KR102128377B1 - 비상전력 수단이 구비된 5세대 이동통신 기반에서의 스몰 셀 기지국 장치 - Google Patents

비상전력 수단이 구비된 5세대 이동통신 기반에서의 스몰 셀 기지국 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내부의 수용 공간을 가지며, 지정된 장소에 구비된 기둥 또는 벽면에 설치되는 함체; 상기 함체 내측 또는 외측에 구비되며 상기 함체의 인접영역에 광을 제공하는 조명모듈; 상기 함체의 내측에 구비되며, 5세대(5G) 이동통신 방식으로 통신단말, 서버 및 인접 스몰 셀 기지국 중 적어도 어느 하나와 데이터 통신을 수행하는 통신모듈; 상기 함체의 내측에 구비되며, 외부전력선에 연결되어 전력을 공급받아, 상기 조명모듈 및 통신모듈에 제공하는 전원공급모듈; 상기 함체의 내측에 구비되며, 축전된 비상전력을 공급하는 비상전력모듈; 및 상기 조명모듈, 통신모듈, 전원공급모듈 및 비상전력모듈을 제어하며, 상기 외부전력선에서 공급되는 전압 및 전류를 측정하는 제어모듈;을 포함하는 스몰 셀 기지국 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 기지국 장치는 이전 세대의 기지국 장치 대비 좁은 커버리지와 낮은 설치 위치가 요구되는 점을 착안하여, 광을 제공하는 조명모듈 및 온·습도 및 대기 질 정보를 포함한 환경정보 수집을 위한 수집모듈을 포함함으로써, 방범을 강화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 비교적 정밀한 환경 정보의 생성이 가능하며, 더욱이 단위 영역 당의 세부적인 대기 질 측정이 가능함에 따라, 오염원의 추적 및 오염 확산에 대한 정보를 빠르게 확인할 수 있고, 조명에 제공되는 전력을 태양광을 통해 생산된 전력을 축전하여 사용함으로써, 조명 제공 대비 전력소모를 최소화할 수 있으며, 외부전력선의 전력상태 감지와 축전부를 통한 공급 전력 전환으로 통신모듈에 지속적인 전력공급이 가능해짐에 따라, 전력 공급 이상 상태에서도 통신망의 유지가 가능하고, 조도측정부 및 방향조절부의 구성을 통해 태양광을 트래킹하여 태양광에 의한 발전량을 증대시켜 축전부의 축전을 지원할 수 있음에 따라, 전력 공급 이상 상태에서도 통신망 유지 시간을 최대화할 수 있는 효과가 있다.

Description

비상전력 수단이 구비된 5세대 이동통신 기반에서의 스몰 셀 기지국 장치{SMALL CELL BASE STATION APPARATUS BASED ON 5G MOBILE COMMUNICATION WITH EMERGENCY POWER MEANS}
본 발명은 전력 공급이상 상태에서 비상전력을 통한 구동이 가능한 5세대(5 Generation, 5G) 이동통신 기반에서의 스몰 셀(Small Cell) 기지국 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 이동통신 단말기에서 G는 세대를 의미하는 'Generation'의 약자다. 여기서, 세대는 기술이 획기적으로 달라질 때를 기준으로 구분하는데, 일반적으로 많은 데이터를 빠른 속도로 주고받을 수 있는 기술이 얼마나 발전했는지에 따라 세대 구분을 한다.
즉, 1세대(1G)는 음성 통화만 가능한 아날로그 방식의 이동통신이고, 2세대(2G)는 아날로그 음성을 쪼개 디지털 신호로 변환하거나 디지털 신호자체를 전송하거나 수신하는 디지털 방식의 시스템이다. 3세대(3G)는 음성 데이터와 비음성 데이터(예컨대, 데이터 다운로드, 메일 주고받기, 메시지 보내기 등)를 모두 전송할 수 있게 한 방식이다. 4세대(4G)는 음성, 화상전화, 멀티미디어, 인터넷, 음성메일 및 인스턴트메시지 등의 모든 서비스가 단말기 하나로 가능하다. LTE가 바로 4세대(4G) 이동통신으로, 3세대(3G)와 구별되는 가장 큰 특징은 속도다.
그리고, 5세대(5G) 이동통신은 4세대(4G) 이동통신인 LTE(75Mbps)보다 최소 13배(1Gbps), 최대 1,300배(100Gbps) 빠른 기가급 무선 인터넷이 가능한 이동통신 기술을 말한다.
이러한 5세대(5G) 이동통신의 공식 용어는 IMT-2020으로, 사람 이외에 주변의 물건, 자동차 등의 사물을 대상으로 하는 사물인터넷(Internet of Things, IoT)을 말하고, 기가급 유비쿼터스 네트워크(Ubiquitous Network)를 사람과 사물을 포함한 모든 사용자에게 비용과 에너지 효율적으로 제공하는 통신 서비스를 말하며, 디바이스들이 5세대(5G) 네트워크를 통해 연결되어 초고속, 대용량, 초연결, 초실시간의 서비스가 가능하여 이전과는 다른 새로운 가치를 제공한다.
즉, 5세대(5G) 이동통신으로의 진화로 다가올 미래에는 대폭 증대된 전송 속도로 인해 초고용량 영상 콘텐츠(8K-UHD_160Mbps)가 보편화되어 3D 영상 또는 홀로그램 서비스가 확대되고, 네트워크의 지연 시간이 수 ms로 양방향 초실시간 서비스가 실현되어 기기 간 통신 서비스가 가능해진다.
또한, 초실시간 처리와 고속 전송 속도로 현실과 구분하기 어려운 AR(Augmented Reality), VR(Virtual Reality) 서비스를 제공하고, 다양한 사물인터넷(IoT) 디바이스에 대한 실시간 서비스가 가능하다. 다시 말해, 초연결(Hyper-Connectivity), 초고속, 초실시간처리 통신 서비스로 현실감 있는 증강현실, 원격의료, 자율주행 등이 가능할 것이다.
한편, 스몰 셀(Small Cell)은 수백 미터(m) 정도의 운용 범위를 갖는 저전력 무선 접속 기지국을 일컫는 것으로서, 이동통신 단말기를 기지국에 가깝게 위치시켜 운용 범위(셀 크기)를 줄임으로써 통신 품질 저하나 음영 지역 발생 등의 문제점들을 해결할 수 있는 통신장비이다.
이러한 스몰 셀은 또한 이동통신 단말기를 기지국과 가까이 위치시킴으로써 이동통신 단말기의 전력 소모를 줄일 수 있고, 설치비와 유지보수 비용이 기존 기지국에 비해 적게 드는 장점을 갖는다.
그리고, 상기 스몰 셀은 사용 범위 및 용도에 따라 메트로 셀(metro cell), 마이크로 셀(micro cell), 피코 셀(pico cell) 및 펨토 셀(femto cell) 등으로 분류될 수 있고, 설치 지역 및 서비스 목적에 따라 가정(home), 기업(enterprise) 및 상점 등에 설치되는 핫 스팟(hot spot) 등으로 나뉠 수 있다.
그러나, 종래의 스몰 셀은 단순히 이동통신 단말기와 기지국 간에 통신을 연결하는 기능만을 가지고 있으며, 5세대(5G)의 이동통신 기술이 발전함에 따라 다양한 기능을 갖는 스몰 셀이 요구되고 있는 추세이다.
또한, 이전의 이동통신 기술 대비 동일 커버리지(Coverage)에 대한 작동 대수 증가한 만큼 관리해야할 스몰 셀 장비 수 또한 증가하여, 스몰 셀에 공급되는 전력공급 이상 및 정전 등의 상황에서도 통신 음영지역 발생을 억제해야할 필요성 또한 요구되어지고 있다.
국내 특허등록 제10-1602975호
본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서,
4세대 이동통신 기술 대비 좁은 커버리지와 낮은 위치 상의 설치가 요구되는 5세대 이동통신 스몰 셀 장비의 활용을 위한 방범 및 환경정보 수집 기능을 추가한 스몰 셀 기지국 장치를 제공하는데 있다.
전력 공급 이상에서도 비상전력을 통한 통신망 운용이 가능한 스몰 셀 기지국 장치을 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 제공되는 본 발명에 따른 내부의 수용 공간을 가지며, 지정된 장소에 구비된 기둥 또는 벽면에 설치되는 함체; 상기 함체 내측 또는 외측에 구비되며 상기 함체의 인접영역에 광을 제공하는 조명모듈; 상기 함체의 내측에 구비되며, 5세대(5G) 이동통신 방식으로 통신단말, 서버 및 인접 스몰 셀 기지국 중 적어도 어느 하나와 데이터 통신을 수행하는 통신모듈; 상기 함체의 내측에 구비되며, 외부전력선에 연결되어 전력을 공급받아, 상기 조명모듈 및 통신모듈에 제공하는 전원공급모듈; 상기 함체의 내측에 구비되며, 축전된 비상전력을 공급하는 비상전력모듈; 및 상기 조명모듈, 통신모듈, 전원공급모듈 및 비상전력모듈을 제어하며, 상기 외부전력선에서 공급되는 전압 및 전류를 측정하는 제어모듈;을 포함하며, 상기 제어모듈은 상기 외부전력선 전압 또는 전류의 측정값이 기 설정된 기준 범위 값을 벗어난 경우에 한하여, 상기 전원공급모듈을 제어하여 상기 외부전력선을 통한 전력 공급을 중단하고, 상기 비상전력모듈을 통한 전력 공급으로 전환하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 비상전력모듈은, 상기 함체의 외측에 위치하며, 태양광 집광을 통해 전력을 생산하는 판 현상의 태양광패널부; 및 상기 함체의 내측에 구비되며, 상기 태양광패널부와 전기적으로 연결되어 상기 태양광패널부로부터 생산된 전력을 축전하며, 축전된 전력을 상기 전원공급모듈에 제공하는 축전부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 비상전력모듈은, 상기 태양광패널부의 집광 방향을 조절하는 방향조절부; 및 상기 태양과패널부의 집광 방향 상에 배치되고, 적어도 둘 이상의 서로 다른 영역에서 조도를 측정하는 조도측정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 조도측정부는 광원의 입사방향에 따라 음영을 발생시키는 소정의 높이를 가지는 측벽 형상의 구조부분과 광원의 입사방향에 따라 상기 구조부분에 의해 음영이 발생되는 영역 상에 위치하는 센서부분을 포함하는 적어도 둘 이상의 측정단위체가 상기 태양광패널부의 집광면 방향의 서로 다른 영역 상에 배치되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 제어모듈은 기 설정된 주기마다 상기 통신모듈을 통해 상기 함체의 설치위치에 따른 현재시각과 일몰 및 일출시간을 포함하는 시간정보를 상기 서버에 요청하여 수신하는 것을 특징으로 한다.
덧붙여, 상기 제어모듈은 상기 통신모듈을 통해 수신한 시간정보 내의 현재시각이 일출 이후 이면서 일몰 이전이고, 상기 전원공급모듈이 상기 축전부를 통해 전원을 공급받고 있는 경우에 한하여, 상기 방향조절부를 제어하여 상기 태양광패널부의 집광 방향을 조절하되, 상기 조도측정부에 측정된 적어도 둘 이상의 서로 다른 영역 상에 배치된 측정단위체 각각의 조도 측정 값이 최대 값을 가지도록 상기 태양광패널부의 집광 방향을 조절하는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 제어모듈은 상기 통신모듈을 통해 수신한 시간정보 내의 현재 시간이 일몰 이후 이면서 일출 이전인 경우에 한하여, 상기 축전부에 축전된 전력을 상기 조명모듈에 제공하여 상기 함체의 인접 영역에 광을 제공하되, 상기 조도측정부를 통해 상기 함체의 인접영역에 대한 조도 값을 측정하고, 측정한 조도 값에 따라 상기 조명모듈의 제공 광세기를 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면,
본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 기지국 장치는 이전 세대의 기지국 장치 대비 좁은 커버리지와 낮은 설치 위치가 요구되는 점을 착안하여, 광을 제공하는 조명모듈 및 온·습도 및 대기 질 정보를 포함한 환경정보 수집을 위한 수집모듈을 포함함으로써, 방범을 강화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 비교적 정밀한 환경 정보의 생성이 가능하며, 더욱이 단위 영역 당의 세부적인 대기 질 측정이 가능함에 따라, 오염원의 추적 및 오염 확산에 대한 정보를 빠르게 확인할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 기지국 장치는 조명에 제공되는 전력을 태양광을 통해 생산된 전력을 축전하여 사용함으로써, 조명 제공 대비 전력소모를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 기지국 장치는 외부전력선의 전력상태 감지와 축전부를 통한 공급 전력 전환으로 통신모듈에 지속적인 전력공급이 가능해짐에 따라, 전력 공급 이상 상태에서도 통신망의 유지가 가능한 효과가 있다.
본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 기지국 장치는 조도측정부 및 방향조절부의 구성을 통해 태양광을 트래킹(Tracking)하여 태양광에 의한 발전량을 증대시켜 축전부의 축전을 지원할 수 있음에 따라, 전력 공급 이상 상태에서도 통신망 유지 시간을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스몰 셀 기지국 장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 2 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스몰 셀 기지국 장치의 비상전력모듈을 도시한 것이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서를 위해서, 도면에서의 동일한 참조번호들은 달리 지시하지 않는 한 동일한 구성 부분을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 스몰 셀 기지국 장치를 개략적으로 도시한 것이고, 도 2 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 스몰 셀 기지국 장치의 비상전력모듈을 도시한 것이다.
도1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 스몰 셀 기지국 장치(100)는 함체(110), 조명모듈(120), 통신모듈(130), 전원공급모듈(140), 비상전력모듈(150), 수집모듈(160), 제어모듈(170)을 포함할 수 있다.
함체(110)는 내부의 수용 공간을 가지며, 지정된 장소에 구비된 기둥 또는 벽면에 설치될 수 있다.
여기서, 함체(110)는 내부 실장기기를 보호할 수 있는 완충 재질, 내부식성 소재의 케이스(Case)형태로 마련될 수 있으며, 벽면 또는 기둥 등의 구조물에 거치 또는 고정이 가능한 클램프(Clamp), 마운트(Mount) 등의 브라킷(Braket)이 결합된 형태로 마련될 수 있다.
또한, 함체(110)에는 내부 실장기기로부터 발생되는 열의 방출 및 함체(110)의 내부와 외부의 온도차에 의해 발생될 수 있는 결로 현상을 방지하기 위한, 타공 처리 또는 순환 팬(미도시)이 포함될 수 있다.
조명모듈(120)은 함체(110) 내측 또는 외측에 구비되며 상기 함체의 인접영역에 광을 제공할 수 있다.
여기서, 조명모듈(120)은 광이 함체(110)의 외부로 방사될 수 있도록, 조명모듈(120)의 일부가 함체(110)의 내부에 위치하되, 광 조사 측이 함체(110)의 외부 방향을 향하게 배치될 수 있으며, 이때, 조명모듈(120)의 광 조사 측에 대응되는 함체(110)의 일영역이 삭제된 형태로 마련될 수 있다.
반면에, 조명모듈(120)은 함체(110)의 외부에 위치될 수 있으며, 이때, 조명모듈(120)은 조명모듈(120) 내의 전기부품을 보호하고, 방수 및 방열의 기능을 제공하는별도의 하우징(미도시)이 일체형으로 결합되어, 후술될 전원공급모듈(140)과 케이블 등으로 전기적으로 연결된 형태로 마련될 수도 있다.
이때, 조명모듈(120)은 디밍(Dimming)제어가 가능한 LED(Light Emitted Diode) 모듈을 포함하는 형태로 마련될 수 있다.
통신모듈(130)은 함체(110)의 내측에 구비되며, 5세대(5G) 이동통신 방식으로 통신단말, 서버 및 인접 스몰 셀 기지국 중 적어도 어느 하나와 데이터 통신을 수행할 수 있다.
좀 더 상세하게는, 통신모듈(130)은 5세대(5G) 이동통신 방식으로 통신망의 상위 노드(Node)인 통신 서비스 서버(또는 컨텐츠 서버)와 하위 노드 인 또 다른 스몰 셀 기지국 장치 또는 통신단말의 사이에 위치하여 통신을 중계하는 통신 중계기의 역학을 수행하는 스몰 셀 중계기 형태로 마련될 수 있다.
전원공급모듈(140)은 함체(110)의 내측에 구비되며, 외부전력선(OL)에 연결되어 전력을 공급받아, 조명모듈(120) 및 통신모듈(130)에 제공할 수 있다.
여기서, 전원공급모듈(140)은 외부전력선(OL)으로부터 입력된 전력 내의 잡을을 제거하기 위한 전자파장애(EMI) 필터링, 외부전력선(OL)으로부터 입력된 교류 신호를 각 조명모듈(120) 및 통신모듈(130)에 적합한 직류 신호로 변환, 변환된 직류 신호 잡음을 제거하는 파워-서플라이(Power Supply)형태로 마련될 수 있으며, 조명모듈(120) 및 통신모듈(130) 각각에 전력을 공급하기 위한 케이블 또는 케이블이 연결되는 출력단자가 포함된 형태로 마련될 수 있다.
또한, 전원공급모듈(140)은 후술될 비상전력모듈(150)의 축전부(154)로부터 전원을 공급받기 위한 연결단자와 외부전력선(OL) 또는 축전부(154) 중 어느 하나로부터 전력을 선택적으로 공급받기 위한 스위칭회로가 포함될 수 있으며, 후술될 제어모듈(170)이 이러한 스위칭회로를 제어할 수 있도록, 제어모듈(170)과 전기적으로 연결될 수 있다.
뿐만 아니라, 전원공급모듈(140)은 축전부(154)로부터 전원을 공급받을 수 있을 뿐만 아니라, 후술될 제어모듈(170)에 의해 측정된 외부전력선(OL)의 공급 전압 및 전류의 상태가 양호한 경우에 한해서, 제어모듈(170)의 제어에 의해 축전부(154)에 전력을 공급하여 축전부(154)를 충전시킬 수도 있다.
비상전력모듈(150)은 함체(110)의 내측에 구비되며, 축전된 비상전력을 공급할 수 있으며, 태양광패널부(152), 축전부(154), 방향조절부(156), 조도측정부(158)를 포함할 수 있다.
태양광패널부(152)는 함체(110)의 외측에 위치하며, 태양광 집광을 통해 전력을 생산하는 판 현상으로 마련될 수 있다.
축전부(154)는 함체(110)의 내측에 구비되고, 태양광패널부(152)와 전기적으로 연결되어, 태양광패널부(152)로부터 생산된 전력을 축전하며, 후술될 제어모듈(170)의 제어에 따라 축전된 전력을 전원공급모듈(140)에 제공할 수 있다.
또한, 축전부(154)는 전원공급모듈(140)을 통한 전원 공급과 태양광패널부(152)를 통한 충전이 동시 가능한 전원 공급 및 충전 회로가 포함된 형태로 마련될 수도 있다.
방향조절부(156)는 태양광패널부(152)의 집광 방향을 조절할 수 있다.
여기서, 방향조절부(156)는 태양광패널부(152)를 2축 회전시켜 태양광패널부(152)의 방향을 조절할 수 있으며, 함체(110)와 태양광 패널부(152)의 연결부위에 2개의 서보모터를 배치시켜 구현함이 바람직할 것이다.
조도측정부(158)는 태양과패널부(152)의 집광 방향 상에 배치되되, 구조부분(158a) 및 센서부분(158b)을 포함하는 적어도 둘 이상의 측정단위체가 태양광패널부(152)의 집광면 방향의 서로 다른 영역 상에 배치될 수 있으며, 이하에서는, 도 2 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 조도측정부(158)의 구조에 대해 좀 더 상세히 설명하도록 한다.
도2를 참조하면, 조도측정부(158)는 구조부분(158a)이 사각 판 형상으로 마련되는 태양광패널부(152)의 각 모서리영역에 위치하며, 태양광패널부(152)의 집광면에 각각 '┛', '┗', '┓', '┏' 형상으로 돌출되어 태양광 패널부(152)와 직교를 이루는 구조체 형태로 마련될 수 있으며, 센서부분(158b)이 이러한 구조체로 구획된 영역 내측의 하방에 배치될 수 있다.
만약, 태양광패널부(152)의 각 모서리에 위치한 센서부분(158b) 모두에서 최대의 조도 값이 측정된 경우는, 광원이 구조부분(158a)을 이루는 측벽과 평행하게 위치한 경우이며, 이때, 각 센서부분(158b)의 위치에는 음영이 발생되지 않게 됨에 따라, 이러한 복수의 센서부분(158b)을 통한 조도 값 측정을 통해, 태양광패널부(152)가 광원인 태양을 향하는지 여부를 확인할 수 있게 된다.
따라서, 후술할 제어모듈(170)은 각 센서부분(158b)에서 측정한 조도 값의 차이를 통해서, 방향조절부(156)를 통해 태양광패널부(152)를 어느 방향으로 조절해야하는지 확인할 수 있게 되며, 최소한의 동작(=전력 소모 최소한)으로 태양광패널부(152)의 집광면을 태양 방향으로 향하게(=전력생산 효율 최대) 할 수 있게 된다.
수집모듈(160)은 함체(110)의 설치위치에 대한 환경정보와 주변영상을 획득할 수 있으며, 환경정보생성부(162) 및 촬영부(164)를 포함할 수 있다.
환경정보생성부(162)는 함체(110)의 설치 위치에 대한 온도, 습도 및 공기 질을 측정하는 복수의 센서를 통해 환경정보를 생성할 수 있다.
촬영부(164)는 함체(110)의 하방에 위치하여, 함체(110)의 설치위치 하부 방향을 촬영할 수 있다.
이러한, 수집모듈(160)을 포함하는 스몰 셀 기지국 장치(100)는, 5세대 이전의 통신방식을 지원하는 기지국 장치에 비해 비교적 좁은 커버리지(Coverage)를 갖고, 설치 위치 또한 지상과 인접하게 배치되어야하는 5세대 스몰 셀 통신 장비의 특성에 따라, 통신망을 통해 설치 위치별 환경정보 제공 및 주변영상을 제공할 수 있게 됨으로써, 복수의 스몰 셀 기지국 장치(100)를 별도의 서비스 서버(미도시)와의 연계를 통해 비교적 세부적인 공기질 관리(오염원 역추적, 오염노출 예방 등)와 함께 방범 사각지대를 최소화할 수 있는 효과가 발현된다.
제어모듈(170)은 조명모듈(120), 통신모듈(130), 전원공급모듈(140), 비상전력모듈(150) 및 수집모듈(160)을 제어하며, 외부전력선(OL)에서 공급되는 전압 및 전류를 측정할 수 있으며, 전력상태측정부(172) 및 제어부(174)를 포함할 수 있다.
전력상태측정부(172)는 외부전력선(OL)의 전력 상태를 측정할 수 있다.
여기서, 전력상태측정부(172)는 외부전력선(OL)의 전압 및 전류를 측정하여, 외부전력선(OL)로부터 공급되는 전력이 전원공급모듈(140)의 허용 전압/전류를 초과 또는 미달하는지 여부를 확인하기 위해, 외부전력선(OL)과의 접촉을 통해 외부전력선(OL) 상의 전류 및 전압 측정이 가능한 클램프미터(Clamp Meter)기로 마련될 수 있으며, 측정 값을 후술할 제어부(174)에 제공할 수 있다.
이때, 전력상태측정부(172)는 함체(110)의 내측에 위치한 전원공급모듈(140)의 외부전력선(OL) 연결 단자의 앞단에 외부전력선(OL)에 위치될 수 있다.
제어부(174)는 조명모듈(120), 통신모듈(130), 전원공급모듈(140), 비상전력모듈(150) 및 수집모듈(160)을 제어하며, 전력상태측정부(172)로부터 측정된 외부전력선(OL)의 전력상태를 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라, 전원공급모듈(140)을 제어하여 외부전력선(OL) 또는 축전부(154) 중 어느 하나로부터 전력을 선택적으로 공급받을 수 있도록 제어할 수 있다.
여기서, 제어부(174)는 전력 공급 중단 상태에도 자체적인 작동이 가능하도록, 교체식 또는 충전식 배터리가 포함된 형태로 마련될 수 있으며, 그 외의 상태에서는 전원공급모듈(140)를 통해 외부전력선(OL) 또는 축전부(154)로부터 전원을 공급받을 수 있다.
또한, 제어부(174)에는 전원공급모듈(140)의 이상적인 작동을 발생시키는 허용 전압/전류에 대한 정보가 저장된 ROM(Read Only Memory)이 포함된 형태로 마련될 수 있다.
따라서, 제어부(174)는 전력상태측정부(172)의 측정을 통해 외부전력선(OL)의 전력상태가 이상한 것을 감지하여, 전원공급모듈(140)의 전력 공급 대상을 외부전력선(OL)에서 축전부(154)로 전환(스위칭)하려 할 때에도 자체적인 구동이 가능하며, 이와 같은 이유로, 정전 등의 이유로 외부전력선(OL)을 통한 전력 공급이 중단된 상태에도 전원공급모듈(140)을 통한 전력 전환 제어가 가능할 수 있다.
한편, 제어부(174)는 기 설정된 주기마다 통신모듈(130)을 통해 함체(110)의 설치위치에 따른 현재시각과 일몰 및 일출시간을 포함하는 시간정보를 통신망 상의 상위 노드인 서버(S), 이를 테면, 통신 서비스 서버, 컨텐츠 서버 또는 관리 서버 등에 요청하여 수신할 수 있다.
이때, 제어부(174)는 서버(S)로부터 수신한 시간정보를 통해, 조명모듈(120)을 통한 조명의 제공여부, 방향조절부(156) 통한 태양광패널부(152)의 방향 조절여부 등을 판단할 수 있게 된다.
좀 더 상세하게는, 제어부(174)는 통신모듈(130)을 통해 수신한 시간정보 내의 현재 시간이 일몰 이후 이면서 일출 이전인 경우, 축전부(154)에 축전된 전력을 조명모듈(120)에 제공하여 함체(110)의 인접 영역에 광을 제공할 수 있다.
이때, 제어부(170)는 조도측정부(158)를 통해 함체(110)의 인접영역에 대한 조도 값을 측정하고, 측정한 조도 값에 따라 조명모듈(120)의 제공 광세기를 조절할 수 있어, 필요 이상의 조명이 제공되는 것을 방지할 수 있게 된다.
한편, 제어부(174)는 통신모듈(130)을 통해 수신한 시간정보 내의 현재시각이 일출 이후 이면서 일몰 이전이고, 전원공급모듈(140)이 축전부(154)를 통해 전원을 공급받고 있는 경우에 한하여, 방향조절부(156)를 제어하여 태양광패널부(152)의 집광 방향을 조절할 수 있다.
이때, 제어부(174)는 조도측정부(158)와 방향조절부(156)를 통해 태양광패널부(152)를 태양 방향으로 위치시킴으로써, 태양광패널부(152)의 전력생산을 최대로 할 수 있게 되어, 외부전력선(OL)의 전력 이상 상태로 외부전력이 공급되지 않은 상태에서도, 축전부(154)에 기 충전된 전력과 태양광패널부(152)를 통해 생산된 전력으로 통신모듈(130)의 작동시간을 최대한 보장할 수 있게 된다.
따라서, 정전 등의 이유로 외부전력선(OL)을 통한 전력 공급 불가 상황에서도, 비상전력을 통해 전력 복구 시간동안 최대한 통신망을 유지시킬 수 있게 된다.
그리고, 제어부(174)는 축전부(154)의 축전량 및 태양광패널부(152)를 통한 예상 전력 생산량을 측정하여, 통신모듈(130)의 예상 작동시간을 산출하고, 산출 결과 및 외부전력선(OL)의 전력이상 상황을 통신모듈(120)을 통해 통신망 상의 상위 노드인 서버(S)에 제공할 수도 있다.
한편, 제어부(174)는 통신모듈(130)이 비상전력모듈(150)을 통해 전력을 공급받고 있을 경우에 한하여, 수집모듈(160)의 작동을 부분적으로 중단시키거나, 조명모듈(130)의 제공 광세기 또한 감소시켜, 전력소모를 최소화할 수도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 기지국 장치는 이전 세대의 기지국 장치 대비 좁은 커버리지와 낮은 설치 위치가 요구되는 점을 착안하여, 광을 제공하는 조명모듈 및 온·습도 및 대기 질 정보를 포함한 환경정보 수집을 위한 수집모듈을 포함함으로써, 방범을 강화시킬 수 있을 뿐만 아니라, 비교적 정밀한 환경 정보의 생성이 가능하며, 더욱이 단위 영역 당의 세부적인 대기 질 측정이 가능함에 따라, 오염원의 추적 및 오염 확산에 대한 정보를 빠르게 확인할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 기지국 장치는 조명에 제공되는 전력을 태양광을 통해 생산된 전력을 축전하여 사용함으로써, 조명 제공 대비 전력소모를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 기지국 장치는 외부전력선의 전력상태 감지와 축전부를 통한 공급 전력 전환으로 통신모듈에 지속적인 전력공급이 가능해짐에 따라, 전력 공급 이상 상태에서도 통신망의 유지가 가능한 효과가 있다.
아울러, 본 발명의 실시예에 따른 스몰 셀 기지국 장치는 조도측정부 및 방향조절부의 구성을 통해 태양광을 트래킹(Tracking)하여 태양광에 의한 발전량을 증대시켜 축전부의 축전을 지원할 수 있음에 따라, 전력 공급 이상 상태에서도 통신망 유지 시간을 최대화할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정은 균등물들로 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.
100 : 스몰 셀 기지국 장치
110 : 함체
120 : 조명모듈
130 : 통신모듈
140 : 전원공급모듈
150 : 비상전력모듈
152 : 태양광패널부
154 : 축전부
156 : 방향조절부
158 : 조도측정부
158a : 구조부분
158b : 센서부분
160 : 수집모듈
170 : 제어모듈
172 : 전력상태측정부
174 : 제어부
OL : 외부전력선

Claims (7)

  1. 내부의 수용 공간을 가지며, 지정된 장소에 구비된 기둥 또는 벽면에 설치되는 함체;
    상기 함체의 내측에 구비되며, 5세대(5G) 이동통신 방식으로 통신단말, 서버 및 인접 스몰 셀 기지국 중 적어도 어느 하나와 데이터 통신을 수행하는 통신모듈;
    상기 함체의 내측에 구비되며, 외부전력선에 연결되어 전력을 공급받아 조명모듈 및 상기 통신모듈에 제공하는 전원공급모듈;
    상기 함체의 내측에 구비되며, 축전된 비상전력을 공급하는 비상전력모듈; 및
    상기 통신모듈, 상기 전원공급모듈, 및 상기 비상전력모듈을 제어하며, 상기 외부전력선에서 공급되는 전압 및 전류를 측정하는 제어모듈을 포함하되,
    상기 제어모듈은, 상기 외부전력선에서 공급되는 전압 또는 전류의 측정값이 기 설정된 기준 범위 값을 벗어난 경우에 한하여, 상기 전원공급모듈을 제어하여 상기 외부전력선을 통한 전력 공급을 중단하고, 상기 비상전력모듈을 통한 전력 공급으로 전환하고,
    상기 비상전력모듈은, 상기 함체의 외측에 위치하며, 태양광 집광을 통해 전력을 생산하는 판 형상의 태양광패널부; 상기 함체의 내측에 구비되며, 상기 태양광패널부와 전기적으로 연결되어 상기 태양광패널부로부터 생산된 전력을 축전하며, 축전된 전력을 상기 전원공급모듈에 제공하는 축전부; 상기 태양광패널부의 집광 방향 상에 배치되고, 적어도 둘 이상의 서로 다른 영역에서 조도를 측정하는 조도측정부; 상기 조도측정부로부터 측정된 조도 값에 따라 상기 태양광패널부의 집광 방향을 조절하는 방향조절부를 포함하며,
    상기 조도측정부는, 광원의 입사방향에 따라 음영을 발생시키는 소정의 높이를 가지는 측벽 형상의 구조부분과, 광원의 입사방향에 따라 상기 구조부분에 의해 음영이 발생되는 영역 상에 위치하는 센서부분을 포함하는 적어도 둘 이상의 측정단위체가 상기 태양광패널부의 집광면 방향의 서로 다른 영역 상에 배치되며,
    상기 구조부분은 상기 태양광패널부의 각 모서리영역에 위치하며, 상기 태양광패널부의 집광면에 돌출되어 상기 태양광패널부와 직교를 이루는 구조체 형태로 마련되며, 상기 센서부분은 상기 구조부분의 구조체로 구획된 영역 내측의 하방에 배치되는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 기지국 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어모듈은 기 설정된 주기마다 상기 통신모듈을 통해 상기 함체의 설치위치에 따른 현재시각과 일몰 및 일출시간을 포함하는 시간정보를 상기 서버에 요청하여 수신하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 기지국 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어모듈은 상기 통신모듈을 통해 수신한 시간정보 내의 현재시각이 일출 이후 이면서 일몰 이전이고, 상기 전원공급모듈이 상기 축전부를 통해 전원을 공급받고 있는 경우에 한하여, 상기 방향조절부를 제어하여 상기 태양광패널부의 집광 방향을 조절하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 기지국 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어모듈은 상기 통신모듈을 통해 수신한 시간정보 내의 현재 시간이 일몰 이후 이면서 일출 이전인 경우에 한하여, 상기 축전부에 축전된 전력을 상기 함체의 내측 또는 외측에 구비된 조명모듈에 제공하여 상기 함체의 인접 영역에 광을 제공하는 것을 특징으로 하는 스몰 셀 기지국 장치.
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