KR100743368B1 - 지그비를 이용한 음성 데이터 송수신 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

간섭 환경에서 양호한 음질을 보장하는 지그비(ZigBee)를 이용한 음성 데이터 송수신 방법이 개시된다. 이를 위하여, 송신 장치가 음성 데이터를 지그비 프로토콜을 기반으로 패킷화하여 전송하면, 수신 장치가 상기 패킷을 수신하여 지그비 프로토콜을 기반으로 음성 데이터로 복원하는 지그비를 이용한 음성 데이터 송수신 방법으로서, 상기 송신 장치가 음성 데이터 패킷에 시퀀스 번호를 부가하여 일 채널을 통해 전송하는 단계; 상기 수신 장치가 상기 시퀀스 번호가 부가된 상기 음성 데이터 패킷을 수신하는 단계; 상기 수신 장치가 상기 시퀀스 번호를 검사하여 상기 음성 데이터 패킷의 유실 여부를 판단하는 단계; 상기 판단결과, 상기 패킷이 규정치 이상으로 유실되었다고 판단되면, 상기 수신 장치가 다른 클리어 채널을 탐색하는 단계; 상기 수신 장치가 상기 탐색된 채널을 통해 상기 탐색된 채널 번호를 전송하는 단계; 및 상기 송신 장치가 상기 채널 변경 요청을 수신하면, 요청된 채널을 통해 상기 시퀀스 번호가 부가된 음성 데이터 패킷을 전송하는 단계를 포함하여, 비교적 양호한 음질을 계속 보장할 수 있다.

지그비, 음성, 데이터, 채널, 시퀀스 번호

Description

지그비를 이용한 음성 데이터 송수신 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TRANSMITTING/RECEIVING VOICE DATA BY USING ZIGBEE}

도 1은 일반적인 지그비를 이용한 음성 데이터 송수신 장치를 나타내는 구성도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지그비를 이용한 음성 데이터 송신 방법을 나타내는 순서도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지그비를 이용한 음성 데이터 수신 방법을 나타내는 순서도.

본 발명은 무선 통신 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 간섭 환경에서 양호한 음질을 보장하는 지그비(ZigBee)를 이용한 음성 데이터 송수신 방법에 관한 것이다.

무선 개인영역 네트워크(Wireless Personal Area Network : WPAN)는 기존의 PAN(Personal Area Network)을 무선으로 구현한다는 개념이다. 개인영역 네트워크라고 불리는 PAN은 널리 알려진 근거리 통신망(LAN)이나 원거리 통신망(WAN)과 대비되는 개념으로, 개인마다 각각 고유한 네트워크를 가지게 됨을 의미한다. 즉, 한 사람이 소유하고 있는 디바이스들이 제각기 그 사람의 편리를 목적으로 하나의 네트워크를 구성하게 한다는 것이다.

이와 같은 PAN을 무선으로 구현하기 위한 노력으로 IEEE 802.15 워킹그룹(Working Group)은 단거리 무선 네트워크의 표준으로 WPAN을 정하고, 그 아래 4개의 TG(Task Group)를 두고 있다. IEEE 802.15.1이 유명한 블루투스 (Bluetooth)이며, IEEE 802.15.3 및 IEEE 802.15.3a은 고속(high rate) WPAN, 그리고 일명 지그비(ZigBee)라고 불리는 IEEE 802.15.4는 250kbps 이하의 저속(low rate) WPAN에 대한 표준작업을 수행한다.

특히, WPAN 기술의 하나인 지그비(ZigBee)는 저전력, 저비용,저속이 특징인 2.4GHz 기반의 홈 오토메이션 및 데이터 송수신을 위한 개인 무선 네트워크 규격이다. 이 표준안을 참조하면, 지그비는 240GHz, 915MHz, 868MHZ의 주파수 대역을 사용하며, 주파수별로 250kbps(2.4GHz ISM 대역에서 16개의 채널), 40kbps/ 20kbps(915MHz 대역에서 10개의 채널/868MHz 대역에서 1개의 채널) 전송속도를 가질 수 있으며, 모뎀 방식은 DSSS(Direct Secure Spread Spectrum)로서 반경 30m 내에서 20 ~ 250kbps의 속도로 데이터를 전송하고, 하나의 무선 네트워크에 최대 255대까지의 기기를 연결하여, 실내외에 대규모 무선 센서 망을 구성할 수 있다.

도 1은 일반적인 지그비(ZigBee)를 이용한 음성 데이터 송수신 장치를 나타 내는 구성도로서, 제어신호에 따라 송신 장치는 왼쪽에서 오른쪽으로 신호가 전송되고, 수신 장치는 오른쪽에서 왼쪽으로 신호가 전송되도록 구성된다.

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 송신 장치는, 음성을 입력받아 전기적 아날로그 신호로 변환하는 마이크로 폰(110), 아날로그 신호를 처리하는 아날로그 회로부(AFE, 120), 아날로그 신호로 이루어진 음성 데이터를 디지털 신호로 변환하는 코덱(130), 디지털로 변환된 음성 데이터를 순차적으로 입력받아 병렬 데이터(n-bit 단위)로 변환하는 직병렬 변환기(140), 상기 음성 데이터(즉, n-bit 단위의 병렬 데이터)를 입력받아 지그비 프로토콜을 기반으로 패킷화하는 지그비 CPU(150), 상기 지그비 CPU(150)에서 패킷화된 음성 데이터를 무선 구간으로 전송 가능하도록 변조 및 증폭을 수행하는 지그비 RF 칩(160)을 포함한다.

한편, 상기 수신 장치는, 상기 송신 장치와 역순으로 동작하며, 본 발명을 명확히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략한다(송신 장치의 마이크로 폰은 수신 장치에서 스피커로 대체된다). 그러나, 상기 수신 장치 대해 이 기술분야의 숙련자는 충분히 이해할 수 있을 것이다. 또한, 상술한 마이크로 폰(110), AFE(120), 지그비 RF 칩(160)은 그 기능과 동작이 이 기술분야의 숙련자에게 이미 공지되었으므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

코덱(130)은 송신시에 다양한 압축 방식(예컨대, MP3, OGG, AAC 등)을 이용하여 음성을 압축하며, 수신시에 상술한 압축 방식을 기반으로 음성 복호를 수행한다.

직병렬 변환기(140)는 송신시에 순차적으로 입력되는 압축된 음성 데이터를 예컨대, 비트 단위로 메모리(RAM)에 저장한 후, 제어 신호에 따라 일정 비트를 병렬로 지그비 CPU(150)로 전달하며, 수신시에는 그 역으로 동작한다.

지그비 CPU(150)는 송신시에 직병렬 변환기(140)에서 전달된 음성 데이터를 지그비 프로토콜을 기반으로 패킷화를 수행하여 메모리(RAM)에 저장하며, 수신시에는 상기 패킷을 지그비 프로토콜을 기반으로 음성 데이터로 복원한다.

이와 같은 일반적인 지그비를 이용한 음성 데이터 송수신 장치는, 간섭에 대한 대비 없이 송신 장치에서는 계속해서 음성 데이터를 송신한다. 따라서, 간섭이 발생하지 않는 환경에서는 수신 음성 품질이 양호하나, 간섭이 발생하는 환경에서는 수신 장치에서 수신된 음성 데이터를 이용하여 음성 인식기 등을 동작시키는 경우, 음성 인식률이 떨어지는 문제점이 있었다.

또한, 음성 데이터는 비교적 다량이며 실시간적으로 전달되어야 하는 특성으로 인하여 흐름 제어(Flow Control) 등을 수행할 수 없으므로, 사용중인 채널에 간섭이 발생하는 경우, 음성 데이터가 제대로 전달되지 않아 수신 장치에서의 음질이 나빠지는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 간섭 환경에서 양호한 음질을 보장하는 지그비(ZigBee)를 음성 데이터 송수신 방법을 제공하는데 있다.

이를 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따라 음성 데이터를 입력받아 지그비 프로토콜을 기반으로 패킷화하여 전송하는 지그비를 이용한 음성 데이터 송신 방법은, (a) 음성 데이터 패킷에 시퀀스 번호를 부가하여 소정 채널을 통해 전송하는 단계; 및

(b) 수신 장치로부터 소정 채널로의 채널 변경 요청을 수신하면, 상기 소정 채널을 통해 상기 시퀀스 번호가 부가된 음성 데이터 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따라 음성 데이터 패킷을 수신하여 지그비 프로토콜을 기반으로 음성 데이터로 복원하는 지그비를 이용한 음성 데이터 수신 방법은,

(가) 상기 송신 장치가 음성 데이터 패킷에 시퀀스 번호를 부가하여 제1 채널을 통해 전송하는 단계;

(나) 상기 수신 장치가 상기 시퀀스 번호가 부가된 상기 음성 데이터 패킷을 수신하는 단계;

(다) 상기 수신 장치가 상기 시퀀스 번호를 검사하여 상기 음성 데이터 패킷의 유실 여부를 판단하는 단계;

(라) 상기 판단결과, 상기 패킷이 규정치 이상으로 유실되었다고 판단되면, 상기 수신 장치가 다른 채널들을 탐색하는 단계;

(마) 상기 수신 장치가 탐색된 상기 다른 채널들 중 하나를 통해 상기 다른 채널의 채널 번호를 전송하는 단계; 및

(바) 상기 송신 장치가 상기 채널 변경 요청을 수신하면, 요청된 채널을 통해 상기 시퀀스 번호가 부가된 음성 데이터 패킷을 전송하는 단계를 포함한다.

이하에서는, 첨부도면 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 도면상에서 동일 또는 유사한 구성요소에 대하여는 동일한 참조번호를 부여하였다.

특히, 이하의 설명에 따른 방법은 상술한 도 1의 지그비 CPU(150)에 프로그램으로써 내장되거나 논리회로를 통해 구성되어 그 내부회로에 포함될 수 있다. 또한, 도 1의 지그비를 이용한 음성 데이터 송수신 장치를 위한 채널은 2.4GHz ISM(Industrial Scientific and Medical)대역에서 16개를 갖는 것으로 설정하나, 상술한 바와 같이 반드시 16개에 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지그비를 이용한 음성 데이터 송신 방법을 나타내는 순서도이다.

도 2를 참조하면, 송신 장치의 지그비 CPU는 병렬로 수신된 음성 데이터를 패킷화 할 때, 그 패킷에 시퀀스 번호를 부가하여 일 채널을 통해 수신 장치로 전송한다(S201). 이때, 패킷에 시퀀스 번호를 부가하는 방법은 그 패킷의 헤더(예컨대, MAC 헤더)에 부가하거나, 그 패킷을 캡슐화할 때 추가적인 필드를 부가할 수도 있다.

이후, 상기 채널이 간섭으로 인하여 채널 품질이 악화된 경우, 수신 장치로 부터 채널 변경 요청을 수신한다(S202). 이러한 채널 품질의 악화 여부는 수신 장치에서 판단하므로, 이하의 수신 방법 설명시에 더욱 상세히 설명한다.

그러면, 지그비 CPU는 다른 채널을 통해 시퀀스 번호가 부가된 음성 데이터 패킷을 전송한다(S203). 이러한 채널 변경은 수신 장치의 요청에 의해 변경되며, 수신 장치로부터 변경될 채널 번호 역시 함께 수신한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 지그비를 이용한 음성 데이터 수신 방법을 나타내는 순서도이다.

도 3을 참조하면, 수신 장치의 지그비 CPU는, 상술한 시퀀스 번호가 부가된 음성 데이터 패킷을 수신한다(S301).

이어, 이 시퀀스 번호를 검사하여 음성 데이터 패킷의 유실 여부를 판단한다(S302). 이때, 시퀀스 번호가 연속적으로 수신되면, 음성 데이터 패킷의 유실이 없는 것으로 판단하여 채널 변경을 하지 않고, 불연속적으로 수신되면, 음성 데이터 패킷이 유실되는 것으로 판단하여 채널 변경을 시도한다.

이를 위하여, 현재의 채널 이외에 클리어 채널(Clear Channel)을 검색한다(S303). 이때, 검색된 클리어 채널 중 가장 양호한 채널을 선택하여, 그 채널 번호를 송신 장치로 전송한다(S304). 그리고, 상기 채널 번호를 채널 변경 요청 패킷에 포함시켜 송신 장치로 전송한다(S305).

이후, 상기 수신 장치는 해당 채널로부터 음성 데이터 패킷을 수신하여 채널 변경을 완료한다(S306).

한편, 상술한 채널 변경과 관련하여 추가적인 확인 절차도 가능하다. 예컨대, 송신 장치가 상기 음성 데이터 패킷에 변경된 채널에 따른 새로운 시작 시퀀스 번호를 미리 설정하여 채널 변경시에 그 시퀀스 번호가 포함된 음성 데이터 패킷을 전송하고, 수신 장치는 이를 수신하면 채널 변경에 따른 응답 패킷을 전송하도록 한다.

지금까지 본 발명을 바람직한 실시예를 참조하여 상세히 설명하였지만, 당업자는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형 또는 수정이 가능하다는 것을 알 것이다.

본 발명에 따르면, 음성 데이터를 일 채널을 통해 전달하다가 해당 채널에 간섭 등과 같은 장애가 발생하는 경우, 타 채널을 검색하여 검색된 Clear 채널을 통해 음성 데이터를 전달함으로써, 비교적 양호한 음질을 계속 보장할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 음성 데이터를 입력받아 지그비 프로토콜을 기반으로 패킷화하여 전송하는 지그비를 이용한 음성 데이터 송신 방법으로서,

   (a) 음성 데이터 패킷에 시퀀스 번호를 부가하여 소정 채널을 통해 전송하는 단계; 및

   (b) 수신 장치로부터 소정 채널로의 채널 변경 요청을 수신하면, 상기 소정 채널을 통해 상기 시퀀스 번호가 부가된 음성 데이터 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지그비를 이용한 음성 데이터 송신 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 시퀀스 번호는

   상기 패킷의 MAC 헤더에 부가된 것을 특징으로 하는 지그비를 이용한 음성 데이터 송신 방법.
3. 음성 데이터 패킷을 수신하여 지그비 프로토콜을 기반으로 음성 데이터로 복원하는 지그비를 이용한 음성 데이터 수신 방법으로서,

   (a) 시퀀스 번호가 부가된 상기 음성 데이터 패킷을 제1 채널을 이용하여 수신하는 단계;

   (b) 상기 시퀀스 번호를 검사하여 상기 음성 데이터 패킷의 유실 여부를 판단하는 단계;

   (c) 상기 판단결과, 상기 음성 데이터 패킷이 규정치 이상으로 유실되었다고 판단되면 제2 채널을 탐색하는 단계;

   (d) 탐색된 상기 제2 채널을 통해 상기 제2 채널의 채널 번호를 전송하는 단계; 및

   (e) 상기 제2 채널로부터 상기 시퀀스 번호가 부가된 상기 음성 데이터 패킷을 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지그비를 이용한 음성 데이터 수신 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 (d) 단계는

   상기 채널 번호를 채널 변경 요청 패킷에 포함시켜 전송하는 것을 특징으로 하는 지그비를 이용한 음성 데이터 수신 방법.
5. 송신 장치가 음성 데이터를 지그비 프로토콜을 기반으로 패킷화하여 전송하면, 수신 장치가 상기 패킷을 수신하여 지그비 프로토콜을 기반으로 음성 데이터로 복원하는 지그비를 이용한 음성 데이터 송수신 방법으로서,

   (가) 상기 송신 장치가 음성 데이터 패킷에 시퀀스 번호를 부가하여 제1 채 널을 통해 전송하는 단계;

   (나) 상기 수신 장치가 상기 시퀀스 번호가 부가된 상기 음성 데이터 패킷을 수신하는 단계;

   (다) 상기 수신 장치가 상기 시퀀스 번호를 검사하여 상기 음성 데이터 패킷의 유실 여부를 판단하는 단계;

   (라) 상기 판단결과, 상기 패킷이 규정치 이상으로 유실되었다고 판단되면, 상기 수신 장치가 다른 채널들을 탐색하는 단계;

   (마) 상기 수신 장치가 탐색된 상기 다른 채널들 중 하나를 통해 상기 다른 채널의 채널 번호를 전송하는 단계; 및

   (바) 상기 송신 장치가 상기 채널 변경 요청을 수신하면, 요청된 채널을 통해 상기 시퀀스 번호가 부가된 음성 데이터 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지그비를 이용한 음성 데이터 송수신 방법.

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