KR20080112355A

KR20080112355A - 조명 광통신 장치

Info

Publication number: KR20080112355A
Application number: KR1020087026651A
Authority: KR
Inventors: 다케미 아리타; 신이치로 하루야마; 마사오 나카가와; 다케히코 야마구치; 도시히코 고미네
Original assignee: 가부시키가이샤 나카가와 겐큐쇼
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2007-03-30
Publication date: 2008-12-24
Also published as: WO2007119610A1; US20100111538A1; CN101432997A; EP2005620A1; JP2007274566A; TW200805911A

Abstract

[과제] 전력선과 조명광을 사용하여 데이터를 전송할 때에, 조명광의 광강도의 변동을 억제하고, 전력선을 이용한 통신과 조명광을 이용한 통신을 양호하게 행할 수 있는 통신 시스템을 구축하기 위한 조명 광통신 장치를 제공한다.

[해결 수단] 전력선을 통해서 송신해야 할 데이터가 보내져 오면, 필터부 (12)로 신호 성분이 추출되고, 전력선 변복조부(13)로 복조되어 데이터가 취득된다. 취득된 데이터는, 프로토콜 변환부(14)에서 일단 축적된다. 그 후, 광통신용의 프로토콜로 변환되어, 광원 제어부(15)에 의해 송신하는 데이터에 따라서 반도체 발광소자(16)의 점멸 혹은 광량을 제어함으로써 조명광을 변조한다. 이에 따라서, 조명광을 이용하여 데이터를 송신할 수 있다. 광통신용의 변조 방식으로서는, 펄스 있음을 OFF, 펄스 없음을 ON으로 하는 다치(多値) PPM 방식을 이용할 수 있다.

Description

조명 광통신 장치{ILLUMINATING LIGHT COMMUNICATION DEVICE}

본 발명은, 전력선과 조명광(가시광)을 사용하여 데이터를 전송하는 통신 서비스에 관한 것이다.

근래, LED 등의 반도체 발광소자가 조명용의 광원에 이용되어 오고 있다. 반도체 발광소자는, 고속으로 점멸 혹은 광량의 제어가 가능하다. 이러한 특성을 이용하여, 데이터에 따라서 조명용의 반도체 발광소자를 점멸 혹은 광량의 제어를 행하는 것에 의해서, 조명광에 의해 데이터를 전송하고자 하는 기술이 개발되고 있다. 반도체 발광소자의 점멸 혹은 광량의 변화가 고속이면, 그 점멸이나 광량의 변화는 인간의 눈으로는 알 수 없다. 따라서, 인간에게 조명광으로서의 이용에 방해되지 않고, 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 조명장치는 널리 일반적으로 이용되고 있는 것으로서, 그들 조명장치를 통신에 이용할 수 있다고 하는 이점도 있다.

일반적으로 데이터를 전송하고자 하는 경우, 데이터 전용의 데이터선을 전력선과는 별도로 설치하고 있다. 그러나, 조명장치는, 통상, 전력선에 접속되어, 전력선으로부터 전력을 공급받고 있기 때문에, 전력선을 이용하여 데이터를 조명장치에 공급하는 것이 고려되고 있다. 이미 설치되어 있는 조명장치를, 조명광에 의한 데이터 전송이 가능한 조명 광통신 장치로 바꾸는 경우에도, 전력선에 의해 데이터 를 전송하면, 별도로 데이터선을 부설하지 않아도 되기 때문에, 설치 비용을 대폭 삭감할 수 있다. 그러한 종래의 통신 시스템으로서, 예를 들면 특허 문헌 1에는, 전력선을 이용하여 조명 광통신 장치에 데이터를 전송하고, 조명 광통신 장치는 받아들인 데이터에 따라서 조명광을 변조하여, 조명광에 데이터를 중첩하여 송신하는 것이 기재되어 있다.

한편, 조명을 행하는 경우에는 밝기가 변하지 않는 것이 전제가 된다. 그러나, 전력선을 이용한 데이터 전송에 이용되고 있는 변조 방식은, 전력선을 이용한 전송에는 적합하지만, 조명광에 관해서는 어떠한 고려도 되어 있지 않다. 그 때문에, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이 전력선을 통해서 전송되어 온 데이터에 따라서 그대로 조명광을 변조해 버리면, 데이터에 따라서는 조명광의 광강도가 변화해 버린다고 하는 문제가 있었다. 특히 전력선은 잡음 등의 영향을 받기 쉽고, 잡음 등의 영향에 의해서도 조명광의 깜박거림이 발생하는 경우가 있었다.

또한, 일반적으로 전력선 통신에서는 전원 주파수에 의존하여 노이즈가 발생한다고 하는 특유의 환경을 갖기 때문에, 신호를 일정 타이밍으로 송신하는 방식을 피하고, MAC층에서의 통신 방식에서는 OFDMA나 CSMA가 이용된다. 이러한 방식은 반드시 조명 광통신에 적합하다고는 할 수 없었다.

또한, 일반적으로 전력선통신에서는 전송 속도가 쌍방향 모두 일정하다. 그러나, 조명광을 통신에 이용하는 경우, 조명 광통신 장치로부터 각 단말에의 데이터 전송(다운링크)에서는 광대역의 통신이 가능하지만, 각 단말로부터의 데이터 전송(업링크)에는 적외선 통신을 이용하는 방식이 일반적이고, 전송 속도는 업링크에 비해 저속이다. 이와 같이, 조명광을 이용하는 통신에서는 비대칭의 통신 속도인 것이 많고, 이러한 면에서도 전력선통신과 조명 광통신을 동일한 프로토콜인 상태로 행하는 것에는 문제가 있다.

특허 문헌 1 : 일본 특개2004-147063호 공보

[발명이 해결하고자 하는 과제]

본 발명은, 상술한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 전력선과 조명광(가시광)을 사용하여 데이터를 전송할 때에, 조명으로서의 기능을 저하시키지 않고, 즉 조명광의 광강도의 변동을 억제하여, 전력선을 이용한 통신과 조명광을 이용한 통신을 양호하게 행할 수 있는 통신 시스템을 구축하기 위한 조명 광통신 장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명은, 전력선으로부터 전력을 공급받아 조명하는 조명 광통신 장치에 있어서, 조명광을 발광하는 반도체 발광수단과, 전력선을 통해서 전송되어 오는 데이터를 취득하여 복조하는 전력선 복조수단과, 상기 전력선을 통해서 통신을 행하는 프로토콜과 조명광에 의해 통신을 행하는 프로토콜의 변환을 행하는 프로토콜 변환수단과, 조명광에 의해 송신하는 데이터에 따라 상기 반도체 발광수단의 점멸 혹은 광량을 제어하여 조명광을 데이터에 의해 변조하는 광변조수단을 가진 것을 특징으로 하는 것이다.

프로토콜 변환수단으로 변환하는, 조명광에 의해 통신을 행하는 프로토콜의 변조 방식으로서는, 펄스 있음을 OFF, 펄스 없음을 ON으로 하는 다치(多値) PPM 방식을 이용할 수 있다

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 전력선 통신의 프로토콜을, 조명광을 이용한 통신에 최적인 프로토콜로 변환하는 것에 의해서, 조명으로서의 기능을 저하시키지 않고, 조명광을 이용한 통신을 행하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면 조명광에 의해 통신을 행하는 프로토콜의 변조 방식으로서, 펄스 있음을 OFF, 펄스 없음을 ON으로 하는 다치(多値) PPM 방식을 이용하는 것에 의해, 펄스 없음의 경우는 통상의 조명광이 되어, 펄스 있음의 경우도 몇분의 1 정도의 시간이 점등하지 않을 뿐이 되기 때문에, 조명의 광량을 그다지 저하시키지 않고, 또한 광량의 변동도 억제하여, 통신을 행하는 것이 가능하게 된다.

[도 1] 본 발명의 실시의 한 형태를 포함한 통신 시스템의 일례를 나타내는 블록도이다.

[도 2] 광통신용의 프로토콜의 변조 방식의 일례의 설명도이다.

[부호의 설명]

11 …AC/DC변환부, 12…필터부, 13…전력선변복조부, 14…프로토콜 변환부, 15…광원 제어부, 16…반도체 발광소자, 17…수광소자, 18…광복조부, 21…수신장치, 22…수광소자, 23…광변복조부, 24…반도체 발광소자.

도 1은, 본 발명의 실시의 한 형태를 포함한 통신 시스템의 일례를 나타내는 블록도이다. 도면중에서, 11은 AC/DC변환부, 12는 필터부, 13은 전력선 변복조부, 14는 프로토콜 변환부, 15는 광원 제어부, 16은 반도체 발광소자, 17은 수광소자, 18은 광복조부, 21은 수신장치, 22는 수광소자, 23은 광변복조부, 24는 반도체 발광소자이다.

도 1에 나타내는 구성에 있어서, 본 발명의 조명 광통신 장치는, AC/DC변환부(11), 필터부(12), 전력선 변복조부(13), 프로토콜 변환부(14), 광원 제어부 (15), 반도체 발광소자(16), 수광소자(17), 광복조부(18) 등을 포함하여 구성되어 있다. AC/DC변환부(11)는, 전력선을 통해서 공급되는 교류 전압을 직류 전압으로 변환하여, 각 부에 전력을 공급한다.

필터부(12)는, 고주파 성분을 추출하는 것으로, 전력선을 통해 보내져 오는 신호 성분을 추출한다.

전력선 변복조부(13)는, 전력선을 통해 보내져 오는 신호 성분을 복조하여, 원래의 데이터를 취득한다. 또한, 전력선 통신에 대응한 변조 방식에 의해 송신해야 할 데이터를 변조하여, 전력선을 통해서 송신한다.

프로토콜 변환부(14)는, 전력선을 통해서 통신을 행하는 전력선 통신용의 프로토콜(변조 방식을 포함한다)과, 조명광 등의 빛에 의해 통신을 행하는 광통신용의 프로토콜(변조 방식을 포함한다)의 사이의 프로토콜 변환을 행한다. 보다 구체적으로는, 전력선을 통해서 전력선 통신용의 프로토콜로 보내져 온 데이터를 받아들여 일단 축적한 후, 그 데이터를 광통신용의 프로토콜에 따라서 광원 제어부(15) 에 송출한다. 또한, 광통신용의 프로토콜로 수신한 데이터를 일단 축적한 후, 그 데이터를 전력선 통신용의 프로토콜에 의해 전력선 변복조부(13)를 통하여 전력선으로 송출한다.

광원 제어부(15)는, 프로토콜 변환부(14)로 변환된 광통신용의 프로토콜의 송신용의 데이터를 따라서 반도체 발광소자(16)의 점멸 혹은 광량을 제어한다. 이에 따라, 조명광을 데이터에 의해 변조한다.

반도체 발광소자(16)는, AC/DC변환부(11)로부터 공급되는 직류 전력을 이용하여 발광한다. 이 발광광을 조명광으로서 이용한다. 예를 들면 LED나 LD, EL 등, 여러가지 반도체 발광소자를 이용할 수 있다. 또한, 이 반도체 발광소자(16)는 광원 제어부(15)에 의해 점멸 혹은 광량이 제어되고, 이에 따라서 조명광이 데이터에 의해 변조된다.

수광소자(17)는, 수신장치(21)로부터 보내져 오는 광신호를 수광한다. 또한, 광복조부(18)는 수광소자(17)로 수광한 광신호를 복조하고, 수신장치(21)로부터 보내져 온 데이터를 취득한다.

수신장치(21)는, 본 발명의 조명 광통신 장치와의 사이에서 가시광에 의한 통신을 행하는 것으로서, 이 예에서는 수광소자(22), 광변복조부(23), 반도체 발광소자(24) 등을 포함하여 구성되어 있다. 수광소자(22)는, 본 발명의 조명 광통신 장치로부터의 데이터에 의해 변조된 조명광을 수광한다. 광변복조부(23)는, 수광소자(22)로 수광한 변조된 조명광의 신호를 복조하고, 조명광에 의해 보내져 온 데이터를 취득한다. 또한, 조명 광통신 장치에 대해서 송신하는 데이터의 변조를 행한 다. 반도체 발광소자(24)는, 광변복조부(23)로 변조한 데이터에 따라서 점멸 혹은 광량이 제어된 빛을 발한다. 이 반도체 발광소자(24)도, 예를 들면 LED나 LD, EL 등, 여러가지 반도체 발광소자를 이용할 수 있다.

다음에, 이러한 본 발명의 실시의 한 형태를 포함한 통신 시스템의 일례에 있어서의 동작의 개요에 대하여 간단하게 설명해 둔다. 통상의 상태에서는, 전력선으로부터 공급되는 교류전력을 AC/DC변환부(11)로 직류 전력으로 변환하여, 반도체 발광소자(16)에 공급한다. 반도체 발광소자(16)는 전력을 공급받아 발광하고, 이 발광광을 조명에 이용할 수 있다.

전력선을 통해서 송신해야 할 데이터가 보내져 오면, 필터부(12)에서 신호 성분이 추출되고, 전력선 변복조부(13)로 복조되어 데이터가 취득된다. 취득된 데이터는, 프로토콜 변환부(14)에서 일단 축적된다. 그 후, 광통신용의 프로토콜로 변환되고, 광원 제어부(15)에 의해 송신하는 데이터에 따라서 반도체 발광소자(16)의 점멸 혹은 광량을 제어함으로써 조명광을 변조한다. 이에 따라서, 조명광을 이용하여 데이터를 송신할 수 있다. 이 변조 방식을 포함한 프로토콜의 변환은, 전력선을 이용한 통신과 조명광에 의한 통신과의 통신 속도의 변환이나, 타이밍의 컨트롤 등의 기능에 대해서도 행할 수 있다.

전력선 통신에 대해서는, 상술한 바와 같이 예를 들면 MAC층에서의 통신 방식으로서 OFDMA나 CSMA가 이용된다. 본 발명에서는, 광통신용의 프로토콜로서, 이 전력선통신용의 프로토콜을 그대로 중계하는 것이 아니라, 특히 조명광을 이용한 경우에 최적인 광통신용의 프로토콜로 변환하고, 조명광을 데이터에 의해 변조하여 송신하고 있다.

도 2는, 광통신용의 프로토콜의 변조 방식의 일례의 설명도이다. 조명광에 의해 통신을 행하는 프로토콜의 변조 방식의 일례로서는, 펄스 있음을 OFF, 펄스 없음을 ON으로 하는 다치(多値) PPM 방식을 이용할 수 있다. 예를 들면 도 2에서는 4치(値) PPM 방식의 경우를 나타내고 있다. 이 방식에서는, 펄스의 위치에 의해서 데이터의 값을 나타낸다. 예를 들면 도 2(A)∼(D)에 있어서, 도면중의 파선으로 분할된 4개의 펄스 위치중 1개를 OFF로 한 위치에 의해, 값이 정해진다. 도 2(A)∼ (D)는 각각 데이터치(値) 0∼3에 대응하는 것이다.

이 예와 같은 변조 방식에서는, OFF가 되는 시간은 많아야 전체의 1/4이다. 이러한 OFF의 시간은, 통신 속도가 빠른 경우에는 인간의 눈으로는 알 수 없고, 깜박거림도 느껴지지 않는다. 평균적인 광량이 약간 저하하지만, 그것도 1/4이하이다. 이와 같이, 조명광으로서의 기능을 손상하지 않고, 조명광을 이용하여 데이터를 송신할 수 있다. 물론, 이러한 변조 방식에 한정되는 것은 아니지만, 프로토콜 변환을 행하는 것에 의해서, 조명광을 이용한 통신에 최적인 프로토콜을 선택하여 이용할 수 있게 된다.

데이터에 의해 변조된 조명광을 수신장치(21)로 수신할 수 있다. 즉, 조명 광통신 장치의 반도체 발광소자(16)로부터의 조명광을 수광소자(22)로 수광하고, 광변복조부(23)로 복조하는 것에 의해서, 조명 광통신 장치로부터 조명광을 이용하여 송신되어 온 데이터를 취득할 수 있다.

수신장치(21)로부터 데이터를 송신하는 경우에는, 광변복조부(23)로 변조한 후, 반도체 발광소자(24)의 점멸 혹은 광량을 데이터에 따라서 제어한다. 이에 따라 변조된 빛이 방사된다. 이 경우에는, 반도체 발광소자(24)는 조명할 필요는 없고, 빛에 의해 데이터를 송신할 수 있으면 된다.

수신장치(21)의 반도체 발광소자(24)로부터 방사된 빛은, 조명 광통신 장치의 수광부(17)로 수광되어, 광복조부(18)로 복조된다. 그리고, 프로토콜 변환부 (14)에 일단 축적된 후, 전력선 통신용의 프로토콜로 변환되어 전력선으로 송신된다. 이 경우에도, 전력선 통신에 최적인 프로토콜을 이용할 수 있는 동시에, 통신 속도의 변환이나, 타이밍의 컨트롤 등에 대해서도 행할 수 있다.

이와 같이, 이 예에서는 조명 광통신 장치로부터 수신장치(21)에의 데이터의 송신(다운링크) 뿐만 아니라, 수신장치(21)로부터 조명 광통신 장치에의 데이터의 송신(업링크)에 대해서도 빛을 이용하고 있다. 이에 따라서, 쌍방향 모두 빛에 의한 통신을 행할 수 있다. 예를 들면 수신장치(21)가 휴대형의 단말이라 해도 무선으로 통신을 행할 수 있다. 물론, 업링크에 대해서는 가시광 외에, 예를 들면 적외광을 이용해도 좋다. 혹은 거치형의 단말 등과 같이 전력선에 접속되어 있는 경우에는, 업링크를 전력선을 통해서 행하여도 좋다. 이 경우에도, 다운링크에 조명광을 이용하는 것에 의해서, 복수의 수신장치(21)에 대해서 동일한 데이터를 전달할 수 있는 등, 그 이용 효과는 크다.

한편, 일반적으로 다운링크에 비해 업링크의 전송 속도는 느리고, 또한 전력선을 이용한 통신 속도 모두 다른 경우가 있지만, 이들 통신 속도의 차이는 프로토콜 변환부(14)에 일단 데이터를 축적함으로써 해소할 수 있다. 또한, 프로토콜 변 환부(14)에 데이터를 일단 축적하는 것을 이용하여, 동일한 데이터를 반복하여 송신하는 것도 가능하다.

도 1에 나타낸 각 부는, 예를 들면 전체를 일체화하거나, 혹은 반도체 발광소자(16) 또는 반도체 발광소자(16)와 수광소자(17) 등을 제외한 구성에 대해 일체화하여, 조명기구로서 구성할 수 있다. 혹은, 소형화하여 전구나 관형상으로 구성하여, 일반적으로 이용되고 있는 조명기구에 장착하는 전구나 형광관 등을 대신하여 장착하도록 구성할 수도 있다. 이러한 구성의 경우, 간단하게 사용할 수 있고, 또한 조명기구를 변경할 필요가 없기 때문에 설치 비용을 억제할 수 있다. 혹은 기존의 여러가지 조명기구를 그대로 이용할 수 있다.

Claims

조명광을 발광하는 반도체 발광수단과, 전력선을 통해서 전송되어 오는 신호 성분을 복조하여 데이터를 취득하는 전력선 복조수단과, 상기 전력선을 통해서 통신을 행하는 프로토콜과 조명광에 의해 통신을 행하는 프로토콜의 변환을 행하는 프로토콜 변환수단과, 조명광에 의해 송신하는 데이터에 따라 상기 반도체 발광수단의 점멸 혹은 광량을 제어하여 조명광을 데이터에 의해 변조하는 광변조수단을 가진 것을 특징으로 하는 조명 광통신 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 프로토콜 변환수단은, 조명광에 의해 통신을 행하는 프로토콜의 변조 방식으로서, 펄스 있음을 OFF, 펄스 없음을 ON으로 하는 다치(多値) PPM 방식을 이용하는 것을 특징으로 하는 조명 광통신 장치.