KR20180116895A - 경로 단절 및 손실 검증 기능을 갖는 가시광 무선통신 시스템 - Google Patents

경로 단절 및 손실 검증 기능을 갖는 가시광 무선통신 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선통신 과정에서 발생하는 경로 단절 및 정보 손실이 발생하는 구간을 식별하여 확인할 수 있도록 하는 경로 단절 및 손실 검증 기능을 갖는 가시광 무선통신 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 경로 단절 및 손실 검증 기능을 갖는 가시광 무선통신 시스템은 LED를 이용한 가시광 무선통신 시스템으로서, 서로 다른 색상을 갖는 복수의 LED가 구비된 LED부(130)(230)(330)(335)와; 상기 LED부(130)(230)(330)(335)에 구비된 복수의 LED 중 어느 하나를 선택하는 스위치부(120)(220)(320)(325)와; 상기 스위치부(120)(220)(320)(325)를 제어하여 LED부(130)(230)(330)(335)의 LED 색상을 선택하여 선택된 색상의 LED 광을 통해 데이터를 송신 또는 수신하고, 데이터의 송신 또는 수신 과정에서 장애가 발생하는 경우 상기 스위치부(120)(220)(320)(325)를 제어하여 LED부(130)(230)(330)(335)에서 다른 색상의 LED를 선택하여 발광시키는 제어부(110)(210)(310);를 포함하는 LED 통신장치(100)(200)(300)를 통하여 가시광 무선통신이 이루어지도록 하여, 관리자가 장애가 발생한 무선통신 구간을 손쉽게 파악할 수 있도록 제공한다.

Description

경로 단절 및 손실 검증 기능을 갖는 가시광 무선통신 시스템 {VISIBLE LIGHT COMMUNICATION SYSTEM HAVING PASS LOSE VERIFICATION FUNCTION}
본 발명은 가시광 무선통신 시스템에 관한 것으로, 특히 무선통신 과정에서 발생하는 경로 단절 및 정보 손실이 발생하는 구간을 식별하여 확인할 수 있도록 하는 경로 단절 및 손실 검증 기능을 갖는 가시광 무선통신 시스템에 관한 것이다.
최근 무선통신과 하드웨어 기술이 발달함에 따라 다양한 형태의 네트워크와 통신방법들이 등장하고 있는데, 이러한 시대를 유비쿼터스 시대라고 부른다. 유비쿼터스 시대에서는 다양한 단말 간의 연결을 위해서 무선통신기술이 주로 사용되고 있는데, 이러한 무선통신기술은 제한된 자원인 무선 주파수를 사용하기 때문에 주파수 대역과 장비 간의 간섭 등에 의해 많은 문제를 야기하고 있다.
근래에는 이러한 주파수 간섭 문제를 해결할 수 있는 한가지 방법으로 LED(Light Emitting Diode)의 가시광 대역을 이용하여 데이터를 전달하는 무선통신 기술이 개발되었는데, 이를 통상 가시광 무선통신(VLC ; Visible Lighting Communication)이라 부른다. 이 가시광 무선통신(VLC)은 비트(Bit)를 LED의 ON-OFF에 매핑하여 전송하는 방법으로, 초당 120Hz 이상의 속도로 전송하는 경우, 인간의 눈에서는 이러한 깜박거림을 인지하지 못하기 때문에 LED를 조명으로서의 기능은 계속 수행하면서 디지털 신호의 전송이 가능해진다. 현재 가시광 무선통신 기술은 IEEE 802.15.7 VLC WG에서 표준화를 진행하고 있으며, 삼성전자, ETRI 등의 국내 연구진이 표준화 문서 작성에 중추적인 역할을 수행하고 있다.
특히, 가시광 무선통신은 실내환경과 주파수 사용이 제한되는 공간에서 유용하게 사용될 것으로 예상되고 있다. 또한, 가시광의 특성상 벽과 같은 장애물을 통과하지 못하기 때문에 보안을 요하는 실내에서 사용하면 주파수 도청과 같은 문제를 해결할 수 있으며, ISM 대역의 간섭으로 인하여 무선통신 사용이 제한되는 병원과 항공기 등에서 사용이 가능해지는 장점이 있다.
한편, 이러한 가시광 무선통신 과정에서 데이터 충돌 등으로 인해 송신측과 수신측에 문제가 발생할 수 있는데, 이렇게 송신측과 수신측의 경로가 단절되어 정보 손실이 발생하는 경우 어느 부분에서 문제가 발생하였는지 확인하기 어려운 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0913840호 (2009.08.18.등록)
본 발명은 종래 가시광 무선통신에서 발생하는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 가시광 무선통신을 통하여 데이터를 전송하는 과정에서 송신측 또는 수신측에 장애가 발생하는 경우 LED의 색상을 변경하여 표시함으로써 문제가 발생한 구간을 손쉽게 확인할 수 있도록 하는 경로 단절 및 손실 검증 기능을 갖는 가시광 무선통신 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 경로 단절 및 손실 검증 기능을 갖는 가시광 무선통신 시스템은 LED를 이용한 가시광 무선통신 시스템으로서, 서로 다른 색상을 갖는 복수의 LED가 구비된 LED부와; 상기 LED부에 구비된 복수의 LED 중 어느 하나를 선택하는 스위치부와; 상기 스위치부를 제어하여 LED부의 LED 색상을 선택하여 선택된 색상의 LED 광을 통해 데이터를 송신 또는 수신하고, 데이터의 송신 또는 수신 과정에서 장애가 발생하는 경우 상기 스위치부를 제어하여 LED부에서 다른 색상의 LED를 선택하여 발광시키는 제어부;를 포함하는 LED 통신장치를 통하여 가시광 무선통신이 이루어지게 된다.
상기 LED부에는 정상적으로 데이터 송신 또는 수신이 이루어지는 경우 발광하는 LED 1과, 상기 LED 1과 다른 색상으로 이루어져 데이터 송신 또는 수신에 장애가 발생하는 경우 발광되는 LED 2가 구비되고, 상기 스위치부에는 제어부의 제어에 따라 상기 LED부의 LED 1 또는 LED 2를 선택하여 발광시키는 LED SW(Switch)가 구비된다.
여기에서, 상기 LED부의 LED 1은 백색 또는 녹색 광으로 발광하는 LED이고, LED 2는 적색 광으로 발광하는 LED 인 것이 바람직하ㄷ.
또한, 상기 스위치부에는 제어부의 제어에 따라 통신모드를 송신모드 또는 수신모드로 선택하여 LED부의 LED 발광을 통해 데이터를 송신하거나 수신하도록 하는 모드 SW(Switch)가 구비된다.
한편, 상기 LED 통신장치는 제어부의 일측에 수신모드로 설정되어 데이터를 수신하는 스위치부 및 LED부가 구비되고, 타측에는 송신모드로 설정되어 데이터를 송신하는 스위치부 및 LED부가 구비되어, LED 통신장치 간의 데이터 송수신을 중계할 수 있다.
본 발명에 따르면, LED를 이용하여 가시광 무선통신을 수행하는 과정에서 송신측 또는 수신측에 장애가 발생하여 통신 경로의 단절이 발생하는 경우 장애가 발생한 송신측 또는 수신측의 LED 색상을 다르게 표시하여, 관리자가 장애가 발생한 무선통신 구간을 손쉽게 파악하여 신속하게 조치할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 경로 단절 및 손실 검증 기능을 갖는 가시광 무선통신 시스템의 전체적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 LED 색상을 통하여 데이터 송수신 상태가 표시되는 일례,
도 3은 본 발명에 따른 LED 통신장치를 통하여 데이터를 송신하는 과정을 나타낸 흐름도,
도 4는 본 발명에 따른 LED 통신장치를 통하여 데이터를 수신하는 과정을 나타낸 흐름도,
도 5는 본 발명에 따라 송신용 LED 통신장치와 수신용 LED 통신장치 사이에서 가시광 무선통신을 중계하는 중계용 LED 통신장치의 블록 구성도를 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 경로 단절 및 손실 검증 기능을 갖는 가시광 무선통신 시스템의 전체적인 구성도를 나타낸 것이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가시광 무선통신 시스템은 기본적으로 한 쌍의 LED 통신장치(100)(200)를 통하여 가시광 양방향 통신을 수행하게 된다.
상기 LED 광을 이용하여 가시광 무선통신을 수행하는 LED 통신장치(100)(200)에는, LED 발광을 이용한 가시광 무선통신 동작을 제어하는 제어부(110)(210)와, 상기 제어부(110)(210)의 신호에 따라 통신모드 및 LED 색상을 선택하는 스위치부(120)(220)와, 상기 스위치부(120)(220)를 통하여 선택된 통신모드 및 LED 색상을 통하여 데이터를 발광 신호로 송출하거나 수신하는 LED부(130)(230)를 포함하여 이루어진다.
본 발명에 따른 LED 통신장치(100)(200)는 송신과 수신을 동시에 할 수 없기 때문에, 데이터를 송신하고자 하는 경우에는 제어부(110)(210)에서 스위치부(120)(220)를 송신모드로 설정하여 LED(130)(230)를 통하여 데이터를 송신하고, 데이터를 수신하고자 하는 경우에는 스위치부(120)(220)를 수신모드로 설정하여 LED(130)(230)를 통해 신호를 수신하게 된다. 또한, 상기 제어부(110)(210)는 LED부(120)(220)를 통하여 데이터를 송수신하는 과정에서 장애가 발생하는 경우, 관리자가 장애가 발생한 LED 통신장치(100)(200)를 손쉽고 빠르게 파악할 수 있도록 장애가 발생한 LED 통신장치(100)(200)의 LED 색상을 변경하여 표시하게 된다.
이를 위해, 상기 스위치부(120)(220)에는 제어부(110)(210)의 제어에 따라 통신모드를 송신모드 또는 수신모드로 변경하는 모드 SW(Switch)와, LED부(130)(230)의 발광 또는 수광 LED 색상을 선택하는 LED SW가 구비된다. 또한, LED부(130)(230)에는 스위치부(120)(220)에 의해 선택된 색상으로 발광되는 LED 1 및 LED 2가 구비되는데, 상기 LED 1은 데이터가 정상적으로 송수신 될 때 발광되고, LED 2는 데이터 송수신에 문제가 발생하는 경우 발광하게 된다. 본 발명의 실시예에서 상기 LED 1은 백색(White) LED로 이루어지고, LED 2는 적색(Red) LED로 이루어지는데, 도 2는 이러한 LED 색상을 통하여 데이터 송수신 상태가 표시되는 일례를 나타낸 것이다. 즉, 송신측과 수신측 모두 데이터 송수신이 정상적으로 이루어지게 되면 LED는 모두 백색으로 발광하고, 송신측의 데이터 송신에 문제가 발생하는 경우 송신측의 LED가 적색으로 발광하며, 수신측의 데이터 수신에 문제가 발생하는 경우 수신측의 LED가 적색으로 발광하고, 송신측 및 수신측 모두 문제가 발생하게 되면 송/수신측 모두 LED가 적색으로 발광하게 된다. 한편, 이러한 LED 색상은 적절하게 변경될 수 있는데, 예를 들면 데이터 송수신이 정상적으로 이루어지면, LED 1을 신호등의 보행 또는 직진 신호와 같이 사람들에게 익숙한 녹색(Green)으로 발광하게 할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 LED 통신장치(100)(200)의 도면부호는 송신 및 수신 기능에 따라 상대적으로 구분한 것으로, 하나의 LED 통신장치(100)(200)에서 데이터 송신 및 수신을 선택적으로 수행하기 때문에, 실질적으로 동일한 구성을 의미한다. 본 발명의 실시예에서 상기 제어부(110)(210)는 마이크로 컨트롤러 유닛(MCU ; Microcontroller Unit)을 통해 구현되고, 스위치부(120)(220)는 아날로그 스위치(Analog Switch)를 통하여 구현되어, MCU에서 데이터 송신 또는 수신에 따라 모드 SW를 제어하여 동작모드를 설정하고, 정상적으로 데이터를 송수신하는 경우 LED 1을 통해 데이터를 송수신하되 문제가 발생하는 경우 LED SW를 제어하여 LED 2를 발광시켜 문제가 발생하였음을 표시하게 된다.
이하, 상기의 구성으로 이루어진 가시광 무선통신 시스템을 통하여 데이터가 송수신되는 과정에 대하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 LED 통신장치를 통하여 데이터를 송신하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
단계 S100, S110, S120 : 데이터 송신을 위해 먼저, LED 통신장치(100)의 제어부(110)는 송신모드 선택 신호 및 LED 1 선택 신호를 스위치부(120)에 전송하게 되고(S100), 스위치부(120)는 모드 SW를 통하여 통신모드를 송신모드로 설정하고 LED SW를 통하여 LED부(130)의 LED 1을 선택하게 되며(S110), 이에 따라 제어부(110)는 전송하고자 하는 데이터를 LED 1의 백색 광을 통하여 외부로 송출하게 된다(S120).
단계 S130, S140, S150 : 한편, 데이터 송신 과정에서 장애가 발생하여 데이터 송신이 정상적으로 이루어지지 못하는 경우(S130), 제어부(110)는 스위치부(120)의 LED SW를 통하여 LED부(130)의 LED 2를 선택하여(S140), 발광되는 빛을 LED 1의 백색 대신 LED 2의 적색 광으로 변경하게 된다(S250).
단계 S160 : 상기 LED부(120)의 LED 2를 통하여 발광하는 적색 광을 확인한 관리자가 해당 LED 통신장치의 문제를 해결하게 되면, 제어부(110)는 LED부(130)를 LED 1의 백색 광으로 변경하여 정상적인 데이터 송신 과정을 반복하여 수행하게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 LED 통신장치를 통하여 데이터를 수신하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
단계 S200, S210, S220 : 데이터 수신을 위해 먼저, LED 통신장치(200)의 제어부(210)는 수신모드 선택 신호 및 LED 1 선택 신호를 스위치부(220)에 전송하게 되고(S100), 스위치부(220)는 모드 SW를 통하여 통신모드를 수신모드로 설정하고 LED SW를 통하여 LED부(230)의 LED 1을 선택하게 되며(S210), 이에 따라 제어부(210)는 송신용 LED 통신장치(100)를 통하여 전송되는 백색 광의 데이터를 수신하게 된다(S220).
단계 S230, S240, S250 : 한편, 데이터 수신 과정에서 장애가 발생하여 데이터 수신이 정상적으로 이루어지지 못하는 경우(S230), 제어부(210)는 스위치부(220)의 LED SW를 통하여 LED부(230)의 LED 2를 선택하여(S240), 수신의 위해 발광하는 빛을 LED 1의 백색 대신 LED 2의 적색 광으로 변경하게 된다(S250).
단계 S160 : 상기 LED부(230)의 LED 2를 통하여 발광하는 적색 광을 확인한 관리자가 해당 LED 통신장치의 문제를 해결하게 되면, 제어부(210)는 LED부(230)를 LED 1의 백색 광으로 변경하여 정상적인 데이터 수신 과정을 반복하여 수행하게 된다.
한편, 상술한 실시예에서는 2개의 LED 통신장치(100)(200)를 통하여 가시광 무선통신이 이루어지는 과정을 설명하였지만, 통신 거리가 상대적으로 긴 경우 중계용 LED 통신장치를 이용하여 가시광 무선통신을 중계할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 송신용 LED 통신장치와 수신용 LED 통신장치 사이에서 가시광 무선통신을 중계하는 중계용 LED 통신장치의 블록 구성도를 나타낸 것으로, 중계용 LED 통신장치(300)에는 데이터를 수신하고 송신하는 기능이 모두 구비되어 있다.
즉, 중계용 LED 통신장치(300)는 LED 발광을 이용한 데이터 무선송신을 중계하는 제어부(310)와, 상기 제어부(310)의 신호에 따라 통신모드 및 LED 색상을 선택하는 2개의 스위치부(320)(325)와, 상기 스위치부(320)(325)를 통하여 선택된 통신모드 및 LED 색상을 통하여 데이터를 발광 신호로 송출하거나 수신하는 2개의 LED부(330)(335)를 포함하여 이루어진다.
상기 제어부(310)는 일측의 스위치부(320)를 수신모드로 설정한 후 LED부(330)를 통하여 LED 광을 수신하여 데이터 신호를 수신하게 되고, 타측의 스위치부(325)를 송신모드로 설정하여 LED부(335)를 통하여 LED 광을 송출하여 데이터를 송신하게 된다. 이러한 데이터 수신 및 송신 과정에서 데이터 충돌 등의 장애가 발생하여 데이터 수신 또는 송신이 정상적으로 이루어지지 않는 경우, 제어부(310)는 장애가 발생한 수신측 또는 송신측의 LED 색상을 변경하여 표시함으로써 관리자가 어느 부분에 문제가 발생하였는지를 쉽게 파악할 수 있도록 제공한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 가시광 무선통신 시스템에서는 LED 광을 통하여 가시광 무선통신을 수행하는 과정에서 송신측 또는 수신측에 데이터 충돌 등에 의한 장애가 발생하는 경우, 해당 통신장치의 LED 색상을 변경하여 표시함으로써 관리자가 문제가 발생한 구간을 빠르게 손쉽게 확인할 수 있도록 제공한다.
이러한 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구 범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
100, 200, 300 : LED 통신장치
110, 210, 310 : 제어부
120, 220, 320, 325 : 스위치부
130, 230, 330, 335 : LED부

Claims (5)

  1. LED를 이용한 가시광 무선통신 시스템으로서,
    서로 다른 색상을 갖는 복수의 LED가 구비된 LED부(130)(230)(330)(335)와;
    상기 LED부(130)(230)(330)(335)에 구비된 복수의 LED 중 어느 하나를 선택하는 스위치부(120)(220)(320)(325)와;
    상기 스위치부(120)(220)(320)(325)를 제어하여 LED부(130)(230)(330)(335)의 LED 색상을 선택하여 선택된 색상의 LED 광을 통해 데이터를 송신 또는 수신하고, 데이터의 송신 또는 수신 과정에서 장애가 발생하는 경우 상기 스위치부(120)(220)(320)(325)를 제어하여 LED부(130)(230)(330)(335)에서 다른 색상의 LED를 선택하여 발광시키는 제어부(110)(210)(310);를 포함하는 LED 통신장치(100)(200)(300)를 통하여 가시광 무선통신이 이루어지는 것을 특징으로 하는 가시광 무선통신 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 LED부(130)(230)(330)(335)에는 정상적으로 데이터 송신 또는 수신이 이루어지는 경우 발광하는 LED 1과, 상기 LED 1과 다른 색상으로 이루어져 데이터 송신 또는 수신에 장애가 발생하는 경우 발광되는 LED 2가 구비되고,
    상기 스위치부(120)(220)(320)(325)에는 제어부(110)(210)(310)의 제어에 따라 상기 LED부(130)(230)(330)(335)의 LED 1 또는 LED 2를 선택하여 발광시키는 LED SW(Switch)가 구비되는 것을 특징으로 하는 가시광 무선통신 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 LED부(130)(230)(330)(335)의 LED 1은 백색 또는 녹색 광으로 발광하는 LED이고, LED 2는 적색 광으로 발광하는 LED 인 것을 특징으로 하는 가시광 무선통신 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 스위치부(120)(220)(320)(325)에는 제어부(110)(210)(310)의 제어에 따라 통신모드를 송신모드 또는 수신모드로 선택하여 LED부(130)(230)(330)(335)의 LED 발광을 통해 데이터를 송신하거나 수신하도록 하는 모드 SW(Switch)가 구비된 것을 특징으로 하는 가시광 무선통신 시스템.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 LED 통신장치(300)는
    상기 제어부(310)의 일측에 수신모드로 설정되어 데이터를 수신하는 스위치부(320) 및 LED부(330)가 구비되고, 타측에는 송신모드로 설정되어 데이터를 송신하는 스위치부(325) 및 LED부(335)가 구비되어, LED 통신장치(100)(200) 간의 데이터 송수신을 중계하는 것을 특징으로 하는 가시광 무선통신 시스템.
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