KR102487757B1 - 우선순위에 기반한 HaLow 무선 다단 중계 통신 시스템 및 방법 - Google Patents

우선순위에 기반한 HaLow 무선 다단 중계 통신 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

실시예에 따르면, 데이터 수집 전송 장치 노드의 개수를 파악하는 단계; 상기 데이터 수집 전송 장치 노드간 와이파이-헤일로 데이터 통신 수행을 위한 전체 통신 주기 및 노드별 통신 주기를 연산하는 단계; 및 상기 전체 통신 주기, 상기 노드별 통신 주기 및 기 설정된 우선순위에 따라 노드별 타임 슬롯을 할당하고, 데이터 수집 전송 장치간의 데이터 통신 수행을 제어하는 단계;를 포함하는 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신 방법을 제공한다.

Description

우선순위에 기반한 HaLow 무선 다단 중계 통신 시스템 및 방법{Multi-stage communication system and method of HaLow wireless based on priority}
본 발명의 일실시예는 우선순위에 기반한 HaLow 무선 다단 중계 통신 시스템 및 방법에 관한 것이다.
배전 전력설비 진단 시스템은 전력회사의 설비관리가 TBM(Time Based Maintenance)에서 CBM(Condition Based Maintenance)기반으로 전환됨에 따라 증가된 노후설비의 진단 신뢰도와 효율적인 관리체계가 요구되는 배전계통의 고장구간 검출을 위한 서비스로, 국내외적으로 인공지능(AI)과 IoT 센서의 시스템 적용이 확대되는 추세에 있다.
배전 전력설비 진단 시스템은 배전설비의 부분방전(PD) 신호 검출을 위한 최적화된 센서장치와 유무선 통신에 기반한 데이터 수집 전송장치(IED)와 광역감시 및 자동진단을 위한 서버장치로 구성되며, 무선 데이터 전송 비용을 획기적으로 줄이며 통신성공률 향상과 트래픽을 적절히 분배할 수 있는 개발 및 방법에 대한 기술이다.
이러한 배전 전력설비 진단 시스템은 중앙 집중적인 노드에서 수동으로 순서를 정하거나, 다단으로 연결된 노드에서 계속되는 통신 트래픽 발생으로 인한 통신성공률 저하 문제와, 편중된 부하로 인한 데이터 해석이 기존 무선기술의 문제점이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 통신 성공률을 향상시킬 수 있는 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 통신 트래픽을 적절히 분배할 수 있는 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
실시예에 따르면, 데이터 수집 전송 장치(IED) 노드의 개수를 파악하는 단계; 상기 데이터 수집 전송 장치 노드간 와이파이-헤일로 데이터 통신 수행을 위한 전체 통신 주기 및 노드별 통신 주기를 연산하는 단계; 및 상기 전체 통신 주기, 상기 노드별 통신 주기 및 기 설정된 우선순위에 따라 노드별 타임 슬롯을 할당하고, 데이터 수집 전송 장치간의 데이터 통신 수행을 제어하는 단계;를 포함하는 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신 방법을 제공한다.
상기 우선순위는 마스터 노드, 사용자 지정 노드, 단독 연계 슬레이브 노드, 다단 연계 슬레이브 노드 중 제1 내지 제n슬레이브 노드(n은 자연수) 및 장비 식별번호(OID) 순서에 따라 순차적으로 설정될 수 있다.
상기 마스터 노드는 광 케이블 구성 유무, 네트워크 위치 및 단선도 우선 순위 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 결정될 수 있다.
상기 통신 수행을 제어하는 단계는, 상기 마스터 노드가 할당된 노드별 타임 슬롯을 참고하여 슬레이브 노드로 데이터 전송을 요청하는 단계; 상기 슬레이브 노드가 상기 데이터 전송 요청에 대응하여 상기 마스터 노드로 데이터를 전송하는 단계; 상기 마스터 노드가 데이터 수신 후 상기 슬레이브 노드로 ack를 전송하는 단계; 및 상기 슬레이브 노드가 상기 마스터 노드의 ack 수신 후 상기 전체 통신 주기 동안 대기하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 통신 수행을 제어하는 단계는, 상기 마스터 노드가 우선순위에 따라 할당된 노드별 타임 슬롯을 참고하여 단독 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 요청하는 단계; 상기 마스터 노드가 데이터 수신 실패시 해당 노드의 타임 슬롯 이내에 상기 단독 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 재요청하는 단계; 상기 마스터 노드가 데이터 수신 실패시 다른 슬레이브 노드와 데이터 통신을 수행하는 단계; 상기 마스터 노드가 상기 전체 통신 주기 경과 후 데이터 수신을 실패한 상기 단독 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 요청하는 단계; 및 상기 마스터 노드는 기 설정 횟수 이상 상기 데이터 수신 재실패시 상기 단독 연계 슬레이브 노드를 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 통신 수행을 제어하는 단계는, 상기 마스터 노드가 우선순위에 따라 할당된 노드별 타임 슬롯을 참고하여 다단 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 요청하는 단계; 상기 마스터 노드가 데이터 수신 실패시 해당 노드의 타임 슬롯 이내에 상기 다단 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 재요청하는 단계; 상기 마스터 노드가 데이터 수신 실패시 상기 전체 통신 주기를 재연산하는 단계; 상기 마스터 노드가 노드별 타임 슬롯을 재할당하는 단계: 상기 마스터 노드가 재할당된 노드별 타임 슬롯에 따라 다른 슬레이브 노드와 데이터 통신을 수행하는 단계; 상기 마스터 노드가 재연산된 전체 통신 주기 경과 후 데이터 수신을 실패한 상기 다단 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 요청하는 단계; 및 상기 마스터 노드는 기 설정 횟수 이상 상기 데이터 수신 재실패시 상기 다단 연계 슬레이브 노드를 차단하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 전체 통신 주기를 재연산하는 단계는, 상기 다단 연계 슬레이브 노드와 연계된 슬레이브 노드 중 데이터 수신을 실패한 슬레이브 노드보다 우선순위가 낮은 슬레이브 노드를 제외하고 상기 전체 통신 주기를 재연산하는 단계를 포함할 수 있다.
실시예에 따르면, 데이터 수집 전송 장치 노드의 개수를 파악하는 제1처리부; 상기 데이터 수집 전송 장치 노드간 와이파이-헤일로 데이터 통신 수행을 위한 전체 통신 주기 및 노드별 통신 주기를 연산하는 연산부; 및 기 설정된 우선순위에 따라 노드별 타임 슬롯을 할당하고, 데이터 수집 전송 장치간의 데이터 통신 수행을 제어하는 제2처리부;를 포함하는 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신시스템을 제공한다.
실시예에 따르면, 전술한 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터에서 판독 가능한　기록매체를 제공한다.
본 발명인 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신 시스템 및 통신 성공률을 향상시킬 수 있다.
또한, 통신 트래픽을 적절히 분배할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 배전 전력설비 진단 시스템의 구성도이다.
도2는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 수집 전송 장치의 구성 블록도이다.
도3 내지 도6은 실시예에 따른 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신 방법의 순서도이다.
도7 내지 도13은 실시예에 따른 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 기술 사상은 설명되는 일부 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있고, 본 발명의 기술 사상 범위 내에서라면, 실시 예들간 그 구성 요소들 중 하나 이상을 선택적으로 결합, 치환하여 사용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용되는 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는, 명백하게 특별히 정의되어 기술되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미를 고려하여 그 의미를 해석할 수 있을 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함할 수 있고, "A 및(와) B, C 중 적어도 하나(또는 한 개 이상)"로 기재되는 경우 A, B, C로 조합할 수 있는 모든 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제1, 제2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다.
이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등으로 한정되지 않는다.
그리고, 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 '연결', '결합' 또는 '접속'된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결, 결합 또는 접속되는 경우뿐만 아니라, 그 구성 요소와 그 다른 구성 요소 사이에 있는 또 다른 구성 요소로 인해 '연결', '결합' 또는 '접속' 되는 경우도 포함할 수 있다.
또한, 각 구성 요소의 "상(위) 또는 하(아래)"에 형성 또는 배치되는 것으로 기재되는 경우, 상(위) 또는 하(아래)는 두 개의 구성 요소들이 서로 직접 접촉되는 경우뿐만 아니라 하나 이상의 또 다른 구성 요소가 두 개의 구성 요소들 사이에 형성 또는 배치되는 경우도 포함한다. 또한, "상(위) 또는 하(아래)"으로 표현되는 경우 하나의 구성 요소를 기준으로 위쪽 방향뿐만 아니라 아래쪽 방향의 의미도 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 수집 전송 장치가 적용된 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신 시스템의 구성도, 도2는 본 발명의 일실시예에 따른 데이터 수집 전송 장치의 구성 블록도이다.
도 1 및 도2를 참조하면, 실시예에 따른 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신 시스템은 전력 설비 진단 시스템에 적용될 수 있다, 배전 전력 설비 진단 시스템은 지상기기별 부분방전 원점 도출을 위한 신배전정보시스템(NDIS) 및 배전 자동화 시스템(Distribution Automation System) 기반의 광역감시 어플리케이션을 의미한다. 배전 전력 설비 진단 시스템은 부분방전 데이터 누적 및 분석을 통한 트랜드, 트래킹, 예측 알고리즘 기능, 센싱 데이터 상관도 분석 및 머신러닝 기반 자동결함 예측 진단 어플리케이션 기능, 부분방전 크기, 빈도, PRPD 패턴에 따른 위험도 평가 어플리케이션 기능, 운영서버 UI, 데쉬보드, PD정보 시각화, 설비관리, 로그정보, 보고서 작성 기능 등을 제공할 수 있다.
실시예에 따른 배전 전력 설비 진단 시스템은 HFCT 센서, UHF 센서, Power CT, 환경센서, 데이터 수집 전송 장치를 포함할 수 있다.
데이터 수집 전송 장치(100)는 고속 샘플링을 통한 노이즈 제거 및 데이터 압축 회로, 데이터 고속전송을 위한 통신 및 전송 회로, 다양한 센서 연계를 위한 통신 인터페이스 회로(Optic, HaLow, LoRa, RS485 등), 맨홀 내부 통신을 위한 PLC 통신모듈 및 PLC 주입 코어, 무선 멀티 Hopping 데이터 중계를 위한 통신 알고리즘 및 서버 시스템과의 데이터 통신을 위한 통신 프로토콜을 포함하여 구성될 수 있다.
실시예에 따른 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신 시스템(100)은 제1처리부(110), 연산부(120) 및 제2처리부(130)를 포함할 수 있다. 제1처리부(110), 연산부(120) 및 제2처리부(130)는 각각의 데이터 수집 전송 장치(100)에 구현될 수 있으며, 마스터 노드로 선정된 데이터 수집 전송 장치(100)에서 해당 기능을 수행할 수 있다.
실시예에서, 데이터 수집 전송 장치(100)는 와이파이-헤일로(Wi-Fi HaLow) 표준에 따라 1 GHz 이하 대역을 사용하여 데이터 통신을 수행할 수 있다. 와이파이 헤일로의 최대 서비스 거리는 1 km 정도로 통상의 와이파이보다 약 2배 정도의 서비스 커버리지를 가지며, 스마트홈, 커넥티드 카, 웨어러블 기기 등 저전력이 필요한 사물 인터넷(IoT) 기기에 사용될 수 있다는 장점이 있다.
제1처리부(100)는 데이터 수집 전송 장치(100) 노드의 개수를 파악할 수 있다. 제1처리부(100)는 디지털 변전소 시스템내의 해당 계통에 위치한 모든 데이터 수집 전송 장치(100)의 개수를 파악할 수 있다. 이 때, 제1처리부(100)는 배전자동화 시스템 Station Level의 중앙관리장치(600)로부터 노드 개수를 파악하기 위한 정보를 전달받을 수 있다. 실시예에서 모든 데이터 수집 전송 장치(100)는 GPS에 의하여 시각 동기화가 되어 있다.
연산부(120)는 데이터 수집 전송 장치(100) 노드간 와이파이-헤일로 데이터 통신 수행을 위한 전체 통신 주기 및 노드별 통신 주기를 연산할 수 있다.
연산부(120)는 하기 수학식 1에 따라 전체 통신 주기 및 노드별 통신 주기를 연산할 수 있다.
Figure 112021013998041-pat00001
Figure 112021013998041-pat00002
수학식 1에서 TNode는 노드별 통신 주기고, n은 전체 노드 수, P는 통신 주기, S는 여분 시간, TTotal,1은 전체 통신 주기를 의미할 수 있다. 수학식 1에서 P는 연산부를 통하여 기 설정되는 통신 주기로, 예를 들면 60분으로 설정될 수 있다. S는 통신 실패시 재전송을 위하여 확보된 시간으로, 예를 들면 15분으로 설정될 수 있다.
또한, 연산부(120)는 데이터 수신 실패시 전체 통신 주기를 재연산할 수 있다. 이 때, 전체 통신 주기는, 데이터 수신을 실패한 슬레이브 노드보다 우선순위가 낮은 슬레이브 노드를 제외하고 재연산될 수 있다. 즉, 전체 노드 개수가 n이고, 다단 연계 슬레이브 노드와 연계된 슬레이브 노드 중 데이터 수신을 실패한 슬레이브 노드보다 우선순위가 낮은 슬레이브 노드의 개수가 m이라면, 전체 통신 주기는 하기 수학식 2에 따라 재연산될 수 있다.
Figure 112021013998041-pat00003
수학식 2에서, n은 전체 노드 수, m은 다단 연계 슬레이브 노드와 연계된 슬레이브 노드 중 데이터 수신을 실패한 슬레이브 노드보다 우선순위가 낮은 슬레이브 노드의 개수, P는 통신 주기, S는 여분 시간, TTotal,2는 재연산된 전체 통신 주기를 의미할 수 있다.
제2처리부(130)는 기 설정된 우선순위에 따라 노드별 타임 슬롯을 할당하고, 데이터 수집 전송 장치간의 데이터 통신 수행을 제어할 수 있다.
실시예에서, 우선순위는 마스터 노드, 사용자 지정 노드, 단독 연계 슬레이브 노드, 다단 연계 슬레이브 노드 중 제1 내지 제n슬레이브 노드(n은 자연수) 및 장비 식별번호(OID) 순서에 따라 순차적으로 설정될 수 있다.
제2처리부(130)는 우선 순위에 따라 순차적으로 노드별 통신 주기를 할당한 노드별 타임 슬롯을 생성할 수 있다.
실시예에서, 마스터 노드는 광 케이블 구성 유무, 네트워크 위치 및 단선도 우선 순위 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 결정될 수 있다.
도3은 실시예에 따른 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신 방법의 순서도이다.
도3을 참조하면, 먼저, 제1처리부는 데이터 수집 전송 장치 노드의 개수를 파악할 수 있다. 제1처리부는 디지털 변전소 시스템내의 해당 계통에 위치한 모든 데이터 수집 전송 장치의 개수를 파악할 수 있다(S301).
다음으로, 연산부는 데이터 수집 전송 장치 노드간 와이파이-헤일로 데이터 통신 수행을 위한 전체 통신 주기 및 노드별 통신 주기를 연산할 수 있다(S302).
다음으로, 기 설정된 우선순위에 따라 노드별 타임 슬롯을 할당하고, 데이터 수집 전송 장치간의 데이터 통신 수행을 제어할 수 있다(S303~304).
도4는 실시예에 따른 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신 수행 과정의 순서도이다. 도4는 마스터 노드와 모든 슬레이브 노드간 데이터 통신이 성공한 경우를 도시한 순서도이다.
도4를 참조하면, 먼저, 마스터 노드는 우선순위에 따라 할당된 노드별 타임 슬롯을 참고하여, 슬레이브 노드로 데이터 전송을 요청할 수 있다(S401).
다음으로, 슬레이브 노드는 데이터 전송 요청에 대응하여 마스터 노드로 데이터를 전송할 수 있다(S402).
다음으로, 마스터 노드는 데이터 수신 후 슬레이브 노드로 ack를 전송할 수 있다(S403).
다음으로, 슬레이브 노드는 마스터 노드의 ack 수신 후 전체 통신 주기 동안 대기하는 단계를 포함할 수 있다(S404).
도5는 실시예에 따른 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신 수행 과정의 순서도이다. 도5는 마스터 노드와 단독 연계 슬레이브 노드간 데이터 통신이 실패한 경우를 도시한 순서도이다.
도5를 참조하면, 마스터 노드는 우선순위에 따라 할당된 노드별 타임 슬롯을 참고하여, 단독 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 요청할 수 있다(S501).
다음으로, 마스터 노드는 데이터 수신 실패시 해당 노드의 타임 슬롯 이내에 단독 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 재요청할 수 있다(S502).
다음으로, 마스터 노드는 타임 슬롯이 경과하였음에도 데이터 수신 실패시, 데이터 전송을 실패한 단독 연계 슬레이브 노드의 우선 순위 및 타임 슬롯을 재할당할 수 있다. 이 때, 데이터 전송을 실패한 단독 연계 슬레이브 노드의 우선 순위는 가장 마지막으로 배정되며, 타임 슬롯은 전체 통신 주기 이후의 슬롯에 할당될 수 있다(S503).
다음으로, 노드별 타임 슬롯에 따라 통신이 실패한 단독 연계 슬레이브 노드를 제외한 다른 슬레이브 노드와 데이터 통신을 수행할 수 있다(S504).
다음으로, 마스터 노드는 전체 통신 주기 경과 후 데이터 수신을 실패한 단독 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 재요청할 수 있다(S505).
다음으로, 마스터 노드는 기 설정 횟수 이상 단독 연계 슬레이브 노드에 대한 데이터 수신 재실패시, 단독 연계 슬레이브 노드를 차단할 수 있다(S506).
도6은 실시예에 따른 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신 수행 과정의 순서도이다. 도6은 마스터 노드와 다단 연계 슬레이브 노드간 데이터 통신이 실패한 경우를 도시한 순서도이다
먼저, 마스터 노드는 우선순위에 따라 할당된 노드별 타임 슬롯을 참고하여, 다단 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 요청할 수 있다(S601).
다음으로, 마스터 노드는 데이터 수신 실패시 해당 노드의 타임 슬롯 이내에 다단 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 재요청할 수 있다(S602).
다음으로, 마스터 노드는 타임 슬롯이 경과하였음에도 데이터 수신 실패시 전체 통신 주기를 재연산할 수 있다(S603).
다음으로, 마스터 노드는 재연산된 전체 통신 주기에 따라 데이터 수신을 실패한 다단 연계 슬레이브 노드보다 우선 순위가 낮은 슬레이브 노드의 타임 슬롯을 재할당할 수 있다. 마스터 노드는 데이터 전송을 실패한 다단 연계 슬레이브 노드에 연계되어 있으면서, 데이터 수신을 실패한 슬레이브 노드보다 우선순위가 낮은 슬레이브 노드를 제외한 조건에서, 타임 슬롯을 재배정할 수 있다. 데이터 전송을 실패한 다단 연계 슬레이브 노드와, 데이터 전송을 실패한 다단 연계 슬레이브 노드에 연계되어 있으면서 우선순위가 낮은 슬레이브 노드의 타임 슬롯은 재연산된 전체 통신 주기 이후의 슬롯에 순차적으로 할당될 수 있다(S604).
다음으로, 마스터 노드는 재할당된 타임 슬롯에 따라 다른 슬레이브 노드와 데이터 통신을 수행할 수 있다(S605).
다음으로, 마스터 노드는 재연산된 전체 통신 주기 경과 후 데이터 수신을 실패한 다단 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 요청할 수 있다(S606).
다음으로, 마스터 노드는 기 설정 횟수 이상 데이터 수신 재실패시 다단 연계 슬레이브 노드를 차단할 수 있다. 이 때, 데이터 수신을 실패한 다단 연계 슬레이브 노드보다 우선순위가 낮은 슬레이브 노드가 함께 차단될 수 있다(S607).
도7 내지 도13은 실시예에 따른 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신 방법의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도7 내지 13에서 전체 노드 개수는 15이고, 통신 주기는 60분, 여분 시간은 15분으로 설정되어 있다. 따라서, 연산부의 연산에 의하여 전체 통신 주기는 45분으로 산출되고, 노드별 통신 주기는 3분으로 산출될 수 있다. 또한, 제1노드가 마스터 노드로써 우선 순위0으로 설정되고, 단독 연계 슬레이브 노드인 제3노드, 제5노드, 제7노드 및 제9노드가 제1우선 순위로 설정될 수 있다. 또한, 다단 연계 슬레이브 노드 중 1단에 위치한 제2노드, 제4노드, 제6노드 및 제8노드는 제2-1우선 순위로 설정될 수 있다. 또한, 다단 연계 슬레이브 노드 중 2단에 위치한 제10노드, 제11노드, 제12노드 및 제13노드는 제2-2우선 순위로 설정될 수 있다. 또한, 다단 연계 슬레이브 노드 중 3단에 위치한 제14노드 및 제15노드는 제2-2우선 순위로 설정될 수 있다. 통신 수행은 마스터 노드로부터 제1우선 순위의 노드, 제2-1우선 순위의 노드, 제2-2우선 순위의 노드, 제2-3우선 순위의 노드로 순차적으로 수행될 수 있다. 실시예에서 사용자 지정 노드는 생략되어 있으나, 사용자 지정 노드가 설정되는 경우 단독 연계 노드 보다 앞선 우선 순위를 가질 수 있다. 또한, 통신 실패시 해당 노드를 차단(블러킹)하기 위한 데이터 전송 요청 횟수는 3회로 설정될 수 있다.
도7을 참조하면, 제1노드는 우선 순위에 따라 할당된 타임 슬롯을 참고하여, 제3노드, 제5노드, 제7노드, 제9노드, 제2노드, 제4노드, 제6노드, 제8노드, 제10노드, 제11노드, 제12노드, 제13노드, 제14노드, 제15슬레이브 노드와 순차적으로 데이터 통신을 수행하여, 모든 노드에 대한 데이터 통신이 성공하였음을 확인할 수 있다.
도8을 참조하면, 단독 연계 노드인 제7노드에서 데이터 통신이 실패하였음을 확인할 수 있다. 제1노드는 제7노드와 데이터 수신 실패시 타임 슬롯 이내에 제7노드로 데이터 전송을 재요청할 수 있다.
마스터 노드는 데이터 수신이 계속하여 실패한 경우, 타임 슬롯에 따라 통신이 실패한 제7노드를 제외한 다른 슬레이브 노드와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 이 때, 제7노드는 제3우선 순위로써 전체 통신 주기 이후 새로운 타임 슬롯을 할당받을 수 있다.
마스터 노드는 전체 통신 주기 경과 후 제7노드로 데이터 전송을 재요청할 수 있다.
마스터 노드는 기 설정 횟수 이상 제7 노드에 대한 데이터 수신 재실패시, 제7노드를 차단할 수 있다.
도9를 참조하면, 단독 연계 노드인 제3노드 및 제7노드에서 데이터 통신이 실패하였음을 확인할 수 있다. 제1노드는 제3노드 및 제7노드와 데이터 수신 실패시 타임 슬롯 이내에 제3노드 및 제7노드로 데이터 전송을 재요청할 수 있다.
마스터 노드는 데이터 수신이 계속하여 실패한 경우, 타임 슬롯에 따라 통신이 실패한 제3노드 및 제7노드를 제외한 다른 슬레이브 노드와 데이터 통신을 수행할 수 있다. 이 때, 제3노드 및 제7노드는 제3우선 순위로써 전체 통신 주기 이후 새로운 타임 슬롯을 할당받을 수 있다.
마스터 노드는 전체 통신 주기 경과 후 제3노드 및 제7노드로 데이터 전송을 재요청할 수 있다.
마스터 노드의 데이터 전송 재요청에 따라, 제3노드와의 데이터 통신은 성공하였으며, 제7노드와의 데이터 통신은 실패하였다. 따라서, 마스터 노드는 기 설정 횟수 이상 제7 노드에 대한 데이터 수신 재실패시, 제7노드를 차단할 수 있다.
도10을 참조하면, 다단 연계 노드인 제4노드에서 데이터 통신이 실패하였음을 확인할 수 있다. 제1노드는 제4노드와 데이터 수신 실패시 타임 슬롯 이내에 제4노드로 데이터 전송을 재요청할 수 있다.
마스터 노드는 제4노드와 데이터 수신이 계속하여 실패한 경우, 통신이 실패한 제4노드와, 제4노드에 연계되어 있으면서 제4노드보다 우선순위가 낮은 제11노드 및 제14노드도 데이터 통신 실패로 처리할 수 있다.
다음으로, 마스터 노드는 제11노드 및 제14노드를 제외하고 전체 통신 주기를 재연산할 수 있다.
이후, 제4노드, 제11노드 및 제14노드는 제3우선 순위로써 재연산된 전체 통신 주기 이후 새로운 타임 슬롯을 할당받을 수 있다.
다음으로, 마스터 노드는 재연산된 전체 통신 주기 경과 후 제4노드로 데이터 전송을 재요청할 수 있다.
마스터 노드는 제4노드에 대한 데이터 전송이 성공하면, 이후 제11노드 및 제14노드에 대하여 순차적으로 데이터 전송을 요청할 수 있다.
도11을 참조하면, 다단 연계 노드인 제4노드에서 데이터 통신이 실패하였음을 확인할 수 있다. 제1노드는 제4노드와 데이터 수신 실패시 타임 슬롯 이내에 제4노드로 데이터 전송을 재요청할 수 있다.
마스터 노드는 제4노드와 데이터 수신이 계속하여 실패한 경우, 통신이 실패한 제4노드와, 제4노드에 연계되어 있으면서 제4노드보다 우선순위가 낮은 제11노드 및 제14노드도 데이터 통신 실패로 처리할 수 있다.
다음으로, 마스터 노드는 제11노드 및 제14노드를 제외하고 전체 통신 주기를 재연산할 수 있다.
이후, 제4노드, 제11노드 및 제14노드는 제3우선 순위로써 재연산된 전체 통신 주기 이후 새로운 타임 슬롯을 할당받을 수 있다.
다음으로, 마스터 노드는 재연산된 전체 통신 주기 경과 후 제4노드로 데이터 전송을 재요청할 수 있다.
마스터 노드는 기 설정 횟수 이상 제4 노드에 대한 데이터 수신 재실패시, 제4노드 및 제4노드보다 우선순위가 낮은 제11노드 및 제14노드를 함께 차단할 수 있다.
도12를 참조하면, 다단 연계 노드인 제11노드에서 데이터 통신이 실패하였음을 확인할 수 있다. 제1노드는 제11노드와 데이터 수신 실패시 타임 슬롯 이내에 제11노드로 데이터 전송을 재요청할 수 있다.
마스터 노드는 제11노드와 데이터 수신이 계속하여 실패한 경우, 통신이 실패한 제11노드와, 제11노드에 연계되어 있으면서 제11노드보다 우선순위가 낮은 제14노드도 데이터 통신 실패로 처리할 수 있다.
다음으로, 마스터 노드는 제14노드를 제외하고 전체 통신 주기를 재연산할 수 있다.
이후, 제11노드 및 제14노드는 제3우선 순위로써 재연산된 전체 통신 주기 이후 새로운 타임 슬롯을 할당받을 수 있다.
다음으로, 마스터 노드는 재연산된 전체 통신 주기 경과 후 제11노드로 데이터 전송을 재요청할 수 있다.
마스터 노드는 제11노드에 대한 데이터 전송이 성공하면, 이후 제14노드에 대하여 순차적으로 데이터 전송을 요청할 수 있다.
도13을 참조하면, 다단 연계 노드인 제11노드에서 데이터 통신이 실패하였음을 확인할 수 있다. 제1노드는 제11노드와 데이터 수신 실패시 타임 슬롯 이내에 제11노드로 데이터 전송을 재요청할 수 있다.
마스터 노드는 제11노드와 데이터 수신이 계속하여 실패한 경우, 통신이 실패한 제11노드와, 제11노드에 연계되어 있으면서 제11노드보다 우선순위가 낮은 제14노드도 데이터 통신 실패로 처리할 수 있다.
다음으로, 마스터 노드는 제14노드를 제외하고 전체 통신 주기를 재연산할 수 있다.
이후, 제11노드 및 제14노드는 제3우선 순위로써 재연산된 전체 통신 주기 이후 새로운 타임 슬롯을 할당받을 수 있다.
다음으로, 마스터 노드는 재연산된 전체 통신 주기 경과 후 제11노드로 데이터 전송을 재요청할 수 있다.
마스터 노드는 기 설정 횟수 이상 제11 노드에 대한 데이터 수신 재실패시, 제11노드 및 제11노드보다 우선순위가 낮은 제14노드를 함께 차단할 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수 개의 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 `매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 어플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는　기록매체　내지 저장매체도 들 수 있다.
본 실시예에서 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA(field-programmable gate array) 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 우선순위에 기반한 HaLow무선 다단 중계 통신 시스템
110: 제1처리부
120: 연산부
130: 제2처리부

Claims (11)

  1. 제1처리부가 데이터 수집 전송 장치 노드의 개수를 파악하는 단계;
    연산부가 상기 데이터 수집 전송 장치 노드간 와이파이-헤일로 데이터 통신 수행을 위한 전체 통신 주기 및 노드별 통신 주기를 연산하는 단계; 및
    제2처리부가 상기 전체 통신 주기, 상기 노드별 통신 주기 및 기 설정된 우선순위에 따라 노드별 타임 슬롯을 할당하고, 데이터 수집 전송 장치간의 데이터 통신 수행을 제어하는 단계;를 포함하며,
    상기 연산하는 단계는 식1 및 식2에 의해 수행되는 우선순위에 기반한 HaLow 무선 다단 중계 통신 방법.
    [식1]
    Figure 112022093095341-pat00017

    (여기서 TNode 는 노드별 통신 주기고, n은 전체 노드 수, P는 통신 주기, S는 여분 시간을 의미한다.)
    [식2]
    Figure 112022093095341-pat00018

    (여기서 TNode 는 노드별 통신 주기고, n은 전체 노드 수, TTotal,1은 전체 통신 주기를 의미한다.)
  2. 제1항에 있어서,
    상기 우선순위는 마스터 노드, 사용자 지정 노드, 단독 연계 슬레이브 노드, 다단 연계 슬레이브 노드 중 제1 내지 제n슬레이브 노드(n은 자연수) 및 장비 식별번호(OID) 순서에 따라 순차적으로 설정되는 우선순위에 기반한 HaLow 무선 다단 중계 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 마스터 노드는 광 케이블 구성 유무, 네트워크 위치 및 단선도 우선 순위 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 결정되는 우선순위에 기반한 HaLow 무선 다단 중계 통신 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 통신 수행을 제어하는 단계는, 상기 마스터 노드가 할당된 노드별 타임 슬롯을 참고하여 슬레이브 노드로 데이터 전송을 요청하는 단계;
    상기 슬레이브 노드가 상기 데이터 전송 요청에 대응하여 상기 마스터 노드로 데이터를 전송하는 단계;
    상기 마스터 노드가 데이터 수신 후 상기 슬레이브 노드로 ack를 전송하는 단계; 및
    상기 슬레이브 노드가 상기 마스터 노드의 ack 수신 후 상기 전체 통신 주기 동안 대기하는 단계를 포함하는 우선순위에 기반한 HaLow 무선 다단 중계 통신 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 통신 수행을 제어하는 단계는, 상기 마스터 노드가 우선순위에 따라 할당된 노드별 타임 슬롯을 참고하여 단독 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 요청하는 단계;
    상기 마스터 노드가 데이터 수신 실패시 해당 노드의 타임 슬롯 이내에 상기 단독 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 재요청하는 단계;
    상기 마스터 노드가 데이터 수신 실패시 다른 슬레이브 노드와 데이터 통신을 수행하는 단계;
    상기 마스터 노드가 상기 전체 통신 주기 경과 후 데이터 수신을 실패한 상기 단독 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 요청하는 단계; 및
    상기 마스터 노드는 기 설정 횟수 이상 상기 데이터 수신 재실패시 상기 단독 연계 슬레이브 노드를 차단하는 단계를 포함하는 우선순위에 기반한 HaLow 무선 다단 중계 통신 방법.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 통신 수행을 제어하는 단계는, 상기 마스터 노드가 우선순위에 따라 할당된 노드별 타임 슬롯을 참고하여 다단 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 요청하는 단계;
    상기 마스터 노드가 데이터 수신 실패시 해당 노드의 타임 슬롯 이내에 상기 다단 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 재요청하는 단계;
    상기 마스터 노드가 데이터 수신 실패시 상기 전체 통신 주기를 재연산하는 단계;
    상기 마스터 노드가 노드별 타임 슬롯을 재할당하는 단계:
    상기 마스터 노드가 재할당된 노드별 타임 슬롯에 따라 다른 슬레이브 노드와 데이터 통신을 수행하는 단계;
    상기 마스터 노드가 재연산된 전체 통신 주기 경과 후 데이터 수신을 실패한 상기 다단 연계 슬레이브 노드로 데이터 전송을 요청하는 단계; 및
    상기 마스터 노드는 기 설정 횟수 이상 상기 데이터 수신 재실패시 상기 다단 연계 슬레이브 노드를 차단하는 단계를 포함하는 우선순위에 기반한 HaLow 무선 다단 중계 통신 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 전체 통신 주기를 재연산하는 단계는,
    상기 다단 연계 슬레이브 노드와 연계된 슬레이브 노드 중 데이터 수신을 실패한 슬레이브 노드보다 우선순위가 낮은 슬레이브 노드를 제외하고 상기 전체 통신 주기를 재연산하는 단계를 포함하는 우선순위에 기반한 HaLow 무선 다단 중계 통신 방법.
  8. 데이터 수집 전송 장치 노드의 개수를 파악하는 제1처리부;
    상기 데이터 수집 전송 장치 노드간 와이파이-헤일로 데이터 통신 수행을 위한 전체 통신 주기 및 노드별 통신 주기를 연산하는 연산부; 및
    기 설정된 우선순위에 따라 노드별 타임 슬롯을 할당하고, 데이터 수집 전송 장치간의 데이터 통신 수행을 제어하는 제2처리부;를 포함하며,
    상기 연산부는 식1 및 식2에 의해 연산을 수행하는 우선순위에 기반한 HaLow 무선 다단 중계 통신 시스템.
    [식1]
    Figure 112022093095341-pat00019

    (여기서 TNode 는 노드별 통신 주기고, n은 전체 노드 수, P는 통신 주기, S는 여분 시간을 의미한다.)
    [식2]
    Figure 112022093095341-pat00020

    (여기서 TNode 는 노드별 통신 주기고, n은 전체 노드 수, TTotal,1은 전체 통신 주기를 의미한다.)
  9. 제8항에 있어서,
    상기 우선순위는 마스터 노드, 사용자 지정 노드, 단독 연계 슬레이브 노드, 다단 연계 슬레이브 노드 중 제1 내지 제n슬레이브 노드(n은 자연수) 및 장비 식별번호(OID) 순서에 따라 순차적으로 설정되는 우선순위에 기반한 HaLow 무선 다단 중계 통신 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 마스터 노드는 광 케이블 구성 유무, 네트워크 위치 및 단선도 우선 순위 중 적어도 하나의 정보를 이용하여 결정되는 우선순위에 기반한 HaLow 무선 다단 중계 통신 시스템.
  11. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램이 기록되어 있는 컴퓨터에서 판독 가능한　기록매체.
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