KR100860050B1 - 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템 - Google Patents

Abstract

광역 위성통신과 지상 무선망을 효율적으로 연결함으로써, 재난 및 재해 발생 시 지상 케이블 파손이나 통화량 폭주로 인한 통신 두절 또는 통신 장애를 해소하기 위한 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계 시스템이 개시된다.

이러한 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계 시스템은, 원격지의 지상무선망 장애 시 양방향 광역 접속을 위하여 기존 장비의 교체 없이 추가 설치되어 재난 재해 시 지상(유선)망의 파손 및 유실 시 자동으로 위성망으로 절체하여 본부 무전망에 접속하고 무전기로부터 수신되는 음성을 디지털 신호로 변환하여 위성으로 전송하고 또한 상기 위성으로부터 수신된 디지털 신호를 음성으로 변환 하고 접속되는 무전기로 전달하는 원격지 시스템과; 상기 중앙 본부에 설치되고 상기 원격지에서 위성을 통하여 전송된 디지털 데이터를 제어 명령과 음성으로 분리하여 본부 상황실에 제공하며 또한 본부 관리자의 음성을 디지털 신호로 변환하여 상시 위성으로 전송하고 원격지 시스템의 제어 신호를 송수신하는 중앙제어 시스템을 포함한다.

재난·재해 비상통신, 위성통신, 무선중계시스템, 자동 절체, 무전기, 원격 제어

Description

재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템{Satellite-radio network relay system for disaster recovery}

본 발명은 원격 무전기 중계망의 재난·재해로 인한 지상(유선)망 장애시 자동으로 위성망으로 절체하고 무전기(Radio)의 신호를 위성(Satellite) 구간을 통하여 전송할 수 있도록 한 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템에 관한 기술이다.

일반적으로 무선중계 시스템은 중앙제어시스템(본부)과 원격지에 설치되는 원격지 시스템(무전기중계국)으로 대별되며, 중앙제어시스템에서 명령을 지상 유선망을 이용하여 원격지 시스템으로 전송하고, 원격지 시스템에서 해당 명령에 따른 제어 동작을 수행한다. 아울러 원격지 시스템은 접속되는 다수의 무전기와 본부 간의 무선 중계 기능을 지상 유선망을 이용하여 수행한다.

도 1은 주지한 바와 같은 무선중계 기능을 수행하기 위한 종래의 무선 중계 시스템의 구성을 도시한 것이다.

참조부호 10은 원격지에 설치되어 다수의 무전기(20)와의 무선 통신을 수행 하는 무전기 중계국을 나타내고, 참조부호 40은 중앙제어시스템 역할을 하는 본부 무전기를 나타낸다. 여기서 무전기 중계국(10)과 본부 무전기(40)간에는 지상망(유선망)으로 연결된다.

본부에서 관리자가 음성 송수신기(50)를 통해 원격지의 무전기(20)와 통화를 하고자 할 경우, 본부 무전기(40)에서 지상망(30)을 통해 무전기 중계국(10)과 접속을 하고, 접속이 이루어지면 무전기 중계국(10)에서 해당 무전기(20)를 호출하여 무전기(20)와 음성 송수신기(50)간의 음성 통화라인을 형성한다. 이후 지상망(유선망)(30)을 통해 음성 송수신기(50)와 원격에 위치한 무전기(20) 간의 음성 통화가 이루어지게 된다.

이러한 지상망 기반의 무전기 중계망은 제한적인 무전기 주파수 반경의 단점을 해소하기 위하여 지상 유선망으로 무전기 중계국을 연결하여 광역 무선망을 구축하고 이를 운용하고 있으나, 재난·재해로 인한 유실의 경우가 빈번하고, 통신 두절 및 장애를 일으킬 수 있으며, 이러한 통신장애로 인하여 재난·재해에 대한 대응이 지연되어 결과적으로 막대한 인명이나 재산 피해가 있을 수 있다.

따라서 재난·재해 발생시에도 비상통신 수단으로서의 역할을 할 수 있도록 광역 위성통신망과 연동할 수 있는 대안이 요구되고 있다.

또한, 지상 유선망 유실로 인한 중계망 장애뿐만 아니라 재난·재해 발생시 통화량 폭주 등으로 인한 통신 불능 상태에 대비하여 본부에서 인위적으로 광역위성통신망으로 절체하여 중계망을 복구할 수 있도록 하는 장치가 요구되고 있다.

또한, 지상 유선망 설치가 불가능한 곳이나 중계소 설치가 불가능한 곳에도 차량 탑재형 위상통신망 중계장치를 배치하여 한정적인 무전기 주파수 반경의 단점을 해소하여 광역 무전기망 구축이 가능한 수단이 필요하다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 지상(유선)망 기반의 무선중계 시스템에서 발생하는 제반 문제점을 해결하고, 재난·재해 발생시 비상통신망으로 사용하도록 하기 위해서 제안된 것으로서,

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광역 위성통신과 지역 무선망을 효율적으로 연결함으로써, 재난·재해 발생시 지상(유선)망의 케이블 파손이나 지역 무선 망의 통화량 폭주로 인한 통신 두절 또는 통신 장애를 해소하기 위하여 케이블 손상여부를 판단하고, 손상 확인 시 위성망으로 절체하여 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 무전기(Radio)의 아날로그 음성신호를 디지털 신호로 변환하고 위성(Satellite)통신 구간을 통하여 송수신할 수 있도록 한 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 재난·재해 시 본부에서 인위적으로 위성통신망으로 절체하여 운용할 수 있도록 한 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템"은,

원격지 지상(유선)망의 무선 중계국의 장비에 추가 설치되고 지상(유선)망의 재난·재해로 인한 파손 및 유실 등에 의한 선로 장애를 감지하여 상기 지상망을 위성망으로 절체하기 위한 자동 절체 제어부를 포함하고, 위성망으로 절체가 되면 상기 위성을 통해 중앙제어시스템에 자동으로 접속하여 본부로부터 전송된 디지털 신호를 제어 명령과 음성으로 분리하여 접속되는 무전기로 전달하고, 상기 무전기로부터 전송된 음성과 장비 감시 데이터를 송신 데이터로 변환하여 상기 위성을 통해 상기 중앙제어시스템에 전송하는 원격지 시스템과;

상기 원격지와 무선 통신망을 구성하기 위해 위성과 접속되어 본부의 음성 송수신기를 통해 입력되는 관리자 음성을 디지털 신호로 변환하여 상기 위성으로 전송하고, 상기 원격지로부터 상기 위성을 통해 전송된 데이터를 음성으로 변환하여 상기 본부의 음성 송수신기로 제공하는 중앙제어시스템을 포함한다.

바람직하게 상기 원격지 시스템은,

상기 위성망으로 절체되면 상기 무전기와 접속되어 무전기를 통해 입력되는 음성과 장비 감시 데이터를 송신 데이터로 변환하고, 상기 송신 데이터는 제어 명령과 음성으로 분리하여 상기 무전기에 제공하는 위성/무전기 중계장치와;

상기 위성을 통해 전송된 송신 데이터는 수신하여 상기 위성/무전기 중계장치에 제공하고, 상기 위성/무전기 중계장치에서 제공되는 수신 데이터는 상기 위성을 통해 중앙제어시스템으로 전송하는 원격지 위성신호 처리수단을 포함한다.

더욱 바람직하게 상기 위성/무전기 중계장치는,

원격지 관리자가 조작하는 키 입력을 통하여 해당 기능을 정의하고, 그 내용을 액정표시기(LCD)에 디스플레이하기 위한 키/LCD 제어부와;

상기 키/LCD제어부로부터 명령을 받아 접속된 각각의 장치를 설정하고, 위성 모뎀을 통한 원격 제어 명령을 수행하는 메인 제어부와;

상기 메인 제어부에 대응하여 원격 접속 제어와 원격 PTT 스위치 온/오프를 제어하고 또한 재해 재난 시 비상통신을 대비하여 지상(유선)망의 통신 장애 시 선로의 장애를 감지하고 위성망으로 절체하기 위한 자동 절체 제어부와;

상기 자동 절체 제어부의 제어에 따라 음성을 디지털 데이터로 변환하고, 디지털 데이터는 음성으로 변환하는 음성/데이터 위성 연동부와;

상기 음성/데이터 위성 연동부에서 제공되는 음성은 무전기에 전송하고, 상기 무전기를 통해 입력되는 음성신호는 상기 음성/데이터 위성 연동부에 제공해주는 무전기 연동부를 포함한다.

더욱 바람직하게 상기 위성/무전기 중계장치는,

입력되는 상용 교류 전원을 다수의 직류 전압으로 만들어 상기 키/LCD제어부, 메인 제어부, 자동 절체 제어부, 음성/데이터 위성연동부, 무전기 연동부에 각각 공급해주는 전원공급부(SMPS)를 더 포함한다.

또한, 상기 메인 제어부는,

상기 전원 공급부에서 공급되는 소정의 직류 전압을 정전압으로 만드는 정전압기와;

접속장치와 직렬 통신을 수행하기 위한 직렬통신 컨트롤러와;

상기 정전압기에서 공급되는 전원으로 구동하고, 음성/데이터 변환 및 인터페이스의 제어와 릴레이 제어를 수행하는 마이크로컨트롤러와;

상기 마이크로컨트롤러와 연동하여 수신된 제어 명령의 저장과 장비 감시 데이터의 저장을 제어하는 메모리 컨트롤러와;

상기 메모리 컨트롤러와 연동하여 제어 명령 및 장비 감시 데이터와 제어 프로그램 등을 저장하는 데이터 저장부와;

상기 메모리 컨트롤러와 연계하여 업그레이드용 프로그램을 제공해주는 프로그래밍 인터페이스와;

상기 마이크로컨트롤러와 연계하여 위성과 연결되는 허브와의 이더넷 통신을 제어하는 이더넷 컨트롤러와;

상기 이더넷 컨트롤러와 접속되어 이더넷 통신을 수행하는 이더넷 인터페이스를 포함한다.

또한, 상기 자동 절체 제어부는,

지상(유선)망의 선로가 파손 및 유실이 되었는 가의 여부를 판단하고 파손 및 유실이 있을 경우 위성망으로 자동으로 절체하기 위한 선로 장애 감지부와;

상기 메인 제어부에서 제공되는 릴레이 제어신호를 버퍼링하기 위한 버퍼와;

상기 버퍼와 접속되어 상기 메인 제어부에서 제공되는 훅 제어 명령에 따라 상기 음성/데이터 위성연동부의 훅 단자를 제어하는 훅 제어 릴레이와, 상기 버퍼와 접속되어 상기 메인 제어부에서 제공되는 PTT 제어 명령에 따라 상기 무전기 연 동부의 PTT를 제어하는 PTT 제어 릴레이를 포함하는 릴레이 제어부를 포함한다.

또한, 상기 원격지 시스템은,

상기 위성/무전기 중계장치와 무전기 사이에 기존 무선 중계국과 연계하여 재난·재해시 지상(유선)망의 선로가 파손 및 유실되었을 경우 지상(유선)망으로 연결된 무선 중계국을 위성망으로 절체하여 상기 위성/무전기 중계장치의 음성은 무전기로 전송하고, 상기 무전기로부터 송출된 음성은 상기 위성/무전기 중계장치로 전송하여 무전 난청 지역을 해소하기 위한 중계소를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 원격지 시스템은,

유선케이블설치가 불가능한 지역에 설치되어 무인으로 관리/제어가 이루어지며, 상기 위성/무전기 중계장치에서 전송된 음성은 무전기로 전송하고, 상기 무전기로부터 송출된 음성은 상기 위성/무전기 중계장치로 전송하여, 재난·재해 지역의 통신 두절 상태에 신속한 대응을 수행하기 위한 중계소를 더 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 원격지 시스템은,

재난·재해 지역의 비상 통신망을 구성하기 위하여 위성/무전기 중계장치를 탑재하고, 상기 위성/무전기 중계장치에서 전송된 음성은 무전기로 전송하고, 상기 무전기로부터 송출된 음성은 상기 위성/무전기 중계장치로 전송하여, 재난·재해 지역의 통신 두절 상태에 신속한 대응을 수행하기 위한 이동형 중계소를 더 포함하는 것이 바람직하다.

더욱 바람직하게 상기 이동형 중계소는,

상기 무전기와 무선 통신을 수행하기 위한 무선통신장치를 포함한다.

또한, 바람직하게 상기 중앙제어시스템은,

상기 위성망으로 절체되면 상기 음성 송수신장치와 접속되어 관리자의 음성과 제어 명령을 송신 데이터로 변환하고, 원격지로부터 전송되는 데이터를 원격지 장비 감시 데이터와 음성으로 분리하는 위성/무전기 중계장치와;

상기 위성/무전기 중계장치로부터 제공되는 송신 데이터는 상기 위성으로 전송하고, 상기 위성으로부터 전송된 수신 데이터는 상기 위성/무전기 중계장치에 제공해주는 본부 위성신호 처리수단을 포함한다.

본 발명에 따르면, 본부 무전국과 원격 무전기 중계국 간의 유선망을 상시 감시하여 재난·재해로 인해 파손 및 유실된 경우 기존 지상(유선)망을 위성망으로 자동 절체하여 무전기(Radio)의 음성을 위성(Satellite)통신 구간을 통하여 전송할 수 있는 장점이 있다.

또한, 평상 시 지상(유선)망을 사용하고 지상(유선)망의 파손 및 유실 시에만 광역 위성통신으로 절체하여 사용함으로써 위성 대역 사용료 등에 대한 비용을 절감할 수 있는 장점이 있으며, 통화량 폭주로 인한 통신 두절 또는 통신 장애 시에도 원격 제어에 의해 위성통신망으로 절체하여 광역 무전기 망을 구축할 수 있는 장점이 있으며, 위성망으로 절체하여 통신망을 유지함으로써 재산보호 등에 도움을 주는 장점이 있으며, 유선케이블 설치가 불가능한 지역에 설치되어 무인으로 관리/제어가 가능하고 아울러 차량에 탑재되어 신속 출동이 가능하므로, 재난 지역에 신속 대응으로 인명 등을 보호할 수 있는 장점이 있다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명을 설명하기에 앞서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 본 발명에 따른 "재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템"의 구성도로서, 중앙제어시스템(200), 위성(100), 원격지 시스템(300)을 포함한다.

위성(100)은 중앙제어시스템(200)과 원격지 시스템(300) 간의 위성 통신을 중계해주는 역할을 한다.

중앙제어시스템(200)은 원격지 시스템(300)과 무선 통신망을 구성하기 위해 상기 위성(100)과 접속되어 본부의 음성 송수신기를 통해 입력되는 관리자 음성을 디지털 신호로 변환하여 상기 위성(100)으로 전송하고, 원격지로부터 상기 위성(100)을 통해 전송된 데이터를 음성으로 변환하여 상기 본부의 음성 송수신기로 제공하는 기능을 수행한다.

이러한 중앙제어시스템(200)은 위성망으로 절체되면 음성 송수신기(230)와 연결되어 관리자의 음성과 제어 명령을 송신 데이터로 변환하고, 원격지로부터 전 송되는 데이터를 장비 감시 데이터와 음성으로 분리하는 위성/무전기 중계장치(220)와; 상기 위성/무전기 중계장치(220)로부터 제공되는 송신 데이터는 상기 위성(100)으로 전송하고, 상기 위성(100)으로부터 전송된 수신 데이터는 상기 위성/무전기 중계장치(220)에 제공해주는 본부 위성신호 처리수단(210)을 포함한다.

여기서 본부 위성신호 처리수단(210)은, 스위칭 역할을 하는 허브(HUB)(211)와, 위성 통신 신호를 처리해주기 위한 위성모뎀(212)과, 위성 신호를 증폭하여 위성 안테나(215)로 전달하는 SSPB(Solid State Power Block)(214)와, 상기 위성(100)으로부터 전달된 수신 신호를 저잡음 증폭하는 LNB(213)를 포함한다. 본부 위성신호 처리수단(210)은 일반적인 위성 통신 시스템에서 위성 신호를 처리하기 위한 기본적인 구성으로서, 본 발명에서 위성 신호를 처리하기 위해 새로이 추가되거나 변경된 구성 및 작용이 없으므로, 이하 본부 위성신호 처리수단(210)에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.

원격지 시스템(300)은 상기 중앙제어 시스템(200)과 동일한 형태의 구성을 가지며, 원격지 무선 중계국의 장비에 추가 설치되고 지상(유선)망의 재난·재해로 인한 파손 및 유실 등에 의한 선로 장애를 감지하여 상기 지상망을 위성망으로 절체하기 위한 자동 절체 제어부를 포함하고, 위성망으로 절체가 되면 상기 위성(100)을 통해 상기 중앙제어시스템(200)에 자동으로 접속하여 본부로부터 전송된 디지털 신호를 제어 명령과 음성으로 분리하여 접속되는 무전기(330)로 전달하고, 상기 무전기(330)로부터 전송된 음성과 장비 감시 데이터를 송신 데이터로 변환하여 상기 위성(100)을 통해 상기 중앙제어시스템(200)에 전송하는 기능을 수행한다.

이러한 원격지 시스템(300)은,

기존 무선 중계국에 추가 설치되어 지상(무선)망을 상시 감시하여 유선 선로의 장애시 자동 절체 제어부에 의해 지상(유선)망에서 위성망으로 자동 절체되고 위성 망에 연결되면 상기 무전기(330)와 접속되어 무전기(330)를 통해 입력되는 음성과 장비 감시 데이터를 디지털 데이터로 변환하여 상기 위성(100)을 통해 송출하고, 상기 위성(100)을 통해 수신된 데이터는 제어 명령과 음성으로 분리하여 상기 무전기(330)에 제공하는 위성/무전기 중계장치(320)와; 상기 중앙제어시스템(200)으로부터 위성(100)을 통해 전송된 디지털 신호를 수신하여 상기 원격지 시스템(300)의 위성/무전기 중계장치(320)에 제공하고, 상기 위성/무전기 중계장치(320)에서 제공되는 송신 데이터는 상기 위성(100)을 통해 중앙제어시스템(200)으로 전송하는 원격지 위성신호 처리수단(310)을 포함한다.

상기 원격지 위성신호 처리수단(310)은,

스위칭 역할을 하는 허브(HUB)(315)와, 위성 통신 신호를 처리해주기 위한 위성모뎀(314)과, 위성 신호를 증폭하여 위성 안테나(311)로 전달하는 SSPB(Solid State Power Block)(313)와, 상기 위성(100)으로부터 전달된 수신 신호를 저잡음 증폭하는 LNB(312)를 포함한다. 원격지 위성신호 처리수단(310)은 일반적인 위성 통신 시스템에서 위성 신호를 처리하기 위한 기본적인 구성으로서, 본 발명에서 위성 신호를 처리하기 위해 새로이 추가되거나 변경된 구성 및 작용이 없으므로, 이하 원격지 위성신호 처리수단(310)에 대해서는 구체적인 설명을 생략한다.

또한, 상기 위성/무전기 중계장치(320)는 도 3에 도시한 바와 같이,

원격지 관리자가 조작하는 키 입력을 통하여 해당 기능을 정의하고, 그 내용을 액정표시기(LCD)(323)에 디스플레이하기 위한 키/LCD 제어부(324)와; 상기 키/LCD제어부(324)로부터 명령을 받아 접속된 각각의 장치를 설정하고, 위성 모뎀을 통한 원격 제어 명령을 제어하는 메인 제어부(325)와; 상기 메인 제어부(325)의 제어에 대응하여 원격 접속 제어와 원격 PTT 스위치 온/오프를 제어하고 지상(유선)망의 파손 및 유실을 감지하는 선로 장애 감지부로부터 장애 감지시 지상(유선)망을 위성 망으로 절체하는 자동 절체 제어부(326)와; 상기 자동 절체 제어부(326)의 훅 제어에 따라 핫 라인을 구성하고 상기 무전기로부터 입력되는 음성은 디지털 신호로 변환하고, 상기 위성(100)으로부터 수신되는 디지털 신호는 음성으로 변환하는 음성/데이터 위성 연동부(327)와; 상기 음성/데이터 위성 연동부(327)에서 제공되는 음성은 무전기(330)에 전송하고, 상기 무전기(330)를 통해 입력되는 음성신호는 상기 음성/데이터 위성 연동부(327)에 제공해주는 무전기 연동부(328)를 포함한다.

더욱 바람직하게 상기 위성/무전기 중계장치(320)는,

입력되는 상용 교류 전원을 다수의 직류 전압으로 만들어 상기 키/LCD제어부(324), 메인 제어부(325), 자동 절체 제어부(326), 음성/데이터 위성연동부(327), 무전기 연동부(328)에 각각 공급해주는 전원 공급부(SMPS)(321)를 더 포함한다.

상기에서 메인 제어부(325)는 도면에는 도시하지 않았지만,

상기 전원 공급부에서 공급되는 소정의 직류 전압을 정전압으로 만드는 정전 압기와; 접속장치와 직렬 통신을 수행하기 위한 직렬통신 컨트롤러와; 상기 정전압기에서 공급되는 전원으로 구동하고, 릴레이 제어를 수행하는 마이크로컨트롤러와; 상기 마이크로컨트롤러와 연동하여 수신된 제어 명령의 저장과 장비 감시 데이터의 저장을 제어하는 메모리 컨트롤러와; 상기 메모리 컨트롤러와 연동하여 제어 명령 및 장비 감시 데이터와 제어 프로그램 등을 저장하는 데이터 저장부와; 상기 메모리 컨트롤러와 연계하여 업그레이드용 프로그램을 제공해주는 프로그래밍 인터페이스와; 상기 마이크로컨트롤러와 연계하여 위성과 연결되는 허브와의 이더넷(Ethernet) 통신을 제어하는 이더넷 컨트롤러와; 상기 이더넷 컨트롤러와 접속되어 이더넷 통신을 수행하는 이더넷 인터페이스를 포함한다.

상기 자동 절체 제어부(326)는 도 4에 도시한 바와 같이,

지상(유선)망의 선로가 파손 및 유실이 되었는가의 여부를 판단하고 파손 및 유실이 있을 경우 위성망으로 자동으로 절체하기 위한 선로 장애 감지부와; 상기 메인 제어부(325)에서 제공되는 릴레이 제어신호를 버퍼링하기 위한 버퍼와; 상기 버퍼와 접속되어 상기 메인 제어부(325)에서 제공되는 훅 제어 명령에 따라 상기 음성/데이터 위성 연동부(327)의 훅 단자를 제어하는 훅 제어 릴레이와, 상기 버퍼와 접속되어 상기 메인 제어부(325)에서 제공되는 PTT 제어 명령에 따라 상기 무전기 연동부(328)의 PTT를 제어하는 PTT 제어 릴레이를 포함하는 릴레이 제어부를 포함한다.

도 5는 본 발명에 따른 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템의 전체 동작 과정을 보인 흐름도로서, 원격지와 중앙제어 시스템간에 유선망을 이용하여 통신을 수행하는 상태에서 장애가 감지되지 않으면 현재의 유선망 상태를 유지하며, 장애가 감지되면 자동 절체 제어부(326)에 의해 유선망에서 위성망으로 자동 절체를 수행한다.

위성망으로 자동 절체가 이루어진 상태에서는 무전기 연동부(328)를 통해 무전기의 음성신호가 입력되면 음성/데이터 위성 연동부(327)에서 이를 디지털 신호로 변환하고, 아울러 장비 감시 데이터가 입력되면 이를 디지털 신호로 변환한 후 상기 디지털 신호로 변환된 무전기의 음성 신호와 장비 감시 데이터를 합성하여 위성신호로 변환을 하여 위성으로 전송한다.

위성망에 접속된 본부에서는 위성을 통해 전송된 디지털 신호를 다시 감시 데이터와 음성신호로 분리하여, 메인 제어부의 제어에 의해 분리한 음성신호는 무전기 신호로 변환을 하여 개인 무전기로 송출함으로써, 본부의 관리자는 유선망의 유실시에도 위성망을 통해 재난·재해 현장의 담당자와 지속적인 통신을 수행하게 되는 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 "재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템"은,

원격지 시스템(300)을 기존의 무전기 중계국에 추가 설치하고 유선 선로 장애시 지상(유선)망에서 위성망으로 절체한다. 또한, 중앙제어 시스템(200) 역시 유선 선로의 장애시 지상(유선)망에서 위성망으로 절체한다. 본부에 설치된 중앙제어시스템(200)을 이용하여 원격지의 무전기(330)와 음성 통화를 하고자 하면, 본부의 관리자는 위성/무전기 중계장치(220)를 이용하여 원격지 시스템(300)의 위성/무전 기 중계장치(320)와 접속을 시도한다.

여기서 위성/무전기 중계장치(220)는 구동용 전원이 공급되면 LCD에 "CONTROL MODE"가 출력되고, 구비된 키버튼(322)을 이용하여 제어 명령을 입력하게 된다. 예를 들어, 훅 온/오프 키를 이용하여 원격 접속 및 끊기를 시도하며, PTT 온/오프 키를 이용하여 원격지 PTT 스위치의 온/오프를 시도한다. 아울러 엔터키를 이용하여 모드 전환(전환된 모드에서 장비 상태 및 설정가능)이 되며, 상기 "컨트롤 모드"에서 엔터키를 누르면 LCD에는 "SETUP MODE"가 출력된다. 설정 모드 상태에서 업/다운 키를 이용하여 메뉴 이동을 하고, 좌/우 이동키를 이용하여 소 메뉴 이동을 한다.

설정에서 초기 설정되어 있는 값은 수정이 가능하다. 예를 들어, 메뉴 중 설정 메뉴를 선택하고, 메인 제어부 설정을 선택하여 자신의 IP, MASK, Gateway, TargetIP를 업/다운 버튼을 이용하여 설정하며, 음성/데이터 위성 연동부의 설정을 나타내는 원격 중계국을 선택하여 자신의 IP, MASK, Gateway, TargetIP, 핫라인 연결 번호, 무전기 채널 등을 설정하게 된다.

그리고 상태보기에서 설정한 값의 확인이 가능하며, 설정이 완료되면 엔터 키를 이용하여 컨트롤 모드로 복귀하고 훅 버튼을 눌러 원격 접속을 시도한다.

훅 버튼을 눌러 원격 접속을 시도하면 메인 제어부로 "HOOKOFF" 명령이 직렬 전송된다. 메인 제어부는 훅-오프 명령을 받으면 자신의 릴레이 스위치를 동작시켜 원격 접속 시도상태가 된다.

일정 지연을 갖은 후 훅-오프 명령은 메인 제어부에 의해 본부 위성신호 처 리수단(210)을 통해 위성(100)으로 송출되고, 다시 위성(100)을 통해 원격지 시스템(300)의 원격지 위성신호 처리수단(310)에서 처리된 후, 위성-무전기 중계장치(320)의 메인 제어부(325)에 전달된다.

훅-오프 명령을 위성을 통해 수신한 메인 제어부(325)는 자동 절체 제어부(326)의 릴레이 스위치를 동작시켜 핫라인(HotLine) 연결 상태를 만든다. 핫라인이 연결되면 메인 제어부(325)는 응답 신호를 전송하고, 이렇게 전송되는 응답 신호는 원격지 위성신호 처리수단(310)에서 위성 신호로 처리된 후, 위성(100)을 통해 중앙제어시스템(200)의 본부 위성신호 처리수단(210)에 전달되어 신호 처리된 후 위성/무전기 중계장치(220)의 메인제어부(325)에 수신된다. 응답 신호를 수신한 메인 제어부(325)는 LED로 상대국과 연결되었음을 표시한다.

핫-라인이 연결되면 원격지 시스템(300)에 접속된 무전기(330)의 음성이 중앙 제어 시스템(200)에 연결된 음성 송수신기(230)의 스피커를 통해 출력된다. 여기서 위성 구간을 통한 음성 송수신기-무전기간의 음성 인터페이스는 추후 자세하게 설명하기로 한다.

한편, 원격지 시스템(300)으로 훅-오프 명령을 전송하였으나, 상대방 장비가 상기 명령 수신에 대한 확인이 안 되는 경우, 위성/무전기 중계장치(220)의 메인 제어부는 훅-오프 명령을 재전송하고, 카운터를 이용하여 시간의 경과를 확인하여 일정 시간 동안 상대국으로부터 응답이 없으면, 에러 메시지를 LCD에 디스플레이한다. 에러 메시지가 나타나면 ping 명령을 스스로 이용하여 상대국 장비의 전원 상태를 확인한다.

상기 음성 송수신기(230)-무전기(330)간의 음성 통신은 핫-라인이 연결된 이후 원격지 시스템(300)의 위성/무전기 중계장치(320)에 연결된 무전기 연동부(328)의 PTT 스위치를 중앙제어시스템(200)에서 원격 제어함으로써, 중앙 제어시스템(200)에 연결된 음성 송수신기의 마이크로 입력된 음성이 원격지 시스템의 무전기 연동부(328)와 접속된 상기 무전기(330)로 음성을 전달할 수 있다.

상기 위성/무전기 중계장치(320)의 메인 제어부(325)는 중앙 제어 시스템(200)의 메인 제어부로부터 PTT 제어 명령을 위성 구간을 통해 받으면, 자동 절체 제어부(326)에 제어신호를 주어 상기 무전기 연동부(328)의 PTT를 온 시키고, PTT 제어에 성공하면 제어 성공 명령을 전송하여 중앙 제어 시스템(200)의 위성/무전기 중계장치에 제어에 성공했음을 알게 한다.

상기 위성/무전기 중계 장치(220)의 메인 제어부(324)는 원격지 시스템(300)의 메인 제어부로부터 PTT 제어 성공 명령을 받으면, LED로 제어에 성공했음을 알린다.

그러면 본부 관리자는 음성 송수신기(230)의 마이크를 통해 음성을 송출하게 되고, 이렇게 송출되는 음성 신호는 위성/무전기 중계장치(220)에서 위성 데이터로 변환된 후, 본부 위성신호 처리수단(210)을 통해 위성신호로 처리되어 위성(100)을 통해 원격지 시스템(300)으로 전송된다.

원격지 시스템(300)의 원격지 위성신호 처리수단(310)은 수신된 위성 데이터를 신호 처리한 후 위성/무전기 중계장치(320)에 전달하게 된다.

위성/무전기 중계장치(320)는 입력되는 위성 데이터를 아날로그 음성 신호로 변환을 하여 무전기(330)로 전달한다.

즉, 메인 제어부(325)는, 내부의 정 전압기에서 전원 공급부(321)로부터 공급받은 직류 전압을 정전압으로 만들어 마이크로컨트롤러에 제공한다. 마이크로컨트롤러는 활성화된 상태에서 이더넷 컨트롤러를 통해 원격지 위성신호 처리수단(310)에서 제공되는 중앙제어시스템(200)의 명령을 전달받아 이를 분석한 후, 자동 절체 제어부(326)를 제어하게 된다.

제어 명령이 음성/데이터 위성 연동부(327)의 원격 접속 기능이거나 무전기 연동부(328)의 원격 PTT스위치 온/오프 기능일 경우, 자동 절체 제어부(326)는 메인 제어부(325)로부터 전송된 제어 명령을 버퍼에서 전달받아 해당 명령을 훅 제어 릴레이나 PTT 제어 릴레이에 전달하게 된다.

여기서 제어 명령이 원격 접속 기능일 경우, 훅 제어 릴레이가 동작을 하여 음성/데이터 위성 연동부(327)의 훅 단자를 자동으로 훅-오프하게 되며, 제어 명령이 원격지 PTT스위치 온 기능일 경우 PTT 제어 릴레이가 동작하여, 무전기 연동부(328)의 PTT 스위치를 자동으로 온 시키게 된다.

상기 자동 절체 제어부(326)의 선로 장애 감시부는 지상(유선)망을 상시 감시하여 선로의 파손 및 유실이 감지되면 절체 릴레이(236d)로 제어 명령을 전송하고, 제어 명령을 받은 절체 릴레이는 지상(유선)망에서 위성망으로 절체한다. 여기서 버퍼는 릴레이 제어부와 메인 제어부(325)의 전원이 공동으로 인입되므로 메인 제어부(325)로 역 전압이 걸리는 것을 방지하는 역할도 한다.

훅-오프 상태에서, 음성/데이터 위성 연동부(327)는 원격지 위성신호 처리수 단(310)의 허브(315)를 통해 전달되는 위성 데이터를 음성신호로 변환한다.

변환된 음성 신호는 상기 음성/데이터 위성 연동부(327)를 통해 무전기 연동부(328)에 전달되고, 다시 무전기 연동부(328)를 통해 무전기(330)로 전송된다. 따라서 원격지에서 무전기(330)를 휴대한 사람은 중앙제어시스템(200)의 관리자가 전송한 음성을 무전기(330)를 통해 듣게 된다.

무전기(330)를 휴대한 사람이 무전기(330)를 통해 자신의 음성을 입력하면, RF(Radio Frequency)로 무전기 연동부(328)에 음성이 입력되고, 다시 음성/데이터 위성 연동부(327)에 음성이 전달된다.

음성/데이터 위성 연동부(327)는 입력되는 아날로그 음성을 그에 대응하는 위성 데이터(디지털 신호)로 변환을 하고, 이렇게 변환된 위성 데이터는 랜을 통해 원격지 위성신호 처리수단(310)의 허브(315)에 전달된다.

이후 위성신호 처리를 거치고, 위성(100)을 경유하여 중앙제어시스템(200)에 전달이 이루어지며, 중앙제어시스템(200)의 위성/무전기 중계장치(220)에서 위성 데이터가 다시 원래의 아날로그 음성 신호로 변환이 된 후, 음성 송수신기(230)의 스피커를 통해 외부로 송출됨으로써, 본부의 관리자는 원격지(예를 들어, 난청지역 및 재난·재해 예상장소)의 무전기(330)를 휴대한 사람(소방관, 재난 담당자, 기타 등등)과 음성 통화를 하게 되어, 통신 두절을 예방하고 재난·재해시 신속한 대책 및 대응할 수 있게 된다.

여기서 상기 중앙제어시스템(200)의 위성/무전기 중계장치(220)는 원격지 시스템(320)에 구현된 위성/무전기 중계장치(320)와 동일한 기술적 구성으로 이루어 지며, 단지 중앙제어시스템(200)의 위성/무전기 중계장치(320)의 무전기 연동부(328)가 음성 송수신기 즉, 스피커와 마이크로 변경되어야 한다. 이러한 중앙제어시스템(200)은 본부/상황실 등에 위치해야 하며, 중앙 메인 스피커를 통해 상황에 대처해야하는 본부 관리자 모두가 현장에서 전달되는 음성을 들을 수 있어야 한다.

이와 같은 경우 음성이 위성을 통해 연결되므로, 기존에 비해 원거리의 무전 통신을 청취할 수 있으며, 재난·재해에 더욱 효율적으로 대처할 수 있게 된다.

도 6은 본 발명의 다른 실시 예로서, 지상(유선)망의 설치가 불가능한 지역에 원격 제어를 통한 무인 시스템으로 구축되며, 무전 난청지역을 해소하고, 원격지 시스템(300)의 위성/무전기 중계장치(320)와 무전기(330)의 사이에 중계소(340) 역할을 하도록 한다. 상기 위성/무전기 중계장치(220)에 연결된 음성 송수신기(230)의 음성은 무전기(330)로 전송하고, 또한, 상기 무전기(330)로부터 송출된 음성은 상기 위성/무전기 중계장치(220)에 연결된 음성 송수신기(230)로 전송하여, 지상(유선)망 설치가 불가능한 지역의 무전 난청 지역을 해소한다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시 예로서, 무전기 통신이 불가능한 재난·재해 지역의 비상 통신망을 구성하기 위하여 원격지 시스템(300)의 상기 위성/무전기 중계장치(320)를 차량에 탑재하여 무전기(330)와의 음성 통화를 수행하도록 한다. 여기서 원격지 시스템(300)은 이동형 중계소(350)를 의미하며, 이러한 이동형 중계소(350)에 의해 위성/무전기 중계장치(220)에 연결된 음성 송수신기(230)에서 전송된 음성을 원격지의 무전기(330)로 전송하고, 상기 무전기(330)로부터 송출된 음성 은 상기 위성/무전기 중계장치(220)로 전송하여, 재난·재해 지역에서 신속한 대응을 가능하게 한다.

이러한 이동형 중계소(350)는 상기 위성(100)과 위성 통신을 수행함과 아울러 상기 무전기와 무선 통신을 수행하기 위한 위성 통신 장치 및 무선 통신 장치를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

이상에서 상술한 본 발명은, 기존의 지상(유선)망으로 연결된 무전 중계국에 추가 설치가 가능하고, 또한, 차량탑재 형태로 구성하여 재난·재해 지역에 투입되어 원격지의 무전을 원거리에 위치한 본부에서 청취할 수 있도록 한 것으로서, 위성을 이용하여 음성을 송수신하기 때문에 재난·재해로 인하여 지상망의 사용이 불가능한 모든 장소에 확대 적용되어, 무전기와 원거리에 위치한 본부간의 비상 통신 망을 구현해줄 수 있게 된다. 또한, 섬과 같은 지상(유선)망이 설치 불가한 지역에 설치되어 위성중계를 통한 광역 무전기 망을 구축할 수 있다.

도 1은 종래 무선중계 시스템의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템의 구성도.

도 3은 도 2의 위성/무전기 중계장치의 구성도.

도 4는 도 2의 자동 절체 제어부의 구성도.

도 5는 본 발명에 따른 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템의 전체 동작 흐름을 보인 흐름도.

도 6은 본 발명에 따른 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템의 다른 실시 예를 보인 구성도.

도 7은 본 발명에 따른 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템의 또 다른 실시 예를 보인 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100… 위성

200… 중앙제어시스템

210… 본부 위성신호 처리수단

220… 위성/무전기 중계장치

230… 음성 송수신기

300… 원격지 시스템

310… 원격지 위성신호 처리수단

320… 위성-무전기 중계장치

321… 전원 공급부(SMPS)

324… 키/LCD 제어부

325… 메인 제어부(MCU)

326… 자동 절체 제어부

327… 음성/데이터 위성 연동부

328… 무전기 연동부

330… 무전기

340… 중계소

350… 이동형 중계소

Claims (11)

1. 원격지 지상(유선)망의 무선 중계국의 장비에 추가 설치되고, 재난·재해 시 지상(유선)망의 파손 및 유실로 인한 선로 장애를 감지하여 상기 지상망을 위성망으로 자동 절체하고, 상기 위성망으로 절체가 되면 위성을 통해 중앙제어시스템에 자동으로 접속하여 본부로부터 전송된 디지털 신호를 제어 명령과 음성으로 분리하여 접속되는 무전기로 전달하고, 상기 무전기로부터 전송된 음성과 장비 감시 데이터를 송신 데이터로 변환하여 상기 위성을 통해 상기 중앙제어시스템에 전송하는 원격지 시스템과;

   상기 원격지와 무선 통신망을 구성하기 위해 위성과 접속되어 본부의 음성 송수신기를 통해 입력되는 관리자 음성을 디지털 신호로 변환하여 상기 위성으로 전송하고, 상기 원격지로부터 상기 위성을 통해 전송된 데이터를 음성으로 변환하여 상기 본부의 음성 송수신기로 제공하는 중앙제어시스템을 포함하되,

   상기 중앙제어시스템은,

   마이크와 스피커를 포함하는 음성 송수신기와 접속되어 관리자의 음성과 제어 명령을 송신 데이터로 변환하고, 수신 데이터로부터 장비 감시 데이터와 음성을 분리하는 위성/무전기 중계장치와;

   상기 위성/무전기 중계장치로부터 제공되는 송신 데이터는 상기 위성으로 전송하고, 상기 위성으로부터 전송된 수신 데이터는 상기 위성/무전기 중계장치에 제공해주는 본부 위성신호 처리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 제어 명령은 PTT(Push to Talk) 명령과 훅(HOOK) 제어 명령 및 원격 지상망을 위성망으로 절체하는 자동 절체 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 원격지 시스템은,

   재난·재해 시 지상(유선)망의 파손 및 유실로 인한 선로 장애를 감지하여 상기 지상망을 위성망으로 자동 절체하고, 상기 무전기와 무선으로 접속되어 무전기를 통해 입력되는 음성과 장비 감시 데이터를 송신 데이터로 변환하고, 본부로부터 전송된 데이터는 제어 명령과 음성으로 분리하여 상기 무전기에 제공하는 위성/무전기 중계장치와;

   상기 중앙제어시스템으로부터 위성을 통해 전송된 데이터는 수신하여 상기 위성/무전기 중계장치에 제공하고, 상기 위성/무전기 중계장치에서 제공되는 데이터는 상기 위성을 통해 상기 중앙제어시스템으로 전송하는 원격지 위성신호 처리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 위성/무전기 중계장치는,

   본부 또는 원격지 관리자가 조작하는 키 입력을 통하여 해당 기능을 정의하고, 그 내용을 액정표시기(LCD)에 디스플레이하기 위한 키/LCD 제어부와;

   상기 키/LCD제어부로부터 명령을 받아 접속된 각각의 장치를 설정하고, 위성 모뎀을 통한 원격 제어 명령을 수행하는 메인 제어부와;

   상기 메인 제어부에 대응하여 원격 접속 제어와 원격 PTT 스위치 온/오프를 제어하고, 재난·재해 시 비상통신을 대비하여 지상(유선)망의 통신 장애 시 선로의 장애를 감지하고 위성망으로 절체하기 위한 자동 절체 제어부와;

   상기 자동 절체 제어부의 제어에 따라 음성을 디지털 데이터로 변환하고, 디지털 데이터는 음성으로 변환하는 음성/데이터 위성 연동부와;

   상기 음성/데이터 위성 연동부에서 제공되는 음성은 무전기 또는 음성 송수신기의 스피커로 전송하고, 상기 무전기 또는 마이크를 통해 입력되는 음성신호는 상기 음성/데이터 위성 연동부에 제공해주는 무전기 연동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템.
6. 제5항에 있어서, 상기 위성/무전기 중계장치는,

   입력되는 상용 교류 전원을 다수의 직류 전압으로 만들어 상기 키/LCD제어부, 메인 제어부, 자동 절체 제어부, 음성/데이터 위성연동부, 무전기 연동부에 각각 공급해주는 전원 공급부(SMPS)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템.
7. 제5항에 있어서, 상기 메인 제어부는,

   공급되는 소정의 직류 전압을 정전압으로 만드는 정 전압기와;

   접속장치와 직렬 통신을 수행하기 위한 직렬통신 컨트롤러와;

   상기 정 전압기에서 공급되는 전원으로 구동하고, 원격 제어 명령 전송 및 릴레이 제어를 수행하는 마이크로컨트롤러와;

   상기 마이크로컨트롤러와 연동하여 수신된 제어 명령의 저장과 장비 감시 데이터의 저장을 제어하는 메모리 컨트롤러와;

   상기 메모리 컨트롤러와 연동하여 제어 명령 및 장비 감시 데이터와 제어 프로그램 등을 저장하는 데이터 저장부와;

   상기 메모리 컨트롤러와 연계하여 업그레이드용 프로그램을 제공해주는 프로그래밍 인터페이스와;

   상기 마이크로컨트롤러와 연계하여 위성과 연결되는 허브와의 이더넷 통신을 제어하는 이더넷 컨트롤러와;

   상기 이더넷 컨트롤러와 접속되어 이더넷 통신을 수행하는 이더넷 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템.
8. 제5항에 있어서, 상기 자동 절체 제어부는,

   지상(유선)망의 재난·재해로 인한 파손 및 유실 등에 의한 선로 장애를 감지하는 선로 장애 감지부와;

   상기 메인 제어부에서 제공되는 릴레이 제어신호를 버퍼링하기 위한 버퍼와;

   상기 버퍼와 접속되어 상기 메인 제어부에서 제공되는 훅 제어 명령에 따라 상기 음성/데이터 위성 연동부의 훅 단자를 제어하는 훅 제어 릴레이와, 상기 버퍼와 접속되어 상기 메인 제어부에서 제공되는 PTT 제어 명령에 따라 상기 무전기 연동부의 PTT를 제어하는 PTT 제어 릴레이를 포함하는 릴레이 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템.
9. 제4항에 있어서, 상기 원격지 시스템은,

   지상(유선)망의 설치가 불가능한 지역에 원격 제어를 통한 무인 시스템으로 구축되며, 상기 위성/무전기 중계장치와 무전기 사이에 개재되어, 상기 위성/무전기 중계장치의 음성은 무전기로 전송하고, 상기 무전기로부터 송출된 음성은 상기 위성/무전기 중계장치로 전송하여, 무전 난청 지역을 해소하고 재난·재해 지역의 통신 두절을 해소하기 위한 중계소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템.
10. 제4항에 있어서, 상기 원격지 시스템은,

    유선케이블 설치가 불가능한 지역이나 무전기 통신이 불가능한 재난·재해 지역의 비상 통신망을 구성하기 위하여 위성/무전기 중계장치를 차량에 탑재하고, 상기 위성/무전기 중계장치에서 전송된 음성은 무전기로 전송하고, 상기 무전기로부터 송출된 음성은 상기 위성/무전기 중계장치로 전송하여, 재난·재해 지역의 통신 두절 상태에 신속한 대응을 하기 위한 이동형 중계소를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템.
11. 제10항에 있어서, 상기 이동형 중계소는,

    상기 위성과 위성 통신을 수행함과 아울러 상기 무전기와 무선 통신을 수행하기 위한 위성 통신 장치 및 무선 통신 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 재난·재해 비상통신을 위한 위성중계시스템.

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