KR100991767B1

KR100991767B1 - 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크자원 할당 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR100991767B1
Application number: KR1020070136275A
Authority: KR
Inventors: 장철수; 김중배; 이경호
Original assignee: 한국전자통신연구원
Priority date: 2007-12-24
Filing date: 2007-12-24
Publication date: 2010-11-03
Also published as: KR20090068596A; US20090164638A1

Abstract

본 발명은 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 로봇의 역할에 따라 로봇에서 원격통제센터로 전송하는 영상의 요구품질이 서로 다르고 영상 데이터의 인코딩 특성상 전송하는 영상 데이터 크기도 가변적이며, 각각의 로봇은 무선 통신 특성상 서로 다른 통신 채널 품질을 갖고 있으며 이에 따라 변조방식과 코딩 방법이 수시로 변경되어 통신 대역폭의 변화가 자주 발생되는 상황에서, 각 로봇 역할의 중요도에 따른 영상품질과 각 로봇의 통신 채널의 품질을 고려하여 효율적인 WiBro 시스템의 상향링크 자원할당이 가능하게 할 수 있다.

로봇, WiBro, 상향 링크, 스케쥴링

Description

다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR ALLOCATING UPLINK RESOURCE OF MOBILE INTERNET AND ITS METHOD}

본 발명은 다중 로봇을 원격 제어하기 위한 고속의 휴대 인터넷을 이용한 상향 링크 자원 할당 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 무인차량의 로봇을 직접 혹은 원격으로 제어하는 작업은 시각적인 작업이다. 즉 짙은 안개로 인해 시각적으로 불완전한 상황이라면 익숙한 도로라고 할지라도 차량의 속도를 줄이는 것과 마찬가지이다.

로봇 원격 제어 시스템은 로봇에 장착되어 있는 카메라로부터 제공되는 영상을 이용할 수 있는데, 이 영상으로 로봇을 원격으로 제어하는 것은 시각적으로 많은 제약을 받는다. 따라서 원격에서 로봇을 실시간으로 제어하기 위해서는 원격지에 있는 사용자가 로봇에 장착된 카메라를 통해 획득한 동영상을 실시간 스트림으로 전송받아야 가능하다.

하지만, 예전에는 무선통신 기술이 발달되지 않아서 무선을 통해 전송할 수 있는 통신속도가 수 Kbps 정도로 매우 낮아서 무선 원격 제어를 위한 영상의 실시간 전송이 불가능함에 따라 최근에는 무선통신 기술을 비약적으로 성숙하게 하여 무선신호를 통해 높은 통신속도를 제공할 수 있게 되었다. 특히, 휴대폰과 무선 랜의 중간 영역에 있는 와이브로(Wireless Broadband Internet, 이하, WiBro라 함) 초고속 무선 휴대 인터넷은 OFDMA(Orthogonal Frequency Division Multiple Access) 기술을 이용하여 적은 비용으로 수 Mbps의 고속 통신이 가능하면서 이동성을 제공할 수 있다.

다시 말하여, WiBro 통신환경이 기존의 통신 방식보다 많은 통신대역폭을 제공할 수 있다. 하지만, 다수의 로봇으로부터의 실시간 영상을 전송하기 위해서는 WiBro가 제공할 수 있는 대역폭에는 한계가 있다. 따라서, 원격통제센터의 사용자가 다수의 로봇의 역할에 따라 중요도를 설정하고 그 중요도에 따라 적절한 상향링크 스케쥴이 이루어져야 한다. 즉, 어떤 로봇은 집중 감시를 위해서 고해상의 영상을 전송하여야 하고, 다른 로봇은 실시간으로 로봇을 조정하기 위해서 중해상도의 영상을 전송하여야 하며, 다른 로봇들은 저해상도의 영상을 전송하여, 각 로봇으로부터 전송받은 영상을 원격통제센터의 모니터에 전시할 수 있도록 해야 한다. 또한, WiBro는 기지국과 단말기 사이의 거리 및 신호대 잡음 비율 등 무선 통신 환경에 따라 여러가지 변조 방식과 코딩 방식을 사용하므로 같은 통신대역폭을 지원하기 위해서 서로 다른 양의 자원을 사용하게 된다.

그러나, 상기한 바와 같은 종래 기술에서와 같이 상향링크 스케쥴러들은 원격통제센터의 사용자가 다수 로봇의 역할에 따라 설정한 중요도를 고려하지 않고 독자적인 스케쥴 정책에 따라 자원을 배분하도록 되어 있어서 사용자의 의도를 반영할 수 없다. 그리고, 단말기 마다 원하는 통신대역폭을 제공하기 위해서 통신환경을 고려하여 자원을 배분해야 하므로, 통신환경이 좋지 않은 단말기를 위해 너무 많은 자원을 할당하여 다른 단말기에게 적절한 자원을 배분할 수 없게 되거나 통신환경이 좋은 단말기를 위해서 불필요하게 많은 자원을 할당하여 자원을 낭비하게 되는 문제점이 있다.

이에, 본 발명의 기술적 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 각 로봇의 역할에 따라 로봇에서 원격통제센터로 전송하는 영상의 요구품질이 서로 다르고 동영상의 인코딩 특성상 전송하는 영상 데이터 크기도 가변적이며, 각각의 로봇은 무선 통신 특성상 서로 다른 통신 채널 품질을 갖고 있음에 따라 변조방식과 코딩 방법이 수시로 변경되어 통신 대역폭의 변화가 자주 발생되는 상황에서, WiBro 시스템의 상향링크 자원할당을 효율적으로 수행할 수 있도록 하는 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 시스템 및 그 방법을 제공한다.

본 발명의 일 관점에 따른 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 시스템은, 로봇으로부터 수신되는 영상 데이터의 요구품질을 지원하기 위하여 부여하는 우선순위와 우선순위에서 사용 가능한 전체 통신자원비율에 대한 상대적인 비율인 자원비율을 저장하는 스케쥴 정책 테이블과, 질의를 통해 로봇으로부터 수집된 요구 대역폭에 대해 저장된 우선순위와 자원비율을 기반으로 자원을 할당하여 로봇에게 전송하고, 할당된 자원으로 상향링크를 통해 수신되는 영상 데이터를 출력하는 스케쥴러를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 다른 관점에 따른 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 방법은, 로봇으로부터 수신되는 영상 데이터의 요구품질을 지원하기 위하여 부여하는 우선순위와 우선순위에서 사용 가능한 전체 통신자원비율에 대한 상대적인 비율인 자원비율을 스케쥴 정책 테이블에 저장하는 단계와, 로봇에게 요구 대역폭을 질의하는 단계와, 상기 질의에 응답하여 로봇으로부터 수집된 요구 대역폭에 대해 저장된 우선순위와 자원비율을 기반으로 자원을 할당하여 로봇에게 전송하는 단계와, 할당된 자원으로 상향링크를 통해 수신되는 영상 데이터를 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 로봇의 역할에 따라 로봇에서 원격통제센터로 전송하는 영상의 요구품질이 서로 다르고 영상 데이터의 인코딩 특성상 전송하는 영상 데이터 크기도 가변적이며, 각각의 로봇은 무선 통신 특성상 서로 다른 통신 채널 품질을 갖고 있 으며 이에 따라 변조방식과 코딩 방법이 수시로 변경되어 통신 대역폭의 변화가 자주 발생되는 상황에서, 각 로봇 역할의 중요도에 따른 영상품질과 각 로봇의 통신 채널의 품질을 고려하여 효율적인 WiBro 시스템의 상향링크 자원할당이 가능하게 할 수 있는 효과가 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 동작 원리를 상세히 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 다중 로봇을 원격제어하기 위한 구성도로서, 다수의 로봇1∼로봇n(10-1∼10-n)와 원격통제센터(20)를 포함한다.

도 1을 참조하면, 원격통제센터(20)에 기지국을 설치하고 카메라와 고속 휴대 인터넷 단말기를 각각 탑재한 다수의 로봇1∼로봇n(10-1∼10-n)이 WiBro 기반의 통신을 수행하면 기지국이 설치된 원격통제센터(20)에서 수 Km의 범위에 있는 다수의 로봇1∼로봇n(10-1∼10-n)을 동시에 제어할 수 있다. 즉, 카메라를 장착한 다수 의 로봇1∼로봇n(10-1∼10-n)이 WiBro 기반의 고속 휴대 인터넷 단말기를 통해 기지국 장치에 연결되어 있는 원격통제센터(20)에 촬영한 영상을 인코딩하여 전송하고 원격통제센터(20)의 사용자는 전송된 영상을 통해 로봇 주변의 상태를 확인하면서 제어명령을 로봇에게 보내어 로봇을 제어할 수 있다.

여기서, WiBro는 한 단말기가 모든 유효 부반송파를 독점하는 것이 아니라 여러 단말기가 부반송파의 집합을 서로 다르게 분할 할당받아 사용한다. OFDMA 방식에는 다중 단말기를 서로 다른 주파수에 할당하는 OFDM-FDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Frequency Division Multiple Access)와, 다중 단말기를 시간에 따라 다중화하는 OFDM-TDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Time Division Multiple Access) 및 주파수 확산을 통해 다중화하는 OFDM-CDMA(Orthogonal Frequency Division Multiplexing-Code Division Multiple Access) 방식이 있을 수 있다. WiBro에서는 OFDM-FDMA와 OFDM-TDMA를 혼용하여 사용한다. 즉, WiBro는 OFDM-FDMA-TDMA 방식을 사용하여 유연한 대역폭 할당을 가능하게 하며, WiBro 기지국에서는 매 프레임 마다 대역폭 할당을 위한 스케쥴링을 수행한다. 사용자 데이터는 y축의 주파수와 x축의 시간으로 세분화된 임의의 사각형 영역에 놓일 수 있어서 도 2에 도시된 WiBro 기반 고속 휴대 인터넷에서의 유연한 자원할당의 일실시예와 같이 매우 유연한 대역폭 할당이 가능하다.

다음으로, 도 3은 WiBro 기반 고속 휴대 인터넷에서의 MAP을 이용한 자원 할당의 일 실시예를 도시한 도면이다. 즉, MAP 구조에는 업로드와 다운로드를 위한 각각의 UL-MAP(UpLink-MAP)(S303)과 DL-MAP(DownLink-MAP)(S301)이 있으며, 이 MAP을 이용하여 매 프레임 마다 동적인 대역폭 할당이 이루어진다. 각 MAP에는 여러 개의 정보 엘리멘트(Information Element(IE))가 포함되어 있는데, MAP-IE는 데이터 덩어리의 위치 및 크기를 갖고 있는 일종의 포인터 역할을 하고 있다.

도 4는 WiBro 기반 고속 휴대 인터넷에서의 MAP-IE 구성의 일 실시예에서와 같이 각각의 MAP-IE는 CID(Connection ID) 16 bit와 시작위치(<x1,y1>)와 크기(<dx,dy>)를 가르키는 로케이션(Location) 정보 등을 포함하고 있다.

WiBro는 기지국과 단말기 사이의 거리 및 신호대 잡음 비율 등 무선 통신 환경에 따라 여러가지 변조 방식과 코딩 방식을 지원한다. 무선 통신 환경에 따라 다운로드에서는 QPSK(Quadrature Phase Shift Keying), 16QAM(16-Quadrature Amplitude Modulation), 64QAM(64-Quadrature Amplitude Modulation)의 변조 방식이 사용될 수 있으며, 업로드에서는 QPSK, 16QAM이 사용된다. 즉, 각 사용자 마다 서로 다른 채널 상황에 맞춰 적응 변조 및 코딩을 수행하기 위해, 시간(x축)과 주파수(y축)의 2차원 상에서 시간과 주파수의 자원을 효율적으로 할당하기 위한 스케쥴링이 매우 중요하다.

또한, WiBro에서의 다운로드는 기지국 혼자 전송하기 때문에 자원의 충돌이 발생하지 않는다. 따라서, 기지국은 단말기들에게 전송할 데이터가 있는 경우에는 DL-MAP에 DL-MAP-IE를 포함하여 전송하며, 단말기는 DL-MAP-IE를 모니터링하고 있다가 자신에게 오는 데이터가 있으면 해당 부분을 수신하면 된다. 다운로드 스케쥴러는 QoS 지원과 공정성, 스루풋(Throughput) 최대화 등 여러가지 요소에 의해 기지국에서 스케쥴링이 이루어진다.

업로드인 경우에는 여러 단말기가 동시에 전송하려고 하기 때문에 각 단말기 별로 언제 어떤 반송파를 사용할지 자원을 할당해 주어야 한다. WiBro에서는 3가지 방식의 업링크 자원 할당 방식을 지원한다. 첫 번째는 단말기가 슬롯(slot)을 요청하면, 기지국이 허용하는 방식(Request/Grant Method)이고, 두 번째는 기지국이 단말기에게 전송할 데이터가 있는지 물어보는 방식(Polling Method)이며, 세 번째는 기지국과 단말기 사이에 플로우 셋업(flow setup) 시간 동안에 협상을 통해 예약하는 방식(Reservation Method)이다.

이러한 업링크 자원 할당 방식을 위해 WiBro는 서비스 종류에 따라 다양한 상향링크 스케줄링 방법이 제안되고 있다. 예컨대, 자발적 그랜트 서비스(Unsolicited Grant Service, 이하, UGS라 함)와 실시간 폴링 서비스(Real-Time Polling Service, 이하, rtPS라 함) 및 확장 실시간 폴링 서비스(Extended Real-Time Polling Service, 이하, ertPS라 함) 및 최선형 서비스(Best Effort, 이하, BE라 함)이다. 이중, UGS는 ATM(Asynchronous Transfer Mode)의 CBR(Constant Bit Rate)와 같이 고정 크기의 데이터를 주기적으로 반복하여 보낼 때 이용되는데, <데이터 크기, 간격>이 기지국과 단말기 사이에 플로우 셋업(flow setup) 시간 동안에 협상을 통해 결정된다.

또한 UGS가 고정 길이 데이터를 위한 QoS인데 반해 rtPS와 ertPS는 가변 길이 데이터를 위한 QoS 방식으로 상향링크 대역폭을 주기적으로 할당받는 방식이다. 즉, rtPS 및 ertPS는 모두 폴링(polling) 기반의 서비스로써 단말기의 주기적인 상향링크 자원할당 요청에 응답하여 필요한 자원이 할당된다. 따라서, 단말기는 자신 이 전송하고자 하는 데이터의 양에 따라 적절한 자원을 할당받아 데이터를 전송하게 된다. rtPS와 ertPS에서는 다음과 같이 기지국이 단말기에게 전송할 데이터가 있는지 물어보는 4-way 핸드쉐이크를 통해 자원할당이 이루어진다. 첫 번째는 기지국이 단말기를 위해 유니캐스트 폴링(unicastpolling)을 전송하고, 두 번째는 단말기가 유니캐스트 폴링을 전달받으면, 상향링크를 통해 기지국으로 대역폭 요청을 전송하며, 세 번째는 요청된 대역폭을 위한 자원을 기지국에서 할당하고 단말기에게 알리며, 네 번째는 단말기에서 새로 할당된 상향링크 자원을 통해 데이터를 보낸다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 시스템을 위한 블록 구성도로서, 임의의 로봇(100) 및 원격통제센터(200)를 포함한다.

임의의 로봇(100)은 도 1에 도시된 다수의 로봇(10-1∼10-n) 중 어느 한 로봇으로서, 원격통제센터(200)로부터의 전송받은 제어명령에 따라 동작되며, 카메라(100a)와 영상 인코더(100b)와 WiBro 단말기(100c)를 구비한다. 즉, 카메라(100a)는 영상을 취득하고, 취득한 영상을 영상 인코더(100b)에 제공한다. 그러면, 영상 인코더(100b)는 카메라(100a)로부터 입력되는 영상을 인코딩하고 인코딩된 영상 데이터를 WiBro 단말기(100c)로 제공한다. 그러면, WiBro 단말기(100c)는 영상 인코더(100b)를 통해서 생성된 영상 데이터가 저장되어 있는 전송 큐(Queue)의 상태를 보고 요구 대역폭을 계산한 후 계산된 요구 대역폭을 WiBro 기지국(200a)내 스케쥴러(200aa)에게 전송하고, 그리고 원격통제센터(200)로부터 할당된 자원을 이용하여 영상 데이터를 상향 링크(예컨대, 휴대 인터넷 또는 WiBro 무선통신망)(S1)을 통해 원격통제센터(200)에 전송한다.

원격통제센터(200)는 스케쥴러(200aa) 및 스케쥴 정책 테이블(200ab)를 갖는 WiBro 기지국(200a)과 모니터(200b)를 포함한다.

WiBro 기지국(200a)은 임의의 로봇(100)으로부터 수신된 영상 데이터를 모니터(200b)내 원격감시영상과 원격제어영상과 집중감시영상과 후방영상과 적외선 영상을 통해 선택적으로 전시한다.

여기서, 임의의 로봇(100)에서 원격통제센터(200)로 전송되는 영상 데이터의 요구품질을 지원하기 위해서, 원격통제센터(200)의 사용자는 모니터(200b) 화면을 통해 특정 로봇의 영상전시화면을 선택하여 도 6에 도시된 바와 같이, 사용자로부터의 입력방식에 대한 일실시예와 같이 우선순위(301)를 부여하는 동시에 각 로봇이 최대로 사용 가능한 자원비율(302)을 설정한다.

일 예로, 자원비율(302)은 해당 우선순위(301)에서 사용 가능한 전체 통신자원비율에 대한 상대적인 비율이다. 즉, 1순위의 영상에 대해서 50% 자원을 할당한 후, 2순위에서 30%의 자원을 사용하도록 설정되어 있는 경우에는, 2순위는 남아있는 자원 50% 중에서 30% 비율인 전체자원의 15% 비율이 최대 할당 가능한 자원이 된다. 사용자가 지정한 우선순위(301)와 자원비율(302)은 WiBro 기지국(200a)의 스케쥴러(200aa)가 스케쥴하기 위한 정책으로 사용되기 위해서 도 7에 도시된 스케쥴 정책 테이블(200ab)에 저장된다.

다음으로, WiBro 기지국(200a)내 스케쥴러(200aa)는 자원할당을 협상하기 위해서 도 8에 도시된 흐름도와 같이 자원할당을 협상한다.

즉, 도 8을 참조하면, WiBro 기지국(200a)내 스케쥴러(200aa)는 실시간 rtPS 방식으로 임의의 로봇(100)에 탑재된 WiBro 단말기(100c)에게 요구 대역폭을 주기적으로 질의(S801)한다. 여기서, 질의에 대한 주기는, 매 프레임 마다 할 수도 있으며, 주고받는 영상 메시지의 오버헤드를 고려하여 특정 주기마다 할 수도 있을 것이 바람직하다.

그러면, 임의의 로봇(100)에 탑재된 WiBro 단말기(100c)는 WiBro 기지국(200a)내 스케쥴러(200aa)로부터의 대역폭 질의에 따라 영상 인코더(100b)를 통해서 생성된 영상 데이터가 저장되어 있는 전송 큐(Queue)의 상태를 보고 요구 대역폭을 계산(S803)한 후, 계산된 요구 대역폭을 WiBro 기지국(200a)내 스케쥴러(200aa)에게 전송(S805)한다.

이후, WiBro 기지국(200a)내 스케쥴러(200aa)는 각 로봇의 단말기로부터 수집된 요구 대역폭을 이용하여 자원을 도 9에 도시된 구체적 할당 방법의 흐름도와 같이 할당(S807)한 다음에 할당된 자원할당 정보를 임의의 로봇(100)에 탑재된 WiBro 단말기(100c)에 전송(S809)하고, 임의의 로봇(100)에 탑재된 WiBro 단말기(100c)는 자신에게 할당된 자원을 이용하여 상향링크를 통해 영상 데이터를 WiBro 기지국(200a)내 스케쥴러(200aa)에 전송(S811)한다.

상술한 과정을 통해서 로봇의 역할에 따른 영상 데이터의 요구품질이 서로 다르고 전송되는 영상 데이터의 크기도 가변적이며, 통신 대역폭의 변화가 자주 발생되는 상황에서, 각 로봇 역할의 중요도에 따른 영상품질과 각 로봇의 통신 채널 의 품질을 고려하여 효율적인 WiBro 시스템의 상향링크 자원할당이 가능하게 된다.

즉, 도 9는 각 로봇의 단말기로부터 수집된 요구 대역폭을 스케쥴 정책 테이블(200ab)에 저장된 우선순위와 자원비율을 기반으로 자원할당을 수행하는데, 그 자원할당을 수행하기 위한 구체적 흐름도이다.

도 9를 참조하면, 아직 자원할당되지 않은 연결(connection) 중에서 가장 순위가 높은 우선순위를 선택(S901)하고 통신환경에 따라 가변적으로 결정된 해당 연결의 변조와 코딩방식의 정보를 획득(S903)하며, 획득된 변조와 코딩방식의 조건에서 요구되는 대역폭을 지원하기 위한 자원량을 계산(S905)한다.

이후, 현재 남아있는 자원에서 사용자가 지정한 비율 이내를 사용하여 요구 대역폭을 제공할 수 있는지 판단(S907)한다.

상기 판단(S907)결과, 지정된 자원비율 이내에서 요구 대역폭을 제공할 수 있을 경우, 현재 남아있는 자원에서 상술한 바와 같이 계산된 자원량을 할당(S909)한다. 반면에, 상기 판단(S907)결과, 지정된 자원비율 이내에서 요구 대역폭을 제공할 수 없을 경우, 현재 여분의 자원 중에서 사용자가 지정한 자원비율만큼만 자원량을 할당(S911)한다. 여기서, 해당 연결에 대해 할당하고 남은 자원은 그 다음 우선순위 로봇의 자원할당에 사용되도록 한다.

이후, 자원할당이 완료되었는지를 체크(S913)한다. 상기 체크(S913)결과 자원할당이 완료되지 않으면 단계 S901로 리턴되고, 상기 체크(S913)결과 자원할당이 완료되면 자원할당을 종료한다.

한편, 도 10은 본 발명에 따른 단말기에서의 동적으로 상향링크 자원할당이 이루어지도록 하는 과정을 도시한 흐름도이다.

즉, 도 10을 참조하면, 임의의 로봇(100)에 탑재된 WiBro 단말기(100c)는 WiBro 기지국(200a)내 스케쥴러(200aa)로부터 전송받은 자원할당 정보가 요구한 대역폭 만큼 할당받았는지를 판단(S1001)한다.

상기 판단(S1001)결과, 자원할당 정보가 요구한 대역폭 만큼 할당받지 못 한 경우, 영상 인코더(100b)에게 압축비율을 높여서 인코딩되는 영상 데이터의 화질을 떨어뜨려 전송할 동영상 데이터의 크기를 줄이도록 요청(S1003)하고, 이 요청에 대한 응답으로 영상 인코더(100b)로부터 입력되는 화질이 떨어진 영상 데이터를 WiBro 기지국(200a)에게 전송(S1005)한다.

상기 판단(S1001)결과, 자원할당 정보가 요구한 대역폭 만큼 할당받은 경우, 지금 할당된 대역폭으로 요구되는 화질을 제공할 수 있는지를 체크(S1007)한다.

상기 체크(S1007)결과, 현재의 대역폭으로 요구되는 영상화질을 제공할 수 있는 경우, 해당 영상화질을 계속 유지(S1009)하고, WiBro 기지국(200a)내 스케쥴러(200aa)와 주기적으로 자원협상을 한다(S1011). 반면에, 상기 체크(S1007)결과, 현재의 대역폭으로 요구되는 영상화질을 제공할 수 없는 경우, 요구 대역폭을 현재보다 일정 비율만큼 늘려서 다음의 자원협상 과정에서 늘린 요구대역폭을 WiBro 기지국(200a)내 스케쥴러(200aa)에게 요청(S1013)한다. 상기 요청에 대한 응답으로 늘린 요구대역폭이 할당되어 전송되었는지를 판단(S1015)한다. 상기 판단(S1015)결과, 늘린 요구대역폭으로 할당된 경우, 영상 인코더(100b)에게 영상화질을 높이도록 한다(S1017). 반면에, 상기 판단(S1015)결과, 늘린 요구대역폭으로 할당되지 않 은 경우, 해당 영상화질을 계속 유지한다(S1009).

상술한 바와 같은 과정을 원래의 요구되는 화질을 제공할 수 있을 때까지 반복하여 점진적으로 요구 대역폭을 늘리면서 WiBro 기지국에게 자원할당을 요구하도록 하여 통신환경이 좋아지거나 통신자원의 여유가 있는 경우에 원래 원하던 통신대역폭까지 복구하도록 한다.

따라서, 본 발명은 로봇의 역할에 따라 로봇(100)에서 원격통제센터(200)로 전송하는 영상의 요구품질이 서로 다르고 영상 데이터의 인코딩 특성상 전송하는 영상 데이터 크기도 가변적이며, 각각의 로봇은 무선 통신 특성상 서로 다른 통신 채널 품질을 갖고 있으며 이에 따라 변조방식과 코딩 방법이 수시로 변경되어 통신 대역폭의 변화가 자주 발생되는 상황에서, 각 로봇 역할의 중요도에 따른 영상품질과 각 로봇의 통신 채널의 품질을 고려하여 효율적인 WiBro 시스템의 상향링크 자원할당이 가능하게 할 수 있다.

한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되지 않으며, 후술되는 특허청구의 범위뿐만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 다중 로봇을 원격제어하기 위한 구성도,

도 2는 WiBro 기반 고속 휴대 인터넷에서의 유연한 자원할당의 일실시예를 도시한 도면,

도 3은 WiBro 기반 고속 휴대 인터넷에서의 MAP을 이용한 자원 할당의 일실시예를 도시한 도면,

도 4는 WiBro 기반 고속 휴대 인터넷에서의 MAP-IE 구성의 일실시예를 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 시스템을 위한 블록 구성도,

도 6은 본 발명에 따른 사용자로부터의 입력방식에 대한 일실시예를 도시한 도면,

도 7은 본 발명에 따른 스케쥴 정책 테이블을 도시한 도면,

도 8은 본 발명에 따른 자원할당을 협상하기 위한 도면,

도 9는 본 발명에 따른 각 로봇의 단말기로부터 수집된 요구 대역폭을 이용하여 자원할당을 위한 구체적 흐름도,

도 10은 본 발명에 따른 딘말기에서 동적으로 상향링크 자원할당이 이루어지도록 하는 과정을 도시한 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 임의의 로봇 100a : 카메라

100b : 영상 인코더 100c : WiBro 단말기

200 : 원격통제센터 200a : WiBro 기지국

200aa : 스케쥴러 200ab : 스케쥴 정책 테이블

200b : 모니터

Claims

로봇으로부터 수신되는 영상 데이터의 요구품질을 지원하기 위하여 부여하는 우선순위와 상기 우선순위에서 사용 가능한 전체 통신자원비율에 대한 상대적인 비율인 자원비율을 저장하는 스케쥴 정책 테이블과,

질의를 통해 상기 로봇으로부터 수집된 요구 대역폭에 대해 상기 저장된 우선순위와 자원비율을 기반으로 자원을 할당하여 상기 로봇에게 전송하고, 상기 할당된 자원으로 상향링크를 통해 상기 수신되는 영상 데이터를 출력하는 스케쥴러

를 포함하는 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 스케쥴러에서의 자원 할당은, 순위가 높은 우선순위를 선택하고, 상기 선택된 우선순위에 따라 변조와 코딩방식의 정보를 획득하며, 상기 획득된 정보에 맞는 대역폭을 지원하는 자원량을 계산하며, 현재 남아있는 지정된 비율 이내에서 요구 대역폭을 제공할 수 있는 경우 상기 계산된 자원량을 할당하는 것을 특징으로 하는 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 지정된 자원비율 이내에서 요구 대역폭을 제공할 수 없을 경우, 현재 여분의 자원 중에서 사용자가 지정한 자원비율만큼만 자원량을 할당하는 것을 특징으로 하는 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 상향링크는, 휴대 인터넷 또는 WiBro 무선통신망인 것을 특징으로 하는 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 로봇은,

영상을 취득하는 카메라와,

상기 취득한 영상을 인코딩하는 영상 인코더와,

상기 인코딩된 영상을 전송 큐에 의해 계산된 요구 대역폭에 대응하여 할당된 자원을 이용하여 상향 링크를 통해 원격통제센터로 전송하는 WiBro 단말기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 시스템.
로봇으로부터 수신되는 영상 데이터의 요구품질을 지원하기 위하여 부여하는 우선순위와 상기 우선순위에서 사용 가능한 전체 통신자원비율에 대한 상대적인 비율인 자원비율을 스케쥴 정책 테이블에 저장하는 단계와,

상기 로봇에게 요구 대역폭을 질의하는 단계와,

상기 질의에 응답하여 상기 로봇으로부터 수집된 요구 대역폭에 대해 상기 저장된 우선순위와 자원비율을 기반으로 자원을 할당하여 상기 로봇에게 전송하는 단계와,

상기 할당된 자원으로 상향링크를 통해 상기 수신되는 영상 데이터를 전송하는 단계

를 포함하는 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 자원을 할당하는 단계는,

순위가 높은 우선순위를 선택하는 단계와,

상기 선택된 우선순위에 따라 변조와 코딩방식의 정보를 획득하는 단계와,

상기 획득된 정보에 맞는 대역폭을 지원하는 자원량을 계산하는 단계와,

현재 남아있는 지정된 비율 이내에서 요구 대역폭을 제공할 수 있는 경우 상기 계산된 자원량을 할당하는 단계

를 포함하는 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 방법.
제 7 항에 있어서,

상기 방법은,

상기 지정된 자원비율 이내에서 요구 대역폭을 제공할 수 없을 경우, 현재 여분의 자원 중에서 사용자가 지정한 자원비율만큼만 자원량을 할당하는 단계

를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 할당된 자원이 영상송신 가능 대역폭인 경우, 상기 할당된 대역폭을 통해 상기 영상 데이터를 계속 전송 유지하는 것을 특징으로 하는 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 방법.
제 6 항에 있어서,

상기 할당된 자원이 영상송신 불가능 대역폭인 경우, 상기 할당된 대역폭을 현재보다 일정 비율만큼 늘릴 수 있도록 자원을 요청하고, 상기 늘어난 자원을 통해 영상 데이터가 전송되면 상기 영상 데이터 화질을 고화질로 전환하는 것을 특징으로 하는 다중 로봇을 원격제어하기 위한 휴대 인터넷의 상향 링크 자원 할당 방법.