KR20120071757A - 이동 수단을 위한 무선랜 서비스 제공장치 및 시스템 - Google Patents

Abstract

이동수단에 대한 무선랜 서비스를 제공하는 무선 장치가 제공된다. 상기 무선 장치는 프레임을 전송 또는 수신하도록 설정된 송수신부; 및 상기 송수신부와 기능적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 무선랜 서비스를 제공하기 위한 프레임의 생성 및 처리를 수행하도록 설정되며, 상기 송수신부는 복수의 원격 안테나를 포함하고, 상기 복수의 원격 안테나는 상기 이동수단의 이동 경로를 따라 이격적으로 배치된 것을 특징으로 한다.

Description

이동 수단을 위한 무선랜 서비스 제공장치 및 시스템{Apparatus and System of providing Wireless Local Area Network Service for means of transport}

본 발명은 무선통신에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이동 수단을 위한 무선랜 서비스 제공장치 및 시스템에 관한 것이다.

최근 정보통신 기술의 발전과 더불어 다양한 무선 통신 기술이 개발되고 있다. 이 중에서 무선랜(WLAN)은 무선 주파수 기술을 바탕으로 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant, PDA), 랩탑 컴퓨터, 휴대형 멀티미디어 플레이어(Portable Multimedia Player, PMP) 등과 같은 휴대형 단말기를 이용하여 가정이나 기업 또는 특정 서비스 제공지역에서 무선으로 인터넷에 접속할 수 있도록 하는 기술이다.

WLAN 기술의 표준화 기구인 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802가 1980년 2월에 설립된 이래, 많은 표준화 작업이 수행되고 있다.

초기의 WLAN 기술은 IEEE 802.11을 통해 2.4GHz 주파수를 사용하여 주파수 호핑, 대역 확산, 적외선 통신 등으로 1~2Mbps의 속도를 지원한 이래, 최근에는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplex)을 적용하여 최대 54Mbps의 속도를 지원할 수 있다. 이외에도 IEEE 802.11에서는 QoS(Quality for Service)의 향상, 액세스 포인트(Access Point) 프로토콜 호환, 보안 강화(Security Enhancement), 무선 자원 측정(Radio Resource measurement), 차량 환경을 위한 무선 접속 (Wireless Access Vehicular Environment), 빠른 로밍(Fast Roaming), 메쉬 네트워크(Mesh Network), 외부 네트워크와의 상호작용(Interworking with External Network), 무선 네트워크 관리(Wireless Network Management) 등 다양한 기술의 표준을 실용화 또는 개발 중에 있다.

그리고 무선랜에서 취약점으로 지적되어온 통신 속도에 대한 한계를 극복하기 위하여 비교적 최근에 제정된 기술 규격으로써 IEEE 802.11n이 있다. IEEE 802.11n은 네트워크의 속도와 신뢰성을 증가시키고, 무선 네트워크의 운영 거리를 확장하는데 목적을 두고 있다. 보다 구체적으로, IEEE 802.11n에서는 데이터 처리 속도가 최대 540Mbps 이상인 고처리율(High Throughput, HT)을 지원하며, 또한 전송 에러를 최소화하고 데이터 속도를 최적화하기 위해 송신부와 수신부 양단 모두에 다중 안테나를 사용하는 MIMO(Multiple Inputs and Multiple Outputs) 기술에 기반을 두고 있다. 또한, 이 규격은 데이터 신뢰성을 높이기 위해 중복되는 사본을 여러 개 전송하는 코딩 방식을 사용할 뿐만 아니라, 속도를 증가시키기 위해 직교 주파수 분할 다중(Orthogonal Frequency Division Multiplex, OFDM)을 사용할 수도 있다.

폭발적으로 증가하고 있는 무선랜 서비스에 대한 수요에 대응하고, 고용량의 멀티미디어 데이터를 효율적으로 처리하기 위하여 IEEE 802.11ac, IEEE 802.11ad 표준 제정을 위한 연구와 논의가 활발하게 진행되고 있다. MU-MIMO 기술 도입을 통한 다중 사용자의 접속을 가능하게 하고, 높은 쓰루풋을 얻기 위하여 다중 안테나를 이용한 보다 많은 공간 스트림(spatial stream)을 통한 데이터 전송, 빔포밍을 비롯한 스마트 안테나 관련 기술 도입 및 최적화에 대한 많은 연구가 진행되고 있다.

IEEE 802.11 시스템은 사무실 또는 가정 내의 한정된 공간에서의 통신환경을 염두에 두고 개발된 통신 시스템으로 단말의 이동성 지원에 있어 제한이 있었다. 그러나, 최근의 무선랜 시스템을 이용하는 다수의 모바일 기기의 등장으로 단말의 이동성 지원에 대한 요구가 높아지고 있는 실정이다. 특히 기차, 고속 버스 등의 이동 수단내의 사용자에게 안정적으로 무선랜 서비스를 제공하는 방법에 대한 고려가 필요하다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 열차 또는 고속버스와 같은 이동 수단 내의 사용자에게 안정적으로 무선랜 서비스를 제공하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 이동수단에 대한 무선랜 서비스를 제공하는 무선 장치는 프레임을 전송 또는 수신하도록 설정된 송수신부; 및 상기 송수신부와 기능적으로 연결된 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는 무선랜 서비스를 제공하기 위한 프레임의 생성 및 처리를 수행하도록 설정되며, 상기 송수신부는 복수의 원격 안테나를 포함하고, 상기 복수의 원격 안테나는 상기 이동수단의 이동 경로를 따라 이격적으로 배치된 것을 특징으로 한다.

이동하는 사용자에 대하여 비허가 대역을 이용하는 무선 LAN (다중 안테나를 사용하는 IEEE 802.11n 또는 IEEE 802.11ac 시스템 등)을 이용한 대용량의 무선 데이터 서비스를 제공할 수 있다.

가시 채널 환경에 따른 MIMO 채널 용량 저하 문제를 해결하고, 핸드오버(handover)의 빈도를 줄여, 핸드오버에 따른 시간 지연 문제를 해결할 수 있다.

도 1은 무선랜 시스템의 일례에 대한 구성을 간략히 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다수의 원격 안테나를 갖고 있는 하나의 AP를 통하여 외부에 다수의 안테나 설치된 기차에 무선 통신 서비스를 제공하는 구조를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 서비스 제공을 위한 열차 내부와 외부의 AP와 다중 안테나의 연결 구조를 도시한 것이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선로변 AP에 연결되어 있는 원격 안테나의 관리 방법의 일례를 도시한 것이다.
도 5는 원격 안테나들이 구비된 선로변 AP들 사이에 핸드오버가 발생하는 상황을 도시한 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예가 구현되는 무선장치를 나타낸 블록도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 무선랜 시스템의 일례에 대한 구성을 간략히 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 무선랜 시스템은 하나 또는 그 이상의 기본 서비스 세트(Basic Service Set, BSS)를 포함한다. BSS는 성공적으로 동기화를 이루어서 서로 통신할 수 있는 STA의 집합으로서, 특정 영역을 가리키는 개념은 아니다. BSS는 infrastructure BSS와 Independent BSS(IBSS)로 구분할 수 있는데, 도 1에는 infrastructure BSS가 도시되어 있다. infrastructure BSS(BSS1, BSS2)는 하나 또는 그 이상의 STA(STA1, STA3, STA4), 분배 서비스(Distribution Service)를 제공하는 STA인 AP, 및 다수의 AP(AP1, AP2)를 연결시키는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 포함한다. 반면, IBSS는 AP를 포함하지 않기 때문에 모든 STA이 이동 스테이션으로 이루어져 있으며, DS에로의 접속이 허용되지 않아서 자기 완비적 네트워크(self-contained network)를 이룬다.

STA은 IEEE 802.11 표준의 규정을 따르는 매체 접속 제어(Medium Access Control, MAC)와 무선 매체에 대한 물리층(Physical Layer) 인터페이스를 포함하는 임의의 기능 매체로서, 광의로는 AP와 비AP 스테이션(Non-AP Station)을 모두 포함한다.

본 발명의 실시예가 적용될 수 있는 VHT 무선랜 시스템에서, 상기 BSS에 포함되는 STA은 모두 IEEE 802.11ac 표준을 지원하는 VHT STA이거나 IEEE 802.11n을 지원하는 HT STA 또는 레거시 STA(예컨대, IEEE 802.11 a/b/g 표준을 지원하는 non-HT STA)이 공존할 수도 있다.

STA 중에서 사용자가 조작하는 휴대용 단말은 Non-AP STA(STA1, STA3, STA4, STA6, STA7, STA8)으로써, 단순히 STA이라고 할 때는 Non-AP STA을 가리키기도 한다. Non-AP STA은 단말(terminal), 무선 송수신 유닛(Wireless Transmit/Receive Unit, WTRU), 사용자 장비(User Equipment, UE), 이동국(Mobile Station, MS), 휴대용 단말(Mobile Terminal), 또는 이동 가입자 유닛(Mobile Subscriber Unit) 등의 다른 명칭으로도 불릴 수 있다.

그리고 AP(AP1, AP2)는 자신에게 결합된 STA(Associated Station)을 위하여 무선 매체를 경유하여 DS에 대한 접속을 제공하는 기능 개체이다. AP를 포함하는 infrastructure BSS에서 비AP STA들 사이의 통신은 AP를 경유하여 이루어지는 것이 원칙이나, 다이렉트 링크가 설정된 경우에는 비AP STA들 사이에서도 직접 통신이 가능하다. AP는 엑세스 포인트라는 명칭 외에 집중 제어기, 기지국(Base Station, BS), 노드-B, BTS(Base Transceiver System), 또는 사이트 제어기 등으로 불릴 수도 있다.

복수의 인프라스트럭쳐 BSS는 분배 시스템(Distribution System, DS)을 통해 상호 연결될 수 있다. DS를 통하여 연결된 복수의 BSS를 확장 서비스 세트(Extended Service Set, ESS)라 한다. ESS에 포함되는 STA들은 서로 통신할 수 있으며, 동일한 ESS 내에서 비AP STA은 끊김 없이 통신하면서 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동할 수 있다.

DS는 하나의 AP가 다른 AP와 통신하기 위한 메커니즘으로서, 이에 의하면 AP가 자신이 관리하는 BSS에 결합되어 있는 STA들을 위해 프레임을 전송하거나 또는 어느 하나의 STA이 다른 BSS로 이동한 경우에 프레임을 전달하거나 유선 네트워크 등과 같은 외부 네트워크와 프레임을 전달할 수가 있다. 이러한 DS는 반드시 네트워크일 필요는 없으며, IEEE 802.11에 규정된 소정의 분배 서비스를 제공할 수 있다면 그 형태에 대해서는 아무런 제한이 없다. 예컨대, DS는 메쉬 네트워크와 같은 무선 네트워크이거나 또는 AP들을 서로 연결시켜 주는 물리적인 구조물일 수도 있다.

이하에서 설명의 편의를 위하여 본 발명의 실시예를 기술함에 있어 이동 수단의 구체적 일례로 열차를 들어 설명하나, 본 발명은 이에 한정되지 아니하며 고속버스 기타 이동 수단을 모두 포괄한다.

도 1에서 예시한 종래의 무선랜 시스템에서 STA들은 반고정된 상태이거나 제한된 범위의 이동성을 갖는 것으로 가정하였다. 그러나, 이동성을 지원하는 모바일 기기의 보급이 일반화 되고, 이동성을 갖는 모바일 기기에 대한 무선랜 서비스를 제공할 필요는 점증하고 있는 현실에서 본 발명은 고속으로 이동하는 이동 수단 내의 사용자에게 안정적으로 무선랜 서비스를 제공하는 방법을 장치를 제안하고자 한다.

고속 열차 등의 이동 수단이 발달하면서, 고속 열차 승객들을 위한 무선 인터넷 서비스를 제공하고 위한 네트워크 구성에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 본 발명이 제안하는 서비스 제공 방법 및 장치는 비허가 대역을 이용하는 무선LAN 기술을 이용함으로써 적은 비용으로 네트워크를 구성하면서 높은 전송률을 갖는 양질의 무선 데이터 통신 서비스를 제공할 수 있다. 고속 무선LAN 기술에서 활용하는 다중 안테나 기술을 접목하고, 무선LAN을 활용할 경우 가장 문제가 될 수 있는 핸드오버(handover) 문제도 동시에 해결하고자 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다수의 원격 안테나(remote antenna)를 갖고 있는 하나의 AP를 통하여 외부에 다수의 안테나 설치된 기차에 무선 통신 서비스를 제공하는 구조를 도시한 것이다. 기존 다중 안테나를 갖고 있는 AP는 AP의 본체에 다수의 안테나를 설치하지만, 본 발명에서는 AP(210)와 유선으로 연결된 다수의 원격 안테나(220)를 기차 선로를 따라서 배치한다. 즉 긴 선로를 따라서 하나의 AP 셀을 구성하는 것이다. 여기서 원격 안테나(220)는 RF 신호를 무선으로 전송 또는 수신하는 역할만을 수행하는 간단한 장치로 구성한다. 그리고 열차(230)에도 역시 외부에 다수의 안테나(240)를 설치하여 이를 AP(210)와 연결하여 열차 내부 승객들에게 서비스를 제공한다. AP(210)는 접근 제어기(250)를 거쳐 인터넷 망(260)과 연결될 수 있다.

또한 AP(210)와 열차(230) 사이에 공간적으로 넓게 분포하는 다중 입출력 (MIMO: Multiple Input Multiple Output) 채널을 제공할 수 있다. 일반적으로 가시 채널 환경에서는 MIMO 채널 용량이 많이 떨어지는 것으로 알려져 있지만, 본 발명의 구성에서와 같이 원격 안테나(220)들 사이의 간격이 충분히 떨어져 있을 경우에는 가시 채널 환경으로 인한 MIMO 채널 용량 감소를 줄일 수 있다.

선로변 AP(210)의 구성을 살펴보면, 기존 AP들과는 달리 AP기능을 포함한 모든 부분들은 AP에 모두 포함되어 있지만, 다중 안테나는 기존과 다르게 외부로 연결되어 기차 선로 주변에 일정한 간격을 갖고 배치된다. 한 AP(210)에 다수 개의 안테나(220)가 각각 지리적으로 동떨어진 위치에 설치되는 것이다. 따라서 한 AP(210)가 커버하는 서비스 영역이 아주 넓어진다. 열차라는 서비스 대상의 특성상 이렇게 다수의 안테나(220)가 설치되어 있더라도, 열차의 현재 위치에 가까이에 있는 일부 원격 안테나만을 신호 전송에 활용한다. 그리고 나머지 원격 안테나들은 대기 상태에 있게 된다. 그리고 열차(240)에는 열차 외부에 다수 안테나(240)를 설치하여 선로변 AP(210)와 통신을 수행하게 된다. 열차 외부의 안테나(240) 설치는 가능한 범위내에서, 상호간 낮은 상관도(correlation)를 갖도록 충분한 간격을 유지하도록 할 수 있다.

같은 개수의 송수신 안테나를 갖는 MIMO 채널이라 하더라도 가시 채널(LOS)이 확보 되고, 기존과 같이 안테나 사이의 간격이 작을 때에는 채널 행렬의 랭크(rank)가 작거나 조건 수(condition number)가 커져서 MIMO 채널 용량이 상당히 떨어진다. 하지만, 가시 채널이 확보되는 채널 환경이라고 할지라도, 안테나 간격만 충분하면, MIMO 채널 용량 감소를 줄일 수 있다고 알려져 있다. (참고 문헌: I. Sarris, A. R. Nix, “A line-of-sight optimized MIMO architecture for outdoor environments,” in proc. IEEE VTC 2008 Fall, Sep. 2006.) 따라서 본 발명에서와 같은 구조를 구성하는 것은 MIMO 채널 용량 관점에서 많은 이점이 가진다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 서비스 제공을 위한 열차 내부와 외부의 AP와 다중 안테나의 연결 구조를 도시한 것이다.

도 3과 같이 열차 외부에 안테나(330)를 설치하여, 선로변 AP(미도시)로 신호를 수신하거나 전송하게 하고, 열차 내부 사용을 위한 AP(AP-1,…,AP-K,…,AP-N) 를 설치할 수 있다. 그리고 외부 신호와 내부 신호를 변환하여 연결하는 브리지와 같은 프로세스를 수행하는 프로세서 블록(310)이 포함될 수 있다. 이때, 열차 내부와 외부 통신 사이의 간섭을 없애기 위해서 AP들은(선로변 AP(미도시), 내부 서비스용 AP들(AP-1,…,AP-K,…,AP-N)) 서로 다른 주파수를 사용할 수 있다.

열차 내부의 구조에서, 외부의 안테나들과 연결된 외부-내부 브리지 프로세서(310)는 외부 AP(선로변 AP, 도 2의 210에 해당)의 신호를 내부 서비스용 AP(320-1, 320-K, 320-N 등) 신호로 변환하고, 내부 AP(320-1, 320-K, 320-N 등)로 전송하여 내부 AP(320-1, 320-K, 320-N 등)가 승객들의 단말기와 통신이 가능하도록 한다. 내부 AP(320-1, 320-K, 320-N 등)는 객차마다 하나씩 존재할 수도 있고, 신호 도달 범위 및 객차 당 트래픽 요구량 등의 상황에 따라 그 수를 조절할 수 있다. 이때, 선로변 AP에서 활용하는 주파수는 내부 서비스용 AP(320-1, 320-K, 320-N 등)에서 사용하지 않아 전파 간섭이 없도록 할 수 있다. 또한 내부 AP(320-1, 320-K, 320-N 등)들은 기차의 구조상 다른 주파수 채널 이용하여 번갈아 가며 사용할 수 있다. AP의 서비스 커버리지를 고려하여 두개 또는 그 이상의 채널을 열차의 객차마다 달리하여 사용하는 경우 간섭 효과를 충분히 줄일 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 선로변 AP에 연결되어 있는 원격 안테나의 관리 방법의 일례를 도시한 것이다.

도 4의 예에서 점선 내부의 원격 안테나 RT3 ~ RT8의 셋(425)은 현재 열차(430)와 마주하고 있는 원격 안테나로서 선로변 AP(미도시)와 열차(430) 사이의 MIMO 채널을 구성하는데 활용되고, 그래서 이들의 그룹을 활성 셋(active set)이라고 정의하기로 한다. 활성 셋에 속하는 원격 안테나를 제외한 나머지 원격 안테나 RT1, RT2, RT9, RT10은 신호 전송 및/또는 전송에 활용되지 않는다. 이들의 그룹을 비활성 셋(inactive set)이라고 한다. 하지만, 현재 AP가 열차의 진행 방향을 알고 있기 때문에, 원격 안테나 RT9가 비활성 셋에서 활성 셋으로 전환될 후보, 즉 활성 후보 셋(active candidate set)에 있고, 원격 안테나 RT3은 활성 셋에서 비활성 셋으로 바꿀 후보, 즉 비활성 후보 셋(inactive candidate set)이다. 열차의 진행에 따라, 비활성 후보 셋 RT3의 수신 신호의 세기가 활성 후보 셋의 원격 안테나 RT9 수신 신호의 세기보다 작아지면, 원격 안테나 RT3를 활성 셋으로 바꾸고, 원격 안테나 RT9를 활성 셋으로 전환한다. 이와 같은 과정은 해당 선로변 AP가 활용하는 안테나만 바꾸는 형태이기 때문에, 통신 프로토콜상에는 아무런 변화가 없다. 따라서 기차가 이동하더라고 복잡한 핸드오버 절차를 수행하지 아니하고 지연없이 서비스를 제공할 수 있다. 상술한 본 발명의 실시예에 따른 전체적인 네트워크를 구성한다면, 열차의 이동에 따라서 신호 송수신에 활용할 원격 안테나를 변화시키면서 끊김없는 통신 서비스 제공이 가능하다.

이하에서 현재 열차의 위치 주변에 있어서 열차에서 송신하는 신호를 수신 전력으로 수신하는 원격 안테나들의 그룹을 활성 셋(active set)이라고 정의하며, 이를 통하여 통신을 수행할 수 있다. 그리고 활성 셋을 제외한 나머지 원격 안테나들의 그룹을 비활성 셋(inactive set)이라고 정의한다. 활성 셋(active set)중에서도 열차의 진행 방향을 기준으로 끝부분에 있어 열차로부터 받는 신호가 점점 약해지는 안테나들의 그룹을 비활성 후보 셋(inactive candidate set)이라고 하고, 반대로 비활성 셋에 있는 안테나들 중에서 열차의 진행 방향에 있어서 열차로부터 받은 신호의 크기가 점점 세지는 안테나들의 그룹을 활성 후보 셋(active candidate set)이라고 한다.

그래서 비활성 후보 셋에 속하는 안테나로부터 수신한 신호의 크기가 활성후보 셋에 속하는 안테나로 수신한 신호의 크기보다 작아지면, 비활성 후보 셋의 원격 안테나를 비활성 셋에 포함시키고, 활성 후보 셋의 원격 안테나를 활성 셋에 포함시킨다. 이렇게 함으로서 열차의 이동하더라도 활성 셋의 원격 안테나들이 열차를 따라 계속 이동하게 함으로써 신호의 레벨을 일정하게 유지하면 통신을 계속할 수 있다. 원격 안테나 선택만을 이용하여 열차의 이동을 지원하기 때문에, 통신 프로토콜의 변화 없이 간단히 핸드오버와 비슷한 과정을 처리한다고 할 수 있다. 그리고 활성 셋에 들어갈 안테나의 수를 조절함으로써 전체 트래픽 요구량에 따라서 시스템의 복잡도 또한 자동적으로 조절이 가능하다.

하지만 위와 같은 원격 안테나 관리만 활용할 경우에는 AP 하나로 전체의 철도 네트워크를 구성해야 하는 부담이 생긴다. 따라서 다수 개의 원격 안테나를 갖는 AP를 여러 개 설치해야 한다. 이런 경우, 선로변 AP와 선로변 AP 사이에서는 진정한 핸드오버가 이루어져야 한다.

무선 LAN의 경우에는 소프트 핸드오버(soft-handover)를 지원하지 못하기 때문에, 무선랜 시스템에서의 핸드오버 과정은 이전 AP와 접속을 끊고 새로운 AP과 접속하는 하드 핸드오버(hard-handover) 형태이다. 그래서 고속 철도와 같은 경우에는 핸드오버에 따른 지연이 문제가 될 수 있다. 따라서 제안한 원격 안테나 형태의 AP를 활용하여 최대한 하드 핸드오버가 발생하는 빈도를 줄이고, 정차 역이나 곡선 철로 등과 같이 저속 운행 구간에서 하드 핸드오버가 이루어 지도록 네트워크를 설계할 수 있다.

도 5는 원격 안테나들이 구비된 선로변 AP들 사이에 핸드오버가 발생하는 상황을 도시한 것이다.

전체 선로를 도 2와 같이 하나의 AP로 서비스를 제공하는 것을 불가능 하기 때문에, 다수의 선로변 AP로 구성할 수 있다. 다수의 선로변 AP를 통해 서비스를 제공하게 되는 경우 선로변 AP들 사이의 핸드오버가 발생하게 된다. 예를 들어 정차 역이나 기차가 천천히 움직여야 하는 구간(e.g. 곡선 구간 등의 지형적 요인 또는 주변 시설 등에 의한 요인에 따라 서행하여야 하는 구간)이 그 후보가 될 수 있다. 이런 핸드오버가 발생 하는 구간에서는 원격 안테나는 두 개의 선로변 AP, 즉 AP1(510-1)과 AP2(510-2)와 같이 연결되어 있다. 그래서 기차가 이 구간을 지나가는 동안에는 AP1(510-1)과 AP2(510-2)에서 동시에 기차에서 전송되는 신호를 받을 수 있다. 여기서 AP2(510-2)에서 받은 신호의 크기가 어느 정도 이상이 되면, 접근 제어기(Access Controller)에서 AP1(510-1)에서 AP2(510-2)로 핸드오버가 이루어 지도록 한다. 이와 같은 핸드오버 역시 공간적으로 넓은 영역에서 이루어지기 때문에 이전보다는 핸드오버에 대한 시간 지연 제약이 덜 할 수 있다.

두 선로변 AP(510-1, 510-2)의 서비스 구간이 중첩되는 구간에서 핸드오버가 이루어질 때, 이 구간에 있는 안테나 들은 도 5에서와 같이 양쪽 선로변 AP(510-1, 510-2)와 모두 연결되어 있다. 그래서 핸드오버 구간에 열차(530)가 들어오면, 양쪽 AP(510-1, 510-2)에도 모두 연결이 가능하다.

하지만, 핸드오버를 관리하는 접근 제어기는 열차의 진행 방향을 미리 알고 있기 때문에, 기존 AP(AP1, 510-1)와는 연결을 끊고, 새로운 AP(AP2, 510-2)와 재접속을 하도록 하는 하드 핸드오버 과정을 수행한다. 이를 위해서 AP1(510-1)은 활성 셋에 해당하는 원격 안테나의 신호를 크기를 접근 제어기에 알려주고, AP2(510-2)도 역시 활성 셋 또는 활성 후보 셋의 원격 안테나에서 받은 신호의 크기를 접근 제어기에 보고한다.

이때, 접근 제어기에서는 AP1(510-1) 및 AP2(510-2)로부터 수신한 신호의 크기 정보를 통하여 핸드오버를 수행할지 여부를 결정하고, AP1(510-1)에게는 연결을 중단하라는 지시를 내리고 AP2(510-2)에서 열차와 접속하도록 할 수 있다.

이런 핸드오버 시점은 기차의 속도 및 셀 중첩 구간 (원격 안테나들이 두 개의 AP들에 모두 연결된 구간)의 거리 등과 같은 상황에 따라 다르게 설정한다. 예를 들어서 정차 역에서 핸드오버가 일어난다면, 셀 중첩 구간에 완전히 들어온 후, 즉 AP 2(510-2)의 신호의 크기와 AP1(510-1)의 크기가 같아진 상황에서 핸드오버를 수행해도 충분하다. 하지만, 열차의 속도가 빠른 구간이고 셀 중첩 구간이 짧을 때에는 AP1(510-1)의 활성 셋에 어느 정도만 셀 중첩 영역에 들어와 AP2(510-2)의 수신 신호의 세기가 AP1(510-1)의 것보다는 작더라도 어느 정도 이상만 되면 핸드오버를 진행하도록 하여 핸드오버의 지연을 고려할 수 있다. 하지만 열차의 속도가 빠른 구간에서도 셀 중첩 구간을 충분히 길게 잡으면, AP1의 활성 셋에 셀 중첩 구간에 완전히 들어온 후에 수행하더라도 문제가 없다. 이와 같은 설정은 네트워크 구축 과정에서 충분히 고려가 가능하다.

도 6은 본 발명의 일 실시예가 구현되는 무선장치를 나타낸 블록도이다. 무선 AP는 선로변 AP 또는 이동 수단 내부에서 서비스를 제공하기 위한 AP일 수 있다. 무선장치(600)는 프로세서(610), 메모리(620) 및 송수신기(630)를 포함한다. 송수신기(830)는 복수의 네트워크 인터페이스 카드(NICs)를 가질 수 있다.

송수신기는 복수의 원격 안테나(640)를 통하여 프레임을 전송 및/또는 수신할 수 있도록 설정된다. 복수의 원격 안테나(640)는 서비스 제공대상인 이동 수단의 이동 경로를 따라 배치된다. 복수의 원격 안테나(640)는 무선장치와 유선으로 연결될 수 있다. 일례로 열차에 서비스를 제공하고자 하는 경우 열차의 이동 경로인 선로변을 따라 배치될 수 있다. 복수의 원격 안테나(640)는 서로 낮은 상관도를 갖도록 조정되어 배치될 수 있다.

프로세서(610)는 송수신기(630)와 기능적으로 연결되어 본 발명이 제안하는 서비스 제공 방법을 구현하도록 설정된다. 프로세서(610)는 무선랜 서비스를 제공하기 위한 제어프레임, 관리프레임 및 데이터 프레임을 생성하고 송수신기(630)를 거쳐 복수의 원격 안테나를 통해 전송하도록 설정된다. 프로세서(610)와 송수신기(630)는 IEEE 802.11의 물리계층과 MAC 계층을 구현할 수 있다. 프로세서(610) 및/또는 송수신기(630)는 ASIC(application-specific integrated circuit), 다른 칩셋, 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(620)는 ROM(read-only memory), RAM(random access memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 실시예가 소프트웨어로 구현될 때, 상술한 기법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(620)에 저장되고, 프로세서(610)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(620)는 프로세서(610) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(610)와 연결될 수 있다.

상술한 실시예들은 다양한 양태의 예시들을 포함한다. 다양한 양태들을 나타내기 위한 모든 가능한 조합을 기술할 수는 없지만, 해당 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 다른 조합이 가능함을 인식할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 이하의 특허청구범위 내에 속하는 모든 다른 교체, 수정 및 변경을 포함한다고 할 것이다.

Claims (10)

1. 이동수단에 대한 무선랜 서비스를 제공하는 무선 장치에 있어서,
   상기 무선 장치는
   프레임을 전송 또는 수신하도록 설정된 송수신부; 및
   상기 송수신부와 기능적으로 연결된 프로세서를 포함하되,
   상기 프로세서는 무선랜 서비스를 제공하기 위한 프레임의 생성 및 처리를 수행하도록 설정되고,
   상기 송수신부는 복수의 원격 안테나를 포함하되,
   상기 복수의 원격 안테나는 상기 이동수단의 이동 경로를 따라 이격적으로 배치된 것을 특징으로 하는 무선장치.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 복수의 원격 안테나는 상기 무선장치와 유선으로 연결된 것을 특징으로하는 무선장치.
3. 제1 항에 있어서,
   상기 복수의 원격안테나는 서로 낮은 상관도를 갖도록 조정되어 배치된 것을 특징으로 하는 무선장치.
4. 제1 항에 있어서,
   상기 송수신부는 상기 이동수단에 대한 무선랜 서비스 제공에 필요한 상기 프로세서에서 생성된 프레임 또는 데이터 프레임을 상기 복수의 원격 안테나 중 상기 이동수단과 인접한 제1 원격 안테나를 통해 상기 이동수단에게 전송하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 무선장치.
5. 제1 항에 있어서,
   상기 프로세서 및 상기 송수신기는 IEEE 802.11 무선랜 시스템의 AP(Access point)의 기능을 수행하도록 설정된 것을 특징으로 하는 무선장치.
6. 이동수단에 대하여 무선랜 서비스를 제공하는 복수의 AP(Access Point); 및
   상기 이동수단과 복수의 AP간 결합을 제어하는 접근 제어기;를 포함하되,
   상기 복수의 AP 각각은,
   프레임을 전송 또는 수신하도록 설정된 송수신부; 및
   상기 송수신부와 기능적으로 연결된 프로세서를 포함하고,
   상기 프로세서는 무선랜 서비스를 제공하기 위한 프레임의 생성 및 처리를 수행하도록 설정되고,
   상기 송수신부는 복수의 원격 안테나를 포함하되,
   상기 복수의 원격 안테나는 상기 이동수단의 이동 경로를 따라 이격적으로 배치된 것을 특징으로 하는 이동 수단에 대한 무선랜 서비스를 제공하는 시스템.
7. 제6 항에 있어서,
   상기 복수의 AP 각각은 상기 이동수단의 이동 경로의 일부에 대한 무선랜 서비스 제공을 수행하고,
   상기 이동수단이 결합대상을 상기 복수의 AP 중 어느 한 AP에서 다른 AP로전환하는 핸드오버는 상기 이동수단의 정지구간 또는 저속 이동 구간에서 이루어지도록 상기 복수의 AP 각각의 복수의 원격 안테나를 배치하는 것을 특징으로 하는 시스템.
8. 제6 항에 있어서,
   상기 복수의 AP 각각은 서로 다른 주파수 대역의 채널을 사용하는 것을 특징으로 하는 시스템.
9. 제6 항에 있어서,
   상기 복수의 AP 각각의 프로세서는 상기 이동수단의 이동에 따라 변화하는 상기 이동수단과의 통신에서의 신호의 크기 정보를 상기 접근 제어기에 전송보고하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 시스템.
10. 제9 항에 있어서,
    상기 접근 제어기는 상기 복수의 AP로부터 수신한 신호의 크기 정보를 기반으로 상기 이동수단에 대하여 서비스를 제공한 상기 복수의 AP중 어느 한 AP를 결정하도록 설정된 것을 특징으로 하는 시스템.

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