KR20190029034A - 네트워크장치 및 단말장치, 그 장치의 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 사물인터넷(IoT) 단말의 이동성을 고려하여 개선된 다운링크패킷 전송 방식 및/또는 동적 주기의 업링크패킷 전송 방식을 제안함으로써, 다운링크패킷의 전송 성공률을 높일 수 있고, 이로 인해 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는 기술을 개시한다.

Description

네트워크장치 및 단말장치, 그 장치의 동작 방법{NETWORLK DEVICE AND TERMINAL DEVICE, CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은, 사물인터넷(IoT) 기술과 관련된 것으로, 더욱 상세하게는 사물인터넷단말의 이동성을 고려하여 다운링크패킷의 전송 성공률을 높이기 위한 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.

이러한 사물인터넷(IoT) 기술을 기반으로 사물인터넷(IoT) 서비스를 제공하기 위한 IoT 네트워크 구조를 간단히 설명하면, 다음과 같다.

IoT 네트워크는, 주기적으로 데이터를 전송하는 사물인터넷단말(IoT 단말)과, 원격지의 IoT 단말의 데이터를 확인하고 IoT 단말을 제어하기 위한 사물인터넷용 어플리케이션(이하 IoT앱이라 함)이 설치된 고객단말과, IoT 단말 및 고객단말(IoT앱) 간을 유무선 네트워크를 통해 연결해 주는 네트워크장치(또는, IoT앱 서버), 사물인터넷단말 및 네트워크장치 사이에서 패킷 송수신을 수행하는 게이트웨이(예: IoT 기지국)로 구성된다.

이러한 IoT 네트워크 구조에서 제공되는 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질은, IoT 단말/IoT 기지국/네트워크장치 3개의 노드 간에 송수신되는 업링크패킷/다운링크패킷 전송 성공률에 따른 영향을 많이 받게 된다.

IoT 단말이 업링크패킷을 네트워크장치로 전송하는 업링크의 경우, IoT 단말이 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 업링크패킷을 송신하고 이를 2 이상의 IoT 기지국이 수신하여 네트워크장치로 송신하기 때문에, 업링크패킷의 전송 성공률은 우수하다고 볼 수 있다.

반면, 네트워크장치가 다운링크패킷을 IoT 단말로 전송하는 다운링크의 경우, 네트워크장치가 IoT 단말에 대하여 하나의 다운링크 기지국으로 다운링크패킷을 송신하고 이를 수신한 다운링크 기지국이 IoT 단말로 송신하기 때문에, 다운링크패킷의 전송 성공률은 어떤 다운링크 기지국을 이용하는지에 따른 영향을 받는다고 볼 수 있다.

이와 관련하여, 네트워크장치는, IoT 단말에 대하여 가장 최근에 성공한 다운링크패킷 전송 성공 시 이용한 IoT 기지국을 다운링크 기지국으로 결정하고, 이후 IoT 단말로의 다운링크패킷 전송 시 기 결정해 둔 하나의 다운링크 기지국으로 다운링크패킷을 송신하게 된다.

즉, 현재 사물인터넷(IoT) 기술에서 다운링크패킷 전송 방식은, 네트워크장치가 IoT 단말에 대하여 가장 최근에 성공한 다운링크패킷 전송 성공 시 이용한 IoT 기지국을 다운링크 기지국으로서 이용하는 방식으로, IoT 단말의 이동성을 고려하고 있지 않는 방식이다.

따라서, 만약 IoT 단말이 네트워크장치와의 패킷 송수신 없이 이동하여 다른 IoT 기지국의 커버리지에 위치하게 된다면, 네트워크장치는 다운링크패킷을 IoT 단말로 전송하고자 기 결정한 다운링크 기지국으로 다운링크패킷을 송신하기 때문에 이 다운링크패킷은 IoT 단말에 수신되지 못할 것이고, 이 다운링크패킷의 전송은 실패하게 된다.

즉, 현재 다운링크패킷 전송 방식은, IoT 단말이 네트워크장치와의 패킷 송수신 없이 이동하는 경우 다운링크패킷의 전송 성공률이 현저히 떨어질 수 밖에 없는 문제가 있다.

하지만, 현재 사물인터넷(IoT) 기술에서는, IoT 단말이 네트워크장치와의 패킷 송수신 없이 이동하는 경우 즉 IoT 단말의 이동성을 고려하여, 다운링크패킷을 전송하기 위한 방안을 제시하고 있지 않은 실정이다.

이에, 본 발명에서는, IoT 단말의 이동성을 고려하여 다운링크패킷의 전송 성공률을 높이고자 한다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 도달하고자 하는 목적은, IoT 단말의 이동성을 고려하여 다운링크패킷의 전송 성공률을 높이는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 관점에 따른 네트워크장치는, 단말로 전송하기 위한 다운링크패킷을, 상기 단말에 대하여 기 결정된 특정 다운링크 기지국으로 송신하는 패킷송신부; 상기 특정 다운링크 기지국으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 경우, 상기 단말에 대하여 기 분석된 이동패턴을 확인하는 확인부; 및 상기 이동패턴에 따라 상기 단말에 대한 다운링크 기지국을 재 결정하여, 상기 패킷송신부에서 상기 다운링크패킷을 상기 재 결정한 다운링크 기지국으로 다시 송신하도록 하는 제어부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 특정 다운링크 기지국은, 상기 단말에 대하여, 가장 최근에 성공한 다운링크패킷 전송 시 이용된 기지국 또는 업링크패킷 수신 시 이용된 수신품질이 가장 우수한 기지국일 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 다운링크패킷의 전송이 실패하는 경우, 상기 단말에 대한 다운링크 기지국의 개수를 단계적으로 늘려서 재 결정할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 단말의 이동패턴에 규칙적인 특정 패턴이 존재하는 경우, 상기 특정 다운링크 기지국의 위치를 기준으로, 상기 특정 패턴에 따라 이동이 예상되는 방향 및 위치에 있는 2 이상의 기지국을 상기 단말에 대한 다운링크 기지국으로 재 결정할 수 있다.

바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 단말의 이동패턴에 규칙적인 특정 패턴이 존재하지 않는 경우, 상기 특정 다운링크 기지국의 위치를 기준으로 일정 범위 내에 위치하는 2 이상의 기지국을 상기 단말에 대한 다운링크 기지국으로 재 결정할 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 2 관점에 따른 네트워크장치의 동작 방법은, 단말로 전송하기 위한 다운링크패킷을, 상기 단말에 대하여 기 결정된 특정 다운링크 기지국으로 송신하는 패킷송신단계; 상기 특정 다운링크 기지국으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 경우, 상기 단말에 대하여 기 분석된 이동패턴에 따라 상기 단말에 대한 다운링크 기지국을 재 결정하는 재결정단계; 및 상기 다운링크패킷을 상기 재 결정한 다운링크 기지국으로 다시 송신하여, 상기 단말로의 다운링크패킷 전송을 재 시도하는 패킷재송신단계를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 상기 재결정단계는, 상기 단말의 이동패턴에 규칙적인 특정 패턴이 존재하는 경우, 상기 특정 다운링크 기지국의 위치를 기준으로, 상기 특정 패턴에 따라 이동이 예상되는 방향 및 위치에 있는 2 이상의 기지국을 상기 단말에 대한 다운링크 기지국으로 재 결정할 수 있다.

바람직하게는, 상기 재결정단계는, 상기 단말의 이동패턴에 규칙적인 특정 패턴이 존재하지 않는 경우, 상기 특정 다운링크 기지국의 위치를 기준으로 일정 범위 내에 위치하는 2 이상의 기지국을 상기 단말에 대한 다운링크 기지국으로 재 결정할 수 있다.

바람직하게는, 상기 특정 다운링크 기지국은, 상기 단말에 대하여, 가장 최근에 성공한 다운링크패킷 전송 시 이용된 기지국 또는 업링크패킷 수신 시 이용된 수신품질이 가장 우수한 기지국일 수 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 관점에 따른 단말장치는, 상기 단말장치의 이동속도 및 단위 시간 당 수신되는 다운링크패킷 개수를 근거로 추정되는 다운링크수신복잡도 중 적어도 하나에 따라, 업링크패킷 송신 주기를 동적으로 조정하는 주기조정부; 및 상기 동적으로 조정되는 업링크패킷 송신 주기를 근거로 업링크패킷을 송신하여, 기지국을 통해 상기 업링크패킷을 수신하게 되는 네트워크장치가 상기 기지국 중에서 상기 단말장치에 대한 다운링크 기지국을 결정할 수 있도록 하는 패킷송신부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 주기조정부는, 상기 단말장치의 이동속도가 빠를수록 상기 업링크패킷 송신 주기를 짧게 조정하고, 상기 단말장치의 이동속도가 느릴수록 상기 업링크패킷 송신 주기를 길게 조정할 수 있다.

바람직하게는, 상기 주기조정부는, 상기 다운링크수신복잡도가 클수록 상기 업링크패킷 송신 주기를 짧게 조정하고, 상기 다운링크수신복잡도가 작을수록 상기 업링크패킷 송신 주기를 길게 조정할 수 있다.

바람직하게는, 상기 패킷송신부는, 상기 업링크패킷 송신 주기를 근거로 업링크패킷에, 상기 단말장치가 주기적으로 보고 데이터를 전송하는 업링크패킷과는 다른 식별자를 삽입하여, 상기 네트워크장치가 업링크패킷를 구분할 수 있게 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 3 관점에 따른 단말장치의 동작 방법은, 상기 단말장치의 이동속도 및 단위 시간 당 수신되는 다운링크패킷 개수를 근거로 추정되는 다운링크수신복잡도 중 적어도 하나에 따라, 업링크패킷 송신 주기를 동적으로 조정하는 주기조정단계; 및 상기 동적으로 조정되는 업링크패킷 송신 주기를 근거로 업링크패킷을 송신하여, 기지국을 통해 상기 업링크패킷을 수신하게 되는 네트워크장치가 상기 기지국 중에서 상기 단말장치에 대한 다운링크 기지국을 결정할 수 있도록 하는 패킷송신단계를 포함한다.

이에, 본 발명의 네트워크장치 및 그 장치의 동작 방법, 단말장치에 따르면, 사물인터넷(IoT) 단말의 이동성을 고려하여 개선된 다운링크패킷 전송 방식 및/또는 동적 주기의 업링크패킷 전송 방식을 제안함으로써, 다운링크패킷의 전송 성공률을 높일 수 있고, 이로 인해 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는 효과를 도출할 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 사물인터넷(IoT) 네트워크 구조를 보여주는 예시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말장치의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 네트워크장치의 동작 방법을 보여주는 동작 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라서 단말장치의 동작 방법을 보여주는 동작 흐름도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 은 본 발명이 적용되는 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 네트워크 구조를 보여주고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용되는 사물인터넷(IoT) 네트워크 구조는, 주기적으로 데이터를 전송하는 사물인터넷단말(IoT 단말, 예: 단말(100)), 원격지의 사물인터넷단말의 데이터를 확인하고 사물인터넷단말을 제어하기 위한 IoT앱이 설치된 고객단말(미도시)과, IoT 단말 및 고객단말(IoT앱) 간을 유무선 네트워크를 통해 연결해 주는 네트워크장치(200), IoT 단말 및 네트워크장치(200) 사이에서 패킷 송수신을 수행하는 게이트웨이 역할의 기지국(IoT 기지국, 예: 기지국1,2,...13)으로 구성된다.

이러한 IoT 네트워크 구조에서 제공되는 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질은, IoT 단말/IoT 기지국/네트워크장치 3개의 노드 간에 송수신되는 업링크패킷/다운링크패킷 전송 성공률에 따른 영향을 많이 받게 된다.

IoT 단말이 업링크패킷을 네트워크장치로 전송하는 업링크의 경우, IoT 단말 예컨대 단말(100)은 기 정의된 보고 주기 마다 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 보고 데이터(업링크패킷)을 송신하고, 이를 2 이상의 IoT 기지국(예: 기지국5,6,10)이 수신하여 네트워크장치(200)로 송신하기 때문에, 업링크패킷의 전송 성공률은 우수하다고 볼 수 있다.

반면, 네트워크장치(200)가 다운링크패킷을 IoT 단말로 전송하는 다운링크의 경우, 네트워크장치(200)가 IoT 단말 예컨대 단말(100)에 대하여 기 결정한 하나의 다운링크 기지국으로 다운링크패킷을 송신하고 이를 수신한 다운링크 기지국이 단말(100)로 송신하는 방식이다.

따라서, 다운링크패킷의 전송 성공률은 다운링크패킷 전송 시, 어떤 IoT 기지국을 다운링크 기지국으로 결정/이용하는지에 따른 영향을 받는다고 볼 수 있다.

한편, IoT 단말은, 다운링크패킷 수신 방식에 따라 몇 가지 타입으로 구분되는데, 크게는 IoT 단말이 먼저 업링크패킷을 송신한 경우에만 다운링크패킷을 수신할 수 있는 타입(이하, 다운링크패킷 수신 제한 타입)과, IoT 단말이 먼저 업링크패킷을 송신하지 않아도 다운링크패킷을 수신할 수 있는 타입(이하, 다운링크패킷 수신 자유 타입)으로 구분할 수 있다.

네트워크장치(200)는, 다운링크패킷 수신 제한 타입으로 동작하는 IoT 단말에 대해서는, 업링크패킷이 먼저 수신될 때만 IoT 단말로의 다운링크패킷을 전송할 것이다.

따라서, 네트워크장치(200)는, 다운링크패킷 수신 제한 타입으로 동작하는 IoT 단말에 대하여, 매 업링크패킷 수신 시마다 해당 업링크패킷 수신 시 이용된 IoT 기지국(예: 기지국5,6,10) 중 수신품질(SNR: Signal to Noise Ratio)이 가장 우수한 기지국을 다운링크 기지국으로 결정하고, IoT 단말로의 다운링크패킷을 다운링크 기지국으로 송신하게 된다.

반면, 네트워크장치(200)는, 다운링크패킷 수신 자유 타입으로 동작하는 IoT 단말에 대해서는, 업링크패킷이 수신되지 않을 때에도 IoT 단말로의 다운링크패킷을 전송할 것이다.

따라서, 네트워크장치(200)는, 다운링크패킷 수신 자유 타입으로 동작하는 IoT 단말 예컨대 단말(100)에 대하여, 가장 최근(또는 직전)에 성공한 다운링크패킷 전송 시 이용된 IoT 기지국(예: 기지국6)을 다운링크 기지국으로 결정하고, 이후 단말(100)로의 다운링크패킷 전송 시 기 결정해 둔 하나의 다운링크 기지국6으로 다운링크패킷을 송신하게 된다.

즉, 다운링크패킷 수신 자유 타입의 IoT 단말에 대한 다운링크패킷 전송 방식은, 가장 최근(또는 직전)에 성공한 다운링크패킷 전송 시점 및 금번 다운링크패킷 전송 시점 사이에 IoT 단말이 이동할 수도 있는 상황, 즉 IoT 단말의 이동성을 고려하고 있지 않는 방식이다.

따라서, 만약 다운링크패킷 수신 자유 타입의 IoT 단말이 네트워크장치(200)와의 패킷 송수신 없이 이동하여 다른 IoT 기지국의 커버리지에 위치하게 된다면, 네트워크장치(200)는 다운링크패킷을 IoT 단말로 전송하고자 기 결정한 다운링크 기지국으로 다운링크패킷을 송신하기 때문에 이 다운링크패킷은 IoT 단말에 수신되지 못할 것이고, 이 다운링크패킷의 전송은 실패하게 된다.

즉, 현재 다운링크패킷 수신 자유 타입의 IoT 단말에 대한 다운링크패킷 전송 방식은, IoT 단말이 네트워크장치(200)와의 패킷 송수신 없이 이동하는 경우 다운링크패킷의 전송 성공률이 현저히 떨어질 수 밖에 없는 문제가 있다.

이에, 본 발명에서는, 다운링크패킷 수신 자유 타입의 IoT 단말에 대하여, IoT 단말의 이동성을 고려하여 다운링크패킷의 전송 성공률을 높일 수 있는 새로운 방안(방식)을 제안하고자 한다.

보다 구체적으로, 본 발명에서 제안하는 방식(기술)을 실현하는, 네트워크장치 및 단말장치를 제안하고자 한다.

먼저, 이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치를 구체적으로 설명하겠다.

본 발명의 네트워크장치(200)는, 단말로 전송하기 위한 다운링크패킷을, 단말에 대하여 기 결정된 특정 다운링크 기지국으로 송신하는 패킷송신부(210)와, 특정 다운링크 기지국으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 경우, 단말에 대하여 기 분석된 이동패턴을 확인하는 확인부(220)와, 이동패턴에 따라 상기 단말에 대한 다운링크 기지국을 재 결정하여, 패킷송신부(210)에서 다운링크패킷을 재 결정한 다운링크 기지국으로 다시 송신하도록 하는 제어부(230)를 포함한다.

본 발명의 네트워크장치(200)는, 사물인터넷(IoT) 네트워크에서 IoT 단말 및 고객단말(IoT앱) 간을 유무선 네트워크를 통해 연결해 주는 네트워크장치이며, 따라서 후술에서 언급하는 단말이란 IoT 단말을 의미할 것이다.

패킷송신부(210)는, 단말로 전송하기 위한 다운링크패킷을, 단말에 대하여 기 결정된 특정 다운링크 기지국으로 송신한다.

이하에서는, 설명의 편의 상, 단말로서 도 1에 도시된 단말(100)을 언급하여 설명하겠다.

패킷송신부(210)는, 단말(100)로 전송하기 위한 다운링크패킷이 발생되면, 다운링크패킷을 단말(100)에 대하여 기 결정된 특정 다운링크 기지국으로 송신한다.

예컨대, 단말(100)에 대하여 기 결정된 특정 다운링크 기지국으로서 기지국6을 언급하면, 패킷송신부(210)는, 단말(100)로 전송하기 위한 다운링크패킷을 단말(100)에 대하여 기 결정된 특정 다운링크 기지국6으로 송신함으로써, 단말(100)로의 다운링크패킷 전송을 시도하는 것이다.

여기서, 특정 다운링크 기지국이란, 단말(100)로 전송하기 위한 다운링크패킷이 발생된 시점을 기준으로, 기 결정되어 있는 하나의 다운링크 기지국을 의미한다.

이러한, 특정 다운링크 기지국은, 단말(100)에 대하여, 가장 최근에 성공한 다운링크패킷 전송 시 이용된 기지국 또는 업링크패킷 수신 시 이용된 수신품질이 가장 우수한 기지국인 것이 바람직하다.

따라서, 단말(100)에 대한 특정 다운링크 기지국은, 다운링크패킷 전송이 성공할 때마다 또는 단말(100)로부터의 업링크패킷이 수신될 때마다, 현재의 기지국6으로 유지/결정될 수도 있고 새로운 기지국으로 변경/결정될 수도 있다.

확인부(220)는, 특정 다운링크 기지국6으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 경우, 단말(100)에 대하여 기 분석된 이동패턴을 확인한다.

본 발명의 네트워크장치(200)는, 특정 다운링크 기지국6으로 단말(100)의 다운링크패킷을 송신한 후, 일정시간 이내에 단말(100)로부터의 응답(업링크패킷)이 회신되지 않으면, 특정 다운링크 기지국6으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 것으로 판단할 수 있다.

물론, 본 발명의 네트워크장치(200)는, 특정 다운링크 기지국6으로 다운링크패킷을 송신한 후, 일정시간 이내에 단말(100)로부터의 응답(업링크패킷)이 회신되면, 특정 다운링크 기지국6으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 성공한 것으로 판단할 것이다.

이 경우, 단말(100)에 대한 특정 다운링크 기지국은, 현재의 기지국6으로 유지/결정될 수 있다.

한편, 확인부(220)는, 전술의 판단에 근거하여, 특정 다운링크 기지국6으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 경우, 단말(100)에 대하여 기 분석된 이동패턴을 확인한다.

여기서, 단말(100)에 대한 이동패턴은, 단말(100)에 대하여 특정 다운링크 기지국으로서 결정되는 기지국들에 대한 정보(예: 결정 시점, 기지국의 위치)를 기반으로, 분석되는 것이 바람직하다.

물론, 단말(100)에 대한 이동패턴은, 전술의 정보를 기반으로 하는 분석 외에, 이동 디바이스에 대한 이동패턴을 분석하는 기존 방식들 중 어느 하나의 방식을 채택/이용하여 분석되는 것도 가능할 것이다.

이때, 네트워크장치(200)는, 각 IoT 단말 별로 이동패턴을 분석하는 별도의 장치(미도시)와 연동하여 단말(100)의 기 분석된 이동패턴을 확인할 수도 있고, 네트워크장치(200) 내에 각 IoT 단말 별로 이동패턴을 분석하는 기능이 구비되어 이 기능을 기반으로 단말(100)의 기 분석된 이동패턴을 확인할 수도 있다.

제어부(230)는, 이동패턴에 따라 단말(100)에 대한 다운링크 기지국을 재 결정하여, 패킷송신부(210)에서 다운링크패킷을 재 결정한 다운링크 기지국으로 다시 송신하도록 한다.

보다 구체적으로, 제어부(230)는, 특정 다운링크 기지국6으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 경우, 단말(100)에 대한 다운링크 기지국의 개수를 단계적으로 늘려서 재 결정하는 것이 바람직하다.

즉, 본 발명의 네트워크장치(200)는, 특정 다운링크 기지국6으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 경우 개수를 단계적으로 늘려 재 결정(변경)한 다운링크 기지국으로 다운링크패킷을 다시 송신함으로써, 다수 기지국을 이용해서 단말(100)로의 다운링크패킷 전송을 재 시도하되, 단말(100)의 이동패턴에 따라서 상이하게 다운링크 기지국을 재 결정(변경)하는 것이다.

이하에서는, 본 발명의 네트워크장치(200)에서, 단말의 이동패턴에 따라 다운링크 기지국을 재 결정(변경)하는 구성을 구체적으로 설명하겠다.

단말(100)의 이동패턴에 특정 패턴이 존재하는 경우 및 특정 패턴이 존재하지 않는 경우로 구분하여 설명하면, 다음과 같다.

먼저, 제어부(230)는, 단말(100)의 이동패턴에 규칙적인 특정 패턴이 존재하는 경우, 특정 다운링크 기지국6의 위치를 기준으로, 특정 패턴에 따라 이동이 예상되는 방향 및 위치에 있는 2 이상의 기지국을 단말(100)에 대한 다운링크 기지국으로 재 결정할 수 있다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 단말(100)이 이동하고, 단말(100)의 이동패턴에서 확인된 특정 패턴에 따라 이러한 이동이 예상된다고 가정할 수 있다.

이 경우, 제어부(230)는, 단말(100)에 대하여, 특정 다운링크 기지국6으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 경우 이동이 예상되는 방향 및 위치에 있는 2 이상의 기지국, 예컨대 기지국1,2,3을 다운링크 기지국으로 재 결정할 수 있다.

이를 위해, 본 발명에서는 네트워크장치(200)가 각 IoT 기지국의 위치정보를 알고 있다고 가정한다.

한편, 제어부(230)는, 단말(100)의 이동패턴에 규칙적인 특정 패턴이 존재하지 않는 경우, 특정 다운링크 기지국6의 위치를 기준으로, 일정 범위 내에 위치하는 2 이상의 기지국을 단말(100)에 대한 다운링크 기지국으로 재 결정할 수 있다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 단말(100)이 이동하고, 단말(100)의 이동패턴에서 이러한 이동을 예상할 근거가 없다고 가정할 수 있다.

이 경우, 제어부(230)는, 단말(100)에 대하여, 특정 다운링크 기지국6으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 경우 특정 다운링크 기지국6의 위치를 기준으로 일정 범위 내에 위치하는 2 이상의 기지국, 즉 특정 다운링크 기지국6과 가까운 인접 기지국들(예: 기지국3,5,7,10)을 다운링크 기지국으로 재 결정할 수 있다.

여기서 일정 범위란, 정의에 따라 달라질 수 있는 범위로서, 예컨대 기준 위치를 중심으로 하는 반경 X의 범위일 수 있다.

제어부(230)는, 단말(100)에 대한 다운링크 기지국을 재 결정하면, 패킷송신부(210)와 연동하여 앞서 전송 실패한 단말(100)의 다운링크패킷을 재 결정한 다운링크 기지국으로 다시 송신하도록 한다.

이에, 본 발명의 네트워크장치(200)는, 하나의 다운링크 기지국을 이용한 단말(100)으로의 다운링크패킷 전송이 실패한 경우, 개수를 늘려 재 결정(변경)한 2 이상의 다운링크 기지국으로 다운링크패킷을 다시 송신함으로써 다수 기지국을 이용해서 단말(100)로의 다운링크패킷 전송을 재 시도하게 된다.

이렇게 되면, 다운링크패킷 전송의 범위가 하나의 기지국 커버리지에서 2 이상의 기지국 커버리지로 넓어지기 때문에, 만약 다운링크패킷 수신 자유 타입의 단말(100)이 네트워크장치(200)와의 패킷 송수신 없이 이동하여 다른 기지국의 커버리지에 위치하게 되더라도, 네트워크장치(200)가 송신한 다운링크패킷이 단말(100)에 수신될 가능성을 높일 수 있다.

본 발명의 네트워크장치(200)는, 2 이상의 다운링크 기지국으로 다운링크패킷을 송신한 후, 일정시간 이내에 단말(100)로부터의 응답(업링크패킷)이 회신되면, 다운링크패킷의 전송이 성공한 것으로 판단한다.

이때, 본 발명의 네트워크장치(200)는, 단말(100)로부터의 응답(업링크패킷) 회신(수신)시 이용된 기지국들 중 수신품질(SNR)이 가장 우수한 기지국을, 단말(100)에 대하여 가장 최근에 성공한 다운링크패킷 전송 시 이용된 기지국 즉 특정 다운링크 기지국으로 변경/결정할 것이다.

한편, 본 발명의 네트워크장치(200)는, 2 이상의 다운링크 기지국으로 다운링크패킷을 송신한 후, 일정시간 이내에 단말(100)로부터의 응답(업링크패킷)이 회신되지 않으면, 다운링크패킷의 재 전송이 실패한 것으로 판단할 수 있다.

이처럼 다운링크 기지국 개수를 늘려 시도한 다운링크패킷의 재 전송이 실패하면, 네트워크장치(200)는, 다운링크패킷의 전송 성공을 위해서, 직전에 실패한 다운링크패킷 전송의 범위 보다 더 넓은 범위로 단말(100)로의 다운링크패킷 전송을 재 시도하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 제어부(230)는, 단말(100)의 이동패턴과 무관하게, 특정 다운링크 기지국6의 위치를 기준으로 더 큰 범위 내에 위치하는 기지국들(예: 기지국1,2,4,8,9,11,12,13)을 다운링크 기지국으로 재 결정할 수 있다.

여기서 더 큰 범위란, 정의에 따라 달라질 수 있는 범위로서, 예컨대 기준 위치를 중심으로 하는 반경 Y(Y>X)의 범위일 수 있다.

이때, 제어부(230)는, 특정 다운링크 기지국6의 위치를 기준으로 더 큰 범위 내에 위치하는 기지국들(예: 기지국1,2,4,8,9,11,12,13) 중에서, 직전에 실패한 다운링크패킷 재 전송 시 이용한 기지국이 있다면 이를 제외시키는 것이 바람직하다.

그리고, 제어부(230)는, 단말(100)에 대한 다운링크 기지국을 재 결정하면, 패킷송신부(210)와 연동하여 앞서 전송 실패한 단말(100)의 다운링크패킷을 재 결정한 다운링크 기지국으로 다시 송신하도록 한다.

이에, 본 발명의 네트워크장치(200)는, 다운링크 기지국을 이용한 단말(100)으로의 다운링크패킷 전송이 실패할 때마다, 다운링크 기지국의 개수를 단계적으로 늘려 다운링크패킷 전송의 범위를 단계적으로 넓히면서 단말(100)로의 다운링크패킷 전송을 재 시도하게 된다.

이렇게 되면, 만약 다운링크패킷 수신 자유 타입의 단말(100)이 네트워크장치(200)와의 패킷 송수신 없이 이동하여 다른 기지국의 커버리지에 위치하게 되더라도, 네트워크장치(200)가 송신한 다운링크패킷이 단말(100)에 수신될 가능성을 높일 수 있다.

이에 본 발명에 따르면, IoT 단말의 이동성을 고려하여, 만약 다운링크패킷 수신 자유 타입의 IoT 단말이 패킷 송수신 없이 이동하게 되더라도, 네트워크장치가 송신한 다운링크패킷이 IoT 단말에 성공적으로 수신될 수 있도록 개선된 다운링크패킷 전송 방식을 실현함으로써, 다운링크패킷의 전송 성공률을 높일 수 있고, 이로 인해 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는 효과를 도출할 수 있다.

한편, 본 발명은, 다운링크패킷 수신 자유 타입의 IoT 단말에 대하여, IoT 단말의 이동성을 고려하여 다운링크패킷의 전송 성공률을 높이는 것을 목적으로 한다.

이를 달성하기 위해, 본 발명에서는, 다운링크패킷 수신 자유 타입의 IoT 단말이, 보고 데이터(업링크패킷)를 송신하는 것과는 다른 별개의 주기(이하, 업링크패킷 송신 주기라 함)마다, 네트워크장치(200)로 하여금 다운링크 기지국 결정에만 이용하도록 하는 별도의 업링크패킷을 추가적으로 전송하는 방식을 제안하고자 한다.

이하에서는 도 3을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말장치를 구체적으로 설명하겠다.

본 발명의 단말장치(100)는, 단말장치(100)의 이동속도 및 단위 시간 당 수신되는 다운링크패킷 개수를 근거로 추정되는 다운링크수신복잡도 중 적어도 하나에 따라, 업링크패킷 송신 주기를 동적으로 조정하는 주기조정부(110)와, 동적으로 조정되는 업링크패킷 송신 주기를 근거로 업링크패킷을 송신하여, 기지국을 통해 상기 업링크패킷을 수신하게 되는 네트워크장치(200)가 상기 기지국 중에서 상기 단말장치에 대한 다운링크 기지국을 결정할 수 있도록 하는 패킷송신부(120)를 포함한다.

본 발명의 단말장치(100)는, 다운링크패킷 수신 자유 타입의 IoT 단말일 수 있다.

주기조정부(110)는, 단말장치(100)의 이동속도에 따라, 업링크패킷 송신 주기를 동적으로 조정한다.

구체적으로, 주기조정부(110)는, 단말장치(100)의 이동속도를 모니터링하여, 이동속도가 빠를수록 업링크패킷 송신 주기를 짧게 조정하고, 이동속도가 느릴수록 업링크패킷 송신 주기를 길게 조정할 수 있다.

예를 들어 주기조정부(110)는, 아래의 수학식1과 같이 업링크패킷 송신 주기 조정을 위해 정해진 상수값(K)를 이동속도(V)로 나누어 계산되는 결과값(T)를, 단말장치(100)의 업링크패킷 송신 주기로 사용할 수 있다.

이렇게 되면, 업링크패킷 송신 주기(T)는, 단말장치(100)의 이동속도가 빠를수록 짧게 조정되고, 이동속도가 느릴수록 길게 조정될 것이다.

그리고, 주기조정부(110)는, 기 설정된 조정 조건 하에서, 단말장치(100)의 이동속도에 따른 업링크패킷 송신 주기를 조정하는 동작을 반복할 수 있다.

예컨대, 주기조정부(110)는, 업링크패킷 송신 주기(T)를 계산/조정한 후, 업링크패킷 송신 주기(T)를 근거로 기 설정된 특정 횟수 만큼 업링크패킷을 송신하거나(조정 조건1) 또는 이동속도가 앞선 조정 시의 이동속도 대비 기 설정된 특정치 이상 변경(가속 또는 감속)되거나(조정 조건2) 또는 기 설정된 주기조정시간이 도래하면(조정 조건3), 현재 시점에 모니터링된 단말장치(100)의 이동속도에 따라 업링크패킷 송신 주기(T)를 계산/조정할 수 있다.

다른 실시예에 따르면, 주기조정부(110)는, 단위 시간 당 수신되는 다운링크패킷 개수를 근거로 추정되는 다운링크수신복잡도에 따라, 업링크패킷 송신 주기를 동적으로 조정할 수 있다.

또 다른 다른 실시예에 따르면, 주기조정부(110)는, 단말장치(100)의 이동속도 및 다운링크수신복잡도에 따라, 업링크패킷 송신 주기를 동적으로 조정하는 것이다.

구체적으로, 다운링크수신복잡도는, 단말장치(100)에 단위 시간 당 수신되는 다운링크패킷 개수를 근거로 추정되는 값(C)일 수 있고, 이는 단말장치(100) 또는 별도의 장치에서 매 단위 시간 마다 계산되는 방식으로 추정될 수 있으며, 또는 단말장치(100) 또는 별도의 장치에서 사전에 수행한 다운링크 트래픽 분석 결과로부터 계산되어 매 단위 시간 별로 설정되는 방식으로 추정될 수도 있다.

이러한 다운링크수신복잡도(C)는, 다음의 수학식2와 같이 업링크패킷 송신 주기 조정을 위해 정해진 상수값(A)과 다운링크패킷 개수(N)를 곱하여 계산되는 결과값(C)으로 추정될 수 있다.

이에, 주기조정부(110)는, 단말장치(100)의 다운링크수신복잡도(C)가 클수록, 다운링크패킷의 전송 성공률을 높이기 위해 업링크패킷 송신 주기를 짧게 조정할 수 있다.

예를 들면, 주기조정부(110)는, 아래의 수학식3과 같이 단말장치(100)의 이동속도(V) 및 다운링크수신복잡도(C)에 따라, 단말장치(100)의 업링크패킷 송신 주기(T)를 조정할 수 있다.

이렇게 되면, 업링크패킷 송신 주기(T)는, 단말장치(100)의 이동속도가 빠를수록 짧게 다운링크수신복잡도가 클수록 짧게 조정되고, 이동속도가 느릴수록 다운링크수신복잡도가 작을수록 길게 조정될 것이다.

그리고, 주기조정부(110)는, 기 설정된 조정 조건 하에서, 단말장치(100)의 업링크패킷 송신 주기를 조정하는 동작을 반복할 수 있다.

예컨대, 주기조정부(110)는, 업링크패킷 송신 주기(T)를 계산/조정한 후, 업링크패킷 송신 주기(T)를 근거로 기 설정된 특정 횟수 만큼 업링크패킷을 송신하거나(조정 조건1), 또는 이동속도가 앞선 조정 시의 이동속도 대비 기 설정된 특정치 이상 변경(가속 또는 감속)되거나(조정 조건2), 다운링크수신복잡도가 앞선 조정 시의 다운링크수신복잡도 대비 기 설정된 특정치 이상 변경(복잡도 상승 또는 하락)되거나(조정 조건3), 또는 기 설정된 주기조정시간이 도래하면(조정 조건4), 현재 시점에 모니터링된 단말장치(100)의 이동속도 및 다운링크수신복잡도에 따라 업링크패킷 송신 주기(T)를 계산/조정할 수 있다.

패킷송신부(120)는, 동적으로 조정되는 업링크패킷 송신 주기(T)를 근거로 업링크패킷을 송신한다.

즉, 패킷송신부(120)는, 동적으로 조정되는 업링크패킷 송신 주기(T) 마다, 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 네트워크장치(200)로 하여금 다운링크 기지국 결정에만 이용하도록 하는 별도의 업링크패킷(이하, 특정 업링크패킷)을 송신하는 것이다.

이렇게 되면, 이 특정 업링크패킷을 수신하게 되는 단말장치(100) 주변의 IoT 기지국(예: 기지국5,6,10)이 특정 업링크패킷을 네트워크장치(200)로 송신할 것이고, 이에 네트워크장치(200)는 단말장치(100)로부터의 특정 업링크패킷를 구분하고 특정 업링크패킷 수신 시 이용된 기지국들(예: 기지국5,6,10) 중에서 수신품질(SNR)이 가장 우수한 기지국을, 단말장치(100)에 대한 다운링크 기지국(전술의 특정 다운링크 기지국과 동일)을 결정할 수 있다.

한편, 본 발명의 단말장치(100)는, IoT 단말로서의 기능을 수행하기 위해, 정의된 주기 마다 보고 데이터를 생성하고 이를 포함하는 업링크패킷를 주기적으로 송신(전송)할 것이다.

이에, 단말장치(100, 특히 패킷송신부(120))는, 다운링크 기지국 결정에만 이용하도록 하는 특정 업링크패킷에, 단말장치(100)가 주기적으로 보고 데이터를 전송하는 업링크패킷(보고 데이터)과는 다른 식별자를 삽입하여, 네트워크장치(200)가 특정 업링크패킷을 구분할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 단말장치(100) 즉 IoT 단말이 송신하는 업링크메시지의 헤더, 보다 구체적으로 헤더 내 Frame Port 필드에는, 기 정의된 표준값(이하, FPort값_A)이 포함된다.

이에, 단말장치(100, 특히 패킷송신부(120))는, 주기적으로 보고 데이터를 전송하는 업링크패킷(보고 데이터)에는 FPort값_A를 유지하고, 다운링크 기지국 결정에만 이용하도록 하는 특정 업링크패킷에는 다른 식별자로서 다른값(이하, FPort값_B)을 포함시킬 수 있다.

이때, 본 발명에서 업링크패킷 송신 주기는, 보고 데이터(업링크패킷)를 송신하는 보고 주기 보다 짧은 주기인 것이 바람직하며, 네트워크장치(200)로 하여금 다운링크 기지국 결정에만 이용하도록 하는 특정 업링크패킷을 송신하기 위한 주기이다.

이러한 업링크패킷 송신 주기가 너무 짧게 정의되면, 단말장치(100)가 너무 빈번하게 업링크패킷을 송신하기 때문에 전력 소비 및 패킷 전송 부하 면에서 부담이 커진다.

반대로 업링크패킷 송신 주기가 길게 정의되면, 이를 근거로 네트워크장치(200)에서 결정하는 단말장치(100)에 대한 다운링크 기지국의 정확도가 떨어질 수 있다.

이러한 관점에서 볼 때, 본 발명에 따르면, 단말장치(100)가 빠르게 이동하는 중일 때 및/또는 수신되는 다운링크패킷 개수가 많을 때에는 짧게 조정된 업링크패킷 송신 주기로 업링크패킷을 송신하고, 단말장치(100)가 느리게 이동하는 중일 때 및/또는 수신되는 다운링크패킷 개수가 적을 때에는 길게 조정된 업링크패킷 송신 주기로 특정 업링크패킷을 송신하기 때문에, IoT 단말의 이동성을 고려하여 다운링크패킷의 전송 성공률을 높이는 효과를 도출하면서도, 그 과정에서 발생할 수 있는 전력 소비 및 패킷 전송 부하 면에서의 우려와 다운링크 기지국의 정확도 면에서의 우려를 모두 균형있게 만족시킬 수 있다.

이처럼, 본 발명에 따르면, IoT 단말의 이동성을 고려하여, 개선된 동적 주기의 업링프패킷 전송 방식을 실현함으로써, 다운링크패킷의 전송 성공률을 높일 수 있고, 이로 인해 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는 효과를 도출할 수 있다.

이하에서는 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 네트워크장치의 동작 방법을 설명하겠다.

이하에서는, 설명의 편의 상, 단말로서 도 1에 도시된 단말(100)을 언급하며, 단말(100)은 다운링크패킷 수신 자유 타입의 IoT 단말인 것으로 가정하여 설명하겠다.

본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 단말(100)로 전송하기 위한 다운링크패킷이 발생되면(S100), 다운링크패킷을 단말(100)에 대하여 기 결정된 특정 다운링크 기지국으로 송신한다(S110).

예컨대, 단말(100)에 대하여 기 결정된 특정 다운링크 기지국으로서 기지국6을 언급하면, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 단말(100)로 전송하기 위한 다운링크패킷을 단말(100)에 대하여 기 결정된 특정 다운링크 기지국6으로 송신함으로써, 단말(100)로의 다운링크패킷 전송을 시도하는 것이다.

그리고, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 특정 다운링크 기지국6으로 단말(100)의 다운링크패킷을 송신한 후, 일정시간 이내에 단말(100)로부터의 응답(업링크패킷)이 회신되지 않으면, 특정 다운링크 기지국6으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 것으로 판단할 수 있다(S120 Yes).

물론, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 특정 다운링크 기지국6으로 다운링크패킷을 송신한 후, 일정시간 이내에 단말(100)로부터의 응답(업링크패킷)이 회신되면, 특정 다운링크 기지국6으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 성공한 것으로 판단할 것이다(S120 No).

이 경우, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 단말(100)에 대한 특정 다운링크 기지국로서, 현재의 기지국6을 유지/결정할 수 있다(S125).

한편, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 특정 다운링크 기지국6으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 경우(S120 Yes), 단말(100)에 대하여 기 분석된 이동패턴을 확인한다(S130).

본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, S130단계에서 확인한 이동패턴에 따라, 단말(100)에 대한 다운링크 기지국을 재 결정한다(S140).

보다 구체적으로, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 특정 다운링크 기지국6으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 경우(S120 Yes), 단말(100)에 대한 다운링크 기지국의 개수를 단계적으로 늘려서 재 결정하는 것이 바람직하다.

이하에서는, 단말의 이동패턴에 따라 다운링크 기지국을 재 결정(변경)하는 구성을 구체적으로 설명하겠다.

단말(100)의 이동패턴에 특정 패턴이 존재하는 경우 및 특정 패턴이 존재하지 않는 경우로 구분하여 설명하면, 다음과 같다.

본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 단말(100)의 이동패턴에 규칙적인 특정 패턴이 존재하는 경우, 특정 다운링크 기지국6의 위치를 기준으로, 특정 패턴에 따라 이동이 예상되는 방향 및 위치에 있는 2 이상의 기지국을 단말(100)에 대한 다운링크 기지국으로 재 결정할 수 있다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 단말(100)이 이동하고, 단말(100)의 이동패턴에서 확인된 특정 패턴에 따라 이러한 이동이 예상된다고 가정할 수 있다.

이 경우, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 단말(100)에 대하여, 특정 다운링크 기지국6으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 경우 이동이 예상되는 방향 및 위치에 있는 2 이상의 기지국, 예컨대 기지국1,2,3을 다운링크 기지국으로 재 결정할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 단말(100)의 이동패턴에 규칙적인 특정 패턴이 존재하지 않는 경우, 특정 다운링크 기지국6의 위치를 기준으로, 일정 범위 내에 위치하는 2 이상의 기지국을 단말(100)에 대한 다운링크 기지국으로 재 결정할 수 있다.

예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 단말(100)이 이동하고, 단말(100)의 이동패턴에서 이러한 이동을 예상할 근거가 없다고 가정할 수 있다.

이 경우, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 단말(100)에 대하여, 특정 다운링크 기지국6으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 경우 특정 다운링크 기지국6의 위치를 기준으로 일정 범위 내에 위치하는 2 이상의 기지국, 즉 특정 다운링크 기지국6과 가까운 인접 기지국들(예: 기지국3,5,7,10)을 다운링크 기지국으로 재 결정할 수 있다.

본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, S140단계에서 단말(100)에 대한 다운링크 기지국을 재 결정하면, 앞서 전송 실패한 단말(100)의 다운링크패킷을 재 결정한 다운링크 기지국으로 다시 송신한다(S150).

이에, 본 발명의 네트워크장치(200)(200)는, 하나의 다운링크 기지국을 이용한 단말(100)으로의 다운링크패킷 전송이 실패한 경우, 개수를 늘려 재 결정(변경)한 2 이상의 다운링크 기지국으로 다운링크패킷을 다시 송신함으로써 다수 기지국을 이용해서 단말(100)로의 다운링크패킷 전송을 재 시도하게 된다.

그리고, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, S120단계와 마찬가지로, 재 결정(변경)한 다운링크 기지국으로 송신한 다운링크패킷의 재 전송이 성공하는지 실패하는지 여부를 판단한다(S160).

본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 다운링크패킷의 재 전송이 성공하면(S16 No), 단말(100)로부터의 응답(업링크패킷) 회신(수신)시 이용된 기지국들 중 수신품질(SNR)이 가장 우수한 기지국을, 단말(100)에 대하여 가장 최근에 성공한 다운링크패킷 전송 시 이용된 기지국 즉 특정 다운링크 기지국으로 변경/결정할 수 있다(S125).

한편, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 다운링크패킷의 재 전송이 실패하면(S160 Yes), 다운링크패킷의 전송 성공을 위해서, 직전에 실패한 다운링크패킷 전송의 범위 보다 더 넓은 범위로 단말(100)로의 다운링크패킷 전송을 재 시도하는 것이 바람직하다.

예를 들면, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 단말(100)의 이동패턴과 무관하게, 특정 다운링크 기지국6의 위치를 기준으로 더 큰 범위 내에 위치하는 기지국들(예: 기지국1,2,4,8,9,11,12,13)을 다운링크 기지국으로 재 결정할 수 있다(S170).

이때, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 특정 다운링크 기지국6의 위치를 기준으로 더 큰 범위 내에 위치하는 기지국들(예: 기지국1,2,4,8,9,11,12,13) 중에서, 직전에 실패한 다운링크패킷 재 전송 시 이용한 기지국이 있다면 이를 제외시키는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 단말(100)에 대한 다운링크 기지국을 재 결정하면, 앞서 전송 실패한 단말(100)의 다운링크패킷을 재 결정한 다운링크 기지국으로 다시 송신한다(S180).

이에, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 다운링크 기지국을 이용한 단말(100)으로의 다운링크패킷 전송이 실패할 때마다, 다운링크 기지국의 개수를 단계적으로 늘려 다운링크패킷 전송의 범위를 단계적으로 넓히면서 단말(100)로의 다운링크패킷 전송을 재 시도하게 된다.

이렇게 되면, 만약 다운링크패킷 수신 자유 타입의 단말(100)이 네트워크장치(200)와의 패킷 송수신 없이 이동하여 다른 기지국의 커버리지에 위치하게 되더라도, 네트워크장치(200)가 송신한 다운링크패킷이 단말(100)에 수신될 가능성을 높일 수 있다.

한편, 단말(100)은 먼저 업링크패킷, 예컨대 보고 데이터 전송을 위한 업링크패킷 또는 네트워크장치(200)로 하여금 다운링크 기지국 결정에만 이용하도록 하는 별도의 업링크패킷을 네트워크장치(200)로 전송할 수도 있다.

따라서, 본 발명에 따른 네트워크장치(200)의 동작 방법에서는, 단말(100)로부터의 업링크패킷이 수신되면(S190 Yes), 단말(100)로부터의 업링크패킷 수신 시 이용된 기지국들(예: 기지국5,6,10) 중에서 수신품질(SNR)이 가장 우수한 기지국을, 단말장치(100)에 대한 다운링크 기지국(전술의 특정 다운링크 기지국과 동일)을 결정할 것이다(S195).

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, IoT 단말의 이동성을 고려하여, 만약 다운링크패킷 수신 자유 타입의 IoT 단말이 패킷 송수신 없이 이동하게 되더라도, 네트워크장치가 송신한 다운링크패킷이 IoT 단말에 성공적으로 수신될 수 있도록 개선된 다운링크패킷 전송 방식을 실현함으로써, 다운링크패킷의 전송 성공률을 높일 수 있고, 이로 인해 사물인터넷(IoT) 서비스의 품질을 향상시키는 효과를 도출할 수 있다.

이하에서는 도 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단말장치의 동작 방법을 설명하겠다.

본 발명에 따른 단말장치(100)는, 사물인터넷(IoT) 네트워크에서 IoT 단말이므로, 정의된 주기 마다 보고 데이터를 생성하고 이를 포함하는 업링크패킷 주기적으로 송신(전송)할 것이다(S200).

이때, 단말장치(100) 즉 IoT 단말이 송신하는 업링크패킷의 헤더, 보다 구체적으로 헤더 내 Frame Port 필드에는, 기 정의된 표준값(이하, FPort값_A)이 포함된다.

본 발명에 따른 단말장치(100)는, 후술할 단계들과는 별개로, 주기적으로 보고 데이터를 위한 업링크패킷(보고 데이터)를 송신하는 S200단계를 지속적으로 수행한다.

본 발명에 따른 단말장치(100)의 동작 방법에서는, 단말장치(100)의 이동속도에 따라, 업링크패킷 송신 주기를 동적으로 조정한다.

예를 들어, 단말장치(100)는, 기 설정된 조정 조건이 만족하는지 판단하고(S210), 만족하는 경우(S210 Yes) 단말장치(100)의 이동속도에 따른 업링크패킷 송신 주기를 계산/조정할 수 있다(S220).

구체적으로, 단말장치(100)는, 업링크패킷 송신 주기(T)를 계산/조정한 후, 업링크패킷 송신 주기(T)를 근거로 기 설정된 특정 횟수 만큼 업링크패킷을 송신하거나(조정 조건1), 또는 이동속도가 앞선 조정 시의 이동속도 대비 기 설정된 특정치 이상 변경(가속 또는 감속)되거나(조정 조건2), 다운링크수신복잡도가 앞선 조정 시의 다운링크수신복잡도 대비 기 설정된 특정치 이상 변경(복잡도 상승 또는 하락)되거나(조정 조건3), 또는 기 설정된 주기조정시간이 도래하면(조정 조건4), 조정 조건이 만족하는 것으로 판단할 수 있다(S220 Yes).

단말장치(100)는, 조정 조건이 만족하는 것으로 판단하면(S220 Yes), 단말장치(100)의 이동속도 및 다운링크수신복잡도 중 적어도 하나에 따라서 단말장치(100)의 업링크패킷 송신 주기를 계산하여 조정할 수 있다(S220).

예를 들면, 본 발명에 따른 단말장치(100)의 동작 방법에서는, 전술의 수학식1과 같이, 업링크패킷 송신 주기 조정을 위해 정해진 상수값(K)를 이동속도(V)로 나누어 업링크패킷 송신 주기(T)를 계산/조정할 수 있다.

또는, 본 발명에 따른 단말장치(100)의 동작 방법에서는, 전술의 수학식3과 같이, 단말장치(100)의 업링크패킷 송신 주기 조정을 위해 정해진 상수값(K)를 이동속도(V) 및 다운링크수신복잡도(C)의 곱으로 나누어, 업링크패킷 송신 주기(T)를 계산/조정할 수 있다.

그리고 본 발명에 따른 단말장치(100)의 동작 방법에서는, 업링크패킷 송신 주기(T) 마다, 브로드캐스트(broadcast) 방식으로 네트워크장치(200)로 하여금 다운링크 기지국 결정에만 이용하도록 하는 별도의 업링크패킷(이하, 특정 업링크패킷)을 송신한다(S230).

이때, 단말장치(100)는, 다운링크 기지국 결정에만 이용하도록 하는 특정 업링크패킷 구체적으로 헤더 내 Frame Port 필드에는, 업링크패킷(보고 데이터)과는 다른 식별자로서 FPort값_B를 포함시킬 수 있다.

이렇게 되면, 이 특정 업링크패킷을 수신하게 되는 단말장치(100) 주변의 IoT 기지국(예: 기지국5,6,10)이 특정 업링크패킷을 네트워크장치(200)로 송신할 것이고, 이에 네트워크장치(200)는 단말장치(100)로부터의 특정 업링크패킷를 구분하고 특정 업링크패킷 수신 시 이용된 기지국들(예: 기지국5,6,10) 중에서 수신품질(SNR)이 가장 우수한 기지국을, 단말장치(100)에 대한 다운링크 기지국(전술의 특정 다운링크 기지국과 동일)을 결정할 수 있을 것이다.

단말장치(100)는, 동작이 Off 되지 않는 동안에는(S240 No) S210단계 및 그 이후 단계를 반복할 것이며, 전술한 바 있듯이 이와 별개로 주기적으로 업링크패킷(보고 데이터)를 송신하는 S200단계를 지속적으로 수행할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, IoT 단말이 동적 조정되는 별도의 업링크패킷 송신 주기로 다운링크 기지국 결정에만 이용하도록 하는 특정 업링크패킷을 송신함으로써, IoT 단말의 이동성을 고려하여 다운링크패킷의 전송 성공률을 높이는 효과를 도출하면서도, 그 과정에서 발생할 수 있는 전력 소비 및 패킷 전송 부하 면에서의 우려와 다운링크 기지국의 정확도 면에서의 우려를 모두 균형있게 만족시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크장치 및 단말장치의 동작 방법은, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시 예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 본 발명이 상기한 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 또는 수정이 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 사상이 미친다 할 것이다.

본 발명의 네트워크장치 및 그 장치의 동작 방법, 단말장치에 따르면, IoT 단말의 이동 시에도 다운링크패킷의 전송 성공률을 높일 수 있는 점에서, 기존 기술의 한계를 뛰어 넘음에 따라 관련 기술에 대한 이용만이 아닌 적용되는 장치의 시판 또는 영업의 가능성이 충분할 뿐만 아니라 현실적으로 명백하게 실시할 수 있는 정도이므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이다.

100 : 단말장치
200 : 네트워크장치
210 : 패킷송신부 220 : 확인부
230 : 제어부

Claims (14)

1. 단말로 전송하기 위한 다운링크패킷을, 상기 단말에 대하여 기 결정된 특정 다운링크 기지국으로 송신하는 패킷송신부;
   상기 특정 다운링크 기지국으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 경우, 상기 단말에 대하여 기 분석된 이동패턴을 확인하는 확인부; 및
   상기 이동패턴에 따라 상기 단말에 대한 다운링크 기지국을 재 결정하여, 상기 패킷송신부에서 상기 다운링크패킷을 상기 재 결정한 다운링크 기지국으로 다시 송신하도록 하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 특정 다운링크 기지국은,
   상기 단말에 대하여, 가장 최근에 성공한 다운링크패킷 전송 시 이용된 기지국 또는 업링크패킷 수신 시 이용된 수신품질이 가장 우수한 기지국인 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 다운링크패킷의 전송이 실패하는 경우, 상기 단말에 대한 다운링크 기지국의 개수를 단계적으로 늘려서 재 결정하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 단말의 이동패턴에 규칙적인 특정 패턴이 존재하는 경우,
   상기 특정 다운링크 기지국의 위치를 기준으로, 상기 특정 패턴에 따라 이동이 예상되는 방향 및 위치에 있는 2 이상의 기지국을 상기 단말에 대한 다운링크 기지국으로 재 결정하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제어부는,
   상기 단말의 이동패턴에 규칙적인 특정 패턴이 존재하지 않는 경우,
   상기 특정 다운링크 기지국의 위치를 기준으로 일정 범위 내에 위치하는 2 이상의 기지국을 상기 단말에 대한 다운링크 기지국으로 재 결정하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치.
6. 단말로 전송하기 위한 다운링크패킷을, 상기 단말에 대하여 기 결정된 특정 다운링크 기지국으로 송신하는 패킷송신단계;
   상기 특정 다운링크 기지국으로 송신한 다운링크패킷의 전송이 실패한 경우, 상기 단말에 대하여 기 분석된 이동패턴에 따라 상기 단말에 대한 다운링크 기지국을 재 결정하는 재결정단계; 및
   상기 다운링크패킷을 상기 재 결정한 다운링크 기지국으로 다시 송신하여, 상기 단말로의 다운링크패킷 전송을 재 시도하는 패킷재송신단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치의 동작 방법.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 재결정단계는,
   상기 단말의 이동패턴에 규칙적인 특정 패턴이 존재하는 경우,
   상기 특정 다운링크 기지국의 위치를 기준으로, 상기 특정 패턴에 따라 이동이 예상되는 방향 및 위치에 있는 2 이상의 기지국을 상기 단말에 대한 다운링크 기지국으로 재 결정하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치의 동작 방법.
8. 제 6 항에 있어서,
   상기 재결정단계는,
   상기 단말의 이동패턴에 규칙적인 특정 패턴이 존재하지 않는 경우,
   상기 특정 다운링크 기지국의 위치를 기준으로 일정 범위 내에 위치하는 2 이상의 기지국을 상기 단말에 대한 다운링크 기지국으로 재 결정하는 것을 특징으로 하는 네트워크장치의 동작 방법.
9. 제 6 항에 있어서,
   상기 특정 다운링크 기지국은,
   상기 단말에 대하여, 가장 최근에 성공한 다운링크패킷 전송 시 이용된 기지국 또는 업링크패킷 수신 시 이용된 수신품질이 가장 우수한 기지국인 특징으로 하는 네트워크장치의 동작 방법.
10. 단말장치에 있어서,
    상기 단말장치의 이동속도 및 단위 시간 당 수신되는 다운링크패킷 개수를 근거로 추정되는 다운링크수신복잡도 중 적어도 하나에 따라, 업링크패킷 송신 주기를 동적으로 조정하는 주기조정부; 및
    상기 동적으로 조정되는 업링크패킷 송신 주기를 근거로 업링크패킷을 송신하여, 기지국을 통해 상기 업링크패킷을 수신하게 되는 네트워크장치가 상기 기지국 중에서 상기 단말장치에 대한 다운링크 기지국을 결정할 수 있도록 하는 패킷송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말장치.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 주기조정부는,
    상기 단말장치의 이동속도가 빠를수록 상기 업링크패킷 송신 주기를 짧게 조정하고, 상기 단말장치의 이동속도가 느릴수록 상기 업링크패킷 송신 주기를 길게 조정하는 것을 특징으로 하는 단말장치.
12. 제 10 항에 있어서,
    상기 주기조정부는,
    상기 다운링크수신복잡도가 클수록 상기 업링크패킷 송신 주기를 짧게 조정하고, 상기 다운링크수신복잡도가 작을수록 상기 업링크패킷 송신 주기를 길게 조정하는 것을 특징으로 하는 단말장치.
13. 제 10 항에 있어서,
    상기 패킷송신부는,
    상기 업링크패킷 송신 주기를 근거로 업링크패킷에, 상기 단말장치가 주기적으로 보고 데이터를 전송하는 업링크패킷과는 다른 식별자를 삽입하여,
    상기 네트워크장치가 업링크패킷를 구분할 수 있게 하는 것을 특징으로 하는 단말장치.
14. 단말장치의 동작 방법에 있어서,
    상기 단말장치의 이동속도 및 단위 시간 당 수신되는 다운링크패킷 개수를 근거로 추정되는 다운링크수신복잡도 중 적어도 하나에 따라, 업링크패킷 송신 주기를 동적으로 조정하는 주기조정단계; 및
    상기 동적으로 조정되는 업링크패킷 송신 주기를 근거로 업링크패킷을 송신하여, 기지국을 통해 상기 업링크패킷을 수신하게 되는 네트워크장치가 상기 기지국 중에서 상기 단말장치에 대한 다운링크 기지국을 결정할 수 있도록 하는 패킷송신단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 단말장치의 동작 방법.

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