KR101445723B1 - 공통선로를 이용하여 시각동기신호를 송수신하는 원거리 시스템 및 상기 원거리 시스템에서의 시각동기방법 - Google Patents

공통선로를 이용하여 시각동기신호를 송수신하는 원거리 시스템 및 상기 원거리 시스템에서의 시각동기방법 Download PDF

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    • G08C15/00—Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path
    • G08C15/06—Arrangements characterised by the use of multiplexing for the transmission of a plurality of signals over a common path successively, i.e. using time division

Abstract

본 발명은 임의의 원거리 시스템을 구성하는 서브-시스템들 사이에 공통으로 설치되어 사용되는 전력선로 및 통신선로 중 하나를 이용하여 시각동기신호를 송수신 함으로써, 최소의 비용으로 고 정밀의 시각동기를 수행할 수 있는 원거리 시스템 및 상기 원거리 시스템에서 수행하는 시각동기 수행방법을 개시(introduce)한다. 상기 원거리 시스템은, 제어서브-시스템 및 복수의 서브-시스템을 구비한다. 상기 제어서브-시스템은 제어부, 원자시계 및 동기신호 발생장치를 구비하며, 상기 제어부는 항법위성으로부터 수신한 위성항법신호를 이용하여 상기 원자시계의 시각을 보정하고, 상기 동기신호 발생장치는 상기 원자시계의 보정된 시각을 이용하여 시각동기신호를 생성한다. 상기 복수의 서브-시스템은 상기 제어서브-시스템과 전력선로 및 통신선로 중 적어도 하나로 연결되어 있고, 상기 전력선로 및 상기 통신선로 중 하나를 통해 수신한 상기 시각동기신호를 이용하여 시각동기를 수행하는 시각동기 단말기를 각각 구비한다.

Description

공통선로를 이용하여 시각동기신호를 송수신하는 원거리 시스템 및 상기 원거리 시스템에서의 시각동기방법 {Long distance system transmitting time synchronization signal via common-line and time synchronization method of the system}
본 발명은 원거리 시스템에 관한 것으로, 특히 시각동기에 사용되는 시각동기신호를 전력선로(power line) 또는 통신선로(communication line)와 같은 공통선로를 이용하여 서브-시스템들에 전달함으로써, 위성항법신호(global positioning signal)를 사용할 때의 재밍(jamming)에 의한 간섭이나 고가의 원자시계를 설치하여 사용하고자 할 때 소요되는 고비용을 최소로 할 수 있는 원거리 시스템 및 시각동기방법에 관한 것이다.
위성항법시스템은 지구 궤도 약 2만 km 상에 위치한 다수의 인공위성으로부터 사용자에게 수신된 항법신호를 바탕으로 현재 위치 및 시각 정보를 제공한다. 최근 위치정보에 대한 중요성이 강조되면서 안정적으로 위치 및 시각 정보를 무료로 사용할 수 있는 GPS의 이용분야가 확대되어, 동기식의 이동통신 기지국간 시각동기, 교통 분야, 효율적인 송배전을 위한 스마트 그리드 및 차량 네비게이션 등에 활용되고 있다. 하지만 위성항법시스템을 구성하는 항법위성이 송출하는 신호는 매우 미약하여 각종 유해혼신에 취약하다. 해외는 물론 국내에서도 GPS 전파교란이 발생된바 있고, 발생의 형태도 다양하여 GPS 전파교란 신호를 상시 감시할 수 있는 시스템의 구축, 운용 및 전파교란 대응기술 개발이 진행되고 있다
서로 멀리 떨어져 있는 복수의 서브-시스템으로 구성되는 하나의 원거리 시스템의 경우, 중앙 제어부의 제어명령에 따라 동작하며 서로 정보를 주고 받는 식으로 서로 연관되어 동작할 수도 있지만 각각 독자적으로 동작하는 방식으로의 운영도 가능하다. 그렇지만, 이들 서브-시스템들의 동작 및 이들 사이의 통신은 모두 일정한 시각을 공통의 기준으로 하여야 한다. 동일한 시각을 공통의 기준으로하여 동작하지 않을 경우, 데이터의 송수신에 장애가 발생할 수가 있고 수행 결과의 공유도 기술적으로 무의미한 것이 되는 것은 당연하다.
시각동기는 기본적으로는 각각의 구성요소에 설치된 원자시계를 이용하는 것이 가장 정확하다고 할 수 있다. 그렇지만, 원자시계는 기본적으로 고가인 데다가 항온 및 항습을 유지하여야 하므로 설치 비용이 무시할 수 없을 정도로 많이 든다는 단점이 있다.
따라서, 어떠한 원거리 시스템도 일정한 작업을 수행하기에 앞서 서브-시스템들 사이의 공통된 시간을 설정하는 시각동기를 기본적으로 수행하여야 하는데, 일반적으로는 각각의 서브-시스템은 내장한 시계의 동기를 항법위성으로부터 수신한 위성항법신호를 이용하여 일치시킨다. 그러나, 위성항법신호를 사용하여 시각동기를 수행하는 방식의 경우 방해전파(jamming)와 같은 장애요인에 의해 시각동기의 정밀도가 감소하게 되므로, 각각의 서브-시스템에서 수행하는 시각동기들 사이의 오차가 발생할 수 있는 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 임의의 원거리 시스템을 구성하는 서브-시스템들 사이에 공통으로 설치되어 사용되는 전력선로 및 통신선로 중 하나를 이용하여 시각동기신호를 송수신 함으로써, 최소의 비용으로 고 정밀의 시각동기를 수행할 수 있는 원거리 시스템을 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 원거리 시스템에서 수행하는 시각동기 수행방법을 제공하는 것에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 공통선로를 이용하여 시각동기신호를 송수신하는 원거리 시스템은, 제어서브-시스템 및 복수의 서브-시스템을 구비한다. 상기 제어서브-시스템은 제어부, 원자시계 및 동기신호 발생장치를 구비하며, 상기 제어부는 항법위성으로부터 수신한 위성항법신호를 이용하여 상기 원자시계의 시각을 보정하고, 상기 동기신호 발생장치는 상기 원자시계의 보정된 시각을 이용하여 시각동기신호를 생성한다. 상기 복수의 서브-시스템은 상기 제어서브-시스템과 전력선로 및 통신선로 중 적어도 하나로 연결되어 있고, 상기 전력선로 및 상기 통신선로 중 하나를 통해 수신한 상기 시각동기신호를 이용하여 시각동기를 수행하는 시각동기 단말기를 각각 구비한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 시각동기 수행방법은, 청구항 제4항에 기재된 원거리 시스템에서 수행되는 것으로, 전송지연시간 보정단계, 시각동기신호 생성단계, 시각동기신호 송출단계 및 시각동기단계를 수행한다. 상기 전송지연시간 보정단계는 상기 시각동기 단말기 및 상기 동기신호 발생장치에서 수행하며, 상기 서브-시스템 및 상기 제어서브-시스템 사이에 설치된 상기 전력선로 및 상기 통신선로에 의한 전송지연 시간을 보정한다. 상기 시각동기신호 생성단계는 상기 제어부 및 상기 동기신호 발생장치에서 수행하며, 상기 항법위성으로부터 수신한 위성항법신호를 이용하여 상기 시각동기신호를 생성한다. 상기 시각동기신호 송출단계는 상기 제어서브-시스템이 수행하며, 상기 시각동기신호를 상기 전력선로 또는 상기 통신선로를 경유하여 상기 복수 개의 서브-시스템 중 적어도 하나의 서브-시스템에 송출한다. 상기 시각동기단계는 상기 시각동기 단말기 각각이 수신한 시각동기신호를 이용하여 해당 서브-시스템의 시각을 동기한다.
본 발명에 따른 원거리 시스템은, 시스템을 구성하는 서브-시스템들 사이에 공통으로 설치되어 사용되는 전력선로 및 통신선로 중 하나를 이용하여 시각동기신호를 송수신 함으로써, 최소의 비용으로 고 정밀의 시각동기를 수행할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공통선로를 이용하여 시각동기신호를 송수신하는 원거리 시스템의 구성을 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 시각동기 수행방법을 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 공통선로를 이용하여 시각동기신호를 송수신하는 원거리 시스템의 구성을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 원거리 시스템(100)은, 제어서브-시스템(110) 및 복수의 서브-시스템(120~150)를 포함한다.
제어서브-시스템(110)은 제어부(111), 동기신호 발생장치(112) 및 원자시계(113)를 포함한다. 제어부(111)는 항법위성(10)으로부터 수신한 위성항법신호(20)를 이용하여 원자시계(113)의 시각을 보정하며, 동기신호 발생장치(112)는 보정된 원자시계(112)의 시각을 이용하여 시각동기신호(STS)를 생성한다.
복수의 서브-시스템들(120~150) 각각은, 제어서브-시스템(110)과 전력선로(10) 및 통신선로(10) 중 적어도 하나로 연결되어 있고, 전력선로(10) 및 통신선로(10) 중 하나를 통해 수신한 시각동기신호(STS)를 이용하여 시각동기를 수행하는 시각동기 단말기(121, 131, 141, 151)를 내장한다.
전력선로 및 통신선로를 이용하여 신호를 전송하는 경우, 선로의 전기적 특성에 의해 일정한 시간 지연이 생기는 것은 당연하므로, 본 발명에서는 시간 지연을 고려하여 시각동기를 수행할 수 있도록 한다. 즉, 각각의 시각동기 단말기(121~151)는 동기신호 발생장치(112)와의 사전 트레이닝을 통해 전력선로(10) 및 통신선로(10)에 의한 전송지연시간을 미리 측정한 후 이를 저장해 놓은 다음, 저장된 지연시간을 시각동기를 설정할 때 감안할 수 있도록 한다.
시각동기신호를 이용하여 시각동기를 수행한 경우라도, 일정한 시간이 경과하면 동기된 시각이 서브-시스템 마다 다르게 될 수 있으므로, 일정한 시간 간격으로 시각동기를 송출하는 것이 바람직하다. 따라서, 동기신호 발생장치(112)는 일정한 시간 간격으로 시각동기신호(STS)를 생성하고, 제어서브-시스템(110)은 생성된 시각동기신호(STS)를 전력선로(10) 및 통신선로(10) 중 하나를 이용하여 복수 개의 서브-시스템 중 적어도 하나의 서브-시스템으로 주기적으로 전송하도록 한다.
본 발명에 따른 동기신호 발생장치(112)는 상술한 바와 같이 대역확산신호 방식의 시각동기신호를 생성하여 사용하는 것도 가능하지만, 수신한 위성항법신호를 모사한 의사 위성항법신호를 사용하는 것도 가능하도록 설계 되었다. 즉, 동기신호 발생장치(112)는 수신한 위성항법신호(20)를 모사한 의사 위성항법신호를 시각동기신호(STS)로 대체하며, 이 경우 시각동기 단말기(121~151)는 위성항법수신기(미도시)로 대체되면 된다.
도 2는 본 발명에 따른 시각동기 수행방법을 나타낸다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 시각동기 수행방법(200)은, 도 1에 도시된 원거리 시스템에서의 시각동기방법에 관한 것으로, 전송지연시간 보정단계(210), 시각동기신호 생성단계(220), 시각동기신호 송출단계(230) 및 시각동기단계(240)를 수행한다.
전송지연시간 보정단계(210)는 복수의 서브-시스템(120~150) 및 제어서브-시스템(110) 사이에 설치된 전력선로(10) 및 통신선로(10)에 의한 전송지연 시간을 보정한다. 시각동기신호 생성단계(220)는 상기 제어부(111) 및 동기신호 발생장치(112)에서 수행하며, 항법위성으로부터 수신한 위성항법신호를 이용하여 시각동기신호를 생성한다. 시각동기신호 송출단계(230)는, 제어서브-시스템(110)이 시각동기신호를 전력선로(10) 또는 통신선로(10)를 경유하여 복수 개의 서브-시스템(120~150) 중 적어도 하나의 서브-시스템에 송출한다. 시각동기단계(240)는 시각동기 단말기(121~151) 각각은 수신한 시각동기신호를 이용하여 해당 서브-시스템의 시각을 동기한다.
여기서, 시각동기신호 생성단계(220)는, 동기신호 발생장치(112)가 항법위성으로부터 수신한 위성항법신호를 이용하여 제어서브-시스템(110)에 내장한 원자시계(1130)의 시각을 보정한 후, 보정된 원자시계(113)의 시각을 이용하여 시각동기신호를 생성한다.
또한 시각동기신호 생성단계(220)는, 동기신호 발생장치(112)가 일정한 시간 간격으로 시각동기신호를 생성하고, 제어서브-시스템(110)은 시각동기신호를 복수 개의 서브-시스템(120~150) 중 적어도 하나의 서브-시스템으로 주기적으로 전송한다.
시각동기신호(STS)는 위성항법신호(20)를 모사한 의사 위성항법신호(30)로 대체될 수 있으며, 이 경우 시각동기 단말기(121~151)는 위성항법수신기로 대체될 수 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
110: 제어서브-시스템
111: 제어부 112: 동기신호 발생장치
113: 원자시계
120~150: 서브-시스템
121~151: 시각동기 단말기

Claims (8)

  1. 제어부, 원자시계 및 동기신호 발생장치를 구비하며, 상기 제어부는 항법위성으로부터 수신한 위성항법신호를 이용하여 상기 원자시계의 시각을 보정하고, 상기 동기신호 발생장치는 상기 원자시계의 보정된 시각을 이용하여 시각동기신호를 생성하는 제어서브-시스템; 및
    상기 제어서브-시스템과 전력선로로 연결되어 있고, 상기 전력선로를 통해 수신한 상기 시각동기신호를 이용하여 시각동기를 수행하는 시각동기 단말기를 각각 구비하는 복수의 서브-시스템들;을 포함하며,
    상기 시각동기 단말기들 각각은,
    통신을 수행하기 이전의 트레이닝 구간 동안에 상기 전력선로에 의한 전송지연시간을 미리 측정한 후 이를 저장해 놓는 것을 특징으로 하는 원거리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 동기신호 발생장치는 일정한 시간 간격으로 상기 시각동기신호를 생성하고,
    상기 제어서브-시스템은 생성된 시각동기신호를 상기 전력선로를 이용하여 상기 복수 개의 서브-시스템 중 적어도 하나의 서브-시스템으로 주기적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 원거리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 동기신호 발생장치는 수신한 위성항법신호를 모사한 의사 위성항법신호를 상기 시각동기신호로 대체하며,
    상기 시각동기 단말기는 위성항법수신기로 대체되는 것을 특징으로 하는 원거리 시스템.
  5. 청구항 제4항에 기재된 원거리 시스템에서의 시각동기 수행방법에 있어서,
    상기 시각동기 단말기 및 상기 동기신호 발생장치에서 수행하며, 상기 서브-시스템 및 상기 제어서브-시스템 사이에 설치된 상기 전력선로에 의한 전송지연 시간을 보정하는 전송지연시간 보정단계;
    상기 제어부 및 상기 동기신호 발생장치에서 수행하며, 상기 항법위성으로부터 수신한 위성항법신호를 이용하여 상기 시각동기신호를 생성하는 시각동기신호 생성단계;
    상기 제어서브-시스템이 수행하며, 상기 시각동기신호를 상기 전력선로를 경유하여 상기 복수 개의 서브-시스템 중 적어도 하나의 서브-시스템에 송출하는 시각동기신호 송출단계: 및
    상기 시각동기 단말기 각각이 수신한 시각동기신호를 이용하여 해당 서브-시스템의 시각을 동기하는 시각동기단계;를
    포함하는 것을 특징으로 하는 시각동기 수행방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 시각동기신호 생성단계는,
    상기 동기신호 발생장치가 상기 항법위성으로부터 수신한 위성항법신호를 이용하여 상기 제어서브-시스템에 내장한 상기 원자시계의 시각을 보정한 후,
    상기 보정된 원자시계의 시각을 이용하여 상기 시각동기신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 시각동기 수행방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 시각동기신호 생성단계는,
    상기 동기신호 발생장치가 일정한 시간 간격으로 상기 시각동기신호를 생성하고,
    상기 제어서브-시스템은 상기 시각동기신호를 상기 복수 개의 서브-시스템 중 적어도 하나의 서브-시스템으로 주기적으로 전송하는 것을 특징으로 하는 시각동기 수행방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시각동기신호는 위성항법신호를 모사한 의사 위성항법신호이고,
    상기 시각동기 단말기는 위성항법수신기인 것을 특징으로 하는 시각동기 수행방법.
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