KR100941182B1 - 전력선통신 3상 라우터 시스템 및 그 시스템의 파워패킷전송 방법 - Google Patents

전력선통신 3상 라우터 시스템 및 그 시스템의 파워패킷전송 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전력선통신 3상 라우터 시스템 및 그 시스템의 파워패킷 전송 방법에 관한 것으로, 전력선통신 3상 라우터 시스템은 전력선에 모뎀을 연결하여 인터넷 통신을 할 수 있도록 하는 전력선통신(Power Line Communication Network : PLC)용 라우터 시스템에 있어서, WAN과 LAN의 2개 가상 네트워크를 구성하여 스위칭과 라우팅 기술을 통해 WAN과 LAN을 연결하고, LAN이 3상 4선식 전력선의 각 상에 대응되는 수의 포트로 분류되도록 하여 분류된 포트별로 구성되는 로컬 네트워크 파워패킷을 3상의 각 단상으로 송출하는 전력선통신 3상 라우터; 및 환형 모양의 구조를 가지는 코어로 이루어져 환형 내측에 각 단상의 전력선을 통과시킴으로써 전력선 내 동선에 전력선통신 3상 라우터로부터 송출되는 네트워크 파워패킷이 유도에 의한 신호유입으로 실리도록 하는 인덕터 커플러를 포함한 구성으로 이루어진다.
전력선통신, 전력선 모뎀, 전력선통신 라우터

Description

전력선통신 3상 라우터 시스템 및 그 시스템의 파워패킷 전송 방법{Power 3-phase power line communication routers system and packet transmission methods}
본 발명은 전력선통신 3상 라우터 시스템 및 그 시스템의 파워패킷 전송 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력선통신용 라우터 내에 3개의 전력선모뎀을 내장하여 3개의 상에 동시에 3개의 전력선모뎀으로 분리된 가상의 네트워크(V-LAN)를 구성하는 한편, 응용프로그램을 통해 네트워크 네임을 별개로 구성하고, 전력선 하단에 설치 사용되는 가정용 전력선모뎀은 상태가 제일 양호한 네트워크로 접속되도록 네트워크를 구성 배분하여 동일 트랜스(변압기) 하위에 다수의 전력선모뎀이 일정한 속도를 유지할 수 있도록 함으로써 하위의 전력선모뎀의 수량 확장을 제공할 수 있도록 한 전력선통신 3상 라우터 시스템 및 그 시스템의 파워패킷 전송 방법에 관한 것이다.
일반적으로 전력선통신(Power Line Communication: PLC)이란 상용 교류전원을 공급하는 전력선을 전송매체(media)로 하여 음성 및 데이터를 OFDM(Orthognal Frequency Division Multiplex), DMT(Discrete Multi Tone) 등의 모듈레이션 방식을 이용하며, 하드웨어 주소(MAC : Media Access Control)와 병행하여 통신하는 기술을 이름하는 것이다.
전술한 바와 같은 전력선통신(PLC)은 가정 또는 사무실 내의 모든 전원선이 통신선로가 되어 별도의 통신선로를 설치하지 않아도 통신망을 구축할 수 있는 이점이 있다.
한편, 전력선을 이용한 데이터 통신기술은 중전압으로 배전되어 전신주나 건물 내부에 설치되는 변압기(Base Station)의 분배기를 기점으로 중전압에서 사용되는 고속전력선통신 기술과 변압기 하위에 공급되는 수용가 측의 일반가옥, 빌딩, 공장 등에 설치 사용되는 단말장치 간의 통신망을 구성하기 위한 저압측 전력선통신 기술로 구분되어진다.
전술한 바와 같은 전력선통신 기술에서 통상 ATM, IP망, ADSL, VDSL 등의 광역망을 연결하는 전력선통신용 라우터는 라우팅기법을 활용하여 WAN과 LAN을 구분한 후, 상위망은 WAN 포트에 하위망인 전력선 모뎀은 LAN 포트에 연결되도록 하는 특징을 가지게 된다.
그리고, 전술한 바와 같은 전력선통신에서 사용되는 전력선통신용 라우터는 LAN 포트와 연결된 전력선 모뎀을 통해 동일 선로 상에 설치된 하위 즉, 각 가정 또는 사무실의 전력선 모뎀과 통신하는 특징을 갖는다.
한편, 통상의 전력선통신용 라우터는 통신하는 각 가정 또는 사무실의 전력선 모뎀이 어떤 상에 접속되어 있는지를 확인하기 어려운 문제로 인해 3상의 전기 를 분할하여 공급하는 배전함 근처에 전력선통신용 라우터를 설치한 후, R상과 S상 및 T상의 3상에서 각 단상의 AC 전원을 분류하고, 분류된 AC 전원에 전력선통신용 라우터로부터의 통신신호를 포함시키고 있다.
현재, AC 전원에 통신신호를 포함시키는 방법으로 여러 방법들이 제시되고 있으며, 그 중 대표적인 방법이 배전함의 전선 접속용 단자에 직접 결선하여 전달하는 방법이 있으나, 이 경우 통상 작업을 행할 경우 공급되는 전기를 단전시킨 후 안전하게 설치하여야 하는 문제점이 있다. 즉, 전기 단전시 수용가에 사전 통보를 하고 작업할 수 있는 시간을 사전에 배당받아야 하는 불편함을 야기시킨다.
따라서, 전술한 바와 같은 방법을 개선하여 접속단자에 자석 등을 이용한 접속방법이 있으나, 이는 장기간 사용시에 부식 등으로 단자의 접속성이 떨어져 신호의 전달이 확실시되지 않는 폐단이 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전력선통신용 라우터 내에 3개의 전력선모뎀을 내장하여 3개의 상에 동시에 3개의 전력선모뎀으로 분리된 가상의 네트워크(V-LAN)를 구성하는 한편, 전력선 하단에 설치 사용되는 가정용 전력선모뎀은 상태가 제일 양호한 네트워크로 접속되도록 응용프로그램을 통해 네트워크 네임을 별개로 구성 배분하여 동일 트랜스(변압기) 하위에 다수의 전력선모뎀이 일정한 속도를 유지할 수 있도록 한 전력선통신 3상 라우터 시스템 및 그 시스템의 파워패킷 전송 방법을 제공함에 그 목적 이 있다.
본 발명에 따른 기술의 다른 목적은 앞서에서와 같이 동일 트랜스(변압기) 하위에 다수의 전력선모뎀이 일정한 속도를 유지할 수 있는 효과를 제공함으로써 트랜스(변압기) 하위의 전력선모뎀의 수량 확장을 제공할 수 있도록 함에 있다.
본 발명에 따른 기술의 또 다른 목적은 상이 다른 전력선모뎀 간 통신이 이루어지도록 전력선통신 라우터 내의 LAN포트를 스위칭 포트로 구성하여 전력선통신 라우터 내의 전력선모뎀이 LAN포트와 연결시 동일 네트워크로 합치는 효과에 의해 다른 상에 설치된 전력선모뎀이 상호 통신이 이루어질 수 있도록 함에 그 목적이 있다.
아울러, 본 발명에 따른 기술은 전력선통신 라우터 내의 3개의 전력선모뎀의 전력선에 신호전달을 3개의 인덕터 타입의 커플러 장치를 통해 3상에 전달되도록 하여 전력선통신 신호로 제공되는 네트워크 파워패킷이 AC 전선의 절단 없이 각 단상의 전력선에 유도되도록 함에 그 목적이 있다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위해 구성되는 본 발명은 다음과 같다. 먼저, 본 발명에 따른 전력선통신 3상 라우터 시스템은 전력선에 모뎀을 연결하여 인터넷 통신을 할 수 있도록 하는 전력선통신(Power Line Communication Network : PLC)용 라우터 시스템에 있어서, WAN과 LAN의 2개 가상 네트워크를 구성하여 스위칭과 라우팅기법을 통해 WAN과 LAN을 연결하되 LAN이 3상 4선식 전력선의 각 상에 대응되는 수의 포트로 분류되도록 하여 분류된 포트별로 구성되는 로컬 네트워크 파워패킷을 3상의 각 단상으로 송출하는 전력선통신 3상 라우터; 및 환형 모양의 구조를 가지는 코어로 이루어져 환형 내측에 각 단상의 전력선을 통과시킴으로써 전력선 내 동선에 전력선통신 3상 라우터로부터 송출되는 네트워크 파워패킷이 유도에 의한 신호유입으로 실리도록 하는 인덕터 커플러를 포함하는 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 본 발명의 구성에서 전력선통신 3상 라우터는 WAN과 LAN을 연결하여 3상에 대응되는 LAN 포트에 대한 라우팅기술과 PHY를 스위칭하는 라우터 블록; 및 전력선 상에서 통신이 되도록 캐리어주파수의 변조·복조를 수행하되 3상에 대응되는 LAN 포트와 연결된 PHY를 전력선 모뎀에서 각각의 MAC에 네트워크를 분류할 수 있는 네임을 수록하여 분류된 네트워크의 파워패킷이 3상의 전력선으로 송출되도록 하는 전력선모뎀 블록으로 이루어질 수 있다.
그리고, 전술한 전력선통신 3상 라우터의 구성에서 전력선모뎀 블록은 분류되는 각 네트워크의 회로 하단에 매칭트랜스가 구성되어지되 매칭트랜스를 통해 해당 네트워크 파워패킷이 3상의 전력선으로 송출되도록 하여 네트워크 상호 간의 통신이 수행되도록 하는 구성으로 이루어질 수 있고, 라우터 블록은 LAN 측에 대하여 3상에 대응되는 3개의 스위칭 포트와 연결된 전력선 모뎀이 각각의 상에 설치된 모뎀과 통신할 수 있도록 응용프로그램에 의해 네트워크 네임이 별개로 구성되어 로컬 네트워크를 바꾸고 저장하는 하나의 세팅 포트로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 구성에서 인덕터 커플러는 설치의 용이성을 제공하기 위하여 환형의 코어는 반으로 절개된 구성으로 이루어지는 한편 외부는 절연성을 갖는 구성으로 이루어지고, 그 전체적인 형태는 탄성이 있는 재료를 이용한 클립 형태의 환형으로 이루어진 외형으로 이루어지며, 설치시 삽입 전에 클립을 벌려 기존의 전력선에 별도의 가공이나 취부가 없이 환형의 코어 내측에 전선을 통과시켜 이를 다시 클립에 의해 환형 형태로 절단된 코어가 링 모양으로 형성될 수 있도록 하는 구성으로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 전력선통신 라우터 시스템에는 가정 또는 사무실에 취부되어 인덕터 커플러에 의해 네트워크 파워패킷이 포함된 2선의 단상 전기가 가설된 전력선을 통해 수전되는 경우 임의의 단말기가 가설된 전력선을 통해 인터넷 통신을 수행하도록 하는 전력선 모뎀이 더 구성될 수 있다.
전술한 바와 같은 전력선 모뎀은 라우터 블록의 LAN 포트에 연결되어 각 상에 파워패킷을 실어주는 전력선모뎀 블록으로부터 전달된 파워패킷 중 상태가 제일 양호한 네트워크 네임으로 선택 및 전속시키기 위해 응용프로그램에 의해 네트워크 네임을 변경할 수 있도록 구성되어지되 연결된 전력선의 상을 파악하여 전력선통신 3상 라우터 내 최상의 네트워크를 선택하는 구성으로 이루어질 수 있다.
아울러, 전술한 전력선 모뎀은 전력선통신 3상 라우터에서 각각의 네트워크 상호 간에 통신이 수행되도록 하는 매칭트랜스에 의하여 물리적으로 별개의 선로인 서로 다른 단상에 취부되더라도 상호 간의 통신을 수행하는 구성으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 다른 특징인 전력선통신 3상 라우터 시스템의 파워패킷 전송 방법은 전력선에 모뎀을 연결하여 인터넷 통신을 할 수 있도록 하는 전력선통신(Power Line Communication Network : PLC)용 라우터 시스템을 이용한 파워패킷 전송 방법에 있어서, (a) WAN과 LAN으로 구분된 가상의 2개의 네트워크를 구비한 전력선통신 3상 라우터의 WAN은 상위망으로 LAN은 하위망으로 구분되는 각각의 하드웨어 주소인 MAC으로 WAN과 LAN을 연결하는 단계; (b) 전력선통신 3상 라우터의 LAN을 3상 4선식 전력선의 각 상에 대응되는 포트 수로 분류하여 분류된 포트별로 구성되는 전력선통신(PLC) 상의 로컬 네트워크를 위한 하드웨어 주소인 MAC과 네트워크 파워패킷을 대응되는 인덕터 커플러를 통해 3상의 각 단상으로 송출하는 단계; 및 (c) 각 인덕터 커플러의 환형 내측에 각 단상의 전력선을 통과시켜 전력선 내 동선에 전력선통신 3상 라우터로부터 송출되는 MAC과 네트워크 파워패킷이 유도에 의한 신호유입으로 실리도록 하는 단계를 포함한 구성으로 이루어진다.
전술한 바와 같은 구성에 더하여 서로 다른 단상과 연결되는 각 네트워크 상호 간에 통신이 수행되도록 하는 단계가 더 구성될 수 있다. 또한, 인덕터 커플러에 의해 네트워크 파워패킷이 포함된 2선의 단상 전기가 가정 또는 사무실에 가설된 전력선을 통해 수전되는 경우 임의의 단말기가 2선 단상의 전력선을 통해 인터넷 통신을 수행하도록 하는 단계가 더 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 전력선통신 3상 라우터 시스템 및 그 시스템의 파워패킷 전송 방법에 따르면 전력선통신 3상 라우터로부터 제공되는 네트워크 파워패킷이 인덕터 커플러에 의해 전력선의 절단없이 전력선통신 신호로 유도되도록 함으로써 시스템 설치의 용이성과 제조원가의 절약 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 전력선통신 3상 라우터 시스템 및 그 시스템의 파워패킷 전송 방법에 따르면 물리적으로 별개의 선로인 서로 다른 단상에 취부된 전력선모뎀 상호 간에도 통신이 수행되도록 함으로써 사용자의 서비스 만족도를 향상시키고, 보다 넓은 네트워크를 구성할 수 있는 효과를 가진다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 다만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대한 동작 원리를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 도면 전체에 걸쳐 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다.
도 1 은 본 발명에 따른 고속전력선통신에 있어서 3상의 전기선로에 네트워크 파워패킷이 전송되도록 하는 전력선통신 3상 라우터 시스템을 보인 회로 구성도이다.
도 1 에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 전력선통신 3상 라우터 시스템은 상위의 WAN과 하위의 LAN을 연결하는 전력선통신 3상 라우터(100), 3상(R상, S상, T상)의 전기를 각각의 단상으로 분류하는 인덕터 커플러(200) 및 각 단상의 전원에 연결되어 전력선통신 3상 라우터(100)와 컴퓨터 단말기(400) 간의 네트워크 파워패킷 통신을 제공하는 전력선 모뎀(300)을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 전력선통신 3상 라우터(100)는 WAN과 LAN의 2개의 가상 네트워크를 구성하되 WAN은 상위망으로 LAN은 하위망으로 구분하여 각각에 부여되는 하드웨어 주소인 MAC을 통해 상위망의 WAN과 하위망의 LAN을 연결하는 것으로, 이 전력선통신 3상 라우터(100)는 3상의 전력선을 위하여 LAN 포트를 다수로 분류하되 분류된 포트별로 구성되는 전력선통신의 모뎀에 하드웨어 주소 설정을 위한 MAC에 의해 분류되는 파워라인 로컬 네트워크 파워패킷 즉, 전력선통신 신호를 3상의 각 단상으로 송출하는 기능을 수행한다.
한편, 본 발명을 구성하는 인덕터 커플러(200)는 환형의 모양을 가지는 구조의 코어(이는 페라이트, 아르니코, 퍼머로이드 등)로 유도밀도가 높은 재료를 사용하여 각 단상의 전력선 내의 동선에 전력선통신 3상 라우터(100)로부터 송출되는 전력선통신 신호를 유기시키는 기능을 수행한다.
도 2 는 본 발명에 따른 전력선통신 3상 라우터 시스템의 전력선통신 3상 라우터를 보인 회로 구성도이다.
도 2 에 도시된 바와 같이 전력선통신 3상 라우터(100)는 라우터 블록(110), 전력선모뎀 블록(120) 및 전원블록(130)을 포함하여 구성될 수 있다.
전술한 바와 같은 전력선통신 3상 라우터(100)의 구성에서 라우터 블록(110)은 WAN 연결부(111), LAN 연결부(112), MCU 스위치(113), EEPROM(114) 및 SDRAM(115)을 포함하여 상위망의 WAN과 하위망의 LAN을 연결하는 라우팅기술과 PHY를 스위칭하는 라우터 기능을 수행한다. 이와 같은 라우터 블록(110)에는 2개의 가상 LAN에 대하여 각 LAN에 부여되는 MAC을 통해 상위망의 WAN과 하위망의 LAN이 라우팅되도록 하며, WAN 연결부(111)에는 광역망인 WAN이 LAN 연결부(112)에는 전력선 상의 모뎀과 통신을 위한 LAN 포트에 전력선모뎀 블록(120)이 연결된다.
그리고, 전력선통신 3상 라우터(100)를 구성하는 라우터 블록(110)에서 LAN 연결부(112)는 4개의 스위칭 포트(112a∼112d)로 구성되며, 이 중 3개의 포트(112a∼112c)는 후술되는 전력선모뎀 블록(120)에 접속되고, 나머지 하나의 포트(112d)는 본 발명을 실실하기 위해 제공되는 응용프로그램에 의해 네트워크 네임을 바꾸고 저장할 수 있는 세팅 포트의 기능을 수행한다.
한편, 전력선통신 3상 라우터(100)를 구성하는 전력선모뎀 블록(120)은 전력선 상에서 통신이 되도록 캐리어주파수의 변조·복조를 수행하는 것으로, 이는 디지털신호를 전력선에 실어주기 위한 PHY 기술로 OFDM(Orthognal Frequency Division Multiplex), DMT(Discrete Multi Tone) 등의 모듈레이션 방식을 이용하되 하드웨어 주소(MAC : Media Access Control)와 병행하여 통신이 이루어지도록 한다. 이때, 전력선모뎀 블록(120)은 3개의 모뎀부(121∼123)를 포함하여 각 모뎀이 PHY-MAC을 가지고 있어 해당 MAC에 네트워크를 분류할 수 있는 주소를 수록하도록 한다. 이는 전력선 상에서 각각 다른 네트워크로 분류 사용하기 위함이다.
아울러, 본 발명의 전력선통신 3상 라우터(100)를 구성하는 전력선모뎀 블록(120)의 각 모뎀부(121∼123)는 매칭트랜스(124∼126)를 구성하는데, 이러한 매칭트랜스(124∼126)를 통해 해당 모뎀부(121∼123)가 포함된 네트워크 파워패킷이 3상의 전력선으로 송출되도록 하며, 상호 모뎀부(121∼123) 간의 통신 또한 수행되도록 한다.
다음으로, 전술한 바와 같은 구성을 갖는 전력선통신 3상 라우터 시스템의 동작에 대해 자세히 살펴보도록 한다.
일반적으로 전봇대 또는 집단설비의 전원 공급은 중전압(M/V)의 229,000V를 사용전압인 220V의 단상으로 수용가에 수전하기 위해 전압 강하용 트랜스(변압기)를 이용하여 3상의 380V/60Hz로 전압 강하된 통상 R상, S상, T상과 중성점인 N상 방식의 3상 4선식으로 공급된다. 그리고, 각 상에 전류를 골고루 배전하기 위하여 배전반이 설치된 일정 위치까지 4선이 유입되어 적산전력계를 통해 220V의 단상으로 수용가의 가정에서 N상과 R상, S상, T상 중 하나의 220V 단상을 공급받게 된다.
이에, 본 발명은 3상이 한 개소에 위치한 분전함 근처 즉, 변압기 하단에 전력선통신 3상 라우터(100)를 구성시켜 적게는 30가구 많게는 200가구 이상이 사용되는 시설물에 대하여 전력선을 이용한 고속전력선통신을 전화나 전용선 등의 광역망으로 연결하도록 할 수 있다.
전술한 바를 위해 전력선통신 3상 라우터(100)는 분전함 근처에서 2개의 가상랜으로 연결되어 상위망으로는 WAN을 하위망으로는 LAN을 구분 사용하되 LAN에 구성되는 4개의 포트(112a∼112d) 중 3개의 포트(112a∼112c)가 전력선모뎀 블록(120)에 의해 각각 서로 다른 가상 네트워크로 분류되도록 하여 각 가상 네트워크의 파워패킷이 매칭트랜스(124∼126)와 인덕터 타입의 커플러(이하, 인덕터 커플러 : 200)를 통해 220V 3상의 각 단상에 실리도록 한다.
여기서, 전력선통신 3상 라우터(100)는 통신 손실이 적은 동축케이블을 이용하되 각 매칭트랜스(124∼~126)가 인덕터 커플러(200)에 연결되도록 하여 각 단상 의 전력선에 네트워크 파워패킷이 유도되도록 하는데, 인덕터 커플러(200)는 환형의 모양을 가지는 구조의 코어(이는 페라이트, 아르니코, 퍼머로이드 등)로 유도밀도가 높은 재료를 사용한다. 즉, 인덕터 커플러(200)는 전선 내의 동선에 전력선통신 신호가 유기되도록 1∼2회 권선된 코어로 환형 내측에 전력선을 통과시킴으로써 매칭트랜스(124∼126)를 통해 전달되는 네트워크 파워패킷이 유도에 의한 신호유입으로 전력선에 실리도록 하는 것이다.
전술한 바와 같은 인덕터 커플러(200)는 설치의 용이성을 제공하기 위하여 환형의 코어를 반으로 절개한 구성으로 이루어지는 한편 외부는 플라스틱 등과 같은 절연성을 갖는 구성으로 이루어진다. 또한, 인덕터 커플러(200)는 탄성이 있는 재료를 이용한 클립 형태의 환형으로 이루어진 외형을 갖고 있으며, 설치시 삽입 전 클립을 벌려 기존의 전력선에 별도의 가공이나 취부가 없이 환형의 코어 내측에 전선을 통과시킨 후, 이를 다시 클립에 의해 환형 형태로 절단된 코어가 링 모양으로 형성되도록 구성되어진다.
도 3 은 본 발명에 따른 전력선통신 3상 라우터 시스템에서 인덕터 커플러의 설치 방법을 보인 사시 구성도이다.
도 3 에 도시된 바와 같이 인덕터 커플러(200)를 사용하는 경우 전력선통신 3상 라우터(100)로부터 송출되는 네트워크 파워패킷은 전선의 절단없이 전력선의 각 단상에 유도될 수 있다.
이에, 가정에 공급되는 전선은 인덕터 커플러(200)에 의해 네트워크 파워패킷이 포함된 2선의 단상전기가 가설된 전력선을 통해 수전된다. 이후, 가정 또는 사무실에서 전력선을 통해 인터넷 등의 통신을 수행하고자 할 경우 공급된 전력선에 통신을 위한 전력선 모뎀(이하, 통칭하여 가정용 전력선 모뎀)을 연결하여 인덕터 커플러(200)로부터 제공된 네트워크 파워패킷이 가정용 전력선 모뎀 내부 MAC/PHY에서 설정된 파워라인 네트워크에 접속되도록 한다.
도 4 는 본 발명에 다른 전력선통신 3상 라우터 시스템의 가정용 전력선 모뎀을 보인 회로 구성도이다.
도 4 에 도시된 바와 같이 가정용 전력선 모뎀(300)은 전력선통신 3상 라우터(100)의 각 전력선 모뎀부(121∼123)와 동일한 구성으로 이루어지되 매칭트랜스(310), 라인 드라이브, AFE 및 PHY-MAC을 포함하며, 3상에서 분기된 단상의 전력선으로부터 유입되는 전력선통신 신호가 본 발명을 실시하기 위해 제공되는 응용프로그램에 의해 상태가 양호한 네트워크 네임을 찾아 이를 설정하고, 변조·복조 기능에 의해 디지털 신호가 RJ45 포트(320)를 통해 컴퓨터 단말기(400) 간에 제공되도록 하는 기능을 수행한다.
한편, 전술한 바와 같은 가정용 전력선 모뎀(300)은 전력선통신 신호를 하나의 컴퓨터 단말기(400)에만 제공하는 것이 아니라, PHY의 스위칭 기술을 활용하여 다수의 LAN 연결부(112)를 통한 다수의 컴퓨터 단말기(400)를 전력선통신 기술로 제공되는 파워라인 네트워크에 연결시킬 수 있다.
도 5 는 본 발명에 따른 전력선통신 3상 라우터 시스템의 확장형 가정용 전력선 모뎀을 보인 회로 구성도이다.
도 5 에 도시된 바와 같이 가정용 전력선 모뎀(300)은 전력선통신 3상 라우 터(100)에 포함된 라우터 블록(330)을 더 포함하여 전력선 모뎀(300)으로부터 다수의 컴퓨터 단말기(400)가 연결되도록 라우터 블록(330)의 PHY 스위칭 기술에 의해 새로운 별개의 네트워크 LAN 포트(이더넷 포트)인 RJ45 포트(320)에 접속되도록 할 수 있다.
이는, 각 가정에 가설된 전력선은 R상, S상, T상의 3상으로 분류된 N상을 포함한 단상으로 수전되는 같은 상에 위치한 별개의 수용가와 같은 선로에 위치한 별개의 전력선 모뎀(300)이 설치되면 같은 네트워크로 컴퓨터 단말기(400)에서 운용되는 윈도우 등 프로그램에서 나의 네트워크 환경에 표기되고, 또한 접근이 용이하여 각 가정을 별개로 보호하여야 하는 프라이버시가 노출되며, 데이터를 보호할 수 없어 이를 소프트웨어적으로 보호하는 방법이 있으나, 원천적인 차단이 되지 않아 이를 도 5 에서와 같이 구성하면 라우터 블록(330)에서 WAN에 해당되는 MAC이 전력선통신 3상 라우터(100)에서 제공된 전력선모뎀 블록(120) 내 모뎀의 파워패킷과 전력선을 통해 상호 연결되고 라우터 블록(330)에 의해 하드웨어 및 소프트웨어로 분류된 LAN 포트(이더넷 포트)인 RJ45 포트(320)에 컴퓨터 단말기(400)를 연결 사용하여 각 가정의 프라이버시를 보호할 수 있는 것을 제공하는 효과가 있다.
한편, 일반 가정 또는 사무실 내로 설비되는 전력선 선로는 벽 안 및 건물 내측으로 삽입됨에 따라 사용하고자 하는 전력선 모뎀(300)이 어느 상의 전력선에 연결되어 있는지 파악하기 어려우며, 또한 내부로 삽입된 전력선이 전력선통신 3상 라우터(100) 내에서 최상의 전력선 모뎀부(121∼123)의 어떤 네트워크와 연결되어 있는지 여부를 파악하기 어려운 문제점을 가질 수 있다.
하지만, 본 발명의 전력선 모뎀(300)은 본 발명을 실시하기 위해 제공되는 응용프로그램에 의해 컴퓨터 단말기(400)에서 이더넷 포트인 RJ45 포트(320)를 통해 전력선 모뎀(300)이 상위망에 연결된 전력선통신 3상 라우터(100)의 전력선모뎀 블록(120)의 가 PHY와 MAC 중 가장 상태가 양호한(이는 동일선로 상에 위치한 모뎀) 네트워크에 부여된 MAC에 접속하도록 세팅하여 전력선 모뎀(300) 내부의 EEPROM에 기록시키는 것으로, 네트워크를 선택 및 접속하도록 함으로써 연결된 전력선의 상을 파악하여 전력선통신 3상 라우터(100) 내 최상의 전력선 모뎀부(121∼123)와 접속된 네트워크를 선택할 수 있다.
또한, 전력선 모뎀(300)은 전력선통신 3상 라우터(100)에서 모뎀부(121∼123) 간의 통신이 수행되도록 하는 매칭트랜스(124∼126)와 인덕터 커플러(200)에 의하여 물리적으로 별개의 선로 즉, 서로 다른 단상에 연결되어 있는 전력선 모뎀(300) 상호 간의 통신을 수행할 수 있는 특징을 가진다.
전술한 바와 같이 구성 및 동작되는 전력선통신 3상 라우터(100) 시스템에서 일반 가정 또는 사무실 내의 전력선 모뎀(300), 해당 전력선 모뎀(300)과 연결된 컴퓨터 및 전력선통신 3상 라우터(100) 간의 통신은 여타 통신장비가 통상으로 행하는 방법과 동일하여 모든 통신이 하드웨어주소인 MAC과 통신이 이루어진다.
이에, 고속전력선통신이 전력선 모뎀(300)을 통해 인터넷 통신을 하기 위해서는 컴퓨터에 설치된 이더넷 통신용 랜카드(Network Interface Card : NIC)에서 컴퓨터 내부의 응용 소프트웨어(웹브라우저 등)인 OSI 7 Layer Model의 통신 프로토콜에 의한 통신 패킷이 이더넷카드를 통해 전력선통신 모뎀의 이더넷 통신을 위 한 통신단자 즉, RJ45에 전송되나 통상의 이더넷 통신은 유니캐스트(Unicast) 방법으로 통신하도록 되어있어 전송되는 프레임 안에 항상 출발지와 목적지의 주소를 기록한다.
이때, 주소는 예를 들어 한국전력의 홈페이지에 접속코자 할 경우 인터넷 주소 방식의 IP 주소가 있으나 실제 통신에서는 하드웨어 주소인 MAC(Media Access control) 주소를 필요로 한다. 여기서, 상대편 MAC 주소는 실제 통신코자 하는 호스트(Host) 등의 단말장치인 서버의 이더넷카드가 가지고 있는 주소이다.
따라서, 초기 통신시에는 상대 단말기의 MAC 주소를 알 수 없는 관계로 통신기법의 하나인 ARP(Address Resolution Protocol)를 이용하여 상대편 MAC 주소를 알아낸다. 이 ARP가 바로 브로드캐스트로써 동일선로에 설치된 모든 전력선통신장치에 해당 IP를 조회하기 위해 일일이 전송하는 것이다.
전술한 바와 같이 전송된 이더넷 프레임은 동일선로 즉, 동일 단상의 전력선으로 연결된 네트워크에 한국전력의 홈페이지가 운용되는 MAC 주소가 없으므로 전력선에 설치된 모뎀 중에서 전력선통신 3상 라우터(100)와 연결된 전력선모뎀 블록(120)을 통해 라우터 블록(110)의 WAN 포트를 통해 광역망에 접속하여 인터넷 상에 존재하는 도메인 네임 서버(DNS)로부터 한국전력의 홈페이지가 운용되는 이더넷카드의 주소(MAC)를 제공받으며, 이러한 과정을 거쳐 한국전력의 홈페이지가 운용되는 서버의 이더넷카드(이를 통틀어 단말장치 : DTE)로부터 응답되면 그에 따라 전력선 모뎀(300)과 연결된 컴퓨터 단말기(400) 내의 이더넷카드의 MAC 주소를 보내 인터넷 상에서 통신을 수행하게 된다.
한편, 이더넷 프레임은 컴퓨터 등 단말기로부터 이더넷카드를 통해 전력선으로 통신하고자 전력선 모뎀(300)에 디지털 신호가 전달되면 전력선 모뎀(300)이 전력선에 통신신호를 실어 보내기 위해 캐리어주파수를 혼합하고, 전력선에 설치된 전력선 모뎀(300)에서 인지되는 전력선 상의 파워라인 PHY-MAC을 변조하여 전력선에 캐퍼시터 방식이나 인덕터 타입의 접속방식에 의하여 전력선에 실리게 된다. 여기서, 전력선통신은 선로의 하드웨어적 구조에 의해 동일선로에 접속된 모든 전력선 모뎀(300)에 전달되어지나 전달된 캐리어주파수와 데이터는 복조되어 전력선 모뎀(300)이 자신과 같은 네트워크에서 보내온 신호를 추출한 후 자신과 접속된 단말기에 전달되어지도록 하거나 자신과 다른 네트워크로부터 유입된 신호는 무시하도록 한다.
전술한 바와 같은 것은 3상의 전력선에 신호를 실어주는 마스터 역할의 전력선통신 3상 라우터(100)의 전력선모뎀 블록(120)에서와 같이 3상에 3개의 각 모뎀으로 분리된 파워라인 상의 네트워크가 3개 존재하나 사전에 통신상태가 양호한 네트워크로 전송되도록 설정되어 있어 동일 네트워크에서 전송된 이더넷 프레임을 전달받은 전력선 모뎀(300)이 일측에 연결된 라우터 블록(110)의 LAN 포트인 RJ45 포트(320)에 전달되어지고 전달된 이더넷 프레임이 목적지 주소가 자신이 관리하는 주소가 아니므로 이를 상위단으로 라우팅되어 광역망으로 전송되는 것이다.
또한, 전달된 이더넷 프레임이 라우터 블록(110)이 관리하는 LAN 네트워크 주소이면 이를 받은 포트를 제외한 다른 포트로 브로드캐스트 하는 것이고, 이를 받은 전력선모뎀 블록(120)의 모뎀부(121∼123) 중 받은 포트를 제외한 다른 전력 선 모뎀(300)을 통해 앞서 설명한 방법과 같이 전력선에 설치된 인덕터 커플러(200)를 통해 파워패킷이 전력선에 전달되는 것이다.
예를 들어 설명하면, T상에 설치된 카메라의 영상을 R상에 접속된 전력선 모뎀(300)의 컴퓨터로 전송받고자하는 경우에는 컴퓨터로부터 T상의 카메라 하드웨어주소인 MAC을 TCP/IP 프로토콜로 전력선 모뎀(300)의 RJ45 포트(320)에 TCP/IP 프레임으로 전송하도록 하며, 이 신호에 전력선 모뎀(300)에서 전력선 상에서 구분되는 네트워크의 PHY/MAC과 전력선 통신을 위한 캐리어주파수를 혼합하여 전력선에 실어주도록 한다. 이후, 동일 네트워크에서 작동되는 라우터(100) 내의 전력선 모뎀(300)이 전달받아 복조하여 데이터를 전력선통신 3상 라우터(100)의 라우터 블록(110)에 송출하면 해당 라우터는 자신이 관리하는 하단의 주소이므로 신호를 전달받은 포트를 제외한 LAN 포트(RJ45 포트)에 다시 브로드캐스트하며, 이 신호는 전력선통신 3상 라우터(100) 내에서 다른 LNA 포트(RJ45 포트)와 연결된 전력선 모뎀부(121∼123) 및 인덕터 커플러(200)를 통해 전력선에 전달되어진다.
이에, 인덕터 커플러(200)에서는 전력선의 3상에 모두 신호를 실어 보내게 되고, T상에 연결된 카메라와 접속된 전력선 모뎀(300)은 전력선통신 3상 라우터(100)에서 보내는 3개의 네트워크 중 자신과 동일한 네트워크 모뎀으로부터 전달받은 신호를 카메라의 MAC에 전달하여 통신이 이루어지도록 한다. 그리고, 카메라로부터 영상을 전달받고자 하는 컴퓨터는 동일 선로 상에 위치되어 있는 경우에는 전력선 모뎀(300)의 PHY/MAC에 의해 연결되고, 다른 상에 연결되어 있는 경우에는 전술한 바와 같이 각 상을 연결하는 전력선통신 3상 라우터(100)의 전력선모뎀 블 록(120)과 라우터 블록(110)의 스위칭 기술에 의한 브로드캐스트로 연결된다.
전술한 바와 같은 것으로 인해 서로 다른 상에 설치된 전력선 모뎀(300)도 통신을 할 수 있도록 통신 선로를 제공하여 주는 것이다.
다음으로, 전술한 전력선통신 3상 라우터 시스템의 동작을 도면을 참조하여 간단히 살펴보도록 한다.
도 6 은 본 발명에 다른 전력선통신 3상 라우터 시스템에서 동작 흐름도와 본 발명을 실시하기 위해 제공되는 응용프로그램에 의해 네트워크 네임을 전력선 모뎀의 동작을 보인 흐름도이다.
도 6 에 도시된 바와 같이 전력선통신 3상 라우터 시스템은 먼저, WAN과 LAN으로 구분되는 2개의 가상 네트워크를 구성한 후(S101), 스위칭과 라우팅 기술로 WAN과 LAN이 연결되도록 한다(S102).
그리고, 전력선통신 3상 라우터 시스템은 LAN을 3상 4선식 전력선의 각 상에 대응되는 포트 수로 분류하고(S103), 분류된 포트별로 구성되는 로컬 네트워크 파워패킷이 3상의 각 단상으로 송출되도록 한다(S104).
이후, 전력선통신 3상 라우터 시스템은 환형 모양의 구조를 가지는 다수의 인덕터 커플러(200)를 이용하여 각 인덕터 커플러(200) 환형 내측에 각 단상의 전력선을 통과시킴으로써 전력선 내 동선에 전력선통신 3상 라우터(100)로부터 송출되는 네트워크 파워패킷이 유도에 의한 신호유입으로 실리도록 한다(S105).
한편, 전력선통신 3상 라우터 시스템은 전력선 상에서 네트워크를 3개로 분류하기 위해 라우터 블록(110)의 일측에 위치한 LAN 포트인 스위칭 포트(112a∼ 112d) 중 112d의 스위칭 포트에 연결하여 컴퓨터 등 단말기에서 본 발명을 실시하기 위해 제공되는 응용프로그램에 의해 전력선통신 3상 라우터(100) 내의 전력선모뎀 블록(120)의 PHY/MAC에 각각의 네트워크 네임을 지정, 이를 PHY/MAC과 연결된 메모리장치(EEPROM)에 각각 저장하여 세팅하고, 이후 각 상에 설치된 가입자용 모뎀이 최적의 파워패킷과 연결되는 네트워크 네임으로 단말기에 설치된 전력선 모뎀(300)에도 앞서와 같은 방식으로 저장하여 전력선통신 3상 라우터(100)의 전력선모뎀 블록(120)의 모뎀과 전력의 공급을 위채 기 설치 사용 중인 전력선을 이용한 통신을 하는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 치환이나 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 당업자에게 있어 명백할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 고속전력선통신에 있어서 3상의 전기선로에 네트워크 파워패킷이 전송되도록 하는 전력선통신 3상 라우터 시스템을 보인 회로 구성도.
도 2 는 본 발명에 따른 전력선통신 3상 라우터 시스템의 전력선통신 3상 라우터를 보인 회로 구성도.
도 3 은 본 발명에 따른 전력선통신 3상 라우터 시스템에서 인덕터 커플러의 설치 방법을 보인 사시 구성도.
도 4 는 본 발명에 다른 전력선통신 3상 라우터 시스템의 가정용 전력선 모뎀을 보인 회로 구성도.
도 5 는 본 발명에 따른 전력선통신 3상 라우터 시스템의 확장형 가정용 전력선 모뎀을 보인 회로 구성도.
도 6 은 본 발명에 다른 전력선통신 3상 라우터 시스템에서 동작 흐름도와 본 발명을 실시하기 위해 제공되는 응용프로그램에 의해 네트워크 네임을 전력선 모뎀의 동작을 보인 흐름도.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
100. 전력선통신 3상 라우터 110. 라우터 블록
111. WAN 연결부 112. LAN 연결부
113. MCU 스위치 114. EEPROM
115. SDRAM 120. 전력선모뎀 블록
121∼123. 모뎀부 124∼126. 매칭트랜스
130. 전원블록 200. 인덕터 커플러
300. 가정용 전력선 모뎀 400. 컴퓨터 단말기

Claims (11)

  1. 전력선에 모뎀을 연결하여 인터넷 통신을 할 수 있도록 하는 전력선통신(Power Line Communication Network : PLC)용 라우터 시스템에 있어서,
    WAN과 LAN의 2개 가상 네트워크를 구성하여 스위칭과 라우팅기법을 통해 상기 WAN과 LAN을 연결하되 상기 LAN이 3상 4선식 전력선의 각 상에 대응되는 수의 포트로 분류되도록 하여 상기 분류된 포트별로 구성되는 로컬 네트워크 파워패킷을 상기 3상의 각 단상으로 송출하는 전력선통신 3상 라우터; 및
    환형 모양의 구조를 가지는 코어로 이루어져 환형 내측에 상기 각 단상의 전력선을 통과시킴으로써 전력선 내 동선에 상기 전력선통신 3상 라우터로부터 송출되는 네트워크 파워패킷이 유도에 의한 신호유입으로 실리도록 하는 인덕터 커플러를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선통신 3상 라우터 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전력선통신 3상 라우터는 상기 WAN과 LAN을 연결하여 상기 3상에 대응되는 상기 LAN 포트에 대한 라우팅기술과 PHY를 스위칭하는 라우터 블록; 및
    상기 전력선 상에서 통신이 되도록 캐리어주파수의 변조·복조를 수행하되 상기 3상에 대응되는 상기 LAN 포트와 연결된 PHY를 전력선 모뎀에서 각각의 MAC에 네트워크를 분류할 수 있는 네임을 수록하여 분류된 네트워크의 파워패킷이 3상의 전력선으로 송출되도록 하는 전력선모뎀 블록으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전 력선통신 3상 라우터 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 전력선모뎀 블록은 상기 분류되는 각 네트워크의 회로 하단에 매칭트랜스가 구성되어지되 상기 매칭트랜스를 통해 해당 네트워크 파워패킷이 상기 3상의 전력선으로 송출되도록 하여 네트워크 상호 간의 통신이 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 전력선통신 3상 라우터 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 라우터 블록은 LAN에 대하여 상기 3상에 대응되는 3개의 스위칭 포트와 연결된 전력선 모뎀이 각각의 상에 설치된 모뎀과 통신할 수 있도록 응용프로그램에 의해 네트워크 네임이 별개로 구성되어 상기 각 로컬 네트워크를 바꾸고 저장하는 하나의 세팅 포트로 구성된 것을 특징으로 하는 전력선통신 3상 라우터 시스템.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 인덕터 커플러는 설치의 용이성을 제공하기 위하여 환형의 코어는 반으로 절개된 구성으로 이루어지는 한편 외부는 절연성을 갖는 구성으로 이루어지고, 그 전체적인 형태는 탄성이 있는 재료를 이용한 클립 형태의 환형으로 이루어진 외형으로 이루어지며, 설치시 삽입 전에 클립을 벌려 기존의 전력선에 별도의 가공이나 취부가 없이 환형의 코어 내측에 전선을 통과시켜 이를 다시 클립에 의해 환형 형태로 절단된 코어가 링 모양으로 형성되도록 이루어진 것을 특징으로 하는 전력선통신 3상 라우터 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 전력선통신 라우터 시스템에는 가정 또는 사무실에 취부되어 상기 인덕터 커플러에 의해 네트워크 파워패킷이 포함된 2선의 단상 전기가 가설된 전력선을 통해 수전되는 경우 임의의 단말기가 상기 가설된 전력선을 통해 인터넷 통신을 수행하도록 하는 전력선 모뎀이 더 구성된 것을 특징으로 하는 전력선통신 3상 라우터 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 전력선 모뎀은 상기 라우터 블록의 LAN 포트에 연결되어 각 상에 파워패킷을 실어주는 전력선모뎀 블록으로부터 전달된 파워패킷 중 상태가 제일 양호한 네트워크 네임으로 선택 및 전속시키기 위해 상기 응용프로그램에 의해 네트워크 네임을 변경할 수 있도록 구성되어지되 연결된 전력선의 상을 파악하여 상기 전력선통신 3상 라우터 내 최상의 네트워크를 선택하는 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전력선통신 3상 라우터 시스템.
  8. 제 6 항에 있어서, 상기 전력선 모뎀은 상기 전력선통신 3상 라우터에서 각각의 네트워크 상호 간에 통신이 수행되도록 하는 매칭트랜스에 의하여 물리적으로 별개의 선로인 서로 다른 단상에 취부되더라도 상호 간의 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 전력선통신 3상 라우터 시스템.
  9. 전력선에 모뎀을 연결하여 인터넷 통신을 할 수 있도록 하는 전력선통 신(Power Line Communication Network : PLC)용 라우터 시스템을 이용한 파워패킷 전송 방법에 있어서,
    (a) WAN과 LAN으로 구분된 가상의 2개의 네트워크를 구비한 전력선통신 3상 라우터의 WAN은 상위망으로 LAN은 하위망으로 구분되는 각각의 하드웨어 주소인 MAC으로 WAN과 LAN을 연결하는 단계;
    (b) 상기 전력선통신 3상 라우터의 LAN을 3상 4선식 전력선의 각 상에 대응되는 포트 수로 분류하여 분류된 포트별로 구성되는 전력선통신(PLC) 상의 로컬 네트워크를 위한 하드웨어 주소인 MAC과 네트워크 파워패킷을 대응되는 인덕터 커플러를 통해 3상의 각 단상으로 송출하는 단계; 및
    (c) 상기 각 인덕터 커플러의 환형 내측에 각 단상의 전력선을 통과시켜 전력선 내 동선에 상기 전력선통신 3상 라우터로부터 송출되는 상기 MAC과 네트워크 파워패킷이 유도에 의한 신호유입으로 실리도록 하는 단계를 포함한 구성으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전력선통신 3상 라우터 시스템의 파워패킷 전송 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 서로 다른 단상과 연결되는 각 네트워크 상호 간에 통신이 수행되도록 하는 단계가 더 구성된 것을 특징으로 하는 전력선통신 3상 라우터 시스템의 파워패킷 전송 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 인덕터 커플러에 의해 네트워크 파워패킷이 포함된 2선의 단상 전기가 가정 또는 사무실에 가설된 전력선을 통해 수전 되는 경우 임의의 단말기가 상기 2선 단상의 전력선을 통해 인터넷 통신을 수행하도록 하는 단계가 더 구성된 것을 특징으로 하는 전력선통신 3상 라우터 시스템의 파워패킷 전송 방법.
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