KR101174133B1 - 전력선 통신 액세스 포인트, 이를 이용한 전력선 통신분전반, 및 이를 이용한 전력선 통신 시스템 - Google Patents

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Abstract

PLC 시스템에서 인프라스트럭처 방식을 구현하기 위한 전력선 통신 액세스 포인트, 이를 이용한 전력선 통신 분전반, 및 이를 이용한 전력선 통신 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 전력선 통신 액세스 포인트는, 내부 전력선 중의 하나와 연결되어 상기 내부 전력선으로부터의 전력 신호를 차단하고 데이터 신호를 통과시키는 하나 이상의 고역 통과 필터; 상기 데이터 신호를 각각 처리하며, 각각의 내부 전력선에 대응하는 서브넷의 채널 할당을 처리하는 하나 이상의 베이스밴드 처리부; 및 상기 데이터 신호를 분석하여 상기 데이터 신호가 전달되어야 할 내부 전력선을 결정하고, 상기 데이터 신호를 상기 결정된 내부 전력선에 연결된 베이스밴드 처리부로 전달하는 신호 중계부를 포함한다. PLC 통신에서 인프라스트럭처 방식(infrastructure mode)를 채택함에 의해, PLC 신호가 분전반(cabinet panel)을 지날 때 감쇄가 생기지 않으며, 전력선을 통하여 PLC 신호가 외부로 유출되지 않고, 서로 다른 채널들 사이의 잡음(noise) 유입 문제도 해결되므로, 서브넷마다 채널의 할당을 독립적으로 할 수 있어, PLC 통신에서의 사용 효율을 높일 수 있다. 또한 PLC 홈 네트워크 상의 기기와 외부 네트워크 상의 기기를 서로 연결하는 것이 용이하게 된다.

Description

전력선 통신 액세스 포인트, 이를 이용한 전력선 통신 분전반, 및 이를 이용한 전력선 통신 시스템{Power line communication access point, PLC cabinet panel using the same, and PLC system using the PLC access point}
도 1은 가정 내에서의 전력선과 가전 기기를 나타낸 전기 배선도이다.
도 2는 도 1의 배선 구조를 논리적으로 나타낸 논리 배선도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전력선 통신 액세스 포인트, 전력선 통신 분전반, 및 전력선 통신 시스템의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
11, 12, 13, ... , 1n: 내부 전력선
200: PLC 분전반
210: 전력선 통신 액세스 포인트(PLC AP)
221, 222, ... , 22n: 고역 통과 필터(HPF)
230: 신호 중계부
241, 242, ... , 24n: 저역 통과 필터(LPF)
251, 252, ... , 25n: 베이스밴드 처리부
261, 262, ... , 26n: 스위치
300: 외부 전력선
본 발명은 전력선 통신(power line communication: PLC)에 관한 것으로서, 특히 홈 네트워크를 위한 전력선 통신 액세스 포인트, 이를 사용하는 전력선 통신 분전반, 및 이를 이용한 전력선 통신 시스템에 관한 것이다.
홈 네트워크를 위한 전력선 통신 시스템에서는 애드 혹 방식(ad hoc mode)이 사용되고 있다. 애드 혹 방식이란 개개의 PLC 모뎀(modem)들이 CSMA/CA(Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoid)를 사용하여 채널(channel)의 사용을 조절하는 방식이다.
애드 혹 방식에서 PLC 모뎀은 채널의 사용 유무를 계속 확인(check)하면서, 채널이 비어있는 시간에 자신의 신호를 전송한다. 다른 PLC 모뎀이 채널을 사용하고 있다면, 다른 PLC 모뎀의 사용이 끝나기를 기다린다. 다른 PLC 모뎀의 사용이 종료된 후, 다시 백오프 시간(backoff time)이라는 일정 시간을 기다린 후, 그때까지 다른 PLC 모뎀에서의 프리앰블(preamble) 신호가 없다면, 자신의 프리앰블 신호를 채널에 보낸다. 프리앰블 신호의 전송 후에는 헤더 신호를 전송하는데, 헤더에는 얼마 동안 채널을 사용할 것인가에 대한 정보가 들어 있으므로, 다른 PLC 모뎀들은 채널이 언제 사용 가능한지를 예상할 수 있다.
이러한 애드 혹 방식은 PLC 신호가 분전반(cabinet panel)을 지날 때 감쇄가 생기며, 전력선을 통하여 PLC 신호가 외부로 유출될 수 있다는 문제점이 있다. 또 한 다른 채널로부터의 잡음(noise)이 유입될 수 있다는 문제점도 가지고 있다.
따라서 이러한 문제점을 해결하기 위해 인프라스트럭처 방식(infrastructure mode)을 이용한 PLC 시스템이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, PLC 시스템에서 인프라스트럭처 방식을 구현하기 위해 필요한 전력선 통신 액세스 포인트(PLC access point)를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 전력선 통신 액세스 포인트를 이용한 전력선 통신 분전반(PLC cabinet panel)을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 상기 전력선 통신 액세스 포인트를 이용한 전력선 통신 시스템(PLC system)을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 전력선 통신 액세스 포인트는, 내부 전력선 중의 하나와 연결되어 상기 내부 전력선으로부터의 전력 신호를 차단하고 데이터 신호를 통과시키는 하나 이상의 고역 통과 필터; 상기 데이터 신호를 각각 처리하며, 각각의 내부 전력선에 대응하는 서브넷의 채널 할당을 처리하는 하나 이상의 베이스밴드 처리부; 및 상기 데이터 신호를 분석하여 상기 데이터 신호가 전달되어야 할 내부 전력선을 결정하고, 상기 데이터 신호를 상기 결정된 내부 전력선에 연결된 베이스밴드 처리부로 전달하는 신호 중계부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 전력선 통신 분전반은, 내부 전력선 중의 하나와 외부 전력선 사이에서 데이터 신호의 전달을 차단하고 전력 신호를 전달하는 하나 이상의 저역 통과 필터; 상기 내부 전력선 중의 하나와 연결되어 상기 내부 전력선으로부터의 전력 신호를 차단하고 데이터 신호를 통과시키는 하나 이상의 고역 통과 필터; 상기 데이터 신호를 각각 처리하며, 각각의 내부 전력선에 대응하는 서브넷의 채널 할당을 처리하는 하나 이상의 베이스밴드 처리부; 및 상기 데이터 신호를 분석하여 상기 데이터 신호가 전달되어야 할 내부 전력선을 결정하고, 상기 데이터 신호를 상기 결정된 내부 전력선에 연결된 베이스밴드 처리부로 전달하는 신호 중계부를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 다른 기술적 과제를 이루기 위한 전력선 통신 시스템은, 하나 이상의 내부 전력선과 외부 전력선을 연결하는 분전반(cabinet panel); 상기 내부 전력선 중의 하나와 상기 외부 전력선 사이에서 데이터 신호의 전달을 차단하고 전력 신호를 전달하는 하나 이상의 저역 통과 필터; 상기 내부 전력선 중의 하나와 연결되어 상기 내부 전력선으로부터의 전력 신호를 차단하고 데이터 신호를 통과시키는 하나 이상의 고역 통과 필터; 상기 데이터 신호를 각각 처리하며, 각각의 내부 전력선에 대응하는 서브넷의 채널 할당을 처리하는 하나 이상의 베이스밴드 처리부; 및 상기 데이터 신호를 분석하여 상기 데이터 신호가 전달되어야 할 내부 전력선을 결정하고, 상기 데이터 신호를 상기 결정된 내부 전력선에 연결된 베이스밴드 처리부로 전달하는 신호 중계부를 포함하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전력선 통신 액세스 포인트, 전력선 통신 분전반, 및 전력선 통신 시스템에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 가정 내에서의 전력선과 가전 기기를 나타낸 전기 배선도이다.
도 1을 참조하면, 전력선 통신(PLC)에 사용되는 장치에는 하나 이상의 내부 전력선(11, 12, 13 등), 분전반(200), 및 외부 전력선(300)이 있다.
하나 이상의 내부 전력선(11, 12, 13 등)은 각 방과 거실 등에 배치되어 각각이 하나의 서브 네트워크(sub network), 즉 서브넷(subnet)을 구성한다.
분전반(cabinet panel, 200)은 하나 이상의 내부 전력선(11, 12, 13 등)과 외부 전력선(300)을 연결한다. 분전반(200)에는 여러 개의 스위치가 있고, 각각의 스위치에 내부 전력선(11, 12, 13 등)이 연결되어 있다. 내부 전력선(11, 12, 13 등)은 가정 내의 각 부분을 돌아 다시 분전반(200)으로 연결된다.
도 2는 도 1의 배선 구조를 논리적(logical)으로 나타낸 논리 배선도이다. 도 2를 참조하면, 각각의 내부 전력선(11, 12, 13)은 논리적으로 하나의 서브넷(subnet)을 구성한다.
예를 들어, 내부 전력선(11)은 방 1에 전력을 공급하여 하나의 서브넷을 구성하는데, 내부 전력선(12)는 방 2, 방 3, 및 거실에 전력을 공급하지만 논리적으로는 하나의 서브넷만을 구성하게 된다.
도 3은 본 발명에 따른 전력선 통신 액세스 포인트, 전력선 통신 분전반, 및 전력선 통신 시스템의 일 실시예를 나타낸 도면이다.
액세스 포인트(Access Point: AP)는 무선랜(wireless LAN)에서 사용되는 용어인데, 본 발명에 있어서의 전력선 통신 액세스 포인트(210)는 무선 신호를 내보내지 않고 전력선 통신에 관련된 신호만을 처리한다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 전력선 통신 액세스 포인트(210)는 하나 이상의 고역 통과 필터(high pass filter: HPF)(221 내지 22n), 하나 이상의 베이스밴드(baseband) 처리부(251 내지 25n), 및 신호 중계부(230)를 포함한다.
고역 통과 필터(HPF)(221 내지 22n)는 서브넷에서 발생하여 내부 전력선을 통하여 들어오는 신호들 중에서 저주파의 신호를 차단하고 고주파의 신호를 통과시킨다. 전력선 통신(PLC)에 있어서는, 전력 신호는 저주파(예를 들어 60Hz)의 신호이며, 데이터 신호는 전력 신호보다 높은 주파수를 가진다. 따라서, 고역 통과 필터(HPF)(221 내지 22n)는 전력 신호를 차단하고 데이터 신호를 통과시킨다.
베이스밴드 처리부(251 내지 25n)는 데이터 고역 통과 필터(221 내지 22n)를 통과한 데이터 신호 중의 하나를 각각 처리한다. 또한 베이스밴드 처리부(251 내지 25n)는 각각 하나의 내부 전력선(11 내지 1n)에 대응하는 서브넷의 채널 할당을 처리한다.
중계부(230)는 고역 통과 필터(HPF)(221 내지 22n) 및 베이스밴드 처리부(251 내지 25n)를 통과한 데이터 신호를 분석하여 데이터 신호가 전달되어야 할 목적지 서브넷을 알아낸다. 각각의 서브넷에는 하나의 내부 전력선이 대응하므로, 신호 중계부(230)는 데이터 신호가 전달되어야 할 내부 전력선을 결정할 수 있다. 신호 중계부(230)는 데이터 신호를 결정된 내부 전력선에 연결된 베이스밴드 처리부로 전달한다.
전력선 통신 액세스 포인트(210)는 분전반(cabinet panel)(200) 내에 위치하는 것이 바람직하다.
분전반(200)은 내부 전력선(11 내지 1n)과 외부 전력선(300)을 연결한다. 내부 전력선(11 내지 1n)과 외부 전력선(300) 사이에는 스위치(261 내지 26n)가 있어서 각각의 내부 전력선과 외부 전력선 사이의 연결을 열고 닫는다. 스위치(261 내지 26n) 앞에는 저역 통과 필터(Low Pass Filter: LPF)(241 내지 24n)를 둔다.
저역 통과 필터(LPF)(241 내지 24n)는 저주파의 신호를 통과시키고 고주파의 신호를 차단한다. 언급한 바와 같이, 전력선 통신(PLC)에 있어서는, 전력 신호가 저주파 신호이며, 데이터 신호가 고주파 신호이다. 따라서, 저역 통과 필터(LPF)(241 내지24n)는 전력 신호를 통과시키고 데이터 신호의 전달을 차단한다. 이를 통해 내부 전력선(11 내지 1n)과 외부 전력선(300) 사이에서는 전력 신호만이 전달되며 데이터 신호는 전달되지 않는다. 따라서, PLC 데이터 신호는 다른 서브넷이나 외부로 직접 전달되지 않는다.
본 발명에 따른 전력선 통신(PLC) 시스템의 동작을 더 자세히 살펴보면 다음과 같다. 우선 각각의 PLC 모뎀들은 전선에 연결될 때 서브넷에 접속하게 된다. PLC 모뎀들은 서브넷에 접속할 때 자신의 존재를 PLC AP(210)에게 알린다. PLC AP(210)는 서브넷마다의 모뎀을 관리하며, 서브넷마다의 채널(channel) 할당 등을 담당한다. 모뎀은 다른 모뎀에게 데이터를 보내고자 할 때, 이 데이터를 PLC AP(210)로 전달한다.
PLC AP(210)는 살펴본 바와 같이 고역 통과 필터(221 내지 22n), 베이스밴드 처리부(251 내지 25n), 및 신호 중계부(230)의 동작에 의해 데이터가 전달될 수신 모뎀이 연결된 서브넷을 결정하고 데이터 신호를 당해 서브넷에 연결된 내부 전력 선으로 전달한다. 이때 송신 모뎀과 수신 모뎀이 연결된 서브넷이 동일한 서브넷이거나 다른 서브넷이거나 동일한 동작을 한다. PLC AP(210)는 모뎀이 어느 서브넷에 연결되어 있는지를 알기 때문에, 서브넷으로 들어온 데이터 신호를 같은 서브넷으로 보낼지 다른 서브넷으로 보낼지를 결정할 수 있다.
본 발명에 따른 전력선 통신(PLC) 시스템에 있어서는, 각각의 서브넷이 전기적으로 연결되어 있지 않게 된다. 따라서 개개의 서브넷에서의 채널 할당은 서브넷마다 독립적으로 이루어진다. 즉 서브넷 1에 연결된 PLC 모뎀과 서브넷 2에 연결된 PLC 모뎀은 동시에 신호를 보낼 수 있다. 서브넷 1과 서브넷 2는 각각 저역 통과 필터(LPF)(241 및 242)에 연결되어 있어 PLC 신호가 서로 유입되지 않는다. 데이터 신호는 PLC AP(210)를 통해서만 다른 서브넷으로 전달되기 때문이다. PLC AP(210)는 서브넷 1의 송신 모뎀에 서브넷 1의 채널을 할당하면서 동시에 서브넷 2의 송신 모뎀에 서브넷 2의 채널을 할당하면 된다. 또한 PLC 모뎀으로부터의 데이터가 외부 네트워크(예를 들어 이더넷)로의 전달이면, PLC AP(210)는 데이터 신호를 외부 네트워크로 전달한다.
살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 전력선 통신(PLC) 시스템에 있어서는, 각각의 서브넷에서 발생한 데이터 신호는 외부로 전달되지 않는다. 또한 다른 서브넷으로 전달할 데이터 신호는 PLC AP(210)를 통해서만 전달된다. 따라서, 애드 혹 모드에서 발생할 수 있는 문제점, 즉 PLC 신호가 분전반을 지날 때 감쇄가 발생하거나, 전력선 통신(PLC) 신호의 외부 유출, 서로 다른 서브넷 사이의 잡음 유입 등을 방지할 수 있다. 또한 서브넷마다 채널의 할당을 독립적으로 할 수 있으므로 채널 의 사용 효율을 높일 수 있다. 또한 가정 내의 기기와 외부 네트워크를 연결하는 것이 용이하게 된다.
비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.
본 발명에 따른 전력선 통신 액세스 포인트, 전력선 통신 분전반, 및 전력선 통신 시스템에 의하면, PLC 통신에서 인프라스트럭처 방식(infrastructure mode)를 채택함에 의해, PLC 신호가 분전반(cabinet panel)을 지날 때 감쇄가 생기지 않으며, 전력선을 통하여 PLC 신호가 외부로 유출되지 않고, 서로 다른 채널들 사이의 잡음(noise) 유입 문제도 해결되므로, 서브넷마다 채널의 할당을 독립적으로 할 수 있어, PLC 통신에서의 사용 효율을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한 PLC 홈 네트워크 상의 기기와 외부 네트워크 상의 기기를 서로 연결하는 것이 용이하게 되는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 내부 전력선 중의 하나와 연결되어 상기 내부 전력선으로부터의 전력 신호를 차단하고 데이터 신호를 통과시키는 하나 이상의 고역 통과 필터;
    상기 데이터 신호를 각각 처리하며, 각각의 내부 전력선에 대응하는 서브넷의 채널 할당을 처리하는 하나 이상의 베이스밴드 처리부; 및
    상기 데이터 신호를 분석하여 상기 데이터 신호가 전달되어야 할 내부 전력선을 결정하고, 상기 데이터 신호를 상기 결정된 내부 전력선에 연결된 베이스밴드 처리부로 전달하는 신호 중계부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신(power line communication: PLC) 액세스 포인트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전력선 통신 액세스 포인트는,
    상기 내부 전력선과 외부 전력선을 연결하는 분전반(cabinet panel) 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신(PLC) 액세스 포인트.
  3. 내부 전력선 중의 하나와 외부 전력선 사이에서 데이터 신호의 전달을 차단하고 전력 신호를 전달하는 하나 이상의 저역 통과 필터;
    상기 내부 전력선 중의 하나와 연결되어 상기 내부 전력선으로부터의 전력 신호를 차단하고 데이터 신호를 통과시키는 하나 이상의 고역 통과 필터;
    상기 데이터 신호를 각각 처리하며, 각각의 내부 전력선에 대응하는 서브넷 의 채널 할당을 처리하는 하나 이상의 베이스밴드 처리부; 및
    상기 데이터 신호를 분석하여 상기 데이터 신호가 전달되어야 할 내부 전력선을 결정하고, 상기 데이터 신호를 상기 결정된 내부 전력선에 연결된 베이스밴드 처리부로 전달하는 신호 중계부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신(PLC) 분전반(cabinet panel).
  4. 하나 이상의 내부 전력선과 외부 전력선을 연결하는 분전반(cabinet panel);
    상기 내부 전력선 중의 하나와 상기 외부 전력선 사이에서 데이터 신호의 전달을 차단하고 전력 신호를 전달하는 하나 이상의 저역 통과 필터;
    상기 내부 전력선 중의 하나와 연결되어 상기 내부 전력선으로부터의 전력 신호를 차단하고 데이터 신호를 통과시키는 하나 이상의 고역 통과 필터;
    상기 데이터 신호를 각각 처리하며, 각각의 내부 전력선에 대응하는 서브넷의 채널 할당을 처리하는 하나 이상의 베이스밴드 처리부; 및
    상기 데이터 신호를 분석하여 상기 데이터 신호가 전달되어야 할 내부 전력선을 결정하고, 상기 데이터 신호를 상기 결정된 내부 전력선에 연결된 베이스밴드 처리부로 전달하는 신호 중계부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신(PLC) 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 하나 이상의 저역 통과 필터, 상기 하나 이상의 고역 통과 필터, 상기 하나 이상의 베이스밴드 처리부, 및 상기 신호 중계부는 상기 분전반 내에 위치하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신(PLC) 시스템.
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