KR102164717B1 - LoRa Based Multi-Hop Communication System - Google Patents

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KR102164717B1
KR102164717B1 KR1020190139429A KR20190139429A KR102164717B1 KR 102164717 B1 KR102164717 B1 KR 102164717B1 KR 1020190139429 A KR1020190139429 A KR 1020190139429A KR 20190139429 A KR20190139429 A KR 20190139429A KR 102164717 B1 KR102164717 B1 KR 102164717B1
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KR1020190139429A
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유재구
장민우
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주식회사 한길이에스티
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Abstract

A multi-hop communication system based on long range (LoRa) is disclosed. According to the present invention, the multi-hop communication system based on LoRa comprises: a user terminal for generating destination information and control information; a plurality of controllers; a plurality of control-hops which receives an information frame and analyzes a hop coefficient and control information, controls the operation of the controller according to the control information based on the hop coefficient, or retransmitting the information frame, and consists of a main control-hop and a sub control-hop; and a concentrator for generating the hop coefficient matching the destination information based on connection information including connection map information between the plurality of control-hops, and generating and transmitting the information frame including the hop coefficient and the control information. The concentrator and the plurality of control-hops communicate based on LoRa, the main control-hop communicates directly with the concentrator, and the sub control-hop communicates with the concentrator via the main control-hop or another sub control-hop.

Description

LoRa 기반 다중 홉 통신 시스템{LoRa Based Multi-Hop Communication System}LoRa Based Multi-Hop Communication System

본 발명(Disclosure)은, LoRa 기반 다중 홉 통신 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 유선 통신 방식에서 설치 및 유지 보수의 불편함을 해소할 수 있으며, 무선 통신 방식에서 물리적 거리가 제한되는 문제점을 해결할 수 있는 LoRa 기반 다중 홉 통신 시스템에 관한 것이다.The present invention (Disclosure) relates to a LoRa-based multi-hop communication system, and specifically, it is possible to solve the inconvenience of installation and maintenance in a wired communication method, and to solve the problem of limiting physical distance in a wireless communication method. It relates to a LoRa-based multi-hop communication system.

여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).Here, background technology related to the present invention is provided, and these do not necessarily mean known technology (This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).

Modbus 기반 LoRa 무선 통신 시스템은 고전적인 유선 통신 기반의 Modbus 프로토콜과 저전력 장거리 무선 통신인 LoRa프로토콜을 융합한 통신 방법이다. The Modbus-based LoRa wireless communication system is a communication method that combines the classic wired communication-based Modbus protocol and the low-power long-distance wireless communication LoRa protocol.

프레임 자체가 간단하고 구현이 쉬우면서, 유선 통신의 단점인 설치 및 유지 보수의 문제점을 극복 가능하므로 산업 현장에서의 비교적 장거리 데이터 교환이 용이하다. 또한, DMP(Digital Motor Protector)와 IMPC(Intelligence Motor Protection and Controller) 등 제어기기들의 데이터 수집 및 처리를 위하여 이용된다.While the frame itself is simple and easy to implement, it is possible to overcome the problems of installation and maintenance, which are disadvantages of wired communication, so that data exchange over a relatively long distance in the industrial field is easy. In addition, it is used for data collection and processing of controllers such as Digital Motor Protector (DMP) and Intelligence Motor Protection and Controller (IMPC).

LoRa 무선통신은 기존의 무선통신보다 장거리의 통신 거리를 장점으로 내세우는 프로토콜로써 구현 방식이 복잡하지 않고 비교적 저전력을 사용한 통신 기법이다. 또한 다중센서 기능을 포함하여, 한 개의 노드에 여러 개의 센서를 연결하여 Star Network를 형성하기 용이하다.LoRa wireless communication is a protocol that promotes a long distance communication distance as an advantage over conventional wireless communication, and its implementation method is not complicated and is a communication method using relatively low power. In addition, it is easy to form a star network by connecting several sensors to one node, including the multi-sensor function.

LoRa 통신은 저전력 장거리를 장점으로 내세우는 무선 통신 방식으로, 낮은비용이 특징이다. LoRa communication is a wireless communication method that emphasizes low power and long distance, and is characterized by low cost.

특히 실시간으로 주고받는 데이터보다, 특정 주기(분, 시간단위)의 데이터를 주고받는 IoT기기 및 센서계측 어플리케이션 등의 활용 방안에 특화되어 있다. 또한 기존 Bluetooth, WiFi, ZigBee 등의 통신 모듈을 사용했던 유저라면 무리 없이 활용 가능한 접근성 또한 가지고 있기 때문에, 기술 채택과 사용이 굉장히 용이하다는 장점을 가지고 있다. In particular, it is specialized in ways to use IoT devices and sensor measurement applications that exchange data of specific periods (minutes and hours), rather than data exchanged in real time. In addition, users who have used communication modules such as Bluetooth, WiFi, and ZigBee have the advantage of being very easy to adopt and use technology because they have accessibility that can be used without difficulty.

이러한 이점을 이용하여, 종래에는 전류계측 Monitoring을 LoRa 무선통신을 이용함으로써, 집중기(AP)를 중심으로 무선통신 반경 이내의 제어기들로부터 데이터를 원격으로 전송받고, 원하는 세팅값을 원격으로 전송하여 편의성을 추구하고 있다.Using this advantage, by using LoRa wireless communication for current measurement monitoring in the past, data is remotely transmitted from controllers within a wireless communication radius centered on the concentrator (AP), and the desired setting value is transmitted remotely. Pursuing convenience.

도 1은 종래의 Star Network 방식을 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating a conventional Star Network scheme.

Star Network 방식이란 하나의 집중기(AP, Access Point) 범위 안에 모든 제어기들을 두어, 통신 가능한 범위 내의 제어기들과 무선 통신을 주고받는 네트워크 망을 총칭한다. The Star Network method is a generic term for a network network that puts all controllers within the range of one concentrator (AP, Access Point) and exchanges wireless communication with the controllers within the communication range.

특히 종래의 지능형 모터 보호 계전기에서는 유선 통신인 RS485 통신을 이용한 Modbus 프로토콜 규약에 맞추어서 유선통신만을 사용하거나, 상기에 설명한 Star Network 기반의 1:1 통신만을 사용하여 파라미터를 주고받거나, 계측 자료들을 전달받아왔다.In particular, in the conventional intelligent motor protection relay, only wired communication is used in accordance with the Modbus protocol protocol using RS485 communication, which is a wired communication, or parameters are exchanged or measurement data is transmitted using only the Star Network-based 1:1 communication described above. come.

상술한 바와 같이, 전자식 보호 계전기 또는 각종 제어기에 대한 기존의 무선통신 기법들은, Star-Network 방식으로, 한 개의 Access Point에 여러 개의 하위 노드 즉, 제어기들을 연결하여 1:1방식의 다량 작업으로 Access Point 자체의 제한적인 무선통신 거리 안쪽의 데이터 교환만이 가능하였다. As described above, the existing wireless communication techniques for electronic protection relays or various controllers are in the Star-Network method, and multiple lower nodes, that is, controllers, are connected to one Access Point to access a large amount of work in a 1:1 method. Only data exchange within the limited wireless communication distance of the point itself was possible.

또한 LoRa 프로토콜은 저전력 기반의 무선통신 프로토콜이므로, 산업 현장에서의 다량의 차폐막, 통신환경에서의 다량의 노이즈에 취약한 모습을 보이므로, 이론적인 본래의 통신거리를 굉장히 제한적으로만 이용이 가능하다. In addition, since the LoRa protocol is a low-power-based wireless communication protocol, it is vulnerable to a large amount of shielding film in industrial sites and a large amount of noise in a communication environment, so that the theoretical original communication distance can be used only very limitedly.

이 때문에 실질적인 넓은 산업현장 전체를 커버하기가 힘들고 노이즈나 차폐 같은 무선 통신 방해 요소에 쉽게 영향을 받는 문제점이 있다. For this reason, it is difficult to cover the entire practical wide industrial site, and there is a problem that it is easily affected by radio communication interference elements such as noise or shielding.

이를 해결하기 위하여 각각의 특정 포인트마다 Access Point 디바이스를 두어 임시로 문제해결이 가능하지만, 비용적인 측면과 통신의 효율성이 대단히 떨어진다.In order to solve this problem, it is possible to temporarily solve the problem by placing an Access Point device for each specific point, but the cost aspect and communication efficiency are very low.

이러한 문제를 해결하기 위해, 기존의 유선 통신 방식에서의 설치 및 유지 보수의 불편함을 해소할 수 있으며, LoRa 기반의 무선 통신 방식에서 발생하는 물리적 거리제한 문제를 해결할 수 있는 전자식 보호 계전기 또는 제어기 등 산업 현장에서 제어기를 제어하기 위한 새로운 통신 시스템의 개발이 시급한 실정이다.To solve these problems, it is possible to solve the inconvenience of installation and maintenance in the existing wired communication method, and an electronic protection relay or controller that can solve the physical distance limitation problem that occurs in the LoRa-based wireless communication method. The development of a new communication system for controlling the controller in the industrial field is urgent.

1. 한국공개특허공보 제10-2008-0042675호1. Korean Patent Application Publication No. 10-2008-0042675

본 발명(Disclosure)은, 하드웨어의 설치가 간편하며, 단순하면서도 여러대의 지능형 모터 보호 계전기 또는 제어기와 동시에 통신할 수 있고, 저 전력으로도 넓은 범위에서 사용할 수 있는 LoRa 기반 다중 홉 통신 시스템의 제공을 일 목적으로 한다.The present invention (Disclosure) provides a LoRa-based multi-hop communication system that is simple to install hardware, can communicate with multiple intelligent motor protection relays or controllers at the same time, and can be used in a wide range even with low power. It is for work purposes.

여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).Here, a summary of the present invention is provided, and this section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).

상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 LoRa 기반 다중 홉 통신 시스템은, 목적지정보 및 제어정보를 생성하는 유저단말기; 복수의 제어기; 상기 정보프레임을 수신하여 홉계수 및 제어정보를 분석하고, 상기 홉계수를 기반으로하여 상기 제어정보에 따라 상기 제어기의 작동을 제어하거나, 상기 정보프레임을 재전송하고, 메인 제어-홉 및 서브 제어-홉 로 구성되는 복수의 제어-홉; 및 상기 복수의 제어-홉 상호간의 연결 맵 정보를 포함하는 제어-홉 연결정보를 기반으로하여 상기 목적지정보에 매칭하는 홉계수를 생성하고, 상기 홉계수와 상기 제어정보를 포함하는 상기 정보프레임을 생성하여 송신하는 집중기;를 포함하고, 상기 집중기와 상기 복수의 제어-홉은 LoRa 기반으로 통신하며, 상기 메인 제어-홉은 상기 집중기와 직접 통신하고, 상기 서브 제어-홉은 상기 메인 제어-홉 또는 또 다른 상기 서브 제어-홉을 매개로하여 상기 집중기와 통신한다.In order to solve the above problems, a LoRa-based multi-hop communication system according to one of the various aspects describing the present invention includes a user terminal for generating destination information and control information; A plurality of controllers; Receives the information frame, analyzes the hop coefficient and control information, controls the operation of the controller according to the control information based on the hop coefficient, or retransmits the information frame, and performs main control-hop and sub control- A plurality of control-hops consisting of hops; And generating a hop coefficient matching the destination information based on control-hop connection information including connection map information between the plurality of control-hops, and generating the information frame including the hop coefficient and the control information. A concentrator for generating and transmitting; wherein the concentrator and the plurality of control-hops communicate based on LoRa, and the main control-hop communicates directly with the concentrator, and the sub-control-hop is the main control- It communicates with the concentrator via a hop or another sub-control-hop.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 LoRa 기반 다중 홉 통신 시스템에서, 상기 유저단말기는, 검색메시지를 생성하고, 상기 집중기는, 상기 검색메시지를 수신하여 브로드캐스팅하고 확인메시지를 수신하는 집중기-송수신부와, 상기 목적지정보 및 상기 확인메시지를 기반으로하여 상기 홉 연결정보를 생성하는 집중기-MCU(Micro Control Unit) 및 상기 홉 연결정보가 저장되는 집중기-메모리를 포함하며, 상기 복수의 제어-홉은, LoRa 통신유닛을 포함하고, 상기 메인 제어-홉의 상기 LoRa 통신유닛은, 상기 집중기으로부터 상기 검색메시지를 수신하고 상기 검색메시지에 대응하는 확인정보를 생성하며, 상기 서브 제어-홉으로 상기 검색메시지를 브로드캐스팅하고 상기 서브 제어-홉의 확인정보를 수신하여 자신이 생성한 상기 확인정보와 병합하여 상기 확인메시지를 생성하며, 상기 확인메시지를 송신하고, 상기 서브 제어-홉의 상기 LoRa 통신유닛은, 상기 메인 제어-홉이 브로드케스팅하는 상기 검색메시지를 수신하여 상기 확인정보를 생성하며, 상기 확인정보를 송신할 수 있다.In the LoRa-based multi-hop communication system according to an aspect of the present invention, the user terminal generates a search message, and the concentrator receives the search message, broadcasts it, and receives a confirmation message. A transmitter/receiver unit, a concentrator-MCU (Micro Control Unit) for generating the hop connection information based on the destination information and the confirmation message, and a concentrator-memory storing the hop connection information, and the plurality of The control-hop includes a LoRa communication unit, and the LoRa communication unit of the main control-hop receives the search message from the concentrator and generates confirmation information corresponding to the search message, and the sub-control- Broadcasting the search message to a hop, receiving confirmation information of the sub-control-hop, merging it with the confirmation information generated by itself to generate the confirmation message, transmitting the confirmation message, and The LoRa communication unit may receive the search message broadcasted by the main control-hop, generate the confirmation information, and transmit the confirmation information.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 LoRa 기반 다중 홉 통신 시스템에서, 상기 LoRa 통신유닛은, 상기 검색메시지를 분석하여 상기 확인정보 및 상기 확인메시지를 생성하는 LoRa MCU; 상기 정보프레임과 상기 검색메시지와 상기 확인정보 및 상기 확인메시지를 포함하는 LoRa정보를 송수신하는 LoRa 송수신부; 및 상기 LoRa 송수신부에서 수신된 상기 LoRa 정보가 임시 저장되는 LoRa수신 버퍼 및 상기 LoRa 송수신부를 통하여 송신되는 상기 LoRa 정보가 임시 저장되는 LoRa송신 버퍼;를 포함할 수 있다. In the LoRa-based multi-hop communication system according to an aspect of the present invention, the LoRa communication unit includes: a LoRa MCU that analyzes the search message to generate the confirmation information and the confirmation message; A LoRa transceiver for transmitting and receiving LoRa information including the information frame, the search message, the confirmation information, and the confirmation message; And a LoRa receiving buffer temporarily storing the LoRa information received by the LoRa transmitting and receiving unit, and a LoRa transmitting buffer temporarily storing the LoRa information transmitted through the LoRa transmitting and receiving unit.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 LoRa 기반 다중 홉 통신 시스템에서, 상기 검색메시지는, 상기 복수의 제어기 맥 어드레스(MAC Address) 목록을 포함하고, 상기 LoRa MCU는, 상기 맥 어드레스 목록중 어느 하나가 자신의 상기 맥 어드레스와 일치하는지 여부에 따라 상기 확인정보를 생성할 수 있다.In the LoRa-based multi-hop communication system according to an aspect of the present invention, the search message includes a list of the plurality of controller MAC addresses, and the LoRa MCU includes any one of the MAC address lists. The confirmation information may be generated according to whether or not the MAC address matches its own MAC address.

본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 LoRa 기반 다중 홉 통신 시스템에서, 상기 제어-홉은, 제어유닛을 더 포함하고, 상기 제어유닛은, 상기 제어정보에 따라 상기 제어기를 제어하는 제어 MCU와, 상기 제어 MCU가 상기 제어기를 제어하는 과정에서 생성되는 정보를 저장하는 제어기 메모리를 포함할 수 있다.In the LoRa-based multi-hop communication system according to an aspect of the present invention, the control-hop further includes a control unit, and the control unit includes a control MCU that controls the controller according to the control information, The control MCU may include a controller memory for storing information generated in the process of controlling the controller.

본 발명에 따르면, 다중 홉(multi Hop) 무선 방식을 이용함으로써, 일반적인 Star Network 기반의 단일 홉(Single Hop) 통신에서 발생하는 송수신 거리 제한의 문제점을 해결할 수 있다.According to the present invention, by using a multi-hop radio scheme, it is possible to solve the problem of transmission/reception distance limitation occurring in a general Star Network-based single hop communication.

본 발명에 따르면, 프레임에 홉계수를 추가함으로써, 적어도 하나 이상의 특정한 제어기를 선택적 동시에 제어할 수 있다.According to the present invention, by adding a hop coefficient to a frame, it is possible to selectively and simultaneously control at least one or more specific controllers.

도 1은 종래의 Star Network 방식을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템의 일 실시형태를 설명하는 도면.
도 3은 제어-홉 연결정보를 설명하는 도면.
도 4는 정보 프레임의 구조를 설명하는 도면.
도 5는 본 실시형태에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템에서 제어-홉의 구성을 설명하는 도면.
도 6은 본 발명에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템의 다른 일 실시형태에서 제어-홉 연결정보 생성 과정을 설명하는 도면.
도 7은 제어-홉 연결정보의 또 다른 형태를 설명하는 도면.
1 is a diagram illustrating a conventional Star Network scheme.
2 is a diagram for explaining an embodiment of a multi-hop communication system based on LoRa according to the present invention.
3 is a diagram for describing control-hop connection information.
Fig. 4 is a diagram for explaining the structure of an information frame.
5 is a diagram for explaining the configuration of a control-hop in the LoRa-based multi-hop communication system according to the present embodiment.
6 is a diagram illustrating a process of generating control-hop connection information in another embodiment of the LoRa-based multi-hop communication system according to the present invention.
7 is a view for explaining another form of control-hop connection information.

이하, 본 발명에 따른 LoRa 기반 다중 홉 통신 시스템을 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of implementing the LoRa-based multi-hop communication system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다. However, the intrinsic technical idea of the present invention cannot be said to be limited by the embodiments to be described below, and the intrinsic technical idea of the present invention is given below by a person skilled in the art. It turns out to cover the range that can be easily proposed by a method of substitution or change of the embodiment described in FIG.

또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다. In addition, since the terms used below are selected for convenience of description, in grasping the intrinsic technical idea of the present invention, it is not limited to the dictionary meaning and is appropriately interpreted as a meaning consistent with the technical idea of the present invention. Should be.

도 2는 본 발명에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템의 일 실시형태를 설명하는 도면이다.2 is a diagram illustrating an embodiment of a multi-hop communication system based on LoRa according to the present invention.

도 3은 제어-홉 연결정보를 설명하는 도면이며, 도 4는 정보 프레임의 구조를 설명하는 도면이다. 3 is a diagram illustrating control-hop connection information, and FIG. 4 is a diagram illustrating a structure of an information frame.

또한, 도 5는 본 실시형태에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템에서 제어-홉의 구성을 설명하는 도면이다.5 is a diagram for explaining the configuration of a control-hop in the LoRa-based multi-hop communication system according to the present embodiment.

도 2에 따르면, 본 실시형태에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템은, 유저단말기(100), 제어기(200), 제어-홉(300) 및, 집중기(400)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the LoRa-based multi-hop communication system according to the present embodiment includes a user terminal 100, a controller 200, a control-hop 300, and a concentrator 400.

유저단말기(100)는, 목적지정보 및 제어정보를 생성한다.The user terminal 100 generates destination information and control information.

제어기(200)는, 유저가 원격으로 작동을 제어하며, 특정한 공간에 복수개가 배치될 수 있으며, 서로 독립적으로 작동될 수 있다.The controller 200 controls operation remotely by a user, and a plurality of controllers 200 may be disposed in a specific space, and may be operated independently of each other.

제어-홉(300)은, 정보프레임을 수신하여 홉계수 및 제어정보를 분석하고, 홉계수를 기반으로하여 제어정보에 따라 제어기(200)의 작동을 제어하거나, 정보프레임을 재전송한다.The control-hop 300 receives the information frame, analyzes the hop coefficient and control information, and controls the operation of the controller 200 according to the control information based on the hop coefficient, or retransmits the information frame.

또한 제어-홉(300)은, 메인 제어-홉(300) 및 서브 제어-홉(300)으로 구성된다.In addition, the control-hop 300 is composed of a main control-hop 300 and a sub-control-hop 300.

메인 제어-홉(제어-홉 10, 30)은 집중기(400)과 직접 통신하고, 서브 제어-홉(제어-홉 11, 31, 32)은 메인 제어-홉 또는 또 다른 서브 제어-홉을 매개로하여 집중기(400)와 통신한다.The main control-hop (control-hop 10, 30) communicates directly with the concentrator 400, and the sub-control-hop (control-hop 11, 31, 32) communicates with the main control-hop or another sub-control-hop. It communicates with the concentrator 400 through the medium.

집중기(AP, Access Point, 400)는, 제어-홉 연결정보를 기반으로하여 목적지정보에 매칭하는 홉계수를 생성하고, 홉계수와 제어정보를 포함하는 정보프레임을 생성하여 송신한다.The concentrator (AP, Access Point, 400) generates a hop coefficient matching destination information based on the control-hop connection information, and generates and transmits an information frame including the hop coefficient and control information.

제어-홉 연결정보는, 집중기(400) 및 복수의 제어-홉(300) 상호간의 연결 맵 정보를 포함한다.The control-hop connection information includes connection map information between the concentrator 400 and the plurality of control-hops 300.

본 실시형태에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템은, 집중기(400)과 복수의 제어-홉(300)은 LoRa 기반으로 통신한다.In the LoRa-based multi-hop communication system according to the present embodiment, the concentrator 400 and the plurality of control-hops 300 communicate based on LoRa.

도 2를 참조하면 본 발명에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템에서, 집중기(400)로부터 원거리에 배치되어 무선 통신이 불가능한 제어-홉 11이 집중기(400)와 직접 통신하는 제어-홉 10과 통신한다. Referring to FIG. 2, in the LoRa-based multi-hop communication system according to the present invention, a control-hop 11 in which wireless communication is impossible because it is located at a distance from the concentrator 400 directly communicates with the concentrator 400. Communicate with

이때, 제어-홉 10은 메인 제어-홉이며, 제어-홉 11은, 서브 제어-홉이다.Here, the control-hop 10 is the main control-hop, and the control-hop 11 is the sub-control-hop.

목적지정보는, 메인 제어-홉 또는 서브 제어-홉중 어느 하나에 연결된 제어기(200)를 목적지로 하는지, 또는 메인 제어-홉과 서브 제어-홉에 연결된 제어기(200) 모두를 목적지로 하는 지에 대한 정보를 포함한다.The destination information is information on whether the controller 200 connected to either the main control-hop or the sub-control-hop is the destination, or the controller 200 connected to the main control-hop and the sub-control-hop is the destination. Includes.

홉계수는, 이러한 목적지정보가 미리 약속된 수치 정보로 변환된 것이다. The hop coefficient is obtained by converting such destination information into predetermined numerical information.

메인 제어-홉과 서브 제어-홉의 개수가 각각 1개씩일 경우를 가정하여 홉계수와 목적지정보를 설명하면 다음과 같다.Assuming that the number of main control-hop and sub-control-hop is one, the hop coefficient and destination information will be described as follows.

목적지정보에 포함된 목적지가 메인 제어-홉으로 단일 목적지이면 홉계수는 1이 될 수 있다. 목적지정보에 포함된 목적지가 서브 제어-홉으로 단일 목적지이면 홉계수는 2이 될 수 있다.If the destination included in the destination information is a single destination as the main control-hop, the hop coefficient may be 1. If the destination included in the destination information is a single destination as a sub-control-hop, the hop coefficient may be 2.

반면에, 목적지정보에 포함된 목적지가 메인 제어-홉 및 서브 제어-홉을 모두 포함하는 복수 목적지이면 홉계수는 3이 될 수 있다. On the other hand, if the destination included in the destination information is a plurality of destinations including both the main control-hop and the sub-control-hop, the hop coefficient may be 3.

하나의 메인 제어-홉에 2개 이상의 서브 제어-홉이 형성되면, 홉계수의 수치는 서브 제어-홉의 개수에 따라 증가할 수 있다. When two or more sub-control-hops are formed in one main control-hop, the value of the hop coefficient may increase according to the number of sub-control-hops.

도 3을 참조하여 메인 제어-홉, 서브 제어-홉 및 제어-홉 연결정보를 설명하고자 한다. The main control-hop, sub-control-hop, and control-hop connection information will be described with reference to FIG. 3.

도 3에서 확인할 수 있듯이, 각각의 집중기(AP)의 무선 통신 반경의 외부에 배치된 제어-홉은, 또 다른 제어-홉을 매개로 집중기와 통신할 수 있다.As can be seen in FIG. 3, a control-hop disposed outside the radio communication radius of each concentrator AP may communicate with the concentrator via another control-hop.

제어-홉 10, 20, 30, 40 각각은 집중기(AP)와 직접 통신한다. Control-hops 10, 20, 30 and 40 each communicate directly with the concentrator (AP).

집중기(AP)로 부터 원거리에 배치되어 무선 통신 반경을 벗어난 제어-홉 11, 21, 31, 41은 각각의 집중기(AP)와 무선통신이 어렵다. Control-hops 11, 21, 31, and 41 that are located at a distance from the concentrator (AP) and out of the radio communication radius are difficult to communicate with each concentrator (AP).

그러나, 제어-홉 11, 21, 31, 41은 상대적으로 제어-홉 10, 20, 30, 40과 무선통신이 가능한 근거리에 위치한다.However, the control-hops 11, 21, 31, and 41 are located relatively close to the control-hops 10, 20, 30, and 40 in which wireless communication is possible.

따라서, 제어-홉 11, 21, 31, 41이 제어-홉 10, 20, 30, 40과 각각 중계 연결되어 통신한다. 제어-홉 10, 20, 30, 40은 제어-홉 11, 21, 31, 41과 집중기(AP) 사이의 중계기 역할을 수행한다. Accordingly, control-hops 11, 21, 31, and 41 are relay-connected to control-hops 10, 20, 30, and 40, respectively, to communicate. Control-hops 10, 20, 30, and 40 serve as repeaters between control-hops 11, 21, 31, and 41 and the concentrator (AP).

제어-홉 10, 20, 30, 40은 메인 제어-홉이며, 제어-홉 11, 21, 31, 41은, 서브 제어-홉이다.Control-hops 10, 20, 30, 40 are the main control-hops, and control-hops 11, 21, 31, and 41 are sub-control-hops.

제어-홉 연결정보는 도 3과 같이, 집중기(AP)와 제어-홉(300), 그리고 메인 제어-홉과 서브 제어-홉의 연결 상태를 맵 형태로 포함한다. As shown in FIG. 3, the control-hop connection information includes the connection status of the concentrator (AP), the control-hop 300, and the main control-hop and the sub-control-hop in the form of a map.

따라서 도 2 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템은, 집중기(AP, 400)에서 통신이 가능한 물리적 거리의 제한을 해소할 수 있다. Accordingly, referring to FIGS. 2 to 3, the LoRa-based multi-hop communication system according to the present invention can solve the limitation of the physical distance at which the concentrator (AP) 400 can communicate.

또한, 도 4를 참조하면 정보프레임은 그 전단에 홉계수를 포함하고 있다. Further, referring to FIG. 4, the information frame includes a hop coefficient in its front end.

홉계수를 이용함으로써, 메인 제어-홉과 서브 제어-홉을 연결 단계 별로 제어할 수 있다. By using the hop coefficient, the main control-hop and the sub-control-hop can be controlled for each connection step.

또한, 홉계수에 제어-홉 또는 제어기의 주소, 예를 들면 맥 어드레스(Mac Address)를 더 포함하게 되면, 하나의 메인 제어-홉에 연결된 단일 또는 다수의 서브 제어-홉에 연결된 제어기를 특정하여 제어할 수 있다.In addition, if the hop count further includes the address of a control-hop or controller, for example, a Mac address, a controller connected to a single or multiple sub-control-hops connected to one main control-hop is specified. Can be controlled.

즉, 홉계수와 제어기 또는 제어-홉의 맥 어드레스가 2차원 좌표로 사용되어, 특정 제어기를 제어할 수 있다.That is, the hop coefficient and the MAC address of the controller or control-hop are used as two-dimensional coordinates, so that a specific controller can be controlled.

도 5는, 본 발명에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템에서, 제어-홉의 구성을 설명하는 도면이다.5 is a diagram illustrating a configuration of a control-hop in a multi-hop communication system based on LoRa according to the present invention.

도 5를 참조하면, 제어-홉(300)은 각각 LoRa 통신 유닛(310) 및 제어유닛(320)을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 5, the control-hop 300 may include a LoRa communication unit 310 and a control unit 320, respectively.

LoRa 통신유닛(310)은 집중기(400)와 통신하여 정보 프레임을 수신하거나 또 다른 제어-홉(300)으로 재 전송한다.The LoRa communication unit 310 communicates with the concentrator 400 to receive an information frame or retransmit it to another control-hop 300.

제어유닛(320)은 제어기(200)의 작동을 제어한다.The control unit 320 controls the operation of the controller 200.

상술한 메인 제어-홉과 서브 제어-홉의 구성은 도 5와 같이 동일하다. The configurations of the above-described main control-hop and sub-control-hop are the same as shown in FIG. 5.

본 발명에 따른 제어-홉(300)은, 제어기(200)를 제어하는 종래의 제어유닛(320)에, LoRa 방식으로 집중기와 무선 통신하는 LoRa 통신유닛(310)이 병합된 구조이다.The control-hop 300 according to the present invention has a structure in which a conventional control unit 320 for controlling the controller 200 is combined with a LoRa communication unit 310 for wireless communication with a concentrator in a LoRa method.

한편, 본 발명에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템의 다른 실시형태에서, 제어기(200)는, 지능형 모터 보호 계전기일 수 있다.Meanwhile, in another embodiment of the LoRa-based multi-hop communication system according to the present invention, the controller 200 may be an intelligent motor protection relay.

또한 제어유닛은, 제어정보에 따라 상기 제어기를 제어하는 제어 MCU와, 제어 MCU가 제어기를 제어하는 과정에서 생성되는 정보를 저장하는 제어 메모리를 포함할 수 있다.In addition, the control unit may include a control MCU that controls the controller according to the control information, and a control memory that stores information generated in the process of the control MCU controlling the controller.

도 6은, 본 발명에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템의 다른 일 실시형태에서 제어-홉 연결정보 생성 과정을 설명하는 도면이다. 6 is a diagram illustrating a process of generating control-hop connection information in another embodiment of the LoRa-based multi-hop communication system according to the present invention.

도 6을 참조하면, 본 실시형태에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템에서 유저단말기(100)는, 검색메시지를 생성하여 집중기(400)로 전송한다.Referring to FIG. 6, in the LoRa-based multi-hop communication system according to the present embodiment, the user terminal 100 generates a search message and transmits it to the concentrator 400.

집중기(400)는, 집중기-송수신부와, 집중기-MCU 및 집중기-메모리를 포함한다. The concentrator 400 includes a concentrator-transmitting/receiving unit, a concentrator-MCU, and a concentrator-memory.

집중기-송수신부는, 검색메시지를 수신하여 브로드캐스팅하고 확인메시지를 수신한다. 집중기-MCU(Micro Control Unit)는, 목적지정보 및 확인메시지를 기반으로하여 제어-홉 연결정보를 생성한다. 집중기-메모리는, 제어-홉 연결정보가 저장된다. The concentrator-transmitting/receiving unit receives and broadcasts a search message and receives a confirmation message. The concentrator-MCU (Micro Control Unit) generates control-hop connection information based on the destination information and the confirmation message. The concentrator-memory stores control-hop connection information.

본 실시형태에 따르면 메인 제어-홉인 제어-홉 10은의 LoRa 통신유닛(310)은, 집중기(400)로부터 검색메시지를 직접 수신하고 검색메시지에 대응하는 확인정보를 생성한다. 또한 제어-홉 10은, 서브 제어-홉(300)으로 검색메시지를 다시 브로드캐스팅하고 서브 제어-홉(300)의 확인정보를 수신한다. According to the present embodiment, the LoRa communication unit 310 of the main control-hop-in control-hop 10 directly receives a search message from the concentrator 400 and generates confirmation information corresponding to the search message. In addition, the control-hop 10 broadcasts a search message to the sub-control-hop 300 again and receives confirmation information of the sub-control-hop 300.

또한 메인 제어-홉, 제어-홉 10의 LoRa 통신유닛은, 자신이 생성한 확인정보와 자신과 서브 제어-홉(300)으로부터 수신한 또 다른 확인정보를 병합하여 확인메시지를 생성하며, 이를 집중기(400)로 송신한다.In addition, the LoRa communication unit of the main control-hop and control-hop 10 generates a confirmation message by merging the confirmation information generated by itself and another confirmation information received from the sub-control-hop 300, and concentrates this. It transmits to the machine 400.

서브 제어-홉(300)의 LoRa 통신유닛은, 메인 제어-홉인 제어-홉 10이 브로드케스팅한 검색메시지를 수신하여 확인정보를 생성하며, 메인 제어-홉으로 송신한다.The LoRa communication unit of the sub-control-hop 300 receives the search message broadcasted by the main control-hop-in control-hop 10, generates confirmation information, and transmits it to the main control-hop.

본 실시형태에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템은, 집중기(400),메인 제어-홉(제어-홉10), 서브 제어-홉(제어-홉11)의 연결형태에 대한 정보를 수집하여 제어-홉 연결정보를 생성한다. The LoRa-based multi-hop communication system according to the present embodiment collects information on the connection type of the concentrator 400, the main control-hop (control-hop 10), and the sub-control-hop (control-hop 11). Create control-hop connection information.

제어-홉 및 그에 연결된 제어기가 배치된 실제 현장에서는, 작업자 또는 관리자가 메인 제어-홉과 서브 제어-홉의 연결을 하나하나 직접 규정하기 어렵다. 제어기의 수가 많을 수 있으며, 현장에서의 무선 통신 장애요소, 즉, EMI 및 이를 차폐하기 위한 각종 장치들이 산재해 있을 수 있기 때문이다.In an actual field in which a control-hop and a controller connected thereto are arranged, it is difficult for an operator or an administrator to directly define the connection between the main control-hop and the sub-control-hop. This is because the number of controllers may be large, and wireless communication obstacles in the field, that is, EMI and various devices for shielding them, may be scattered.

본 실시형태에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템은, 검색메시지를 브로드캐스팅하여 모든 제어-홉으로부터 수신된 확인정보를 수신하여, 해당 시점에서의 제어-홉 연결정보를 자동으로 생성한다. The LoRa-based multi-hop communication system according to the present embodiment receives confirmation information received from all control-hops by broadcasting a search message, and automatically generates control-hop connection information at the time point.

이렇게 형성된 제어-홉 연결정보는, 제어-홉 또는 제어기 각각의 고유번호를 이용할 수 있다.The control-hop connection information formed in this way may use a control-hop or a unique number of each controller.

고유번호는 바람직하게는 맥 어드레스(Mac Address)일 수 있다.The unique number may preferably be a Mac address.

이에 따라 유저단말기를 이용하는 유저는, 제어기의 고유번호만으로 목적지 정보를 생성함으로써, 원하는 제어기를 자유로이 제어할 수 있다.Accordingly, a user using a user terminal can freely control a desired controller by generating destination information only with the controller's unique number.

또한 본 실시형태에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템에서, LoRa 통신유닛은, LoRa MCU, LoRA송수신부, LoRa수신 버퍼 및 LoRa송신 버퍼를 포함한다. In addition, in the LoRa-based multi-hop communication system according to the present embodiment, the LoRa communication unit includes a LoRa MCU, a LoRA transmitting and receiving unit, a LoRa receiving buffer, and a LoRa transmitting buffer.

Lora MCU는 검색메시지를 분석하여 확인정보 및 확인메시지를 생성한다.Lora MCU analyzes the search message and generates confirmation information and confirmation message.

LoRa 송수신부는, 정보프레임과 검색메시지와 확인정보 및 확인메시지를 포함하는 LoRa정보를 송수신한다.The LoRa transceiver unit transmits and receives LoRa information including an information frame, a search message, confirmation information, and confirmation message.

LoRa수신 버퍼는, LoRa 송수신부에서 수신된 LoRa정보가 임시 저장되며, LoRa송신 버퍼는, LoRa 송수신부를 통하여 송신되는 LoRa 정보가 임시 저장된다.The LoRa receiving buffer temporarily stores LoRa information received by the LoRa transceiver, and the LoRa transmitting buffer temporarily stores LoRa information transmitted through the LoRa transceiver.

상술한 바와 같이 제어-홉 연결정보가 생성되면, 각각의 제어-홉의 LoRa 통신 유닛은 자신을 메인 제어-홉 또는 서브 제어-홉으로 셋팅될 수 있다.When the control-hop connection information is generated as described above, the LoRa communication unit of each control-hop may set itself as a main control-hop or a sub-control-hop.

또한, 각각의 확인정보에, LoRa 통신유닛의 기기 주소를 포함하고, 1회 생성된 검색메시제에 대한 확인정보를 1회생성하고 나면, 재차 확인정보를 생성하지 않을 수 있다. In addition, after the device address of the LoRa communication unit is included in each of the confirmation information, and confirmation information for a search message generated once is generated once, the confirmation information may not be generated again.

이에 따라, 하나의 서브 제어-홉에 복수의 메인 제어-홉으로 부터 검색메시지가 중복하여 수신될 경우에, 무선 통신상의 유효거리가 최단거리에 배치된 메인 제어-홉과 연결될 수 있다.Accordingly, when a search message from a plurality of main control-hops is repeatedly received in one sub-control-hop, the effective distance in wireless communication can be connected to the main control-hop arranged at the shortest distance.

검색메시지는, 복수의 제어기 맥 어드레스(MAC Address) 목록을 포함하고, LoRa MCU는 맥 어드레스 목록중 어느 하나가 자신의 맥 어드레스와 일치하는지 여부에 따라 확인정보를 생성할 수 있다.The search message includes a list of a plurality of controller MAC addresses, and the LoRa MCU may generate confirmation information according to whether any one of the MAC address lists matches its own MAC address.

또한 도 6을 참조하면, 제어-홉(300)은 내부에 타이머를 구비할 수 있다.Also, referring to FIG. 6, the control-hop 300 may have a timer therein.

타이머는, LoRa 송수신부를 통하여 송수신되는 모든 정보의 송수신 시간을 측정하고, LoRa MCU는 이를 기반으로하여 통신 에러 판정 여부를 결정한다.The timer measures the transmission/reception time of all information transmitted/received through the LoRa transceiver, and the LoRa MCU determines whether or not to determine a communication error based on this.

예를 들어 어떤 송신정보가 송신된 후, 그에 대응하는 수신정보가 수신되지 않으면, 특정한 시간이 경과후 해당 송신정보를 재 전송한다. 재 전송 회수가 특정 회수를 초과하면, 해당 통신선로는 통신 에러로 판정한다.For example, after a certain transmission information is transmitted, if the corresponding reception information is not received, the transmission information is retransmitted after a certain period of time. If the number of retransmissions exceeds the specified number, the communication line is determined as a communication error.

통신 에러로 판정되면, 해당 통신 선로로부터의 수신정보는 더 이상 기다리지 않는다.If it is determined as a communication error, the reception information from the corresponding communication line is no longer waiting.

본 발명에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템에서, 타이머를 이용한 통신 에러 판정은 크게 두 가지로 기능한다.In the LoRa-based multi-hop communication system according to the present invention, communication error determination using a timer mainly functions in two ways.

첫째, 송수신 품질 평가 이다.First, it is the transmission and reception quality evaluation.

집중기와 제어-홉, 제어-홉과 제어-홉 상호간의 모든 통신은 상술한 방법으로 통신 에러를 판정한다.All communications between the concentrator and the control-hop, and the control-hop and the control-hop are determined for communication errors in the manner described above.

통신 에러 판정을 하지 않으면, 불완전한 통신을 무한 반복하거나, 통신이 불가능하여 수신정보가 수신되지 않는데도 무한한 시간동안 수신정보가 수신되는 것을 대기하는 문제가 발생할 수 있다.If the communication error determination is not made, incomplete communication may be repeated infinitely, or a problem may arise that waits for receiving information to be received for an infinite amount of time even though communication is impossible and the received information is not received.

둘째, 통신 에러 판정이 발생하면, 상술한 검색 메시지를 재 발송하여, 제어-홉 연결정보를 재 설정한다. Second, when a communication error determination occurs, the above-described search message is retransmitted to reset the control-hop connection information.

이미 완성된 제어-홉 연결정보에서 특정 통신선로에 통신 에러가 판정되면, 제어-홉 연결정보중 해당 통신선로는 사용할 수 없음을 의미한다.If a communication error is determined in a specific communication line from the already completed control-hop connection information, it means that the corresponding communication line among the control-hop connection information cannot be used.

상술한 바와 같이, 제어기가 사용되는 현장에서는, 다양한 무선 통신 품질 저해 요소가 실시간으로 변할 수 있다.As described above, in a field in which a controller is used, various elements that impede the quality of wireless communication may change in real time.

최초 제어-홉 연결정보가 생성될 때, 정상적인 통신이 가능하더라도, 시간이 경과함에 따라, 무선 통신 품질 저해 요소의 강도 및 범위가 바뀜에 따라서, 제어-홉 연결 정보를 재 설정해야할 필요가 있다.When the initial control-hop connection information is generated, even if normal communication is possible, it is necessary to reset the control-hop connection information as the strength and range of the radio communication quality impairing factor changes over time.

그러나 제어-홉 연결정보를 갱신하는 제어-홉 연결정보 갱신은, 특정한 시간을 주기로 반복되는 것은, 현장에서의 작업성을 저해하는 요소가 된다.However, the control-hop connection information update, which updates the control-hop connection information, is a factor that hinders workability in the field if it is repeated at a specific time period.

이에 따라 본 발명에 따른 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템에서, 타이머를 이용한 통신 에러 판정을, 제어-홉 연결정보를 갱신하기 위한 필요 요소중에 하나로 사용한다.Accordingly, in the LoRa-based multi-hop communication system according to the present invention, communication error determination using a timer is used as one of the necessary elements for updating the control-hop connection information.

즉, 설정된 제어-홉 연결정보를 이용하여 현장에서의 작업을 진행하는 과정에서, 통신 에러 판정이 발생하면, 제어-홉 연결정보를 갱신한다.That is, when a communication error determination occurs in the process of performing work in the field using the set control-hop connection information, the control-hop connection information is updated.

통신 에러가 판정된 통신선로를 대체할 수 있는 통신선로가 새로 검색될 수 있기 때문이다. This is because a communication line capable of replacing the communication line for which the communication error has been determined can be newly searched.

도 7은 제어-홉 연결정보의 또 다른 형태를 설명하는 도면이다.7 is a diagram illustrating another form of control-hop connection information.

도 7에 따르면 집중기의 무선통신 반경을 벗어나는 제어-홉은 서브 제어-홉으로 메인 제어-홉을 통하여 간접적으로 집중기와 통신한다.According to FIG. 7, a control-hop outside the wireless communication radius of the concentrator communicates with the concentrator indirectly through the main control-hop as a sub-control-hop.

이때 서브 제어-홉중 일부는, 물리적 거리가 최단거리에 배치된 집중기(AP)가 아닌, 원거리에 있는 집중기(AP)에 연결될 수 있다.In this case, some of the sub-control-hops may be connected to a concentrator AP located at a distance, not a concentrator AP having a physical distance disposed at the shortest distance.

예를 들어 제어홉 41은, 집중기 4가 가장 인근에 배치된 집중기 이다.Control hop 41, for example, is a concentrator with concentrator 4 arranged in the nearest vicinity.

그러나 집중기 3에 연결된 제어-홉 32를 통한 외부 중계 연결 경로로 집중기3에 연결될 수 있다.However, it can be connected to concentrator 3 through an external relay connection path through control-hop 32 connected to concentrator 3.

제어-홉41이 제어-홉40을 통하여 집중기 4에 연결될 수 있으나, 제어-홉32와의 통신거리가 짧다. 따라서, 제어-홉 41은 물리적으로는 집중기 4에 인접하나, 무선통신 경로를 감안하면 집중기 3에 귀속되는 서브 제어-홉으로 구성될 수 있다.Control-hop 41 can be connected to concentrator 4 through control-hop 40, but the communication distance with control-hop 32 is short. Accordingly, the control-hop 41 is physically adjacent to the concentrator 4, but may be configured as a sub-control-hop belonging to the concentrator 3 in consideration of a wireless communication path.

이와 같은 현상은 제어-홉 31과 제어-홉 20에서 동일하게 적용된다.This same phenomenon applies equally to control-hop 31 and control-hop 20.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 LoRa 기반 다중 홉 통신 시스템에서는, 제어-홉 연결정보를 생성한다. As described above, in the LoRa-based multi-hop communication system according to the present invention, control-hop connection information is generated.

제어-홉 연결정보는, 유저단말기 및 집중기를 통하여 브로드캐스팅 되는 검색메시지 및 이에 대응하여 각 제어-홉에서 생성되는 응답정보를 토대로 생성된다.The control-hop connection information is generated based on a search message broadcast through a user terminal and a concentrator, and response information generated in each control-hop corresponding thereto.

제어-홉이 또 다른 제어-홉의 중계기 역할을 함으로써, 각 집중기와 모든 제어-홉이 서로 최단거리로 링크되고, 모든 집중기와 제어-홉이 연결된 맵 정보가 바로 제어-홉 연결정보이다.As the control-hop acts as another control-hop repeater, each concentrator and all control-hops are linked to each other in the shortest distance, and the map information in which all concentrators and control-hops are connected is control-hop connection information.

집중기와 제어-홉 및 제어-홉과 제어-홉 사이의 무선통신 상태는 항상 일정하지 않다.The state of wireless communication between the concentrator and the control-hop and the control-hop and the control-hop is not always constant.

제어기가 설치된 현장의 물리적 구조 뿐만 아니라, 고 전력을 소비하는 각종 설비들의 운전 상태 및 이동 상황 등에 따라서, 현장의 전파 방해 요소들은 시시각각 변한다. Depending on not only the physical structure of the site where the controller is installed, but also the operating conditions and movement conditions of various facilities that consume high power, the elements of radio interference in the site change from moment to moment.

본 발명에 따른 제어-홉 연결정보는 각 집중기와 각 제어-홉 간의 유효 통신거리가 최단 거리로 구성되는 맵 정보를 형성한다.The control-hop connection information according to the present invention forms map information in which the effective communication distance between each concentrator and each control-hop is the shortest distance.

따라서, 본 발명에 따른 LoRa 기반 다중 홉 통신 시스템은, 항상 현장 상황에서, 최적 통신망을 형성할 수 있다. Accordingly, the LoRa-based multi-hop communication system according to the present invention can always form an optimal communication network in a field situation.

Claims (5)

목적지정보 및 제어정보를 생성하는 유저단말기;
복수의 제어기;
정보프레임을 수신하여 홉계수 및 제어정보를 분석하고, 상기 홉계수를 기반으로하여 상기 제어정보에 따라 상기 제어기의 작동을 제어하거나, 상기 정보프레임을 재전송하고, 메인 제어-홉 및 서브 제어-홉 로 구성되는 복수의 제어-홉; 및
상기 복수의 제어-홉 상호간의 연결 맵 정보를 포함하는 제어-홉 연결정보를 기반으로하여 상기 목적지정보에 매칭하는 홉계수를 생성하고, 상기 홉계수와 상기 제어정보를 포함하는 상기 정보프레임을 생성하여 송신하는 집중기;를 포함하고,
상기 집중기와 상기 복수의 제어-홉은 LoRa 기반으로 통신하며,
상기 메인 제어-홉은 상기 집중기와 직접 통신하고,
상기 서브 제어-홉은 상기 메인 제어-홉 또는 또 다른 상기 서브 제어-홉을 매개로하여 상기 집중기와 통신하고
상기 유저단말기는, 검색메시지를 생성하고,
상기 집중기는,
상기 검색메시지를 수신하여 브로드캐스팅하고 확인메시지를 수신하는 집중기-송수신부와, 상기 목적지정보 및 상기 확인메시지를 기반으로하여 홉 연결정보를 생성하는 집중기-MCU(Micro Control Unit) 및 상기 홉 연결정보가 저장되는 집중기-메모리를 포함하며,
상기 복수의 제어-홉은,
LoRa 통신유닛을 포함하고,
상기 메인 제어-홉의 상기 LoRa 통신유닛은,
상기 집중기으로부터 상기 검색메시지를 수신하고 상기 검색메시지에 대응하는 확인정보를 생성하며, 상기 서브 제어-홉으로 상기 검색메시지를 브로드캐스팅하고 상기 서브 제어-홉의 확인정보를 수신하여 자신이 생성한 상기 확인정보와 병합하여 상기 확인메시지를 생성하며, 상기 확인메시지를 송신하고,
상기 서브 제어-홉의 상기 LoRa 통신유닛은,
상기 메인 제어-홉이 브로드케스팅하는 상기 검색메시지를 수신하여 상기 확인정보를 생성하며, 상기 확인정보를 송신하는 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템
A user terminal for generating destination information and control information;
A plurality of controllers;
Receive an information frame to analyze hop coefficient and control information, control the operation of the controller according to the control information based on the hop coefficient, or retransmit the information frame, and main control-hop and sub-control-hop A plurality of control-hops consisting of; And
Generates a hop coefficient matching the destination information based on control-hop connection information including connection map information between the plurality of control-hops, and generates the information frame including the hop coefficient and the control information Including; concentrator to transmit by,
The concentrator and the plurality of control-hops communicate based on LoRa,
The main control-hop communicates directly with the concentrator,
The sub control-hop communicates with the concentrator via the main control-hop or another sub control-hop, and
The user terminal generates a search message,
The concentrator,
A concentrator-transmitting and receiving unit receiving and broadcasting the search message and receiving a confirmation message, and a concentrator-MCU (Micro Control Unit) and the hop generating hop connection information based on the destination information and the confirmation message. Concentrator-memory in which connection information is stored, and
The plurality of control-hops,
Including a LoRa communication unit,
The LoRa communication unit of the main control-hop,
It receives the search message from the concentrator and generates confirmation information corresponding to the search message, broadcasts the search message to the sub-control-hop, and receives confirmation information of the sub-control-hop, which is generated by itself. Merges with the confirmation information to generate the confirmation message, and sends the confirmation message,
The LoRa communication unit of the sub-control-hop,
LoRa-based multi-hop communication system for generating the confirmation information by receiving the search message broadcasted by the main control-hop, and transmitting the confirmation information
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 LoRa 통신유닛은,
상기 검색메시지를 분석하여 상기 확인정보 및 상기 확인메시지를 생성하는 LoRa MCU;
상기 정보프레임과 상기 검색메시지와 상기 확인정보 및 상기 확인메시지를 포함하는 LoRa정보를 송수신하는 LoRa 송수신부; 및
상기 LoRa 송수신부에서 수신된 상기 LoRa 정보가 임시 저장되는 LoRa수신 버퍼 및 상기 LoRa 송수신부를 통하여 송신되는 상기 LoRa 정보가 임시 저장되는 LoRa송신 버퍼;를 포함하는 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템.
The method according to claim 1,
The LoRa communication unit,
A LoRa MCU that analyzes the search message to generate the confirmation information and the confirmation message;
A LoRa transceiver for transmitting and receiving LoRa information including the information frame, the search message, the confirmation information, and the confirmation message; And
LoRa-based multi-hop communication system comprising; a LoRa receiving buffer temporarily storing the LoRa information received by the LoRa transmitting and receiving unit, and a LoRa transmitting buffer temporarily storing the LoRa information transmitted through the LoRa transmitting and receiving unit.
청구항 3에 있어서,
상기 검색메시지는,
상기 복수의 제어기 맥 어드레스(MAC Address) 목록을 포함하고,
상기 LoRa MCU는,
상기 맥 어드레스 목록중 어느 하나가 자신의 맥 어드레스와 일치하는지 여부에 따라 상기 확인정보를 생성하는 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템.
The method of claim 3,
The above search message is:
Includes a list of the plurality of controller MAC address (MAC Address),
The LoRa MCU,
A LoRa-based multi-hop communication system that generates the identification information according to whether any one of the MAC address list matches its own MAC address.
청구항 1에 있어서,
상기 제어-홉은,
제어유닛을 더 포함하고,
상기 제어유닛은,
상기 제어정보에 따라 상기 제어기를 제어하는 제어 MCU와, 상기 제어 MCU가 상기 제어기를 제어하는 과정에서 생성되는 정보를 저장하는 제어기 메모리를 포함하는 LoRa 기반의 다중 홉 통신 시스템.
The method according to claim 1,
The control-hop is,
Further comprising a control unit,
The control unit,
A LoRa-based multi-hop communication system comprising a control MCU that controls the controller according to the control information, and a controller memory that stores information generated in a process of the control MCU controlling the controller.
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