KR20150086754A - 실시간 간섭 회피를 위한 능동적인 주파수 변경 무선 시스템 및 그것을 이용한 채널 변경 방법 - Google Patents

실시간 간섭 회피를 위한 능동적인 주파수 변경 무선 시스템 및 그것을 이용한 채널 변경 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 동적으로 채널을 변경하는 무선 송수신 장치 및 그것을 이용한 채널 변경 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 복수의 슬레이브 장치와 무선 통신을 수행하는 마스터 장치를 포함하는 주파수 변경 무선 시스템에 있어서, 상기 마스터 장치는, 시스템 정보 송수신 구간에 상기 복수의 슬레이브 장치로 복수의 비콘 채널을 통하여 데이터 송수신 채널 정보와 예비 데이터 송수신 채널 정보를 전달하고, 상기 복수의 슬레이브 장치로부터 상기 데이터 송수신 채널과 상기 예비 데이터 송수신 채널의 변경 요청 신호를 수신하는 시스템 정보 송수신부, 그리고 데이터 송수신 구간에 상기 데이터 송수신 채널을 통하여 상기 복수의 슬레이브 장치와 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 마스터 장치로부터 데이터를 수신할 필요가 없는 슬레이브 장치는 비콘 채널로부터 시스템 정보를 수신한 이후부터 슬레이브 송신구간이 시작할 때까지 저전력 모드로 동작함으로써, 슬레이브 장치의 전력소모를 최소화 할 수 있다. 또한 마스터 장치와 슬레이브 장치 사이의 데이터 송수신 채널에 간섭이나 혼선이 발생하는 경우 기 검색된 예비 데이터 송수신 채널로 변경할 수 있으므로, 채널 간섭 또는 채널 혼선 환경에서도 능동적으로 대처할 수 있다.

Description

실시간 간섭 회피를 위한 능동적인 주파수 변경 무선 시스템 및 그것을 이용한 채널 변경 방법{Adaptive Frequency Hopping Wireless System　For A Real Time Interference Avoidance And Method For Changing Channel Using The Same}
본 발명은 실시간 간섭 회피를 위한 능동적인 주파수 변경 무선 시스템 및 그것을 이용한 채널 변경 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 채널 혼잡 상황에서도 능동적으로 데이터 송수신 채널을 변경할 수 있는 실시간 간섭 회피를 위한 능동적인 주파수 변경 무선 시스템 및 그것을 이용한 채널 변경 방법에 관한 것이다.
최근 무선 통신 기술의 발달과 유/무선 네트워크 환경이 급속도로 성장함으로 인해 유선 네트워크는 일상 생활에서 이미 보편화가 되었고, 무선에 의한 네트워크도 기존 유선 네트워크의 단점을 보완하면서 대중화와 보편화가 되어가고 있다. 특히 와이파이(Wi-Fi), 블루투스(Bluetooth), 지그비(ZigBee) 등과 같은 무선 구간의 커버리지가 비교적 짧고, 이동성을 고려한 무선 랜 프로토콜들이 개발되었다. 상기 무선 랜 프로토콜들은 AP(Access Point)를 통하여 유선 네트워크에 접속이 가능하도록 다양한 기술적 규격을 정의 하고 있다. 이러한 상기 무선 랜 프로토콜은 2.4GHz 대역을 사용하는 802.11b, 802.11g와 5GHz 대역을 사용하는 802.11a가 있다.
무선에 의한 네트워크는 IEEE802.11b 및 IEEE802.11a 등으로 대표되고 있으며, IEEE802.11b 무선 통신 기능을 갖는 무선 LAN 단말기와, 유선 LAN 단말기에 접속하는 기기와의 접속 호환을 유지하기 위해서, 무선 LAN 인터페이스와 유선 LAN 인터페이스를 구비하는 액세스 포인트(Access Point)라 불리는 무선 기지국 기기를 이용한 무선 통신 기술이 공개되어 있다.
이러한 통신 여건의 변화로 인하여 한정된 자원인 전파 자원은 점차 점유율이 높아지고 있으며, AP 및 스테이션(Mobile-Station)들의 개체수 증가로 인해 전파 품질 또한 악화되고 있는 실정에 있다.
특히, 기존의 400MHz ISM Band을 이용한 무선 송수신 장치는 간섭이 발생할 경우 채널 스위치를 변경하여 타 주파수로 채널을 변경하거나 실시간 간섭 상황에 대한 인지 없이 마스터가 지정하는 특정 주파수로 채널을 변경하는 방식을 사용하고 있다는 점에서 무선 간섭에 능동적으로 대처하지 못하였다.
본 발명의 배경이 되는 기술은 국내공개특허 제2012-0102368호(2012.09.18 공개)에 개시되어 있다.
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 채널 혼잡 상황에서도 능동적으로 데이터 송수신 채널을 변경할 수 있는 실시간 간섭 회피를 위한 능동적인 주파수 변경 무선 시스템 및 그 채널 변경 방법을 제공하는 것이다.
이러한 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 한 실시예에 따른 복수의 슬레이브 장치와 무선 통신을 수행하는 마스터 장치를 포함하는 주파수 변경 무선 시스템에 있어서, 상기 마스터 장치는, 시스템 정보 송수신 구간에 상기 복수의 슬레이브 장치로 복수의 비콘 채널을 통하여 데이터 송수신 채널 정보와 예비 데이터 송수신 채널 정보를 전달하고, 상기 복수의 슬레이브 장치로부터 상기 데이터 송수신 채널과 상기 예비 데이터 송수신 채널의 변경 요청 신호를 수신하는 시스템 정보 송수신부, 그리고 데이터 송수신 구간에 상기 데이터 송수신 채널을 통하여 상기 복수의 슬레이브 장치와 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부를 포함한다.
상기 시스템 정보 송수신부는, 상기 시스템 정보 송수신 구간에 상기 복수의 슬레이브 장치에게 상기 비콘 채널과 데이터 송수신 채널의 주기 정보를 포함하여 전달할 수 있다.
상기 시스템 정보 송수신 구간에서 복수의 비콘 채널 각각에 대하여 송수신 시간이 할당되어 있으며, 상기 복수의 슬레이브 장치들은 상기 복수의 비콘 채널들 중에서 하나의 비콘 채널을 통하여 상기 시스템 정보 송수신부와 통신할 수 있다.
상기 시스템 정보 송수신 구간과 상기 데이터 송수신 구간은 주기적으로 반복되며, 상기 데이터 송수신 구간은 상기 슬레이브 장치로 제어 명령 신호를 전달하기 위한 마스터 송신 구간과 상기 슬레이브 장치로부터 이벤트 발생 신호를 수신하기 위한 슬레이브 송신 구간으로 구분될 수 있다.
상기 시스템 정보 송수신부는, 상기 데이터 송수신 구간 동안 노이즈가 최소화된 주파수를 가지는 상기 예비 데이터 송수신 채널을 검색할 수 있다.
상기 복수의 슬레이브 장치는, 데이터를 센싱하는 센서 또는 상기 마스터 장치의 제어 명령을 받는 송수신 기기일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 슬레이브 장치와 무선 통신을 수행하는 마스터 장치를 포함하는 주파수 변경 무선 시스템의 채널 변경 방법에 있어서, 상기 마스터 장치는 시스템 정보 송수신 구간에 상기 복수의 슬레이브 장치로 복수의 비콘 채널을 통하여 데이터 송수신 채널 정보와 예비 데이터 송수신 채널 정보를 전달하고, 상기 복수의 슬레이브 장치로부터 상기 데이터 송수신 채널과 상기 예비 데이터 송수신 채널의 변경 요청 신호를 수신하는 단계, 그리고 데이터 송수신 구간에 상기 데이터 송수신 채널을 통하여 상기 복수의 슬레이브 장치와 데이터를 송수신하는 단계를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 따르면, 마스터 장치와 복수의 슬레이브 장치는 데이터 송수신 구간을 마스터 송신구간과 슬레이브 송신구간으로 구분하여 사용하므로, 마스터 장치로부터 데이터를 수신할 필요가 없는 슬레이브 장치는 비콘 채널로부터 시스템 정보를 수신한 이후부터 슬레이브 송신구간이 시작할 때까지 저전력 모드로 동작함으로써, 슬레이브 장치의 전력소모를 최소화 할 수 있다.
또한 마스터 장치와 슬레이브 장치 사이의 데이터 송수신 채널에 간섭이나 혼선이 발생하는 경우 기 검색된 예비 데이터 송수신 채널로 변경할 수 있으므로, 채널 간섭 또는 채널 혼선 환경에서도 능동적으로 대처할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 능동적인 주파수 변경 무선 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동적인 주파수 변경 무선 시스템의 통신 방법을 시계열적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마스터 장치에 포함된 시스템 정보 송수신부의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마스터 장치에 포함된 데이터 송수신부의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 슬레이브 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 능동적인 주파수 변경 무선 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 1에 나타낸 것처럼 본 발명의 실시예에 따른 실시간 간섭 회피를 위한 능동적인 주파수 변경 무선 시스템은 마스터 장치(100)와 복수의 슬레이브 장치(200)를 포함한다.
마스터 장치(100)와 복수의 슬레이브 장치(200)는 무선으로 데이터를 송신 및 수신할 수 있는 트랜스시버(Transceiver) 형태로 구현될 수 있다. 마스터 장치(100)는 복수의 슬레이브 장치(200)에게 제어 명령 신호를 전달할 수도 있으며, 슬레이브 장치(200)가 센서 형태로 이루어진 경우에는 슬레이브 장치(200)로부터 센싱 데이터를 전달받을 수 있다.
마스터 장치(100)와 복수의 슬레이브 장치(200)에 대하여 더욱 상세하게 설명하면, 먼저 마스터 장치(100)는 동적으로 혼잡 채널을 변경할 수 있는 무선 송수신 장치로서, 시스템 정보 송수신부(110)와 데이터 송수신부(120)를 포함한다. 시스템 정보 송수신 구간에서는 시스템 정보 송수신부(110)는 비콘 채널(Fb)을 통하여 복수의 슬레이브 장치(200)과 주파수 제어를 위한 각종 신호를 송수신하고, 데이터 송수신 구간에서는 데이터 송수신부(120)는 데이터 송수신 채널(Fc)을 통하여 복수의 슬레이브 장치(200)과 데이터를 송수신한다.
더욱 상세하게 설명하면, 시스템 정보 송수신 구간에서 시스템 정보 송수신부(110)는 비콘 채널(Fb)을 통하여 복수의 슬레이브 장치(200)로 주파수 제어를 위한 각종 신호를 송신하고, 복수의 슬레이브 장치(200)로부터 주파수 변경 요청을 수신한다.
여기서, 비콘(Beacon) 채널(Fb)은 마스터 장치(100)과 복수의 슬레이브 장치(200)간의 주파수 제어 신호를 송수신하기 위한 주파수 채널로서, 복수의 채널(Fb1, Fb2, …, Fbn)로 이루어질 수 있다.
즉, 시스템 정보 송수신부(110)는 데이터 송수신 채널(Fc)의 주파수 및 주기와 비콘 채널(Fb)의 주파수 및 주기를 복수의 슬레이브 장치(200)로 주기적으로 비콘(Beacon) 채널을 통하여 송신한다. 또한, 시스템 정보 송수신부(110)는 비콘 채널(Fb)을 통하여 복수의 슬레이브 장치(200)로부터 데이터 송수신 채널(Fc)의 변경 요청을 수신한다.
그리고, 데이터 송수신 구간에서는 데이터 송수신부(120)는 데이터 송수신 채널(Fc)을 통하여 복수의 슬레이브 장치(200) 사이의 데이터를 송수신한다. 여기서, 데이터 송수신 채널(Fc)은 마스터 장치(100)과 복수의 슬레이브 장치(200) 사이의 데이터를 송수신 하기 위한 주파수 채널을 의미한다. 슬레이브 장치(200)가 센서인 경우에는 슬레이브 장치(200)는 센싱된 데이터(이벤트 정보)를 데이터 송수신 채널(Fc)을 통하여 마스터 장치(100)로 전송하고, 슬레이브 장치(200)가 마스터 장치(100)의 제어 명령을 받는 장치인 경우에는 마스터 장치(100)는 제어 명령 신호를 데이터 송수신 채널(Fc)을 통하여 슬레이브 장치(200)로 전송한다.
한편, 시스템 정보 송수신부(110)는 데이터 송수신 구간에서 데이터 송수신 채널(Fc)의 혼잡을 대비하여 비콘 채널(Fb)의 주파수를 변경하면서 예비 데이터 송수신 채널(Fn)을 검색한다. 여기서, 예비 데이터 송수신 채널(Fn)은 데이터 송수신 채널(Fc)의 혼선 상황에서 사용하기 위한 주파수 채널을 의미한다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 이용하여 본 발명의 실시예에 따른 동적 혼잡 채널 변경 무선 통신 시스템의 통신 방법에 대하여 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 능동적인 주파수 변경 무선 시스템의 통신 방법을 시계열적으로 도시한 것이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 마스터 장치에 포함된 시스템 정보 송수신부의 동작을 설명하기 위한 순서도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 마스터 장치에 포함된 데이터 송수신부의 동작을 설명하기 위한 순서도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 슬레이브 장치의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
먼저 도 2에서 보는 것처럼, 마스터 장치(100)과 슬레이브 장치(200)는 비콘 채널(Fb)과 데이터 송수신 채널(Fc)을 시분할하여 상호 무선 통신을 수행한다. 즉, 마스터 장치(100)과 슬레이브 장치(200)는 시스템 정보 송수신 구간과 데이터 송수신 구간으로 나뉘어 통신을 수행하며, 시스템 정보 송수신 구간은 수백 ms 이하의 기간으로 설정되고, 데이터 송수신 구간은 수십 초 이상의 기간으로 설정될 수 있다. 그리고, 마스터 장치(100)과 모든 슬레이브 장치(200)는 타 기기의 신호를 RSSI를 통하여 감지하여 무선을 점유하고 있으면 송신을 하지 않고 대기한다. 만일 해당 구간에 송신을 할 수 없으면 다음주기에 송신 시도를 반복한다.
도 2와 같이 시스템 정보 송수신 구간과 데이터 송수신 구간은 주기적으로 반복되며, 데이터 송수신 구간은 슬레이브 장치(200)로 제어 명령 신호를 전달하기 위한 마스터 송신 구간과 슬레이브 장치(200)로부터 이벤트 발생 신호를 수신하기 위한 슬레이브 송신 구간으로 구분된다.
즉, 시스템 정보 송수신 구간이 종료되면 데이터 송수신 구간이 개시되는데, 데이터 송수신 구간은 마스터 송신 구간과 슬레이브 송신 구간으로 분할된다. 마스터 송신 구간은 마스터 장치(100)가 슬레이브 장치(200)로 먼저 데이터를 전송할 수 있는 구간이며, 슬레이브 송신 구간은 슬레이브 장치(200)가 마스터 장치(100)로 먼저 데이터를 전송할 수 있는 구간을 나타낸다.
이하에서는 도 2 및 도 3을 통하여 본 발명의 실시예에 따른 시스템 정보 송수신부(110)의 동작에 대해 설명한다.
도 2 및 도 3에 도시한 것처럼, 먼저 시스템 정보 송수신 구간에서 마스터 장치(100)에 포함된 시스템 정보 송수신부(110)는 비콘 채널(Fb)의 기설정된 주기의 시작 시점인지를 확인하고(S305), 시작 시점이 되면 비콘 채널(Fb)을 초기화시킨다(S310).
비콘 채널(Fb)이 초기화 되면, 시스템 정보 송수신부(110)는 시스템 정보를 복수의 비콘 채널(Fb1, Fb2, …, Fbn)을 통하여 복수의 슬레이브 장치(200)로 주기적으로 전송한다(S315).
여기서, 시스템 정보는 데이터 송수신 채널(Fc)의 주파수 정보, 예비 데이터 송수신 채널(Fn)의 주파수 정보, 데이터 송수신 구간에서 마스터 장치(100)의 데이터 송신구간 시작 시점 정보와 슬레이브 장치(200)의 데이터 송신구간 시작 시점 정보, 수신대기 시작 시점과 지속기간정보를 포함한다.
그리고, 도 2에서 보는 것처럼 시스템 정보 송수신 구간에서 복수의 비콘 채널(Fb1, Fb2, …, Fbn) 각각에 대하여 송수신 시간이 할당되어 있으며, 복수의 슬레이브 장치(200)들은 복수의 비콘 채널들 중에서 하나의 비콘 채널을 통하여 시스템 정보 송수신부(110)와 통신한다.
예를 들어, 시스템 정보 송수신부(110)가 기설정된 시간 내에 비콘 채널(Fb1)을 통하여 슬레이브 장치(200)로 시스템 정보(Fb1 Tx)를 전송하면, 시스템 정보(Fb1 Tx)를 수신한 슬레이브 장치(200)는 이후 기설정된 시간 내에 채널 변경 요청 신호(Fb1 Tx)를 시스템 정보 송수신부(110)로 전송할 수 있다. 그리고, 다시 시스템 정보 송수신부(110)가 기설정된 시간 내에 비콘 채널(Fb2)을 통하여 슬레이브 장치(200)로 시스템 정보(Fb2 Tx)를 전송하면, 시스템 정보(Fb2 Tx)를 수신한 슬레이브 장치(200)는 이후 기설정된 시간 내에 채널 변경 요청 신호(Fb2 Tx)를 시스템 정보 송수신부(110)로 전송할 수 있다.
여기서, 각각의 슬레이브 장치(200)는 복수의 비콘 채널(Fb1, Fb2, …, Fbn) 중 간섭을 받지 않는 하나의 비콘 채널을 선택하여 시스템 정보 송수신부(110)로부터 시스템 정보를 수신한다. 그리고, 슬레이브 장치(200)는 데이터 송수신 채널(Fc) 또는 예비 데이터 송수신 채널(Fn)에 이상이 있는 경우에만 선택된 하나의 비콘 채널을 통하여 채널 변경 요청 신호를 보낸다.
특히, 슬레이브 장치(200)는 송신할 이벤트가 발생하지 않는 경우는 물론, 이벤트 송신과 응답 후에도 남은 여유시간동안 예비 데이터 송수신 채널(Fn)에 대한 채널 이상 유무를 수시로 검사하고, 예비 데이터 송수신 채널(Fn)의 혼잡 상황을 알 수 있다.
시스템 정보 송수신부(110)가 슬레이브 장치(200)로부터 데이터 송수신 채널(Fc) 변경 요청 신호를 수신하면(S320), 데이터 송수신 채널(Fc)의 주파수를 예비 데이터 송수신 채널(Fn)의 주파수로 변경한다(S325). 그리고, 슬레이브 장치(200)로부터 예비 데이터 송수신 채널(Fn) 변경 요청 신호를 수신하면(S330), 예비 데이터 송수신 채널(Fn)의 주파수를 다음 번 예비 데이터 송수신 채널(Fn+1)의 주파수를 찾아 예비 데이터 송수신 채널(Fn)로 갱신한다(S335).
이와 같이 비콘 채널(Fbn)을 통하여 슬레이브 장치(200)로부터 데이터 송수신 채널(Fc) 및 예비 데이터 송수신 채널(Fn)의 주파수 변경 요청 신호를 수신하고, 이에 따른 주파수 변경을 수행하면, 시스템 정보 송수신 구간은 종료된다.
여기서, 시스템 정보 송수신부(110)는 복수의 슬레이브 장치(200) 중에서 일정 비율 이상의 슬레이브 장치(200)로부터 채널 변경 요청을 받은 경우에 한하여 데이터 송수신 채널(Fc)을 예비 데이터 송수신 채널(Fn)로 변경하도록 설계할 수 있다.
그리고, 데이터 송수신부(120)을 통해 슬레이브 장치(200)와 정보를 송수신하는 구간 동안 시스템 정보 송수신부(110)는 데이터 송수신 채널(Fc)의 주파수의 혼잡에 대비하기 위하여, 주파수를 변경시켜가면서 잡음이 없는(Noise Free) 예비 데이터 송수신 채널(Fn)의 주파수를 검색한다(S340). 그리고, 예비 데이터 송수신 채널(Fn)의 주파수 뿐만 아니라 예비 데이터 송수신 채널(Fn+1, Fn+2, …)의 주파수도 미리 검색할 수 있다.
다음으로 도 2 및 도 4를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 데이터 송수신부(120)의 동작에 대해 설명한다.
앞에서 설명한 바와 같이, 시스템 정보 송수신 구간에서 슬레이브 장치(200)로부터 데이터 송수신 채널(Fc)의 변경 요청 신호가 수신되면, 예비 데이터 송수신 채널(Fn)이 데이터 송수신 채널(Fc)로 초기화되고, 데이터 송수신 채널(Fc)의 변경 요청 신호가 수신되지 않으면, 데이터 송수신 채널(Fc)은 그대로 유지된다.
먼저 데이터 송수신부(120)는 마스터 송신 구간인지를 확인하고(S405), 마스터 송신 구간의 시작 시점이 되면 데이터 송수신부(120)는 슬레이브 장치(200)로 전달할 이벤트가 발생한 경우에 한하여 해당 슬레이브 장치(200)로 제어 명령 신호를 포함하는 데이터를 전송하고(S410), 이를 수신한 슬레이브 장치(200)로부터 응답 신호를 수신한다(S415).
데이터 송수신부(120)로부터 데이터를 수신해야 하는 슬레이브 장치(200)는 마스터 송신구간에서 수신대기 상태이어야 한다. 슬레이브 장치(200)는 수신대기 시작 시점과 지속기간정보를 시스템 정보 송수신 구간에 비콘 채널(Fb)을 통해 수신하여, 수신한 정보를 데이터 송수신 구간에서 사용하게 된다.
데이터 송수신부(120)로부터 데이터를 수신하는데 방해를 받는 슬레이브 장치(200)는 도 3과 같이 데이터 송수신 채널(Fc)을 예비 데이터 송수신 채널(Fn)로 변경할 것을 다음 주기의 시스템 정보 송수신 구간에서 비콘 채널(Fb)을 통해 시스템 정보를 받았을 때 요구할 수 있다. 데이터 송수신 채널(Fc) 변경을 요구받은 시스템 정보 송수신부(110)는 비콘 채널(Fb)을 통해 변경된 데이터 송수신 채널(Fc)과 예비 데이터 송수신 채널(Fn)에 대한 주파수 정보를 슬레이브 장치(200)로 송신한다.
다시 S405 단계로 돌아와서, 슬레이브 송신 구간인 경우에는 데이터 송수신부(120)는 슬레이브 장치(200)로부터 이벤트 데이터를 수신한 경우(S435)에 한하여 응답 신호(Ack)를 해당하는 슬레이브 장치(200)로 전송한다(S440).
데이터 송수신부(120)로 전송할 정보가 있는 슬레이브 장치(200)는 비콘 채널(Fb)을 통해 수신한 슬레이브 송신 시작 시점부터 지속시간 동안 다른 슬레이브 장치(200)들과 경합을 통해 데이터 송수신부(120)로 정보를 송신할 수 있다. 경합 방식은 Slotted Back-Off 방식으로 수행되며 대기 순서는 슬레이브 장치(200)의 고유 ID로 결정할 수 있다.
또한, 데이터 송수신부(120)로 전송할 정보가 없는 슬레이브 장치(200)와 데이터 송수신을 마치고 여유 시간이 있는 슬레이브 장치(200)는 비콘 채널(Fb)을 통해 수신한 예비 데이터 송수신 채널(Fn)의 혼잡 상황을 슬레이브 송신 구간에서 확인하여 다음 시스템 정보 송수신 구간에서 시스템 정보를 수신 후 응답할 때 변경을 요청할 수 있다. 예비 데이터 송수신 채널(Fn)의 변경 요청을 수신한 시스템 정보 송수신부(110)는 새로운 예비 데이터 송수신 채널(Fn+1)을 검색하여 채널 정보를 다음 주기의 시스템 정보 송수신 구간에서 비콘 채널(Fb)을 통해 송신한다.
다음으로 도 2 및 도 5를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 슬레이브 장치의 동작에 대해 설명한다.
슬레이브 장치(200)는 시스템 정보 송수신 구간에서 복수의 비콘 채널 중에서 선택된 하나의 비콘 채널(Fb)을 초기화하고(S505), 시스템 정보 송수신부(110)로부터 데이터 송수신 채널(Fc) 정보와 예비 데이터 송수신 채널(Fn) 정보를 포함하는 시스템 정보를 수신한다(S510).
슬레이브 장치(200)는 이전 주기의 데이터 송수신 결과 데이터 송수신 채널(Fc)에 혼선이 생긴 경우에, 시스템 정보 송수신부(110)로 데이터 송수신 채널(Fc)의 변경을 요청할 수 있다(S515). 또한 패킷 구조를 알 수 없는 전혀 다른 시스템이 지속적으로 데이터 송수신 채널(Fc)을 점유하는 경우에도 데이터 송수신 채널(Fc)의 변경을 요청할 수 있다.
다음으로 데이터 송수신 구간으로 진입하여, 마스터 송신 구간인 경우(S520), 데이터 송수신부(120)로부터 데이터를 수신하면(S525), 해당 데이터 송수신부(120)로 응답 신호(Ack)를 전송한다(S530).
그리고 슬레이브 송신 구간인 경우, 슬레이브 장치(200)에 센싱 데이터와 같은 이벤트가 발생하면(S535), 슬레이브 장치(200)는 이벤트 발생 정보를 포함하는 데이터를 데이터 송수신부(120)로 전송한다(S540).
이때 다수의 슬레이브 장치(200)가 서로 경합을 통해서 이벤트 발생 정보를 데이터 송수신부(120)로 전송하게 된다.
그 다음 마스터 송신 구간과 슬레이브 송신 구간에서 데이터 송수신 채널(Fc) 또는 예비 데이터 송수신 채널(Fn)에 이상이 있는 경우(S545), 다음 주기의 시스템 정보 송수신 구간에서 S515와 같이 시스템 정보 송수신부(110)로 채널 변경 요청 신호를 전송한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 마스터 장치(100)와 복수의 슬레이브 장치(200)는 데이터 송수신 구간을 마스터 송신구간과 슬레이브 송신구간으로 구분하여 사용한다. 마스터 장치(100)로부터 데이터를 수신할 필요가 없는 슬레이브 장치(200)는 비콘 채널(Fb)로부터 시스템 정보를 수신한 이후부터 슬레이브 송신구간이 시작할 때까지 저전력 모드로 동작하여 슬레이브 장치(200)의 전력소모를 최소화 할 수 있다.
만일, 마스터 장치(100)에 전송할 정보도 없다면 슬레이브 장치(200)는 주기적으로 비콘 채널(Fb)을 통하여 시스템 정보 수신 구간에만 시스템 정보를 수신하여 데이터 송수신 채널(Fc)의 채널 동기를 유지할 수 있다. 또한, 주기적인 비콘 채널(Fb)의 동기도 필요로 하지 않는 슬레이브 장치(200)는 장시간의 저전력 상태에서 웨이크 업(Wake up)하여 비콘 채널(Fb)의 동기를 찾는 과정을 시작하여 마스터 장치(100)에게 송신할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 마스터 장치와 복수의 슬레이브 장치는 데이터 송수신 구간을 마스터 송신구간과 슬레이브 송신구간으로 구분하여 사용하므로, 마스터 장치로부터 데이터를 수신할 필요가 없는 슬레이브 장치는 비콘 채널로부터 시스템 정보를 수신한 이후부터 슬레이브 송신구간이 시작할 때까지 저전력 모드로 동작함으로써, 슬레이브 장치의 전력소모를 최소화 할 수 있다.
또한 마스터 장치와 슬레이브 장치 사이의 데이터 송수신 채널에 간섭이나 혼선이 발생하는 경우 기 검색된 예비 데이터 송수신 채널로 변경할 수 있으므로, 채널 간섭 또는 채널 혼선 환경에서도 능동적으로 대처할 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100: 마스터 장치, 110: 시스템 정보 송수신부,
120: 데이터 송수신부, 200: 슬레이브 장치

Claims (12)

  1. 복수의 슬레이브 장치와 무선 통신을 수행하는 마스터 장치를 포함하는 주파수 변경 무선 시스템에 있어서,
    상기 마스터 장치는,
    시스템 정보 송수신 구간에 상기 복수의 슬레이브 장치로 복수의 비콘 채널을 통하여 데이터 송수신 채널 정보와 예비 데이터 송수신 채널 정보를 전달하고, 상기 복수의 슬레이브 장치로부터 상기 데이터 송수신 채널과 상기 예비 데이터 송수신 채널의 변경 요청 신호를 수신하는 시스템 정보 송수신부, 그리고
    데이터 송수신 구간에 상기 데이터 송수신 채널을 통하여 상기 복수의 슬레이브 장치와 데이터를 송수신하는 데이터 송수신부를 포함하는 주파수 변경 무선 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시스템 정보 송수신부는,
    상기 시스템 정보 송수신 구간에 상기 복수의 슬레이브 장치에게 상기 비콘 채널과 데이터 송수신 채널의 주기 정보를 포함하여 전달하는 주파수 변경 무선 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 시스템 정보 송수신 구간에서 복수의 비콘 채널 각각에 대하여 송수신 시간이 할당되어 있으며, 상기 복수의 슬레이브 장치들은 상기 복수의 비콘 채널들 중에서 하나의 비콘 채널을 통하여 상기 시스템 정보 송수신부와 통신하는 주파수 변경 무선 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 시스템 정보 송수신 구간과 상기 데이터 송수신 구간은 주기적으로 반복되며, 상기 데이터 송수신 구간은 상기 슬레이브 장치로 제어 명령 신호를 전달하기 위한 마스터 송신 구간과 상기 슬레이브 장치로부터 이벤트 발생 신호를 수신하기 위한 슬레이브 송신 구간으로 구분되는 주파수 변경 무선 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시스템 정보 송수신부는,
    상기 데이터 송수신 구간 동안 노이즈가 최소화된 주파수를 가지는 상기 예비 데이터 송수신 채널을 검색하는 주파수 변경 무선 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브 장치는,
    데이터를 센싱하는 센서 또는 상기 마스터 장치의 제어 명령을 받는 송수신 기기인 주파수 변경 무선 시스템.
  7. 복수의 슬레이브 장치와 무선 통신을 수행하는 마스터 장치를 포함하는 주파수 변경 무선 시스템의 채널 변경 방법에 있어서,
    상기 마스터 장치는 시스템 정보 송수신 구간에 상기 복수의 슬레이브 장치로 복수의 비콘 채널을 통하여 데이터 송수신 채널 정보와 예비 데이터 송수신 채널 정보를 전달하고, 상기 복수의 슬레이브 장치로부터 상기 데이터 송수신 채널과 상기 예비 데이터 송수신 채널의 변경 요청 신호를 수신하는 단계, 그리고
    데이터 송수신 구간에 상기 데이터 송수신 채널을 통하여 상기 복수의 슬레이브 장치와 데이터를 송수신하는 단계를 포함하는 채널 변경 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 시스템 정보 송수신 구간에 상기 복수의 슬레이브 장치에게 상기 비콘 채널과 데이터 송수신 채널의 주기 정보를 포함하여 전달하는 채널 변경 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 시스템 정보 송수신 구간에서 복수의 비콘 채널 각각에 대하여 송수신 시간이 할당되어 있으며, 상기 복수의 슬레이브 장치들은 상기 복수의 비콘 채널들 중에서 하나의 비콘 채널을 통하여 통신하는 채널 변경 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 시스템 정보 송수신 구간과 상기 데이터 송수신 구간은 주기적으로 반복되며, 상기 데이터 송수신 구간은 상기 슬레이브 장치로 제어 명령 신호를 전달하기 위한 마스터 송신 구간과 상기 슬레이브 장치로부터 이벤트 발생 신호를 수신하기 위한 슬레이브 송신 구간으로 구분되는 채널 변경 방법.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 마스터 장치는 상기 데이터 송수신 구간 동안 노이즈가 최소화된 주파수를 가지는 상기 예비 데이터 송수신 채널을 검색하는 단계를 더 포함하는 채널 변경 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 복수의 슬레이브 장치는,
    데이터를 센싱하는 센서 또는 상기 마스터 장치의 제어 명령을 받는 송수신 기기인 채널 변경 방법.
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