KR20180043633A - Tdm 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Tdm 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20180043633A
KR20180043633A KR1020160136589A KR20160136589A KR20180043633A KR 20180043633 A KR20180043633 A KR 20180043633A KR 1020160136589 A KR1020160136589 A KR 1020160136589A KR 20160136589 A KR20160136589 A KR 20160136589A KR 20180043633 A KR20180043633 A KR 20180043633A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
node
access point
nodes
channel
wireless
Prior art date
Application number
KR1020160136589A
Other languages
English (en)
Inventor
최상원
최중한
백승준
Original Assignee
(주)에어포인트
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)에어포인트 filed Critical (주)에어포인트
Priority to KR1020160136589A priority Critical patent/KR20180043633A/ko
Publication of KR20180043633A publication Critical patent/KR20180043633A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W40/00—Communication routing or communication path finding
    • H04W40/02—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing
    • H04W40/22—Communication route or path selection, e.g. power-based or shortest path routing using selective relaying for reaching a BTS [Base Transceiver Station] or an access point
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
    • H04J3/00—Time-division multiplex systems
    • H04J3/16—Time-division multiplex systems in which the time allocation to individual channels within a transmission cycle is variable, e.g. to accommodate varying complexity of signals, to vary number of channels transmitted
    • H04J3/1694—Allocation of channels in TDM/TDMA networks, e.g. distributed multiplexers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00—Television systems
    • H04N7/18—Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

본 발명은 영상을 원격지까지 전달하기 위해 무선 중계 방식으로 무선 전송 거리를 확장하고 TDM(Time Division Multiplexing)방식으로 이루어진 무선 중계망 상의 다수의 채널을 통해 영상을 중계하기 위한, TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 복수의 노드에 동적으로 채널 정보를 할당하고, 상기 복수의 노드로부터 복수의 무선 전송 경로를 통하여 영상 데이터를 수신하는 액세스 포인트(AP); 및 상기 액세스 포인트로부터 할당받은 채널 정보를 이용하여 영상 데이터를 상기 복수의 무선 전송 경로를 통하여 전송하거나 중계하는 복수의 노드를 포함하되, 상기 채널 정보는, 상기 영상 데이터를 전송하거나 중계하기 위하여, 무선 전송 경로에서 TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로 복수의 채널과 타임 슬롯을 설정하여 할당하는 정보인 구성을 마련한다.
상기와 같은 시스템 및 그 방법에 의하면, 기존의 점대점 방식의 무선 CCTV의 한계(구현에 많은 복잡성이 초래되어 다수의 카메라 설치가 요구되는 무선망 환경에서의 운용이 제한됨)를 극복하고 다수의 카메라를 무선으로 관리할 수 있으며, 무선 전송 거리를 확장할 수 있다.

Description

TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법 { A wireless video transferring system based on Time Division Multiplexing and the method thereof}
본 발명은 영상을 무선으로 중계(Relay)하기 위한 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상을 원격지까지 전달하기 위해 무선 중계 방식으로 무선 전송 거리를 확장하고 TDM(Time Division Multiplexing)방식으로 이루어진 무선 중계망 상의 다수의 채널을 통해 영상을 중계하기 위한, TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
이하의 본 발명의 실시 예에서는 CCTV(Closed Circuit TV) 카메라에서 촬영된 영상을 다수의 무선 채널을 통해 중계하는 시스템 및 그 방법을 예로 들어 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것이 아님을 미리 밝혀둔다.
일반적으로, CCTV 시스템은 촬영된 영상을 전송하는 방식에 따라 유선 전송 방식과 무선 전송 방식으로 구분된다. 영상은 데이터 량이 방대하여 초기에는 대부분 유선통신 방식으로 전송하였으나, 최근에는 무선통신 기술의 발달로 설치 및 운용이 편리한 무선통신 방식으로 변화되고 있다.
무선 전송 방식에 있어서도 기존에는 관제 센터와 카메라 간 점대점 방식에 의한 전송이 주를 이루고 있었으나, 최근에는 IEEE802.11 계열의 무선랜(WLAN : Wireless Local Area Network) 표준이 상용화됨에 따라 IP(Internet Protocol) 기반의 개방형 프로토콜로 변경되고 있으며, 그에 따라 IP 카메라가 널리 사용되고 있다. 감시용으로 출시된 무선 CCTV 카메라는 아직도 점대점(point to point) 방식에 의한 전송 방식에 의존하고 있었으며, 출력을 높게 함으로써 원거리 전송을 구현하고 있다.
그러나 다수의 카메라 설치가 요구되는 무선망 환경에서는 관제 센터에서 하나의 액세스 포인트(AP : Access Point)를 통하여 다수의 카메라와 통신이 불가능하므로, 구현에 많은 복잡성이 초래되는 문제점이 있다. 예를 들어, 한국공개특허번호 제10-2009-0069491호로 공개된 "바이너리 CDMA 모뎀이 내장된 보안감시 카메라 시스템(2009년 07월 01일 공개)"이 이에 해당되며, 많은 카메라가 설치가 요구되는 무선망 환경에서는 운용이 제한되는 단점을 가지고 있다.
최근에는 IP 카메라를 이용하여 무선랜(WLAN) 또는 메시(mesh)형으로 연결하는 영상 전송 방식도 널리 사용되고 있으나, 통신망의 트래픽에 따른 변동폭이 심하여 만족할만한 서비스 품질(QoS : Quality of Service)을 보장받기 어려워 신뢰성이 요구되는 보안 감시용으로 사용하는 데는 많은 문제점을 가지고 있다. 예를 들어, 한국공개특허번호 제10-2010-0001347호로 공개된 "데이터 전송 범위가 증대되는 무선랜을 이용한 씨씨티브이 관리시스템(2010년 01월 06일 공개)"에는 다수의 CCTV 카메라를 무선랜에 접속하고 관제 센터로부터 가장 먼 거리의 CCTV 카메라로부터 가까운 방향으로 순차적으로 패킷을 멀티플렉싱하여 하나의 패킷으로 만들어 관제 센터로 전송하는 방식이 소개되어 있다. 그러나 이러한 방식도 데이터 패킷 통신에 의존하므로 전술한 바와 같이 서비스 품질(QoS)을 보장받기 어려우며, 패킷 통신의 한계로 인하여 지연(delay)에 민감한 특성을 가지고 있어 보안 감시 장비로 활용하기에는 한계를 보이고 있다.
IEEE802 계열의 무선랜(WLAN) 기술은 다양한 표준을 가지고 진화하고 있다. 초기에는 2.4G 대역의 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역을 사용하였으나, 전자오븐이나 블루투스 등 많은 산업용 기기와 공동 사용으로 인하여 주파수 사용이 매우 혼잡하여 현재는 5.8G 대역으로 이동되어 사용되고 있다. 변복조 방식도 초기에는 DSS 방식을 사용하였으나, 현재는 OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식을 사용하여 고속 통신을 제공함으로써, 고속의 서비스가 가능하다. IEEE 802.141는 5.8G 주파수 대역에서 20M 채널 대역폭을 가지고 6~54Mbps의 전송 속도를 지원하는 것으로 알려지고 있으나, 실제 전송 속도는 25Mbps 정도인 것으로 알려지고 있다. IEEE802.11P는 빠른 이동성을 가지는 차량의 안전 운행을 지원하기 위해 IEEE 802.141를 보완하여 제정된 표준이다. 이러한 IEEE802.11P 표준은 OFDM 방식의 10MHz 대역폭을 가지는 7개의 채널을 구성하여 접속에 필요한 시간을 최소화하여 긴급하고 짧은 메시지를 가급적 빨리 전달하려는 목표를 가지고 제정되었다. 따라서 CCTV 카메라 영상과 같이 데이터 량이 많고 고화질이 요구되는 스트리밍 서비스에는 적합하지 못한 단점이 있다.
따라서 상기와 같은 종래 기술은, 구현에 많은 복잡성이 초래되어 다수의 카메라 설치가 요구되는 무선망 환경에서의 운용이 제한되거나, 통신망의 트래픽에 따른 변동폭이 심하여 만족할만한 서비스 품질(QoS)을 보장받기 어렵고 지연에 민감하여 신뢰성이 요구되는 보안 감시용으로 사용하기 불가능하다. 또한, CCTV 카메라 영상과 같이 데이터 량이 많고 고화질이 요구되는 스트리밍 서비스에는 적합하지 못한 문제점이 있다.
한국 공개특허번호 제10-2009-0069491호(2009.07.01.공개) 한국 공개특허공보 제10-2010-0001347호(2010.01.06.공개)
이러한 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 무선 전송 거리를 무선 중계 방식으로 확장한 무선 중계망에서 다수의 채널을 통해 영상을 중계하는, TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
즉, 본 발명의 목적은 영상을 원격지까지 전달하기 위해 무선 중계 방식으로 무선 전송 거리를 확장하고, TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로 이루어진 무선 중계망 상의 다수의 채널을 통해 영상을 중계하는, TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 시스템은, TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법에 있어서, 복수의 노드에 동적으로 채널 정보를 할당하고, 상기 복수의 노드로부터 복수의 무선 전송 경로를 통하여 영상 데이터를 수신하기 위한 액세스 포인트(AP); 및 상기 액세스 포인트로부터 할당받은 채널 정보를 이용하여 영상 데이터를 상기 복수의 무선 전송 경로를 통하여 전송 및 중계하기 위한 상기 복수의 노드를 포함하되, 상기 채널 정보는, 채널 주파수에 TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로 복수의 채널과 타임 슬롯을 설정하여 할당하는 정보인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 다른 시스템은, 영상 무선 릴레이 시스템에 있어서, 복수의 노드에 동적으로 채널 정보를 할당하고, 상기 복수의 노드로부터 복수의 무선 전송 경로를 통하여 영상 데이터를 수신하기 위한 액세스 포인트(AP); 및 상기 액세스 포인트를 통하여 수신된 영상 데이터를 통하여 감시 영역을 관리하기 위한 관제 센터를 포함하되, 상기 복수의 무선 전송 경로는, 영상 데이터를 무선 중계 방식으로 전송 및 중계하고, 분리된 채널 주파수에 TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로 복수의 채널과 타임 슬롯을 설정하여 할당하는 정보인 것이 바람직하다.
상기 노드 각각은, 영상을 촬영하여 부호화하기 위한 촬영 수단; 및 상기 액세스 포인트(AP)로부터 할당받은 채널 정보를 이용하여 제어 데이터 및 영상 데이터를 중계 및 전송하기 위한 무선 전송 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 또 다른 시스템은, 영상 무선 릴레이 시스템에 있어서, 액세스 포인트로부터 할당받은 채널 정보를 이용하여 영상 데이터를 복수의 무선 전송 경로를 통하여 전송 및 중계하기 위한 복수의 노드를 포함하되, 상기 노드 각각은, 영상을 촬영하여 부호화하기 위한 촬영 수단; 및 상기 액세스 포인트(AP)로부터 할당받은 채널 정보를 이용하여 제어 데이터 및 영상 데이터를 중계 및 전송하기 위한 무선 전송 제어부를 구비하고, 상기 채널 정보는, 채널 주파수를 분리하고, 상기 분리된 채널 주파수에 TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로 복수의 채널과 타임 슬롯을 설정하여 할당하는 정보인 것이 바람직하다.
상기 영상 무선 릴레이 시스템은, 릴레이 홉수와 상기 촬영 수단의 수에 따라 하향 링크와 상향 링크 간의 시간 배분 비율을 조정할 수 있다.
상기 복수의 노드는, 상기 액세스 포인트로부터 최장 거리에 위치하여 자신보다 상기 액세스 포인트 측에 인접한 (N-1)번째 노드로 자신이 촬영한 영상 데이터를 전송하기 위한 N번째 노드(N은 자연수)와, 자신이 촬영한 영상 데이터와 상기 N번째 노드로부터 수신된 영상 데이터를 자신보다 상기 액세스 포인트 측에 인접한 (N-2)번째 노드로 전송 및 중계하기 위한 (N-1)번째 노드와, 상기 (N-1)번째 노드와 같이 동작하는 복수의 무선 중계 노드와, 자신이 촬영한 영상 데이터와 두 번째 노드로부터 수신된 영상 데이터를 상기 액세스 포인트로 전송 및 중계하기 위한 첫 번째 노드를, 상기 무선 전송 경로 각각에 구비할 수 있다.
상기 복수의 채널은, 하나의 CCH(Control CHannel)와 복수의 SCH(Service CHannel)를 포함할 수 있다.
상기 CCH는, C-CCH(Common Control CHannel)를 포함하고, 상기 복수의 SCH는, 복수의 C-SCH(Control Service CHannel)와 D-SCH(Data Service CHannel)를 포함할 수 있다.
상기 복수의 C-SCH와 D-SCH는, 각각 제어 인터벌(Control Interval)과 데이터 인터벌(Data Interval)로 구분할 수 있다.
상기 제어 인터벌과 상기 데이터 인터벌은, 상기 영상 무선 릴레이 시스템의 구성과 트래픽 양에 따라 시간 배분 비율이 조정되어 할당될 수 있다.
상기 액세스 포인트는, 상기 복수의 노드 중 하나 이상의 노드의 추가 또는 삭제에 따라 타임 슬롯을 재할당할 수 있다.
상기 복수의 무선 전송 경로는, 중계를 필요로 하지 않는 제 3 무선 전송 경로와, 1홉의 릴레이를 필요로 하는 제 2 무선 전송 경로와, 3홉의 릴레이를 필요로 하는 제 1 무선 전송 경로를 포함하여 복수 개의 통신 링크를 형성하고, 상기 액세스 포인트는, 상기 복수의 무선 전송 경로와 병렬로 연결되어 상기 복수의 노드와 상기 복수 개의 통신 링크를 통하여 통신할 수 있다.
상기 액세스 포인트는, 각 링크별 및 각 카메라별로 전용의 타임 슬롯을 할당할 수 있다.
상기 액세스 포인트는, 인접 링크의 품질 상태에 따라 상기 각 링크별 및 상기 각 카메라별로 전용의 타임 슬롯을 재할당하여 우회 경로를 설정할 수 있다.
상기 액세스 포인트는, 화질의 변화에 따라 상기 각 링크별 및 상기 각 카메라별로 전용의 타임 슬롯을 재할당하여 영상 데이터의 전송 처리량(throughput)을 조절할 수 있다.
상기 복수의 노드는, 상기 액세스 포인트로부터 할당받은 채널 정보에 따라 CCH와 SCH 간에 채널을 전환하면서 제어 데이터 및 영상 데이터를 중계 및 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 영상 무선 릴레이 방법에 있어서, (a) 액세스 포인트(AP)와 복수의 노드 간에 제어 채널(C-CCH)을 통해 노드 정보를 상호 교환하여 링크를 설정하는 단계; (b) 상기 액세스 포인트가 상기 복수의 노드에게 서비스 채널(SCH)과 타임 슬롯을 할당하는 단계; (c) 상기 복수의 노드가 상기 제어 채널(C-CCH)로부터 상기 서비스 채널(SCH)로 채널을 전환하는 단계; (d) 상기 액세스 포인트와 상기 복수의 노드가 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 절차를 수행하는 단계; 및 (e) 상기 복수의 노드가 상기 액세스 포인트로 영상 데이터를 전송 및 중계하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제어 채널과 상기 서비스 채널과 상기 타임 슬롯은, 채널 주파수에 TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로 설정된 채널과 타임 슬롯인 것이 바람직하다.
상기 (a) 단계에서는, 상기 액세스 포인트가 상기 복수의 노드와 복수 개의 통신 링크를 병렬로 설정할 수 있다.
상기 (b) 단계에서는, 상기 액세스 포인트가 상기 설정된 각 링크별 및 각 카메라별로 전용의 타임 슬롯을 할당할 수 있다.
상기 (b) 단계에서는, 상기 복수의 노드 중 하나 이상의 노드가 추가 또는 삭제됨에 따라 상기 액세스 포인트가 상기 타임 슬롯을 재할당할 수 있다.
상기 (a) 단계는, 상기 액세스 포인트와 상기 복수의 노드가 상기 제어 채널(C-CCH)로 튜닝하여 초기화되는 단계; 상기 복수의 노드 간에 상기 제어 채널(C-CCH)을 통해 노드 정보를 상호 교환하는 단계; 상기 액세스 포인트가 상기 제어 채널(C-CCH)을 통해 인접 노드를 탐색하는 단계; 및 상기 액세스 포인트가 상기 인접 노드를 인증하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시 예에서는, 상기 각 영상 무선 릴레이 방법을 실현시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법에 따르면, 기존의 점대점 방식의 무선 CCTV의 한계(구현에 많은 복잡성이 초래되어 다수의 카메라 설치가 요구되는 무선망 환경에서의 운용이 제한됨)를 극복하고 다수의 카메라를 무선으로 관리할 수 있으며, 무선 전송 거리를 확장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법에 따르면, 기존의 무선랜(WLAN)에서 제공되는 서비스의 한계인 지연(delay) 문제를 극복하고 서비스 품질(QoS)을 보장하는 무선 영상 통신망을 구축하여 보안 감시용으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법에 따르면, 케이블 설치에 의한 유선의 복잡성을 제거할 수 있고, 비용이 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법에 따르면, 무선 중계망 상의 무선 채널의 대역을 끊김 없이 연속적으로 이용할 수 있으며, 그에 따라 멀티미디어 서비스가 요구되는 멀티미디어 무선통신 서비스 시스템 구축에 널리 사용될 수 있다. 즉, CCTV 카메라 영상과 같이 데이터 량이 많고 고화질이 요구되는 스트리밍 서비스에도 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템에 대한 구성도,
도 2는 IEEE802.11P에서 정의한 CCH(Control CHannel)와 SCH(Service CHannel)의 구조도,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 CCH(제어 채널)와 SCH(서비스 채널)의 구조도,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 중계 노드의 링크 연결, 및 제어 인터벌과 서비스 인터벌의 타임 슬롯(Time Slot) 분할을 설명하기 위한 도면,
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 TDM 기반 영상 무선 릴레이 방법에 대한 전체 흐름도,
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 TDM 기반 영상 무선 릴레이 방법 중 중계 노드의 망 가입 과정에 대한 상세 흐름도,
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 TDM 기반 영상 무선 릴레이 방법 중 채널 할당 과정에 대한 상세 흐름도,
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 TDM 기반 영상 무선 릴레이 방법 중 영상 데이터 전송 및 중계 과정에 대한 상세 흐름도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체의 기재에 있어서 일부 구성요소들을 단수형으로 기재하였다고 해서, 본 발명이 그에 국한되는 것은 아니며, 해당 구성요소가 복수 개로 이루어질 수 있음을 알 것이다. 또한, 명세서 전체의 기재에 있어서 노드 수, 채널 수, 타임 슬롯 수 등은 이해를 도모하기 위해 임의로 제시하였으므로, 본 발명이 그에 국한되는 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 돕기 위하여 그 기술 요지를 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예는 다수의 CCTV 카메라가 원격에 설치되어 전달이 불가능한 CCTV 영상을 관제 센터까지 전달하기 위해 무선 중계 방식으로 무선 전송 거리를 확장하고, 무선 중계망을 TDM(Time Division Multiplexing)을 혼합하여 구축하며, 이렇게 구축된 무선 중계망 상의 다수의 채널을 통해 CCTV 영상을 중계한다.
이때, 본 발명의 실시 예에서는 고화질과 높은 서비스 품질(QoS)과 높은 신뢰성이 요구되는 보안 영상(감시 영역의 CCTV 영상)의 스트리밍 서비스를 지원하기 위해 IEEE802.141, IEEE802.11P를 수정하여 분리된 채널 주파수에 TDM 방식으로 다수의 채널과 타임 슬롯을 설정하여 무선 중계망을 구축함으로써, 무선 커버리지(무선 전송 거리)를 확장하여 고화질의 영상(CCTV 영상)을 무선으로 중계할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예는 CCTV 카메라와 무선 전송 제어부를 포함하는 N개의 노드가 무선 중계 방식으로 연결되어 무선 전송 거리를 확장하는 방식으로 CCTV 영상을 관제 센터까지 전송한다. 예를 들어, 관제 센터로부터 가장 먼 곳에 위치한 N번째 노드(종단 노드)가 자신보다 관제 센터 측에 인접한 (N-1)번째 노드로 자신의 CCTV 영상을 전송하고, 그러면 (N-1)번째 노드는 자신이 촬영한 CCTV 영상과 N번째 노드로부터 수신된 CCTV 영상을 멀티플렉싱하여 자신보다 관제 센터 측에 인접한 (N-2)번째 노드로 전송하는 방식으로 최종 목적지인 관제 센터까지 전송한다.
좀 더 구체적으로 살펴보면, 본 발명의 일실시 예에 따른 영상 무선 릴레이 시스템은, 무선 통신망을 제어하는 관제 센터 측의 액세스 포인트(AP)와; 영상을 촬영하기 위한 CCTV 카메라와 무선 중계 기능을 구비하고, 이전 노드로부터 수신한 CCTV 영상과 자신이 촬영한 CCTV 영상을 멀티플렉싱하여 액세스 포인트(AP) 측으로 중계 및 전송하기 위한 다수의 무선 중계 노드;를 포함하여 이루어지며, 다수의 무선 중계 노드가 감시가 필요한 감시 구역 내에 무선 중계 방식으로 연결된다.
여기서, 액세스 포인트(AP)는 각 노드에 채널을 할당하고 관리하며, 노드의 추가 또는 삭제 등 CCTV 카메라의 동작에 따라 동적으로 채널을 할당한다. 각 노드에 설치된 무선 전송 제어부는 액세스 포인트(AP)로부터 할당받은 채널을 사용하여 망 가입 절차에 따라 망에 가입하고, 제어 데이터 및 서비스 데이터를 중계 및 전송한다.
이때, 본 발명의 실시 예에서는 무선 중계 기능을 지원하기 위해 주파수 대역을 20MHz 간격의 I개(I는 자연수)의 채널로 분할하고, 전체 채널은 하나의 CCH(Control CHannel)와 다수의 SCH(Service CHannel)를 포함하여 이루어진다. CCH(Control CHannel)는 C-CCH(Common Control CHannel)를 포함하고, SCH는 다시 J개(J는 자연수)의 C-SCH(Control Service CHannel)와 D-SCH(Data Service CHannel)를 포함하는 타임 슬롯으로 이루어진다.
그리고 본 발명의 실시 예에서는 액세스 포인트(AP)로부터 노드 방향으로의 링크를 하향 링크(down link)라 하고, 노드로부터 액세스 포인트 방향으로의 링크를 상향 링크(up link)라 한다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 영상 무선 릴레이 시스템에 대한 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 관제 센터(100)는 각 경로를 통하여 수신된 CCTV 영상을 통하여 감시 영역을 관리하는 역할을 한다. 이때, 관제 센터(100) 내에 구비된 모니터링 시스템(102)은 각 경로를 통하여 수신된 CCTV 영상을 모니터링하는 역할을 수행한다. 이러한 관제 센터(100) 및 모니터링 시스템(102)은 공지 기술이므로, 여기서는 더 이상 상세히 설명하지 않기로 한다.
그리고 관제 센터(100)에는 하나의 액세스 포인트(AP, 101)가 연결되어 구비되어 있으며, 이 액세스 포인트(101)는 각 노드에 채널 정보(채널 및 타임 슬롯)를 할당하고, 할당된 채널을 관리하며, 노드의 추가 또는 삭제 등에 따라 동적으로 채널 정보를 할당하는 역할을 한다. 즉, 액세스 포인트(101)는 타임 슬롯을 효율적으로 사용하기 위하여 노드의 추가 또는 삭제 등에 따라 타임 슬롯을 재할당하는 기능을 수행한다. TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로 복수의 채널과 타임 슬롯을 설정하여 할당하는 정보를 나타낸다.
도 1에는 일 예로 3개의 무선 전송 경로(경로 1, 경로 2, 경로 3)가 도시되어 있다. 그 중에서 릴레이(Relay, 중계)를 필요로 하지 않는 경로 3에는 1개의 노드 7(170)이 구비되어 있고, 1홉의 릴레이를 필요로 하는 경로 2에는 2개의 노드 5,6(150, 160)이 직렬로 연결되어 있으며, 3홉의 릴레이를 필요로 하는 경로 1에는 4개의 노드 1,2,3,4(110, 120, 130, 140)가 직렬로 연결되어 있다. 이를 액세스 포인트(101)의 연결 관점에서 살펴보면 3개의 무선 전송 경로가 병렬로 연결되어 있는 구조를 가진다.
이때, 노드 7(170)에는 CCTV 카메라(172)와 무선 전송 제어부(171)가 구비되어 있고, 노드 5,6(150, 160)에도 각각 CCTV 카메라(152, 162)와 무선 전송 제어부(151, 161)가 구비되어 있으며, 노드 1,2,3,4(110, 120, 130, 140)에도 각각 CCTV 카메라(112, 122, 132, 142)와 무선 전송 제어부(111, 121, 131, 141)가 구비되어 있다. 여기서, 각 CCTV 카메라는 해당하는 감시 영역을 촬영하는 역할을 하고, 또한 촬영된 영상을 부호화하는 코덱 기능을 구비하며, 각 무선 전송 제어부는 액세스 포인트(101)로부터 할당받은 채널을 사용하여 망 가입 절차에 따라 망에 가입하고, 제어 데이터 및 서비스 데이터(CCTV 영상)를 중계 및 전송한다.
다음으로, 경로 1에서의 CCTV 영상 중계 및 전송 과정에 대하여 살펴보면, 관제 센터(100)로부터 가장 먼 곳에 위치한 노드 4(140, 종단 노드)는 자신이 촬영한 CCTV 영상을 자신보다 관제 센터 측에 인접한 노드 3(130, 무선 중계 노드)으로 전송하고, 그러면 노드 3(130)은 자신이 촬영한 CCTV 영상과 노드 4(140)로부터 수신한 CCTV 영상을 멀티플렉싱하여 자신보다 관제 센터 측에 인접한 노드 2(120, 무선 중계 노드)로 전송하며, 그러면 노드 2(120)는 자신이 촬영한 CCTV 영상과 노드 3(130)으로부터 수신한 CCTV 영상(노드 4에서 촬영한 CCTV 영상 및 노드 3에서 촬영한 CCTV 영상)을 멀티플렉싱하여 자신보다 관제 센터 측에 인접한 노드 1(110, 무선 중계 노드)로 전송하고, 그러면 노드 1(110)은 자신이 촬영한 CCTV 영상과 노드 2(120)로부터 수신한 CCTV 영상(노드 4에서 촬영한 CCTV 영상, 노드 3에서 촬영한 CCTV 영상 및 노드 2에서 촬영한 CCTV 영상)을 멀티플렉싱하여 상향 방향에 있는 액세스 포인트(101)로 전송하는 방식으로, 최종 목적지인 관제 센터(100)까지 전송한다.
그리고 경로 2에 위치한 2개의 노드 5,6(150, 160)도 동일한 무선 중계 방식으로 노드 6(160)-->노드 5(150)-->액세스 포인트(101)로 CCTV 영상을 전달하며, 경로 3에 위치한 노드 7(170)은 릴레이를 통하지 않고 바로 액세스 포인트(101)로 CCTV 영상을 전달한다.
상기와 같이, 본 발명의 일실시 예에서는 다양한 무선 전송 경로(경로 1, 경로 2, 경로 3)를 통하여 액세스 포인트(101)와 연결될 수 있는 구조로 무선 중계망을 구축함으로써, 다양하고 유연하게 무선 중계망을 구축할 수 있다.
도 2는 IEEE802.11P에서 정의한 CCH(Control CHannel)와 SCH(Service CHannel)의 구조도로서, ITS(Intelligent Transportation System)에서 이동 속도가 빠른 차량의 안전한 주행 서비스를 제공하기 위한 목적으로 제정된 IEEE802.11P 규격의 채널 구조 및 주파수 스펙트럼을 나타내고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, IEEE802.11P 규격은 10MHz 주파수 대역을 갖는 1개의 CCH(Control CHannel)와 각각 10MHz 주파수 대역을 갖는 6개의 SCH(Service CHannel)를 포함한다. 즉, 전체 7개의 채널과 70MHz 주파수 대역으로 구성되어 있다. 이때, CCH는 시스템 제어와 안전 주행 서비스용으로 사용되고, SCH는 IP 트래픽과 같은 데이터 서비스용으로 사용된다.
그리고 채널 시간은 제어 채널 인터벌(Control Channel Interval)과 서비스 채널 인터벌(Service Channel Interval)을 포함하며, 예를 들어 각각 50ms로 초기화되어 사용된다. 이때, 제어 채널 인터벌과 서비스 채널 인터벌은 동기 인터벌(Synchronization Interval)을 형성한다.
이때, 제어 채널 인터벌에서 모든 디바이스는 CCH(제어 채널)로 맞추어야 하며, 이 기간 동안 CCH(제어 채널)를 통해 경고 메시지, 높은 우선순위(High Priority) 메시지, 제어 메시지 등이 교환된다. 그리고 서비스 채널 인터벌 동안에는 SCH(서비스 채널)를 통해 인터넷 서비스와 같은 난-세이프티(Non-Safety) 서비스를 선택적으로 교환할 수 있다.
이하의 본 발명의 일실시 예에서도 CCH와 SCH를 주파수 분할 방식으로 스위칭시키면서 통신한다. 따라서 디바이스(각 노드)에서 주파수간 스위칭이 최소화되도록 채널 정보를 할당하는 것이 바람직하다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 CCH(제어 채널)와 SCH(서비스 채널)의 구조도로서, C-CCH(Common Control Channel)를 포함하는 하나의 CCH, D-SCH(Data Service CHannel)와 C-SCH(Control Service CHannel)를 포함하는 4개의 SCH의 채널 구조 및 주파수 스펙트럼을 나타내고 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 하나의 CCH(310)는 20MHz 주파수 대역을 갖고, C-CCH(311)를 포함한다. 그리고 4개의 SCH(320)는 각각 20MHz 주파수 대역을 갖고, D-SCH(321)와 C-SCH(322)를 포함한다. 즉, 전체 5개의 주파수 채널과 100MHz 주파수 대역으로 이루어져 있다.
이때, SCH(320)는 다시 제어용으로 사용되는 C-SCH(322)와 데이터용으로 사용되는 D-SCH(321)로 이루어지며, 각각 C 인터벌(Control Interval, 331)과 D 인터벌(Data Interval, 332)로 구분한다. 그리고 프레임 인터벌(Frame Interval, 330)은 C-CCH와 D-SCH(311, 322) 또는 C-SCH와 D-SCH(321, 322)로 이루어진다.
그리고 본 발명의 일실시 예에서는 영상 무선 릴레이 시스템의 구성과 트래픽 양에 따라 C 인터벌(331)과 D 인터벌(332) 간의 시간 배분을 적절한 비율로 조정하여 할당한다. 예를 들어, C 인터벌(331)과 D 인터벌(332) 간의 시간 배분을 10ms : 90ms의 비율로 조정하여 할당한다.
그리고 모든 디바이스(액세스 포인트 및 각 노드 등)는 초기에 CCH(310)로 튜닝되어 초기화되고, 각 노드는 액세스 포인트(101)로부터 주파수 채널을 할당받는다. 영상 무선 릴레이 시스템에서 트래픽은 액세스 포인트(101)에서 노드 방향으로의 하향 링크와 노드에서 액세스 포인트 방향으로의 상향 링크로 이루어지며, 대부분 트래픽 양이 상향 링크로 진행될 것이므로, 하향 링크와 상향 링크 간의 시간 비율은 예를 들어 1 : 99의 비율로 할당하되, 릴레이 홉수와 CCTV 카메라 수에 따라 변동(조정)될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 중계 노드의 링크 연결, 및 제어 인터벌과 서비스 인터벌의 타임 슬롯(Time Slot) 분할을 설명하기 위한 도면으로, 감시 구역에 설치되는 CCTV 카메라의 구성에 따른 중계 시나리오와 그에 따른 제어 인터벌(442)과 서비스 인터벌(471)을 타임 슬롯으로 구분한 예를 나타내고 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들어 7대의 CCTV 카메라가 0 홉(hop) 릴레이를 갖는 경로(430), 1 홉 릴레이를 갖는 경로(420), 및 3 홉 릴레이를 갖는 경로(410)로 연결되어 운영되고 있다. 그리고 1개의 제어 채널과 2개의 서비스 채널을 구비하고 있으며, 제어 채널은 1개의 타임 슬롯(Time Slot, 441)으로 구분할 수 있고, 각 서비스 채널은 다시 각각 7개의 타임 슬롯(451 내지 457, 461 내지 467)으로 나누어 구분할 수 있다.
이때, 0 홉 릴레이를 갖는 경로(430)의 경우 CAM-7 영상(7번째 CCTV 카메라에서 촬영된 영상)은 릴레이를 거치지 않고 바로 액세스 포인트(101)로 전달되므로, 하나의 타임 슬롯(466)을 차지한다.
그리고 1 홉 릴레이를 갖는 경로(420)의 시나리오에서 CAM-6 영상(6번째 CCTV 카메라에서 촬영된 영상)은 CAM-5(5번째 CCTV 카메라)를 거쳐 액세스 포인트(101)로 전달된다. 이때, CAM-6 영상은 CAM-6와 CAM-5 간의 상향 링크를 경유하여 CAM-5로 전달되는데 1개의 타임 슬롯(467)을 필요로 한다. 또한, CAM-5는 CAM-6로부터 전달받은 CAM-6 영상을 CAM-5와 액세스 포인트(101) 간의 상향 링크를 통해 중계하는데 필요한 1개의 타임 슬롯(462)과 자신이 촬영한 CAM-5 영상을 CAM-5와 액세스 포인트(101) 간의 상향 링크를 통해 전송하는데 필요한 1개의 타임 슬롯(464)을 필요로 한다. 결과적으로, 1 홉 릴레이를 갖는 경로(420)에는 총 3개의 타임 슬롯이 필요하게 된다.
전술한 1 홉 릴레이를 갖는 경로(420)에서 사용된 절차를 3 홉 릴레이를 갖는 경로(410)에 적용하면, 총 10개의 타임 슬롯(451 내지 457, 461, 463, 465)이 필요하게 된다.
따라서 전술한 각 시나리오에 의하면 0 홉 릴레이를 갖는 경로(430)에 1개, 1 홉 릴레이를 갖는 경로(420)에 3개, 3 홉 릴레이를 갖는 경로(410)에 10개의 타임 슬롯이 필요하여, 총 14개의 타임 슬롯이 필요하게 된다.
상기와 같이 각 링크별, 각 CAM별로 전용의 타임 슬롯을 할당함으로써, 링크 특성을 파악할 수 있어 화질을 제어하는데 활용할 수 있으며, 정보가 혼합되는 것을 방지할 수 있다. 그에 따라, 인접 링크의 품질 상태에 따라 각 링크별, 각 CAM별로 전용의 타임 슬롯을 재할당하여 우회 경로를 설정할 수도 있다. 또한, 화질의 변화에 따라 수신 품질을 개선하기 위해, 각 링크별, 각 CAM별로 전용의 타임 슬롯을 재할당하여 영상의 전송 처리량(throughput)을 조절할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 영상 무선 릴레이 방법에 대한 전체 흐름도로서, 각 디바이스(각 노드)가 망에 가입하여 무선 중계망을 구성하고 자신이 촬영한 영상과 인접 노드로부터 전달받은 영상을 중계하기 위한 동작 순서를 나타내고 있다.
먼저, 모든 디바이스(액세스 포인트 및 각 노드 등)는 초기에 CCH(즉, C-CCH)로 튜닝되어 초기화된다.
이후, 무선 중계망에 가입하기를 원하는 디바이스(각 노드)는 CCH(즉, C-CCH)로 접속하여 인접 노드의 비콘(Beacon)을 스캔(Scan)하고 인접 노드의 비콘(Beacon)이 수신되지 않으면 주기적으로 자신의 비콘(Beacon)을 브로드캐스팅(Broadcasting)하는 과정(501)을 인접 노드의 비콘이 수신될 때까지 반복 수행한다(502).
인접 노드의 비콘이 수신되면(502), 해당 디바이스(노드)는 수신된 인접 노드의 비콘(Beacon) 정보를 이용하여 인접 노드와 동기를 맞추고, 해당 인접 노드에게 자신의 비콘(Beacon)을 전송하며(503), 또한 자신의 노드 정보인 node_info(n)을 브로드캐스팅을 이용하여 인접 노드로 전송하고, 인접 노드의 노드 정보인 node_info를 수신함(504)으로써, 인접 노드와 노드 정보를 상호 교환한다.
이후, 해당 디바이스(노드)는 액세스 포인트(101)를 찾았는지를 확인하여(505) 액세스 포인트(101)를 찾지 못하였으면 "504" 과정으로 진행하여 인접 노드가 그 다음의 인접 노드와 노드 정보를 상호 교환하는 과정을 수행하고, 액세스 포인트(101)를 찾았으면 액세스 포인트(101)로부터 인증을 받는 과정(506)을 수행한다. 이러한 동작을 액세스 포인트(101)의 입장에서 살펴보면, 액세스 포인트(101)는 CCH(즉, C-CCH)를 통해 스캔(Scan)을 시작하고 인접 노드의 비콘(Beacon)을 찾게 되면(505), 자신의 비콘을 해당 인접 노드로 전송하고 해당 인접 노드를 인증하여 준다(506). 상기의 "501" 내지 "506" 과정은 C-CCH를 통해 이루어지며, 상기와 같은 액세스 포인트(101)와 복수의 노드 간의 링크 설정 과정은 도 6을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
이후, 각 노드와의 링크 연결을 확인한 액세스 포인트(101)는 무선 중계망 내의 각 노드들에게 SCH와 타임 슬롯을 할당해 주고(507), 해당 노드들은 CCH(즉, C-CCH)로부터 SCH로 채널을 전환한다(508).
이후, SCH로 채널을 전환한 노드들은 C-SCH를 통해 액세스 포인트(101)에게 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)를 요구하고, 그에 따라 액세스 포인트(101)는 DHCP 절차로 들어가서 DHCP를 요구한 노드들에게 로지컬(logical) ID를 부여하여 DHCP 절차를 완료한다(509). 상기의 "507" 내지 "509" 과정은 C-SCH를 통해 이루어지며, 상기와 같은 무선 중계망에 접속한 각 노드에게 채널 할당 정보를 부여하는 과정은 도 7을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
이후, 각 노드들은 액세스 포인트(101)로 CCTV 영상을 중계 및 전송한다(510). 상기의 "510" 과정은 D-SCH를 통해 이루어지며, 상기와 같은 영상 데이터 전송 및 중계 과정은 도 8을 참조하여 상세히 후술하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 영상 무선 릴레이 방법 중 중계 노드의 망 가입 과정에 대한 상세 흐름도로서, 액세스 포인트(AP)와 복수의 노드 간에 링크를 설정하는 절차를 나타내고 있다.
먼저, 액세스 포인트(101)는 CCH(즉, C-CCH)를 통해 인접 노드인 node-1의 비콘(Beacon)을 스캔하고, 비콘이 수신되지 않으면 주기적으로 자신의 비콘(Beacon)을 브로드캐스팅(Broadcasting)한다(601).
인접 노드인 node-1의 비콘(Beacon)이 수신되면, 액세스 포인트(101)는 수신된 node-1의 비콘(Beacon) 정보를 이용해 node-1과 동기를 맞추고, 자신의 노드 정보인 node_info(AP)를 인접 노드인 node-1에게 전송한다(602).
그러면, 인접 노드인 node-1은 이 노드 정보(node_info(AP))를 다시 액세스 포인트(101)와 자신의 인접 노드인 node-2에게 전송한다(603). 이때, 인접 노드인 node-1이 액세스 포인트(101)로 전송하는 node_info(AP) 메시지는 액세스 포인트(101)가 전송한 메시지를 잘 받았다는 확인 절차의 메시지이고, node-2로 전송하는 node_info(AP) 메시지는 액세스 포인트(101)의 노드 정보를 전달하는 메시지로서, 전송 절차를 간소화하기 위해 동일한 node_info(AP) 메시지를 브로드캐스팅(Broadcasting)한다.
그러면, node-2는 수신된 node_info(AP)를 다시 node-1으로 전송한다(604). 이때, node-2로 다시 전송하는 node_info(AP) 메시지는 node-1이 전송한 node_info(AP) 메시지를 잘 받았다는 확인 신호이다.
전술한 바와 같이, 액세스 포인트(101)의 노드 정보를 무선 중계망에 전파한 후, 액세스 포인트(101)와 인접하고 있는 node-1은 자신의 노드 정보인 node_info(node-1)를 액세스 포인트(101)와 자신의 인접 노드인 node-2에 전송하고(605), 액세스 포인트(101)와 node-2로부터 다시 node_info(node-1)를 수신함으로써 해당 메시지를 잘 받았음을 확인한다(606, 607).
이후, node-1의 인접 노드인 node-2는 자신의 노드 정보인 node_info(node-2)를 node-1에게 전송하고(608) node-1은 이 노드 정보(node_info(node-2))를 다시 액세스 포인트(101)와 node-2에게 전송한다(609). 이때, node-1이 node-2로 전송하는 node_info(node-2) 메시지는 node-2가 전송한 메시지를 잘 받았다는 확인 절차의 메시지이고, 액세스 포인트(101)로 전송하는 node_info(node-2) 메시지는 node-2의 노드 정보를 전달하는 메시지로서, 전송 절차를 간소화하기 위해 동일한 node_info(node-2) 메시지를 브로드캐스팅(Broadcasting)한다.
그러면, 액세스 포인트(101)는 node_info(node-2)를 다시 node-1에게 전송함으로써 전송한 메시지를 잘 받았음을 node-1에게 확인시킨다(610). 확인이 완료되면, 적법의 가입자인가를 확인하는 인증 수행 과정으로 진행한다.
상기의 동작 과정을 3홉 릴레이의 경우에도 확장하여 적용할 수 있으며, N 개의 노드로 상기 동작 과정을 확장함으로써, 무선 중계망의 컨피규레이션(configuration) 작업이 완료된다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 영상 무선 릴레이 방법 중 채널 할당 과정에 대한 상세 흐름도로서, 무선 중계망에 접속한 CCTV 카메라(즉, 노드)에게 채널 할당 정보를 부여하는 절차를 나타내고 있다.
먼저, 액세스 포인트(101)는 가장 인접한 노드인 node-1에게 비콘을 전송하여 채널 할당을 예고한다. 그러면, node-1은 액세스 포인트(101)와 node-2에게 비콘을 전송하여 액세스 포인트(101)에게 응답 메시지를 전달하고, 이 정보(채널 할당 예고 정보)를 node-2에게 전달한 후에, 채널 할당 정보를 전달받을 준비를 한다. 그러면, node-2는 node-1에게 비콘을 전송하여 응답 메시지를 전달한다(701).
이후, 액세스 포인트(101)는 node-1에게 assign-info-req 메시지를 전송하여 채널 할당 정보를 전송할 것임을 예고하고, 그에 대한 응답 메시지인 assign-info-ack 메시지를 node-1으로부터 전달받으면 node-1에게 assign-info-conf 메시지를 전송하여 채널 정보를 할당(SCH와 타임 슬롯을 할당)한다(702).
상기와 같이 node-1의 채널 할당 과정이 완료되면, 액세스 포인트(101)는 node-2에 대해서도 채널 정보를 할당한다(703). 즉, 액세스 포인트(101)는 node-1을 통해 node-2에게 assign-info-req 메시지를 전송하여 채널 할당 정보를 전송할 것임을 예고하고, 그에 대한 응답 메시지인 assign-info-ack 메시지를 node-2로부터 node-1을 통해 전달받으면 node-2에게 assign-info-conf 메시지를 node-1을 통해 전송하여 채널 정보를 할당(SCH와 타임 슬롯을 할당)한다(703). 이처럼, 액세스 포인트(101)는 node-2와 직접 통신할 수 없으므로 node-1이 해당 정보를 중계한다.
이때, 채널 정보를 할당받은 각 노드들은 CCH(즉, C-CCH)로부터 SCH로 채널을 전환한다.
상기와 같이 채널 정보를 할당하는 과정이 완료되면, 액세스 포인트(101)는 가장 인접한 node-1부터 먼 거리의 node-2까지 DHCP 절차를 수행한다(704, 705). 예를 들어, node-1이 액세스 포인트(101)로 DHCP discover 메시지를 전송하면, 액세스 포인트(101)가 node-1으로 DHCP offer 메시지를 전송하고, 그에 따라 node-1이 액세스 포인트(101)로 DHCP request 메시지를 전송하면, 액세스 포인트(101)가 node-1으로 DHCP ack 메시지를 전송한다(704). 그리고 node-2와 액세스 포인트(101)는 이러한 DHCP 절차를 node-1의 정보 중계를 통해 동일하게 수행한다(705).
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 영상 무선 릴레이 방법 중 영상 데이터 전송 및 중계 과정에 대한 상세 흐름도로서, 무선 중계망에 접속한 각 노드가 CCTV 카메라에서 촬영된 영상 데이터를 액세스 포인트(AP)로부터 할당받은 채널 정보를 이용하여 해당 채널을 통하여 전송 및 중계하는 과정을 나타내고 있다.
먼저, 액세스 포인트(101)는 가장 인접한 노드인 node-1에게 비콘을 전송하고, node-1은 액세스 포인트(101)와 node-2에게 비콘을 전송하며, node-2는 node-1에게 비콘을 전송하여 영상 데이터를 전송 및 중계할 준비를 한다(801).
이후, 액세스 포인트(101)의 인접 노드인 node-1이 자신의 영상 데이터를 액세스 포인트(101)로부터 할당받은 채널 정보를 이용하여 자신에게 할당된 채널 및 타임 슬롯을 통하여 먼저 액세스 포인트(101)로 전송하고(802), node-2로부터 전송되어 오는 node-2의 영상 데이터를 중계 절차를 통해 액세스 포인트(101)로 중계한다(803). 이때, 중계 절차는 액세스 포인트(101)로부터 채널 정보를 이용하여 할당된 채널 및 타임 슬롯을 통하여 이루어진다.
상기와 같은 영상 전송 및 중계 과정을 반복적으로 수행(804 내지 806)함으로써, CCTV 영상을 전송 및 중계할 수 있다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 영상 무선 릴레이 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 치환, 변형 및 변경이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상, 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
100 : 관제센터 101 : 액세스 포인트
110,120,130,140,150,160,170 : 노드 1,2,3,4,5,6,7
111,121,131,141,151,161,171 : 무선전송 제어부
112,122,132,142,152,162,172 : CCTV 카메라
410, 420, 430 : 경로
451, 452, 453, 454, 455, 456, 457 : 타임 슬롯
461, 462, 463, 464, 465, 466, 467 : 타임 슬롯

Claims (14)

  1. TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템에 있어서,
    복수의 노드에 동적으로 채널 정보를 할당하고, 상기 복수의 노드로부터 복수의 무선 전송 경로를 통하여 영상 데이터를 수신하는 액세스 포인트(AP); 및
    상기 액세스 포인트로부터 할당받은 채널 정보를 이용하여 영상 데이터를 상기 복수의 무선 전송 경로를 통하여 전송하거나 중계하는 복수의 노드를 포함하되,
    상기 채널 정보는, 상기 영상 데이터를 전송하거나 중계하기 위하여, 무선 전송 경로에서 TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로 복수의 채널과 타임 슬롯을 설정하여 할당하는 정보인 것을 특징으로 하는 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노드 각각은,
    영상을 촬영하여 부호화하기 위한 촬영 수단; 및
    상기 액세스 포인트(AP)로부터 할당받은 채널 정보를 이용하여 제어 데이터 및 영상 데이터를 중계하거나 전송하는 무선 전송 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템은,
    릴레이 홉수와 상기 촬영 수단의 수에 따라 하향 링크와 상향 링크 간의 시간 배분 비율을 조정하는 것을 특징으로 하는 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 노드는,
    상기 액세스 포인트로부터 최장 거리에 위치하여 자신보다 상기 액세스 포인트 측에 인접한 (N-1)번째 노드로 자신이 촬영한 영상 데이터를 전송하기 위한 N번째 노드(N은 자연수)와, 자신이 촬영한 영상 데이터와 상기 N번째 노드로부터 수신된 영상 데이터를 자신보다 상기 액세스 포인트 측에 인접한 (N-2)번째 노드로 전송 및 중계하기 위한 (N-1)번째 노드와, 상기 (N-1)번째 노드와 같이 동작하는 복수의 무선 중계 노드와, 자신이 촬영한 영상 데이터와 두 번째 노드로부터 수신된 영상 데이터를 상기 액세스 포인트로 전송 및 중계하기 위한 첫 번째 노드를, 상기 무선 전송 경로 각각에 구비하는 것을 특징으로 하는 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 채널은, 하나의 CCH(Control CHannel)와 복수의 SCH(Service CHannel)를 포함하고,
    상기 CCH는, C-CCH(Common Control CHannel)를 포함하고,
    상기 복수의 SCH는, 복수의 C-SCH(Control Service CHannel)와 D-SCH(Data Service CHannel)를 포함하되,
    상기 복수의 C-SCH와 D-SCH는, 각각 제어 인터벌(Control Interval)과 데이터 인터벌(Data Interval)로 구분되는 것을 특징으로 하는 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제어 인터벌과 상기 데이터 인터벌은, 상기 복수의 노드의 구성과 트래픽 양에 따라 시간 배분 비율이 조정되어 할당되는 것을 특징으로 하는 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액세스 포인트는, 상기 복수의 노드 중 하나 이상의 노드의 추가 또는 삭제에 따라 타임 슬롯을 재할당하는 것을 특징으로 하는 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템.
  8. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 무선 전송 경로는, 중계를 필요로 하지 않는 제 3 무선 전송 경로와, 1홉의 릴레이를 필요로 하는 제 2 무선 전송 경로와, 3홉의 릴레이를 필요로 하는 제 1 무선 전송 경로를 포함하여 복수 개의 통신 링크를 형성하고,
    상기 액세스 포인트는, 상기 복수의 무선 전송 경로와 병렬로 연결되어 상기 복수의 노드와 상기 복수 개의 통신 링크를 통하여 통신하는 것을 특징으로 하는 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템.
  9. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액세스 포인트는, 인접 링크의 품질 상태 또는 화질의 변화에 따라, 상기 각 링크별 및 상기 각 카메라별로 전용의 타임 슬롯을 재할당하여, 우회 경로를 설정하거나 영상 데이터의 전송 처리량(throughput)을 조절하는 것을 특징으로 하는 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 노드는,
    상기 액세스 포인트로부터 할당받은 채널 정보에 따라 CCH와 SCH 간에 채널을 전환하면서 제어 데이터 및 영상 데이터를 중계하거나 전송하는 것을 특징으로 하는 TDM 기반 영상 무선 릴레이 시스템.
  11. TDM 기반 영상 무선 릴레이 방법에 있어서,
    (a) 액세스 포인트(AP)와 복수의 노드 간에 제어 채널(C-CCH)을 통해 노드 정보를 상호 교환하여 링크를 설정하는 단계;
    (b) 상기 액세스 포인트가 상기 복수의 노드에게 서비스 채널(SCH)과 타임 슬롯을 할당하는 단계;
    (c) 상기 복수의 노드가 상기 제어 채널(C-CCH)로부터 상기 서비스 채널(SCH)로 채널을 전환하는 단계;
    (d) 상기 액세스 포인트와 상기 복수의 노드가 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 절차를 수행하는 단계; 및
    (e) 상기 복수의 노드가 상기 액세스 포인트로 영상 데이터를 전송하거나 중계하는 단계를 포함하고,
    상기 제어 채널과 상기 서비스 채널과 상기 타임 슬롯은,
    TDM(Time Division Multiplexing) 방식으로 설정된 채널과 타임 슬롯인 것을 특징으로 하는 TDM 기반 영상 무선 릴레이 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
    상기 액세스 포인트가 상기 복수의 노드와 복수 개의 통신 링크를 병렬로 설정하는 것을 특징으로 하는 TDM 기반 영상 무선 릴레이 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 (a) 단계는,
    상기 액세스 포인트와 상기 복수의 노드가 상기 제어 채널(C-CCH)로 튜닝하여 초기화되는 단계;
    상기 복수의 노드 간에 상기 제어 채널(C-CCH)을 통해 노드 정보를 상호 교환하는 단계;
    상기 액세스 포인트가 상기 제어 채널(C-CCH)을 통해 인접 노드를 탐색하는 단계; 및
    상기 액세스 포인트가 상기 인접 노드를 인증하는 단계를 포함하는 TDM 기반 영상 무선 릴레이 방법.
  14. 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항의 TDM 기반 영상 무선 릴레이 방법을 수행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
KR1020160136589A 2016-10-20 2016-10-20 Tdm 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법 KR20180043633A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160136589A KR20180043633A (ko) 2016-10-20 2016-10-20 Tdm 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160136589A KR20180043633A (ko) 2016-10-20 2016-10-20 Tdm 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20180043633A true KR20180043633A (ko) 2018-04-30

Family

ID=62080851

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160136589A KR20180043633A (ko) 2016-10-20 2016-10-20 Tdm 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20180043633A (ko)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI735216B (zh) 覆蓋範圍擴展方法及使用者設備
US8576811B2 (en) System, method and apparatus for reliable exchange of information between nodes of a multi-hop wireless communication network
US8116256B2 (en) Wireless data frame structure among nodes
US8243622B2 (en) Wireless communication system for interconnecting ad-hoc network and infrastructure network, and wireless terminal and communication method therefor
US6967944B2 (en) Increasing link capacity via concurrent transmissions in centralized wireless LANs
US7460503B2 (en) Method for beacon rebroadcast in centrally controlled wireless systems
US8300618B2 (en) User priority based preemption techniques in a time division multiple access multi-hop ad hoc network
TW201909597A (zh) 對無線網路中衝突排程命令的管理
US8130737B2 (en) System and method for a multiple hop wireless network
KR20180108589A (ko) 사이드링크 데이터 전송을 위한 방법 및 단말기
US20060056442A1 (en) Managing latency and jitter on wireless LANs
KR20060124593A (ko) 단일 무선 인터페이스 무선랜 장치를 위한 다중채널매체접속제어 방법
JP2001292093A (ja) マルチ・ステーション・ネットワークにおけるルーティング方法
WO2016136724A1 (ja) 無線通信システムおよび無線通信方法
KR20080059050A (ko) 적어도 한 명의 가입자와 적어도 2개의 기지국 사이에서의통신 방법
US20080043747A1 (en) Apparatus, method, system and software product for a scheduling synchronization mechanism in a multi-hop environment
KR20060117197A (ko) 메쉬 네트워크에서 노드간 데이터 전송방법 및 데이터 전송시스템
KR101397908B1 (ko) 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법
KR20180043633A (ko) Tdm 기반 영상 무선 릴레이 시스템 및 그 방법
JP4635773B2 (ja) 無線マルチホップネットワーク、通信端末装置及びそれらに用いるチャネル予約方法並びにそのプログラム
JP5726649B2 (ja) 異種システム間交換機及び異種システム間交換方法
JP4911388B2 (ja) 無線通信方法及び無線通信システム
RU2358396C2 (ru) Способ, промежуточная станция и центральное устройство управления для передачи данных с коммутацией пакетов в самоорганизующейся сети радиосвязи
KR20170035093A (ko) 다중 채널 토폴로지 관리 방법
US20240129022A1 (en) Wireless communication system and method for operating wireless communication system as high-performance wireless backhaul network