KR101820300B1

KR101820300B1 - 지능형 원격 검침 시스템의 무선통신 방법

Info

Publication number: KR101820300B1
Application number: KR1020170089416A
Authority: KR
Inventors: 김병태; 박창일
Original assignee: (주)아이앤씨테크놀로지
Priority date: 2017-07-14
Filing date: 2017-07-14
Publication date: 2018-01-19
Also published as: WO2019013545A1

Abstract

본 발명은 지능형 원격 검침 시스템(AMI)에 적용되어 전자식 전력량계로부터 수집되는 검침정보를 라우터들을 통해 코디네이터에 무선으로 전송하는 통신 방법에 있어서, 통신 품질이 우수한 채널을 통해 통신할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 라우터들이 현재 사용중인 채널과 유휴 채널들에 대한 채널품질 정보를 체크하여 그 체크 결과와 자신의 GPS 정보를 상기 코디네이터에 전송하는 단계; 상기 코디네이터가 상기 채널품질 정보를 근거로 핸드오프 조건인지 확인하는 단계; 및 상기 확인 결과, 상기 코디네이터에서 핸드오프 조건으로 판단될 때 상기 코디네이터는 상기 라우터들에게 현재 사용중인 채널을 통신 품질이 가장 우수한 유휴 채널로 변경하라는 채널 변경명령을 하달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

지능형 원격 검침 시스템의 무선통신 방법{WIRELESS COMMUNICATION METHOD FOR ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE}

본 발명은 지능형 원격 검침 시스템(AMI: Advanced Metering Infrastructure)에 적용되어 전자식 전력량계로부터 수집되는 검침정보를 무선으로 전송하는 기술에 관한 것으로, 특히 Wi-SUN(Wirelwss Smart Utility Network) 통신망에서 코디네이터와 수용가에 설치된 복수 개의 라우터 간에 무선통신을 수행할 때 현재의 채널을 품질이 우수한 유휴 채널(idle channel)로 변경할 수 있도록 한 지능형 원격 검침 시스템의 무선통신 방법에 관한 것이다.

근래 들어, 스마트 그리드 전력사업에 지능형 원격검침(AMI: Advanced Metering Infrastruncture) 시스템이 적용되고 있다. AMI 시스템은 전력 생산자와 소비자 간에 양방향 데이터 통신을 가능케 하는 인프라 시스템을 의미하는 것으로, 수용가에 설치된 전자식 전력량계의 검침 데이터를 전력선 통신(PLC: Power Line Communication)을 통해 원격지에서 취득하여 자동으로 취합, 분석 및 가공한 후 이를 다시 수용가에 제공하는 역할을 한다.

Wi-SUN(Wireless Smart Utility Network) 통신 방식은 IEEE 802.15.4g 표준에 기반한 기술로서 AMI 통신망에 적용되고 있다. Wi-SUN 통신망에서 코디네이터(Coordinator)와 수용가에 설치되어 원격검침 단말기와 각기 연결된 복수 개의 라우터(Router) 간에 무선통신을 할 때, 라우터들은 비콘(Beacon)을 통해 네트워크 정보를 수신하여 무선통신 환경을 설정한 후 미리 설정된 PAN(Personal Area Network) ID와 채널을 이용하여 코디네이터와 통신하게 된다. 여기서, 원격검침 단말기는 라우터와 전자식 전력량계를 연결하는 역할을 한다.

그런데, 종래 기술에 의한 Wi-SUN 통신 방식에서는 코디네이터와 복수 개의 라우터 간에 통신할 때, 코디네이터는 동일한 PAN-ID에 대하여 고정된 채널을 통해 라우터와 통신하였다. 이에 따라, 코디네이터는 라우터들과 통신함에 있어서 시시각각으로 변화되는 무선 주파수 환경에 적응적으로 대응할 수 없고, 주파수 간섭이나 노이즈로 인하여 정상적으로 통신할 수 없는 경우가 발생되었다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 지능형 원격 검침 시스템(AMI)의 Wi-SUN 통신망에서 코디네이터와 전자식 전력량계와 수용가에 설치되어 원격검침 단말기에 각기 연결된 복수 개의 라우터 간에 무선통신을 수행하면서 라우터들이 미리 설정된 주기마다 유휴 채널들의 품질을 측정하여 그에 따른 채널품질 정보와 자신의 GPS 정보를 코디네이터에 송신하고, 코디네이터는 수신된 GPS 정보를 기반으로 라우터들의 채널품질을 분석하여 그 분석 결과를 근거로 동일한 PAN(Personal Area Network)에서 핸드 오프 조건인지 확인하여 핸드오프 조건으로 판명되면 라우터들에 채널변경 명령을 하달하여 현재 사용중인 채널을 품질이 우수한 유휴 채널로 변경할 수 있도록 하는데 있다.

상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 실시예에 따른 지능형 원격 검침 시스템의 무선통신 방법은, 지능형 원격 검침 시스템(AMI:Advanced Metering Infrastructure)의 Wi-SUN(Wirelwss Smart Utility Network) 통신망에서, 코디네이터와 라우터들이 AMI 서버에 등록하고, 상기 라우터들이 자신의 GPS 정보를 수신하여 저장하는 단계; 상기 라우터들이 현재 사용중인 채널과 유휴 채널(idle channel)들에 대한 채널 품질을 체크하여 그에 따른 채널품질 정보와 상기 GPS 정보를 상기 코디네이터에 전송하는 단계; 상기 코디네이터가 수신된 상기 GPS 정보를 기반으로 상기 라우터들의 채널 품질을 분석하여 그 분석 결과를 근거로 동일한 PAN(Personal Area Network)에서 핸드 오프 조건인지 확인하는 단계; 및 상기 확인 결과, 핸드오프 조건으로 판단될 때 상기 코디네이터는 상기 라우터들에게 현재 사용중인 채널을 통신 품질이 가장 우수한 유휴 채널로 변경하라는 채널 변경명령을 하달하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 지능형 원격 검침 시스템(AMI)의 Wi-SUN 통신망에서 코디네이터와 전자식 전력량계와 수용가에 설치되어 원격검침 단말기에 각기 연결된 복수 개의 라우터 간에 무선통신을 수행하면서 라우터들이 채널변경에 필요한 유휴 채널들의 채널품질 정보를 코디네이터에 송신하고, 코디네이터는 현재 사용하고 있는 채널과 유휴 채널들의 채널품질을 비교 분석하여 유휴 채널 중에서 현재 사용중인 채널보다 채널품질이 우수한 유휴 채널이 존재하는 것으로 판단될 때 라우터들에 채널변경 명령을 하달하여 현재 사용중인 채널을 품질이 우수한 유휴 채널로 변경할 수 있게 함으로써, 코디네이터와 라우터들 간에 지속적으로 최적의 채널을 통해 통신할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 지능형 원격 검침 시스템의 무선통신 방법이 적용되는 WI-SUN 통신망의 개략도이다.
도 2a는 본 발명에 따른 라우터의 무선통신 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 2b는 본 발명에 따른 코디네이터의 무선통신 방법에 대한 동작 흐름도이다.
도 3은 발명에 의한 지능형 원격 검침 시스템의 무선통신 방법에 따른 송수신 과정을 나타낸 동작 흐름도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 의한 지능형 원격 검침 시스템의 무선통신 방법이 적용되는 WI-SUN 통신망을 나타낸 것으로 이에 도시한 바와 같이, 복수 개의 라우터(1) 및 코디네이터(Coordinator)를 포함한다.

코디네이터(2)는 수용가의 전력 사용량을 원격으로 검침하기 위한 하나의 관할영역에서, PAN ID를 가지는 하나의 무선 통신망을 생성한다.

라우터(1)들은 수용가에 설치되어 한편으로 상기 코디네이터(2)와 연결되고, 다른 한편으로는 다른 라우터(1)에 연결되거나 통신수단(예: UART, RS-485)을 통해 수용가의 전자식 전력량계와 연결될 수 있다. 이와 같은 연결 상태에서, 라우터(1)는 상기 코디네이터(2)와의 연동을 통해 그 코디네이터(2)와 연관된 라우팅 기능을 수행한다. 상기 라우터(1)가 상기 코디네이터(2)에 연결되는 구조는 도 1에서와 같이 단독으로 코디네이터(2)에 연결되거나, 복수 개가 직렬로 연결된 형태로 또는 병렬 연결된 형태로 또는 직렬 및 병렬로 연결된 형태로 상기 코디네이터(2)에 연결되는 구조일 수 있다.

그런데, Wi-SUN 통신망에서 코디네이터(2)와 라우터(1) 간에 무선통신을 할 때 특정한 채널을 고정적으로 사용하는 것이 아니라 필요할 때 마다 현재 사용중인 채널을 품질이 우수한 유휴 채널로 변경함으로써, 채널의 품질을 지속적으로 우수하게 유지할 수 있다. 여기서, 현재 사용중인 채널이란 라우터(1)와 코디네이터(2) 간에 현재 사용되고 있는 채널 즉, 서빙((Serving))되고 있는 채널을 의미한다.

도 2a는 본 발명에 따른 라우터의 무선통신 방법에 대한 동작 흐름도이고, 도 2b는 본 발명에 따른 코디네이터의 무선통신 방법에 대한 동작 흐름도이며, 도 3은 발명에 의한 지능형 원격 검침 시스템의 무선통신 방법에 따른 송수신 과정을 나타낸 것으로 이에 도시한 바와 같이, 등록단계(S11,S12), 채널품질정보 전송단계(S13-S16), 핸드오프 조건 확인단계(S21,S22) 및 핸드오프 수행단계(S23,S24)를 포함한다.

이하, 도 2a, 도 2b 및 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 무선통신 방법을 설명하면 다음과 같다.

라우터(1)와 코디네이터(2) 간에 통신이 가능한 상태가 되면 이들은 통신이 가능한 상태로 천이된 후 AMI NMS(Network Management System)서버(이하, 'AMI 서버'라 칭함)(3)에 등록을 요청한다(S11).

즉, 라우터(1)와 코디네이터(2)는 WI-SUN 모뎀의 구성 요소로서, 상기와 같은 통신 가능 상태로 천이된 후 라우터(1)는 코디네이터(2)를 통해 AMI 서버(3)에 등록을 요청하고, 코디네이터(2)는 직접 AMI 서버(3)에 등록을 요청한다.

상기 등록요청에 대하여 AMI 서버(3)는 그들의 등록조건을 심사하게 되고, 그 결과 등록조건이 만족되어 등록이 승인되면 라우터(1), 코디네이터(2) 및 AMI 서버(3) 간에 원할한 통신이 이루어지는데, 등록이 승인된 후 라우터(1)들은 상기 AMI 서버(3)로부터 자신의 GPS 정보를 수신하여 메모리에 저장한다(S12,S13).

이후, 라우터(1)들은 현재 사용중인 채널을 통해 코디네이터(2)와 통신하면서, 자신의 위치에서 유휴 채널의 품질을 측정한다(S14).

상기 유휴 채널의 서치가 완료되면, 상기 라우터(1)들은 자신의 위치에서 품질이 가장 우수한 채널 및 현재 사용중인 채널의 통신 수신신호강도(RSSI : Received Signal Strength Indicator)를 포함하는 채널품질 정보를 미리 설정된 주기(일정 주기)마다 체크하여 그 체크 결과와 상기 GPS 정보를 코디네이터(2)에 전송한다(S15,S16).

이에 대하여, 코디네이터(2)는 상기 각각의 라우터(1)들로부터 수신된 GPS 정보를 기반으로 각각의 라우터(1)들의 위치를 인식한 후, 상기 채널품질 정보를 수집하여 현재 자신의 PAN(Personal Area Network)인 셀(CELL)에서 현재 사용중인 채널의 품질과 현재 유휴 채널들의 품질을 주기적으로 비교하고, 그 비교 결과를 근거로 핸드오프(Hand-off) 조건인지 즉, 현재 사용중인 채널의 품질에 비하여 품질이 가장 우수한 유휴 채널의 품질이 일정치 이상인 조건인지 확인한다(S21,S22).

상기 확인 결과, 핸드오프 조건이 만족되면 상기 코디네이터(2)는 각 라우터(1)들에게 현재 사용중인 채널을 채널품질이 가장 좋은 채널로 변경하라는 채널변경 명령을 하달한 후, 각 라우터(1)들로부터 채널변경 인지(Acknowledge) 신호가 수신되면 자신도 그 채널로 변경한 후 그 변경된 채널을 통해 네트워크 서비스를 실시한다(S23,S24).

참고로, 상기와 같은 핸드오프 조건에서 코디네이터(2)와 라우터(1)들 간의 채널을 변경하는 방법은 두 가지 방법이 있을 수 있다. 첫 번째 방법은 코디네이터(2)가 라우터(1)들에게 채널변경 명령을 하달함과 아울러 변경할 유휴 채널의 번호를 알려주어 그 채널로 변경하는 방법이다. 두 번째 방법은 코디네이터(2)가 라우터(1)들에게 채널변경 명령만 하달하고, 변경할 채널은 스스로 채널을 탐색하여 해당 채널로 변경하는 방법이다.

따라서, 코디네이터(2)와 같은 PAN에 있는 복수 개의 라우터(1)들은 항상 품질이 우수한 채널을 통해 통신을 할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 권리범위가 이에 한정되는 것이 아니라 다음의 청구범위에서 정의하는 본 발명의 기본 개념을 바탕으로 보다 다양한 실시예로 구현될 수 있으며, 이러한 실시예들 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

1 : 라우터 2 : 코디네이터
3 : AMI 서버

Claims

(a) 지능형 원격 검침 시스템(AMI:Advanced Metering Infrastructure)의 Wi-SUN(Wirelwss Smart Utility Network) 통신망에서, 코디네이터와 라우터들이 AMI 서버에 등록하고, 상기 라우터들이 자신의 GPS 정보를 수신하여 저장하는 단계;
(b) 상기 라우터들이 상기 코디네이터와의 무선통신을 위해 현재 사용중인 채널과 유휴 채널(idle channel)들에 대한 채널 품질을 체크하여 자신의 위치에서 품질이 가장 우수한 채널 및 현재 사용중인 채널의 통신 수신신호강도(RSSI: Received Signal Strength Indicator)를 포함하는 채널품질 정보와 상기 GPS 정보를 상기 코디네이터에 전송하는 단계;
(c) 상기 코디네이터가 수신된 상기 GPS 정보를 기반으로 상기 라우터들의 채널 품질을 분석하여 그 분석 결과를 근거로 동일한 PAN(Personal Area Network)에서 핸드 오프 조건인지 확인하는 단계; 및
(d) 상기 확인 결과, 핸드오프 조건으로 판단될 때 상기 코디네이터는 상기 라우터들에게 현재 사용중인 채널을 통신 품질이 가장 우수한 유휴 채널로 변경하라는 채널 변경명령을 하달하는 단계를 포함하되,
상기 라우터는 단독으로 상기 코디네이터에 연결되거나, 복수 개가 직렬 연결된 형태로 또는 병렬 연결된 형태로 또는 직렬 및 병렬 연결된 형태로 상기 코디네이터에 연결된 상태에서 상기 채널 변경명령에 따라 현재 사용중인 채널을 통신 품질이 가장 우수한 유휴 채널로 변경하고,
상기 핸드오프 조건은
상기 현재 사용중인 채널의 통신 품질에 비하여 상기 유휴 채널들 중 통신 품질이 가장 우수한 유휴 채널의 통신 품질이 일정치 이상이고,
상기 (d) 단계는 상기 코디네이터가 상기 라우터들에 상기 채널 변경명령을 하달할 때 그 라우터들의 채널 품질에 대한 분석 결과를 근거로 획득한 변경할 유휴 채널의 번호를 알려주어 현재 채널을 그 채널로 변경하도록 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 원격 검침 시스템의 무선통신 방법.
제1항에 있어서, 상기 (a) 단계는
상기 코디네이터와 상기 라우터들이 상기 AMI 서버에 등록을 요청하는 단계; 및
상기 AMI 서버가 상기 코디네이터와 상기 라우터들에 대한 모뎀 등록을 완료한 후 상기 라우터들에게 상기 GPS 정보를 전송하여 그들로 하여금 상기 GPS 정보를 저장하도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 원격 검침 시스템의 무선통신 방법.
제1항에 있어서, 상기 채널품질 정보는
미리 설정된 주기에 도달될 때 마다 체크되어 상기 라우터의 위치정보와 함께 전송되는 것을 특징으로 하는 지능형 원격 검침 시스템의 무선통신 방법.
제1항에 있어서, 상기 채널품질 정보는
통신품질이 가장 우수한 유휴 채널 및 현재 사용중인 채널의 통신 수신신호강도 중에서 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 원격 검침 시스템의 무선통신 방법.
삭제
삭제
제1항에 있어서, 상기 (d) 단계는 상기 라우터들이 상기 채널 변경명령을 하달받은 후 변경할 채널을 스스로 탐색하여 현재 채널을 해당 채널로 변경하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 원격 검침 시스템의 무선통신 방법.
제1항에 있어서, 상기 (d) 단계는 상기 코디네이터가 상기 채널 변경명령을 하달한 후, 상기 각 라우터들로부터 채널변경 인지 신호가 수신되면 자신도 상기 통신 품질이 가장 우수한 유휴 채널로 변경한 후 그 변경된 채널을 통해 네트워크 서비스를 실시하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지능형 원격 검침 시스템의 무선통신 방법.