본 논문에서는 두 개의 시스템을 제안한다. 하나는 홈 네트워크 환경에서 각종 디지털 정보가전들을 효율적으로 연결/제어할 수 있는 홈 게이트웨이이다. 다른 하나는 흠 게이트웨이의 물리적인 한계를 극복하기 위한 관리 서버이다. 홈 게이트웨이는 이더넷/ADSL과 같은 TCP/IP 네트워킹 기능을 지원하며, HomePNA, IEEE1394, PLC와 같은 홈 네트워크 기능, PSTN/SLT, VoIP, 비디오 통신과 같은 통신기능을 구현하였으며, 향후 디지털 홈 환경에서의 핵심 네트워크 장비가 될 것이다. 관리 서버는 한 지역 내에 설치된 흠 게이트웨이와 이와 연동된 각 가정 내의 다양한 디지털 정보가전 및 HA(Home Automation) 기기들을 통합 관리/제어하는 특정 서버이다.
본 논문에서는 두 개의 시스템을 제안한다. 하나는 홈 네트워크 환경에서 각종 디지털 정보가전들을 효율적으로 연결/제어할 수 있는 홈 게이트웨이이다. 다른 하나는 흠 게이트웨이의 물리적인 한계를 극복하기 위한 관리 서버이다. 홈 게이트웨이는 이더넷/ADSL과 같은 TCP/IP 네트워킹 기능을 지원하며, HomePNA, IEEE1394, PLC와 같은 홈 네트워크 기능, PSTN/SLT, VoIP, 비디오 통신과 같은 통신기능을 구현하였으며, 향후 디지털 홈 환경에서의 핵심 네트워크 장비가 될 것이다. 관리 서버는 한 지역 내에 설치된 흠 게이트웨이와 이와 연동된 각 가정 내의 다양한 디지털 정보가전 및 HA(Home Automation) 기기들을 통합 관리/제어하는 특정 서버이다.
This paper proposes two systems. One is a Home Gateway(HG) which efficiently connects and controls digital appliances in the home network environments. The other is a Management Server(MS) that overcomes the physical limitation of the HG. The HG supports networking modules(TCP/IP for Ethernet, ADSL)...
This paper proposes two systems. One is a Home Gateway(HG) which efficiently connects and controls digital appliances in the home network environments. The other is a Management Server(MS) that overcomes the physical limitation of the HG. The HG supports networking modules(TCP/IP for Ethernet, ADSL), home networking functions(HomePNA, IEEE1394 PLC) and telecommunication system(PSTN/SLT, VoIP, Video Communication). The HG is expected to be a core device for the integrated digital home environments. The MS is a dedicated server which manages and controls individual HG, home appliances and HA devices implemented at an area.
This paper proposes two systems. One is a Home Gateway(HG) which efficiently connects and controls digital appliances in the home network environments. The other is a Management Server(MS) that overcomes the physical limitation of the HG. The HG supports networking modules(TCP/IP for Ethernet, ADSL), home networking functions(HomePNA, IEEE1394 PLC) and telecommunication system(PSTN/SLT, VoIP, Video Communication). The HG is expected to be a core device for the integrated digital home environments. The MS is a dedicated server which manages and controls individual HG, home appliances and HA devices implemented at an area.
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문제 정의
본 논문에서는 액세스 네트워크와 홈 네트워크를 서로 연 결하고, 홈 네트워크 환경에서 각종 디지털 정보가전들을 효율적으로 연결/제어할 수 있는 홈 게이트웨이와 이것의 물리적인 한계를 극복하기 위한 관리 서버를 제안한다.
제안 방법
한다. 2 포트의 비디오 포트를 지원하며 비디오 코덱의 압축과 해제 에 대한 부하를 줄이기 위해서 VCPex칩을 통해 처리된 데 이터만을 CPU에서 처리하도록 설계되었다. 또한 HomePNA2.
또한 IP 네트워크상에서 동작하기 위 해 리눅스 커널에서 제공하는 TCP/IP 기능을 구현하여, TCP/ UDP/ NAT/ DHCP/ PPP/ PPPoE/ NMS/ TFPT 와 같은 주요 네트워크 서비스가 가능하다. L2TP 기반의 VPN 기능을 구현하였고, 커널 내에 HTTP 서버를 구현하여 설치 자/운영자/사용자 중심의 기능들이 모두 웹기반에서 가능하 도록 구현하였다. 홈 네트워킹 기능의 경우, 홈 게이트웨이 에 장착된 PLC 모뎀에서 동작하는 네이티브 어플리케이션 을 구현하여 일부 디지털 가전과의 통신/제어가 가능하며, HomePNA, IEEE 1394 기능도 구현하였다.
(그림 1) 홈 게이트웨이 시스템의 개요
개발환경으로는 리눅스 커널 2.4.22[6]와 자바 가상 머신, 퍼스널 자바 3.1, OSGi(Open Service Gateway Initiative) 2 플랫폼[7] 등의 소프트웨어 환경과 VoIP 통신을 위한 게이 트키퍼, 각 가정마다 내재하는 홈 게이트웨이군의 관리를 위한 관리 서버 등의 하드웨어 환경을 구축하였으며, 그 상 위에 디지털 정보가전 소프트웨어를 탑재하여 기능을 구현 하였다
.
전화/통신 기능 의 경우, 별도로 구성된 PSTN 하드웨어 모듈에 국선전화/ 세대간 화상전화/인터넷 통화/내선 통화/발신자 정보 등의 기능을 소프트웨어 레벨에서 구현하였다. 또한 홈 게이트웨 이의 관리성을 높이기 위해 원격 소프트웨어 다운로드 기능 을 구현하였다.
본 논문에서 제안하는 관리 서버는 (그림 4)와 같이 홈 게이트웨이, 게이트키퍼, VOD 서버 등 각종 서버를 대규모 아파트 단지 혹은 주택단지에 공동으로 설치, 운용하는 구 조를 제공한다. 관리 서버는 한 지역 내에 설치된 홈 게이 트웨이와 이와 연동된 각 가정 내의 다양한 정보가전 및 HA 기기들을 통합 관리/제어하며 외부 네트워크(Internet, Wireless)의 유/무선기기를 통해서 감시, 관리, 제어할 수 있 도록 해주는 역할을 한다.
본 논문에서 제안한 홈 게이트웨이 플랫폼은 홈 네트워크 환경에서 혼성 네트워킹 기능을 하나로 통합하는 핵심 디바 이스이다. 즉, 댁내의 원하는 장소에서 장치 간에는 고속의 데이터 전송능력을 가지고 댁내의 통신 기기 및 가전제품을 네트워킹 하는 공통 접속규격을 제공한다.
본 연구에서 제안하는 홈 게이트웨이는 (그림 1)과 같은 네트워크상에서의 물리적 위치를 점유하며, 가정 내의 PSTN/SLT와 같은 유선전화, 각종 디지털 정보가전들을 통 신/제어하는 PLC, IEEE1394, HomePNA, Ethernet 등과 같 은 네트워크들을 융합한다.
0, IEEE 1394를 지원하고 음성압축 및 해제 역 시 CPU의 부하를 줄이기 위해서 DSPG를 사용하여 압축 및 해제한 데이터를 CPU가 처리하도록 하는 구조로 설계되 었다. 인증 등과 같은 보안 어플리케이션을 위해 전용 IPSec 칩을 사용하여 암호화 속도를 향상시켰다.
대상 데이터
제안된 홈 게이트웨이의 시스템 구현결과는 (그림 7)과 같다. 본 시스템의 경우, 4개의 이더넷 포트와 2개의 IEEE 1394 포트, 2개의 USB 포트, 3개의 SLT 포트, 그리고 1개 의 HomePNA 포트를 통합하여 구현되었다. 또한 PLC 모뎀 을 통해 냉장고, 세탁기, 조명 등과 같은 디지털 정보가전 제품들과 데이터를 교환하고 이를 제어한다.
성능/효과
또한 액세스망으 로부터 분리되어 독립적으로 동작하며, 댁내에서 서로 다른 망 토폴로지가 가능하다. 결과적으로, 통신 사업자 별로 설 치하던 각종의 댁내 배선 시스템을 일원화하여 시설함으로 써 기반 시설에 대한 중복 투자를 방지하고 가입자 액세스 계의 기술 패러다임인 방송과 통신의 결합, 멀티미디어 서 비스의 제공, 유선과 무선의 결합에 유연하게 대처할 수 있 는 구조를 제공한다. 또한 관리 서버를 통해 가정 내에 보 다 확장된 서비스와 함께 홈 게이트웨이, 디지털 정보가전 및 HA 기기들을 관리할 수 있는 통로를 제공한다.
첫째, 관리 서버를 통하여 가정 내에 보다 확장 된 서비스와 함께 홈 게이트웨이, 정보가전 및 HA 기기들 을 관리할 수 있는 통로를 제공한다. 둘째, 홈 게이트웨이 혹은 각종 기기들의 소프트웨어를 업그레이드할 수 있고, 기기들의 상태를 수시로 점검하여 수정하거나 재설정할 수 있다. 셋째, 사설 IP 상에서도 홈 게이트웨이 및 정보가전 기기들을 외부에서 접근하여 액세스할 수 있다.
제안된 홈 게이트웨이에서 운영체제로 사용되는 리눅스의 경우 오픈 소스로 커널의 소스를 모두 공개함으로서 개발 시에 커널 레벨의 기능추가나 수정이 가능하다는 특징을 가 지고 있다. 시스템에서 필요한 장치 드라이버는 리눅스에서 요구하는 표준 장치 드라이버 인터페이스에 호환되도록 개 발되었다.
(그림 4)에 나타낸 관리 서버의 배치는 다음과 같은 특징 을 가진다. 첫째, 관리 서버를 통하여 가정 내에 보다 확장 된 서비스와 함께 홈 게이트웨이, 정보가전 및 HA 기기들 을 관리할 수 있는 통로를 제공한다. 둘째, 홈 게이트웨이 혹은 각종 기기들의 소프트웨어를 업그레이드할 수 있고, 기기들의 상태를 수시로 점검하여 수정하거나 재설정할 수 있다.
후속연구
셋째, 사설 IP 상에서도 홈 게이트웨이 및 정보가전 기기들을 외부에서 접근하여 액세스할 수 있다. 마지막으로 각종 서버를 가정에 둘 필요 없이 하나의 단지, 혹은 논리 적으로 구분되어지는 하나의 서브 네트워크에 배치함으로써 향후 관리 및 유지보수가 간편해진다.
향후, 표준화 작업이 진행 중인 디지털 정보가전 제품의 홈 네트워크 기능의 향상에 따라 본 연구와 관련되어 디지 털 정보가전의 통신 프로토콜과 같은 응용 소프트웨어의 연 동방안 등이 연구될 것이다.
참고문헌 (8)
T. Saito, I. Tomoda, Y. takabatake, J. Ami, K. teramot, 'Home Gateway Architecture and Its Implementation', IEEE Trans on Consumer Electronics. 46, 1161-1165, Nov., 2000
K. Hofrichter, 'The residential gateway as service platform', Consumer Electronics, International Conference on, pp.304-305, June, 2001
J.k Park, I.S Ran, J.H Kwon, J. Hwang, H.B kim, S.T Ahn, W. Chang, 'Development of a Residential Gateway and a Service Server for Home Automation', Lecture Notes in Computer Science 2402, Springer-Verlag Berlin Heidelberg, pp.137-149, Aug., 2002
Linux Kernel Archive : http://www.kemel.org/pub/linux/kernel/v2.4
Open Service Gateway Initiative : http://www.osgi.org/resources/spec_overview.asp
Echelon Co. : Introduction to the LonWorks System, Echelon Co. general manual part No. 078-0183-01A
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