KR102394109B1 - 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템 - Google Patents

통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

개시되는 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템은, 최종노드;와 2차 중계노드; 및 상기 최종노드와 직접 통신하거나, 상기 최종노드와 통신이 실패하는 경로변경 상황이 발생하면 상기 2차 중계노드를 매개로 상기 최종노드와 통신하는 1차 중계노드;를 포함하고, 상기 최종노드와 상기 2차 중계노드 및 상기 1차 중계노드 각각은 다양한 전기 장치의 작동 상태를 측정하여 측정 데이터 생성하고, 상기 측정 데이터를 포함하는 노드 데이터 프레임을 생성하여 외부로 송신하는 노드 집합; 상기 1차 중계노드 및 상기 2차 중계노드와 통신하여 상기 노드 데이터 프레임을 수신한 후 외부로 송신하는 액세스 포인트; 및 상기 액세스 포인트와 통신하여, 상기 노드 데이터 프레임을 수신하는 사용자 단말기;를 포함하고, 상기 최종노드와 상기 2차 중계노드와 상기 1차 중계노드 및 상기 액세스 포인트는 서로 로라(LoRa) 통신방식으로 통신한다.

Description

통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템{Remote Control System Based On LoRa Communication Have Optimization Function of Communication Path}
본 발명(Disclosure)은, 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 서로 다른 노드를 경유하며 선택적으로 형성되는 복수의 경로와 통신 파라메터를 달리하는 복수의 채널을 이용함으로서, 손실매질을 포함하여 다양한 무선 통신 장애 요인들이 산재하는 산업공간에서도 저전력 광대역 통신이 가능한, 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
Modbus 기반 LoRa 무선 통신 시스템은 고전적인 유선 통신 기반의 Modbus 프로토콜에 저전력 장거리 무선 통신 방식의 LoRa를 융합한 통신 방법이다.
LoRa는 Long Range의 준말로 통신 기술 기반의 저전력 장거리 통신기술(Low Power Wide Area Network, LPWAN)기술 표준 중 하나로 기존 ZigBee나 WiFi 통신 모듈에 비해 가격이 저렴하고, 짧은 유효거리를 가졌던 기존 통신방식에 비해 장거리 통신을 지원하며 또한 특정 채널에 간섭이 있을 경우, 간섭이 없는 다른 채널로 자동으로 찾아 전송이 가능해 수신된 데이터의 신뢰성이 높고 AES64방식의 암호화된 데이터를 전송하므로 높은 보안성을 가지며, 한 번에 다수의 노드를 연결할 수 있는 장점으로 인해 대규모 공장이나 산업현장 등에서 효율적인 시스템 구성이 가능하다.
LoRa는 전송하는 데이터의 양이 크지 않고, 전송속도가 비교적 빠르지 않으며, 복잡한 알고리즘 및 다른 통신방식 채택에 따른 추가 비용 지출을 예방할 수 있고
새로운 노드의 통신 시에 필요한 라인 구축 및 라인 노후화에 따른 유지 보수가 불필요하다.
특히 실시간으로 주고받는 데이터보다, 특정 주기(분, 시간단위)의 데이터를 주고받는 IoT기기 및 센서계측 어플리케이션 등의 활용 방안에 특화되어 있다. 또한 기존 Bluetooth, WiFi, ZigBee 등의 통신 모듈을 사용했던 유저라면 무리 없이 활용 가능한 접근성 또한 가지고 있기 때문에, 기술 채택과 사용이 굉장히 용이하다는 장점을 가지고 있다.
이러한 이점을 이용하여, 다수의 제어 대상에 대하여 LoRa 무선통신을 이용함으로써, 집중기(AP)를 중심으로 무선통신 반경 이내의 노드로부터 데이터를 원격으로 전송받고, 원하는 세팅값을 원격으로 전송하여 편의성을 추구하고 있다.
기존 Bluetooth, WiFi, ZigBee등 다양한 형태의 무선 통신은, 산업 현장에서의 다량의 차폐막, 통신환경에서의 다량의 노이즈에 취약한 모습을 보이므로, 이론적인 본래의 통신거리를 굉장히 제한적으로만 이용이 가능하다.
이 때문에 실질적인 넓은 산업현장 전체를 커버하기가 힘들고 노이즈나 차폐 같은 무선 통신 방해 요소에 쉽게 영향을 받는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위하여 각각의 특정 포인트마다 Access Point 디바이스를 두어 임시로 문제해결이 가능하지만, 비용적인 측면과 통신의 효율성이 대단히 떨어진다.
따라서 통신 장애 요소들이 빈번하게 발생하고 소멸하는 가혹한 무선 통신환경에서, 별도로 데이터를 수집하는 서버나 모뎀 등을 구축하지 않아도 데이터 수집. 제어가 가능하고 데이터 및 서비스가 표준화가 되어 있어 서로 다른 서비스들을 연결 & 활용이 가능하여 원격지 장치 제어가 가능하고 비교적 긴 주기와 데이터 송수신 수에 제한이 없으며, 링크 연결, 노드 연결 및 인증을 기본적인 기능으로 하는 다중 경로 라우팅, Auto-Configuration들의 기술이 융합되어 소출력 통신을 통한 넓은 커버리지 확보가 가능하며 유연성있는 장비의 설치 및 재배치를 통한 네트워크 노드당 경제성이 높은 기술 특히, 액세스 포인트(AP)와 노드 간의 실질적인 통신 가능 범위를 확장할 수 잇는 로라 통신 기반 원격 제어 시스템의 개발이 요구된다.
1. 한국공개특허공보 제10-2008-0042675호
본 발명(Disclosure)은, 무선 통신 장애 요소가 상존하는 공간에서 액세스 포인트와 노드 간의 실질적인 통신 범위를 확장할 수 있는 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템은, 최종노드;와 2차 중계노드; 및 상기 최종노드와 직접 통신하거나, 상기 최종노드와 통신이 실패하는 경로변경 상황이 발생하면 상기 2차 중계노드를 매개로 상기 최종노드와 통신하는 1차 중계노드;를 포함하고, 상기 최종노드와 상기 2차 중계노드 및 상기 1차 중계노드 각각은 다양한 전기 장치의 작동 상태를 측정하여 측정 데이터 생성하고, 상기 측정 데이터를 포함하는 노드 데이터 프레임을 생성하여 외부로 송신하는 노드 집합; 상기 1차 중계노드 및 상기 2차 중계노드와 통신하여 상기 노드 데이터 프레임을 수신한 후 외부로 송신하는 액세스 포인트; 및 상기 액세스 포인트와 통신하여, 상기 노드 데이터 프레임을 수신하는 사용자 단말기;를 포함하고, 상기 최종노드와 상기 2차 중계노드와 상기 1차 중계노드 및 상기 액세스 포인트는 서로 로라(LoRa) 통신방식으로 통신한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템에서 상기 최종노드와 상기 2차 중계노드와 상기 1차 중계노드 및 상기 액세스 포인트는, 로라 통신방식으로 통신하되, 주파수(frquency)와 대역폭(bandwidth)와 확산인자(spreading factor) 및 부호화율(coding rate)을 포함하는 통신 파라메터중 적어도 어느 하나가 서로 다른 값이 할당된 복수의 채널 중 선택된 어느 하나를 통하여 통신하는 로라 통신유닛;을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템에서 상기 로라 통신유닛은, 상기 복수의 채널의 우선순와 할당된 상기 통신 파라메터가 매칭된 채널정보를 저장하는 로라통신 저장부; 상기 채널정보를 기반으로하여, 상기 복수의 채널을 상기 우선순위에 따라 선택하여 외부와 통신하는 로라통신 변조부; 및 상기 채널정보 및 상기 우선순위를 상기 사용자로부터 입력받는 로라통신 입력부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템에서 상기 사용자 단말기는, 상기 액세스 포인트와 상기 1차 중계노드 및 상기 최종노드가 순차적으로 배치된 상기 초기경로 및 상기 액세스 포인트와 상기 1차 중계노드와 상기 2차 중계노드 및 상기 최종노드가 순차적으로 배치된 상기 갱신경로를 사용자로부터 입력받아 송신하고, 상기 액세스 포인트는, 상기 초기경로 및 상기 갱신경로를 상기 1차 중계노드로 송신하고, 상기 1차 중계노드는, 상기 초기경로를 기반으로하여 상기 최종노드와 직접 통신하고, 상기 갱신경로를 기반으로하여 상기 2차 중계노드를 경유하여 상기 최종노드와 통신할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템에서 상기 로라통신 변조부는, 상기 주파수의 점유여부와 외부에서 수신된 신호의 수신강도(receviced signal strength)와, 비트에러율(bit error rate) 및 신호대 잡음비(signal to noise ratio)를 포함하는 수신특성을 분석하여 상기 수신된 신호의 수신상태정보를 생성하는 수신상태 분석부; 및 상기 수신상태정보를 기반으로 상기 경로변경 상황을 판단하고 상기 수신특성을 개선하기 위해 상기 복수의 채널 중 어느 하나를 선택하는 채널 선택부;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템에서 상기 1차 중계노드는, 상기 수신상태정보를 상기 액세스 포인트로 송신하고, 상기 액세스 포인트는 상기 수신상태정보를 상기 사용자 단말기로 송신하고, 상기 사용자 단말기는 상기 수신상태정보를 상기 사용자에게 알림할 수 있다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템에서 상기 1차 중계노드는, 상기 경로변경 상황 발생여부를 포함하는 경로변경정보를 생성하여 상기 액세스 포인트로 송신하고, 상기 액세스 포인트는 상기 경로변경정보을 상기 사용자 단말기로 송신하고, 상기 사용자 단말기는 상기 경로변경정보를 상기 사용자에게 알림할 수 있다.
본 발명에 따르면, 통신 상황에 따라 초기경로와 갱신경로를 선택적으로 이용함으로써, 통신 상황 악화에 따라 최적 경로를 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 주파수와 대역폭을 포함하는 다양한 통신 파라메터를 이용하는 복수의 채널을 통하여 통신함으로써, 최적 경로의 실효성을 향상시킬 뿐만 아니라, 다양한 종류의 통신 장애 요소를 회피할 수 있다.
도 1은 본 발명에 다른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템의 초기경로 상태를 설명하는 도면.
도 2은 본 발명에 다른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템의 갱신경로 상태를 설명하는 도면.
도 3는 로라 통신유닛의 일 실시형태를 설명하는 도면이다.
도 4는 로라 통신유닛의 다른 일 실시형태를 설명하는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템을 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 다른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템의 초기경로 상태를 설명하는 도면이다.
도 2은 본 발명에 다른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템의 갱신경로 상태를 설명하는 도면이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템은, 노드집합(200)과 액세스 포인트(100) 및 사용자 단말기(300)를 포함한다.
노드집합(200)은, 최종노드(230), 2차 중계노드(220) 및 1차 중계노드(210)를 포함하고, 최종노드(230), 2차 중계노드(220) 및 1차 중계노드(210) 각각은 다수개가 하나의 노드집합(200)을 구성할 수 있다.
노드집합(200)를 구성하는 최종노드(230)와 2차 중계노드(220) 및 1차 중계노드(210) 각각은 다양한 계측기 또는 전기장치의 작동 상태를 감지할 수 있는 전류 또는 전압을 포함하는 전기적 특정을 측정하여 측정 데이터 생성하고, 측정 데이터를 포함하는 노드 데이터 프레임을 생성하여 외부로 송신한다.
즉, 본 실시형태에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템에서, 최종노드(230), 2차 중계노드(220) 및 1차 중계노드(210)는, 모두 계측 기 또는 전기 장치의 작동을 제어하기 위한 수단으로서의 노드(node)들로서 동일한 기능을 가지며, 후술하는 통신 경로상 배치 위치에 따라 차별적으로 구분되는 것이다.
1차 중계노드(210)는, 최종노드(230)와 직접 통신하거나, 최종노드(230)와 통신이 실패하는 경로변경 상황이 발생하면 2차 중계노드(220)를 매개로 최종노드(230)와 통신한다.
즉 1차 중계노드(210)은, 최종노드(230)와의 통신 상태에 따라, 최종노드(230)와 직접 통신하는 직접경로와, 2차 중계노드(220)를 통하는 우회경로를 선택적으로 형성할 수 있다.
액세스 포인트(Acces Point, 100)는, 1차 중계노드(210) 및 2차 중계노드(220)와 통신하여 노드 데이터 프레임을 수신한 후 외부로 송신한다.
사용자 단말기(300)는, 액세스 포인트(100)와 통신하여, 측정 데이터를 수신한다.
이때, 최종노드(230)와 2차 중계노드(220)와 1차 중계노드(210) 및 액세스 포인트(100)는 서로 로라(LoRa) 통신방식으로 통신한다.
본 실시형태에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템은, 1차 중계노드(210)와 최종노드(230) 사이의 통신이 불가한 상황이 발생하면, 액세스 포인트(100) - 1차 중계노드(210) - 최종노드(230)로 구성되는 초기경로를 대체하여, 액세스 포인트(100) - 1차 중계노드(210) - 2차 중계노드(220) - 최종노드(230)로 구성되는 갱신경로를 형성함으로써, 다양한 무선 통신 장애 상황을 극복하여, 넓은 통신 영역을 확보할 수 있다.
로라(LoRa)는 저 전력 광대역 무선 통신 시스템 중에 하나이다.
다수의 액세스 포인트(100)는 다수의 노드로 구성되는 노드집합(200)과 페어링되고, 각 노드에서 생성된 측정 데이터를 수신한다.
그러나 상술한 바와 같이 로라 통신방식역시 무선 통신방식을 이용하기 때문에, 다양한 원인에 의한 통신 장애 상황이 발생할 수 있다.
도 1을 참조하면, 액세스 포인트(100) 각각은 별다른 무선 통신 장애 현상이 발생하지 않은 상황을 나타내고 있으며, 이에 따라서, 정상 수신영역(10)이 형성될 수 있으며, 정상 수신영역(10) 외부의 최종노드(230)일 지라도 1차 중계노드(210)를 통하여 액세스 포인트와 간접적으로 연결될 수 있으므로, 하나의 노드집합(200)에 귀속되어 측정 데이터를 유저 단말기로 송신할 수 있다.
도 2를 참조하면, 최종노드(230)와 1차 중계노드(210) 사이에 통신 장애 요소가 발생하면, 최종노드(230)와 1차 중계노드(210) 사이의 통신 품질이 악화된다.
최종노드(230)에서 송신하고 1차 중계노드(210)에서 수신된 신호의 수신강도(receviced signal strength)가 낮아지거나, 또는 비트에러율(bit error rate) 및 신호대 잡음비(signal to noise ratio)이 증가하거나 감소할 수 있다.
이러한 통신 장애 현상은 1차 중계노드(210)와 최종노드(230) 사이에, 형성되는 전파 차단 또는 전파 손실 매질(lossy media)이 형성됨으로 발생할 수 있다. 날씨나 지형 지물의 변형 등이 이에 포함될 수 있다.
또한, 이러한 상황이 발생하면, 최종노드(230)는 인접한 다른 액세스 포인트(100a)의 정상 수신영역(10a)의 영향을 더 크게 받을 수 있으므로, 최종노드(230)의 위치에서는 인접한 다른 액세스 포인트(100a)가 점유한 주파수를 사용할 수 없는 문제점이 발생한다.
즉, 특정한 액세스 포인트(100)와 인접한 다른 액세스 포인트(100a)가 동일한 주파수를 사용하더라도, 최종노드(230)는 자신의 식별정보를 포함하는 노드 데이터 프레임을 생성하여 송신하고, 각각의 액세스 포인트는 자신에 귀속된 최종노드(230)를 식별하여 노드 데이터 프레임를 처리한다.
이러한 과정은 1차 중계노드(210) 및 2차 중계노드(220)에도 동일하게 적용된다.
그런데, 최종노드(230)가 액세스 포인트(100)와 통신하는 경로상에 1차 중계노드(210)와 통신이 불가하면, 해당 주파수를 통하여 전파 송수신이 가능한 액세스 포인트는 인접한 다른 액세스 포인트(100a)가 되며, 이렇게 되면, 해당 주파수를 통하여 원래 귀속된 액세스 포인트(100)와 통신할 수 없다.
이렇듯, 최종노드(230)와 1차 중계노드(210) 사이의 통신이 두절되면, 해당 최종노드(230)가 제어하는 전기 장치의 제어가 불가능하게 되는 것은 물론이고, 해당 액세스 포인트(100)가 통신 범위 즉, 제어할 수 있는 물리적 범위가 감소하느 문제점이 발생한다.
그러나 상술한 통신 장애 요소는, 1차 중계노드(210)와 2차 중계노드(220) 사이의 통신 품질과 2차 중계노드(220)와 최종노드(230) 사이의 통신 품질 저하를 유발하지 않을 수 있다.
본 실시형태에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템은, 액세스 포인트(100), 1차 중계노드(210)에서 최종노드(230)로 이어지는 초기경로를, 액세스 포인트(100), 1차 중계노드(210), 2차 중계노드에서 최종노드(230)로 이어지는 갱신경로로 대체되기 때문에, 최종노드(230)의 측정 데이터는 지속적으로 액세스 포인트(100)로 전송되어 사용장 단말기로 송신될 수 있다.
노드집합(200)을 구성하는 모든 노드, 즉 1차 중계노드(210), 2차 중계노드(220) 및 최종노드(230) 각각은 측정 데이터 및 자신의 고유한 식별 정보를 포함하여 노드 데이터 프레임을 생성하여 송신한다.
본 실시형태에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템에서 1차 중계노드(210)는, 중계를 담당한 최종노드(230)의 노드 데이터 프레임을 수신하고, 자신이 생성한 노드 데이터 프레임에 연결한 하나의 신호열(signal train)을 생성하여 액세스 포인트(100)로 송신한다.
초기경로 형성이 불가능한 통신 장애 상황이 발생하여, 최종노드(230)의 노드 데이터 프레임을 2차 중계노드(220)를 통하여 수신하면, 1차 중계노드(210)에서 송신되는 노드 데이터 프레임은 2차 중계노드(220) 및 최종노드(230) 각각의 노드 데이터 프레임 및 자신의 노드 데이터 프레임을 포함한다.
따라서 액세스 포인트(100)는 1차 중계노드(210)에서 수신된 노드 데이터 프레임을 분석하면, 상술한 통신 장애 상황 발생 여부는 물론이고, 2차 중계노드(220)를 통한 갱신경로의 작동 여부도 확인할 수 있다.
상술한 경로변경 상황의 판단은, 다양한 전파 수신 지표를 이용할 수 있다.
상술한 통신 장애 요소 발생에 따라 통신 차단 시간을 측정하거나, 또는 수신된 전파의 강도등을 포함하여 수신 상태 악화 정도를 수치화하고 이에 대해 미리 설정된 기준(criteria)과 비교하여 경로변경 상황 발생 여부를 판단할 수 있다.
또한 본 실시형태에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템에서, 사용자 단말기(300)는, 초기경로 및 갱신경로를 사용자로부터 입력받아 외부 기기로 송신한다.
상술한 바와 같이 초기경로는 액세스 포인트(100)와 1차 중계노드(210) 및 최종노드(230)가 순차적으로 배치된 통신경로이다.
또한 갱신경로는 액세스 포인트(100)와 1차 중계노드(210)와 2차 중계노드(220) 및 최종노드(230)가 순차적으로 배치된 통신경로이다.
액세스 포인트(100)는, 초기경로 및 갱신경로를 사용자 단말기(300)로 부터 수신하여 1차 중계노드(210)로 송신한다,
1차 중계노드(210)는, 초기경로를 기반으로하여 자신이 속한 초기경로의 말단에 배치된 최종노드를 특정하여 통신할 수 있다.
또한, 1차 중계노드(210)는 갱신경로를 기반으로하여 자신이 속한 갱신경로에 배치된 2차 중계노드(220)를 특정하여 통신할 수 있으며, 이에 따라 2차 중계노드(220)를 경우하는 갱신경로를 형성하여 최종노드(230)와 통신할 수 있다.
이에 따라 초기경로와 갱신경로의 변환 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 최종노드가 확장될 때 통신경로를 최적화하여 설정할 수 있다.
즉, 액세스 포인트에서 멀리 이격된 위치에 노드를 추가하더라도, 미리 복수의 통신경로를 설정할 수 있기 때문에, 전파 증폭 수단을 구비하지 않더라도 액세스 포인트의 통신 영역을 실질적으로 확장할 수 있다.
도 3는 로라 통신유닛의 제1 실시형태를 설명하는 도면이다.
본 실시형태에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템에서 최종노드(230)와 2차 중계노드(220)와 1차 중계노드(210) 및 액세스 포인트(100)는 각각 로라 통신유닛(400)을 포함한다.
로라 통신유닛(400)은 로라 통신방식으로 통신하되, 주파수(frquency)와 대역폭(bandwidth)와 확산인자(spreading factor) 및 부호화율(coding rate)을 포함하는 통신 파라메터중 적어도 어느 하나가 서로 다른 값이 할당된 복수의 채널 중 선택된 어느 하나를 통하여 통신한다.
상술한 바와 같이 통신 장애 상황은 여러가지 원인에 따라 발생할 수 있다.
이러한 통신 장애 상황에 다른 결과 역시 다양하게 나타날 수 있다. 수신된 신호의 강도가 현저히 낮아지거나, 또는 수신된 신호의 잡음 또는 오류가 증가할 수 있다. 또한, 이러한 현상이 특정한 주파수 대역에 집중될 수도 있고, 사용하는 대역폭 전체에서 고르게 나타날 수도 있다.
이렇게 다양한 원인에 의해 통신 장애 상황이 발생하면, 상술한 바와 같이 인접한 액세스 포인트에 의해 점유된 주파수를 사용할 수 없거나, 심지어 최종노드가 위치한 지역에서는 특정 주파수에 대한 전파손실이 급격히 증가하여 해당 주파수 대역을 이용한 통신이 불가능할 수 있다.
즉 통신 장애 현상이 발생하여 초기경로를 폐쇄하고 갱신경로를 활성화해야 하는 경우가 발생하면, 해당 최종노드와의 통신 채널를 구성하는 통신 파라메터의 변경이 요구됨이 자명하다.
본 실시형태에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템은, 갱신경로를 형성하기 위해 다양한 통신 파라메터를 변경한 복수의 채널을 이용하게 함으로써, 통신 장애 현상 발생시 통신 경로의 변경 뿐만 아니라, 변경된 갱신경로의 실질적인 작동을 가능하게 한다.
결론적으로 본 실시형태에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템은 점유 주파수 회피 기능과 통신 파라메터 최적화 기능을 이용하여 통신 경로 및 품질을 최적화 할 수 있다.
또한 도 3을 참조하면, 본 실시형태에 따른 로라 통신유닛(400)은, 로라통신 저장부(420), 로라통신 변조부(410) 및 로라통신 입력부(430);를 포함한다.
로라통신 저장부(420)는, 복수의 채널의 우선순위와 이에 할당된 통신 파라메터가 매칭된 채널정보(421)를 저장한다.
로라통신 변조부(410)는 채널정보_를 기반으로하여 복수의 채널을 우선순위에 따라 선택하여 외부와 통신한다.
로라통신 입력부(430)는, 채널정보 및 우선순위를 사용자로부터 입력받는 로라통신 입력부를 포함한다.
이에 따라 서로 다른 통신 파라메터를 가지는 복수의 채널을 이용할 때, 사용 가능한 채널을 미리 결정할 필요없이, 채널 탐색 과정을 통하여 1차 중계노드 및 2차 중계노드가 최종노드와 통신할 수 있다.
예를 들어, 복수의 채널의 우선순와 각 채널을 구성하는 통신 파라메터를 모든 노드들에 입력할 수 있으며, 이때 도 3에 도시된 바와 같이 복수의 채널을 채널 1, 2,...와 같은 순서로 우선순위를 지정할 수 있다.
갱신경로를 형성할 때 2차 중계노드는, 채널을 순차적으로 이용하여 최종노드를 탐색하는 탐색신호를 발신한다.
이때 최종노드는 수신된 신호중 어느 하나의 채널을 이용하여 탐색신호에 대한 응답신호를 발신함으로써 통신이 가능할 수 있다.
도 4는 로라 통신유닛의 다른 일 실시형태를 설명하는 도면이다.
또한 본 실시형태에 따른 로라통신 변조부(410)는, 수신상태 분석부(411), 채널 선택부(412)를 더 포함할 수 있다.
수신상태 분석부(411)는, 점유여부와와 외부에서 수신된 신호의 수신강도(receviced signal strength)와, 비트에러율(bit error rate) 및 신호대 잡음비(signal to noise ratio)를 포함하는 수신특성을 분석하여 수신된 신호의 수신상태정보를 생성한다.
채널 선택부(412)는, 수신상태정보를 기반으로 경로변경 상황을 판단하고 상술한 수신특성을 개선하기 위해 복수의 채널 중 어느 하나를 선택한다.
즉, 본 실시형태에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템은, 수신특성을 분석하여, 초기경로에서 갱신경로로의 변경을 결정하거나, 수신특성 즉, 통신 상태를 개선할 수 있는 채널 변경을 수행할 수 있다.
모든 채널에 대해 수신특성이 불량할 때, 초기경로에서 갱신경로로의 변경을 결정하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템의 다른 일 실시형태에서, 1차 중계노드(210)는 수신상태정보를 액세스 포인트(100)로 송신하고, 액세스 포인트(100)는 수신상태정보를 사용자 단말기(300)로 송신하고, 사용자 단말기(300)는 수신상태정보를 사용자에게 알림한다.
또한 본 발명에 따른 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템의 또 다른 일 실시형태에서 1차 중계노드(210)는, 경로변경 상황 발생여부를 포함하는 경로변경정보를 생성하여 액세스 포인트(100)로 송신하고, 액세스 포인트(100)는 경로변경정보을 사용자 단말기로 송신하고, 사용자 단말기(300)는 경로변경정보를 사용자에게 알림한다.
사용자는 상술한 통신 장애 현상 발생이 예상되거나, 이미 통신 장애 현상이나, 발생한 액세스 포인트 및 최종노드를 특정할 수 있다.
통신 장애 현상은 날씨와 같이 시간적으로 가변이며 가역적인 현상일 수 있으나, 노드에서 발생한 비가역적인 현상일 수 있다.
따라서 통신 장애 발생으로 인해서 초기경로가 갱신경로로 변경됨을 사용자에게 알림함으로써, 비가역적 통신 장애 요소를 해소할 수 있다.

Claims (7)

  1. 최종노드;와 2차 중계노드; 및 상기 최종노드와 직접 통신하거나, 상기 최종노드와 통신이 실패하는 경로변경 상황이 발생하면 상기 2차 중계노드를 매개로 상기 최종노드와 통신하는 1차 중계노드;를 포함하고, 상기 최종노드와 상기 2차 중계노드 및 상기 1차 중계노드 각각은 다양한 전기 장치의 작동 상태를 측정하여 측정 데이터 생성하고, 상기 측정 데이터를 포함하는 노드 데이터 프레임을 생성하여 외부로 송신하는 노드 집합;
    상기 1차 중계노드 및 상기 2차 중계노드와 통신하여 상기 노드 데이터 프레임을 수신한 후 외부로 송신하는 액세스 포인트; 및
    상기 액세스 포인트와 통신하여, 상기 노드 데이터 프레임을 수신하는 사용자 단말기;를 포함하고,
    상기 최종노드와 상기 2차 중계노드와 상기 1차 중계노드 및 상기 액세스 포인트는 서로 로라(LoRa) 통신방식으로 통신하는 통신경로 최적화 기능을 구비하고,
    상기 최종노드와 상기 2차 중계노드와 상기 1차 중계노드 및 상기 액세스 포인트는,
    로라 통신방식으로 통신하되, 주파수(frquency)와 대역폭(bandwidth)와 확산인자(spreading factor) 및 부호화율(coding rate)을 포함하는 통신 파라메터중 적어도 어느 하나가 서로 다른 값이 할당된 복수의 채널 중 선택된 어느 하나를 통하여 통신하는 로라 통신유닛;을 포함하는 통신경로 최적화 기능을 구비하고,
    상기 로라 통신유닛은,
    상기 복수의 채널의 우선순위와 할당된 상기 통신 파라메터가 매칭된 채널정보를 저장하는 로라통신 저장부;
    상기 채널정보를 기반으로하여, 상기 복수의 채널을 상기 우선순위에 따라 선택하여 외부와 통신하는 로라통신 변조부; 및
    상기 채널정보 및 상기 우선순위를 사용자로부터 입력받는 로라통신 입력부;를 포함하는 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 사용자 단말기는,
    상기 액세스 포인트와 상기 1차 중계노드 및 상기 최종노드가 순차적으로 배치된 초기경로 및 상기 액세스 포인트와 상기 1차 중계노드와 상기 2차 중계노드 및 상기 최종노드가 순차적으로 배치된 갱신경로를 사용자로부터 입력받아 송신하고,
    상기 액세스 포인트는, 상기 초기경로 및 상기 갱신경로를 상기 1차 중계노드로 송신하고,
    상기 1차 중계노드는,
    상기 초기경로를 기반으로하여 상기 최종노드와 직접 통신하고,
    상기 갱신경로를 기반으로하여 상기 2차 중계노드를 경유하여 상기 최종노드와 통신하는 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 로라통신 변조부는,
    상기 주파수의 점유여부와 외부에서 수신된 신호의 수신강도(receviced signal strength)와, 비트에러율(bit error rate) 및 신호대 잡음비(signal to noise ratio)를 포함하는 수신특성을 분석하여 상기 수신된 신호의 수신상태정보를 생성하는 수신상태 분석부; 및
    상기 수신상태정보를 기반으로 상기 경로변경 상황을 판단하고 상기 수신특성을 개선하기 위해 상기 복수의 채널 중 어느 하나를 선택하는 채널 선택부;를 더 포함하는 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 1차 중계노드는,
    상기 수신상태정보를 상기 액세스 포인트로 송신하고,
    상기 액세스 포인트는 상기 수신상태정보를 상기 사용자 단말기로 송신하고,
    상기 사용자 단말기는 상기 수신상태정보를 상기 사용자에게 알림하는 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템.
  7. 청구항 4에 있어서,
    상기 1차 중계노드는,
    상기 경로변경 상황 발생여부를 포함하는 경로변경정보를 생성하여 상기 액세스 포인트로 송신하고,
    상기 액세스 포인트는 상기 경로변경정보을 상기 사용자 단말기로 송신하고,
    상기 사용자 단말기는 상기 경로변경정보를 상기 사용자에게 알림하는 통신경로 최적화 기능을 구비한 로라통신 기반 원격 제어 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102633560B1 (ko) 2023-10-18 2024-02-05 (주)화신코리아 중계부를 통해 통신 속도가 향상되는 로라 통신 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080042675A (ko) 2006-11-10 2008-05-15 한국전자통신연구원 멀티홉 릴레이 시스템에서의 프레임 구성 방법 및 그시스템
KR101779202B1 (ko) * 2017-04-12 2017-09-18 주식회사 레오테크 로라 기반 원격 검침 시스템
KR20190129599A (ko) * 2018-05-11 2019-11-20 한국전자통신연구원 LoRa 릴레이 및 그것을 이용한 통신 수행 방법
KR102164717B1 (ko) * 2019-11-04 2020-10-13 주식회사 한길이에스티 LoRa 기반 다중 홉 통신 시스템
KR20210066970A (ko) * 2019-11-28 2021-06-08 한국전자통신연구원 엔드 디바이스에 자원을 할당하는 장치 및 이의 동작 방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080042675A (ko) 2006-11-10 2008-05-15 한국전자통신연구원 멀티홉 릴레이 시스템에서의 프레임 구성 방법 및 그시스템
KR101779202B1 (ko) * 2017-04-12 2017-09-18 주식회사 레오테크 로라 기반 원격 검침 시스템
KR20190129599A (ko) * 2018-05-11 2019-11-20 한국전자통신연구원 LoRa 릴레이 및 그것을 이용한 통신 수행 방법
KR102164717B1 (ko) * 2019-11-04 2020-10-13 주식회사 한길이에스티 LoRa 기반 다중 홉 통신 시스템
KR20210066970A (ko) * 2019-11-28 2021-06-08 한국전자통신연구원 엔드 디바이스에 자원을 할당하는 장치 및 이의 동작 방법

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Fatou Williams, Priority-Group based Link Scheduling over Duty-Cycle Constrained LoRa Network, Master's Thesis, Nara Institute of Science and Technology, 2019.09.* *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102633560B1 (ko) 2023-10-18 2024-02-05 (주)화신코리아 중계부를 통해 통신 속도가 향상되는 로라 통신 시스템

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