KR102078034B1 - 듀얼 캐리어 방식 전력선 통신에 있어서 장거리 송신을 위한 리피팅 통신 알고리즘 - Google Patents

듀얼 캐리어 방식 전력선 통신에 있어서 장거리 송신을 위한 리피팅 통신 알고리즘 Download PDF

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장거리 전력선 통신에 필요한 리피팅 통신 알고리즘으로서, 주제어유닛(MCU)이 직렬로 연결된 복수의 램프내장모뎀(LCU)으로 데이터 패킷을 전송하는 단계; 상기 램프내장모뎀(LCU)이 상기 주제어유닛(MCU)으로부터 수신한 데이터 패킷에 데이터 수신 감도를 부가하여 상기 주제어유닛(MCU)으로 회신하는 단계;
상기 주제어유닛(MCU)이 복수의 상기 램프내장모뎀(LCU)으로부터의 회신 받은 데이터 패킷에 포함된 수신 감도 정보로부터 재전송 노드를 결정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 듀얼 캐리어 방식 전력선 통신에 있어서 장거리 송신을 위한 리피팅 통신 알고리즘.

Description

듀얼 캐리어 방식 전력선 통신에 있어서 장거리 송신을 위한 리피팅 통신 알고리즘 {Repeating Communication Algorithm for a long-distance transmission in dual carrier type communication with power line}
본 발명은 항공등화 제어감시 시스템을 위한 장거리 전력선 통신에 필요한 리피팅 알고리즘에 대한 기술이다.
항공등화 제어감시 시스템을 위한 일반적인 전력선 통신 기술들에 제안되었다. 고속 전력선 통신의 경우 시분할 방식을 이용하여 제어를 하거나, 저속 전력선 통신의 경우 리피팅 알고리즘 방식을 사용하여 구현을 하였다.
(0001) 등록특허 제10-00932927호 (2009. 12. 21. 공고)
전력선 통신 신호를 커플링을 통해 전송할 경우 주제어유닛(MCU, Master Control Unit)에 필터 회로를 구성하고, 전력선 통신 신호를 양방향으로 전송하기 위해서는 필터 회로와 커플러 회로가 필요하다.
도 1은 기존의 항공등화 제어감시 시스템에서 전력선 통신을 보여주는 도면이다. 정전류조정기(CCR)와 함께 설치되어 있는 주제어유닛(MCU)에서 램프에 내장된 모뎀(LCU, Lamp Control Unit)과 전력선 통신을 하며, 램프의 제어 및 동작 상태를 감시하게 된다.
한편 항공등화 제어감시 시스템의 특성상 전체 전력선 통신 길이가 최대 15km에 이르는 장거리 전력선 통신이 필요하다.
그러나 전력선 통신 신호는 전력선의 저항 부하, 항공등화의 로드 부하 등으로 신호감쇄가 발생하게 된다.
따라서 안정적안 전력선 통신을 통해 항공등화를 제어하고 감시하는 시스템이 필요하다.
본 발명은 EMI 측정에서 제외되는 150khz 이하의 주파수를 사용하여 어떠한 제약사항에도 해당하지 않는 전력선 통신 방식을 제공할 수 있다.
두 번째로 본 발명은 150khz 이하의 132kHz, 115kHz의 듀얼 캐리어를 동시에 이용하여 전력선 통신을 함으로써 한쪽 주파수 신호 세기가 감쇄되어 전력선 통신에 방해를 받더라도 다른쪽 주파수를 이용하여 통신이 가능한 방식을 제공할 수 있다.
세 번째로 본 발명은 노이즈 상황에서 리피팅 방식을 적용하여 통신의 신뢰성을 높이는 전력선 통신 방식을 제공할 수 있다.
본 발명은 항공등화 제어감시 시스템에 필요한 전력선 통신을 함에 있어 EMI 측정에서 제외되는 150khz 이하의 듀얼 캐리어를 동시에 이용하여 전력선 통신을 함으로써 한쪽 주파수가 전력선 통신에 방해를 받더라도 다른쪽 주파수를 이용하여 통신이 가능하게 하며, 노이즈 상황에서도 리피팅 방식을 적용하여, 통신의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은 기존 항공등화 제어감시 시스템에서 전력선 통신을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 전력선 통신 프레임을 설명하는 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 전력선 리피팅 송신이 실행되는 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 4는 주제어유닛(MCU)로부터 램프내장모뎀(LCU)으로 송신되는 데이터 패킷에 포함된 필드 정보이다.
도 5는 본 발명에 따라 램프내장모뎀(LCU)으로부터 주제어유닛(MCU)으로 회신되는 데이터 패킷에 포함된 필드 정보이다.
도 6은 본 발명에 따른 듀얼 캐리어 방식을 이용한 전력선 통신을 설명하는 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 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. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
본 출원에서 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 출원에서, "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.
아래 도 2와 도 3을 통해 예시적으로 본 발명에 따른 안정적인 전력선 통신을 위한 전력선 신호 재전송 방법을 제시한다.
도 2는 주제어유닛(MCU)에 직렬로 연결된 5개의 램프내장모뎀(LCU) 사이에 송수신되는 전력선 통신 프레임을 예시적으로 설명하는 도면이다.
먼저 주제어유닛(MCU)은 출발지와 목적지 주소, Sequence Number 등이 기재된 데이터 패킷을 전력선을 통하여 직렬로 연결된 5개의 램프내장모뎀(LCU)으로 송신한다.
그리고 주제어유닛(MCU)으로부터 데이터를 수신한 5개의 램프내장모뎀(LCU)은 각각의 램프내장모뎀(LCU)에서 측정한 수신 감도를 데이터 패킷에 포함시켜 주제어유닛(MCU)으로 다시 전송한다.
그 과정에서 주제어유닛(MCU)으로부터 정상적으로 데이터를 수신하지 못하고, 노이즈 등의 영향으로 데이터를 수신하지 못한 램프내장모뎀(LCU)이 있을 수 있으며, 데이터를 수신하기는 하였으나 수신 감도가 수신 한계치를 밑도는 램프내장모뎀(LCU)도 있을 수 있다.
먼저, 데이터를 수신하지 못한 램프내장모뎀(LCU)은 주제어유닛(MCU)으로 데이터를 전송하지 못하게 되고, 따라서 주제어유닛(MCU)도 상기 데이터를 수신하지 못한 램프내장모뎀(LCU)으로부터는 송신한 데이터 패킷에 대한 회신을 받지 못하게 된다.
그리고, 수신 감도가 수신 한계치를 밑도는 램프내장모뎀(LCU)으로부터 회신을 받은 데이터 패킷으로부터는 수신 한계치를 밑도는 수신 감도에 대한 정보를 얻을 수 있다.
또한 정상적으로 데이터를 수신한 램프내장모뎀(LCU)으로부터 회신 받은 데이터 패킷의 수신 감도가 수신 한계치를 밑도는 경우도 있을 수 있다.
따라서 이와 같이 램프내장모뎀(LCU)으로부터 회신을 받지 못하거나, 회신 받은 데이터 패킷에 포함된 수신 감도 정보가 수신 한계치를 밑돌거나, 또는 회신 받은 데이터 패킷 자체의 수신 감도가 떨어지는 경우에는 데이터 패킷을 재전송함으로써 전력선 통신을 안정적으로 운영한다.
가령 도 2에서 LCU 3번 내지 LCU 4번으로부터 회신된 데이터 패킷의 수신 감도가 한계치보다 작거나, 동시에 LCU 5번으로부터는 회신이 없는 경우에는 주제어유닛(MCU)은 LCU 2번에게 데이터 패킷의 재전송을 명령하게 된다.
주제어유닛(MCU)으로부터 재전송 명령을 수신한 LCU 2번은 데이터 패킷을 LCU 3번 내지 LCU 5번으로 재전송하게 된다.
바람직하게는 재전송 받은 LCU 3번 내지 LCU 5번은 데이터 패킷의 수신 감도를 포함하는 회신 데이터를 주제어유닛(MCU)로 다시 송신하게 할 수 있다.
그리고 데이터를 재전송한 결과를 회신한 주제어유닛(MCU)은 회신 결과로부터 다시 재전송이 필요한 LCU를 판별하게 하고, 이후 데이터 패킷을 다시 재전송하게 할 수 있다.
도 3은 안정적인 전력선 통신을 위하여 리피팅 송신이 실행되는 과정을 보여주는 흐름도이다.
주제어유닛(MCU)은 각 LCU로부터 회신 받은 데이터 패킷에 포함된 수신 감도 정보와, 주제어유닛(MCU)이 측정한 수신 감도 정보를 수신 한계치와 비교하게 된다.
만약 두 종류의 수신 감도 중 어느 한가지가 수신 한계치보다 낮은 경우에는 리피팅 대상 노드에 포함시킨다.
그리고 회신 자체가 없는 노드도 리피팅 대상 노드에 포함시킨다.
그리고 주제어유닛(MCU)은 리피팅 대상 노드들을 종합적으로 판단한 결과, 리피팅 대상 노들들에 재전송을 실시할 노드, 즉 LCU를 선정하여 리피팅 명령신호를 송신한다.
리피팅 명령신호를 수신한 LCU는 주제어유닛(MCU)으로부터 송신 명령을 받은 각 LCU로 데이터 패킷을 재전송하게 된다.
도 4는 주제어유닛(MCU)로부터 램프내장모뎀(LCU)으로 송신되는 데이터 패킷에 포함된 필드 정보를 보여주는 도면이다.
STX 와 ETX 는 패킷의 시작과 종료를 알려주는 데이터 필드이며, MCU ID 와 LCU ADDR 는 MCU 와 LCU 의 주소값이다.
Seq. No. 와 CMD 는 명령 전송 순서 및 명령 구분인자이며, Length 는 전체 패킷의 길이, DATA 는 유효 데이터, C/S 는 패킷의 에러 검출을 나타낸다.
도 5는 본 발명에 따라 램프내장모뎀(LCU)으로부터 주제어유닛(MCU)으로 회신되는 데이터 패킷에 포함된 필드 정보를 보여주는 도면이다.
기본적으로 도면 4와 각 필드가 동일하며, 다만 램프내장모뎀(LCU)이 측정한 수신 감도 정보(Strength)가 회신되는 데이터 패킷에 포함된다.
도 6은 본 발명에 따른 듀얼 캐리어 방식에 의한 전력선 통신을 보여주는 도면이다.
본 발명은 EMI 측정에서 제외되는 150khz 이하의 주파수를 사용하여 어떠한 제약사항에도 해당하지 않는 전력선 통신 방식을 제공한다.
다시 말하면, 150khz 이하의 132kHz, 115kHz의 듀얼 캐리어를 동시에 이용하여 전력선 통신을 함으로써 한쪽 주파수 신호 세기가 감쇄되어 전력선 통신에 방해를 받더라도 다른쪽 주파수를 이용하여 통신이 가능한 방식을 제공한다.
또한, 2개의 주파수에 대한 수신 감도가 모두 수신 한계치 이하일 경우 도 3에서 설명한 바와 같이 리피팅 대상 노드를 종합적으로 판단하고, 특정 램프내장모뎀(LCU)을 선정하여 리피팅 명령신호를 송신한다. 리피팅 명령신호를 수신한 램프내장모뎀(LCU)는 주제어유닛(MCU)으로부터 명령을 받은 각 램프내장모뎀(LCU)로 데이터 패킷을 재전송하게 된다.
따라서 본 발명은 132kHz, 115kHz의 듀얼 캐리어를 동시에 이용하여 전력선 통신을 함으로써 노이즈 환경에서도 안정적으로 패킷을 송수신 할 수 있게 된다.

Claims (4)

  1. 항공등화 제어감시 시스템을 위한 장거리 전력선 통신에 필요한 리피팅 통신 방법에 관한 것으로서,
    정전류조정기(CCR)와 함께 설치되어 있는 주제어유닛(MCU)이 직렬로 연결된 복수의 램프내장모뎀(LCU)으로 데이터 패킷을 전송하는 단계;
    상기 램프내장모뎀(LCU)이 상기 주제어유닛(MCU)으로부터 수신한 데이터 패킷에 데이터 수신 감도를 부가하여 상기 주제어유닛(MCU)으로 회신하는 단계;
    상기 주제어유닛(MCU)이 복수의 상기 램프내장모뎀(LCU)으로부터의 회신 받은 데이터 패킷에 포함된 수신 감도 정보로부터 재전송 노드를 결정하는 단계;를 포함하며,
    상기 재전송 노드를 결정하는 단계는,
    상기 주제어유닛(MCU)이 복수의 상기 램프내장모뎀(LCU)으로부터 데이터 패킷을 회신 받는 수신 감도 정보와 상기 주제어유닛(MCU)이 데이터 패킷을 회신 받지 못하는 상기 램프내장모뎀(LCU)의 정보를 포함하여 결정하며,
    상기 수신 감도 정보는 회신 받는 데이터 패킷에 포함된 수신 감도 정보가 수신 한계치를 밑돌거나 또는 회신 받은 데이터 패킷 자체의 수신 감도가 떨어지는 경우에 데이터 패킷을 재전송하며,
    상기 데이터 패킷을 재전송한 결과를 회신한 주제어유닛(MCU)은 회신 결과로부터 다시 재전송이 필요한 램프내장모뎀(LCU)를 판별하여 데이터 패킷을 다시 재전송할 수 있으며,
    EMI 측정에서 제외되는 150khz 이하의 주파수 132kHz와 115kHz의 듀얼 캐리어를 동시에 이용하여 전력선 통신을 함으로써 한쪽 주파수 신호 세기가 감쇄되어 전력선 통신에 방해를 받더라도 다른쪽 주파수를 이용하여 통신이 가능하며, 상기 주파수 132kHz와 115kHz에 대한 수신 감도가 모두 수신 한계치 이하일 경우 리피팅 대상 노드에 포함시켜 리피팅 명령신호를 송신하는 것을 특징으로 하는 듀얼 캐리어 방식 전력선 통신에 있어서 장거리 송신을 위한 리피팅 통신 방법.

  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 패킷에는,
    패킷의 시작과 종료를 알려주는 데이터 필드(STX 와 ETX);
    MCU와 LCU의 주소값(MCU ID 와 LCU ADDR);
    명령 전송 순서 및 명령 구분인자(Seq. No.와 CMD);
    전체 패킷의 길이(Length), 유효 데이터(DATA) 및 패킷의 에러 검출(C/S)을 포함되며,
    상기 램프내장모뎀(LCU)이 측정한 수신 감도(Strength)가 추가로 포함되어 상기 주제어유닛(MCU)으로 회신되는 것을 특징으로 하는 듀얼 캐리어 방식 전력선 통신에 있어서 장거리 송신을 위한 리피팅 통신 방법.
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