커넥티드 하우스는 새로운 통신서비스와 M2M, NFC, 스마트 홈, 스마트 그리드 등 기존 IT 시스템을 융합한 새로운 형태의 IT 융합 서비스로서, 언제 어디서나 어떠한 디바이스에도 연결되는 미래형 커넥티드 라이프 서비스이다. 본 논문에서는 미래형 커넥티드 라이프 서비스를 제공하는 사물인터넷용 커넥티드 오피스 솔루션인 지능형 게이트웨이를 설계하여 각종 센서와 지그비/Z-Wave/NFC 및 단말장치를 연동하며 제어할 수 있게 하였다. 또한 본 게이트웨이에 연동되는 IP/SIP/IMS 카메라, 비디오 도어폰을 개발하여 음성품질, 지터, 프레임 스피드 항목에서 국내통신사업자의 품질 기준을 만족하였다.
커넥티드 하우스는 새로운 통신서비스와 M2M, NFC, 스마트 홈, 스마트 그리드 등 기존 IT 시스템을 융합한 새로운 형태의 IT 융합 서비스로서, 언제 어디서나 어떠한 디바이스에도 연결되는 미래형 커넥티드 라이프 서비스이다. 본 논문에서는 미래형 커넥티드 라이프 서비스를 제공하는 사물인터넷용 커넥티드 오피스 솔루션인 지능형 게이트웨이를 설계하여 각종 센서와 지그비/Z-Wave/NFC 및 단말장치를 연동하며 제어할 수 있게 하였다. 또한 본 게이트웨이에 연동되는 IP/SIP/IMS 카메라, 비디오 도어폰을 개발하여 음성품질, 지터, 프레임 스피드 항목에서 국내통신사업자의 품질 기준을 만족하였다.
The Connected House is a new type of IT convergence service that combines new communication services with existing IT systems such as M2M, NFC, smart home, and smart grid. It is a future connected life service that connects to any device anytime, anywhere. In this paper, we designed an intelligent g...
The Connected House is a new type of IT convergence service that combines new communication services with existing IT systems such as M2M, NFC, smart home, and smart grid. It is a future connected life service that connects to any device anytime, anywhere. In this paper, we designed an intelligent gateway, a connected office solution for the Internet of things, which provides a connected life service for the future, and can control various sensors, ZigBee/Z-Wave/NFC and terminal devices. In addition, IP/SIP/IMS cameras and video door phones that are linked to the gateway have been developed to satisfy the quality standards of domestic communication service providers in terms of voice quality, jitter, and frame rate.
The Connected House is a new type of IT convergence service that combines new communication services with existing IT systems such as M2M, NFC, smart home, and smart grid. It is a future connected life service that connects to any device anytime, anywhere. In this paper, we designed an intelligent gateway, a connected office solution for the Internet of things, which provides a connected life service for the future, and can control various sensors, ZigBee/Z-Wave/NFC and terminal devices. In addition, IP/SIP/IMS cameras and video door phones that are linked to the gateway have been developed to satisfy the quality standards of domestic communication service providers in terms of voice quality, jitter, and frame rate.
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문제 정의
그러므로 본 논문에서는 소기업/소상공인의 사업장내 보안관리, 에너지관리, 모니터링에 적용 할 수 있는 소용량 커넥티드 오피스 서비스 솔루션을 구현하기 위해 IP/SIP/IMS 카메라, 비디오도어폰을 개발했고, 다양한 IP 기반의 센서등 디바이스를 연결하고 제어할 수 있는 지능형 게이트웨이를 설계하였다. 본 솔루션과 기업의 구내 네트워크 및 인터넷전화서비스를 이용하여 IP 인터폰, 카메라, 스마트폰, 스마트패드 등 다양한 스마트 미디어와 PSTN 단말기, 인터콤 등과 같은 기존 아날로그 기업통신 인프라와 연결할 수 있다[4].
따라서 본 논문에서는 IoT 관련 기술이 비약적으로 발전하면서 관련 표준 및 이를 수용하는 센서 및 엑추에이터들이 지속적으로 업데이트 되는 상태에서는 게이트 웨이 기본 기능 외에 향후 업데이트되는 IoT 관련기기를 유연하게 수용 할 수 있도록 스마트 게이트웨이를 설계하였다[9,11,14].
본 논문에서 설계한 커넥티드 오피스 솔루션의 최종 개발 목표는 [Fig. 2]와 같이 IP 기반의 사용자 선택을 기반으로 하는 유무선 연동과 제어를 수행하는 솔루션을 개발하는 것이다. 위에서 언급한바와 같이 기존의 전화기는 물론 오피스 환경에서의 다양한 디바이스를 유/무선으로 연결하며, 향후 요구되는 온도, 이미지, 동작, 습도 등 환경인지 센서를 바탕으로 내부는 물론 외부에서도 쉽게 접근하고 관리/통제할 수 있는 전체적인 제품과 제어 시스템을 제공할 수 있다.
본 스마트 게이트웨이 성능 개발 목표는 [table 1]에서 제시한 주요 성능 지표를 만족하도록 설계 하였다.
이러한 소용량 커넥티드 오피스 솔루션의 개념을 완성하기 위하여 IP/SIP/IMS 카메라, 비디오도어폰과 지능형 게이트웨이의 구현이 필요하다[5]. 추후 사물 인터넷의 기본 플랫폼으로 확장 가능한 기술개발을 목표로 한다.
제안 방법
설계한 지능형 게이트웨이의 블록다이어그램은 중앙 처리 장치로 ARM 계열의 C1000 프로세서를 이용하며 이더넷 WAN칩을 사용하였다. 4포트 용 FXO/FXS 모듈 을 설계에 반영하여 일반 유선전화기를 인터넷 전화로 사용 할 수 있게 하였다. IP공유기 등 기본적인 기능은 온보드화 하고, 유무선 센서 및 엑추에이터들은 옵션으로 선택하여 설치 할 수 있는 구조로 설계하였다.
IP/SIP/IMS 카메라의 기능 고도화 개발 내용은 보안 시스템 및 커넥티드 오피스 서비스 카메라의 렌즈, 이미지 프로세스, 무선통신보드 등 기존 제품의 모듈을 이용하였으며, SIP/IMS 통신을 위한 통신처리 및 외부센서 연동을 위한 인터페이스 등을 제공하는 메인보드를 새로 개발하였다. 향후 이 SIP/IMS보드를 다양한 형태의 카메라에 이용 할 수 있도록 키보드 및 디스플레이 인터페이스도 메인보드에 추가하였다.
4포트 용 FXO/FXS 모듈 을 설계에 반영하여 일반 유선전화기를 인터넷 전화로 사용 할 수 있게 하였다. IP공유기 등 기본적인 기능은 온보드화 하고, 유무선 센서 및 엑추에이터들은 옵션으로 선택하여 설치 할 수 있는 구조로 설계하였다. 스마트 게이트웨이 설정 시나리오에서 센서 설정은 연결되 는 모든 센서를 시스템이 구분할 수 있도록 시스템 DB에 등록이 되며, IP카메라의 PTZ 제어를 위한 초기 값을 설정한다.
6]은 SIP 기반 스마트 게이트웨이의 음성을 시험하기 위한 구 성도이다. [Fig. 6]에서 보는 바와 같이 스마트 게이트웨이의 음질의 성능을 시험하기 위하여 VTQ(AP3300)에 인터넷 폰과 비디오 도어폰의 연결하여 다중 처리할 수 있는 MPU(multiple process unite)사용하여 다음 그림과 같이 구성하였다. 인터넷 전화와 비디오 도어폰으로 전달되는 음성은 스마트 게이트웨이를 통과하는 순간 음성의 품질이 VQT에서 측정되는 것이다.
시스템에 사용한 중앙처리 장치로는 DM365 칩을 사용하였고 200만 화소영상 화질과 HD급 30fps을 얻을 수 있고 카메라의 시야각은 170도 이상 광 시야각을 얻을 수 있도록 CMOS 카메라 모듈을 사용하여 설계하였다. 그리고 얻은 영상의 인코딩과 디코딩을 위하여 H.264, MPEG4 코덱을 사용하였고 4포트의 유/무선 센서를 연동할 수 있도록 설계하여 향후 특정기능의 센서를 설치했을 때 도어폰의 센서의 기능에 따라 확장 가능하도록 하였다 [6,7,8]. 도어폰의 서비스 시나리오는 IP/SIP/IMS 카메라, 비디오도어폰 및 지능형 게이트웨이를 지원하는 센서에 따라 다양한 서비스 시나리오를 웹 화면에서 설정 할 수 있도록 하였고 연결되는 모든 센서는 시스템이 각각의 센서를 구분할 수 있도록 시스템 DB에 등록이 되며, IP 카메라의 PTZ 제어를 위한 초기 값을 설정한다.
커넥티드 서비스 솔루션 핵심요소는 기존 통신서비스 사업자의 인터넷, 인터넷전화서비스 및 PSTN을 이용하여 외부와 음성/영상통화를 할 수 있도록 하는 것이다. 따라서 통화 중 DTMF 신호를 이용하여 센서 및 온/오프 스위치를 제어 할 수 있도록 하는 기능을 구현했으며, 비디오 도어폰과 IP 카메라에 공통으로 적용 할 수 있는 서비스 시나리오를 개발하였다. 또한 향후 고객이 자유롭게 서비스 시나리오를 설정하고 독자적으로 운용 할 수 있도록 하는 기능 및 다양한 유/무선 센서와 연동 할 수 있도록 지능형 게이트웨이를 설계하였다.
264과, MPEG4 두 가지 코덱을 지원할 수 있 도록 하여 어떤 종류의 영상도 플레이가 가능하도록 하 였다. 또한 각종 유/무선 센서를 연동할 수 있도록 설계하여 센서를 통한 카메라 이외의 다양한 주변 환경도 모니터링 할 수 있도록 하였다. [Fig.
따라서 통화 중 DTMF 신호를 이용하여 센서 및 온/오프 스위치를 제어 할 수 있도록 하는 기능을 구현했으며, 비디오 도어폰과 IP 카메라에 공통으로 적용 할 수 있는 서비스 시나리오를 개발하였다. 또한 향후 고객이 자유롭게 서비스 시나리오를 설정하고 독자적으로 운용 할 수 있도록 하는 기능 및 다양한 유/무선 센서와 연동 할 수 있도록 지능형 게이트웨이를 설계하였다. 이를 실현하기 위하여 서비스 솔루션의 각 컴포넌트별 IP/SIP/IMS 비디오 도어폰을 개발했고 IP/SIP/IMS 카메라 기능을 고도화 하였다.
향후 이 SIP/IMS보드를 다양한 형태의 카메라에 이용 할 수 있도록 키보드 및 디스플레이 인터페이스도 메인보드에 추가하였다. 또한, 영상 촬영의 기능으로 넓은 범위를 촬영이 가능하도록 설계하였으며 영상촬영과 전달을 위해서 일반적으로 CCD 카메라에서 많이 사용하는 H.264과, MPEG4 두 가지 코덱을 지원할 수 있 도록 하여 어떤 종류의 영상도 플레이가 가능하도록 하 였다. 또한 각종 유/무선 센서를 연동할 수 있도록 설계하여 센서를 통한 카메라 이외의 다양한 주변 환경도 모니터링 할 수 있도록 하였다.
본 논문에서 개발한 IP/SIP/IMS 비디오도어폰은 기존 도어폰의 고유기능인 출입통제 기능을 수용하고, IP카메라 시스템과 연동하여 통합보안시스템을 구축 할 수 있도록 하는데 초점을 맞추어 개발 하였다. 개발한 비디오도어폰과 기존 IP도어폰의 가장 큰 차이점은 센서와 연동되는 서비스 구조 및 외부 통화(음성/영상) 연결 지원이 기능이다.
본 논문에서 개발한 비디오 도어폰의 음성 품질을 측정하기 위하여 압축 효율이 떨어지는 G.711을 기준으로 음성품질(MOS)을 측정 하였다. 그 결과 [Fig.
본 논문에서는 통신사업자의 인터넷전화서비스 망에 직접 연결이 가능한 소용량 커넥티드 오피스 솔루션 장치인 IP/SIP/IMS 카메라의 메인보드와 도어폰을 개발하여, 국내통신사업자의 품질 기준을 만족시켰고, IoT 장비의 연결과 제어를 수행 할 수 있고 추후 사물 인터넷의 기본 플랫폼으로 확장 가능한 지능형 스마트 게이트웨이를 설계하였다.
또한 향후 고객이 자유롭게 서비스 시나리오를 설정하고 독자적으로 운용 할 수 있도록 하는 기능 및 다양한 유/무선 센서와 연동 할 수 있도록 지능형 게이트웨이를 설계하였다. 이를 실현하기 위하여 서비스 솔루션의 각 컴포넌트별 IP/SIP/IMS 비디오 도어폰을 개발했고 IP/SIP/IMS 카메라 기능을 고도화 하였다.
대상 데이터
본 논문에서 개발한 비디오 도어폰의 음성 품질은 AP3300 VQT 시스템을 이용하여 시험하였다. [Fig.
본 비디오도어폰은 영상 통화와 출입문 통제 기능, 그리고 각종 센서를 통한 제어기능으로 구성되어 있다. 시스템에 사용한 중앙처리 장치로는 DM365 칩을 사용하였고 200만 화소영상 화질과 HD급 30fps을 얻을 수 있고 카메라의 시야각은 170도 이상 광 시야각을 얻을 수 있도록 CMOS 카메라 모듈을 사용하여 설계하였다. 그리고 얻은 영상의 인코딩과 디코딩을 위하여 H.
성능/효과
개발한 카메라 메인보드는 측정기를 이용하여 품질 측정을 하였으며, 그 결과는 다음[table 2]>와 같이 3번째 성능목표 항목인 국내통신사업자의 품질 기준을 만족하여 통화품질은 4.04, 4.05, 지터는 48, 44, 프레임 속도는 30으로 측정 되었다.
711을 기준으로 음성품질(MOS)을 측정 하였다. 그 결과 [Fig. 7]에서 보는바와 같이 최저 음성 품질이 3.0일 때 스마트 게이트웨이의 음성 품질은 최저 4.15에서 최고 4.43으로 평균 4.3로 측정되어 당초 개발 목표 4.0을 달성하였다.
후속연구
본 논문에서 설계한 솔루션을 이용하여 소규모 기업 및 가정에 대한 에너지 총량관리 및 원격제어 솔루션으로 활용할 수 있다.
본 논문에서 설계한 초 연결 오피스 솔루션은 이러한 환경에서 국내 기술 및 서비스 환경을 진화시킬 것이며, 앞으로는 현재 화두가 되고 있은 IoT영역에서 가장 큰 규모의 시장 중 하나인 공공안전, 리테일, 헬스케어, 에너지 & 파워, 소비자 및 거주자용 IoT로 확장할 것이다.
본 논문에서는 개발한 IP/SIP/IMS 카메라 및 비디오 도어폰을 외부 IP네트워크 뿐 아니라 PSTN망을 이용하여 관리자와 연결 할 수 있는 수단을 제공할 뿐 아니라 유/무선 센서 온/오프 스위치를 확장 할 수 있는 플랫폼을 제공하지만 기존의 IP/SIP/IMS 카메라 및 비디오도 어폰의 경우는 제품의 기구적인 문제 및 설치 환경의 문제 등으로 다양한 센서 및 IoT 기기를 수용하기 어렵다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
커넥티드 하우스란?
사물통신(M2M) 기술을 이용한 커넥티드 하우스, 근거리무선통신(NFC)을 이용한 결제 서비스 및 오브젝트 미디어, 스마트 카 등이 대표적인 새로운 형태의 융합사례이다. 이 중 커넥티드 하우스는 대표적인 통신사업자가 추진하고 있는 통신서비스와 새로운 IT 기술 및 스마트 홈, 스마트 그리드 등 기존 IT 시스템을 융합한 새로 운 형태의 융합 서비스로서, 언제 어디서든, 어떠한 디바이스에도 연결되는 미래형 커넥티드 라이프 서비스이다. 이러한 통신 서비스를 위해 통신사업자는 유/무선 IP통신서비스를 기반으로 스마트 디바이스, 로봇, 차량 등의 다양한 기기를 교육, 의료, 스마트 홈 등 다양한 산업에 적용하여 서비스와 콘텐츠를 공유하는 새로운 형태의 서비스를 개발하고 해당 분야의 서비스를 지속적으로 확대하고 있다[1,2,3]
미래형 커넥티드 라이프 서비스를 위해 통신 사업자는 무엇을 하고 있는가?
이 중 커넥티드 하우스는 대표적인 통신사업자가 추진하고 있는 통신서비스와 새로운 IT 기술 및 스마트 홈, 스마트 그리드 등 기존 IT 시스템을 융합한 새로 운 형태의 융합 서비스로서, 언제 어디서든, 어떠한 디바이스에도 연결되는 미래형 커넥티드 라이프 서비스이다. 이러한 통신 서비스를 위해 통신사업자는 유/무선 IP통신서비스를 기반으로 스마트 디바이스, 로봇, 차량 등의 다양한 기기를 교육, 의료, 스마트 홈 등 다양한 산업에 적용하여 서비스와 콘텐츠를 공유하는 새로운 형태의 서비스를 개발하고 해당 분야의 서비스를 지속적으로 확대하고 있다[1,2,3]
IT를 활용한 새로운 형태의 융합사례는 무엇이 있는가?
현재 IT 서비스업체의 가장 큰 화두는 진화된 네트워크 서비스와 스마트 디바이스를 이용한 IT 융합기술이다. 사물통신(M2M) 기술을 이용한 커넥티드 하우스, 근거리무선통신(NFC)을 이용한 결제 서비스 및 오브젝트 미디어, 스마트 카 등이 대표적인 새로운 형태의 융합사례이다. 이 중 커넥티드 하우스는 대표적인 통신사업자가 추진하고 있는 통신서비스와 새로운 IT 기술 및 스마트 홈, 스마트 그리드 등 기존 IT 시스템을 융합한 새로 운 형태의 융합 서비스로서, 언제 어디서든, 어떠한 디바이스에도 연결되는 미래형 커넥티드 라이프 서비스이다.
참고문헌 (16)
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