특허정보로 바라본 wmn(무선 메쉬 네트워크) 기술 · 자원관리 및 효율증대...
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주간기술동향 통권 1324호 2007. 11. 28. ●
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특허정보로 바라본 WMN(무선 메쉬 네트워크) 기술
본 고에서는 미래 유비쿼터스 사회에서 개인 무선 영역 네트워킹을 담당할 WMN의 특허 기
술 동향을 자체적으로 정리한 WMN 의 기술분류에 따라 정량적으로 분석하였다. 기술분류별로
중심적이라고 생각되는 특허에 대해서 종래 기술과 제안 발명을 비교 분석하여 기술 동향 및 기
술의 발전 방향을 살펴보았다. 무선 메쉬 네트워크 기술은 표준기술이라서 회피 설계가 어렵다
는 점, 특허 소송에 적극적인 인터디지털이 다출원하고 있다는 점, 무선통신 분야 주력 기업들이
출원하는 분야라는 점에서 향후 특허 분쟁이 발생할 것으로 예상되므로 관련 기업들의 적극적인
대응이 요구된다.
1. 서론
무선 네트워크 기술의 발전에 힘입어 무선 메쉬 네트워크(Wireless Mesh Network: WMN)
로 유선이 구축되지 않은 산악 지역이나 오지, 재난지역에서도 인터넷 서비스가 가능할 전망이다.
무선 메쉬 네트워크 기술은 초기에는 군작전 중 무선 통신망을 보다 빨리 이용하기 위해 개
발되었으며, 이 기술은 소규모 별도 망(애드혹망)을 인터넷과 무선으로 연결시켜주어 인터넷 서
비스가 가능하도록 해 준다.
현재 무선랜 기반의 무선 메쉬 네트워크가 도심지 지역과 같은 통화량이 많은 지역(일명, 핫
존)에서 서비스 되고 있다. 다수의 핫존을 서비스하는 액세스 포인트별로 인터넷 망에 유선으로
접속하게 되면 망접속 비용이 높으나, 무선 메쉬 네트워크를 사용하면 핫존별로 산재한 트래픽
IT 기획시리즈 지능형 홈네트워크 ⑩
1. 서론
2. WMN 특허 출원 현황
3. 기술별 주요 특허 분석
4. 결론
김광식
특허청 정보통신심사본부/통신사무관
조무호
경주대학교 컴퓨터멀티미디어공학부/교수
* 본 컬럼은 특허청에서 작성한 내용입니다. 본 내용과 관련된 사항은 특허청 김광식 심사관(☎ 042-481-8355)에게 문
의하시기 바랍니다.
**본 내용은 필자의 주관적인 의견이며 IITA의 공식적인 입장이 아님을 밝힙니다.
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의 집중을 통하여 인터넷 망 접속 비용을 대폭 줄일 수 있게 된다.
무선 메쉬 네트워크 관련 표준은 네트워크 규모에 따라 다른데, 대도시망을 위한 무선 메쉬
네트워크의 대표적인 표준은 IEEE 802.16a, 흔히 휴대 인터넷으로 유명한 WiBro 나 WiMAX
와도 관련 있는 표준이다. IEEE 802.16a 는 기존 기지국 기반의 네트워크에서 기지국의 도달
범위 내에 위치하지 못한 단말기에게 단말기들이 형성한 무선 메쉬 네트워크를 통해 기지국에
접속할 수 있는 기술을 표준화하고 있다. 지역망을 위한 무선 메쉬 네트워크의 대표적인 표준은
IEEE 802.11s 인데, 무선랜으로 유명한 IEEE 802.11 은 현재 가장 널리 보급된 무선 기술 중
하나로 IEEE 802.11s 를 통해 기존에 AP 기반의 네트워크가 가진 무선랜이 메쉬 네트워크를
통해 더욱 확장될 수 있을 전망이다. 마지막으로 개인망의 무선 메쉬 네트워크 표준은 IEEE
802.15.5이다. IEEE 802.15.5를 통해 사람들이 휴대하고 다니는 매우 작은 디바이스들이 저전
력 무선 기술인 IEEE 802.15.4 를 기반으로 무선 메쉬 네트워크를 형성하여 기존 인프라 네트
워크에 효율적으로 접속할 수 있을 것이다[1].
무선 메쉬 네트워크 시장은 현재 신생 벤처 업체인 Tropos Networks, Belair, PacketHop,
SkyPilot, RoamAD 가 선두에서 이끌어 가고 있다. 한편, 전통적인 네트워크 업체들은 기존의
무선 라우팅 기술, 안테나 기술, 무선 기술 등을 활용해 파트너 제휴 또는 자체 개발을 통해 무
선 메쉬 네트워크 시장에 접근하고 있다. 노텔은 PacketHop 과, 루슨트는 Belair 와 파트너 제
휴를 맺었다. 모토로라는 Mesh Networks 사를 인수해 모토메쉬(Motomesh) 제품을 개발하고
있으며, 시스코는 무선 스위치 회사인 Airespace 을 인수해 듀얼 라디오(Dual-Radio) 메쉬 제
품을 개발하였다. Tropos 네트워크는 2.4GHz 대역의 하나의 주파수를 통해 저비용 솔루션을
제공하고, LG-Nortel, Cisco, Belair 등은 멀티 라디오(Multi-Raido) 시스템을 제공하고 있으며,
Belair 는 다수의 네트워크 구성을 지원하기 위해 멀티 라디오를 가진 모듈러 구조의 시스템을
시장에 내 놓고 있다. 국내에서는 삼성 SDS, 엘지-노텔, Tropos Networks, Belair 등이 현재
무선 메쉬 네트워크 제품을 판매하고 있다[2],[3].
최근들어, 무선 메쉬 네트워크 기술은 재난, 교육, 창고, 의료(및 헬스케어), 무선 홈네트워킹,
기업내 통신, 도시내 통신 등에 적용 가능한 제품들도 개발되면서 관련 특허 출원도 꾸준히 증
가하고 있는 것으로 나타났다[4].
본 고에서는 WMN 관련 특허를 정량적으로 분석하고, 기술분류별로 중심적이라고 생각되는
특허에 대해서 종래 기술과 제안 발명의 비교 분석을 통하여 기술 동향 및 기술발전 방향을 살
펴본다.
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2. WMN 특허 출원 현황
가. 기술분류
WPAN 기술은 <표 1>과 같이 물리 계층, MAC계층, 네트워크 계층, 응용 서비스로 분류할
수 있다[5]. 세부분류는 휴대인터넷에서 사용한 기술분류[6]를 중심으로 WPAN 의 네트워크
계층을 추가로 포함하고, 시스템 기술은 네트워크 계층에 포함시켜 작성되었다.
나. 검색기준
한국, 미국 특허청에 출원된 무선 메쉬 네트워크에 대한 특허 조사를 실시하였다. WMN 기
술이 IEEE에서 표준화를 진행한다는 점과 아직 시작단계라는 점 때문에 유럽과 일본에 공개된
WMN 관련 특허는 20건이내로 미국, 한국에 비해 상대적으로 적어서 여기서는 분석을 생략하
였다. 아래의 기본 검색식을 이용하여 특허 검색 데이터베이스를 활용하여 WMN 관련 특허를
조사하였다. WMN과 유사한 분야인 Multi-hop Relay 등의 키워드를 사용할 수 있으나 여기서
는 최근에 새롭게 제안된 WMN 위주로 살펴보았다.
- 기본 검색식: (wireless<or>무선) <and> (mesh<or>메쉬<or>메시) <and> (network<or>
네트워크<or>네트워크)
<표 1> WMN 기술 분류
기술분류 세부분류 내용 해당 IPC
송수신 기술 MIMO, OFDM, Diversity, STC, 스마트안테나, 다중모드송수신 기술, RF 기술, 안테나 기술
변복조 기술 QPSK, QAM, Pulse Modulation, CPM 기술, 채널 추정 기술, 다중 사용자 검출, 동기
채널코덱 HARQ, LDPC, CTC, CELP
물리 계층
다중접속 및 듀플렉스 기술 FDMA, TDMA, CDMA, OFDMA, FH 기술, TDD/FDD
H04B, H04J, H04L
자원관리 및 효율증대 스케줄링, 전력제어, 주파수 재사용, AMC, 채널 할당, 자원 공유, 가입자식별 기술
MAC 계층
무선 링크제어 기술 랜덤 액세스(CSMA), ARQ, 핸드오버, 암호, 인증, 보안 기술, 멀티 및 브로드캐스트, IP 이동성 관리, 망선택 기술, 주파수 선택 기술,
H04B, H04L
망구성 기술 망구성 기술, 이웃 발견, 네트워크 연결 기술 네트워크 계층
라우팅 라우팅, 다중홉 경로 설정 기술
H04Q, H04L
응용 서비스 응용 서비스 ID 기술, 센싱 기술, 광고, 멀티미디어, 정보수집, 의료 서비스, 모니터링, 비상 서비스, 위치기반 서비스, 물리보안 기술
G06F, H04M, H04Q
G06F: 디지털 데이터처리, 계산기, 컴퓨터 H04B: 이동통신 단말, 시스템 H04J: 다중통신
H04Q: 교환기, 이동망과 유선망의 연결시스템 H04M: 유선통신 단말, 시스템 H04L: 데이터 통신 네트워크
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초록을 위주로 하여 특허를 조사하였는데, 상기 검색식에 있는 키워드를 사용하여 초록 위주
로 조사한 결과 WMN과 관련도가 높은 특허들이 검색되었다. 조사결과 대부분이 IEEE 802.11
을 근간으로 하는 특허였으며, WPAN을 언급하는 WMN 관련 특허는 소수에 불과하였다.
또한, 조사한 특허 정보를 이용하여 미국, 한국에 출원된 특허 중 주요 특허를 선정하여 소개
하였다.
다. 국내 특허 출원 현황
(그림 1)과 같이 2004 년 이전까지 총 6 건에 불과하던 무선 메쉬 네트워크 관련 특허가
2005 년 이후 2007 년 8 월까지 총 77 건이 출원되어 지속적인 증가세가 이어지고 있다. 특히
2006 년 한 해 동안 무선 메쉬 네트워크 전체 특허출원 중 53%를 차지하는 44 건이 출원되었
다. 최근 10 년간 무선 메쉬 네트워크 관련 특허출원은 총 83 건으로, 내국인이 65%, 외국인이
35%를 차지하고 있다. 출원인별로 살펴보면, (그림 2)와 같이 국내기업으로는 삼성전자가 28건
을, 국외기업으로는 인터디지털이 19 건을 출원하였다. 현재 국내에서는 일부 기업을 제외하고
는 무선 메쉬 네트워크 제품을 판매하고 있는 대기업이나 벤처기업들의 국내 특허 출원은 많지
않은 것으로 나타났다. 최근에 공격적인 특허소송을 수행하는 인터디지털의 출원이 많은 분야라
는 점에서 국내 기업의 적극적인 대처가 요구된다.
2007년 8월 현재 공개된 54건을 기준으로 분석한 결과, (그림 3)과 같이 기술 내용별로는
자원관리 및 효율증대 기술이 37%로 가장 큰 비중을 차지하고 있고, 라우팅 기술과 망구성 기
술이 각각 24%, 22%를 차지하면서 그 뒤를 잇고 있다. 대부분의 특허들이 WLAN용 WMN에
대한 것이나, 최근 들어서는 홈네트워킹에 사용되는 WPAN과 휴대인터넷 기술인 WiMAX/WiBro
(그림 1) 국내 전체 특허 출원 현황 (그림 2) 국내 다 출원인별 특허 출원 건수
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
출원년도
출원
건수
외국인
내국인
전체
0 10 20 30
출원건수
기타
노키아
메시네트웍스
KT
마이크로소프트
엘지
한국전자통신연구원
인터디지털
삼성전자
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분야용 WMN 기술도 특허출원되고 있어서 비상한 관심을 모으고 있다.
IPC 분류별 특허 출원 건수는 (그림 4)와 같이 H04L 이 대다수를 차지하고 있으며, H04Q,
H04B 순으로 많이 출원된 것으로 나타났다.
라. 미국내 특허 출원 현황
미국에서는 발명인이 출원을 하고, 등록된 경우 법인에 양도하는 경우가 많다. 그래서 특허
출원인도 자연인이 많다. 그래서 특허 출원 동향을 발명자의 국가별로 살펴보고자 한다.
내외국인별 특허 출원 건수는 (그림 5)와 같이 2002년까지 전체 특허출원의 21.5% 정도에 불
과하였으나, 미국 IEEE 표준화기구에서 WMN에 대한 표준화를 시작하면서, 2003년 이후 증가하
기 시작하여 2005년 한 해에만 42건으로 전체 특허출원의 28.2%를 차지하고 있다. 2006년 출
원건 중 상당수가 미공개인 점을 감안하면 2006년에도 꾸준히 증가하고 있는 것으로 예상된다.
(그림 3) 기술분류별 특허 출원 건수 (그림 4) IPC분류별 특허 출원 건수
0 5 10 15 20
출원건수
자원관리 및 효율증대
망구성기술
라우팅기술
무선링크제어기술
응용서비스
송수신기술
0 10 20 30 40
출원건수
H04B
H04L 1
H04L 12
H04L 29
H04L 9
H04Q
IPC
분류
(그림 5) 미국내 전체 특허 출원 현황 (그림 6) 미국내 발명인 국가별 특허 출원 건수
(출원건수) (출원건수)
0
20
40
60
80
100
120
US CA FI KR FR JP GB IN SE TW
발명자 국가명
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006
출원년도
외국인
내국인
전체
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주요 국가별 특허 출원 건수를 살펴보면, (그림 6)과 같이 미국, 캐나다, 핀란드, 한국, 프랑스,
일본의 순으로 출원이 많은 것으로 나타났다. 내국인이 75.8%, 외국인 24.2%로 내국인이 압도
적으로 많다. 외국인 국적별로 보면, 캐나다가 8%(12 건), 핀란드가 6%(9 건), 한국이 4.7%(7
건)으로 많았으나 공동연구 출원 건은 하나도 없다. 또한, 캐나다는 미국과 4 건, 영국과 1 건의
공동연구를 수행하였으나, 핀란드와 한국은 공동출원 건이 없다. (그림 6)에서 CA:캐나다, FI:핀
란드, KR:한국, FR:프랑스, JP:일본, GB:영국, IN:인도, SE:스웨덴, US: 미국을 의미한다. 단독출
원은 발명인들의 국적이 같은 경우, 공동출원은 발명인들의 국적이 서로 다른 경우를 의미한다.
기술분류별 특허 출원 건수는 (그림 7)과 같이 라우팅 기술, 망구성 기술, 자원관리 및 효율
증대 순으로 많이 출원된 것으로 나타났다.
한국내 출원과 비교하여 볼 때, 자원관리 및 효율증대가 라우팅 기술에 비해 적은데, 한국내
출원은 그 반대로 되어 있다는 것이 차이가 있으나, 한국의 출원과 유사하게 라우팅 기술, 망구
성 기술, 자원관리 및 효율증대가 특허출원의 상당부분(세가지 기술의 합이 전체의 71.1%)를 차
지하는 것으로 나타났다.
PC 분류별 특허 출원 건수는 (그림 8)과 같이 H04L, H04Q, H04J, H04B 순으로 많이 출원
된 것으로 나타났다. 한국은 H04L에 집중되어 출원된 반면, 미국은 H04L, H04Q이 비슷한 수
준으로 출원되었다는 점이 차이점이다.
출원건 중 특허출원인 확인이 가능한 36 건을 중심으로 출원인별 출원건수를 (그림 9)에서
살펴 보았다. (그림 9)와 같이 비록 출원 건중 일부분에 대한 내용이지만, 인터디지털이 가장 많
(그림 7) 미국내 기술분류별 특허 출원 건수 (그림 8) 미국내 IPC 분류별 특허 출원 건수
0 10 20 30 40 50
출원건수
자원관리 및 효율
증대
망구성기술
라우팅기술
무선링크제어기술
응용서비스
송수신기술
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
B06
Q
G01R
G06F
G06Q
G08B
G08C
H04
B
H04
H
H04
J
H04
K
H04
L
H04
M
H04
N
H04
Q
IPC분류
(출원건수)
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은 출원을 한 것으로 나타났고, 삼성전자, 인텔, 메쉬네트웍스, 트로포즈 네트웍스가 그 다음으
로 많이 출원한 것으로 나타났다.
무선 메쉬 네트워크 기술은 표준기술이라서 회피 설계가 어렵다는 점, 특허 소송에 적극적인
인터디지털이 다출원하고 있다는 점, 무선통신 분야 주력 기업들이 출원하는 분야라는 점에서
향후 기업들간 특허 분쟁이 치열할 분야로 전망된다.
3. 기술별 주요 특허 분석
미국 및 국내에 출원된 특허 중 국외에 패밀리 특허를 가지는 특허들 중에서 기술 분야별로
하나의 특허를 선정하여 해당 기술 분야에서의 종래 기술과 제안 발명에 대해서 소개한다.
가. 자원관리 및 효율증대
송수신 기술 분야 특허 중 인터디지털에서 출원한 “무선 메쉬 네트워크에서의 데이터 흐름
제어를 지원하는 메쉬 포인터(실용신안 등록번호 제20-0415521호)”는 특정의 경로에 있는 소
스 MP에게 그 경로 내의 각각의 MP가 지원할 수 있는 허용된 데이터 레이트를 보고함으로써,
무선 메쉬 네트워크에서의 데이터 흐름 제어를 지원하는 메쉬 포인터(MP)를 제공한다.
종래 기술에서 무선 메쉬 네트워크에서의 흐름 제어는 빈번한 재라우팅(re-routing), 대역폭
변동(bandwidth fluctuation) 및 무선 링크 상의 자원의 부족 등의 새로운 과제를 제공한다. IEEE
0 2 4 6 8 10 12
스카이파일럿
노텔
마이크로소프트
텍사스인스느루먼트
에리슨
노키아
벨에어
시스코
모토롤러
트로포즈 네트웍스
메쉬네트웤스
인텔
삼성전자
인터디지털
(그림 9) 미국내 출원인별 특허 출원 건수
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802.11 무선 매체 접근 제어(MAC)는 포인트-투-포인트 연결은 다루고 있지만 메쉬 네트워크
의 릴레이(relay) 및 포워드(forward) 기능에 대해서는 언급하고 있지 않는데, 본 고안은 특정의
경로에 있는 소스 MP에, 그 경로 내의 각각의 MP가 지원할 수 있는 허용된 데이터 레이트를
보고함으로써 이 문제를 해결하고 있다.
본 특허에서는 (그림 10)과 같이 무선 MP 들간에 경로를 설정하는 방법으로서 소스 MP 와
목적지 MP간의 경로 전체에 대한 가용 데이터 속도를 채널 환경에 따라 결정하고, 최적 경로를
설정하도록 하는 구성을 제공한다. MP간의 가용 데이터 속도를 결정하기 위해 데이터 패킷 상
에 특정 필드를 QoS 정보 제공용으로 별도로 사용하도록 구성한다. 소스 MP는 그 경로를 거쳐,
목적지 MP로 보내지는 흐름 식별번호(flow identification) 필드 가용 데이터 레이트 필드를 포
함하는 데이터 패킷을 전송한다. 동일한 필드들을 포함하는 확인 응답(acknowledgement)(ACK)
패킷은 데이터 패킷에 응답하여 전송된다. 소스 MP는 ACK 패킷 내의 가용 데이터 레이트 필드
에 따라 데이터 레이트를 조정한다. 대안으로서, 그 경로 상에 정체가 존재한다는 것을 나타내기
위해, 정체 표시 필드가 가용데이터 레이트 필드 대신에 사용될 수 있다. 게다가, 데이터 흐름에 대
한 서비스 품질 파라미터를 나타내는 QoS 필드는 데이터 패킷 및 ACK 패킷에 포함될 수 있다.
본 특허는 채널 환경의 변화에 따라 최대 속도를 내는 경로가 아니라, 가용 데이터 속도가
최대인 경로가 선택되어 단말기의 전송속도를 높이는 효과가 있다.
나. 라우팅 기술
라우팅 기술 분야 특허 중 Tropos Networks에서 출원한 “Selection of routing paths based
upon routing packet success ratios of wireless routes within a wireless mesh network(US
(그림 10) MP 망 구성도
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Patent No.7058021)”은 WLAN 환경에서 무선 라우터가 송신하는 비콘 정보를 이용하여 채널
환경이 좋은 무선 라우터를 판단하고, 이에 기초하여 최대 성공률을 가지는 무선 라우터가 처음
에 선택되고 다른 무선 라우터는 최대 성공률의 일정 범위 이내인지 결정한다. 또한, 경로 가용
성, 일관성 및 처리속도가 함께 고려되어서 WLAN 환경에서의 최적 경로를 제공하는 무선 라우
터가 선택되는 발명이다.
종래 기술에서는 각 클라이언트가 타 클라이언트 및 서버에 접속하기 위해서는 ‘full tree’를
유지하여야 하며, 따라서 클라이언트 증가에 따른 네트워크 확장을 위해서는 많은 메모리를 필
요로 하는 문제가 있었으나, 본 특허는 라우팅 경로의 품질을 측정하여 최적 경로를 선택함으로
써 많은 메모리가 필요한 문제를 해결한다.
본 특허에서는 (그림 11)과 같이 유선망에 접속하고 무선단말기(Clien)를 제어하여 단말과
유선망 간의 경로를 제공하는 서버(무선 라우터)와 무선 단말기로 구성되어 있다. 무선 라우터가
송신하는 비콘 정보를 이용하여 무선 라우터의 채널 환경을 조사하고, 그 결과를 기초로 최적의
무선 라우터를 서빙 라우터로 선택하는 구성이다. 본 특허는 무선 라우터가 송신하는 비콘의
FER을 사용하여 단말기가 초기에 최적의 경로를 선택하는데 사용함으로써 최적의 경로 설정이
가능하다는 효과가 있다.
다. 망구성 기술
망구성 기술 분야 특허 중 노키아에서 출원한 “이동 메쉬 AD-HOC 네트워킹(등록번호 제
10-0687826)”은 고정 및 이동 네트워크와 같은 종래의 Ad-Hoc 및 인프라 구조 네트워크 특
(그림 11) WMN 망 구성도
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성을 지원하는 혼성 네트워크를 제공한다. 이동 및 고정 네트워크 서브시스템 및 노드/라우터로 구
성되고 동적으로 구성 가능한 혼성 네트워크는 가입자 단말기에 대하여 무선 액세스 네트워크 서
브시스템 및 다른 이동 노드들 모두에 균일한 무선 통신 액세스를 셋업하는 것을 가능하게 한다.
종래 기술에서 Ad-Hoc 네트워킹은 사용자가 전형적으로 이용하는 임의의 PC, PDA, 또는
이동 전화기로서 사용하기 쉽지 않다는 점과, Ad-Hoc 네트워크에서 이용 가능한 서비스는 운
영자에 의해 제어되는 다른 네트워크에서 사용자가 전형적으로 갖는 서비스와 유사하지 않다는
문제점이 있는데, 본 특허는 Ad-Hoc 네트워킹 기술이 현재 및 가능한 장래 네트워크 인프라구
조와 결합되고, 최종 사용자에 대한 서비스 제공을 강화하여 유비쿼터스 이동 컴퓨팅을 용이하
게 하는 방법을 제공하여 이 문제를 해결한다.
본 특허에서는 (그림 12)와 같이 메쉬 네트워크(700)에 관련된 무선 라우터(701 내지 714)
는 이동 가능할 수 있으며, 동적 메쉬 인프라 구조를 제공한다. 따라서, 이런 액세스 네트워크
요소는 고정 또는 이동일 수 있으며, 동적 및 크게 스케일 가능한 액세스 네트워크를 확립한다.
더욱이, 다른 토폴로지와 함께 NWR 을 사용함으로써, 다른 네트워크 계층(tier)과 계층구조 메
쉬 네트워크(Hierarchical Mesh Network: HMN) 확립이 가능하며, 여기서 트리, 스타, 다중-레
그(leg) 스타와 같은 다양한 메쉬 토폴로지가 결합될 수 있다.
본 특허는 Ad-Hoc 네트워킹 기술이 현재 및 가능한 장래 네트워크 인프라 구조와 용이하게
결합되는 효과가 있다.
라. 무선링크 제어 기술
무선링크 제어 기술 분야 특허 중 삼성전자에서 출원한 “무선 랜 메쉬 네트워크에서 비콘 정
보 송수신 방법(특허공개번호 제2007-0028213호)”은 무선 메쉬 네트워크에서 MP간 비콘 신
(그림 12) 구내(RESIDENTIAL) 응용을 위한 NWR-기반의 고정 메쉬 네트워크의 예
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호를 서로 다른 시간에 송신함으로써 비콘 신호 충돌을 방지하는 방법을 제공함에 있다.
종래 기술에서 무선 메쉬 네트워크에서 MP간 신호 충돌을 방지하기 위해 동기화(synchronizing)
는 중요하게 고려되며, 동기화를 위해 사용되는 신호가 비콘(beacon)이다. MP 들 각각은 미리
설정된 시간 오프셋을 가지고 비콘 신호를 송신한다. 따라서, MP 들간에 원활한 통신이 이루어
지기 위해서는 비콘 신호 감지가 필수적이다. 그러나, 임의의 MP 의 비콘 신호는 특별한 상황
발생에 의해 다른 MP의 비콘 신호와 충돌이 발생할 수 있다. 즉, 비콘 신호가 서로 충돌하거나
혹은 비콘 신호 충돌을 미리 감지하지 못하면 네트워크가 분리될 수도 있고, 특정 MP가 네트워
크에 합류 못하는 경우가 발생할 수 있는 문제가 있는데, 본 특허는 MP간 비콘 신호를 서로 다
른 시간에 송신함으로써 이 문제를 해결한다.
본 특허에서는 (그림 13)과 같이 무선 랜 메쉬 네트워크에서, 송신 노드가 비콘 타이밍 정보
를 송신하는 방법에 있어서, 다수의 노드들 각각은 미리 설정되어 있는 비콘 신호 송신 시구간
내에서 유일한 오프셋을 가지고 비콘 신호를 송신하도록 설정되어 있으며, 상기 비콘 신호 송신
시구간 내에서 상기 송신 노드는 자신의 유일한 오프셋 값인 제 1 오프셋 값을 포함하는 비콘
타이밍 정보를 주기적으로 송신하는 과정과, 상기 제1 오프셋 값과는 상이한 제2 오프셋 값을
(그림 13) MP가 비콘 신호를 선택하는 과정을 도시한 흐름도
● IT 기획시리즈- 지능형 홈네트워크 ⑩
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설정하는 과정과, 상기 제1 오프셋 값 및 상기 제2 오프셋 값이 포함된 프로브 비콘 타이밍 정
보를 송신하는 과정을 포함하여 송신 노드가 비콘 타이밍 정보를 송신하도록 한다.
본 특허는 무선 랜 메쉬 네트워크에서 기존의 비콘 타이밍 엘리먼트 정보를 주기적으로 송신하
는 것에 부가적으로 비주기적 프로브 비콘 타이밍 엘리먼트 정보를 송신함으로써 비콘 신호 충돌
을 검출하거나 혹은 방지할 수 있는 효과가 있다.
마. 송수신 기술
송수신 기술 분야 특허 중 마이크로소프트에서 출원한 “무선 메시 네트워크를 향상시키기 위
하여 지향성 안테나를 사용하는 방법(특허공개번호 제 2004-0103465 호)”은 지향성 안테나를
사용하여 무선 메쉬 망(WMN)에서 적응적으로 통신하는 방법을 제공한다.
종래 기술에서는 무선 장치들이 서로의 무지향성 안테나들의 범위 밖에 있는 경우, 실질적인
물리적 장애물이 무선 장치들을 분리하는 경우 및/또는 간섭으로 인해 채널이 현저하게 저하되
는 경우에는 무선 장치들 간의 의미 있는 통신이 불가능할 수 있다. 예를 들어, 벽 흡수(wall
absorption) 및 채널 간섭의 결합으로 인해 데이터 전송률이 현저하게 감소됨으로써 본질적으로
(그림 14) WMN에서 지향성 안테나 사용방법
주간기술동향 통권 1324호 2007. 11. 28. ●
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무지향성 안테나를 통한 통신이 불가능하게 될 수 있다. 나아가, 무지향성 안테나가 수신되고 있
는 전파를 탐지하기에 충분한 신호 세기를 가질 수 있더라도, 수신되는 전파의 신호 세기가 저
하되어 상기 전파가 어떤 데이터를 나타내고 있는지를 결정하기 어렵거나, 심지어는 결정하는
것이 불가능할 수 있다는 문제가 있었으나, 본 특허는 지향성 안테나를 사용함으로써 이 문제를
해결한다. 본 특허에서는 (그림 14)와 같이 WMN 에는 인프라 콤포넌트와 무선 단말기가 포함
된다. 유선망에 접속을 위한 인프라 콤포넌트는 옴니 안테나와 하나 이상의 지향성 안테나로 구
성되고, 무선 단말기로 구성된다. 인프라 콤포넌트의 지향성 빔을 사용하여 서비스하는 지역을
구분하여 주파수 재사용을 높이고, 커버리지를 넓혀서 보다 효과적으로 주파수를 사용하도록 한
다. 본 특허는 지향성 안테나를 사용하여 무선 메쉬망에서 주파수 재사용 효율과 서비스 커버리
지를 확장하는 효과가 있다.
4. 결론
본 고에서는 미래 유비쿼터스 사회에서 개인 무선 영역 네트워킹을 담당할 WMN의 특허 기
술 동향을 자체적으로 정리한 WMN 의 기술분류에 따라 정량적으로 분석하였다. 기술분류별로
중심적이라고 생각되는 특허에 대해서 종래 기술과 제안 발명을 비교 분석하여 기술 동향 및 기
술의 발전 방향을 살펴보았다. 무선 메쉬 네트워크 기술은 다양한 응용 분야에 맞게 기술 개발
이 이루어져야 하기 때문에 중소기업이나 벤처형 기업에 적합하며 개발비용, 성공 가능성, 투자
효과 등 여러 측면에서 유리하기 때문에, 앞으로 무선 메쉬 네트워크에 대한 연구개발과 특허출
원이 더욱 활발히 촉진될 것으로 예상되고 있다.
무선 메쉬 네트워크 기술은 표준기술이라서 회피 설계가 어렵다는 점, 특허 소송에 적극적인
인터디지털이 다출원하고 있다는 점, 무선통신 분야 주력 기업들이 출원하는 분야라는 점에서
향후 특허 분쟁이 발생할 것으로 예상되므로 관련 기업들의 적극적인 대응이 요구된다.
본 고의 내용이 WMN 시장을 선점하고자 하는 기업 및 연구기관들에게 핵심 특허 획득 관
점에서 조금이나마 도움이 되길 기대해 본다.
<참 고 문 헌>
[1] Myung J. Lee, Jianliang Zheng, Young-Bae Ko and Deepesh Man Shrestha, "Emerging Standards
For Wireless Mesh Technology," IEEE Wireless Communications, Vol.13, Issue 2, April 2006,
pp.56-63.
[2] “WMN(wireless mesh network) 소개”, www.lg-nortel.com, ZOOMIN 기획연재Ⅳ, 2006. 10.
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[3] “’버즈 두바이’ 현장에 삼성SDS 무선통신 기술력 발휘,” www.samsung.co.kr, 2007. 9. 20.
[4] 전자신문, “올해 IT 연구개발(R&D)의 화두는 단연 ‘진화’가 될 듯하다,” 2006. 6. 29.
[5] 김광식, 조무호, “특허정보로 바라본 WPAN 기술 동향,” 주간기술 동향 제1232호, 2006. 2., pp.14-
26.
[6] “차세대 이동통신 기술,” 특허청 2005년 국제특허분쟁대비 특허정보분석 결과보고서, 2005. 12.