KR101595877B1 - 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법 - Google Patents

가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101595877B1
KR101595877B1 KR1020140135837A KR20140135837A KR101595877B1 KR 101595877 B1 KR101595877 B1 KR 101595877B1 KR 1020140135837 A KR1020140135837 A KR 1020140135837A KR 20140135837 A KR20140135837 A KR 20140135837A KR 101595877 B1 KR101595877 B1 KR 101595877B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
communication
visible light
light
transmission
lens
Prior art date
Application number
KR1020140135837A
Other languages
English (en)
Inventor
이규호
Original Assignee
인제대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 인제대학교 산학협력단 filed Critical 인제대학교 산학협력단
Priority to KR1020140135837A priority Critical patent/KR101595877B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101595877B1 publication Critical patent/KR101595877B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/116—Visible light communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/516—Details of coding or modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/60—Receivers
    • H04B10/66—Non-coherent receivers, e.g. using direct detection
    • H04B10/67—Optical arrangements in the receiver
    • H04B10/676—Optical arrangements in the receiver for all-optical demodulation of the input optical signal
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

본 발명은 가시광을 이용하여 물속 및 해저에서 통신을 할 수 있도록 한 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치에 관한 것으로, 가시광을 이용하여 물속 및 해저에서 통신을 하기 위하여, 정보 전달거리를 확대하기 위한 부호화 수단을 갖고 광원을 제어하는 송신 제어부와, 송신 제어부의 제어에 의해 송신할 정보에 따른 가시광을 출사하는 광원부를 구비하는 가시광통신 송신기;상기 가시광통신 송신기의 광원부에서 방출된 빛을 감지하는 광감지부와, 감지된 광신호를 논리적인 신호로 복원하는 수신제어부를 구비하는 가시광통신 수신기;를 포함하는 것이다.

Description

가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법{System and Method for Communicating at Underwater or Undersea using Visual Light}
본 발명은 가시광통신에 관한 것으로, 구체적으로 가시광을 이용하여 물속 및 해저에서 통신을 할 수 있도록 한 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법에 관한 것이다.
가시광통신은 전송할 데이터를 조명 빛의 깜박임으로 변환하여 수신측에서 이를 감지하여 다시 전기신호로 변환하는 과정을 통하여 데이터를 송수신하는 무선 통신방식이다.
이러한 가시광통신 방식은 눈으로 볼 수 있는 빛을 통신매체로 사용하기 때문에 기존의 전자파기반의 무선통신에 비하여 인체에 무해할 뿐 아니라 다른 통신방식과의 전파간섭문제가 발생하지 않는다는 큰 이점이 있다.
또한 가시광통신은 가시광(빛)을 통신 매체로 사용하기 때문에 정보전달과정의 보안성이 확실히 보장된다는 장점이 있는 반면에, 전달경로의 장애물이 있는 경우 통신장애가 발생할 수 있는 단점이 되기도 하다.
최근 LED 조명을 포함한 주변 생활환경에 LED사용이 증대됨에 따라 기존의 인프라를 이용할 수 있다는 장점과 더불어 미래의 새로운 그린 무선통신의 대안으로 가시광통신 기술이 크게 부각되고 있다.
그 중에서도 통신을 위한 추가적인 시설없이 기존의 인프라(즉, 조명시설)를 그대로 활용하여 통신을 하고자 하는 영역에서의 활용에 대한 연구개발이 이루어지고 있다.
예를 들어 홈네트워크 환경, 차량과 신호등간이나 차량간 통신, LED조명이 제공된 실내 위치인식기반 서비스(박물관, 마트 등)이 대표적이다.
특히 전자파 사용이 제한적인 영역(예: 병원, 비행기내)이나 금속자재가 많아 전자파전달에 한계가 있는 영역(예: 선박내) 등 특수한 영역에서 활용도가 높을 것으로 예상된다.
가시광통신기술을 적용할 수 있는 이러한 특수한 영역 중에 음성대화를 사용하지 못하는 잠수함내나 해저나 물속 통신영역이 있다.
해저는 전자파 감쇄로 인하여 전달거리가 지극히 제한적이기 때문에 전자파를 통신매체로 활용할 수 없다. 그래서 기존의 잠수함에서는 통신속도와 대역폭이 낮은 음파(소닉)를 사용하거나, 광케이블을 이용하여 극히 제한적인 범위 내에서의 통신만을 제공하거나, 또는 통신을 위하여 잠수함 등이 수면위로 올라오거나 하는 방법을 사용하고 있다.
기존의 무인 잠수함을 운용하는 경우 모선과 광케이블로 연결시켜 통신경로를 제공하는데 이때 모선으로부터 연결된 광케이블의 거리범위 내에서만 활동할 수 있기 때문에 무인 잠수함의 자유로운 활동의 제약이 뒤따르게 된다.
또한 소형 잠수함내 포함된 여러 가지 전자 및 기계장치에 의한 강한 전자파장애 등으로 정상적인 데이터통신전달 회로를 구현하는데 어려움이 있기도 하다.
이러한 문제점들을 해결할 수 있는 대안기술 중 하나가 가시광통신 방식이다. 그러나 가시광통신 방식 역시 물속에서 빛의 감쇄로 인하여 전달거리 또한 제한적이기 때문에, 지상에서 사용하는 가시광통신 방식을 그대로 물속이나 해저 통신방식으로 사용하기에 어려운 기술방식이다.
또한, 가시광통신 방식은 기본적으로 장애물이 없는 가시영역 내에서 사용할 수 있는 통신기술로, 이를 물속이나 해저 통신방식으로 적용하기 위해서는 고정된 장애물이 없는 영역에서 사용한다 하더라도 물속에 존재하는 부유물이나 물고기와 같은 이동 생물체가 빛을 차단하는 일시적 통신 장애물이 될 수 있다.
이러한 일시적 장애는 임의의 위치에, 임의의 시간에, 그리고 임의의 시간 동안 발생할 수 있는 특성이 있다.
따라서, 이와 같은 문제를 해결하여 가시광통신 방식을 물속이나 해저 통신방식으로 적용할 수 있는 기술 개발이 요구되고 있다.
종래 기술의 하나로 대한민국 등록특허 제10-1141663호에서는 전기 신호와 조명 신호를 합하여 복합광으로 변환하여 수중으로 방출하는 방식이 있으나, 이는 물속이나 해저 통신방식에서 전송거리확대나 자율적 통신최적조건을 위한 자율제어기능, 그리고 이동장애물에 대한 문제를 해결하지 못하고 있다.
또한, 대한민국 등록특허 제10-1393486호에서는 LED 방출지점과 렌즈사이 거리를 렌즈위치조절에 의해 조절함으로써 통신을 위한 빛의 전송거리 확대를 해결하고 있으나 자율적 통신최적조건을 위한 자율제어기능과 이동장애물에 대한 문제를 해결하지 못하고 있어 광전달거리의 변화가 심하고 부유물이나 이동 생물체가 수시로 발생하는 해저영역에 적용하는데 한계가 있다.
대한민국 등록특허 제10-1141663호 대한민국 등록특허 제10-1393486호
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 가시광 무선 통신의 문제를 해결하기 위한 것으로, 가시광을 이용하여 물속 및 해저에서 통신을 할 수 있도록 한 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 물속이나 해저에서 물속에서의 가시광 즉 빛의 전달거리를 확대시키고 수신측의 감지능력을 증대시켜 일정거리에서의 통신이 가능하게 하도록 한 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 물속에 존재하는 부유물이나 이동 생물체에 의한 일시적 통신 장애문제를 해결하여 가시광을 이용하여 물속 및 해저에서 일정 거리내 통신을 가능하도록 한 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 물속이나 해저에서 통신 송신체 및 수신체의 비고정성과 조류 등으로 인한 광전달거리의 변동이 지속적으로 발생하는 통신여건에 최적통신조건 자율제어를 통하여 효과적인 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 통신매체인 빛의 물속 또는 해저에서의 전달거리를 확대시키고, 이동 생물체에 의한 일시적 통신 장애문제를 해결하고, 또한 광전달거리의 변동이 지속적으로 발생하는 통신여건에 최적통신조건 자율제어를 제공하여 가시광통신 방식을 물속이나 해저 통신방식으로 효율적으로 적용할 수 있도록 한 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치는 가시광을 이용하여 물속 및 해저에서 통신을 하기 위하여, 정보 전달거리를 확대하기 위한 부호화 수단을 갖고 광원을 제어하는 송신 제어부와, 송신 제어부의 제어에 의해 송신할 정보에 따른 가시광을 출사하는 광원부를 구비하는 가시광통신 송신기;상기 가시광통신 송신기의 광원부에서 방출된 빛을 감지하는 광감지부와, 감지된 광신호를 논리적인 신호로 복원하는 수신제어부를 구비하는 가시광통신 수신기;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 가시광통신 송신기와 가시광통신 수신기에는 각각 전원공급을 위한 전원부와 사용자의 통신제어관리의 편의를 위한 송신 모니터 및 수신 모니터가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 가시광통신 송신기의 송신 제어부는, 외부 신호를 감지하는 경우 이를 디지털신호로 변환하는 디지털신호 변환수단과,사용자의 송신모니터를 통해 송신할 정보를 직접 입력받고, 송신할 디지털 정보를 부호화하는 부호화 수단과,부호화된 데이터를 광원을 통해 전송하기 위한 라인코딩하는 라인코딩수단과,라인코딩의 결과에 따라 LED광원의 ON/OFF를 제어하는 광원제어수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 가시광통신 송신기의 광원부는, 광원제어수단의 제어에 위해 송신할 정보에 따른 광을 출사하는 LED 광원과, 각 LED 광원에서 방출되는 빛이 분산되지 않고 직진성을 유지하면서 멀리 전달될 수 있도록 하기 위한 개별 렌즈와,개별 LED 광원에서 개별 렌즈를 거쳐 방출된 빛을 송신글로벌렌즈를 통하여 전체적으로 집광시켜 직진성을 높이고, 물속이나 해저에서 사용할 수 있도록 하기 위한 방수를 위한 송신글로벌렌즈 및 방수 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 가시광통신 수신기의 광감지부는, 가시광통신 송신기에서 방출된 빛을 일정한 지점으로 집중시키기 위한 수신렌즈 및 수신개별렌즈와 도달한 빛을 감지하는 광감지 수단과,여러 광감지 수단들로부터 출력되는 감지신호를 통합하는 감지신호 통합수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 가시광통신 수신기의 수신 제어부는, 감지신호 통합수단에 의해 통합된 감지신호를 증폭하는 신호증폭수단과,신호증폭수단에 의해 증폭된 감지신호에 포함된 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 수단과,제어부에 입력신호 레벨에 맞도록 조정하는 신호수준 변환수단과,변환된 신호로부터 송신된 데이터로 복원하는 복호화 수단과,최종 추출된 송신데이터를 저장관리하는 데이터 서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 물속이나 해저에 존재하는 이동 생물체로 인한 통신장애를 억제하기 위하여, 가시광통신 송신기와 가시광통신 수신기 사이에 송수신장치를 다중 경로로 구성하여 다중 경로를 통하여 전달된 신호들을 합하여 분석 처리하는 것을 특징으로 한다.
그리고 송수신장치를 다중 경로로 구성하기 위하여, 어느 하나의 가시광통신 장치(A)는 송신 제어부의 제어에 의해 데이터 송신을 하는 송신 광원 및 렌즈가 n개 구성되고, 수신 제어부의 제어에 의해 데이터 수신을 하는 광감지수단 및 수신부가 m개 구성되고, 상기 어느 하나의 가시광통신 장치(A)와 통신을 하는 가시광통신 장치B는 수신 제어부의 제어에 의해 데이터 수신을 하는 광감지 수단 및 수신부가 n개 구성되고, 송신 제어부의 제어에 의해 데이터 송신을 하는 송신 광원 및 렌즈가 m개 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 가시광통신 송신기 및 가시광통신 수신기가 스테이션 서버를 구비하는 모선에 구성되고, 다른 가시광통신 송신기 및 가시광통신 수신기가 무인 잠수정에 구성되어 해저영역에서 상호 통신이 이루어지고, 상기 무인 잠수정은 내부에서의 통신을 위한 가시광 전달 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 가시광통신 송신기로부터 전달되어 가시광통신 수신기에 수신되는 광강도의 최대치와 최저치를 정의하고 그 사이 영역을 통신최적영역으로 설정하고, 수신되는 광강도가 통신최적영역을 벗어나면 가시광통신 송신기 및 가시광통신 수신기를 제어하여 광강도가 통신최적영역에 위치하도록 하는 것을 특징으로 한다.
그리고 수신되는 광강도가 통신최적영역을 벗어나면, 가시광통신 송신기의 광원과 송신개별렌즈의 위치를 조정하여 송신글로벌렌즈와의 거리(Dt)를 조정하고, 가시광통신 수신기의 수신개별렌즈 및 광감지소자의 위치를 조정하여 수신렌즈와의 거리(Dr)를 조정하여 광강도가 통신최적영역에 위치하도록 하는 것을 특징으로 한다.
다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신방법은 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신이 시작되면, 최저통신속도로 세팅된 상태에서 송신부에서는 빛을 방출하고 수신부에서는 그 빛을 감지하는 단계;수신부에서 감지된 빛의 강도가 통신최적영역인가를 판단하는 단계;통신최적영역이 아닐 경우 수신개별렌즈 및 광감지소자의 위치를 조정하여 수신렌즈와의 거리(Dr)를 조정하는 단계;거리(Dr)의 조정으로도 통신최적영역이 되지 않는 경우 송신부의 광원과 송신개별렌즈의 위치와 송신글로벌렌즈와의 거리(Dt)의 조정을 송신부로 요청하는 단계;감지된 빛의 강도가 통신최적영역에 들어간 경우, 통신속도를 최적속도로 올려서 세팅하고 데이터송수신을 시작하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신방법은 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신이 시작되면, 최저통신속도로 세팅된 상태에서 송신부에서는 빛을 방출하고 수신부에서는 그 빛을 감지하는 단계;수신부로부터 송신부의 광원과 송신개별렌즈의 위치와 송신글로벌렌즈와의 거리(Dt)에 대한 조정요구가 있는지를 송신부에서 판단하는 단계;조정한계치를 넘지않은 범위에서 거리(Dt)를 조정하고, 통신속도를 최적속도로 세팅하고 데이터송수신을 시작하는 단계;데이터송수신 과정에서 수신부로부터 거리(Dt)의 조정요구가 있는지를 계속 판단하여 조정한계치 범위내에서 거리(Dt)를 조정하여 통신이 완료될 때까지 최적통신조건을 유지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법은 다음과 같은 효과를 갖는다.
첫째, 가시광통신 방식을 물속이나 해저 통신방식으로 적용하도록 함으로써 소형 무인 잠수함과 같은 통신필요 장치들의 공간적 활동 유연성을 제공할 수 있다.
둘째, 무인 잠수정내 적용된 가시광통신을 통하여 잠수함내 포함된 여러 가지 전자 및 기계장치에 의해 발생되는 전자파장애 등에 구애됨이 없는 무선의 통신기능을 제공할 수 있다.
셋째, 통신매체인 빛의 물속 또는 해저에서의 전달거리를 확대시킬 수 있는 방안들을 적용함으로써 물속이나 해저에서의 가시광통신 방식의 활용성을 증대시킨다.
넷째, 물속 및 해저에서 통신필요 장치들간 대면하거나 빛의 전달과정을 눈으로 확인하면서 상호통신이 가능하므로, 통신의 신뢰성을 높이고 통신장애 유무나 전달 정보보호를 직접 눈으로 확인하면서 통신이 가능하여 통신 보안성을 높일 수 있다.
다섯째, 다경로 전송을 통한 물속 및 해저용 가시광통신의 개념에 의하여, 가시광통신 방식을 물속 및 해저영역에서 적용한 경우에 물속이나 해저에 존재하는 부유물 및 이동 생물체 등으로 인한 통신장애 문제를 해결할 수 있다.
여섯째, 물속이나 해저에서 통신 송신체 및 수신체의 비고정성과 조류 등으로 인한 광전달거리의 변동이 지속적으로 발생하는 통신여건에 대한 최적통신조건 자율제어 방식으로 해결함으로써 물속 및 해저영역 가시광통신의 실제적 효과성을 높인다.
도 1은 가시광통신 방식의 기본 구성도
도 2는 본 발명에 따른 가시광통신 방식을 해저영역 무인잠수정과 모선에 적용한 개념을 나타낸 구성도
도 3은 본 발명에 따른 물속 및 해저용 가시광통신 장치의 구성도
도 4는 물속 및 해저용 가시광통신 장치의 송신기 상세 구성도
도 5는 물속 및 해저용 가시광통신 장치의 수신기 상세 구성도
도 6은 다경로 기반 물속 및 해저용 가시광통신의 개념을 나타낸 구성도
도 7은 물속 및 해저용 가시광통신의 최적조건 자율 제어 개념도
도 8은 가시광통신의 최적조건 자율 제어를 위한 통신최적영역을 나타낸 구성도
도 9는 물속 및 해저용 가시광통신의 최적조건 자율 제어를 위한 수신부 흐름도
도 10은 물속 및 해저용 가시광통신의 최적조건 자율 제어를 위한 송신부 흐름도
이하, 본 발명에 따른 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
도 1은 가시광통신 방식의 기본 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 가시광통신 방식을 해저영역 무인잠수정과 모선에 적용한 개념을 나타낸 구성도이다.
본 발명은 가시광통신 방식을 물속이나 해저 통신방식으로 적용하도록 함으로써 통신필요 장치들의 공간적 활동 유연성을 제공할 수 있도록 한 것이다.
또한, 통신매체인 빛의 물속 또는 해저에서의 전달거리를 확대시키고, 물속에 존재하는 부유물이나 물고기와 같은 이동 생물체에 의한 일시적 통신 장애문제를 해결할 수 있도록 한 것이다.
도 1은 가시광통신 방식의 기본 구성도를 보인 것이다.
가시광통신 장치는 크게 가시광 통신 송신부(10)와 가시광 통신 수신부(11)로 나눌 수 있다.
가시광 통신 송신부(10)는 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 A/D 컨버터(10a)와, 디지털 데이터를 변조하는 변조 수단(10b)과, 변조된 신호를 기준으로 광원 제어를 하는 광원 제어 수단(10c)과, 광원 제어 수단(10c)에 의해 변조된 신호를 전달하기 위한 LED 광원(10d)을 포함한다.
그리고 가시광 통신 수신부(11)는 가시광 통신 송신부(10)의 LED 광원(10d)으로부터의 광을 감지는 광감지 수단(11a)과, 광감지 수단(11a)에 의해 감지된 신호를 복조하는 복조 수단(11b)과, 복조 수단(11b)에 의해 복조된 디지털 데이터를 아날로그 데이터로 변환하는 D/A 컨버터(11c)를 포함한다.
가시광 통신 송신부(10)에서 보내고자 하는 신호가 아날로그 신호이면 디지털 신호로 변환하고 디지털 신호면 그대로 응용분야에 따라 적절한 변조 방식에 의해 변조하고, 변조한 신호는 1과 0을 반복하는 펄스 형태의 신호가 되는데 이를 LED 광원의 ON/OFF를 제어하는 스위칭에 적용하여 LED 광원이 스위칭의 결과에 따라 ON/OFF를 반복하면서 빛을 발산한다.
한편, 가시광 통신 수신부(11)는 LED 광원에서 깜박이는 광신호를 감지하여 이를 복조과정을 거치면 원래의 디지털신호로 복원할 수 있고 D/A컨버터를 거쳐 아날로그 신호로도 재생할 수 있게 된다.
그리고 도 2는 가시광통신 방식을 해저의 무인잠수정과 모선에 적용한 개념을 나타낸 것이다.
모선(스테이션)(20)은 스테이션 서버(20b) 및 디지털/가시광통신 및 가시광통신/디지털 변환 수단(20a)을 포함하고, 무인 잠수정(21)과는 가시광 전달 수단(22)을 통하여 통신을 한다.
그리고 무인 잠수정(21)은 내부에서의 통신을 위한 가시광 전달 수단(23)을 포함하고, 음파 신호를 감지하여 주변 환경 정보를 획득하는 음파 감지 및 음파/디지털 변환 수단(21a)과, 센서 및 디지털 변환 수단(21b)과, 디지털/가시광 통신 신호 변환 수단(21c)과, 가시광 통신/디지털 신호 변환 수단(21d)과, 데이터 서버(21e)와, 모선(22)과의 가시광 통신을 위한 디지털/가시광 통신 및 가시광 통신/디지털 변환 수단(21f)을 포함한다.
우선 모선(20)과 무인 잠수정(21)간에 가시광통신 방식을 적용하는 경우에는, 가시광통신 송수신장치에 의해 해저영역에서 상호 통신이 이루어지며, 무인 잠수정 내에 적용하는 경우에는 무인 잠수정이 여러 가지 정보 수집활동과정에서 음파신호나 센서에 의한 주변 환경정보를 감지하여 이를 디지털신호로 변환하여 가시광통신 송신부에 적용하고, 이를 가시광통신 방식 수신부에서 자체 서버에 저장하거나 다시 해저영역에 적용된 가시광통신 방식을 통하여 모선에 전달하게 된다.
이 과정에서 무인 잠수정내 적용된 가시광통신은, 잠수함내 포함된 여러 가지 전자 및 기계장치에 의해 발생되는 전자파장애 등에 구애됨이 없이 무선의 통신기능을 제공할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 물속 및 해저용 가시광통신 장치의 구성도이다.
본 발명에 따른 물속 및 해저용 가시광통신 장치는 가시광통신 송신기(30)와 가시광통신 수신기(35)로 나누어지며, 가시광통신 송신기(30)에는 광원부(34)와 광원을 제어할 송신제어부(33)로 구성된다.
가시광통신 수신기(35)에는 가시광통신 송신기(30)의 광원부(34)에서 방출된 빛을 감지하는 광감지부(36)와 감지된 광신호를 논리적인 신호로 복원하는 수신제어부(37)로 구성된다.
이러한 가시광통신 송신기(30)와 가시광통신 수신기(35)에는 각각 전원공급을 위한 전원부(32)(38)와 사용자의 통신제어관리의 편의를 위한 송신 모니터(31) 및 수신 모니터(39)가 구비된다.
도 4는 물속 및 해저용 가시광통신 장치의 송신기의 상세 구성도이다.
본 발명에 따른 물속 및 해저용 가시광통신 장치의 송신기(30)는 외부 신호를 감지하는 경우 이를 디지털신호로 변환하는 디지털신호 변환수단(33a)과, 사용자의 송신모니터(31)를 통해 송신할 정보를 직접 입력받고, 송신할 디지털 정보를 부호화하는 부호화 수단(33b)과, 부호화된 데이터를 광원을 통해 전송하기 위한 라인코딩하는 라인코딩수단(33c)과, 라인코딩의 결과에 따라 LED광원의 ON/OFF를 제어하는 광원제어수단(33d)과, 광원제어수단(33d)의 제어에 위해 송신할 정보에 따른 광을 출사하는 LED 광원(34a)과, 각 LED 광원에서 방출되는 빛이 분산되지 않고 직진성을 유지하면서 멀리 전달될 수 있도록 하기 위한 개별 렌즈(34b)와, 개별 LED광원(34a)에서 개별 렌즈(34b)를 거쳐 방출된 빛을 전체적으로 집광시켜 직진성을 높이고, 물속이나 해저에서 사용할 수 있도록 하기 위한 방수를 위한 송신글로벌렌즈 및 방수 수단(34c)을 포함한다.
여기서, 부호화 수단(33b)에 의한 부호화 기능은 정보보호를 위한 부호화와 빛의 ON/OFF 구분을 보다 용이하게 함으로써 결과적으로 정보 전달거리를 확대할 수 있는 방안을 위한 부호화 기능 등이 복합적으로 적용된다.
기존의 가시광통신 방식을 그대로 물속이나 해저에 적용하는 경우 방출된 빛의 감쇄 등으로 전달거리가 크게 단축되는 문제가 있다. 이를 해결하기 위하여 개별 LED 광원에 개별렌즈 기능과 이들을 다시 한 방향으로 집광시킬 수 있는 송신글로벌렌즈 기능을 통하여 빛의 전달거리를 확대할 수 있도록 한 것이다.
도 5는 물속 및 해저용 가시광통신 장치의 수신기의 상세 구성도이다.
본 발명에 따른 해저용 가시광통신 장치의 수신기(31)는 송신기(30)에서 방출된 빛을 일정한 지점으로 집중시키기 위한 수신렌즈(36a)와 수신렌즈(36a)에 의해 집중된 빛을 개별적으로 수신하여 감지하는 수신개별렌즈 및 광감지 수단(36b)과, 여러 수신개별렌즈 및 광감지 수단(36b)들로부터 출력되는 감지신호를 통합하는 감지신호 통합수단(36c)과, 감지신호 통합수단(36c)에 의해 통합된 감지신호를 증폭하는 신호증폭수단(37a)과, 신호증폭수단(37a)에 의해 증폭된 감지신호에 포함된 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 수단(37b)과, 제어부에 입력신호 레벨에 맞도록 조정하는 신호수준 변환수단(37c)과, 변환된 신호로부터 송신된 데이터로 복원하는 복호화 수단(37d)과, 최종 추출된 송신데이터를 저장관리하는 데이터 서버(37e)와, 최종 추출된 송신데이터를 출력하는 수신 모니터(39)를 포함한다.
물속 및 해저영역에서의 빛의 전달거리를 확대하기 위하여, 일정한 지점으로 집중시키기 위한 수신렌즈와, 수신개별렌즈 및 광감지 기능에서 다수의 광감지소자를 함께 사용하여 각각 감지한 미세 광신호를 통합하게 함으로써 광감지율을 높일 수 있고, 신호의 증폭과 노이즈 제거 기능에 의해 송신된 데이터 신호의 정확도를 높일 수 있다.
복호화 기능에서는 송신부에 포함된 부호화 기능의 반대과정의 처리 기능으로 정보보호를 위한 부호화와 빛의 ON/OFF 구분을 보다 용이하게 함으로써 결과적으로 정보 전달거리를 확대할 수 있는 방안을 위한 부호화 기능 등이 복합적으로 적용된다.
그리고 도 6은 다경로 전송을 통한 물속 및 해저용 가시광통신의 개념을 나타낸 구성도이다.
도 6에 나타낸 가시광통신장치A 및 가시광통신장치B에 포함된 송신기능와 수신기능은 각각 도 4에 제시된 가시광통신 송신기와 도 5에 제시된 가시광통신 수신기를 압축적으로 표현한 것으로, 예를 들면 수신기능에 속한 "광감지 및 수신부"에는 수신렌즈와 수신개별렌즈가 포함된 것으로 간주한다.
가시광통신 방식을 물속 및 해저영역에서 적용한 경우에 물속이나 해저에 존재하는 이동 생물체 등으로 인한 통신장애가 발생할 수 있다.
이러한 통신장애는 송수신장치를 다경로로 구성하여 다경로를 통하여 전달된 신호를 종합적으로 분석함으로써 해결할 수 있다.
도 6에서와 같이, 가시광통신 장치A와 가시광통신 장치B간에 각각 n개와 m개의 가시광통신 경로를 구성하는데 하나의 송신광원은 여러 개의 LED 광원의 집합적으로 구성하고 하나의 광감지 수단에도 여러 개의 광감지 소자를 집합적으로 구성한다.
즉, 가시광통신 장치A는 송수신 정보 및 데이터의 종합분석을 하는 송수신데이터 서버(61)와, 송신을 제어하는 송신 제어부(62) 및 수신을 제어하는 수신 제어부(63)을 포함한다.
송신 제어부(62)의 제어에 의해 데이터 송신을 하는 송신 광원 및 렌즈가 n개 구성되고, 수신 제어부(63)의 제어에 의해 데이터 수신을 하는 광감지수단 및 수신부가 m개 구성되는 것이다.
마찬가지로, 가시광통신 장치B는 송수신 정보 및 데이터의 종합분석을 하는 송수신데이터 서버(66)와, 수신을 제어하는 수신 제어부(64) 및 송신을 제어하는 송신 제어부(65)을 포함한다.
수신 제어부(64)의 제어에 의해 데이터 수신을 하는 광감지 수단 및 수신부가 n개 구성되고, 송신 제어부(65)의 제어에 의해 데이터 송신을 하는 송신 광원 및 렌즈가 m개 구성되는 것이다.
물속 또는 해저에서 물고기 등 움직이는 생물체가 가시광통신 영역을 지나갈 때 여러 개의 LED광원을 집합적으로 구성한 송신광원의 빛을 부분적으로 가로막기도 하고, 또는 n 또는 m개의 송신광원 중 일부분을 가로막을 수 있다.
이러한 경우 여러 개 광감지 소자의 집합적 구성에서 일부 소자에서 감지하지 못하더라도 다른 소자에 의해 감지된 신호를 통합기능에 의해 합해진 신호값으로 처리하기 때문에 장애의 정도를 완화시킬 수 있다.
또한, n 또는 m개의 광감지 및 수신부 중 일부분이 데이터수신을 못하더라도 나머지 광감지 및 수신부에서 수신처리된 데이터들을 송수신데이터 서버에서 종합분석함으로써 송신된 정보와 데이터를 인식할 수 있기 때문에 움직이는 생물체로 인한 통신장애를 극복할 수 있다.
이러한 다경로 전송을 통한 물속 및 해저용 가시광통신 방식은 정보보호에도 적용될 수 있다.
가시광통신은 통신과정에 포함된 빛의 전달경로를 눈으로 직접 확인할 수 있기 때문에 보안성이 확실하다.
물속 및 해저영역에 적용된 가시광통신에서도 통신과정에 포함된 빛의 전달경로에 다른 물체에 의해 방해를 받는 경우, 도 6과 같은 다경로 전송을 통한 가시광통신 개념을 적용하는 경우 송수신 데이터 서버에서의 송수신 정보 및 데이터의 종합분석을 통하여 어느 위치에 어떤 방해가 있었는지를 쉽게 인식할 수 있어 대처가 용이하게 되므로 통신과정에서의 보안성을 높일 수가 있다.
본 발명에 따른 물속 및 해저용 가시광통신의 최적조건 자율 제어에 관하여 설명하면 다음과 같다.
도 7은 물속 및 해저용 가시광통신의 최적조건 자율 제어 개념도이고, 도 8은 가시광통신의 최적조건 자율 제어를 위한 통신최적영역을 나타낸 구성도이다.
도 7에서와 같이, 가시광통신 송신부는 송신광원제어부에 의해 제어되는 광원들과 각 광원에 부착된 송신개별렌즈, 그리고 전체 광원에 방출되는 빛을 하나의 방향으로 집광시키는 송신글로벌렌즈가 있고, 수신부에는 도달한 빛을 일정한 지점으로 집중시키기 위한 수신렌즈와 수신개별렌즈 및 광감지소자가 있고 이들에 의해 감지된 신호를 데이터로 인식하기 위한 수신제어부가 있다.
이와 같이 도 7에서 보여준 송신부가 속한 통신송신체나 수신부가 속한 통신수신체는 모두 물속 또는 해저영역에 존재하기 때문에 고정된 상태가 아닐 뿐 아니라 통신송신체와 통신수신체 사이에 조류 등으로 인하여 광전달거리가 늘 일정하게 유지하기가 어렵고 상호통신중에서 수시로 변화될 수 있다.
본 발명에서는 송신부의 송신글로벌렌즈와 수신부의 수신렌즈는 각각 송신체와 수신체에 고정된 설비이므로 송신부는 광원과 송신개별렌즈의 위치를, 수신부는 수신개별렌즈 및 광감지소자의 위치를 자율조정할 수 있도록 함으로써 결과적으로 도 7의 Dt와 Dr의 거리값 조정에 의하여 송신부와 수신부의 최적통신조건을 자율적응적으로 유지할 수 있도록 한다.
도 8은 가시광통신의 최적조건 자율 제어를 위한 통신최적영역을 정의한 것이다.
가시광통신의 최적조건을 위하여 수신부에서 수신한 빛의 광강도의 최대치와 최저치를 정의하고 그 사이 영역의 강도가 되었을 때 가시광통신의 최적영역으로 한다.
수신부에서 감지된 빛의 강도가 이러한 최적영역을 벗어났을 때 수신부에서는 수신개별렌즈 및 광감지소자의 위치를 조정하여 수신렌즈와의 거리(즉, Dr)를 조정하고, 송신부에서는 광원과 송신개별렌즈의 위치를 조정하여 송신글로벌렌즈와의 거리(즉, Dt)를 조정할 수 있도록 함으로써 자율적으로 최적통신영역에 맞도록 제어가 이루어지도록 한다.
이와 같은 최적통신영역에 맞도록 하기 위한 제어는 송신부와 수신부의 통신이 이루어지는 도중에도 지속적으로 이루어지도록 함으로써 송신부와 수신부의 최적통신조건을 자율적응적으로 유지할 수 있도록 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치의 최적조건 자율 제어 동작은 다음과 같다.
도 9는 물속 및 해저용 가시광통신의 최적조건 자율 제어를 위한 수신부 흐름도이고, 도 10은 물속 및 해저용 가시광통신의 최적조건 자율 제어를 위한 송신부 흐름도이다.
물속 및 해저용 가시광통신의 최적조건 자율 제어를 위한 수신부의 동작은 도 9에서와 같이, 통신이 시작되면 최저통신속도로 세팅된 상태에서(S901) 송신부에서는 빛을 방출하고 수신부에서는 그 빛을 감지한다.(S902)
통신주체는 이러한 송신부와 수신부를 통신에 보유하고 있으므로 상호 통신이 가능하다.
여기서 수신부에서는 감지된 빛의 강도가 통신최적영역인가를 분석하여(S903) 최적영역이 아닐 경우 수신개별렌즈 및 광감지소자의 위치를 조정하여 수신렌즈와의 거리(Dr)를 조정한다.(S904)
이러한 조정의 과정에서 최대한계까지 조정을 하여도 빛의 강도가 통신최적영역에 들어가지 못하는 경우(S905) 송신부에 Dr값을 조정하도록 요청하고, 이러한 요청은 감지된 빛의 강도가 통신최적영역이 될 때까지 지속한다.(S906)
한편 감지된 빛의 강도가 통신최적영역에 들어간 경우, 통신속도를 최적속도로 올려서 세팅하고(S907) 최적통신조건이면(S908) 데이터송수신을 시작한다.(S909)
데이터송수신 과정에서도 수신부에 감지된 빛의 강도가 통신최적영역에서 벗어나는 경우 앞의 경우와 같은 Dr과 Dt의 조정시도는 계속 이루어져(S910) 통신이 완료될때까지 최적통신조건을 자율적으로 유지하게 된다.(S911)
여기서, Dt는 가시광통신 송신부의 광원과 송신개별렌즈의 위치와 송신글로벌렌즈와의 거리이고, Dr은 가시광통신 수신부의 수신개별렌즈 및 광감지소자의 위치와 수신렌즈와의 거리이다.
그리고 물속 및 해저용 가시광통신의 최적조건 자율 제어를 위한 송신부의 제어는 도 10에서와 같이, 통신이 시작되면 송신부에서도 최저통신속도로 세팅된 상태에서(S1001) 송신부에서는 빛을 방출하고 수신부에서는 그 빛을 감지하는 과정을 공유한다.(S1002)
만약 수신부로부터 Dt에 대한 조정요구가 있으면(S1003) Dt의 조정한계치를 넘지않은 범위에서(S1004) 조정한다.(S1005)
그러다가 수신부에 감지된 빛의 강도가 통신최적영역에 속하면 Dt에 대한 조정요구가 없어지게 되는데 이때 통신속도를 최적속도로 올려서 세팅하고 데이터송수신을 시작한다.(S1006)
데이터송수신 과정에서도(S1007) 수신부로부터 Dt의 조정요구가 발생하면(S1008) Dt를 조정한계치 범위내에서 지속적으로 조정이 이루어져 통신이 완료될때까지 최적통신조건을 자율적으로 유지하게 된다.(S1009)
여기서, Dt는 가시광통신 송신부의 광원과 송신개별렌즈의 위치와 송신글로벌렌즈와의 거리이고, Dr은 가시광통신 수신부의 수신개별렌즈 및 광감지소자의 위치와 수신렌즈와의 거리이다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치는 가시광통신 방식을 물속이나 해저 통신으로 적용할 수 있도록 한 것으로 통신 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2에서와 같은 모선과 무인 잠수정간 통신과 무인 잠수정 내에 적용한 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
우선, 모선과 무인 잠수정간에 가시광통신 방식을 적용하는 경우에는 가시광통신 송수신장치에 의해 해저영역에서 상호 통신이 이루어진다.
이러한 해저영역에서 상호 통신은 도 4에 나타낸 물속 및 해저용 가시광통신 장치의 송신기 및 도 5에 나타낸 물속 및 해저용 가시광통신 장치의 수신기에 의해 이루어진다.
도 4에 나타낸 물속 및 해저용 가시광통신 장치의 송신기의 동작과정은 다음과 같다.
외부 신호를 감지하는 경우 이를 디지털신호로 변환하고, 사용자의 송신모니터를 통해 송신할 정보를 직접 입력받아서, 송신할 디지털 정보를 부호화한다.
부호화 기능은 정보보호를 위한 부호화와 빛의 ON/OFF 구분을 보다 용이하게 함으로써 결과적으로 정보 전달거리를 확대할 수 있는 방안을 위한 부호화 기능 등이 복합적으로 적용된다.
부호화된 데이터는 라인코딩 기능을 거치고, 라인코딩의 결과로 얻어진 1,0의 반복적인 펄스신호에 의하여 LED 광원의 ON/OFF를 제어하며 이에 따라 LED 광원은 ON과 OFF를 반복하면서 빛을 방출하게 된다.
LED 광원은 여러개의 LED의 집합으로 구성되는데 각 LED 광원에는 개별렌즈를 적용하여 방출되는 빛이 분산되지 않고 직진성을 유지하면서 멀리 전달될 수 있도록 한다.
또한, 집합된 광원 전체에 송신글로벌렌즈를 적용하여 개별 LED 광원에서 개별렌즈기능을 거쳐 방출된 빛을 전체적으로 집광시켜 직진성을 높인다.
이렇게 함으로써 기존의 가시광통신 방식을 그대로 물속이나 해저에 적용하는 경우 방출된 빛의 감쇄 등으로 전달거리가 크게 단축되는 문제를 완화시켜 빛의 전달거리가 확대된다.
또한 본 발명에 따른 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치는 다경로 전송을 통한 물속 및 해저용 가시광통신의 개념에 의하여, 가시광통신 방식을 물속 및 해저영역에서 적용한 경우에 물속이나 해저에 존재하는 이동 생물체 등으로 인한 통신장애 문제를 해결할 수 있다.
이와 같은 본 발명에 따른 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치는 가시광통신 방식을 물속이나 해저 통신방식으로 적용하도록 함으로써 통신필요 장치들의 공간적 활동 유연성을 제공할 수 있다.
또한, 통신매체인 빛의 물속 또는 해저에서의 전달거리를 확대시키고, 물속에 존재하는 부유물이나 물고기와 같은 이동 생물체에 의한 일시적 통신 장애문제를 해결할 수 있도록 한 것이다.
또한, 물속이나 해저에서 통신 송신체 및 수신체의 비고정성과 조류 등으로 인한 광전달거리의 변동이 지속적으로 발생함으로써 야기되는 통신부적합여건을 최적통신조건 자율제어를 통하여 해결하도록 하였다.
이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
30. 가시광 통신 송신기 31. 송신 모니터
32. 전원부 33. 송신 제어부
34. 광원부 35. 가시광 통신 수신기
36. 광감지부 37. 수신 제어부
38. 전원부 39. 수신 모니터

Claims (13)

  1. 가시광을 이용하여 물속 및 해저에서 통신을 하기 위하여,
    정보 전달거리를 확대하기 위한 부호화 수단을 갖고 광원을 제어하는 송신 제어부와, 송신 제어부의 제어에 의해 송신할 정보에 따른 가시광을 출사하는 광원부를 구비하는 가시광통신 송신기;
    상기 가시광통신 송신기의 광원부에서 방출된 빛을 감지하는 광감지부와, 감지된 광신호를 논리적인 신호로 복원하는 수신제어부를 구비하는 가시광통신 수신기;를 포함하고,
    상기 가시광통신 송신기로부터 전달되어 가시광통신 수신기에 수신되는 광강도의 최대치와 최저치를 정의하고 그 사이 영역을 통신최적영역으로 설정하고, 수신되는 광강도가 통신최적영역을 벗어나면 가시광통신 송신기 및 가시광통신 수신기를 제어하여 광강도가 통신최적영역에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 가시광통신 송신기와 가시광통신 수신기에는 각각 전원공급을 위한 전원부와 사용자의 통신제어관리의 편의를 위한 송신 모니터 및 수신 모니터가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가시광통신 송신기의 송신 제어부는,
    외부 신호를 감지하는 경우 이를 디지털신호로 변환하는 디지털신호 변환수단과,
    사용자의 송신모니터를 통해 송신할 정보를 직접 입력받고, 송신할 디지털 정보를 부호화하는 부호화 수단과,
    부호화된 데이터를 광원을 통해 전송하기 위한 라인코딩하는 라인코딩수단과,
    라인코딩의 결과에 따라 LED광원의 ON/OFF를 제어하는 광원제어수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가시광통신 송신기의 광원부는,
    광원제어수단의 제어에 위해 송신할 정보에 따른 광을 출사하는 LED 광원과,
    각 LED 광원에서 방출되는 빛이 분산되지 않고 직진성을 유지하면서 멀리 전달될 수 있도록 하기 위한 개별 렌즈와,
    개별 LED 광원에서 개별 렌즈를 거쳐 방출된 빛을 송신글로벌렌즈를 통하여 전체적으로 집광시켜 직진성을 높이고, 물속이나 해저에서 사용할 수 있도록 하기 위한 방수를 위한 송신글로벌렌즈 및 방수 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 가시광통신 수신기의 광감지부는,
    가시광통신 송신기에서 방출된 빛을 일정한 지점으로 집중시키기 위한 수신렌즈와,
    수신렌즈에 의해 집중된 빛을 개별적으로 수신하여 감지하는 수신개별렌즈 및 광감지 수단과,
    여러 광감지 수단들로부터 출력되는 감지신호를 통합하는 감지신호 통합수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 가시광통신 수신기의 수신 제어부는,
    감지신호 통합수단에 의해 통합된 감지신호를 증폭하는 신호증폭수단과,
    신호증폭수단에 의해 증폭된 감지신호에 포함된 노이즈를 제거하는 노이즈 제거 수단과,
    제어부에 입력신호 레벨에 맞도록 조정하는 신호수준 변환수단과,
    변환된 신호로부터 송신된 데이터로 복원하는 복호화 수단과,
    최종 추출된 송신데이터를 저장관리하는 데이터 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 물속이나 해저에 존재하는 이동 생물체로 인한 통신장애를 억제하기 위하여,
    가시광통신 송신기와 가시광통신 수신기 사이에 송수신장치를 다중 경로로 구성하여 다중 경로를 통하여 전달된 신호들을 합하여 분석 처리하는 것을 특징으로 하는 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 송수신장치를 다중 경로로 구성하기 위하여,
    어느 하나의 가시광통신 장치(A)는 송신 제어부의 제어에 의해 데이터 송신을 하는 송신 광원 및 렌즈가 n개 구성되고, 수신 제어부의 제어에 의해 데이터 수신을 하는 광감지수단 및 수신부가 m개 구성되고,
    상기 어느 하나의 가시광통신 장치(A)와 통신을 하는 가시광통신 장치B는 수신 제어부의 제어에 의해 데이터 수신을 하는 광감지 수단 및 수신부가 n개 구성되고, 송신 제어부의 제어에 의해 데이터 송신을 하는 송신 광원 및 렌즈가 m개 구성되는 것을 특징으로 하는 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 가시광통신 송신기 및 가시광통신 수신기가 스테이션 서버를 구비하는 모선에 구성되고,
    다른 가시광통신 송신기 및 가시광통신 수신기가 무인 잠수정에 구성되어 해저영역에서 상호 통신이 이루어지고,
    상기 무인 잠수정은 내부에서의 통신을 위한 가시광 전달 수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, 수신되는 광강도가 통신최적영역을 벗어나면,
    가시광통신 송신기의 광원과 송신개별렌즈의 위치를 조정하여 송신글로벌렌즈와의 거리(Dt)를 조정하고, 가시광통신 수신기의 수신개별렌즈 및 광감지소자의 위치를 조정하여 수신렌즈와의 거리(Dr)를 조정하여 광강도가 통신최적영역에 위치하도록 하는 것을 특징으로 하는 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치.
  12. 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신이 시작되면,
    최저통신속도로 세팅된 상태에서 송신부에서는 빛을 방출하고 수신부에서는 그 빛을 감지하는 단계;
    수신부에서 감지된 빛의 강도가 통신최적영역인가를 판단하는 단계;
    통신최적영역이 아닐 경우 수신개별렌즈 및 광감지소자의 위치를 조정하여 수신렌즈와의 거리(Dr)를 조정하는 단계;
    거리(Dr)의 조정으로도 통신최적영역이 되지 않는 경우 송신부의 광원과 송신개별렌즈의 위치와 송신글로벌렌즈와의 거리(Dt)의 조정을 송신부로 요청하는 단계;
    감지된 빛의 강도가 통신최적영역에 들어간 경우, 통신속도를 최적속도로 올려서 세팅하고 데이터송수신을 시작하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신방법.
  13. 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신이 시작되면,
    최저통신속도로 세팅된 상태에서 송신부에서는 빛을 방출하고 수신부에서는 그 빛을 감지하는 단계;
    수신부로부터 송신부의 광원과 송신개별렌즈의 위치와 송신글로벌렌즈와의 거리(Dt)에 대한 조정요구가 있는지를 송신부에서 판단하는 단계;
    조정한계치를 넘지않은 범위에서 거리(Dt)를 조정하고, 통신속도를 최적속도로 세팅하고 데이터송수신을 시작하는 단계;
    데이터송수신 과정에서 수신부로부터 거리(Dt)의 조정요구가 있는지를 계속 판단하여 조정한계치 범위내에서 거리(Dt)를 조정하여 통신이 완료될 때까지 최적통신조건을 유지하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신방법.

KR1020140135837A 2014-10-08 2014-10-08 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법 KR101595877B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140135837A KR101595877B1 (ko) 2014-10-08 2014-10-08 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020140135837A KR101595877B1 (ko) 2014-10-08 2014-10-08 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101595877B1 true KR101595877B1 (ko) 2016-02-19

Family

ID=55448900

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020140135837A KR101595877B1 (ko) 2014-10-08 2014-10-08 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101595877B1 (ko)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170141918A (ko) * 2016-06-16 2017-12-27 기민전자주식회사 조명 확산지원을 통한 수중 양방향 무선 영상데이터 통신 시스템
CN109936408A (zh) * 2019-01-12 2019-06-25 上海贵霖通信技术有限公司 一种使用可见光的水下通信设备及其使用方法
KR102085859B1 (ko) * 2018-11-06 2020-03-06 주식회사 볼시스 실시간으로 수중 정보의 모니터링이 가능한 광통신 시스템 및 방법
KR102328882B1 (ko) * 2020-07-31 2021-11-19 주식회사 볼시스 광 분리 렌즈 및 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 방법 및 시스템
CN114793134A (zh) * 2021-01-26 2022-07-26 华为技术有限公司 一种光束调节方法及相关设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090119880A (ko) * 2007-03-13 2009-11-20 가부시끼가이샤 도시바 가시광 통신의 수신 장치 및 가시광 통신 시스템
KR20110031082A (ko) * 2009-09-18 2011-03-24 한국전자통신연구원 광원의 밝기 감소를 최소화하고 광원의 밝기를 조절할 수 있는 가시광 무선통신 방법, 및 그것을 위한 장치
KR101141663B1 (ko) 2011-10-04 2012-05-15 코아글림 주식회사 가시광을 이용한 수중 통신 장치 및 방법
JP2014087005A (ja) * 2012-10-26 2014-05-12 Kawasaki Heavy Ind Ltd 可視光通信システム
KR101393486B1 (ko) 2012-12-24 2014-05-13 레드원테크놀러지 주식회사 Led 가시광 통신 방법 및 장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20090119880A (ko) * 2007-03-13 2009-11-20 가부시끼가이샤 도시바 가시광 통신의 수신 장치 및 가시광 통신 시스템
KR20110031082A (ko) * 2009-09-18 2011-03-24 한국전자통신연구원 광원의 밝기 감소를 최소화하고 광원의 밝기를 조절할 수 있는 가시광 무선통신 방법, 및 그것을 위한 장치
KR101141663B1 (ko) 2011-10-04 2012-05-15 코아글림 주식회사 가시광을 이용한 수중 통신 장치 및 방법
JP2014087005A (ja) * 2012-10-26 2014-05-12 Kawasaki Heavy Ind Ltd 可視光通信システム
KR101393486B1 (ko) 2012-12-24 2014-05-13 레드원테크놀러지 주식회사 Led 가시광 통신 방법 및 장치

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170141918A (ko) * 2016-06-16 2017-12-27 기민전자주식회사 조명 확산지원을 통한 수중 양방향 무선 영상데이터 통신 시스템
KR102085859B1 (ko) * 2018-11-06 2020-03-06 주식회사 볼시스 실시간으로 수중 정보의 모니터링이 가능한 광통신 시스템 및 방법
US10924714B2 (en) 2018-11-06 2021-02-16 Borsys Corp. Optical communication system and method capable of monitoring underwater information in real time
CN109936408A (zh) * 2019-01-12 2019-06-25 上海贵霖通信技术有限公司 一种使用可见光的水下通信设备及其使用方法
KR102328882B1 (ko) * 2020-07-31 2021-11-19 주식회사 볼시스 광 분리 렌즈 및 밴드패스 필터를 이용한 차동 모드 수중 광 무선통신 방법 및 시스템
CN114793134A (zh) * 2021-01-26 2022-07-26 华为技术有限公司 一种光束调节方法及相关设备

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101595877B1 (ko) 가시광을 이용한 물속 및 해저영역에서의 통신장치 및 방법
Hoeher et al. Underwater optical wireless communications in swarm robotics: A tutorial
Khalil et al. Toward the internet of underwater things: Recent developments and future challenges
US9231708B2 (en) Optical communication systems and methods
Nishimoto et al. High-speed transmission of overlay coding for road-to-vehicle visible light communication using LED array and high-speed camera
CN105356925A (zh) 一种基于中继浮标的水陆通信系统
JP5051545B2 (ja) 水中可視光通信システム及び水中可視光通信方法
Velez et al. Wireless sensor and networking technologies for swarms of aquatic surface drones
Enhos et al. Software-defined visible light networking for bi-directional wireless communication across the air-water interface
KR20150037347A (ko) 수중 로봇 통신장치 및 그 방법
CN106055103B (zh) 一种水下可穿戴指令通信系统与方法
Jurdak et al. Software acoustic modems for short range mote-based underwater sensor networks
US11387906B1 (en) Devices, systems, and methods for underwater laser communications
CN104202569B (zh) 分布式水下微光监控系统
CN211046937U (zh) 轻量化长距离的水下led无线光通信传输系统
Alexander et al. Practical applications of free-space optical underwater communication
Wen et al. Design of underwater optical communication system
Leccese et al. State-of-the art and perspectives of underwater optical wireless communications
Spagnolo et al. A brief survey on underwater optical wireless communications
Herji et al. A study of modulation formats for the blue ray underwater optical modem
RU2445733C2 (ru) Подводная кабельная цифровая волоконно-оптическая система связи
Barsat et al. Study On Underwater Wireless Sensor Network
Im et al. Interface effect analysis between undersea fiber optic cable and underwater acoustic channel
US20230399087A1 (en) Underwater Internet of Things Coonectivity
WO2021199393A1 (ja) 無線通信システム、基地局制御装置、避難誘導方法及び基地局制御プログラム

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190514

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200205

Year of fee payment: 5

R401 Registration of restoration