KR20130067081A - Apparatus for frequency interference management using wireless localization - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A frequency interference management device using wireless positioning is provided to find a position between devices by using the wireless positioning in M2M(Machine-To-Machine) communication environment, thereby assigning frequencies by using the wireless positioning. CONSTITUTION: An information management unit collects and manages information for M2M communication environment of assigning frequencies(S410). A position measurement unit measures each position of a plurality of devices by using a wireless signal based on the collected information(S420). A frequency assignment unit assigns frequencies to each device based on the each position(S430). An information providing unit provides position information and frequency information to a management server which manages the M2M communication environment(S440). [Reference numerals] (AA) Start; (BB) End; (S410) Collect and manage information about communication environment; (S420) Measure the position of each device based on the collected information; (S430) Assign frequencies based on the each position; (S440) Provide position information and frequency information to a management server

Description

무선 측위를 이용한 주파수 간섭 관리 장치{Apparatus for frequency interference management using wireless localization}Apparatus for frequency interference management using wireless localization

본 발명은 무선 측위를 이용한 주파수 간섭 관리 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 기기들 간의 M2M(Machine-to-Machine) 통신 환경에서 주파수를 할당하는 무선 측위를 이용한 주파수 간섭 관리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a frequency interference management apparatus using wireless positioning, and more particularly, to a frequency interference management apparatus using wireless positioning for assigning a frequency in a machine-to-machine communication environment between devices.

최근 기계간의 협업 효율화를 통한 그린 생산기술 개발에 관한 요구가 증가하고 있다. 또한 기계간 지능형 자율 협업을 기반으로 하는 유비쿼터스 생산 시스템(U-Manufacturing)의 실현을 위해 다양한 기술 개발이 이루어지고 있다. Recently, the demand for the development of green production technology through efficient collaboration between machines is increasing. In addition, various technologies are being developed to realize ubiquitous production system (U-Manufacturing) based on intelligent autonomous collaboration between machines.

이를 실현하기 위한 핵심 기술은 M2M 통신 기술로 기계들의 유무선 실시간 제어, 실시간 능동형 가공공정 최적화, 지능형 원격 통합 운영을 가능하게 함으로써 지능형 자율생산 기계 시스템을 구축할 수 있다. A key technology to achieve this is the M2M communication technology, which enables intelligent autonomous production machine systems by enabling real-time control of wired and wireless machines, real-time active process optimization, and intelligent remote integrated operation.

이와 같은 M2M 통신 환경에서 정보의 교환을 효율적으로 하기 위해서는 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network : WSN)에서의 무선 공존 기술이 필수적으로 요구된다. 또한 지능형 자율생산 공장 환경에서 관리자는 M2M 통신을 이용하여 공장안의 기계들의 동작 상태나 환경을 인지할 수 있을 뿐만이 아니라, 위험 상황에 대해 신속하게 대처할 수 있다. In order to efficiently exchange information in such an M2M communication environment, wireless coexistence technology in a wireless sensor network (WSN) is essential. In an automated autonomous plant environment, managers can use M2M communications to not only know the operating conditions and the environment of the machines in the plant, but also to respond quickly to risk situations.

그러나 지그비(ZigBee), 블루투스(Bluetooth), WLAN(Wireless Local Area Network)은 동일한 ISM(Industrial Science Medical) 대역을 사용하기 때문에 기기 간의 주파수 간섭에 문제가 발생하게 된다.However, ZigBee, Bluetooth, and Wireless Local Area Network (WLAN) use the same Industrial Science Medical (ISM) band, which causes problems in frequency interference between devices.

한국공개특허 제0015278호에는 무선 기지국 장치에서의 주파수 할당 방법이 개시되어 있다. 개시된 방법에 의하면 단말 장치와 무선 통신을 수행하는 무선 기지국 장치에서 무선 기지국 장치의 통신 범위인 복수의 셀을 분할하고, 분할된 각 섹터에 주파수를 할당한다. Korean Patent Laid-Open Publication No. 0015278 discloses a frequency allocation method in a wireless base station apparatus. According to the disclosed method, a plurality of cells which are communication ranges of a wireless base station apparatus are divided in a wireless base station apparatus that performs wireless communication with a terminal apparatus, and a frequency is allocated to each divided sector.

그러나 이러한 선행기술은 M2M 통신 환경에 직접적으로 적용되는 것이 아니므로, M2M 통신 환경에서의 주파수 간섭 문제를 해결할 수는 없다. However, since the prior art is not directly applied to the M2M communication environment, it is not possible to solve the frequency interference problem in the M2M communication environment.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 기기들 간의 M2M 통신 환경에서 무선 측위를 이용하여 기기 간의 위치를 파악하고 이에 따라 주파수를 할당하는 무선 측위를 이용한 주파수 간섭 관리 장치를 제공함에 있다. An object of the present invention is to provide an apparatus for managing frequency interference using wireless positioning, which determines a location between devices by using wireless positioning in the M2M communication environment between devices and allocates frequencies accordingly.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한, 본 발명에 따른 무선 측위를 이용한 주파수 간섭 관리 장치는, 주파수를 할당하고자 하는 복수의 기기 간의 통신 환경에 있어서 상기 통신 환경에 관한 정보를 수집하고 관리하는 정보 관리부; 상기 수집된 정보를 기초로 무선 신호를 이용하여 상기 복수의 기기 각각의 위치를 측정하는 위치 측정부; 상기 측정된 위치를 기반으로 상기 주파수를 상기 복수의 기기 각각에 할당하는 주파수 할당부; 및 상기 통신 환경을 관리하는 관리 서버에 상기 측정된 복수의 기기 각각의 위치 정보 및 주파수 정보를 제공하는 정보 제공부;를 구비한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for managing frequency interference using wireless positioning, the apparatus including: an information manager configured to collect and manage information about the communication environment in a communication environment between a plurality of devices to which frequencies are to be allocated; A position measuring unit measuring a position of each of the plurality of devices using a wireless signal based on the collected information; A frequency allocator which allocates the frequency to each of the plurality of devices based on the measured position; And an information providing unit configured to provide location information and frequency information of each of the measured plurality of devices to a management server managing the communication environment.

본 발명에 따른 무선 측위를 이용한 주파수 간섭 관리 장치에 의하면, 추정된 위치를 기반으로 주파수를 효율적으로 할당할 수 있기 때문에 주파수 간섭률을 낮출 수 있다. 또한 기기 간의 위치를 지속적으로 측정하여 위험 상황 발생 시 관리 서버에 경고를 할 수 있고, 관리 서버는 이에 신속하게 대처할 수 있다. 그리고 종래의 인지 무선(Cognitive Radio : CR) 기술에서 문제되는 주파수 감지 범위를 영역별로 설정할 수 있기 때문에 시스템의 복잡도를 효율적으로 낮출 수 있다. According to the apparatus for managing frequency interference using wireless positioning according to the present invention, since the frequency can be efficiently allocated based on the estimated position, the frequency interference rate can be reduced. In addition, by continuously measuring the position between the devices can alert the management server in the event of a dangerous situation, the management server can respond quickly. In addition, since the frequency detection range which is a problem in the conventional Cognitive Radio (CR) technology can be set for each region, the complexity of the system can be efficiently reduced.

도 1은 인지 무선(Cognitive Radio : CR) 환경에서의 스펙트럼 홀을 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 따른 무선 측위를 이용한 주파수 간섭 관리 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도,
도 3은 종래의 무선 측위 방법을 이용하여 추정 위치에 따라 영역별로 주파수를 할당한 예를 나타낸 도면, 그리고,
도 4는 본 발명에 따른 무선 측위를 이용한 주파수 간섭 관리 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다. 1 is a diagram illustrating spectral holes in a Cognitive Radio (CR) environment;
2 is a block diagram showing the configuration of a preferred embodiment of a frequency interference management apparatus using radio positioning according to the present invention;
3 is a diagram illustrating an example of allocating a frequency for each region according to an estimated position using a conventional wireless positioning method;
4 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the method for managing frequency interference using wireless positioning according to the present invention.

이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 무선 측위를 이용한 주파수 간섭 관리 장치의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the frequency interference management apparatus using a radio positioning according to the present invention.

도 1은 인지 무선(Cognitive Radio : CR) 환경에서의 스펙트럼 홀을 나타낸 도면이다. FIG. 1 illustrates spectral holes in a Cognitive Radio (CR) environment.

인지 무선 기술은 주파수 간섭 관리를 위한 기법에서 가장 각광을 받고 있는 종래의 기술이다. 이 기술은 한정된 주파수 자원을 효율적으로 사용하기 위해 고안되었으며, CR 사용자와 PU(Primary User) 사용자가 동일한 시간에 동일한 주파수 대역에 공존할 수 있게 해준다. Cognitive radio technology is a conventional technology that is attracting the most attention in the technique for frequency interference management. This technology is designed to efficiently use limited frequency resources, allowing CR users and primary user (PU) users to coexist in the same frequency band at the same time.

즉, CR 시스템은 센서 등을 통해 주어진 환경을 능동적으로 인지하고 이때 인지된 환경 정보를 기반으로 학습 알고리즘을 사용하여, CR 사용자에게 주어진 환경에 가장 적합한 전송 파라미터 및 네트워크 등을 적응적으로 제공할 수 있다.That is, the CR system actively recognizes a given environment through a sensor and the like and adaptively provides a CR user with a transmission parameter and network most suitable for a given environment by using a learning algorithm based on the recognized environment information. have.

도 1을 참조하면, 특정 시간에 특정 주파수 대역이 비어있는 것을 확인할 수 있으며 비어있는 주파수 대역은 스펙트럼 홀을 의미한다. 각각의 CR 사용자는 시간에 따라 이 스펙트럼 홀을 주파수 감지 기법을 통해 검출하며, 검출된 스펙트럼 홀을 이용하여 정보를 전송한다. Referring to FIG. 1, it can be seen that a specific frequency band is empty at a specific time, and the empty frequency band means a spectral hole. Each CR user detects this spectral hole over time using a frequency sensing technique, and transmits information using the detected spectral hole.

또 다른 종래 기술인 전력 제어(power control) 기술은 주파수 간섭을 억제할 수 있는 가장 간단한 방식으로, 최소의 송신 전력으로 통신 품질을 만족시킬 수 있는 송신 전력 조절 기술이다. Another prior art power control technique is a transmit power regulation technique that can satisfy communication quality with minimal transmit power in the simplest way to suppress frequency interference.

전력 제어 기술은 모든 무선통신 환경에서 사용되고 있으며, 특히 이동 통신 시스템에서 셀 간의 간섭을 방지하기 위한 기법으로 널리 쓰인다. Power control technology is used in all wireless communication environment, and is widely used as a technique for preventing inter-cell interference in mobile communication system.

그러나 주파수 간섭 관리를 위한 종래의 기술인 CR 기술은 방대한 주파수 대역을 개별적으로 탐색해야 하기 때문에 시스템의 복잡도가 높아질 수 있는 단점이 있다.However, CR technology, which is a conventional technique for managing frequency interference, has a disadvantage in that the complexity of the system may be increased because a large frequency band has to be individually searched.

또한 CR 기술을 적용하기 위해서는 M2M 통신 장비들이 CR 기술의 주파수 감지를 위한 칩이나 소자를 포함하고 있어야 하기 때문에 경제적인 부담을 증가시키고, 면허권자의 신호를 대여하는 것에 대한 법적인 부분에서의 준비도 필요한 실정이다. In addition, in order to apply the CR technology, M2M communication equipments must include a chip or a device for frequency detection of the CR technology, which increases the economic burden and requires preparation in legal areas for lending a licensee's signal. to be.

도 2는 본 발명에 따른 무선 측위를 이용한 주파수 간섭 관리 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도이다. Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a preferred embodiment of a frequency interference management apparatus using radio positioning according to the present invention.

도 2를 참조하면, 주파수 간섭 관리 장치는 정보 관리부(210), 위치 측정부(220), 주파수 할당부(230) 및 정보 제공부(240)로 구성된다. Referring to FIG. 2, the apparatus for managing frequency interference includes an information managing unit 210, a position measuring unit 220, a frequency allocating unit 230, and an information providing unit 240.

정보 관리부(210)는 주파수를 할당하고자 하는 복수의 기기 간의 통신 환경에 있어서 통신 환경에 관한 정보를 수집하고 관리한다. The information manager 210 collects and manages information about a communication environment in a communication environment between a plurality of devices to which frequencies are to be allocated.

통신 환경에 관한 정보는 공장 환경에 관한 정보로 무선 측위 기술을 이용하여 주파수 할당시 필요한 AP(Access Point) 정보 등을 포함한다. The information on the communication environment is information on the factory environment and includes AP (Access Point) information required for frequency allocation using a wireless positioning technology.

또한 정보 관리부(210)는 통신 환경에 관한 정보로 통신 환경에서 발생할 수 있는 위험 상황 및 위험 상황에 따른 대처 방안을 사전에 설정받아 저장하고 있다. In addition, the information management unit 210 is stored in advance the information on the communication environment and the risk situation that can occur in the communication environment and the countermeasures according to the dangerous situation is set in advance.

위치 측정부(220)는 수집된 정보를 기초로 무선 신호를 이용하여 복수의 기기 각각의 위치를 측정한다. 위치 측정부(220)는 복수의 기기 각각의 위치를 측정하기 위하여 다양한 기존의 무선 측위 기술을 사용할 수 있다. The location measuring unit 220 measures the location of each of the plurality of devices using a wireless signal based on the collected information. The position measuring unit 220 may use various conventional wireless positioning techniques to measure the position of each of the plurality of devices.

예를 들면, 핑거프린팅과 같은 무선 측위 기술을 이용하여 공장 환경에서 위치 측정부(220)는 AP를 이용하거나 AP 및 다른 무선 신호들을 이용하여 무선 측위를 실시하고, 관리 서버 및 통신하고자 하는 복수의 기기 간의 위치를 추정한다. For example, in a factory environment using a wireless positioning technology such as fingerprinting, the position measuring unit 220 performs wireless positioning using an AP or AP and other wireless signals, and manages a plurality of communication servers and a plurality of communication targets. Estimate the location between devices.

주파수 할당부(230)는 측정된 위치를 기반으로 주파수를 복수의 기기 각각에 할당한다. The frequency allocator 230 allocates a frequency to each of the plurality of devices based on the measured position.

예를 들면, 핑거프린팅과 같은 무선 측위 기술을 이용하여 공장 환경에 대한 샘플 포인트 정보를 습득한 경우, 주파수 할당부(230)는 샘플 포인트를 바탕으로 영역을 나누고 주파수 채널을 할당하여 주파수 간섭을 관리한다. For example, in the case of acquiring sample point information on a factory environment using a wireless positioning technique such as fingerprinting, the frequency allocator 230 manages frequency interference by dividing an area and allocating frequency channels based on the sample points. do.

도 3은 종래의 무선 측위 방법을 이용하여 추정 위치에 따라 영역별로 주파수를 할당한 예를 나타낸 도면이다. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of allocating a frequency for each region according to an estimated position using a conventional wireless positioning method.

도 3의 (a)는 사각형 모양의 섹터로 주파수를 할당한 예를 나타낸 도면이고, 도 3의 (b)는 육각형 모양의 섹터로 주파수를 할당한 예를 나타낸 도면이다. FIG. 3A is a diagram illustrating an example of allocating frequencies to rectangular sectors, and FIG. 3B is a diagram illustrating an example of allocating frequencies to hexagonal sectors.

본 발명에 따른 주파수 간섭 관리 장치는 100m2의 정방형 공간을 고려할 수 있다. 무선 측위를 위한 AP는 각 공장 환경에 따라 3개 혹은 4개 이상이 될 수 있다. 또한 AP, 블루투스 및 지그비를 이용하는 무선 측위와 이기종 망을 이용한 협력 무선 측위도 사용할 수 있다. The frequency interference management apparatus according to the present invention may consider a square space of 100m 2 . There may be three or four APs for wireless positioning, depending on the factory environment. Wireless positioning using AP, Bluetooth and ZigBee and cooperative wireless positioning using heterogeneous networks can also be used.

앞서 설명한 바와 같이, 무선 측위 기법으로는 각각의 샘플 포인트와 RSS(Received Signal Strength : RSS)를 측정함으로써 위치를 추정하는 핑거프린팅(Fingerprinting) 기법을 비롯하여 일반적인 삼각 측량 기법 등 다양한 방법이 사용될 수 있다.As described above, various methods such as a general triangulation technique, such as a fingerprinting technique for estimating a position by measuring each sample point and RSS (Received Signal Strength (RSS)) can be used.

한편, 섹터의 모양으로는 도 3의 (a)와 같은 사각형(Square) 모양 및 도 3의 (b)와 같은 육각형(Hexagon) 모양 등이 가능하다. 이 경우 1개의 AP는 각각 3개 또는 4개의 영역으로 분할할 수 있으며, 각 영역에 할당되는 주파수 채널은 신호의 종류에 따라 IEEE의 규격을 따른다. Meanwhile, the shape of the sector may include a square shape as shown in FIG. 3 (a) and a hexagon shape as shown in FIG. 3 (b). In this case, one AP may be divided into three or four regions, respectively, and frequency channels allocated to each region comply with IEEE standards according to signal types.

다시 도 2를 참조하면, 정보 제공부(240)는 통신 환경을 관리하는 관리 서버에 측정된 복수의 기기 각각의 위치 정보 및 주파수 정보를 제공한다. 또한 정보 제공부(240)는 위험 상황이 발생하는 경우 관리 서버에 경고 및 대처 방안을 제공한다. Referring back to FIG. 2, the information provider 240 provides location information and frequency information of each of the plurality of devices measured to the management server managing the communication environment. In addition, the information providing unit 240 provides a warning and a countermeasure to the management server when a dangerous situation occurs.

위험 상황에 대한 정보 및 대처 방안은 앞서 설명한 바와 같이 사전에 정보 관리부(210)에 저장되어 있다. The information on the dangerous situation and the countermeasures are stored in the information manager 210 in advance as described above.

도 4는 본 발명에 따른 무선 측위를 이용한 주파수 간섭 관리 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다. 4 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the method for managing frequency interference using wireless positioning according to the present invention.

정보 관리부(210)는 주파수를 할당하고자 하는 복수의 기기 간의 통신 환경에 있어서 통신 환경에 관한 정보를 수집하고 관리한다(S410).The information manager 210 collects and manages information about a communication environment in a communication environment between a plurality of devices to which frequencies are to be allocated (S410).

다음으로 위치 측정부(220)는 수집된 정보를 기초로 무선 신호를 이용하여 복수의 기기 각각의 위치를 측정한다(S420).Next, the position measuring unit 220 measures the position of each of the plurality of devices using the radio signal based on the collected information (S420).

주파수 할당부(230)는 측정된 위치를 기반으로 주파수를 복수의 기기 각각에 할당하고(S430), 정보 제공부(240)는 통신 환경을 관리하는 관리 서버에 측정된 복수의 기기 각각의 위치 정보 및 주파수 정보를 제공한다(S440).The frequency allocating unit 230 allocates a frequency to each of the plurality of devices based on the measured position (S430), and the information providing unit 240 measures the location information of each of the plurality of devices measured in the management server managing the communication environment. And provide frequency information (S440).

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken by way of limitation in the embodiment in which said invention is directed. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and detail may be made therein without departing from the scope of the appended claims.

Claims (3)

주파수를 할당하고자 하는 복수의 기기 간의 통신 환경에 있어서 상기 통신 환경에 관한 정보를 수집하고 관리하는 정보 관리부;
상기 수집된 정보를 기초로 무선 신호를 이용하여 상기 복수의 기기 각각의 위치를 측정하는 위치 측정부;
상기 측정된 위치를 기반으로 상기 주파수를 상기 복수의 기기 각각에 할당하는 주파수 할당부; 및
상기 통신 환경을 관리하는 관리 서버에 상기 측정된 복수의 기기 각각의 위치 정보 및 주파수 정보를 제공하는 정보 제공부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 측위를 이용한 주파수 간섭 관리 장치.An information management unit for collecting and managing information about the communication environment in a communication environment between a plurality of devices to which frequencies are to be allocated;
A position measuring unit measuring a position of each of the plurality of devices using a wireless signal based on the collected information;
A frequency allocator which allocates the frequency to each of the plurality of devices based on the measured position; And
And an information providing unit configured to provide location information and frequency information of each of the measured plurality of devices to a management server managing the communication environment. 제 1항에 있어서,
상기 정보 관리부는 상기 통신 환경에 관한 정보로 상기 통신 환경에서 발생할 수 있는 위험 상황 및 상기 위험 상황에 따른 대처 방안을 사전에 설정받아 저장하고 있는 것을 특징으로 하는 무선 측위를 이용한 주파수 간섭 관리 장치.The method of claim 1,
And the information management unit is configured to store and store a risk situation that may occur in the communication environment and a countermeasure corresponding to the risk situation in advance as information about the communication environment. 제 2항에 있어서,
상기 정보 제공부는 상기 위험 상황이 발생하는 경우 상기 관리 서버에 경고 및 상기 대처 방안을 제공하는 것을 특징으로 하는 무선 측위를 이용한 주파수 간섭 관리 장치. The method of claim 2,
And the information providing unit provides a warning and the countermeasure to the management server when the dangerous situation occurs.
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