KR20160038397A

KR20160038397A - 무선 네트워크 시스템 및 무선 네트워크 시스템 운용방법

Info

Publication number: KR20160038397A
Application number: KR1020140131438A
Authority: KR
Inventors: 최병혁; 서정수
Original assignee: 주식회사 솔루엠
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2016-04-07
Also published as: EP3002970A1; US20160095113A1

Abstract

게이트웨이들 각각의 이격거리를 고려하여 타임슬롯을 분배하고, 이 타임슬롯에 의하여 정의되는 순서에 따라 게이트웨이들과 앤드단말들이 무선통신을 수행하는 무선 네트워크 시스템이 개시된다.
또한, 검출된 무선환경 지표를 이용하여 채널을 결정할 수 있으며, 현재 사용중인 채널의 간섭 정도를 평가하고, 간섭이 과도할 경우, 현재 사용중인 채널을 제외한 나머지 채널 중에서 무선환경 지표가 가장 좋은 채널로 채널을 변경하여 무선통신을 수행할 수 있다.

Description

무선 네트워크 시스템 및 무선 네트워크 시스템 운용방법{WIRELESS NETWORK SYSTEM AND OPERATING METHOD THEREOF}

본 발명의 일실시예는 무선 네트워크 시스템에 관련된다.

유통매장 등 일정한 공간 내에 상당 수의 물품을 전시하고 판매하기 위하여 상품의 정보와 가격을 표시해주는 라벨이 사용되고 있다.

일반적으로 가격 표시 라벨은 판매에 필요한 상품정보, 예를 들면 가격 및 할인정보를 종이에 직접 수기(手記)하거나 또는 이를 규격화된 형식에 맞추어 역시 종이에 인쇄하여 해당 상품이 진열된 부근에 부착하는 방식으로 사용되고 있다.

상기와 같은 종래의 방식은 일견 단순하고 간편하며, 저비용으로 구현될 수 있는 것처럼 보일 수 있으나, 대형화된 유통매장과 같이 수 만개 이상의 상품품목에 규격화된 형식이 사용되고, 그 가격의 변동이 수시로 발생하는 경우에는 기존 종이라벨 적용방식 만으로는 한계가 있다.

즉, 수 많은 상품품목 중 일부 품목의 가격변동이 발생하였을 때, 이를 간추려 내고 그 변동된 가격 등의 상품정보를 수기 또는 인쇄한 후 유통매장 내에 진열된 해당상품의 위치로 찾아가 라벨을 정정하거나 교체해 주어야 한다.

따라서, 상품의 가격 정보가 변경될 때마다 라벨의 정정 또는 교체를 위하여 작업인력이 소정의 시간을 투입해야 했다는 문제가 있었으며, 대형 유통매장의 속성상 이러한 문제를 개선할 필요성이 대두 되고 있다.

즉, 최소의 비용만으로 빠르고 정확하고 간편하게 상품정보를 바꿀 수 있는 수단을 개발할 필요가 발생하게 된 것이다.

최근 이러한 시장의 요구를 만족시키고자, 전자장치를 이용한 전자태그로 기존의 종이라벨을 대체하려는 시도가 진행되고 있으며, 특허문헌1 및 특허문헌2 등에 다수의 문헌에 관련 기술이 개시되어 있다.

관련 기술을 개발하고 있는 단체나 국가별 언어/문화적 차이에 따라 Electronic Shelf Label(ESL), Electronic Price Label(EPL), Electronic Information Label(EIL) 등 다양한 용어로 불리지만, 이는 라벨 및 전자태그를 인식하고 묘사하는 문화/언어적 차이에서 기인되는 것으로, 그 목적과 용도는 대동 소이하다.

이후 본 발명에서는 이를 한글표기로는 "전자태그"로, 영문표기로는 "ESL"로 지칭하고자 한다.

이러한 ESL 시스템 등의 무선 네트워크 시스템은 비슷한 주파수 대역을 공유하는 경우 혼선이나 간섭 등으로 인한 문제가 발생될 수 있는 바, 무선 통신을 수행할 채널을 결정하거나, 해당 채널을 이용하여 통신을 수행함에 있어서 다양한 측면에서 최적화를 위한 노력이 경주되고 있다.

미국공개특허공보 제2010-0205000호 미국공개특허공보 제2010-0106588호

본 발명의 일 측면은 간섭으로 인한 문제를 감소시키면서도 손쉽게 무선 네트워크를 구축할 수 있는 무선 네트워크 시스템을 제공할 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 무선 네트워크 시스템은 게이트웨이들 각각의 이격거리를 고려하여 타임슬롯을 분배하고, 이 타임슬롯에 의하여 정의되는 순서에 따라 게이트웨이들과 앤드단말들이 무선통신을 수행한다.

또한, 무선환경 지표를 검출하고, 검출된 무선환경 지표를 이용하여 채널을 결정할 수 있다.

또한, 현재 사용중인 채널의 간섭 정도를 평가하고, 간섭이 과도할 경우, 현재 사용중인 채널을 제외한 나머지 채널 중에서 무선환경 지표가 가장 좋은 채널로 채널을 변경하여 무선통신을 수행한다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 간섭으로 인한 문제가 완화되면서도 무선 네트워크 시스템을 구축하고 운용함에 있어서 관리자의 작업 부담이 경감될 수 있다는 유용한 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크 시스템을 개략적으로 보인 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크 시스템에 포함되는 게이트웨이의 일예를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 예시된 무선 네트워크 시스템에서 게이트웨이들이 통신을 수행하는 원리를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 타임슬롯을 분배하는 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크 시스템 운용방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 기술 등은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 함과 더불어, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공될 수 있다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도시의 간략화 및 명료화를 위해, 도면은 일반적 구성 방식을 도시하고, 본 발명의 설명된 실시예의 논의를 불필요하게 불명료하도록 하는 것을 피하기 위해 공지된 특징 및 기술의 상세한 설명은 생략될 수 있다. 부가적으로, 도면의 구성요소는 반드시 축척에 따라 그려진 것은 아니다. 예컨대, 본 발명의 실시예의 이해를 돕기 위해 도면의 일부 구성요소의 크기는 다른 구성요소에 비해 과장될 수 있다. 서로 다른 도면의 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 나타내고, 유사한 참조부호는 반드시 그렇지는 않지만 유사한 구성요소를 나타낼 수 있다.

명세서 및 청구범위에서 "제 1", "제 2", "제 3" 및 "제 4" 등의 용어는, 만약 있는 경우, 유사한 구성요소 사이의 구분을 위해 사용되며, 반드시 그렇지는 않지만 특정 순차 또는 발생 순서를 기술하기 위해 사용된다. 그와 같이 사용되는 용어는 여기에 기술된 본 발명의 실시예가, 예컨대, 여기에 도시 또는 설명된 것이 아닌 다른 시퀀스로 동작할 수 있도록 적절한 환경하에서 호환 가능한 것이 이해될 것이다. 마찬가지로, 여기서 방법이 일련의 단계를 포함하는 것으로 기술되는 경우, 여기에 제시된 그러한 단계의 순서는 반드시 그러한 단계가 실행될 수 있는 순서인 것은 아니며, 임의의 기술된 단계는 생략될 수 있고/있거나 여기에 기술되지 않은 임의의 다른 단계가 그 방법에 부가 가능할 것이다.

명세서 및 청구범위의 "왼쪽", "오른쪽", "앞", "뒤", "상부", "바닥", "위에", "아래에" 등의 용어는, 만약 있다면, 설명을 위해 사용되는 것이며, 반드시 불변의 상대적 위치를 기술하기 위한 것은 아니다. 그와 같이 사용되는 용어는 여기에 기술된 본 발명의 실시예가, 예컨대, 여기에 도시 또는 설명된 것이 아닌 다른 방향으로 동작할 수 있도록 적절한 환경하에서 호환 가능한 것이 이해될 것이다. 여기서 사용된 용어 "연결된"은 전기적 또는 비 전기적 방식으로 직접 또는 간접적으로 접속되는 것으로 정의된다. 여기서 서로 "인접하는" 것으로 기술된 대상은, 그 문구가 사용되는 문맥에 대해 적절하게, 서로 물리적으로 접촉하거나, 서로 근접하거나, 서로 동일한 일반적 범위 또는 영역에 있는 것일 수 있다. 여기서 "일 실시예에서"라는 문구의 존재는 반드시 그런 것은 아니지만 동일한 실시예를 의미한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성 및 작용효과를 더욱 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크 시스템(1000)을 개략적으로 보인 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크 시스템(1000)에 포함되는 게이트웨이의 일예를 설명하기 위한 도면이며, 도 3은 도 1에 예시된 무선 네트워크 시스템(1000)에서 게이트웨이들이 통신을 수행하는 원리를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 타임슬롯을 분배하는 일 예를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크 시스템(1000) 운용방법을 설명하기 위한 도면이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크 시스템(1000)은 서버(SV), 게이트웨이들(GW1~GW6), 앤드단말들(ED1~ED6)을 포함할 수 있다. 여기서, 서버(SV)와 게이트웨이들은 유선 또는 무선 통신망에 의하여 연결될 수 있으며, 게이트웨이들과 앤드단말들은 무선 통신망에 의하여 연결될 수 있다. 그리고, 앤드단말들은 각종 상품의 명칭, 가격, 유통기간 등 상품정보를 표시하는 기능을 수행할 수 있으며, 일 예로써, 전자 선반 레이블 장치(Electronic Shelf Lable; ESL) 등이 앤드단말로 사용될 수 있다.

ESL 시스템 등 무선 네트워크 시스템(1000)에서는 게이트웨이와 앤드단말 사이에서 IEEE 802.15.4 프로토콜(이하 “지그비 방식”이라 칭함)로 무선통신을 수행할 수 있는데, 이러한 지그비 방식에서는 2.4GHz 주파수 대역에서 5MHz의 대역폭을 갖는 16개의 채널 중 하나 이상을 선택하여 통신을 수행한다.

한편, 무선통신이 필요할 경우에만 앤드단말을 웨이크업 시키고, 통신이 필요하지 않은 경우에는 앤드단말이 슬립모드를 유지하도록 하여 전력 소모량을 감소시킬 수도 있다. 이때, 서로 다른 채널을 이용하여 앤드단말을 웨이크업 시키는 웨이크업 신호와, 업데이트용 데이터를 포함하는 데이터 신호가 송수신될 수 있다. 즉, 전술한 16개 채널 중 2개의 채널이 선택되고, 이중 한 채널은 웨이크업 신호의 송수신 용도로 사용되며, 다른 한 채널은 데이터 신호의 송수신 용도로 사용될 수 있다는 것이다. 이 경우, 웨이크업 신호의 송수신용 채널을 웨이크업 채널(WC)이라 칭하고, 데이터를 포함하는 신호의 송수신용 채널을 데이터 채널(DC)이라고 칭할 수 있다.

다른 한편으로, IEEE 802.11 프로토콜(이하 “와이파이 방식”이라 칭함)에서도 2.4GHz 대역이 사용되고 있다. 게다가 와이파이 방식은 지그비 방식에 비하여 전송신호의 파워가 약 10배 정도 강하다. 따라서, 지그비 방식의 통신채널과 와이파이 방식의 통신채널이 인접될 경우, 지그비 방식의 통신이 간섭을 받을 위험이 높아지게 된다. 이러한 점들을 고려하여, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크 시스템(1000)에서는, 채널 별 무선신호의 강도 등의 무선환경 지표를 검출하여 지그비 방식의 통신채널을 결정한다. 그리고, 이렇게 검출된 무선환경 지표를 이용하여 간섭 발생 가능성이 상대적으로 낮은 채널을 결정하고, 결정된 채널을 활용하여 통신을 수행할 수 있다. 다만, 이렇게 선정된 채널을 이용해서 지그비 방식의 통신을 수행하고 있었다고 할지라도, 지그비 방식의 통신채널과 인접된 채널을 이용하는 새로운 와이파이 통신 신호가 발생되면 지그비 방식의 통신이 큰 방해를 받게 되므로, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크 시스템(1000)에서는, 일정 수준 이상으로 간섭이 심화될 경우에 채널을 변경한다.

한편, 게이트웨이 한 개가 커버할 수 있는 앤드단말의 수에는 한계가 있다. 또한, 게이트웨이 한 개와 연결되는 앤드단말들의 수가 적을 수록 데이터의 업데이트 등이 더 신속하게 이루어질 수 있다. 다만, 게이트웨이의 수를 과도하게 증가시킬 경우, 비용, 에너지 소모 등 시스템 구축상의 부담이 가중될 수 있다. 따라서, 앤드단말들의 총 수량이나 무선통신신호를 약화시키는 장애물 등 각종 요인을 종합적으로 고려하여 게이트웨이의 수량 및 위치가 결정되도록 할 수 있다.

일실시예에서, 다수의 게이트웨이들은 동일한 채널을 이용해서 앤드단말들과 무선통신을 수행한다.

물론, 게이트웨이들 각각이 서로 다른 채널을 이용하여 데이터 통신을 수행할 수도 있으며, 그 결과 게이트웨이별로 트래픽이 분산되고, 한 게이트웨이와 앤드단말들 사이의 무선통신이 다른 게이트웨이와 앤드단말 사이의 무선통신에 의하여 간섭받는 문제가 감소될 수 있다. 그러나, 지그비 방식의 통신채널의 수가 증가되는 만큼 와이파이 방식의 통신채널과 중첩될 우려가 높아진다. 따라서, 다수의 게이트웨이들이 동일한 채널을 이용해서 앤드단말들과 무선통신을 수행함으로써 와이파이 방식의 통신채널과의 혼선을 감소시킬 수 있다.

일실시예에서, 각각의 게이트웨이들은 서로 다른 타임슬롯을 할당받아 무선통신을 수행할 수 있다. 여기서, 타임슬롯이란, 소정의 시간주기를 필요한 갯수 만큼 분할하여 생성되는 시간단위를 의미한다. 예컨대, 한 주기를 300초라고 가정하면, 이 300초의 시간을 20개의 타임슬롯으로 분할할 수 있으며, 이에 따라 한 타임슬롯은 15초씩의 지속시간을 가지게 된다. 즉, 1번 타임슬롯은 0~15초, 2번 타임슬롯은 15~30초, 20번 타임슬롯은 285~300초가 될 수 있다는 것이다.

도 1에는 한 주기의 시간을 20개의 타임슬롯으로 분할하고, 이렇게 분할된 타임슬롯을 게이트웨이들 각각에 할당한 경우가 예시되어 있다. 이에 따라, 동일한 채널을 활용하면서도, 한 게이트웨이와 앤드단말들 사이의 무선통신이 다른 게이트웨이와 앤드단말들 사이의 무선통신을 방해하는 현상을 감소시킬 수 있다.

일실시예에서, 웨이크업 채널에 대하여 타임슬롯을 분할하고, 게이트웨이 별로 다른 타임슬롯을 분배할 수 있다. 게이트웨이와 앤드단말 사이에서는 웨이크업 신호가 송수신된 후에 데이터 신호의 송수신이 이루어지는 것이 일반적이다. 따라서, 웨이크업 채널에 대하여 타임슬롯을 적용하면, 데이터 채널에는 별도의 타임슬롯을 할당하지 않더라도 게이트웨이 별로 순차적인 데이터 통신이 개시될 수 있다.

다만, 이 경우에는 서로 다른 게이트웨이들이 데이터 채널을 이용하는 시간이 중첩될 수 있다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크 시스템(1000)에서는 게이트웨이들 상호간의 이격거리를 고려하여 타임슬롯을 할당한다. 특히, 이격거리가 작은 게이트웨이들의 타임슬롯은 상대적으로 시간차가 커지도록 하고, 이격거리가 큰 게이트웨이들의 타임슬롯은 상대적으로 시간차가 적어지도록 한다.

따라서, 두 개의 게이트웨이들이 동일한 시간 동안 동일한 채널을 통해서 데이터를 송수신함에 있어서, 게이트웨이들이 가깝게 인접한 경우 보다는 게이트웨이들이 멀리 이격된 경우가 간섭 위험성이 감소된다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 웨이크업 채널이 복수의 타임슬롯들로 분할되고, 게이트웨이들의 배치관계에 따라 타임슬롯들이 분배될 수 있음이 이해될 수 있을 것이다. 도 1에 예시된 바와 같이, 제1 게이트웨이(GW1)와 제5 게이트웨이(GW5)가 최대로 이격되고 제1 게이트웨이(GW1)와 제2 게이트웨이(GW2)가 최소로 이격되게 배치된 경우에, 제1 게이트웨이(GW1)가 제1 타임슬롯(WU slot 1)을 분배 받았다면, 제5 게이트웨이(GW5)는 시간적으로 제1 타임슬롯(WU slot 1)과 인접된 제4 타임슬롯(WU slot 4)을 분배받는 반면, 제2 게이트웨이(GW2)는 제7 타임슬롯(WU slot 7)을 분배받을 수 있다. 이렇게 타임슬롯이 분배되면, 제1 게이트웨이(GW1)와 제1 앤드단말(ED1)이 데이터 채널(DC)을 통해서 제1 앤드단말(ED1)의 업데이트 등에 필요한 데이터를 송수신하는 시간과, 제5 게이트웨이(GW5)와 제5 앤드단말(ED5)이 데이터 채널(DC)을 통해서 제5 앤드단말(ED5)의 업데이트 등에 필요한 데이터를 송수신하는 시간이 가장 많이 중첩된다. 그러나, 제1 게이트웨이(GW1)와 제5 게이트웨이(GW5)는 거리상으로 멀리 이격되어 있기 때문에, 상호간의 간섭이 최소화된 상태로 수행될 수 있게 되는 것이다. 반면, 제1 게이트웨이(GW1)와 제2 게이트웨이(GW2)는 거리상으로 비교적 가깝게 배치되어 있기 때문에 동시에 무선통신을 수행할 경우 상호간의 간섭이 상대적으로 많이 발생될 수 있다. 따라서, 제1 게이트웨이(GW1)와 제2 게이트웨이(GW2)는 시간적으로 많이 이격된 타임슬롯을 분배받도록 함으로써 간섭으로 인한 문제를 감소시킬 수 있게 되는 것이다. 물론, 무선 네트워크 시스템(1000)에 구비된 게이트웨이가 제1 게이트웨이(GW1), 제2 게이트웨이(GW2), 제5 게이트웨이(GW5) 뿐이라면 제1 게이트웨이(GW1)에 제1 타임슬롯(WU slot 1), 제2 게이트웨이(GW2)에 제10 타임슬롯(WU slot 10), 제5 게이트웨이(GW5)에 제2 타임슬롯(WU slot 2)을 각각 분배함으로써 간섭 문제를 더 완화시킬 수도 있을 것이다. 그러나, 도 1에 예시된 바와 같이 제1 게이트웨이 내지 제6 게이트웨이(GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6)가 구비되는 등, 게이트웨이의 수량이 증가되면 타임슬롯이 어느정도 인접되는 것은 불가피하다. 도 3은 이처럼 제1 게이트웨이 내지 제6 게이트웨이(GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6)가 구비된 경우에, 본 발명의 일실시예에 따라 제1 타임슬롯 내지 제 16 타임슬롯(WU slot 1, WU slot 4, WU slot 7, WU slot 10, WU slot 12, WU slot 16)이 각각 분배된 경우를 예시하고 있다. 또한, 도 4는 게이트웨이가 20개인 경우 타임슬롯의 분배 방식을 개략적으로 예시하고 있다. 여기서, 도 4에 표시된 GW7 내지 GW20은 제7 내지 제20 게이트웨이를 나타낸다.

한편, 도시되지는 않았지만, 데이터 채널에 대하여 타임슬롯을 분할하고 게이트웨이별로 다른 타임슬롯을 분배할 수도 있다. 다만, 이 경우, 타임슬롯이 짧은 시간동안만 유지되면 데이터 통신에 소요되는 총 시간이 증가될 수 있다. 예컨대, 한 주기에 포함되는 타임슬롯 시간동안 필요한 데이터 통신을 완료하지 못한 경우 다음 주기에서 다시 데이터 통신을 시작해야 하므로, 필요한 데이터 통신을 완료하는데 소요되는 총 시간이 증가될 수 있다는 것이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크 시스템(1000)에 구비되는 게이트웨이들 중 적어도 한 게이트웨이는 통상적인 메모리(300)나 통신 모듈(200) 외에도 타임슬롯 분배부(110), 위치 연산부(120), 채널 결정부(130) 및 지표 검출부(140) 중 적어도 하나를 구비한다. 여기서, 타임슬롯 분배부(110), 위치 연산부(120), 채널 결정부(130) 및 지표 검출부(140)는 적어도 일부가 제어모듈(100)에 포함될 수 있다.

먼저, 타임슬롯 분배부(110)는 전술한 바와 같이 게이트웨이들 각각이 무선통신을 수행하는 시간, 특히 웨이크업 신호를 송수신하는 시간을 정의하는 타임슬롯을 분배하는 기능을 수행한다. 이때, 타임슬롯을 분배함에 있어서, 서로 가까운 게이트웨이들은 타임슬롯의 개시시간 사이의 차이가 커지도록 타임슬롯을 분배하고, 서로 멀리 이격된 게이트웨이들은 타임슬롯의 개시시간 사이의 차이가 상대적으로 작아지도록 타임슬롯을 분배한다. 여기서, 타임슬롯 분배부(110)는 위치 연산부(120)에서 도출된 게이트웨이들의 위치를 이용하여 타임슬롯을 분배할 수도 있다.

다음으로, 지표 검출부(140)는 수신신호 강도(Received Signal Strength Indication; RSSI), 단위시간당 신호 트래픽이 존재하는 시간의 비율(Utilization), 패킷 손실률(Packet Error Rate; PER)등의 무선환경 지표를 검출하는 기능을 수행한다.

또한, 위치 연산부(120)는 게이트웨이들 서로의 이격거리나 게이트웨이들의 위치를 도출하는 기능을 수행한다. 일실시예에서, 위치 연산부(120)는 도래각(Angle of Arrival; AOA)를 기반으로 위치 추정을 하는 알고리즘, Real Time Location System(RTLS) 등을 통해 게이트웨이 간의 위치관계를 도출할 수 있다.

다음으로, 채널 결정부(130)는 지표 검출부(140)에 의하여 검출된 무선환경 지표를 이용하여 채널들의 상태를 파악하고, 최적의 채널을 선택하는 기능을 수행할 수 있다. 또한, 채널 결정부(130)는 현재 이용중인 채널의 상태가 일정수준 이하로 악화되면, 나머지 채널 중 상태가 좋은 채널로 통신 채널을 변경하는 기능을 수행할 수도 있다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크 시스템(1000)은 다음과 같은 순서에 따라 운용될 수 있다.

먼저, 무선 네트워크 시스템(1000)이 구축될 공간의 형상이나 면적, 앤드단말이 배치되어야 할 위치 등을 고려하여 앤드단말들 및 게이트웨이들이 설치된다.

본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크 시스템(1000)은 게이트웨이들과 앤드단말들이 배치된 상태에서 무선환경 지표를 검출한다(S110).

본 과정에서 검출되는 무선환경 지표로는 전술한 RSSI, Utilization 등을 들 수 있다. 그리고, 이러한 지표의 검출은 전술한 지표 검출부(140)의 주도 하에 수행될 수 있다.

여기서, RSSI 값은 2.4GHz 대역의 16개 채널에 대하여 각 채널 별로 시간당 평균값이 검출될 수 있다. 이에 따라, 각 채널에 존재하는 무선신호의 세기에 관한 정보가 수집될 수 있으며, 이 정보는 채널의 상태를 판단하는 지표로 활용될 수 있다. 예컨대, 어떤 채널의 시간당 평균 RSSI값이 크다면, 해당 채널을 이용하여 게이트웨이와 앤드단말 사이의 통신을 수행할 경우 간섭이 상대적으로 많이 발생될 위험이 있다고 평가할 수 있다. 반대로, 시간당 평균 RSSI값이 작다면 간섭 발생 위험성이 상대적으로 낮아진다고 평가할 수 있다.

또한, Utilization은 단위시간당 각 채널에 통신 트래픽이 존재하는 시간의 비율을 의미하며, 채널의 에너지 레벨 또는 RSSI값이 소정의 기준 값 이상인 시간을 측정하는 방식으로 도출될 수 있다. 예컨대, 해당 채널을 이용하여 무선통신이 이루어지고 있다면 에너지 레벨 또는 RSSI 값이 일정수준 이상으로 높을 것이며, 그 상태가 단위시간, 예를 들면 1시간 동안 몇 분을 유지하는지를 측정함으로써 Utilization 값을 도출할 수 있다는 것이다. 이렇게 도출된 Utilization이 크다면 해당 채널이 이미 다른 시스템 등에서 활용되고 있다고 해석될 수 있다. 다만, Utilization 값을 도출하는 목적은 해당 채널의 이용상태를 체크하는 것이므로 통신신호 패킷을 복호화 할 필요까지는 없다.

다음으로, 전술한 위치 연산부(120)를 이용하여 게이트웨이들 상호간의 이격거리 또는 위치를 도출한다(S120).

다음으로, 게이트웨이들 각각과 앤드단말들 각각이 네트워크를 구성하고 통신을 수행한다(S130).

이때, 전술한 채널 결정부(130)는 무선환경 지표를 이용하여 최적의 채널을 결정하고, 이렇게 결정된 채널을 이용하여 네트워크가 구성될 수 있다. 여기서, 최적의 채널이란 다른 디바이스들이 해당 채널을 이용하여 송수신하는 무선통신 신호가 가장 적게 존재하는 채널을 의미할 수 있다. 예컨대, 앞서 도출된 시간당 평균 RSSI값 및 Utilization 값이 낮을 수록 해당 채널이 최적의 채널이 될 가능성이 높아진다.

일실시예에서, 채널 별 시간당 평균 RSSI값 및 Utilization값에 대하여 평점을 부여할 수 있다. 본 발명의 일실시예에 따른 무선 네트워크 시스템(1000)은 지그비 방식의 통신을 수행할 수 있는데, 이 경우 2.4GHz 대역의 16개 채널에 대하여 RSSI, Utilization을 측정하게 되는 바, 각각 1점부터 16점 까지의 평점을 부여할 수 있다. 즉, 도출된 시간당 평균 RSSI값이 작을수록 높은 점수를 주고, 반대로 클수록 낮은 점수를 줄 수 있다. 이는 Utilization의 경우에도 동일하게 적용될 수 있다.

또한, RSSI값과 Utilization값의 영향력을 고려하여 가중치를 부여할 수도 있다. 즉, 최적 채널을 도출함에 있어서 RSSI보다 Utilization이 미치는 영향이 크다면 Utilization 값에 큰 가중치를 곱한 후 RSSI값과 합산함으로써 최종 평점을 구할 수 있다. 예컨대, 0.4*(RSSI값에 따른 평점) + 0.6*(Utilization값에 따른 평점)으로 최종 평점을 구할 수 있다는 것이다.　

한편, 시간당 평균값을 도출함에 있어서, 24시간 전체에 대한 측정값으로 평균값을 구할 수 있다. 다만, ESL 시스템 등 무선 네트워크 시스템(1000)의 무선통신이 주로 수행되는 시간대는, 무선 네트워크 시스템(1000)이 구축된 매장 등의 개장시간과 연계될 수 있다. 예컨대, 개장시간이 오전 9시부터 오후 9시까지라면, 오전 7시부터 오후 11시까지 무선 통신이 가장 활발하게 이루어진다고 볼 수 있다는 것이다. 따라서, 채널 별 시간당 평균 RSSI값 및 Utilization값을 도출함에 있어서 오후 11시부터 오전 6시까지의 검출 값은 배제함으로써 무선환경 지표의 평가 신뢰도를 향상시킬 수 있다.

위와 같은 방식으로 채널 별 평점이 도출되면, 평점이 큰 채널에 높은 우선순위를 부여하고, 평점이 작은 채널에 낮은 우선순위를 부여할 수 있다. 그리고, 우선순위가 가장 높은 채널을 선택하여 네트워크를 구성할 수 있다.

일실시예에서, 네트워크 구성 시 게이트웨이들 각각이 웨이크업 신호 송수신에 활용할 타임슬롯을 분배할 수 있다. 즉, 전술한 타임슬롯 분배부(110)가 게이트웨이들 상호간의 이격거리를 반영하여 타임슬롯을 분배하고, 게이트웨이들은 이렇게 분배된 타임슬롯에 의하여 정의된 시간에 순차적으로 웨이크업 신호를 송수신함으로써 무선 네트워크 시스템(1000) 내부에서의 간섭을 감소시킬 수 있다.

이상과 같은 과정을 통해서 네트워크가 구성되면, 게이트웨이들 및 앤드단말들이 필요한 데이터를 송수신하여 앤드단말로 하여금 적절한 시기에 적절한 정보를 출력하도록 할 수 있게 되는 것이다.

한편, 무선 네트워크 시스템(1000)이 통신을 수행하는 동안에도 무선환경 지표가 계속 검출될 수 있다(S140). 본 과정에서는, 전술한 S110단계와 달리, PER, 간섭신호의 RSSI값 등이 검출된다.

여기서, PER을 통해서 현재 사용중인 채널의 간섭 정도를 평가할 수 있다. 즉, PER이 클수록 간섭이 심하다고 평가할 수 있다는 것이다.

또한, 간섭신호의 RSSI값은 게이트웨이와 앤드단말 사이에서 송수신되는 데이터를 포함하는 신호를 제외한 다른 신호에 의한 RSSI값을 의미할 수 있으며, 그 값이 클수록 간섭이 심하다고 평가할 수 있다.

이와 같이, PER 및 간섭신호의 RSSI값을 검출함으로써, 현재 사용중인 채널의 간섭상태를 평가하고, 현재 사용중인 채널의 간섭상태가 일정 기준 이하로 나쁘다고 판단되면 다른 채널로 통신채널을 변경함으로써 간섭을 완화시킬 수 있다. 여기서, 채널을 변경하는 변경조건으로써, 시간당 평균 PER이 30% 이상이고, 간섭신호의 RSSI값이 -80dBm보다 큰 경우를 채택할 수 있다.

일실시예에서, 채널 결정부(130)는 지표 검출부(140)에 의하여 검출된 무선환경 지표를 분석하고, 전술한 변경조건에 해당하는지를 모니터링한다(S151). 그리고, 변경조건에 해당될 경우 채널 변경절차를 개시한다. 이때, 변경될 타겟 채널은 전술한 채널 별 우선순위를 이용하여 선정될 수 있다. 만약, 현재 채널을 제외하고 우선순위가 가장 높은 채널이 복수로 존재한다면(S153), 우선순위가 가장 높은 복수의 채널들 중에서 현재 채널과 주파수 차이가 가장 큰 채널로 변경한다. 반대로 우선순위가 가장 높은 채널이 하나라면 그 채널로 변경한다.

이후에는 변경된 채널을 이용하여 전술한 S130 단계로 피드백된다.

한편, 이렇게 채널 결정부(130)가 최적 채널 또는 변경 대상 채널을 선정하게 되면, 게이트웨이 단에서 자동으로 채널을 변경하고 타임슬롯을 분배하여 무선통신을 재개하는 과정이 자동으로 수행될 수 있다. 다른 한편으로는, 선정된 채널을 관리자에게 통보하여 관리자로 하여금 채널을 수동으로 결정하도록 할 수도 있다. 여기서, 전술한 타임슬롯 분배부(110), 위치 연산부(120), 채널 결정부(130), 지표 검출부(140) 등은 게이트웨이들 중 선택되는 적어도 한 게이트웨이에 구현될 수 있으며, 이러한 게이트웨이를 마스터 게이트웨이라 칭할 수 있다. 지표 검출부(140)는 가급적 다수의 게이트웨이들에 구비되는 것이 좋지만, 타임슬롯 분배부(110), 위치 연산부(120) 및 채널 결정부(130)는 마스터 게이트웨이에만 구비되도록 함으로써 정보 수집 및 공유는 복수의 게이트웨이들이 담당하도록 하면서도 최종 결정만 마스터 게이트웨이가 수행하도록 할 수 있다. 이에 따라, 다수의 게이트웨이들이 불필요하게 고사양의 부품들을 구비해야 함에 따른 리소스 낭비를 감소시킬 수 있다.

이에 따라, ESL 시스템 등의 무선 네트워크 시스템(1000)을 구축하거나 유지보수를 함에 있어서, 관리자가 현장에서 직접 수행하지 않더라도 최적의 통신채널을 결정하고 간섭 발생시에도 신속하게 대응할 수 있으므로, 무선 네트워크 시스템(1000)을 저렴한 비용으로 효과적으로 운용할 수 있게 된다.

1000 : 무선 네트워크 시스템
SV : 서버
GW1, GW2, GW3, GW4, GW5, GW6 : 게이트웨이
ED1, ED2, ED3, ED4, ED5, ED6 : 앤드단말
100 : 제어모듈
110 : 타임슬롯 분배부
120 : 위치 연산부
130 : 채널 결정부
140 : 지표 검출부
200 : 통신 모듈
300 : 메모리

Claims

게이트웨이들과 앤드단말들을 포함하는 무선 네트워크 시스템에 있어서,
상기 게이트웨이들 각각이 무선통신을 수행하는 타임슬롯들을 분배하는 타임슬롯 분배부;
를 포함하되, 상기 타임슬롯 분배부는,
상기 게이트웨이들 각각의 이격거리가 가까울수록 상기 타임슬롯들의 시작점 사이의 시간차가 길어지도록 상기 타임슬롯들을 분배하는
무선 네트워크 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 게이트웨이들 각각의 위치를 도출하는 위치 연산부;를 더 포함하고,
상기 타임슬롯 분배부는 상기 위치 연산부가 도출한 상기 게이트웨이들 각각의 위치를 고려하여 상기 타임슬롯들을 분배하는
무선 네트워크 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 위치 연산부는,
도래각(Angle of Arrival; AOA)를 기반으로 위치 추정을 하는 알고리즘 및 Real Time Location System(RTLS) 중 적어도 하나를 이용하여 게이트웨이의 위치를 도출하는
무선 네트워크 시스템.
청구항 1에 있어서,
각각의 채널에 대한 수신신호 강도(Received Signal Strenth; RSSI) 및 각각의 채널에서 단위시간당 송수신 트래픽(Tx/Rx Traffic)이 존재하는 시간의 비율(Utilization) 중 적어도 하나를 검출하는 제1 지표 검출부를 더 포함하는
무선 네트워크 시스템.
청구항 4에 있어서,
상기 제1 지표 검출부가 검출한 결과를 이용하여 상기 게이트웨이들과 상기 앤드단말들이 무선통신을 수행할 채널을 결정하는 채널 결정부;를 더 포함하는
무선 네트워크 시스템.
청구항 5에 있어서,
현재 사용중인 채널의 패킷 에러율(Packet Error Rate; PER) 및 현재 사용중인 채널의 간섭신호 RSSI값 중 적어도 하나를 검출하는 제2 지표 검출부를 더 포함하며,
상기 채널 결정부는, 상기 제2 지표 검출부가 검출한 결과를 이용하여 현재 사용중인 채널의 변경 필요 여부를 판단하는
무선 네트워크 시스템.
제1 타임슬롯의 시작점부터 제1 앤드단말과 무선통신을 개시하는 제1 게이트웨이;
제2 타임슬롯의 시작점부터 제2 앤드단말과 무선통신을 개시하며, 상기 제1 게이트웨이와 제1 거리만큼 이격되는 제2 게이트웨이; 및
제3 타임슬롯의 시작점부터 제3 앤드단말과 무선통신을 수행하며, 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리만큼 상기 제1 게이트웨이로부터 이격되는 제3 게이트웨이;
를 포함하며,
상기 제1 타임슬롯의 시작점과 상기 제2 타임슬롯의 시작점 사이의 간격은 상기 제1 타임슬롯의 시작점과 상기 제3 타임슬롯의 시작점 사이의 간격보다 큰
무선 네트워크 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 제1 게이트웨이, 상기 제2 게이트웨이, 상기 제3 게이트웨이는 동일한 채널을 통해서 앤드단말들과 무선통신을 수행하는
무선 네트워크 시스템.
청구항 8에 있어서,
상기 제1 게이트웨이, 상기 제2 게이트웨이 및 상기 제3 게이트웨이들 상호간의 이격거리를 도출하는 위치 연산부를 더 포함하는
무선 네트워크 시스템.
청구항 9에 있어서,
상기 위치 연산부에 의하여 도출된 이격거리들 각각에 따라 상기 제1 타임슬롯, 상기 제2 타임슬롯 및 상기 제3 타임슬롯을 분배하는 타임슬롯 분배부를 더 포함하는
무선 네트워크 시스템.
청구항 7에 있어서,
각각의 채널에 대한 수신신호 강도(Received Signal Strenth; RSSI), 각각의 채널에서 단위시간당 송수신 트래픽(Tx/Rx Traffic)이 존재하는 시간의 비율(Utilization) 및 현재 사용중인 채널의 패킷 에러율(Packet Error Rate; PER) 중에서 선택되는 적어도 하나의 무선환경 지표를 검출하는 지표 검출부를 더 포함하는
무선 네트워크 시스템.
청구항 11에 있어서,
상기 무선환경 지표에 따라 통신에 사용할 무선통신 채널을 결정하는 채널 결정부를 더 포함하는
무선 네트워크 시스템.
청구항 12에 있어서,
상기 채널 결정부는,
상기 무선환경 지표가 미리 정해진 범위를 벗어날 경우 현재 사용중인 무선통신채널이 간섭상황인 것으로 판단하는
무선 네트워크 시스템.
청구항 13에 있어서,
상기 채널 결정부는,
현재 사용중인 무선통신 채널이 간섭상황인 것으로 판단된 경우에 상기 수신신호 강도의 시간당 평균값 및 상기 단위시간당 송수신 트래픽이 존재하는 시간의 비율 중 적어도 하나가 가장 낮은 채널을 변경대상 채널로 선정하는
무선 네트워크 시스템.
복수의 채널들 중 선택되는 한 채널을 이용하여 게이트웨이들과 앤드단말들이 무선통신을 수행하는 무선 네트워크 시스템을 운용하는 무선 네트워크 시스템 운용방법에 있어서,
상기 게이트웨이들 사이의 이격거리를 도출하는 단계; 및
상기 게이트웨이들이 상기 채널을 이용하는 시간을 정의하는 타임슬롯을 분배하는 단계;
를 포함하되,
상기 타임슬롯을 분배하는 단계에서는,
상기 게이트웨이들 각각의 이격거리가 가까울수록 상기 타임슬롯들의 시작점 사이의 시간차가 길어지도록 상기 타임슬롯이 분배되는
무선 네트워크 시스템 운용방법.
청구항 15에 있어서,
무선환경 지표를 검출하는 단계; 및
상기 무선환경 지표를 기준으로 통신에 사용될 채널을 결정하는 단계;
를 더 포함하는
무선 네트워크 시스템 운용방법.
청구항 16에 있어서,
상기 무선환경 지표는 현재 사용중인 채널의 패킷 에러율(Packet Error Rate; PER) 및 현재 사용중인 채널의 간섭신호 RSSI값 중 적어도 하나를 포함하며,
상기 패킷 에러율 및 상기 현재 사용중인 채널의 간섭신호 RSSI값 중 적어도 하나가 미리 정해진 값보다 커지면 현재 사용중인 채널을 제외한 다른 채널로 채널을 변경하는 단계;
를 더 포함하는
무선 네트워크 시스템 운용방법.