KR100881067B1 - 지향성 안테나와 가변 송신출력을 이용한 원격 통신 시스템및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지향성 안테나를 이용한 원격 통신 시스템에 관한 것이다. 상기 원격 통신 시스템은, 원격 통신 기지국, 다수 개의 단말기, 및 중앙 통제 장치로 이루어진다. 상기 원격 통신 기지국은, 지향성 안테나와 RF 모뎀을 구비하는 무선통신모듈과, 상기 무선통신모듈을 회전시켜 상기 안테나의 빔의 지향 방향을 가변하는 모터부와, 상기 안테나의 지향 방향을 가변하면서 넓은 지역에 산재되어 위치한 다수개의 단말기들과의 통신을 제어하는 제어부를 구비한다. 특히, 상기 제어부는 어느 한 지향 방향에 대해 원격 통신 기지국으로부터의 이격 거리 범위에 따라 다수 개의 섹터로 분할하고, 각 섹터에 따라 상기 무선통신모듈의 송신 출력 레벨을 조절하여 송수신한다. 본 발명에 의하여, 가능한 최소 갯수의 원격 통신 기지국을 설치하여 보다 넓은 범위의 산재된 단말기들과 통신할 수 있을 뿐만 아니라, 수신 가능 범위(dynamic range)가 협소한 저가의 단말기들과도 용이하게 데이터를 송수신할 수 있게 됨으로써, 저렴한 비용으로 우수한 성능의 원격 통신 시스템을 설치할 수 있게 된다.

원격 통신, 지향성 안테나

Description

지향성 안테나와 가변 송신출력을 이용한 원격 통신 시스템 및 그 방법{METHOD AND SYSTEM FOR REMOTELY COMMUNICATING USING DIRECTIONAL ANTENNA AND VARIABLE TRANSMISSION POWER}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원격 통신 시스템을 전체적으로 도시한 구성도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원격 통신 기지국을 도시한 구성도이다.

도 3a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원격 통신 기지국을 중심으로 분할되는 제1 내지 제L영역 및 제1 내지 제K 섹터를 예시적으로 도시한 도면이며, 도 3b는 도 3a의 분할된 하나의 제n 영역에 대한 제1 내지 제K 섹터를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원격 통신 방법을 순차적으로 설명하는 흐름도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원격 통신 시스템을 적용한 해양 통신 시스템을 설명하기 위하여 개념적으로 도시한 구성도이다.

본 발명은 지향성 안테나를 이용한 원격 통신 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지향성 안테나를 이용하여 넓은 장소에 산재된 단말기들과 데이터를 송수신할 수 있는 원격 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 하나의 기지국에서 넓은 지역에 산재해 있는 단말기들과 데이터를 송수신하기 위하여, 상기 기지국은 전방향성 안테나를 이용하여 단말기들과 통신하게 된다. 따라서, 상기 기지국은 각 단말기들로 데이터 송신을 요청하는 패킷을 전송하고, 상기 기지국으로부터 요청 패킷을 수신한 단말기는 요청된 데이터를 포함하는 패킷을 다시 전송하게 된다. 이때, 기지국이 전방향성 안테나를 이용하는 경우, 기지국으로부터 멀리 떨어져 있는 단말기와 통신하기 위해서는 송신 출력을 높이거나, 보다 많은 기지국을 설치하여야 되므로, 전체 시스템의 설치 비용이 증가하게 되는 문제가 있었다. 또한, 단말기를 저가로 구현하는 경우, 일반적으로 저가의 단말기의 수신 가능 범위(dynamic range)가 협소해지며, 그 결과 단말기의 통신 가능 전력 범위에 적합하도록 기지국을 설치함에 따라 전체 기지국의 수는 더욱더 증대되어야만 하는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 최소한의 갯수의 원격 통신 기지국을 설치하면서 원격 통신 기지국의 최대 통신 가능 거리를 최대한으로 확장시킬 수 있는 원격 통신 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 통신 가능 전력 범위가 협소한 저가의 단말기를 사용하면서도 최소한의 갯수의 원격 통신 기지국을 이용하여 넓은 범위에 산재되어 있는 단말기와의 원활한 통신을 가능하게 함으로써, 저렴한 비용으로 설치하면서도 성능이 우수한 원격 통신 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 상기한 본 발명에 따르는 원격 통신 기지국은,

지향성 안테나 및 RF 모뎀을 구비하는 무선통신모듈과,

원격 통신 기지국을 중심으로 한 주변 영역을 방사형으로 일정 각도의 중심각을 갖는 L개의 영역으로 분할하고, 상기 무선 통신 모듈을 이용하여 상기 분할된 각 영역에 위치하는 단말기들과 순차적으로 통신하여, 각 영역의 단말기들로부터 원격 통신 정보들을 순차적으로 수집하는 제어부와,

상기 제어부에 의해 수집된 원격 통신 정보를 저장 및 관리하는 메모리부와,

상기 무선통신모듈을 회전시키기 위한 토크를 생성하는 스텝모터와, 상기 스텝 모터와 연결되어, 상기 스텝 모터로부터 출력되는 토크를 상기 무선 통신 모듈을 소정 각도만큼 회전시키기에 적합하도록 증가시켜 상기 무선 통신 모듈로 전달하는 감속 기어 어셈블리, 및 상기 제어부의 제어에 따라 상기 스텝모터에 구동신호를 제공하는 기구 구동부를 포함하여 상기 무선 통신 모듈을 회전시키는 모터부와,

상기 무선 통신 모듈의 회전에 따라 상기 무선 통신 모듈과 상기 제어부를 연결하는 신호선의 꼬임 발생을 방지하는 슬립링을 구비한다.

전술한 특징을 갖는 원격 통신 기지국의 상기 제어부는 원격 통신 기지국으로부터의 이격 거리에 따라 제1 내지 제K 섹터로 분할하고, 분할된 각 섹터에 따라 상기 무선통신모듈의 송신 출력 레벨 및 수신 감도를 조절하며,

상기 제어부에 의해 각 섹터별로 조절되는 송신 출력 레벨 및 수신 감도는 해당 섹터에 위치하는 단말기의 수신 가능 범위(dynamic range) 또는/및 각 섹터와 원격 통신 기지국과의 이격 거리를 고려하여 결정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 원격 통신 기지국은 지향 각도를 변경할 수 있는 지향성 안테나를 채용한 무선송신장치를 이용하여 단말기와의 통신을 이행함으로써, 상기 원격 통신 기지국의 원가를 상승시키지 않으면서도 상기 원격 통신 기지국과 단말기간의 물리적인 통신 가능 거리를 확장시킬 수 있다.

또한 본 발명의 원격 통신 기지국은 어느 한 지향방향에 대해 송신 출력 범위를 가변하여 해당 지향방향내에서 근거리 내지 장거리에 위치하는 모든 단말기와의 통신을 가능하게 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예의 구성 및 동작을 구체적으로 설명한다. 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명의 특징에 따른 원격 통신 시스템을 적용한 원격 통신 시스템에 관한 것이다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원격 통신 시스템의 구성을 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 원격 통신 시스템은 중앙 통제 장치(100), 데이터 베이스(102), 적어도 하나 이상의 원격 통신 기지 국(1061~106N), 각 원격 통신 기지국과 통신할 수 있는 다수 개의 단말기(1081~108L)을 포함한다. 이하, 전술한 각 구성 요소들에 대하여 구체적으로 설명한다.

상기 원격 통신 시스템의 중앙 통제 장치(100)는 다수의 원격 통신 기지국(1061~106N)과 유선망 또는 무선망으로 연결되어, 상기 다수의 원격 통신 기지국(1061~106N)로부터 소정의 데이터를 수신받아 데이터베이스(102)에 저장하거나 필요한 절차를 수행한다.

상기 다수의 원격 통신 기지국(1061~106N)은 해당 통신 가능 영역에 대응되는 지역들(1041~104N)에 하나씩 구비되며, 각 지역들(1041~104N)에 산재되어 설치된 다수의 단말기(1081~108L)와 통신하여 각 단말기로 데이터의 송신을 명령하고, 상기 명령에 따라 각 단말기로부터 수신된 데이터를 중앙 통제 장치(100)로 전송한다.

상기 다수의 단말기(1081~108L)는 송수신 가능한 전력 레벨인 소정의 단말기의 수신 가능 범위(dynamic range)를 가지며, 해당 지역의 원격 통신 기지국과 무선 통신을 한다. 상기 다수의 단말기(1081~108L)는 해당 원격 통신 기지국으로부터의 데이터 송신명령에 따라 소정의 데이터를 해당 원격 통신 기지국으로 송신한다. 이때, 상기 단말기들이 송신하는 데이터는 예를 들어 현재 위치 정보, 상기 단말기에 장착된 센서들에 의해 감지된 측정 정보, 자신의 식별 정보 등이 될 수 있으며, 원격 통신 시스템이 적용되는 분야에 따라 다양하게 변화될 수 있다.

상기 원격 통신 시스템은 본 발명에 따른 원격 통신 기지국의 제어부의 제어 방법을 이용함으로써, 통신 가능 전력 범위가 협소한 저가의 단말기들을 사용하더라도 데이터들을 정확하게 송수신할 수 있으므로, 전체 원격 통신 시스템의 설치 비용을 절감할 수 있게 된다.

상기한 다수의 원격 통신 기지국(1061~106N)의 구성 및 동작은 동일하므로, 어느 한 원격 통신 기지국의 구성 및 동작만을 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원격 통신 기지국은 지향성 안테나와 RF 모뎀으로 이루어지는 무선 통신 모듈(214), 신호 처리부(212), 제어부(202), 메모리부(204), 모터 구동부(206), 스텝 모터(208), 감속 기어 어셈블리(210), 통신 모듈(205), 슬립링(220)을 포함한다. 이하, 전술한 원격 통신 기지국의 구성 요소들의 구성 및 동작에 대하여 구체적으로 설명한다.

원격 통신 기지국(200)의 제어부(202)는 원격 통신 기지국(200)을 전반적으로 제어함은 물론이며, 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 무선 통신 모듈(214)의 지향성 안테나(216)를 회전시켜 지향방향을 가변함과 아울러 RF 모뎀(218)의 송수신 이득을 가변하여 통신 전력을 가변한다. 상기 원격 통신 기지국의 제어부(202)의 동작에 대한 구체적인 설명은 후술한다.

메모리부(204)는 제어부(202)의 처리 프로그램을 포함하는 다양한 정보를 저장하며, 특히 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 원격 통신 기지국(200)을 중심으로 방사형으로 분할된 상기 제1 내지 제L 영역으로의 회전 정보와 원격 통신 기지국(200)의 중심으로부터의 이격 거리에 따라 분할된 제1 내지 제K 섹터의 각각에 대응되는 송출 빔에 대한 송신 출력 레벨 및 수신 감도 정보를 사전에 미리 설정하 여 저장한다. 상기 메모리부(204)에 저장 및 관리되는 각 섹터에 대한 송신 출력 레벨 및 수신 감도에 대한 정보는 해당 섹터에 위치하는 단말기들의 수신 가능 범위(dynamic range)를 고려하여 원격 통신 기지국과 해당 섹터와의 거리에 따라 결정된다. 따라서, 상기 메모리부에는 해당 섹터에 위치하는 단말기들과 신호를 송수신할 수 있는 최적의 송신 출력 레벨 및 수신 감도에 대한정보가 저장 및 관리된다.

한편, 하나의 원격 통신 기지국에 의해 최대 통신 가능한 최대 통달 거리(d)는 수학식 1에 의해 산출된다.

상기 수학식 1에서

는 원격 통신 기지국과 단말기 사이의 거리를 나타내며,

는 RF 파장을 나타내며,

는 원격 통신 기지국의 송신전력을 나타내고,

은 단말기의 수신 전력을 나타내고,

는 원격 통신 기지국 안테나의 이득,

은 단말기의 안테나의 이득을 나타낸다.

상기 수학식 1에 따르면, 원격 통신 기지국의 최대 통달 거리

는 원격 통신 기지국의 안테나의 이득인

에 비례하므로, 본 발명에 따른 원격 통신 시스템은 원격 통신 기지국과 단말기의 다른 요소들의 값들에는 변화를 주지 않고 원격 통신 기지국의 안테나의 이득만을 증가시킴으로써, 원격 통신 시스템의 최대 통달 거리(

)를 향상시킬 수 있게 된다.

상기 통신모듈(205)은 제어부(202)와 중앙 통제 장치(100)과의 유선 또는 무선 네트워크를 통한 통신을 담당한다.

상기 모터 구동부(206)는 제어부(202)의 제어에 따라 무선 통신 모듈을 소정의 각도만큼 회전시키기 위하여 스텝 모터(208)에 대한 구동신호를 제공한다. 스텝 모터(208)는 모터 구동부(206)로부터 제공되는 구동신호에 따라 구동된다.

상기 감속기어 어셈블리(210)는 상기 스텝 모터와 상기 무선 통신 모듈 사이에 연결되어, 상기 무선통신모듈(214)을 기설정된 소정의 각도만큼 회전시키기에 적합하도록 상기 스텝 모터(208)로부터 제공되는 토크를 적절하게 증가시킨다. 그 결과, 상기 무선 통신 모듈(210)은 상기 감속 기어 어셈블리(210)의 작동에 의해 기설정된 각도만큼 회전된다.

상기 신호 처리부(212)는 제어부(202)로부터 전송된 신호를 무선통신모듈(214)로 제공하거나, 무선통신모듈(214)로부터의 신호를 제어부(202)로 제공한다.

상기 무선통신모듈(214)은 RF 모뎀(218)과 지향성 안테나(216)로 구성되며, 상기 RF 모뎀(210)은 신호 처리부(212)로부터 제공되는 신호를 RF 신호로 변조하여 지향성 안테나(216)를 통해 송출하거나, 지향성 안테나(216)를 통해 수신되는 RF 신호를 신호 처리부(212)에 제공한다. 상기 지향성 안테나(216)는 소정의 방향으로 데이터 빔을 송출하거나 해당 방향으로부터의 신호를 수신한다.

상기한 무선통신모듈(214)은 스텝 모터와 감속기어 어셈블리(210)의 작동에 의해 회전됨에 따라, 시간이 지남에 따라 데이터 빔을 송출하는 지향 방향이 가변된다. 본 발명에 따른 무선 통신 모듈(214)은 제어부의 제어에 의해 일정 시간이 경과하면 소정의 각도만큼 회전하는 동작을 반복함에 따라, 결과적으로 360ㅀ의 전방향을 회전하게 된다. 또한 필요에 따라 원하는 구간만을 구역 탐색 할 수 있다.

또한 상기 무선통신모듈(214)의 회전에 의해 RF 모뎀(218)과 신호 처리부(212), 제어부(202)간의 연결선의 꼬임을 방지하기 위해, 상기 무선통신모듈(214)에는 슬립링(220)이 설치될 수 있다. 상기 슬립링(220)은 슬립링 회전부(222) 및 슬립링 고정부(224)로 이루어지며, 상기 슬립링 회전부(222)는 무선 통신 모듈(214)의 신호선과 연결되며, 상기 슬립링 고정부(224)는 신호 처리부 및 제어부와의 신호선에 연결된다. 상기 슬립링(220)에 의해, 상기 무선 통신 모듈이 회전하게 되더라도 무선 통신 모듈과 신호 처리부, 제어부를 연결하는 신호선들의 꼬임을 방지할 수 있게 된다.

상기 도 2에서 상기한 원격 통신 기지국(200)은 제어부(202)와 신호 처리부(212) 등이 분리되어 도시되었으나, 구성의 편의상 제어부(202)와 신호 처리부(212)는 원칩(ONE-CHIP)화될 수 있음은 본 발명에 대한 당업자에게 자명하다.

이하, 도 3a 및 도 3b를 참조하여, 전술한 원격 통신 기지국의 제어부의 동작을 구체적으로 설명한다.

도 3a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원격 통신 시스템은 원격 통신 기지국을 중심으로 하여 소정의 각도만큼 제1 내지 제L 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역을 원격 통신 기지국으로부터의 이격 거리에 따라 다시 제1 내지 제K 섹터로 분할한다. 따라서, 본 발명에 따른 원격 통신 기지국의 제어부는 인근 지역에 널리 분포되어 있는 다수 개의 단말기들에 대하여 원격 통신을 수행하기 위하여, 무선 통신 모듈을 제1 영역부터 순차적으로 소정의 각도만큼씩 회전시키면서, 해당 영역의 제1 섹터부터 데이터 송신 명령을 전송한 후, 해당 섹터에 위치하는 단말기들로부터 데이터를 수집한 다음, 제K 섹터까지 순차적으로 반복하여 해당 섹터에 위치하는 단말기들로부터 데이터를 수집하게 된다.

즉, 본 발명에 따른 원격 통신 기지국의 상기 제어부(202)는 원격 통신 기지국(200)을 중심으로 하여 분할된 제1 내지 제L 영역을 따라 순차적으로 무선통신모듈(214)을 회전시키면서, 해당 영역의 분할된 섹터들에 존재하는 단말기들로부터 원격 통신 정보를 순차적으로 수집하게 된다. 도 3b는 하나의 영역에 대한 제1 내지 제K 섹터들을 도시한 도면이다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 해당 영역의 각 섹터들은 원격 통신 기지국으로부터의 이격 거리가 서로 상이하므로, 분할된 섹터들의 각각에 존재하는 단말기들과 원활한 데이터 송수신을 위하여, 각 섹터에 적합한 최적의 송신 출력 레벨 및 수신 감도를 상기 메모리부(204)로부터 판독한다. 판독된 해당 섹터에 해당하는 송신 출력 레벨에 따라 데이터 빔을 송출하고 해당 수신 감도에 따라 해당 섹터내의 단말기들로부터의 신호들을 수신하게 된다.

예를 들어, 제어부(202)는 무선통신모듈(214)을 회전시켜 무선통신모듈(214)의 지향성 안테나(216)의 지향방향을 제1 영역에 대응되도록 한다. 이후 제어부(202)는 무선통신모듈(214)의 RF 모뎀(218)의 출력 빔의 송신 출력 레벨을 제1 섹터에 대응되도록 가변시킨다. 이에 원격 통신 기지국(200)은 제1 영역의 제1 섹터에 위치하는 모든 단말기와의 통신이 가능하게 된다. 여기서 상기 제1 섹터와 같이 특정 섹터로 출력되는 출력 빔의 송신 출력 레벨은 해당 섹터내에 위치하는 단말기들의 수신 가능 범위(dynamic range) 및 해당 섹터의 단말기와 원격 통신 기지국과의 이격 거리를 고려하여 결정된다.

상기한 상태에서 상기 제1 영역의 제1 섹터에 위치하는 모든 단말기들에 대한 원격 통신이 완료되면, 제어부(202)는 제1 영역의 제2 섹터에 대응되는 무선 통신 모듈의 송신 출력 레벨 및 수신 감도에 대한 정보를 메모리부로부터 판독한다. 원격 통신 기지국(200)은 지향성 안테나(214)의 지향 방향은 그대로 유지한 채 상기 판독된 송신 출력 레벨 및 수신 감도에 따라 출력 빔을 송출하여 제2 섹터에 위치하는 모든 단말기와의 통신을 수행하여 제2 섹터내의 단말기들로부터 데이터들을 수집하게 된다. 여기서 상기 제2 섹터에 대응되는 송신 출력 레벨 및 수신 감도는 제2 섹터내에 위치하는 단말기들의 수신 가능 범위(Dynamic Range) 및 단말기와 원격 통신 기지국과의 거리를 고려하여 결정하게 된다.

이러한 방식으로 제1 영역에 포함되는 제1 내지 제K 섹터 내에 위치하는 모든 단말기와의 통신이 완료되면, 제어부(202)는 지향성 안테나(216)의 지향방향을 제2 영역에 대응되도록 무선 통신 모듈을 소정의 각도만큼 회전시킨 후에 다시 제1 내지 제K 섹터의 각각에 대응되도록 무선 통신 모듈의 송신 출력 레벨 및 수신 감도를 순차적으로 가변시키면서 해당 섹터 내에 위치하는 모든 단말기와의 통신을 이행함으로써, 제1 내지 제K 섹터내에 위치하는 단말기들로부터 원격 통신 정보들 을 순차적으로 수집하게 된다.

이와 같이 본 발명에 따른 원격 통신 기지국은 지향성 안테나(216)를 채택한 무선통신모듈(214)을 이용하여 최대 통신 가능 거리를 확장함과 아울러, 원격 통신 기지국으로부터의 이격 거리에 따라 송신 출력 레벨과 수신 감도를 가변시킴으로써 통신 가능 전력 범위가 협소한 저가의 단말기들을 채용하여 저렴한 설치비용으로 우수한 성능의 원격 통신을 수행할 수 있게 된다.

한편, 상기 단말기들은 무선 통신 모듈, 제어부, 안테나, RF 모뎀, GPS 신호 수신기 등을 구비한다. 상기 단말기는 상기 원격 통신 기지국으로부터 데이터 송신 요청을 받는 경우, 요청된 데이터를 수집하여 상기 원격 통신 기지국으로 전송한다. 이때, 상기 단말기가 원격 통신 기지국을 전송하는 데이터는 자신의 식별 정보, GPS 신호 수신기를 이용하여 획득한 현재 위치 정보 등이다. 상기 단말기내에 적어도 하나 이상의 감지 센서를 구비하는 경우, 상기 감지 센서에 의해 측정된 정보들도 함께 전송할 수 있을 것이다. 또한 측정 정보 뿐만 아니라 기설정된 위험 상황이나 특정 사태 발생 시 이에 대한 정보도 원격 통신 기지국으로 송신이 가능하여 구조 신호, 위험 신호, 신고 신호 등을 송신할 수 있다.

같은 섹터 내에 복수개의 단말기가 위치 되어 있는 경우가 있다. 이 경우 같은 시간에 복수개의 단말기가 데이터를 송신하여 수신 데이터의 충돌(Conflict)현상이 발생 할 가능성이 있다. 이를 대비하여 각 단말기들은 위치 정보 송신을 요구 받으면 랜덤 딜레이(Random Delay) 후 자신의 정보를 송신하도록 설계되었다. 또한 이 충돌 현상을 해결하기 위한 또 다른 방법으로(Conflict Resolving) 원격 통신 기지국이 단말기에 데이터 송신을 요구 시 원격 통신 기지국의 위치 정보를 송신하여 각 단말기는 원격 기지국과의 거리를 계산하여 근접된 단말기부터 자신에게 할당된 시간에 데이터를 전송하는 방법도 가능하다.

단말기의 경우 원격 기지국으로부터 단말기의 송신이 성공적으로 완료되었음을 확인(Acknowledge 신호 수신) 받아야 자신의 송신 임무를 완료하도록 되어 있다. 각 단말기는 데이터를 송신하더라도 원격 기지국으로부터 확인 신호를 받지 못하면 데이터 송신 실패로 간주하여 몇 번의 재시도(Retry)를 통하여 통신을 완료하도록 설정 되어 있다.

이 방법들을 통하여 단말기들의 데이터 송신, 원격 통신 기지국에서의 데이터 수신 중 충돌 현상과 데이터 송신 과정의 오류를 방지하도록 되어 있다.

이하, 전술한 구성을 갖는 원격 통신 기지국(200)에서의 원격 통신 방법을 도 4의 흐름도를 참조하여 상세히 설명한다.

상기 원격 통신 기지국(200)의 제어부(202)는 제1 영역의 제1 섹터내에 위치한 단말기들과 데이터를 송수신한다. 따라서, 상기 제어부는 지향성 안테나(216)를 제1 영역을 향하도록 무선통신모듈(214)을 회전시킴과 아울러 제1 섹터에 대응되게 RF 모뎀(218)의 송신 출력 레벨과 수신 감도를 조정하여, 제1 영역의 제1 섹터내에 위치하는 모든 단말기로 데이터 송신명령을 전송한다(302단계).

상기한 데이터 송신명령을 전송한 후에, 제어부(202)는 제1 영역의 제1 섹터내에 위치하는 모든 단말기로부터 데이터가 수신되는지를 체크한다(304단계). 상기 모든 단말기로부터 데이터가 수신되면, 제어부(202)는 수신된 데이터를 임시저장한 다(306단계).

이후 제어부(202)는 현재의 섹터가 해당 영역의 마지막 섹터인지를 체크한다(308단계). 상기 현재의 섹터가 해당 영역의 마지막 섹터가 아니면 해당 영역의 다음 섹터에 대응되도록 RF 모뎀(218)의 송신 출력 레벨과 수신 감도를 조정하여 해당 섹터내에 위치하는 모든 단말기로 데이터 송신명령을 전송한 후에(310단계), 상기 304단계로 진입하여 해당 섹터내의 단말기로부터 데이터를 수신받는다.

이와 달리, 현재의 섹터가 해당 영역의 마지막 섹터이면, 제어부(202)는 현재 영역이 마지막 영역인지를 체크한다(312단계). 현재 영역이 마지막 영역이 아니면, 제어부(202)는 지향성 안테나(216)를 다음 영역을 향하도록 무선통신모듈(214)을 회전시킴과 아울러 제1 섹터에 대응되게 RF 모뎀(218)의 송신 출력 레벨과 수신 감도를 조정하여, 해당 영역의 제1 섹터내에 위치하는 모든 단말기로 데이터 송신명령을 전송한다(314단계).

상기한 데이터 송신명령을 전송한 후에, 제어부(202)는 해당 영역의 제1 섹터내에 위치하는 모든 단말기로부터 데이터가 수신되는지를 체크한다(316단계). 상기 모든 단말기로부터 데이터가 수신되면, 제어부(202)는 수신된 데이터를 임시저장한다(318단계).

다음, 상기 제어부(202)는 현재 섹터가 해당 영역의 마지막 섹터인지를 체크한다(320단계). 만약 상기 현재 섹터가 해당 영역의 마지막 섹터가 아닌 경우, 해당 영역의 다음 섹터에 대응되게 RF 모뎀(218)의 송신 출력 레벨과 수신 감도를 조정하여 해당 섹터내에 위치하는 모든 단말기로 데이터 송신명령을 전송한 후에(322 단계), 상기 316단계로 진입하여 해당 섹터내의 단말기로부터 데이터를 수신받는다.

만약 상기 312단계에서 현재 영역이 마지막 영역이면, 제어부(202)는 임시저장된 데이터를 중앙 통제 장치(100)으로 전송하고 종료한다.

이와 같이 본 발명에 따른 원격 통신 기지국은 지향성 안테나를 채용한 무선통신모듈 및 스텝 모터를 이용하여 무선 통신 모듈을 회전시킴으로써, 최소 개수의 원격 통신 기지국을 설치하여 원격 통신 가능한 최대 통신 가능 거리를 확장할 수 있게 된다. 또한, 본 발명에 따른 원격 통신 시스템의 원격 통신 기지국은 이격 거리에 따라 송신 출력 레벨과 수신 감도를 가변시킴으로써 통신 가능 전력 범위가 협소한 저가의 단말기들을 사용하여 우수한 성능의 원격 통신을 수행할 수 있게 한다.

또한 상기한 본 발명의 바람직한 실시예에서는 지향방향을 방사형으로 가변하는 것만을 예시하였으나 특정 방향들에만 단말기가 존재하는 경우에는 해당 방향들로만 지향방향을 가변할 수 있음은 본 발명으로부터 당업자에게 자명하다.

또한 상기한 본 발명의 바람직한 실시 예에서는 모든 이격거리에 대응되게 통신 전력을 가변하는 것을 예시하였으나, 특정 이격거리에만 단말기가 존재하는 경우에는 해당 이격거리에 대응되게 통신 전력을 가변하는 것 역시 본 발명으로부터 당업자에게 자명하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 원격 통신 시스템을 적용한 해양 관제 시스템을 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 원격 통신 시스템을 적용한 해양 관제 시스템을 개념적으로 도시한 구성도이다. 상기 해양 관제 시스템(50)은 일반적으로 해양을 순찰하는 함정(500) 및 인접 해양에 널리 분포되어 있는 다수 개의 선박들(510)로 구성된다. 따라서, 상기 함정(500)에는 본 발명에 따른 원격 통신 기지국 및 중앙 통제 장치를 탑재하고, 각 선박에는 단말기를 탑재함으로써, 상기 함정은 인접 해양에 널리 분포되어 이동하는 선박들과의 원활한 데이터 송수신을 할 수 있게 된다. 특히, 상기 단말기에 GPS 신호 수신기를 탑재시킴으로써, 상기 단말기는 자신의 식별 정보와 GPS 신호 수신기에 의해 획득한 현재 위치 정보를 함정으로 전송할 수 있게 된다. 따라서, 상기 함정은 인근 해양에 위치한 선박들에 대한 정보들을 쉽게 파악할 수 있다.

한편, 상기 함정에 설치된 레이더 시스템과 원격 통신 기지국 장비를 연동시켜, 전자 해도 상에 상기 레이더 시스템에 의해 감지된 미확인된 물체 또는 선박들과 통신 기지국 장비에 의해 수집된 정보들을 서로 매칭시킴으로써, 상기 레이더 시스템에 의해 감지된 미확인 선박들에 대한 식별 정보들을 확보할 수 있게 된다. 또한, 상기 레이더 시스템에 의해 감지된 선박들 중 불법 조업 선박이나 자국 경제 수역 침범한 불법 선박들을 쉽게 파악할 수 있게 된다. 중앙 통제 장치와의 통신 링크를 이용할 경우 원격 통신 기지국 장비가 설치된 선박 뿐만 아니라 중앙 통제 장치에서도 선박의 식별 정보를 확인 할 수 있다.

또한 식별 정보의 확인뿐만 아니라 단말기가 설치된 선박에서 조난 등의 이상 현상이 발생할 경우 위치 전송과 더불어 약속된 구조 신호를 송신하여 비상시의 구조 활동 등에도 유용하게 사용 될 수 있다.

위의 실시 예는 단편적인 하나의 실시 예로써 해상뿐만 아니라 육상에서도 같은 방법을 통하여 적용 가능하며 실시간 통신이 필요 없는 각종 원격측정(telemetry) 시스템 등에 광범위하게 활용될 수 있다.

상기한 바와 같이 본 발명에 따른 원격 통신 시스템의 원격 통신 기지국은 지향성 안테나를 채용한 무선통신모듈 및 스텝 모터를 이용하여 상기 무선 통신 모듈을 회전시킴으로써, 단일의 원격 통신 기지국이 통신할 수 있는 최대 통신 가능 거리를 확장시킬 수 있게 된다.

그 결과, 원격 통신 시스템에 설치되어야 하는 원격 통신 기지국의 개수를 최소화시킬 수 있게 되어, 원격 통신 시스템의 설치비용을 감소시킬 수 있게 된다.

또한 본 발명에 따른 원격 통신 기지국은 원격 통신 기지국으로부터의 이격 거리에 따라 제1 내지 제K 섹터별로 분할하고, 각 섹터에 위치한 단말기들로부터 신호를 송수신하기 위한 최적의 송신 출력 레벨에 따라 데이터 빔을 송출함으로써, 모든 단말기들과 원활하게 통신할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따른 원격 통신 기지국은 각 섹터에 따라 송신 출력 레벨 및 수신 감도를 가변시킴으로써, 통신 가능 전력 범위가 협소한 저가의 단말기들과도 데이터 통신을 원활하게 할 수 있게 된다. 따라서, 본 발명에 따른 원격 통신 시스템은 저가의 단말기들을 사용할 수 있게 되어, 전체 설치비용을 감소시킬 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허 청구 범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

삭제

Claims (12)

1. 원격 통신 기지국에 있어서,

   지향성 안테나 및 RF 모뎀을 구비하는 무선통신모듈;

   상기 무선 통신 모듈을 일정 각도만큼 회전시키는 모터부;

   원격 통신 기지국을 중심으로 한 주변 영역을 방사형으로 일정 각도의 중심각을 갖는 L개의 영역으로 분할하고, 상기 모터부를 이용하여 상기 무선 통신 모듈을 회전시킴에 따라 상기 분할된 각 영역에 위치하는 단말기들과 순차적으로 통신하여, 각 영역의 단말기들로부터 원격 통신 정보들을 순차적으로 수집하는 제어부; 및

   상기 제어부에 의해 수집된 원격 통신 정보를 저장 및 관리하는 메모리부;

   를 구비하고,

   상기 모터부는

   상기 무선통신모듈을 회전시키기 위한 토크를 생성하는 스텝모터;

   상기 스텝 모터와 연결되어, 상기 스텝 모터로부터 출력되는 토크를 상기 무선 통신 모듈을 상기 분할된 영역의 각도만큼 회전시키기에 적합하도록 증가시켜 상기 무선 통신 모듈로 전달하는 감속 기어 어셈블리; 및

   상기 제어부의 제어에 따라 상기 스텝모터에 구동신호를 제공하는 모터 구동부;를 포함하여,

   상기 무선 통신 모듈은 상기 제어부의 제어에 따라 상기 모터부에 의해 상기 중심각만큼 순차적으로 회전되어, 상기 L개의 영역의 단말기들로부터 순차적으로 원격 통신 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 원격 통신 기지국.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 원격 통신 기지국은 상기 무선 통신 모듈의 회전에 따라 상기 무선 통신 모듈과 상기 제어부를 연결하는 신호선의 꼬임 발생을 방지하는 슬립링을 더 구비함을 특징으로 하는 원격 통신 기지국.
4. 제1항 및 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제어부는 원격 통신 기지국으로부터의 이격 거리에 따라 상기 L개의 영역의 각각을 K개의 섹터로 분할하고, 분할된 각 섹터에 따라 상기 무선통신모듈의 송신 출력 레벨 및 수신 감도를 조절하며, 상기 송신 출력 레벨 및 수신 감도는 단말기의 수신 가능 범위 범위(Dynamic Range), 및 각 섹터와 원격 통신 기지국과의 이격 거리를 고려하여 결정하는 것을 특징으로 하는 원격 통신 기지국.
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 원격 통신 시스템에 있어서,

   소정의 통신 수신 가능 범위(Dynamic Range)를 가지며, 넓은 지역에 산재되어 위치하는 적어도 하나 이상의 단말기들;

   지향성 안테나를 구비하는 무선통신모듈, 상기 무선통신모듈을 회전시키는 모터부, 및 제어부를 구비하며, 상기 제어부는 통신하고자 하는 지역을 일정 각도의 중심각을 갖는 L개의 영역으로 분할한 후, 상기 모터부를 이용하여 상기 무선통신모듈을 상기 중심각만큼 회전시키면서, 분할된 각 영역에 위치하는 단말기들로부터 순차적으로 원격 통신 정보들을 수집하는 원격 통신 기지국;

   상기 원격 통신 기지국으로부터 원격 통신 정보들을 제공받는 중앙 통제 장치;

   를 구비하며,

   상기 원격 통신 기지국의 제어부는 상기 원격 통신 기지국으로부터의 이격 거리에 따라 상기 L개의 각 영역들을 K개의 섹터로 다시 분할하고, 상기 이격 거리 및 단말기의 수신 가능 범위에 따라 각 섹터로의 송신출력레벨을 결정하여 해당 섹터로 데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는 원격 통신 시스템.
9. 삭제
10. 제8항에 있어서, 상기 단말기는 GPS 신호 수신기를 더 구비하고, 상기 GPS 신호 수신기를 이용하여 획득한 현재 위치 정보를 자신의 식별 정보와 함께 상기 원격 통신 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 원격 통신 시스템.
11. 제8항에 있어서, 상기 단말기는 적어도 하나 이상의 감지 센서들을 더 구비하고, 상기 감지 센서에 의해 측정된 정보들을 상기 원격 통신 기지국으로 전송하는 것을 특징으로 하는 원격 통신 시스템.
12. 제8항에 있어서, 상기 원격 통신 기지국 및 중앙 통제 장치는 함정에 탑재되 고, 상기 단말기는 사전 등록된 선박들에 탑재하여, 상기 함정과 상기 선박들 사이의 데이터 송수신을 수행하는 것을 특징으로 하는 원격 통신 시스템.

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