정하여 기지국간의 거리차를 계산하여 얻어진 2개의 쌍곡선(hyperbola)이 교차하는 지점을 이동단말기의 위치로 결정하는 TDOA(time difference of arrival) 방식 등이 있다.

도 6은 본 발명의 WPAN과 연동한 단말기 측위 방법에 있어서, 측위 요청 단말기가 자신의 측위를 요청하는 경우의 측위 시나리오이다.

내 위치 조회(측위 요청 단말기=측위 대상 단말기)와 같은 측위 서비스는 MS Initiated로 동작하는데, 콘텐츠가 측위 요청 발신 단말기 상에 있으므로 발신 단말기가 먼저 이동통신 LBS 시스템으로 측위를 세션을 오픈하고, 측위 서비스를 요구하게 된다(S200).

이동통신망 LBS 시스템과 단말기간에 연동을 통하여 단말기가 WPAN 모뎀 칩을 내장하고 WPAN 서비스 지역에 있는 것으로 파악되면, 이동통신망 LBS 시스템은 WPAN 측위 방법을 선택한다(S202).

그리고 단말기는 주변의 WPAN AP의 측위 파라미터를 수집하고(S204), 이를 연결된 세션을 통하여 이동통신망 LBS 시스템으로 전송한다(S208).

그리고, AP Device Address를 받은 이동통신 LBS 시스템은 실제 AP1의 지리적 위치 파악하기 위하여 WPAN 측위 서버로 측위 파라미터(AP Device Address)를 전송하여 위치 계산을 요청하고(S210), WPAN 측위 서버는 WPAN 지리정보 DB에서 AP1의 공간 지리 정보(위경도 좌표)를 추출하여 이동통신망 LBS 시스템으로 전송한다(S212).

그리고, AP의 위치를 파악한 이동통신망 LBS 시스템은 MIN 기반으로 측위 결과를 변경하여 최초의 측위 요청 단말기에게 측위 결과를 통지한다(S214).

전술한 본 발명에 의한 WPAN 연동을 이용한 이동통신 단말기 측위 방법은, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 프로그램이나 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드디스크, 플로피디스크, 플래쉬 메모리, 광데이터 저장장치 등이 있고, 또한 캐리어웨이브(예를 들면 유무선 인터넷 또는 개인휴대통신을 통한 프로그램 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 여기서, 기록매체에 저장되는 프로그램이라 함은 특정한 결과를 얻기 위하여 컴퓨터 등의 정보처리능력을 갖는 장치 내에서 직접 또는 간접적으로 사용되는 일련의 지시 명령으로 표현된 것을 말한다. 따라서, 컴퓨터라는 용어도 실제 사용되는 명칭의 여하에 불구하고 메모리, 입출력장치, 연산장치를 구비하여 프로그램에 의하여 특정의 기능을 수행하기 위한 정보처리능력을 가진 모든 장치를 총괄하는 의미로 사용된다.

또한, 전술한 본 발명에 의한 WPAN 연동을 이용한 이동통신 단말기 측위 방법은, 컴퓨터상에서 스키매틱(schematic) 또는 초고속 집적회로 하드웨어 기술언어(VHDL) 등에 의해 작성되고, 컴퓨터에 연결되어 프로그램 가능한 집적회로 예컨대 FPGA(Field Programmable Gate Array)에 의해 구현될 수 있다. 상기 기록매체는 이러한 프로그램 가능한 집적회로를 포함한다. 또한 상기 기록매체는 상기 위 치 측위 방법이 LBS 시스템에서 집적회로에 의해 플랫폼으로 구현된 ASIC(application specific integrated circuit)을 포함하는 개념이다.

이상 도면과 명세서에서 최적 실시예들이 개시되었다. 여기서 사용된 특정한 용어나 수치들은 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, WPAN 모뎀 칩이 내장된 단말기를 이용하여 WPAN에서 측위한 위치 정보를 이동통신망으로 전달하여 측위하므로써 실내에서도 측위 정밀도를 매우 향상시킬 수 있다. 따라서 현재보다 훨씬 넓은 커버리지를 가지면서도 정확도가 높은 이동통신망의 측위 서비스를 제공할 수 있게 된다.

특히 본 발명에 의하면, WPAN의 시스템을 직접 변경할 필요가 없이 신규 서버 및 단말기의 수정 만으로 WPAN 측위 시스템을 설치할 수 있으므로 본 발명의 측위 발명을 상용화하는 것이 용이하며, 기존 설치된 WPAN과의 연동을 할 수 있으므로 망 설치 비용을 대폭적으로 줄일 수 있고, 향후 WPAN을 이용한 신규 LBS 를 개발할 수 있는 인프라를 확보하게 되어 그 확장성까지 대비할 수 있게 된다.

본 발명은 이상에서 설명되고 도면에서 표현된 예시들에 한정되는 것은 아니 다. 전술한 실시예들에 의해 가르침을 받은 당업자라면, 다음의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 범위 및 목적 내에서 치환, 소거, 병합 등에 의하여 전술한 실시예들에 대해 많은 변형이 가능할 것이다.

Claims (9)

1. WPAN(Wireless Personal Area Network) 용 칩(Chip)을 내장한 이동통신 복합 단말기로서, 현재 속한 WPAN에서 가장 가까운 위치의 WPAN AP(Access Point)의 Device Address(Bluetooth Address, Zigbee Address, UWB Device Address, MAC Address 등)를 읽어서 이동통신망 LBS 시스템으로 전송해 주는 측위 대상 단말기;

   상기 WPAN의 AP에 대한 공간 지리 정보 데이터베이스를 구축하여 상기 WPAN AP의 Device Address를 기반으로 위치 계산 기능을 수행하는 WPAN 측위 서버; 및

   이동통신망에서 단말기의 MIN(Mobile ID Number)를 이용하여 단말기의 측위를 수행하는 LBS 서비스를 제공하고, 상기 측위 대상 단말기에서 상기 WPAN AP의 Device Address를 수신한 후에 이를 해당 WPAN 측위 서버로 전송하여 상기 WPAN AP의 실제 위치 계산을 요구하고, 상기 WPAN 측위 서버로부터 수신한 측위 결과를 상기 측위 대상 단말기의 MIN 기반으로 변경하고 그 측위 결과를 측위 서비스 요청자(발신자)에게 통보하는 이동통신망 LBS 시스템을 구비하는 것을 특징으로 하는 WPAN과 연동한 이동통신 단말기 측위 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 WPAN 측위 서버가 2 이상이고,

   상기 2 이상의 WPAN 측위 서버를 상기 이동통신망 LBS 시스템에 연결하여 주는 이종망 LBS G/W 서버를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 WPAN과 연동한 이동통 신 단말기 측위 시스템.
3. 제1항의 측위 시스템에서 수행되는 WPAN과 연동한 이동통신 단말기 측위 방법으로서,

   (a) 측위 요청 발신 단말기가 상기 이동통신망의 LBS 시스템으로 측위 대상 단말기의 식별번호(MIN:Mobile ID Number)를 전송하여 측위 서비스를 요청하는 단계;

   (b) 상기 이동통신 LBS 시스템과 상기 측위 대상 단말기간에 오픈된 세션을 통하여 WPAN과 연동한 측위 방법을 결정하는 단계;

   (c) WPAN과 연동한 측위 방법이 결정된 경우에, 상기 측위 대상 단말기는 가장 가까이 위치한 WPAN AP의 Device Address를 측위 파라미터로서 수집하여 이를 상기 이동통신망 LBS 시스템으로 전송하는 단계;

   (d) 상기 이동통신망 LBS 시스템은 상기 측위 대상 단말기가 보내온 상기 WPAN 측위 정보(Device Address)를 이용하여 상기 WPAN 측위 서버에게 해당 단말기가 위치한 AP의 지리적 위치 정보를 요청하는 단계;

   (e) 상기 WPAN 측위 서버는 상기 공간 지리 정보 데이터베이스를 검색하여 해당 WPAN AP의 지리적 위치 정보를 상기 이동통신망 LBS 시스템으로 전송하는 단계; 및

   (f) 상기 이동통신 LBS 시스템은 해당 WPAN AP의 지리적 위치 정보 상기 측위 대상 단말기의 MIN 기반으로 변경하고 그 결과를 측위 요청 단말기에게 통보하 는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 WPAN 연동을 이용한 이동통신 단말기 측위 방법.
4. 제3항에 있어서, 상기 (a) 단계에 있어서,

   상기 발신 단말기가 상기 이동통신 LBS 시스템으로 측위 세션을 오픈하고, 상기 측위 대상 단말기로서 자신의 MIN을 전송하여 자기 위치 조회 측위 서비스를 요청하는 것을 특징으로 하는 WPAN 연동을 이용한 이동통신 단말기 측위 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 (a) 단계는,

   상기 측위 대상 단말기와 상기 이동통신 LBS 시스템간에 측위 세션을 오픈하는 절차가 상기 이동통신 LBS 시스템에 의해 수행되는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 WPAN 연동을 이용한 이동통신 단말기 측위 방법.
6. 제3항에 있어서, 상기 (b) 단계는,

   (b1) 상기 이동통신 LBS 시스템과 상기 측위 대상 단말기간에 오픈된 세션을 통하여 상기 측위 대상 단말기에 WPAN 모뎀 칩이 내장되었는지를 판단하는 단계;

   (b2) 상기 측위 대상 단말기에 WPAN 모뎀 칩이 내장된 경우에, 상기 측위 대상 단말기에 대하여 상기 WPAN 측위 환경이 더 양호한지를 판단하는 단계; 및

   (b3) 상기 측위 대상 단말기에 대하여 상기 WPAN 측위 환경이 더 양호하다고 판단되면, 측위 모드로서 WPAN과 연동한 측위 방법을 결정하는 단계; 및

   (b4) 상기 측위 대상 단말기에 WPAN 모뎀 칩이 내장되지 않았거나, 상기 측위 대상 단말기에 대하여 상기 WPAN 측위 환경이 더 양호하지 않다고 판단되면, 측위 모드로서 WPAN과 연동한 측위 방법 이외의 기존의 측위 방법을 결정하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 WPAN 연동을 이용한 이동통신 단말기 측위 방법.
7. 제3항에 있어서, 상기 (c) 단계에 있어서,

   상기 측위 대상 단말기는 상기 측위 파라미터를 SMS(short message service)를 통하여 상기 이동통신망 LBS 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 WPAN 연동을 이용한 이동통신 단말기 측위 방법.
8. 제3항에 있어서,

   상기 (c) 단계에 있어서, 상기 측위 대상 단말기는 AP Deivce Address 외에 주변의 2 이상의 WPAN AP로부터 받은 신호 정보를 이용하여 삼각 측량 또는 TDOA(time difference of arrival) 방식을 이용하여 AP와 상기 측위 대상 단말기와의 상대적인 위치를 계산한 상대적 위치 정보를 측위 파라미터로서 상기 이동통신망 LBS 시스템으로 전송하고,

   상기 (f) 단계에 있어서, 상기 이동통신망 LBS 시스템은 상기 WPAN 측위서버로부터 수신한 WPAN AP의 위경도 좌표에 상기 상대적 위치 정보를 더하여 최종 측위 결과를 계산하는 것을 특징으로 하는 WPAN 연동을 이용한 이동통신 단말기 측위 방법.
9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항의 WPAN 연동을 이용한 이동통신 단말기 측위 방법을 구현한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.

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