KR101517202B1 - 가시광통신시스템에서의 채널 할당방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가시광통신시스템에서 채널간의 충돌이나 간섭을 회피하도록 채널을 효과적으로 할당하는 가시광통신시스템에서의 채널 할당방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 가시광통신시스템에서의 채널 할당방법은, 기설정된 가시광의 파장대역을 가시광의 컬러에 따라 다수의 파장대역으로 구분하고 상기 구분된 파장대역별로 통신을 위한 채널을 설정하는 제1단계; 코디네이터에서 상기 채널별로 통신에서의 우선순위를 설정하는 제2단계; 제1송신기에서 자신의 커버리지 내에 제1수신기가 감지되면 상기 코디네이터로 상기 제1수신기와의 통신을 위한 채널의 할당을 요청하는 제3단계; 상기 코디네이터는 현재까지 할당되지 않은 채널 중 상기 설정된 우선순위에 따라 최우선순위의 채널을 할당하는 제4단계; 및 상기 제1송신기에서 상기 코디네이터로부터 할당된 채널을 통해 상기 제1수신기와 통신을 수행하는 제5단계; 를 포함한다.

Description

가시광통신시스템에서의 채널 할당방법{CHANNEL ALLOCATING METHOD IN VISIBLE LIGHT COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 가시광통신시스템에서의 채널 할당방법에 관한 것으로서, 특히 가시광통신시스템에서 채널간의 충돌이나 간섭을 회피하도록 채널을 효과적으로 할당하는 가시광통신시스템에서의 채널 할당방법에 관한 것이다.

가시광통신(VLC:Visible Light Communication)은 광원의 빛에 데이터를 실어 무선통신하는 기술로서 반도체에 의해 발생된 빛으로 온(on)과 오프(off)를 반복하여 온/오프에 대응하는 디지털 데이터 1과 0을 전달하는 무선통신기술이다.

최근에는 LED가 가시광 스펙트럼을 이용하여 정보를 전송하는 가시광통신 기술이 제시되고 있다. 이러한 기술에서 사용되는 채널은 서로 다른 주파수를 사용함으로써 설정된다는 점에서 무선주파수(RF)시스템과 유사하다. 가시광통신 시스템에서 채널은 서로 다른 가시광 컬러의 파장밴드에 의해 정의된다. 즉, 서로 다른 컬러는 서로 다른 파장을 가지며, 이러한 파장에 의해 채널이 설정될 수 있다.

그런데, 가시광통신 시스템에서는 다수의 송신기와 수신기 간에 여러 전파경로가 존재하므로 서로 다른 전파경로의 신호는 전송지연 및 위상변이가 발생하여 결국 간섭을 초래할 수 있다. 상용화된 가시광통신 시스템에서는 이러한 간섭없이 다중채널을 지원할 수 있어야 한다. 특히, 수신기를 소지한 사용자가 새로운 송신기의 커버리지로 진입하는 경우 그 커버리지 내 사용자수가 증가하기 때문에 간섭은 더욱 증가한다. 새롭게 진입한 사용자가 동일 채널을 통해 액세스를 시도할 때도 충돌에 의한 간섭이 발생할 수 있다.

이에, 해당 기술분야에서는 가시광통신시스템에서 다중채널을 이용하여 신호를 전송할 때 사용자들 사이에 간섭을 방지하여 서비스 품질(QoS)을 보장할 수 있도록 하는 기술의 개발이 요구되고 있다.

이에, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 가시광통신시스템에서 채널간의 간섭이나 충돌을 방지하도록 채널을 효과적으로 할당하도록 하는 가시광통신시스템에서 채널 할당방법을 제공한다.

본 발명에 따른 가시광통신시스템에서의 채널 할당방법은,

기설정된 가시광의 파장대역을 가시광의 컬러에 따라 다수의 파장대역으로 구분하고 상기 구분된 파장대역별로 통신을 위한 채널을 설정하는 제1단계; 코디네이터에서 상기 채널별로 통신에서의 우선순위를 설정하되, 각 채널별로 기설정된 데이터 송수신의 신뢰성, 통신속도, 간섭확률에 따라 우선순위를 설정하는 제2단계; 제1송신기에서 자신의 커버리지 내에 제1수신기가 감지되면 상기 코디네이터로 상기 제1수신기와의 통신을 위한 채널의 할당을 요청하는 제3단계; 상기 코디네이터는 현재까지 할당되지 않은 채널 중 상기 설정된 우선순위에 따라 최우선순위의 채널을 할당하는 제4단계; 상기 제1송신기에서 상기 코디네이터로부터 할당된 채널을 통해 상기 제1수신기와 통신을 수행하는 제5단계; 제2송신기에서 자신의 커버리지 내에 상기 제1수신기가 감지되면 상기 코디네이터로 상기 제1수신기와의 통신을 위한 채널의 할당을 요청하는 제6단계; 상기 코디네이터는 현재까지 할당되지 않은 채널 중 상기 설정된 우선순위에 따라 최우선순위의 채널을 할당하는 제7단계; 및 상기 제2송신기에서 상기 코디네이터로부터 할당된 채널을 통해 상기 제1수신기와 통신을 수행하는 제8단계; 를 포함한다.

본 발명에서, 상기 제8단계 이후에, 상기 제1송신기에서 자신의 커버리지 내에 상기 제2수신기가 감지되면 상기 코디네이터로 상기 제2수신기와의 통신을 위한 채널의 할당을 요청하는 제9단계; 상기 코디네이터는 현재까지 할당되지 않은 채널 중 상기 설정된 우선순위에 따라 최우선순위의 채널을 할당하는 제10단계; 및 상기 제1송신기에서 상기 코디네이터로부터 할당된 채널을 통해 상기 제2수신기와 통신을 수행하는 제11단계; 를 더 포함한다.

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본 발명에 따르면 가시광통신시스템에서 채널간의 간섭이나 충돌을 최소화할 수 있으므로 신호전송의 서비스 품질(QoS)를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 가시광통신시스템에서 특정 송신기의 전파영역 커버리지로 새로운 수신기가 진입하여도 다른 수신기와의 신호 간섭이 일어나지 않도록 채널을 할당함으로써 신호전송의 신뢰성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 가시광통신시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라통신시스템에서의 수신기의 이동상황을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 카메라통신시스템에서의 수신기의 이동상황을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가시광통신시스템에서 채널 할당방법을 보이는 흐름도이다.

이하에서, 본 발명의 바람직한 실시 예가 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가시광통신 시스템의 개략적인 구성도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 가시광통신 시스템(100)은 일정한 환경에 설치된 다수의 송신기(110), 이러한 송신기(110)와 가시광통신을 수행하는 다수의 수신기(120) 및 이들 각 송신기(110)를 관리 및 제어하기 위한 코디네이터(130)를 포함하여 구성된다.

송신기(110) 및 수신기(120)는 전송매체로서 가시광을 이용하여 무선통신 채널을 통해 상호간에 데이터를 송수신한다. 본 실시 예에서 송신기(110)는 LED 등의 광원으로 구현되고 수신기(120)는 송신기(110)로부터 전송되는 신호를 수신하는 장치로서 예컨대 휴대폰, PDA 등과 같은 사용자단말에 포함될 수 있다. 이하에서는 설명의 편의상 수신기(120)는 사용자가 소지하고 사용자의 이동에 따라 이동되는 것으로 설명한다.

코디네이터(130)는 수신기(120)에 대한 각종 관련정보를 송신기(110)를 통해 수집하고, 이들 관련정보를 조합하여 수신기(120)와의 통신을 위해 송신기(110)로 적절한 채널을 할당하도록 한다. 이러한 코디네이터(130)는 본 가시광통신 시스템에서 신호간섭의 제한 및 서비스 품질(QoS)을 유지하기 위해 실시간으로 통신환경을 제어하는 지능형 노드로 작용됨이 바람직하다.

이러한 가시광통신 시스템에서, 송신기(110)는 자신의 커버리지를 스캔하여 그 커버리지 내에 존재하는 수신기(120)를 찾아 코디네이터(130)로 전송한다. 이러한 송신기(110)는 코디네이터(130)에 의해 그 동작이 제어된다. 구체적으로 살펴보면, 송신기(110)은 1차적으로 기설정된 주기에 따라 자신의 커버리지 내를 스캔하여 수신기(120)가 존재하는지를 확인한다. 수신기(120)가 이러한 스캔을 통해 송신기(110)에 의해 식별된 후 송신기(110)로 원하는 데이터를 요청한다. 2차적으로 송신기(110)는 이러한 수신기(120)의 정보요청을 코디네이터(130)로 전송하고 코디네이터(130)는 수신기(120)와의 통신을 위한 채널을 송신기(110)에 할당하게 된다. 이후, 송신기(110)는 코디네이터(130)로부터 할당받은 채널을 이용하여 요청된 정보를 수신기(120)와 통신하게 된다. 여기서, 코디네이터(130)는 채널 간의 충돌이나 간섭이 일어나지 않도록 채널을 적절히 할당하게 된다.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 카메라통신시스템에서의 수신기의 이동상황을 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 카메라통신시스템에서는 수신기(120)는 이동될 수 있다. 즉, 수신기(120)를 소지한 사용자가 이동할 수 있다. 예컨대, 박물관이나 전시장 등과 같은 실내 환경에서 사용자는 그림, 작품, 전시물 등의 객체를 이동하면서 관람할 수 있다. 도 2는 다수의 수신기(120) 중 제1수신기(120a)와 제2수신기(120b)는 이동되는 예를 도시하고 있다. 이때, 제1수신기(120a)는 제1커버리지(10)에 새로 진입하며, 제2수신기(120b)는 제1커버리지(10)에서 제2커버리지(20)로 이동하는 것으로 도시된다. 이러한 다수의 수신기(120)의 이동에 따라 일부 송신기(110)에서는 허용용량을 초과할 수도 있으며, 이로 인해 해당 송신기(110)의 커버리지에서는 신호중단이 발생할 수도 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 카메라통신시스템에서의 수신기의 이동상황을 도시한 도면이다.

도 3에는 본 발명의 다른 실시 예에서 제3수신기(120c)가 제1송신기(110a)의 커버리지(10) 및 제2송신기(110b)의 커버리지(20)에 동시에 속하는 영역으로 이동한 예를 도시하고 있다. 이러한 경우 제1송신기(110a)와 제2송신기(110b)는 각자 자신의 커버리지(10,20) 내에 존재하는 제3수신기(120c)를 스캔하여 검출하고 각자 통신을 수행할 수 있다. 이때, 이러한 장치들간의 통신을 위해서는 채널할당이 필요하다. 이를 위해 각 송신기(110a,110b)는 코디네이터(130)로부터 할당받은 채널을 통해 제3수신기(120c)와 통신하게 된다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가시광통신시스템에서 채널 할당방법을 보이는 흐름도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 가시광통신 시스템에서의 채널 할당방법에서는, 먼저 기설정된 가시광의 파장대역을 가시광의 컬러에 따라 다수의 파장대역으로 구분한다(S101). 이와 같이 구분된 파장대역별로 통신을 위한 채널을 설정한다(S103). 예컨대, 본 실시 예에서는 375㎚ 내지 780㎚의 가시광 파장대역 중 컬러의 파장대역별로 구분하여 해당 컬러에 따라 채널을 분류하는 것이다. 물론, 상기한 파장대역은 변경될 수 있으며, 분류되는 컬러 또한 다양하게 변경될 수 있을 것이다. 이와 같이 분류된 채널에 대해 소정의 기준으로 통신에서의 우선순위를 설정한다(S105). 예컨대, 우선순위 설정의 기준은 바람직하게는 컬러별 채널의 통신성능에 따라 결정될 수 있다. 이러한 통신성능은 데이터 송수신의 신뢰성, 통신속도, 간섭확률 등을 종합적으로 고려하여 설정된다. 또한, 미리 설정된 사용자예약 채널에 따라 우선순위가 변경될 수도 있다. 이러한 통신성능은 데이터전송의 신뢰성을 기준으로 결정될 수 있다. 이와 같이 컬러별 채널의 우선순위는 하기 표 1의 예시와 같이 나타낼 수 있다.

파장대역 (㎚)	컬러	우선순위
308 ~ 450	pB	1
450 ~ 510	B,BG	2
510 ~ 560	G	7
560 ~ 600	yG, gY	6
600 ~ 650	rO	5
650 ~ 710	R	4
710 ~ 780	R	3

표 1에 나타난 파장대역, 분류된 개수, 컬러, 우선순위는 일례이며 분류하는 기준에 따라 달라질 수 있음은 당연하다. 이와 같이 각 파장대역에 따라 분류된 컬러별로 채널을 설정하고 이를 통해 데이터를 전송하도록 하는 것이다. 이러한 채널별 우선순위는 코디네이터(130)에 설정된다.

이후에, 제1송신기(110a)에서 자신의 커버리지(10) 내에 제1수신기(120a)가 감지되면 코디네이터(130)로 제1수신기(120a)와의 통신을 위한 채널의 할당을 요청한다(S107). 그러면 코디네이터(130)는 현재까지 할당되지 않은 채널 중 상기 설정된 우선순위에 따라 최우선순위의 채널을 할당한다(S109). 이와 같이 채널의 관리 및 할당은 코디네이터(130)에서 수행한다. 상기 표 1의 예시에서 1순위의 채널을 우선적으로 할당하지만, 1순위의 채널이 이미 할당된 상태이면 다음 순위인 2순위의 채널을 할당하게 된다. 즉, 송신기로부터 채널할당 요청이 수신되는 시점에서 그때까지 할당되지 않은 채널 중에서 가장 우선순위의 채널을 먼저 할당하는 것이다. 이와 같이 할당된 채널을 이용하여 제1송신기(110a)에서 제1수신기(120a)와 통신을 수행하게 된다.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가시광통신시스템에서 채널 할당방법을 보이는 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 가시광통신시스템에서는, 상기 도 4에서와 같이 제1송신기(110a)에서 제1수신기(120a)와 통신을 수행하는 중 제1수신기(120a)가 이동하여 제2송신기(110b)의 커버리지(20)로 이동한 경우, 제2송신기(110b)에서도 스캔동작을 통해 제1수신기(120a)를 감지하고(S201), 코디네이터(130)로 제1수신기(120a)와의 통신을 위한 채널의 할당을 요청한다(S203). 코디네이터(130)는 이러한 요청에 대응하여 현재까지 할당되지 않고 남아 있는 채널 중 최우선순위의 채널을 제2송신기(110b)로 할당한다(S205). 그러면 제2송신기(110b)는 이와 같이 코디네이터(130)로부터 할당받은 채널을 통해 제1수신기(120a)와 통신한다(S207).

도 6은 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 가시광통신시스템에서 채널 할당방법을 보이는 흐름도이다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 가시광통신시스템에서는, 상기 도 4에서와 같이 제1송신기(110a)에서 제1수신기(120a)와 통신을 수행하는 중 제1송신기(110a)의 커버리지(10)로 제2수신기(120b)가 새로 진입한 경우, 제1송신기(110a)는 역시 스캔동작을 통해 제2수신기(120b)를 감지하게 되면(S301), 코디네이터(130)로 제2수신기(120b)와의 통신을 위한 채널의 할당을 요청한다(S303). 코디네이터(130)는 이러한 요청에 대응하여 현재까지 할당되지 않고 남아 있는 채널 중 최우선순위의 채널을 제1송신기(110a)로 할당한다(S305). 그러면 제1송신기(110a)는 이와 같이 코디네이터(130)로부터 할당받은 채널을 통해 제2수신기(120b)와 통신한다(S307).

한편, 본 발명에서 상기와 같이 기설정된 채널의 우선순위에 따른 채널할당은 사용자예약에 따라 변경될 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면, 송신기(110) 또는 수신기(120)는 채널을 통해 통신할 때 어떤 채널을 사용할 것인지에 대하여 미리 예약을 설정할 수 있다. 즉, 사용자는 자신의 수신기(120)에서는 특정 컬러에 대한 채널을 사용하고자 하는 경우 상기 채널의 사용을 미리 예약하고 송신기(110)는 이러한 사용자예약 정보를 코디네이터(130)로 전달한다. 이후에 그 수신기(120)와의 통신을 위한 채널할당이 요청되면 코디네이터(130)는 기설정된 우선순위에서 최우선순위의 채널이 있음에도 불구하고 사용자예약이 설정된 채널을 우선적으로 할당하도록 한다. 예컨대, 특정 수신기(120)에서 450~510㎚의 B(blue) 컬러에 대한 채널을 우선적으로 사용하고자 하는 경우 사용자는 이 채널에 대해 사용자예약을 설정한다. 이러한 사용자예약은 사전에 코디네이터(130)에 미리 설정할 수도 있고 송신기(110)을 통해 코디네이터(130)에 전달할 수도 있다. 코디네이터(130)는 그 수신기(120)의 정보와 사용자설정을 요청한 수신기(120)의 정보를 비교하여 서로 일치하면 그 해당 수신기(120)와의 통신에는 1순위인 308~450㎚ 파장대역의 채널이 아직 남아있더라도 450~510㎚ 파장대의 채널을 먼저 할당하도록 한다. 물론, 일치하지 않는 경우에는 현재까지 남아 있는 최우선순위의 채널을 할당하게 된다. 이때 코디네이터(130)는 사용자예약이 중복되는지 않도록 설정할 수도 있지만, 중복되는 경우에는 사용자예약이 먼저 설정된 장치에게 먼저 할당하도록 한다.

이상에서 설명한 본 발명은 바람직한 실시 예들을 통하여 상세하게 설명되었지만, 본 발명은 이러한 실시 예들의 내용에 한정되는 것이 아님을 밝혀둔다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 비록 실시 예에 제시되지 않았지만 첨부된 청구항의 기재 범위 내에서 다양한 본 발명에 대한 모조나 개량이 가능하며, 이들 모두 본 발명의 기술적 범위에 속함은 너무나 자명하다 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

110 : 송신기 120 : 수신기
130 : 코디네이터

Claims (6)

1. 기설정된 가시광의 파장대역을 가시광의 컬러에 따라 다수의 파장대역으로 구분하고 상기 구분된 파장대역별로 통신을 위한 채널을 설정하는 제1단계;
   코디네이터에서 상기 채널별로 통신에서의 우선순위를 설정하되, 각 채널별로 기설정된 데이터 송수신의 신뢰성, 통신속도, 간섭확률에 따라 우선순위를 설정하는 제2단계;
   제1송신기에서 자신의 커버리지 내에 제1수신기가 감지되면 상기 코디네이터로 상기 제1수신기와의 통신을 위한 채널의 할당을 요청하는 제3단계;
   상기 코디네이터는 현재까지 할당되지 않은 채널 중 상기 설정된 우선순위에 따라 최우선순위의 채널을 할당하는 제4단계;
   상기 제1송신기에서 상기 코디네이터로부터 할당된 채널을 통해 상기 제1수신기와 통신을 수행하는 제5단계;
   제2송신기에서 자신의 커버리지 내에 상기 제1수신기가 감지되면 상기 코디네이터로 상기 제1수신기와의 통신을 위한 채널의 할당을 요청하는 제6단계;
   상기 코디네이터는 현재까지 할당되지 않은 채널 중 상기 설정된 우선순위에 따라 최우선순위의 채널을 할당하는 제7단계; 및
   상기 제2송신기에서 상기 코디네이터로부터 할당된 채널을 통해 상기 제1수신기와 통신을 수행하는 제8단계; 를 포함하고,
   현재까지 할당되지 않은 채널 중 사용자예약이 설정된 채널이 있는 경우, 상기 사용자예약에 등록된 수신기의 정보와 상기 채널을 할당할 수신기의 정보를 비교하고, 상기 비교결과 서로 일치하면 상기 사용자예약이 설정된 채널을 우선으로 할당하고, 서로 일치하지 않으면 상기 최우선순위의 채널을 할당하며, 상기 사용자예약이 중복되는 경우 상기 사용자예약이 먼저 설정된 장치에게 먼저 할당하도록 하는 것을 특징으로 하는 가시광통신시스템에서의 채널 할당방법.
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3. 제1항에 있어서, 상기 제8단계 이후에,
   상기 제1송신기에서 자신의 커버리지 내에 제2수신기가 감지되면 상기 코디네이터로 상기 제2수신기와의 통신을 위한 채널의 할당을 요청하는 제9단계;
   상기 코디네이터는 현재까지 할당되지 않은 채널 중 상기 설정된 우선순위에 따라 최우선순위의 채널을 할당하는 제10단계; 및
   상기 제1송신기에서 상기 코디네이터로부터 할당된 채널을 통해 상기 제2수신기와 통신을 수행하는 제11단계; 를 더 포함하는 가시광통신시스템에서의 채널 할당방법.
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