KR102040026B1 - 무선 통신 시스템에서 화재 발생을 감지하기 위한 방법 및 이를 지원하기 위한 장치 - Google Patents

Abstract

본 명세서는 무선 통신 시스템에서 화재 발생을 감지하기 위한 방법을 제공한다.
보다 구체적으로, 수신기에 수행되는 화재 발생 감지 방법은, 송신기로부터 채널 상태 측정에 사용되는 특정 신호를 수신하는 단계; 상기 특정 신호를 이용하여 채널 상태 값을 측정하는 단계; 상기 측정된 채널 상태 값과 상기 수신기의 칩 내부 온도에 기초하여 화재의 발생 여부를 감지하는 단계; 및 상기 화재의 발생 여부가 감지된 경우, 화재의 발생을 알리기 위한 알림 정보를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

무선 통신 시스템에서 화재 발생을 감지하기 위한 방법 및 이를 지원하기 위한 장치{METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING A FIRE OCCURRENCE IN A WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM}

본 명세서는 무선 통신 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화재 발생을 감지하기 위한 방법 및 이를 지원하는 장치에 관한 것이다.

현대사회가 발전하면서 건물의 고층화, 심층화 현상이 가속화 되고 있으며 건물의 내부 구조가 복잡화 양상을 보이고 있어 급격한 변화가 나타나는 실내 화재현장에 투입되는 소방대원의 안전을 위협하고 있다.

건물의 고층화, 심층화 현상이 가속화됨에 따라 실내 측위 인프라 및 이동통신 네트워크를 사용할 수 없는 상황에서(예를 들면, 실내 화재 상황 등)는 소방대원의 위치를 알 수 없다는 문제점이 존재한다.

종래의 화재감지기는 영상촬영장치, 화재 감지 센서를 사용하기 때문에 많은 설치비용이 소용된다.

영상 정보를 활용한 복합형 화재 감지기는, 열 감지 센서와 연기 감지센서를 포함할 뿐만 아니라 영상촬영 장치로부터 신호를 전달받아 분석한 후 화재발생여부를 판단한다.

공기 흡입형 화재감지장치는 공기 샘플링 파이프로 공기를 흡입하고, 흡입된 공기를 필터링한 후 연기감지기 내로 유입시켜 이를 분석한다. 이 분석된 공기로 화재 발생 유무를 파악하는 화재감지 장치이다. 하지만 설치함에 있어 구조적으로 복잡해지는 문제점이 있으며, 설치 및 수리비용이 증가하는 문제점이 있다.

열센싱 다이오드를 이용한 화재감지장치는 열센싱 다이오드의 전압 변위를 이용해 주변 온도를 감지하여 화재 발생 여부를 판단한다. 다만, 화재감지장치 설치 후 기계적 구조가 외부의 충격 및 장기간의 기후 변화에 따른 구조적 변화에 의해 일정한 접점 간극을 유지하지 못하여 오동작하는 문제점이 있다.

따라서, 본 명세서는 화재감지센서의 추가 없이 기존 통신망을 활용하여 화재를 감지할 수 있는 화재감지 방법을 제공함에 목적이 있다.

즉, 본 명세서는 특정 신호의 채널 상태 값을 이용하여 화재 발생을 감지하기 위한 방법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서는 무선 통신 시스템에서 화재 발생을 감지하기 위한 방법을 제공한다.

보다 구체적으로, 수신기에 의해 수행되는 화재 발생 감지 방법은, 송신기로부터 채널 상태 측정에 사용되는 특정 신호를 수신하는 단계; 상기 특정 신호를 이용하여 채널 상태 값을 측정하는 단계; 상기 측정된 채널 상태 값과 상기 수신기의 칩 내부 온도에 기초하여 화재의 발생 여부를 감지하는 단계; 및 상기 화재의 발생 여부가 감지된 경우, 화재의 발생을 알리기 위한 알림 정보를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에서 상기 화재의 발생 여부를 감지하는 단계는, 상기 측정된 채널 상태 값과 제 1 임계값과의 차이값을 계산하는 단계; 상기 계산된 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크거나 같은 경우, 상기 수신기의 메모리에 저장된 카운터 값에 1을 더하여 새로운 카운터 값으로 설정하는 단계; 상기 설정된 카운터 값이 제 2 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 수신기의 칩 내부 온도를 측정하는 단계; 및 상기 측정된 칩 내부 온도와 제 3 임계값을 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에서 상기 측정된 칩 내부 온도가 상기 제 3 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 알림 정보는 출력되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서에서 상기 채널 상태 값은 RSSI(received signal strength indicator), RSRP(reference signal received power) 또는 RSRQ(Reference signal received quality) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 명세서는 무선 통신 시스템에서 화재 발생을 감지하기 위한 수신기에 있어서, 정보를 출력하는 출력부; 카운터 값을 저장하는 메모리; 무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 모듈; 및 상기 RF 모듈 및 상기 메모리와 기능적으로 연결되어 있는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 송신기로부터 채널 상태 측정에 사용되는 특정 신호를 수신하도록 상기 RF 모듈을 제어하고, 상기 특정 신호를 이용하여 채널 상태 값을 측정하도록 제어하고, 상기 측정된 채널 상태 값과 상기 수신기의 칩 내부 온도에 기초하여 화재의 발생 여부를 감지하도록 제어하고, 상기 화재의 발생 여부가 감지된 경우, 화재의 발생을 알리기 위한 알림 정보를 출력하도록 상기 출력부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 명세서에서 제안하는 방법은 기존 화재 감지 장치와 달리 별도의 센서를 사용하지 않고 화재를 감지할 수 있어, 기존 통신 인프라에 소프트웨어 업데이트만으로 화재 감시 장치 지원이 가능하다는 효과가 있다.

또한, 설치된 통신 인프라의 위치에 따라 화재 발생 위치도 예측할 수 있다는 효과도 있다.

또한, 채널 상태 측정 값(예: RSSI)뿐만 아니라, 수신기의 칩 내부 온도를 화재 발생 감지 알고리즘에 추가하여 주변 전파 환경의 변화에 따른 오동작을 방지할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 발명에 대한 실시 예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 명세서에서 제안하는 화재 발생을 감지하기 위한 방법의 일례를 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 명세서에서 제안하는 화재 발생 감지 방법의 또 다른 일례를 나타낸 순서도이다.
도 3은 주변 온도와 RSSI 값의 상관 관계를 나타낸 도이다.
도 4는 주변 온도와 칩 내부 온도와의 상관 관계를 나타낸 도이다.
도 5는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 셀룰러 통신 시스템 구조의 일례를 나타낸다.
도 6은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 WLAN 시스템 구조의 일례를 나타낸다.
도 7은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 블루투스 통신 시스템 구조의 일례를 나타낸다.
도 8은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.
도 9는 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

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.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 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.

이하, 본 명세서에서 제안하는 채널 상태 측정에 사용되는 신호의 측정값을 이용하여 화재를 감지하는 방법에 대해 다양한 실시 예들을 통해 살펴보기로 한다.

본 명세서에서 제안하는 채널 상태 측정에 사용되는 측정값은 RSSI, RSRP, RSRQ 등이 이용될 수 있다.

먼저, RSSI(received signal strength indicator)는 수신기에서 수신되는 모든 power의 총 크기를 나타내는 것으로, 단위는 dBm를 사용한다.

그리고, RSRP(reference signal received power)는 수신기에서 수신되는 reference signal의 power를 나타내는 것으로, 단위는 dBm를 사용한다.

그리고, RSRQ(Reference signal received quality)는 수신기에서 수신되는 Power 대비 reference signal power의 비를 나타내는 것으로, 단위는 dB를 나타낸다.

다만, RS를 전송할 수 없는 통신 시스템에서는 RSSI만이 이용될 수 있으며, RS를 전송할 수 있는 통신 시스템에서는 RSSI, RSRP, RSRQ 모두가 본 명세서에서 제안하는 화재 발생 감지를 위해 사용되는 채널 상태 측정 관련 신호로 이용될 수 있다.

설명의 편의를 위해, 이하에서는 RSSI를 예로 들어 설명하기로 하나, 이에 제한되지 않음은 자명하다.

화재 발생 감지 방법

도 1은 본 명세서에서 제안하는 화재 발생을 감지하기 위한 방법의 일례를 나타낸 순서도이다.

먼저, 적어도 하나의 송신기와 적어도 하나의 수신기는 셀룰러 통신 시스템, 근거리 통신 시스템(WLAN, Bluetooth, Zigbee) 등을 통해 서로 신호를 송수신할 수 있다.

상기 송신기 또는 상기 수신기는 고정된 형태이거나 이동형일 수 있다.

그리고, 상기 수신기가 고정된 형태인 경우, 상기 수신기는 화재 발생 가능 지점 등에 다수 개가 배치될 수도 있다.

먼저, 송신기는 특정 신호를 적어도 하나의 수신기로 전송한다(S110).

여기서, 특정 신호는 채널 상태 측정과 관련된 신호로서, 본 명세서에서 제안하는 화재 감지 방법을 수행하기 위해 별도로 정의된 신호이거나 또는 셀룰러 통신 시스템 등에서 정의되는 RS(reference signal) 등이 사용될 수 있다.

그리고, 상기 수신기는 상기 특정 신호를 수신하여 RSSI, RSRP 또는 RSRQ 등의 값을 측정한다(S120).

설명의 편의를 위해 RSSI 값을 예로 들어 살펴보기로 한다.

그리고, 상기 수신기는 상기 측정된 RSSI 값과 (측정 관련) 임계값의 차이를 계산하여, 상기 차이값이 기준값(또는 문턱값)보다 큰지 또는 작은지를(또는 기준값 이상인지를) 확인한다(S130).

상기 차이값이 상기 기준값 이상인 경우, 상기 수신기는 칩 내부의 온도를 (온도 관련) 임계값과 비교한다(S140).

즉, 상기 수신기는 상기 비교를 통해 화재 발생 여부를 결정할 수 있다.

여기서, 상기 칩 내부의 온도가 상기 (온도 관련) 임계값보다 높은 경우, 상기 수신기는 화재의 발생을 감지하고, 이를 알리기 위한 알림 정보를 출력부를 통해 출력한다(S150).

여기서, 상기 알림 정보의 출력은 상기 수신기의 디스플레이부로 화재 발생을 알리는 텍스트 또는 이미지 등으로 디스플레이할 수도 있거나, 또는 마이크, 스피커 등을 통해 화재 발생을 알리는 소리, 신호 등을 출력할 수도 있거나, 또는 무선 통신부를 통해 화재 발생을 알리는 무선 신호를 상기 송신기 또는 주변의 다른 수신기로 전송할 수 있다.

앞서 살핀, 임계값, 기준값 등은 상기 수신기에 미리 설정된 값일 수 있으며, 상기 송신기가 상기 수신기로 설정해주는 값일 수 있다.

S130 단계에서, 상기 기준값을 초과하지 않는 경우, 상기 수신기는 S120 단계를 반복해서 수행한다.

그리고, S140 단계에서, 상기 칩 내부의 온도가 상기 (온도 관련) 임계값보다 작은 경우, 상기 수신기는 S120 단계 내지 S130 단계를 반복해서 수행한다.

살핀 것처럼, 본 명세서에서 제안하는 화재 감지 방법은 별도의 화재 감지 센서 없이 간소화된 구조로 설계 및 제작할 수 있다는 장점이 있다.

즉, 본 명세서에서 제안하는 화재 감지 방법은 송/수신기 간의 주기적인 신호 교환 중 온도 변화에 따른 RSSI 등의 변화가 발생하는 경우, 수신기가 이를 측정 및 분석하여 화재 발생 여부를 감지하게 된다.

추가적으로, 주변 전파 환경 변화로 인해 RSSI가 변화하는 현상이 화재 발생으로 오인하는 경우를 방지하기 위해 수신기의 칩 내부 온도를 확인하는 과정을 수행한다.

다음으로, 앞서 살핀 화재 감지 방법을 보다 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 2는 본 명세서에서 제안하는 화재 발생 감지 방법의 또 다른 일례를 나타낸 순서도이다.

도 1의 내용과 동일한 내용에 대해 특별한 언급이 없으면 도 1의 내용을 참고하기로 한다.

먼저, 송신기는 채널 상태 측정과 관련된 특정 신호를 수신기로 전송한다(S210).

상기 특정 신호는 일정 주기 간격으로 전송될 수 있다.

여기서, 상기 특정 신호는 채널 상태 측정과 관련된 신호이나 이에 한정되지 않고, 동기 획득을 위해 사용되는 신호 등도 이용될 수 있음은 물론이다.

그리고, 수신기는 상기 특정 신호에 대해 측정된 RSSI 값을 제 1 임계값(threshold)과 비교한다.

상기 비교 결과, 해당 값의 차이(이하 '차이값'이라 함)이 기준값(maxN1) (또는 문턱값)보다 큰지 또는 작은지를(또는 기준값 이상인지를) 확인한다(S220).

해당 차이값은 측정된 RSSI 값과 제 1 임계값과의 차이를 나타내는 값이다.

상기 확인 결과, 상기 차이값이 상기 기준값 이상인 경우, 상기 수신기는 주변 환경의 온도가 증가한 것으로 1차적으로 판단한다.

여기서, 상기 차이값이 상기 기준값 이상인 경우 주변 환경의 온도가 증가한 것으로 판단되는 것은 주변 환경의 온도가 올라가는 경우 수신되는 RSSI 측정 값이 도 3에 도시된 바와 같이 감소되기 때문이다.

도 3은 주변 온도와 RSSI 값의 상관 관계를 나타낸 도이다.

상기 확인 결과, 만약 상기 차이값이 상기 기준값보다 작은 경우, 상기 수신기는 앞의 S220 단계를 반복한다. 이 경우, 상기 수신기의 메모리에 저장되는 카운터 값은 '0'으로 설정된다(S221).

그리고, 상기 차이값이 상기 기준값 이상인 경우, 상기 수신기는 메모리에 저장된 카운터 값에 1을 더한 값을 새로운 카운터 값으로 설정하여 해당 값을 메모리에 저장한다(또는 업데이트한다)(S230).

그리고, 상기 수신기는 상기 메모리에 저장된 (앞의 새로운) 카운터 값이 제 2 임계값보다 큰지 또는 작은지를(또는 제 2 임계값 이상인지를) 확인한다(S240).

상기 확인 결과, 상기 카운터 값이 상기 제 2 임계값 이상인 경우, 상기 수신기는 상기 수신기에 대한 칩의 내부 온도를 측정한다(S250).

여기서, 상기 수신기가 상기 기준값과의 비교 후, 바로 칩의 내부 온도를 측정하지 않고, 카운터 값과 제 2 임계값의 비교를 통해 칩의 내부 온도를 측정하는 이유는, 칩의 내부 온도는 화재가 발생한 상황 이외의 상황에서도 온도가 올라갈 수 있기 때문에 이로 인한 오동작을 방지하기 위함에 있다.

보통, 도 4에 도시된 바와 같이, 주변 환경의 온도가 증가하는 경우, 칩의 내부 온도도 역시 증가하는 것을 볼 수 있다.

도 4는 주변 온도와 칩 내부 온도와의 상관 관계를 나타낸 도이다.

여기서, 상기 제 2 임계값은 화재의 발생 정도에 따라 대응하도록 값이 미리 설정될 수 있다.

즉, 화재 발생 초기 시에 제 2 임계값은 X로, 화재 발생으로 수신기가 타버릴 정도의 상황에서는 제 2 임계값은 Y 등으로 설정될 수 있다.

따라서, 상기 수신기는 상기 카운터 값이 상기 제 2 임계값 이상인 경우, 측정된 칩의 내부 온도가 (온도와 관련된) 제 3 임계값보다 큰지 또는 작은지를(제 3 임계값 이상인지를) 확인한다(S260).

만약 칩의 내부 온도가 상기 제 3 임계값 이상인 경우, 상기 수신기는 화재가 발생하였음을 판단하여 화재 발생을 알리는 알림 정보를 출력한다(S270).

알림 정보를 출력하는 구체적인 방법은 앞서 살핀 내용을 참고하기로 한다.

그리고, 상기 S240 단계에서 상기 카운터 값이 상기 제 2 임계값보다 작은 경우, 상기 수신기는 앞의 동작(S230)을 반복해서 수행한다.

그리고, 상기 S260 단계에서 칩의 내부 온도가 상기 제 3 임계값보다 작은 경우, 상기 수신기는 상기 카운터 값을 상기 제 2 임계값의 절반으로 설정하여 메모리에 저장하고(S261), 앞의 동작(S230 내지 S240)을 반복해서 수행한다.

앞서 살핀 제 1 임계값 내지 제 3 임계값, 기준값은 수신기에 미리 설정된 값이거나, 또는 주변 환경 등을 고려하여 송신기가 수신기에게 설정해주는 값일 수 있다.

바람직하게는, 상기 값들은 송신기가 특정 상황을 고려하여 수신기로 설정하는 것이 바람직할 수 있다.

이 경우, 상기 수신기는 상기 송신기로부터 해당 값들을 수신한 경우, 가장 최신의 값으로 해당 값을 업데이트하는 동작을 추가적으로 수행할 수 있다.

도 2에서 사용되는 값들은 송신기와 수신기 간의 거리가 4m이고, 장애물이 없는 환경을 가정할 때, 기준값(또는 문턱값, maxN1)=3dBm이고, 제 1 임계값(threshold 1)=58dBm이고, 제 2 임계값(threshold 2)=10dBm이고, 제 3 임계값=27dBm일 수 있다.

다음으로, 앞서 살핀 본 명세서에서 제안하는 화재 감지 방법을 다양한 통신 시스템에서 구현하기 위한 다양한 실시 예들에 대해 살펴본다.

제 1 실시 예: 셀룰러(cellular) 통신 시스템에서의 화재 감지 방법

제 1 실시 예는 앞서 살핀 본 명세서에서 제안하는 화재 감지 방법을 셀룰러 통신 시스템에서 구현하는 방법의 일례를 나타낸다.

셀룰러 통신 시스템은 기지국을 공간적으로 확장하고, 주파수/시간/코드/안테나 등의 자원을 활용하여 이동성을 지원하는 통신 시스템을 의미하는 것으로, 2G(generation), 3G, 4G, 5G 시스템 등을 포함한다.

셀룰러 통신 시스템에서, 송신기 및 수신기는 각각 기지국, 단말로 표현될 수 있으며, 각 세대 별로 기지국 및 단말 각각에 대한 명칭은 달라질 수 있다.

예를 들어, 4G의 경우, 기지국은 eNB(evolved NodeB), 단말은 UE(user equipment)로 표현되고, 최근 NR(new radio) 표준을 다루는 5G의 경우, 기지국은 gNB(general NodeB), 단말은 4G와 동일하게 UE(user equipment)로 표현된다.

최근 5G 시스템의 NR 표준 Phase 2 단계에서는 mMTC(massive machine type communcation) 시나리오를 지원하기 표준화 작업을 진행 중에 있으며, 이러한 mMTC 시나리오에서 본 명세서에서 제안하는 화재 감지 방법이 적용될 수 있다.

도 5는 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 셀룰러 통신 시스템 구조의 일례를 나타낸다.

도 5를 참조하면, NG-RAN은 NG-RA 사용자 평면(새로운 AS sublayer/PDCP/RLC/MAC/PHY) 및 UE(User Equipment)에 대한 제어 평면(RRC) 프로토콜 종단을 제공하는 gNB들로 구성된다.

상기 gNB는 Xn 인터페이스를 통해 상호 연결된다.

상기 gNB는 또한, NG 인터페이스를 통해 NGC로 연결된다.

보다 구체적으로는, 상기 gNB는 N2 인터페이스를 통해 AMF (Access and Mobility Management Function)로, N3 인터페이스를 통해 UPF (User Plane Function)로 연결된다.

또한, NR 시스템은 다수의 뉴머롤로지(numerology)들이 지원될 수 있다.

여기에서, 뉴머롤로지는 서브캐리어 간격(subcarrier spacing)과 CP(Cyclic Prefix) 오버헤드에 의해 정의될 수 있다. 이 때, 다수의 서브캐리어 간격은 기본 서브캐리어 간격을 정수 N(또는, μ)으로 스케일링(scaling) 함으로써 유도될 수 있다. 또한, 매우 높은 반송파 주파수에서 매우 낮은 서브캐리어 간격을 이용하지 않는다고 가정될지라도, 이용되는 뉴머롤로지는 주파수 대역과 독립적으로 선택될 수 있다.

또한, NR 시스템에서는 다수의 뉴머롤로지에 따른 다양한 프레임 구조들이 지원될 수 있다.

도 5를 참고하여, 본 명세서에서 제안하는 방법을 화재 감지 방법을 적용하는 구체적인 방법에 대해 살펴본다.

먼저, 기지국은 적어도 하나의 UE로 CSI-RS를 전송한다.

셀룰러 통신 시스템에서는 채널 상태 측정을 위해 CSI-RS(channel state information-reference signal)를 사용한다.

다만, 이에 한정되지 않고 CRS(cell-specific reference signal), DMRS(demodulation signal), SS(synchronization signal) 등을 이용하여 채널 상태 측정과 관련된 RSSI, RSRP, RSRQ 등을 측정할 수 있다.

편의를 위해 이하에서는, RSRP를 예로 들어 살펴본다.

그리고, UE는 상기 수신된 CSI-RS에 기초하여 RSRP를 측정한다.

그리고, 상기 UE는 상기 측정된 RSRP와 제 1 임계값의 차이를 비교하여 해당 차이 값이 제 1 기준값 이상인지를 확인한다.

여기서, 해당 차이 값은 측정된 RSRP 값과 제 1 임계값과의 차이를 나타낸다.

상기 확인 결과, 해당 차이 값이 제 1 기준값 이상인 경우, 상기 UE는 메모리에 저장된 카운터 값에 1을 더한 값을 새로운 카운터 값으로 상기 메모리에 저장한다.

그리고, 상기 UE는 상기 메모리에 저장된 새로운 카운터 값과 제 2 임계값과의 차이를 비교한다.

상기 비교 결과, 상기 새로운 카운터 값이 상기 제 2 임계값 이상인 경우, 상기 UE는 상기 UE의 프로세서에 구현되는 칩의 내부 온도를 확인한다.

상기 확인 결과, 칩의 내부 온도가 제 3 임계값 이상인 경우, 상기 UE는 화재의 발생을 감지하고, 이를 알리기 위한 알림 정보를 출력부를 통해 출력한다.

상기 알림 정보를 출력하는 구체적인 방법은 앞서 설명한 내용을 참고하기로 한다.

제 2 실시 예: WLAN 통신 시스템에서 화재 감지 방법

제 2 실시 예는 앞서 살핀 본 명세서에서 제안하는 화재 감지 방법을 WLAN 통신 시스템에서 구현하는 방법의 일례를 나타낸다.

WLAN 통신 시스템에서, 송신기 및 수신기는 각각 AP(access point), STA(station)으로 표현될 수 있다.

도 6은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 WLAN 시스템 구조의 일례를 나타낸다.

이하, 설명의 편의를 위해 IEEE 802.11 구조를 예로 들어 살펴본다.

IEEE 802.11은 복수 개의 구성요소들로 구성될 수 있고, 이들의 상호작용에 의해 상위계층에 대해 트랜스패런트(transparent)한 스테이션(STA: Station) 이동성을 지원하는 무선 통신 시스템이 제공될 수 있다. 기본 서비스 세트(BSS: Basic Service Set)는 IEEE 802.11 시스템에서의 기본적인 구성 블록에 해당할 수 있다.

도 6에서는 3개의 BSS(BSS 1 내지 BSS 3)가 존재하고 각각의 BSS의 멤버로서 2개의 STA이 포함되는 것(STA 1 및 STA 2 는 BSS 1에 포함되고, STA 3 및 STA 4는 BSS 2에 포함되며, STA 5 및 STA 6은 BSS 3에 포함됨)을 예시적으로 도시한다.

도 6에서 BSS를 나타내는 타원은 해당 BSS에 포함된 STA들이 통신을 유지하는 커버리지 영역을 나타내는 것으로도 이해될 수 있다. 이 영역을 기본 서비스 영역(BSA: Basic Service Area)이라고 칭할 수 있다. STA가 BSA 밖으로 이동하게 되면 해당 BSA 내의 다른 STA들과 직접적으로 통신할 수 없게 된다.

AP는, 연계된 STA들에 대해서 WM을 통해서 DS로의 액세스를 가능하게 하고 STA 기능성을 가지는 개체를 의미한다. AP를 통해서 BSS 및 DS 간의 데이터 이동이 수행될 수 있다. 예를 들어, 도 6에서 도시하는 STA 2 및 STA 3은 STA의 기능성을 가지면서, 연계된 STA들(STA 1 및 STA 4)가 DS로 액세스하도록 하는 기능을 제공한다. 또한, 모든 AP는 기본적으로 STA에 해당하므로, 모든 AP는 어드레스 가능한 개체이다. WM 상에서의 통신을 위해 AP에 의해서 사용되는 어드레스와 DSM 상에서의 통신을 위해 AP에 의해서 사용되는 어드레스는 반드시 동일할 필요는 없다.

WLAN 시스템에서 STA은 IEEE 802.11의 매체 접속 제어(MAC: Medium Access Control)/PHY 규정에 따라 동작하는 장치이다. STA의 기능이 AP와 개별적으로 구분되지 않는 한, STA는 AP STA과 비-AP STA(non-AP STA)를 포함할 수 있다. 다만, STA과 AP 간에 통신이 수행된다고 할 때, STA은 non-AP STA으로 이해될 수 있다. 도 6의 예시에서 STA 1, STA 4, STA 5 및 STA 6은 non-AP STA에 해당하고, STA 2 및 STA 3은 AP STA 에 해당한다.

Non-AP STA는 랩탑 컴퓨터, 이동 전화기와 같이 일반적으로 사용자가 직접 다루는 장치에 해당한다. 이하의 설명에서 non-AP STA는 무선 장치(wireless device), 단말(terminal), 사용자 장치(UE: User Equipment), 이동국(MS: Mobile Station), 이동 단말(Mobile Terminal), 무선 단말(wireless terminal), 무선 송수신 유닛(WTRU: Wireless Transmit/Receive Unit), 네트워크 인터페이스 장치(network interface device), MTC(Machine-Type Communication) 장치, M2M(Machine-to-Machine) 장치 등으로 칭할 수도 있다.

또한, AP는 다른 무선 통신 분야에서의 기지국(BS: Base Station), 노드-B(Node-B), 발전된 노드-B(eNB: evolved Node-B), 기저 송수신 시스템(BTS: Base Transceiver System), 펨토 기지국(Femto BS) 등에 대응하는 개념이다.

WLAN 시스템에서 RSSI, RSRP, RSRQ 등의 측정에 사용되는 신호는 프리앰블(preamble), beacon 등일 수 있다.

이를 이용한 화재 감지를 위한 구체적인 방법은 앞서 살핀 셀룰러 통신 시스템에서의 화재 감지 방법을 참고하기로 한다.

제 3 실시 예: 블루투스(Bluetooth) 통신 시스템에서 화재 감지 방법

제 3 실시 예는 앞서 살핀 본 명세서에서 제안하는 화재 감지 방법을 Bluetooth 통신 시스템에서 구현하는 방법의 일례를 나타낸다.

블루투스 통신 시스템에서, 송신기 및 수신기는 각각 서버 디바이스(server device), 클라이언트 디바이스(client device)로 표현될 수 있다.

도 7은 본 명세서에서 제안하는 방법이 적용될 수 있는 블루투스 통신 시스템 구조의 일례를 나타낸다.

특히, 도 7은 BLE 통신 시스템의 구조의 일례를 나타낸다.

도 7을 참고하면, 무선 통신 시스템은 적어도 하나의 서버 디바이스(Server Device) 및 적어도 하나의 클라이언트 디바이스(Client Device)를 포함한다.

서버 디바이스와 클라이언트 디바이스는 블루투스 저전력 에너지(Bluetooth Low Energy:BLE, 이하 편의상 'BLE'로 표현한다.) 기술을 이용하여 블루투스 통신을 수행한다.

먼저, BLE 기술은 블루투스 BR/EDR(Basic Rate/Enhanced Data Rate) 기술과 비교하여, 상대적으로 작은 duty cycle을 가지며 저 가격 생산이 가능하고, 저속의 데이터 전송률을 통해 전력 소모를 크게 줄일 수 있어 코인 셀(coin cell) 배터리를 이용할 경우 1년 이상 동작이 가능하다.

또한, BLE 기술에서는 디바이스 간 연결 절차를 간소화하였으며, 패킷 사이즈도 블루투스 BR/EDR 기술에 비해 작게 설계되어 있다.

BLE 기술에서, (1) RF 채널수는 40개이며, (2) 데이터 전송 속도는 1Mbps를 지원하며, (3) 토폴로지는 스타 구조이며, (4) latency는 3ms 이며, (5) 최대 전류는 15mA이하이며, (6) 출력 전력은 10mW(10dBm)이하이며, (7) 휴대폰, 시계, 스포츠, 헬스케어, 센서, 기기제어 등의 어플리케이션에 주로 사용된다.

상기 서버 디바이스는 다른 디바이스와의 관계에서 클라이언트 디바이스로 동작할 수 있고, 상기 클라이언트 디바이스는 다른 디바이스와의 관계에서 서버 디바이스로 동작할 수 있다. 즉, BLE 통신 시스템에서 어느 하나의 디바이스는 서버 디바이스 또는 클라이언트 디바이스로 동작하는 것이 가능하며, 필요한 경우, 서버 디바이스 및 클라이언트 디바이스로 동시에 동작하는 것도 가능하다.

상기 서버 디바이스는 데이터 서비스 디바이스(Data Service Device), 마스터(Master) 디바이스, 마스터(Master), 서버, 컨덕터(Conductor), 호스트 디바이스(Host Device), 오디오 소스 디바이스(Audio Source Device), 제 1 디바이스 등으로 표현될 수 있으며, 상기 클라이언트 디바이스는 슬레이브(Slave) 디바이스, 슬레이브(Slave), 클라이언트, 멤버(Member), 싱크 디바이스(Sink Device), 오디오 싱크 디바이스(Audio Sink Device), 제 2 디바이스 등으로 표현될 수 있다.

서버 디바이스와 클라이언트 디바이스는 상기 무선 통신 시스템의 주요 구성요소에 해당하며, 상기 무선 통신 시스템은 서버 디바이스 및 클라이언트 디바이스 이외에도 다른 구성요소를 포함할 수 있다.

상기 서버 디바이스는 클라이언트로부터 데이터를 제공 받고, 클라이언트 디바이스와 직접 통신을 수행함으로써, 클라이언트 디바이스로부터 데이터 요청을 수신하는 경우, 응답을 통해 클라이언트 디바이스로 데이터를 제공하는 디바이스를 말한다.

또한, 상기 서버 디바이스는 클라이언트 디바이스로 데이터 정보를 제공하기 위해 클라이언트 디바이스에게 알림(Notification) 메시지, 지시(Indication) 메시지를 보낸다. 또한, 상기 서버 디바이스는 상기 클라이언트 디바이스로 지시 메시지를 전송하는 경우, 상기 클라이언트로부터 상기 지시 메시지에 대응하는 확인(Confirm) 메시지를 수신한다.

또한, 상기 서버 디바이스는 알림, 지시, 확인 메시지들을 클라이언트 디바이스와 송수신하는 과정에서 출력부(Display Unit)을 통해서 사용자에게 데이터 정보를 제공하거나 입력부(User Input Interface)를 통해 사용자로부터 입력되는 요청을 수신할 수 있다.

또한, 상기 서버 디바이스는 상기 클라이언트 디바이스와 메시지를 송수신하는 과정에서 메모리(memory unit)로부터 데이터를 읽어 오거나 새로운 데이터를 해당 메모리에 쓸 수 있다.

또한, 하나의 서버 디바이스는 다수의 클라이언트 디바이스들과 연결될 수 있으며, 본딩(Bonding) 정보를 활용하여 클라이언트 디바이스들과 쉽게 재 연결(또는 접속)이 가능하다.

상기 클라이언트 디바이스는 서버 디바이스에게 데이터 정보 및 데이터 전송을 요청하는 장치를 말한다.

클라이언트 디바이스는 상기 서버 디바이스로부터 알림 메시지, 지시 메시지 등을 통해 데이터를 수신하고, 지시 메시지를 상기 서버 디바이스로부터 수신하는 경우, 상기 지시 메시지에 대한 응답으로 확인 메시지를 보낸다.

상기 클라이언트 디바이스도 마찬가지로 상기 서버 디바이스와 메시지들을 송수신하는 과정에서 출력부를 통해서 사용자에게 정보를 제공하거나 입력부를 통해서 사용자로부터의 입력을 수신할 수 있다.

또한, 상기 클라이언트 디바이스는 상기 서버 디바이스와 메시지를 송수신하는 과정에서 메모리로부터 데이터를 읽어 오거나 새로운 데이터를 해당 메모리에 쓸 수 있다.

또한, 상기 무선 통신 시스템은 블루투스 기술을 통해 개인 영역 네트워킹(Personal Area Networking:PAN)을 구성할 수 있다. 일 예로, 상기 무선 통신 시스템에서는 디바이스 간 개인적인 피코넷(private piconet)을 확립함으로써 파일, 서류 등을 신속하고 안전하게 교환할 수 있다.

BLE 디바이스(또는 기기)는 다양한 블루투스-관련 프로토콜, 프로파일, 처리 등을 지원하도록 동작 가능할 수 있다.

Bluetooth 통신 시스템에서 RSSI, RSRP, RSRQ 등의 측정에 사용되는 신호는 beacon, discovery message, advertising message, communication message, scanning message 등일 수 있다.

이를 이용한 화재 감지를 위한 구체적인 방법은 앞서 살핀 셀룰러 통신 시스템에서의 화재 감지 방법을 참고하기로 한다.

본 발명이 적용될 수 있는 장치 일반

도 8은 본 명세서에서 제안하는 방법들이 적용될 수 있는 무선 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

도 8을 참조하면, 무선 통신 시스템은 송신기(810)과 송신기 내에 위치한 다수의 수신기(820)을 포함한다.

상기 송신기와 수신기는 각각 무선 장치로 표현될 수도 있다.

송신기는 프로세서(processor, 811), 메모리(memory, 812) 및 RF 모듈(radio frequency module, 813)을 포함한다. 프로세서(811)는 앞서 도 1 내지 도 7에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 메모리는 프로세서와 연결되어, 프로세서를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF 모듈은 프로세서와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

수신기는 프로세서(821), 메모리(822) 및 RF 모듈(823)을 포함한다.

프로세서는 앞서 도 1 내지 도 7에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층들은 프로세서에 의해 구현될 수 있다. 메모리는 프로세서와 연결되어, 프로세서를 구동하기 위한 다양한 정보를 저장한다. RF 모듈은 프로세서와 연결되어, 무선 신호를 송신 및/또는 수신한다.

메모리(812, 822)는 프로세서(811, 821) 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.

또한, 송신기 및/또는 수신기는 한 개의 안테나(single antenna) 또는 다중 안테나(multiple antenna)를 가질 수 있다.

안테나(814, 824)는 무선 신호를 송신 및 수신하는 기능을 한다.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 통신 장치의 블록 구성도를 예시한다.

특히, 도 9는 앞서 도 8의 수신기를 보다 상세히 예시하는 도면이다.

도 9를 참조하면, 수신기는 프로세서(또는 디지털 신호 프로세서(DSP: digital signal processor)(910), RF 모듈(RF module)(또는 RF 유닛)(935), 파워 관리 모듈(power management module)(905), 안테나(antenna)(940), 배터리(battery)(955), 디스플레이(display)(915), 키패드(keypad)(920), 메모리(memory)(930), 심카드(SIM(Subscriber Identification Module) card)(925)(이 구성은 선택적임), 스피커(speaker)(945) 및 마이크로폰(microphone)(950)을 포함하여 구성될 수 있다. 수신기는 또한 단일의 안테나 또는 다중의 안테나를 포함할 수 있다.

상기 디스플레이는 디스플레이부 또는 출력부로 표현될 수도 있다.

프로세서(910)는 앞서 도 1 내지 도 7에서 제안된 기능, 과정 및/또는 방법을 구현한다. 무선 인터페이스 프로토콜의 계층은 프로세서에 의해 구현될 수 있다.

메모리(930)는 프로세서와 연결되고, 프로세서의 동작과 관련된 정보를 저장한다. 메모리는 프로세서 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다.

사용자는 예를 들어, 키패드(920)의 버튼을 누르거나(혹은 터치하거나) 또는 마이크로폰(950)를 이용한 음성 구동(voice activation)에 의해 전화 번호 등과 같은 명령 정보를 입력한다. 프로세서는 이러한 명령 정보를 수신하고, 전화 번호로 전화를 거는 등 적절한 기능을 수행하도록 처리한다. 구동 상의 데이터(operational data)는 심카드(925) 또는 메모리(930)로부터 추출할 수 있다. 또한, 프로세서는 사용자가 인지하고 또한 편의를 위해 명령 정보 또는 구동 정보를 디스플레이(915) 상에 디스플레이할 수 있다.

RF 모듈(935)는 프로세서에 연결되어, RF 신호를 송신 및/또는 수신한다.

프로세서는 통신을 개시하기 위하여 예를 들어, 음성 통신 데이터를 구성하는 무선 신호를 전송하도록 명령 정보를 RF 모듈에 전달한다.

안테나(940)는 무선 신호를 송신 및 수신하는 기능을 한다. 무선 신호를 수신할 때, RF 모듈은 프로세서에 의해 처리하기 위하여 신호를 전달하고 기저 대역으로 신호를 변환할 수 있다. 처리된 신호는 스피커(945)를 통해 출력되는 가청 또는 가독 정보로 변환될 수 있다.

이상에서 설명된 실시 예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시 예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시 예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시 예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시 예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.

본 발명에 따른 실시 예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.

펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시 예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고 받을 수 있다.

본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

810: 송신기 820: 수신기

Claims (5)

1. 무선 통신 시스템에서 화재 발생을 감지하기 위한 방법에 있어서, 수신기에 의해 수행되는 방법은,
   송신기로부터 채널 상태 측정에 사용되는 특정 신호를 수신하는 단계;
   상기 특정 신호를 이용하여 채널 상태 값을 측정하는 단계;
   상기 측정된 채널 상태 값과 상기 수신기의 칩 내부 온도에 기초하여 화재의 발생 여부를 감지하는 단계; 및
   상기 화재의 발생 여부가 감지된 경우, 화재의 발생을 알리기 위한 알림 정보를 출력하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 발생 감지 방법.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 화재의 발생 여부를 감지하는 단계는,
   상기 측정된 채널 상태 값과 제 1 임계값과의 차이값을 계산하는 단계;
   상기 계산된 차이값이 미리 설정된 기준값보다 크거나 같은 경우, 상기 수신기의 메모리에 저장된 카운터 값에 1을 더하여 새로운 카운터 값으로 설정하는 단계;
   상기 설정된 카운터 값이 제 2 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 수신기의 칩 내부 온도를 측정하는 단계; 및
   상기 측정된 칩 내부 온도와 제 3 임계값을 비교하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 발생 감지 방법.
3. 제 2항에 있어서,
   상기 측정된 칩 내부 온도가 상기 제 3 임계값보다 크거나 같은 경우, 상기 알림 정보는 출력되는 것을 특징으로 하는 화재 발생 감지 방법.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 채널 상태 값은 RSSI(received signal strength indicator), RSRP(reference signal received power) 또는 RSRQ(Reference signal received quality) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 화재 발생 감지 방법.
5. 무선 통신 시스템에서 화재 발생을 감지하기 위한 수신기에 있어서,
   정보를 출력하는 출력부;
   카운터 값을 저장하는 메모리;
   무선 신호를 송수신하기 위한 RF(Radio Frequency) 모듈; 및
   상기 RF 모듈 및 상기 메모리와 기능적으로 연결되어 있는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는,
   송신기로부터 채널 상태 측정에 사용되는 특정 신호를 수신하도록 상기 RF 모듈을 제어하고,
   상기 특정 신호를 이용하여 채널 상태 값을 측정하도록 제어하고,
   상기 측정된 채널 상태 값과 상기 수신기의 칩 내부 온도에 기초하여 화재의 발생 여부를 감지하도록 제어하고,
   상기 화재의 발생 여부가 감지된 경우, 화재의 발생을 알리기 위한 알림 정보를 출력하도록 상기 출력부를 제어하는 것을 특징으로 하는 수신기.

Images