KR20110031264A - 가시광 통신 시스템에서 프랙셔널 자원 할당 장치 및 방법 - Google Patents

가시광 통신 시스템에서 프랙셔널 자원 할당 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가시광 통신 시스템에서 가시광을 이용한 데이터 전송 시 광원 자원 할당을 효율적으로 하기 위한 방법을 제안한다. 이를 위해 본 발명은 전체 광원 영역을 하나 이상의 광원 영역으로 분할한 후, 가시광 통신 장치가 관리하는 영역에 진입한 이동 단말기로부터의 신호를 수신하고, 수신된 신호 세기를 측정하여 그 측정된 수신 신호 세기 비교 결과를 근거로 상기 분할된 광원 영역 중 하나를 결정한 후, 그 결정된 광원 영역을 통해 데이터 서비스를 제공하는 과정으로 이루어진다. 만일 그 관리 영역에 둘 이상의 이동 단말기가 존재할 경우에는 각각의 이동 단말기로부터의 수신 신호 세기에 따라 각각의 광원 영역을 결정한 후, 결정된 광원 영역에 대해 시간 슬롯을 할당하여 데이터 서비스를 제공하는 과정으로 이루어진다. 이렇게 함으로써, 전체 광원 영역을 사용하는 것이 아닌 일부 광원 영역만을 사용할 수 있을 뿐만 아니라 복수의 이동 단말기와의 데이터 서비스도 가능하므로 전력 소모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 자원 활용을 효과적으로 할 수 있게 된다.
가시광, 프랙셔널, 자원할당

Description

가시광 통신 시스템에서 프랙셔널 자원 할당 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR ALLOCATING FRACTIONAL RESOURCE IN VISIBLE LIGHT COMMUNICATION SYSTEM}
본 발명은 가시광 통신(Visible Light Communication:VLC) 시스템에 관한 것으로, 특히 가시광 통신 시스템에서 가시광 통신 제어 장치와 이동 단말기 간의 가시광 통신 시 자원할당을 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) 등의 광원을 통해 조명의 역할과 동시에 통신 기능을 위해 가시광 통신 제어 장치(110)로부터 수신되는 데이터를 가시광을 사용하여 송수신하는 조명 램프(100)와, 가시광 통신을 위한 송수신기를 구비하여 그 조명 램프(100)와 데이터 송수신을 수행하는 이동 단말기(105)를 포함하 여 구성된다. 가시광 통신 제어 장치(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.
만일 가시광 통신을 이용한 서비스를 넓은 공간에서 제공해야 하는 경우에는 각 광원의 서비스 범위에 따라 그 공간 내에 다수의 광원을 설치하게 된다. 이에 따라 그 공간 내의 이동 단말기가 가시광 통신 제어 장치(110)로 데이터를 요청하면 그 가시광 통신 제어 장치(110)에 연결된 모든 광원 자원이 할당되게 된다.
상기한 바와 같이 종래에는 넓은 공간에서 가시광 통신을 이용한 서비스를 제공하기 위해 다수의 광원 예컨대, LED 등이 설치되며, 그 다수의 LED 전체를 이용하여 서비스를 제공하게 된다. 예를 들어, VLAN, IB 등의 인프라에서 하나의 이동 단말기에 대해 광원 전체 영역이 가시광 통신을 위해 활성화되게 된다. 이는 저전력 소비라는 LED의 장점을 제대로 부각시키지 못하게 된다. 게다가 광원 전체 영역이 활성화됨으로 인해 인접한 다른 이동 단말기와의 간섭이 발생할 수도 있다.
게다가 그 넓은 공간에서는 다중 사용자 서비스를 고려해야 하는 데, 이러한 경우 그 공간 내의 여러 이동 단말기에게 데이터 서비스를 제공하기 위해서는 시간 슬롯을 이용하여 자원을 나누게 된다. 하지만 시간 슬롯을 이용하는 경우에도 전체 광원에서 동일 데이터를 송신할 뿐이므로, 전력 측면에서도 불필요한 소모가 발생하게 된다. 게다가 데이터 서비스를 제공받아야 할 이동 단말기의 수가 할당 가능한 시간 슬롯보다 많은 경우에는 더 이상 할당 가능한 자원이 없게 되므로, 자원이용 효율이 저하되게 된다. 따라서 다중 사용자들 간의 간섭을 줄일 수 있으면서도 데이터 전송 효율의 향상도 기대할 수 있는 방식이 제안될 필요성이 있다.
따라서 본 발명은 광원 자원 할당을 효율적으로 할 수 있도록 하는 자원할당을 위한 장치 및 방법을 제공한다.
또한 본 발명은 다중 사용자 간의 간섭을 회피하면서도 다중 사용자 서비스 를 지원할 수 있도록 하는 자원할당을 위한 장치 및 방법을 제공한다.
상기한 바를 달성하기 위한 본 발명은, 가시광 통신 제어 장치에서 프랙셔널(fractional) 자원 할당 방법에 있어서, 전체 광원 영역을 분할한 복수개의 광원 영역을 관리하는 상기 가시광 통신 제어 장치가 하나 이상의 이동 단말기로부터 수신되는 신호가 있는지를 판단하는 과정과, 상기 신호를 수신하면, 상기 전체 광원 영역 중 상기 하나 이상의 이동 단말기에게 할당할 광원 영역을 결정하는 과정과, 상기 결정된 광원 영역을 통해 상기 하나 이상의 이동 단말기로 데이터 서비스를 제공하는 과정을 포함함을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 프랙셔널(fractional) 자원 할당을 위한 가시광 통신 제어 장치에 있어서, 전체 광원 영역을 복수개의 광원 영역으로 분할한 광원 영역 정보와, 상기 광원 영역에 속한 각 광원의 정보를 관리하는 광원 관리부와, 하나 이상의 이동 단말기로부터 수신되는 신호가 있으면 상기 신호를 수신한 포토 다이오드의 정보를 검출하는 포토 다이오드 검출부와, 상기 포토 다이오드를 통해 수신되는 신호의 세기를 측정하는 신호 세기 측정부와, 상기 포토 다이오드 검출부로부터의 정보 및 상기 신호 세기 측정부로부터의 측정 결과를 이용하여 상기 전체 광원 영역 중 하나 이상의 이동 단말기에게 할당할 광원 영역을 결정하는 광원 선택부를 포함함을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 광원 자동 할당의 이용 효율이 향상될 뿐만 아니라, 사용자 간섭을 회피하면서도 다중 사용자 서비스를 지원할 수 있는 이점이 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 가시광을 이용한 데이터 전송 시 광원 자원 할당을 효율적으로 하기 위한 방법을 제안한다. 이를 위해 본 발명은 전체 광원 영역을 하나 이상의 광원 영역으로 분할한 후, 가시광 통신 제어 장치가 관리하는 영역에 진입한 이동 단말기로부터의 신호를 수신하고, 수신된 신호 세기를 측정하여 그 측정된 수신 신호 세기 비교 결과를 근거로 상기 분할된 광원 영역 중 하나를 결정한 후, 그 결정된 광원 영역을 통해 데이터 서비스를 제공하는 과정으로 이루어진다. 만일 그 관리 영역에 둘 이상의 이동 단말기가 존재할 경우에는 각각의 이동 단말기로부터의 수신 신호 세기에 따라 각각의 광원 영역을 결정한 후, 결정된 광원 영역에 대해 시간 슬롯을 할당하여 데이터 서비스를 제공하는 과정으로 이 루어진다. 이렇게 함으로써, 전체 광원 영역을 사용하는 것이 아닌 일부 광원 영역만을 사용할 수 있을 뿐만 아니라 복수의 이동 단말기와의 데이터 서비스도 가능하므로 전력 소모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 자원 활용을 효과적으로 할 수 있게 된다.
상기한 바와 같은 기능이 구현된 가시광 통신 시스템의 구성을 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2를 참조하면, 가시광 통신 시스템은 조명 램프(200), 그 조명 램프(200)에 연결되며 이동 단말기(230)와의 가시광 통신을 수행하는 가시광 통신 제어 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 있으며, 조명 램프(200)의 예로 전광판 등을 들 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 조명 램프의 모든 광원을 이용하여 데이터를 송신하는 것이 아닌 모든 광원 중 일부만을 이용해서 데이터를 송신함을 특징으로 한다. 이때, 모든 광원 중 어떠한 광원을 사용할지를 결정하기 위한 기준으로써 이동 단말기로부터 신호 세기 측정 결과를 이용한다. 이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 제어 장치(220)는 조명 램프(200)의 광원들을 관리하는 데, 특히 전체 광원 영역을 하나 이상의 광원 영역으로 분할하고, 그 분할된 각각의 광원 영역에 속하는 광원들(210)을 제어한다. 이에 따라 가시광 통신 제어 장치(220)는 그 분할 된 광원 영역 중 이동 단말기(230)의 위치에 해당하는 광원 영역을 결정하고, 그 광원 영역의 광원을 이용하여 데이터 서비스를 제공하게 된다. 이와 같이 이동 단말기(230)로부터의 수신 신호 세기를 중심으로 가시광 통신을 위해 필요한 구역만 사용함으로써 전력 사용량을 줄일 수 있게 된다. 이와 같이 가시광 통신 제어 장치(220)에서 일부 광원 영역만을 사용하여 통신하는 기능을 본 발명에서는 프랙셔널 자원 할당 기능이라고 칭한다.
이러한 가시광 통신 제어 장치(220)는 광원 선택부(222), 광원 관리부(224), 신호 세기 측정부(226), 포토 다이오드 정보 검출부(228)를 포함한다.
포토 다이오드 정보 검출부(228)는 포토 다이오드(215)를 통해 이동 단말기(230)로부터 신호가 수신되면, 어느 위치의 포토 다이오드(215)가 신호를 수신했는지를 판단하는 역할을 한다. 이러한 포토 다이오드 정보 검출부(228)는 신호를 수신한 포토 다이오드의 ID 등을 검출함으로써 포토 다이오드(215)의 위치를 알 수 있다.
신호 세기 측정부(226)는 포토 다이오드(215)를 통해 이동 단말기(230)로부터 수신된 신호의 세기를 측정하는 역할을 한다. 이동 단말기(230)로부터 수신되는 신호는 거리에 따라 수신 세기가 달라지며, 거리가 가까울수록 신호 세기는 커지게 된다. 따라서 본 발명의 실시예에서는 분할된 복수개의 광원 영역 중 어떠한 광원 영역을 사용할지를 결정하기 위해 수신 신호 세기를 이용하는 것이다.
만일 어느 하나의 광원 영역에 동시에 서로 다른 이동 단말기로부터 신호가 수신된 경우에는 그 광원 영역에 가장 가까이 위치한 이동 단말기에 데이터 서비스 를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 따라서 어느 이동 단말기가 더 가까이 위치하는지를 판단하기 위해 어느 이동 단말기로부터의 수신 신호 세기가 더 큰 지를 판단하는 것이다. 또한 서로 다른 광원 영역에 하나의 이동 단말기가 신호를 송신했을 때에는 그 서로 다른 광원 영역 중 수신 신호 세기가 큰 광원 영역을 그 이동 단말기에 가까운 광원 영역이라고 판단하게 된다.
광원 관리부(224)는 가시광 통신 제어 장치(220)가 관리하는 전체 광원 및 전체 광원 영역을 하나 이상의 광원 영역으로 분할한 분할된 각 광원 영역 정보, 그 분할된 각 광원 영역에 맵핑되는 시간 슬롯 정보 등을 관리한다. 구체적으로, 이러한 광원 관리부(224)는 각각의 광원을 관리하기 위해 각 광원의 ID, 분할된 광원 영역의 ID 등에 대한 정보를 가지고 있다.
광원 선택부(222)는 포토 다이오드 정보 검출부(228)로부터의 신호를 수신한 포토 다이오드(215)의 위치를 파악한 후, 신호 세기 측정부(224)로부터의 수신 신호 세기의 측정 결과를 근거로 어느 광원 영역의 광원에 통신 기능을 부여할지를 결정한다. 이때, 광원 선택부(222)는 통신 기능을 부여할 광원 영역에 속한 광원 정보는 광원 관리부(224)로부터 제공받는다. 이에 따라 광원 선택부(222)는 전송할 데이터와 통신 기능을 부여할 광원 영역 정보를 광원(210)으로 전송하여 해당 광원 영역의 광원(210)을 통해 신호를 전송하게 된다.
이동 단말기(230)는 조명 램프(200)로부터 가시광 형태로 데이터를 수신하는 수신기(232), 송신기(234) 및 제어부(236)를 포함한다. 이러한 이동 단말기(230)는 조명 램프(200)가 설치된 공간에 들어서면 초기 억세스를 수행함으로써 가시광 통 신 제어 장치(220)와 동기를 맞춘다. 그리고나서 이동 단말기(230)는 그 가시광 통신 제어 장치(220)에 의해 자신에게 할당된 업링크 시간 슬롯과 다운링크 시간 슬롯과 같은 시간 슬롯을 이용하여 가시광 통신에 따른 데이터를 송수신한다.
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 전송된 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 제어 장치(220)에도 구비됨은 물론이다.
또한 송신기(234)는 코딩부(240), 채널 코딩부(241), 변조부(242), 광원 드라이버(243) 및 광원(244)을 포함하여 구성된다. 입력된 데이터는 코딩부(240)에서 다양한 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 제어 장치(220)의 광원 선택부(222)와 연결되어 데이터 전송이 필요 없는 경우 단순 조명의 역할을 하고, 데이터 전송이 필요한 경우, 변 조부(242)로부터 나온 신호 전송과 조명 역할을 동시에 수행한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따라 가시광 통신 제어 장치에서의 광원 자원 할당 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 제어 장치(220)는 300단계에서 이동 단말기(230)로부터 초기 억세스에 대한 신호가 수신되는지를 판단한다. 만일 초기 억세스에 대한 신호를 수신하면, 305단계에서 수신된 신호 세기를 측정한다. 그리고나서 310단계에서 이동 단말기(230)와의 동기를 맞춘 후 315단계에서 프랙셔널(fractional) 자원 할당 기능을 사용할지를 결정한다. 만일 그 프랙셔널 자원 할당 기능을 사용할 경우에는 가시광 통신 제어 장치(220)는 335단계에서 이동 단말기(230)에게 프랙셔널 자원 할당에 대한 정보를 전송한다. 이에 대응하여 340단계에서 프랙셔널 자원 사용에 대한 응답을 수신하면 345단계에서 측정된 수신 신호 세기를 이용하여 프랙셔널 자원 데이터를 전송한다. 즉, 수신 신호 세기에 따라 결정된 광원 영역을 통해 데이터를 전송하게 된다. 이와 달리 315단계에서 프랙셔널 자원 할당 기능을 사용하지 않는 경우에는 320단계에서 이동 단말기(230)로 넌-프랙셔널(non-fractional) 정보를 전송하고 325단계에서 응답을 수신하면 330단계에서 기존 방법을 이용하여 데이터를 전송한다.
이하, 상기 도 3의 345단계에서의 측정된 수신 신호 세기를 이용하여 프랙셔널 자원 데이터를 전송하는 과정을 도 4 내지 도 7을 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4에 도시된 내용을 참조하여 설명하면, 가시광 통신 제어 장치(220)가 관리하는 영역에 이동 단말기(230)가 진입했을 때 그 이동 단말기(230)는 초기 억세스에 대한 신호를 송신하게 된다. 이에 따라 일부 광원(400)이 그 이동 단말기(230)로부터 신호를 수신했을 경우 가시광 통신 제어 장치(220)는 신호 수신 지점을 중심으로 통신 기능을 활성화시킬 광원 영역을 결정한다. 이에 따라 도면부호 410에 의해 지시되는 바와 같이 신호 수신 지점을 중심으로 확장된 광원 영역 또는 도면부호 420에 의해 지시되는 바와 같이 신호를 수신한 광원만이 포함된 영역의 광원이 데이터 통신을 위해 사용될 수 있다. 이때, 도 4에서와 같이 분할된 광원 영역 중 일부의 광원 영역만이 상기 이동 단말기(230)와의 데이터 통신에 사용되므로, 나머지 다른 분할된 광원 영역은 다른 데이터 서비스를 위해 할당될 수 있도록 구현될 수도 있다. 예를 들어, 상기 광원 영역(420)이 VLAN을 위한 용도로 사용된다면 나머지 다른 분할된 광원 영역 전체 또는 그 일부는 IB 등의 다른 용도로 사용될 수 있다.
도 5에 도시된 내용을 참조하여 설명하면, 도 5에서는 가시광 통신 제어 장치(220)가 관리하는 영역에 하나 이상의 이동 단말기(230, 250)가 진입했을 경우를 예시하고 있다. 이러한 경우 각각의 이동 단말기(230, 250)가 신호를 송신했을 때, 가시광 통신 제어 장치(220)는 그 신호에 포함된 정보를 근거로 서로 다른 단말기임을 인식하게 되고, 이에 따라 각각의 신호 수신 지점을 중심으로 서로 다른 광원 영역(500, 520)의 광원을 통해 데이터를 제공한다. 이러한 경우에는 그 서로 다른 광원 영역(500, 520)에는 시간 슬롯이 할당된다.
이때, 사용자가 자신의 단말기(230) 방향을 잘못 설정하여 도면부호 510에 의해 지시되는 영역에서 신호를 수신한 경우 가시광 통신 제어 장치(220)는 도면부호 500에 의해 지시되는 광원 영역에서 수신 신호에 포함된 사용자 정보와, 도면부호 510에 의해 지시되는 영역에서의 수신 신호에 포함된 사용자 정보를 비교하여 동일 사용자임을 알 수 있다. 이러한 경우 가시광 통신 제어 장치(220)는 두 광원 영역(500, 510)을 통해 수신되는 신호 세기를 비교하여 수신 신호 세기가 큰 광원 영역(500)을 이동 단말기(230)가 위치한 영역이라고 판단하게 된다.
도 6에 도시된 내용을 참조하여 설명하면, 도 6에서는 하나의 광원 영역(600)에 서로 다른 이동 단말기(230, 250)로부터의 신호가 수신되는 경우를 예시하고 있다. 이러한 경우 가시광 통신 제어 장치(220)는 수신 신호 세기가 더 큰 이동 단말기에게 자원 할당 우선 순위를 부여한다. 이에 따라 수신 신호 세기가 더 큰 이동 단말기는 그 광원 영역(600)의 광원을 통해 데이터 서비스를 제공받게 된다. 이러한 경우는 자원이 부족할 때 수신 신호 세기에 따라 자원할당 우선 순위를 부여함으로써 효과적인 자원할당이 가능하게 한다. 또한 하나의 광원영역(600)에 서로 다른 이동 단말기로부터 수신신호의 세기가 유사하거나 특정 값 이상인 경우 상기 서로 다른 이동 단말기 모두에 동일하게 자원할당하도록 한다.
도 7에 도시된 내용을 참조하여 설명하면, 도 7에서는 서로 다른 광원 영역(700, 710)에 서로 다른 이동 단말기(230, 250)로부터의 신호가 수신되는 경우를 예시하고 있다. 이러한 경우 가장 자리에 해당하는 광원 영역(710)에서 수신된 신호와, 안쪽에 해당하는 광원 영역(700)에서 수신된 신호의 세기를 비교함으로써 신 호 세기가 큰 이동 단말기(230)에서 우선 순위를 부여한다. 또한 여러 광원 영역에서 신호가 수신된 경우에는 가장 큰 수신 신호 세기의 이동 단말기에게 우선적으로 자원이 할당될 수 있다.
이러한 자원 할당에 따른 이동 단말기(230)의 동작을 살펴보기 위해 도 8을 참조한다.
도 8을 참조하면, 이동 단말기(230)는 800단계에서 초기 억세스를 수행하기 위해 신호를 송신하고 805단계에서 그 신호를 수신한 가시광 통신 제어 장치(220)와 동기를 수행한다. 이러한 가시광 통신 제어 장치(220)와 이동 단말기(230) 간의 가시광 통신에 따른 송수신하는 데 사용되는 프레임 구조는 도 9에 도시된 바와 같으며, 가시광 통신 제어 장치(220)가 관리하는 영역 내의 복수의 이동 단말기가 있을 경우 시간 슬롯 할당을 위해 도 9의 프레임 2에서와 같은 구조를 제안한다. 도 9에 도시된 바와 같이 프레임 2는 하나의 컨텐션 슬롯(Con: Contention slot)과 미리 설정된 개수의 다운링크용 가상 슬롯(VS:Virtual Slot)과 업링크용 가상 슬롯(VS:Virtual Slot)으로 구성되며, 그 가상 슬롯들은 전체 광원 영역에 복수개의 이동 단말기가 존재할 경우에 그 복수개의 이동 단말기에게 개별적으로 할당된다. 이와 같이 시간 슬롯을 사용함으로써 제안된 광원 자원을 복수의 이동 단말기에게 할당할 수 있어 다중 사용자 지원이 가능하게 된다. 이에 따라 사용자 간의 간섭을 줄일 수 있으면서도 자원 활용도 효과적으로 할 수 있다.
상기와 같은 구조로 전송되는 신호를 근거로 이동 단말기(230)는 810단계에서 자신에게 할당된 시간 슬롯을 확인하고, 815단계에서 할당된 광원 영역 사용 여 부를 확인한다. 특히 본 발명의 실시예에 따라 가시광 통신 제어 장치(220)에서 이동 단말기(230)로 프랙셔널 자원 할당 기능이 사용되는지를 알려주기 위해 하기 표 1 또는 표 2에서와 같은 메시지 구조를 이용하는 데, 그 메시지 포맷의 일예를 보이면 하기 표 1, 2과 같으며, 그 형태는 이에 한정되지 않는다.
Figure 112009057672640-PAT00001
상기 표 1에서와 같은 메시지 포맷은 예를 들어, 도 9의 프레임 구조 중 MAC 헤더 필드에 삽입될 수 있다.
Figure 112009057672640-PAT00002
상기 표 2에서와 같은 메시지 포맷은 도 9의 프레임 구조 중 PHY 헤더 필드에 삽입될 수 있다. 특히 본 발명의 실시예에서는 상기 표 1 및 표 2에서의 'Fractional_src' 필드를 분할된 광원 영역을 통한 데이터 제공임을 알리는 용도로 사용한다.
상기와 같은 메시지 포맷을 통해 프랙셔널 자원 할당 기능이 사용될 것임을 인지한 후, 820단계에서 프랙셔널 자원 할당 정보가 수신되는지를 판단한다. 이러한 정보를 수신할 경우 825단계에서 수신된 정보에 따라 시스템 셋팅을 진행한 후 830단계에서 데이터를 전송해도 좋다는 응답을 전송한다. 이에 따라 835단계에서 이동 단말기(230)는 자신에게 할당된 광원 영역을 통해 가시광 통신 제어 장치(220)로부터의 프랙셔널 자원 데이터를 수신한다. 만일 820단계에서 프랙셔널 자원 할당 정보가 수신되지 않으면 이는 분할된 광원 영역이 사용되지 않음을 의미하므로 이동 단말기는 기존의 방법과 동일한 방법으로 840단계에서 데이터를 수신한다.
상기한 바와 같이 복수의 이동 단말기들을 동시에 수용하면서 간섭을 줄여 통신하기 위해서 전체 광원 영역을 하나 이상의 광원 영역으로 분할한 후, 이동 단말기로부터의 수신 신호 세기에 따라 분할된 광원 영역을 할당하여 서비스를 제공한다.또한 본 발명에 따르면, 둘 이상의 이동 단말기가 동시에 존재할 경우에는 그 둘 이상의 이동 단말기에 해당하는 광원 영역을 결정한 후, 그 결정된 광원 영역에 시간 슬롯을 할당함으로써 사용자 간의 간섭 및 전력 소모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 자원을 효율적으로 사용할 수 있게 된다.
도 1은 종래의 가시광 통신 시스템의 구성도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신 시스템의 구성도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 가시광 통신 제어 장치에서의 동작 흐름도,
도 4 내지 도 7은 본 발명의 일실시예에 따라 신호 수신에 따른 광원 영역을 예시한 도면,
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 이동 단말기에서의 동작 흐름도,
도 9는 본 발명의 실시예에 따라 가시광 통신을 위해 이용되는 프레임 구조도.

Claims (6)

  1. 가시광 통신 제어 장치에서 프랙셔널(fractional) 자원 할당 방법에 있어서,
    전체 광원 영역을 분할한 복수개의 광원 영역을 관리하는 상기 가시광 통신 제어 장치가 하나 이상의 이동 단말기로부터 수신되는 신호가 있는지를 판단하는 과정과,
    상기 신호를 수신하면, 상기 전체 광원 영역 중 상기 하나 이상의 이동 단말기에게 할당할 광원 영역을 결정하는 과정과,
    상기 결정된 광원 영역을 통해 상기 하나 이상의 이동 단말기로 데이터 서비스를 제공하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 가시광 통신 제어 장치에서 프랙셔널 자원 할당 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 판단 결과 상기 하나 이상의 이동 단말기로부터 신호가 수신되면, 상기 수신된 신호의 세기를 측정하는 과정과,
    상기 측정된 수신 신호 세기에 따라 상기 광원 영역을 우선적으로 할당하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 가시광 통신 제어 장치에서 프랙셔널 자원 할당 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결정된 광원 영역이 둘 이상일 경우 상기 결정된 광원 영역마다 시간 슬롯을 할당하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 가시광 통신 제어 장치에서 프랙셔널 자원 할당 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 이동 단말기로 데이터 서비스를 제공하는 과정은,
    상기 시간 슬롯을 이용하여 상기 결정된 각각의 광원 영역에 포함된 광원을 통해 상기 결정된 각각의 광원 영역에 위치한 각각의 이동 단말기로 데이터 서비스를 제공하는 과정임을 특징으로 하는 가시광 통신 제어 장치에서 프랙셔널 자원 할당 방법.
  5. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 이동 단말기에게 할당할 광원 영역을 결정하는 과정은,
    상기 신호를 수신하면, 상기 수신된 신호에 포함된 사용자 정보를 비교하는 과정과,
    상기 비교 결과를 이용하여 동일 사용자인 경우 상기 전체 광원 영역 중 상기 측정된 수신 신호 세기가 큰 지점을 중심으로 상기 광원 영역을 결정하는 과정 임을 특징으로 하는 가시광 통신 제어 장치에서 프랙셔널 자원 할당 방법.
  6. 프랙셔널(fractional) 자원 할당을 위한 가시광 통신 제어 장치에 있어서,
    전체 광원 영역을 복수개의 광원 영역으로 분할한 광원 영역 정보와, 상기 광원 영역에 속한 각 광원의 정보를 관리하는 광원 관리부와,
    하나 이상의 이동 단말기로부터 수신되는 신호가 있으면 상기 신호를 수신한 포토 다이오드의 정보를 검출하는 포토 다이오드 검출부와,
    상기 포토 다이오드를 통해 수신되는 신호의 세기를 측정하는 신호 세기 측정부와,
    상기 포토 다이오드 검출부로부터의 정보 및 상기 신호 세기 측정부로부터의 측정 결과를 이용하여 상기 전체 광원 영역 중 하나 이상의 이동 단말기에게 할당할 광원 영역을 결정하는 광원 선택부를 포함함을 특징으로 하는 가시광 통신 제어 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101413487B1 (ko) * 2012-08-24 2014-07-01 서울과학기술대학교 산학협력단 스폿 ｌｅｄ 조명 빔포밍 시스템 및 방법

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