KR20190131337A - 인지 무선 통신 기반의 중계 장치 및 이를 포함하는 무인 항공기와, 상기 무인 항공기를 이용한 인지 무선 통신 기반의 중계 방법 - Google Patents

인지 무선 통신 기반의 중계 장치 및 이를 포함하는 무인 항공기와, 상기 무인 항공기를 이용한 인지 무선 통신 기반의 중계 방법 Download PDF

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인지 무선 통신 기반의 중계 장치 및 이를 포함하는 무인 항공기와, 상기 무인 항공기를 이용한 인지 무선 통신 기반의 중계 방법이 개시된다. 개시된 중계 장치는 무인 항공기에 부착되는 중계 장치로서, 상기 무인 항공기가 위치한 공간 인근의 채널을 센싱하고, 외부 장치와 데이터 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 통신부를 제어하고, 상기 채널 센싱 결과에 기초하여 사용할 수 있는 주파수 자원이 최대인 위치를 산출하며, 상기 산출된 위치에 상기 무인 항공기가 존재하는 경우 상기 통신부를 통해 상기 산출된 위치를 관리하는 기지국과 인지 무선 통신 기반의 채널 사용 협상을 수행하는 제어부;를 포함하되, 상기 채널 사용 협상을 통해 주파수 자원 A를 점유하는 경우, 상기 제어부는 상기 주파수 자원 A를 이용하여 근거리 무선 통신 신호를 제공하도록 제어한다.

Description

인지 무선 통신 기반의 중계 장치 및 이를 포함하는 무인 항공기와, 상기 무인 항공기를 이용한 인지 무선 통신 기반의 중계 방법{Relay device based on cognitive radio communication, UAV for including the same, and Relay method based on cognitive radio communication using the UAV}
본 발명의 실시예들은 셀 경계에 위치하는 사용자의 전송률을 향상시키는 인지 무선 통신 기반의 중계 장치 및 이를 포함하는 무인 항공기와, 상기 무인 항공기를 이용한 인지 무선 통신 기반의 중계 방법에 관한 것이다.
다양한 무선 통신 기술들의 급속한 발전에 따라, 수 GHz 대역, 특히 전파 특성이 우수한 6GHz 이하의 주파수 대역의 무선 주파수 자원은 대부분이 할당되어 사용되고 있어 무선 주파수 자원의 고갈 문제가 발생되고 있다. 이에 따라 효과적으로 주파수 자원(채널)을 사용할 수 있도록 하는 무선 통신 방식인 인지 무선(CR, Cognitive Radio) 통신에 대한 관심이 증대되고 있다.
인지 무선 통신은 동일한 주파수 자원을 우선순위 사용자(PU: Primary User)와 차순위 사용자(CU/SU: Cognitive User/Secondary User)가 공유하여 사용하도록 하는 형태의 통신 방법이다. 여기서, 우선순위 사용자는 채널에 대해 정당한 사용권한을 부여 받은 자 또는 장치를 의미하고, 차순위 사용자는 채널에 대해 정당한 사용권한이 없는 자 또는 장치를 의미한다.
즉, 인지 무선 통신은 채널의 사용률을 높여 무선 주파수 자원의 사용 효율을 극대화 하기 위한 통신 기술로, 채널에 대해 정당한 사용권한을 부여 받은 우선순위 사용자가 채널을 사용하지 않는 시간에 차순위 사용자가 비어있는 채널을 사용하여 무선 통신을 수행할 수 있도록 함으로써 채널의 사용 효율을 높이게 된다.
한편, 셀 경계에 위치한 사용자는 전송률이 낮으며, 이를 높이기 위한 기술은 크게 세 가지가 있다.
먼저, ICIC(Inter-Cell Interference Coordination)는 3GPP release 8에서 정의된 기술로서, 인접한 셀들 간 셀 경계에 있는 사용자들이 서로 다른 주파수 영역을 사용함으로써 셀 간 간섭을 줄인다.
다음으로, eICIC(Enhanced Inter-Cell Interference Coordination)는 3GPP release 10에서 정의된 기술로서, ICIC을 HetNet 환경에 맞춘 기술이다. eICIC는 서로 다른 시간 영역(즉, 서브 프레임)을 사용하여 셀 간 간섭을 줄이며, 특히 Macro 셀과 Small 셀을 함께 사용하는 HetNet에서 사용할 수 있다.
마지막으로, CoMP(Coordinated Multi-Point)는 3GPP release 11과 12에서 정의된 기술로서, 안테나를 이용하여 빔포밍(Beamforming)을 하거나 여러 셀들을 하나로 묶어 가상의 MIMO 시스템으로 동작한다. CoMP는 크게 4가지 기술로 나누어진다.
CS(Coordinated Scheduling)는 사용자 단위로 채널 정보가 전달되어 사용자들이 서로 다른 주파수 자원을 할당해주는 기술이다. ICIC와 유사하나 더욱 정교하고 빨라졌다.
CB(Coordinated Beamforming)는 스마트 안테나(Smart Antenna) 기술을 이용하여 사용자에게 서로 다른 공간 자원(즉, 빔 패턴)을 할당하는 기술이다. 셀 내의 사용자에겐 메인 빔(Main Beam)을 할당하고, 인접 셀 사용자에겐 널 빔(Null Beam)을 할당하여 간섭을 방지한다.
JT(Joint Transmission)는 여러 셀이 동일한 무선 자원을 사용하여 하나의 데이터를 동시에 전송하는 기술이다. 데이터를 중복으로 수신하므로 수신 성능이 높아진다.
DPS(Dynamic Point Selection)는 여러 셀이 하나의 데이터를 동시에 전송하지만 사용자는 채널 상태가 더 좋은 셀로부터 데이터를 수신한다.
그러나, ICIC와 eICIC는 사용자 간의 간섭을 줄이는 것이 목적이므로 사용자의 전송률을 높여주는 효과가 미비하다.
또한, CoMP는 사용자의 전송률을 높여주는 장점이 있지만, 고정된 기지국을 사용하므로 거리에 따라 CoMP를 이용할 수 없는 위치가 존재할 수 있고, CoMP를 지원하지 않는 단말 장치는 해당 기술을 이용할 수 없으며, 서로 다른 모바일 사업자가 설치한 기지국들끼리의 협력이 불가능하다는 단점이 있다.
상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명에서는 셀 경계에 위치하는 사용자의 전송률을 향상시키는 인지 무선 통신 기반의 중계 장치 및 이를 포함하는 무인 항공기와, 상기 무인 항공기를 이용한 인지 무선 통신 기반의 중계 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적들은 하기의 실시예를 통해 당업자에 의해 도출될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 무인 항공기에 부착되는 중계 장치에 있어서, 상기 무인 항공기가 위치한 공간 인근의 채널을 센싱하고, 외부 장치와 데이터 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 통신부를 제어하고, 상기 채널 센싱 결과에 기초하여 사용할 수 있는 주파수 자원이 최대인 위치를 산출하며, 상기 산출된 위치에 상기 무인 항공기가 존재하는 경우 상기 통신부를 통해 상기 산출된 위치를 관리하는 기지국과 인지 무선 통신 기반의 채널 사용 협상을 수행하는 제어부;를 포함하되, 상기 채널 사용 협상을 통해 주파수 자원 A를 점유하는 경우, 상기 제어부는 상기 주파수 자원 A를 이용하여 근거리 무선 통신 신호를 제공하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 중계 장치가 제공된다.
우선순위 사용자가 상기 주파수 자원 A를 사용하고자 하는 경우, 상기 통신부는 상기 우선순위 사용자가 상기 주파수 자원 A를 통해 전송한 트래픽을 기 설정된 시간 동안 센싱하고, 상기 제어부는 상기 센싱된 트래픽의 패턴을 분석하고, 상기 분석된 트래픽의 패턴에 기초하여 상기 주파수 자원 A의 사용을 제어할 수 있다.
상기 트래픽의 크기가 기 설정된 기준 크기보다 크고 상기 트래픽의 스루풋이 기 설정된 기준 스루풋보다 큰 경우, 상기 제어부는 기 설정된 시간 동안 상기 주파수 자원 A를 이용하여 데이터를 송수신하지 않도록 제어하고, 상기 기 설정된 시간이 지난 후 상기 트래픽의 패턴을 재분석할 수 있다.
상기 트래픽이 주기적이고, 상기 트래픽의 크기가 기 설정된 기준 크기보다 크고, 상기 트래픽의 스루풋이 기 설정된 기준 스루풋보다 작은 경우, 상기 제어부는 오버레이 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
상기 트래픽이 주기적이고, 상기 트래픽의 크기가 기 설정된 기준 크기보다 작고, 상기 트래픽의 스루풋이 기 설정된 기준 스루풋보다 작은 경우, 상기 제어부는, 오버레이 모드로 동작하도록 제어하거나, 또는 언더레이 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
상기 트래픽이 비주기적이고, 상기 트래픽의 크기가 기 설정된 기준 크기보다 크고, 상기 트래픽의 스루풋이 기 설정된 기준 스루풋보다 작은 경우, 상기 제어부는 언더레이 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
상기 트래픽이 비주기적이고, 상기 트래픽의 크기가 기 설정된 기준 크기보다 작은 경우, 상기 제어부는 언더레이 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
상기 기 설정된 시간 내에 상기 트래픽이 주기적인지 비주기적인지를 판단할 수 없거나, 상기 트래픽의 크기를 판단할 수 없는 경우에 있어, 상기 제어부는, 상기 트래픽의 스루풋이 기 설정된 기준 스루풋보다 큰 경우, 기 설정된 시간 동안 상기 주파수 자원 A를 이용하여 데이터를 송수신하지 않도록 제어하고, 상기 기 설정된 시간이 지난 후 상기 트래픽의 패턴을 재분석하고, 상기 트래픽의 스루풋이 기 설정된 기준 스루풋보다 작은 경우, 언더레이 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 무인 항공기에 있어서, 상기 무인 항공기의 구동을 제어하는 구동부; 및 인지 무선 통신에 기반하여 근거리 무선 통신 신호를 제공하는 중계부;를 포함하되, 상기 중계부는, 상기 무인 항공기가 위치한 공간 인근의 채널을 센싱하고, 외부 장치와 데이터 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 통신부를 제어하고, 상기 채널 센싱 결과에 기초하여 사용할 수 있는 주파수 자원이 최대인 위치를 산출하며, 상기 산출된 위치에 상기 무인 항공기가 존재하는 경우 상기 통신부를 통해 상기 산출된 위치를 관리하는 기지국과 인지 무선 통신 기반의 채널 사용 협상을 수행하는 제어부;를 포함하되, 상기 채널 사용 협상을 통해 주파수 자원 A를 점유하는 경우, 상기 제어부는 상기 주파수 자원 A를 이용하여 근거리 무선 통신 신호를 제공하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기가 제공된다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 무인 항공기를 이용하여 인지 무선 통신에 기반한 중계를 수행하는 방법에 있어서, 상기 무인 항공기가 위치한 공간 인근의 채널을 센싱하는 단계; 상기 채널 센싱 결과에 기초하여 사용할 수 있는 주파수 자원이 최대인 위치를 산출하는 단계; 상기 산출된 위치에 상기 무인 항공기가 존재하는 경우, 상기 산출된 위치를 관리하는 기지국과 인지 무선 통신 기반의 채널 사용 협상을 수행하는 단계; 및 상기 채널 사용 협상을 통해 주파수 자원 A를 점유하는 경우, 상기 주파수 자원 A를 이용하여 근거리 무선 통신 신호를 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 무인 항공기를 이용하여 인지 무선 통신을 통해 셀 경계에 위치하는 사용자의 전송률을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신 기반의 통신 네트워크의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 항공기의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신에 기반한 중계를 수행하는 방법의 흐름도를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 무인 항공기가 WIFI 신호를 제공하는 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 우선순위 사용자가 점유 중인 주파수 자원 A를 사용하고자 하는 경우, 무인 항공기가 주파수 자원 A를 사용하는 동작의 흐름도를 도시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
"제1", "제2" 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신 기반의 통신 네트워크의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 통신 네트워크(100)에는, 하나의 셀(110)을 관리하는 매크로(Macro) 기지국(120)과, 셀(110)의 경계 부근을 관리하는 적어도 하나의 스몰 셀(Small Cell) 기지국(130)과, 무인 항공기(UAV, Unmanned Aerial Vehicle)(140)와, 사용자 단말 장치(150)를 포함한다.
여기서, 무인 항공기(140)는 일례로 드론일 수 있으며, 중계기의 역할을 수행한다. 즉, 무인 항공기(140)는 위치를 마음대로 변경할 수 있는 이동 중계기의 역할을 수행하며, 무인 항공기(140)가 위치하는 지점을 관리하는 스몰 셀 기지국(130)으로부터 주파수 자원을 획득하고, 획득된 주파수 자원에 기반하여 근거리 무선 통신 신호(일례로, WIFI 신호)를 제공한다. 이 때, 무인 항공기(140)는 인지 무선(CR) 통신에 기반하여 주파수 자원을 획득할 수 있다. 사용자 단말 장치(150)는 매크로 기지국(120)과 셀룰러(Cellular)로 통신 연결되거나 무인 항공기(140)에서 공유한 WIFI로 통신 연결될 수 있다.
이하, 무인 항공기(140)의 구성 및 이를 이용한 인지 무선 통신 기반의 중계 방법을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 항공기(140)의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 무인 항공기(140)는 구동부(141) 및 중계부(142)를 포함한다.
구동부(141)는 무인 항공기(140)의 구동을 제어한다. 구동부(141)의 동작에 따라 무인 항공기(140)는 자신의 위치를 변경할 수 있다.
중계부(142)는 무인 항공기(140)에 부착되는 하나의 별도 장치로 구성될 수 있으며, 인지 무선 통신에 기반하여 사용자 단말 장치(150)로 근거리 무선 통신 신호를 제공한다.
여기서, 중계부(142)는 통신부(142A) 및 제어부(142B)를 포함한다.
통신부(142A)는 무인 항공기(140)가 위치한 공간 인근의 채널을 센싱하고, 외부 장치와 데이터 통신을 수행한다. 또한, 아래에서 설명하는 채널 사용 협상 역시 통신부(142A)를 통해 수행된다.
그리고, 채널의 센싱, 채널 사용 협상 및 데이터 통신을 함께 수행하기 위해, 통신부(142A)는 멀티 트랜시버(Multi-Transceiver)의 형태로 구현될 수 있다. 즉, 멀티 트랜시버 중 하나의 트랜시버는 채널의 센싱 동작을 수행하고, 또 다른 트랜시버는 데이터 통신 및 채널 사용 협상 과정을 수행할 수 있다.
제어부(142B)는 프로세서가 포함된 장치 또는 모듈일 수 있으며, 통신부(142A)를 제어하고, 근거리 무선 통신 신호를 제공하기 위한 핵심적인 역할을 수행한다.
이하, 도 3을 참조하여 무인 항공기(140)를 이용한 인지 무선 통신 기반의 중계 방법을 보다 상세하게 설명한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인지 무선 통신에 기반한 중계를 수행하는 방법의 흐름도를 도시한 도면이다. 이 때, 상기 방법은 무인 항공기(140), 보다 정확하게는 무인 항공기(140)에 부착 내지 포함된 중계부(142)에서 수행될 수 있다. 이하, 각 단계 별로 수행되는 과정을 설명하기로 한다.
먼저, 단계(310)에서는 특정 위치(공간)에 존재하는 무인 항공기(140)가 인근의 채널(스펙트럼)을 센싱한다. 이는 통신부(142A)를 통해 수행될 수 있으며, 센싱 동작은 지속적으로 수행될 수 있다. 그리고, 센싱 동작을 통해, 제어부(142B)는 사용할 수 있는 주파수 자원을 분석할 수 있으며, 사용할 수 있는 주파수 자원은 에너지 검출을 통하여 분석할 수 있다.
다음으로, 단계(320)에서는 채널 센싱 결과에 기초하여 사용할 수 있는 주파수 자원이 최대인 위치를 산출한다. 이는 제어부(142B)를 통해 수행될 수 있다. 즉, 단계(320)를 통해, 무인 항공기(140)는 사용할 수 있는 주파수 자원이 많은 위치를 찾고, 해당 위치로 이동할 수 있다.
계속하여, 단계(330)에서는 산출된 위치에 무인 항공기(140)가 존재하는 경우, 산출된 위치를 관리하는 기지국과 인지 무선 통신 기반의 채널 사용 협상을 수행한다. 이는 통신부(142A) 및 제어부(142B)를 통해 수행될 수 있다.
인지 무선 통신은 동일한 주파수 자원을 우선순위 사용자(PU: Primary User)와 차순위 사용자(CU/SU: Cognitive User/Secondary User)가 공유하여 사용하도록 하는 형태의 통신 방법으로서, 채널에 대해 정당한 사용권한을 부여 받은 우선순위 사용자가 채널을 사용하지 않는 시간에 차순위 사용자가 비어있는 채널을 사용하여 무선 통신을 수행할 수 있도록 함으로써 채널의 사용 효율을 높일 수 있는 통신 방법이다. 따라서, 무인 항공기(140)는 인지 무선 통신의 차 순위 사용자로서 채널 사용 협상을 수행하며, 이에 따라 주파수 자원 A를 점유할 수 있다.
일례로, 단계(330)에서는 RTS/CTS 제어(Request　To　Send/Clear　To　Send　Control)를 이용하여 채널 사용 협상을 수행할 수 있다. RTS/CTS는 802.11 무선 네트워크 프로토콜에서 선택적으로 사용할 수 있는 통신 매커니즘이며, 프레임 충돌을 막기 위해 사용된다.
마지막으로, 단계(340)에서는 점유된 주파수 자원 A를 이용하여 근거리 무선 통신 신호를 제공한다.
특히, 근거리 무선 통신 신호가 WIFI 신호인 경우, 무인 항공기(140)는 도 4에 도시된 바와 같이 TWAG 노드를 통해 WIFI 신호를 제공할 수 있다. TWAG(Trusted WLAN Access Gateway)는 3GPP의 release 11에 정의되어 있으며, WLAN을 LTE에 접목시키는 기술이다. TWAG는 WLAN 네트워크와의 시그널링/베어러 종단을 수행하며, P-GW 및 AAA와 연동한다. P-GW는 WLAN 사용자에 대해 APN(Access Point Name) 별로 LTE와 WLAN간의 Inter-RAT 핸드오버를 제공하며, TWAG와 WLAN 네트워크는 상호 연동을 통해 사용자에 대한 이동성 및 단대단 신뢰 네트워크(End-to-End Trusted Network)를 제공한다. 이에 따라, 기존의 셀룰러 통신에서 쓰인 IP(Internet Protocol)를 유지할 수 있다.
사용할 수 있는 주파수 자원이 없는 경우, 무인 항공기(140)는 인근의 다른 셀을 찾아 이동한다. 이 때, 무인 항공기(140)가 이동하는 동안 근거리 무선 통신이 중단되지만, 기존의 셀룰러 통신을 통해 네트워크 연결이 유지된다.
요컨대, 종래의 CoMP 기술은 인근의 협력 셀을 통해 주파수 자원을 제공받으므로, 인근의 협력 셀이 없거나 사용 가능한 주파수 자원이 없을 경우 사용할 수 없는 단점이 있다. 반면, 본 발명의 경우, 무인 항공기(140)가 이동하며 사용할 수 있는 주파수 자원을 가고 사용자의 스루풋을 높여줄 수 있는 위치를 찾을 수 있다. 그리고 CoMP는 지원하는 단말에만 적용되는 기술이지만, 본 발명의 경우, CoMP를 지원하지 않거나 기존의 셀룰러 통신을 사용하지 않는 사용자 단말 장치(150)에도 적용할 수 있다.
한편, 점유 중인 주파수 자원 A을 우선순위 사용자가 사용하자고 하는 경우, 우선순위 사용자가 주파수 자원 A을 사용하는 것을 방해하지 않는 범위 안에서 차 순위 사용자인 무인 항공기(140)는 주파수 자원 A을 사용할 수 있다. 이하, 도 5을 참조하여 우선순위 사용자가 주파수 자원 A를 사용하고자 할 때의 무인 항공기(140)의 동작을 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따라서, 우선순위 사용자가 점유 중인 주파수 자원 A를 사용하고자 하는 경우, 무인 항공기(140)가 주파수 자원 A를 사용하는 동작의 흐름도를 도시한 도면이다. 이하, 각 단계 별로 수행되는 과정을 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 단계(510)에서는 우선순위 사용자가 주파수 자원 A를 통해 전송한 트래픽을 기 설정된 시간 동안 센싱한다. 이는 통신부(142A)를 통해 수행될 수 있다.
다음으로, 단계(520)에서는 센싱된 트래픽의 패턴을 분석한다. 이는 제어부(142B)에서 수행될 수 있다. 여기서, 트래픽의 패턴은 트래픽이 주기적인지 비주기적인지 여부, 트래픽의 크기가 큰지 작은지 여부(즉, 트래픽의 크기가 기 설정된 기준 크기보다 큰지 작은지 여부), 트래픽의 스루풋(Throughput) 또는 데이터 레이트(Date Rate)가 높은지 낮은지 여부(즉, 트래픽의 스루풋이 기 설정된 기준 스루풋보다 큰 지 작은지 여부 또는 트래픽의 데이터 레이트가 기 설정된 기준 데이터 레이트보다 큰 지 작은지 여부)일 수 있다.
마지막으로, 단계(530)에서는 분석된 트래픽의 패턴에 기초하여 주파수 자원 A의 사용을 제어한다. 이는 제어부(142B)를 통해 수행될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따르면, 트래픽의 크기가 기준 크기보다 크고(Big Traffic), 트래픽의 스루풋이 기준 스루풋보다 큰 경우(High Traffic), 제어부(142B)는 기 설정된 시간 동안 주파수 자원 A를 이용하여 데이터를 송수신하지 않도록 제어한다.
즉, 상기의 상황은, 우선순위 사용자가 주기적 트래픽이고 실시간 스트리밍 데이터인 대화용 비디오(Conversational Video)를 전송하거나, 비주기적 트래픽인 P2P(Peer to Peer) 데이터를 전송하는 경우로서, 데이터 스루풋이 높아 남은 주파수 자원이 거의 없으므로, 차 순위 사용자인 무인 항공기(140)는 주파수 자원 A를 사용하지 않고 일정 시간(Backoff time) 동안 대기한다. 기 설정된 시간이 지난 후에, 제어부(142B)는 트래픽의 패턴을 재 센싱 및 재 분석하여 상황에 맞게 주파수 자원 A의 사용을 제어한다.
그리고, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 트래픽이 주기적이고, 트래픽의 크기가 기준 크기보다 크며(Big Traffic), 트래픽의 스루풋이 기준 스루풋보다 작은 경우(Low Throughput), 제어부(142B)는 오버레이 모드(Overlay Mode)로 동작하도록 중계부(142)를 제어할 수 있다.
여기서, 오버레이 모드는 우선순위 사용자와 차순위 사용자가 동시에 데이터 전송이 가능한 모드로서, 차순위 사용자는 우선순위 사용자의 인코딩 기법을 알고 있어야 우선순위 사용자와 협력 통신을 수행할 수 있다.
즉, 상기의 상황은, 우선순위 사용자가 주기적 트래픽인 비 대화용 비디오(Non-Conversational Video)를 전송하는 경우로서, 트래픽의 크기는 크지만 데이터 스루풋이 낮다. 따라서, 제어부(142B)의 제어 하에, 차 순위 사용자인 무인 항공기(140)는 우선순위 사용자가 전송하는 트래픽의 주기를 참조하여, 우선순위 사용자가 트래픽을 전송하지 않는 비어있는 시간에 데이터를 전송할 수 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 트래픽이 주기적이고, 트래픽의 크기가 기준 크기보다 작고(Small Traffic), 트래픽의 스루풋이 기준 스루풋보다 작은 경우(Low Throughput), 제어부(142B)는 오버레이 모드로 동작하도록 제어하거나, 언더레이 모드(Underlay Mode)로 동작하도록 중계부(142)를 제어할 수 있다.
여기서, 언더레이 모드는 우선순위 사용자와 차순위 사용자가 함께 데이터를 전송하는 모드로서, 차순위 사용자는 허용 가능한 간섭 한계치(Interference Temperature)를 넘지 않도록 전송 전력을 조절하여 데이터를 전송해야 한다.
즉, 상기의 상황은, 트래픽의 크기가 작지만 높은 스루풋을 가지는 인터넷 전화(VolP)를 우선순위 사용자가 사용하거나, 트래픽의 크기가 작고 낮은 스루풋을 가지는 센서 데이터를 우선순위 사용자가 전송하는 경우이다. 따라서, 제어부(142B)의 제어 하에, 차 순위 사용자인 무인 항공기(140)는 우선순위 사용자가 전송하는 트래픽의 주기에 맞추어 비어있는 시간에 데이터를 전송하거나(오버레이 모드), 또는 간섭을 일으키지 않는 범위 내에서 우선순위 사용자와 함께 데이터를 전송할 수 있다(언더레이 모드).
또한, 본 발명의 제3 실시예에 따르면, 트래픽이 비주기적이고, 트래픽의 크기가 기준 크기보다 크고(Big Traffic), 트래픽의 스루풋이 기준 스루풋보다 작은 경우(Low Throughput), 제어부(142B)는 언더레이 모드로 동작하도록 중계부(142)를 제어할 수 있다.
즉, 상기의 상황은, 트래픽이 비주기적이고 트래픽의 크기가 크지만 낮은 스루풋을 가지는 웹 브라우징(Web Browsing)을 우선순위 사용자가 수행하는 경우이다. 따라서, 제어부(142B)의 제어 하에, 차 순위 사용자인 무인 항공기(140)는 간섭을 일으키기 않는 범위 내에서 우선순위 사용자와 함께 데이터를 전송할 수 있다(언더레이 모드).
그리고, 본 발명의 제4 실시예에 따르면, 트래픽이 비주기적이고, 트래픽의 크기가 기준 크기보다 작은 경우(Big Traffic), 트래픽의 스루풋에 무관하게 제어부(142B)는 언더레이 모드로 동작하도록 중계부(142)를 제어할 수 있다.
즉, 상기의 상황은, 트래픽이 비주기적이고, 트래픽의 크기가 작지만 높은 스루풋을 가지는 인터랙티브 게임(Interactive Game)을 우선순위 사용자가 수행하거나, 트래픽이 비주기적이고, 트래픽의 크기가 작고 낮은 스루풋을 가지는 이메일/SNS 채팅을 우선순위 사용자가 수행하는 경우이다. 따라서, 제어부(142B)의 제어 하에, 차 순위 사용자인 무인 항공기(140)는 간섭을 일으키기 않는 범위 내에서 우선순위 사용자와 함께 데이터를 전송할 수 있다(언더레이 모드).
표 1에서는 상기의 설명을 정리한 표이다.
Figure pat00001
한편, 제어부(142B)는 기 설정된 시간 내에 트래픽이 주기적인지 비주기적인지를 판단할 수 없거나, 트래픽의 크기를 판단할 수 없는 경우가 발생할 수 있다.
이 경우, 트래픽의 스루풋이 기준 스루풋보다 큰 상황이면, 제어부(142B)는 기 설정된 시간 동안 주파수 자원 A를 이용하여 데이터를 송수신하지 않도록 제어하고, 기 설정된 시간이 지난 후 트래픽의 패턴을 재분석할 수 있다. 반면, 트래픽의 스루풋이 기준 스루풋보다 작은 상황이면, 제어부(142B)는 언더레이 모드로 동작하도록 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들은 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), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 일 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (10)

  1. 무인 항공기에 부착되는 중계 장치에 있어서,
    상기 무인 항공기가 위치한 공간 인근의 채널을 센싱하고, 외부 장치와 데이터 통신을 수행하는 통신부; 및
    상기 통신부를 제어하고, 상기 채널 센싱 결과에 기초하여 사용할 수 있는 주파수 자원이 최대인 위치를 산출하며, 상기 산출된 위치에 상기 무인 항공기가 존재하는 경우 상기 통신부를 통해 상기 산출된 위치를 관리하는 기지국과 인지 무선 통신 기반의 채널 사용 협상을 수행하는 제어부;를 포함하되,
    상기 채널 사용 협상을 통해 주파수 자원 A를 점유하는 경우, 상기 제어부는 상기 주파수 자원 A를 이용하여 근거리 무선 통신 신호를 제공하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    우선순위 사용자가 상기 주파수 자원 A를 사용하고자 하는 경우,
    상기 통신부는 상기 우선순위 사용자가 상기 주파수 자원 A를 통해 전송한 트래픽을 기 설정된 시간 동안 센싱하고,
    상기 제어부는 상기 센싱된 트래픽의 패턴을 분석하고, 상기 분석된 트래픽의 패턴에 기초하여 상기 주파수 자원 A의 사용을 제어하는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 트래픽의 크기가 기 설정된 기준 크기보다 크고 상기 트래픽의 스루풋이 기 설정된 기준 스루풋보다 큰 경우, 상기 제어부는 기 설정된 시간 동안 상기 주파수 자원 A를 이용하여 데이터를 송수신하지 않도록 제어하고, 상기 기 설정된 시간이 지난 후 상기 트래픽의 패턴을 재분석하는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 트래픽이 주기적이고, 상기 트래픽의 크기가 기 설정된 기준 크기보다 크고, 상기 트래픽의 스루풋이 기 설정된 기준 스루풋보다 작은 경우,
    상기 제어부는 오버레이 모드로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 트래픽이 주기적이고, 상기 트래픽의 크기가 기 설정된 기준 크기보다 작고, 상기 트래픽의 스루풋이 기 설정된 기준 스루풋보다 작은 경우,
    상기 제어부는, 오버레이 모드로 동작하도록 제어하거나, 또는 언더레이 모드로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 트래픽이 비주기적이고, 상기 트래픽의 크기가 기 설정된 기준 크기보다 크고, 상기 트래픽의 스루풋이 기 설정된 기준 스루풋보다 작은 경우,
    상기 제어부는 언더레이 모드로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 트래픽이 비주기적이고, 상기 트래픽의 크기가 기 설정된 기준 크기보다 작은 경우,
    상기 제어부는 언더레이 모드로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 기 설정된 시간 내에 상기 트래픽이 주기적인지 비주기적인지를 판단할 수 없거나, 상기 트래픽의 크기를 판단할 수 없는 경우에 있어,
    상기 제어부는,
    상기 트래픽의 스루풋이 기 설정된 기준 스루풋보다 큰 경우, 기 설정된 시간 동안 상기 주파수 자원 A를 이용하여 데이터를 송수신하지 않도록 제어하고, 상기 기 설정된 시간이 지난 후 상기 트래픽의 패턴을 재분석하고,
    상기 트래픽의 스루풋이 기 설정된 기준 스루풋보다 작은 경우, 언더레이 모드로 동작하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 중계 장치.
  9. 무인 항공기에 있어서,
    상기 무인 항공기의 구동을 제어하는 구동부; 및
    인지 무선 통신에 기반하여 근거리 무선 통신 신호를 제공하는 중계부;를 포함하되,
    상기 중계부는, 상기 무인 항공기가 위치한 공간 인근의 채널을 센싱하고, 외부 장치와 데이터 통신을 수행하는 통신부; 및 상기 통신부를 제어하고, 상기 채널 센싱 결과에 기초하여 사용할 수 있는 주파수 자원이 최대인 위치를 산출하며, 상기 산출된 위치에 상기 무인 항공기가 존재하는 경우 상기 통신부를 통해 상기 산출된 위치를 관리하는 기지국과 인지 무선 통신 기반의 채널 사용 협상을 수행하는 제어부;를 포함하되, 상기 채널 사용 협상을 통해 주파수 자원 A를 점유하는 경우, 상기 제어부는 상기 주파수 자원 A를 이용하여 근거리 무선 통신 신호를 제공하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 무인 항공기.
  10. 무인 항공기를 이용하여 인지 무선 통신에 기반한 중계를 수행하는 방법에 있어서,
    상기 무인 항공기가 위치한 공간 인근의 채널을 센싱하는 단계;
    상기 채널 센싱 결과에 기초하여 사용할 수 있는 주파수 자원이 최대인 위치를 산출하는 단계;
    상기 산출된 위치에 상기 무인 항공기가 존재하는 경우, 상기 산출된 위치를 관리하는 기지국과 인지 무선 통신 기반의 채널 사용 협상을 수행하는 단계; 및
    상기 채널 사용 협상을 통해 주파수 자원 A를 점유하는 경우, 상기 주파수 자원 A를 이용하여 근거리 무선 통신 신호를 제공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 중계 방법.
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