KR100750173B1 - 전력선 통신 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

전력선 통신에서의 중계 장치를 이용한 통신 방법 및 장치가 개시된다. 본 발명에 따른 전력선 통신(PLC) 방법은 전송하고자 하는 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 중계 장치를 통하지 않고 직접 통신이 가능한 장치인지 여부를 판단하는 단계, 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치인 경우 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치로 데이터 패킷을 전송하는 단계, 및 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 경우 중계 장치로 데이터 패킷을 전송하는 단계를 포함한다. 다른 스테이션과 통신할 때 중계 장치를 이용하여 통신할 것인지 여부 및 중계 장치의 선택을 통한 최적의 중계 경로의 설정이 사용자의 직접적인 설정 없이 지능적이고 자동적으로 이루어지므로, 선택적으로 중계 장치를 이용할 수 있으며 서비스 품질(QoS)을 유지할 수 있고 사용자에게 편의성을 제공할 수 있다.

Description

전력선 통신 방법 및 장치{Method and communication for power line communication}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 패킷을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 패킷을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신 장치를 나타낸 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 장치를 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신 장치의 통신 정보 관리 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 장치의 통신 정보 관리 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력선 통신 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 장치의 전력선 통신 방법을 나타 낸 흐름도이다.
도 12a 내지 12c는 본 발명의 일 실시예에 따라 비컨 메시지를 직접 수신하지 못하는 PLC 장치가 셀에 참여하는 방법을 나타낸 도면들이다.
도 13은 PLC 장치(100)가 조정 장치로부터 중계 정보를 전달받아 최적의 중계 경로를 결정하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 14는 중계 정보 응답 메시지의 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 15는 조정 장치에서 중계 장치을 통하여 PLC 장치로부터 장치 정보를 획득하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 16은 장치 정보 응답 메시지의 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
본 발명은 전력선 통신(power line communication: PLC)에 관한 것으로서, 특히 전력선 통신에서의 중계 장치를 이용한 데이터 패킷의 전송에 관한 것이다.
전력선 통신(PLC)은 전력선을 전송매체로 하여 데이터를 전송하는 통신 방식이다. 전력선 통신에 의하면 일반적으로 상용 교류전원인 60Hz의 사인파에 데이터 신호를 실어서 통신을 수행하게 된다. 따라서 가정이나 사무실 내의 모든 전원선이 통신 선로가 되며, 이로 인하여 전력선 통신은 별도의 통신 선로를 설치하지 않아도 통신망을 구축할 수 있는 장점을 갖는다.
현재까지 알려진 전력선 통신 기술의 통신 거리는 100m 이상이므로, 이론적 으로는 대부분의 가정에서 전력선 통신을 수행하는데 문제가 발생하지 않는다. 그러나 실제로는 댁내의 배선 구조, 분전반에서 발생하는 부하 등의 원인으로 인하여 통신상태가 매우 열악한 위치의 콘센트가 발생할 수 있다. 이러한 경우 억세스 네트워크(access network)에서 사용되는 리피터(repeater) 기능이 해결 방안으로 사용될 수 있다. 그러나 종래와 같은 단순히 리피터를 사용하게 되면 특정 통신 장치는 항상 리피터를 통하여 통신을 수행하게 되므로, 리피터를 사용하지 않아도 충분한 효율의 통신을 수행할 수 있는 통신 장치 간에도 리피터를 통한 통신이 수행될 가능성이 있다. 이러한 경우에는 리피터를 사용하지 않는 경우보다 오히려 통신 효율이 떨어지게 된다. 따라서 링크 품질이 임계 수준 이하인 통신 장치 간의 통신을 선별적으로 중계할 수 있는 기술이 요구된다.
또한 리피터를 사용하는 경우에도 사용자의 직접적인 설정이 필요하므로 효과적이지 못하다. 즉, 두 스테이션(station) 간에 통신이 안되는 것을 사용자가 직접 확인한 후 두 스테이션 사이의 리피터 설정을 사용자가 직접 수행하여야 한다. 또한 그룹 아이디(group ID: GID)를 다르게 설정하여야 하므로, 같은 그룹 내에서는 리피터를 사용하지 못하는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전력선 통신에 있어서 중계 장치의 필요 여부를 판단하여 선택적으로 중계 장치를 이용하는 전력선 통신 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 전력선 통신 방법을 컴 퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 전력선 통신(power line communication: PLC) 방법은, 전송하고자 하는 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 중계 장치(repeater)를 통하지 않고 직접 통신이 가능한 장치인지 여부를 판단하는 단계; 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치인 경우 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치로 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계; 및 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 경우 중계 장치로 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 전력선 통신(power line communication: PLC) 장치, 전송하고자 하는 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 중계 장치(repeater)를 통하지 않고 직접 통신이 가능한 장치인지 여부를 판단하는 중계 장치 이용 여부 판단부; 및 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치인 경우 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치로 상기 데이터 패킷을 전송하고, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 경우 중계 장치로 상기 데이터 패킷을 전송하는 데이터 패킷 전송부를 포함하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 전력선 통신 방법 및 장치에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신 장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 전력선 통신 장치(100)는 중계 장치 이용 여부 판단부(102) 및 데이터 패킷 전송부(104)를 포함하는 것이 바람직하다.
중계 장치 이용 여부 판단부(102)는 전송하고자 하는 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 중계 장치(repeater)를 통하지 않고 직접 통신이 가능한 장치인지 여부, 즉 데이터 패킷의 전송시 중계 장치를 이용해야 하는지 여부를 판단한다.
데이터 패킷 전송부(104)는 중계 장치의 이용 여부에 따라 선택적으로 데이터 패킷을 전송한다. 즉, 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치인 경우에는 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치로 데이터 패킷을 직접 전송한다. 반면, 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 경우, 즉 중계 장치를 이용하여야만 데이터 패킷을 전송할 수 있는 경우에는 중계 장치로 데이터 패킷을 전송한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신 시스템을 나타낸 도면이다.
전력선 통신 시스템은 하나 이상의 전력선 통신(PLC) 장치(100 내지 400) 및 중계 장치(500)를 포함한다. 실시예에 따라서, 전력선 통신 시스템은 조정 장치(coordinator, 600)을 더 포함할 수 있다.
PLC 장치들(100 내지 400), 중계 장치(500), 및 조정 장치(600) 각각은 서로 전력선(10)으로 연결되어 전력선 통신 네트워크를 구성한다.
본 발명에서 전력선 통신 장치(100 내지 400)는 디지털 TV, 에어컨, 전자레인지 등과 같은 가전제품이나 컴퓨터, 프린터와 같은 사무기기와 연결 가능하고, 전력선 통신을 수행할 수 있는 외장형 전력선 통신 모뎀일 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며 전력선 통신 장치(100 내지 400)는 전력선 통신 기능을 내장한 가전기기 또는 사무기기 일 수 있다.
중계 장치(500)와 조정 장치(600)도 전력선 통신을 수행할 수 있다.
이에 더해서 중계 장치(500)는 링크 품질이 임계치를 만족시키지 못하는 통신 장치 간의 통신이나, 서로 간에 직접 통신을 수행할 수 없는 통신 장치 간의 통신을 중계할 수 있다. 즉, 중계 장치(500)는 도시된 전력선 통신 네트워크에서 리피터, 브릿지 또는 라우터 등의 역할을 수행하게 된다. 이를 위하여 중계 장치(500)는 전력선 통신 시스템 내의 모든 통신 장치들(100 내지 400)과의 통신이 가능한 장소에 위치할 필요성이 있다. 따라서 중계 장치(500)는 옥외로부터 공급되는 전력을 옥내 곳곳에 전달하기 위하여 간선(幹線)으로부터 옥내배선을 분기시키는 분전반(20) 인근에 설치되는 것이 바람직하다.
조정 장치(600)는 셀 내의 통신 장치들의 매체 접근(medium access)에 대한 조정(coordination)을 수행한다. 또한 조정에 대한 정보인 스케줄링 정보를 비컨 메시지에 포함시켜 주기적으로 셀 내의 통신 장치들에게 전송한다.
이하에서는 전력선 통신 장치(100)를 기준으로 하여 본 발명을 설명하도록 할 것이다. 따라서 다른 전력선 통신 장치들(200 내지 400)의 동작 및 구성은 전력선 통신 장치(100)와 동일하게 이해될 수 있다.
전력선 통신 장치(100)는 주기적으로 다른 전력선 통신 장치들(200 내지 400) 및 중계 장치(500)에 대한 링크 품질을 측정하고, 각 전력선 통신 장치(200 내지 400) 및 중계 장치(500)의 주소와 각 전력선 통신 장치(200 내지 400) 및 중계 장치(500)에 대하여 측정한 링크 품질을 포함하는 통신 정보를 관리한다. 측정된 링크 품질이 임계 조건을 만족시키지 못하는 통신 장치가 존재하면, 전력선 통신 장치(100)는 해당 통신 장치에게 전송할 데이터 패킷이 중계 장치(500)를 경유하도록 한다. 예를 들어 전력선 통신 장치(300)에 대한 링크 품질이 임계 조건을 만족시키지 못한다면, 전력선 통신 장치(100)는 전력선 통신 장치(300)에게 전송할 데이터 패킷을 중계 장치(500)에게 전송하고, 중계 장치(500)가 이를 전력선 통신 장치(300)에게 재전송할 수 있다.
한편, 중계 장치(500) 또한 주기적으로 전력선 통신 장치들(100 내지 400)에 대하여 링크 품질을 측정하고, 각 전력선 통신 장치(100 내지 400)의 주소와 각 전력선 통신 장치(100 내지 400)에 대하여 측정한 링크 품질을 포함하는 통신 정보를 관리한다. 전력선 통신 장치(100)는 자신이 관리하는 통신 정보에 포함되어 있지는 않으나 중계 장치(500)가 관리하는 통신 정보를 통하여 전력선 통신 네트워크 내에 존재하는 것으로 확인되는 전력선 통신 장치가 존재하면, 전력선 통신 장치(100)는 해당 전력선 통신 장치에게 전송할 데이터 패킷이 중계 장치(500)를 경유하도록 한다. 예를 들어 전력선 통신 장치(100)가 관리하는 통신 정보에는 전력선 통신 장치(400)에 대한 링크 품질이 없으나 중계 장치(500)가 관리하는 통신 정보에는 전력선 통신 장치(400)에 대한 링크 품질이 포함되어 있다면, 전력선 통신 장치(100) 는 전력선 통신 장치(400)에게 전송할 데이터 패킷을 중계 장치(500)에게 전송하고 중계 장치(500)가 이를 전력선 통신 장치(400)에게 재전송할 수 있다.
데이터 패킷이 중계 장치(500)를 경유하여 목적지 통신 장치에게 전송되도록 하기 위한 다양한 실시예가 적용 가능하다. 예를 들면 전력선 통신 장치(100)는 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같은 구조의 데이터 패킷을 사용함으로써, 데이터 패킷이 중계 장치(500)를 경유하도록 할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 패킷을 나타낸 도면이다.
도시된 데이터 패킷은 전송할 데이터를 포함하는 바디(620)와 송신자 주소 필드(612), 수신자 주소 필드(614), 최종 수신자 주소 필드(616) 등을 포함하는 헤더(610)를 포함한다.
송신자 주소 필드(612)에는 데이터 패킷을 송신하는 통신 장치1(100)의 주소가 설정된다.
데이터 패킷이 중계 장치(500)를 경유하여야 한다면, 수신자 주소 필드(614)에는 중계 장치(500)의 주소가 설정되고 최종 수신자 주소 필드(616)에는 목적지 통신 장치의 주소가 설정된다. 전력선 통신 장치(100)가 이러한 데이터 패킷을 생성하고 전력선(10)으로 출력하면, 중계 장치(500)가 이를 수신하게 된다. 이 때 중계 장치(500)는 데이터 패킷의 최종 수신자 주소 필드(616)를 통하여 목적지 통신 장치의 주소를 획득할 수 있다. 중계 장치(500)는 수신자 주소 필드(614)를 목적지 통신 장치의 주소로 설정하고 최종 수신자 주소 필드(616)를 널(null) 값으로 설정한 후, 데이터 패킷을 전력선(10)으로 출력할 수 있으며, 목적지 통신 장치가 데이 터 패킷을 최종적으로 수신하게 된다.
반면, 데이터 패킷을 목적지 통신 장치에게 직접 전송하는 경우라면, 수신자 주소 필드(614)에는 목적지 통신 장치의 주소가 설정되고 최종 수신자 주소 필드(616)는 널(null) 값으로 설정될 수 있다. 전력선 통신 장치(100)가 이러한 데이터 패킷을 생성하고 전력선(10)으로 출력하면, 데이터 패킷은 중계 장치(500)를 경유하지 않고 목적지 통신 장치에게 직접 전송될 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 패킷을 나타낸 도면이다. 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 패킷은, 헤더(710)과 프레임 바디(720)를 포함한다.
헤더(710)는 송신자 주소 필드(712), 수신자 주소 필드(714), 중계 장치 모드 필드(716) 등을 포함한다. 프레임 바디(720)는 송신자 주소 필드(722), 하나 이상의 중계 장치 주소들(도 4의 경우, 724 및 726), 수신자 주소 필드(728) 등을 포함한다. 도 4의 경우는 최대 2개의 중계 장치를 경유할 수 있는 경우을 나타내고 있다.
데이터 패킷이 중계 장치(500)를 경유하여야 하는 경우, 송신자 주소 필드(712)에는 데이터 패킷을 송신하는 통신 장치(100)의 주소가 설정되고, 수신자 주소 필드(714)에는 중계 장치의 주소가 설정되며, 중계 장치 모드 필드(716)에 활성화 값이 설정될 수 있다.
프레임 바디(720)는 다음과 같은 내용을 포함한다. 송신자 주소 필드(722)에 PLC 장치의 주소를 설정하고, 수신자 주소 필드(728)에는 최종 목적지 PLC 장치의 주소를 설정한다. 또, 중계 장치-1 주소 필드(724)에는 중계 장치(500)의 주소를 설정한다.
전력선 통신 장치(100)가 이러한 데이터 패킷을 생성하고 전력선(10)으로 출력하면, 중계 장치(500)가 이를 수신하게 된다. 다른 전력선 통신 장치들(200 내지 400)은 중계 장치 모드 필드(716)에 활성화 값이 설정된 데이터 패킷을 수신할 경우, 데이터 패킷을 드랍(drop)시키게 된다.
중계 장치 모드 필드(716)에 활성화 값이 설정된 데이터 패킷을 수신한 중계 장치(500)는, 프레임 바디(720)의 각 필드를 참조하여 헤더(710)의 필드 값들을 수정하여 데이터 패킷을 전송한다. 즉, 송신자 주소 필드(712)에는 중계 장치(500)의 주소를 설정하고, 수신자 주소 필드(714)에 목적지 통신 장치의 주소를 설정하고, 중계 장치 모드 필드(716)에 활성화 값을 설정하여, 데이터 패킷을 전력선(10)으로 출력한다. 이에 따라서 목적지 통신 장치가 데이터 패킷을 최종적으로 수신할 수 있게 된다.
반면, 데이터 패킷이 중계 장치(500)를 경유하지 않고 목적지 통신 장치에 직접 전송되는 경우, 송신자 주소 필드(712)에는 데이터 패킷을 송신하는 통신 장치(100)의 주소가 설정되고, 수신자 주소 필드(714)에는 목적지 통신 장치의 주소가 설정되며, 중계 장치 모드 필드(716)에는 비활성화 값이 설정된다. 전력선 통신 장치(100)가 이러한 데이터 패킷을 생성하고 전력선(10)으로 출력하면, 데이터 패킷은 중계 장치(500)를 경유하지 않고 목적지 통신 장치에게 직접 전송될 수 있다.
여기서 중계 정보 필드(716)에 설정되는 활성화 값 및 비활성화 값은 실시예 에 따라서 다양하게 정의될 수 있다. 예를 들어 중계 정보 필드(716)를 위하여 1비트(bit)가 할당된다면, 활성화 값으로 ＇1＇이 사용되고 비활성화 값으로 ＇0＇이 사용될 수 있다.
이하 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신 장치(100)와 중계 장치(500)에 대하여 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신 장치를 나타낸 블록도이다.
도시된 전력선 통신 장치(100)는 링크품질 측정 모듈(110), 통신정보 관리 모듈(120), 전력선 통신 모듈(130) 및 제어 모듈(140)을 포함한다.
링크품질 측정 모듈(110)은 다른 전력선 통신 장치(200 내지 400)나 중계 장치(500)에 대한 링크 품질을 측정한다. 링크 품질은 전력선 통신 모듈(130)이 브로드캐스팅하는 탐색 패킷에 대하여 다른 통신 장치(200 내지 400)나 중계 장치(500)로부터 수신된 응답 패킷을 사용하여 측정될 수 있다. 링크 품질의 예로써 SNR(Signal to Noise Ratio), 지터(jitter) 등을 들 수 있다. 이러한 링크 품질을 측정하는 기술은 공지되어 있으므로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
통신정보 관리 모듈(120)은 통신 장치(200 내지 400)나 중계 장치(500)의 주소와 링크품질 측정 모듈(110)이 각 통신 장치(200 내지 400) 및 중계 장치(500)에 대하여 측정한 링크 품질을 포함하는 통신 정보를 관리한다. 통신정보 관리 모듈(120)에 의해 관리되는 통신 정보의 일 예를 표 1에 테이블 형식으로 도시하였다.
주소 SNR(dB)
통신 장치2의 주소 25
통신 장치3의 주소 30
통신 장치4의 주소 15
중계 장치의 주소 27
표 1에서는 링크 품질을 나타내기 위하여 SNR을 사용하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며 지터와 같이 링크 품질을 나타낼 수 있는 다른 종류의 정보가 사용될 수도 있다.
전력선 통신 모듈(130)은 전력선(10)을 통하여 다른 통신 장치들(200 내지 400) 및 중계 장치(500)와 통신을 수행한다. 보다 구체적으로, 전력선 통신 모듈(110)은 전력선(10)을 통하여 탐색 패킷을 브로드캐스팅 하고, 다른 통신 장치들(200 내지 400) 및 중계 장치(500)로부터 탐색 패킷에 대한 응답 패킷을 수신한다. 또한 전력선 통신 모듈(110)은 다른 통신 장치들(200 내지 400) 및 중계 장치(500)로부터 탐색 패킷이 수신되는 경우 그에 대한 응답 패킷을 전송한다.
이밖에도 전력선 통신 모듈(130)은 제어 모듈(140)의 제어에 따라서 데이터 패킷을 목적지 통신 장치에게 직접 전송하거나 중계 장치(500)에게 전송한다.
전력선 통신 모듈(110)이 송수신하는 각종 패킷은 전력선 통신 장치(100)가 사용하는 전력선 통신 표준에 따라서 다양한 형태로 구현될 수 있다.
제어 모듈(140)은 전력선 통신 장치(100)를 구성하는 각 모듈들(110 내지 130)의 동작을 제어한다. 또한 제어 모듈(140)은 데이터 패킷이 목적지 통신 장치에게 직접 전송하여야 하는지 또는 중계 장치(500)를 통해서 전송해야 하는지 판단한다.
이를 위하여 제어 모듈(140)은 통신정보 관리 모듈(120)이 관리하는 통신 정보를 사용할 수 있다. 예를 들어 통신정보 관리 모듈(120)이 관리하는 통신 정보 중에서 링크 품질이 임계 조건을 만족시키지 못하는 통신 장치가 있다면, 제어 모듈(140)은 해당 통신 장치에게 전송할 데이터 패킷이 중계 장치(500)를 경유하여야 하는 것으로 판단할 수 있다. 그러나 링크 품질이 임계 조건을 만족시키는 통신 장치에게는 데이터 패킷이 직접 전송되도록 제어할 수 있다.
다른 실시예로써, 중계 장치(500)가 관리하는 통신 정보가 중계 장치(500)로부터 수신된 경우, 제어 모듈(140)은 통신정보 관리 모듈(120)이 관리하는 통신 정보와 중계 장치(500)로부터 수신된 통신 정보를 비교한다. 비교 결과 통신정보 관리 모듈(120)이 관리하는 통신 정보에는 포함되어 있지 않으나 중계 장치(500)로부터 수신된 통신 정보에는 포함되어 있는 통신 장치가 있다면, 제어 모듈(140)은 해당 통신 장치에게 전송할 데이터 패킷이 중계 장치(500)를 경유하도록 한다. 그러나 두 개의 통신 정보 상에 모두 포함되어 있는 통신 장치에게는 직접 데이터 패킷이 전송되도록 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 장치를 나타낸 블록도이다.
도시된 중계 장치(500)는 링크품질 측정 모듈(510), 통신정보 관리 모듈(520), 전력선 통신 모듈(530) 및 제어 모듈(540)을 포함한다.
링크품질 측정 모듈(510)은 전력선 통신 장치(100 내지 400)에 대한 링크 품질을 측정한다. 링크 품질은 전력선 통신 모듈(530)이 브로드캐스팅하는 탐색 패킷에 대하여 통신 장치들(100 내지 400)로부터 수신된 응답 패킷을 사용하여 측정될 수 있다. 링크 품질의 예로써 SNR(Signal to Noise Ratio), 지터(jitter) 등을 들 수 있다.
통신정보 관리 모듈(520)은 전력선 통신 장치들(100 내지 400)의 주소와 링크품질 측정 모듈(510)이 각 통신 장치(100 내지 400)에 대하여 측정한 링크 품질을 포함하는 통신 정보를 관리한다. 통신정보 관리 모듈(520)에 의해 관리되는 통신 정보의 예는 표 1을 통해 나타낸 것과 유사하게 이해될 수 있다.
전력선 통신 모듈(530)은 전력선(10)을 통하여 전력선 통신 장치들(100 내지 400)과 통신을 수행한다. 보다 구체적으로, 전력선 통신 모듈(530)은 전력선(10)을 통하여 탐색 패킷을 브로드캐스팅 하고, 탐색 패킷에 대한 응답 패킷을 수신한다. 또한 전력선 통신 모듈(510)은 전력선 통신 장치들(100 내지 400)로부터 탐색 패킷이 수신되는 경우 그에 대한 응답 패킷을 전송한다. 이밖에도 전력선 통신 모듈(530)은 제어 모듈(540)의 제어에 따라서 통신정보 관리 모듈(520)이 관리하는 통신 정보를 전력선 통신 장치들(100 내지 400)에게 전송한다.
전력선 통신 모듈(530)이 송수신하는 각종 패킷은 중계 장치(500)가 사용하는 전력선 통신 표준에 따라서 다양한 형태로 구현될 수 있다.
제어 모듈(540)은 중계 장치(500)를 구성하는 각 모듈들(510 내지 530)의 동작을 제어한다. 또한 제어 모듈(540)은 통신정보 관리 모듈(520)이 관리하는 통신 정보가 주기적으로 통신 장치들(100 내지 400)에게 전송되도록 제어한다.
도 5 및 도 6에서 통신 장치(100)와 중계 장치(500)를 구성하는 각 '모듈'은 소프트웨어 또는 Field Programmable Gate Array(FPGA) 또는 주문형 반도체(Application Specific Integrated Circuit, ASIC)과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, 모듈은 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 모듈은 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. 모듈은 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 실행시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 모듈은 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 모듈들에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 모듈들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 모듈들로 더 분리될 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신 장치(100)의 통신 정보 관리 과정을 나타낸 흐름도이다.
먼저 전력선 통신 모듈(130)은 전력선(10)을 통하여 탐색 패킷을 브로드캐스팅 한다(S110). 탐색 패킷은 송신자 주소로써 탐색 패킷을 송신하는 전력선 통신 장치(100)의 주소, 수신자 주소로써 브로드캐스팅 주소, 및 탐색 패킷을 식별하기 위한 식별 정보 등을 포함할 수 있다.
그 후 전력선 통신 모듈(130)이 탐색 패킷에 대한 응답 패킷을 수신하면(S120), 링크품질 측정 모듈(110)은 수신된 응답 패킷을 사용하여 링크 품질을 측정한다(S130). 링크 품질은 전술한 바와 같이 SNR, 지터 등 일 수 있다.
이 때, 통신정보 관리 모듈(120)은 응답 패킷을 전송한 통신 장치나 중계 장치(500)의 주소와 링크품질 측정 모듈(110)이 응답 패킷을 통해서 측정한 링크 품질을 포함하는 통신 정보를 저장한다(S140).
이러한 통신 정보 관리 과정은 주기적으로 수행될 수 있으며, 전력선 통신 장치(100)는 전력선 통신 네트워크 내에 존재하는 통신 장치들에 대한 최신의 통신 정보를 관리하게 된다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계 장치(500)의 통신 정보 관리 과정을 나타낸 흐름도이다.
먼저 전력선 통신 모듈(530)은 전력선(10)을 통하여 탐색 패킷을 브로드캐스팅 한다(S210). 이때의 탐색 패킷은 전력선 통신 장치(100)이 브로드캐스팅하는 탐색 패킷과 유사한 패킷 구조를 갖는다.
그 후, 전력선 통신 모듈(530)이 탐색 패킷에 대한 응답 패킷을 수신하면(S220), 링크품질 측정 모듈(510)은 수신된 응답 패킷을 사용하여 링크 품질을 측정한다(S230). 링크 품질은 전술한 바와 같이 SNR, 지터 등 일 수 있다.
이 때, 통신정보 관리 모듈(520)은 응답 패킷을 전송한 통신 장치의 주소와 링크품질 측정 모듈(510)이 응답 패킷을 통해서 측정한 링크 품질을 포함하는 통신 정보를 저장한다(S240).
그 후, 전력선 통신 모듈(530)은 통신정보 관리 모듈(520)이 저장한 통신 정보를 전력선 통신 장치들(100 내지 400)에게 전송한다(S250).
이러한 통신 정보 관리 과정은 주기적으로 수행될 수 있으며, 중계 장치(500)는 전력선 통신 네트워크 내에 존재하는 전력선 통신 장치들에 대한 최신의 통신 정보를 관리하게 된다. 또한 중계 장치(500)가 관리하는 통신 정보는 전력선 통신 네트워크 내의 각 전력선 통신 장치들(100 내지 400)이 알 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력선 통신 방법을 나타낸 흐름도이다. 도시된 흐름도는 데이터 패킷을 송신하는 통신 장치(100)의 동작 과정을 나타낸다.
먼저, 제어 모듈(140)은 통신정보 관리 모듈(120)이 저장하고 있는 통신 정보를 사용하여 목적지 통신 장치에 대한 링크 품질을 확인하고(S310), 확인된 링크 품질이 임계 조건을 만족시키는지의 여부를 판단한다(S320). 여기서 링크 품질이 임계 조건을 만족시키는지의 판단은 링크 품질의 종류에 따라서 달라질 수 있다. 예를 들어 링크 품질로써 SNR이 사용된다면, 제어 모듈(140)은 SNR이 임계값 이상인 경우를 링크 품질이 임계 조건을 만족시키는 것으로 판단할 수 있다. 다른 예를 들면, 링크 품질로써 지터가 사용되는 경우 제어 모듈(140)은 지터가 임계값 미만인 경우를 링크 품질이 임계 조건을 만족시키는 것으로 판단할 수 있다.
제어 모듈(140)의 판단 결과 목적지 통신 장치에 대한 링크 품질이 임계 조건을 만족시킨다면 전력선 통신 모듈(130)은 데이터 패킷을 목적지 통신 장치에게 전송한다(S330). 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같은 데이터 패킷 구조가 사용된다면 전력선 통신 모듈(130)은 송신자 주소 필드(612)에 전력선 통신 장치(100)의 주소가 설정되고, 수신자 주소 필드(614)에 목적지 통신 장치의 주소가 설정되고, 최종 수신자 주소 필드(616)에 널 값이 설정된 데이터 패킷을 생성한 후, 이를 전력선(10)으로 출력할 수 있다. 또한 도 4에 도시한 바와 같은 데이터 패킷 구조가 사용된다면 전력선 통신 모듈(130)은 송신자 주소 필드(612)에 전력선 통신 장치(100)의 주소가 설정되고, 수신자 주소 필드(614)에 목적지 통신 장치의 주소가 설정되고, 중계 정보 필드(716)에 비활성화 값이 설정된 데이터 패킷을 생성한 후, 이를 전력선(10)으로 출력할 수 있다.
그러나 과정 S320에서의 제어 모듈(140)의 판단 결과, 목적지 통신 장치에 대한 링크 품질이 임계 조건을 만족시키지 못한다면 전력선 통신 모듈(130)은 목적지 통신 장치에게 전송할 데이터 패킷을 중계 장치(500)에게 전송한다(S340). 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같은 데이터 패킷 구조가 사용된다면, 전력선 통신 모듈(130)은 송신자 주소 필드(612)에 전력선 통신 장치(100)의 주소가 설정되고, 수신자 주소 필드(614)에 중계 장치(500)의 주소가 설정되고, 최종 수신자 주소 필드(616)에 목적지 통신 장치의 주소가 설정된 데이터 패킷을 생성한 후, 이를 전력선(10)으로 출력할 수 있다. 또한 도 4에 도시된 바와 같은 데이터 패킷 구조가 사용된다면 전력선 통신 모듈(130)은 송신자 주소 필드(612)에 전력선 통신 장치(100)의 주소가 설정되고, 수신자 주소 필드(614)에 중계 장치(500)의 주소가 설정되고, 중계 정보 필드(716)에 활성화 값이 설정된 데이터 패킷을 생성한 후, 이를 전력선(10)으로 출력할 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전력선 통신 방법을 나타낸 흐름도이다. 도시된 흐름도는 데이터 패킷을 송신하는 전력선 통신 장치(100)의 동작 과정을 나타낸다.
도 8을 참조하여 설명한 바와 같은 중계 장치(500)의 동작이 수행된 결과, 전력선 통신 모듈(130)은 중계 장치(500)가 관리하는 통신 정보를 중계 장치(500)로부터 수신할 수 있다(S410). 이 때 통신정보 관리 모듈(120)은 수신된 통신 정보를 저장하여둘 수 있다.
다른 전력선 통신 장치에게 데이터 패킷을 전송하여야 할 경우, 우선 제어 모듈(140)은 통신정보 관리 모듈(120)이 관리하는 통신 정보에 목적지 통신 장치에 대한 정보가 포함되어 있는지 판단한다(S420).
판단 결과 통신정보 관리 모듈(120)이 관리하는 통신 정보에 목적지 통신 장치에 대한 정보가 포함되어 있다면, 도 9의 과정 S320부터 그 이하의 과정들이 수행될 수 있다.
그러나 판단 결과 통신정보 관리 모듈(120)이 관리하는 통신 정보에 목적지 통신 장치에 대한 정보가 포함되어 있지 않다면, 제어 모듈(140)은 중계 장치(500)로부터 수신된 통신 정보에 목적지 통신 장치에 대한 정보가 포함되어 있는지 판단한다(S430).
판단 결과 수신된 통신 정보에 목적지 통신 장치에 대한 정보가 포함되어 있다면, 전력선 통신 모듈(130)은 목적지 통신 장치에게 전송할 데이터 패킷을 중계 장치(500)에게 전송한다(S440).
도 9의 과정 S340 또는 도 10의 과정 S450에 의해서 목적지 통신 장치에게 전송할 데이터 패킷을 중계 장치(500)에게 전송한 경우, 중계 장치(500)에 의해 수행되는 동작 과정을 도 11에 도시하였다.
먼저 전력선 통신 모듈(530)이 통신 장치1(100)로부터 데이터 패킷을 수신하면(S510), 제어 모듈(540)은 수신된 데이터 패킷을 다른 통신 장치에게 중계하여야 하는지의 여부를 판단한다(S520). 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같은 데이터 패킷 구조가 사용된다면 제어 모듈(520)은 수신자 주소 필드(614)에 중계 장치(500)의 주소가 설정되어 있으나 최종 수신자 주소 필드(616)에 다른 전력선 통신 장치의 주소가 설정되어 있는 경우, 수신된 데이터 패킷을 해당 전력선 통신 장치에게 중계하여야 하는 것으로 판단할 수 있다. 또는 도 4에 도시된 바와 같은 데이터 패킷 구조가 사용된다면 제어 모듈(520)은 중계 정보 필드(716)에 활성화 값이 설정되어 있고 프레임 바디 내의 최종 수신자 주소 필드(728)에 다른 전력선 통신 장치의 주소가 설정되어 있는 경우, 수신된 데이터 패킷을 해당 전력선 통신 장치에게 중계하여야 하는 것으로 판단할 수 있다.
과정 S520의 판단 결과, 다른 전력선 통신 장치에게 데이터 패킷을 중계하여야 한다면, 전력선 통신 모듈(530)은 수신된 데이터 패킷을 목적지 통신 장치에게 전송한다(S530). 예를 들어 도 3에 도시된 바와 같은 데이터 패킷 구조가 사용된다면, 전력선 통신 모듈(530)은 수신된 데이터 패킷에서 최종 수신자 주소 필드(616)에 설정된 주소를 수신자 주소 필드(614)에 설정하고 최종 수신자 주소 필드(616)를 널(null) 값으로 설정한 후, 데이터 패킷을 전력선(10)으로 출력할 수 있다. 또는 도 4에 도시된 바와 같은 데이터 패킷 구조가 사용된다면, 전력선 통신 모듈(530)은 수신된 데이터 패킷에서 송신자 주소 필드(712)에 중계 장치의 주소로 설정하고, 수신자 주소 필드(714)에 최종 수신자 주소 필드(728)의 값을 설정하고, 중계 장치 모드 필드(716)를 활성화 값으로 설정한 후, 데이터 패킷을 전력선(10)으로 출력할 수 있다.
한편, 과정 S520의 판단 결과 다른 전력선 통신 장치에게 데이터 패킷을 중계할 필요가 없다면, 제어 모듈(540)은 수신된 데이터 패킷에 포함된 데이터를 획득할 수 있다(S540).
이하에서는 도 2에 도시된 중계 장치(500)와 조정 장치(600)를 이용하여 PLC 장치(100)가 PLC 셀에 참여하고 전력선 통신을 수행하는 실시예를 살펴본다. PLC 셀에 참여하는 각각의 전력선 통신 장치들을 스테이션(station)이라고도 부른다.
셀에 참여하는 스테이션은 조정 장치(coordinator)로부터 전송되는 비컨 메시지를 수신한다. 비컨 메시지에는 셀 내의 매체 접근(medium access)에 관한 스케줄링 정보가 포함되어 있다. 스테이션은 비컨 메시지를 참조하여 셀 참여 프로세스(process)를 진행한다. 또한 셀에 참여한 후에도 셀 내의 스케줄링 정보를 비컨을 통하여 주기적으로 수신한다.
그런데, 비컨을 직접 수신하지 못하는 스테이션도 셀에 참여할 필요가 있다. 비컨을 직접 수신하지 못하는 스테이션이 셀에 참여하기 위해서는 비컨 메시지를 수신할 필요가 있는데, 이를 위해서 스테이션과 중계 장치와의 메시지를 중계 장치가 중계한다.
도 12a, 12b, 및 12c는 본 발명의 일 실시예에 따라 비컨 메시지를 직접 수신하지 못하는 PLC 장치(100)가 셀에 참여하는 방법을 나타낸 도면들이다.
비컨 메시지를 직접 수신하지 못하는 PLC 장치가 셀에 참여하기 위해서는 먼저 중계 장치(500)를 통하여 조정 장치(600)가 보내는 비컨 메시지를 수신할 수 있어야 한다. 도 12a는 PLC 장치가 중계 장치(500)로 중계 요청을 보내고 응답을 받아서 비컨 메시지의 수신을 가능하게 하는 과정을 나타내고 있다.
먼저, PLC 장치(100)는 중계 장치(500)로 중계 요청 메시지를 전송한다(S610). 중계 요청 메시지는 목적지(destination) 스테이션 ID 필드, 송신지(source) 스테이션 ID 필드, 및 중계 장치 모드(repeater mode)를 포함한다. 목적지 스테이션 ID 필드에는 중계 장치(500)의 주소를 설정하고, 송신지 스테이션 ID 필드에는 "UnjoinedID"라는 값을 설정하여 PLC 장치(100)가 아직 셀에 참여하지 않았음을 나타낸다. 중계 장치 모드는 "Enable"로 설정하여, 중계 장치(500)가 최종 수신자가 아니라는 것을 나타낸다. 송신 장치(origin), 중계 장치(repeater), 및 목적지 장치(target)에 대한 정보는 메시지 패킷의 명령 프레임 바디(command frame body) 안에 포함하여 전송한다.
중계 요청 메시지를 수신한 중계 장치(500)는 이를 확인하는 메시지(Acknowlegment: ACK)를 PLC 장치(100)로 전송한다(S612). 이하에서, 메시지를 수신한 후에 그 수신을 확인하는 ACK 메시지에 대해서는 설명을 생략한다.
중계 장치(500)는 중계 요청 메시지를 조정 장치(600)로 전송한다(S614). 이때 목적지 스테이션 ID 필드에는 조정 장치(600)의 주소를 설정하고, 송신지 스테이션 ID 필드에는 중계 장치(500)의 주소를 설정한다. 메시지의 내용은 PLC 장치(100)로부터 수신한 메시지의 내용을 그대로 전달한다.
조정 장치(600)는 중계 요청에 대한 응답 메시지를 중계 장치(500)로 전송한다(S620). 이때 목적지 ID 필드에는 중계 장치(500)의 주소를 설정하고, 송신지 스테이션 ID 필드에는 조정 장치(600)의 주소를 설정한다. 또한, 중계 장치 모드는 "Enable"로 설정하여, 중계 장치(500)가 최종 수신자가 아니라는 것을 나타낸다. 송신 장치(origin), 중계 장치(repeater), 및 목적지 장치(target)에 대한 정보는 메시지 패킷의 명령 프레임 바디(command frame body) 안에 포함하여 전송한다.
중계 장치(500)는 조정 장치(600)로부터 수신한 중계 응답 메시지를 PLC 장치(100)로 전송한다(S624). 이때 목적지 스테이션 ID 필드에는 "UnjoinedID"라는 값을 설정하고, 송신지 스테이션 ID 필드에는 중계 장치(500)의 주소를 설정한다.
S610 내지 S626 단계를 거친 후에는, 중계 장치(500)는 조정 장치(600)로부터의 비컨 메시지를 PLC 장치(100)로 중계하게 된다(S630 및S632).
이러한 과정을 거치면, 이전에 조정 장치(600)로부터 직접 비컨 메시지를 수신할 수 없었던 PLC 장치(100)가 중계 장치(500)을 통하여 비컨 메시지를 수신할 수 있으므로, 셀에 참여할 수가 있게 된다.
도 12b는 중계 장치(500)를 통하여 비컨 메시지를 수신할 수 있게 된 PLC 장치(100)가 셀에 참여하는 과정을 나타내고 있다.
먼저, PLC 장치(100)는 셀 참여 요청(Join Request) 메시지를 중계 장치(500)로 전송한다(S640). 이때 목적지 스테이션(destination station) ID 필드에는 중계 장치(500)의 주소를 설정하고, 송신지 스테이션(Source station) ID 필드에는 "UnjoinedID"라는 값을 설정한다. 중계 모드는 "Enable"로 설정하고, 송신 장치(origin), 중계 장치(repeater), 및 목적지 장치(target)에 대한 정보는 메시지 패킷의 명령 프레임 바디(command frame body) 안에 포함하여 전송한다.
중계 장치(500)는 조정 장치(600)로 셀 참여 요청 메시지를 중계한다(S644). 이때 목적지 스테이션 ID 필드에는 조정 장치(600)의 주소를 설정하고, 송신지 스테이션 ID 필드에는 중계 장치(500)의 주소를 설정한다. 메시지의 내용은 PLC 장치(100)로부터 수신한 메시지의 내용을 그대로 전달한다.
셀 참여 요청을 받은 조정 장치(600)는 스케줄링 정보를 검토하여, PLC 장치(100)가 셀에 참여하기 위해 필요한 정보를 포함한 셀 참여 응답 메시지를 중계 장치(500)로 전송한다(S650). 이때 목적지 ID 필드에는 중계 장치(500)의 주소를 설정하고, 송신지 스테이션 ID 필드에는 조정 장치(600)의 주소를 설정한다. 또한, 중계 장치 모드는 "Enable"로 설정하여, 중계 장치(500)가 최종 수신자가 아니라는 것을 나타낸다. 송신 장치(origin), 중계 장치(repeater), 및 목적지 장치(target)에 대한 정보는 메시지 패킷의 명령 프레임 바디(command frame body) 안에 포함하여 전송한다.
중계 장치(500)는 조정 장치(600)로부터 수신한 셀 참여 응답 메시지를 PLC 장치(100)로 전송한다(S654). 이때 목적지 스테이션 ID 필드에는 "UnjoinedID"라는 값을 설정하고, 송신지 스테이션 ID 필드에는 중계 장치(500)의 주소를 설정한다. 그런데, 중계 장치(500)로부터 PLC 장치(100)로 전송되는 셀 참여 응답 메시지는 수신 확인 메시지를 보낼 것인지 여부를 나타내는 응답 정책(ACK policy)라는 필드에 "NO-ACK"라는 값을 설정한다. 이에 의해 PLC 장치(100)는 셀 참여 응답 메시지에 대하여 ACK 메시지를 전송하지 않는다.
조정 장치(600)는 비컨 메시지를 전송하고(S660), 이는 중계 장치(500)를 통하여 PLC 장치(100)로 전달된다(S662).
셀 참여 응답을 받은 PLC 장치(100)는 2차 셀 참여 요청 메시지를 중계 장치(500)로 전송한다(S670). 이때 목적지 스테이션(destination station) ID 필드에는 중계 장치(500)의 주소를 설정하고, 송신지 스테이션(Source station) ID 필드에는 새로이 지정된 스테이션 ID 값을 설정한다. 또한 중계 모드는 "Enable"로 설정한다.
중계 장치(500)는 조정 장치(600)로 2차 셀 참여 요청 메시지를 중계한다(S674). 이때 목적지 스테이션 ID 필드에는 조정 장치(600)의 주소를 설정하고, 송신지 스테이션 ID 필드에는 중계 장치(500)의 주소를 설정한다. 메시지의 내용은 PLC 장치(100)로부터 수신한 메시지의 내용을 그대로 전달한다.
셀 참여 요청을 받은 조정 장치(600)는 새로운 스테이션이 셀에 참여되었음(Join)을 최종적으로 알리는 내용을 비컨 메시지에 포함하여 중계 장치(500)로 전송한다(S680). 셀에 참여되었음을 알리는 내용으로는 스테이션 ID, 스테이션 주소, 및 스테이션 상태 등이 있다.
중계 장치(500)는 비컨 메시지를 새로이 셀에 참여한 PLC 장치(100)로 전달한다(S682).
다른 실시예로서 도 12c와 같은 셀 참여 방법이 가능하다. 도 12c를 참조하면, S640 내지 S652 단계까지는 도 12b와 동일한 과정을 수행한다.
그런데, S654 단계에서, 셀 참여 응답 메시지의 응답 정책(ACK-policy) 필드에 "Imm-ACK"을 설정하여, PLC 장치의 ACK 메시지를 요구한다.
이 경우, PLC 장치(100)는 셀 참여 응답 메시지의 프레임 바디 내의 스테이션 주소 정보를 확인한다. 따라서, PLC 장치(100)가 상기 스테이션 주소 정보에 해당하는 경우에만 ACK 응답을 하게 된다(S656).
도 12c의 경우, ACK 응답(S656)에서 스테이션 주소 정보를 확인하는 과정을 거치므로, 2차 셀 참여 요청은 필요가 없게 된다. 따라서, 이후, 조정 장치(600)는 새로운 스테이션이 셀에 참여되었음(Join)을 최종적으로 알리는 내용을 비컨 메시지에 포함하여 중계 장치(500)로 전송하며(S690), 중계 장치(500)는 비컨 메시지를 새로이 셀에 참여한 PLC 장치(100)로 전달한다(S692).
도 13은 PLC 장치(100)가 조정 장치(600)로부터 중계 정보를 전달받아 최적의 중계 경로를 결정하는 과정을 나타낸 도면이다. 최적의 중계 경로(routing path)란, 데이터 패킷을 전송하기 위하여 최종 목적지인 PLC 장치까지 가장 효율적으로 데이터를 전송하는 경로를 의미한다. 이에는 어떤 중계 장치를 선택하여 메시지를 전송할 것인가 하는 것도 포함된다.
도 13은 중계 장치(500)를 통하여 조정 장치(600)와 통신하는 PLC 장치와 중계 장치(500)를 통하지 않고 직접 조정 장치(600)와 통신하는 PLC 장치의 경우를 모두 나타내고 있다.
중계 장치(500)를 통하여 조정 장치(600)와 통신하는 PLC 장치의 경우에는 조정 장치(600)와 PLC 장치(100) 사이에서 중계 장치(500)가 메시지를 중계하는 과정을 생략하였다.
PLC 장치(100)가 조정 장치(600)로 중계 정보를 요청하는 메시지(repeater info request message)를 전송하면(S670), 조정 장치(600)는 PLC 장치(100)로 중계 정보를 포함하는 응답 메시지(repeater info response message)를 전송한다(S674).
PLC 장치(100)는 수신한 중계 정보를 이용하여 최종 목적지 스테이션까지의 최적의 중계 경로를 결정하게 된다(S678).
도 14는 중계 정보 응답 메시지(repeater info response message)의 프레임 구조를 나타낸 도면이다. 도 14를 참조하면, 중계 정보 응답 메시지(900)는 12 옥텟(octets) 크기의 매체 접근 제어(medium access control: MAC) 헤더, 1 옥텟 크기의 종류(type) 필드, 2 옥텟 크기의 길이(length) 필드, 크기가 정해지지 않은(variable) 명령 프레임 바디(command frame body), BPAD 필드, 및 FCS 필드를 포함한다.
명령 프레임 바디(910)는 송신 스테이션 ID(origin station ID) 필드, 중계 장치(repeater) 필드, 및 목적지 스테이션 ID(target station ID) 필드, 및 명령 프레임 페이로드(command frame payload)를 포함한다.
도 14의 예는 중계 장치(repeater)를 2개까지만 사용한다는 제한을 둔 경우이며, 더 많은 중계 장치가 필요한 경우에는 프레임의 형태를 수정하여 중계 장치 필드의 수를 증가시킬 수 있다.
조정 장치(600)에서 중계 정보를 작성하기 위해서는 각각의 PLC 장치들로부터 데이터를 중계하기 위해 이용하고 있는 중계 장치가 있는지, 각각의 중계 장치가 중계하고 있는 PLC 장치의 수는 몇개인지, 또는 중계 장치의 부담이 어느 정도인지에 대한 정보가 필요하다. 각각의 PLC 장치가 가지고 있는 이러한 정보를 장치 정보(station info)라고 한다.
도 15는 조정 장치(600)에서 중계 장치(500)을 통하여 PLC 장치로부터 장치 정보를 획득하는 과정을 나타낸 도면이다.
먼저, 조정 장치(600)는 중계 장치(500)로 장치 정보 요청 메시지(station info request message)를 전송한다(S680). 이때 목적지 장치 ID 필드에 중계 장치(500)의 ID를 설정하고, 송신 장치 ID 필드에 조정 장치(600)의 ID를 설정하며, 중계 모드에 "Enable"을 설정한다. 송신 장치(origin), 중계 장치(repeater), 및 목적지 장치(target)에 대한 정보는 메시지 패킷의 명령 프레임 바디(command frame body) 안에 포함하여 전송한다.
중계 장치(500)는 장치 정보 요청 메시지를 PLC 장치(100)로 전송한다(S684). 이때 목적지 장치 ID 필드에는 PLC 장치(100)의 ID를 설정하고, 송신 장치 ID 필드에는 중계 장치(500)의 ID를 설정한다.
PLC 장치(100)는 장치 정보를 포함하는 장치 정보 응답 메시지(station info response message)를 중계 장치(500)로 전송한다(S690). 이때 목적지 장치 ID 필드에 중계 장치(500)의 ID를 설정하고, 송신 장치 ID 필드에는 PLC 장치(100)의 ID를 설정하고, 중계 모드에는 "Enable"을 설정한다.
중계 장치(500)는 장치 정보 응답 메시지를 조정 장치(600)로 전송한다(S694). 이때 목적지 장치 ID 필드에는 조정 장치(600)의 ID를 설정하고, 송신 장치 ID 필드에는 중계 장치(500)의 ID를 설정한다.
장치 정보를 수신한 조정 장치(600)는 셀에 참여한 모든 스테이션으로부터 장치 정보 응답을 수신하였는지를 확인한뒤, 수신한 장치 정보를 이용하여 장치 정보를 갱신한다(S698).
도 16은 장치 정보 응답 메시지(station info response message)의 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 장치 정보 응답 메시지(800)는 12 옥텟 크기의 MAC 헤더, 크기가 정해지지 않은(variable) 명령 프레임 바디(command frame body), BPAD 필드, 및 FCS 필드를 포함한다.
명령 프레임 바디(810)는 1 옥텟 크기의 종류(type) 필드, 2 옥텟 크기의 길이(length) 필드, 및 크기가 정해지지 않은(variable) 명령 프레임 페이로드(command frame payload)를 포함한다.
명령 프레임 페이로드(820)는 각각의 스테이션들에 대하여 응답 종류(response type) 필드와 스테이션 정보(station info) 필드들을 포함한다. 도 16에는 n개의 스테이션들에 대한 응답 종류 필드와 스테이션 정보 필드를 포함한 예를 도시하였다.
스테이션 정보 필드(830)는 각 스테이션에 대한 장치 정보를 포함하고 있다.
STA ID 필드는 스테이션의 ID를 나타낸다.
STA Address 필드는 스테이션의 주소를 나타낸다.
Link Level 필드는 각 스테이션이 통신이 가능한(reachable) 다른 스테이션과의 사이에 전송 가능한 비트 수에 대한 정보를 적당한 레벨로 나누어 표현한 것이다. 이러한 전송 가능한 비트 수는 채널 추정(channel estimation)을 통해 얻어진다. Link level 필드의 값은 특정한 두 스테이션 사이의 링크의 정도를 나타낸다.
조정 장치(600)는 모든 스테이션들로부터 이러한 장치 정보를 수신하여, 모든 스테이션 사이의 경로(path)가 어느 정도인지를 판단할 수 있다. 따라서, 이를 이용하여 두 스테이션 사이의 최적의 중계 경로(routing path)를 알 수 있게 된다.
본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체에 컴퓨터(정보 처리 기능을 갖는 장치를 모두 포함한다)가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 장치의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광데이터 저장 장치 등이 있다.
비록 상기 설명이 다양한 실시예들에 적용되는 본 발명의 신규한 특징들에 초점을 맞추어 설명되었지만, 본 기술 분야에 숙달된 기술을 가진 사람은 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 상기 설명된 장치 및 방법의 형태 및 세부 사항에서 다양한 삭제, 대체, 및 변경이 가능함을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 상기 설명에서보다는 첨부된 특허청구범위에 의해 정의된다. 특허청구범위의 균등 범위 안의 모든 변형은 본 발명의 범위에 포섭된다.
본 발명에 따른 전력선 통신 방법 및 장치에 의하면, 다른 스테이션과 통신할 때 중계 장치를 이용하여 통신할 것인지 여부 및 중계 장치의 선택을 통한 최적의 중계 경로의 설정이 사용자의 직접적인 설정 없이 지능적이고 자동적으로 이루 어지므로, 선택적으로 중계 장치를 이용할 수 있으며 서비스 품질(Quality of Sevice: QoS)을 유지할 수 있고 사용자에게 편의성을 제공할 수 있는 효과가 있다.

Claims (28)

  1. 전송하고자 하는 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 중계 장치(repeater)를 통하지 않고 직접 통신이 가능한 장치인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치인 경우 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치로 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계; 및
    상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 경우 중계 장치로 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신(power line communication: PLC) 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치인지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 속한 PLC 셀의 셀 조정 장치(cell coordinator)가 전송하는 비컨(beacon) 메시지를 기다리는 단계;
    상기 셀 조정 장치가 전송한 비컨 메시지를 수신한 경우, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치인 것으로 결정하는 단계; 및
    상기 셀 조정 장치가 전송한 비컨 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 것으로 결 정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 셀 조정 장치가 전송한 비컨 메시지를 수신한 경우, 상기 비컨 메시지에 포함된 PLC 셀 스케줄링 정보를 이용하여 상기 PLC 셀에 참여하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기 셀 조정 장치가 전송한 비컨 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 중계 장치를 통하여 상기 PLC 셀에 참여하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 중계 장치를 통하여 상기 PLC 셀에 참여하는 단계는,
    상기 중계 장치로 상기 PLC 셀에 대한 셀 참여 요청 메시지를 전송하는 단계; 및
    상기 중계 장치로부터 상기 PLC 셀에 대한 셀 참여 허가 메시지를 수신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 셀 참여 요청 메시지는 상기 중계 장치를 통하여 상기 셀 조정 장치로 전송되며, 상기 셀 참여 허가 메시지는 상기 중계 장치가 상기 셀 조정 장치로부터 수신한 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  7. 제5항에 있어서, 상기 중계 장치를 통하여 상기 PLC 셀에 참여하는 단계는,
    상기 중계 장치로 중계 요청 메시지를 전송하는 단계;
    상기 중계 장치로부터 중계 응답 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 중계 장치를 통하여 상기 셀 조정 장치가 전송한 비컨 메시지를 수신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 중계 장치를 통하여 상기 셀 조정 장치로 상기 PLC 셀에 참여하는 중계 장치들이 중계하는 통신 장치들의 정보인 중계 정보를 요청하는 단계;
    상기 중계 장치를 통하여 상기 셀 조정 장치로부터 상기 중계 정보를 포함하는 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 중계 정보를 이용하여 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치까지의 최적의 중계 경로를 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 중계 장치를 통하여 상기 셀 조정 장치로부터 장치 정보를 요청하는 메시지를 수신하는 단계; 및
    상기 중계 장치를 통하여 상기 셀 조정 장치로 상기 장치 정보를 포함하는 메시지를 전송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치인지 여부를 판단하는 단계는,
    상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치에 대한 링크 품질을 측정하는 단계;
    상기 측정된 링크 품질이 임계 조건을 만족하는 경우, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치인 것으로 결정하는 단계; 및
    상기 측정된 링크 품질이 임계 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 것으로 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치에 대한 링크 품질을 측정하는 단계는,
    탐색 패킷을 PLC 네트워크로 브로드캐스팅 하는 단계;
    상기 탐색 패킷에 대한 응답 패킷을 수신하는 단계; 및
    상기 응답 패킷을 사용하여 상기 링크 품질을 측정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 링크 품질의 측정은 주기적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 링크 품질은 SNR 및 지터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 전력선 통신 네트워크 내의 통신 장치의 주소 및 상기 중계 장치와 상기 전력선 통신 네트워크 내의 통신 장치 간의 링크 품질에 대한 정보를 포함하는 통신 정보를 상기 중계 장치로부터 수신하는 단계; 및
    상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 상기 링크 품질을 측정하는 단계에서 링크 품질이 측정되지 않았으나 상기 수신된 통신 정보에 포함된 경우, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 것으로 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  15. 전송하고자 하는 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 중계 장치(repeater)를 통하지 않고 직접 통신이 가능한 장치인지 여부를 판단하는 중계 장치 이용 여부 판단부; 및
    상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치인 경우 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치로 상기 데이터 패킷을 전송하 고, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 경우 중계 장치로 상기 데이터 패킷을 전송하는 데이터 패킷 전송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신(power line communication: PLC) 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 중계 장치 이용 여부 판단부는,
    상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 속한 PLC 셀의 셀 조정 장치(cell coordinator)가 전송하는 비컨(beacon) 메시지를 기다리는 비컨 대기부;
    상기 셀 조정 장치가 전송한 비컨 메시지를 수신한 경우 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치인 것으로 결정하는 제1 결정부; 및
    상기 셀 조정 장치가 전송한 비컨 메시지를 수신하지 못한 경우 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 것으로 결정하는 제2 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 셀 조정 장치가 전송한 비컨 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 중계 장치를 통하여 상기 PLC 셀에 참여하는 셀 참여부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 장치.
  18. 제17항에 있어서, 상기 셀 참여부는,
    상기 중계 장치로 상기 PLC 셀에 대한 셀 참여 요청 메시지를 전송하는 셀 참여 메시지 전송부; 및
    상기 중계 장치로부터 상기 PLC 셀에 대한 셀 참여 허가 메시지를 수신하는 셀 참여 허가 메시지 수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 셀 참여 요청 메시지는 상기 중계 장치를 통하여 상기 셀 조정 장치로 전송되며, 상기 셀 참여 허가 메시지는 상기 중계 장치가 상기 셀 조정 장치로부터 수신하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 셀 참여부는,
    상기 중계 장치로 중계 요청 메시지를 전송하는 중계 요청 메시지 전송부;
    상기 중계 장치로부터 중계 응답 메시지를 수신하는 중계 응답 메시지 수신부; 및
    상기 중계 장치를 통하여 상기 셀 조정 장치가 전송한 비컨 메시지를 수신하는 비컨 메시지 수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 장치.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 중계 장치를 통하여 상기 셀 조정 장치로 상기 PLC 셀에 참여하는 중계 장치들이 중계하는 통신 장치들의 정보인 중계 정보를 요청하는 중계 정보 요청부;
    상기 중계 장치를 통하여 상기 셀 조정 장치로부터 상기 중계 정보를 포함하 는 메시지를 수신하는 중계 정보 수신부; 및
    상기 중계 정보를 이용하여 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치까지의 최적의 중계 경로를 결정하는 중계 경로 결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 장치.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 중계 장치를 통하여 상기 셀 조정 장치로부터 장치 정보를 요청하는 메시지를 수신하는 장치 정보 요청 수신부; 및
    상기 중계 장치를 통하여 상기 셀 조정 장치로 상기 장치 정보를 포함하는 메시지를 전송하는 장치 정보 전송부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 장치.
  23. 제15항에 있어서, 상기 중계 장치 이용 여부 판단부는,
    상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치에 대한 링크 품질을 측정하는 링크 품질 측정부;
    상기 측정된 링크 품질이 임계 조건을 만족하는 경우, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치인 것으로 결정하는 제1 결정부; 및
    상기 측정된 링크 품질이 임계 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 것으로 결정하 는 제2 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 장치.
  24. 제23항에 있어서,
    탐색 패킷을 PLC 네트워크로 브로드캐스팅 하는 탐색 패킷 전송부; 및
    상기 탐색 패킷에 대한 응답 패킷을 수신하는 응답 패킷 수신부를 더 포함하며,
    상기 링크 품질 측정부는 상기 응답 패킷을 사용하여 상기 링크 품질을 측정하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 장치.
  25. 제23항에 있어서, 상기 중계 장치 이용 여부 판단부는,
    상기 전력선 통신 네트워크 내의 통신 장치의 주소 및 상기 중계 장치와 상기 전력선 통신 네트워크 내의 통신 장치 간의 링크 품질에 대한 정보를 포함하는 통신 정보를 상기 중계 장치로부터 수신하는 통신 정보 수신부; 및
    상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 상기 링크 품질 측정부에 의하여 링크 품질이 측정되지 않았으나 상기 수신된 통신 정보에 포함된 경우, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 것으로 결정하는 제3 결정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 장치.
  26. 전송하고자 하는 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 중계 장치(repeater)를 통하지 않고 직접 통신이 가능한 장치인지 여부를 판단하는 단계;
    상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치인 경우 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치로 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계; 및
    상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 경우 중계 장치로 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  27. 전송하고자 하는 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 속한 PLC 셀의 셀 조정 장치(cell coordinator)가 전송하는 비컨(beacon) 메시지를 기다리는 단계;
    상기 셀 조정 장치가 전송한 비컨 메시지를 수신한 경우, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 중계 장치(repeater)를 통하지 않고 직접 통신이 가능한 장치인 것으로 결정하는 단계;
    상기 셀 조정 장치가 전송한 비컨 메시지를 수신하지 못한 경우, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 중계 장치(repeater)를 통하지 않고 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 것으로 결정하는 단계;
    상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치인 경우 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치로 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계; 및
    상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 경우 중계 장치로 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  28. 전송하고자 하는 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치에 대한 링크 품질을 측정하는 단계;
    상기 측정된 링크 품질이 임계 조건을 만족하는 경우, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 중계 장치(repeater)를 통하지 않고 직접 통신이 가능한 장치인 것으로 결정하는 단계;
    상기 측정된 링크 품질이 임계 조건을 만족하지 못하는 경우, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 중계 장치(repeater)를 통하지 않고 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 것으로 결정하는 단계;
    상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치인 경우 상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치로 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계; 및
    상기 데이터 패킷의 최종 목적지인 통신 장치가 직접 통신이 가능한 장치가 아닌 경우 중계 장치로 상기 데이터 패킷을 전송하는 단계를 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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