KR101295226B1 - 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템에 있어서, 이동 노드와, 가시광 통신 송수신부를 통해 다수의 엘이디 조명과 네트워크를 형성하여 통신하며, 상기 네트워크 내 상태를 센싱하여 엘이디 조명을 제어하는 엘이디 조명 통신부 및 상기 엘이디 조명 통신부와 연결되어 전력선 통신을 제공하며, 상기 엘이디 조명 통신부의 전력상태 및 오류 발생 여부를 체크하도록 제어하여 외부로 전송하는 선박 네트워크부를 포함함을 특징으로 한다.

Description

가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템 및 방법{METHOD AND SYSTEM FOR PROVIDING DISASTER COMMUNICATION SERVICE USING VISIBLE LIGHT COMMUNICATION}
본 발명은 선박용 통신 제어에 관한 것으로, LED 조명을 이용하여 가시광 통신을 수행하고, 상기 가시광 통신의 기반이 되는 전력선 통신을 이용하여 선박 내 백업 통신망을 제공하기 위한 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템 및 방법에 관한 것이다.
선박은 여행, 화물 운송, 국가 방위 등 여러 가지 용도로 사용되고 있으며, 이에 따라 여객선, 화물선, 군함 등으로 그 종류를 구분할 수 있다.
선박은 객실, 기관실 등과 같은 선실로 구분되어 있으며, 일반적으로 주기관, 보조기관, 추진축, 추진기, 프로펠러, 엔진, 모터 기어 등과 같은 여러 가지 기계 장치 및 전기, 전자 장치를 이용하여 운행하기 되며 이들은 전력제어를 필요로 한다.
이러한 선박에서 소비하는 에너지 중 조명 시스템이 차지하는 비중이 전체 전력의 약 10% 가량으로 추정되며 현재 선박용 조명 시스템은 백열등, 형광등, 할로겐 등으로 구성되어 있으며 이러한 조명 시스템은 자연광에 의한 충분한 조도가 유지됨에도 조도 제어가 되질 않아 에너지 효율 면에서 불필요한 에너지를 낭비하는 문제가 발생한다.
또한, 선박에서 구현되는 통신 시스템이 복잡해지고, 통신 시스템의 중량이 증가함에 따라 선박의 대형화, 고속화를 어렵게 하는 문제점 또한 존재한다.
따라서 본 발명은 선박 내 구비된 LED 조명을 이용하여 선박 내 모든 격실에서 주변의 LED 조명들 및 단말들과 가시광 통신을 수행하고, 선박의 고효율 LED 조명에 설치된 센서를 통해 주변환경 변화를 감지하여 조도를 제어할 뿐만 아니라 전원을 공급하는 전력선 통신망을 백업 통신망으로 구축하여 유사 시 활용하기 위한 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 견지에 따르면, 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템에 있어서, 이동 노드와, 가시광 통신 송수신부를 통해 다수의 엘이디 조명과 네트워크를 형성하여 통신하며, 상기 네트워크 내 상태를 센싱하여 엘이디 조명을 제어하는 엘이디 조명 통신부 및 상기 엘이디 조명 통신부와 연결되어 전력선 통신을 제공하며, 상기 엘이디 조명 통신부의 전력상태 및 오류 발생 여부를 체크하도록 제어하여 외부로 전송하는 선박 네트워크부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 견지에 따르면, 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 방법에 있어서, 외부로 연결된 전력선을 통해 전력선 통신을 제공받는 과정과, 가시광 통신 서비스 요청을 수신하면, 가시광 통신 송수신부를 통해 다수의 엘이디 조명과 네트워크를 형성하여 교신하는 과정과, 상기 형성된 네트워크 내 엘이디 조명에 대한 상태를 센싱하여 상기 엘이디 조명을 제어하는 과정과, 상기 가시광 통신을 통해 형성된 네트워크 내 다수의 엘이디 조명과 교신하며, 실시간 전력 상태 및 오류 발생 여부를 판단하는 과정과, 상기 판단 결과에 따라 상기 다수의 엘이디 조명 상태정보를 외부로 브로드케스팅하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
본 발명은 선박 내 LED 조명을 이용한 가시광 통신 수행을 통해 에너지를 절감하고, 사용자 혹은 주변 환경에 적응적으로 LED 조명을 제어할 뿐만 아니라, 상기 가시광 통신이 가능하도록 전원을 공급하는 전력선 통신망을 백업 통신망으로 구축하여 유사 시 선박 내 통신망으로 활용함으로써 가시광 통신망의 사용이 어려울 경우, 전력선 통신망을 이용하여 지속적으로 원활한 통신이 이루어지도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 시스템의 전체적인 개략도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 시스템의 관한 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 시스템에서 전력선 통신부에 관한 상세 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 시스템에서 LED 소자 발광부에 관한 상세 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 방법에 관한 흐름도.
이하 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이나 혹은 변경이 이루어질 수 있음은 이 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다.
본 발명은 선박에서의 가시광 통신(Visible Light Communication)을 이용한 재난 통신 서비스 제공에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선박 내 구비된 LED 조명을 이용하여 선박 내 모든 격실에서 주변의 LED 조명들 및 단말들과 가시광 통신을 수행하고, 선박의 고효율 LED 조명 예컨대, LED Flood Light에 설치된 센서를 통해 주변환경 변화를 감지하여 조도를 제어할 뿐만 아니라 상기 가시광 통신이 가능하도록 전원을 공급하는 전력선 통신망을 백업(Backup) 통신망으로 구축하여 유사 시 활용함으로써 선박 내 가시광 통신망의 사용이 어려울 경우, 전력선 통신망을 이용하여 지속적으로 원활한 통신이 이루어지도록 할 뿐만 아니라, 상기 선박 내 LED 조명을 이용한 가시광 통신 수행을 통해 에너지를 절감하고, 사용자 혹은 주변 환경에 적응적으로 LED 조명의 조도를 제어하고자 하는 기술을 제공하고자 한다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 이동 노드는 디지털 방송 단말기, 개인 정보 단말기(PDA, Personal Digital Assistant), 스마트 폰(Smart Phone), 태블릿(Tablet) PC, 아이패드(Ipad), 3G 단말기 예를 들면 IMT-2000(International Mobile Telecommunication 2000)단말기, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access)단말기, GSM/GPRS(Global System For Mobile Communication Packet Radio Service) 및 UMTS(Universal Mobile Telecommunication Service) 단말기 등과 같은 모든 정보통신기기 및 멀티미디어 기기 등이 포함될 수 있다. 그러나, 본 명세서에서 기재된 실시예에 따른 구성은 휴대단말기에만 적용 가능한 경우를 제외하면, 디지털 TV, 데스크탑 컴퓨터 등과 같은 고정 단말기에도 적용될 수도 있음을 본 기술분야의 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.
이하, 후술되는 본 발명에서는 선박 내 네트워크 통신을 본 발명이 실시될 수 있는 예를 들어 설명하지만, 이에 한정하지 않고 무선 통신이 가능한 LED 조명을 통해 다양한 곳에 용이하게 적용이 가능함을 전제로 하는 바이다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템에 관해 도 1을 참조하여 개략적으로 살펴보기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 시스템의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명이 적용된 시스템은 선박 내 LED 조명 통신부(110), 전력선(111), 선박 네트워크부(112), 위성통신 송/수신부(114) 및 위성통신(116)을 포함한다.
상기 LED 조명 통신부(110)는 LED 조명을 이용하여 상기 선박 내 기본 통신망인 가시광 통신을 수행한다.
상기 전력선(111)은 전력선 통신망을 백업(Backup) 통신망으로 구축하여 유사 시 외부로부터 상기 LED 조명 통신부(110)에 전원을 공급한다.
상기 선박 네트워크부(112)는 LED 조명 통신부(110)와 전력선(111)을 통해 연결되어 상기 LED 조명 통신부(110)에 전력선 통신을 제공하며, 상기 LED 조명 통신부(110)를 모니터링 하여 유사 시 제어하거나 혹은 오류 발생 정보를 위성통신 송/수신부(114)를 이용하여 위성통신(116)을 통해 외부로 브로드캐스팅한다.
이와 같이, 도 1을 참조하여 본 발명이 적용된 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템에 관해 개략적으로 살펴보았다.
이하, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템에 관해 도 2를 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.
도 2를 참조하여 더욱 상세하게는 본 발명이 적용된 시스템은 선박 네트워크부(210), 위성통신 송/수신부(216), 위성통신(217), 다수의 LED 조명 통신부(218, 226, 228, 230) 및 적어도 하나 이상의 이동 단말 노드(231)을 포함한다.
상기 LED 조명 통신부(218)는 가시광 통신 송수신부를 통해 다수의 LED 조명과 네트워크를 형성하여 통신하며, 상기 네트워크 내 상태를 센싱하여 LED 조명을 제어한다.
더욱 상세하게는, 상기 LED 조명 통신부(218)는 센서부(222), 제어부(220), 가시광 통신 송수신부(224) 및 LED 소자 발광부(225)를 포함한다.
상기 센서부(222)는 상기 네트워크 내 LED 조명의 해당 전압, 전류, 온도 및 조도를 센싱하기 위하여 각각 전압 센서, 전류 센서, 조도 센서 및 온도 센서를 구비하고, 상기 제어부(220)의 제어 하에 LED 조명의 전압 및 전류를 모니터링하여 그 결과를 센싱하여 출력하고, 상기 LED 조명의 조도 및 그에 따라 온도 변화를 센싱하여 출력한다.
상기 LED 소자 발광부(225)는 상기 선박 네트워크부(214)로부터 입력되는 전기신호를 가시광 영역의 광신호로 변환하는 다수의 가시광 LED 소자 어레이로 형성된다.
이때, 상기 가시광은 전자기파 중에서 사람의 눈에 보이는 범위의 파장을 가지는 광선으로, 이를 이용하여 정보를 전달할 수 있는 반도체 소자인 LED(Light-emitting diode)를 광원으로 이용한 조명장치 즉, LED 소자 발광부(225)이다.
더욱 상세하게는, 상기 LED 소자 발광부(225)는 서로 다른 색온도를 가지는 다수의 LED(416, 418, 420 및 422)와, 상기 LED(416, 418, 420 및 422)를 구동하고 휘도를 조절하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍 신호가 입력되는 신호 입력부(410)와, 상기 PWM 디밍 신호가 입력되면, 상기 LED의 발광을 위해 필요한 교류 전원의 역률을 높이는 PFC(Power Factor Correction, 412)부와, 상기 LED의 목표 색좌표와 조도에 해당하는 PWM 디밍 신호 행렬을 생성하고, 상기 생성된 디밍 신호 행렬에 의해 LED 구동 전류의 온/오프 시간 비율 및 색온도를 제어하는 LED 소자 제어부(414)를 포함한다.
상기 가시광 통신 송수신부(224)는 상기 LED 소자 발광부(225)로부터 가시광을 수신하여 외부로 송신한다.
상기 제어부(220)는 상기 센서부(222)에서 센싱된 신호를 입력받아 상기 LED 소자 발광부(225)의 조도를 제어하고, 미리 설정된 점멸 제어 정보를 통해 LED 소자 발광부(225)의 점멸을 구동하고, 상기 선박 네트워크부(210)로부터 입력되는 전기신호를 공급하며, 주변 LED 조명 통신부(226, 228, 230)와의 가시광 통신 수행을 제어한다.
상기 선박 네트워크부(210)는 선박에서 선실 내 다수의 LED 조명 통신부(226, 228, 230)와 연결되어 전력선 통신을 제공하며, 상기 LED 조명 통신부들의 전력 상태 및 오류 발생 여부를 체크하도록 제어하여 외부로 전송한다.
더욱 상세하게는, 상기 선박 네트워크부(210)는 전력선을 통해 전력선 통신을 제공하는 전력선 통신부(212)와, 상기 다수의 LED 조명 통신부(218, 226, 228, 230)와 교신하며, 상기 네트워크 내 LED 조명 통신부(218, 226, 228, 230)들을 통합 관리하는 네트워크 서버(214)를 포함한다.
이때, 상기 선박 네트워크부(210)은 서로 다른 망 예컨대, NMEA 0183, NMEA 2000 망의 네트워크에 전력선 통신을 정합하는 이종망 접속 기술로 네트워크망을 형성하고, 새롭게 광망이 깔리면 시리얼(serial) 통신에서 100M의 속도와 이종의 통신 프로토콜 통합을 수행한다.
여기서, 도 3을 참조하면 상기 전력선 통신부(212)는 일정 주기에 따라 데이터 신호에 대한 파일럿 신호를 송/수신하는 기준 신호 송/수신부(312)와, 상기 기준신호 송/수신부(312)에서 파일럿 신호 송/수신 시 미리 설정된 파일럿 신호의 기준신호 대비 왜곡된 신호를 산출하여 최적화된 왜곡 보상 계수를 설정하는 제어부(314) 및 상기 설정된 왜곡 보상 계수에 따라 파일럿 신호의 간섭잡음을 제거하는 왜곡 보상 필터부(310)을 포함하며, 변환부(316)를 통해 상기 파일럿 신호를 다른 편에 있는 회로에서 수신을 하여 TR(transistor)의 왜곡에 관련된 정보를 얻은 후에 상기 TR에 통과되는 왜곡성분을 제거하는 최적의 필터 파라미터를 자동적으로 설정하여 왜곡 보상을 수행한다.
상기 이동 노드(231)는 상기 다수의 LED 조명으로 네트워크 형성된 영역 내에 무작위로 분산되어, 상기 영역을 모니터링하거나, 상기 영역 내에서 무선통신을 수행하는 이동단말을 의미한다.
이상 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템의 개략적인 구성을 살펴보았다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 방법에 대해 도 5를 참조하여 자세히 살펴보기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 방법에 관한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 먼저 510 과정에서 외부와 연결된 전력선을 통해 전력선 통신을 제공받고, 512 과정에서 선박 내 유/무선을 통해 가시광 통신 서비스 요청을 수신한다.
514 과정에서 가시광 통신 송수신부를 통해 다수의 LED 조명과 네트워크를 형성하여 교신하고, 516 과정에서 상기 네트워크 내 LED 조명 상태를 센싱하여 상기 센싱 결과에 따라 상기 LED 조명을 제어한다.
즉, 상기 LED 조명의 해당 전압, 전류, 온도 및 조도를 센싱하기 위하여 각각 전압, 전류, 조도 및 온도 센서를 구비하고, 제어부의 제어하에 LED 조명의 전압 및 전류를 모니터링하여 그 결과를 센싱하여 출력하고, 상기 LED 조명의 조도 및 그에 따른 온도 변화를 센싱하여 출력하면, 그 결과에 따라 상기 LED 조명을 제어한다.
이후, 518 과정에서 가시광 통신을 통해 네트워크로 연동된 LED 조명들의 전력 상태 및 오류 발생 여부 등에 대한 모니터링을 실시하여, 520 과정에서 오류 발생 여부를 체크하고, 상기 체크 결과 오류가 발생한 경우 522 과정으로 이동하여 상기 전력선 통신을 통한 유사 시 전력 공급 및 상기 오류 발생 위성통신을 통해 외부로 브로드캐스팅한다.
상기와 같이 본 발명에 따른 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템 및 방법에 관한 동작이 이루어질 수 있으며, 한편 상기한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나 여러 가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 청구범위와 청구범위의 균등한 것에 의하여 정하여져야 할 것이다.
210: 선박 네트워크부 226, 228, 230 및 218: LED 조명 통신부
231: 이동 단말 노드

Claims (10)

  1. 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템에 있어서,
    이동 노드와,
    가시광 통신 송수신부를 통해 다수의 엘이디 조명과 네트워크를 형성하여 통신하며, 상기 네트워크 내 상태를 센싱하여 엘이디 조명을 제어하는 엘이디 조명 통신부 및
    상기 엘이디 조명 통신부와 연결되어 전력선 통신을 제공하며, 상기 엘이디 조명 통신부의 전력상태 및 오류 발생 여부를 체크하도록 제어하여 외부로 전송하는 선박 네트워크부를 포함하고,
    상기 엘이디 조명 통신부는,
    서로 다른 색온도를 가지는 다수의 엘이디와,
    엘이디를 구동하고 휘도를 조절하기 위한 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍 신호가 입력되는 신호 입력부와,
    상기 PWM 디밍 신호가 입력되면, 상기 엘이디의 발광을 위해 필요한 교류 전원의 역률을 높이는 PFC(Power Factor Correction)부와,
    상기 엘이디의 목표 색좌표와 조도에 해당하는 PWM 디밍 신호 행렬을 생성하고, 상기 생성된 디밍 신호 행렬에 의해 엘이디 구동 전류의 온/오프 시간 비율 및 색온도를 제어하는 LED 소자 제어부를 포함하는 엘이디 소자 발광부를 포함함을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 엘이디 조명 통신부는,
    상기 네트워크 내 엘이디 조명의 해당 전압, 전류, 온도 및 조도를 센싱하는 센서부와,
    상기 선박 네트워크부로부터 입력되는 전기신호를 가시광 영역의 광신호로 변환하는 다수의 가시광 엘이디 소자 어레이로 형성된 엘이디 소자 발광부와,
    상기 엘이디 소자 발광부로부터 가시광을 수신하여 외부로 송신하는 가시광 통신 송수신부 및
    상기 센서부에서 센싱된 신호를 입력받아 상기 엘이디 소자 발광부의 조도를 제어하고, 미리 설정된 점멸 제어 정보를 통해 엘이디 소자 발광부의 점멸을 구동하고, 상기 선박 네트워크부로부터 입력되는 전기신호를 공급하며, 주변 엘이디 조명 통신부와의 가시광 통신 수행을 제어하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 선박 네트워크부는,
    전력선을 통해 전력선 통신을 제공하는 전력선 통신부와,
    다수의 엘이디 조명 통신부와 교신하며, 상기 네트워크 내 엘이디 조명 통신부를 통합 관리하는 네트워크 서버를 포함함을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 선박 네트워크부는,
    서로 다른 망의 네트워크에 전력선 통신을 정합하는 이종 네트워크 접속을 수행함을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 전력선 통신부는,
    일정 주기에 따라 데이터 신호에 대한 파일럿 신호를 송/수신하는 기준신호 송/수신부와,
    상기 기준신호 송/수신부에서 파일럿 신호 송/수신시 미리 설정된 파일럿 신호의 기준신호 대비 왜곡된 신호를 산출하여 최적화된 왜곡 보상 계수를 설정하는 제어부와,
    상기 설정된 왜곡 보상 계수에 따라 파일럿 신호의 간섭잡음을 제거하는 왜곡 보상 필터부를 포함함을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 이동 노드는,
    상기 다수의 엘이디 조명으로 네트워크 형성된 영역 내에 무작위로 분산되어, 상기 영역을 모니터링하거나, 상기 영역 내에서 무선통신을 수행하는 이동 단말임을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 시스템.
  7. 삭제
  8. 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 방법에 있어서,
    외부로 연결된 전력선을 통해 전력선 통신을 제공받는 과정과,
    가시광 통신 서비스 요청을 수신하면, 가시광 통신 송수신부를 통해 다수의 엘이디 조명과 네트워크를 형성하여 교신하는 과정과,
    상기 형성된 네트워크 내 엘이디 조명에 대한 상태를 센싱하여 상기 엘이디 조명을 제어하는 과정과,
    상기 가시광 통신을 통해 형성된 네트워크 내 다수의 엘이디 조명과 교신하며, 실시간 전력 상태 및 오류 발생 여부를 판단하는 과정과,
    상기 판단 결과에 따라 상기 다수의 엘이디 조명 상태정보를 외부로 브로드케스팅하는 과정을 포함하고,
    상기 엘이디 조명은,
    서로 다른 색온도를 가지는 다수의 엘이디를 포함하며, 상기 엘이디의 목표 색좌표와 조도에 해당하는 PWM(Pulse Width Modulation) 디밍 신호 행렬을 생성하고, 상기 생성된 디밍 신호 행렬에 의해 엘이디 구동 전류의 온/오프 시간 비율 및 색온도를 제어함을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전력선 통신은,
    일정 주기에 따라 데이터 신호에 대한 파일럿 신호를 송수신하여 미리 설정된 파일럿 신호의 기준신호 대비 왜곡된 신호를 산출하여 최적화된 왜곡 보상 계수를 설정하고, 상기 설정된 왜곡 보상 계수에 따라 상기 파일럿 신호의 간섭 잡음을 제거하여 통신을 수행함을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 재난 통신 서비스 제공 방법.
  10. 삭제
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