KR101192415B1 - Ｍ２ｍ 네트워크 제공방법 및 ｍ２ｍ 네트워크 단말 - Google Patents

Ｍ２ｍ 네트워크 제공방법 및 ｍ２ｍ 네트워크 단말 Download PDF

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Abstract

M2M(Machine to Machine) 네트워크 제공방법 및 네트워크 단말이 개시된다. 상기 M2M(Machine to Machine) 네트워크 제공방법은 소정의 클러스터링(clustering) 기준에 의해 동일한 트래픽 특성으로 분류된 단말들끼리 적어도 하나의 클러스터(cluster)가 형성되는 단계 및 형성된 적어도 하나의 클러스터 중 서로 다른 클러스터 특성을 갖는 제1클러스터 및 제2클러스터 각각에 포함된 제1단말 및 제2단말은 소정의 게이트웨이를 통해 통신을 수행하고, 동일한 제3클러스터에 포함된 제3단말들 간에는 상기 제3클러스터에 대응되는 프로토콜을 이용하여 직접 통신을 수행하는 단계를 포함한다.

Description

Ｍ２Ｍ 네트워크 제공방법 및 Ｍ２Ｍ 네트워크 단말{Method for providing Machine to Machine network and Machine to Machine network terminal}
본 발명은 M2M 네트워크 제공방법 및 이를 위한 네트워크 단말에 관한 것으로, 보다 상세하게는 네트워크 단말 간의 트래픽 특성에 따라 클러스터를 형성하여 네트워크 오버헤드를 줄이고 게이트웨이의 개수를 줄여서 비용 및 에너지 소모를 줄일 수 있으며, 다양한 기기들의 QoS(Quality of Service)를 보장해 줄 수 있는 방법 및 네트워크 단말에 관한 것이다.
애드 혹(Ad hoc) 네트워크 분야에서 M2M(Machine to Machine) 네트워크 또는 통신은 기기들이 서로 중앙 통제 장치를 통해 관리될 필요가 없이 서로 데이터를 주고 받으면서 유용한 정보를 사용자에게 제공하는 기술로써 근래에 많은 각광을 받고 있다. 어떤 자료에 의하면 전세계 M2M 네트워크 시장은 08년도에 160억 달러 수준에서 570억 달러로 성장할 것으로 예상하고 있다. 이를 바탕으로 현재 M2M 시장은 초기 단순한 응용서비스를 기반으로 한 틈새시장에서 점차 플랫폼 도입이 필요한 인프라 구축 사업으로 점점 확대되어 가고 있다. 일례로 최근 스마트폰의 보급, 확산에 따라 교통, 기상, 환경 정보와 같은 사물정보들의 이용이 활성화 및 대중화되고 있다. 따라서, 안전하고 다수의 사용자가 이용할 수 있는 M2M 네트워크에 대한 수요 또한 증가되고 있다.
기존의 M2M 방식은 흔히 예전부터 많이 사용된 블루투스 방식의 같은 기종간의 네트워크가 주를 이루었다. 하지만, 이와 같은 방식으로는 무수히 많은 M2M 단말 또는 디바이스로 이루어진 네트워크상에서 무선 자원 사용효율이 낮을 ㅅ수nt 있고, 컨텐션(contention) 또는 충돌(collision) 측면에서 새로운 문제를 일으킬 수 있다. 또한, 단말들의 수가 증가함에 따라 서로 다른 단말들과의 데이터 통신을 하기 위해 데이터 타입 등과 같은 프로토콜을 맞춰줘야 하는 과정에서 발생하는 오버헤드가 급격히 증가하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 실시 예에 따른 M2M 네트워크 제공방법 및 M2M 네트워크 단말은 다수의 서로 다른 기기들간의 네트워크 망을 효율적으로 관리하며 운용하기 위해 네트워크 단말의 트래픽(traffic) 특성을 고려하여, 단말들끼리 서로 그룹화하는 클러스터링 방식을 제공하는 것이다. 즉, M2M 네트워크를 형성하는 다수의 네트워크 단말들이 개별적으로 제어되거나 통신되기 보다는 트래픽 특성이 동일하거나 유사한 단말들끼리 그룹화되어 제어되는 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 M2M(Machine to Machine) 네트워크 제공방법은 소정의 클러스터링(clustering) 기준에 의해 동일한 트래픽 특성으로 분류된 단말들끼리 적어도 하나의 클러스터(cluster)가 형성되는 단계 및 형성된 적어도 하나의 클러스터 중 서로 다른 클러스터 특성을 갖는 제1클러스터 및 제2클러스터 각각에 포함된 제1단말 및 제2단말은 소정의 게이트웨이를 통해 통신을 수행하고, 동일한 제3클러스터에 포함된 제3단말들 간에는 상기 제3클러스터에 대응되는 프로토콜을 이용하여 직접 통신을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 클러스터링 기준은 데이터 전송량 특성, 데이터 전송 빈도 특성, 또는 데이터의 전송 시기 특성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 M2M 네트워크 제공방법은 상기 제1클러스터 및 상기 제2클러스터간의 통신 채널이 할당되는 단계를 더 포함하며, 상기 제1단말 및 상기 제2단말은 상기 제1클러스터 및 상기 제2클러스터간의 통신 채널이 할당되는 경우에 상기 게이트웨이를 통해 통신을 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1클러스터 및 상기 제2클러스터간의 통신 채널이 할당되는 단계는 미리 정해진 채널 할당 기준에 기초하여 상기 제1클러스터 및 상기 제2클러스터 간의 통신 채널이 할당되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 채널 할당 기준은 통신 특성이 리얼 타임 특성인 클러스터들에 대해, 통신 특성이 넌 리얼 타임 특성인 클러스터들에 비해 우선하여 채널을 할당하는 기준을 포함할 수 있다.
상기 채널 할당 기준은 통신 특성이 고 데이터 전송량 특성인 클러스터들에 대해, 통신 특성이 저 데이터 전송량 특성인 클러스터들에 비해 보다 많은 채널 사용량을 할당하는 기준을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 M2M 네트워크 제공방법은 소정의 클러스터링(clustering) 기준에 의해 동일한 트래픽 특성으로 분류된 단말들끼리 적어도 하나의 클러스터(cluster)가 형성되는 단계, 미리 설정된 소정의 채널 할당 기준에 의해 상기 적어도 하나의 클러스터 중 클러스터 특성이 서로 다른 제1클러스터 및 제2클러스터 간에 채널이 할당되는 단계, 상기 제1클러스터에 포함된 적어도 하나의 제1단말과 상기 제2클러스터에 포함된 적어도 하나의 제2단말이 소정의 게이트웨이를 통해 통신을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 채널 할당 기준은 통신 특성이 리얼 타임 특성인 클러스터들에 대해 통신 특성이 넌 리얼 타임 특성인 클러스터들에 비해 우선하여 채널을 할당하는 기준 또는 통신 특성이 고 데이터 전송량 특성인 클러스터들에 대해 통신 특성이 저 데이터 전송량 특성인 클러스터에 비해 보다 많은 채널 사용량을 할당하는 기준 중 적어도 하나의 기준을 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 M2M 네트워크 제공방법은 상기 M2M 네트워크에 가입하는 가입 단말이 주변 클러스터의 특성을 확인하는 단계, 확인결과에 기초하여 상기 가입 단말과 동일한 트래픽 특성으로 분류되는 특성을 갖는 클러스터가 존재하는지 판단하는 단계, 판단 결과에 기초하여 상기 가입 단말이 동일한 트래픽 특성으로 분류되는 특성을 갖는 클러스터에 가입하거나, 상기 가입 단말이 새로운 클러스터를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 M2M(Machine to Machine) 네트워크를 형성하는 네트워크 단말은 상기 네트워크 단말이 포함된 클러스터 특성과 서로 다른 클러스터 특성을 갖는 클러스터에 포함된 제2 네트워크 단말과는 소정의 게이트웨이를 통해 통신을 수행하고, 상기 네트워크 단말이 포함된 클러스터에 포함된 다른 제3네트워크 단말과는 상기 클러스터에 대응되는 프로토콜을 이용하여 직접 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 M2M 네트워크에 가입하고자 하는 네트워크 단말은 주변 클러스터의 특성을 확인하고, 확인결과에 기초하여 상기 네트워크 단말과 동일한 트래픽 특성으로 분류되는 특성을 갖는 클러스터가 존재하는지 판단하며, 판단 결과에 기초하여 상기 네트워크 단말이 동일한 트래픽 특성으로 분류되는 특성을 갖는 클러스터에 가입하거나, 상기 네트워크 단말이 새로운 클러스터를 형성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따른 M2M 네트워크 제공방법 및 M2M 네트워크 단말에 의하면, 개별적으로 단말들 간에 통신이 이루어지거나 제어가 되는 것에 비해 네트워크 오버헤드를 줄여주며 이로 발생되는 에너지 소모를 줄여줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 어느 하나의 클러스터와 다른 클러스터 간에는 동일한 게이트웨이를 통한 통신이 가능하므로, 기존의 방식에 비해 게이트웨이의 수가 줄어들 수 있고 이에 따라 비용 및 자원의 소모를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 개별적인 단말이 임의로 트래픽을 발생시키는 경우에 불특정 다수의 주변기기들이 네트워크 자원을 사용하지 못하는 영향을 줄일 수 있으므로, 다양한 기기들의 QoS를 일정부분 보장해줄 수 있는 효과가 있다.
또한, 네트워크의 한정된 자원을 개별 단말들 단위가 아닌 클러스터단위로 할당하여 사용할 수 있기 때문에 쉽고 효과적으로 모든 단말들에 대한 네트워크 사용의 제어 및 통제가 가능할 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 M2M 네트워크에서 이용될 수 있는 클러스터의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 M2M 네트워크 제공방법에 따른 클러스터링 기준을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 M2M 네트워크 제공방법에 따라 실제 단말들간에 클러스터를 형성한 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 M2M 네트워크 제공방법에 따라 M2M 네트워크에 새로운 단말이 가입될 때 클러스터의 변화를 설명하기 위한 개략적인 플로우 챠트를 나타낸다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 M2M 네트워크에 따라 M2M 네트워크에 새로운 단말이 가입되어 네트워크가 변화된 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
또한, 본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '전송'하는 경우에는 상기 구성요소는 상기 다른 구성요소로 직접 상기 데이터를 전송할 수도 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 상기 데이터를 상기 다른 구성요소로 전송할 수도 있는 것을 의미한다.
반대로 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터를 '직접 전송'하는 경우에는 상기 구성요소에서 다른 구성요소를 통하지 않고 상기 다른 구성요소로 상기 데이터가 전송되는 것을 의미한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 M2M 네트워크에서 이용될 수 있는 클러스터의 종류를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 M2M 네트워크(100)는 소정의 클러스터링 기준에 의해 분류된 단말들(예컨대, 111~113 또는 141~144))끼리 형성되는 복수의 클러스터(예컨대, 110 ~ 180)를 포함할 수 있다.
각각의 클러스터(예컨대, 110 ~ 180)는 상기 클러스터링 기준에 따라 동일한 트래픽 특성을 갖는 것으로 분류되는 단말들끼리의 그룹 또는 조합을 의미할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 클러스터링 기준은 데이터 전송량 특성, 데이터 전송 빈도 특성, 또는 데이터의 전송 시기 특성 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 클러스터링 기준이 전술한 바와 같은 3개의 단말 특성을 모두 포함하는 경우에는 도 1에 도시된 바와 같은 8가지의 클러스터 특성이 존재할 수 있다. 따라서, 8 종류의 클러스터가 상기 M2M 네트워크(100)에 포함되어 있을 수 있다. 이러한 클러스터링 기준 및 클러스터의 특성은 도 2를 참조하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 M2M 네트워크 제공방법에 따른 클러스터링 기준을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 2a를 참조하면, 상기 클러스터링 기준 중 데이터 전송량 특성에 따라 상기 M2M 네트워크(100)에 포함된 단말들은 데이터 전송량이 많은 단말(H) 및 데이터 전송량이 적은 단말(L)로 분류될 수 있다.
데이터 전송량이 많은 단말은 예컨대, DMB나 네비게이션 또는 소정의 영상을 처리하거나 전송하는 단말일 수 있다. 데이터 전송량이 적은 단말은 예컨대, 열 감지, 풍속 감지 센서 등과 같은 센서 등일 수 있다.
또한, 상기 클러스터링 기준 중 데이터 전송 빈도 특성에 따라 상기 M2M 네트워크(100)에 포함된 단말들은 데이터 전송 빈도가 높은 단말(F) 및 데이터 전송 빈도가 낮은 단말(I)로 분류될 수 있다.
데이터 전송 빈도가 높은 단말(F)은 예컨대, CCTV와 같이 주기적으로 모니터링을 하는 단말일 수 있다. 데이터 전송 빈도가 낮은 단말(I)은 예컨대, 알람 시계와 같이 특정 시간에만 작동하는 단말일 수 있다.
따라서, 도 2a와 같이 상기 클러스터링 기준이 두 개의 단말 특성을 포함하는 경우에는, 클러스터 특성은 4 종류(HF, HI, LF, 및 LI)가 존재할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 의하면, 상기 클러스터링 기준에는 데이터의 전송 시기 특성이 더 포함될 수 있다. 상기 데이터 전송 시기 특성은 리얼 타임(real-time)으로 데이터를 전송하거나 해야하는 단말(R) 및 넌 리얼 타임(Non real-time)으로 데이터를 전송하는 단말(N)을 분류하는 기준일 수 있다.
리얼 타임 특성을 갖는 단말(R)은 예컨대, DMB나 TV, 컴퓨터, 시계 등과 같은 실시간 데이터를 전송하는 단말일 수 있다. 또한, 넌 리얼 타임 특성을 갖는 단말(N)은 그 밖의 여러 단말들일 수 있다.
이처럼 상기 클러스터링 기준에 3 가지의 단말 특성이 포함되는 경우에는 , 도 2b와 같이 모두 8 종류(HFR, HFN, LFR, LFN, HIR, HIN, LIR, LIN)의 클러스터 특성이 존재할 수 있다. 이와 같이 세 가지의 특성을 통해 존재할 수 있는 클러스터(예컨대, 110 ~ 180)가 도 1에 도시된 바와 같이 존재할 수 있다.
이처럼 상기 클러스터링 기준에 포함될 수 있는 각각의 단말 특성들은 단말들이 가질 수 있는 트래픽 특성을 나타내는 소정의 기준이 될 수 있다. 따라서, 상기의 단말 특성들이 모두 동일한 단말들은 서로 동일한 트래픽 특성을 갖는 것으로 취급될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예에서는 클러스터링 기준 즉, 단말 특성을 3 가지(예컨대, 데이터 전송량, 데이터 전송 빈도, 데이터 전송 시기)로 분류하였지만, 단말들이 사용하는 트래픽 특성을 나타낼 수 있는 소정의 클러스터링 기준이 필요에 따라 더 추가되거나 삭제될 수 있음을 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다.
이와 같이 동일한 트래픽 특성을 갖는(갖는 것으로 취급되는) 단말들을 클러스터링(그룹화)하는 이유는, 동일한 트래픽 특성이 있는 단말들 즉, 어느 하나의 클러스터에 포함된 단말들 간 또는 클러스터 특성이 동일한 클러스터에 포함된 단말들 간에 통신할 경우 같은 프로토콜을 이용할 수 있으므로 통신이 용이하기 때문이다.
만약, 다른 트래픽 특성을 가진 단말들 간에 통신을 하고자 하는 경우 소정의 게이트웨이(미도시)를 통해서 서로 간의 데이터 타입 등과 같은 프로토콜(protocol)을 맞춰주는 과정이 필요한데 이를 클러스터 간의 게이트웨이를 둠으로써 해결이 가능하다. 즉, 클러스터 특성이 서로 다른 두 개의 클러스터(예컨대, 110 및 140) 각각에 포함된 단말들(예컨대, 111 및 141) 간에 통신을 하기 위해서는 소정의 게이트웨이가 하나 존재하면 통신이 가능할 수 있다.
즉, 기존의 M2M 네트워크에서의 통신 방식은 개별 단말들이 다수의 다른 단말들과 통신하기 위해서 개별적으로 게이트웨이가 필요했다. 예컨대, 도 1에 도시된 예에서 단말(111)과 단말(141)이 통신을 수행하기 위해 소정의 게이트웨이가 필요했고, 단말(112)와 단말(142)가 통신을 수행하기 위해 또 다른 게이트웨이가 필요했다. 따라서, 기존의 통신 방식에 의하면 많은 비용과 통신 지연, 그리고 에너지 소모가 있었다. 하지만 본 발명의 기술적 사상과 같이 각 단말들의 트래픽 특성에 따라 클러스터링을 하는 경우, 서로 다른 트래픽 특성 즉, 서로 다른 클러스터 특성(예컨대, HFR, HFN, LFR, LFN, HIR, HIN, LIR, LIN 등)을 갖는 클러스터 각각에 포함된 단말들 간에는 하나의 게이트웨이만 구비되어도 통신이 가능할 수 있어서, 비용과 네트워크 각각의 단말들끼리 개별적인 프로토콜 인터페이싱(interfacing)을 위한 오버헤드에 비해 많은 오버헤드를 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 M2M 네트워크 제공방법에 의하면, 통신 채널의 할당은 개별적인 단말들 간에 이루어지는 것이 아니라, 클러스터 단위로 이루어질 수 있다. 예컨대, 클러스터(110)에 포함된 단말(111)과 클러스터(140)에 포함된 단말(141) 간에 통신이 수행되기 위해서는, 상기 클러스터(110)과 상기 클러스터(140) 간에 통신 채널이 할당되어야 수행될 수 있다. 따라서, 어떠한 두 개의 클러스터 간에 통신 채널이 할당되지 않는 경우에는 상기 두 개의 클러스터 각각에 포함된 단말들끼리는 통신을 수행하지 못할 수 있다.
종래의 모든 개별 단말들이 통신 채널을 할당받고 이에 따라 통신을 수행하는 경우, M2M 네트워크에 포함된 단말들이 증가하는 경우 채널을 제어하기가 매우 어렵게 되는 문제점이 있다. 또한, 상기 M2M 네트워크가 가용할 수 있는 네트워크 자원(예컨대, 채널)의 한계에 의해 정작 시급하거나 필요한 통신을 필요로 하는 단말들이 네트워크 자원을 이용하지 못하는 문제점이 있을 수 있다.
따라서, 본 발명의 기술적 사상에 따라 클러스터 단위로 네트워크 자원을 할당하거나 우선순위를 부여하거나 자원의 사용량을 제어하는 경우, 네트워크 자원의 통제가 용이하고 평균적으로 높은 네트워크 품질을 유지할 수 있는 효과가 있다.
예컨대, M2M 단말들은 서로 통신을 할 때 질 좋은 통신품질을 제공하기 위해 각 단말들마다 설정된 QoS(quality of service)를 만족해야 한다. 이러한 경우, 전술한 바와 같은 클러스터 특성들을 갖는 각각의 클러스터 종류(예컨대, HFR, HFN, LFR, LFN, HIR, HIN, LIR, LIN)들은 각각 다른 QoS를 가진 그룹으로 해석될 수 있다. 예컨대, 많은 데이터 용량을 요구하는 단말(H)들은 적은 데이터 용량을 요구하는 단말들(L)에 비해 높은 QoS를 만족시키기 위해서 제한된 자원(예컨대, 주파수)을 요구하여야 할 수 있다. 따라서, 다수의 개별 단말들이 존재하는 경우 이런 개별 단말들의 특성을 하나하나 파악하여 네트워크 망을 구성하기가 어려울 수 있다. 또한, 단말들이 개별적으로 자원을 요구하여 할당받는 경우, 상기의 제한된 자원(예컨대, 주파수)을 필요로 하지 않는 단말들이 상기 제한된 자원을 요구하여 할당받게 될 수도 있다. 따라서, 실제로 상기 제한된 자원(예컨대, 주파수)이 필요한 단말들이 상기 제한된 자원(예컨대, 주파수 등)를 이용할 수 없어서, 각 단말들에 설정된 QoS를 만족시키지 못할 수도 있다. 따라서 본 발명의 기술적 사상에 따라 클러스터 단위로 네트워크 자원을 제어함으로써 보다 다양한 기기들의 QoS를 기존 방안보다 효과적으로 만족시킬 수 있는 효과가 있다.
또 다른 예를 살펴보면, M2M 네트워크에 포함된 단말들 중 데이터 전송 시기 특성이 리얼 타임인 단말들(R)은 높은 QoS(즉, 데이터를 빠른 시간내에 전송해야 함)를 요구할 수 있다. 하지만, 종래의 방식과 같이 개별적으로 단말들이 트래픽을 발생시키는 경우, 상기와 같은 특성을 갖는 단말들(R)의 QoS에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상에 따른 M2M 네트워크 제공방법에 의하는 경우, 리얼 타임 특성을 갖는 단말들(R)이 포함된 클러스터에 네트워크 자원 할당에 우선순위를 부여함으로써, 다른 클러스터들에게 영향을 분산시켜 높은 QoS를 가진 단말들에게 돌아가는 영향을 줄일 수도 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 M2M 네트워크 제공방법에 따라 실제 단말들간에 클러스터를 형성한 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 따른 M2M 네트워크 제공방법에 따라 다수의 단말들이 소정의 클러스터들(예컨대, 210 ~ 290)로 도 3에 도시된 바와 같이 클러스터링될 수 있다. 각각의 단말들이 클러스터링 되기 위해서는 단말들의 위치가 소정의 범위 내여야 할 수 있다. 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이 동일한 클러스터 특성(예컨대, HIR)을 갖는 복수의 클러스터들(예컨대, 210, 240)이 존재할 수 있다.
상기 M2M 네트워크에서 각각의 클러스터들(예컨대, 210~290) 내에 존재하는 단말들 간에는 트래픽 특성이 동일하거나 유사하기 때문에, 해당 클러스터의 트래픽 특성에 적합한 소정의 프로토콜을 이용하여 자유롭게 통신을 수행할 수 있다. 즉, 이때에는 서로 다른 통신 프로토콜을 인터페이싱 하기 위한 게이트웨이(예컨대, 300)이 필요하지 않을 수 있다.
만약, 서로 다른 클러스터 특성을 갖는 어느 두 개의 클러스터들(예컨대, 220, 230) 각각에 포함된 단말들(예컨대, 221, 231)이 통신을 수행하기 위해서는 소정의 게이트웨이(예컨대, 300)를 거쳐서 통신이 수행될 수 있다.
또한, 상기 단말(221) 및 단말(231)이 통신을 수행하기 위해서는 상기 클러스터들(220, 230) 간에 통신 채널이 할당되어야 할 수 있다. 따라서, 상기 클러스터들(220, 230)간에 통신 채널이 할당되기 위한 소정의 규칙 또는 기준이 정의될 필요가 있다. 왜냐하면, 네트워크 자원은 한계가 있으므로 네트워크 자원의 용량이나 네트워크 상황에 따라, 동시에 두 클러스터들(예컨대, 220, 230) 간에만 통신 채널이 할당될 수도 있고, 다수의 클러스터들(예컨대, 220과 230 및 250과 260) 간에 통신 채널이 할당될 수도 있다. 따라서, M2M 네트워크 전체의 단말들의 평균적 QoS를 높여주기 위해서는 어떠한 클러스터들 간에 먼저 채널을 할당하거나 많은 용량의 채널을 할당할지 등에 대한 소정의 채널 할당 기준이 필요할 수 있다.
상기 채널 할당 기준은 두 클러스터 간의 통신 특성에 따를 수 있다. 상기 통신 특성은 상기 두 클러스터 각각의 클러스터 특성에 의해 결정될 수 있다.
예컨대, 상기 채널 할당 기준은 특정 두 클러스터 간의 통신 특성이 리얼 타임 특성이 경우, 그렇지 않은 다른 두 클러스터들에 비해 우선하여 채널을 할당하는 기준일 수 있다. 도 3에 도시된 예에서는, 제1클러스터(220)는 클러스터 특성이 LIR이고, 제2클러스터(230)는 클러스터 특성이 HFN 인 경우를 나타낸다. 또한, 제3클러스터(210)은 클러스터 특성이 HIN인 경우를 나타낸다.
만약, 제1클러스터(220) 및 제2클러스터(230)가 통신을 수행하고자 하고, 동시에 제2클러스터(230) 및 제3클러스터(210)가 통신을 수행하고자 하는 경우가 존재할 수 있다. 상기 제1클러스터(220) 및 제2클러스터(230) 각각은 데이터 전송 시기 특성이 R 및 N이고, 두 클러스터(220, 230)들 중 어느 하나의 클러스터(220)의 데이터 전송 시기 특성이 R인 경우, 상기 제1클러스터(220) 및 제2클러스터(230) 간의 통신 특성은 R 즉, 리얼 타임 특성으로 분류될 수 있다. 또한, 어느 두 개의 클러스터들 모두의 데이터 전송 시기 특성이 R 인 경우에도 물론, 상기 두 개의 클러스터들 간의 통신 특성은 리얼 타임 특성으로 분류될 수 있다. 즉, 적어도 하나의 클러스터는 리얼 타임으로 데이터 전송을 해야 하므로, 두 클러스터들 전체의 데이터 전송 시기 특성도 리얼 타임 특성을 갖는 것으로 취급될 수 있다.
이 경우, 상기 제2클러스터(230) 및 제3클러스터(210)와 같이 모두 넌 리얼 타임 특성을 갖는 클러스터들 간에 비해 우선하여 채널을 할당하는 것이 바람직할 수 있다.
또 다른, 채널 할당 기준으로는 채널 용량에 대한 기준이 있을 수 있다. 즉, 어떠한 클러스터들에게 더 많은 채널 용량을 할당할 것인지에 대한 기준이 제시될 수 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의하면, 통신 특성이 고 데이터량 특성인 클러스터들(예컨대, 210 및 230)에 대해, 통신 특성이 저 데이터량 특성인 클러스터들(예컨대, 220 및 240)에 비해 보다 많은 채널 사용량을 할당할 수 있다. 이때, 통신 특성이 고 데이터량 특성(H)인 경우는 두 개의 클러스터 각각이 고 데이터량 특성(H)이거나, 어느 하나의 클러스터가 고 데이터량 특성(H)인 경우에는 데이터를 전송 받는 클러스터가 고 데이터량 특성(H)을 갖는 경우일 수 있다. 따라서 통신 특성이 고 데이터 전송량인 클러스터들에게 보다 많은 채널 용량을 할당함으로써, 평균적으로 높은 네트워크 효율을 제공할 수 있는 효과가 있다. 이 밖에도 각각의 클러스터들 간의 통신 특성에 따라 다양한 채널 할당 기준이 적용될 수 있음을 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다.
또한, 채널 할당 등과 같이 M2M 네트워크 자원의 통제는 소정의 자원을 통제하기 위한 장치 또는 시스템이 별도로 구현되거나, 클러스터들간의 협상(negotiation)을 통해 수행되는 등 다양한 방식으로 구현이 가능할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같은 M2M 네트워크가 존재하는 상황에서 새로운 단말 즉, 가입 단말이 공간상에 배치되어 상기 M2M 네트워크에 가입하고자 하는 경우에, 상기 가입 단말이 클러스터링 되기 위한 기술적 사상이 요구될 수 있다. 이러한 기술적 사상은 도 4 내지 도 6을 참조하여 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 M2M 네트워크 제공방법에 따라 M2M 네트워크에 새로운 단말이 가입될 때 클러스터의 변화를 설명하기 위한 개략적인 플로우 챠트를 나타낸다. 도 4를 참조하면, 가입 단말은 자신의 트래픽 정보를 알고 있을 수 있다. 예컨대, 상기 가입 단말은 자신의 평균 데이터 전송량, 평균 데이터 전송 빈도, 및/또는 데이터 전송 시기 특성을 알고 있을 수 있다.
그러면, 상기 가입 단말은 자신이 배치 또는 설치된 위치에서 소정의 범위 내에 존재하는 클러스터의 클러스터 특성을 확인할 수 있다(S100). 이를 위해 상기 가입 단말은 상기 범위 내에 존재하는 단말들 각각에게 단말 특성 또는 상기 단말 특성을 파악할 수 있는 트래픽 정보를 요청할 수 있다. 구현 예에 따라, 각각의 클러스터마다 해당 클러스터를 관리하는 헤드 단말이 존재할 수도 있는데, 이때에는 상기 범위 내에 존재하는 헤드 단말들에게만 단말 특성 또는 단말 특성을 파악할 수 있는 트래픽 정보를 요청할 수도 있다.
예컨대, 각각의 단말들의 트래픽 정보에 기초하여 단말 특성이 결정되기 위해서는 소정의 기준 값이 정의될 수 있다. 예컨대, 데이터 전송량 기준 값 및 데이터 전송 빈도(또는 주기) 기준 값이 미리 정의될 수 있다.
따라서, 상기 데이터 전송량 기준 값 보다 평균 데이터 전송량이 높은 단말은 고 데이터 전송량 특성(H)을 갖는 것으로 결정될 수 있고, 그 반대의 경우에는 저 데이터 전송량 특성(L)을 갖는 것으로 결정될 수 있다.
또한, 데이터 전송 빈도 기준 값보다 평균 데이터 전송 빈도가 높은 단말은 단말 특성이 F로 결정될 수 있고, 그 반대의 경우에는 I로 결정될 수 있다.
이와 마찬가지로 소정의 데이터 전송 시기에 대한 기준 값을 이용하여 소정의 단말의 단말 특성 R 또는 N 이 결정될 수도 있다. 구현 예에 따라 단말 특성 R 또는 N은 단말의 종류에 따라 미리 결정될 수도 있다.
따라서, 상기 가입 단말은 주변 클러스터들 각각의 특성을 주변 클러스터들에 포함된 단말들의 트래픽 정보에 기초하여 확인할 수 있다. 구현 예에 따라 각가의 단말들은 자신의 단말 특성에 대한 정보를 저장하고 있을 수도 있으며, 상기 가입 단말은 바로 주변의 단말들의 단말 특성에 대한 정보를 수신할 수도 있다. 또는 클러스터 헤드 단말이 존재하는 경우, 상기 헤드 단말과의 통신을 통해 주변 클러스터들의 클러스터 특성이 확인될 수 있다.
그러면, 상기 가입 단말은 자신의 단말 특성과 동일한 특성을 갖는 클러스터가 상기 소정의 범위 내에 존재하는지를 판단할 수 있다(S110). 만약, 동일한 특성을 갖는 클러스터가 존재하는 경우, 상기 가입 단말은 상기 클러스터 즉, 가입 단말의 단말 특성과 동일한 특성을 클러스터 특성으로 갖는 클러스터에 가입될 수 있다(S120). 만약, 동일한 특성을 갖는 클러스터가 존재하지 않는 경우, 상기 가입 단말은 그 자체로 새로운 클러스터를 형성할 수 있다(S130).
도 5 내지 도 6을 참조하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같을 수 있다.
도 5 내지 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 M2M 네트워크에 따라 M2M 네트워크에 새로운 단말이 가입되어 네트워크가 변화된 예를 설명하기 위한 도면인데, 먼저, 도 5a를 참조하면, 도 5a는 도 3에 도시된 바와 같은 M2M 네트워크가 형성되어 있는 상태에서 소정의 가입 단말(10)이 특정 위치에 배치된 경우를 나타낸다. 상기 가입 단말(10)은 단말 특성이 LIR일 수 있다. 그러면, 상기 가입 단말(10)은 소정의 범위(11) 내에 존재하는 클러스터들(270, 280, 290)의 클러스터 특성을 확인할 수 있다. 확인 결과, 클러스터(290)의 클러스터 특성이 LIR로 자신의 단말 특성과 동일한 것을 확인할 수 있다. 그러면, 상기 가입 단말(10)은 상기 클러스터(290)에 가입되게 되며, 그 결과 도 5b와 같은 클러스터가 형성될 수 있다. 각각의 클러스터에 클러스터 헤드 단말이 존재하는 경우에는 상기 가입 단말(10)에 대한 정보가 상기 헤드 단말에 저장될 수 있으며, 그렇지 않은 경우에는 동일한 클러스터에 포함된 단말들(291, 292) 중 적어도 하나의 단말에 상기 가입 단말(10)에 대한 정보가 저장될 수도 있다. 또는, 각각의 클러스터들에 대한 정보를 관리하는 소정의 관리 단말이 존재하는 경우, 해당 관리 단말에 상기 클러스터(290)에 대한 정보가 업데이트 될 수도 있다.
도 6a를 참조하면, 도 6a 역시 도 3에 도시된 바와 같은 M2M 네트워크가 형성되어 있는 상태에서 소정의 가입 단말(20)이 특정 위치에 배치된 경우를 나타낸다. 상기 가입 단말(20)은 단말 특성이 HFR일 수 있다. 그러면, 상기 가입 단말(10)은 소정의 범위(21) 내에 존재하는 클러스터들(270, 280, 290)의 클러스터 특성을 확인할 수 있다. 확인 결과, 클러스터 특성이 HFR인 클러스터가 상기 범위(21) 내에 존재하지 않으므로, 상기 가입 단말(20)은 자신만으로 새로운 클러스터를 형성할 수 있으며, 그 결과 도 6b에 도시된 바와 같은 클러스터가 형성될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (11)

  1. M2M(Machine to Machine) 네트워크 제공방법에 있어서,
    소정의 클러스터링(clustering) 기준에 의해 동일한 트래픽 특성으로 분류된 단말들끼리 적어도 하나의 클러스터(cluster)가 형성되는 단계; 및
    형성된 적어도 하나의 클러스터 중 서로 다른 클러스터 특성을 갖는 제1클러스터 및 제2클러스터 각각에 포함된 제1단말 및 제2단말은 소정의 게이트웨이를 통해 통신을 수행하고, 동일한 제3클러스터에 포함된 제3단말들 간에는 상기 제3클러스터에 대응되는 프로토콜을 이용하여 직접 통신을 수행하는 단계를 포함하는 클러스터를 이용한 M2M 네트워크 제공방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 클러스터링 기준은,
    데이터 전송량 특성, 데이터 전송 빈도 특성, 또는 데이터의 전송 시기 특성 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 M2M 네트워크 제공방법.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 M2M 네트워크 제공방법은,
    상기 제1클러스터 및 상기 제2클러스터간의 통신 채널이 할당되는 단계를 더 포함하며,
    상기 제1단말 및 상기 제2단말은,
    상기 제1클러스터 및 상기 제2클러스터간의 통신 채널이 할당되는 경우에 상기 게이트웨이를 통해 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 M2M 네트워크 제공방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 제1클러스터 및 상기 제2클러스터간의 통신 채널이 할당되는 단계는,
    미리 정해진 채널 할당 기준에 기초하여 상기 제1클러스터 및 상기 제2클러스터 간의 통신 채널이 할당되는 단계를 포함하는 M2M 네트워크 제공방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 채널 할당 기준은,
    통신 특성이 리얼 타임 특성인 클러스터들에 대해, 통신 특성이 넌 리얼 타임 특성인 클러스터들에 비해 우선하여 채널을 할당하는 기준을 포함하는 M2M 네트워크 제공방법.
  6. 제 4항에 있어서, 상기 채널 할당 기준은,
    통신 특성이 고 데이터 전송량 특성인 클러스터들에 대해, 통신 특성이 저 데이터 전송량 특성인 클러스터들에 비해 보다 많은 채널 사용량을 할당하는 기준을 포함하는 M2M 네트워크 제공방법.
  7. M2M(Machine to Machine) 네트워크 제공방법에 있어서,
    소정의 클러스터링(clustering) 기준에 의해 동일한 트래픽 특성으로 분류된 단말들끼리 적어도 하나의 클러스터(cluster)가 형성되는 단계;
    미리 설정된 소정의 채널 할당 기준에 의해 상기 적어도 하나의 클러스터 중 클러스터 특성이 서로 다른 제1클러스터 및 제2클러스터 간에 채널이 할당되는 단계;
    상기 제1클러스터에 포함된 적어도 하나의 제1단말과 상기 제2클러스터에 포함된 적어도 하나의 제2단말이 소정의 게이트웨이를 통해 통신을 수행하는 단계를 포함하는 M2M 네트워크 제공방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 채널 할당 기준은,
    통신 특성이 리얼 타임 특성인 클러스터들에 대해 통신 특성이 넌 리얼 타임 특성인 클러스터들에 비해 우선하여 채널을 할당하는 기준 또는 통신 특성이 고 데이터 전송량 특성인 클러스터들에 대해 통신 특성이 저 데이터 전송량 특성인 클러스터에 비해 보다 많은 채널 사용량을 할당하는 기준 중 적어도 하나의 기준을 포함하는 M2M 네트워크 제공방법.
  9. M2M 네트워크 제공방법에 있어서,
    상기 M2M 네트워크에 가입하는 가입 단말이 주변 클러스터의 특성을 확인하는 단계;
    확인결과에 기초하여 상기 가입 단말과 동일한 트래픽 특성으로 분류되는 특성을 갖는 클러스터가 존재하는지 판단하는 단계;
    판단 결과에 기초하여 상기 가입 단말이 동일한 트래픽 특성으로 분류되는 특성을 갖는 클러스터에 가입하거나, 상기 가입 단말이 새로운 클러스터를 형성하는 단계를 포함하는 M2M 네트워크 제공방법.
  10. 삭제
  11. M2M 네트워크에 가입하고자 하는 네트워크 단말에 있어서,
    상기 네트워크 단말은,
    주변 클러스터의 특성을 확인하고, 확인결과에 기초하여 상기 네트워크 단말과 동일한 트래픽 특성으로 분류되는 특성을 갖는 클러스터가 존재하는지 판단하며,
    판단 결과에 기초하여 상기 네트워크 단말이 동일한 트래픽 특성으로 분류되는 특성을 갖는 클러스터에 가입하거나, 상기 네트워크 단말이 새로운 클러스터를 형성하는 것을 특징으로 하는 M2M 네트워크 단말.
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