KR101711473B1

KR101711473B1 - 선박 간의 네트워크 구성을 위한 전송 경로 설정 방법, 선박의 통신 경로 설정 방법 및 데이터 통신 방법

Info

Publication number: KR101711473B1
Application number: KR1020150091221A
Authority: KR
Inventors: 이경석
Original assignee: 삼성중공업 주식회사
Priority date: 2015-06-26
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2017-03-03
Also published as: KR20150083815A

Abstract

선박 간의 네트워크 구성을 위한 전송 경로 설정 방법, 선박의 통신 경로 설정 방법 및 데이터 통신 방법이 개시된다. 이동형 노드인 선박에서의 통신 경로 설정 방법은, (a) 기지국으로부터 상기 선박까지의 최적 통신 경로를 포함하는 경로 설정 메시지를 수신하였는지 판단하는 단계; (b) 상기 경로 설정 메시지를 수신한 경우 통신 경로 설정이 성공된 것으로 판단하고, 상기 경로 설정 메시지에 포함된 상기 최적 통신 경로를 선택하여 데이터 송수신 준비를 완료하는 단계; 및 (c) 상기 경로 설정 메시지를 수신하지 못한 경우 통신 경로 설정이 실패한 것으로 판단하여 수신 모드로 전환하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

선박 간의 네트워크 구성을 위한 전송 경로 설정 방법, 선박의 통신 경로 설정 방법 및 데이터 통신 방법{Transfer route setting method for configurating network between vessels, communication route configuration method and data communication method}

본 발명은 선박 간의 네트워크 구성을 위한 전송 경로 설정 방법, 선박의 통신 경로 설정 방법 및 데이터 통신 방법에 관한 것이다.

기존의 선박과 선박, 선박과 육지 사이의 통신은 네트워크를 구성하지 않고, MF(Medium Frequency), HF(High Frequency), VHF(Very High Frequency) 등의 반송 주파수를 사용하여 중요 데이터만을 전송하여 왔다.

이 경우 육상에서 멀어질 경우 무선 통신이 불가능하기 때문에 고가의 위성 통신을 사용할 경우가 많은 문제점이 있었다.

따라서, 선박 간, 선박과 육상 간의 통신에서 MANET(Mobile ad-hoc network) 방식을 이용한 멀티홉(multi hop) 통신 방식에 대한 연구가 진행되고 있다.

도 1은 기간 통신망 구조와 모바일 애드혹 네트워크 구조를 나타낸 도면이다.

이동통신, 이더넷(ethernet), 무선랜(WLAN, Wi-Fi) 등이 도 1의 (a)에 도시된 것과 같은 중앙집중적인 기간 통신망(Infrastructure Network) 구조를 가지고 있지만, 선박 간, 선박과 육상 간의 통신에 적용하기에는 부적합하다.

따라서, 도 1의 (b)에 도시된 것과 같은 분산형의 애드혹(ad-hoc) 네트워크 구조인 MANET에 대한 연구가 진행 중이다.

기존에 제안된 다양한 MANET의 라우팅 프로토콜(routing protocol)들은 경로를 설정하고자 하는 노드로부터 게이트웨이(gateway) 혹은 싱크(sink) 노드로의 경로를 설정하는 방법을 채택하고 있다.

이는 MANET의 경우 노드들이 이동하지 않고 고정되어 있는 고정센서인 경우가 많기 때문이며, 이로 인해 새로운 노드가 존재하면 새로운 노드가 자신으로부터 싱크까지의 전송 경로를 찾기 위한 경로 설정 단계를 수행하게 된다.

하지만, 선박과 같이 움직이는 노드의 경우에는 기존에 생성된 경로가 변경되므로 기 설정된 전송 경로로는 통신이 불가능한 경우가 있는데, 이러한 경우를 방지하기 위한 새로운 전송 경로 설정 방법이 필요한 실정이다.

한국공개특허공보 제10-2009-0121258호에는 해상용 무선 메쉬 네트워크 장치 및 그 시스템과 그 네트워크 구성 방법이 개시되어 있는데, 메쉬 네트워크를 구성한다는 언급만이 있을 뿐, 어떠한 방법으로 메쉬 네트워크를 구성하여 통신을 수행하는 것인지에 대해서는 개시되어 있지 않다.

한국공개특허공보 제10-2009-0121258호

본 발명은 선박과 같은 움직이는 노드와 같이 네트워크 상의 통신 경로가 빈번하게 변경되는 환경 하에서 싱크 노드로부터 움직이는 노드로의 전송 경로 설정을 수행하여 매 주기마다 최적의 네트워크가 구축되도록 하는 선박 간의 네트워크 구성을 위한 전송 경로 설정 방법, 선박의 통신 경로 설정 방법 및 데이터 통신 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 통신 지역을 벗어난 선박이 불필요하게 데이터 송신 동작을 수행하는 것을 방지하여 전력 낭비를 억제하고, 통신 실패 가능성이 높은 경우 통신을 시도하지 않음으로써 통신 비용 절감 및 통신 지연 시간을 줄일 수 있는 선박 간의 네트워크 구성을 위한 전송 경로 설정 방법, 선박의 통신 경로 설정 방법 및 데이터 통신 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면,

이동형 노드인 선박에서의 통신 경로 설정 방법으로서, (a) 기지국으로부터 경로 설정 메시지를 수신하였는지 판단하는 단계; (b) 상기 경로 설정 메시지를 수신한 경우 통신 경로 설정이 성공된 것으로 판단하고, 상기 경로 설정 메시지에 포함된 상기 최적 통신 경로를 선택하여 데이터 송수신 준비를 완료하는 단계; 및 (c) 상기 경로 설정 메시지를 수신하지 못한 경우 통신 경로 설정이 실패한 것으로 판단하여 수신 모드로 전환하는 단계를 포함하는 선박에서의 통신 경로 설정 방법이 제공된다.

상기 단계 (c)에서 상기 선박은 상기 수신 모드 하에서 상기 경로 설정 메시지만을 수신하고, 상기 기지국으로 전송하고자 하는 데이터가 있는 경우에도 송신하지 않고 대기할 수 있다.

상기 단계 (c)에서 상기 선박은 상기 수신 모드 하에서 상기 경로 설정 메시지를 수신하여 통신 경로 설정이 완료되면, RF 통신을 재개하여 데이터 통신을 수행할 수 있다.

한편 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 이동형 노드인 선박에서의 데이터 통신 방법으로서, (a) 기지국으로 송신할 데이터가 있는 경우, 상기 기지국으로부터의 주기적인 업데이트에 따라 설정된 상기 기지국까지의 RF 통신 경로가 존재하는지 판단하는 단계; (b) 상기 RF 통신 경로가 존재하는 경우 해당 경로 데이터를 전송하는 단계; 및 (c) 상기 RF 통신 경로가 존재하지 않는 경우 데이터의 중요도에 따라 위성 통신을 이용하거나 통신을 종료하는 단계를 포함하는 선박에서의 데이터 통신 방법이 제공된다.

상기 단계 (b)는. (b1) 상기 RF 통신 경로 정보를 이용하여 데이터 송신을 시도하는 단계; (b2) 응답 메시지의 수신 여부에 따라 통신 성공 여부를 판단하는 단계; (b3) 전송이 성공한 경우 데이터 통신을 완료하고, 전송이 실패한 경우 재송신을 시도하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 단계 (b3)에서 전송이 실패한 경우, (c1) 재송신 카운트를 1 증가시키는 단계; (c2) 소정 횟수만큼 재송신 카운트가 이루어졌는지 판단하여 통신 종료 재송신 카운트에 도달한 경우 데이터 전송 실패로 인식하는 단계; (c3) 통신 종료 재송신 카운트에 도달하지 않은 경우 상기 기지국으로부터의 주기적인 업데이트에 따라 상기 RF 통신 경로 설정이 변경되었는지를 판단하여 상기 RF 통신 경로 혹은 새롭게 업데이트된 RF 통신 경로를 통해 재송신을 시도하는 단계를 포함할 수 있다.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

본 발명의 실시예에 따르면, 선박과 같은 움직이는 노드와 같이 네트워크 상의 통신 경로가 빈번하게 변경되는 환경 하에서 싱크 노드로부터 움직이는 노드로의 전송 경로 설정을 수행하여 매 주기마다 최적의 네트워크가 구축되도록 하는 효과가 있다.

또한, 통신 지역을 벗어난 선박이 불필요하게 데이터 송신 동작을 수행하는 것을 방지하여 전력 낭비를 억제하고, 통신 실패 가능성이 높은 경우 통신을 시도하지 않음으로써 통신 비용 절감 및 통신 지연 시간을 줄일 수 있는 효과가 있다.

도 1은 기간 통신망 구조와 모바일 애드혹 네트워크 구조를 나타낸 도면,
도 2 및 도 3은 육상의 기지국과 해상의 선박들 사이에 전송 경로 설정 방식을 설명하기 위한 도면,
도 4는 선박 A가 이동하여 최적 경로가 변경되는 경우를 나타낸 도면,
도 5는 선박 A가 더 이동하여 네트워크를 벗어난 경우를 나타낸 도면,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 다른 선박 간의 네트워크 구성을 위한 전송 경로 설정 방법의 순서도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 간의 네트워크 구성을 위한 전송 경로 설정 방식을 나타낸 도면,
도 8은 기지국에서 가지고 있는 각 노드들과의 최적 경로 정보 테이블과 각 노드들이 가지고 있는 경로 테이블의 예시도,
도 9는 근연안에서 움직이는 선박들이 RF 통신 지역 밖에 위치하게 될 경우 선박에서의 통신 경로 설정 방법의 순서도,
도 10은 기존 이동형 노드에서의 데이터 통신 방법의 순서도,
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 노드에서의 데이터 통신 방법의 순서도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

또한, 명세서에 기재된 "…부" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시예의 구성 요소가 해당 실시예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시예가 통합된 하나의 실시예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.

또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

기존의 애드혹 방식의 경로 설정 방식은 해당 노드에서 싱크 노드로의 통신 경로 설정만이 존재한다. 이는 보통 센서가 고정형으로, 기존의 네트워크 경로가 변경되는 경우가 드물기 때문이다.

하지만, 노드들이 움직이는 경우 네트워크 상의 통신 경로가 빈번하게 변경되는 환경이 만들어지고, 기존에 설정된 경로로는 통신이 불가능할 경우도 존재하게 되는데, 이에 대한 대처가 미흡하여 본 발명의 실시예에 같은 방안이 필요한 것이다.

노드가 움직이는 경우에는 노드들로부터 싱크 노드로 전송 경로를 설정하는 방식보다는 본 발명의 실시예에 따라 싱크 노드로부터 움직이는 노드(이동형 노드)로의 전송 경로 설정이 보다 적합하다.

이하 최적 경로 설정 방법으로는 최소 홉(minimum hop)의 경우를 가정하여 설명하지만, 이는 일 실시예에 불과하며, 경우에 따라서는 메트릭(metric) 등과 같은 다양한 방식이 적용될 수도 있을 것이다.

여기서, 경로 정보는 기지국 및 각 노드들의 캐쉬에 저장되며, 기지국 및 각 노드들은 저장된 경로 정보를 활용하여 데이터 통신 경로로 사용하는 것을 가정하여 설명한다.

우선 도 2 및 도 3을 참조하여 기존 경로 설정 방식에 대하여 설명하기로 한다.

도 2 및 도 3은 육상의 기지국과 해상의 선박들 사이에 전송 경로 설정 방식을 설명하기 위한 도면이다.

네트워크를 구성하는 노드에 해당하는 각각의 선박은 자신에게 인접한 타 선박들에게 전송이 가능함을 알리는 메시지를 전송한다.

선박 A의 경우에는 인접한 선박 B 및 D에게로 전송하며(도 2의 (a) 참조), 선박 B의 경우에는 인접한 선박 A, C 및 D에게로 전송하고(도 2의 (b) 참조), 선박 D의 경우에는 선박 A, B, C 및 F에게로 전송한다(도 2의 (c) 참조). 또한, 선박 C의 경우에는 선박 B, D, E 및 F에게로 전송하며(도 3의 (a) 참조), 선박 F의 경우에는 선박 C, D, E 및 기지국(BS, base station)에게로 전송하고(도 3의 (b) 참조), 선박 E의 경우에는 선박 C, F 및 기지국에게로 전송한다(도 3의 (c) 참조).

이처럼 각 노드로부터 출발하여 싱크 노드(여기서는 기지국)까지의 경로를 설정하게 된다.

기지국은 전송된 경로 정보를 파악하여 각 노드로부터의 최소 홉을 판단하고, 최소 홉에 해당하는 경로를 각 노드로부터 기지국까지의 최적 경로로 설정한다. 예를 들어 선박 A의 경우에는 기지국까지 다수의 경로가 존재하게 되는데, 이 중에서 기지국까지의 최적 경로(최소 홉)는 'A → D → F → 기지국' 이다.

그리고 기지국은 최소 홉에 대한 정보를 각 노드로 전송함으로써, 각 노드들은 기지국과의 최소 홉 경로를 설정하게 된다.

이 경우 노드가 이동형 노드인 경우 발생할 수 있는 문제점에 대하여 관련 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 4는 선박 A가 이동하여 최적 경로가 변경되는 경우를 나타낸 도면이고, 도 5는 선박 A가 더 이동하여 네트워크를 벗어난 경우를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 선박 A가 이동하여 선박 D와의 통신이 불가능한 경우를 가정한다.

이 경우에도 선박 A는 기 저장되어 있던 'A → D → F → 기지국' 의 경로로 통신을 시도하게 된다.

선박 D로부터 선박 A가 멀어져 통신이 불가능하기 때문에, 결국 선박 A는 통신에 실패하게 되며, 앞서 도 2 및 도 3에 도시된 것과 같이 새로운 경로 설정을 위한 절차를 수행하게 된다.

통신을 위해 새로운 경로 설정을 시도하게 되므로, 데이터 전송에 많은 지연 시간을 필요로 하게 되는 문제점이 있다.

만약 선박 A가 이동하였을 경우 사전에 통신 가능한 경로인 'A → B → C → E → 기지국' 의 경로를 확보하였다면, 지연 시간 없이 데이터 전송을 수행할 수 있었을 것이다.

도 5를 참조하면, 선박 A가 더 이동하여 선박 D 뿐만 아니라 선박 B와도 통신이 불가능한 경우, 즉 네트워크를 벗어난 경우를 가정한다.

선박 A는 기존에 설정되어 있던 'A → B → C → E → 기지국' 의 경로로 통신을 시도할 것이다. 하지만, 데이터 전송에 대한 응답을 받지 못하여 전송 실패가 되었음을 확인하게 된다.

데이터 전송 실패 후, 도 2 및 도 3에 도시된 과정을 통해 통신 가능 지역 밖에 위치함을 인지하게 된다. 이후 선박 A는 전송 경로 설정을 위한 메시지를 주기적으로 보내어 경로 설정이 완료되면 데이터 전송이 가능하게 된다.

하지만, 이 때 선박 A는 새로운 경로 설정이 완료될 때까지 주기적으로 경로 설정 메시지를 전송해야 하므로, 불필요한 송신 전력이 낭비되는 문제점이 있다.

따라서, 이하에서는 이러한 문제점들을 해결할 수 있도록 이동형 노드인 선박 간의 네트워크 구성을 위한 전송 경로 설정 방식에 대하여 관련 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 다른 선박 간의 네트워크 구성을 위한 전송 경로 설정 방법의 순서도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 간의 네트워크 구성을 위한 전송 경로 설정 방식을 나타낸 도면이고, 도 8은 기지국에서 가지고 있는 각 노드들과의 최적 경로 정보 테이블과 각 노드들이 가지고 있는 경로 테이블의 예시도이다.

도 6을 참조하면, 도 2 및 도 3에 도시된 것과는 반대로, 도 7에 도시된 것과 같이, 우선 기지국에서 주위 노드들에게 주기적으로 전송 경로 요청 메시지(request message)를 보내 전송 경로를 설정하게 된다(단계 S100).

전송 경로 요청 메시지를 받은 노드들은 홉 카운트를 1씩 증가시키고(단계 S110), 자신의 주소 정보를 포함시켜 주위 노드들에게 브로드캐스팅(broadcasting)한다(단계 S120).

각 노드들은 전송 경로 요청 메시지를 분석하여 기지국으로부터의 최적 경로를 판단한다(단계 S130). 여기서, 각 노드들은 홉 카운트가 최소가 되는 경로를 최적 경로로 판단하게 된다.

그리고 각 노드들은 기지국에 전송 경로 요청 응답 메시지(response message)를 보낸다(단계 S140). 전송 경로 요청 응답 메시지에는 각 노드들의 기지국으로부터의 최적 경로에 대한 정보가 포함되어 있을 수 있다.

기지국은 각 노드들로부터 전송된 전송 경로 요청 응답 메시지를 수신하여 분석한 결과, 도 8의 (a)에 도시된 것과 같이 각 노드들과의 최적 경로를 나타내는 최적 경로 정보 테이블을 업데이트한다(단계 S150). 그리고 이후 기지국은 최적 경로 정보 테이블을 이용하여 데이터를 전송하게 된다.

또한, 각 노드들은 기지국으로부터 최적 경로를 포함하는 경로 설정 메시지를 수신하여 도 8의 (b)에 도시된 것과 같이 기지국까지의 경로 테이블을 주기적으로 업데이트한다(단계 S160). 이러한 경로 테이블은 해당 노드가 움직이거나 경로 상에 존재하는 노드가 움직일 경우 주기적으로 수행되는 경로 설정에 의해 변경될 수 있을 것이다.

움직이는 노드들은 최신 경로 테이블을 이용하여 기지국과 데이터 통신을 수행하게 된다.

만약 도 4에 도시된 것과 같이 선박 A가 움직이는 경우를 가정하면, 본 실시예에 따를 때 주기적으로 업데이트되는 경로 정보를 통해 기지국에서 선박 A까지의 경로 정보가 변경될 수 있다. 즉, 기지국에서 선박 A까지의 경로는 '기지국 → F → D → A' 에서 '기지국 → E → C → B → A' 로 변경된다.

변경된 경로 정보를 통해 데이터를 전송하게 되어, 경로 변경에 따른 데이터의 전송 실패 및 지연을 방지할 수 있다.

또한, 도 5에 도시된 것과 같이 선박 A가 네트워크를 벗어나는 경우를 가정하면, 이 경우 선박 A는 기지국으로부터 전송되는 주기적으로 업데이트되는 경로 정보 메시지를 수신할 수 없게 된다.

따라서, 선박 A는 현재 자신이 기지국의 네트워크 영역 밖에 있음을 인지하고, 전송 경로가 형성될 때까지 데이터 통신을 중지할 수 있다. 이후 경로 정보가 업데이트되어 경로 정보가 생성되면, 데이터 통신을 재개할 수 있다.

즉, 네트워크 밖에 위치한 선박은 불필요한 통신 시도를 방지할 수 있어 불필요한 송신 전력을 낭비를 막을 수 있다.

이동형 노드에서의 동작에 대하여 관련 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 9는 근연안에서 움직이는 선박들이 RF 통신 지역 밖에 위치하게 될 경우 선박에서의 통신 경로 설정 방법의 순서도이다.

도 9를 참조하면, 통신 경로 설정이 시작되면(단계 S200), 이동형 노드는 기지국으로부터 경로 설정 메시지를 수신하였는지를 판단한다(단계 S210).

경로 설정 메시지를 수신한 경우 최적 통신 경로를 선택하고(단계 S220), 통신 경로 설정이 성공된 것으로 판단하며(단계 S230), 해당 통신 경로를 통해 데이터 송수신 준비를 완료함(단계 S240)으로써 통신 경로 설정이 완료될 수 있다(단계 S250).

하지만, 경로 설정 메시지를 수신하지 못한 경우 통신 경로 설정이 실패한 것으로 판단하며(단계 S260), 수신 모드로 전환한다(단계 S270).

수신 모드에서는 통신 경로 설정 메시지만을 수신하게 되며, 기지국으로 전송하고자 하는 데이터가 있는 경우에도 송신하지 않는다.

이는 근연안에서 움직이는 선박이 RF 통신 지역 밖에 위치하고 있음을 의미하며, 이 경우 통신을 시도하는 노드가 통신 지역 밖에 존재하므로 통신을 할 수 없는 위치이므로 RF 통신을 중지하여 불필요한 데이터 송신 전력이 낭비되지 않도록 하기 위함이다.

즉, RF 통신을 중지하고 위성 통신 등을 활용하여 중요 데이터만을 전송한다.

이후 경로 설정 메시지를 수신하여 통신 경로 설정이 완료되면, 다시 RF 통신을 재개하여 데이터 통신을 수행하게 된다(단계 S220 내지 S250).

도 10은 기존 이동형 노드에서의 데이터 통신 방법의 순서도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 노드에서의 데이터 통신 방법의 순서도이다.

도 10을 참조하면, 기존의 데이터 통신 방법에서는 경로 설정 정보와 무관하게 송신하여야 할 데이터가 존재할 경우 RF 모듈을 이용하여 전송을 시도한다(단계 S310).

응답 메시지(Ack)의 수신 여부에 따라 통신 성공 여부를 판단하며(단계 S320), 전송이 성공할 경우에는 데이터 송신 프로세스를 완료한다(단계 S330).

전송이 실패할 경우 재송신 카운트를 1 증가시키고(단계 S340), 소정 횟수만큼 재송신이 이루어졌는지, 즉 통신 종료 재송신 카운트에 도달하였지를 판단한다(단계 S350).

통신 종료 재송신 카운트에 도달하지 않은 경우에는 단계 S310으로 되돌아가 데이터 송신을 재시도하게 되며, 통신 종료 재송신 카운트에 도달한 경우에는 데이터 전송 실패로 인식한다(단계 S360).

이후 다른 데이터를 전송할 때에도 동일한 프로세스를 거치게 된다.

이 경우 경로 설정 상황과는 관계 없이 전송할 데이터가 존재할 경우 무조건 전송을 시도하게 되어, 데이터 전송 실패를 판단할 때까지 불필요한 동작을 반복 수행하게 된다. 이로 인해 데이터 전송을 위한 송신 전력을 낭비하게 된다.

또한, 중요 데이터의 경우 위성 통신 등과 같은 다른 통신 방법으로 전송할 수도 있는데, RF 통신을 이용하고자 하고 있어서 데이터 전송 지연이 발생할 수도 있다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 이동형 노드에서의 데이터 통신 방법은 통신 경로 정보를 활용하게 되며, 그 방법은 도 11에 도시된 것과 같다.

이동형 노드에서 기지국으로 송신할 데이터가 존재하는 경우, 데이터 통신이 시작된다(단계 S400).

우선 RF 통신 경로가 존재하는지를 파악하고(단계 S410), 존재할 경우에는 해당 경로로 데이터를 전송한다(단계 S430 이후).

하지만, RF 통신 경로가 존재하지 않는다면, 중요 데이터의 경우 위성 통신 등과 같은 다른 통신 방식을 사용하여 전송하고 중요 데이터가 아닌 경우에는 통신 실패로 판단하여 통신을 종료한다(단계 S420).

RF 통신 경로가 존재할 경우, 통신 경로 정보를 활용하여 데이터 송신을 시도하며(단계 S430), 응답 메시지(Ack)의 수신 여부에 따라 통신 성공 여부를 판단하고(단계 S440), 전송이 성공할 경우에는 데이터 통신을 완료한다(단계 S510).

통신이 실패한 경우에는 재송신 카운트를 1 증가시키고(단계 S450), 소정 횟수만큼 재송신이 이루어졌는지, 즉 통신 종료 재송신 카운트에 도달하였지를 판단한다(단계 S460).

통신 종료 재송신 카운트에 도달한 경우에는 데이터 전송 실패로 인식한다(단계 S460).

통신 종료 재송신 카운트에 도달하지 않은 경우에는 바로 데이터 송신을 재시도하는 것이 아니라, 통신 경로 설정을 다시 비교한다(단계 S480).

기지국으로부터의 주기적인 업데이트를 통해 그 사이에 통신 경로가 변경된 것으로 판단된 경우에는 단계 S500으로 진행하여 업데이트된 새로운 경로로 재송신을 시도하며, 통신 경로의 변경이 없는 경우에는 단계 S490으로 진행하여 기존 경로로 재송신을 시도한다.

도 10에 도시된 기존 방식에서는 송신할 데이터가 있으면 바로 송신하고 실패할 경우에는 최대 재전송 횟수까지 재전송을 하기 때문에 전송 전력 낭비 및 데이터 전송이 지연되는 단점이 있었다.

하지만, 도 11에 도시된 본 실시예에 따르면, 송신할 데이터가 있는 경우 경로 설정 정보를 먼저 확인하여 존재할 경우 경로 정보를 통해 전송하게 된다. 그리고 경로 정보가 없을 경우에는 RF 모듈을 사용하여 통신하지 않고 다른 통신 방식으로 전송하거나 통신을 종료한다.

또한, RF 통신이 실패할 가능성이 높을 경우, 즉 경로 설정 정보가 없을 경우에는 통신을 시도하지 않음으로써 통신 비용을 절감하고 통신 지역 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다.

본 실시예에 따르면 육상 또는 등대에 위치하는 고정 기지국과 근해에 위치하여 움직이는 선박과의 네트워크가 원활히 형성될 수 있으며, 고비용의 위성 통신을 대신하여 저가의 무선 전파(MF, HF, VHF 등)를 이용하여 데이터 전송을 이용할 수 있게 된다.

상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

A, B, C, D, E, F: 선박(이동형 노드)

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이동형 노드인 선박에서의 데이터 통신 방법으로서,
(a) 기지국으로 송신할 데이터가 있는 경우, 상기 기지국으로부터의 주기적인 업데이트에 따라 상기 기지국으로부터 경로 설정 메시지를 수신한 결과 설정된 상기 기지국까지의 RF 통신 경로가 존재하는지 판단하는 단계;
(b) 상기 RF 통신 경로가 존재하는 경우 해당 경로 데이터를 전송하는 단계; 및
(c) 상기 RF 통신 경로가 존재하지 않는 경우 통신 경로 설정이 실패한 것으로 판단하고 수신 모드로 전환하되, 송신할 데이터의 중요도에 따라 중요 데이터에 한해 위성 통신을 이용하고 중요 데이터가 아닌 경우 RF 통신을 중지하는 단계를 포함하되,
(k1) 상기 기지국에서 주기적으로 전송 경로 요청 메시지를 인접한 이동형 노드들에게 전송하는 단계;
(k2) 상기 이동형 노드들 각각은 홉 카운트를 1 증가시킨 후 상기 전송 경로 요청 메시지에 자신의 정보를 포함시켜 주위 이동형 노드들에게 브로드캐스팅하는 단계;
(k3) 상기 이동형 노드들 각각은 상기 기지국으로부터 직접 전송되거나 상기 브로드캐스팅된 전송 경로 요청 메시지를 분석하여 상기 기지국으로부터의 최적 경로를 판단하는 단계;
(k4) 상기 이동형 노드들 각각은 상기 최적 경로를 따라 상기 기지국에 전송 경로 요청 응답 메시지를 전송하는 단계;
(k5) 상기 기지국은 수신된 상기 전송 경로 요청 응답 메시지에 따라 상기 이동형 노드들까지의 최적 경로 정보 테이블을 업데이트하는 단계; 및
(k6) 상기 이동형 노드들 각각은 상기 기지국으로부터 상기 경로 설정 메시지를 수신하여 경로 테이블을 업데이트하는 단계가 선행되고,
상기 RF 통신 경로는 상기 경로 설정 메시지에 포함되는 최적 경로 정보에 상응하는 경로인 것을 특징으로 하는 선박에서의 데이터 통신 방법.
제4항에 있어서,
상기 단계 (b)는.
(b1) 상기 RF 통신 경로 정보를 이용하여 데이터 송신을 시도하는 단계;
(b2) 응답 메시지의 수신 여부에 따라 통신 성공 여부를 판단하는 단계;
(b3) 전송이 성공한 경우 데이터 통신을 완료하고, 전송이 실패한 경우 재송신을 시도하는 단계를 포함하는 선박에서의 데이터 통신 방법.
제5항에 있어서,
상기 단계 (b3)에서 전송이 실패한 경우,
(c1) 재송신 카운트를 1 증가시키는 단계;
(c2) 소정 횟수만큼 재송신 카운트가 이루어졌는지 판단하여 통신 종료 재송신 카운트에 도달한 경우 데이터 전송 실패로 인식하는 단계;
(c3) 통신 종료 재송신 카운트에 도달하지 않은 경우 상기 기지국으로부터의 주기적인 업데이트에 따라 상기 RF 통신 경로 설정이 변경되었는지를 판단하여 상기 RF 통신 경로 혹은 새롭게 업데이트된 RF 통신 경로를 통해 재송신을 시도하는 단계를 포함하는 선박에서의 데이터 통신 방법.