KR102455540B1 - 전자섬유 기반 전력선통신시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전력선통신 시스템은, 의복에 부착되는 하나 이상의 센서 및 디바이스와, 상기 센서가 감지한 데이터를 전달받아 처리하며 상기 디바이스를 제어하는 프로세서를 포함하되, 상기 센서, 디바이스 및 상기 프로세서는 센서는 상기 전력선을 매개로 통신하는 전력선통신 방식으로 상호 통신하며, 상기 전기통신 방식은 센서와 디바이스의 종류에 따라 상이한 전력으로 통신한다.

Description

전자섬유 기반 전력선통신시스템{Conductive Fabric Area Network}

본 발명은 전력선통신시스템에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 전자섬유 기반의 전력선통신시스템에 관한 것이다.

5G 등 통신기술의 발달로 웨어러블 디바이스의 상용화가 가시화되고 관련된 기술 개발이 가속화되고 있다. 특히 전자섬유 기반으로 의복에 부착된 각 웨어러블 디바이스간의 통신도 주요 연구과제 중의 하나로 부각되고 있다.

그런데, 현재는 각 연구자들이 개별적으로 연구를 진행하고 있어 다양한 종류의 여러 제조자가 개발한 웨어러블 디바이스의 통합 운영은 요원하다.

본 발명은 의복에 부착되는 웨어러블 디바이스의 종류나 제조자에 무관하게 쉽게 통신시스템에 편입되어 통합 운용될 수 있는 전자섬유 기반의 표준 가능한 전력선통신시스템을 제시하고자 한다.

전술한 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전력선통신 시스템은, 의복에 부착되는 하나 이상의 센서 및 디바이스와, 상기 센서가 감지한 데이터를 전달받아 처리하며 상기 디바이스를 제어하는 프로세서를 포함하되, 상기 센서, 디바이스 및 상기 프로세서는 센서는 전력선을 매개로 통신하는 전력선통신 방식으로 상호 통신하며, 상기 전기통신 방식은 센서와 디바이스의 종류에 따라 상이한 전력으로 통신한다.

상기 센서는 산소포화도, 심전도, 혈압, 근전도 센서를 포함하는 생체신호를 감지하는 센서이고, 상기 디바이스는 LED 제어등, 스피커, 모터를 포함한다.

아울러, 배터리 앞단에 위치하여 전력계통상 쇼트가 발생했을 경우 배터리로부터의 전류를 차단하는 역할을 하는 전류계 스위치를 더 포함할 수 있다.

상기 전력선통신 시스템의 물리계층 프레임은, 휴면 상태에 있는 상기 센서 또는 상기 디바이스를 활성 상태로 만드는 웨이크업 시퀀스(wake-up sequence) 필드를 포함한다.

또한, 전력 구별 필드 및 전송 속도 구별 필드 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 면에 따라, 의복에 부착되는 하나 이상의 센서 및 디바이스와, 상기 센서가 감지한 데이터를 전달받아 처리하며 상기 디바이스를 제어하는 프로세서를 포함하되, 상기 센서, 디바이스 및 상기 프로세서는 센서는 상기 전력선을 매개로 통신하는 전력선통신 방식으로 상호 통신하며, 상기 프로세서는 무선으로 게이트웨이와 통신하고, 게이트웨이는 유무선 네트워크를 통해 원격의 서버와 통신하는 전력선통신 시스템이 제공된다.

본 발명에 따르면, 전자섬유에 부착되는 다양한 종류의 웨어러블 디바이스에 공통으로 적용될 수 있는 표준화 가능한 전력선통신시스템이 제공가능하며, 이로 인하여 제조자가 상이한 이기종 웨어러블 디바이스의 통합 운영이 용이하게 가능하고, 이럼으로써 다양한 웨어러블 디바이스이 개발과 상용화가 촉진될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전력선통신 시스템의 계층 구조도.
도 2는 본 발명에 따른 전력선통신 시스템의 하드웨어 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 전력선통신 시스템의 적용례.
도 4는 본 발명에 따른 전력선통신 시스템의 물리계층 프레임 구조도.

본 발명의 목적 및 효과는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 본 발명의 목적 및 효과, 그리고 그것들을 달성하기 위한 기술적 구성들은 첨부 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 각 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것이 아니다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...유닛", "...장치", "...디바이스", "...부" 또는 "...모듈", "...수단" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

즉, 본 명세서의 '~부', '~모듈', '~수단' 등의 용어는 본 발명의 기술적 사상에 대한 이해의 증진과 설명의 편의를 위하여 구분한 것으로서, 이러한 기능이 구현될 H/W 구성의 형태를 한정하거나 제한하는 의미로 쓰인 것은 아니다.

한편, 본 발명의 각 실시예에 있어서, 각 구성요소들, 기능 블록들 또는 수단들은 하나 또는 그 이상의 하부 구성요소로 구성될 수 있으며, 각 구성요소들이 수행하는 전기, 전자, 기계적 기능들은 전자회로, 집적회로, ASIC(Application Specific Integrated Circuit) 등 공지된 다양한 소자들 또는 기계적 요소들로 구현될 수 있으며, 각각 별개로 구현되거나 2 이상이 하나로 통합되어 구현될 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전력선통신시스템(100)의 개관도이다. 의복에 부착되는 하나 이상의 센서(sensor 1 내지 sensor n)(110), 디바이스(Device 1 내지 Device n)(120)이 의복에 부착되는 프로세서(130)와 전력선 기반으로 통신하고, 프로세서(130)는 무선으로 게이트웨이(140)와 통신하고 게이트웨이(140)은 유무선 네트워크를 통해 서버(150)와 통신하는 구성이다. 전력선통신이라함은 본 발명의 기술분야에는 상식으로 되어 있듯이, 별도의 데이터선을 이용하지 않고 센서, 디바이스, 프로세서 등 각종 전기/전자기기의 동작에 필요한 전력을 공급하는 전력선을 이용하여 각 전기/전자기기 간의 통신을 하는 것을 말한다.

센서는 산소포화도, 심전도, 혈압, 근전도 센서 등 생체신호를 감지하는 센서일 수 있다. 측정 방식에 따라 광학식 센서와 전기화학식 센서로 분류할 수 있으며, 각 방식별로 측정하는 신호가 다를 수 있다. 예컨대, 광학식 센서는 맥박 등을 재는데 이용되고, 전기화학식 센서는 근전도, 심전도 등을 측정하는데 이용된다.

디바이스는 LED 제어등, 스피커, 모터 등이 될 수 있다.

도 2는 의복에 부착되는 센서(110), 디바이스(120) 및 프로세서(130)의 전력선통신을 위한 구성된다. 각 요소는 정류기, 전력선 통신 모듈을 포함하며, 프로세서(130)는 무선 통신 모듈을 더 포함한다.

도 3은 도 2의 섬유기반 전력선통신시스템이 웨어러블 디바이스에 적용되는 예를 도시한 도면이다. 이중에서 배터리 앞단에 위치한 전류계 스위치(Current meter switch)는 전력계통상 쇼트가 발생했을 경우 배터리로부터의 전류를 차단하는 역할을 한다.

도 4는 전력선통신 시스템의 물리계층 프레임 포맷을 도시한 도면이다.

프레임 중 3 byte의 프리앰블 중 가장 앞선 8 bit의 웨이크업 시퀀스(wake-up sequence) 필드는 휴면 상태에 있는 센서 또는 디바이스를 활성 상태로 만드는 인식자가 포함된다. 즉, 전력 절감을 위하여 센서와 디바이스는 평상시에는 휴면 상태로 있다가 웨이크업 시퀀스 필드에 포함된 인식자가 자신의 식별자와 일치하면 활성 상태로 전환하여 동작한다.

한편 본 발명에 따른 전력선통신시스템은 통신하는 센서 또는 디바이스별로 전력을 달리한다. 즉, 전력소모가 크고 작음에 따라 통신전력도 상응하게 크고 작은 전력을 이용한다.

예컨대, 인체 영역의 통신을 위한 인체영역네트워크(Body Area Network)는 초저전력(Ultra low power)으로 통신하고, LED와 같은 저전력 디바이스와 센서와는 저전력(Low power)으로 통신하고, 액추에이터, 디스플레이같은 디바이스에 대해서는 중전력(Medium power)으로 통신하고, 웨어러블 로봇과 같이 강한 구동력이 필요하여 구동 전력이 큰 장치는 고전력(High power)으로 통신한다.

또한 감지 센서의 경우에는 센서 종류에 따라 전송 속도를 조절한다. 예컨데 체온을 감지하는 경우에는 저속으로, 근전도를 감지하는 경우에는 고속으로 전송 및 코딩을 한다.

따라서 통신 프레임에는 전력 구별 필드 및/또는 전송 속도 구별 필드를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르는 전력선통신 시스템의 주파수 대역은 100khz 내외 이며, 변조는 FSK, GFSK, SFSK 등을 이용할 수 있다. 코딩 방식은 BCH 코딩이 적용 가능하다.

이상 몇몇 실시예를 들어 본 발명의 구성에 대하여 상세히 설명하였다. 그러나, 이는 예시에 불과한 것으로 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 의복에 부착되는 하나 이상의 센서와,
   의복에 부착되는 LED 제어등, 스피커 및 모터 중 어느 하나를 포함하여 정보 제공 및 구동력 제공 중 어느 하나를 수행하는 하나 이상의 디바이스와,
   의복에 부착되며, 상기 센서가 감지한 데이터를 전달받아 처리하며 상기 디바이스를 제어하는 프로세서를 포함하되,
   상기 센서, 디바이스 및 상기 프로세서는 별도의 데이터선을 이용하지 않고, 상기 센서, 디바이스 및 프로세서 각각의 동작에 필요한 상이한 전력을 공급하는 전력선을 매개로 통신하는 전력선통신 방식으로 상호 통신하며,
   상기 전력선통신 방식은 센서와 디바이스의 종류에 따라 상이한 전력으로 통신하는 것인 전력선통신 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 센서는 산소포화도, 심전도, 혈압, 근전도 센서를 포함하는 생체신호를 감지하는 센서인 것인 전력선통신 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 디바이스는
   LED 제어등, 스피커, 모터를 포함하는 것인 전력선통신 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   배터리 앞단에 위치하여 전력계통상 쇼트가 발생했을 경우 배터리로부터의 전류를 차단하는 역할을 하는 전류계 스위치를 더 포함하는 전력선통신 시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 전력선 통신의 물리계층 프레임은,
   휴면 상태에 있는 상기 센서 또는 상기 디바이스를 활성 상태로 만드는 웨이크업 시퀀스(wake-up sequence) 필드를 포함하는 것인 전력선통신 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 전력선 통신의 물리계층 프레임은,
   전력 구별 필드 및 전송 속도 구별 필드 중 적어도 하나를 포함하는 것인 전력선통신 시스템
7. 의복에 부착되는 하나 이상의 센서 및 의복에 부착되는 LED 제어등, 스피커 및 모터 중 어느 하나를 포함하여 정보 제공 및 구동력 제공 중 어느 하나를 수행하는 하나 이상의 디바이스와,
   의복에 부착되며, 상기 센서가 감지한 데이터를 전달받아 처리하며 상기 디바이스를 제어하는 프로세서를 포함하되,
   상기 센서, 디바이스 및 상기 프로세서는 센서는 별도의 데이터선을 이용하지 않고, 센서, 디바이스 및 프로세서 각각의 동작에 필요한 상이한 전력을 공급하는 전력선을 매개로 통신하는 전력선통신 방식으로 상호 통신하며,
   상기 프로세서는 무선으로 게이트웨이와 통신하고, 게이트웨이는 유무선 네트워크를 통해 원격의 서버와 통신하는 전력선통신 시스템.
   

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