KR20140032114A - 무선 소셜 그룹 통신 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 네트워크를 이용한 사용자간의 소셜 네트워킹을 무선 방식을 이용하여 주변의 사용자들을 연결시켜주는 단말기간 직접 통신, 중계, 그룹 통신과 방송이 가능한 무선 소셜 네트워킹 네트워킹 방법 및 시스템 구성에 관한 기술과 사용자가 밀집한 상황에서도 사용자 간의 간섭없이 다양한 서비스를 하나의 프로토콜로 해결할 수 있는 컨테이너 방식의 무선 네트워크 프로토콜 기술을 이용한 근거리 방송과 통신 융합 기법(출원번호 10-2012-0091879)을 실제 사용하는 시스템에 적용하여 그룹 통신용으로 발전시킨 기술에 관한 것이다.
인프라가 없는 상황에서 단말기만으로 Ad-hoc 중계와 함께 그룹통신이 가능하여 레저 스포츠용은 물론 산업 현장이나 매장 관리 등에서 널리 사용될 수 있고 또한 재난 현장에서 모든 인프라가 마비되어 통신망이 두절된 상황에서도 단말기 만으로도 재난 안전에 관한 통신망 구축과 재난 방송이 가능하고 전파가 차단되는 지하 구조물까지 단말기간의 중계에 의한 통화 소통이 가능한, 실생활에 매우 유용한 기술에 관한 것이다.

Description

무선 소셜 그룹 통신 시스템 {Wireless Social Group Communication System}

본 발명은 네트워크를 이용한 사용자간의 소셜 네트워킹을 무선 방식을 이용하여 주변의 사용자들을 연결시켜주는 단말기간 직접 통신, 중계, 그룹 통신과 방송이 가능한 무선 소셜 네트워킹 네트워킹 방법 및 시스템 구성에 관한 기술과 사용자가 밀집한 상황에서도 사용자 간의 간섭없이 다양한 서비스를 하나의 프로토콜로 해결할 수 있는 컨테이너 방식의 무선 네트워크 프로토콜 기술을 이용한 근거리 방송과 통신 융합 기법(출원번호 10-2012-0091879)을 실제 사용하는 시스템에 적용하여 그룹 통신용으로 발전시킨 기술에 관한 것이다.

인프라가 없는 상황에서 단말기만으로 Ad-hoc 중계와 함께 그룹통신이 가능하여 레저 스포츠용은 물론 산업 현장이나 매장 관리 등에서 널리 사용될 수 있고 또한 재난 현장에서 모든 인프라가 마비되어 통신망이 두절된 상황에서도 단말기 만으로도 재난 안전에 관한 통신망 구축과 재난 방송이 가능하고 전파가 차단되는 지하 구조물까지 단말기간의 중계에 의한 통화 소통이 가능한, 실생활에 매우 유용한 기술에 관한 것이다.

지금까지 사용되고 있는 Bluetooth, ZigBee, WiFi와 같은 무선 방식은 지원하는 서비스 영역이 서로 달라 서비스 별로 다른 기술을 사용하고 있어 서비스 융합이 어렵고 사용자 간의 간섭이 심해 개인공간에서의 방송·통신·제어·센서 서비스 융합을 단일 프로토콜 구조로 지원할 수 없다.

단말기간 직접 통신이 가능한 WiFi Direct 와 센서끼리 Ad-hoc 중계가 가능한 ZigBee 방식이 단말기간 통신의 대표적인 기술로 소개될 수 있으나 이러한 기술들은 사용자들 간의 간섭 문제를 심각하게 고려하지 않아 재난 안전 통신을 위한 단말기간 직접 통신 혹은 그룹 통신에 사용할 용도로 개발되지 않았으며 증가하는 무선 트래픽을 단말기간 직접 통신으로 소화하여 네트워크의 부담을 덜어 보려는 미래의 5G 이동통신 개념이나 사용자 간의 직접 통신을 시도하려는 무선 소셜 네트워킹에도 잘 맞지 않는다.

특히 단말기간 직접 통신은 군 통신 분야에서도 꾸준히 발전되어 왔으며 보안 문제만 해결된다면 무선 소셜 네트워킹이 군에 매우 적합한 기술로 사용될 수 있으나 지금까지 군에서 개발된 단말기간 Ad-hoc 통신 방식은 주로 데이터 통신 위주로 되어 있어 부대에 속한 모든 개인 병사가 동시에 말하고 의견을 제시하는 수준으로는 발전하지 못하고 있다.

PicoCast(상표등록 제0583526호)기술은 특허 제10-0671343호 (발명의 명칭: 휴대단말기에 사용하는 고품질 근거리 무선 멀티미디어신호 전송 기법)에서 근거리 내에서 무선 장치간 주파수 충돌이 발생하는 것을 방지하는 기법과, 특허 제10-0799775호(발명의 명칭: 근거리 피코셀 내에서 방송과 통신 및 제어의 융합이 가능한 무선 네트워크 프로토콜)는 단일 프로토콜 구조로 다양한 서비스를 수용할 수 있는 근거리 피코셀 내에서의 효율적인 전송 프로토콜로 특허 등록되었다.

상기 등록특허 제10-0799775호는 국내에서 TTA 표준문서인 TTAS_KO-06_0157로 표준화가 완성되었고 ISO/IEC 29157 국제표준으로 채택되었다.

상기한 PicoCast 기술을 사용하면, 사용자 중심의 반경 수 10m의 범위 내에서 방송,통신,센서.제어 서비스의 융합이 가능해지며 동시에 16개 송신장치가 간섭없이 운용될 수 있다.

그러나 상기 PicoCast 기술은 근거리 무선 위주로 설계가 되어 근거리 무선과 장거리 무선이 동시에 존재하는 환경과 모든 사용자 간의 동기를 보장하는 방법이 미흡하여 다수의 셀이 존재하는 상황과 서로 다른 무선 통신 방식이 하나의 기기에 존재하는 상황에서 기기 내의 간섭 문제를 해결할 수 없으므로 서로 다른 전송속도와 서로 다른 주파수 자원을 사용하는 기기 간에도 간섭을 제거할 수 있는 컨테이너 구조의 무선 네트워크 프로토콜을 제안하게 되었다(출원번호 10-2012-0004578).

컨테이너 구조의 내부는 다양한 형태의 박스를 넣을 수 있으며 내부 박스는 컨테이너 크기를 벗어나지 않는 한 자유롭게 크기를 결정할 수 있고 자유롭게 송수신 방향의 설정이 가능하고 주파수도 자유롭게 선택할 수 있다. 그러나 이러한 융통성이 오히려 사용자들의 혼란을 초래하므로 컨테이너 내부 박스 크기를 규격화하여 방송용과 통신용 구분없이 함께 사용하게 하여 근거리 방송과 통신 융합 서비스를 지원하기 위해 컨테이너 구조의 무선 네트워크 프로토콜을 이용한 근거리 방송과 통신 융합 기법(출원번호 10-2012-0091879)가 제안되었다.

본 발명의 기술분야는 이러한 컨테이너 구조의 프로토콜을 이용한 무선 소셜 네트워크의 구체적인 적용 분야로 무선 소셜 그룹 통신 시스템을 구현하는 기술에 관한 것이다.

1. 출원번호 10-2012-0011547 (2012.02.05; 단말기간 직접 통신, 그룹통신, 방송이 가능한 무선 소셜 네트워킹 방법 및 시스템) 2. 출원번호 10-2012-0004578 (2012.01.16; 개인공간 서비스 융합과 모든 사용자 간의 간섭 회피가 가능하도록 만들어진 컨테이너 구조의 무선 네트워크 프로토콜 3. 출원번호 10-2012-0091879 (2012.08.22; 컨테이너 구조의 무선 네트워크 프로토콜을 이용한 근거리 방송과 통신 융합기법)

1. ISO/IEC JTC1 SC 06 N 14223 ; Reference number of cocument ISO/FDIS 29157 (ISO/IEC 29157 표준안) 2. PSTT-TC100 NP-main-v2(110407) : Air Interface Protocol for local multilingual broadcasting

앞서 선행기술문헌의 특허문헌에서 소개한 기술들을 사용하면 단말기간 직접 통신에 의한 그룹통신이 가능함을 알 수 있으나 구체적으로 사용할 수 있는 시스템을 구현하려면 여러가지 문제에 부딪히게 된다. 본 발명에서는 아래에 나열한 이러한 문제를 해결하려고 하고 있다.

첫 째; Grouping이 이루어지지 않은 상황에서는 단말기 간에 주고받는 모든 내용이 공개적인 정보를 이용하게 되므로, 그룹 통신을 구현하기 위해서는 제일 먼저 그룹이 되기를 원하는 단말기끼리 서로 같은 그룹임을 정하는 Grouping 과정에서 다른 그룹에 속한 단말기들이 실수로 Grouping 되지 않도록 방지하는 방법이 있어야 한다.

둘 째; 마스터 단말기와 여러 대의 슬레이브 단말기를 그룹핑할 때 슬레이브 단말기를 하나씩 paring 하는 방법으로 전체 단말기를 Grouping 하는 것이 확실한 방법이지만 Grouping 하는 데 소요되는 시간이, 마스터와 슬레이브를 하나씩 Paring 하는 시간이 누적이 되어, 슬레이브 수에 비례하여 그룹핑 시간이 증가하는 것을 방지할 수 있는 방법이 있어야 한다.

예를 들어 마스터와 슬레이브 한대가 Paring 하는 데 소요되는 시간이 1~2초가 필요하다면 슬레이브 수가 20대가 되면 20 ~ 40 초가 Grouping 시간이 되므로 매우 불편해지므로 이러한 경우에도 Grouping 과정이 수 초내에 완료되어야 한다.

셋 째; 그룹 전체 동기 유지와 다른 그룹들간의 동기 유지를 위해 그룹의 마스터를 결정하는 방법이 정해 있어야 한다. 만약 정해진 규칙에 의해 마스터가 결정된 경우에도 마스터가 갑자기 사라졌을 경우에 다음 마스터를 누가 할 것인가를 미리 정해놓지 않으면 그룹통신 전체가 흔들리게 되므로 즉각적인 마스터 결정 방법이 필요하다.

넷 째; 그룹 통신 내용을 다른 그룹에서는 들을 수 없도록 정보를 보호할 수 있는 기능이 있어야 한다. 특히 그룹 통신용 단말기들이 대부분 별도의 사용자 인터페이스 장치가 없이 단순한 버튼 제어 구조로 되어 있는 경우가 많으므로 단순한 버튼 조작만으로도 그룹통화 정보를 보호할 수 있는 방법을 강구해야 한다.

는 것들을 해결해야 하는 과제로 삼고 있다.

본 과제의 해결 수단은 구체적인 시스템을 구축하기 위한 방안이므로 개념적인 제시가 아니라 구현이 가능한 방법론을 제시하고 있다.

첫 째; 그룹 통신을 구현하기 위해서는 제일 먼저 그룹이 되기를 원하는 단말기끼리 서로 같은 그룹임을 정할 수 있는 그룹구성(Grouping) 과정에서 공개된 무선 신호를 사용함으로 인해 다른 단말기가 실수나 의도적인 방법으로 잘못된 Grouping이 이루어지는 것을 방지하기 위해서는 출원번호 10-2012-0091879 (2012.08.22; 컨테이너 구조의 무선 네트워크 프로토콜을 이용한 근거리 방송과 통신 융합기법)에서 사용한 NFBB(Near Field Beacon Box) 근접 동기 개념을 이용하여 Grouping에 사용되는 동기 제어 신호를 매우 낮은 출력으로 전송하여 물리적으로 가까이에 있는 단말기들끼리만 접속될 수 있게 하는 방법으로 해결할 수 있다.

이 때도 그룹핑이 이루어지는 것은 특정한 버튼 조작에 의해 매우 제한적인 시간에만 가능하게 하여 평상시에는 그룹핑이 이루어지지 않게 하여 제한된 환경에서 가까이에 있는 마스터 조작자가 직접 확인할 수 있는 환경하에서만 그룹핑이 이루어지게 한다.

둘 째; 여러 대의 단말기를 그룹핑하는 과정이 단말기 하나하나를 paring하는 과정의 누적이 되어 많은 소요시간이 필요한 것을 방지하기 위해 Grouping이 완료되기 전에는 초기과정에서 사용하지 않는 8개의 제어 박스를 NFBB와 동일한 개념의 FSBB(Fast Synchronization Beacon Box)로 임시로 지정하여 동기 신호수를 늘려 주파수를 스캔하는 주기를 기존의 256msec Vessel 단위에서 1/8 수준으로 줄이는 Fast 동기 방법으로 해결할 수 있다. 다만 그룹핑이 완료된 후에는 정상적인 동기 방법으로 돌아가야만 한다.

셋 째; 그룹 전체 동기 유지와 다른 그룹들간의 동기 유지를 위해 그룹의 마스터를 결정하는 방법을 정하는 방법은 마스터 간의 서열을 미리 정해 주는 것만으로도 가능하다. 일반적으로 통신 반경이 큰 셀의 마스터가 통신 반경이 작은 마스터에 비해 영향력이 높으므로 높은 서열을 매길 수 있고 지역적으로 고정되어 있는 셀의 마스터가 이동하는 셀의 마스터보다는 동기 서열이 높아야 한다. 마스터 간의 서열이 어떤 조건으로 따져도 동급일 때는 ID 번호가 빠른 마스터가 서열이 높은 것으로 정하면 동기 서열에 혼란이 없으므로 시스템 전체의 동기 유지가 가능해진다.

그러나 그룹 통신 단말기에서 이런 제반 상황을 판단하여 처리하는 것이 어려우므로, ID 번호 체계을 잡을 때부터 이와 같은 상황을 고려하여 ID를 배정하는 방법으로 단말기에서는 번호가 앞선 ID를 서열이 높은 것으로 판단하는 단순한 방법으로 동기 서열을 정할 수 있다.

넷 째; 그룹 통신용 단말기들이 대부분 별도의 사용자 인터페이스 장치가 없이 단순한 버튼 제어 구조로 되어 있는 경우에도 단순한 버튼 조작만으로도 그룹통화 정보를 보호할 수 있는 방법을 강구하기 위해서는 단말기의 그룹핑 과정에서 마스터가 랜덤번호를 발생시켜 슬레이브들에게 동일한 랜덤번호를 전달하는 단순한 방법으로 해결할 수 있다. 그룹핑이 완료되면 다른 단말기들이 랜덤번호를 전달 받을 수 있는 방법이 없고 랜덤 번호를 발생시킨 마스터 조차도 사용하고 있는 랜덤번호를 더 이상 추적하지 않으므로 외부로 그룹통화 내용이 누설될 염려가 없어진다.

이하 상세한 내용을 그림을 이용하여 설명한다.

도 1은 장거리 그룹 통신과 근거리 그룹 통신의 공존 그림이다. 본 발명에 의한 그룹통신은 장거리 양방향 무전기[101]를 기반으로 하는 장거리 그룹통신[110]과 근거리 단말기[102]를 기반으로 하는 근거리 그룹통신 [120],[130],[140]을 모두 대상으로 한다.

협대역 장거리 무선통신과 광대역 단거리 무선 통신 간에 간섭없는 그룹 통신에서 가장 문제되는 것이 사용자 간의 간섭이므로 철저하게 사용자 간의 간섭을 방지하기 위해서는 컨테이너 개념의 동기가 필수적으로 요구된다.

이 때 모든 무선 기기들 간의 동기를 유지하기 위해서는 영향력을 많이 미치는 장거리 무선 기기를 우선적으로 동기 순위를 높일 수밖에 없다.

도 2는 협대역 무선 통신과 광대역 무선 통신의 컨테이너 구조이며 이미 출원번호 10-2012-0004578 (2012.01.16; 개인공간 서비스 융합과 모든 사용자 간의 간섭 회피가 가능하도록 만들어진 컨테이너 구조의 무선 네트워크 프로토콜)에서 광대역 통신을 위한 컨테이너 구조[201]과 제어박스의 용도들[202]은 소개된 바 있다. 본 그림에서는 컨테이너 길이를 4msec로 하여 16개의 컨테이너가 모여 64msec 길이의 패키지[210]가 되는 것으로 소개하였다.

광대역 통신에서는 전송속도가 수 Mbps에 달하므로 각 컨테이너 맨 앞 부분에 제어박스를 설치해도 컨테이너의 일부만 차지하므로 컨테이너 내부에 사용자 정보를 위한 채널 배정에 문제가 없으나, 협대역 통신에서는 전송속도가 수 10Kbps 수준이므로 제어박스를 작게 만들어도 컨테이너 전체를 차지하게 된다. 그러므로 광대역에서와 같이 16개의 제어 박스를 사용하기 위해서는 제어 박스 하나에 컨테이너 전체를 배정할 수밖에 없으므로, 광대역 전송때보다 제어박스의 순환 주기가 길어질 수밖에 없다. 5개 컨테이너마다 1개의 제어 컨테이너를 설치하면 4개의 사용자용 컨테이너를 설치하는 방법으로 광대역과 동일한 제어 박스 구조를 사용하여 동일한 프로토콜을 사용할 수 있게 된다. 다만 이 경우 광역의 순환 구조를 한 패키지로 표현하면 5개의 패키지가 모여서 협대역 제어 컨테이너의 순환구조가 되어 320msec 주기의 Vesssel[220]이 만들어진다.

그러므로 협대역과 광대역 모두 320msec Vessel[220] 주기로 컨테이너 단위로 운용이 가능하므로 광대역과 협대역을 모두 동일한 프로토콜로 지원할 수 있는 컨테이너 구조가 완성된다.

도 3은 계층별 동기 우선 순위이며 본 그림에서는 예를 들기 위해 4단계 레벨로 표현하였다.

최고 수준의 동기 마스터[300]로부터 기지국단위의 동기마스터[310]로 동기신호가 전파되고, 기지국 단위의 동기마스터[310]는 다시 동기 신호를 AP(Access Point)단위의 동기 마스터[321~325]로 동기를 전파한다. 이 때 고정된 장소의 AP 보다는 움직이는 모바일 AP가 우선 순위가 낮으므로 상위 동기 신호가 없을 경우 고정 AP[323]과 모바일 AP[324]가 만났을 경우에는 무조건 모바일 AP가 고정 AP 동기신호를 따라간다.

만약 상위 동기 신호가 없는 경우 동일한 레벨이 서로 만났을 경우에는 ID 번호가 빠른 AP가 동기 순위가 높은 것으로 한다. 예를 들면, 고정 AP [321].[322] 두 대가 상위 동기 신호가 없이 서로 만났다면 그 중에서 ID 번호가 빠른 AP[321]가 ID 번호가 늦은 AP[322]보다 우선 순위가 놓게 된다.

그러나 이러한 상황에서 ID 번호가 늦은 AP[322]가 상위 동기 신호에 동기가 맞게 되면 ID번호가 빠른 AP[321]도 상위 동기 신호에 동기된 AP[322]의 동기 신호를 따라가야 한다.

같은 방법으로 단말기[331~333]들도 상위 AP 동기 신호를 따라가야 하고 상위동기 신호가 없는 상황에서 단말기끼리 만난 경우에는 ID 번호가 빠른 단말기가 ID 번호가 늦은 단말기보다 동기 서열이 높게 된다.

최하위의 액서서리들은[341] 자신들이 속한 단말기의 동기신호를 따라가면 된다.

이와 같은 방법으로 어떠한 경우에도 동기의 서열이 정해지면 컨테이너 프로토콜 구조로 사용자 간의 간섭을 피할 수 있다.

도 4는 ID 체계에 의한 동기 우선 순위 제공 방법이다. 앞서 도 3의 경우와 같은 방법으로 동기 서열 알고리즘이 확실히 정해졌으므로 그 규칙을 따르기만 하면 기기들이 서로 만났을 때 누가 서열이 높은지를 알 수 있다. 그러나 ID를 정할 때 이러한 동기 서열을 미리 고려하여 ID의 MSB(Most Significant Bit)에 동기 서열을 미리 지정하여 두면 동기를 잡아야 하는 기기들은 단순히 ID 번호만을 보는 것으로 도 3의 모든 절차를 간단하게 해결할 수 있다.

본 발명에서는 이러한 ID 체계를 개인공간서비스 ID (Personal Space Service ID; PSS-ID) 라고 부르기로 한다.

PSS-ID는 64bit로 구성되어 있으며 그 중의 맨 앞의 8bit는 협회에서 지정하는 지정번호로, 뒤의 56bit를 사용자에게 배정하는 번호로 사용한다[401]. 지정번호 8bit중 앞의 4bit는 동기 서열[410]을 정하는 용도로 뒤의 4bit는 컨테이너 타입과 ID를 받아가는 기관을 사전에 지정하여 구분하는 용도로 사용한다.

동기서열[410]을 정하는 4bit 중 첫번째 bit는 동기신호가 같은 그룹에만 적용되는지 모든 사용자에게 Global하게 적용되는 지를 표시하고 뒤의 3bit는 동기신호가 미치는 영역의 크기를 표시하고 있다. 당연히 영역이 넓은 신호가 영역이 좁은 신호보다 빠른 번호를 갖게 된다.

이러한 ID체계를 사용하는 기기들은 모두 다른 ID 번호를 부여받게 되므로 본 발명에 의한 ID 번호만으로도 동기 순서의 서열을 혼란없이 결정할 수 있게 되므로 시스템 구현시 간섭을 없애기 위한 모든 기기들의 동기를 잡는 것이 ID만 확인하는 간단한 방법으로 해결이 된다.

기존의 WiFi나 Bluetooth 신호는 IEEE에서 제정한 48bit로구성된 EUI-48 ID 체계를 사용하고 있다. 본 발명의 PSS-ID는 64bit 체계이므로 IEEE에서 제정한 48bit EUI-48 ID 체계를 그대로 사용할 수 있는 길을 열어두었다.

EUI-48 ID 체계는 제조사에게 제공하는 24bit 길이의 OUI(Organizational Unique Identifier)와[421] 각 제조사에서 제품에 일련번호로 붙이는 24bit 길이의 EI(Extention Identifier)로[422] 구성되어 있다.

그러므로 PSS-ID 에서는 지정번호 8bit를 모두 '1'로 세팅하여 'FFh" 가[423] 되게 하고 사용자 배정 번호 필등에서 남은자리를 'FFh"로[424] 채우면 기존의 EUI-48 체계를 64bit PSS-ID의 일부로 수용할 수 있게 된다.

도 5는 Grouping을 위한 제어 박스 구조이다. 도5(a)는 기존에 사용하는 일반적인 제어박스 묶음[510]이다. 이 때 한 패키지 단위가 64msec이고 사용하는 주파수가 16개이므로 새로운 단말기가 마스터 단말기와 paring을 하기 위해서는 64msec 주기로 주파수를 바꾸어 가며 16번 스캔을 해야 동기를 잡을 수 있다. 사용자가 한 명인 경우에는 1024msec (64msec x 16번 = 1초)라는 시간이 별로 문제가 되지 않지만 동기를 잡아야 하는 슬레이브 단말기가 64대라면 모든 단말기가 Grouping을 마치려면 계속 연속하여 끊김없이 paring을 해도 64초를 기다려야 하는 문제가 발생한다.

본 발명에서는 그룹핑을 하는 동안에는 모든 제어박스를 사용하지 않으므로 활용도가 낮은 MAB/GPB 제어박스[513]를 그룹핑 전용 동기신호로 사용하는 방법으로 해결한다.

도5(b)는 이와 같은 방법으로 만들어진 고속동기 제어박스 묶음[520]이다. 다른 모든 제어박스는 기존의 일반적인 제어박스 묶음[510]과 동일하지만 FSBB(Fast Synchronization Beacon Box) [521~528]는 기존의 MAB/GPB[513]를 그룹핑하는 동안에만 용도를 변경하여 사용하는 것이다.

이와 같은 방법을 사용하면 도3(a) 방법으로 64초가 걸리던 시간을 1/8로 줄여서 8초 이내에 가능해지므로 사용상 큰 불편이 없어진다.

이 때 FSBB의 내부 구조는 기존의 동기신호 BB1[511]과 동일하고 근접동기를 위해 낮은 출력을 송신하는 NFBB[512]와 같이 낮은 출력을 사용하여 가까이 접근을 해야만 그룹핑이 이루어지게 하는 것과 동일하다.

그러나 NFBB[512]의 응답은 다른 제어박스 ERB[514]를 통해 이루어지는 반면에 FSBB[521~528]의 응답은 제어박스가 아닌 사용자 Payload 박스를 이용하여도 되므로 제어박스 단위로 즉각적인 응답이 가능하고 동시에 여러 대의 슬레이브 단말기가 병렬 동작이 가능해지므로 실제 구현 단계에서는 2~4초 이내에도 64 대 슬레이브 단말기의 그룹핑이 가능해진다.

도 6는 동기 서열에 의해 동기를 잡는 과정의 적용 예이다.

그림에서 넓은 지역[600]의 동기를 담당하는 광역동기마스터[601]는 주변의 작은 셀들의 [610,620,630,640] 동기를 담당하는 동기마스터들에게 동기신호를 공급한다.

모든 동기 마스터는 셀 크기에 관계없이 자기 활동 영역에 속한 슬레이브 단말기들을 위해 초기값(주파수, 코드 등) 선정, 동기 Beacon 송신, 간섭이 없도록 사용할 수 있는 Resource 배정, 자신의 영역 안에 있는 슬레이브 단말기의 존재 확인, 그리고 셀 외부와의 통신을 담당한다.

이 때 광역 셀[600] 영역 밖에 있는 작은 셀[630]은 광역 셀 동기마스터로 부터 동기 신호를 직접 받을 수 없으므로 주변에 있는 광역 동기마스터와 동기를 맞춘 작은 셀[620]의 동기마스터로부터 동기신호를 넘겨 받는다.

운용 지역이 길게 설정이 된 셀[640]에서 동기마스터로부터 멀리 떨어진 단말기[641.642]들은 직접 동기마스터로부터 동시신호를 수신하지 못하므로 그림과 같이 인접한 단말기를 통해 동기를 잡을 수 있다.

도 7은 그룹 정보보호 방안이다. 군, 경찰, 소방대원과 같이 특수한 환경에서 운용되는 헬멧형 그룹무전기는 사용자가 사용할 수 있는 조작 방법이 제한될 수밖에 없음에도 불구하고 통신하는 내용을 일반인들이 들을 수 없도록 정보를 보호하는 방책을 강구해야만 한다.

그러므로 마스터[700]와 슬레이브[710] 단말기 사이에 이루어지는 그룹핑 과정에 랜덤 넘버 발생 과정[702]을 추가하는 방법으로 간단하게 정보보호 방법을 해결한다.

마스터[700]가 그룹핑 버튼[701]을 FSBB 를 이용하여 주파수를 변경하며 낮은 출력으로 누구라도 받을 수 있는 공개코드를 이용하여 동기 신호와 함께 마스터의 ID를 전송한다. 이때 슬레이브 [710]가 마스터에 가까이 접근하여 그룹핑 버튼[711]을 누르면 공개된 코드를 이용하여 마스터와 동기를 잡고[712] 마스터의 ID를 수신하게 된다. 동기를 잡은 슬레이브는 자기 자신의 ID와 함께 Grouping 요청 신호를 마스터가 보내온 ID를 이용하여 정보 보호를 하며 마스터로 전송한다.

요청을 받은 마스터는 슬레이브에게 필요한 각종 초기화 정보와 함께 랜덤넘버 발생[702] 과정을 통해 만들어진 랜덤 넘버를 슬레이브 ID로 정보보호를 하며 그룹핑을 요청한 슬레이브에게 전송한다. 이 때부터 슬레이브는 비로소 일반적인 동시신호 BB1을 통해 그룹핑이 이루어진 슬레이브들만 받을 수 있는 동기 과정이 이루어지고 마스터가 보내온 임의의 가변적인 랜덤 넘버를 이용하여 정보를 보호하여 다른 그룹 단말기로 정보가 전달되지 않게 한다.

마스터가 그룹핑 버튼을 누를 때마다 랜덤 넘버는 변하므로 그룹핑에 참여하지 않은 단말기는 그롭통화 내용을 들을 수 없게 되어 단순한 그룹핑 과정을 이용하여 그롭통화 내용을 보호할 수 있게 된다.

기본적인 그룹통신에 관한 발명은 이미 아래의 선행 특허 문헌들에 의해 가능한 방법들이 제시되어 있다.

1. 출원번호 10-2012-0011547 (2012.02.05; 단말기간 직접 통신, 그룹통신, 방송이 가능한 무선 소셜 네트워킹 방법 및 시스템)

2. 출원번호 10-2012-0004578 (2012.01.16; 개인공간 서비스 융합과 모든 사용자 간의 간섭 회피가 가능하도록 만들어진 컨테이너 구조의 무선 네트워크 프로토콜

3. 출원번호 10-2012-0091879 (2012.08.22; 컨테이너 구조의 무선 네트워크 프로토콜을 이용한 근거리 방송과 통신 융합기법)

그러나 본 발명은 실제로 그룹 통신을 구현함에 있어 사용자 편의에 의해 고려해야만 하는 사항들을 설명하고 있다.

본 발명에 의하면 단말기들이 그룹핑 하는 과정에서 다른 단말기들과 혼란이 생기는 방법을 방지할 수 있고 불과 수 초 이내에 그룹핑을 마칠 수 있게 된다. 그리고 단말기 간에 동기를 맞추기 위해 마스터를 찾는 과정을 단순히 동기를 처음 제공한 원뿌리 단말기의 ID만 확인하는 방법으로 쉽게 처리할 수 있다.

또한 군, 경찰과 같은 특수 통신을 일반인들이 들을 수없도록 보호책을 강구하는 것을 단순한 버튼 조작만으로도 가능하게 하여 시스템의 구현이 매우 단순해지는 장점이 있다.

도 1은 장거리 협대역 그룹 통신과 근거리 광대역 그룹 통신의 공존 그림
도 2는 협대역 무선 통신과 광대역 무선 통신의 컨테이너 구조
도 3은 계층별 동기 우선 순위
도 4는 ID 체계에 의한 동기 우선 순위 제공 방법
도 5는 Grouping을 위한 제어 박스 구조
도 6는 동기 서열에 의해 동기를 잡는 과정의 적용 예.
도 7은 그룹 정보보호방안

본 발명은 네트워크를 이용한 사용자간의 소셜 네트워킹을 무선 방식을 이용하여 주변의 사용자들을 연결시켜주는 단말기간 직접 통신, 중계, 그룹 통신과 방송이 가능한 무선 소셜 네트워킹 네트워킹 방법 및 시스템 구성에 관한 기술(출원번호 10-2012-0011547)을 이용하여 단말기간 직접 통신에 의한 그룹통신 시스템을 구현하는 방법의 여러가지 실시 예를 구체적인 설계수치를 예를 들어가며 도면을 이용하여 상세히 설명하였다.

예를 들면 사용자 간의 간섭을 제거하기 위하여 모든 기기간의 시간 동기를 맞추기 위해 동기 서열을 정하는 방법에 있어 ID 체계를 동기 서열을 고려하여 미리 정해 줌으로 간단하게 동기를 잡을 수 있는 방법과, 그룹 통신을 위해 기기간 그룹핑을 실시할 때 관련없는 기기가 잘못 그룹핑되는 것을 방지하기 위해 저출력의 동기 전달 제어 신호 슬롯(제어박스)을 만들어 근접한 기기들만 그룹핑이 되게 하는 방법과, 많은 기기들이 그룹핑할 대 시간이 오래 걸리는 것을 방지하기 위해 그룹핑을 하는 동안에는 근접 동기 제어 박스를 사용하여 그룹핑 시간을 줄일 수 있는 방법과, 사용자 인터페이스가 없는 단순한 헬멧 무전기와 같은 기기에서도 랜덤번호를 발생하여 통화 정보를 보호할 수 있는 방법들을 소개하였다.

본 발명을 설명하는 과정에서 이해를 돕기 위해 도면에서 구체적인 수치를 제시하였으나 본 발명의 개념은 제시된 수치로 제한되지 않고 폭 넓게 적용될 수 있다. 그러므로 본 발명은 상기한 특정 실시 예에 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 수정 및 변형하여 실시할 수 있는 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부되는 특허청구범위에 속하는 것이라면 본 발명에 포함되는 것임은 자명할 것이다.

NFBB : Near Field Beacon Box MSB :Most Significant Bit
FSBB : Fast Synchronization Beacon Box

Claims (7)

1. 단말기들이 별도의 인프라 도움없이 단말기들간의 프로토콜만으로 그룹통신을 구현하기 위해 단말기 간에 그룹통신을 위해 필요한 초기화정보(주파수, 그룹코드, 스캔코드 등)를 주고 받기 위해, 그룹핑을 원하는 마스터와 슬레이브가 동시에 그룹핑 버튼을 눌러 그룹핑을 행하는 과정에서 그룹핑을 원하지 않는 임의의 단말기가 우연히 같은 시간에 그룹핑 버튼을 눌러 잘못 그룹핑이 되는 것을 방지하기 위해, 출원번호 10-2012-0091879 (2012.08.22; 컨테이너 구조의 무선 네트워크 프로토콜을 이용한 근거리 방송과 통신 융합기법)에서 근접한 기기간에만 동기가 가능도록 만든 NFBB(Near Field Beacon Box) 근접 동기 개념을 이용하여. 그룹핑을 원하는 마스터와 슬레이브가 서로 가까이 있을 때만 그룹핑이 이루어져서 그룹핑을 원하지 않는 단말기가 우연히 그룹핑이 되는 것을 방지한 무선 그룹 통신 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 그룹핑 과정에서 마스터와 슬레이브가 하나씩 그룹핑하여 모든 슬레이브가 그룹핑 과정을 진행하여 모든 슬레이브가 그룹핑 과정이 끝나야 전체 기기의 그룹핑이 완료된다. 이 과정에서 상기 근접 동기 신호 NFBB 하나에 하나의 슬레이브만 그룹핑이 되므로 다음 NFBB가 나타날 때까지 시간 지연이 발생하므로 상기 출원번호 10-2012-0091879 (2012.08.22; 컨테이너 구조의 무선 네트워크 프로토콜을 이용한 근거리 방송과 통신 융합기법)에서.사용하는 동기 박스 중에 그룹핑 과정에서는 사용할 필요가 없는 제어박스들을 그룹핑 과정 동안에만 모두 근접동기 제어박스로 만들어 그룹핑 시간을 단축시킨 무선 그룹 통신 시스템.
3. 그룹통신을 진행함에 있어 모든 기기들이 마스터를 중심으로 동기를 유지하고 그룹이 공유할 수 있는 정보를 제어 통제할 수 있는 마스터가 꼭 필요하다.
   그러나 그룹핑 과정이 마스터가 정해지지 않은 상태에서 자동으로 진행되는 응용분야도 있고 설혹 마스터가 정해져 그룹핑이 이루어진 상황에서도 마스터가 갑자기 고장이 나거나 그룹에서 이탈하여 마스터를 신속히 정해야 하는 상황이 있다.
   이 때 동기 서열이 높은 기기를 각각의 기기가 갖고 있는 고유번호를 통해 신속히 알 수 있도록 고유번호 체계의 앞부분에 통신영역의 크기, 기기의 고정 상태와 이동 상태등 동기 서열을 가늠할 수 있는 정보를 표시하고 뒤 부분에 기존의 일련번호를 붙여 사용하므로 기기의 고유번호만 보면 즉각적으로 동기 서열을 정하여 동기를 맞추어야 하는 마스터를 결정할 수 있는 무선 소셜 그룹통신 시스템의 고유번호 체계.
4. 제3항에 있어서,
   기존에 WiFi와 Bluetooth에서 사용하고 있는 EUI-48 고유번호 체계를 상기 "기기의 고유번호만 보면 즉각적으로 동기 서열을 정하여 동기를 맞추어야 하는 마스터를 결정할 수 있는 무선 소셜 그룹통신 시스템의 고유번호 체계" 내에 포함시키기 위해 고유번호 앞부분 8bit는 모두 '1'로 세팅하고 그 뒤에 EUI-48에서 사용하는 24bit OUI(Organizational Unique Identifier)를 놓고 그 뒤에 다시 8bit 길이는 모두 '1'로 세팅하고 마지막으로 그 뒤에 24bit 길이의 EI(Extention Identifier)를 붙임으로 전체적으로 64bit 길이의 고유번호를 갖는 무선 소셜 그룹통신 시스템의 고유번호 체계.
5. 제4항에 있어서,
   상기 '48bit EUI-48 고유번호 체계'를 상기 '64bit 길이의 고유번호를 갖는 무선 소셜 그룹통신 시스템의 고유번호 체계'에 포함시켜 사용함에 있어. 상기 중간에 삽입한 8bit 길이의 고정된 '1' 값을 상기 24bit OUI를 28bit OUI로 확장하고 상기 24bit EI를 28bit EI로 확장하거나, 상기 24bit OUI는 그대로 두고 상기 24bit EI를 40bit EI로 확대하여 기존의 48bit EUI-48 체계의 활용 범위를 확대시킨 64bit 길이의 고유번호를 갖는 무선 소셜 그룹통신 시스템의 고유번호 체계.
6. 제 1항에 있어서,
   경찰,군,재난요원들의 헬멧 무전기와 같이 그룹통신을 원하는 기기들이 아무런 사용자 인터페이스 장치가 없이 단순한 그룹핑 버튼만 있는 상황에서 그룹통신 내용을 다른 외부기기들에게 누출되지 않는 정보보호 수단을 상기 그룹핑 과정에서 얻을 수 있도록,
   상기 그룹핑 과정에서 상기 마스터가 그룹핑 버튼을 누를 때 임의의 랜덤 넘버를 생성하여 그룹핑에 참여한 상기 슬레이브들에게 전파하여, 상기 생성된 정보보호 코드로 전송하는 정보를 인코딩하는 방법으로 단순한 버튼 조작만으로 그룹통화 내용을 보호할 수 있는 무선 소셜 그룹통신 시스템.
7. 제 1항에 있어서,
   광대역 근거리 그룹 통신과 협대역 장거리 그룹통신이 동일한 프로토콜 구조를 사용하며 상호간에 간섭이 발생하지 않도록 동일한 시간 길이의 컨테이너를 사용하기 위해,
   도 2에서와 같이 컨테이너 시간 길이를 4msec로 만들어 16개의 제어 박스를 포함하고 있는 컨테이너들로 이루어진 광대역 그룹통신을 위한 64msec 길이의 패키지를 정의하고,
   협대역 장거리 무선통신에서는 제어박스 하나에 컨테이너 하나를 배정하여 제어용 컨테이너를 만들고 제어용 컨테이너를 사용자용 컨테이너 4개마다 하나씩 넣어 5개의 컨테이너가 20msec가 되도록 만들어 음성 압축 코덱의 20msec 주기와 맞추어 4개의 음성 채널을 넣을 수 있도록 하고,
   이와 같이 20msec 주기에 제어 컨테이너 하나에 사용자 컨테이너 4개로 만들어지 5개 컨테이너를 하나의 묶음으로 하고 이러한 5개 컨테이너 묶음을 16개를 모아 기존의 광대역에서 사용한 프로토콜과 동일한 제어박스 구조가 되게 하면 320msec 길이의 Vessel이 되어,
   4msec 길이의 80개의 컨테이너로 이루어진 320msec Vessel이 협대역 무선기기의 제어 박스 한 주기를 포함하고 64msec 길이의 광대역 무선기기의 제어 박스 5개 (패키지)를 포함하게 하여,
   4msec 길이의 동일한 컨테이너 크기로 만들어진 320msec 길이의 Vessel 구조로 광대역 근거리 무선통신과 협대역 장거리 무선 통신이 동일한 프로토콜을 사용하면서도 상호간의 간섭이 전혀 없는 것을 특징으로 하는 프레임 구조.

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