KR102086468B1 - 마스터 전력선 통신장치 및 슬레이브 전력선 통신장치를 이용한 데이터 통신 시스템. - Google Patents

마스터 전력선 통신장치 및 슬레이브 전력선 통신장치를 이용한 데이터 통신 시스템. Download PDF

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KR102086468B1 KR1020200007214A KR20200007214A KR102086468B1 KR 102086468 B1 KR102086468 B1 KR 102086468B1 KR 1020200007214 A KR1020200007214 A KR 1020200007214A KR 20200007214 A KR20200007214 A KR 20200007214A KR 102086468 B1 KR102086468 B1 KR 102086468B1
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Abstract

본 발명은 마스터 전력선 통신장치 및 슬레이브 전력선 통신장치를 이용한 데이터 통신 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 데이터를 펄스 위치변조(PPM) 하여 변조된 상기 펄스에 맞추어 복수의 기설정된 주파수 신호 중 어느 하나의 단일 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 송신 및 수신함으로써 통신을 수행하고, 마스터 전력선 통신장치는 제어대상기기에 대한 제어명령 및 응답요청을 송신하여, 슬레이브 전력선 통신장치로부터 응답신호를 수신하고, 응답신호의 수신여부에 따라 통신장애를 판별하여 교류신호에 동조되어 송신되는 주파수 신호를 변경하여 통신을 수행할 수 있는 데이터 통신 시스템에 관한 것이다.

Description

마스터 전력선 통신장치 및 슬레이브 전력선 통신장치를 이용한 데이터 통신 시스템. {Data Communication System Using Master Power Line Communication Device and Slave Power Line Communication Device}
본 발명은 마스터 전력선 통신장치 및 슬레이브 전력선 통신장치를 이용한 데이터 통신 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 데이터를 펄스 위치변조(PPM) 하여 변조된 상기 펄스에 맞추어 복수의 기설정된 주파수 신호 중 어느 하나의 단일 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 송신 및 수신함으로써 통신을 수행하고, 마스터 전력선 통신장치는 제어대상기기에 대한 제어명령 및 응답요청을 송신하여, 슬레이브 전력선 통신장치로부터 응답신호를 수신하고, 응답신호의 수신여부에 따라 통신장애를 판별하여 교류신호에 동조되어 송신되는 주파수 신호를 변경하여 통신을 수행할 수 있는 데이터 통신 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 통신을 이용하여 원격으로 기기를 제어하기 위해서는 유무선 통신망을 이용하거나 교류선로상에 아날로그 통신신호를 중첩시켜 데이터를 전송하는 전력선 통신을 이용하는 것이 일반적이다.
유선을 이용할 경우 별도의 통신선을 가설하기 위한 비용이 증가하고, 무선을 이용할 경우 설치는 간편하지만 유선에 비해 상대적으로 고가인 통신장치를 이용하여야 하며 혼선에 의한 데이터 유실의 가능성이 있다는 문제점이 있다.
또한 전력선 통신의 경우 별도의 통신망 없이 전원 공급선을 이용하여 통신이 가능하지만 기타 전기기기에 의한 외란에 취약한 특성이 있어 일반적으로 사용되기 어렵다는 문제점이 있다.
종래의 전력선통신은 결합회로, 주파수변환회로, SS확산, PN부호, 제어회로, 전원회로를 포함한다.
무선통신에서 널리 사용되는 확산스펙트럼(Spread spectrum)방식을 사용한 전력선 통신의 경우 반송주파수대역의 노이즈를 발생하는 전력기기가 선로상에 존재할 경우 통신이 불가능하므로 전력망 구성에 제약이 많아지는 문제점이 있다.
교류전원을 이용하는 전열기, 조명기기 등의 출력량을 사용환경에 맞게 조절하여 전력을 절감하기 위해 일반적으로 SCR(Silicon controlled rectifier), 트랜지스터(Transistor)등을 이용해 공급되는 전력의 위상각을 제어하거나 트랜스(Transformer)를 이용해 전압을 제어하여 공급되는 실효전력량 (RMS Power)을 조절하는 방법을 사용한다. 전압이나 위상각을 제어하여 공급되는 실효전력량을 조절하는 방식의 전력 절감기의 경우 공급전력의 전압이 낮아지거나 전력이 공급되지 않는 구간이 존재함으로 인해 부하기기의 특성에 따라 부하기기가 이상동작 할 수 있는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여 본 발명과 발명자가 동일한 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서는 영전압점신호 인근에 스위칭을 통해 교류전원을 통과시키거나 차단시켜 변형 교류전원을 생성함으로써 신호를 송수신 하는 방법에 대하여 개시하고 있다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2에서는 각각 도 5에 도시된 것과 같이, 영전압점신호 직후 기설정된 시간 동안 교류전원을 차단하거나, 혹은 지속적으로 교류전원을 통과시키거나, 혹은 영전압점신호 이후 다음 영전압점신호 직전 교류전원을 차단하여 개시비트, 이진수 1 또는 0을 전송하는 방법을 개시하고 있다.
다만 특허문헌 1 및 특허문헌 2와 같이 영전압점신호 인근에 교류전원을 차단시켜 변형 교류전원을 생성하는 경우, 단방향 통신만이 가능하고 양방향 통신이 불가능하며, 전원이 공급되지 않는 구간이 존재함으로 인해 부하기기의 특성에 따라 부하기기가 이상동작 할 수 있는 문제점이 있다.
또한, 본 발명과 발명자가 동일한 특허문헌 3에서는 교류 전원의 리딩에지 혹은 트레일링에지에서 기 설정된 시간 동안 정형화된 주파수 성분을 인가함으로써 신호를 전송하는 방법에 대하여 개시하고 있다. 특허문헌 1에서는 도 13에 도시된 것과 같이, 영전압점신호 직후 기설정된 시간 동안 정형화된 주파수 성분을 인가하거나, 혹은 주파수 성분을 인가하지 않거나, 혹은 영전압점신호 이후 다음 영전압점신호 직전 기설정된 시간 동안 정형화된 주파수 성분을 인가함으로써 개시비트, 이진수 1 또는 0을 전송하는 방법을 개시하고 있다.
특허문헌 3에서와 같이 교류 전원의 리딩에지 혹은 트레일링에지에서 기 설정된 시간 동안 정형화된 주파수 성분을 인가하여 신호를 전송하는 방법에 의하면 전력선을 통해 양방향 통신을 수행할 수 있으나, 특허문헌 3에서와 같이 주파수 성분의 존재 유무만으로 신호를 판단하는 방법은 노이즈에 의해 영향을 받을 수 있는 문제점이 있다.
즉, 이와 같이 주파수 성분의 유무 혹은 교류전원에 대한 통과 및 차단을 이용한 비트판별 방식은 특정 위치에 노이즈가 첨가되는 경우 그것이 유효비트인지 무효비트인지 실시간으로 파악할 수 없고, 전체 수신 후 체크섬 혹은 CRC체크 등의 방법을 통하여 오류검사를 하여야만 비트의 유효 여부를 판별할 수 있다.
또한, 특허문헌 1, 2 및 3의 경우 영전압점신호마다 1비트의 정보를 전송함으로써, 매우 느린 통신속도의 통신만이 가능하였다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 양방향 통신을 수행하면서, 데이터가 전송될 때 매 비트마다 유효성 여부를 판단하여 신뢰성이 높고, 전송 속도가 빠른 전력선 통신 기술을 개발할 필요가 있다.
KR 10-1756757 B1 KR 10-1921303 B1 KR 10-1898554 B1
본 발명은 데이터를 펄스 위치변조(PPM) 하여 변조된 상기 펄스에 맞추어 복수의 기설정된 주파수 신호 중 어느 하나의 단일 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 송신 및 수신함으로써 통신을 수행하고, 마스터 전력선 통신장치는 제어대상기기에 대한 제어명령 및 응답요청을 송신하여, 슬레이브 전력선 통신장치로부터 응답신호를 수신하고, 응답신호의 수신여부에 따라 통신장애를 판별하여 교류신호에 동조되어 송신되는 주파수 신호를 변경하여 통신을 수행할 수 있는 데이터 통신 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 연결된 전력선 상에 접속되어 있고, 제어대상기기에 대한 제어명령을 입력할 수 있는 마스터 전력선 통신장치; 및 상기 전력선 상에 접속되어 있고, 상기 마스터 전력선 통신장치와 통신을 수행하여 제어명령을 수신하고, 수신한 제어명령을 통해 제어대상기기를 제어하는 복수의 슬레이브 전력선 통신장치;를 포함하는 데이터 통신 시스템으로서, 상기 마스터 전력선 통신장치는,변조된 데이터를 펄스 위치변조 하여 변조된 펄스에 맞추어 기설정된 주파수 신호를 블록형태로 상기 전력선의 교류신호에 동조하여 송신하거나 상기 전력선의 교류신호를 수신하는 제1동조부; 상기 전력선을 통해 전송할 데이터를 변조하는 제1변조부; 상기 제1동조부에서 검출된 상기 전력선의 교류전원에 결합된 변조된 데이터를 복조 할 수 있는 신호로 변환하는 제1파형변환부; 복수의 슬레이브 전력선 통신장치에 연결된 제어대상기기를 제어하는 제어명령을 상기 제1동조부를 통해 전력선으로 송신하는 제어명령송신부; 복수의 슬레이브 전력선 통신장치에 대한 응답명령을 상기 제1동조부를 통해 전력선으로 송신하는 응답명령송신부; 복수의 슬레이브 전력선 통신장치로부터 수신된 응답신호에 기초하여 교류전원에 동조되어 송신되는 주파수 신호의 통신장애여부를 판별하는 통신장애판별부; 및 상기 통신장애여부에 기초하여 기설정된 기준에 따라 상기 제1동조부에서의 교류전원에 동조되어 송신되는 주파수 신호를 변경하는 주파수변경부;를 포함하는 데이터 통신 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 마스터 전력선 통신장치는, 복수의 슬레이브 전력선 통신장치로부터 수신한 상기 응답신호 및 상기 제어명령에 따른 제어대상기기의 상태정보에 기초하여 모니터링정보를 도출하여 송신하는 모니터링정보송신부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 슬레이브 전력선 통신장치는, 변조된 데이터를 펄스 위치변조 하여 변조된 펄스에 맞추어 기설정된 주파수 신호를 블록형태로 상기 전력선의 교류신호에 동조하여 송신하거나 상기 전력선의 교류신호를 수신하는 제2동조부; 상기 전력선을 통해 전송할 데이터를 변조하는 제2변조부; 상기 제2동조부에서 검출된 상기 전력선의 교류전원에 결합된 변조된 데이터를 복조할 수 있는 신호로 변환하는 제2파형변환부; 상기 마스터 전력선 통신장치로부터 수신한 응답명령에 기초하여 해당 응답명령에 대한 응답신호를 송신하는 응답신호송신부; 상기 마스터 전력선 통신장치로부터 수신한 제어명령에 기초하여 제어대상기기로 해당 제어명령에 대한 제어신호를 송신하는 제어신호송신부; 및 상기 제어신호에 따라 제어된 제어대상기기의 상태정보를 송신하는 상태정보송신부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 응답신호송신부에 의하여 송신되는 응답신호는, 상기 제어명령에 따른 제어대상기기의 상태를 판별하여, 제어대상기기의 상태정보를 도출하고, 도출한 상기 상태정보를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 제2파형변환부는, 상기 제2동조부에서 검출된 신호로부터 1 이상의 기설정된 주파수 신호 중 어느 하나의 단일 주파수 신호를 추출하는 밴드패스필터통과단계; 상기 밴드패스필터통과단계에서 추출된 상기 단일 주파수 신호를 블록 형태로 구분하는 단일주파수블록구분단계; 및 구분된 상기 단일 주파수의 블록을 펄스 형태의 TTL신호로 변환하는 주파수블록TTL신호변환단계;를 수행하고, 상기 제2복조부는, 상기 제2파형변환부를 통해 변환된 TTL신호로부터 펄스의 시간간격에 상응하는 비트값을 판독하는 복조단계;를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 데이터 통신 시스템은, 마스터 전력선 통신장치에 의하여, 제어대상기기에 대한 제어명령을 복수의 슬레이브 전력선 통신장치로 송신하는 제1-1단계; 마스터 전력선 통신장치에 의하여, 슬레이브 전력선 통신장치에 대한 응답명령을 복수의 슬레이브 전력선 통신장치로 송신하는 1-2단계; 슬레이브 전력선 통신장치에 의하여, 상기 응답명령에 대응하는 응답신호를 마스터 전력선 통신장치로 송신하는 제2단계; 마스터 전력선 통신장치에 의하여, 복수의 슬레이브 전력선 통신장치로부터 수신한 상기 응답신호에 기초하여 상기 통신장애여부를 판별하고, 판별한 상기 통신장애여부에 따라 상기 교류전원에 동조되어 송신되는 주파수 신호를 변경하는 제3단계; 및 마스터 전력선 통신장치에 의하여, 변경된 주파수 신호에 따른 제어대상기기에 대한 제어명령을 복수의 슬레이브 전력선 통신장치로 송신하는 제4-1단계; 및 마스터 전력선 통신장치에 의하여, 변경된 주파수 신호에 따른 슬레이브 전력선 통신장치에 대한 응답명령을 복수의 슬레이브 전력선 통신장치로 송신하는 제4-2단계;를 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 마스터 전력선 통신장치 및 상기 슬레이브 전력선 통신장치는, 데이터를 펄스 위치변조(PPM) 하여 변조된 상기 펄스에 맞추어 1 이상의 기설정된 주파수 신호 중 어느 하나의 단일 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 송신 및 수신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는, 상기 데이터는, 이진수 0 및 1에 각각 매칭된 기설정된 제1시간간격 또는 기설정된 제2시간간격으로 펄스의 위치가 변조되고, 상기 마스터 전력선 통신장치는, 상기 교류전원을 입력 받고, 입력된 교류전원의 영전압점을 검출하는 제1영전압검출부;를 더 포함하고, 상기 제1영전압검출부에서 검출된 영전압점의 전후 기설정된 시간범위 이내의 시간 범위 내에서만 펄스의 위치를 변조할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력선 통신장치를 통해 전력선을 이용한 양방향 디지털 데이터 통신을 수행할 수 있어 단위 지역 내의 통신 솔루션으로 높은 활용 가치를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전력선에 펄스 위치변조를 이용하여 변형된 교류전원을 송신하여 통신을 수행함으로써, 여타의 통신선 없이도 전력선만을 이용하여 데이터가 전송되어 통신망을 구성하기 위한 비용이 절감되는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마스터 전력선 통신장치와 슬레이브 전력선 통신장치 사이의 주파수 간섭이나 혼선이 발생하는 경우, 혼선이 발생한 주파수 외에 다른 기설정된 주파수 신호로 변경하여 통신을 수행함으로써, 주파수 혼선에 의한 통신 장애를 능동적으로 대처할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 블록 형태의 단일 주파수의 시간간격을 통해 매 비트마다 유효성을 판단할 수 있어 특정 코드가 다른 코드로 인식될 확률을 현저히 낮추는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 회로의 구성 비용이 낮으면서도 통신의 신뢰성이 높은 전력선 통신장치를 제공하는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 교류전원에 약속된 주파수 신호가 존재하는지 여부만을 판단하여 통신을 수행함으로써 회로를 간략화 하고 적은 비용으로 구현할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 주파수로부터 데이터를 복조하지 않아 노이즈의 영향을 적게 받음으로써, 안정적인 통신을 수행할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 전력선 통신장치 및 슬레이브 전력선 통신장치가 교류전원이 공급되는 전력선에 연결되어 있는 상태를 개략적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치를 이용하여 제어대상기기를 제어하기 위한 시스템의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치를 이용하여 제어대상기기를 제어하기 위한 시스템의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 전력선 통신장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 전력선 통신장치의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 전력선 통신장치 및 슬레이브 전력선 통신장치의 수행 단계를 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 패킷의 형태를 개략적으로 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 위치변조의 방법을 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치에 의한 교류전원 신호를 개략적으로 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치에 의한 주파수가 변경된 교류전원 신호를 개략적으로 도시한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치에 의한 교류전원 신호를 개략적으로 도시하는 도면이다
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원부의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원 신호의 복조 과정의 단계를 개략적으로 도시한다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원 신호가 복조 되는 과정을 개략적으로 도시한다.
이하에서는, 다양한 실시예들 및/또는 양상들이 이제 도면들을 참조하여 개시된다. 하기 설명에서는 설명을 목적으로, 하나이상의 양상들의 전반적 이해를 돕기 위해 다수의 구체적인 세부사항들이 개시된다. 그러나, 이러한 양상(들)은 이러한 구체적인 세부사항들 없이도 실행될 수 있다는 점 또한 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 인식될 수 있을 것이다. 이후의 기재 및 첨부된 도면들은 하나 이상의 양상들의 특정한 예시적인 양상들을 상세하게 기술한다. 하지만, 이러한 양상들은 예시적인 것이고 다양한 양상들의 원리들에서의 다양한 방법들 중 일부가 이용될 수 있으며, 기술되는 설명들은 그러한 양상들 및 그들의 균등물들을 모두 포함하고자 하는 의도이다.
또한, 다양한 양상들 및 특징들이 다수의 디바이스들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있는 시스템에 의하여 제시될 것이다. 다양한 시스템들이, 추가적인 장치들, 컴포넌트들 및/또는 모듈들 등을 포함할 수 있다는 점 그리고/또는 도면들과 관련하여 논의된 장치들, 컴포넌트들, 모듈들 등 전부를 포함하지 않을 수도 있다는 점 또한 이해되고 인식되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 "실시예", "예", "양상", "예시" 등은 기술되는 임의의 양상 또는 설계가 다른 양상 또는 설계들보다 양호하다거나, 이점이 있는 것으로 해석되지 않을 수도 있다. 아래에서 사용되는 용어들 '~부', '컴포넌트', '모듈', '시스템', '인터페이스' 등은 일반적으로 컴퓨터 관련 엔티티(computer-related entity)를 의미하며, 예를 들어, 하드웨어, 하드웨어와 소프트웨어의 조합, 소프트웨어를 의미할 수 있다.
또한, "포함한다" 및/또는 "포함하는"이라는 용어는, 해당 특징 및/또는 구성요소가 존재함을 의미하지만, 하나이상의 다른 특징, 구성요소 및/또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 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. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
또한, 본 발명의 실시예들에서, 별도로 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명의 실시예에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 전력선 통신장치 및 슬레이브 전력선 통신장치가 교류전원이 공급되는 전력선에 연결되어 있는 상태를 개략적으로 도시한다.
도 1에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 전력선 통신장치(200) 및 복수의 전력선 통신장치를 이용한 데이터 통신 시스템은, 각각의 전력선 통신장치가 교류전원(20)에 연결되고, 마스터 전력선 통신장치(200)는 컴퓨팅 장치(관제실 서버 등)와 연결되어 연결된 컴퓨팅 장치를 통해 송신된 데이터패킷을 수신할 수 있다. 상기 마스터 전력선 통신장치(200)에서 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로 송신하는 데이터패킷은 예를 들어, 마스터 전력선 통신장치(200)가 조명컨트롤러에 구비되어 있고, 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)가 상기 조명컨트롤러에 의하여 제어되는 조명장치인 경우에, 상기 조명장치를 ON/OFF하거나 혹은 조명장치의 디밍조절을 하는 신호에 해당할 수 있다. 이처럼 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 마스터 전력선 통신장치(200)로부터 데이터패킷을 수신하여 연결된 제어대상기기를 제어할 수 있다. 마스터 전력선 통신장치(200)에서 슬레이브 전력선 통신장치(300)로 송신하는 데이터패킷은 해당 제어대상기기에 대한 제어명령 혹은 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 대한 응답명령에 해당할 수 있고, 슬레이브 전력선 통신장치(300)에서 마스터 전력선 통신장치(200)로 송신하는 데이터패킷은 응답명령에 대한 응답신호 혹은 제어명령에 의한 조명장치의 제어결과에 따른 상태정보에 해당할 수 있다. 이와 같이 본 발명의 마스터 전력선 통신장치(200) 및 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 데이터패킷을 변복조하여 교류전원(20)이 연결된 전력선을 통해 송수신 할 수 있다. 각각의 데이터를 송신하는 경우에는, 송신 할 데이터패킷을 수신하여, 영전압점을 중심으로 기설정된 시간간격으로 펄스 위치 변조된 신호를 생성하여 동조부로 송신하고, 데이터를 수신하는 경우에는, 수신한 신호에 결합된 변조된 데이터를 복조하여 비트값을 판독할 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 마스터 전력선 통신장치(200) 및 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 양방향으로 통신이 가능하기 때문에 마스터 전력선 통신장치(200)로부터 슬레이브 전력선 통신장치(300)로의 데이터패킷의 전송뿐만 아니라, 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 마스터 전력선 통신장치(200)의 데이터패킷의 전송 역시 가능하다. 즉, 마스터 전력선 통신장치(200)로부터 제어명령이 및 응답명령이 송신되면, 슬레이브 전력선 통신장치(300)에서는 해당 응답명령에 대한 응답신호를 송신할 수 있고, 응답신호를 송신한 후, 수신한 제어명령에 따라 연결된 제어대상기기를 제어할 수 있다. 마스터 전력선 통신장치(200)에서는 응답명령을 수신한 후 해당 제어대상기기에 대한 제어명령을 슬레이브 전력선 통신장치(300)로 송신할 수 있다.
마스터 전력선 통신장치(200)는 외부의 컴퓨팅 장치 혹은 사용자의 입력이 수신되는 컨트롤패널과 연결될 수 있고, 슬레이브 전력선 통신장치(300)에는 제어대상기기가 연결될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치를 이용하여 제어대상기기를 제어하기 위한 시스템의 구성을 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 전력선 통신장치(200)는 전력선을 통해 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)와 통신을 수행할 수 있고, 이와 같은 통신을 통하여 마스터 전력선 통신장치(200)는 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 연결된 제어대상기기를 제어할 수 있다. 도 2에 도시된 바에 따르면 제어대상기기에 대한 제어 명령을 입력할 수 있는 마스터 전력선 통신장치(200) 및 마스터 전력선 통신장치(200)와 통신을 수행하여 제어명령을 수신하고, 수신한 제어 명령을 통해 제어대상기기를 제어하는 슬레이브 전력선 통신장치(300)가 접속될 수 있다. 마스터 전력선 통신장치(200)는 사용자가 직접 혹은 유선 혹은 무선으로 연결된 컴퓨팅 장치(관제실 서버 등)를 통해 접근할 수 있는 곳에 위치하고, 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 제어대상기기의 인근에 위치함으로써 사용자는 원거리에서 제어대상기기에 대한 제어를 수행할 수 있다. 전력선을 통해서는 마스터 전력선 통신장치(200), 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300) 및 제어대상기기에 대한 전원이 공급됨과 동시에 상기 마스터 전력선 통신장치(200) 및 상기 슬레이브 전력선 통신장치(300)간의 통신이 수행될 수 있다.
이와 같이 구성된 시스템에서는 외부단말기 혹은 네트워크를 통해 마스터 전력선 통신장치(200)에 제어명령이 입력되면, 마스터 전력선 통신장치(200)는 제어명령과 관련된 제어대상기기가 연결된 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 응답명령을 송신하고, 상기 응답명령을 수신한 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 마스터 전력선 통신장치(200)로부터 주파수 혼선 및 간섭과 같은 통신장애 없이 신호를 수신할 수 있는 경우, 수신한 응답명령에 대한 응답신호를 송신한다. 이와 같은 응답신호를 수신한 마스터 전력선 통신장치(200)는, 슬레이브 전력선 통신장치(300)로 외부로부터 수신한 제어명령을 송신하고, 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 수신한 제어명령에 따라 제어대상기기를 제어한다.
또한, 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 제어대상기기로부터 상기 제어명령의 수행결과를 포함하는 상태정보를 도출할 수 있고, 상기 상태정보를 송신하거나, 혹은 마스터 전력선 통신장치(200)의 응답명령에 대한 응답신호에 상기 상태정보를 포함하여 응답신호를 송신할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치를 이용하여 제어대상기기를 제어하기 위한 시스템의 구성을 개략적으로 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이 제어명령을 입력할 수 있는 마스터 전력선 통신장치(200)와 제어대상기기의 인근에 위치하여 제어대상기기를 제어하는 슬레이브 전력선 통신장치(300)를 포함하는 시스템을 구성할 수 있다.
이 때, 제어대상기기가 복수인 경우, 슬레이브 전력선 통신장치(300) 또한 복수로 구비될 수 있다. 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 슬레이브 전력선 통신장치(300)를 포함하는 시스템의 연결 구조가 도시되어 있다. 도 3의 (a)에서는 3개의 슬레이브 전력선 통신장치(300)가 병렬로 연결되어 있고, 도 3의 (b)에서는 3개의 슬레이브 전력선 통신장치(300)가 직렬로 연결되어 있다. 3개의 슬레이브 전력선 통신장치(300)에는 각각 제어대상기기가 연결될 수 있다. 또한 도 3에는 도시되지 않았지만 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 직렬과 병렬이 섞여 복합적으로 연결되어 있을 수도 있다.
이와 같이 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)가 연결되어 있는 경우에 마스터 전력선 통신장치(200)는 상기 3개의 슬레이브 전력선 통신장치(300) 모두에 제어명령 및 응답명령을 송신할 수도 있고, 제어명령을 수신할 슬레이브 전력선 통신장치(300)를 지정하여 제어명령 및 응답명령을 송신할 수도 있다. 이때, 마스터 전력선 통신장치(200)는 슬레이브 전력선 통신장치(300) 각각에 부여된 식별정보를 포함하여 제어명령 및 응답명령을 전송하는 등의 방법을 통하여 목표하는 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 제어명령 및 응답명령을 전송할 수 있다.
마찬가지로 상기 슬레이브 전력선 통신장치(300)가 응답명령에 대한 응답신호를 송신하는 경우에도 마스터 전력선 통신장치(200)에 부여된 식별정보를 포함하여 응답신호를 전송함으로써 다른 슬레이브 전력선 통신장치(300)가 아닌, 마스터 전력선 통신장치(200)로 응답신호를 전송할 수 있다. 이때, 상기 마스터 전력선 통신장치(200)의 식별정보뿐만 아니라, 응답신호를 전송하는 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 응답신호에 슬레이브 전력선 통신장치(300) 자신의 식별정보를 포함하여 전송함으로써, 상기 마스터 전력선 송신장치가 어느 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 응답신호가 수신되었는지 여부를 판단할 수 있도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 전력선 통신장치(200)의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 4에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른, 마스터 전력선 통신장치(200)는 제1전원부(220), 제1통신부(210), 제1동조부(240), 제1변조부(260), 제1파형변환부(270), 제1영전압검출부(230) 및 제1MCU(250)를 포함할 수 있다.
상기 제1전원부(220)는 교류전원(20)을 정류하여 마스터 전력선 통신장치(200)에 필요한 전원을 공급한다.
상기 제1통신부(210)는 외부의 장치와 통신을 수행한다. 상기 제1통신부(210)는 유무선 통신망 등을 통해서 컴퓨팅장치 및 컨트롤패널 등과 같은 연결된 장치로부터 송신대상 데이터패킷을 수신하여 제1MCU(250)로 출력하거나, 제1MCU(250)로부터 수신대상 데이터패킷을 수신하여 연결된 장치로 출력한다. 이 때, 데이터패킷은 이진수 1 또는 이진수 0으로 변환될 수 있다.
상기 제1동조부(240)는 변조된 데이터를 펄스 위치변조 하여 변조된 펄스에 맞추어 기설정된 주파수 신호를 블록형태로 상기 전력선의 교류신호에 동조하여 송신하거나 상기 전력선의 교류신호를 수신하여 상기 전력선의 교류전원(20)에 결합된 변조된 데이터를 검출한다.
상기 제1동조부(240)는 교류전원(20)을 입력 받고, 수신한 교류전원(20)에서 기설정된 단일 주파수 신호를 분리하여 상기 제1파형변환부(270)로 입력하거나, 상기 교류전원(20)의 파형을 직접 제1파형변환부(270)로 입력하고(데이터 수신), 상기 제1변조부(260)로부터 입력 받은 기설정된 단일 주파수 신호를 상기 전력선의 교류전원(20)에 결합(데이터 송신)하여 생성된 변형 교류전원(20)을 출력한다.
상기 제1변조부(260)는 상기 제1MCU(250)의 제어에 따라 전력선을 통해 전송할 데이터를 변조한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 제1변조부(260)는 전송할 데이터를 펄스 위치변조(PPM)하고, 상기 제1동조부(240)를 통해 상기 교류전원(20)에 결합하도록 할 수 있다.
상기 제1파형변환부(270)는 상기 제1동조부(240)에서 검출된 상기 전력선의 교류전원(20)에 결합된 변조된 데이터를 복조 할 수 있는 신호로 변환한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 제1파형변환부(270)는 밴드패스필터 등을 이용하여 상기 교류전원(20)에 결합된 기설정된 단일 주파수 신호를 추출함으로써 상기 교류전원(20)에 결합된 변조된 데이터를 복조 할 수 있도록 할 수 있다.
상기 제1영전압검출부(230)는 상기 교류전원(20)을 입력 받고, 입력된 교류전원(20)의 영전압점을 검출한다. 검출된 상기 영전압점은 상기 제1MCU(250)로 입력될 수 있다.
이 때, 상기 제1MCU(250)는 상기 제1영전압검출부(230)에 의해 검출된 영전압점을 기준으로 하여 펄스 위치변조(PPM)하도록 상기 제1변조부(260)를 제어할 수 있다.
또한, 제1MCU(250)의 제1복조부(252)는 상기 제1영전압검출부(230)에서 검출된 영전압점에 기초하여 수신된 데이터를 복조 할 수 있다.
이와 같이 펄스를 변조할 때 교류전원(20)의 영전압점을 기준으로 함으로써 교류전원(20)의 반주기마다 전송되는 데이터의 타이밍을 동기화시킬 수 있고, 이와 같이 동기화 된 데이터로 변조 및 복조가 이루어지게 되어 데이터 전송의 안정성을 높이는 효과를 발휘할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는 상기 제1영전압검출부(230)가 검출한 영전압점을 중심으로 기설정된 시간 범위 이내의 시간 범위에서만 변조된 펄스에 맞추어 기설정된 단일 주파수 신호를 교류신호에 동조하도록 할 수 있다. 이와 같이 상기 영전압점을 중심으로 기설정된 시간 범위 이내의 시간 범위에서만 신호를 전송하는 것은 교류 전원 자체의 전원노이즈로 인해 영향을 받기 쉬운 전원의 피크 영역에서는 신호를 전송하지 않고, 전원노이즈의 영향이 적은 영전압점 인근에서만 신호를 전송하여 통신의 안정성을 확보하기 위한 방법이다. 이와 같이 영전압점 인근에서만 신호를 전송하는 방식의 보다 구체적인 설명은 도 11의 설명에서 후술하도록 한다.
한편, 상기 제1MCU(250)는 제어명령송신부(251), 응답명령송신부(253), 제1복조부(252), 통신장애판별부(254), 주파수변경부(255) 및 모니터링정보송신부(256)를 포함한다.
상기 제1복조부(252)는, 상기 제1파형변환부(270)에서 변환된 신호 및 상기 제1영전압검출부(230)에 의해 검출된 영전압점에 기초하여 수신된 데이터를 복조한다. 변환된 신호로부터 펄스의 시간간격에 상응하는 비트값을 판독할 수 있다.
상기 제어명령송신부(251)는, 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 연결된 제어대상기기를 제어하는 제어명령을 상기 제1동조부(240)를 통해 전력선으로 송신한다. 상기 제어명령은 제1변조부(260)를 통해 제1영전압검출부(230)에 의하여 검출된 영전압점을 기준으로 하여 펄스 위치변조되고, 변조된 상기 제어명령은 제1동조부(240)를 통해 전력선으로 송신된다.
상기 응답명령송신부(253)는, 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 대한 응답명령을 상기 제1동조부(240)를 통해 전력선으로 송신한다. 상기 응답명령 또한 제1변조부(260)를 통해 제1영전압검출부(230)에 의하여 검출된 영전압점을 기준으로 하여 펄스 위치변조되고, 변조된 상기 응답명령은 제1동조부(240)를 통해 전력선으로 송신된다. 이와 같은 응답명령을 수신한 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 마스터 전력선 통신장치(200)와 주파수 혼선이나 간섭의 문제없이 데이터패킷의 송수신이 원활하게 이루어지는 경우, 상기 응답명령에 대한 응답신호를 송신할 수 있다.
상기 통신장애판별부(254)는, 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 수신된 응답신호에 기초하여 교류전원(20)에 동조되어 송신되는 주파수 신호의 통신장애여부를 판별한다. 통신장애판별부(254)는, 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 각각의 응답신호를 수신하고, 응답명령송신부(253)에서 송신한 응답명령에 대응하는 응답신호가 모두 수신된 경우에는, 통신이 원활한 것으로 판별하고, 어느 하나의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 혹은 모든 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 응답신호가 수신되지 않는 경우에는 통신장애로 판별한다.
상기 주파수변경부(255)는, 상기 통신장애판별부(254)에서 판별한 통신장애여부에 기초하여 기설정된 기준에 따라 상기 제1동조부(240)에서의 교류전원(20)에 동조되어 송신되는 주파수 신호를 변경한다. 교류전원(20)에 노이즈 성분의 주파수 신호가 유입되거나, 주파수 간섭 등의 문제로 통신이 원활하지 않은 경우 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 응답신호가 수신될 수 없다. 이에 따라, 주파수변경부(255)는, 통신장애가 한 발생한 주파수 신호 외의 1 이상의 기설정된 주파수 신호 중 하나로 변경하여 송신하는 데이터패킷이 변경된 주파수 신호에 따라 제1동조부(240)에서의 교류전원(20)에 동조되어 송신되도록 한다. 이와 같이, 주파수 신호를 변경함으로써, 데이터 통신장애가 발생한 순간에 원인이 되는 노이즈성 주파수 신호와의 간섭을 회피할 수 있다. 주파수변경부(255)는 1 이상의 기설정된 주파수 신호 중 어느 하나로 마스터 전력선 통신장치(200) 및 슬레이브 전력선 통신장치(300)의 통신 주파수를 변경할 수 있다.
상기 모니터링정보송신부(256)는, 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 수신한 상기 응답신호 및 상기 제어명령에 따른 제어대상기기의 상태정보에 기초하여 모니터링정보를 도출하여 송신한다. 상기 응답신호에 기초하여 각각의 슬레이브 전력선 통신장치(300)의 통신상태를 도출하고, 제어명령에 따른 제어대상기기의 상태정보를 수신하여, 통신상태 및 상태정보에 기초하여 모니터링정보를 도출하고, 도출된 모니터링정보는 마스터 전력선 통신장치(200)에 연결된 컴퓨팅 장치로 송신될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬레이브 전력선 통신장치(300)의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 5에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른, 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 제2전원부(320), 제2통신부(310), 제2동조부(340), 제2변조부(360), 제2파형변환부(370), 제2영전압검출부(330) 및 제2MCU(350)를 포함할 수 있다.
상기 제2전원부(320)는 교류전원(20)을 정류하여 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 필요한 전원을 공급한다.
상기 제2통신부(310)는 외부의 장치와 통신을 수행한다. 상기 제2통신부(310)는 유무선 통신망 등을 통해서 제어대상기기와 연결되어 송신대상 데이터패킷을 수신하여 제2MCU(350)로 출력하거나, 제2MCU(350)로부터 수신대상 데이터패킷을 수신하여 연결된 장치로 출력한다. 이 때, 데이터패킷은 이진수 1 또는 이진수 0으로 변환될 수 있다.
상기 제2동조부(340)는 변조된 데이터를 펄스 위치변조 하여 변조된 펄스에 맞추어 기설정된 주파수 신호를 블록형태로 상기 전력선의 교류신호에 동조하여 송신하거나 상기 전력선의 교류신호를 수신하여 상기 전력선의 교류전원(20)에 결합된 변조된 데이터를 검출한다.
상기 제2동조부(340)는 교류전원(20)을 입력 받고, 수신한 교류전원(20)에서 기설정된 단일 주파수 신호를 분리하여 상기 제2파형변환부(370)로 입력하거나, 상기 교류전원(20)의 파형을 직접 제2파형변환부(370)로 입력하고(데이터 수신), 상기 제2변조부(360)로부터 입력 받은 기설정된 단일 주파수 신호를 상기 전력선의 교류전원(20)에 결합(데이터 송신)하여 생성된 변형 교류전원(20)을 출력한다.
상기 제2변조부(360)는 상기 제2MCU(350)의 제어에 따라 전력선을 통해 전송할 데이터를 변조한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 제2변조부(360)는 전송할 데이터를 펄스 위치변조(PPM)하고, 상기 제2동조부(340)를 통해 상기 교류전원(20)에 결합하도록 할 수 있다.
상기 제2파형변환부(370)는 상기 제2동조부(340)에서 검출된 상기 전력선의 교류전원(20)에 결합된 변조된 데이터를 복조 할 수 있는 신호로 변환한다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 제2파형변환부(370)는 밴드패스필터 등을 이용하여 상기 교류전원(20)에 결합된 기설정된 단일 주파수 신호를 추출함으로써 상기 교류전원(20)에 결합된 변조된 데이터를 복조 할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 슬레이브 전력선 통신장치(300)의 제2파형변환부(370)는, 제2동조부(340)에서 검출된 신호에 따라 1 이상의 기설정된 주파수 신호 중 어느 하나에 해당하는 단일 주파수 신호를 추출한다. 마스터 전력선 통신장치(200)는 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)와의 통신장애여부에 따라 1 이상의 기설정된 주파수 신호 중 어느 하나의 단일 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하기 때문에 상기 제2파형변환부(370)는 상기 1 이상의 기설정된 주파수 신호 모두에 대하여 단일 주파수 신호를 추출할 수 있다.
상기 제2영전압검출부(330)는 상기 교류전원(20)을 입력 받고, 입력된 교류전원(20)의 영전압점을 검출한다. 검출된 상기 영전압점은 상기 제2MCU(350)로 입력될 수 있다.
이 때, 상기 제2MCU(350)는 상기 제1영전압검출부(230)에 의해 검출된 영전압점을 기준으로 하여 펄스 위치변조(PPM)하도록 상기 제2변조부(360)를 제어할 수 있다.
또한, 제2MCU(350)의 제2복조부(352)는 상기 제2영전압검출부(330)에서 검출된 영전압점에 기초하여 수신된 데이터를 복조 할 수 있다.
이와 같이 펄스를 변조할 때 교류전원(20)의 영전압점을 기준으로 함으로써 교류전원(20)의 반주기마다 전송되는 데이터의 타이밍을 동기화시킬 수 있고, 이와 같이 동기화 된 데이터로 변조 및 복조가 이루어지게 되어 데이터 전송의 안정성을 높이는 효과를 발휘할 수 있다.
한편, 상기 제2MCU(350)는 응답신호송신부(351), 상태정보송신부(353), 제2복조부(352) 및 제어신호송신부(354)를 포함한다.
상기 제2복조부(352)는, 상기 제2파형변환부(370)에서 변환된 신호 및 상기 제2영전압검출부(330)에 의해 검출된 영전압점에 기초하여 수신된 데이터를 복조한다. 변환된 신호로부터 펄스의 시간간격에 상응하는 비트값을 판독할 수 있다.
상기 응답신호송신부(351)는, 상기 마스터 전력선 통신장치(200)로부터 수신한 응답명령에 기초하여 해당 응답명령에 대한 응답신호를 송신한다. 마스터 전력선 통신장치(200)는 통신장애를 판단하기 위하여 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 응답명령을 송신하고, 응답신호송신부(351)는 이러한 응답명령에 대한 응답신호를 펄스 위치 변조하여 마스터 전력선 통신장치(200)로 송신하도록 제2변조부(360)를 제어한다.
상기 제어신호송신부(354)는, 상기 마스터 전력선 통신장치(200)와 통신장애가 발생하지 않아, 마스터 전력선 통신장치(200)로부터 제어명령을 수신하고, 수신한 제어명령에 기초하여 연결된 제어대상기기로 해당 제어명령에 대한 제어신호를 송신한다. 예를 들어, 연결된 제어대상기기가 조명장치인 경우, 상기 제어신호는 상기 조명장치를 ON/OFF하거나 혹은 조명장치의 디밍조절을 하는 신호에 해당할 수 있다.
상기 상태정보송신부(353)는, 상기 제어신호에 따라 제어된 제어대상기기의 상태정보를 송신한다. 제어명령에 따른 제어신호를 보낸 후, 제어신호에 따른 제어대상기기의 상태를 판별하여 제어대상기기의 상태정보를 도출하고, 도출한 상태정보를 마스터 전력선 통신장치(200)로 송신하여, 마스터 전력선 통신장치(200)에서 연결된 제어대상기기에 대한 모니터링을 할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 전력선 통신장치(200) 및 슬레이브 전력선 통신장치(300)의 수행 단계를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 데이터 통신 시스템은, 마스터 전력선 통신장치(200)에 의하여, 제어대상기기에 대한 제어명령을 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로 송신하는 제1-1단계; 마스터 전력선 통신장치(200)에 의하여, 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 대한 응답명령을 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로 송신하는 1-2단계; 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 의하여, 상기 응답명령에 대응하는 응답신호를 마스터 전력선 통신장치(200)로 송신하는 제2단계; 마스터 전력선 통신장치(200)에 의하여, 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 수신한 상기 응답신호에 기초하여 상기 통신장애여부를 판별하고, 판별한 상기 통신장애여부에 따라 상기 교류전원(20)에 동조되어 송신되는 주파수 신호를 변경하는 제3단계; 및 마스터 전력선 통신장치(200)에 의하여, 변경된 주파수 신호에 따른 제어대상기기에 대한 제어명령을 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로 송신하는 제4-1단계; 및 마스터 전력선 통신장치(200)에 의하여, 변경된 주파수 신호에 따른 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 대한 응답명령을 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로 송신하는 제4-2단계;를 수행한다.
도 6의 (a)는 마스터 전력선 통신장치(200)의 수행 단계를 개략적으로 도시한다.
구체적으로, S200단계에서는, 마스터 전력선 통신장치(200)는, 제어대상기기에 대한 제어명령을 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로 송신하는 단계; 및 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 대한 응답명령을 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로 송신하는 단계;를 수행한다. 마스터 전력선 통신장치(200)의 제어명령송신부(251)에 의하여 제어명령이 송신되고, 응답명령송신부(253)에 의하여 응답명령이 송신될 수 있다. S200단계는 상기 1-1 및 1-2단계에 상응할 수 있다.
S210단계에서는, 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 상기 응답명령에 대응하는 응답신호의 수신여부를 판별한다. S200단계에서 제어명령 및 응답명령을 송신한 마스터 전력선 통신장치(200)는, 제어명령 및 응답명령을 송신한 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 응답명령에 대응하는 응답신호가 수신되었는지 여부를 확인함으로써, 통신상태를 판별할 수 있다. 이후, 마스터 전력선 통신장치(200)는 응답명령을 송신한 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 응답신호를 수신하지 못한 경우에는 S220단계를, 응답신호를 수신한 경우에는, S230단계를 수행한다.
S220단계에서는, 응답명령을 송신한 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 응답신호를 수신하지 못한 마스터 전력선 통신장치(200)는 주파수변경부(255)의 동작으로 교류전원(20)에 동조되어 송신되는 주파수 신호를 변경한다. 마스터 전력선 통신장치(200)는 데이터를 펄스 위치변조하여 변조된 상기 펄스에 맞추어 1 이상의 기설정된 주파수 신호 중 어느 하나의 단일 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 송신 및 수신하고, 상기 응답신호를 수신하지 못한 경우에, 교류신호에 동조하여 송신한 상기 단일 주파수 신호를 1 이상의 기설정된 주파수 신호 중 해당 주파수 신호를 제외한 어느 하나의 단일 주파수 신호로 변경하여 변경된 단일 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 다시 송신한다. 이후, 변경된 단일 주파수 신호에 의하여 다시 송신된 제어명령 및 응답명령에 따른 응답신호를 송신하게 되면, 마스터 전력선 통신장치(200)는 S230단계를 수행한다. S220단계는 상기 제3단계에 상응할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제1동조부는 150kHz의 주파수로 응답명령의 신호를 인가하고, 이후, 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 응답신호가 수신되지 않는 경우에는 상기 주파수변경부(255)는 상기 제1동조부(240)에서 인가되는 신호의 주파수를 200kHz로 변경하고, 상기 제1동조부(240)는 200kHz의 주파수로 응답명령의 신호를 인가하고, 이후 슬레이브 전력선 통신장치(300)에서 응답신호가 없는 경우에는 주파수변경부(255)는 상기 제1동조부(240)에서 인가되는 신호의 주파수를 250kHz로 변경한다.
S230단계에서는, 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 수신된 응답신호에 기초하여 모니터링정보를 도출한다. 구체적으로, 상기 응답신호가 수신되면, 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)에서는, 제어명령을 수신하여 제어대상기기를 제어하고, 제어한 결과에 대한 상태정보를 송신하고, 마스터 전력선 통신장치(200)는 수신한 상태정보 및 응답신호에 기초하여 모니터링 정보를 도출한다. 도출된 모니터링 정보는 외부의 컴퓨팅 장치로 송신될 수 있다.
한편, 도 6의 (b)는 슬레이브 전력선 통신장치(300)의 수행 단계를 개략적으로 도시한다.
구체적으로, S300단계에서는, 마스터 전력선 통신장치(200)로부터 제어대상기기에 대한 제어명령 및 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 대한 응답명령을 수신한다.
S310단계에서는, 응답명령을 수신한 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 응답신호송신부(351)에 의하여 해당 응답명령에 대한 응답신호를 송신한다. 마스터 전력선 통신장치(200)부터 송신된 데이터패킷이 수신 가능한 경우, 응답신호를 송신하고, 송신된 데이터패킷을 수신하지 못하는 경우에는 응답신호를 송신하지 않는다.
S320단계에서는, 응답신호를 송신한 슬레이브 전력선 통신장치(300)는, 마스터 전력선 통신장치(200)로부터 송신된 제어명령에 수신하여 제어신호송신부(354)에 의하여 수신한 제어명령에 대한 제어신호를 제어대상기기로 송신한다.
S330단계에서는, 제어신호를 제어대상기기로 송신하여 제어대상기기가 제어되고, 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 제어명령에 따른 제어대상긱기의 상태정보를 도출하고, 도출한 상태정보를 마스터 전력선 통신장치(200)로 송신한다.
이와 같은 방식으로, 마스터 전력선 통신장치(200) 및 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 응답명령 및 응답신호를 송수신함으로써, 통신장애여부를 판별하고, 주파수 혼선 혹은 간섭으로 인하여 통신이 어려운 경우에는 교류신호에 블록형태로 동조하여 송신 및 수신하는 단일 주파수 신호를 변경함으로써, 주파수 혼선에 의한 통신 장애를 능동적으로 대처할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 패킷의 형태를 개략적으로 도시한다.
구체적으로, 도 7의 (a) 및 (b)는 마스터 전력선 통신장치(200)의 제어명령송신부(251)에 의하여 송신되는 제어명령의 데이터패킷의 형태를 도시한다. 도 7의 (a) 및 (b)에 도시된 바와 같이, 제어명령은, 제어대상기기에 대한 식별정보 및 제어정보를 포함할 수 있다. 마스터 전력선 통신장치(200)는 연결된 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)와 연결된 모든 제어대상기기에 대해서도 제어를 할 수도 있고, 복수의 제어대상기기 중 어느 하나의 제어대상기기에 대해서만 제어를 할 수도 있다.
도 7의 (c) 및 (d)는, 응답명령송신부(253)에 의하여 송신되는 응답명령의 데이터 패킷의 형태를 도시한다. 도 7의 (c) 및 (d)에 도시된 바와 같이, 응답명령은 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 대한 식별정보 및 응답요청을 포함할 수 있다. 응답명령 또한, 연결된 모든 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 송신할 수도 있고, 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300) 중 어느 하나의 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 대해서만 응답명령을 송신할 수도 있다.
도 7의 (e)는, 슬레이브 전력선 통신장치(300)의 응답신호송신부(351)에 의하여 송신되는 응답신호의 데이터패킷 형태를 도시한다. 도 7의 (e)에 도시된 바와 같이 응답신호는 식별정보 및 응답정보를 포함한다. 응답신호의 식별정보는, 해당 슬레이브 전력선 통신장치(300)의 응답신호가 다른 슬레이브 전력선 통신장치(300)로 전송되는 것을 방지하기 위해, 응답신호를 송신하는 슬레이브 전력선 통신장치(300)의 식별정보뿐만 아니라 해당 응답신호를 수신하는 마스터 전력선 통신장치(200)에 대한 식별정보가 포함될 수 있다.
이와 같은 형태의 데이터패킷을 송신함으로써, 마스터 전력선 통신장치(200) 및 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 불필요한 정보를 무시하고 필요하고 확실한 정보에 대해서만 명령 및 응답을 수행하여 제어대상기기를 선별적으로 제어할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 위치변조의 방법을 개략적으로 도시한다.
도 8은 위치변조 된 펄스 신호의 일 예를 도시한다. 펄스 위치변조는 입력되는 신호의 진폭에 따라 펄스의 시간적 위치를 변화시키는 펄스 변조 방식이다. 본 발명의 일 실시예에서는 입력되는 신호가 이진수 0 또는 1의 두가지로써, 펄스의 시간적 위치 변화가 두가지로 나타나게 된다. 도 8에 도시된 바와 같이, 펄스의 시간 간격이 t인 경우와, 상기 t와 다른 시간 간격인 t+α인 경우가 나타날 수 있다. 본 발명에서는 이와 같은 두 시간간격에 대해 각각 이진수 0 및 1을 매칭하여 데이터를 전송할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 마스터 전력선 통신장치(200)의 제어명령송신부(251) 및 응답명령송신부(253), 및 슬레이브 전력선 통신장치(300)의 응답신호송신부(351) 및 상태정보송신부(353)는, 도 8에 도시된 바와 같이 신호를 변조하도록 각각의 제1변조부(260) 및 제2변조부(360)를 제어할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치에 의한 교류전원(20) 신호를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 일 실시예에서 교류전원(20) 신호에는 펄스 위치변조 하여 변조된 상기 펄스에 맞추어 기설정된 단일 주파수가 블록 형태로 동조될 수 있다. 도 9의 (a)는 도 8에 도시된 바와 같은 위치변조 된 펄스 신호의 일 예가 도시된다. 도 9의 (a)에서는 도 8과는 달리, 펄스의 신호 레벨이 반전된 형태로 펄스가 생성되어 있다. 본 발명에서는 이와 같이 도 8에 도시된 바와 같은 일반적인 펄스 형태뿐만 아니라, 신호 레벨이 반전된 펄스 형태로 신호를 전달할 수 있다.
도 9의 (b)는 교류전원(20)에 결합 될 단일 주파수 신호만을 도시하고 있다. 본 발명의 일 실시예에서는, 도 9의 (b)에 도시된 것과 같은 펄스 신호에 기초하여, 상기 펄스 신호가 LOW인 경우, 단일 주파수 신호를 발생시키고, 상기 펄스 신호가 HIGH인 경우, 신호를 0으로 하여, 블록 형태의 단일 주파수 신호가 기설정된 간격(t 또는 t+α)을 두고 위치하는 형태의 신호를 생성할 수 있다. 혹은, 본 발명의 다른 실시예에서는, 도 8에 도시된 것과 같은 펄스 신호에 기초하여, 상기 펄스 신호가 HIGH인 경우, 단일 주파수 신호를 발생시키고, 상기 펄스 신호가 LOW인 경우, 신호를 0으로 하여 신호를 생성할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에서 단일 주파수 신호는 100 내지 200KHz일 수 있다. 이는 50 내지 60 kHz로 송신되는 교류전원(20)에 결합되어 효율적으로 통신을 수행할 수 있도록 한다. 바람직하게는, 상기 마스터 전력선 통신장치(200)는, 1 이상의 기설정된 주파수 신호 중 어느 하나의 단일 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 송신 및 수신하고, 이와 같은 기설정된 주파수 신호는 100 내지 200KHz의 범위 내에서 복수개의 주파수 신호가 기설정되어 있을 수 있다.
도 9의 (c)에는 마스터 전력선 통신장치(200) 혹은 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 의해 펄스 위치변조 된 데이터가 결합된 교류전원(20) 신호가 도시된다.
도 9의 (c)에서는 도 8의 (b)에서와 같이 블록 형태로 동조된 단일 주파수 신호가 상기 교류전원(20)에 결합되어 있어, 상기 교류전원(20)의 일부에 단일 주파수가 시간간격을 두고 합쳐져 있는 모습으로 나타난다. 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 전력선 통신장치(200) 및 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 도 9의 (c)와 같은 신호를 연결된 전력선을 통해 송수신함으로써 전력의 공급과 통신의 수행을 동시에 할 수 있다. 예를 들어, 기설정된 제1시간간격 t에 이진수 0을, 제2시간간격 t+α에 이진수 1을 매칭하거나 혹은 반대로 기설정된 제1시간간격 t에 이진수 1을, 제2시간간격 t+α에 이진수 0을 매칭함으로써, 이를 직접 복조 할 수도 있고, 혹은 기설정된 제1시간간격 혹은 제2시간간격이 연속적으로 이어지는 경우 이진수 0을, 기설정된 제1시간간격 이후 제2시간간격이 이어지거나, 제2시간간격 이후 제1시간간격이 이어지는 경우 이진수 1을 매칭하는 등 다양한 알고리즘을 통해 변조/복조를 수행할 수 있다.
도 9에 도시된 실시예에서는 상기 펄스의 중간위치를 이용하여 주기를 측정하고, 이를 펄스 사이의 간격으로 삼고 있으나, 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 펄스의 시작위치 혹은 종료위치를 이용하여 주기를 측정하거나, 혹은 선행 펄스의 종류위치로부터 다음 펄스의 시작위치까지의 시간 간격을 이용하여 펄스 사이의 간격으로 삼는 등, 다양한 방법으로 펄스 사이의 간격을 정의할 수 있다.
이와 같이 펄스의 시간적 위치를 변조하여 펄스 사이의 간격을 제어하는 펄스 위치변조를 이용함으로써, 일부 노이즈가 혼입되거나, 데이터에 손상이 발생하더라도, 손상된 데이터가 유효한 데이터로 처리되기 어려운 구조를 갖게 된다. 즉, 유효하지 않은 데이터가 발생하는 즉시 이를 폐기함으로써, 특정 코드가 다른 코드로 인식될 확률을 현저히 낮출 수 있다.
이와 같은 방식에 더하여 체크섬 혹은 CRC체크와 같은 오류 검출 방식을 복합적으로 사용하는 경우 매우 높은 통신의 안정성을 확보할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치에 의한 주파수가 변경된 교류전원(20) 신호를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 마스터 전력선 통신장치(200)는, 전술한 바와 같이 주파수변경부(255)를 포함하여, 복수의 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 응답명령을 송신하고, 상기 응답명령에 대한 응답신호를 수신하여, 통신장애를 판별할 수 있다. 이와 같은 마스터 전력선 통신장치(200)는, 해당 주파수 대역의 노이즈성 주파수와의 간섭 등으로 인해 슬레이브 전력선 통신장치(300)로부터 응답명령에 대한 응답신호를 수신하지 못한 경우, 통신장애로 판별하고, 통신장애로 판별된 경우에, 통신을 수행하는 주파수 신호를 기설정된 1 이상의 주파수 신호 중 해당 주파수 신호를 제외한 어느 하나의 주파수신호로 변경하여, 변경된 단일 주파수 신호를 블록형태로 전력선의 교류신호에 동조하여 송신할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 도 10의 (a)는 디폴트로 설정된 기설정된 제1주파수신호(f1)로 펄스 위치 변조된 데이터가 결합된 교류전원(20) 신호를 도시하고, 도 10의 (b)는 통신장애로 인해 주파수변경부(255)에 의하여 주파수 신호를 변경하여 기설정된 제2주파수신호(f2)로 변경된 단일 주파수 신호로 펄스 위치변조 된 데이터가 결합된 교류전원(20) 신호를 도시한다. 각각의 데이터는 이진수 0 및 1에 각각 매칭된 기설정된 제1시간간격 또는 기설정된 제2시간격이 동일하게 펄스의 위치가 변조되었지만, 도 10의 (a)에 동조된 기설정된 제1주파수 신호(f1)의 블록 형태와 도 10의 (b)에 동조된 기설정된 제2주파수신호(f2)의 블록 형태는 다르게 나타남이 도시된다. 이와 같이, 통신장애가 발생한 경우, 마스터 전력선 통신장치(200)는 통신 주파수 신호를 1 이상의 기설정된 주파수 신호 중 어느 하나로 변경하여 통신을 시도함으로써, 주파수 혼선에 의한 통신 장애를 능동적으로 대처할 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신장치에 의한 교류전원(20) 신호를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 마스터 전력선 통신장치(200) 및 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 상기 영전압검출부에서 검출된 영전압점의 전후 기설정된 시간범위 이내의 시간 범위 내에서만 펄스 위치변조(PPM)하도록 변조부를 제어한다. 도 10에 도시된 바와 같이 네 블록의 펄스에 의한 신호가 각각 기설정된 제1시간간격(t) 및 기설정된 제2시간간격(t+α)을 가지고 위치하고 있다. 더욱 상세하게는, 도 10의 (a)에서는 상기 영전압점(z)으로부터 기설정된 시간범위(Tz) 이전의 시간부터 첫번째 블록의 펄스에 의한 신호가 입력되고, 기설정된 제1시간간격(t)을 두고 두번째 블록의 펄스에 의한 신호가 입력되고, 기설정된 제2시간간격(t+α)을 두고 세번째 블록의 펄스에 의한 신호가 입력되고, 기설정된 제1시간간격(t)을 두고 네번째 블록의 펄스에 의한 신호가 입력된다. 이후, 상기 영전압점(z)으로부터 기설정된 시간 범위(Tz) 이후의 시간에서는 더 이상 펄스에 의한 신호가 입력되지 않고, 다음 영전압점(z) 인근의 기설정된 시간 범위(Tz)에서 다시 펄스에 의한 신호가 입력된다. 도 10의 (a)에서는 상기 기설정된 시간 범위(Tz) 내에 네개의 블록의 펄스에 의한 신호가 포함되어 있지만 본 발명의 다른 실시예에서는 상기 기설정된 시간 범위(T-z), 기설정된 제1시간간격(t) 및 기설정된 제2시간간격(t+α)이 다른 값을 가짐으로써 블록의 수가 달라질 수 있다.
이와 같이 상기 영전압점의 전후 기설정된 시간 범위(Tz) 이내의 시간 범위내에서 위치변조 된 펄스에 기초하여 기설정된 단일 주파수 신호를 교류신호에 동조하도록 하여 다른 전력선 통신장치에 전송함으로써, 전원노이즈의 영향을 적게 받아 안정적인 통신을 수행할 수 있게 된다.
이 때, 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이, 마스터 전력선 통신장치(200) 및 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 제1변조부(260) 및 제2변조부(360)를 통해 제1영전압검출부(230) 및 제2영전압검출부(330)에서 검출된 영전압점을 기준으로 하여 펄스를 변조하도록 할 수 있다. 도 11의 (b)에서는 영전압점(z)의 펄스에 기초한 단일 주파수 신호가 위치하고, 상기 영전압점의 제1시간간격(t) 전 및 제2시간간격(t+α) 후에 각각 단일 주파수 신호가 위치한다. 이와 같은 실시예에서는 상기 영전압점을 기준으로 전 후의 두 시간간격을 통해 2비트의 데이터를 송수신 할 수 있게 된다. 본 발명에서는 도 11의 (b)에 도시된 바와 같이 2비트의 데이터를 송수신 할 수 있을 뿐만 아니라, 기설정된 시간 범위(Tz), 기설정된 제1시간간격(t) 및 기설정된 제2시간간격(t+α)을 조절하여 더 많은 비트의 데이터를 송수신할 수도 있다. 또한, 제1복조부(252) 및 제2복조부(352)는 제1영전압검출부(230) 및 제2영전압검출부(330)에서 검출된 영전압점(z)에 기초하여 수신된 데이터를 복조할 수 있다. 이와 같이 펄스를 변조할 때 교류전원(20)의 영전압점을 기준으로 함으로써 교류전원(20)의 반주기마다 송신되는 데이터의 타이밍을 동기화시킬 수 있고, 이와 같이 동기화 된 데이터에 기초하여 변조 및 복조가 수행되어 데이터 전송의 안정성을 높이는 효과를 발휘할 수 있다.
혹은 상기 영전압점의 검출을 원활하게 할 수 있도록 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 제1변조부(260) 및 제2변조부(360)에 의하여 제1영전압검출부(230) 및 제2영전압검출부(330)에서 검출된 영전압점을 기준으로 하여 펄스를 변조하도록 하고, 상기 영전압점에서의 펄스를 생략하도록 할 수 있다.
도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 영전압점에서는 펄스를 생략하여 단일 주파수 신호를 동조하지 않고, 상기 영전압점의 제1시간간격(t) 전 및 제2시간간격(t+α) 후에 각각 단일 주파수 신호가 위치하도록 할 수 있다. 이와 같은 실시예에서는 상기 영전압점에서 단일 주파수 신호가 동조되지 않지만, 신호를 수신하여 복조하는 전력선 통신장치에서는 검출된 영전압점에 펄스를 삽입하여 복조함으로써, 생략된 영전압점에서의 펄스를 포함하는 신호를 복조 해낼 수 있다. 이 경우에도 도 11의 (b)에서와 마찬가지로 상기 영전압점을 기준으로 전후의 두 시간간격을 통해 2비트의 데이터를 송수신 할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 전원부의 내부 구성을 개략적으로 도시한다.
도 12에 도시된 바에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1전원부(220) 및 제2전원부(320)는 전력선으로부터 교류전원(20)을 입력 받아 직류전원을 출력하는 AC-DC모듈(221); 및 상기 AC-DC모듈로부터 직류전원을 입력 받아, 상기 전력선 통신장치의 구동에 필요한 전압의 직류전원을 출력하는 DC-DC모듈(222);을 포함할 수 있다.
이처럼 본 발명의 일 실시예에 따른 마스터 전력선 통신장치(200) 및 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 내부에 제1전원부(220) 혹은 제2전원부(320)를 구비하여 연결된 전력선으로부터 구동에 필요한 전원을 공급 받을 수 있다. 이 때, 전력선 통신장치를 구성하는 반도체 등의 소자에 필요한 구동 전압의 직류 전원을 공급받기 위하여, 1차적으로 AC-DC모듈(221)에서 교류전원(20)을 직류전원으로 변환하고, 2차적으로 DC-DC모듈(222)을 통해 변환된 직류전원의 전압을 조절하고 안정적인 공급을 수행하도록 할 수 있다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원(20) 신호의 복조 과정의 단계를 개략적으로 도시한다.
본 발명의 마스터 전력선 통신장치(200) 및 슬레이브 전력선 통신장치(300)는 도 13에 도시된 바와 같은 단계들의 수행으로 교류전원(20) 신호를 복조한다. 이와 같은 교류전원(20) 신호의 복조는 제1파형변환부(270), 제2파형변환부(370) 및 제1복조부(252), 제2복조부(352)에 의해 수행될 수 있다.
구체적으로, 교류전원(20) 신호를 복조 하기 위해서 우선 제1동조부(240) 혹은 제2동조부(340)에서 검출된 신호로부터 기설정된 단일 주파수 신호를 추출하는 밴드패스필터통과단계(S110); 상기 밴드패스필터통과단계에서 추출된 단일 주파수 신호를 블록 형태로 구분하는 단일주파수블록구분단계(S120); 구분된 상기 단일 주파수의 블록을 펄스 형태의 TTL신호로 변환하는 주파수블록TTL신호변환단계(S130); 및 변환된 TTL신호로부터 펄스의 시간간격에 상응하는 비트값을 판독하는 복조단계(S140)를 수행한다.
밴드패스필터통과단계(S110)에서는, 상기 제1파형변환부(270) 및 제2파형변환부(370)에 의하여, 1 이상의 기설정된 주파수 대역을 통과시키는 밴드패스필터를 사용하여 제1동조부(240) 및 제2동조부(340)로부터 전송된 신호를 통과시키는 등의 방법을 통해 수행될 수 있다.
단일주파수블록구분단계(S120)에서는, 상기 제1파형변환부(270) 및 제2파형변환부(370)에 의하여, 상기 밴드패스필터통과단계(S110)에서 추출된 단일 주파수 신호의 단일 주파수 성분의 존재 여부를 파악함으로써, 단일 주파수 성분이 존재하는 영역을 블록으로, 단일 주파수 성분이 존재하지 않는 영역을 공백으로 설정하는 등의 방법으로 블록 형태로 구분할 수 있다.
주파수블록TTL신호변환단계(S130)에서는, 상기 제1파형변환부(270) 혹은 제2파형변환부(370)에 의하여, 구분된 단일 주파수의 블록을 펄스 형태의 TTL신호로 변환한다. 이와 같이 본 발명의 일 실시예에서는, 추출된 정보를 이와 같이 TTL 레벨의 신호로 변환하여 처리함으로써 회로의 구성 비용을 낮출 수 있다.
이후, 제1복조부(252) 혹은 제2복조부(352)에 의하여, 상기 주파수블록TTL신호변환단계(S130)에서 변환된 TTL신호로부터 펄스의 시간간격에 상응하는 비트값을 판독하는 복조단계(S140)가 수행된다. 상기 복조단계(S140)에서는 상기 TTL신호의 펄스의 시간간격을 기설정된 제1시간간격 혹은 제2시간간격 중 어느 시간간격에 해당되는지 파악하고, 이에 매칭되는 이진수 0 또는 1을 매칭함으로써 연속된 이진수 데이터를 복조할 수 있다.
이와 같은 방식으로, 기설정된 단일 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 변조하여 송신하고, 이를 다시 복조하고 TTL신호로 변환하여 수신함으로써, 회로의 구성 비용을 절감하고, 통신의 신뢰성을 높일 수 있는 효과를 발휘할 수 있다.
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 교류전원(20) 신호가 복조 되는 과정을 개략적으로 도시한다.
도 14의 (a)는 마스터 전력선 통신장치(200) 혹은 슬레이브 전력선 통신장치(300)에 의해 송신된 데이터가 포함된 교류전원(20) 신호를 도시하고 있다. 각각의 전력선 통신장치의 제1변조부(260) 및 제2변조부(360)에 의해 변조된 데이터가 제1동조부(240) 및 제2동조부(340)에 의해 교류전원(20)에 결합되어 도 14의 (a)에서와 같이 블록 형태로 기설정된 시간 간격을 가진 채 삽입되어 있다.
도 14의 (b)는 상기 교류전원(20) 신호를 밴드패스필터통과단계(S110)를 통해 상기 교류전원(20) 성분을 제거하고 추출된 기설정된 단일 주파수 신호를 도시한다. 이와 같이 상기 교류전원(20) 신호를 밴드패스필터를 통과시키는 등의 방법을 통해 도 14의 (b)에 도시된 것과 같이 기설정된 제1시간간격 또는 제2시간간격으로 변조된 단일 주파수 신호를 획득할 수 있다.
도 14의 (c)는 단일주파수블록구분단계(S120)를 통해 상기 단일 주파수 신호를 블록 형태로 구분한 결과를 도시하고 있다. 도 14의 (c)에 도시된 것과 같이, 단일주파수블록구분단계(S120)에서는 상기 밴드패스필터통과단계(S110)에서 추출된 단일 주파수 신호의 단일 주파수 성분의 존재 여부를 파악하여, 이를 블록 형태로 구분한다. 도 14의 (c)에서는 상기 단일 주파수 성분이 존재하는 경우 블록으로 구분하고, 상기 단일 주파수 성분이 존재하지 않는 경우 공백으로 구분한 실시예가 도시되어 있다.
도 14의 (d)는 TTL신호변환단계(S130)를 통해 변환된 TTL신호를 도시하고 있다. 도 14의 (d)의 실시예에서는 상기 단일주파수블록구분단계(S120)에서 블록으로 구분된 영역을 LOW로, 상기 단일주파수블록구분단계(S120)에서 공백으로 구분된 영역을 HIGH로 하는 TTL신호가 생성된다. 다른 실시예에서는 반대로 상기 단일주파수블록구분단계(S120)에서 블록으로 구분된 영역을 HIGH로, 상기 단일주파수블록구분단계(S120)에서 공백으로 구분된 영역을 LOW로 하는 TTL신호가 생성될 수도 있다.
도 14의 (e)는 복조단계(S140)에서 상기 TTL신호에 기초하여 데이터를 복조 하는 과정이 도시되어 있다. 도 14의 (e)에서는 제1시간간격 t가 이진수 0으로, 제2시간간격 t+α가 이진수 1로 매칭되어 있어, 도 14의 (d)에서 도출된 TTL신호 펄스의 시간간격에 따라 이진수 데이터를 복조하고 있다.
이 때, 상기 TTL신호의 펄스의 시간간격은 노이즈 등에 의해 정확히 t 혹은 t+α가 아닌, 다른 값으로 나타날 수 있다. 이 때, 상기 복조단계(S140)에서는 상기 시간간격을 이진수 0 혹은 1로 매칭 할 때, 상기 TTL신호의 펄스의 시간간격이 상기 기설정된 제1시간간격 혹은 제2시간간격으로부터 기설정된 오차시간범위 이내인 경우 매칭된 이진수로 복조하고, 기설정된 오차시간범위를 넘는 경우 무효비트로 판별할 수 있다.
이와 같이 오차시간범위를 두고 복조를 수행함으로써, 오차시간범위 이내의 노이즈가 혼입되더라도 안정적으로 통신을 수행할 수 있고, 오차시간범위를 넘어 데이터에 에러가 발생한 경우에도 즉시 무효비트로 판별하여 이를 폐기할 수 있어 안정적인 통신을 수행하는 효과를 발휘할 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (7)

  1. 연결된 전력선 상에 접속되어 있고, 제어대상기기에 대한 제어명령을 입력할 수 있는 마스터 전력선 통신장치; 및 상기 전력선 상에 접속되어 있고, 상기 마스터 전력선 통신장치와 통신을 수행하여 제어명령을 수신하고, 수신한 제어명령을 통해 제어대상기기를 제어하는 복수의 슬레이브 전력선 통신장치;를 포함하는 데이터 통신 시스템으로서,
    상기 마스터 전력선 통신장치는,
    변조된 데이터를 펄스 위치변조 하여 변조된 펄스에 맞추어 기설정된 주파수 신호를 블록형태로 상기 전력선의 교류신호에 동조하여 송신하거나 상기 전력선의 교류신호를 수신하는 제1동조부;
    상기 전력선을 통해 전송할 데이터를 변조하는 제1변조부;
    상기 제1동조부에서 검출된 상기 전력선의 교류전원에 결합된 변조된 데이터를 복조 할 수 있는 신호로 변환하는 제1파형변환부;
    복수의 슬레이브 전력선 통신장치에 연결된 제어대상기기를 제어하는 제어명령을 상기 제1동조부를 통해 전력선으로 송신하는 제어명령송신부;
    복수의 슬레이브 전력선 통신장치에 대한 응답명령을 상기 제1동조부를 통해 전력선으로 송신하는 응답명령송신부;
    복수의 슬레이브 전력선 통신장치로부터 수신된 응답신호에 기초하여 교류전원에 동조되어 송신되는 주파수 신호의 통신장애여부를 판별하는 통신장애판별부; 및
    상기 통신장애여부에 기초하여 기설정된 기준에 따라 상기 제1동조부에서의 교류전원에 동조되어 송신되는 주파수 신호를 변경하는 주파수변경부;를 포함하는 데이터 통신 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 마스터 전력선 통신장치는,
    복수의 슬레이브 전력선 통신장치로부터 수신한 상기 응답신호 및 상기 제어명령에 따른 제어대상기기의 상태정보에 기초하여 모니터링정보를 도출하여 송신하는 모니터링정보송신부;를 더 포함하는 데이터 통신 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 슬레이브 전력선 통신장치는,
    변조된 데이터를 펄스 위치변조 하여 변조된 펄스에 맞추어 기설정된 주파수 신호를 블록형태로 상기 전력선의 교류신호에 동조하여 송신하거나 상기 전력선의 교류신호를 수신하는 제2동조부;
    상기 전력선을 통해 전송할 데이터를 변조하는 제2변조부;
    상기 제2동조부에서 검출된 상기 전력선의 교류전원에 결합된 변조된 데이터를 복조할 수 있는 신호로 변환하는 제2파형변환부;
    상기 제2파형변환부에서 변환된 신호에 기초하여 수신된 데이터를 복조 하는 제2복조부;
    상기 마스터 전력선 통신장치로부터 수신한 응답명령에 기초하여 해당 응답명령에 대한 응답신호를 송신하는 응답신호송신부;
    상기 마스터 전력선 통신장치로부터 수신한 제어명령에 기초하여 제어대상기기로 해당 제어명령에 대한 제어신호를 송신하는 제어신호송신부; 및
    상기 제어신호에 따라 제어된 제어대상기기의 상태정보를 송신하는 상태정보송신부;를 포함하는, 데이터 통신 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제2파형변환부는,
    상기 제2동조부에서 검출된 신호로부터 1 이상의 기설정된 주파수 신호 중 어느 하나의 단일 주파수 신호를 추출하는 밴드패스필터통과단계;
    상기 밴드패스필터통과단계에서 추출된 상기 단일 주파수 신호를 블록 형태로 구분하는 단일주파수블록구분단계; 및
    구분된 상기 단일 주파수의 블록을 펄스 형태의 TTL신호로 변환하는 주파수블록TTL신호변환단계;를 수행하고,
    상기 제2복조부는,
    상기 제2파형변환부를 통해 변환된 TTL신호로부터 펄스의 시간간격에 상응하는 비트값을 판독하는 복조단계;를 수행하는, 데이터 통신 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터 통신 시스템은,
    마스터 전력선 통신장치에 의하여, 제어대상기기에 대한 제어명령을 복수의 슬레이브 전력선 통신장치로 송신하는 제1-1단계;
    마스터 전력선 통신장치에 의하여, 슬레이브 전력선 통신장치에 대한 응답명령을 복수의 슬레이브 전력선 통신장치로 송신하는 1-2단계;
    슬레이브 전력선 통신장치에 의하여, 상기 응답명령에 대응하는 응답신호를 마스터 전력선 통신장치로 송신하는 제2단계;
    마스터 전력선 통신장치에 의하여, 복수의 슬레이브 전력선 통신장치로부터 수신한 상기 응답신호에 기초하여 상기 통신장애여부를 판별하고, 판별한 상기 통신장애여부에 따라 상기 교류전원에 동조되어 송신되는 주파수 신호를 변경하는 제3단계; 및
    마스터 전력선 통신장치에 의하여, 변경된 주파수 신호에 따른 제어대상기기에 대한 제어명령을 복수의 슬레이브 전력선 통신장치로 송신하는 제4-1단계; 및
    마스터 전력선 통신장치에 의하여, 변경된 주파수 신호에 따른 슬레이브 전력선 통신장치에 대한 응답명령을 복수의 슬레이브 전력선 통신장치로 송신하는 제4-2단계;를 수행하는, 데이터 통신 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 마스터 전력선 통신장치 및 상기 슬레이브 전력선 통신장치는,
    데이터를 펄스 위치변조(PPM) 하여 변조된 상기 펄스에 맞추어 1 이상의 기설정된 주파수 신호 중 어느 하나의 단일 주파수 신호를 블록 형태로 교류신호에 동조하여 송신 및 수신하는, 데이터 통신 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터는,
    이진수 0 및 1에 각각 매칭된 기설정된 제1시간간격 또는 기설정된 제2시간간격으로 펄스의 위치가 변조되고,
    상기 마스터 전력선 통신장치는,
    상기 교류전원을 입력 받고, 입력된 교류전원의 영전압점을 검출하는 제1영전압검출부;를 더 포함하고,
    상기 제1영전압검출부에서 검출된 영전압점의 전후 기설정된 시간범위 이내의 시간 범위 내에서만 펄스의 위치를 변조하는, 데이터 통신 시스템.


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