KR20110031263A

KR20110031263A - 가시광 통신을 수행하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20110031263A
Application number: KR1020090088783A
Authority: KR
Inventors: 손재승; 김도영; 원은태; 배태한; 조영권; 구선기
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-09-19
Filing date: 2009-09-19
Publication date: 2011-03-25
Also published as: KR101653832B1; JP2013504971A; CN102498682A; US20130279917A1; JP5302467B2; EP2478652A2; US9031416B2; US20110069951A1; US8488976B2; JP5795610B2; EP2478652A4; CN102498682B; CN104579469B; CN104579469A; EP2478652B1; JP2013219814A; WO2011034390A3; WO2011034390A2

Abstract

본 발명은 가시광 통신 시스템에서 이동 단말기의 이동성을 지원하는 방법을 제안한다. 구체적으로, 본 발명은 각각의 조명 램프에 연결된 가시광 통신 장치에서 자신이 담당하는 셀에 진입한 이동 단말기와 데이터를 주고 받는 도중에 그 이동 단말기로부터의 NACK 신호가 수신되면, 가시광 통신을 위해 활성화할 그 조명 램프의 광원 수를 늘린 후 그 이동 단말기로부터의 ACK 신호를 수신한 지점을 중심으로 가시광 활성 영역을 결정하는 과정으로 이루어진다. 다르게는 미리 정해진 개수의 광원을 포함하는 섹터 단위로 가시광 활성 영역이 결정될 수 있다. 이와 같이 가시광 통신 장치에서 광원 전체를 통해 데이터를 송신하는 것이 아닌 이동 단말기의 이동을 고려하여 전체 광원들 중 일부만을 이용하여 데이터를 송신함으로써 전력 소비를 효율적으로 운영할 수 있게 된다.

가시광, 광원, 이동성

Description

가시광 통신을 수행하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SUPPORTING MOBILITY OF MOBILE TERMINAL PERFORMING VISIBLE LIGHT COMMUNICATION}

본 발명은 가시광 통신(Visible Light Communication:VLC) 시스템에 관한 것으로, 특히 가시광 통신 시스템에서 가시광 통신 장치와 가시광 통신을 수행하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

가시광 통신이란 눈에 보이는 전파를 이용하여 통신하는 것으로 가시광 파장 영역내의 빛을 이용한 무선 통신 기술이다. 이러한 가시광 통신은 무선 주파수를 기반으로 한 통신 방식을 대체할 수 있는 통신 방식으로, LED(Light Emitting Diode)의 확산과 더불어 최근 활발한 연구가 진행되고 있다.

일반적인 가시광 통신 시스템은 도 1에서와 같이 색상과 조도의 제어가 가능한 적어도 하나의 LED(115) 또는 LD(laser Diode) 등으로 구성되어 조명의 역할과 동시에 통신 기능을 위해 억세스포인트(110)로부터 수신되는 데이터를 가시광을 사용하여 송수신하는 조명 램프(100)와, 가시광 통신 송수신기를 구비하여 그 조명 램프(100)와 데이터 송수신을 수행하는 이동 단말기(105)를 포함하여 구성된다. 억 세스포인트(Access Point)(110)는 조명 램프(100)에 연결되어 그 조명 아래 있는 사용자에게 데이터 서비스를 제공한다. 이러한 조명 램프에서 사용하는 주파수 대역은 고속의 데이터 전송도 가능하다. 반면, 수신 입장에서의 이동 단말기(105)에서는 그 가시광을 PD(Photo Diode) 등을 이용하여 처리함으로써 가시광 통신이 이루어진다.

종래의 가시광 통신 시스템에서는 도 1에서와 같이 물리적인 이동성(physical mobility)만을 고려한다. 구체적으로, 이동 단말기(105)는 하나의 조명 램프(100) 아래에서 가시광 통신을 수행하며, 그 조명 램프(100)가 커버하는 영역 내에서만 가시광 통신이 이루어진다.

상기한 바와 같이 종래에는 조명 램프를 구성하는 전체 LED를 사용하여 조명뿐만 아니라 통신 기능을 제공하게 된다. 하지만 이는 저전력 소비라는 LED의 장점을 제대로 부각시키지 못하게 된다. 왜냐하면 이동 단말기가 존재하지 않아 가시광 통신용으로 사용되지 않는 구역의 LED에서도 통신 기능을 사용하여 데이터 전송을 하고자 함으로 인해 추가 소비 전력이 발생하기 때문이다.

이와 같이 기존의 가시광 통신 시스템에서는 이동 단말기의 이동성을 고려하지 않은 채 전체 광원에서 동일 데이터를 송신할 뿐이므로, 전력 측면에서도 불필요한 소모가 발생하게 된다. 이를 고려하여 효율적으로 이동 단말기의 이동성을 지원할 방법이 요구되는 실정이다.

따라서 본 발명은 끊김없는 가시광 통신 서비스를 제공할 수 있도록 이동 단말기의 이동성을 효율적으로 지원하기 위한 장치 및 방법을 제공한다.

상기한 바를 달성하기 위한 본 발명은, 가시광 통신 장치에서 상기 가시광 통신 장치와 가시광 통신을 수행하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법에 있어서, 상기 가시광 통신 장치가 관리하는 전체 광원 중 미리 정해진 개수의 광원에 의해 조명되는 가시광 활성 영역 내의 이동 단말기와 가시광 통신에 따른 데이터를 주고 받는 과정과, 상기 이동 단말기로부터 데이터 미수신에 따른 미확인 신호가 수신되는지를 판단하는 과정과, 상기 미확인 신호가 수신되면, 상기 가시광 활성 영역을 확장하는 과정과, 상기 가시광 활성 영역 내에서 상기 이동 단말기로부터 확인 신호가 수신되는지를 판단하는 과정과, 상기 판단 결과 상기 확인 신호가 수신되면 상기 확인 신호의 수신 지점을 중심으로 상기 가시광 활성 영역을 수정하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 가시광 통신 장치에서 상기 가시광 통신 장치와 가시광 통신을 수행하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법에 있어서, 각각 미리 정해진 개수의 광원을 포함하는 복수 개의 섹터 중 적어도 하나의 섹터에 의해 조명되는 가시광 활성 영역 내의 이동 단말기와 가시광 통신에 따른 데이터를 주고 받는 과정과, 상기 이동 단말기로부터 데이터 미수신에 따른 미확인 신호가 수신되는지를 판단하는 과정과, 상기 미확인 신호가 수신되면, 상기 미확인 신호 수신 지점을 중심으로 상기 섹터를 변경하는 과정과, 상기 변경된 섹터에 의한 가시광 활성 영역 내에서 상기 이동 단말기로부터 확인 신호가 수신되는지를 판단하는 과정과, 상기 판단 결과 상기 확인 신호가 수신되면 상기 확인 신호의 수신 지점을 중심으로 상기 가시광 활성 영역을 수정하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.

또한 본 발명은, 가시광 통신을 수행하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 장치에 있어서, 각 광원의 정보를 관리하며, 전체 광원 중에서 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위해 활성화할 광원의 수를 결정하는 광원 관리부와, 상기 전체 광원 중 미리 정해진 개수의 광원에 가시광 통신 기능을 부여하는 광원 온/오프 제어부와, 상기 미리 정해진 개수의 광원에 의해 조명되는 가시광 활성 영역 내의 이동 단말기와 데이터를 주고 받는 도중에 데이터 미수신에 따른 미확인 신호가 수신 되는지를 판단하고, 상기 미확인 신호가 수신되면 상기 광원 관리부에 의해 상기 활성화할 광원의 수를 늘림으로써 상기 가시광 활성 영역을 확장하고, 상기 확장된 가시광 활성 영역 내에서 상기 이동 단말기로부터 확인 신호가 수신되는지를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 확인 신호가 수신되면 상기 확인 신호의 수신 지점을 중심으로 상기 가시광 활성 영역을 수정하는 제어부를 포함함을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 이동 단말기의 끊김 없는 지속적인 통신 서비스의 제공이 가능하며, 조명 램프를 구성하는 모든 LED를 통해 통신하는게 아니라 필요한 구역만 사용함으로써 기존에 비해서 전력 사용량도 줄일 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

후술될 상세한 설명에는 상술한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 있어서 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 또한 본 발명의 설명의 편의를 위하여 가시광 통신에서 정의하고 있는 용어들을 사용할 것이나, 이러한 표준 및 명칭들이 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다.

본 발명은 가시광 통신 시스템에서 이동 단말기의 이동성을 지원하는 방법을 제안한다. 구체적으로, 본 발명은 각각의 조명 램프에 연결된 가시광 통신 장치에서 자신이 담당하는 셀에 진입한 이동 단말기와 데이터를 주고 받는 도중에 그 이동 단말기로부터의 데이터 미수신에 따른 응답 신호가 수신되면, 가시광 통신을 위해 활성화할 그 조명 램프의 광원 수를 늘린 후 그 이동 단말기로부터의 데이터 정상 수신 신호를 수신한 지점을 중심으로 가시광 활성 영역을 결정하는 과정으로 이루어진다. 다르게는 미리 정해진 개수의 광원을 포함하는 섹터 단위로 가시광 활성 영역이 결정될 수 있다. 이와 같이 가시광 통신 장치에서 광원 전체를 통해 데이터를 송신하는 것이 아닌 이동 단말기의 이동을 고려하여 전체 광원들 중 일부만을 이용하여 데이터를 송신함으로써 전력 소비를 효율적으로 운영할 수 있게 된다.

상기한 바와 같은 기능이 구현된 가시광 통신 시스템의 구성을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2를 참조하면, 가시광 통신 시스템은 하나 이상의 조명 램프(200), 그 조명 램프들(200) 각각에 연결되며 이동 단말기(230)와의 가시광 통신을 수행하는 가시광 통신 장치(220) 및 이동 단말기(230)를 포함하여 구성된다.

그 중에서도 조명 램프(200)는 하나 이상의 광원(210)과 이동 단말기(230)로부터의 신호를 검출하는 포토 다이오드(PD: Photo Diode)(215)를 포함하여 구성되며, 일반적인 조명 역할과 동시에 신호를 송신하는 송신 장치로 사용된다. 광원(210)으로는 LED 또는 LD 등을 예로 들 수 있다.

본 발명의 실시예에서는 전체 조명 램프의 모든 광원을 이용하여 데이터를 송신하는 것이 아닌 이동 단말기(230)의 이동성을 고려하여 모든 광원 중 일부만을 이용해서 데이터를 송신하는 공간적인 이동성 기능을 제안한다. 이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 장치(220)는 하나 이상의 조명 램프(200)와 연결되어 그 조명 램프의 광원들을 관리하거나 미리 정해진 개수의 광원으로 이루어진 섹터를 여러 개 관리하는 역할을 한다. 이러한 가시광 통신 장치(220)로는 가시광 통신용 억세스포인트(AP:Access Point)를 예로 들 수 있다. 이러한 가시광 통신 장치(220)는 각 조명 램프(200)의 광원(210) 및 미리 정해진 개수의 광원으로 이루어진 섹터 하에 있는 이동 단말기(230)에게 가시광을 이용하여 데이터 서비스를 제공한다. 이와 같이 이동 단말기(230)의 이동을 중심으로 가시광 통신을 위해 필요한 구역만 사용함으로써 전력 사용량을 줄일 수 있게 된다.

이러한 가시광 통신 장치(220)는 광원 온/오프 제어부(222), 조명 램프(200)의 광원을 관리하는 광원 관리부(224) 및 자신이 관리하는 셀의 진입 여부를 판단하고, 이동 단말기(230)로부터의 공간적인 이동성 기능의 활성화 요청을 인식한 후 그 기능을 수행하기 위한 제어 역할의 제어부(226)를 포함한다.

구체적으로, 광원 관리부(224)는 가시광 통신 장치(220)가 관리하는 조명 램프의 섹터 및 해당 섹터의 사용자에 관한 정보를 보유하고 있으며, 이를 통해 어느 섹터의 광원에 통신 기능을 부여할지 알 수 있다. 이러한 광원 관리부(224)는 각각의 광원을 관리하기 위해 각 광원의 ID, 섹터의 ID 등에 대한 정보를 가지고 있다. 또한 광원 관리부(224)는 전체 광원 중에서 이동 단말기(230)의 이동성을 지원하기 위해 활성화할 광원의 수를 결정하는 역할을 한다. 또한 광원 관리부(224)는 미리 정해진 개수의 광원으로 이루어진 섹터 단위로 이동 단말기(230)의 이동성을 지원 하는 경우에는 어떠한 섹터를 활성화시킬지를 결정하는 역할을 한다.

광원 온/오프 제어부(222)는 어느 섹터의 광원에 통신 기능을 부여할지를 결정한다. 이에 따라 전송할 데이터와 통신 기능을 부여할 섹터 정보를 광원(210)으로 전송하여 해당 섹터의 광원(210)을 통해 신호를 전송하게 된다.

제어부(226)는 포토 다이오드(215)를 통해 섹터 변경 요청을 나타내는 미확인 신호를 수신하면 이동 단말기(230)가 이동했다고 판단하고 새로운 섹터의 광원에 통신 기능을 부여하는 역할을 한다. 구체적으로, 제어부(226)는 데이터 미수신에 따른 미확인 신호가 수신되는지를 판단하고, 상기 미확인 신호가 수신되면 광원 관리부(224)에 의해 상기 활성화할 광원의 수를 늘림으로써 상기 가시광 활성 영역을 확장하고, 상기 확장된 가시광 활성 영역 내에서 상기 이동 단말기로부터 확인 신호가 수신되는지를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 확인 신호가 수신되면 상기 확인 신호의 수신 지점을 중심으로 상기 가시광 활성 영역을 수정하는 역할을 한다. 이러한 제어부(226)의 동작은 하기 도 3 및 도 8에서 구체적으로 설명하기로 한다.

이동 단말기(230)는 조명 램프(200)로부터 가시광 형태로 데이터를 수신하는 수신기(232), 송신기(234) 및 제어부(236)를 포함한다. 이러한 수신기(232)는 외부로부터 가시광 신호가 입력되면 전기적인 신호로 변환하는 포토 다이오드(245)를 포함하는 데, 그 포토 다이오드(245)는 광원(244) 사이에 설치되어 있다. 또한 포토 다이오드(245)를 통해 전기적 신호로 바뀐 신호는 복조부(246)를 통해 데이터 복원된다. 복원된 데이터는 채널 디코딩부(channel decoding)(247)를 통해 원래 전 송된 신호로 복원된다. 도 2에서는 송신기와 수신기가 이동 단말기(230) 내에 구비된 경우만을 예시하고 있으나, 이러한 송신기와 수신기는 이동 단말기(230)의 내부 뿐만 아니라 천장에 위치하는 가시광 통신 장치(220)에도 구비됨은 물론이다.

또한 송신기(234)는 라인 코딩부(240), 채널 코딩부(241), 변조부(242), 광원 드라이버(243) 및 광원(244)을 포함하여 구성된다. 입력된 데이터는 라인 코딩부(240)에서 다양한 라인 코딩 방법 예컨대, NRZ(Non Return to Zero), 8B10B 등의 방법을 사용하여 입력 신호를 변환한다. 다음으로 무선 공간 상에서 생길 데이터 손실을 방지 하기 위해 채널 코딩부(241)에서는 채널 코딩 기법을 적용한다. 다음으로 데이터 전송을 위한 변조부(242)를 통해 데이터를 변조한다. 그리고나서 광원 드라이버(243)으로 입력된 후 마지막으로 광원(244)을 거쳐 데이터는 빛으로 바뀌게 된다. 광원 드라이버(243)는 가시광 통신 장치(220)의 광원 온/오프 제어부(222)와 연결되어 데이터 전송이 필요 없는 경우 단순 조명의 역할을 하고, 데이터 전송이 필요한 경우, 변조부(242)로부터 나온 신호 전송과 조명 역할을 동시에 수행한다.

이하에서 설명되는 본 발명의 상세한 설명에 기술된 본 발명의 실시 예들을 다음과 같이 분리하여 기술한다. 본 발명의 일실시예서는 가시광 통신 장치(220)가 관리하는 셀에 진입한 이동 단말기(230)와 가시광 통신을 수행하다가 그 이동 단말기(230)로부터 NACK 신호를 수신하면 자신이 관리하는 셀을 벗어났다고 판단하여 데이터를 전송할 광원 수를 늘린 후 ACK 신호가 수신될 경우에는 그 ACK 신호 수신 지점을 중심으로 가시광 활성 영역을 수정하는 과정으로 이루어진다. 본 발명의 다 른 실시예에서는 그 이동 단말기(230)로부터 NACK 신호를 수신하면 미리 정해진 개수의 광원으로 이루어진 복수개의 섹터 중에서 그 NACK 신호 수신 지점을 이용하여 섹터를 결정하고, 그 결정된 섹터 내에서 ACK 신호가 수신될 경우에는 그 ACK 신호 수신 지점을 중심으로 가시광 활성 영역을 수정하는 과정으로 이루어진다. 이와 같이 본 발명에서는 광원 수를 조절하거나 섹터를 변경하는 등의 공간적인 연결 방법을 제안함으로써 이동 단말기의 이동성을 지원한다. 이를 본 발명에서는 공간적인 이동성(spatial mobility) 기능이라고 칭한다.

먼저, 본 발명의 일실시예에 따라 광원 수를 조절함으로써 이동 단말기의 이동성을 지원하는 과정을 도 3을 참조하여 설명하기로 한다. 이하의 설명에서 도 3의 과정을 구체적으로 설명하기 위해 도 4 내지 도 7을 예시하여 설명한다.

도 3을 참조하면, 가시광 통신 장치(220)는 300단계에서 자신이 관리하는 셀에 진입한 이동 단말기가 있는지를 찾기 위해 단말기 디스커버리 동작을 수행한다. 가시광 통신 장치(220)는 자신이 관리하는 전체 광원 중 미리 정해진 개수의 광원에 의해 조명되는 가시광 활성 영역에 진입한 이동 단말기가 있는지를 찾는 것이다. 이어, 305단계에서 이러한 디스커버리 동작을 통해 검색된 이동 단말기가 있는지를 판단한다. 만약 검색된 단말기가 없는 경우 일정 시간 이후에 300단계로 되돌아간다. 이와 달리 만일 검색된 이동 단말기가 있는 경우 가시광 통신 장치(220)는 310단계에서 검색된 이동 단말기(230)와 가시광 통신을 하기 위해 서로 간의 정보를 교환하는 링크 협상(Link negotiation) 동작을 수행한다. 이러한 링크 협상 동작이 끝나면 315단계에서 가시광 통신 장치(220)는 이동 단말기(230)와 통신 링크 가 연결된다.

전술한 바에서는 가시광 통신 장치(220) 입장에서 링크 연결 과정을 설명하였으나, 이동 단말기(230) 입장에서도 동일한 과정이 수행됨은 물론이다. 예를 들어, 이동 단말기(230)는 조명 램프(200)가 설치된 지역에 들어가게 되면 가시광 통신을 수행하는 가시광 통신 장치(220)가 있는지를 검색할 수 있다. 이에 따라 검색된 가시광 통신 장치(220)가 있으면 이동 단말기(230)에서 가시광 통신 장치(220)로 링크 연결을 하게 된다. 이와 같이 링크 연결이 완료되면, 320단계에서 데이터를 전송하는 등 이동 단말기(230)와 데이터를 주고받게 된다.

예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이 이동 단말기(230)가 가시광 활성 영역(400) 내에 위치하면 가시광 통신 장치(220)는 그 이동 단말기(230)를 발견한 후 그 이동 단말기(230)와 가시광 형태로 데이터를 주고 받게 된다. 이와 같이 데이터를 주고 받는 도중에 이동 단말기(230)가 도면부호 410에 의해 지시되는 방향으로 이동하게 되면 그 가시광 통신 장치(220)에서 관리하는 영역을 벗어나는 경우가 발생한다. 이러한 경우에는 가시광 통신 장치(220)가 현재 가시광 통신을 위해 활성화된 영역 이외의 포토 다이오드에서 이동 단말기(230)로부터의 NACK 신호를 수신하게 된다. 본 발명의 실시예에서는 데이터가 수신되지 않았음을 나타내는 응답 신호로서, 미확인 신호(이하, NACK 신호)를 예시하고 있는데, 이러한 NACK 신호는 데이터를 수신하지 못한 이동 단말기(230)로부터 전송되는 신호로서, 본 발명의 실시예에서는 가시광 통신 장치(220)로 공간적인 이동성 기능의 활성화를 요구하기 위해 NACK 신호를 이용한다. 이와 반대로 본 발명의 실시예에서는 데이터의 정상 수 신을 알리는 응답 신호로서 ACK 신호를 이용한다.

이러한 NACK 신호의 프레임 헤더의 일예를 보이면 하기 표 1과 같으며, 그 형태는 이에 한정되지 않는다.

상기 표 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에서는 가시광 통신 장치(220)로 공간적인 이동성 기능의 활성화를 요구하기 위해 NACK 신호 프레임의 'Spatial Mobility' 필드가 이용된다. 즉, 이동 단말기(230)는 가시광 통신 장치(220)의 지원 가능 범위를 변경해줄 것을 요청하는 것이다. 'Version number' 필드는 현재 프레임의 표준 버전을 뜻하는 것이다. 'Secure' 필드는 보안 기능 사용 유무를 나타낸다. 'ACK policy' 필드는 ACK 정책의 사용 유무이다. 'Frame type' 필드는 가시광 통신에서 사용되는 프레임의 종류로써 Beacon/visibility/ack/data/management frame을 나타낸다. 'Frame sub-type' 필드는 프레임 종류에 따라 프레임의 추가 기능을 위해 사용되는 값이다. 'Retry' 필드는 재전송이 필요한지의 여부를 나타낸다. 'Source Address' 필드는 송신기의 소스 주소를 나타내며, 'Destination Address' 필드는 수신기의 주소를 나타낸다. 'Sequence number' 필드는 현재 PDU의 시퀀스 넘버(sequence number)를 나타내며, 'Num PDUs per frame' 필드는 현재 프레임 안에 포함된 PDU의 수를 나타낸다. 'Reserved fields' 필드는 추후 사용을 위해 남겨둔 부분이다.

이러한 NACK 신호를 수신하면, 330단계에서 도 5에 도시된 바와 같이 데이터를 전송할 광원의 개수를 늘린다. 이때, 데이터를 전송할 광원의 개수는 미리 정해진 것이며, NACK 신호 및/또는 ACK 신호의 미수신 횟수에 따라 단계적으로 증가되도록 구현될 수 있다. 이와 같이 광원의 개수를 늘림으로써 도 5에 도시된 바와 같이 가시광 활성 영역(500)이 확장되게 된다. 여기서, 가시광 활성 영역이란 가시광 통신 장치(220)에 의해 관리되는 전체 광원들 중 가시광 통신을 위해 활성화시킨 일부 광원들에 의해 조명되는 영역을 의미한다.

이러한 상태에서 가시광 통신 장치는 335단계에서 ACK 신호가 수신되는지를 판단한다. 만일 ACK 신호가 수신되면 이동 단말기(230)가 이동했다는 것을 의미함과 동시에 그 가시광 활성 영역(500) 내에 이동 단말기(230)가 위치하는 것을 의미하므로, 345단계에서 ACK 신호 수신 지점을 중심으로 가시광 활성 영역을 수정한다. 그리고나서 350단계에서 가시광 통신 장치(220) 또는 이동 단말기(230)의 종료 요청에 의해 연결이 종료되지 않는 한 320단계로 되돌아가 상기 과정을 반복 수행한다. 이에 따라 도 5의 가시광 활성 영역(500)은 도 6에서와 같이 현재 이동 단말기(230)의 위치에 맞는 가시광 활성 영역(600)으로 수정된다. 즉, ACK 신호의 수신 지점을 중심으로 확장되었던 가시광 활성 영역이 초기 미리 정해진 개수의 광원에 의해 조명되도록 조정되는 것이다. 이때, 가시광 통신 장치(220)는 ACK 신호를 수신한 포토 다이오드의 위치를 알 수 있으므로, 그 포토 다이오드를 기준으로 커버 영역 즉, 가시광 활성 영역(600)을 정하게 된다.

반면, 335단계에서 ACK 신호가 수신되지 않으면 ACK와 NACK 신호의 미수신 횟수를 카운트하여 340단계에서 N번 미수신되었는지를 판단한다. 만일 N번 이내에 ACK와 NACK 신호가 미수신되면 가시광 통신 장치는 330단계로 되돌아가 점차 광원수를 늘린다. 이와 같이 N번 그 신호들을 미수신했다는 것은 N번 동안 가시광 통신 장치(220)가 이동 단말기(230)로부터의 신호를 수신하기 위해 광원수를 늘림으로써 가시광 활성 영역을 넓혔다는 것을 의미한다. 그러나 340단계에서 ACK와 NACK 신호가 N번 미수신되면 이동 단말기(230)의 위치 파악이 되지 않은 것을 의미하므로, 300단계로 되돌아가 그 이하의 동작을 반복 수행한다. 구체적으로, 가시광 통신 시스템에서 설정한 N번 동안 ACK와 NACK 신호를 미수신하게 되면, 이동 단말기(230)가 가시광 통신 장치(220)가 지원할 수 있는 영역을 벗어난 것으로 간주하여, 다른 단말기를 찾는 과정을 되풀이하는 것이다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이 이동 단말기(230)가 도면부호 710에 의해 지시되는 방향으로 이동하게 되면 가시광 활성 영역(700)을 완전히 벗어나게 되므로 가시광 통신 장치(220)는 ACK와 NACK 신호를 모두 수신하지 못하게 된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따라 섹터를 변경함으로써 이동 단말기의 이동성을 지원하는 과정을 도 8을 참조하여 설명하기로 한다. 도 8의 과정을 구체적으로 설명하기 위해 도 9 내지 도 12를 예시하여 설명한다. 또한, 도 8의 800단계 이전의 과정은 도 3의 300단계 내지 315단계에서와 동일하며, 그 300단계 내지 315단계를 나타내기 위해 심볼 A를 사용하였다.

도 8을 참조하면, 가시광 통신 장치(220)는 800단계에서 가시광 활성 영역 내에 있는 이동 단말기(230)로 데이터를 전송하는 등 가시광 통신을 수행한다. 본 발명의 다른 실시예에서는 도 9에 도시된 바와 같이 하나의 가시광 통신 장치(220)가 조명 램프 또는 예컨대, 전광판을 구성하는 광원들을 미리 정해진 개수 단위의 섹터로 나누어 관리하며, 각각 미리 정해진 개수의 광원을 포함하는 복수 개의 섹터 중 적어도 하나의 섹터에 의해 조명되는 가시광 활성 영역 내에서 이동 단말기(230)와 가시광 통신을 수행하는 경우를 전제로 한다. 즉, 도 9에 도시된 바와 같이 각각의 섹터에는 미리 정해진 개수의 광원 및 포토 다이오드가 포함된다.

도 9에 도시된 바와 같이 이동 단말기(230)가 섹터에 의한 가시광 활성 영역(900) 내에 위치할 경우에는 데이터를 가시광 통신 장치(220)와 데이터를 주고 받을 수 있지만, 그 이동 단말기(230)가 도면부호 910에 의해 지시되는 방향으로 이동할 경우 그 가시광 활성 영역(900)을 벗어나게 된다. 그러면 가시광 통신 장치(220)는 현재의 섹터에 해당하는 광원들이 있는 영역 이외의 포토 다이오드에서 이동 단말기(230)에서 보내는 NACK 신호를 수신하게 된다.

이에 따라 805단계에서 NACK 신호가 수신되면 807단계로 진행하여 상기 표 1을 참조하여 그 수신된 NACK 신호를 근거로 이동 단말기(230)로부터 공간적인 이동성 기능의 활성화 요청이 있는지를 판단한다. 이를 위해 가시광 통신 장치는 MAC 헤더를 체크하게 된다. 이를 체크하여 공간적인 이동 요청이라고 판단되면, 가시광 통신 장치(220)는 이동 단말기(230)의 이동을 고려하여 활성화할 섹터를 정하게 된다. 이때, 이동 단말기(230)의 이동에 따라 ACK, NACK 신호를 현재 섹터의 포토 다이오드에서 수신할 수도 있지만 의도하지 않는 방향으로 전송되어 이웃한 섹터의 포토 다이오드에서 수신하는 경우가 발생할 수도 있다. 이에 따라 NACK 신호를 수신했을 때 그 NACK 신호가 공간적인 이동성 요청을 나타나는 것이 아닌 경우 사용자가 자신의 단말기 방향을 잘못 설정하여 다른 섹터에서 NACK 신호를 수신한 것이 된다. 따라서 가시광 통신 장치(220)는 809단계로 진행하여 이동 단말기(230)의 위치를 파악한다. 구체적으로, 광원 관리부(224)는 상기 수신한 NACK 신호의 MAC 헤더의 'source address'를 통해 원래 이동 단말기(230)가 소속된 섹터의 위치를 알 수 있게 된다. 이러한 경우 이웃한 섹터에서 그 신호들을 수신하더라도 가시광 통신 장치(220)는 그 신호 내에 포함된 정보를 근거로 원래 소속된 섹터 내의 광원들을 이용하여 데이터 서비스를 계속하도록 제어할 수 있게 된다.

이에 따라 가시광 통신 장치(220)는 810단계에서 NACK 신호 수신 지점을 포함하면서 가시광 통신 중인 기존 섹터가 있는지를 판단한다. 구체적으로, NACK 신호를 수신한 지점의 섹터를 이동 단말기(230)가 이동한 위치에서의 섹터라고 판단하는 데, 가시광 통신 장치(220)는 이러한 이동한 위치의 섹터가 이미 기존의 다른 이동 단말기와 가시광 통신을 위해 사용 중인지를 판단하는 것이다. 만일 이미 가시광 통신을 위해 활성화되어 사용 중인 경우에는 가시광 통신 장치(220)는 그 섹터 내의 광원들의 통신 기능을 활성화시킬 필요가 없게 되므로, 그 이동한 위치의 섹터 즉, 기존 섹터를 그대로 사용하는 것이다.

815단계에서 기존 섹터가 없는 경우 820단계로 진행하여 NACK 신호 수신 지점을 중심으로 섹터를 변경한다. 이와 달리 기존 섹터가 있는 경우 825단계에서 그 기존 섹터를 사용하며 830단계에서 그 기존 섹터 내의 이동 단말기를 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식을 사용하여 관리한다. 왜냐하면 기존 섹터 내에 존재하는 여러 이동 단말기와 가시광 통신을 수행할 경우에는 충돌 우려가 있으므로, 이를 위해 TDMA 방식을 이용하는 것이다. 이에 따라 가시광 통신 장치(220)는 각각의 이동 단말기(230, 250)에게 타임 슬롯을 할당한다. 예를 들어, 도 10에서와 같이 가시광 활성 영역(1000)으로부터 다른 이동 단말기(250)가 있는 가시광 활성 영역(1010)으로 이동 단말기(230)가 이동하더라도 그 이동 단말기(230)가 원래의 타임 슬롯을 사용하면 기존 섹터의 가시광 활성 영역(1010)에 있는 다른 이동 단말기(250)를 방해하지 않고 통신하는 것이 가능하게 된다.

그리고나서 835단계에서 ACK 신호가 수신되면 840단계에서 그 ACK 신호 수신 지점을 중심으로 가시광 활성 영역을 수정한다. 다르게는 가시광 통신 장치(220)는 ACK, NACK 신호가 N번 이내로 미수신된 경우에는 도 11에서와 같이 기존보다 더 넓은 섹터를 활성화시켜 가시광 활성 영역(1100)을 넓힐 수 있다. 이러한 상태에서 ACK 신호가 수신되면 가시광 통신 장치(220)는 도 12에서와 같이 그 ACK 신호가 수신된 지점을 중심으로 가시광 활성 영역(1200)을 수정한다. 즉, 이동 단말기(230)의 신호를 검색하기 위해 넓혔던 가시광 활성 영역을 그 이동 단말기(230)의 위치에 맞도록 가시광 활성 영역을 좁히는 것이다. 만일 가시광 활성 영역이 수정되었음에도 ACK 신호가 수신되지 않으면 845단계에서 ACK, NACK 신호의 미수신 횟수를 카운트하여 그 횟수가 N번인 경우 이동 단말기(230)가 자신이 관리하는 영역을 벗어났다고 판단하여 다른 단말기를 찾는 디스커버리 동작 등을 반복 수행하는 A단계로 되돌아간다.

이와 같이 본 발명에 따르면, 전체 광원을 모두 가시광 통신을 위해 이용하는 대신 그 이동 단말기의 이동을 고려하여 필요한 광원만을 가시광 통신을 위해 활성화함으로써 전력 사용량을 현저히 줄일 수 있을 뿐만 아니라 지속적으로 그 이동 단말기의 이동 여부를 탐색하는 동작을 수행하므로 끊김없는 데이터 서비스의 제공도 가능하게 된다.

도 1은 종래의 가시광 통신 시스템의 구성도,

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템의 구성도,

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 광원 수를 조절함으로써 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 동작 흐름도,

도 4 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 이동 단말기의 이동에 따라 활성화되는 광원을 예시한 도면,

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따라 섹터를 변경함으로써 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 동작 흐름도,

도 9 내지 도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 이동 단말기의 이동에 따라 활성화되는 광원을 예시한 도면.

Claims

가시광 통신 장치에서 상기 가시광 통신 장치와 가시광 통신을 수행하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법에 있어서,

상기 가시광 통신 장치가 관리하는 전체 광원 중 미리 정해진 개수의 광원에 의해 조명되는 가시광 활성 영역 내의 이동 단말기와 가시광 통신에 따른 데이터를 주고 받는 과정과,

상기 이동 단말기로부터 데이터 미수신에 따른 미확인 신호가 수신되는지를 판단하는 과정과,

상기 미확인 신호가 수신되면, 상기 가시광 활성 영역을 확장하는 과정과,

상기 가시광 활성 영역 내에서 상기 이동 단말기로부터 확인 신호가 수신되는지를 판단하는 과정과,

상기 판단 결과 상기 확인 신호가 수신되면 상기 확인 신호의 수신 지점을 중심으로 상기 가시광 활성 영역을 수정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법.
제1항에 있어서,

상기 이동 단말기와 가시광 통신에 따른 데이터를 주고 받기 이전에 미리 정해진 개수의 광원에 의해 조명되는 가시광 활성 영역 내에 진입한 이동 단말기를 검색하는 과정과,

상기 검색된 이동 단말기와 상기 가시광 통신에 필요한 정보를 교환하는 링크 협상 동작을 수행하는 과정과,

상기 링크 협상 동작을 수행한 후 상기 이동 단말기와 링크 연결하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 가시광 활성 영역을 늘리는 과정은,

상기 데이터를 전송할 광원 수를 늘리는 과정임을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법.
제1항에 있어서,

상기 판단 결과 상기 확인 신호가 수신되지 않으면 상기 확인 신호 및 상기 미확인 신호의 미수신 횟수를 카운트하는 과정과,

상기 미수신 횟수가 미리 정해진 횟수 이내일 경우에는 상기 가시광 활성 영역을 상기 미수신 횟수에 따라 단계적으로 늘리는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법.
제4항에 있어서,

상기 미수신 횟수가 상기 미리 정해진 횟수가 되면, 상기 이동 단말기가 상기 가시광 통신 장치가 관리하는 영역을 벗어났다고 인식하는 과정과,

상기 미리 정해진 개수의 광원에 의해 조명되는 가시광 활성 영역 내에 진입하는 다른 이동 단말기가 있는지를 검색하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 확인 신호의 수신 지점을 중심으로 상기 가시광 활성 영역을 수정하는 과정은,

상기 확장된 가시광 활성 영역을 상기 확인 신호의 수신 지점을 중심으로 상기 미리 정해진 개수의 광원에 의해 조명되도록 조정하는 과정임을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법.
제1항에 있어서, 상기 미확인 신호는,

상기 가시광 통신 장치에서 상기 가시광 활성 영역을 변경하도록 하는 요청을 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법.
가시광 통신 장치에서 상기 가시광 통신 장치와 가시광 통신을 수행하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법에 있어서,

각각 미리 정해진 개수의 광원을 포함하는 복수 개의 섹터 중 적어도 하나의 섹터에 의해 조명되는 가시광 활성 영역 내의 이동 단말기와 가시광 통신에 따른 데이터를 주고 받는 과정과,

상기 이동 단말기로부터 데이터 미수신에 따른 미확인 신호가 수신되는지를 판단하는 과정과,

상기 미확인 신호가 수신되면, 상기 미확인 신호 수신 지점을 중심으로 상기 섹터를 변경하는 과정과,

상기 변경된 섹터에 의한 가시광 활성 영역 내에서 상기 이동 단말기로부터 확인 신호가 수신되는지를 판단하는 과정과,

상기 판단 결과 상기 확인 신호가 수신되면 상기 확인 신호의 수신 지점을 중심으로 상기 가시광 활성 영역을 수정하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법.
제8항에 있어서, 상기 미확인 신호 수신 지점을 중심으로 상기 섹터를 변경하는 과정은,

상기 미확인 신호 수신 지점을 중심으로 상기 가시광 활성 영역을 확장하는 과정임을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법.
제8항에 있어서,

상기 미확인 신호가 수신되면, 상기 미확인 신호의 수신 지점에 다른 이동 단말기와 가시광 통신 중인 기존 섹터가 있는지를 판단하는 과정과,

상기 판단 결과 상기 기존 섹터가 있는 경우 상기 다른 이동 단말기와 상기 이동 단말기를 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식을 사용하여 관리하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법.
제10항에 있어서, 상기 미확인 신호 수신 지점을 중심으로 상기 섹터를 변경하는 과정은,

상기 판단 결과 상기 기존 섹터가 없는 경우 상기 섹터를 변경하는 과정임을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법.
제8항에 있어서,

상기 이동 단말기와 가시광 통신에 따른 데이터를 주고 받기 이전에 적어도 하나의 섹터에 의해 조명되는 가시광 활성 영역 내에 진입한 이동 단말기를 검색하 는 과정과,

상기 검색된 이동 단말기와 상기 가시광 통신에 필요한 정보를 교환하는 링크 협상 동작을 수행하는 과정과,

상기 링크 협상 동작을 수행한 후 상기 이동 단말기와 링크 연결하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법.
제8항에 있어서, 상기 미확인 신호는,

상기 가시광 통신 장치에서 상기 가시광 활성 영역을 변경하도록 하는 요청을 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 방법.
가시광 통신을 수행하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 장치에 있어서,

각 광원의 정보를 관리하며, 전체 광원 중에서 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위해 활성화할 광원의 수를 결정하는 광원 관리부와,

상기 전체 광원 중 미리 정해진 개수의 광원에 가시광 통신 기능을 부여하는 광원 온/오프 제어부와,

상기 미리 정해진 개수의 광원에 의해 조명되는 가시광 활성 영역 내의 이동 단말기와 데이터를 주고 받는 도중에 데이터 미수신에 따른 미확인 신호가 수신되는지를 판단하고, 상기 미확인 신호가 수신되면 상기 광원 관리부에 의해 상기 활성화할 광원의 수를 늘림으로써 상기 가시광 활성 영역을 확장하고, 상기 확장된 가시광 활성 영역 내에서 상기 이동 단말기로부터 확인 신호가 수신되는지를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 확인 신호가 수신되면 상기 확인 신호의 수신 지점을 중심으로 상기 가시광 활성 영역을 수정하는 제어부를 포함함을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 장치.
제14항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 판단 결과 상기 확인 신호가 수신되지 않으면 상기 확인 신호 및 상기 미확인 신호의 미수신 횟수를 카운트하고, 상기 미수신 횟수가 미리 정해진 횟수 이내일 경우에는 상기 가시광 활성 영역을 상기 미수신 횟수에 따라 단계적으로 늘리는 것을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 장치.
제15항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 이동 단말기와 가시광 통신에 따른 데이터를 주고 받기 이전에 미리 정해진 개수의 광원에 의해 조명되는 가시광 활성 영역 내에 진입한 이동 단말기를 검색하고, 상기 검색된 이동 단말기와 상기 가시광 통신에 필요한 정보를 교환하는 링크 협상 동작을 수행하고, 상기 링크 협상 동작을 수행한 후 상기 이동 단말기와 링크 연결함을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 장치.
제14항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 확장된 가시광 활성 영역을 상기 확인 신호의 수신 지점을 중심으로 상기 미리 정해진 개수의 광원에 의해 조명되도록 조정함을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 장치.
제14항에 있어서, 상기 광원 관리부는,

각각 미리 정해진 개수의 광원을 포함하는 복수 개의 섹터 중 적어도 하나의 섹터에 의해 조명되는 가시광 활성 영역 내의 이동 단말기와 데이터를 주고 받을 수 있도록 상기 각 섹터의 정보를 관리함을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 장치.
제18항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 송수신부를 통해 상기 미확인 신호가 수신되면, 상기 미확인 신호 수신 지점을 중심으로 상기 섹터를 변경하고, 상기 변경된 섹터에 의한 가시광 활성 영 역 내에서 상기 이동 단말기로부터 확인 신호가 수신되는지를 판단함을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 장치.
제18항에 있어서, 상기 제어부는,

상기 송수신부를 통해 상기 미확인 신호가 수신되면, 상기 미확인 신호의 수신 지점에 다른 이동 단말기와 가시광 통신 중인 기존 섹터가 있는지를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 기존 섹터가 있는 경우 상기 다른 이동 단말기와 상기 이동 단말기를 TDMA(Time Division Multiple Access) 방식을 사용하여 관리함을 특징으로 하는 이동 단말기의 이동성을 지원하기 위한 장치.