WO2018048077A1 - 사물인터넷 네트워크장치 및 사물인터넷 네트워크장치의 동작 방법 - Google Patents

사물인터넷 네트워크장치 및 사물인터넷 네트워크장치의 동작 방법 Download PDF

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WO2018048077A1
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terminal
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이상민
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Definitions

  • the present invention relates to the Internet of Things (IoT) technology.
  • IoT Internet of Things
  • the present invention relates to a technology capable of improving the quality of Internet of Things (IoT) services by avoiding the use of frequency bands in which signal disturbances occur and the use of base stations under overloaded conditions.
  • IoT Internet of Things
  • IoT Internet of Things
  • the IoT network structure for providing an IoT service based on the IoT technology will be briefly described as follows.
  • the network device when the network device transmits the downlink packet to the IoT terminal, the network device transmits the downlink packet to one IoT base station previously selected for the IoT terminal, and receives the downlink packet.
  • One IoT base station transmits to the IoT terminal.
  • the uplink / downlink frequency bands are defined to be identically used, and a high level of functionality is not introduced to an IoT base station that serves only as a gateway.
  • the IoT base station when the IoT base station is overloaded, it only drops the downlink packet and cannot perform any operation. Therefore, the reception success rate of the downlink packet is inconsistent and depends on the state of the IoT base station. have.
  • the present invention is to improve the quality of the Internet of Things (IoT) service by proposing a new method that can avoid the use of the frequency band and the use of the base station in the overloaded state caused by signal disturbance.
  • IoT Internet of Things
  • An object of the present invention is to improve the quality of Internet of Things (IoT) services by avoiding the use of frequency bands in which signal disturbances occur and the use of base stations under overloaded conditions.
  • IoT Internet of Things
  • An IoT network apparatus includes a packet receiver configured to receive an uplink packet of the same terminal through two or more base stations; A confirmation unit for confirming whether there is a specific base station having a packet transmission / reception failure condition among the two or more base stations; And a control unit for excluding the specific base station from the two or more base stations from the object of use when the uplink packet is processed by the terminal or when the downlink packet is transmitted by the terminal.
  • An IoT network apparatus includes a packet receiver configured to receive an uplink packet of the same terminal through two or more base stations; A confirmation unit for checking whether there is a specific base station having a signal disturbance among the two or more base stations; And when the specific base station is identified, a controller using only uplink packets received through the remaining base stations other than the specific base station among the two or more base stations during the uplink packet processing of the terminal.
  • the identification unit may identify, as the specific base station, a base station for receiving a specific message including information on at least one frequency band in which signal disturbance has occurred.
  • control unit may change the frequency band used by the two or more base stations to transmit and receive packets of the terminal to another frequency band without signal disturbance.
  • control unit transmits a control message for changing a transmission frequency band to the other frequency band to the terminal through a base station selected from the remaining base stations, and uses the two or more base stations to transmit and receive packets of the terminal.
  • the band may be changed to the other frequency band in which the uplink packet of the terminal is received.
  • An operation method of an IoT network apparatus includes a packet receiving step of receiving an uplink packet of the same terminal through two or more base stations; A checking step of checking whether there is a specific base station having a signal disturbance among the two or more base stations; And when the specific base station is identified, an uplink processing step of using only uplink packets received through the remaining base stations other than the specific base station among the two or more base stations during the uplink packet processing of the terminal.
  • the method may further include a frequency band changing step of changing the frequency band used by the two or more base stations to transmit and receive packets of the terminal to another frequency band without signal disturbance.
  • the frequency band changing step transmitting and receiving a packet of the terminal from the two or more base stations by transmitting a control message for changing the transmission frequency band to the other frequency band through the base station selected from the remaining base stations; May be changed to another frequency band in which an uplink packet of the terminal is received.
  • An IoT network apparatus includes a packet receiver configured to receive an uplink packet of the same terminal through two or more base stations; A confirmation unit for checking whether there is a specific base station in which an overload has occurred among the two or more base stations; And a controller for excluding the specific base station when selecting a base station for transmitting a downlink packet of the terminal from among the two or more base stations.
  • the control unit the base station for the downlink packet transmission of the base station having the best channel state (SNR: Signal to noise ratio) with the terminal in the remaining base stations other than the specific base station of the two or more base stations Can be selected.
  • SNR Signal to noise ratio
  • the identification unit may identify, as the specific base station, a base station for receiving a specific message including information related to overload occurrence.
  • the controller may use an uplink packet received through the specific base station among the uplink packets received through the two or more base stations during the uplink packet processing of the terminal.
  • a method of operating an IoT network apparatus includes: a packet receiving step of receiving an uplink packet of the same terminal through two or more base stations; A checking step of checking whether there is a specific base station having an overload among the two or more base stations; And a base station selection step of excluding the specific base station when selecting a base station for transmitting a downlink packet of the terminal from among the two or more base stations.
  • a base station having the best channel state (SNR) with the terminal may be selected as a base station for downlink packet transmission of the terminal.
  • FIG. 1 is an exemplary view showing an Internet of Things (IoT) network structure to which the present invention is applied.
  • IoT Internet of Things
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of an Internet of Things (IoT) network device according to an embodiment of the present invention.
  • IoT Internet of Things
  • FIG 3 is an exemplary view showing a situation of avoiding (modifying) a frequency band in which signal disturbance has occurred in an IoT base station according to the present invention.
  • FIG. 4 is an exemplary view illustrating a situation in which downlink packets are transmitted by avoiding an overload IoT base station according to the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method of operating an IoT network apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart illustrating a method of operating an IoT network apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
  • first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
  • FIG 1 illustrates an Internet of Things (IoT) network structure to which the present invention is applied.
  • IoT Internet of Things
  • the uplink / downlink packet transmission process of the IoT service provided in the IoT network structure will be described briefly as follows.
  • the IoT terminal transmits an uplink packet to the IoT network device
  • the IoT terminal transmits the uplink packet in a broadcast manner, and a plurality of IoT base stations receive and transmit the uplink packet to the IoT network device. It is a transmission method.
  • the IoT network apparatus transmits the downlink packet to the IoT terminal
  • the IoT network apparatus transmits the downlink packet to one IoT base station previously selected for the IoT terminal, and receives one IoT base station This is a method of transmitting to the IoT terminal.
  • signal disturbance occurs in the IoT base station because it is defined to use the same uplink / downlink frequency band and does not introduce a high level of computation into the IoT base station that serves only as a gateway. Even if the IoT base station itself does not change the frequency band.
  • the current IoT network does not introduce a high level of functionality to the IoT base station, which serves only as a gateway, so that even if an overload condition occurs in the IoT base station, the IoT base station itself is a downlink packet from the IoT network device. There is no way to prevent this from being received.
  • the downlink packet it is transmitted through only one IoT base station (downlink base station). If the downlink base station is overloaded, the downlink packet is dropped, and thus no operation can be performed. There is a problem that the reception success rate of the link packet is inconsistent and depends on the state of the downlink base station.
  • the present invention is to improve the quality of the Internet of Things (IoT) service by proposing a new method that can avoid the use of the frequency band caused the signal disturbance and the use of the IoT base station in an overloaded state.
  • IoT Internet of Things
  • the IoT network apparatus (hereinafter, referred to as a network apparatus) according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. 2.
  • the network apparatus 100 of the present invention checks whether there is a packet receiving unit 110 for receiving uplink packets of the same terminal through two or more base stations, and a specific base station among the two or more base stations, in which a packet transmission / reception failure situation has occurred.
  • the control unit 130 for excluding the specific base station from the target of use when the uplink packet processing of the terminal or the downlink packet transmission of the terminal when the specific base station is confirmed. Include.
  • the information on at least one frequency band in which signal disturbance has occurred means identification information (eg, Center Frequency) of a frequency band (channel) in which signal disturbance has occurred.
  • the controller 130 discards the uplink packet received through the base station 3 in which signal disturbance has occurred among the base stations 1, 2 and 3 (Drop), and discards only the uplink packet received through the remaining base station 1, 2. use.
  • the base station 2 transmits a downlink packet (control message) to the terminal 1 through the frequency band F1, and the base station 2 signals the frequency band F1. Since the disturbance is not detected, the downlink packet (control message) will be successfully received at the terminal 1.
  • the network device 100 in the process of selecting an IoT base station for downlink packet transmission based on the uplink packet of the terminal 1, the channel state (SNR) of the base station 1, 2, 3 with the terminal 1, that is, the frequency band
  • the base station having the best F2 channel state (SNR) will be selected, and the downlink packet of UE1 will be transmitted to the selected base station.
  • the base station (one of the base stations 1, 2, and 3) selected by the network apparatus 100 as the downlink base station of the terminal 1 and receiving the downlink packet of the terminal 1 has the same frequency band F2 as when receiving the uplink packet. Through the downlink packet is transmitted to the terminal 1.
  • the present invention even if a signal disturbance occurs due to a malicious attack (jamming) or interference of another network by a third party on the IoT terminal side, it is possible to change the IoT terminal frequency band.
  • the IoT terminal monitors the channel state (SNR) of the currently used transmission frequency band, and if the channel state (SNR) suddenly worsens or falls below a threshold value, a signal disturbance has occurred in the current transmission frequency band. It can be detected.
  • SNR channel state
  • the IoT base station frequency band change method of the present invention is applied to IoT technology (LoRa: Long Range) specialized for low-speed transmission ( ⁇ 1kbps) and low-volume data transmission for wide area coverage among IoT technologies. If applied, the quality improvement of the Internet of Things (IoT) service will be expected as network-based IoT base station frequency band changes are possible.
  • IoT Internet of Things
  • the protocol between the base station and the network apparatus 100 is a gateway message protocol (GWMP)
  • GWMP gateway message protocol
  • the base station that has detected its overload state is overloaded with an existing field or a newly added new field of the PUSH DATA message defined in the GWMP.
  • Information related to the occurrence (true) may be included and transmitted to the network device 100.
  • the base station detects an overload condition and notifies the network device 100 of no definition.
  • the portion of the base station that is not currently defined in the Internet of Things (IoT) technology to inform the network device 100 of the overload condition the PUSH DATA message according to the protocol, that is, the GWMP standard between the base station and the network device 100 To define a new one.
  • IoT Internet of Things
  • the base station that detects the overload condition, by using the PUSH DATA message of the GWMP standard, it can inform the network device 100 that the overload has occurred.
  • the base station 3 transmits a PUSH DATA message including information related to the overload occurrence to the network device 100.
  • the confirmation unit 120 may identify, as a specific base station, that is, an overload base station 3 of the base stations 1, 2, 3, which receives the PUSH DATA message including information related to the overload occurrence (true).
  • the controller 130 when the overload base station, e.g., the base station 3 is overloaded by the confirmation unit 120 is confirmed, by excluding the overload base station 3 of the base station 1, 2, 3 when selecting the downlink base station of the terminal 1, The downlink packet transmission of the terminal 1 is excluded from use.
  • the controller 130 is a channel with the terminal 1 in the remaining base stations 1 and 2 except for the overload base station 3 among the base stations 1, 2 and 3 that receive and transmit the uplink packet of the terminal 1 to the network apparatus 100.
  • the base station with the best SNR will be selected.
  • the base station 2 has the best channel state (SNR) with the terminal 1 among the base stations 1,2.
  • SNR channel state
  • the network apparatus 100 has the best channel state (SNR) with the terminal 1 among the plurality of base stations 1, 2, and 3, but subtracts the base station 3 that is in an overloaded state.
  • SNR channel state
  • a downlink packet eg, ACK, control command, etc.
  • the base station 1, 2, 3 has received the uplink packet of the terminal 1 around the terminal 1, even if any of the base stations 1, 2, 3 is selected as the downlink base station, There is only a quality difference depending on the channel state (SNR) of, and there will be no big problem in transmitting the downlink packet of the terminal 1 to the terminal 1.
  • SNR channel state
  • the network apparatus 100 of the present invention excludes the base station that is overloaded when selecting the downlink base station for the IoT terminal, thereby using the base station in the overloaded state when transmitting the downlink packet of the IoT terminal. Do not have this.
  • the uplink packet of the terminal 1 received through the base station 3 will not have a problem in the abnormal reliability normally received by the network device 100.
  • the controller 130 may also use the uplink packet received through the overload base station 3 among the uplink packets received through two or more base stations, that is, the base station 1, 2, 3 during the uplink packet processing of the terminal 1.
  • the network apparatus 100 maps / retains the uplink packet-based data to the corresponding IoT terminal and stores the data of the IoT terminal in the customer terminal. It is possible to check and control the IoT terminal, and to select the base station for downlink packet transmission based on the uplink packet, and to use the uplink packets received through the multiple base stations for the IoT service. The overall process of uplink packet processing is performed.
  • the controller 130 performs the overall process of the uplink packet processing of the terminal 1 for the IoT service. There is no need to separately process the uplink packets received through the base station 3 that is overloaded among the 1,2,3, it is to accept / use all of the uplink packets received through the base station 1, 2, 3 normally.
  • the network device 100 when the network device 100 receives the PUSH DATA message including the information related to the overload release from the overload base station 3, the network device 100 confirms that the overload state of the base station 3 is released, and thereafter, the downlink of the terminal 1 When selecting a base station, without selecting base station 3, the base station 1, 2, and 3 will select the base station having the best channel state (SNR) with the terminal 1.
  • SNR channel state
  • the downlink packet is transmitted through an overload base station when the downlink packet is transmitted to the IoT terminal by excluding an overload base station when the downlink base station is selected for the IoT terminal. This prevents the use of the base station itself in an overloaded state.
  • the present invention by considering the state of the base station, by avoiding the use of the base station in the overload state when transmitting the downlink packet to the IoT terminal, the downlink packet of the IoT terminal does not occur in the base station without the downlink Ensure that the packet reception success rate is consistently good.
  • the terminal 1 transmits an uplink packet through a broadcast method through one channel (frequency band F1) of the unlicensed band frequency used for the IoT service, the terminal 1 vicinity It is assumed that the base stations 1, 2, and 3 receiving the uplink packet of the terminal 1 through the frequency band F1 transmit the uplink packet of the terminal 1 to the network apparatus 100.
  • frequency band F1 frequency band
  • the terminal 1 transmits an uplink packet in a broadcast manner through the frequency band F1 (S10), and receives the uplink packet of the terminal 1 through the frequency band F1 around the terminal 1, the base station 1, 2 , 3 transmits the uplink packet of the terminal 1 to the network apparatus 100.
  • S10 frequency band 1
  • the base station 1, 2 , 3 transmits the uplink packet of the terminal 1 to the network apparatus 100.
  • the base station 3 when the base station 3 detects the occurrence of signal disturbance in the frequency band F1 (S20), the base station 3 includes the PUSH DATA message of the GWMP standard including information on the frequency band F1 where the signal disturbance occurred (the center frequency of the frequency band F1). By transmitting to the network device 100 (S30), the signal disturbance can be notified to the network device 100.
  • the network apparatus 100 checks the base station 3 having a signal disturbance among the base stations 1, 2, and 3 that have transmitted the uplink packet of the terminal 1 due to the PUSH DATA message, and identifies the frequency band F1 where the signal disturbance has occurred. It can be confirmed (S40).
  • the network apparatus 100 receives an uplink kit transmitted by the terminal 1 through the frequency band F1 and transmits the uplink packet of the terminal 1 to the base station 1, 2, or 3 transmitted to the network apparatus 100 (S50). In the process, only the uplink packets received through the remaining base stations 1 and 2 except for the base station 3 are used (S60).
  • the network device 100 performs the uplink packet processing of the terminal 1 for the Internet of Things (IoT) service.
  • the link packet is dropped and only the uplink packet received through the remaining base stations 1,2 is used.
  • IoT Internet of Things
  • base station 2 is selected for convenience of description.
  • the network apparatus 100 selects the transmission frequency band used by the terminal 1 from the current frequency band F1 through the selected base station 2.
  • a control message for changing to another frequency band (for example, frequency band F2) is transmitted to the terminal 1 (S80).
  • the network apparatus 100 transmits a control message, that is, a downlink packet to the base station 2 (S80), the base station 2 transmits a downlink packet (control message) to the terminal 1 through the frequency band F1.
  • the downlink packet (control message) will be successfully received by the terminal 1 (S90).
  • the terminal 1 changes the transmission frequency band from the current frequency band F1 to another frequency band (for example, frequency band F2) according to the channel index in the control message (Modification Channel Req) received from the network apparatus 100.
  • an uplink packet including a response message (Modification Channel Resp) to a control message, which is subsequently generated, is transmitted in a broadcast manner through the changed frequency band F2 (S110).
  • the base station 3 since signal disturbances are generated for each frequency band, even if signal disturbances of the frequency band F1 occur in the base station 3, the base station 3 as well as the base station 1 and the 2 through the frequency band F2 without signal disturbance around the terminal 1
  • the uplink packet of the terminal 1 may be received and transmitted to the network device 100.
  • the terminal 1 transmits an uplink packet through a broadcast method through the frequency band F1
  • the terminal 1 receives the uplink packet through the frequency band F1 around the terminal 1. It will be described on the assumption that the base stations 1, 2, 3 transmit the uplink packet of the terminal 1 to the network apparatus 100.
  • the base station 1, 2, 3 will receive the uplink packet transmitted by the terminal 1 in the frequency band F1 (S200).
  • the operation method of the network apparatus 100 according to the present invention checks whether there is a specific base station in which signal disturbance has occurred, among the base stations 1, 2, and 3 (S210).
  • the base station can be identified as a specific base station.
  • the operation method of the network device 100 the base station 1, 2, 3, the base station is received a PUSH DATA message containing information (single identification information) on the frequency band F1 where the signal disturbance occurred 3 may be identified by the specific base station, and further, the frequency band F1 in which signal disturbance has occurred may be identified from the PUSH DATA message (S220).
  • the signal disturbance of the base stations 1, 2, 3 has occurred
  • the uplink packet received through the base station 3 is dropped, and only the uplink packet received through the remaining base stations 1 and 2 is used.
  • the operation method of the network device 100 according to the present invention in order to avoid signal disturbance which is a fundamental cause of the degradation of the uplink packet of the terminal 1 received through the base station 3, the frequency band of the IoT base station To change.
  • the base station 3 having a signal disturbance when the base station 3 having a signal disturbance is confirmed, selected among the remaining base stations 1,2 except for the base station 3 having the signal disturbance among the base stations 1, 2, 3 Through the base station, a control message for changing the transmission frequency band to another frequency band is transmitted to the terminal 1 (S250, S260).
  • the operation method of the network device 100 in performing the overall process of the uplink packet processing of the terminal 1 for the Internet of Things (IoT) service, the signal of the base station 1, 2, 3
  • the uplink packet received through the disturbed base station 3 is dropped and only the uplink packet received through the remaining base stations 1 and 2 is used.
  • IoT Internet of Things
  • the rest of the base station 1, 2, 3 except for the base station 3 One of the base stations 1 and 2 having the best channel state (SNR) with the terminal 1 will be selected (S250).
  • base station 2 is selected for convenience of description.
  • the operation method of the network device 100 according to the present invention through the selected base station 2, the transmission frequency band used by the terminal 1 from the current frequency band F1 to another frequency band (for example, frequency band F2) A control message (Modification Channel Req) to be changed is transmitted to the terminal 1 (S260).
  • the transmission frequency band used by the terminal 1 from the current frequency band F1 to another frequency band for example, frequency band F2
  • a control message (Modification Channel Req) to be changed is transmitted to the terminal 1 (S260).
  • the terminal 1 changes the transmission frequency band from the current frequency band F1 to another frequency band (for example, the frequency band F2) according to the channel index in the control message received from the network apparatus 100, and then generates the uplink.
  • the link packet will be transmitted in a broadcast manner through the changed frequency band F2.
  • the uplink packet of 1 may be received and transmitted to the network device 100.
  • the terminal 1 will receive the uplink packets transmitted in the frequency band F2 from the base stations 1, 2, 3 (S270).
  • the operating method of the network device 100 in the process of selecting the IoT base station for the downlink packet transmission based on the uplink packet of the terminal 1, the channel with the terminal 1 of the base station 1, 2, 3
  • the base station 1 selects the base station having the best state SNR, that is, the frequency band F2 channel state SNR, and transmits the downlink packet of the terminal 1 to the selected base station (S280).
  • the uplink / downlink frequency bands are defined to be used in the same manner.
  • the base station (one of the base stations 1, 2, and 3) selected by the network apparatus 100 as the downlink base station of the terminal 1 and receiving the downlink packet of the terminal 1 has the same frequency band F2 as when receiving the uplink packet. Through the downlink packet is transmitted to the terminal 1.
  • the base stations 1, 2, and 3 which receive the uplink packet of the terminal 1 around the terminal 1, transfer the uplink packet of the terminal 1 to the network apparatus 100.
  • the following description assumes a situation of transmission.
  • the terminal 1 transmits an uplink packet in a broadcast manner (S10), and the base stations 1, 2, and 3 that receive the uplink packet of the terminal 1 around the terminal 1 transmit the uplink packet of the terminal 1. Transmit to network device 100.
  • S10 broadcast manner
  • the base stations 1, 2, and 3 that receive the uplink packet of the terminal 1 around the terminal 1 transmit the uplink packet of the terminal 1. Transmit to network device 100.
  • the network apparatus 100 may check the base station 3 having an overload among the base stations 1, 2, and 3 that have transmitted the uplink packet of the terminal 1 due to the PUSH DATA message (S41).
  • the network apparatus 100 excludes the overload base station 3 from the base stations 1, 2, and 3 when selecting the downlink base station of the terminal 1 after the point of time when the overload base station is confirmed. will be.
  • the terminal 1 which is not aware of the overload state of the base station 3, will still transmit the uplink packet in a broadcast manner (S50), and the base stations 1, 2, and 3 will transmit the uplink of the terminal 1 When receiving the packet it will be transmitted to the network device (100).
  • the uplink packet of the terminal 1 received through the base station 3 will not have a problem in abnormal reliability normally received by the network apparatus 100.
  • the network apparatus 100 processes the uplink packet of the terminal 1 for the Internet of Things (IoT) service.
  • IoT Internet of Things
  • the network device 100 after the overload base station 3 is confirmed, the remaining base station 1 except for the overload base station 3 of the base stations 1, 2, 3 for receiving and transmitting the uplink packet of the terminal 1 to the network device 100 In, 2, the base station having the best channel state (SNR) with the terminal 1 is selected (S71).
  • SNR channel state
  • the terminal 1 is located adjacent to the base station 2 next to the base station 3, and the base station 2 has the best channel state (SNR) with the terminal 1 among the base stations 1 and 2.
  • SNR channel state
  • the network apparatus 100 has the best channel state (SNR) with the terminal 1 among the plurality of base stations 1, 2, and 3, but subtracts the base station 3 that is in an overloaded state.
  • SNR channel state
  • the base station 1, 2, 3 has received the uplink packet of the terminal 1 around the terminal 1, even if any of the base stations 1, 2, 3 is selected as the downlink base station, There is only a quality difference depending on the channel state (SNR) of, and there will be no big problem in transmitting the downlink packet of the terminal 1 to the terminal 1.
  • SNR channel state
  • the base station 2 is selected as the downlink base station rather than the base station 3 having the best channel state (SNR) with the terminal 1 among the plurality of base stations 1, 2, and 3, the downlink packet of the terminal 1 selects the base station 2; Will be normally received by the terminal 1 (S91).
  • SNR channel state
  • the terminal 1 when the terminal 1 transmits an uplink packet in a broadcast manner, the base stations 1, 2, and 3 receiving the uplink packet of the terminal 1 around the terminal 1 are connected to the terminal 1. It will be described on the assumption that the uplink packet is transmitted to the network device 100.
  • the base station 1, 2, 3 will receive the uplink packet transmitted by the terminal 1 (S100).
  • the operation method of the network apparatus 100 is a downlink packet (eg, ACK, control command, etc.) for the terminal 1
  • the downlink base station 3 eg, base station 3 having the best channel state (SNR) with the terminal 1 among the base stations 1, 2, and 3 is transmitted. It will be (S100).
  • the method checks whether there is a specific base station in which an overload condition occurs, that is, an overload base station among the base stations 1, 2, and 3 (S110).
  • a specific message including information related to the occurrence of overload that is, a base station for receiving a PUSH DATA message according to the GWMP standard, is specified.
  • a base station for receiving a PUSH DATA message according to the GWMP standard is specified.
  • S110 Yes Check with a base station (hereinafter referred to as an overload base station) (S110 Yes).
  • the base station 3 transmits a PUSH DATA message including information related to the overload occurrence to the network device 100.
  • the base station 3 is identified as a specific base station, i.e., an overload base station (S120), and the terminal 1 is down among the base stations 1, 2, 3 after the point of time when the overload base station is confirmed.
  • the overload base station 3 is excluded.
  • the terminal 1 since the terminal 1, which is not aware of the overload state of the base station 3, will still transmit the uplink packet in a broadcast manner, the base stations 1, 2, and 3 located near the terminal 1 have the terminal 1 If the uplink packet of the will be transmitted to the network device 100.
  • the uplink packet of the terminal 1 may be received not only through the base stations 1 and 2 but also through the base station 3 (S130).
  • the Internet of Things (IoT) service is provided.
  • the base station 1, 2, 3 through the base station 1, 2, 3 without having to separately process the uplink packet received through the base station 3 is overloaded All received uplink packets are normally accepted / used (S140).
  • the overload of the base station 1, 2, 3 receiving the uplink packet of the terminal 1 and transmits to the network device 100 In the remaining base stations 1 and 2 except for the base station 3, the base station having the best channel state (SNR) with the terminal 1 will be selected (S150).
  • SNR channel state
  • the terminal 1 is located adjacent to the base station 2 next to the base station 3 so that the base station 2 has the best channel state (SNR) with the terminal 1 among the base stations 1 and 2.
  • SNR channel state
  • the operation method of the network apparatus 100 is, among the plurality of base stations 1, 2, 3, the channel state (SNR) with the terminal 1 is the best, but the remaining base station 1 minus the base station 3 which is overloaded From among 2 and 2, the base station 2 having the best channel state (SNR) with the terminal 1 is selected as the downlink base station (S160).
  • the downlink packet eg, an ACK, a control command, etc.
  • the downlink packet is transmitted to the downlink base station 2, and the received one is received.
  • the downlink base station 2 will transmit to the terminal 1 (S160).
  • an effect of improving the quality of the IoT service can be derived by avoiding the use of the frequency band where the signal disturbance has occurred and the use of the IoT base station in an overloaded state.
  • Implementations of the subject matter described in this specification may be implemented in digital electronic circuitry, computer software, firmware or hardware including the structures and structural equivalents disclosed herein, or one or more of them. It can be implemented in combination. Implementations of the subject matter described herein are one or more computer program products, ie one or more modules pertaining to computer program instructions encoded on a program storage medium of tangible type for controlling or by the operation of a processing system. Can be implemented.
  • the computer readable medium may be a machine readable storage device, a machine readable storage substrate, a memory device, a composition of materials affecting a machine readable propagated signal, or a combination of one or more thereof.
  • system encompasses all the instruments, devices, and machines for processing data, including, for example, programmable processors, computers, or multiple processors or computers.
  • the processing system may include, in addition to hardware, code that forms an execution environment for a computer program on demand, such as code constituting processor firmware, a protocol stack, a database management system, an operating system, or a combination of one or more thereof. .
  • Computer programs may be written in any form of programming language, including compiled or interpreted languages, or a priori or procedural languages. It can be deployed in any form, including components, subroutines, or other units suitable for use in a computer environment. Computer programs do not necessarily correspond to files in the file system.
  • a program may be in a single file provided to the requested program, in multiple interactive files (eg, a file that stores one or more modules, subprograms, or parts of code), or part of a file that holds other programs or data. (Eg, one or more scripts stored in a markup language document).
  • the computer program may be deployed to run on a single computer or on multiple computers located at one site or distributed across multiple sites and interconnected by a communication network.

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Abstract

본 발명은, 동일 단말의 업링크패킷을, 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신부; 상기 2 이상의 기지국 중에서, 패킷 송수신 장애 상황이 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인부; 및 상기 특정 기지국이 확인되며, 상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 상기 단말의 업링크패킷 처리 시 또는 상기 단말의 다운링크패킷 송신 시 이용 대상에서 제외시키는 제어부를 포함하는 사물인터넷 네트워크 장치에 관한 것으로, 신호교란이 발생된 주파수대역 이용 및 과부하 상태의 기지국 이용을 회피함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

사물인터넷 네트워크장치 및 사물인터넷 네트워크장치의 동작 방법
본 발명은, 사물인터넷(IoT) 기술과 관련된 것이다.
더욱 상세하게는, 본 발명은, 신호교란이 발생된 주파수대역 이용 및 과부하 상태의 기지국 이용을 회피함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시킬 수 있는 기술에 관한 것이다.
헬스케어, 원격검침, 스마트홈, 스마트카, 스마트팜 등 다양한 분야에서 생활 속의 사물을 유무선 네트워크로 연결해 정보를 공유하는 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 기술이 등장하여 주목 받고 있다.
사물인터넷(IoT) 기술을 기반으로 사물인터넷(IoT) 서비스를 제공하기 위한 IoT 네트워크 구조를 간단히 설명하면, 다음과 같다.
IoT 네트워크는, 원격지의 사물인터넷단말과, 원격지의 사물인터넷단말의 데이터를 확인하고 사물인터넷단말을 제어하기 위한 사물인터넷용 어플리케이션(이하 IoT앱이라 함)이 설치된 고객단말과, 사물인터넷단말 및 고객단말(IoT앱) 간을 유무선 네트워크를 통해 연결해 주는 네트워크장치(또는, IoT앱 서버), 사물인터넷단말 및 네트워크장치 사이에서 패킷 송수신을 수행하는 게이트웨이 역할을 하는 기지국(이하, IoT 기지국)으로 구성된다.
이러한 IoT 네트워크 구조에서 제공되는 사물인터넷(IoT) 서비스에서는, 사물인터넷단말이 업링크패킷을 네트워크장치로 전송하는 경우, 사물인터넷단말이 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하고, 이를 다수의 IoT 기지국이 수신하여 네트워크장치로 송신하는 방식이다.
또한, 사물인터넷(IoT) 서비스에서는, 네트워크장치가 다운링크패킷을 사물인터넷단말로 전송하는 경우, 네트워크장치가 사물인터넷단말에 대하여 기 선택한 하나의 IoT 기지국으로 다운링크패킷을 송신하고, 이를 수신한 하나의 IoT 기지국이 사물인터넷단말에 송신하는 방식이다.
이러한 IoT 네트워크에서는, 업링크/다운링크 주파수대역을 동일하게 이용하도록 정의하며, 게이트웨이 역할만 할 뿐인 IoT 기지국에 고도의 기능(computation)을 도입하지 않는다.
IoT 기지국 측에 제3자에 의한 악의적인 공격(jamming)이나 타 네트워크의 간섭 등으로 인한 신호교란이 발생하더라도, IoT 기지국 스스로가 주파수대역을 변경하지 못하고 계속해서 이용하는 문제가 있다.
또한, IoT 네트워크에서는, IoT 기지국이 과부하 상태일 때 다운링크패킷을 드롭(Drop)시킬 뿐 어떠한 동작도 할 수 없기 때문에, 다운링크패킷의 수신 성공률이 일관되지 못하고 IoT 기지국의 상태에 좌우되는 문제가 있다.
이에, 본 발명에서는, 신호교란이 발생된 주파수대역 이용 및 과부하 상태의 기지국 이용을 회피할 수 있는 새로운 방안을 제안함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키고자 한다.
본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, 신호교란이 발생된 주파수대역 이용 및 과부하 상태의 기지국 이용을 회피함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 네트워크장치는, 동일 단말의 업링크패킷을, 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신부; 상기 2 이상의 기지국 중에서, 패킷 송수신 장애 상황이 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인부; 및 상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 상기 단말의 업링크패킷 처리 시 또는 상기 단말의 다운링크패킷 송신 시 이용 대상에서 제외시키는 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 네트워크장치는, 동일 단말의 업링크패킷을, 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신부; 상기 2 이상의 기지국 중에서, 신호교란이 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인부; 및 상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 단말의 업링크패킷 처리 시 상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 제외한 나머지 기지국을 통해 수신되는 업링크패킷 만을 사용하는 제어부를 포함한다.
구체적으로, 상기 확인부는, 신호교란이 발생한 적어도 하나의 주파수대역에 대한 정보를 포함하는 특정 메시지가 수신되는 기지국을, 상기 특정 기지국으로 확인할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국에서 상기 단말의 패킷 송수신에 이용하고 있는 주파수대역을 신호교란이 없는 다른 주파수대역으로 변경시킬 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 나머지 기지국 중 선택된 기지국을 통해, 송신 주파수대역을 상기 다른 주파수대역으로 변경하도록 하는 제어메시지를 상기 단말로 전송하여, 상기 2 이상의 기지국에서 상기 단말의 패킷 송수신에 이용하는 주파수대역이, 상기 단말의 업링크패킷을 수신하게 되는 상기 다른 주파수대역으로 변경되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 네트워크장치의 동작 방법은, 동일 단말의 업링크패킷을, 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신단계; 상기 2 이상의 기지국 중에서, 신호교란이 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인단계; 및 상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 단말의 업링크패킷 처리 시 상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 제외한 나머지 기지국을 통해 수신되는 업링크패킷 만을 사용하는 업링크처리단계를 포함한다.
구체적으로, 상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국에서 상기 단말의 패킷 송수신에 이용하고 있는 주파수대역을 신호교란이 없이 다른 주파수대역으로 변경시키는 주파수대역변경단계를 더 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 주파수대역변경단계는, 상기 나머지 기지국 중 선택된 기지국을 통해, 송신 주파수대역을 상기 다른 주파수대역으로 변경하도록 하는 제어메시지를 상기 단말로 전송하여, 상기 2 이상의 기지국에서 상기 단말의 패킷 송수신에 이용하는 주파수대역이, 상기 단말의 업링크패킷을 수신하게 되는 상기 다른 주파수대역으로 변경되도록 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 네트워크장치는, 동일 단말의 업링크패킷을 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신부; 상기 2 이상의 기지국 중에서, 과부하가 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인부; 및 상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국 중에서 상기 단말의 다운링크패킷을 송신하기 위한 기지국 선택 시, 상기 특정 기지국을 제외시키는 제어부를 포함한다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 제외한 나머지 기지국에서, 상기 단말과의 채널상태(SNR: Signal to noise ratio)가 가장 우수한 기지국을 상기 단말의 다운링크패킷 송신을 위한 기지국으로 선택할 수 있다.
구체적으로, 상기 확인부는, 과부하 발생과 관련된 정보를 포함하는 특정 메시지가 수신되는 기지국을, 상기 특정 기지국으로 확인할 수 있다.
구체적으로, 상기 제어부는, 상기 단말의 업링크패킷 처리 시, 상기 2 이상의 기지국을 통해 수신된 업링크패킷 중 상기 특정 기지국을 통해 수신된 업링크패킷도 사용할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 네트워크장치의 동작 방법은, 동일 단말의 업링크패킷을 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신단계; 상기 2 이상의 기지국 중에서, 과부하가 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인단계; 및 상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국 중에서 상기 단말의 다운링크패킷을 송신하기 위한 기지국 선택 시, 상기 특정 기지국을 제외시키는 기지국선택단계를 포함한다.
구체적으로, 상기 기지국선택단계는, 상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 제외한 나머지 기지국에서, 상기 단말과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국을 상기 단말의 다운링크패킷 송신을 위한 기지국으로 선택할 수 있다.
이에, 본 발명에 따르면, 신호교란이 발생된 주파수대역 이용 및 과부하 상태의 기지국 이용을 회피함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는 효과를 도출한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 사물인터넷(IoT) 네트워크 구조를 보여주는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷(IoT) 네트워크장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따라 IoT 기지국에서 신호교란이 발생된 주파수대역을 회피(변경)하는 상황을 보여주는 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따라서 과부하 상태의 IoT 기지국을 회피하여 다운링크패킷을 전송하는 상황을 보여주는 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 네트워크장치의 동작 방법을 보여주는 동작 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 사물인터넷 네트워크장치의 동작 방법을 보여주는 동작 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 명세서에 개시된 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예들을 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서에 개시된 기술을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 기술의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 기술의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 그 기술의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 네트워크 구조를 보여주고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 사물인터넷(IoT) 네트워크 구조는, 원격지의 사물인터넷단말(예: 단말1,2,...X), 원격지의 사물인터넷단말의 데이터를 확인하고 사물인터넷단말을 제어하기 위한 IoT앱이 설치된 고객단말(미도시)과, 사물인터넷단말 및 고객단말(IoT앱) 간을 유무선 네트워크를 통해 연결해 주는 네트워크장치(100, IoT앱 서버), 사물인터넷단말 및 네트워크장치(100) 사이에서 패킷 송수신을 수행하는 게이트웨이 역할을 IoT 기지국(예: 기지국1,2,...L)로 구성된다.
이러한 IoT 네트워크 구조에서 제공되는 사물인터넷(IoT) 서비스의 업링크/다운링크 패킷 전송 과정을 간단히 설명하면, 다음과 같다.
먼저, 사물인터넷단말이 업링크패킷을 사물인터넷 네트워크장치로 전송하는 경우, 사물인터넷단말이 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하고, 이를 다수의 IoT 기지국이 수신하여 사물인터넷 네트워크장치로 송신하는 방식이다.
또한, 사물인터넷 네트워크장치가 다운링크패킷을 사물인터넷단말로 전송하는 경우, 사물인터넷 네트워크장치가 사물인터넷단말에 대하여 기 선택한 하나의 IoT 기지국으로 다운링크패킷을 송신하고, 이를 수신한 하나의 IoT 기지국이 사물인터넷단말에 송신하는 방식이다.
이러한 IoT 네트워크에서는, 비면허대역의 주파수를 이용하기 때문에, 제3자에 의한 악의적인 공격(jamming)이나 타 네트워크의 간섭 등으로 인한 신호교란이 발생하기 쉽다.
헌데, 현재 IoT 네트워크에서는, 업링크/다운링크 주파수대역을 동일하게 이용하도록 정의하며, 게이트웨이 역할만 할 뿐인 IoT 기지국에 고도의 기능(computation)을 도입하지 않고 있기 때문에, IoT 기지국에 신호교란이 발생하더라도, IoT 기지국 스스로가 주파수대역을 변경하지 못한다.
결국, IoT 기지국에서 신호교란이 발생한 주파수대역을 계속해서 이용함으로 인해, 업링크/다운링크패킷의 수신 성공률이 급격히 떨어지고 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질 저하되는 문제까지 야기할 수 있다.
한편, 현재 IoT 네트워크에서는, 게이트웨이 역할만 할 뿐인 IoT 기지국에 고도의 기능(computation)을 도입하지 않고 있기 때문에, IoT 기지국 측에 과부하 상태가 발생하더라도 IoT 기지국이 자체적으로 사물인터넷 네트워크장치로부터 다운링크패킷이 수신되는 것을 막을 방법이 없다.
따라서, 다운링크패킷의 경우, 하나의 IoT 기지국(다운링크 기지국) 만을 통해 전송되는데, 만약 다운링크 기지국이 과부하 상태일 때에는 다운링크패킷을 드롭(Drop)시킬 뿐 어떠한 동작도 할 수 없기 때문에, 다운링크패킷의 수신 성공률이 일관되지 못하고 다운링크 기지국의 상태에 좌우되는 문제가 있다.
이에, 본 발명에서는, 신호교란이 발생된 주파수대역 이용 및 과부하 상태의 IoT 기지국 이용을 회피할 수 있는 새로운 방안을 제안함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키고자 한다.
이하에서는, 본 발명에서 제안하는 방안을 실현하기 위한 사물인터넷 네트워크장치에 대하여 구체적으로 설명하겠다.
도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 네트워크장치(이하, 네트워크장치라 함)를 구체적으로 설명하겠다.
본 발명의 네트워크장치(100)는, 동일 단말의 업링크 패킷을, 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신부(110)와, 상기 2 이상의 기지국 중에서, 패킷 송수신 장애 상황이 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인부(120)와, 상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 상기 단말의 업링크패킷 처리 시 또는 상기 단말의 다운링크패킷 송신 시 이용 대상에서 제외시키는 제어부(130)를 포함한다.
여기서, 단말은, 도 1의 설명에서 언급한 바 있는 사물인터넷단말(예: 단말1,2,...X)일 것이다.
이하에서는, 설명의 편의 상 사물인터넷단말 즉 단말1,2,...X 중 하나의 단말 예컨대 1단말을 언급하여 설명하겠다.
한편, 본 발명은 IoT 네트워크에서 신호교란이 발생된 주파수대역 이용 및 과부하 상태의 IoT 기지국 이용을 회피할 수 있는 방안을 제안하며, 따라서 전술 및 후술에서 언급하는 기지국은, 게이트웨이 역할을 IoT 기지국으로 이해하면 된다.
패킷수신부(110)는, 단말1의 업링크 패킷을, 2 이상의 기지국을 통해 수신한다.
전술한 바와 같이, IoT 네트워크에서는, 사물인터넷단말이 업링크패킷을 사물인터넷 네트워크장치로 전송하는 경우, 사물인터넷단말이 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하고, 이를 다수의 IoT 기지국이 수신하여 사물인터넷 네트워크장치로 송신하는 방식이다.
따라서, 사물인터넷단말인 단말1이 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하면, 단말1 주변에서 단말1의 업링크패킷을 수신하게 되는 다수의 IoT 기지국이 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신할 것이다.
이에, 네트워크장치(100) 즉 패킷수신부(110)는, 단말1의 업링크 패킷을, 2 이상의 기지국 즉 다수의 IoT 기지국을 통해 수신한다.
이하에서는, 설명의 편의를 위해, 단말1의 업링크패킷을 수신하여 네트워크장치(100)로 송신하는 2 이상의 기지국으로서, 도 1에 도시된 기지국1,2,3을 언급하여 설명하겠다.
즉, 이하에서는, 단말1이 사물인터넷(IoT) 서비스에 이용되는 비면허대역의 주파수 중 하나의 채널(주파수대역 F1)을 통해 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하면, 단말1 주변에서 주파수대역 F1을 통해 단말1의 업링크패킷을 수신하게 되는 다수의 IoT 기지국 즉 기지국1,2,3이 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신하는 상황을 가정하여 설명하겠다.
한편, 전술한 바와 같이, IoT 네트워크에서는, 사물인터넷 네트워크장치가 다운링크패킷을 사물인터넷단말로 전송하는 경우, 사물인터넷 네트워크장치가 사물인터넷단말에 대하여 기 선택한 하나의 IoT 기지국(이하, 다운링크 기지국)으로 다운링크패킷을 송신하고, 이를 수신한 하나의 다운링크 기지국이 사물인터넷단말에 송신하는 방식이다.
이를 위해, IoT 네트워크에서는, 사물인터넷단말에 대하여 하나의 다운링크 기지국을 선택하게 되는데, 사물인터넷단말의 업링크패킷을 수신 및 사물인터넷 네트워크장치로 송신해준 다수의 IoT 기지국 중 해당 사물인터넷단말과의 채널상태(SNR: Signal to noise ratio)가 가장 우수한 IoT 기지국을 다운링크 기지국으로 선택하게 된다.
따라서, 네트워크장치(100)는, 단말1의 업링크패킷을 수신 및 네트워크장치(100)로 송신해 준 다수의 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국을 다운링크 기지국으로 선택할 것이다.
이하에서는 설명의 편의 상, 단말1이 기지국3에 가장 인접하게 위치하여 기지국1,2,3 중 기지국3이 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수하다고 가정한다.
이 경우라면, 네트워크장치(100)는, 다수의 기지국1,2,3 중 기지국3을 다운링크 기지국으로 선택하고, 단말1에 대한 다운링크패킷(예: ACK, 제어명령 등) 발생 시 다운링크패킷을 하나의 다운링크 기지국3으로 송신하고, 이를 수신한 하나의 다운링크 기지국3이 단말1에 송신할 것이다.
확인부(120)는, 전술한 2 이상의 기지국, 예컨대 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신해준 기지국1,2,3 중에서, 패킷 송수신 장애 상황이 발생한 특정 기지국이 있는지 확인한다.
제어부(130)는, 확인부(120)에서 특정 기지국이 확인되면, 기지국1,2,3 중 확인된 특정 기지국을 단말1의 업링크패킷 처리 시 또는 단말1의 다운링크패킷 송신 시 이용 대상에서 제외시킨다.
즉, 제어부(130)는, 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신해준 기지국1,2,3 중에서, 패킷 송수신 장애 상황이 발생한 특정 기지국을 단말1의 업링크패킷 처리 시 또는 단말1의 다운링크패킷 송신 시 이용 대상에서 제외시키는 것이다.
이때, 패킷 송수신 장애 상황이란, 업링크/다운링크패킷 송수신에 이용하는 주파수대역에서 신호교란이 발생한 상황, 또는 IoT 기지국에 과부하 상태가 발생한 상황을 의미할 수 있다.
이하에서는, 패킷 송수신 장애 상황으로서 신호교란이 발생한 상황을 가정하여, 본 발명의 일 실시예를 설명하겠다.
확인부(120)는, 전술한 2 이상의 기지국, 예컨대 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신해준 기지국1,2,3 중에서, 신호교란이 발생한 특정 기지국이 있는지 확인한다.
구체적으로, 신호교란이 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 과정을 설명하면, 다음과 같다.
IoT 기지국은, 가까운 주변에서 제3자에 의한 악의적인 공격(jamming)이나 타 네트워크의 간섭 등으로 인한 신호교란이 발생하면, 이러한 신호교란 발생을 감지할 수 있다.
예를 들면, IoT 기지국은, 사물인터넷(IoT) 서비스에 이용되는 비면허대역의 주파수 전체를 대상으로, 채널 단위의 주파수대역(F1,F2,...) 별로 채널상태(SNR: Signal to noise ratio)를 모니터링하여, 채널상태(SNR)가 급격히 나빠지거나 임계치 이하로 떨어지는 주파수대역이 있으면, 해당 주파수대역에서 신호교란이 발생한 것으로 감지할 수 있다.
물론, IoT 기지국이 신호교란 발생을 감지하는 방식은, 이 외에도 다양할 수 있다.
신호교란 발생을 감지한 IoT 기지국은, 신호교란이 발생한 적어도 하나의 주파수대역에 대한 정보를 포함하는 특정 메시지를, 네트워크장치(100)로 전송할 수 있다.
여기서, 특정 메시지는, IoT 기지국 및 네트워크장치(100) 간의 프로토콜에따른 PUSH DATA 메시지인 것이 바람직하다.
여기서, 신호교란이 발생한 적어도 하나의 주파수대역에 대한 정보는, 신호교란이 발생한 주파수대역(채널)의 식별정보(예: Center Frequency)를 의미한다.
만약, 신호교란이 발생한 적어도 하나의 주파수대역에 대한 정보는, 신호교란이 발생한 주파수대역(채널)이 다수 개라면, 다수 개 주파수대역(채널)의 식별정보(예: Center Frequency) 배열을 포함할 수 있다.
IoT 기지국 및 네트워크장치(100) 간의 프로토콜은, GWMP(Gateway Message Protocol)이며, 현재 사물인터넷(IoT) 기술에서 IoT 기지국이 신호교란을 감지하여 네트워크장치(100)로 알리는 부분은 정의하고 있지 않다.
이에, 본 발명에서는, 현재 사물인터넷(IoT) 기술에서는 정의하고 있지 않은 IoT 기지국이 신호교란을 네트워크장치(100)로 알리는 부분을, IoT 기지국 및 네트워크장치(100) 간의 프로토콜 즉 GWMP 규격에 따른 PUSH DATA 메시지를 활용하여 새롭게 정의하는 것이다.
즉, 본 발명에 따르면, 신호교란 발생을 감지한 IoT 기지국은, 신호교란이 발생한 적어도 하나의 주파수대역에 대한 정보를 포함하는 GWMP 규격의 PUSH DATA 메시지를 네트워크장치(100)로 전송함으로써, 신호교란을 네트워크장치(100)로 알릴 수 있다.
이에, 네트워크장치(100) 즉 확인부(120)는, 기지국1,2,3 중에서, 신호교란이 발생한 적어도 하나의 주파수대역에 대한 정보를 포함하는 특정 메시지 즉 GWMP 규격에 따른 PUSH DATA 메시지가 수신되는 기지국을, 특정 기지국으로 확인한다.
이하에서는, 설명의 편의 상, 기지국3이 주파수대역 F1에서 신호교란을 감지하고, 주파수대역 F1에 대한 정보(주파수대역 F1의 Center Frequency)를 포함하는 PUSH DATA 메시지를 네트워크장치(100)로 전송한 경우로 가정하겠다.
이 경우, 확인부(120)는, 기지국1,2,3 중에서, 신호교란이 발생한 주파수대역 F1에 대한 정보(단일 식별정보)를 포함하는 PUSH DATA 메시지가 수신되는 기지국3을 특정 기지국으로 확인할 수 있고, 더 나아가 PUSH DATA 메시지로부터 신호교란이 발생한 주파수대역 F1을 확인할 수 있다.
제어부(130)는, 기지국1,2,3 중에서 특정 기지국 예컨대 기지국3이 확인되면, 단말1의 업링크 패킷 처리 시 기지국1,2,3 중 기지국3을 제외한 나머지 기지국1,2를 통해 수신되는 업링크패킷 만을 사용한다.
즉, 사물인터넷단말의 업링크패킷을 다수의 IoT 기지국을 통해서 수신하면, 네트워크장치(100)는, 업링크패킷 기반의 데이터를 해당 사물인터넷단말에 맵핑/보유하여 고객단말에서 사물인터넷단말의 데이터를 확인하고 사물인터넷단말을 제어할 수 있도록 하며, 업링크패킷 기반으로 다운링크패킷 송신을 위한 IoT 기지국을 선택하는 등, 다수의 IoT 기지국을 통해서 수신한 업링크패킷들을 사용하여 사물인터넷(IoT) 서비스를 위한 업링크패킷 처리의 제반 과정을 수행하게 된다.
이에, 제어부(130)는, 전술한 바와 같은 사물인터넷(IoT) 서비스를 위한 단말1의 업링크패킷 처리의 제반 과정을 수행하는데 있어서, 기지국1,2,3 중 신호교란이 발생한 기지국3을 통해 수신되는 업링크패킷은 버리고(Drop) 나머지 기지국1,2를 통해 수신되는 업링크패킷 만을 사용함으로써, 단말1의 업링크패킷 처리 시 기지국3을 이용 대상에서 제외시키는 것이다.
이는, 신호교란이 발생한 기지국3을 통해서 수신된 단말1의 업링크패킷에 대한 신뢰도가 떨어지기 때문에, 신뢰도가 떨어지는 업링크패킷은 사용하지 않고 버림으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질 저하를 막기 위함이다.
또한, IoT 네트워크에서는, 신호교란이 발생한 기지국3을 통해 수신된 단말1의 업링크 패킷을 사용하지 않고 버리더라도, 단말1의 동일한 업링크패킷이 다른 기지국1,2를 통해서 수신되고 있기 때문에, 사물인터넷(IoT) 서비스를 정상적으로 제공하는데 문제가 되지 않고 가능한 것이다.
더 나아가, 본 발명의 네트워크장치(100)는, 기지국3을 통해서 수신된 단말1의 업링크패킷에 대한 신뢰도가 떨어지게 되는 근본적인 원인인 신호교란을 회피하기 위해, IoT 기지국의 주파수대역을 변경한다.
보다 구체적으로 설명하면, 제어부(130)는, 특정 기지국 즉 기지국3이 확인되면, 기지국1,2,3에서 단말1의 패킷 송수신에 이용하고 있는 주파수대역을 신호교란이 없는 다른 주파수대역으로 변경시킨다.
즉, 기지국1,2,3에서 단말1의 패킷 송수신에 이용하고 있는 주파수대역은 주파수대역 F1일 것이므로, 제어부(130)는, 기지국1,2,3에서 단말1의 패킷 송수신에 이용하고 있는 주파수대역을 현재 주파수대역 F1에서 신호교란이 없는 다른 주파수대역으로 변경시키는 것이다.
앞서 언급한 바 있듯이, IoT 네트워크에서는, IoT 기지국 스스로가 주파수대역을 변경하는 것이 불가능하다.
한편, IoT 네트워크에서는, 네트워크 기반으로 사물인터넷단말의 송신 주파수대역을 변경하도록 하는 시그널링을 정의하고 있다.
이에, 본 발명에서는, 사물인터넷단말의 송신 주파수대역을 변경하도록 하는 시그널링을 활용하여, IoT 기지국 주파수대역 변경하고자 한다.
보다 구체적으로, 제어부(130)는, 전술한 예시의 경우, 기지국1,2,3 중 신호교란이 발생한 기지국3을 제외한 나머지 기지국1,2 중 선택된 기지국을 통해, 송신 주파수대역을 다른 주파수대역으로 변경하도록 하는 제어메시지를 단말1로 전송한다.
이때, 제어메시지는, IoT 네트워크에서는 네트워크 기반으로 사물인터넷단말의 송신 주파수대역을 변경하도록 하는 시그널링(Modification Channel Req/Resp)을 의미한다.
아울러, 나머지 기지국1,2 중 선택된 기지국은, 나머지 기지국1,2 중 단말1과의 채널상태(SNR: Signal to noise ratio)가 가장 우수한 기지국일 것이다.
앞서 설명한 바와 같이, 제어부(130)는, 기지국1,2,3 중 신호교란이 발생한 기지국3을 통해 수신되는 업링크 패킷은 버리고(Drop), 나머지 기지국1,2를 통해 수신되는 업링크 패킷 만을 사용한다.
따라서, 제어부(130)는, 단말1의 업링크패킷 기반으로 다운링크패킷 송신을 위한 IoT 기지국을 선택하는 과정에서, 기지국1,2,3 중 기지국3은 제외하고 나머지 기지국1,2 중에서 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국 하나를 선택할 것이다.
이하에서는, 설명의 편의 상 기지국2를 선택한 것으로 가정하겠다.
이렇게 단말1의 다운링크패킷 송신을 위한 IoT 기지국을 기지국2로 선택하게 되면, 기지국 선택이 변경되기 전까지 네트워크장치(100)에서 발생되는 단말1에 대한 다운링크패킷은 기지국2를 통해 단말1로 전송된다.
이 경우, 제어부(130)는, 선택된 기지국2을 통해, 단말1이 이용하고 있는 송신 주파수대역을 현재의 주파수대역 F1에서 다른 주파수대역(예: 주파수대역 F2)으로 변경하도록 하는 제어메시지를 단말1로 전송하는 것이다.
네트워크장치(100)가 제어메시지 즉 다운링크패킷을 기지국2로 송신하면, 기지국2가 주파수대역 F1을 통해 다운링크패킷(제어메시지)을 단말1로 송신하게 되며, 기지국2에서는 주파수대역 F1에서 신호교란이 감지된 상황이 아니기 때문에, 단말1에 다운링크패킷(제어메시지)가 성공적으로 수신될 것이다.
이에, 단말1은, 네트워크장치(100)로부터 수신된 제어메시지에 따라서, 송신 주파수대역을 현재의 주파수대역 F1에서 다른 주파수대역(예: 주파수대역 F2)으로 변경하고, 이후 발생하는 업링크패킷을 변경한 주파수대역 F2를 통해 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 송신할 것이다.
이렇게 되면, 신호교란은 주파수대역 별로 발생되기 때문에, 비록 기지국3에서 주파수대역 F1의 신호교란이 발생한 경우라도, 기지국1 및 2 뿐 아니라 기지국 3은 단말1 주변에서 신호교란이 없는 주파수대역 F2를 통해 단말1의 업링크패킷을 수신하여 네트워크장치(100)로 송신할 것이다.
이에, 네트워크장치(100)에서는, 단말1의 업링크패킷 기반으로 다운링크패킷 송신을 위한 IoT 기지국을 선택하는 과정에서, 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR) 즉 주파수대역 F2 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국 하나를 선택할 것이며, 선택한 기지국으로 단말1의 다운링크 패킷을 송신할 것이다.
IoT 네트워크에서는, 업링크/다운링크 주파수대역을 동일하게 이용하도록 정의하고 있다.
이에, 네트워크장치(100)에 의해 단말1의 다운링크 기지국으로 선택되고 단말1의 다운링크패킷을 수신한 기지국(기지국1,2,3 중 하나)은, 업링크패킷 수신 시와 마찬가지로 주파수대역 F2를 통해 다운링크패킷을 단말1로 송신하게 된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 신호교란이 발생된 IoT 기지국이 이를 네트워크로 알리면, 네트워크 기반의 시그널링을 활용하여 사물인터넷단말의 송신 주파수대역을 변경함으로써, IoT 네트워크에서 업링크/다운링크 주파수대역을 동일하게 이용하는 특성에 따라 IoT 기지국의 주파수대역이 자연스럽게 변경되도록 한다.
결국, 본 발명에서는, 네트워크 기반으로 사물인터넷단말의 송신 주파수대역을 변경하는 시그널링을 활용하여, 결과적으로 네트워크 기반의 IoT 기지국 주파수대역 변경을 실현하는 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 신호교란이 발생된 IoT 기지국의 주파수대역을 변경할 수 있는, IoT 네트워크에 적합한 IoT 기지국 주파수대역 변경 방안을 실현함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는 효과를 도출한다.
한편, 본 발명에서는, 사물인터넷단말 측에 제3자에 의한 악의적인 공격(jamming)이나 타 네트워크의 간섭 등으로 인한 신호교란이 발생한 경우라도, 사물인터넷단말 주파수대역 변경을 실현할 수 있다.
예를 들면, 사물인터넷단말은, 현재 이용하고 있는 송신 주파수대역의 채널상태(SNR)를 모니터링하여, 채널상태(SNR)가 급격히 나빠지거나 임계치 이하로 떨어지면, 현재 송신 주파수대역에서 신호교란이 발생한 것으로 감지할 수 있다.
물론, 사물인터넷단말이 신호교란 발생을 감지하는 방식은, 이 외에도 다양할 수 있다.
현재 사물인터넷(IoT) 기술에서는 사물인터넷단말이 스스로 주파수대역을 변경할 수 있기 때문에, 사물인터넷단말은 현재의 송신 주파수대역에서 신호교란 발생을 감지하게 되면, 송신 주파수대역을 사물인터넷(IoT) 서비스에 이용되는 비면허대역의 주파수 중 다른 주파수대역으로 변경한 후 변경한 송신 주파수대역을 통해 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하면 된다.
특히 사물인터넷(IoT) 기술 중에서도 광역 커버리지를 대상으로 하여 저속 전송(<1kbps) 및 저 전력을 지원하는 소량 데이터 전송에 특화된 IoT 기술(LoRa: Long Range)에 본 발명의 IoT 기지국 주파수대역 변경 방안을 적용한다면, 네트워크 기반의 IoT 기지국 주파수대역 변경이 가능해짐에 따른 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질 향상 효과가 더욱 기대될 것이다.
한편, 이하에서는, 패킷 송수신 장애 상황으로서 IoT 기지국에 과부하 상태가 발생한 상황을 가정하여, 본 발명의 다른 실시예를 설명하겠다.
확인부(120)는, 전술한 2 이상의 기지국, 예컨대 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신해준 기지국1,2,3 중에서, 과부하 상태가 발생한 특정 기지국이 있는지 확인한다.
과부하 상태가 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
기지국은, 스스로 자신의 상태가 과부하 상태인지 여부를 감지할 수 있다.
예를 들면, 기지국은, 기지국을 통해 동시에 패킷을 송수신하는 단말(사물인터넷단말)의 수가 임계개수 이상일 때, 또는 기지국을 통해 동시에 패킷을 송수신되는 업링크/다운링크 트래픽이 임계치 이상일 때, 사물인터넷(IoT) 서비스에 이용되는 비면허대역 주파수 중 사용(할당) 중인 주파수자원이 임계치 이상일 때, 또는 기 정의된 장애 상황이 확인될 때, 스스로 자신의 상태가 과부하 상태인 것으로 감지할 수 있다.
물론, 기지국이 스스로 과부하 상태인지를 감지하는 방식은, 이 외에도 다양할 수 있다.
자신의 과부하 상태를 감지한 기지국은, 과부하 발생과 관련된 정보를 포함하는 특정 메시지를, 네트워크장치(100)로 전송할 수 있다.
여기서, 특정 메시지는, 기지국 및 네트워크장치(100) 간의 프로토콜에서 정의하고 있는 PUSH DATA 메시지인 것이 바람직하다.
여기서, 과부하 발생과 관련된 정보는, 과부하 상태인지(true) 또는 과부하 상태가 해제되는지(false)를 의미하는 정보인 것이 바람직하다.
이에, 기지국 및 네트워크장치(100) 간의 프로토콜이 GWMP(Gateway Message Protocol)인 경우, 자신의 과부하 상태를 감지한 기지국은, GWMP에서 정의하고 있는 PUSH DATA 메시지의 기존 필드 또는 새롭게 추가한 신규 필드에 과부하 발생과 관련된 정보(true)을 포함시켜 네트워크장치(100)로 전송할 수 있다.
현재 사물인터넷(IoT) 기술에서는, 기지국이 과부하 상태를 감지하여 네트워크장치(100)로 알리는 부분은 정의하고 있지 않다.
이에, 본 발명에서는, 현재 사물인터넷(IoT) 기술에서는 정의하고 있지 않은 기지국이 과부하 상태를 네트워크장치(100)로 알리는 부분을, 기지국 및 네트워크장치(100) 간의 프로토콜 즉 GWMP 규격에 따른 PUSH DATA 메시지를 활용하여 새롭게 정의하는 것이다.
즉, 본 발명에 따르면, 과부하 상태를 감지한 기지국은, GWMP 규격의 PUSH DATA 메시지를 활용하여, 자신에 과부하가 발생한 사실을 네트워크장치(100)로 알릴 수 있다.
이에, 네트워크장치(100) 즉 확인부(120)는, 기지국1,2,3 중에서, 과부하 발생과 관련된 정보(true)를 포함하는 특정 메시지 즉 GWMP 규격에 따른 PUSH DATA 메시지가 수신되는 기지국을, 특정 기지국(이하, 과부하 기지국)으로 확인한다.
이하에서는, 설명의 편의 상, 기지국3이 과부하 발생과 관련된 정보(true)를 포함하는 PUSH DATA 메시지를 네트워크장치(100)로 전송한 경우로 가정하겠다.
이 경우, 확인부(120)는, 기지국1,2,3 중에서, 과부하 발생과 관련된 정보(true)를 포함하는 PUSH DATA 메시지가 수신되는 기지국3을 특정 기지국 즉 과부하 기지국으로 확인할 수 있다.
제어부(130)는, 기지국1,2,3 중에서 과부하 기지국(예: 기지국3)이 확인되면, 기지국1,2,3 중에서 단말1의 다운링크패킷을 송신하기 위한 기지국 선택 시, 기지국 3을 제외시킨다.
즉, 제어부(130)는, 확인부(120)에서 과부하가 발생한 과부하 기지국 예컨대 기지국3이 확인되면, 이후 단말1의 다운링크 기지국을 선택할 때 기지국1,2,3 중에서 과부하 기지국3을 제외시킴으로써, 단말1의 다운링크패킷 송신 시 이용 대상에서 제외시키는 것이다.
이렇게 되면, 제어부(130)는, 단말1의 업링크패킷을 수신 및 네트워크장치(100)로 송신하는 기지국1,2,3 중 과부하 기지국3을 제외한 나머지 기지국1,2에서, 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국을 선택할 것이다.
이하에서는 설명의 편의 상, 기지국1,2 중에서는 기지국2가 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수하다고 가정한다.
이 경우라면, 네트워크장치(100)는, 다수의 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수하지만 과부하 상태인 기지국3을 뺀 나머지 기지국1,2 중에서, 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국2를 다운링크 기지국으로 선택하고, 단말1에 대한 다운링크패킷(예: ACK, 제어명령 등) 발생 시 다운링크패킷을 하나의 다운링크 기지국2로 송신하고, 이를 수신한 하나의 다운링크 기지국2가 단말1에 송신할 것이다.
여기서, 기지국1,2,3은, 단말1 주변에서 단말1의 업링크패킷을 수신하였다는 점을 감안하면, 기지국1,2,3 중 어떤 기지국을 다운링크 기지국으로 선택하여도, 단말1과의 채널상태(SNR)가 다름에 따름 품질 차이만 있을 뿐, 단말1의 다운링크패킷을 단말1에 전송하는데 큰 문제가 없을 것이다.
따라서, 전술과 같이 다수의 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국3이 아닌 기지국2를 다운링크 기지국으로 선택하더라도, 단말1의 다운링크패킷은 기지국2를 통해 정상적으로 단말1에 수신될 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 네트워크장치(100)는, 사물인터넷단말에 대한 다운링크 기지국 선택 시 과부하 상태인 기지국을 제외시킴으로써, 사물인터넷단말의 다운링크패킷 송신 시 과부하 상태의 기지국을 이용하는 일이 없도록 한다.
한편, 비록 기지국3이 과부하 상태라 할지라도, 기지국3을 통해 수신된 단말1의 업링크패킷은 네트워크장치(100)에 정상적으로 수신된 이상 신뢰도에는 문제가 없을 것이다.
따라서, 제어부(130)는, 단말1의 업링크패킷 처리 시, 2 이상의 기지국 즉 기지국1,2,3을 통해 수신된 업링크패킷 중 과부하 기지국3을 통해 수신된 업링크패킷도 사용할 수 있다.
즉, 사물인터넷단말의 업링크패킷을 다수의 기지국을 통해서 수신하면, 네트워크장치(100)는, 업링크패킷 기반의 데이터를 해당 사물인터넷단말에 맵핑/보유하여 고객단말에서 사물인터넷단말의 데이터를 확인하고 사물인터넷단말을 제어할 수 있도록 하며, 업링크패킷 기반으로 다운링크패킷 송신을 위한 기지국을 선택하는 등, 다수의 기지국을 통해서 수신한 업링크패킷들을 사용하여 사물인터넷(IoT) 서비스를 위한 업링크패킷 처리의 제반 과정을 수행하게 된다.
이때, 단말1의 업링크패킷을 기지국1,2,3을 통해서 수신하면, 제어부(130)는, 사물인터넷(IoT) 서비스를 위한 단말1의 업링크패킷 처리의 제반 과정을 수행하는데 있어서, 기지국1,2,3 중 과부하가 발생한 기지국3을 통해 수신되는 업링크패킷을 별도 처리할 필요 없이, 기지국1,2,3를 통해 수신되는 업링크패킷 모두를 정상적으로 수용/사용하는 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는, 사물인터넷단말에 대한 다운링크 기지국 선택 시 과부하 상태인 기지국을 제외시킴으로써, 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국을 통해서 다운링크패킷이 송신되는 일이 없도록 하여, 과부하 상태의 기지국 이용 자체를 회피하고 있다.
이렇게 되면, 본 발명에서는, 기지국의 상태를 고려하여 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국 이용 자체를 회피할 수 있다.
이로 인해, 본 발명에서는, 사물인터넷 네트워크장치에서 송신한 사물인터넷단말의 다운링크패킷이 기지국에서 버려지는 일이 일어나지 않고, 따라서 다운링크패킷의 수신 성공률 역시 업링크패킷과 같이 일관되게 우수해질 것이다.
한편, 본 발명에서는, 기지국이 과부하 상태를 네트워크장치(100)로 알리는 부분과 마찬가지로, 과부하 상태가 해제된 기지국이 이를 네트워크장치(100)로 알리는 부분을, 기지국 및 네트워크장치(100) 간의 프로토콜 즉 GWMP 규격에 따른 PUSH DATA 메시지를 활용하여 새롭게 정의한다.
즉, 자신의 과부하 상태가 해제되는 것을 감지한 기지국은, GWMP에서 정의하고 있는 PUSH DATA 메시지의 기존 필드 또는 새롭게 추가한 신규 필드에 과부하 해제와 관련된 정보(false)을 포함시켜 네트워크장치(100)로 전송할 수 있다.
이에, 네트워크장치(100)는, 과부하 기지국3으로부터 과부하 해제와 관련된 정보(true)를 포함하는 PUSH DATA 메시지가 수신되면, 기지국3의 과부하 상태가 해제된 것으로 확인하고, 이후부터는 단말1의 다운링크 기지국을 선택할 때 기지국3을 제외시키지 않고 기지국1,2,3 중에서 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국을 선택할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은, 사물인터넷단말에 대한 다운링크 기지국 선택 시 과부하 상태인 기지국을 제외시킴으로써, 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국을 통해서 다운링크패킷이 송신되는 일이 없도록 하여, 과부하 상태의 기지국 이용 자체를 회피하고 있다.
이에, 본 발명은, 기지국의 상태를 고려하여 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국 이용 자체를 회피함으로써, 사물인터넷단말의 다운링크패킷이 기지국에서 버려지는 일이 일어나지 않고 다운링크패킷의 수신 성공률이 일관되게 우수해지도록 한다.
이와 같이, 본 발명에 따르면, 사물인터넷단말로의 다운링크패킷 전송 시 과부하 상태의 기지국 이용 자체를 회피하는, IoT 네트워크에 적합한 다운링크패킷 전송 방안을 실현함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는 효과를 도출한다.
특히 사물인터넷(IoT) 기술 중에서도 광역 커버리지를 대상으로 하여 저속 전송(<1kbps) 및 저 전력을 지원하는 소량 데이터 전송에 특화된 IoT 기술(LoRa: Long Range)에 본 발명을 적용한다면, 다운링크패킷 수신 성공률을 업링크패킷 수신 성공률 수준으로 끌어 올림으로써 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질 향상 효과가 더욱 기대될 것이다.
이하에서는, 도 3을 참조하여, 본 발명에 따라 IoT 기지국에서 신호교란이 발생된 주파수대역을 회피(변경)하는 상황을 설명하겠다.
설명의 편의를 위해, 단말1이 사물인터넷(IoT) 서비스에 이용되는 비면허대역의 주파수 중 하나의 채널(주파수대역 F1)을 통해 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하면, 단말1 주변에서 주파수대역 F1을 통해 단말1의 업링크패킷을 수신하게 되는 기지국1,2,3이 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신하는 상황을 가정한다.
즉, 단말1은 주파수대역 F1을 통해 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하며(S10), 단말1 주변에서 주파수대역 F1을 통해 단말1의 업링크패킷을 수신하게 되는 기지국1,2,3은 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신한다.
이때, 기지국3이 주파수대역 F1에서 신호교란 발생을 감지하게 되면(S20), 기지국3은 신호교란이 발생한 주파수대역 F1에 대한 정보(주파수대역 F1의 Center Frequency)를 포함하는 GWMP 규격의 PUSH DATA 메시지를 네트워크장치(100)로 전송함으로써(S30), 신호교란을 네트워크장치(100)로 알릴 수 있다.
이에, 네트워크장치(100)는, PUSH DATA 메시지에 기인하여, 단말1의 업링크패킷을 송신해준 기지국1,2,3 중에서 신호교란이 발생한 기지국3을 확인하고, 신호교란이 발생한 주파수대역 F1을 확인할 수 있다(S40).
이에, 네트워크장치(100)는, 단말1이 주파수대역 F1을 통해 송신하는 업링크킷을 수신하여 네트워크장치(100)로 송신해준 기지국1,2,3 중에서(S50), 단말1의 업링크 패킷 처리 시 기지국3을 제외한 나머지 기지국1,2를 통해 수신되는 업링크패킷 만을 사용한다(S60).
즉, 네트워크장치(100)는, 사물인터넷(IoT) 서비스를 위한 단말1의 업링크패킷 처리의 제반 과정을 수행하는데 있어서, 기지국1,2,3 중 신호교란이 발생한 기지국3을 통해 수신되는 업링크패킷은 버리고(Drop), 나머지 기지국1,2를 통해 수신되는 업링크패킷 만을 사용하는 것이다.
이렇게 되면, 네트워크장치(100)는, 단말1의 업링크패킷 기반으로 다운링크패킷 송신을 위한 다운링크 기지국을 선택하는 과정에서, 기지국1,2,3 중 기지국3은 제외하고 나머지 기지국1,2 중에서 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국 하나를 선택할 것이다(S70).
이하에서는, 설명의 편의 상 기지국2를 선택한 것으로 가정하겠다.
이렇게 단말1의 다운링크패킷 송신을 위한 다운링크 기지국을 기지국2로 선택하게 되면, 네트워크장치(100)는, 선택된 기지국2을 통해, 단말1이 이용하고 있는 송신 주파수대역을 현재의 주파수대역 F1에서 다른 주파수대역(예: 주파수대역 F2)으로 변경하도록 하는 제어메시지를 단말1로 전송한다(S80).
네트워크장치(100)가 제어메시지 즉 다운링크패킷을 기지국2로 송신하면(S80), 기지국2가 주파수대역 F1을 통해 다운링크패킷(제어메시지)을 단말1로 송신하게 된다.
이때, 기지국2에서는 주파수대역 F1에서 신호교란이 감지된 상황이 아니기 때문에, 단말1에 다운링크패킷(제어메시지)가 성공적으로 수신될 것이다(S90).
이에, 단말1은, 네트워크장치(100)로부터 수신된 제어메시지(Modification Channel Req) 내 채널인덱스에 따라서, 송신 주파수대역을 현재의 주파수대역 F1에서 다른 주파수대역(예: 주파수대역 F2)으로 변경하고(S100), 이후 발생하는 제어메시지에 대한 응답메시지(Modification Channel Resp)를 비롯한 업링크 패킷을 변경한 주파수대역 F2를 통해 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 송신할 것이다(S110).
이렇게 되면, 신호교란은 주파수대역 별로 발생되기 때문에, 비록 기지국3에서 주파수대역 F1의 신호교란이 발생한 경우라도, 기지국1 및 2 뿐 아니라 기지국 3은 단말1 주변에서 신호교란이 없는 주파수대역 F2를 통해 단말1의 업링크패킷을 수신하여 네트워크장치(100)로 송신할 수 있다.
이하에서는, 도 5를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 네트워크장치의 동작 방법을 설명하겠다.
앞선 도 3을 참조한 설명과 마찬가지로, 단말1이 주파수대역 F1을 통해 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하면, 단말1 주변에서 주파수대역 F1을 통해 단말1의 업링크패킷을 수신하게 되는 기지국1,2,3이 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신하는 상황을 가정하여 설명하겠다.
즉, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국1,2,3을 통해서, 단말1이 주파수대역 F1에서 송신한 업링크패킷을 수신할 것이다(S200).
이러한, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국1,2,3 중에서, 신호교란이 발생한 특정 기지국이 있는지 확인한다(S210).
즉, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국1,2,3 중에서, 신호교란이 발생한 적어도 하나의 주파수대역에 대한 정보를 포함하는 특정 메시지 즉 GWMP 규격에 따른 PUSH DATA 메시지가 수신되는 기지국이 있으면(S210 Yes) 그 기지국을 특정 기지국으로 확인할 수 있다.
이하에서는, 설명의 편의 상, 기지국3이 주파수대역 F1에서 신호교란을 감지하고, 주파수대역 F1에 대한 정보(주파수대역 F1의 Center Frequency)를 포함하는 PUSH DATA 메시지를 네트워크장치(100)로 전송한 경우로 가정하겠다.
이 경우, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국1,2,3 중에서, 신호교란이 발생한 주파수대역 F1에 대한 정보(단일 식별정보)를 포함하는 PUSH DATA 메시지가 수신되는 기지국3을 특정 기지국으로 확인할 수 있고, 더 나아가 PUSH DATA 메시지로부터 신호교란이 발생한 주파수대역 F1을 확인할 수 있다(S220).
이후, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국1,2,3을 통해 단말1이 주파수대역 F1을 통해 송신하는 업링크패킷이 수신되면(S230), 기지국1,2,3 중에서 단말1의 업링크패킷 처리 시 기지국3을 제외한 나머지 기지국1,2를 통해 수신되는 업링크패킷 만을 사용한다(S240).
즉, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 사물인터넷(IoT) 서비스를 위한 단말1의 업링크패킷 처리의 제반 과정을 수행하는데 있어서, 기지국1,2,3 중 신호교란이 발생한 기지국3을 통해 수신되는 업링크패킷은 버리고(Drop), 나머지 기지국1,2를 통해 수신되는 업링크패킷 만을 사용하는 것이다.
더 나아가, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국3을 통해서 수신된 단말1의 업링크패킷에 대한 신뢰도가 떨어지게 되는 근본적인 원인인 신호교란을 회피하기 위해, IoT 기지국의 주파수대역을 변경한다.
보다 구체적으로, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 신호교란이 발생한 기지국3이 확인되면, 기지국1,2,3 중 신호교란이 발생한 기지국3을 제외한 나머지 기지국1,2 중 선택된 기지국을 통해, 송신 주파수대역을 다른 주파수대역으로 변경하도록 하는 제어메시지를 단말1로 전송한다(S250,S260).
이때, 제어메시지는, IoT 네트워크에서는 네트워크 기반으로 사물인터넷단말의 송신 주파수대역을 변경하도록 하는 시그널링(Modification Channel Req/Resp)을 의미한다.
아울러, 나머지 기지국1,2 중 선택된 기지국은, 나머지 기지국1,2 중 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국일 것이다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 사물인터넷(IoT) 서비스를 위한 단말1의 업링크패킷 처리의 제반 과정을 수행하는데 있어서, 기지국1,2,3 중 신호교란이 발생한 기지국3을 통해 수신되는 업링크패킷은 버리고(Drop), 나머지 기지국1,2를 통해 수신되는 업링크패킷 만을 사용한다.
따라서, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 단말1의 업링패킷 기반으로 다운링크패킷 송신을 위한 IoT 기지국을 선택하는 과정에서, 기지국1,2,3 중 기지국3은 제외하고 나머지 기지국1,2 중에서 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국 하나를 선택할 것이다(S250).
이하에서는, 설명의 편의 상 기지국2를 선택한 것으로 가정하겠다.
이 경우, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 선택된 기지국2을 통해, 단말1이 이용하고 있는 송신 주파수대역을 현재의 주파수대역 F1에서 다른 주파수대역(예: 주파수대역 F2)으로 변경하도록 하는 제어메시지(Modification Channel Req)를 단말1로 전송한다(S260).
네트워크장치(100)가 제어메시지 즉 다운링크패킷을 기지국2로 송신하면, 기지국2가 주파수대역 F1을 통해 다운링크패킷(제어메시지)을 단말1로 송신하게 되며, 기지국2에서는 주파수대역 F1에서 신호교란이 감지된 상황이 아니기 때문에, 단말1에 다운링크패킷(제어메시지)가 성공적으로 수신될 것이다.
이에, 단말1은, 네트워크장치(100)로부터 수신된 제어메시지 내 채널인덱스에 따라서, 송신 주파수대역을 현재의 주파수대역 F1에서 다른 주파수대역(예: 주파수대역 F2)으로 변경하고, 이후 발생하는 업링크 패킷을 변경한 주파수대역 F2를 통해 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 송신할 것이다.
이렇게 되면, 신호교란을 주파수대역 별로 발생되기 때문에, 기지국3에서 주파수대역 F1의 신호교란이 발생한 경우라도, 기지국1 및 2 뿐 아니라 기지국 3은 단말1 주변에서 신호교란이 없는 주파수대역 F2를 통해 단말1의 업링크패킷을 수신하여 네트워크장치(100)로 송신할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 단말1이 주파수대역 F2에서 송신한 업링크패킷을 기지국1,2,3으로부터 수신할 것이다(S270).
그리고, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 단말1의 업링크패킷 기반으로 다운링크패킷 송신을 위한 IoT 기지국을 선택하는 과정에서, 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR) 즉 주파수대역 F2 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국 하나를 선택할 것이며, 선택한 기지국으로 단말1의 다운링크 패킷을 송신할 것이다(S280).
IoT 네트워크에서는, 업링크/다운링크 주파수대역을 동일하게 이용하도록 정의하고 있다.
이에, 네트워크장치(100)에 의해 단말1의 다운링크 기지국으로 선택되고 단말1의 다운링크패킷을 수신한 기지국(기지국1,2,3 중 하나)은, 업링크패킷 수신 시와 마찬가지로 주파수대역 F2를 통해 다운링크패킷을 단말1로 송신하게 된다.
이하에서는, 도 4를 참조하여, 본 발명에 따라 과부하 상태의 IoT 기지국을 회피하여 다운링크패킷을 전송하는 상황을 설명하겠다.
설명의 편의를 위해, 단말1이 업링크패킷을 송신하면, 단말1 주변에서 단말1의 업링크패킷을 수신하게 되는 기지국1,2,3이 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신하는 상황을 가정하여 설명하겠다.
즉, 단말1은 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하며(S10), 단말1 주변에서 단말1의 업링크패킷을 수신하게 되는 기지국1,2,3은 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신한다.
기지국3이 자신의 과부하 상태를 감지하면(S21), 과부하 발생과 관련된 정보(true)를 포함하는 특정 메시지 즉 GWMP 규격에 따른 PUSH DATA 메시지를 네트워크장치(100)로 전송함으로써(S31), 과부하 발생을 네트워크장치(100)로 알릴 수 있다.
이에, 네트워크장치(100)는, PUSH DATA 메시지에 기인하여, 단말1의 업링크패킷을 송신해준 기지국1,2,3 중에서 과부하가 발생한 기지국3을 확인할 수 있다(S41).
이에, 네트워크장치(100)는, 과부하 기지국 예컨대 기지국3이 확인되면(S41), 과부하 기지국이 확인된 시점 이후 단말1의 다운링크 기지국을 선택할 때 기지국1,2,3 중에서 과부하 기지국3을 제외시키는 것이다.
보다 구체적으로 설명하면, 기지국3의 과부하 상태를 알 수 없는 단말1은, 여전히 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신할 것이고(S50), 기지국1,2,3은 단말1의 업링크패킷을 수신하게 되면 이를 네트워크장치(100)로 송신할 것이다.
이때, 비록 기지국3이 과부하 상태라 할지라도, 기지국3을 통해 수신된 단말1의 업링크패킷은 네트워크장치(100)에 정상적으로 수신된 이상 신뢰도에는 문제가 없을 것이다.
네트워크장치(100)는, 과부하 기지국3이 확인된 시점 이후라도, 단말1의 업링크패킷이 기지국1,2,3을 통해서 수신된다면, 사물인터넷(IoT) 서비스를 위한 단말1의 업링크패킷 처리의 제반 과정을 수행하는데 있어서, 기지국1,2,3 중 과부하가 발생한 기지국3을 통해 수신되는 업링크패킷을 별도 처리할 필요 없이, 기지국1,2,3를 통해 수신되는 업링크패킷 모두를 정상적으로 수용/사용한다(S61).
반면, 네트워크장치(100)는, 과부하 기지국3이 확인된 시점 이후, 단말1의 업링크패킷을 수신 및 네트워크장치(100)로 송신하는 기지국1,2,3 중 과부하 기지국3을 제외한 나머지 기지국1,2에서, 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국을 선택할 것이다(S71).
이하에서는 설명의 편의 상, 단말1이 기지국3 다음으로 기지국2에 인접하게 위치하여, 기지국1,2 중에서는 기지국2가 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수하다고 가정한다.
이 경우라면, 네트워크장치(100)는, 다수의 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수하지만 과부하 상태인 기지국3을 뺀 나머지 기지국1,2 중에서, 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국2를 다운링크 기지국으로 선택하고(S71), 단말1에 대한 다운링크패킷(예: ACK, 제어명령 등) 발생 시 다운링크패킷을 하나의 다운링크 기지국2로 송신하고(S81), 이를 수신한 하나의 다운링크 기지국2가 단말1에 송신할 것이다.
여기서, 기지국1,2,3은, 단말1 주변에서 단말1의 업링크패킷을 수신하였다는 점을 감안하면, 기지국1,2,3 중 어떤 기지국을 다운링크 기지국으로 선택하여도, 단말1과의 채널상태(SNR)가 다름에 따름 품질 차이만 있을 뿐, 단말1의 다운링크패킷을 단말1에 전송하는데 큰 문제가 없을 것이다.
따라서, 전술과 같이 다수의 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국3이 아닌 기지국2를 다운링크 기지국으로 선택하더라도, 단말1의 다운링크패킷은 기지국2를 통해 정상적으로 단말1에 수신될 것이다(S91).
이하에서는, 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 네트워크장치의 동작 방법을 설명하겠다.
앞선 도 4를 참조한 설명과 마찬가지로, 단말1이 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하면, 단말1 주변에서 단말1의 업링크패킷을 수신하게 되는 기지국1,2,3이 단말1의 업링크패킷을 네트워크장치(100)로 송신하는 상황을 가정하여 설명하겠다.
즉, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국1,2,3을 통해서, 단말1이 송신한 업링크패킷을 수신할 것이다(S100).
그리고, 기지국1,2,3 중 과부하가 발생된 기지국이 없는 것을 전제로, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 단말1에 대한 다운링크패킷(예: ACK, 제어명령 등) 발생 시, 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 다운링크 기지국(예: 기지국3)으로 송신하고, 이를 수신한 하나의 다운링크 기지국3이 단말1에 송신할 것이다(S100).
다수의 기지국1,2,3을 통해 단말1의 업링크패킷을 수신하고 기 선택한 하나의 다운링크 기지국3을 통해 단말1의 업링크패킷을 송신하면서, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국1,2,3 중에서, 과부하 상태가 발생한 특정 기지국 즉 과부하 기지국이 있는지 확인한다(S110).
본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국1,2,3 중에서, 과부하 발생과 관련된 정보(true)를 포함하는 특정 메시지 즉 GWMP 규격에 따른 PUSH DATA 메시지가 수신되는 기지국을, 특정 기지국(이하, 과부하 기지국)으로 확인한다(S110 Yes).
이하에서는, 설명의 편의 상, 기지국3이 과부하 발생과 관련된 정보(true)를 포함하는 PUSH DATA 메시지를 네트워크장치(100)로 전송한 경우로 가정하겠다.
이 경우, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국3을 특정 기지국 즉 과부하 기지국으로 확인하고(S120), 과부하 기지국이 확인된 시점 이후 기지국1,2,3 중에서 단말1의 다운링크패킷을 송신하기 위한 다운링크 기지국 선택 시 과부하 기지국3을 제외시킨다.
보다 구체적으로 설명하면, 기지국3의 과부하 상태를 알 수 없는 단말1은, 여전히 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신할 것이기 때문에, 단말1 주변에 위치한 기지국1,2,3은 단말1의 업링크패킷을 수신하게 된다면 이를 네트워크장치(100)로 송신할 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 기지국3이 과부하 상태라 할지라도, 기지국1,2 뿐 아니라 기지국3을 통해서도 단말1의 업링크패킷을 수신할 수 있다(S130).
이에 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 과부하 기지국3이 확인된 시점 이후라도, 단말1의 업링크패킷이 기지국1,2,3을 통해서 수신된다면, 사물인터넷(IoT) 서비스를 위한 단말1의 업링크패킷 처리의 제반 과정을 수행하는데 있어서, 기지국1,2,3 중 과부하가 발생한 기지국3을 통해 수신되는 업링크패킷을 별도 처리할 필요 없이, 기지국1,2,3를 통해 수신되는 업링크패킷 모두를 정상적으로 수용/사용한다(S140).
반면, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 과부하 기지국3이 확인된 시점 이후, 단말1의 업링크패킷을 수신 및 네트워크장치(100)로 송신하는 기지국1,2,3 중 과부하 기지국3을 제외한 나머지 기지국1,2에서, 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국을 선택할 것이다(S150).
이하에서는 설명의 편의 상, 단말1이 기지국3 다음으로 기지국2에 인접하게 위치하여 기지국1,2 중에서는 기지국2가 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수하다고 가정한다.
이 경우라면, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 다수의 기지국1,2,3 중 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수하지만 과부하 상태인 기지국3을 뺀 나머지 기지국1,2 중에서, 단말1과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국2를 다운링크 기지국으로 선택한다(S160).
이에, 본 발명에 따른 네트워크장치(100)의 동작 방법은, 단말1에 대한 다운링크패킷(예: ACK, 제어명령 등) 발생 시 다운링크패킷을 다운링크 기지국2로 송신하고, 이를 수신한 하나의 다운링크 기지국2가 단말1에 송신할 것이다(S160).
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 신호교란이 발생된 주파수대역 이용 및 과부하 상태의 IoT 기지국 이용을 회피함으로써, 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는 효과를 도출한다.
한편, 본 명세서에서 설명하는 기능적인 동작과 주제의 구현물들은 디지털 전자 회로로 구현되거나, 본 명세서에서 개시하는 구조 및 그 구조적인 등가물들을 포함하는 컴퓨터 소프트웨어, 펌웨어 혹은 하드웨어로 구현되거나, 이들 중 하나 이상의 결합으로 구현 가능하다.　 본 명세서에서 설명하는 주제의 구현물들은 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 제품, 다시 말해 처리 시스템의 동작을 제어하기 위하여 혹은 이것에 의한 실행을 위하여 유형의 프로그램 저장매체 상에 인코딩된 컴퓨터 프로그램 명령에 관한 하나 이상의 모듈로서 구현될 수 있다.
컴퓨터로 판독 가능한 매체는 기계로 판독 가능한 저장 장치, 기계로 판독 가능한 저장 기판, 메모리 장치, 기계로 판독 가능한 전파형 신호에 영향을 미치는 물질의 조성물 혹은 이들 중 하나 이상의 조합일 수 있다.
본 명세서에서 "시스템"이나 "장치"라 함은 예컨대 프로그래머블 프로세서, 컴퓨터 혹은 다중 프로세서나 컴퓨터를 포함하여 데이터를 처리하기 위한 모든 기구, 장치 및 기계를 포괄한다. 처리 시스템은, 하드웨어에 부가하여, 예컨대 프로세서 펌웨어를 구성하는 코드, 프로토콜 스택, 데이터베이스 관리 시스템, 운영 체제 혹은 이들 중 하나 이상의 조합 등 요청 시 컴퓨터 프로그램에 대한 실행 환경을 형성하는 코드를 포함할 수 있다.
컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.
한편, 컴퓨터 프로그램 명령어와 데이터를 저장하기에 적합한 컴퓨터로 판독 가능한 매체는, 예컨대 EPROM, EEPROM 및 플래시메모리 장치와 같은 반도체 메모리 장치, 예컨대 내부 하드디스크나 외장형 디스크와 같은 자기 디스크, 자기광학 디스크 및 CD-ROM과 DVD-ROM 디스크를 포함하여 모든 형태의 비휘발성 메모리, 매체 및 메모리 장치를 포함할 수 있다. 프로세서와 메모리는 특수 목적의 논리 회로에 의해 보충되거나, 그것에 통합될 수 있다.
본 명세서에서 설명한 주제의 구현물은 예컨대 데이터 서버와 같은 백엔드 컴포넌트를 포함하거나, 예컨대 어플리케이션 서버와 같은 미들웨어 컴포넌트를 포함하거나, 예컨대 사용자가 본 명세서에서 설명한 주제의 구현물과 상호 작용할 수 있는 웹 브라우저나 그래픽 유저 인터페이스를 갖는 클라이언트 컴퓨터와 같은 프론트엔드 컴포넌트 혹은 그러한 백엔드, 미들웨어 혹은 프론트엔드 컴포넌트의 하나 이상의 모든 조합을 포함하는 연산 시스템에서 구현될 수도 있다. 시스템의 컴포넌트는 예컨대 통신 네트워크와 같은 디지털 데이터 통신의 어떠한 형태나 매체에 의해서도 상호 접속 가능하다.
본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다. 마찬가지로, 개별적인 실시형태의 문맥에서 본 명세서에 기술된 특정한 특징들은 단일 실시형태에서 조합하여 구현될 수도 있다. 반대로, 단일 실시형태의 문맥에서 기술한 다양한 특징들 역시 개별적으로 혹은 어떠한 적절한 하위 조합으로도 복수의 실시형태에서 구현 가능하다. 나아가, 특징들이 특정한 조합으로 동작하고 초기에 그와 같이 청구된 바와 같이 묘사될 수 있지만, 청구된 조합으로부터의 하나 이상의 특징들은 일부 경우에 그 조합으로부터 배제될 수 있으며, 그 청구된 조합은 하위 조합이나 하위 조합의 변형물로 변경될 수 있다.
또한, 본 명세서에서는 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
이와 같이, 본 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 당업자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (14)

  1. 동일 단말의 업링크패킷을, 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신부;
    상기 2 이상의 기지국 중에서, 패킷 송수신 장애 상황이 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인부; 및
    상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 상기 단말의 업링크패킷 처리 시 또는 상기 단말의 다운링크패킷 송신 시 이용 대상에서 제외시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 네트워크장치.
  2. 동일 단말의 업링크패킷을, 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신부;
    상기 2 이상의 기지국 중에서, 신호교란이 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인부; 및
    상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 단말의 업링크패킷 처리 시 상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 제외한 나머지 기지국을 통해 수신되는 업링크패킷 만을 사용하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 네트워크장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 확인부는,
    신호교란이 발생한 적어도 하나의 주파수대역에 대한 정보를 포함하는 특정 메시지가 수신되는 기지국을, 상기 특정 기지국으로 확인하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국에서 상기 단말의 패킷 송수신에 이용하고 있는 주파수대역을 신호교란이 없는 다른 주파수대역으로 변경시키는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 네트워크장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 나머지 기지국 중 선택된 기지국을 통해, 송신 주파수대역을 상기 다른 주파수대역으로 변경하도록 하는 제어메시지를 상기 단말로 전송하여,
    상기 2 이상의 기지국에서 상기 단말의 패킷 송수신에 이용하는 주파수대역이, 상기 단말의 업링크패킷을 수신하게 되는 상기 다른 주파수대역으로 변경되도록 하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 네트워크장치.
  6. 동일 단말의 업링크패킷을, 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신단계;
    상기 2 이상의 기지국 중에서, 신호교란이 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인단계; 및
    상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 단말의 업링크패킷 처리 시 상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 제외한 나머지 기지국을 통해 수신되는 업링크패킷 만을 사용하는 업링크처리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 네트워크장치의 동작 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국에서 상기 단말의 패킷 송수신에 이용하고 있는 주파수대역을 신호교란이 없이 다른 주파수대역으로 변경시키는 주파수대역변경단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 네트워크장치의 동작 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 주파수대역변경단계는,
    상기 나머지 기지국 중 선택된 기지국을 통해, 송신 주파수대역을 상기 다른 주파수대역으로 변경하도록 하는 제어메시지를 상기 단말로 전송하여,
    상기 2 이상의 기지국에서 상기 단말의 패킷 송수신에 이용하는 주파수대역이, 상기 단말의 업링크패킷을 수신하게 되는 상기 다른 주파수대역으로 변경되도록 하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 네트워크장치의 동작 방법.
  9. 동일 단말의 업링크패킷을 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신부;
    상기 2 이상의 기지국 중에서, 과부하가 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인부; 및
    상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국 중에서 상기 단말의 다운링크패킷을 송신하기 위한 기지국 선택 시, 상기 특정 기지국을 제외시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 네트워크장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 제외한 나머지 기지국에서, 상기 단말과의 채널상태(SNR: Signal to noise ratio)가 가장 우수한 기지국을 상기 단말의 다운링크패킷 송신을 위한 기지국으로 선택하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 네트워크장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 확인부는,
    과부하 발생과 관련된 정보를 포함하는 특정 메시지가 수신되는 기지국을, 상기 특정 기지국으로 확인하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 네트워크장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 단말의 업링크패킷 처리 시, 상기 2 이상의 기지국을 통해 수신된 업링크패킷 중 상기 특정 기지국을 통해 수신된 업링크패킷도 사용하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 네트워크장치.
  13. 동일 단말의 업링크패킷을 2 이상의 기지국을 통해 수신하는 패킷수신단계;
    상기 2 이상의 기지국 중에서, 과부하가 발생한 특정 기지국이 있는지 확인하는 확인단계; 및
    상기 특정 기지국이 확인되면, 상기 2 이상의 기지국 중에서 상기 단말의 다운링크패킷을 송신하기 위한 기지국 선택 시, 상기 특정 기지국을 제외시키는 기지국선택단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 네트워크장치의 동작 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 기지국선택단계는,
    상기 2 이상의 기지국 중 상기 특정 기지국을 제외한 나머지 기지국에서, 상기 단말과의 채널상태(SNR)가 가장 우수한 기지국을 상기 단말의 다운링크패킷 송신을 위한 기지국으로 선택하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 네트워크장치의 동작 방법.
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