KR20140064267A - 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템 및 이를 통한 데이터 전송 방법 - Google Patents

가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템 및 이를 통한 데이터 전송 방법 Download PDF

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Abstract

가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템 및 이를 통한 데이터 전송 방법이 개시된다. 개시된 무선 필드 버스 시스템은 마스터 장치; 적어도 하나의 슬레이브 장치; 및 상기 슬레이브 장치를 매개로 하여 상기 마스터 장치로부터 전달되는 데이터에 따라 동작이 제어되는 다수의 종단 디바이스를 포함하되, 상기 슬레이브 장치는 상기 마스터 장치로부터 상기 종단 디바이스의 동작 제어를 위한 데이터를 포함하는 데이터 프레임을 수신하고, 상기 종단 디바이스의 동작 제어를 위한 데이터를 추출하며, 상기 추출된 데이터에 상응하는 가시광 신호를 전송하고, 상기 종단 디바이스는 상기 가시광 신호를 수신하고, 상기 수신된 가시광 신호에 상응하는 데이터를 획득하며, 상기 획득된 데이터에 따라 동작이 제어된다.

Description

가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템 및 이를 통한 데이터 전송 방법{WIRELESS FIELD BUS SYSTEM USING VISION LIGHT COMMUNICATION AND DATA TRANSMISSION METHOD THEREOF}
본 발명은 무선 필드 버스 시스템에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템 및 이를 통한 데이터 통신 방법에 관한 것이다.
필드 버스(Field Bus)는 산업 환경의 다양하고 수많은 종단 디바이스들을 제어하기 위한 기술로서, PLC(Programmable Logic Controller), DCS(Distributed Control System) 등의 제어 기기가 수많은 필드 장비들을 제어하고 필드 장비로부터 데이터를 수집하는 기능을 수행한다. 여기서, PLC, DCS는 마스터(Master)로 호칭되고, 일반적으로 산업용 PC로 구현되고, 필드 장비들은 슬레이브(Slave)로 호칭된다.
슬레이브는 대개 산업 현장에서 많이 사용되는 센서(sensor), 액츄에이터(actuator), 밸브(valve), 모터(motor) 등의 종단 디바이스들과 연결되며, 마스터로부터 수신된 제어명령에 따라 다양한 동작을 수행한다. 도 1에서는 필드 버스의 전체 구조를 개략적으로 도시하고 있다.
종래의 유선 필드 버스 시스템의 경우, 높은 신뢰성 및 실시간성을 제공하나, 초기 구축 및 전선 결손, 하드웨어 부분 훼손 등으로 인한 유지보수 시에 발생하는 비용이 매우 큰 단점이 있다. 또한, 마스터 및 슬레이브를 구성하는 모든 디바이스가 유선 케이블로 연결되어 있기 때문에 공간 상에 제약이 크며 디바이스 컨트롤러의 구성이 복잡하다는 단점 또한 존재하였다.
이러한 유선 필드 버스 환경이 가지는 문제점은 시스템 운용을 어렵게 하는 요소이므로, RF 통신을 필드 버스 시스템에 접목시키고자 하는 다양한 연구가 진행되고 있다. 그러나 RF 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템은 현재 2.4 Ghz 대역의 주파수를 사용하므로, 주파수 간섭 및 다중 경로 신호 등의 영향에서 자유롭지 못한 문제점이 있다.
본 발명은 산업용 필드 버스 시스템에서 가시광 무선 통신 방식을 이용하여 각각의 슬레이브 노드와 이와 연결된 각 디바이스를 제어하는 무선 필드 버스 시스템 및 이를 통한 데이터 통신 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 필드 버스 시스템(Field Bus System)에 있어서, 마스터 장치; 적어도 하나의 슬레이브 장치; 및 상기 슬레이브 장치를 매개로 하여 상기 마스터 장치로부터 전달되는 데이터에 따라 동작이 제어되는 다수의 종단 디바이스를 포함하되, 상기 슬레이브 장치는 상기 마스터 장치로부터 상기 종단 디바이스의 동작 제어를 위한 데이터를 포함하는 데이터 프레임을 수신하고, 상기 종단 디바이스의 동작 제어를 위한 데이터를 추출하며, 상기 추출된 데이터에 상응하는 가시광 신호를 전송하고, 상기 종단 디바이스는 상기 가시광 신호를 수신하고, 상기 수신된 가시광 신호에 상응하는 데이터를 획득하며, 상기 획득된 데이터에 따라 동작이 제어되는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템이 제공된다.
상기 데이터 프레임은 상기 마스터 장치로부터 상기 적어도 하나의 슬레이브 장치로 주기적으로 전송되고, 상기 마스터 장치를 기점으로 상기 적어도 하나의 슬레이브 장치에 단방향으로 순차 전달된 후 다시 상기 마스터 장치로 수신될 수 있다.
상기 데이터 프레임은 상기 적어도 하나의 슬레이브 장치에 각각 전달될 데이터가 기록되는 데이터 필드(Data Field) 및 상기 데이터 필드에 기록될 데이터의 활용 타입을 기록한 타입 필드(Type Field)를 포함하고, 상기 타입 필드는 읽기(Read) 타입, 쓰기(Write) 타입, 읽기 및 쓰기(Read & Write) 타입 중 어느 하나로 분류되어 상기 슬레이브 장치 별로 수행이 필요한 동작이 정의되고, 상기 슬레이브 장치는, 상기 타입 필드에 상기 읽기(Read) 타입이 기록된 경우, 상기 데이터 필드에 기록된 데이터 중 자신과 관련된 데이터를 추출하여 이에 상응하는 가시광 신호를 상기 종단 디바이스로 전송하는 제1 동작을 수행하고, 상기 타입 필드에 상기 쓰기(Write) 타입이 기록된 경우, 상기 슬레이브 장치 내의 메모리 중 상기 마스터 장치가 미리 지정된 메모리 주소에 저장된 데이터를 추출하여 이를 상기 데이터 필드 중 자신과 관련하여 배정된 데이터 기록 영역에 기록하는 제2 동작을 수행하며, 상기 타입 필드에 상기 읽기 및 쓰기(Read & Write) 타입이 기록된 경우, 상기 제1 동작 및 제2 동작을 수행할 수 있다.
상기 데이터 프레임은, 상기 슬레이브 장치 별로의 동작 오류 검출을 위한 디텍션 카운트 필드(Detection Count Field)를 더 포함하고, 상기 디텍션 카운트 필드는, 상기 데이터 프레임이 상기 슬레이브 장치로 정상 수신되는 경우 및 상기 데이터 프레임에 기록된 데이터에 따라 상기 슬레이브 장치가 정상 동작되는 경우 중 적어도 하나에 기초하여 카운팅 값이 증가 기록될 수 있다.
상기 슬레이브 장치는, 상기 마스터 장치로부터 전송된 상기 데이터 프레임으로부터 상기 종단 디바이스의 동작 제어를 위한 데이터를 추출 및 저장하는 슬레이브 모듈; 상기 슬레이브 모듈로부터 상기 종단 디바이스의 동작 제어를 위한 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 가시광 통신을 위한 데이터 신호로 변조하는 가시광 송신 모듈; 및 상기 가시광 송신 모듈에 의해 변조된 데이터 신호에 상응하는 가시광을 방사하는 광원을 포함할 수 있다.
상기 마스터 장치는, 토폴로지(topology) 파악을 통해 상기 무선 필드 버스 시스템 내에 존재하는 각 슬레이브 장치를 검색하고, 상기 검색된 각 슬레이브 장치로 전달할 상기 데이터 프레임을 생성하며, 상기 슬레이브 모듈의 상태를 주기적으로 확인하여 상기 슬레이브 장치에 상기 종단 디바이스 동작 제어를 위한 데이터가 정상적으로 저장되지 않은 경우 상기 토폴로지 파악을 재수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 마스터 장치, 적어도 하나의 슬레이브 장치 및 다수의 종단 디바이스를 포함하는 필드 버스 시스템에서의 데이터 전송 방법으로서, 상기 슬레이브 장치가 상기 마스터 장치로부터 상기 다수의 종단 디바이스 중 자신과 연관된 종단 디바이스의 동작 제어를 위한 데이터를 포함하는 데이터 프레임을 수신하는 단계; 상기 슬레이브 장치가 상기 수신된 데이터 프레임 중 상기 연관된 종단 디바이스의 동작 제어를 위한 데이터로서 자신과 관련된 데이터를 추출 및 저장하는 단계; 및 상기 저장된 데이터에 상응하여 가시광 통신에 이용하기 위한 데이터 신호로 변조하고, 상기 변조된 데이터 신호에 상응하는 가시광 신호를 상기 종단 디바이스로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템에서의 데이터 전송 방법이 제공된다.
본 발명의 실시예에 의하면, 산업용 필드 버스 시스템에서 가시광 무선 통신 방식을 이용하여 각각의 슬레이브 노드와 이와 연결된 각 디바이스를 제어하는 무선 필드 버스 시스템 및 이를 통한 데이터 통신 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 필드 버스 시스템에 가시광 무선 통신 방식을 이용함으로써, 간섭의 영향에서 자유로우며, 다양한 종단 디바이스를 공간 상의 제약 없이 제어할 수 있는 무선 필드 버스 시스템을 구현할 수 있다.
도 1은 필드 버스의 전체 구조를 개략적으로 도시한 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템의 개념도.
도 3은 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템에서, 시스템 제어를 위해 전송되는 데이터 프레임으로서 슈퍼프레임의 구조를 예시한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스의 전체 기능 구조에 관한 블록도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템에서의 데이터 전송 흐름도.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템의 개념도이다.
도 2를 참조하면, 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템은, 마스터 장치(100)와, 적어도 하나의 슬레이브 장치(200, 본 예에서는 총 N개의 슬레이브 장치(200-1, 200-2, … 200-N)를 예시함)와, 각 슬레이브 장치와 연계되는 적어도 하나의 종단 디바이스(300, 본 예에서는 각 슬레이브 장치와 하나씩 연계되는 총 N개의 종단 디바이스(300-1, 300-2, … 300-N)를 예시함)를 포함한다.
마스터 장치(100)는 시스템 컨트롤러(System Controller)라고도 불리며, 예를 들어 범용 PC, 산업용 PC로 구성될 수 있다. 또한, 슬레이브 장치(200) 및 이와 연계되는 종단 디바이스(300) 간에는 가시광 통신을 이용한 무선 방식에 의한 데이터 통신이 이루어진다. 그리고 마스터 장치(100)와 슬레이브 장치(200), 각 슬레이브 장치 간은 유선 케이블 등의 유선 방식은 물론, 다양한 무선 통신 방식(예를 들어, 근거리 무선 통신 방식 등)에 의해서도 데이터 통신이 이루어질 수도 있다. 다만, 도 2에서는 마스터 장치(100)와 슬레이브 장치(200), 각 슬레이브 장치 간에 유선 방식에 의해 데이터 통신이 이루어지는 경우를 가정하고 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 마스터 장치(100)는 각 슬레이브 장치(200)에 포함된 LED(Light Emitting Diode)가 종단 디바이스(300)의 동작을 제어할 수 있는 가시광 신호를 출력할 수 있도록 LED 동작을 제어함으로써, 그 가시광 신호를 수신한 종단 디바이스의 동작을 제어할 수 있다. 이때, LED 동작의 제어는 마스터 장치(100)가 각 슬레이브 장치(200)로 전송하는 슈퍼프레임에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 슈퍼프레임(Super Frame)이란, 마스터 장치(100)가 종단 디바이스(300)의 동작 제어를 목표로, 각 슬레이브 장치(200)에 포함된 LED 동작을 제어하는데 이용될 지령(command) 등을 포함하는 제어 데이터(control data)들이 기록된 데이터 프레임을 지칭하기 위해, 본 발명에서 별도로 명명한 용어이다. 따라서 가시광 통신 방식을 통한 종단 디바이스의 제어를 목표로 하여, 마스터 장치(또는 노드)로부터 슬레이브 장치(또는 노드)로 전송되는 지령 데이터 프레임은 그 용어를 불문하고 본 발명의 슈퍼프레임으로 해석되어야 할 것이다.
그리고 도 2에서는 가시광 통신을 위해서 슬레이브 장치(200) 측에서는 LED가 사용되고, 종단 디바이스(300) 측에서는 PD(Photo Diode)가 사용되는 경우를 예시하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉, 가시광을 방사할 수 있는 장치라면 LED 이외에도 다양한 광원이 이용될 수 있으며, 또한 다양한 광 검출 장치(즉, 수광 장치 또는 소자)가 이용될 수 있다. 또한 가시광 통신을 수행함에 있어서, 제어 가능한 광 제어(가변) 요소로도 광 온/오프 제어는 물론, 광 세기(optical intensity) 제어, 온도 제어를 통한 광 파장 제어 등도 가능할 수 있다.
이하, 상기 도 2에 도시된 개념도에 따른 무선 필드 버스 시스템의 구체적 기능 및 동작 그리고 각 구성요소 별 설명은 도 4 및 도 5를 참조하여 후술하기로 한다. 다만, 도 4 및 도 5를 설명하기에 앞서, 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템에 관한 명확한 이해를 돕기 위해, 도 3을 참조하여 마스터 장치(100)로부터 각 슬레이브 장치(200)로 전송되는 슈퍼프레임에 관하여 설명하기로 한다.
도 3은 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템에서, 시스템 제어를 위해 전송되는 데이터 프레임으로서 슈퍼프레임의 구조를 예시한 도면이다. 즉, 본 발명의 실시예에 따라 마스터 장치(100)로부터 각 슬레이브 장치(200)로 전송되어, 슬레이브 장치(200)에 포함된 LED(230)를 제어하기 위한 슈퍼프레임은 도 3에 예시된 바와 같은 데이터 프레임 구조를 가질 수 있다.
도 3을 참조하면, 슈퍼프레임은 목적지 주소(Destination Address) 필드, 출발지 주소(Source Address) 필드, 타입(Type) 필드, 데이터 필드, 슈퍼프레임 전체의 오류 체크를 위한 오류 체크 필드(FCS 필드)를 포함한다. 다만 반드시 이에 제한되지 않으며, 이 보다 더 많은 속성 필드를 포함할 수도 있으며, 데이터 필드 내에 포함되어 각 슬레이브 장치 별로 전송될 “Data” 이외의 요소들은 일부 생략되거나 또는 다양하게 변형될 수 있음은 물론이다.
이러한 슈퍼프레임은 마스터 장치(100)로부터 전송되어 최초의 슬레이브 장치(도 2의 경우를 가정하면 도면부호 200-1)에서 수신되며, 이는 이후 최후의 슬레이브 장치(도 2에서는 도면부호 200-N)까지 단방향으로 순차적으로 전달된 후 최종적으로 마스터 장치(100)로 다시 전달될 수 있다. 이러한 슈퍼프레임은 마스터 장치(100)로부터 주기적으로 전송될 수 있다. 다만, 양방향 전송 방식으로 구현될 수도 있음은 물론이다.
만일 위와 같이 단방향 순환식 전달 케이스를 가정할 때, 출발지 주소 필드 및 목적지 주소 필드 모두 마스터 장치(100)이 주소가 기록될 수 있다. 그리고 상기 슈퍼프레임이 전달될 각각의 슬레이브 장치(200)의 주소는 데이터 필드 내의 헤더(Header)에 기록될 수 있다. 따라서 헤더 필드에는 슬레이브 장치의 개수 만큼의 주소가 기록될 수 있다.
도 3을 참조할 때, 데이터 필드는 헤더(Header)와 각 슬레이브 장치의 수만큼의 데이터그램(Datagram)으로 구성되고 있으며, 각 데이터그램(Datagram) 필드는 각 슬레이브 장치(200)가 수신해야 할 데이터 또는 각 슬레이브 장치(200)로부터 수신 받아야 할 데이터가 포함되는 데이터를 포함한다. 여기서, 각 슬레이브 장치(200)가 수신해야 할 데이터는 각 슬레이브 장치의 LED 동작 제어에 관한 데이터일 수 있고, 각 슬레이브 장치(200)로부터 수신 받아야 할 데이터로는 종단 디바이스(300)로부터 수신된 응답 또는 종단 디바이스(300)의 상태에 관한 데이터일 수 있다.
또한, 각 데이터그램(Datagram) 필드는 각 슬레이브 장치(200)가 해당 데이터를 정확히 수신하였는지에 관한 노드 오류 체크 기능 필드인 디텍션 카운트(Detection Count) 필드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각 슬레이브 장치(200)가 슈퍼프레임을 제대로 수신하였다면(경우에 따라서는 수신된 슈퍼프레임 내의 해당 데이터에 따라 정상적인 동작을 수행하였는지 여부로 판단할 수도 있음), 디텍션 카운트 필드 내의 카운팅 값을 그에 맞게 변경시킬 수 있다. 일 예로, 슈퍼프레임의 타입 필드가 읽기(Read) 또는 쓰기(Write)인 경우에는 카운팅 값을 +1시킬 수 있고, 읽기 및 쓰기(Read & Write)인 경우에는 카운팅 값을 +2 시킬 수 있을 것이다. 물론 이외에도 다양한 방법이 이용될 수 있다. 따라서 이러한 디텍션 카운트 필드에 의하면 각 슬레이브 장치의 정상 동작 여부를 확인할 수 있다.
그리고 타입 필드에는 각 슬레이브 장치(200) 별로의 데이터 타입이 기록될 수 있다. 따라서 타입 필드에는 슬레이브 장치의 개수 만큼의 타입 정보가 기록될 수 있다. 이때, 데이터 타입은 읽기 타입(Read Type), 쓰기 타입(Write Type), 읽기 및 쓰기 타입(Read & Write Type)으로 분류될 수 있다.
읽기 타입의 경우, 슬레이브 장치(200)는 “Data” 에 기록된 정보를 추출한 후 가시광 신호 형태로 종단 디바이스(300)에 전송한다.
쓰기 타입의 경우, 종단 디바이스(300)로부터 수신된 특정 데이터를 “Data”에 기록한다. 일 예로, 종단 디바이스(300)로부터 수신한 특정 데이터는 슬레이브 장치(200)의 메모리에 저장되어 있다고 가정하면, 상기 “Data”에는 슬레이브 장치(200)의 메모리에서 마스터 장치(100)가 원하는 데이터가 저장되어 있는 메모리 주소(memory address)가 최초에 기록될 수 있다. 따라서 슬레이브 장치(200)는 마스터 장치(100)로부터 전달된 메모리 주소에 기록된 데이터를 추출한 후, 그 추출된 데이터를 상기 “Data”에 기록할 수 있다. 이와 같은 방식으로 기록이 완료된 슈퍼프레임은 다음 슬레이브 장치로 전달되며, 최종적으로는 마스터 장치(100)로 전달된다.
읽기 및 쓰기 타입의 경우, “Data”에는 ⅰ) 종단 디바이스(300)로 전송할 지령과 관련된 데이터와, ⅱ) 슬레이브 장치(200)의 메모리로부터 읽어들일 데이터에 관한 메모리 주소가 기록될 수 있다. 따라서, 슬레이브 장치(300)는, 읽기 동작과 관련하여서는 “Data” 에 기록된 정보를 추출한 후 가시광 신호 형태로 종단 디바이스(300)에 전송하고, 쓰기 동작과 관련하여서는 해당 메모리 주소에서 데이터를 독출하여 “Data”에 기록한 후 다음 슬레이브 장치로 전달하게 된다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스의 전체 기능 구조에 관한 블록도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템에서의 데이터 전송 흐름도이다. 여기서, 이하 설명할 도 4 및 도 5는 마스터 장치와, 이와 연동되어 동작 제어되는 임의의 하나의 슬레이브 장치 및 종단 디바이스의 경우를 가정하여 도시한 것이다.
이하, 도 5의 데이터 전송 흐름도를 중심으로 도 4의 블록도를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 무선 필드 버스 시스템을 설명한다.
마스터 장치(100)는 토폴로지(topology) 파악을 통해서 시스템 내에 존재하는 각 슬레이브 장치(200)를 검색한다[도 5의 S110]. 그리고 마스터 장치(100)는 가시광 통신을 위해 각 슬레이브 장치(200)에 포함된 LED(230) 동작을 제어하기 위한 지령에 관한 제어 데이터(Control Data)가 포함된 슈퍼프레임을 생성하고, 슬레이브 장치(200)로 전송한다.
이에 따라, 슬레이브 장치(200) 내의 슬레이브 모듈(210)은 슈퍼프레임 내에 자신의 노드(node)에 관한 데이터가 포함된 데이터그램을 확인하고[도 5의 S120], 해당 데이터그램에 포함된 데이터를 메모리에 저장한다[도 5의 S125]. 이와 같은 저장이 완료되면 슈퍼프레임을 다음 노드의 슬레이브 장치로 전달한다[도 5의 S127].
그리고 슬레이브 모듈(210)은 메모리에 저장된 데이터를, 자신과 가시광 송신 모듈(220) 사이에 설정된 In/Out 경로에 따라 가시광 송신 모듈(220)로 전송한다[도 5의 S130]. 이때, 슬레이브 모듈(210)은 해당 데이터 신호를 가시광 송신 모듈(220)로 전송한 이후, 해당 전송이 성공하였는지를 검사를 함으로써, 가시광 송신 모듈(220)이 해당 데이터 신호를 수신하지 못한 경우에는 그 데이터 전송이 다시 이루어지도록 한다[도 5의 S140].
또한 이 과정에서, 해당 데이터 신호에 관한 가시광 송신 모듈(220)로부터의 응답이 특정 임계치 이내에 없다면 가시광 송신 모듈(220)의 오류로 간주하고, 이에 관한 상태 정보를 주기적으로 수신되는 슈퍼프레임 내의 자신의 데이터그램에 기록하여 이를 마스터 장치(100)로 전송할 수 있다[도 5의 S145, S152, S154, S156].
정상 응답 상태에서, 가시광 송신 모듈(220)은 수신한 데이터를 가시광 통신을 위한 신호로 변조하며[도 5의 S150], LED(230)는 변조된 신호에 따라 광 신호를 송신한다[도 5의 S160].
이와 같이 송신된 광 신호는, 종단 디바이스(300)의 PD(310)에 의해 수신된다[도 5의 S170]. 가시광 수신 모듈(320)은 PD(310)로부터 전달된 데이터 신호를 증폭하고, 증폭된 신호를 복조화하여 원래의 데이터를 추출한다[도 5의 S180, S185]. 이때, 추출된 원래의 데이터는 컨트롤 장비(330)에 전송되어 기능 동작을 제어하게 된다[도 5의 S190, S195].
이상에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다.
100 : 마스터 장치
200 : 슬레이브 장치
300 : 종단 디바이스
210 : 슬레이브 모듈
220 : 가시광 송신 모듈
230 : LED(Light Emitting Diode)
310 : PD(Photo Diode)
320 : 가시광 수신 모듈
330 : 컨트롤 장비

Claims (9)

  1. 필드 버스 시스템(Field Bus System)에 있어서,
    마스터 장치;
    적어도 하나의 슬레이브 장치; 및
    상기 슬레이브 장치를 매개로 하여 상기 마스터 장치로부터 전달되는 데이터에 따라 동작이 제어되는 다수의 종단 디바이스를 포함하되,
    상기 슬레이브 장치는 상기 마스터 장치로부터 상기 종단 디바이스의 동작 제어를 위한 데이터를 포함하는 데이터 프레임을 수신하고, 상기 종단 디바이스의 동작 제어를 위한 데이터를 추출하며, 상기 추출된 데이터에 상응하는 가시광 신호를 전송하고,
    상기 종단 디바이스는 상기 가시광 신호를 수신하고, 상기 수신된 가시광 신호에 상응하는 데이터를 획득하며, 상기 획득된 데이터에 따라 동작이 제어되는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 프레임은
    상기 마스터 장치로부터 상기 적어도 하나의 슬레이브 장치로 주기적으로 전송되고, 상기 마스터 장치를 기점으로 상기 적어도 하나의 슬레이브 장치에 단방향으로 순차 전달된 후 다시 상기 마스터 장치로 수신되는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 프레임은 상기 적어도 하나의 슬레이브 장치에 각각 전달될 데이터가 기록되는 데이터 필드(Data Field) 및 상기 데이터 필드에 기록될 데이터의 활용 타입을 기록한 타입 필드(Type Field)를 포함하고,
    상기 타입 필드는 읽기(Read) 타입, 쓰기(Write) 타입, 읽기 및 쓰기(Read & Write) 타입 중 어느 하나로 분류되어 상기 슬레이브 장치 별로 수행이 필요한 동작이 정의되고,
    상기 슬레이브 장치는,
    상기 타입 필드에 상기 읽기(Read) 타입이 기록된 경우, 상기 데이터 필드에 기록된 데이터 중 자신과 관련된 데이터를 추출하여 이에 상응하는 가시광 신호를 상기 종단 디바이스로 전송하는 제1 동작을 수행하고,
    상기 타입 필드에 상기 쓰기(Write) 타입이 기록된 경우, 상기 슬레이브 장치 내의 메모리 중 상기 마스터 장치가 미리 지정된 메모리 주소에 저장된 데이터를 추출하여 이를 상기 데이터 필드 중 자신과 관련하여 배정된 데이터 기록 영역에 기록하는 제2 동작을 수행하며,
    상기 타입 필드에 상기 읽기 및 쓰기(Read & Write) 타입이 기록된 경우, 상기 제1 동작 및 제2 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 데이터 프레임은, 상기 슬레이브 장치 별로의 동작 오류 검출을 위한 디텍션 카운트 필드(Detection Count Field)를 더 포함하고,
    상기 디텍션 카운트 필드는, 상기 데이터 프레임이 상기 슬레이브 장치로 정상 수신되는 경우 및 상기 데이터 프레임에 기록된 데이터에 따라 상기 슬레이브 장치가 정상 동작되는 경우 중 적어도 하나에 기초하여 카운팅 값이 증가 기록되는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 슬레이브 장치는,
    상기 마스터 장치로부터 전송된 상기 데이터 프레임으로부터 상기 종단 디바이스의 동작 제어를 위한 데이터를 추출 및 저장하는 슬레이브 모듈;
    상기 슬레이브 모듈로부터 상기 종단 디바이스의 동작 제어를 위한 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 가시광 통신을 위한 데이터 신호로 변조하는 가시광 송신 모듈; 및
    상기 가시광 송신 모듈에 의해 변조된 데이터 신호에 상응하는 가시광을 방사하는 광원을 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 마스터 장치는, 토폴로지(topology) 파악을 통해 상기 무선 필드 버스 시스템 내에 존재하는 각 슬레이브 장치를 검색하고, 상기 검색된 각 슬레이브 장치로 전달할 상기 데이터 프레임을 생성하며, 상기 슬레이브 모듈의 상태를 주기적으로 확인하여 상기 슬레이브 장치에 상기 종단 디바이스 동작 제어를 위한 데이터가 정상적으로 저장되지 않은 경우 상기 토폴로지 파악을 재수행하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템.
  7. 마스터 장치, 적어도 하나의 슬레이브 장치 및 다수의 종단 디바이스를 포함하는 필드 버스 시스템에서의 데이터 전송 방법으로서
    상기 슬레이브 장치가 상기 마스터 장치로부터 상기 다수의 종단 디바이스 중 자신과 연관된 종단 디바이스의 동작 제어를 위한 데이터를 포함하는 데이터 프레임을 수신하는 단계;
    상기 슬레이브 장치가 상기 수신된 데이터 프레임 중 상기 연관된 종단 디바이스의 동작 제어를 위한 데이터로서 자신과 관련된 데이터를 추출 및 저장하는 단계; 및
    상기 저장된 데이터에 상응하여 가시광 통신에 이용하기 위한 데이터 신호로 변조하고, 상기 변조된 데이터 신호에 상응하는 가시광 신호를 상기 종단 디바이스로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템에서의 데이터 전송 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 데이터 프레임은 상기 적어도 하나의 슬레이브 장치에 각각 전달될 데이터가 기록되는 데이터 필드(Data Field) 및 상기 데이터 필드에 기록될 데이터의 활용 타입을 기록한 타입 필드(Type Field)를 포함하고, 상기 타입 필드는 읽기(Read) 타입, 쓰기(Write) 타입, 읽기 및 쓰기(Read & Write) 타입 중 어느 하나로 분류되어 상기 슬레이브 장치 별로 수행이 필요한 동작이 정의되고,
    상기 슬레이브 장치는,
    상기 타입 필드에 상기 읽기(Read) 타입이 기록된 경우, 상기 데이터 필드에 기록된 데이터 중 자신과 관련된 데이터를 추출하여 이에 상응하는 가시광 신호를 상기 종단 디바이스로 전송하는 제1 동작을 수행하고,
    상기 타입 필드에 상기 쓰기(Write) 타입이 기록된 경우, 상기 슬레이브 장치 내의 메모리 중 상기 마스터 장치가 미리 지정된 메모리 주소에 저장된 데이터를 추출하여 이를 상기 데이터 필드 중 자신과 관련하여 배정된 데이터 기록 영역에 기록하는 제2 동작을 수행하며,
    상기 타입 필드에 상기 읽기 및 쓰기(Read & Write) 타입이 기록된 경우, 상기 제1 동작 및 제2 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템에서의 데이터 전송 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 마스터 장치가 토폴로지(topology) 파악을 통해 상기 필드 버스 시스템 내에 존재하는 각 슬레이브 장치를 검색하는 단계;
    상기 마스터 장치가 상기 데이터 프레임을 생성하여 상기 검색된 각 슬레이브 장치 중 어느 하나의 슬레이브 장치로 전송하는 단계를 더 포함하되,
    상기 데이터 프레임은 상기 마스터 장치으로부터 상기 어느 하나의 슬레이브 장치로 전송된 후, 상기 검색된 슬레이브 장치들 각각으로 단방향을 가지면서 순차 전달되어 다시 상기 마스터 장치로 수신되는 것을 특징으로 하는 가시광 통신을 이용한 무선 필드 버스 시스템에서의 데이터 전송 방법.
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