KR101683885B1

KR101683885B1 - 가시광 통신 시스템의 채널 할당 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101683885B1
Application number: KR1020100004554A
Authority: KR
Inventors: 김도영; 원은태; 배태한; 구선기; 손재승
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-09-19
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2016-12-08
Also published as: KR20110031269A

Abstract

본 발명은 가시광 통신 시스템의 가시광 통신 단말의 자원 할당 방법 및 장치에 관한 것으로, 가시광 통신 단말이 기지국에서 브로드캐스팅되는 비콘 메시지를 수신하여 기지국과 시간 동기를 맞추고, 현재 사용 가능한 파장 채널을 검색하여 가용 파장 채널 정보를 구성하고, 상기 가용 파장 채널 정보를 포함한 초기 접속 요청을 기본 타임 슬롯 채널및 기본 파장 채널을 이용하여 상기 기지국으로 전송하고, 상기 기지국이 상기 가용 파장 채널 정보 및 현재 채널 할당 상태를 고려하여 적정 채널을 할당하여 채널 할당 정보를 가시광 통신 단말로 전송하고, 상기 가시광 통신 단말 및 기지국은 데이터 송수신시 상기 채널 할당 정보에 포함된 할당 타임 슬롯 채널에 상기 채널 할당 정보에 포함된 할당 파장 채널을 이용해 데이터를 송수신한다.

Description

가시광 통신 시스템의 채널 할당 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ASSIGNING CHANNEL IN VISIBLE COMMUNICATION SYSTEM}

본 발명은 가시광 통신에 관한 것으로, 특히 다중 채널을 할당하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

최근 들어, RF(Radio Frequency) 대역 주파수 고갈, 여러 무선 통신 기술 간의 혼선 가능성, 통신의 보안성 요구 증대, 4G 무선 기술의 초고속 유비쿼터스 통신 환경 도래 등으로 인하여 RF 기술과 상호 보완적인 광무선 기술에 대한 관심이 증가하고 있어 가시광 LED를 이용한 가시광 무선통신에 대한 연구가 여러 기업 및 연구소 등에서 진행되고 있다.

이러한 가시광 통신 시스템에 대하여 도면을 참조하여 살펴보기로 한다.

도 1은 일반적인 가시광 통신(VLC: Visible Light Communication)을 이용한 가시광 통신 시스템의 구성도이다. 일반적인 가시광 통신 시스템은 LED 또는 LD(Laer Diode)로 구성되어 조명의 역할과 동시에 가시광을 사용하여 데이터 송수신을 수행하는 하나 이상의 광원(10)과, 상기 하나 이상의 광원(10)을 통해 송수신되는 데이터를 처리하는 통신 제어 장치(미도시 함), 가시광 송수신 모듈을 구비하여 상기 광원(10)과 데이터 송수신을 수행하는 가시광 통신 단말(20)을 포함하여 구성된다. 가시광 통신 단말은 휴대폰, PDA와 같은 이동 단말기나 데스크탑 형태의 고정형 단말기 등을 포함할 수 있다. 부가적으로 가시광 통신은 유,무선의 다른 통신 매체를 사용한 통신 시스템과 결합하여 더욱 효율적으로 사용할 수 있다.

일반적으로 가시광 통신 시스템에서 가시광 통신을 이용한 서비스를 넓은 공간에 제공해야하는 경우에는 각 광원(10)의 서비스 범위에 따라 해당 공간 내에 다수의 광원(10)을 설치한다.

다수의 광원(10)이 일정 간격을 두고 설치되는 경우, 각 광원(10)에 의한 실질적인 각 광원의 서비스 영역은 도2a 내지 도2c에 도시한 바와 같이 3가지 경우로 나타날 수 있다. 도2a 내지 도2c는 두 개의 광원의 서비스 영역 상태를 나타낸 도면이다. 광원 A(30)와 광원 B(40)가 있는 경우, 각 광원에 따른 서비스 영역은 도2a와 같이 서로 겹쳐지거나, 도2b와 같이 각 광원의 서비스 영역의 경계가 맞닿거나, 도2c와 같이 각 광원의 서비스 영역 사이에 비 서비스 영역이 존재하는 형태가 된다. 이때, 도2b의 경우는 이상적인 상태로서 실질적으로 존재하기 어려우며, 일반적으로 복수의 광원에 따른 서비스 영역은 도2a와 같이 일부 서비스 영역이 중첩되는 중첩 영역을 포함하거나, 도2c와 같이 두 서비스 영역 사이에 비 서비스 영역이 존재하는 형태가 된다.

그런데 광원 A(30)와 광원 B(40)가 서로 다른 종류의 서비스를 제공하는 경우, 충돌 지역에서는 두 서비스에 의해 전송되는 데이터 간에 충돌이 일어나기 때문에 정상적인 서비스가 이루어질 수 없다. 그리고 비 서비스 영역은 어떠한 경우라도 정상적인 가시광 통신이 불가능 하다. 이와 같이 인접한 복수의 광원들이 정상적으로 가시광 통신을 제공하기 위해서는 모든 사용자에게 동일한 서비스를 제공해야 한다는 한계를 가지게 된다.

상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 인접한 복수의 광원들을 이용하여 가시광 통신 서비스를 제공하는 경우, 사용자 별로 다양한 서비스를 제공할 수 있는 가시광 통신 방법 및 시스템을 제공한다.

그리고 본 발명은 서로 다른 서비스를 제공하는 복수의 광원 각각의 서비스 영역이 중첩되는 영역에서도 가시광 통신을 가능하게 하는 가시광 통신 방법 및 시스템을 제공한다.

그리고 본 발명은 가시광 통신 시스템의 광원들을 효율적으로 이용하여 자원 낭비를 방지할 수 있는 가시광 통신 방법 및 시스템을 제공한다.

한편, 본 발명은 가시광 통신 시스템의 가시광 통신 단말의 자원 할당 방법에 있어서, 비콘 메시지를 수신하여 기지국과 시간 동기를 맞추는 과정과, 현재 사용 가능한 파장 채널을 검색하여 가용 파장 채널 정보를 구성하는 과정과, 상기 가용 파장 채널 정보를 포함한 초기 접속 요청을 기본 타임 슬롯 채널및 기본 파장 채널을 이용하여 상기 기지국으로 전송하는 과정과, 상기 기지국으로부터 채널 할당 정보를 수신하는 과정과, 데이터 송수신시 상기 채널 할당 정보에 포함된 할당 타임 슬롯 채널에 상기 채널 할당 정보에 포함된 할당 파장 채널을 이용해 상기 기지국과 데이터를 송수신하는 과정을 포함한다.

본 발명은 인접한 복수의 광원들을 이용하여 가시광 통신 서비스를 제공하는 경우, 사용자 별로 다양한 서비스를 제공할 수 있고, 서로 다른 서비스를 제공하는 복수의 광원 각각의 서비스 영역이 중첩되는 영역에서도 가시광 통신을 가능하게 하며, 가시광 통신 시스템의 광원들을 효율적으로 이용하여 자원 낭비를 방지할 수 있게 한다.

도1은 일반적인 가시광 시스템을 나타낸 도면,
도2a 내지 도2c는 두 개의 광원의 서비스 영역 상태를 나타낸 도면,
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광 시스템을 나타낸 도면,
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광 통신 단말의 구성을 나타낸 도면,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 제어 장치의 구성을 나타낸 도면,
도6은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 구성을 나타낸 도면,
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광 통신 단말의 동작 과정을 나타낸 도면,
도8 및 도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 제어 장치의 동작 과정을 나타낸 도면,
도10은 본 발명의 일 실시예에 따른 호핑 패턴을 나타낸 도면,
도11 내지 도13은 본 발명의 실시예들에 따른 슈퍼 프레임 구조를 나타낸 도면,
도14는 본 발명의 일 실시예에 따른 밴드 할당 과정을 나타낸 도면,
도15 및 도16은 본 발명의 다른 실시예에 따른 호핑 패턴 할당 과정을 나타낸 도면.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

본 발명은 가시광 통신 시스템이 시분할 다중 방식과 파장 분할 다중 방식을 이용하여 데이터를 전송하는 것이다. 다시 말해, 본 발명은 복수의 서로 다른 데이터 전송시, 전송 프레임을 복수의 타임 슬롯(time slot)으로 분할하고, 타임 슬롯 단위 또는 프레임 단위의 전송 채널을 각기 특정 주파수 대역을 가지는 복수의 파장 채널로 분할하여, 각 채널을 통해 각각 다른 데이터를 전송함으로서 채널을 다중화할 수 있고, 한정된 리소스를 효율적으로 활용할 수 있게 한다.

본 발명에서는 가시광 통신의 사용자 또는 사용자 서비스 또는 콘텐츠에 따른 전송 데이터별로 타임 슬롯 채널 및 파장 채널을 할당함으로서 다수의 채널을 통해 효율적이고 다양하게 데이터를 전송할 수 있다. 그리고 타임 슬롯 채널 및 파장 채널의 할당은 동일한 사용자 서비스가 수행되는 중에 사용자 서비스의 특성이나 통신 환경에 따라 동적으로 변경될 수 있다.

일반적으로 가시광 통신 시스템에서 사용하는 가시광 파장의 전체 범위는 380 ~780nm 이며, 각각 파장 채널로 사용할 수 있는 유효한 파장 대역은 최대 13개까지 존재할 수 있다. 하지만 분할하고자하는 파장 채널의 개수는 여러 요인을 고려하여 변경할 수 있으며, 예를 들어, 다음 표1과 같이 6개의 파장 채널로 구분할 수도 있다.

ch	red	orange	yellow	green	blue	violet
파장 대역	700-610nm	610-590nm	590-570nm	570-500nm	500-450nm	450-400nm

만약, 본 발명에 따른 가시광 통신 시스템이 표1과 같이 구분되는 6개의 파장 채널을 사용한다면, 하나의 타임 슬롯 채널 당 여섯 개의 파장 채널 별로 각기 다른 데이터를 전송할 수도 있는 것이다.

상기한 바와 같이 채널 다중화가 가능한 가시광 통신 시스템의 일예를 도3을 참조하여 설명한다. 도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광 통신 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.

도3에 도시된 바와 같이, 가시광 통신 시스템은 하나 이상의 가시광 통신 단말(101,102,103,104,105,106,107,108,109)과, 하나 이상의 광원(210,220,230)과, 통신 제어 장치(200)를 포함한다.

각 가시광 통신 단말(101,102,103,104,105,106,107,108,109)은 광원(210,220,230)의 서비스 영역에 위치하면, 광원(210,220,230)으로부터 전송되는 비콘 메시지를 수신한다. 그리고 비콘 메시지에 포함된 프레임 동기를 이용해 시간 동기를 맞추고, 미리 정의된 공통 타임 슬롯 채널의 공통 파장 채널을 이용해 초기 접속을 해당 광원(210,220,230)으로 전송한다. 이때, 가시광 통신 단말(101,102,103,104,105,106,107,108,109)은 자신이 사용할 수 있는 파장 채널에 대한 정보인 가용 파장 채널 정보를 초기 접속에 포함시킨다. 이는 가시광 통신 단말(101,102,103,104,105,106,107,108,109)이 사용할 수 없는 파장 채널의 할당을 방지하기 위한 것이다.

그리고 가시광 통신 단말(101,102,103,104,105,106,107,108,109)은 광원(210,220,230)을 통해 자신에게 할당된 타임 슬롯 채널 및 파장 채널에 대한 정보를 포함하는 할당 채널 정보를 수신하면, 할당된 파장 채널을 설정한다. 이후, 가시광 통신 단말(101,102,103,104,105,106,107,108,109)은 자신에게 할당된 타임 슬롯 채널에 설정한 파장 채널을 이용해 가시광 통신에 따른 데이터를 송수신 한다.

각 광원(210,220,230)은 광원마다 고유하게 할당되는 식별자인 광원 ID를 가지며, 통신 제어 장치(200)로부터 수신되는 송신 데이터를 자신의 서비스 영역에 위치한 가시광 통신 단말(100,101,102,103,104,105,106,107,108,109)로 전송한다. 그리고 각 광원(210,220,230)은 가시광 통신 단말(100,102,103,104,105,106,107,108,109) 각각으로부터 수신되는 수신 데이터를 통신 제어 장치(200)로 전송하며, 이때, 광원은 수신 데이터에 자신의 광원 ID를 포함시켜 통신 제어 장치(200)로 전송한다. 또한 각 광원(210,220,230)은 프레임 동기가 포함된 비콘 메시지을 주기적으로 브로드캐스팅하여, 각 광원의 서비스 영역에 위치하는 가시광 통신 단말이 동기를 맞출 수 있게 한다.

통신 제어 장치(200)는 가시광 통신에 따라 가시광 통신 단말(101,102,103,104,105,106,107,108,109)과 송신할 데이터를 처리하여 광원(210,220,230)을 통해 해당 가시광 통신 단말(101,102,103,104,105,106,107,108,109)로 송신하고, 광원(210,220,230)을 통해 가시광 통신 단말(101,102,103,104,105,106,107,108,109)을 통해 수신되는 데이터를 처리한다.

그리고 통신 제어 장치(200)는 자신에게 연결된 모든 광원(210,220,230)의 광원 ID를 관리하며, 데이터 전송을 위해 하나 이상의 광원으로 이루어진 셀을 맵핑하고, 관리한다. 셀은 해당 광원에서 제공할 사용자 서비스에 따라 결정되기 때문에, 그 크기나 위치 또는 형태가 고정되지 않는다. 그리고 하나의 셀에 포함되는 광원의 수 또한 고정되지 않으며, 다만, 하나의 셀은 최소 하나의 광원을 포함해야 한다. 다시 말해, 사용자 서비스 또는 전송될 콘텐츠에 따라 새로운 셀이 형성되고, 이미 형성된 셀의 크기 및 형태가 변경되고, 셀 형성 자체가 취소되며, 이러한 동작은 광원에 대한 그룹핑 과정에 의해 이루어진다. 이에 따라 통신 제어 장치(200)는 셀 패턴 정보를 저장한다.

그리고 통신 제어 장치(200)는 본 발명의 실시예에 따라 타임 슬롯 채널 및 파장 채널을 관리하며, 가시광 통신 단말에서 사용할 특정 타임 슬롯 채널과, 상기 특정 타임 슬롯 채널에 사용할 파장 채널을 할당한다. 이때, 가시광 통신 단말에 할당되는 타임 슬롯 채널은 업링크와 다운 링크별로 구분될 수 있나, 파장 채널은 업링와 다운링크 모두 동일한 것이 바람직하다.

채널 할당시에 통신 제어 장치(200)는 현재의 채널 할당 상태, 전송 데이터의 종류, 서비스 모드의 종류, 데이터 전송 모드의 종류, 할당 시점에 해당 가시광 통신 단말의 가용 파장 채널 정보 등 각종 요인을 참조하여, 적정 타임 슬롯 채널 및 파장 채널을 할당한다. 서비스 모드는 예를 들어, IB(Information Broadcasting) 모드, VLAN(Visible Local Area) 모드, 일대일(peer to peer) 통신 모드가 있을 수 있다. 데이터 전송 모드에는 브로드캐스팅, 멀티캐스팅, 유니캐스팅 등이 있다.

또한 통신 제어 장치(200)는 파장 채널 할당시, 상기 열거한 각종 요인들을 고려하여, 해당 가시광 통신 단말에게 개별 파장 채널을 할당할지 호핑 패턴을 할당할지 결정한다. 그리고 통신 제어 장치(200)는 호핑 패턴을 할당한 경우, 호핑 패턴이 포함되었음을 나타내는 지시자를 채널 할당 정보에 포함시킨다.

개별 파장 채널 할당은 해당 가시광 통신 단말에게 할당된 타임 슬롯 채널에 지속적으로 이용할 파장 채널을 하나 이상 지정해 주는 것으로, 할당 가능한 파장 채널의 수가 충분하거나, 해당 가시광 통신 단말에게 특정 파장 채널을 고정적으로 장시간 할당할 수 있는 경우에는 개별 파장 채널을 할당하는 것이 바람직하다.

그리고 통신 제어 장치(200)는 파장 채널을 할당할 때, 관련 광원 주변에 인접한 다른 광원이 존재한다면, 각 인접 광원들은 간섭을 피하기 위해 서로 이웃하는 광원에 할당되는 각 파장 채널은 서로 인접하지 않은 파장 대역을 가지는 것이 바람직하다.

예를 들어, 도3과 같이, 제1광원(210), 제2광원(220), 제3광원(230)이 존재하고, 각 광원에서 제공되는 서비스의 종류가 상이하다면, 각 광원(210,220,230)에서 이용되는 타임 슬롯 채널 또는 파장 채널 또한 상이해야한다. 만약 각 광원(210,220,230)에서 사용하는 타임 슬롯 채널이 동일하다면, 통신 제어 장치(200)는 서로 다른 종류의 파장 채널을 각 광원(210,220,230)에 할당함으로써, 다른 종류의 데이터를 송신할 수 있다. 이때, 제1광원(210)에 할당된 파장 채널의 파장 대역과, 제2광원(220)에 할당되는 파장 채널의 파장 대역은 가능한 인접하지 않는 것이, 채널 간섭을 줄이는데 바람직하다.

한편, 호핑 패턴이란 하나의 가시광 통신 단말이 할당 타임 슬롯 채널에서 이용해야하는 파장 채널을 타임 슬롯 단위 또는 프레임 단위 마다 다르게 할당함으로써 구성되는 파장 채널의 변동 패턴이다. 호핑 패턴의 할당은 할당 가능한 파장 채널의 수가 적거나, 해당 가시광 통신 단말에게 고정적인 파장 채널을 할당할 수 없는 경우 이루어지며, 하나의 가시광 통신 단말에 복수의 호핑 패턴을 할당하는 것도 가능하다.

예를 들어, 데이터 서비스의 시작, 종료 또는 해당 광원이나 셀의 서비스 영역에 존재하는 가시광 통신 단말의 이동이 많은 경우에는 인접한 가시광 통신 단말에 할당되는 파장 채널의 변동이 많아진다. 이에 따라 파장 채널 간에 간섭이 일어날 확률이 높아지거나, 사용 가능한 파장 채널의 종류가 수시로 변동 된다. 때문에, 동일한 타임 슬롯 채널을 사용하더라도, 실제 타임 슬롯 채널을 이용하는 시점에 따라 사용할 파장 채널을 적정하게 변경해주는 것이 간섭을 감소시키고, 효율적으로 리소스를 이용할 수 있을 것이다. 때문에 본 발명은 다양한 호핑 패턴을 구성하고, 적정한 호핑 패턴을 가시광 통신 단말에 할당한다.

이러한 호핑 패턴의 예를 도10에 도시하였다. 도10은 파장 채널로 R(red) 채널(601), B(blue) 채널(602), G(green) 채널(603)을 사용하고, 타임슬롯 단위로 할당 파장 채널을 변경하는 경우의 제1호핑 패턴(611), 제2호핑 패턴(612), 제3호핑 패턴(613)의 예를 나타낸 것이다. 도 10과 같이 각 프레임/시간 슬롯에따라 단일 파장 호핑을 하면, 간섭 없이 통신이 가능하다. 또한 한 명의 사용자가 통신하고 있는 파장 및 채널에 간섭이 발생하였을 때 그 사용자에 할당된 파장 및 채널은 사용을 못하기 때문에 데이터 서비스를 하지 못한다. 만약 이러한 호핑 패턴을 이용한다면 QoS 측면에서 통신 링크에 속한 사용자 전체에게 동일한 통신 기회를 제공하여 통신시스템 전체적인 용량 향상을 가지게 된다. 또한 사용자도 통신 링크 문제에 따라 통신을 못하는 것이 아니라 다른 파장 채널에 대한 주기적 할당이 가능하기 때문에 통신이 가능하게 된다.

호핑 패턴은 미리 정의될 수 있고, 미리 정의된 복수의 호핑 패턴은 각 호핑 패턴에 대응하는 패턴 ID가 지정되며, 이를 나타내는 호핑 패턴 테이블의 형태로 관리될 수 있다. 호핑 패턴 테이블은 미리 정의된 복수의 호핑 패턴 및 각 호핑 패턴에 대응하는 패턴 ID와, 각 호핑 패턴이 사용되는 광원 ID로 이루어진 테이블이다.

예를 들어, 사용하는 파장 채널이 R 채널, G 채널, B 채널인 경우로 가정 했을 때, 호핑 테이블의 예는 다음 표2와 같이 구성될 수 있다. 표2에서, S_ID는 광원 ID를 의미하며, 해당 호핑 패턴이 적용되는 광원을 나타내며, 표2는 호핑 테이블의 전체가 아닌 일부를 나타내는 것이다.

패턴 ID	001	011	101
frame/time slot	S_ID 1	S_ID 2	S_ID3
1	R	G	B
2	B	G/R	B
3	G	R/B	G
4	G/R	B	G/R
5	G/B	R	G/B
6	R/B	G	R/B
7	G	B	R
8	B	R	G
9	R	G/B	R

호핑 패턴을 정의할 때도, 호핑 패턴이 적용되는 광원과 인접한 광원에 적용할 호핑 패턴 간의 채널 간섭을 방지하기 위해, 각 광원에 할당되는 각 파장 채널은 서로 인접하지 않은 파장 대역을 가지도록 호핑 패턴을 정의하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 호핑 패턴 001에 포함될 파장 채널은 광원 S_ID 1의 인접 광원인 광원 S_ID 2에 간섭을 발생 하지 않은 파장 채널이 된다.

이러한 호핑 패턴 테이블은 통신 제어 장치(200)가 가시광 통신 단말(100)에게 할당된 파장 채널에 대한 정보를 전송할 때 이용된다. 즉, 통신 제어 장치(200)는 호핑 패턴을 이용하여 파장 채널을 할당할 때, 할당 파장 채널의 종류를 패턴 ID를 이용하여 나타낼 수 있으며, 이에 따라, 가시광 통신 단말(100) 역시 패턴 ID에 따른 호핑 패턴을 파악하게 된다. 즉, 통신 제어 장치(200)가 가시광 통신 단말(100)에게 호핑 패턴에 대한 정보, 즉, 패턴 ID를 보내면 가시광 통신 단말(100)은 데이터가 전송되는 프레임/타임 슬롯 단위로 파장 채널에 대한 호핑을 진행한다.

표2를 참조하여, 만약 가시광 통신 단말(100)이 광원 S_ID 1의 서비스 영역에 위치하여 호핑 패턴 001을 수신하면, 호핑 패턴 001의 파장 채널 순서에 따라 프레임/타임 슬롯 단위로 파장 채널을 호핑한다. 다시 말해, 광원 S_ID 1은 1번 프레임/타임 슬롯에서 R 채널, 2번 프레임/타임 슬롯에서 B 채널, 3번 프레임/타임 슬롯에서는 G 채널, 4번 프레임/타임 슬롯에서는 G 채널과 R 채널, 5번 프레임/타임 슬롯에서는 G 채널과 B 채널, 6번 프레임/타임 슬롯에서는 R 채널과 B 채널, 7번 프레임/타임 슬롯에서는 G 채널, 8번 프레임/타임 슬롯에서는 B 채널, 9번 프레임/타임 슬롯에서는 R 채널을 이용하여 데이터 서비스를 하기 때문에, 가시광 통신 단말(100) 역시 이러한 채널 패턴에 맞추어 해당 프레임/타임 슬롯에서는 송수신 채널을 호핑하는 것이다.

예를 들어, 가시광 통신 단말(100)은 1번 프레임에서는 자신에게 할당된 타임 슬롯 채널의 R 채널을 이용하여 데이터를 송수신하고, 다음 순서인 2번 프레임에서는 자신에게 할당된 타임 슬롯 채널의 B 채널을 이용하여 데이터를 송수신하는 것이다.

4,5,6번 프레임/타임 슬롯에서는 둘 이상 파장 채널 자원이 할당 되는데, 하나의 파장 또는 두 개의 파장을 선택적 할당도 가능하다. 실제 통신 환경에서는 하나의 파장 채널을 이용하여 호핑하는 1,2,3,7,8,9 번 프레임/타임 슬롯이 적당하다. 이러한 호핑 패턴은 사용가능한 파장 및 채널이 많으면 이에 따른 조합이 다양하게 나타난다.

통신 제어 장치(200)는 채널 할당 상태 정보를 저장 관리하며, 채널 할당이 완료되면 해당 가시광 통신 단말로 할당된 타임 슬롯 채널과 할당된 파장 채널에 대한 정보를 포함하는 할당 채널 정보를 전송한다. 채널 할당은 통신 환경에 따라 동적으로 변동될 수 있으며, 변동시 마다 해당 가시광 통신 단말로 전달될 수 있다. 그리고 할당 채널 정보는 통신 제어 장치(200)가 데이터를 해당 가시광 통신 단말로 전송할 때도 참조되어, 관련 광원이 적정하게 구동될 수 있게 한다.

상기와 같이 구성되는 가시광 통신 시스템에 있어서, 가시광 통신 단말의 일예를 도4에 도시하였다. 도4는 가시광 통신 단말(100)의 구성을 나타낸 도면이다.

도4를 참조하면, 가시광 통신 단말(100)은 제1메모리(111), 제어부(112), 제1인코더(113), 제1변조부(114), 제1송신드라이버(115), LED(Light Emitting Diode)(116), 선택부(117), 제1디코더(118), 제1복조부(119), 제1수신드라이버(120), 포토 다이오드(photodiode:PD)(121)를 포함한다.

제어부(112)는 가시광 통신에 따른 데이터 송수신을 위해 데이터를 처리하고, 제1인코더(113)와 제1디코더(118), 선택부(117)를 제어하며, 가시광 통신 단말(100)의 전반적인 동작을 제어한다.

제1인코더(113)는 제어부(112)에서 입력되는 송신 데이터를 인코딩하여 제1변조부(114)로 출력한다. 제1변조부(114)는 입력되는 송신 데이터를 변조하여 제1송신 드라이버(115)로 출력한다.

제1출력 드라이버(115)는 LED(116) 드라이버로서, 선택부(117)에 의해 선택된 파장 채널에 대응하는 파장 대역에 따라, 제1변조부(114)에서 입력되는 송신 데이터를 광변조하고 LED(116)를 구동한다.

LED(116)는 광 신호를 이용해 송신 데이터를 외부 장치로 전달하기 위해 구비되는 발광 소자로서, 제1출력 드라이버(115)에 의해 구동된다. 가시광 통신 단말이 구비할 수 있는 발광 소자의 종류는 다양하며, 각 발광 소자는 그 특성에 따라 지원하는 파장 대역이 상이하다. 이에 따라, 가시광 통신 단말에 구비되는 발광 소자의 파장 특성에 따라 사용할 수 있는 파장 채널의 종류도 한정된다. LED(116)의 경우도 그 종류에 따라 발광할 수 있는 파장 대역이 상이한데, 이하의 설명에서는 이해를 돕기 위해, LED(116)가 지원하는 파장 채널이 R(Red) 채널, G(Green) 채널, B(Blue) 채널인 것으로 가정하여 설명한다.

포토다이오드(121)는 외부의 장치로부터 전달되는 광 신호를 감지하는 감광 소자로서, 광원으로부터 수신 데이터를 포함하는 광 신호를 수신하고 이를 전기 신호로 변환하여 제1수신 드라이버(120)로 출력한다. 가시광 통신 단말이 구비할 수 있는 감광 소자의 종류는 다양하며, 각 감광 소자는 그 특성에 따라 감지할 수 있는 파장 대역이 상이하다. 이에 따라, 가시광 통신 단말에 구비되는 감광 소자의 파장 특성에 따라 감지할 수 있는 파장 채널의 종류도 한정된다. 일반적으로 하나의 가시광 통신 단말에 구비되는 발광 소자의 지원 가능한 파장 대역과 감광 소자의 지원 가능한 파장 대역은 유사하며, 이에 따라, 사용 가능한 파장 채널의 종류도 동일할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 이하의 설명에서는 이해를 돕기 위해, 포토다이오드(121)가 R 채널, G 채널, B 채널을 감지할 수 있는 것으로 가정한다.

제1수신드라이버(120)는 포토다이오드(121)에 대한 드라이버로서, 선택부(117)에 의해 선택된 파장 채널에 대응하는 파장 대역에 따라, 포토다이오드(121)의 파장 검출 대역을 조정한다. 그리고 제1수신드라이버(120)는 포토다이오드(121)에서 입력되는 전기 신호를 제1복조부(119)로 출력한다.

제1복조부(119)는 제1수신드라이버(120)에서 입력되는 전기 신호를 광무선 통신 방식에 따른 데이터로 복조함으로써, 수신 데이터를 제1디코더(118)로 출력한다.

제1디코더(118)는 입력되는 수신 데이터를 디코딩하여 제어부(112)로 출력하고, 제어부(112)는 제1디코더(118)로부터 입력되는 수신 데이터를 적정 처리한다.

제1메모리(111)는 제어부(112)의 처리 및 제어를 위한 프로그램, 참조 데이터, 갱신 가능한 각종 보관용 데이터 등을 저장하며, 제어부(112)의 워킹 메모리(working memory)로 제공된다.

그리고 제1메모리(111)는 본 발명의 일 실시예에 따라, 채널 그룹핑 테이블을 저장한다. 채널 그룹핑 테이블이란 가시광 통신 시스템에서 사용 가능한 각 파장 채널에 대하여, 하나 이상의 파장 채널을 그룹핑하여 생성할 수 있는 모든 채널 그룹 및 각 채널 그룹에 대응하는 채널 ID로 이루어진 테이블이다. 예를 들어, 가시광 통신에서 사용 가능한 파장 채널이 R 채널, G 채널, B채널이라고 가정했을 때, 채널 그룹핑 테이블은 표3과 같이 구성될 수 있다. 하기 표3에서 채널 ID 1, 즉, "000"은 R 채널, G채널, B 채널이 그룹핑된 것을 의미하며, 채널 ID 3, 즉, "010"은 R 채널만 그룹핑된 것을 의미한다.

채널 ID	bit	R 채널	G 채널	B 채널
1	000	O	O	O
2	001	O	O	X
3	010	O	X	O
4	011	X	O	O
5	100	O	X	X
6	101	X	O	X
7	110	X	X	O
8	111	X	X	X

이러한 채널 그룹핑 테이블은 가시광 통신 단말(100)이 가용 파장 채널 정보를 전송할 때, 또는 통신 제어 장치(200)가 가시광 통신 단말(100)에게 할당된 파장 채널에 대한 정보를 전송할 때 이용된다. 즉, 가시광 통신 단말(100)은 가용 파장 채널의 종류를 채널 ID를 이용하여 나타낼 수 있으며, 통신 제어 장치(200) 또한 할당 파장 채널의 종류를 채널 ID를 이용하여 나타낼 수 있다.

그리고 제1메모리(111)는 표2와 같은 호핑 패턴 테이블을 저장하고, 할당 채널 정보를 저장할 수 있다. 할당 채널 정보는 가시광 통신 단말(100)에 할당된 타임 슬롯 채널 및 파장 채널에 대한 정보로서, 할당받은 채널이 변경될 때 마다, 또는 할당 채널 정보를 수신할 때 마다 갱신될 수 있으며, 채널 할당이 취소되면 삭제된다.

또한 제1메모리(111)는 가용 파장 채널 정보를 저장할 수 있다. 가용 파장 채널 정보란 가시광 통신 단말(100)이 사용할 수 있는 파장 채널에 대한 정보이다. 가시광 통신 단말(100)이 사용할 수 있는 기본적인 파장 채널은 물리적으로 구비된 LED(116)의 파장 대역에 따라 결정되지만, 실제적으로 때에 따라 사용할 수 있는 파장 채널은 주변의 통신 환경에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 현재 가시광 통신 단말(100)의 주변광에서 존재하는 각 파장 대역의 점유도에 따라 특정 파장 채널에 간섭이 발생할 수도 있다. 또는 인접한 다른 가시광 통신 단말의 통신 상태에 따라 특정 파장 채널에 간섭이 발생할 수도 있다. 때문에, 제어부(112)는 포토다이오드(121)를 이용해 주변광에서 감지되는 파장 특성을 파악하여 실질적으로 사용가능한 파장 채널을 파악하여, 가용 파장 채널 정보를 구성하고, 이를 제1메모리(111)에 저장한다. 가용 파장 채널 정보는 주기적으로 갱신될 수도 있고, 필요시마다 구성될 수도 있다.

선택부(117)는 제어부(112)의 제어에 따라 제1송신 드라이버(115)가 구동해야하는 LED(116)를 선택하고, 제1수신 드라이버(120)가 필터링해야하는 파장 대역을 선택한다.

제어부(112)는 채널 할당 정보에 포함된 할당 파장 채널에 따라 선택부(117)를 제어한다. 만약, 가시광 통신 단말(100)에 할당된 파장 채널이 개별 파장 채널 타입이라면, 채널 할당 정보에 포함된 할당 파장 채널에 대한 정보는 상기한 채널 ID로 표시될 수 있을 것이다. 때문에 제어부(112)는 가시광 통신 단말(100)에 할당된 타임 슬롯 체널에 채널 할당 정보에 포함된 채널 ID에 대응하는 파장 채널이 LED(116)와 포토다이오드(121)에 세팅될 수 있도록 선택부(117)를 제어한다. 다른 경우, 가시광 통신 단말(100)에 할당된 파장 채널이 호핑 패턴이라면, 채널 할당 정보에 포함된 할당 파장 채널에 대한 정보는 상기한 패턴 ID로 표시될 수 있을 것이다. 때문에 제어부(112)는 가시광 통신 단말(100)에 할당된 타임 슬롯 채널에 채널 할당 정보에 포함된 패턴 ID에 대응하는 호핑 패턴을 참조하여, 타임 슬롯 단위 또는 프레임 단위로 해당 파장 채널이 LED(116)와 포토다이오드(121)에 세팅 및 호핑될 수 있도록 선택부(117)를 제어한다.

다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 제어 장치(200)과 광원(210)의 구성을 도4 및 도5를 참조하여 설명한다. 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 통신 제어 장치(200)의 구성을 나타낸 도면이고, 도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 광원(210)의 구성을 나타낸 도면이다. 통신 제어 장치(200)에 연결된 광원은 통신 제어 장치(200)의 제어에 따라 동작하고 관리 되기기 때문에, 물리적으로는 구분되어 있지만, 전력 라인 또는 데이터 케이블 등으로 연결되거나, 무선 통신이 가능하다. 이에 따라, 이하 설명에서 통신 제어 장치(200)와, 통신 제어 장치(200)에 연결된 광원들(210,220,230)을 포함하여, 기지국이라 칭한다.

도4를 참조하면, 통신 제어 장치(200)는 제2메모리(251), 기지국 제어부(252), 제2인코더(253), 제2변조부(254), 제2디코더(118), 제2복조부(119), 제1입출력단(256)을 포함하고, 광원(210)은 제2입출력단(261), 선택 제어부(262), 제2송신드라이버(263), 발광 소자(264), 제2수신드라이버(265), 감광 소자(266)를 포함한다.

제2인코더(253), 제2변조부(254), 제2디코더(255), 제2복조부(256), 제2송신드라이버(263), 제2수신드라이버(265), 발광 소자(264), 감광 소자(266), 선택 제어부(262)는, 각각, 제1인코더(113), 제1변조부(114), 제1디코더(118), 제1복조부(119), 제1송신드라이버(115), 제1수신드라이버(120), LED(116), 포토다이오드(121), 선택부(117)와 유사하게 동작하며, 유사한 역할을 한다.

제1입출력단(256)과 제2입출력단(261)은 통신 제어 장치(200)와 광원(210) 간의 데이터 송수신을 담당하는 것으로, 전력 라인, 유선 데이터 케이블, 또는 무선 송수신 장치가 될 수 있다.

제2메모리(251)는 기지국 제어부(252)의 처리 및 제어를 위한 프로그램, 참조 데이터, 갱신 가능한 각종 보관용 데이터 등을 저장하며, 기지국 제어부(252)의 워킹 메모리(working memory)로 제공된다. 그리고 제2메모리(251)는 본 발명의 일 실시예에 따라, 셀 패턴 및 맵핑 정보와, 채널 그룹핑 테이블과, 호핑 패턴 테이블과, 채널 할당 상태 정보와, 각 가시광 통신 단말에서 전달된 가용 파장 채널 정보를 저장한다.

기지국 제어부(252)는 가시광 통신에 따른 데이터 송수신을 위해 데이터를 처리하고, 제2인코더(253)와 제2디코더(255), 선택 제어부(262)를 제어하며, 기지국의 전반적인 동작을 제어한다. 즉, 기지국 제어부(252)는 셀 맵핑 및 관리, 채널 할당 및 관리를 수행에 필요한 모든 동작을 제어하며, 각 가시광 통신 단말 또는 각 광원에 대응하는 채널 할당 정보에 따라 선택 제어부(262)가 제2송신 드라이버(263)와 제2수신 드라이버(265)를 구동할 수 있게 한다.

상기와 같이 구성되는 가시광 통신 시스템에서, 가시광 통신 단말(100) 및 기지국의 본 발명에 따른 동작 과정을 도7 내지 도9를 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 가시광 통신 단말(200)의 동작 과정을 나타낸 도면이고, 도8 및 도9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기지국의 동작 과정을 나타낸 도면이다.

도7을 참조하여, 가시광 통신 단말(100)이 임의의 광원의 서비스 영역에 진입하면, 임의의 광원에서 브로드캐스팅하는 비콘을 301단계에서 수신한다. 이후, 303단계에서 가시광 통신 단말(100)은 기지국과 시간 동기를 맞추고, 기본 타임 슬롯 채널 및 기본 파장 채널을 파악한다. 기본 타임 슬롯 채널과 기본 파장 채널은 미리 정의되는 것으로, 비콘 메시지를 통해 가시광 통신 단말(100)로 전달될 수도 있고, 가시광 통신 단말(100)이 미리 알고 있을 수도 있다.

이후, 305단계에서 가시광 통신 단말(100)은 현재 자신이 사용 가능한 파장 채널을 검색한다. 이는 가시광 통신 단말(100)에 실제 구비된 발광 소자 및 감광 소자가 지원하는 파장 채널의 종류와, 현재의 주변광 상태에 따라 결정될 수 있다. 가시광 통신 단말(100)은 그룹핑 테이블을 참조하여, 사용 가능한 파장 채널에 해당하는 적정 채널 ID를 선택하여, 가용 파장 채널 정보를 구성한다. 그리고 307단계에서 기본 타임 슬롯 채널 및 파장 채널을 이용해 가용 파장 채널 정보를 포함하는 초기 접속을 기지국으로 전송한다.

한편, 도8을 참조하여, 기지국은 401단계에서 주기적으로 비콘을 브로드캐스팅한다. 그리고 403단계에서 가시광 통신 단말(100)로부터 가용 파장 채널 정보를 포함한 초기 접속이 수신되면 405단계로 진행한다. 405단계에서 기지국은 가용 파장 채널 정보 및 현재 채널 할당 상태를 참조하여, 해당 가시광 통신 단말이 사용가능한 타임 슬롯 채널 및 파장 채널을 할당한다.

이때, 기지국은 현재 어떤 가시광 통신 단말 또는 광원에도 할당되지 않은 유효 타임 슬롯 채널이 있으면, 파장 채널을 할당하지 않고, 상기 유효 타임 슬롯 채널만 가시광 통신 단말에 할당하도록 구성할 수도 있다. 하지만 현재 모든 타임 슬롯이 할당된 상태라면, 적정 타임 슬롯 채널 상에서 현재 사용하지 않은 파장 채널을 할당함으로써, 가시광 통신 단말에게 통신 채널을 할당하게 된다.

이와 같이 파장 채널의 할당이 필요하다고 판단되면, 기지국은 도9에 도시된 과정에 따라 파장 채널을 할당할 수 있다.

도9를 참조하여, 기지국은 임의의 가시광 통신 단말에 대해 파장 채널 할당이 필요한지 확인하여, 필요한 것으로 확인되면 503단계로 진행하여 호핑 패턴 할당이 필요한지 확인한다. 호핑 패턴의 할당 여부는 현재 통신 환경, 현재 파장 채널의 할당 상태에 따라 결정될 수 있다. 확인 결과 호핑 패턴 할당이 필요하다고 판단되면 505단계로 진행하여 임의의 가시광 통신 단말의 가용 파장 채널 정보 및 현재 파장 채널의 채널 할당 상태를 참조하여 적정한 호핑 패턴을 선택하고 509단계로 진행하여 할당 채널 정보를 구성한다. 이때, 호핑 패턴은 복수개 선택될 수도 있으며, 선택된 호핑 패턴은 상기 표2와 같은, 호핑 패턴 테이블을 참조하여 패턴 ID로 표시될 수 있다. 그리고 할당 채널 정보에는 호핑 패턴의 패턴 ID가 포함되어있음을 식별할 수 있는 데이터가 포함될 수 있다.

그리고 503단계 확인 결과 호핑 패턴을 할당할 필요가 없는 경우에는 가용 파장 채널 정보 및 현재의 파장 채널 할당 상태를 참조하여 개별 파장 채널을 선택하고 509단계로 진행한 할당 채널 정보를 구성한다. 이때, 선택된 파장 채널은 상기 표3과 같은, 채널 그룹핑 테이블을 참조하여 채널 ID로 표시될 수 있다.

도8로 돌아와서, 기지국은 407단계에서 가시광 통신 단말(100)에게 할당된 타임 슬롯 채널과, 파장 채널에 대한 정보를 포함하는 할당 채널 정보를 전송한다. 그리고 409단계에서 상기 가시광 통신 단말(100)과 데이터 송수신을 수행해야하는 경우, 가시광 통신 단말(100)에 대응하는 할당 채널 정보에 따라 관련 광원을 구동시켜 데이터를 송수신한다.

이에 따라, 도7의 309단계에서 가시광 통신 단말(100)은 채널 할당 정보를 수신한다. 가시광 통신 단말(100)은 채널 할당 정보에 포함된 파장 채널에 따라 LED(116)와 포토다이오드(121)를 세팅한다.

그리고 데이터 송수신이 발생하면, 가시광 통신 단말(100)은 311단계에서 채널 할당 정보에 포함된 타임 슬롯 채널 및 파장 채널을 이용해 데이터 통신을 수행한다. 만약, 가시광 통신 단말(100)에 할당된 호핑 패턴이 복수개라면, 각 호핑 패턴에서 동일한 순번의 파장 채널을 동시에 이용할 수 있다.

상술한 바와 같은 채널 할당 방식이 적용된 다양한 슈퍼 프레임 구조의 예들을 도11내지 도 13에 나타내었다.

도11은 하나의 타임 슬롯 채널 당 하나의 파장 채널이 할당된 경우를 나타낸 것이고, 도12는 하나의 타임 슬롯 채널 당 복수의 파장 채널이 할당된 경우를 나타낸 것이다. 도11을 참조하여, 제1슈퍼 프레임(700)은 시작 플래그(701)와, 제어 정보(702), 데이터 구간(703)을 포함한다. 도12를 참조하여, 제2슈퍼 프레임(800)은 시작 플래그(801)와, 제어 정보(802), 다운링크 구간(803), 업링크 구간(804)을 포함한다.

도11 내지 도13과 같이 구성되는 슈퍼 프레임에서, 가용 파장 채널 정보와 채널 할당 정보는 제어 정보 구간(702,802)에 송수신될 수 있다. 만약, 가용 파장 채널 정보를 물리 헤더 필드에 포함시키는 경우 메시지 포맷은 다음 표4와 같이 구성할 수 있으며, 맥 헤더 필드에 포함시키는 경우 메시지 포맷은 표5와 같이 구성할 수 있다. 표4 및 표5에서 가용 파장 채널 정보는 Src_multi_info 필드에 포함된다.

syntax	size
Burst mode	1 bit
Preamble	4 bit
mode type	2 bit
Src_multi_info	8 bit
Length of MAC payload	16 bit
Channel mumber	3 bit
data rate	4 bit
Reserved	1 bit

syntax	size
Version number	2 bit
Fame type	1 bit
mode type	2 bit
Src_multi_info	8 bit
Src address	8 bit
Destination address	8 bit
Num PDUs per frame	8 bit
Sequence number	12 bit
Secure	1 bit
ack/nack	2 bit
Frame sub type	10 bit
Reserved	1 bit

그리고 개별 파장 채널을 할당하고, 채널 할당 정보를 물리 헤더 필드에 포함시키는 경우 메시지 포맷은 다음 표6과 같이 구성할 수 있으며, 맥 헤더 필드에 포함시키는 경우 메시지 포맷은 표7과 같이 구성할 수 있다. 표6 및 표7에서 채널 할당 정보 중 파장 채널 할당 정보는 Des_multi_info 필드에 포함되고, 타임 슬롯 채널 할당 정보는 time slot 필드에 포함된다.

syntax	size
Burst mode	1 bit
Preamble	4 bit
mode type	2 bit
Des_multi_info	8 bit
time slot	8 bit
Length of MAC payload	16 bit
Channel mumber	3 bit
data rate	4 bit
Reserved	1 bit

syntax	size
Version number	2 bit
Fame type	1 bit
mode type	2 bit
DES_multi_info	8 bit
time slot	8 bit
Src address	8 bit
Destination address	8 bit
Num PDUs per frame	8 bit
Sequence number	12 bit
Secure	1 bit
ack/nack	2 bit
Frame sub type	10 bit
Reserved	1 bit

상기한 표4 내지 표7에서는 Src_multi_info 필드와 Des_multi_info 필드가 별도로 존재하는 메시지 포맷을 예로 들었으나, 동일한 메시지 포맷에 포함될 수도 있다. 이를 하기 표8과 표9로 나타내었다.

syntax	size
Burst mode	1 bit
Preamble	4 bit
mode type	2 bit
Src_multi_info	8 bit
Des_multi_info	8 bit
time slot	8 bit
Length of MAC payload	16 bit
Channel mumber	3 bit
data rate	4 bit
Reserved	1 bit

syntax	size
Version number	2 bit
Fame type	1 bit
mode type	2 bit
Src_multi_info	8 bit
DES_multi_info	8 bit
time slot	8 bit
Src address	8 bit
Destination address	8 bit
Num PDUs per frame	8 bit
Sequence number	12 bit
Secure	1 bit
ack/nack	2 bit
Frame sub type	10 bit
Reserved	1 bit

또한 호핑 패턴을 할당하고, 채널 할당 정보를 물리 헤더 필드에 포함시키는 경우 메시지 포맷은 다음 표10과 같이 구성할 수 있으며, 맥 헤더 필드에 포함시키는 경우 메시지 포맷은 표11과 같이 구성할 수 있다. 표8 및 표9에서 채널 할당 정보 중 파장 채널 할당 정보는 H_pattern 필드에 포함되고, 타임 슬롯 채널 할당 정보는 time slot 필드에 포함된다. 만약, 호핑 패턴이 할당되지 않는 경우, H_pattern 필드 값은 미리 정해진 값, 예를 들어, "111"로 이를 나타낸다.

syntax	size
Burst mode	1 bit
Preamble	4 bit
mode type	2 bit
H_pattern	n bit
time slot	8 bit
Length of MAC payload	16 bit
Channel mumber	3 bit
data rate	4 bit
Reserved	1 bit

syntax	size
Version number	2 bit
Fame type	1 bit
mode type	2 bit
H_pattern	n bit
time slot	8 bit
Src address	8 bit
Destination address	8 bit
Num PDUs per frame	8 bit
Sequence number	12 bit
Secure	1 bit
ack/nack	2 bit
Frame sub type	10 bit
Reserved	1 bit

도13은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 슈퍼 프레임 포맷을 나타낸 것이다. 도13을 참조하면, 제3슈퍼 프레임(900)은 비컨(beacon) 필드(910)와, 가시광 통신을 위한 제어 정보를 포함한 관리(management) 필드(920)와, 데이터를 포함한 데이터 프레임(930)로 구성된다.

상기 비컨 필드(910)는 프리앰블(911), 헤더(912), HCS(Header Check Sequence)(913), PDU(Protocol Data Unit)(914), FCS(Frame Check Sequence)(915)를 포함한다. 상기 프리앰블(911)에는 상기 가시광 통신 프레임(900)이 복수개의 타임 슬롯을 사용하여 통신을 수행할 지 여부를 결정하는 정보가 포함된다. 따라서 가시광 통신 프레임(900)을 수신하는 수신측은 프레임(900) 수신 시 비컨 필드(910)의 프리앰블(911)을 검사하여 타임 슬롯을 사용하지 않는 경우에는 도13의 제4슈퍼 프레임(1000) 형태로 프레임을 해석한다.

상기 관리 필드(920)는 프리앰블(921), 헤더(922), HCS(923), MAC 헤더(924), PDU(925), FCS(926)을 포함한다. 본 발명은 본 발명의 특징에 따라 상기 MAC 헤더(924)는 상기 표5와 같이 구성될 수 있다.

상기 데이터 프레임(930)은 하나의 경쟁 슬롯(contention slot)(931)과 미리 설정된 갯수의 다운 링크용 타임 슬롯(932)과 업 링크용 타임 슬롯(933)으로 구성된다. 상기 타임 슬롯(932, 933)은 멀티캐스트나 브로드캐스트 모드로 통신 동작 시 복수의 사용자에게 개별적으로 할당된다.

한편, 상기 하나의 타임 슬롯(932, 933)은 프리앰블(941), 헤더(942), HCS(943), 데이터 필드(944)로 구성되며, 상기 데이터 필드(944)는 하나의 MAC 헤더(951)와 복수개의 PDU(952)와 FCS(953)의 쌍으로 구성된다. MAC 헤더(951)는 본 발명의 일 실시예에 따라 표7 및 표9와 같이 구성될 수 있다.

제4슈퍼 프레임(1000)은 본 발명의 일실시 예에 따라 유니캐스트 방식의 통신 모드시의 가시광 통신 프레임으로서, 프리앰블(1001), 헤더(1002), HCS(1003), 데이터 필드(1004)를 포함하여 구성된다. 이 중 데이터 필드(1004)는 하나의 MAC 헤더(1111)와 복수개의 PDU(1112)와 FCS(1113)의 쌍으로 구성된다.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 예를 들어, 상기한 실시예에서는 호핑 패턴이 미리 정의되는 것으로 가정하여 설명하였으나, 가시광 통신에 따라 실시간으로 구성하고, 해당 가시광 통신 단말에게 전송되도록 구성할 수도 있다. 그리고 패턴 ID를 사용하지 않고, 호핑 패턴 자체를 가시광 통신 단말로 전송하도록 구성할 수도 있다. 또한 상기 표4내지 표11로 나타낸 헤더 메시지는 슈퍼 프레임의 어떠한 제어 정보 구간에라도 포함될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 채널 그룹핑 테이블의 예와, 통신 제어 장치와 가시광 통신 단말 간에 초기 접속 과정 및 채널 할당 과정을 도14를 참조하여 설명한다. 도14의 실시예에서 액세스 포인트(access point:AP)(1200)는 상기한 설명에서 통신 제어 장치(200)에 대응한다. 이에 따라, 액세스 포인트(1200)는 통신 제어 장치(200)와 유사하게 구성될 수 있으며, 동작 과정은 도14와 같다. 그리고 도14의 실시예에서 제1가시광 통신 단말(1210)과 제2가시광 통신 단말(1220)은 상기한 실시예에서 가시광 통신 단말(100)과 유사하게 구성될 수 있으며, 그 동작 과정은 도14와 같다.

그리고 도14의 실시예에서 밴드(band)는 상기한 실시예에 기재된 파장 채널의 밴드를 의미하는 것으로, 파장 채널과 유사한 의미로 이용된다. 그리고 디폴트 밴드는 가시광 통신 단말이 액세스 포인트(1200)에 초기 접속을 수행할 때 사용하는 파장 채널에 해당하는 밴드이다. 이때, 액세스 포인트(1200)는 모든 대역의 파장 채널을 이용할 수 있는 것으로 가정한다. 그리고 가시광 통신 단말이 액세스 포인트(1200)에 초기 접속할 때, 가시광 통신 단말에 의해 이용된 파장 채널을 액세스 포인트(1200)가 검출하고, 검출한 파장 채널을 근거로 해당 가시광 통신 단말의 디폴트 밴드를 결정한다. 그리고 결정된 디폴트 밴드를 이용하여 초기 접속 과정에서 데이터를 송수신한다.

액세스 포인트(1200)는 초기 접속 과정에서, 가시광 통신 단말에 할당할 유효 타임 슬롯, 즉, 다른 가시광 통신 단말에서는 사용하고 있지 않은 타임 슬롯이 존재하면, 해당 타임 슬롯을 가시광 통신 단말로 할당한다. 그리고, 해당 타임 슬롯에서 관련 가시광 통신 단말이 사용하는 파장 채널은 디폴트 밴드가 될 것이다. 이는, 현재 액세스 포인트(1200)에 접속된 가시광 통신 단말이 사용하는 타임 슬롯이 모두 상이하기 때문에 별도로 파장 채널을 할당할 필요가 없기 때문에, 초기 접속시 이용한 디폴트 밴드를 이용하여 실질적인 데이터 통신을 수행하는 것이다. 만약, 실제 데이터 통신을 위해 신규로 할당할 타임 슬롯이 존재하지 않아 다른 가시광 통신 단말이 사용중인 특정 타임 슬롯을 할당해야 하는 경우에는 특정 타임 슬롯을 이미 이용중인 다른 가시광 통신 단말이 사용하는 파장 채널을 고려하여 파장 채널을 관련 가시광 통신 단말에 할당해야 한다.

그리고 도14의 실시예에서는 표12와 같은 채널 그룹핑 테이블을 이용할 수 있다. 표12에 나타낸 채널 그룹핑 테이블은7개의 파장 채널을 이용하는 경우를 예로 든것이다.

Bit	Band 1	Band 2	Band 3	Band 4	Band 5	Band 6	Band 7
0000000
0000001	X	X	X	X	X	X	O
0000010	X	X	X	X	X	O	X
0000011	X	X	X	X	X	O	O
0000100	X	X	X	X	O	X	X
0000101	X	X	X	X	O	X	O
0000110	X	X	X	X	O	O	X
0000111	X	X	X	X	O	O	O
0001000	X	X	X	O	X	X	X
0001001	X	X	X	O	X	X	O
0001010	X	X	X	O	X	O	X
0001011	X	X	X	O	X	O	O
0001100	X	X	X	O	O	X	X
0001101	X	X	X	O	O	X	O
0001110	X	X	X	O	O	O	X
0001111	X	X	X	O	O	O	O
0010000	X	X	O	X	X	X	X
0010001	X	X	O	X	X	X	O
0010010	X	X	O	X	X	O	X
0010011	X	X	O	X	X	O	O
0010100	X	X	O	X	O	X	X
0010101	X	X	O	X	O	X	O
0010110	X	X	O	X	O	O	X
0010111	X	X	O	X	O	O	O
0011000	X	X	O	O	X	X	X
0011001	X	X	O	O	X	X	O
0011010	X	X	O	O	X	O	X
0011011	X	X	O	O	X	O	O
0011100	X	X	O	O	O	X	X
0011101	X	X	O	O	O	X	O
0011110	X	X	O	O	O	O	X
0011111	X	X	O	O	O	O	O
0100000	X	O	X	X	X	X	X
0100001	X	O	X	X	X	X	O
0100010	X	O	X	X	X	O	X
0100011	X	O	X	X	X	O	O
0100100	X	O	X	X	O	X	X
0100101	X	O	X	X	O	X	O
0100110	X	O	X	X	O	O	X
0100111	X	O	X	X	O	O	O
0101000	X	O	X	O	X	X	X
0101001	X	O	X	O	X	X	O
0101010	X	O	X	O	X	O	X
0101011	X	O	X	O	X	O	O
0101100	X	O	X	O	O	X	X
0101101	X	O	X	O	O	X	O
0101110	X	O	X	O	O	X	O
0101111	X	O	X	O	O	O	X
0110000	X	O	O	X	X	X	X
0110001	X	O	O	X	X	X	O
0110010	X	O	O	X	X	O	X
0110011	X	O	O	X	X	O	O
0110100	X	O	O	X	O	X	X
0110101	X	O	O	X	O	X	O
0110110	X	O	O	X	O	O	X
0110111	X	O	O	X	O	O	O
0111000	X	O	O	O	X	X	X
0111001	X	O	O	O	X	X	X
0111010	X	O	O	O	X	X	X
0111011	X	O	O	O	X	X	X
0111100	X	O	O	O	O	X	X
0111101	X	O	O	O	O	X	X
0111110	X	O	O	O	O	O	X
0111111	X	O	O	O	O	O	O
1000000	O	X	X	X	X	X	X
1000001	O	X	X	X	X	X	O
1000010	O	X	X	X	X	O	X
1000011	O	X	X	X	X	O	O
1000100	O	X	X	X	O	X	X
1000101	O	X	X	X	O	X	O
1000110	O	X	X	X	O	O	X
1000111	O	X	X	X	O	O	O
1001000	O	X	X	O	X	X	X
1001001	O	X	X	O	X	X	O
1001010	O	X	X	O	X	O	X
1001011	O	X	X	O	X	O	O
1001100	O	X	X	O	O	X	X
1001101	O	X	X	O	O	X	O
1001110	O	X	X	O	O	O	X
1001111	O	X	X	O	O	O	O
1010000	O	X	O	X	X	X	X
1010001	O	X	O	X	X	X	O
1010010	O	X	O	X	X	O	X
1010011	O	X	O	X	X	O	O
1010100	O	X	O	X	O	X	X
1010101	O	X	O	X	O	X	O
1010110	O	X	O	X	O	O	X
1010111	O	X	O	X	O	O	O
1011000	O	X	O	O	X	X	X
1011001	O	X	O	O	X	X	O
1011010	O	X	O	O	X	O	X
1011011	O	X	O	O	X	O	O
1011100	O	X	O	O	O	X	X
1011101	O	X	O	O	O	X	O
1011110	O	X	O	O	O	O	X
1011111	O	X	O	O	O	O	O
1100000	O	O	X	X	X	X	X
1100001	O	O	X	X	X	X	O
1100010	O	O	X	X	X	O	X
1100011	O	O	X	X	X	O	O
1100100	O	O	X	X	O	X	X
1100101	O	O	X	X	O	X	O
1100110	O	O	X	X	O	O	X
1100111	O	O	X	X	O	O	O
1101000	O	O	X	O	X	X	X
1101001	O	O	X	O	X	X	O
1101010	O	O	X	O	X	O	X
1101011	O	O	X	O	X	O	O
1101100	O	O	X	O	O	X	X
1101101	O	O	X	O	O	X	O
1101110	O	O	X	O	O	O	X
1101111	O	O	X	O	O	O	O
1110000	O	O	O	X	X	X	X
1110001	O	O	O	X	X	X	O
1110010	O	O	O	X	X	O	X
1110011	O	O	O	X	X	O	O
1110100	O	O	O	X	O	X	X
1110101	O	O	O	X	O	X	O
1110110	O	O	O	X	O	O	X
1110111	O	O	O	X	O	O	O
1111000	O	O	O	O	X	X	X
1111001	O	O	O	O	X	X	O
1111010	O	O	O	O	X	O	X
1111011	O	O	O	O	X	O	O
1111100	O	O	O	O	O	X	X
1111101	O	O	O	O	O	X	O
1111110	O	O	O	O	O	O	X
1111111	O	O	O	O	O	O	O

도14의 실시예는 액세스 포인트(1200)와 제1가시광 통신 단말(DS1)(1210)이 제1가시광 통신 단말(1210)의 디폴트 밴드를 실제 데이터 통신시에도 이용하고 있는 중에, 제2가시광 통신 단말(DS2)(1220)이 액세스 포인트(1200)에 초기 접속을 요청하는 경우를 나타낸 것이다.

이때, 현재 유효 타임 슬롯이 존재하지 않아 제2가시광 통신 단말(1220) 간에 데이터 송수신을 위해 할당할 수 있는, 다른 단말에 의해 점유되지 않은 타임 슬롯이 없는 경우, 액세스 포인트(1200)는 기존의 다른 단말에서 사용중인 타임 슬롯을 제2가시광 통신 단말(1220)로 할당하고, 할당된 타임 슬롯에 대응하여 동일한 타임 슬롯 상에서 기존의 다른 단말이 사용하고 있지 않은 파장 채널을 할당한다. 이때 할당되는 파장 채널은 제2가시광 통신 단말(1220)이 지원하는 파장 채널이다.

도14의 예에서는, 제1가시광 통신 단말(1210)에서 사용하는 타임 슬롯 ts-n을 제2가시광 통신 단말(1220)로 할당하고, 제1가시광 통신 단말(1210)의 디폴트 밴드와 중복되지 않는 파장 채널을 제2가시광 통신 단말(1220)의 데이터 송수신 밴드로 할당한다. 이는 제1가시광 통신 단말(1210)이 디폴트 밴드에 대응하는 파장 채널을 이용하여 실제 데이터를 송수신하고 있기 때문이다. 이에 따라, 제1가시광 통신 단말(1210)과 제2가시광 통신 단말(1220)에게 할당된 타임 슬롯은 동일하지만, 각 단말에 할당된 파장 채널의 대역은 상이하기 때문에, 간섭 없이 자원을 할당할 수 있다. 여기서 디폴트 밴드는 한 밴드를 가정 하였다.

도14를 참조하여, 1301단계에서 제1가시광 통신 단말(1210)은 프레임의 경합(contention) 구간에서 사용하는 기본 타임 슬롯을 이용하여 현재 위치에서 가까운 광원을 통해 액세스 포인트(1200)로 초기 접속을 수행한다. 이에 따라 액세스 포인트(1200)는 제1가시광 통신 단말(1210)에서 초기 접속시 사용한 파장 채널을 검출하고, 검출된 파장 채널을 디폴트 밴드로 결정한다. 본 실시예에서 제1가시광 통신 단말(1210)이 지원 가능한 파장 채널을 제1밴드라고 가정하고 이에 따라, 제1가시광 통신 단말(1210)의 디폴트 밴드는 제1밴드가 된다. 그리고 액세스 포인트(1200)는 현재 다른 가시광 통신 단말에 의해 점유되지 않은 타임 슬롯 ts-n을 제1가시광 통신 단말(1210)에 할당한다.

그리고, 1303단계에서 액세스 포인트(1200)는 제1가시광 통신 단말(1210)의 디폴트 밴드를 이용하여 ts-n이 할당되었음을 제1가시광 통신 에게 알린다. 이때, 타임 슬롯 ts-n은 다른 가시광 통신 단말에 의해 점유된 것이 아니기 때문에, 1305단계에서, 제1가시광 통신 단말(1210)과 액세스 포인트(1200)은 타임 슬롯 ts-n에서 제1가시광 통신 단말(1210)의 디폴트 밴드를 이용하여 액세스 포인트(1200)와 실질적인 데이터를 송수신 한다.

이후, 1307단계에서 제2가시광 통신 단말(DS2)(1220)이 경쟁 구간에서 이용되는 기본 타임 슬롯을 통해 액세스 포인트(1200)와 초기접속을 시도한다. 이에 따라, 액세스 포인트(1200)는 제2가시광 통신 단말(1220)에게 할당할 수 있는 유효 타임 슬롯이 존재하는지 확인한다. 확인 결과, 현재 액세스 포인트(1200)에 접속해 있는 가시광 통신 단말이 모든 타임 슬롯을 점유하여, 더 이상 신규하게 할 당할 수 있는 타임 슬롯이 없다면, 이미 사용중이던 타임 슬롯을 제2가시광 통신 단말(1200)에 할당한다.

즉, 액세스 포인트는 1307단계에서 제2가시광 통신 단말(1220)이 초기 접속 요청시 사용한 파장 채널을 검출한다. 이때 제2가시광 통신 단말(1220)이 사용한 파장 채널은 제2밴드로 가정한다. 이에 따라 제2가시광 통신 단말(1220)의 디폴트 밴드는 제2밴드가 된다. 그리고 액세스 포인트(1200)는 현재 다른 가시광 통신 단말에게 할당되지 않은 유효 타임 슬롯이 없으면, 제1가시광 통신 단말(1210)에게 할당된 타임 슬롯 ts-n을 제2가시광 통신 단말(1220)에게 할당하는 것으로 결정한다.

그리고 액세스 포인트(1200)는 1309단계에서 제2가시광 통신 단말(1220)의 디폴트 밴드를 이용하여 타임 슬롯 ts-n을 제2가시광 통신 단말(1220)에게 할당한다. 이때, 액세스 포인트(1200)는 타임 슬롯 ts-n에서 할당 가능한 파장 채널에 대한 정보를 디폴트 밴드를 이용하여 제2가시광 통신 단말(1230)로 전달한다.

이후, 1309단계에서 자시에게 할당된 타임 슬롯과, 사용 가능한 파장 채널의 정보를 수신한 제2가시광 통신 단말(1220)은, 수신된 사용 가능한 파장 채널 정보중 지원 가능한 파장 채널을 검출한다. 예를 들어, 제2밴드 내지 제5밴드가 사용 가능한 파장 채널 정보에 포함되어 있고, 제2가시광 통신 단말(1220)에서 지원할 수 있는 파장 채널이 제2밴드 내지 제4밴드라면, 제2가시광 통신 단말(1220)은 제2밴드 내지 제4밴드를 선택한다. 그리고 1311 단계에서 제2가시광 통신 단말(1220)은 타임 슬롯 ts-n에서 자신의 디폴트 밴드를 통해 사용 가능한 파장 채널 중에서 자신이 지원 가능한 파장 채널에 대한 정보를 전달한다. 즉, 제2밴드 내지 제4밴드에 대한 정보를 전송하는 것이다.

이를 수신한 액세스 포인트(1200)는 1313단계에서 타임 슬롯 ts-n에서 제2가시광 통신 단말(1220)의 디폴트 밴드를 이용해 1311단계에서 수신한 지원 가능한 파장 채널에 대한 이용 확약을 전달한다.

이후, 1315단계에서 액세스 포인트(1200)와 제2가시광 통신 단말(1220) 간에 통신은 타임 슬롯 ts-n에서 확약된 밴드, 즉, 제2밴드 내지 제4밴드를 통해 데이터를 송수신한다.

표13은 상기한 1309단계 내지 1313단계에 따라 송수신되는 채널 할당 정보가 포함되는 관리 필드(920)의 구성의 일 예를 나타낸 것이다.

표13에서 액세스 포인트(1200)가 Src_multi_info 에 할당되는 비트를 이용하는데, 만약 액세스 포인트(1200)가 표13에 Src_multi_info를 표 12에 있는 0000100(밴드 5)를 사용하였을 때 액세스 포인트(1200)는 디폴트 밴드를 이용하여 밴드 5를 사용할 수 있다는 것을 공통 제어정보를 통해 제2가시광 통신 단말(1220)에 전송한다. 그리고 액세스 포인트(1200)가 제2가시광 통신 단말(1220)에게 전송한 src_multi_info에 대하여 제2가시광 통신 단말(1220)이 통신 가능한 밴드를 디폴트 밴드를 이용하여 응답한다. 즉, 제2가시광 통신 단말(1220)이 표13에 있는 Des_multi_info에 bit를 0000100로 응답을 하였다면 액세스 포인트(1200)는 제2가시광 통신 단말(1220)이 밴드 5를 이용하여 통신가능 하다라고 판단한다. 따라서 액세스 포인트(1200)와 제2가시광 통신 단말(1220)가 통신할 수 있는 밴드는 타임 슬롯ts-n의 밴드 5가 된다.

다중 호핑기법이 적용되는 과정은 통신시스템에서 액세스 포인트(AP)에 연결되어 있는 광원들이 여러 셀을 형성하여 인접 셀간 또는 인접 광원간 간섭이 발생할 때 호핑 기법을 적용한다.

또한 AP에 연결된 광원들이 다중 밴드를 사용할 때 호핑 기법을 이용한다. 즉 단일 밴드나 다중 밴드가 어려운 가시광 통신 환경에서는 호핑기법을 적용하지 않는다

특히 AP에서 전송하는 광원이 하나 또는 여러 광원이 그룹핑되어 동일한 데이터를 동일한 시간 슬롯에 전송하거나, 단말과 단말(P2P)간 통신일 경우는 인접셀간 간섭이 없기 때문에 호핑기법을 적용하지 않는다.

만약 한 셀내에서 이러한 호핑기법을 적용한다면, 셀 내에 새롭게 초기접속하는 단말 DS에 대해 AP가 통신을 위한 시간슬롯 할당이 어려울 때, 멀티밴드가 할당되고, 이러한 멀티밴드 환경에서 AP와 연결 된 셀에서 인접 광원 또는 셀간 간섭을 줄이고, 다중밴드 할당 시 자원 할당을 인접 광원과 또는 인접셀간 균일하게 하기 위해 호핑기법이 적용된다.

다중밴드 호핑 방법은 가시광 통신 시스템이 시분할 다중 방식과 다중 밴드를 이용하여 AP와 단말간 통신 시 인접셀간 간섭을 줄이고 다중밴드 사용시 인접셀 또는 인접 관원간 균일한 다중밴드를 할당하는 자원할당 방법이다.

가시광 통신시스템에서 AP와 셀내에 속한 단말(DS)들이 통신 중, 셀에 새롭게 진입한 어떤 단말이 AP와 통신을 하기 위해 초기접속을 시도 할 때 시간 슬롯이 부족하면, 다중 밴드를 이용하여 자원을 확장한다고 할 때, 신규 단말은 기존 단말과 동일한 시간 슬롯을 AP로부터 시간슬롯을 할당 받지만 기존 단말과 다른 밴드를 할당받아 AP와 통신하기 때문에 기존 단말과 동일한 시간슬롯을 사용하더라도 간섭없이 통신이 가능하다. 그러나 도15와 같이 cell j(1401) 내에 광원 cell j ID_1, cell j ID_2, cell j ID_3 및 PID_1, PID_2, PID_3가 동일한 cell j로 그룹핑 되어있다고 할 때, cell j ID_1, cell j ID_2, cell j ID_3 에 속한 단말 DS10(1403), DS20(1405), DS30(1407), DS40(1409), DS50(1411)들은 동일한 시간슬롯을 사용하지만 간섭없는 통신을 하기 위해서는 단말들이 서로간 다른 밴드를 이용해야만 간섭없이 AP(1200)와 통신가능하다. 또한 도15에서 단말들이 다양한 밴드 사용이 가능할 때 DS50(1411)에 할당되는 다중 밴드자원과 DS10(1403), DS20(1405), DS30(1407), DS40(1409)에 할당되는 다중 밴드 자원을 균일하게 만들어 주기 위해 호핑기법을 적용한다.

만약 도15에서 cell j(1401)에 속한 단말 DS10(1403), DS20(1405), DS30(1407), DS40(1409), DS50(1411)이 cell j(1401)에서 다중밴드를 이용하여 통신한다라고 할 때, cell j(1401)가 동일한 시간 슬롯을 사용한다면, cell j(1401)에 속한 단말들은 동일한 시간 슬롯을 할당 받지만 서로 다른 밴드를 할당 받기 때문에 간섭없이 통신이 가능하다. 그러나 DS10(1403) 단말이 band 1을 할당받았고, DS20(1405) 단말이 band 2를, DS30(1407) 단말이 band 3과 band 4를, DS40(1409) 단말이 band 5와 6을, DS50(1411) 단말이 band 7을 할당받았다고 할 때, cell j(1401)에 속한 단말들은 전체적인 자원 할당에 불균형이 일어난다고 할 수 있다.

즉, 도15에서 DS10(1403)과 DS20(1405)는 각각 하나의 band 씩 할당, DS30(1407)과 DS40(1409)는 각각 두 개의 band 씩 할당, DS50(1411)은 하나의 band 가 할당되어, DS30(1407)과 DS40(1409)는 자원할당에 있어서 DS10(1403)과 DS20(1405) 및 DS50(1411)에 비해 더 좋은 환경을 가지게 된다. 따라서 이러한 자원할당 불균형을 해결하기 위해 호핑 패턴을 만들어 이러한 호핑 패턴을 이용하여 자원할당에 균형성을 높이는 것이 가능한다.

표 14는 호핑 방법을 아래와 같은 방법 예를 나타내었다.

이러한 방법은 셀내에 속한 단말 DS들이 다중 밴드를 구성하는 과정에서 도14 AP(1200)와 단말 DS간 자원정보에 대한 다중밴드 할당 과정이 있을 뒤 가능하며 표13에서 H_pattern bit값을 표1과 같이 적용하면 프레임 단위 또는 시간 슬롯이나 몇 개의 프레임을 묶어 호핑을 다양하게 함으로 써 전체적인 자원을 균일하게 할당 가능하다. 또한 이러한 호핑 방법은 셀 내에서 뿐만 아니라 셀내에 속한 광원들에게도 적용하여 자원할당에 균형을 가지는 것이 가능하다. 만약 H_pattern이 00000이 되었을 때 이러한 호핑 패턴을 사용하지 않는 기존 단일 또는 다중 밴드를 이용하여 통신도 가능하다.

이러한 호핑 패턴(H_pattern)에 대한 정보를 단말 DS 전송하고 이것을 이용하여 단말 DS가 호핑을 하는데 이것에 대한 과정을 도 16에 나타내었다. 도 16에서는 1501단계내지 1515 단계까지 과정은 도 14의 1301단계 내지 1315단계와와 동일하며, 1517단계, 1519단계, 1521단계가 추가되었다. 이러한 호핑 패턴(H_pattern)을 할당하는 방법에서 1517단계와 1519단계와 같이 셀 전체 단말에게 할당 할수도 있고 셀 내 특정 단말들에게도 할당 할 수 있다. 도 16에서는 셀 전체 단말에게 할당한 방법을 나타내었다. 1517단계에서 AP(1200)가 단말 DS1(1210)과 DS2(1220)에 DS ID를 이용하여 각각 다른 호핑 패턴(H_pattern), 즉 DS1(1210)에게는 H_pattern 00001을 DS2(1220) 에게는 H_pattern 00010을 할당 하였다고 할 때 이러한 단말들은 정해진 프레임 도는 시간슬롯에 딸라 호핑을 진행한다. 또한 이러한 정해진 프레임 도는 시간 스롯은 하나 또는 그 이상 프레임과 시간 슬롯 간격으로 호핑도 가능하다.

Claims

가시광 통신 시스템의 가시광 통신 단말의 채널 할당 방법에 있어서,
비콘 메시지를 수신하여 기지국과 시간 동기를 맞추는 과정과,
현재 사용 가능한 파장 채널을 검색하여 가용 파장 채널 정보를 구성하는 과정과,
상기 가용 파장 채널 정보를 포함한 초기 접속 요청을 기본 타임 슬롯 채널 및 기본 파장 채널을 이용하여 상기 기지국으로 전송하는 과정과,
상기 기지국으로부터 채널 할당 정보를 수신하는 과정과,
데이터 송수신시 상기 채널 할당 정보에 포함된 할당 타임 슬롯 채널에 상기 채널 할당 정보에 포함된 할당 파장 채널을 이용해 상기 기지국과 데이터를 송수신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
제1항에 있어서, 상기 현재 사용 가능한 파장 채널은 상기 가시광 통신 단말에 구비된 발광 소자 및 감광 소자에서 지원하는 파장 채널 중 현재 주변광에 의해 간섭이 발생하지 않는 파장 채널임을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
제1항에 있어서, 상기 할당 파장 채널은 상기 할당 채널 정보에 포함된 호핑 패턴에 의해 결정되며, 상기 호핑 패턴은 하나의 가시광 통신 단말이 상기 할당 타임 슬롯 채널에서 이용해야하는 파장 채널이 타임 슬롯 단위 또는 프레임 단위 마다 다르게 지정됨으로써 구성되는 파장 채널의 변동 패턴임을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
제3항에 있어서, 상기 할당 채널 정보에 상기 호핑 패턴이 포함되어 있으면, 데이터 송수신시 현재 시점에 이용해야하는 할당 파장 채널을 상기 호핑 패턴에서 검출하고, 상기 할당 타임 슬롯 채널에 상기 검출된 할당 파장 채널에 대응하는 파장 대역에 따라 상기 가시광 통신 단말에 구비된 발광 소자 및 감광 소자를 구동하여 데이터를 송수신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
가시광 통신 단말의 채널 할당 장치에 있어서,
발광 소자와,
감광 소자와,
상기 감광 소자를 통해 수신되는 비콘 메시지를 수신하여 기지국과 시간 동기를 맞추고, 현재 사용 가능한 파장 채널을 검색하여 가용 파장 채널 정보를 구성하고, 상기 가용 파장 채널 정보를 포함한 초기 접속 요청을 기본 타임 슬롯 채널 및 기본 파장 채널을 이용하여 상기 발광 소자를 통해 상기 기지국으로 전송하고, 상기 기지국으로부터 상기 감광 소자를 통해 채널 할당 정보를 수신하고, 데이터 송수신시 상기 채널 할당 정보에 포함된 할당 타임 슬롯 채널에 상기 채널 할당 정보에 포함된 할당 파장 채널을 이용해 상기 기지국과 데이터를 송수신하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
제5항에 있어서, 상기 현재 사용 가능한 파장 채널은 상기 발광 소자 및 상기 감광 소자에서 지원하는 파장 채널 중 현재 주변광에 의해 간섭이 발생하지 않는 파장 채널임을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
제5항에 있어서, 상기 할당 파장 채널은 상기 할당 채널 정보에 포함된 호핑 패턴에 의해 결정되며, 상기 호핑 패턴은 하나의 가시광 통신 단말이 상기 할당 타임 슬롯 채널에서 이용해야하는 파장 채널이 타임 슬롯 단위 또는 프레임 단위 마다 다르게 지정됨으로써 구성되는 파장 채널의 변동 패턴임을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
제7항에 있어서, 상기 제어부는 상기 할당 채널 정보에 상기 호핑 패턴이 포함되어 있으면, 데이터 송수신시 현재 시점에 이용해야하는 할당 파장 채널을 상기 호핑 패턴에서 검출하고, 상기 할당 타임 슬롯 채널에 상기 검출된 할당 파장 채널에 대응하는 파장 대역에 따라 상기 발광 소자 및 상기 감광 소자를 구동하여 데이터를 송수신함을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
가시광 통신 시스템에서, 적어도 하나 이상의 광원을 포함하는 기지국의 채널 할당 방법에 있어서,
프레임 동기 신호를 포함하는 비콘 메시지를 브로드캐스팅하는 과정과,
가시광 통신 단말로부터 가용 파장 채널 정보를 포함하는 초기 접속을 수신하는 과정과,
상기 가용 파장 채널 정보 및 현재 채널 할당 상태에 따라 상기 가시광 통신에 대응하는 타임 슬롯 채널 및 파장 채널을 할당하는 과정과,
상기 할당 타임 슬롯 채널 및 할당 파장 채널에 대한 정보를 포함하는 채널 할당 정보를 상기 가시광 통신 단말로 전송하는 과정과,
데이터 송수신시 상기 채널 할당 정보에 포함된 할당 타임 슬롯 채널에 상기 채널 할당 정보에 포함된 할당 파장 채널을 이용해 상기 가시광 통신 단말과 데이터를 송수신하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
제9항에 있어서, 상기 가용 파장 채널 정보는 상기 가시광 통신 단말에 구비된 발광 소자 및 감광 소자에서 지원하는 파장 채널 중 현재 주변광에 의해 간섭이 발생하지 않는 파장 채널에 대한 정보임을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
제9항에 있어서, 상기 할당 파장 채널은 상기 가용 파장 채널 정보에 포함된 파장 채널 중에서, 상기 가시광 통신 단말이 현재 위치한 지역에 서비스를 제공하는 광원에 인접한 광원에 할당된 파장 채널을 제외한 나머지 채널 중에서 선택됨을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
제9항에 있어서, 상기 할당 파장 채널은 복수의 호핑 패턴 중 적어도 하나의 호핑 패턴으로 결정되며, 상기 호핑 패턴은 하나의 가시광 통신 단말이 상기 할당 타임 슬롯 채널에서 이용해야하는 파장 채널이 타임 슬롯 단위 또는 프레임 단위 마다 다르게 지정됨으로써 구성되는 파장 채널의 변동 패턴임을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
제9항에 있어서, 상기 가용 파장 채널 정보 및 현재 채널 할당 상태에 따라 상기 가시광 통신에 대응하는 타임 슬롯 채널 및 파장 채널을 할당할 때, 현재 할당 가능한 타임 슬롯이 존재하면 파장 채널을 할당하지 않음을 특징으로 하는 채널 할당 방법.
가시광 통신 시스템에서, 기지국의 채널 할당 장치에 있어서,
적어도 하나의 광원과,
상기 광원을 통해 프레임 동기 신호를 포함하는 비콘 메시지를 브로드캐스팅하고, 상기 광원을 통해 가시광 통신 단말로부터 가용 파장 채널 정보를 포함하는 초기 접속을 수신하고, 상기 가용 파장 채널 정보 및 현재 채널 할당 상태에 따라 상기 가시광 통신에 대응하는 타임 슬롯 채널 및 파장 채널을 할당하고, 상기 할당 타임 슬롯 채널 및 할당 파장 채널에 대한 정보를 포함하는 채널 할당 정보를 상기 광원을 통해 상기 가시광 통신 단말로 전송하고, 데이터 송수신시 상기 채널 할당 정보에 포함된 할당 타임 슬롯 채널에, 상기 채널 할당 정보에 포함된 할당 파장 채널을 이용해 상기 가시광 통신 단말과 데이터를 송수신하는 기지국 제어부를 포함함을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
제14항에 있어서, 상기 가용 파장 채널 정보는 상기 가시광 통신 단말에 구비된 발광 소자 및 감광 소자에서 지원하는 파장 채널 중 현재 주변광에 의해 간섭이 발생하지 않는 파장 채널에 대한 정보임을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
제14항에 있어서, 상기 기지국 제어부는 상기 가용 파장 채널 정보에 포함된 파장 채널 중에서, 상기 가시광 통신 단말이 현재 위치한 지역에 서비스를 제공하는 광원에 인접한 광원에 할당된 파장 채널을 제외한 나머지 채널 중에서 상기 할당 파장 채널을 선택함을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
제14항에 있어서, 상기 할당 파장 채널은 복수의 호핑 패턴 중 적어도 하나의 호핑 패턴으로 결정되며, 상기 호핑 패턴은 하나의 가시광 통신 단말이 상기 할당 타임 슬롯 채널에서 이용해야하는 파장 채널이 타임 슬롯 단위 또는 프레임 단위 마다 다르게 지정됨으로써 구성되는 파장 채널의 변동 패턴임을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
제14항에 있어서, 상기 가용 파장 채널 정보 및 현재 채널 할당 상태에 따라 상기 가시광 통신에 대응하는 타임 슬롯 채널 및 파장 채널을 할당할 때, 현재 할당 가능한 타임 슬롯이 존재하면 파장 채널을 할당하지 않음을 특징으로 하는 채널 할당 장치.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제