KR101569779B1 - 선박 내 다중 주파수 선택형 무선 네트워크 연결 방법 - Google Patents

선박 내 다중 주파수 선택형 무선 네트워크 연결 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 선박 내부 장치들을 무선 네트워크로 연결시키는 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 복수 개의 주파수 대역으로 무선 연결 송신신호와 응답신호를 발생시켜 무선 연결 상태를 시도하며, 무선 연결 시험신호와 응답신호의 상태를 LED 표시등으로 표시하는 다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드 장치로서, 위치와 기능에 의하여 무선 연결 가능 위치에 배치된 선박의 내부 장치들에 연결된 무선센서 노드와 신호를 중계하는 무선중계 노드들로 구분되는 노드들에, 선박 내부에 설치된 전체 노드의 무선 네트워크 연결 상태를 디스플레이하고 제어하는 어플리케이션이 실행되는 PC(서버)에서 각각의 독립 노드 ID와, 전체 노드에 의하여 형성되는 무선 센서 네트워크를 하나의 그룹 또는 여러 개의 그룹으로 나누고, 상기 그룹에 유선 네트워크로 PC와 연결되는 단 하나의 최상위 무선중계 노드(이를 '게이트웨이'로 정의 함)가 반드시 설치되며, 모든 센서 노드와 중계 노드 및 게이트웨이는 동일 그룹 내에서만 송수신되는 그룹 ID를 부여하는 제1 단계; 각 그룹별로 먼저 그룹 내의 게이트 웨이에서 무선중계 노드와 무선센서 노드 방향으로 복수 개의 각 주파수 대역으로 무선 연결 상태를 요청하는 시험신호를 송신하는 제2 단계; 각각의 무선센서 노드에서 무선중계 노드와 게이트 웨이 방향으로 복수 개의 각 주파수 대역으로 상기 시험신호에 대한 응답신호들을 출력하여 상기 게이트 웨이에 도달시키는 제3 단계; 상기 게이트 웨이에 접속된 PC에서 그룹별로 상기 응답신호 중 홉(Hop)수가 가장 적은 순서대로 노드 ID와 주파수를 분석하여 각 그룹별로 다수(3~5) 개의 우선경로를 결정하는 제4 단계; 상기 제5 단계에서 결정된 우선경로를 다시 그룹별로 게이트 웨이를 통하여 역으로 각 그룹 내의 전체 노드에 전파함으로써 모든 노드에서 이 우선경로를 저장하게 하고, 이후 각 그룹 노드에서는 이 우선경로에 따라 취득신호를 전달하는 제5 단계; 상기 게이트 웨이에서 전체 노드의 무선 네트워크 연결 상태를 감시하고 설정된 시간 이내에 송수신이 이루어지지 않으면 상기 제2 단계 내지 제5 단계를 반복 실시하게 하는 제6 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박 내 다중 주파수 선택형 무선 네트워크 연결 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하여 선박 내부의 열악한 무선 연결 환경을 극복하여 무선 연결 상태의 확인이 쉽고 간편한 감시 체계를 구성하며, 유연한 위치 선정이 가능하여 언제든지 최적 조건의 무선 환경으로 전화시킬 수 있는 선박 내 다중 주파수 선택형 무선 네트워크 연결 방법이 제공되는 이점이 있다.

Description

선박 내 다중 주파수 선택형 무선 네트워크 연결 방법{Connecting method of wireless sensor network by Convertiable Frequency Band}
본 발명은 선박 내부 장치들을 무선 네트워크로 연결시키는 방법에 관한 것으로서, 본 발명은 복수 개의 주파수 대역으로 무선 연결 송신신호와 응답신호를 발생시켜 무선 연결 상태를 시도하며, 무선 연결 시험신호와 응답신호의 상태를 LED 표시등으로 표시하는 다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드 장치로서, 위치와 기능에 의하여 무선 연결 가능 위치에 배치된 선박의 내부 장치들에 연결된 무선센서 노드와 신호를 중계하는 무선중계 노드들로 구분되는 노드들에, 선박 내부에 설치된 전체 노드의 무선 네트워크 연결 상태를 디스플레이하고 제어하는 어플리케이션이 실행되는 PC(서버)에서 각각의 독립 노드 ID와, 전체 노드에 의하여 형성되는 무선 센서 네트워크를 하나의 그룹 또는 여러 개의 그룹으로 나누고, 상기 그룹에 유선 네트워크로 PC와 연결되는 단 하나의 최상위 무선중계 노드(이를 '게이트웨이'로 정의 함)가 반드시 설치되며, 모든 센서 노드와 중계 노드 및 게이트웨이는 동일 그룹 내에서만 송수신되는 그룹 ID를 부여하는 제1 단계; 각 그룹별로 먼저 그룹 내의 게이트 웨이에서 무선중계 노드와 무선센서 노드 방향으로 복수 개의 각 주파수 대역으로 무선 연결 상태를 요청하는 시험신호를 송신하는 제2 단계; 각각의 무선센서 노드에서 무선중계 노드와 게이트 웨이 방향으로 복수 개의 각 주파수 대역으로 상기 시험신호에 대한 응답신호들을 출력하여 상기 게이트 웨이에 도달시키는 제3 단계; 상기 게이트 웨이에 접속된 PC에서 그룹별로 상기 응답신호 중 홉(Hop)수가 가장 적은 순서대로 노드 ID와 주파수를 분석하여 각 그룹별로 다수(3~5) 개의 우선경로를 결정하는 제4 단계; 상기 제5 단계에서 결정된 우선경로를 다시 그룹별로 게이트 웨이를 통하여 역으로 각 그룹 내의 전체 노드에 전파함으로써 모든 노드에서 이 우선경로를 저장하게 하고, 이후 각 그룹 노드에서는 이 우선경로에 따라 취득신호를 전달하는 제5 단계; 상기 게이트 웨이에서 전체 노드의 무선 네트워크 연결 상태를 감시하고 설정된 시간 이내에 송수신이 이루어지지 않으면 상기 제2 단계 내지 제5 단계를 반복 실시하게 하는 제6 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박 내 다중 주파수 선택형 무선 네트워크 연결 방법에 관한 것이다.
일반적으로 바다를 항해하는 선박에서는 선박의 상태와 운항정보를 위성을 통해 육상에서 실시간으로 모니터링하고 선박 내 통합 시스템을 원격 진단 및 제어할 수 있는 스마트 선박 기술은 SAN(Ship Area Network)이라는 선박 통합 통신망을 이용해 각종 선박 기자재들을 통합 관리한다.
SAN은 유·무선 선박 통합 네트워크 기술로서 선박 내의 엔진, 항해 시스템, 각종 센서, 제어기 등의 모든 상태를 한 화면을 통해 실시간 모니터링하고 통제할 수 있는 기술이다.
SAN의 개발 및 발전에 따라 항해 중인 선박 내 관리자뿐 아니라 육상의 관리자도 엔진, 항해시스템, 각종 센서, 제어기 등의 상태를 하나의 통합화면으로 실시간 모니터링하면서 통제할 수 있게 되어, 육상의 운영센터에서 태평양 해상을 이동하는 선박을 원격으로 보수하는 일이 가능해졌다.
또한, 선박 내 장비를 SAN에 편입하기 위하여 각 장치를 표준화시키는 작업이 병행되고 있는데, 이러한 선박 장비 표준화가 NMEA 프로토콜이다.
선박 내에서 SAN을 구성하는 주요 장치로서는 무선센서 네트워크(이하 'WSN' : Wireless Sensor Network)가 있는데, WSN은 선박 내의 무선 네트워크를 연결시키는 장비로서, 선박이 가지는 특수성을 극복하여 지상 환경과 동일하고 안정적인 무선 네크워크를 구성시키기 위하여 개발되고 있다.
그러나, 선박은 주요 몸체가 금속으로 구성되어 선박 내에서 무선 전파가 반사되거나, 금속 표피로 전파되는 등의 문제로 인하여 무선 통신 음영지역이 생기거나 전송신호의 손상이 발생되는 등 무선 네트워크 환경이 매우 열악한 실정이다.
이러한 문제로 인하여 종래 선박 내의 네트워크 환경은 유선으로 실시되었으며, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 선박내 무선 네트워크 환경을 개선하는 특허 출원이 집중되고 있는데, 선특허 출원 10-2011-0093043, 10-2010-0109331, 10-2011-0137168, 10-2011-0117555 등이 이에 해당된다.
본 발명은 선박 내부의 열악한 무선 연결 환경을 극복하기 위하여 무선 연결 상태의 확인이 쉽고 간편한 감시 체계를 구성하며, 유연한 위치 선정이 가능하여 언제든지 최적 조건의 무선 환경으로 전화시킬 수 있는 선박 내 다중 주파수 선택형 무선 네트워크 연결 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 복수 개의 주파수 대역으로 무선 연결 송신신호와 응답신호를 발생시켜 무선 연결 상태를 시도하며, 무선 연결 시험신호와 응답신호의 상태를 LED 표시등으로 표시하는 다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드 장치로서, 위치와 기능에 의하여 무선 연결 가능 위치에 배치된 선박의 내부 장치들에 연결된 무선센서 노드와 신호를 중계하는 무선중계 노드들로 구분되는 노드들에, 선박 내부에 설치된 전체 노드의 무선 네트워크 연결 상태를 디스플레이하고 제어하는 어플리케이션이 실행되는 PC(서버)에서 각각의 독립 노드 ID와, 전체 노드에 의하여 형성되는 무선 센서 네트워크를 하나의 그룹 또는 여러 개의 그룹으로 나누고, 상기 그룹에 유선 네트워크로 PC와 연결되는 단 하나의 최상위 무선중계 노드(이를 '게이트웨이'로 정의 함)가 반드시 설치되며, 모든 센서 노드와 중계 노드 및 게이트웨이는 동일 그룹 내에서만 송수신되는 그룹 ID를 부여하는 제1 단계;
각 그룹별로 먼저 그룹 내의 게이트 웨이에서 무선중계 노드와 무선센서 노드 방향으로 복수 개의 각 주파수 대역으로 무선 연결 상태를 요청하는 시험신호를 송신하는 제2 단계;
각각의 무선센서 노드에서 무선중계 노드와 게이트 웨이 방향으로 복수 개의 각 주파수 대역으로 상기 시험신호에 대한 응답신호들을 출력하여 상기 게이트 웨이에 도달시키는 제3 단계;
상기 게이트 웨이에 접속된 PC에서 그룹별로 상기 응답신호 중 홉(Hop)수가 가장 적은 순서대로 노드 ID와 주파수를 분석하여 각 그룹별로 다수(3~5) 개의 우선경로를 결정하는 제4 단계;
상기 제5 단계에서 결정된 우선경로를 다시 그룹별로 게이트 웨이를 통하여 역으로 각 그룹 내의 전체 노드에 전파함으로써 모든 노드에서 이 우선경로를 저장하게 하고, 이후 각 그룹 노드에서는 이 우선경로에 따라 취득신호를 전달하는 제5 단계;
상기 게이트 웨이에서 전체 노드의 무선 네트워크 연결 상태를 감시하고 설정된 시간 이내에 송수신이 이루어지지 않으면 상기 제2 단계 내지 제5 단계를 반복 실시하게 하는 제6 단계;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박 내 다중 주파수 선택형 무선 네트워크 연결 방법을 기술적 요지로 한다.
여기서, 본 발명의 상기 제6 단계는 상기 게이트 웨이에서 상기 제2 단계 내지 제5 단계를 반복 실시 후에도 전체 노드의 송수신이 이루어지지 않으면 상기 PC가 제1 단계에서 각 노드를 재배치시키라는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 선박 내 다중 주파수 선택형 무선 네트워크 연결 방법으로 되는 것이 바람직하다.
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본 발명에 의하여 선박 내부의 열악한 무선 연결 환경을 극복하여 무선 연결 상태의 확인이 쉽고 간편한 감시 체계를 구성하며, 유연한 위치 선정이 가능하여 언제든지 최적 조건의 무선 환경으로 전화시킬 수 있는 선박 내 다중 주파수 선택형 무선 네트워크 연결 방법이 제공되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 흐름도
도 2는 선박 내 본 발명의 실시 블록도
도 3 내지 도 10은 본 발명의 실시 예시도
도 11는 본 발명에서 사용하는 다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드 장치의 구조도
도 12은 본 발명에서 사용하는 다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드 장치의 외부 사시 사진
이하 도면을 참조하여 본 발명에 관하여 살펴보기로 하며, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.
그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있으므로 그 정의는 본 발명을 설명하는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하의 도 1은 본 발명의 흐름도이며, 도 2는 선박 내 본 발명의 실시 블록도이며, 도 3 내지 도 11은 본 발명의 실시 예시도이며, 도 12는 본 발명에서 사용하는 다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드 장치의 구조도이고, 도 13은 본 발명에서 사용하는 다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드 장치의 외부 사시 사진이다.
먼저, 본 발명의 설명에 앞서 본 발명에서 사용하는 용어를 정의하기로 한다.
노드(W0 ~ Wn) : 선박 내부에 설치되어 무선 네트워크를 형성시키는 장치.(n은 자연수로서 설치 노드 댓수)
다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드 장치: 본 발명에서 사용되는 노드 장치로서, 복수 개의 주파수 대역으로 무선 연결 송신신호와 응답신호를 발생시켜 무선 연결 상태를 시도하며, 무선 연결 시험신호와 응답신호의 상태를 LED 표시등으로 표시하는 기능이 내재됨.
무선센서 노드 : 상기 노드 중에서 선박의 내부 장치들에 연결되어 선박의 내부 장치를 수집하는 노드.
무선중계 노드 : 상기 노드 중에서 무선 네트워크를 구성하여 정보를 전달하는 노드. 본 발명에서 사용되는 다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드는 선박의 내부 장치에 연결되는 센서 결합부와 복수 주파수 모듈이 동시에 형성되어져 있으므로 상기 무선센서 노드와 무선중계 노드의 기능을 동시에 수행할 수 있으므로 상기 무선센서 노드와 무선중계 노드는 단지 개념적인 분류에 불과함.
PC(서버) : PC에는 선박 내부에 설치된 전체 노드의 무선 네트워크 연결 상태를 디스플레이하고 제어하는 어플리케이션이 실행되는 컴퓨터.
게이트 웨이(W0) : 상기 무선중계 노드 중에서 상기 PC와 연결되는 최상위 노드
최하위 노드 : 상기 노드에 의하여 구성되는 무선 네트워크 중에서 상기 게이트 웨이와 가장 멀리 홉(Hop)수를 형성한 노드
홉(Hop)수 : 무선센서 노드에서 게이트 웨이까지 연결된 노드 갯수
이하 상기 용어에 근거하여 본 발명을 설명하기로 한다.
본 발명은 선박의 내부에서 무선 네트워크를 구성하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 선박 내부는 비좁고 많은 수밀 격벽으로 구성되는 금속벽으로 형성되어, 무선 네트워크 연결은 매우 곤란한 상태이다.
즉, 선박 내부의 공간은 금속벽으로 형성되고 불규칙적인 격벽이 형성되어 거대한 도파관과 같은 상태가 되는데, 이런 상태에서는 무선 주파수가 정상파 형태로 고착화 되어 버린다.
이와 같은 도파관 공간과 같이 파가 자유 전파되는 공간이 닫혀져 있을 때에는 그 속에 갇혀 있는 파동은 줄의 파동의 경우처럼 고정되어 버리므로 각 위치에 따라 파의 세기가 결정되어 무선 주파수 연결이 매우 곤란하다.
이러한 선박 내부 공간의 정상파 형성은 선박 내부 공간에 무선 연결이 가능한 특정점과 무선 연결이 불가한 특이점이 발생됨을 의미하며, 상기 특성점과 특이점은 한개의 선실에서도 수개씩 생기기도 한다.
그런데 각 정상파의 형태는 주파수마다 달라지므로, 상기 특성점과 특이점의 위치는 주파수 사정에 따라 달라진다.
본 발명에서는 이러한 선박 내부의 열악한 무선 네트워크 환경을 개선하기 위하여 다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드 장치를 사용한다.
상기 다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드 장치를 도 11과 도 12를 참고하여 살펴보면, 전원 입력단(30) 및 상기 전원 입력단(30)을 단속하는 전원스위치(31), 센싱 입력단 단자부(40)와 엘이디 출력부(20)와 복수 개의 안테나 체결부(50-1)가 형성된 케이스와; 상기 케이스(100) 내부에 설치되는 회로부로서, 상기 전원 입력단(30)과 센싱 입력단 단자부(40), 엘이디 출력부(20) 및 PC 연결 인터페이스(60)가 연결되며, NMEA 프로토콜 컨버터가 내장된 제어 회로부(10)와; 상기 제어 회로부(10)에 형성된 복수 개의 카드형 슬롯에 체결되는 복수개의 카드형 기판으로 형성되며 상기 케이스(100)의 안테나 체결부(50-1)와 연결되어 주파수 대역을 확장 및 교체 가능하게 하는 주파수 모듈부(50)와; 상기 케이스(100)의 안테나 체결부(50-1)에 교환식 체결되고 연결된 상기 주파수 모듈부(50)의 주파수 대역과 일치하는 안테나(510)와; 상기 케이스 내부에 형성된 배터리(32)로 구성되어, 상기 제어 회로부(10)가 상기 주파수 모듈부(50)의 복수 주파수 대역 전부로 무선 연결을 시험하는 시험신호와 이웃 장치로부터 전달되는 응답신호를 해석하여 복수 개의 주파수 대역 중에서 적어도 하나의 최적 무선 주파수 연결이 확인되면 상기 엘이디 출력부(20)로 주파수 연결 상태를 표시 출력하며, 상기 센싱 입력단 단자부(40)의 입력을 해석하여 비 NMEA 프로토콜 신호는 NMEA 프로토콜로 변환하여, 상기 주파수 모듈부(50) 또는 PC 연결 인터페이스(60)로 출력하여, 복잡한 선박 내부 환경에서 복수 개의 동일 장치의 유효 작동 위치를 상기 엘이디 출력부(20)로 확인하여 각각 설정할 수 있고, 각 장치에서 인접한 구형 선박의 내부 장치를 상기 센싱 입력단 단자부(40)에 연결하여 무선 네트워크 영역에 포함시키는 것만으로 NMEA 프로토콜로 표준화시키는 장치이다.
상기 엘이디 출력부(20)는 파워등(21), 수신등(22), 송신등(23), 에러등(24)으로 구분되는 표시등으로 형성되어, 상기 파워등(21)으로 장치의 부팅 상태를 표시하고, 상기 수신등(22)으로 상기 주파수 모듈부(50)의 정상 수신 상태를 표시하고, 상기 송신등(23)으로 상기 주파수 모듈부(50)의 정상 송신 상태를 표시하며, 상기 에러등(24)으로 상기 주파수 모듈부(50)의 정상 또는 비정상 연결 상태를 표시하여 무선 네트워크의 연결 상태를 직접 인지할 수 있게 한다.
상기 PC 연결 인터페이스(60)는 LAN 케이블 커넥터로 형성되어, 무선 네트워크의 단말부에 위치한 장치에서 PC(600)로 연결하여, PC 네트워크에 상기 센싱 입력단 단자부(40)에 연결된 선박의 내부 장치 정보를 연결시킨다.
본 발명의 실시예에서 주파수 모듈부(50)의 복수 주파수 대역을 424MHz, 447MHz, 2.4GHz로 사용하고 있는데, 상기 제어 회로부(10)는 3개의 주파수 대역 전체의 시험 신호와 응답 신호를 발생시킨다.
본 발명은 이와 같은 다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드 장치를 사용하여 다음과 같은 방법으로 선박 내부에 무선 네크워크를 형성시킨다.
본 발명의 제1 단계는 선박 내 무선 연결 가능 위치에 배치된 선박의 내부 장치들에 연결된 무선센서 노드와 신호를 중계하는 무선중계 노드들을 PC(서버)에서 각각의 독립 노드 ID와 그룹 ID를 부여하는 단계이다.
제1 단계에서 상기 무선중계 노드와 무선센서 노드는 먼저 선박의 센서나 시계, 기타 장비에 가까이 노드를 배치하고, 상기 각 다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드 장치를 휴대형 배터리를 이용하여 이동하면서 LED 표시등의 시험신호와 응답신호가 일치하는 위치를 정하면, 이 위치가 무선연결이 서로 원활하게 연결되는 위치가 된다.
따라서, 본 발명에서 사용되는 다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드 장치를 이용하면 선박 내 무선 연결 가능 위치를 육안으로 확인할 수 있으므로 쉽게 배치할 수 있다.
도 2에서 보여지는 바와 같이 각 노드는 선박 내부 센서와 가까이 설치되는 노드 W-1, W-2, W-3은 무선센서 노드가 되며 이를 중계하는 무선중계 노드 W-3으로 구분할 수 있으며, 노드 W-2와 W-3은 W-1의 무선중계 노드의 기등도 동시에 수행한다.
본 발명의 제1 단계에서는 상기 PC(서버)에서 상기 무선센서 노드와 무선중계 노드들에 각각의 독립 노드 ID와 그룹 ID를 부여한다.
상기 그룹 ID는 전체 노드에 의하여 형성되는 무선 센서 네트워크를 그룹으로 구분한 것으로서, 하나의 그룹으로만 구성될 수도 있고 여러 개의 그룹으로 나눠질 수도 있는데, 통상 선박의 각 층에 따라 무선 환경이 크게 다르므로 각 층마다 그룹이 정해진다.
각 그룹에는 유선 네트워크로 PC와 연결되는 단 하나의 최상위 무선중계 노드(이를 '게이트웨이'로 정의 함)가 반드시 설치되며, 모든 센서 노드와 중계 노드 및 게이트웨이는 동일 그룹 내에서만 송수신된다. 이후 설명되는 내용은 각각의 그룹에서 실행되는 것을 기준으로 설명된다.
예를 들어 도 3은 하나의 PC와 연결되므로 하나의 그룹으로 설정되어 진다.
선박 내부에는 도 3과 같이 임의 위치에 노드가 배치되게 되며, 각 노드는 고유 ID를 가지게 된다.
상기 PC에는 선박 내부에 설치된 전체 노드의 무선 네트워크 연결 상태를 디스플레이하고 제어하는 어플리케이션이 실행된다.
본 발명의 제2 단계는 각 그룹별로 먼저 그룹 내의 게이트 웨이에서 무선중계 노드와 무선센서 노드 방향으로 복수 개의 각 주파수 대역으로 무선 연결 상태를 요청하는 시험신호를 송신하는 단계이다.
제 2단계를 요약하면 도 4에 도시된 바와 같이 최상위 노드에서 최하위 노드 방향으로 시험 신호를 송신하는 단계이다.
도 5에서 보여지는 바와 같이 제2 단계에서 각 노드는 수신한 시험신호의 상태와 주파수가 각각 다르게 된다.(도 5와 도 6에서는 본 발명의 실시예에서 주파수 모듈부(50)의 복수 주파수 대역을 424MHz, 447MHz, 2.4GHz을 서로 다른 색상으로 표시하였다.)
이와 같이 선박의 내부 무선 환경에 따라 각 노드는 가장 양호한 수신 상태의 시험 신호 주파수가 각각 다르게 설정된다.
본 발명의 제3 단계는 각각의 무선센서 노드에서 무선중계 노드와 게이트 웨이 방향으로 복수 개의 각 주파수 대역으로 상기 시험신호에 대한 응답신호들을 출력하여 상기 게이트 웨이에 도달시키는 단계이다.
제3 단계는 제2 단계의 역방향(도 4의 역방향)으로, 즉, 최하위 노드에서 최상위 노드 방향으로 응답신호를 송신하는 단계이다.
상기 제2 단계에서 시험 신호를 수신한 노드에서만 제3 단계의 응답신호를 송신하며, 제3 단계에서 각 노드는 수신한 응답신호의 상태와 주파수를 저장한다.
이때, 선박의 내부 무선 환경에 따라 각 노드는 도 6에 도시된 바와 같이 가장 양호한 수신 상태의 시험 신호 주파수가 각각 다르게 설정되며, 이는 동일한 2개의 노드 사이에서도 제2 단계의 시험신호 수신 상태와 다르게 설정된다.
본 발명의 제4 단계는 상기 게이트 웨이에 접속된 PC에서 그룹별로 상기 응답신호 중 홉(Hop)수가 가장 적은 순서대로 노드 ID와 주파수를 분석하여 각 그룹별로 다수(3~5) 개의 우선경로를 결정하는 단계이다.
제4 단계에서 상기 게이트 웨이는 PC에 각 노드의 연결상태를 전달하는데, 이때 복수의 다 경로가 형성되므로 최상위 노드에서 최하위 노드로 가장 빠른 전달이 가능하도록 상기 응답신호 중 홉(Hop)수가 가장 적은 순서대로 노드 ID와 주파수를 분석하여 각 그룹별로 다수(3~5) 개의 우선경로를 결정한다.
본 발명의 제5 단계는 상기 제4 단계에서 결정된 우선경로를 다시 그룹별로 게이트 웨이를 통하여 역으로 각 그룹 내의 전체 노드에 전파함으로써 모든 노드에서 이 우선경로를 저장하게 하고, 이후 각 그룹 노드에서는 이 우선경로에 따라 취득신호를 전달하는 단계이다.
제5 단계에서 각 노드는 우선경로를 따라 무선 네트워크를 연결하여 선박 내부 장치의 정보를 전달하게 된다.
제4 단계에서는 도 7과 같이 구성되는 노드 그룹에서도 도 8 내지 도 10과 같은 다양한 주파수의 우선경로가 형성될 수 있으므로, 제5 단계에서는 이러한 경로로 무선 네트워크를 우선적으로 확인하고 정보를 전송한다.
본 발명의 제6 단계는 상기 게이트 웨이에서 전체 노드의 무선 네트워크 연결 상태를 감시하고 설정된 시간 이내에 송수신이 이루어지지 않으면 상기 제2 단계 내지 제5 단계를 반복 실시하게 하는 단계이다.
상기 제6 단계에서 무선 네트워크의 연결감시는 게이트 웨이에서 한정되는 것이 아니며, 각 노드에서 우선경로의 연결이 끊어지면 상기 게이트 웨이를 통하여 PC로 보고하여 통합적 관리가 될 수 있게 한다.
본 발명은 각 다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드 장치를 휴대형 배터리를 이용하여 이동하면서 LED 표시등의 시험신호와 응답신호가 일치하여 서로 무선연결이 원활하게 연결되는 위치를 육안으로 확인한 후 설치위치를 정하여 배치하는 것을 특징으로 하므로, 상기 제6 단계에서 상기 게이트 웨이에서 상기 제2 단계 내지 제5 단계를 반복 실시 후에도 전체 노드의 송수신이 이루어지지 않으면 상기 PC가 각 노드를 재배치시키라는 신호를 출력시켜 제1 단계의 재실시를 안내하도록 한다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 열악한 무선 환경에서 유연한 무선 연결 환경을 형성시킬 수 있으므로 쉽고 간편한 선박 내무 무선 네트워크를 형성시킬 수 있는 특징이 있다.
이상 본 발명의 설명을 위하여 도시된 도면은 본 발명이 구체화되는 하나의 실시예로서 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 요지가 실현되기 위하여 다양한 형태의 조합이 가능함을 알 수 있다.
따라서 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10 : 제어 회로부 20 : 엘이디 출력부
30 : 전원 입력단 31 : 전원스위치
40 : 센싱 입력단 단자부 50 : 주파수 모듈부
50-1 : 안테나 체결부 60 : PC 연결 인터페이스
100 : 케이스 510 : 안테나

Claims (3)

  1. 복수 개의 주파수 대역으로 무선 연결 송신신호와 응답신호를 발생시켜 무선 연결 상태를 시도하며, 무선 연결 시험신호와 응답신호의 상태를 LED 표시등으로 표시하는 다중 주파수 선택형 무선 센서 네트워크 노드 장치로서, 위치와 기능에 의하여 무선 연결 가능 위치에 배치된 선박의 내부 장치들에 연결된 무선센서 노드와 신호를 중계하는 무선중계 노드들로 구분되는 노드들에,
    선박 내부에 설치된 전체 노드의 무선 네트워크 연결 상태를 디스플레이하고 제어하는 어플리케이션이 실행되는 PC(서버)에서
    각각의 독립 노드 ID와,
    전체 노드에 의하여 형성되는 무선 센서 네트워크를 하나의 그룹 또는 여러 개의 그룹으로 나누고, 상기 그룹에 유선 네트워크로 PC와 연결되는 단 하나의 최상위 무선중계 노드(이를 '게이트웨이'로 정의 함)가 반드시 설치되며, 모든 센서 노드와 중계 노드 및 게이트웨이는 동일 그룹 내에서만 송수신되는 그룹 ID를 부여하는 제1 단계;

    각 그룹별로 먼저 그룹 내의 게이트 웨이에서 무선중계 노드와 무선센서 노드 방향으로 복수 개의 각 주파수 대역으로 무선 연결 상태를 요청하는 시험신호를 송신하는 제2 단계;

    각각의 무선센서 노드에서 무선중계 노드와 게이트 웨이 방향으로 복수 개의 각 주파수 대역으로 상기 시험신호에 대한 응답신호들을 출력하여 상기 게이트 웨이에 도달시키는 제3 단계;

    상기 게이트 웨이에 접속된 PC에서 그룹별로 상기 응답신호 중 홉(Hop)수가 가장 적은 순서대로 노드 ID와 주파수를 분석하여 각 그룹별로 다수(3~5) 개의 우선경로를 결정하는 제4 단계;

    상기 제 4 단계에서 결정된 우선경로를 다시 그룹별로 게이트 웨이를 통하여 역으로 각 그룹 내의 전체 노드에 전파함으로써 모든 노드에서 이 우선경로를 저장하게 하고, 이후 각 그룹 노드에서는 이 우선경로에 따라 취득신호를 전달하는 제5 단계;

    상기 게이트 웨이에서 전체 노드의 무선 네트워크 연결 상태를 감시하고 설정된 시간 이내에 송수신이 이루어지지 않으면 상기 제2 단계 내지 제5 단계를 반복 실시하게 하는 제6 단계;

    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 선박 내 다중 주파수 선택형 무선 네트워크 연결 방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서 상기 제6 단계는
    상기 게이트 웨이에서 상기 제2 단계 내지 제5 단계를 반복 실시 후에도 전체 노드의 송수신이 이루어지지 않으면 상기 PC가 제1 단계에서 각 노드를 재배치시키라는 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 선박 내 다중 주파수 선택형 무선 네트워크 연결 방법.
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