KR200280506Y1 - 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 원격 검침 시스템(AMR), 홈 오토메이션(HA) 및 공장자동화(FA), 빌딩 자동화 시스템에 적용되는 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치에 관한 것이다. 본 고안은 중심 주파수를 소정 주파수 범위 내에서 가변 시킨 분산 스펙트럼 전력선 신호를 발생시켜 전력선 통신을 함으로써, 특정 주파수의 중심 주파수가 전력선으로부터의 특정 노이즈에 의해 영향을 받을 경우에 발생할 수 있는 데이터 전송의 에러를 줄일 수 있는 전력선 통신용 장치를 제공한다. 또한, 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치로부터 전원 공급과 동시에 자동으로 주변 장치에 대한 정보 데이터를 마스터 모드 전력선 통신용 장치로 전송함으로써, 주변 장치의 종류가 달라지더라도 변경된 주변 장치에 따라서 새로운 전력선 통신용 장치로 교체하지 않고도 다양한 주변 장치에 적용할 수 있는 전력선 통신용 장치를 제공한다. 전력선 통신시 보다 안정적이고 빠르게 데이터 통신이 가능하고, 신호 감쇠가 최소화되어 장거리 전송이 가능하고, 보안성이 향상된다.

Description

분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치{POWER LINE COMMUNICATION APPARATUS USING SPREAD SPECTRUM}

본 고안은 전력선 통신을 위한 전력선 통신용 장치에 관한 것이다.

일반적으로 전력선 통신(PLC; Power Line Communication)이란 상용 교류 신호를 전송 매체(media)로 하여 전력선으로 데이터를 통신하는 방식을 말한다. 상용 교류 전원인 60 Hz의 정현파에 중심 주파수(carrier)를 실어 통신하게 되므로, 가정이나 사무실 또는 공장 내의 모든 전원선이 통신선로가 된다.

따라서, 별도의 통신 선로를 설치하지 않아도 통신망을 구축할 수 있는 이점이 있어 가정이나 사무실 또는 공장 등에서 구비하고 있는 다수의 기기 또는 장치(이하 주변 장치라고 한다)를 원격 조정하기 위해 전력선 통신(PLC)이 널리 사용되고 있다. 즉, 이러한 전력선 통신(PLC)은 원격 검침 시스템(AMR; Automatic MeterReading), 홈 오토메이션(HA; Home Automation), 빌딩자동화(Building Automation), 공장 자동화(FA; Factory Automation) 등에 응용되고 있다.

원격 검침 시스템(AMR)이란 가정이나 회사에서 사용하고 있는 각종 에너지 예를 들어, 전기, 수도, 온수, 가스등의 사용량을 측정한 계량기(또는 검침기)의 계량 값을 검침원이 직접 방문하지 않고도 유무선의 통신을 이용하여 원거리의 관리 회사에서 검침하는 시스템을 말한다.

최근에는 상수도, 가스, 전기 등의 원격 검침을 인터넷을 통한 웹 기반으로 실시하는 원격 검침 시스템이 등장하고 있다.

홈 오토메이션(HA)이란 가정 또는 아파트 등의 각종 정보가전 기기의 원격 감시 및 제어에 관한 것이다. 가정 내 전등(Lighting), 인터넷 정보 가전기기, 가스, 화재, 방범용의 각종 센서 및 CCD 카메라와 같은 보안기기(Security Device), 에어컨과 같은 냉난방 기기(HVAC: Heating, Ventilation Air Conditioning), 오디오/비디오(Audio/Video) 기기 등(이하 HA용 주변 장치라고 한다)이 모두 원격 감시 및 제어의 대상이 될 수 있다.

최근에는 홈 오토메이션 서버(Home Automation Server)에서 인터넷을 통하여 주택 내에 HA용 주변 장치에서 발생하는 정보를 통합하여 정보처리 및 관리하는 기술이 등장하였다. 사용자는 일반 개인용 컴퓨터(PC), 휴대폰, PDA 등을 이용하여 원거리에서도 가정내의 HA용 주변 장치를 제어하고 이상상태를 파악할 수 있다.

기존 주택의 경우 정보기기간의 통신을 위한 통신선로의 추가 설치가 사실상 곤란하기 때문에 현재 전화선 통신(HomePNA), 무선 통신(RF: Radio Frequency) 또는 전력선 통신(PLC) 등의 다양한 유무선 통신방식을 이용한 기술이 등장하고 있다.

빌딩자동화(Building Automation) 시스템에서는 빌딩 내 엘리베이터 운행 상태 및 층별 조명상태 등을 원격 감시등을 하기 위해 전력선 통신 방식을 사용하고 있다.

공장자동화(FA; Factory Automation) 시스템에서는 생산라인의 자동화를 이룰 수 있는 NC공작기계, 산업용 로봇 및 각종 센서 등(이하 FA용 주변 장치라고 한다)을 원격 제어하기 위해 전력선 통신 방식을 사용하고 있다.

본 고안과 관련된 종래 기술로는 국내 특허 등록 제 0060984호(발명의 명칭: "전력선 전송 모듈의 데이터 통신 회로 및 방법") 및 국내 공개 특허 제1999-069965호(발명의 명칭 "전력선을 이용한 원격검침 방법 및 장치")가 있다.

상기 국내 특허 등록 제 0060984호는 전력선 전송 모듈의 회로에 관한 것으로, 특히 상용 교류 전원을 이용하여 동기 신호를 발생한 후, 상기 동기 신호에 데이터의 송신 및 수신 시점을 결정하여 쌍방향 데이터 통신을 수행할 수 있는 전력선 전송 모듈의 데이터 통신 회로에 관한 것이다.

상기 국내 특허 등록 제 0060984호는 제1마이컴, 상기 제1마이컴의 제어 하에 전력선과 데이터를 인터페이싱하는 PLC 모뎀, 제2마이컴, 상용 교류 전원의 사인파를 입력받아 전력선과 아이솔레이션 시키는 디지털 변환부, 상기 디지털 변환부의 출력을 입력받아 소정 지연후 논리 조합함으로써 디지털 전원 신호의 에지 변환을 검출하여 제1동기 신호를 상기 제1 마이컴으로 출력하는 위상 검출부 및 버퍼로 구성된다.

상기 국내 공개 특허 제1999-069965호는 이미 가설되어 있는 전력선을 통신 매체로 이용하여 원격지에서 계량 값을 검침하는데 적당하도록 전력선을 이용한 원격검침 방법 및 장치에 관한 것이다.

상기 국내 공개 특허 제1999-069965호는 전력선을 이용한 원격 검침 장치의 구현을 위해 전기, 가스등의 사용량을 측정하는 계량기, 수용가 측에 설치되어 계량기에서 발생하는 계량 데이터를 펄스 또는 다른 신호로 공급받아 내부의 기억장치에 저장하는 1차 데이터 수집장치 및 원격지에서 전력선을 통하여 상기 1차 데이터 수집장치와 통신 기능을 수행하여 검침된 데이터를 획득하는 2차 데이터 수집장치로 구성된다.

상기 1차 데이터 수집장치는 검침 및 검침 데이터 통신기능을 총괄 제어하고, 계량기 인터페이스부를 통해 계량기로부터 사용량을 읽어들여 내부 메모리에 저장하는 마이크로 컨트롤러와, 전력선을 통하여 2차 데이터 수집장치로부터 수신되는 검침 데이터 전송 명령 등을 복조하여 상기 마이크로 컨트롤러 측으로 전달하고 그 마이크로 컨트롤러에서 출력되는 검침 데이터를 변조하여 전력선 측으로 송출하는 전력선 모뎀과, 상기 마이크로 컨트롤러, 전력선 모뎀, 계량기 인터페이스부를 상호 연결하여 인터페이스가 가능하도록 하는 내부 인터페이스부와, 상기 마이크로 컨트롤러의 제어를 받아 수용가측에 사용량을 표시하는 표시장치로 구성된다.

상기 2차 데이터 수집장치는 응용프로그램에 따라 전력선 모뎀을 통해 검침데이터 전송 명령을 하달하고, 그를 통해 수신된 검침 데이터를 내부 메모리에 저장하거나 화면 표시 장치에 표시하는 마이크로 컨트롤러와, 전력선을 통하여 1차 데이터 수집장치로부터 수신되는 검침 데이터를 복조하여 상기 마이크로 컨트롤러 측으로 전달하거나 그 마이크로 컨트롤러에서 출력되는 검침 데이터 전송 명령을 변조하여 전력선 측으로 송출하는 전력선 모뎀과, 상기 마이크로 컨트롤러, 전력선 모뎀, 계량기 인터페이스부를 상호 연결하여 인터페이스가 가능하도록 하는 내부 인터페이스부와, 상기 마이크로 컨트롤러의 제어하에 검침된 정보가 소정의 형태로 가공되어 표시되는 화면 표시장치와, 사용자 응용프로그램 또는 표시 장치와 같은 데이터 수집 장치에 검침 데이터를 전송하기 위한 외부 통신 장치로 구성된다.

상기 국내 특허 등록 제 0060984호 및 상기 국내 공개 특허 제1999-069965호를 포함하는 종래의 전력선을 이용하여 데이터 통신을 하기 위한 전력선 통신용 장치는 전력선으로부터의 잡음(noise)에 약하다는 문제점이 있다. 즉, 기존에는 전력선을 이용한 통신시에 중심 주파수(carrier frequency)가 1개인 협대역의 주파수를 사용하고 있었다. 따라서, 상기 고정된 단일의 중심 주파수가 전력선으로부터의 노이즈(noise)에 영향을 받을 경우 전송 에러가 발생하여 검침 데이터 전송이 안정적이지 못한 문제점이 있었다.

또한, HA, FA를 위한 주변 장치의 종류는 매우 다양하기 때문에 다양한 주변 장치에 적용할 수 있도록 하기 위해서는 전력선 통신용 장치는 다양한 통신방식, 통신 프로토콜 및 다양한 인터페이스를 제공할 필요가 있다.

특히, 주변 장치의 종류가 달라질 때마다 변경된 주변 장치에 대한 새로운인터페이스를 전력선 통신용 장치에 새로 부가하거나 장치를 교체한다는 것은 경제적 측면이나 장비 활용 측면에서 바람직하지 못하다.

따라서, 본 고안은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 중심 주파수를 소정 주파수 범위 내에서 가변 시킨 분산 스펙트럼 전력선 신호를 발생시켜 전력선 통신을 함으로써, 특정 주파수의 중심 주파수가 전력선으로부터의 특정 노이즈에 의해 영향을 받을 경우에 발생할 수 있는 데이터 전송의 에러를 줄이기 위한 전력선 통신용 장치를 제공함에 목적이 있다.

또한, 본 고안의 목적은 전송 데이터 패킷의 각 비트당 분산 스펙트럼 방식을 사용하고 각각의 데이터 비트의 변조 주기를 짧게 함으로써 전력선 통신시 보다 안정적이고 빠르게 데이터 통신이 가능한 전력선 통신용 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 고안의 목적은 가변되는 복수의 중심 주파수를 사용함으로써 1개의 중심 주파수를 사용할 경우 발생할 수 있는 외부에 의한 의도적인 전송 데이터 유출을 막을 수 있어 보안성이 향상된 전력선 통신을 할 수 있는 전력선 통신용 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 고안의 목적은 분산 스펙트럼 방식을 사용함으로써 신호 감쇠가 최소화되어 장거리 전송이 가능한 전력선 통신용 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 고안의 목적은 전력선 통신용 장치를 마스터 모드 또는 슬레이브 모드로 선택할 수 있도록 하고, 마스터와 슬레이브간에 전원 공급과 동시에 자동으로 마스터와 슬레이브를 인식할 수 있도록 하여 동일한 전력선 통신용 장치를 선택에 따라 마스터 모드 또는 슬레이브 모드로 사용할 수 있는 다중 모드 전력선 통신용 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 고안의 목적은 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치로부터 전원 공급과 동시에 자동으로 주변 장치에 대한 정보 데이터를 마스터 모드 전력선 통신용 장치로 전송함으로써, 주변 장치의 종류가 달라지더라도 변경된 주변 장치에 따라서 새로운 전력선 통신용 장치로 교체하지 않고도 다양한 주변 장치에 적용할 수 있는 전력선 통신용 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 고안의 목적은 원격 검침 시스템(AMR) 뿐만 아니라, 홈 오토메이션(HA), 공장자동화(FA), 빌딩 자동화 시스템에도 적용할 수 있는 다양한 인터페이스를 구비한 전력선 통신용 장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 시스템을 원격 검침에 적용한 경우의 원격 검침 시스템의 개략적인 구성 블록도.

도 2는 본 고안의 바람직한 다른 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 시스템 원격 검침, 홈 오토메이션(HA) 및 공장 자동화(FA)에 적용한 경우의 시스템의 개략적인 구성 블록도.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치의 구성 블록도.

도 4는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 상기 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치의 송수신부의 구성 블록도.

도 5는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 마스터 모드 전력선 통신용 장치와 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치간의 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법을 설명하는 순서도.

도 6은 본 고안의 바람직한 다른 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 마스터 모드 전력선 통신용 장치와 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치간의 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법을 설명하는 순서도.

도 7은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 마스터 모드 전력선 통신용 장치에서 수행되는 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치와의 전력선 통신 방법을 설명하는 순서도.

도 8은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에서 수행되는 마스터 모드 전력선 통신용 장치와의 전력선 통신 방법을 설명하는 순서도.

도 9는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신에 OSI 7 계층을 적용한 패킷 구조를 나타내는 도면.

도 10a는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치로 송신되는 패킷 구조를 나타내는 도면.

도 10b는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치로부터 주변 장치로 송신되는 패킷 구조를 나타내는 도면.

도 10c는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 주변 장치에서 분산 스펙트럼을 이용한 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치로 송신되는 패킷 구조를 나타내는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

100 : 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치

102-1,...,102-N : 검침 대상 104-1,...,104-N : 검침기

110 : 마스터 모드 전력선 통신용 장치

120 : 게이트웨이 130 : 모뎀

140 : 관리자 서버 150 : 계량 데이터 데이터베이스

300 : 송수신부 302 : 증폭 변환부

304 : 매칭 필터 306 : CRC 회로

308 : 내부 인터페이스 310 : 분산 스펙트럼 신호 발생기

상술한 목적들을 달성하기 위하여 본 고안의 제1 측면에 따르면, 전력선과 결합하여 전력선 통신을 수행하는 전력선 통신용 장치에 있어서, 상기 전력선과 연결된 제1 단자를 통하여 입력된 전력선 신호를 변압 및 구형파로 변환하여 제2 단자를 통하여 출력하거나 또는 상기 제2 단자를 통하여 분산 스펙트럼 데이터 신호를 입력받아 변압하여 상기 제1 단자를 통하여 상기 전력선으로 출력하는 전력선 변환부, 상기 제2 단자를 통하여 입력받은 상기 전력선 변환부의 출력을 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 매칭필터부, 중심 주파수(carrier)를 소정 주파수 범위내에서 가변시킨 분산 스펙트럼 신호의 파형을 샘플링한 값-여기서, 상기 샘플링 값은 미리 소정의 기억 장치에 저장되어 있음-을 이용하여 분산 스펙트럼 데이터 신호를 복원하여 출력하는 분산 스펙트럼 신호 발생부, 외부 인터페이스를 통하여 디지털 데이터를 수신하여 패킷 데이터를 생성하거나 또는 상기 매칭 필터부의 출력 디지털 데이터를 입력받아 명령어를 해석하여 상기 명령어에 상응하는 동작을 수행하는 제어부 및 상기 제어부, 매칭 필터부 및 분산 스펙트럼 신호 발생부를 주변 장치간에 결합하여 상호 인터페이스가 가능하도록 하는 외부 인터페이스부를 포함하는 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치가 제공된다.

상기 매칭 필터부에서의 디지털 데이터로의 변환은 중심 주파수(carrier)를 소정 주파수 범위 내에서 가변시킨 분산 스펙트럼 신호의 파형을 샘플링한 값-여기서, 상기 샘플링 값은 미리 소정의 기억 장치에 저장되어 있음-과 상기 전력선 변환부의 출력을 상관(correlation)하여 상기 전력선 변환부의 출력을 디지털 데이터로 변환할 수 있다.

상기 전력선 통신용 장치는 상기 매칭 필터부 및 분산 스펙트럼 신호 발생부와 결합하여 상기 매칭 필터부의 출력 신호인 디지털 데이터의 에러 발생 여부를 검출하여 상기 내부 인터페이스를 통하여 상기 제어부로 출력하는 오류 검출부를 더 포함할 수 있다.

상기 전력선 통신용 장치는 상기 매칭 필터부, 분산 스펙트럼 신호 발생부 및 오류 검출부를 동일한 클럭으로 동기시켜 동작시키는 클럭 발생부를 더 포함할 수 있다.

상기 마스터 모드 및 슬레이브 모드는 딥 스위치 전환을 포함하는 하드웨어적으로 설정될 수 있다. 또한, 상기 마스터 모드 및 슬레이브 모드는 마스터 모드 또는 슬레이브 모드 설정 명령을 포함하는 패킷을 관리자 서버로부터 네트워크를 통하여 수신하여 상기 제어부에서 해석함으로써 소프트웨어적으로 설정될 수 있다.

상기 전력선 통신용 장치는 상기 전력선 통신용 장치에 하드웨어적으로 에러가 발생한 경우에 상기 전력선 통신용 장치를 리셋시킴으로써 자동으로 에러를 체크할 수 있다.

상기 외부 인터페이스부는 검침기, 홈 오토메이션(Home Automation)용 주변장치 및 공장 오토메이션(Factory Automation) 용 주변장치와 인터페이스 가능하도록 RS-232, SPI(Serial-Parallel Interface), I2C 및 CAN(Control Area Network)인터페이스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제어부는 OSI 7 계층을 이용하여 패킷 데이터를 처리할 수 있다.

본 고안의 제2 측면에 따르면, 전력선, 상기 전력선에 결합된 복수의 슬레이브 모드로 설정된 전력선 통신용 장치 및 상기 전력선을 통하여 상기 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신 장치와 결합된 마스터 모드로 설정된 전력선 통신 장치를 포함하는 전력선 통신용 시스템에서 수행되는 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법에 있어서, 상기 마스터 모드로 설정된 전력선 통신용 장치에서는 상기 복수의 슬레이브 모드로 설정된 전력선 통신용 장치로 슬레이브 식별자를 전송하는 단계, 상기 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에 슬레이브 식별자 전송을 요구하여 전송 받아 등록하는 단계, 상기 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치 중 적어도 어느 하나로 상기 슬레이브 식별자를 전송하는 단계를 수행하고, 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치와 연동하여 상기 통신 초기화 설정을 수행하는 상기 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에서는 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터 상기 마스터 식별자를 전송 받은 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에서 상기 마스터 식별자를 등록하는 단계, 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터 상기 슬레이브 식별자를 수신한 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에서 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치를 등록하는 단계 를 수행하는 것을 특징으로 하는 마스터 모드 전력선 통신용 장치에서의 자동 검색에 의한 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법 및 상기 방법을 수행할 수 있는 프로그램이 수록되어 있는 기록 매체가 제공된다.

본 고안의 다른 실시예에 따르면, 전력선과 연결된 제1 단자를 통하여 입력된 전력선 신호를 변압 및 구형파로 변환하여 제2 단자를 통하여 출력하거나 또는 상기 제2 단자를 통하여 분산 스펙트럼 데이터 신호를 입력받아 변압하여 상기 제1 단자를 통하여 상기 전력선으로 출력하는 전력선 변환부, 상기 제2 단자를 통하여 입력받은 상기 전력선 변환부의 출력을 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 매칭필터부, 중심 주파수(carrier)를 소정 주파수 범위 내에서 가변시킨 분산 스펙트럼 신호의 파형을 샘플링한 값-여기서, 상기 샘플링 값은 미리 소정의 기억 장치에 저장되어 있음-을 이용하여 분산 스펙트럼 데이터 신호를 복원하여 출력하는 분산 스펙트럼 신호 발생부, 외부 인터페이스를 통하여 디지털 데이터를 수신하여 패킷 데이터를 생성하거나 또는 상기 매칭 필터부의 출력 디지털 데이터를 입력받아 명령어를 해석하여 상기 명령어에 상응하는 동작을 수행하는 제어부 및 상기 제어부, 매칭 필터부 및 분산 스펙트럼 신호 발생부를 주변 장치간에 결합하여 상호 인터페이스가 가능하도록 하는 외부 인터페이스부를 포함하는 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치에서 수행되는 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법에 있어서, 마스터 모드로 설정된 전력선 통신용 장치에서는 복수의 슬레이브 모드로 설정된 전력선 통신용 장치로 슬레이브 식별자를 전송하는 단계, 상기 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에 슬레이브 식별자 전송을 요구하여 전송 받아 등록하는 단계 및 상기 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치 중 적어도 어느 하나로 상기 슬레이브 식별자를 전송하는 단계를 수행하되, 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치와 연동하여 상기 통신 초기화 설정을 수행하는 상기 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에서는 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터 상기 마스터 식별자를 전송 받은 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에서 상기 마스터 식별자를 등록하는 단계 및 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터 상기 슬레이브 식별자를 수신한 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에서 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치를 등록하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 마스터 모드 전력선 통신용 장치에서의 자동 검색에 의한 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법이 제공된다.

상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치는 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치를 등록한 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에 슬레이브 응용 자원 정보를 요구하여 수신하는 단계를 더 실행할 수 있다.

상기 슬레이브 응용 자원 정보는 홈 오토메이션(Home Automation)용 장치, 공장 오토메이션(Factory Automation) 용 장치에 상응하는 원격 제어를 위한 원시 제어 정보를 포함할 수 있다.

본 고안의 또 다른 실시예에 따르면 전력선, 상기 전력선에 결합된 복수의 슬레이브 모드로 설정된 전력선 통신용 장치 및 상기 전력선을 통하여 상기 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신 장치와 결합된 마스터 모드로 설정된 전력선 통신 장치를 포함하는 전력선 통신용 시스템에서 수행되는 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법에 있어서, 슬레이브 모드로 설정된 전력선 통신용 장치에서는 마스터 모드로 설정된 전력선 통신용 장치로 슬레이브 등록 요구 신호를 전송하여 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터 마스터 식별자를 수신하여 등록하는 단계 및 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터의 슬레이브 식별자 전송 요구에 응답하여 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로 상기 슬레이브 식별자를 전송하는 단계를 수행하고, 상기 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치와 연동하여 상기 통신 초기화 설정을 수행하는 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치에서는 상기 슬레이브 등록 요구 신호를 수신한 경우 상기 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치 중 적어도 어느 하나로 마스터 식별자를 전송하는 단계 및 상기 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에 상기 슬레이브 식별자 전송을 요구하여 수신받아 상기 슬레이브 식별자를 등록하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치의 검색 추가 요청에 의한 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법 및 이러한 방법을 수행할 수 있는 프로그램이 수록되어 있는 기록 매체가 제공된다.

고안의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치는 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터 슬레이브 식별자를 수신하여 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치를 등록하는 단계를 더 실행할 수 있다.

상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치는 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치를 등록한 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에 슬레이브 응용 자원 정보를 요구하여 수신하는 단계를 더 실행할 수 있다.

상기 슬레이브 응용 자원 정보는 홈 오토메이션(Home Automation)용 장치, 공장 오토메이션(Factory Automation) 용 장치에 상응하는 원격 제어를 위한 원시 제어 정보를 포함할 수 있다.

본 고안의 또 다른 실시예에 따르면, 중심 주파수(carrier)를 소정 주파수 범위 내에서 가변시킨 분산 스펙트럼 신호의 파형을 샘플링한 값-여기서, 상기 샘플링 값은 미리 소정의 기억 장치에 저장되어 있음-을 이용하여 분산 스펙트럼 데이터 신호를 복원하여 출력하는 분산 스펙트럼 신호 발생부를 포함하는 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치에서 수행되는 전력선 통신 방법에 있어서, 동작 모드 설정하는 단계 및 마스터 모드 전력선 통신용 장치와 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치간 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정을 하는 단계를 포함하는 전력선 통신 방법을 수행하되, 상기 설정된 모드가 마스터 모드인 경우에는 상기 전력선 통신용 장치는 상기 통신 초기화 설정 단계를 통하여 등록된 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에 검침 데이터 전송을 요구를 포함하는 패킷 데이터를 폴링 방식에 의해 전송하는 단계 및 상기 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치로부터 검침 데이터를 수신하는 단계, 상기 검침 데이터를 처리하여 전력 사용량을 사용자에게 제공하는 원격 검침 서비스를 제공하기 위해 상기 수신된 검침 데이터를 게이트웨이 및 모뎀을 거쳐 관리자 서버로 전송하는 단계를 수행하고, 상기 설정된 모드가 슬레이브 모드인 경우에는 상기 전력선 통신용 장치는 상기 검침기로부터 검침 데이터를 요구하여 수신하는 단계, 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터의 검침 데이터 전송 요구를 포함하는 패킷 데이터를 수신하는 단계, 상기 수신된 패킷 데이터로부터 마스터 식별자를 추출하여 미리 등록된 마스터 식별자와 동일한지를 판단하는 단계 및 상기 판단 결과, 동일한 경우에는 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로 검침 데이터를 전송하는 단계를 수행하는 전력선 통신 방법이 제공된다.

이하, 본 고안에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 시스템을 원검 검침에 적용한 경우의 원격 검침 시스템의 개략적인 구성 블록도를 나타낸다. 여기서 전력선 통신용 시스템이란 전력선을 매개로 전력선 통신을 수행하기 위해 전력선 양쪽 단자에 연결되어 있는 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)와 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110) 및 전력선을 포함한다.

도 1을 참조하면, 상기 원격 검침 시스템은 분산 스펙트럼을 이용한 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100), 상기 슬레이브 모드 전력선 통신용장치(100)에 연결된 복수의 검침기(104-1, ..., 104-N, 이하 104라고 한다) 및 검침 대상(102-1, ..., 102-N, 이하 102라고 한다), 상기 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)에 전력선으로 연결된 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110), 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)에 게이트웨이(120), 모뎀(130)을 거쳐 데이터 통신을 위한 전용선으로 연결된 관리자 서버(140), 상기 관리자 서버(140)에 연결된 계량 데이터 데이터베이스(150), 상기 관리자 서버(140)와 유무선 네트워크를 통해 연결된 개인용 컴퓨터(PC), PCS폰(162), PDA(164)를 포함한다.

관리자 서버(140)에서 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)에 검침 데이터를 요구하면, 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)를 거쳐 검침기(104)에 검침 데이터 요구 신호가 전송된다. 검침 데이터는 검침기(104), 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100), 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)를 거쳐 관리자 서버(140)로 전송된다.

관리자 서버(140)에서는 복수의 검침기(104)로부터 검침 데이터를 수집 및 통계 처리하여 유무선 인터넷 등을 통하여 사용자에게 일별, 주별, 월별 전력 사용량을 출력한다.

도 2는 본 고안의 바람직한 다른 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 시스템을 원격 검침, 홈 오토메이션(HA) 및 공장 자동화(FA)에 적용한 경우의 시스템의 개략적인 구성 블록도를 나타낸다. 이하, 도 1과의 차이점을 위주로 설명한다.

도 2를 참조하면, 도 1과 달리 HA용 주변 장치(105-1, ..., 105-N, 이하 105라고 한다), HA용 제어기(106-1, ..., 106-N, 이하 106라고 한다), FA용 주변 장치(107-1, ..., 107-N, 이하 107라고 한다), FA용 제어기(108-1, ..., 108-N, 이하 108라고 한다)가 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)에 추가로 연결될 수 있다.

슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)는 상기 HA용 제어기(106) 및 FA용 제어기(108)로부터 HA용 주변 장치(105) 및 FA용 주변 장치(107)의 상태 정보 등을 입력받아 분산스펙트럼 신호로 변환하여 전력선에 실은 분산 스펙트럼 전력선 신호를 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)로 전송한다. 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)는 분산 스펙트럼 전력선 신호를 입력받아 분산 스펙트럼 전력선 신호의 위상을 각각 대응하는 0, 1의 비트 데이터로 변환시켜 게이트웨이(120)에 전송한다. 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)와 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)에 대한 자세한 설명은 후술한다. 게이트웨이(120)는 도 2에는 도시되지 않았지만 모뎀(130)을 통하여 관리자 서버(140)로 데이터 패킷을 전송한다. 관리자 서버(140)는 수신한 데이터 패킷을 처리하여 원격 검침, 홈 오토메이션(HA) 및 공장 자동화(FA)에 활용 할 수 있다.

도 3은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치(100, 110)의 구성 블록도를 나타낸다.

도 3을 참조하면, 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치(100, 110)는 전력선 변환부(320), 상기 전력선 변환부(320)에 연결된 송수신부(300), 상기 송수신부(320)에 버스를 통해 연결된 상기 제어부(330), 상기 제어부(330)에 버스를 통해 연결된 저장부(350), 상기 송수신부(300), 상기 제어부(330) 및 저장부(350)에 버스를 통해 연결된 외부 인터페이스부(340)를 포함한다.

전력선 통신용 장치(100, 110)는 선택에 의해 마스터 모드와 슬레이브 모드로 동작할 수 있다. 모드 설정은 예를 들어, 하드웨어적으로 딥 스위치를 이용하여 마스터 모드 또는 슬레이브 모드 중 하나로 설정할 수 있다. 즉, 딥 스위치로부터 마스터 모드 또는 슬레이브 모드를 설정한 경우 모드 설정 비트를 0 또는 1로 세팅하여 전력선 통신용 장치의 버스를 통해 제어부(330)로 전송함으로써 마스터 모드인지 슬레이브 모드인지를 제어부(330)에서 인식할 수 있다. 또한, 모드 설정 명령어를 패킷 데이터에 실어 전력선 통신용 장치(100, 110)로 전송하여 전력선 통신용 장치의 제어부(330)에서 이를 해석함으로써 소프트웨어적으로 모드 설정이 가능하다. 각각의 모드에서의 동작에 대해서는 후술한다.

전력선 변환부(320)는 전력선으로부터 분산 스펙트럼 전력선 신호를 입력받아 변압 및 클램핑하여 구형파로 변환한 분산 스펙트럼 데이터 신호를 생성하여 송수신부(300)로 전송한다. 여기서 분산 스펙트럼 전력선 신호란 후술할 분산 스펙트럼 처리에 의해 소정의 주파수 범위 내에서 가변되는 중심 주파수(carrier)에 실린 패킷 데이터 신호가 전력선을 통하여 전송되는 경우의 신호를 말한다. 또는 전력선 변환부(320)는 송수신부(300)로부터의 분산 스펙트럼 데이터 신호를 입력받아 변압하여 전력선으로 출력한다. 여기서, 분산 스펙트럼 데이터 신호란 송수신부(300)에서 분산 스펙트럼 신호 발생기(310)에서 생성되는 신호를 의미한다.

송수신부(300)는 전력선 변환부(320)의 출력을 입력받아 증폭, 아날로그 신호의 디지털 신호로의 변환 및 0,1의 코드화된 이진 데이터를 생성하고, CRC 에러 체크를 하여 제어부(330)로 내부 인터페이스(308), 데이터 버스를 통해 전달한다.

또한, 송수신부(300)는 데이터 버스로부터 물리 계층의 패킷 데이터를 입력받아 분산 스펙트럼 데이터 신호를 발생시켜 전력선 변환부(320)를 통하여 변압하여 분산 스펙트럼 전력선 신호를 전력선으로 출력한다.

제어부(330)는 상기 검침기(104) 등으로부터 데이터를 입력받아 OSI 7 계층 중 네트워크 계층, 데이터 링크 계층을 거치면서 패킷 데이터를 생성하여(도 9 참조) 데이터 버스를 통하여 송수신부(300)로 보낸다.

또한, 제어부(330)는 전력선으로부터 수신하여 송수신부(300)를 거쳐 상기 데이터 버스로부터 전달받은 물리 계층에 속하는 패킷 데이터를 입력받아 데이터 링크 계층, 네트워크 계층, 애플리케이션 계층의 패킷 데이터로 변환하여 수신된 패킷 데이터로부터 상기 패킷 데이터를 송신한 전력선 통신용 장치의 시리얼 번호를 확인한다. 제어부(330)는 상기 시리얼 번호가 자신의 전력선 통신용 장치의 시리얼 번호와 일치하지 않는 경우에는 수신된 패킷을 폐기한다. 제어부(330)는 상기 시리얼 번호가 일치하는 경우에는 수신된 패킷 데이터를 분석하여 수신된 명령을 해석하고, 상기 해석에 따라 주어진 일련의 동작을 수행한다.

또한, 제어부(330)는 수신된 패킷 데이터를 예를 들어 CRC 연산 등을 이용하여 에러 체크를 한다. 또한, 제어부(330)는 버스로의 데이터 송수신을 제어한다.

저장부(350)는 수신된 패킷 데이터로부터 추출된 검침기의 검침 데이터, 각종 주변 장치 상태 정보(이하 슬레이브 응용 자원 정보라고 한다) 및 상기 제어부에서 수행되는 동작을 실행하기 위한 프로그램 등을 저장한다. 슬레이브 모드로 설정된 전력선 통신용 장치(100)에는 저장부(350)에 저장된 슬레이브 응용 자원 정보를 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)로 전송하여 주변 장치가 변경될 경우에도 자동적으로 변경된 주변 장치에 대한 정보를 로딩할 수 있도록 한다. 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)에서는 변경된 주변 장치를 제어하기 위한 응용 프로그램을 제어부(330)에 설치하고, 상기 응용 프로그램에서 상기 슬레이브 응용 자원 정보를 이용함으로써 변경된 주변 장치를 제어할 수 있다.

외부 인터페이스(340)는 전력선 통신용 장치를 다양한 주변 장치와 연결시키기 위한 것이다. 외부 인터페이스(340)는 검침기, 홈 오토메이션(Home Automation

)용 주변장치 제어기 및 공장 오토메이션(Factory Automation) 용 주변장치 제어기와 인터페이스 가능하도록 RS-232C, SPI(Serial-Parallel Interface), I2C 및 CAN(Control Area Network) 인터페이스 등을 사용할 수 있다.

도 4는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 상기 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치의 송수신부(300)의 구성 블록도를 나타낸다.

도 4를 참조하면, 송수신부(300)는 증폭 변환부(302), 상기 증폭 변환부에 연결된 매칭 필터(304), 상기 매칭 필터부(304)에 연결된 분산 스펙트럼 신호 발생부(310), 상기 매칭 필터(304) 및 분산 스펙트럼 신호 발생부(310)에 연결된 CRC 회로(306), 상기 매칭 필터(304), 분산 스펙트럼 신호 발생부(310) 및 CRC 회로(306)에 연결된 클럭 발생부(312), 매칭 필터(304), 분산 스펙트럼 신호 발생부(310) 및 클럭 발생부(312)에 연결된 분산 스펙트럼 인코딩 템플릿 저장부(314)를 포함한다.

증폭 변환부(302)는 증폭기와 ADC로 구성되어 전력선 변환부(320)에서 생성된 신호를 증폭하고 0, 1의 디지털 신호 값으로 변환하여 디지털화된 분산 스펙트럼 데이터를 출력한다.

매칭 필터(304)는 상기 분산 스펙트럼 전력선 신호의 정위상과 역위상을 인코딩한 값을 미리 저장하고 있는 내부 템플릿과 상기 디지털화된 분산 스펙트럼 데이터 값을 코릴레이션(correlation)한다. 즉, 상관값을 구한다. 상관 값 계산 결과, 분산 스펙트럼 데이터 신호 파형의 위상에 상응하도록 이진 코드화된 이진 데이터 값으로 변환된다. 즉, 매칭 필터(304)는 수신된 신호(디지털화된 분산 스펙트럼 데이터 값)와 100us 동안의 분산 스펙트럼 전력선 신호에 대한 정위상과 역위상에 대해 인코딩된 내부 템플릿과의 상관값을 계산해주는 디지털 필터이다. 정위상과 역위상에 대한 인코딩 템플릿은 각각의 포인트들이 웨이브 테이블에 이진화된 값으로 분산 스펙트럼 인코딩 템플릿 저장부(314)에 저장되어 있다. 여기서, 분산 스펙트럼 인코딩 템플릿 저장부(314)는 바람직하게는 ROM을 사용할 수 있으며, 그 외 EEPROM 등을 사용할 수 도 있다. 여기서, 상관값의 크기가 직접적인 수신된 신호의 데이터를 구분해주며, 상관값의 상태는 수신된 신호의 위상(정위상 또는 역위상)에 의해 결정된다. 전력선을 통해 전송되는 신호(분산 스펙트럼 전력선 신호)가 빠른 속도로 전송되도록 각각의 데이터 비트의 변조 주기를 짧게 하며, 이에 상응하여 복조시에도 수신된 신호를 한번 필터링 하는데 걸리는 시간이 상기 변조주기(예를 들어 1ms 이하)와 같도록 한다. 매칭 필터(304)의 출력은 각각의 수신된 신호의 파형과 매칭되며, 내부 인터페이스(308)에 의해 제어부(330)로 전송되어 데이터 링크 계층의 프레임으로 변환된다.

이하, 증폭 변환부(302)와 매칭 필터(304)를 포괄하여 복조부라고도 한다.

분산 스펙트럼 신호 발생부(310)는 상기 분산 스펙트럼 인코딩 템플릿 저장부(314)에 저장된 내부 템플릿의 파형 데이터를 이용하여 분산 스펙트럼 데이터 신호 파형을 발생시킨다. 예를 들어, 분산 스펙트럼 전력선 신호가 200Khz에서 400Khz로 스위핑 되다가 100Khz로 점프해서 다시 200Khz로 스위핑되는 형태로 100us 동안 25번의 주기로 변화하는 경우에 내부 템플릿에는 상기 분산 스펙트럼 전력선 신호를 100us 동안 소정 주기로 소정 개수(예를 들어 300번) 만큼 샘플링하여 그 때의 샘플링 값이 저장되어 있다. 분산 스펙트럼 신호 발생부(310)는 상기 샘플링 값을 이용하여 다시 원래 파형을 재생하여 분산 스펙트럼 데이터 신호를 발생시킨다.

즉, 이진 데이터 값에 따라 중심 주파수(carrier)를 소정 주파수 범위 내에서 가변시킨 분산 스펙트럼 데이터 신호를 발생시킨다. 이와 같이 함으로써, 1개의 고정된 중심 주파수를 사용할 경우보다 전력선으로부터의 잡음의 영향에 강해져 안정적인 전력선 통신이 가능해진다.

CRC 회로(306)는 매칭 필터(308)를 거쳐 복조된 신호의 데이터 패킷에 대해 16비트의 CRC 연산을 수행한다. 즉, 패킷의 종료를 나타내는 값이 나타나면 패킷에 대한 CRC 연산을 통해 정상적인 패킷인지 에러가 있는 비정상적인 패킷인지를구분한다. 상기 CRC 회로(306)는 패킷의 에러 발생을 체크하기 위한 것이면 CRC 연산을 사용하지 않는 다른 에러 체크 연산이라도 적용 가능함은 물론이다. 이하 CRC 회로(306)를 포함한 에러 체크 연산을 위한 수단을 포괄하여 오류 검출부라고도 한다.

클럭 발생부(312)는 매칭 필터(304), 분산 스펙트럼 신호 발생부(310), CRC 회로(306) 및 분산 스펙트럼 인코딩 템플릿 저장부(314)에 클럭신호를 인가하여 상호 클럭에 맞추어 작동되도록 한다.

도 5 및 도 6은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 마스터 모드 전력선 통신용 장치와 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치간의 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법을 설명하는 순서도이다. 도 5는 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)에서 자동으로 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)를 검색하여 등록하는 통신 초기화 과정을 나타내고, 도 6은 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)가 추가된 경우 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)의 등록 요구에 의해 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)를 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)에 등록하는 과정을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 먼저, 전력선 통신용 장치는 전원이 켜짐과 동시에 초기 부팅과정을 거치면서 필요한 데이터를 읽어들여 마스터 모드로 설정한다(단계 501). 마스터 모드로 설정된 전력선 통신용 장치(110)는 슬레이브 모드로 설정된 복수의 전력선 통신용 장치(100)로 마스터 식별자를 브로드 캐스팅한다(단계 503).

슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)에서는 상기 마스터 식별자를 수신하여 등록한다(단계 505).

마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)에서 슬레이브 식별자 전송을 요구한다(단계 507). 상기 슬레이브 식별자 전송 요구를 수신한 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)에서는 등록된 마스터 식별자와 상기 요구 신호를 송신한 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)가 일치하는지 판단한 후, 일치하는 경우 상기 요구에 응답하여 슬레이브 식별자를 전송한다(단계 509). 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)에서는 상기 슬레이브 식별자를 수신하여 등록한다(단계 511).

마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)에서는 상기 수신하여 등록한 슬레이브 식별자를 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)로 브로드 캐스팅한다(단계 513). 상기 슬레이브 식별자를 수신한 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)는 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)를 등록한다(단계 515).

마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)에서는 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)로 슬레이브 응용 자원 정보를 요구한다(단계 517). 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)에서는 상기 요구에 응답하여 슬레이브 응용 자원 정보를 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)로 전송하고(단계 519), 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)에서는 슬레이브 응용 자원 정보를 수신하여 저장한다(단계 521). 이와 같이 전력선 통신용 장치에서 전원이 켜짐과 동시에 주변 장치에 대한 정보를 자동으로 획득함으로써, 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)에 연결된 검침기, HA용 주변 장치, FA용 주변 장치가 변경될 경우에도 전력선 통신용 장치를 교체하지 않더라도 응용 프로그램만을 바꿔줌으로써 원격 검침, 홈 오토메이션(HA) 및 공장 자동화(FA)에 응용할 수 있다.

도 6을 참조하면, 먼저 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)에서 전원이 켜짐과 동시에 초기 부팅과정을 거치면서 필요한 데이터를 읽어들여 슬레이브 모드로 설정한다(단계 601). 슬레이브 모드로 설정된 전력선 통신용 장치(100)는 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)로 슬레이브 식별자 등록 요구 신호를 전송한다(단계 603). 이하 단계 605 내지 단계 623은 도 5와 동일하므로 설명을 생략한다. 도 5와 달리 도 6은 기존의 전력선 통신용 장치에 새로운 주변 장치와 함께 새로운 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)가 추가될 경우에 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)에서 새로 추가된 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)를 등록할 수 있도록 해준다. 또한, 새로 추가된 주변 장치에 대한 정보도 획득할 수 있게 해준다.

도 7은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 마스터 모드 전력선 통신용 장치에서 수행되는 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치와의 전력선 통신 방법을 설명하는 순서도이다.

도 7을 참조하면, 먼저, 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)에서 전원이 켜짐과 동시에 마스터 모드를 설정하고 초기화하고(단계 701), 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)를 검색하여 등록하는 통신 초기화 과정을 수행한다(단계 703).

마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)에서는 검색된 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100) 중 하나에 분산 스펙트럼 신호 발생부(310)에서 분산 스펙트럼데이터 신호를 발생시켜 전력선을 통해 패킷 데이터 전송 요구 신호를 전송한다(단계 705).

마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)에서는 순차적으로 폴링 방식에 의해 다음 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)에 패킷 데이터 전송 요구 신호를 전송하여 더 이상 패킷 데이터 전송이 없을 때까지 패킷 데이터를 수신하여 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)로부터 패킷 데이터를 수집한다(단계 707, 단계 709).

도 8은 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에서 수행되는 마스터 모드 전력선 통신용 장치와의 전력선 통신 방법을 설명하는 순서도를 나타낸다.

도 8을 참조하면, 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)에서는 단계 801 내지 단계 803을 거쳐 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)를 등록하여 통신 초기화 과정을 수행한다. 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)에서 순차적으로 폴링 방식에 의해 검침기 등의 주변 장치로부터 검침 데이터 등의 자료를 수집한다(단계 805, 단계 813).

슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)에서는 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)로부터 검침 데이터 등의 전송 요구를 포함하는 패킷을 수신하여 등록한 마스터 식별자와 일치하는 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)인 경우에만 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)로 검침 데이터 등을 전송한다(단계 807 및 단계 811).

도 9는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신에 OSI 7 계층을 적용한 프레임패킷 구조를 나타낸다.

도 9를 참조하면, 전력선을 통해 전송되는 분산 스펙트럼 전력선 신호는 OSI 계층 중 물리 계층에 해당되며, 프레임 시작 정보(901), 데이터 링크 계층 헤더 정보(903), 네트워크 계층 헤더 정보(905), 애플리케이션 계층 헤더 정보(907), 전송할 데이터(909) 및 에러 체크용 데이터(911)를 포함한다. 전력선 통신을 위해 CEbus 프로토콜을 사용하며, 특히 OSI 7 계층 구조를 사용하여 전력선 통신을 수행함으로써 전력선 통신의 호환성을 높일 수 있다.

도 10a는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)로부터 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)로 송신되는 패킷 구조를 나타낸다.

도 10a를 참조하면, 상기 패킷은 헤더(1001), 마스터 ID(1003), 슬레이브 ID(1005), 길이(1007), 명령어(1009), 명령어 옵션(1011) 및 서버 데이터(1013)를 포함한다.

헤더(1001)는 프레임의 시작을 나타내며, 마스터 ID(1003)는 마스터 모드 전력선 통신용 장치(110)의 식별자(ID)를 나타내고, 슬레이브 ID(1005)는 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)의 식별자(ID)를 나타낸다.

길이(1007)는 명령어(1009), 명령어 옵션(1011) 및 서버 데이터(1013) 영역이 차지하는 길이를 나타낸다. 명령어(1009)는 마스터 식별자 등록 요구, 폴링 방식에 의한 패킷 수집 명령 등의 명령어 종류를 나타낸다. 명령어 옵션(1011)은 해당 명령어에 필요한 부가 설정 사항(옵션)을 나타낸다. 서버 데이터(1013)는 관리자 서버(140)에서 검침기 등의 주변 장치로 보내는 데이터를 나타낸다.

도 10b는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)로부터 주변 장치로 송신되는 패킷 구조를 나타낸다.

도 10b를 참조하면, 상기 패킷은 프레임 시작을 나타내는 프레임 시작 헤더(1015), 명령어 종류를 나타내는 명령어(1009), 슬레이브 시리얼 번호를 나타내는 슬레이브 시리얼 번호(1017), 슬레이브 식별자를 나타내는 슬레이브 ID(1005), 에러 체크용 비트(1019) 및 프레임의 끝을 나타내는 프레임의 끝 헤더(1021)를 포함한다.

도 10c는 본 고안의 바람직한 일 실시예에 따른 주변 장치에서 분산 스펙트럼을 이용한 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치(100)로 송신되는 패킷 구조를 나타낸다.

도 10c를 참조하면, 상기 패킷은 프레임 시작을 나타내는 프레임 시작 헤더(1015), 명령어 종류를 나타내는 명령어(1009), 슬레이브 시리얼 번호를 나타내는 슬레이브 시리얼 번호(1017), 슬레이브 식별자를 나타내는 슬레이브 ID(1005), 검침 데이터 등을 나타내는 원시 데이터(1013), 검침기의 전원 차단 상태 등의 주변 장치의 상태 정보를 나타내는 주변 장치 상태(1023), 에러 체크용 비트(1019) 및 프레임의 끝을 나타내는 프레임의 끝 헤더(1021)를 포함한다.

상기에서는 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 실용신안등록 청구의 범위에 기재된 본 고안의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 고안을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

본 고안에 따른 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치는 중심 주파수를 소정 주파수 범위 내에서 가변 시킨 분산 스펙트럼 전력선 신호를 발생시켜 전력선 통신을 함으로써, 특정 주파수의 중심 주파수가 전력선으로부터의 특정 노이즈에 의해 영향을 받을 경우에 발생할 수 있는 데이터 전송의 에러를 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 전송 데이터 패킷의 각 비트당 분산 스펙트럼 방식을 사용하고 각각의 데이터 비트의 변조 주기를 짧게 함으로써 전력선 통신시 보다 안정적이고 빠르게 데이터 통신이 가능한 효과도 있다.

또한, 본 고안은 가변되는 복수의 중심 주파수를 사용함으로써 1개의 중심 주파수를 사용할 경우 발생할 수 있는 외부에 의한 의도적인 전송 데이터 유출을 막을 수 있어 보안성이 향상되는 효과도 있다.

또한, 본 고안은 분산 스펙트럼 방식을 사용함으로써 신호 감쇠가 최소화되어 장거리 전송이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 고안은 전력선 통신용 장치를 마스터 모드 또는 슬레이브 모드로선택할 수 있도록 하고, 마스터와 슬레이브간에 전원 공급과 동시에 자동으로 마스터와 슬레이브를 인식할 수 있도록 하여 동일한 전력선 통신용 장치를 선택에 따라 마스터 모드 또는 슬레이브 모드로 사용할 수 있는 다중 모드 전력선 통신용 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치로부터 전원 공급과 동시에 자동으로 주변 장치에 대한 정보 데이터를 마스터 모드 전력선 통신용 장치로 전송함으로써, 주변 장치의 종류가 달라지더라도 변경된 주변 장치에 따라서 새로운 전력선 통신용 장치로 교체하지 않고도 다양한 주변 장치에 적용할 수 있는 전력선 통신용 장치를 제공할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 고안은 원격 검침 시스템(AMR) 뿐만 아니라, 홈 오토메이션(HA), 공장자동화(FA), 빌딩 자동화 시스템에도 적용할 수 있는 다양한 인터페이스를 제공하는 효과가 있다.

Claims (13)

1. 전력선과 결합하여 전력선 통신을 수행하는 전력선 통신용 장치에 있어서,

   상기 전력선과 연결된 제1 단자를 통하여 입력된 전력선 신호를 변압 및 구형파로 변환하여 제2 단자를 통하여 출력하거나 또는 상기 제2 단자를 통하여 분산 스펙트럼 데이터 신호를 입력받아 변압하여 상기 제1 단자를 통하여 상기 전력선으로 출력하는 전력선 변환부;

   상기 제2 단자를 통하여 입력받은 상기 전력선 변환부의 출력을 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 매칭필터부;

   중심 주파수(carrier)를 소정 주파수 범위 내에서 가변시킨 분산 스펙트럼 신호의 파형을 샘플링한 값-여기서, 상기 샘플링 값은 미리 소정의 기억 장치에 저장되어 있음-을 이용하여 분산 스펙트럼 데이터 신호를 복원하여 출력하는 분산 스펙트럼 신호 발생부;

   외부 인터페이스를 통하여 디지털 데이터를 수신하여 패킷 데이터를 생성하거나 또는 상기 매칭 필터부의 출력 디지털 데이터를 입력받아 명령어를 해석하여 상기 명령어에 상응하는 동작을 수행하는 제어부; 및

   상기 제어부, 매칭 필터부 및 분산 스펙트럼 신호 발생부를 주변 장치간에 결합하여 상호 인터페이스가 가능하도록 하는 외부 인터페이스부

   를 포함하는 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 매칭 필터부에서의 디지털 데이터로의 변환은

   중심 주파수(carrier)를 소정 주파수 범위 내에서 가변시킨 분산 스펙트럼 신호의 파형을 샘플링한 값-여기서, 상기 샘플링 값은 미리 소정의 기억 장치에 저장되어 있음-과 상기 전력선 변환부의 출력을 상관(correlation)하여 상기 전력선 변환부의 출력을 디지털 데이터로 변환하는 것을 특징으로 하는 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 매칭 필터부 및 분산 스펙트럼 신호 발생부와 결합하여 상기 매칭 필터부의 출력 신호인 디지털 데이터의 에러 발생 여부를 검출하여 상기 내부 인터페이스를 통하여 상기 제어부로 출력하는 오류 검출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 매칭 필터부, 분산 스펙트럼 신호 발생부 및 오류 검출부를 동일한 클럭으로 동기시켜 동작시키는 클럭 발생부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 분산스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치.
5. 제1항에 있어서,

   상기 마스터 모드 및 슬레이브 모드는 딥 스위치 전환을 포함하는 하드웨어적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치.
6. 제1항에 있어서,

   상기 마스터 모드 및 슬레이브 모드는 마스터 모드 또는 슬레이브 모드 설정 명령을 포함하는 패킷을 관리자 서버로부터 네트워크를 통하여 수신하여 상기 제어부에서 해석함으로써 소프트웨어적으로 설정되는 것을 특징으로 하는 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 전력선 통신용 장치는

   상기 전력선 통신용 장치에 하드웨어적으로 에러가 발생한 경우에 상기 전력선 통신용 장치를 리셋시킴으로써 자동으로 에러를 체크하는 것을 특징으로 하는 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치.
8. 제1항에 있어서,

   상기 외부 인터페이스부는

   검침기, 홈 오토메이션(Home Automation)용 주변장치 및 공장 오토메이션(Factory Automation) 용 주변장치와 인터페이스 가능하도록 RS-232, SPI(Serial-Parallel Interface), I2C 및 CAN(Control Area Network)인터페이스 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치.
9. 제1항에 있어서,

   상기 제어부는

   OSI 7 계층을 이용하여 패킷 데이터를 처리하는 것을 특징으로 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치.
10. 마스터 모드 전력선 통신용 장치에서의 자동 검색에 의한 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법을 수행하기 위하여 전력선 통신용 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 상기 전력선 통신용 장치에 의해 판독될 수 있는 기록 매체에 있어서,

    상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치에서의 자동 검색에 의한 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법이,

    상기 전력선 통신용 장치가 마스터 모드로 설정된 경우에는

    복수의 슬레이브 모드로 설정된 전력선 통신용 장치로 슬레이브 식별자를 전송하는 단계;

    상기 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에 슬레이브 식별자 전송을 요구하여 전송 받아 등록하는 단계;

    상기 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치 중 적어도 어느 하나로 상기 슬레이브 식별자를 전송하는 단계;

    를 포함하고,

    상기 전력선 통신용 장치가 슬레이브 모드로 설정된 경우에는

    상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터 상기 마스터 식별자를 전송 받은 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에서 상기 마스터 식별자를 등록하는 단계;

    상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터 상기 슬레이브 식별자를 수신한 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에서 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치를 등록하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
11. 전력선과 연결된 제1 단자를 통하여 입력된 전력선 신호를 변압 및 구형파로변환하여 제2 단자를 통하여 출력하거나 또는 상기 제2 단자를 통하여 분산 스펙트럼 데이터 신호를 입력받아 변압하여 상기 제1 단자를 통하여 상기 전력선으로 출력하는 전력선 변환부;

    상기 제2 단자를 통하여 입력받은 상기 전력선 변환부의 출력을 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 매칭필터부;

    중심 주파수(carrier)를 소정 주파수 범위 내에서 가변시킨 분산 스펙트럼 신호의 파형을 샘플링한 값-여기서, 상기 샘플링 값은 미리 소정의 기억 장치에 저장되어 있음-을 이용하여 분산 스펙트럼 데이터 신호를 복원하여 출력하는 분산 스펙트럼 신호 발생부;

    외부 인터페이스를 통하여 디지털 데이터를 수신하여 패킷 데이터를 생성하거나 또는 상기 매칭 필터부의 출력 디지털 데이터를 입력받아 명령어를 해석하여 상기 명령어에 상응하는 동작을 수행하는 제어부; 및

    상기 제어부, 매칭 필터부 및 분산 스펙트럼 신호 발생부를 주변 장치간에 결합하여 상호 인터페이스가 가능하도록 하는 외부 인터페이스부

    를 포함하는 분산 스펙트럼을 이용한 전력선 통신용 장치에서 수행되는 마스터 모드 전력선 통신용 장치에서의 자동 검색에 의한 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법을 수행하기 위하여 전력선 통신용 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 상기 전력선 통신용 장치에 의해 판독될 수 있는 기록 매체에 있어서,

    상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치에서의 자동 검색에 의한 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법이,

    상기 전력선 통신용 장치가 마스터 모드로 설정된 경우에는

    복수의 슬레이브 모드로 설정된 전력선 통신용 장치로 슬레이브 식별자를 전송하는 단계;

    상기 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에 슬레이브 식별자 전송을 요구하여 전송 받아 등록하는 단계;

    상기 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치 중 적어도 어느 하나로 상기 슬레이브 식별자를 전송하는 단계;

    를 포함하고,

    상기 전력선 통신용 장치가 슬레이브 모드로 설정된 경우에는

    상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터 상기 마스터 식별자를 전송 받은 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에서 상기 마스터 식별자를 등록하는 단계;

    상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터 상기 슬레이브 식별자를 수신한 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에서 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치를 등록하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
12. 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치의 검색 추가 요청에 의한 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법을 수행하기 위하여 전력선 통신용 장치에 의해 실행될수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 상기 전력선 통신용 장치에 의해 판독될 수 있는 기록 매체에 있어서,

    상기 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치의 검색 추가 요청에 의한 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법이,

    상기 전력선 통신용 장치가 슬레이브 모드로 설정된 경우에는

    마스터 모드로 설정된 전력선 통신용 장치로 슬레이브 등록 요구 신호를 전송하여 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터 마스터 식별자를 수신하여 등록하는 단계; 및

    상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터의 슬레이브 식별자 전송 요구에 응답하여 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로 상기 슬레이브 식별자를 전송하는 단계

    를 포함하고,

    상기 전력선 통신용 장치가 마스터 모드로 설정된 경우에는

    상기 슬레이브 등록 요구 신호를 수신한 경우 상기 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치 중 적어도 어느 하나로 마스터 식별자를 전송하는 단계; 및

    상기 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에 상기 슬레이브 식별자 전송을 요구하여 수신받아 상기 슬레이브 식별자를 등록하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
13. 전력선과 연결된 제1 단자를 통하여 입력된 전력선 신호를 변압 및 구형파로 변환하여 제2 단자를 통하여 출력하거나 또는 상기 제2 단자를 통하여 분산 스펙트럼 데이터 신호를 입력받아 변압하여 상기 제1 단자를 통하여 상기 전력선으로 출력하는 전력선 변환부;

    상기 제2 단자를 통하여 입력받은 상기 전력선 변환부의 출력을 디지털 데이터로 변환하여 출력하는 매칭필터부;

    중심 주파수(carrier)를 소정 주파수 범위 내에서 가변시킨 분산 스펙트럼 신호의 파형을 샘플링한 값-여기서, 상기 샘플링 값은 미리 소정의 기억 장치에 저장되어 있음-을 이용하여 분산 스펙트럼 데이터 신호를 복원하여 출력하는 분산 스펙트럼 신호 발생부;

    외부 인터페이스를 통하여 디지털 데이터를 수신하여 패킷 데이터를 생성하거나 또는 상기 매칭 필터부의 출력 디지털 데이터를 입력받아 명령어를 해석하여 상기 명령어에 상응하는 동작을 수행하는 제어부; 및

    상기 제어부, 매칭 필터부 및 분산 스펙트럼 신호 발생부를 주변 장치간에 결합하여 상호 인터페이스가 가능하도록 하는 외부 인터페이스부

    를 포함하는 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치의 검색 추가 요청에 의한 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법을 수행하기 위하여 전력선 통신용 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치에 의해 판독될 수 있는 기록 매체에 있어서,

    상기 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치의 검색 추가 요청에 의한 전력선 통신을 위한 통신 초기화 설정 방법이,

    상기 전력선 통신용 장치가 슬레이브 모드로 설정된 경우에는

    상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로 슬레이브 등록 요구 신호를 전송하여 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터 마스터 식별자를 수신하여 등록하는 단계; 및

    상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로부터의 슬레이브 식별자 전송 요구에 응답하여 상기 마스터 모드 전력선 통신용 장치로 상기 슬레이브 식별자를 전송하는 단계

    를 포함하고,

    상기 전력선 통신용 장치가 마스터 모드로 설정된 경우에는

    상기 슬레이브 등록 요구 신호를 수신한 경우 상기 복수의 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치 중 적어도 어느 하나로 마스터 식별자를 전송하는 단계; 및

    상기 슬레이브 모드 전력선 통신용 장치에 상기 슬레이브 식별자 전송을 요구하여 수신받아 상기 슬레이브 식별자를 등록하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.