초록 ▼

I 제 목

광용합기술기반 그린 IT 도시모델 실험사업 (3차년도)


II. 연구목적 및 중요성

세계 각국은 기후변화를 완화시키기 위한 중장기 온실가스 감축 및 에너지 저감 목표를 설정하고 자체적인 노력을 경주하고 있으며, 그 가운데 생활 터전으로서 인구가 밀집되고 있는 도시에서의 에너지 절감을 위한 그린 IT 기술의 중요성이 점차 증대되고 있다. 특히, 광융합기술 기반 그린 IT 기술은 초광대역 IT 인프라 구축의 기반이 되는 기술로 이를 통해 다양한 그린 IT 서비스가 제공됨에 따라 에너

I 제 목

광용합기술기반 그린 IT 도시모델 실험사업 (3차년도)


II. 연구목적 및 중요성

세계 각국은 기후변화를 완화시키기 위한 중장기 온실가스 감축 및 에너지 저감 목표를 설정하고 자체적인 노력을 경주하고 있으며, 그 가운데 생활 터전으로서 인구가 밀집되고 있는 도시에서의 에너지 절감을 위한 그린 IT 기술의 중요성이 점차 증대되고 있다. 특히, 광융합기술 기반 그린 IT 기술은 초광대역 IT 인프라 구축의 기반이 되는 기술로 이를 통해 다양한 그린 IT 서비스가 제공됨에 따라 에너지 저감에 큰 효과를 가져올 것으로 예상된다.

본 광융합기술 기반 그린 IT 도시모델 실험사업을 통해 국가적으로 IT의 녹색화(Green of IT) 및 IT 에 의한 녹색화(Green by IT)를 통해 글로벌 그린 IT 선도 국가를 실현하고, 국내 산업체의 글로벌 기술경쟁력을 향상 시키며, 지역 특화 분야인 광산업 관련 생산유발효과 및 고용유발효과를 유도하여 지역경제를 활성화함으로 국가 균형발전에 기여할 것이다.

본 연구개발사업은 이러한 다양한 측면의 중요성에 입각하여 그린 IT 네트워크 솔루션 기술 및 그린 서비스 융합 플랫폼 기술을 연구개발하고, 광주시에 구축되는 그린 IT 도시모델 유무선융합 네트워크 테스트베드에 시범 적용함으로써, 국내 그린 IT 시장의 본격적인 확대를 유도하고, 그린 IT 장비산업, 그린 IT 서비스 산업 및 지역특화 광산업을 육성하며, 국내 그런 IT 관련 산업의 글로벌 경쟁력 확보를 목표로 하고 있다. 본 연구개발사업은 2013년까지 4개년으로 계획되어 있으며, 당해연도(3차년도)의 주요 연구내용 및 결과는 다음과 같다.


III. 연구내용 및 범위

口 그린 IT 네트워크 솔루션 기술개발

ㅇ도시망 저전력 XG-PON 시스템 및 단말 개발 (유무선, 전력효율>30%)
- XG-PON1 유무선통합 지원 OLT/ONT 시스템 개발(유무선>512분기)
- 저전력 MAC FPGA 프로토콜/OAM 기능구현
- Upstream 다중화 PHY 기술개발(Coding/Wavelength)
- WiFi/USN/PON 통합G/W 단말 개발

ㅇ광융합기술기반 그린 IT 도시모델 네트워크 및 응용기술 개발
- 그린네트워크 토폴로지 광링크기술 개발(Star+Bus/Ring/Mesh)
- 광역도시권 센서망 적용 저전력 PON 시스템 응용기술 개발

ㅇ그린 IT 도시모델 유무선융합 테스트베드 확장구축/시험기술 개발
- 도시망 유무선융합 테스트베드 확장구축(XG-PON l/유무선통합/50km, WMN/11abgn, USN, 실험실내)
- 도시망유무선융합테스트베드시험기술개발
- 통신사업자연동시범사업

口 그린서비스 융합 플랫폼 기술개발

ㅇ원격관제 서비스 단말장치 개발
- 실험서비스용 유.무선 인터페이스기반 센서정합 모듈
- 센서모듈-모바일 GW 표준 연동기술 개발
- 모바일 GW-무선망 AP 저전력 고속 연동기술 개발

ㅇ원격관제 서비스 요소기술 및 소프트웨어 개발
- DTN 라우팅 기술 개발
- DTN 데이터 전달 QoS 적용 기술 개발

ㅇ원격관제 서비스 통합 및 응용기술 개발
- 도시 센서망 정보 3D 모델링 및 시각화 기술 개발
- 도시 센서망 정보 데이터마이닝 기술 개발
- 도시 모니터링 서비스플랫폼 통합 개발

ㅇ도시적용 실험서비스 개발 및 시범적용
- 가로등기반 환경 관제
- 도시거리 스캔 시범 서비스


IV. 연구결과

口 그린 IT 네트워크 솔루션 기술개발

ㅇ도시망 저전럭 XG-PON 시스템 및 단말 개발(유무선, 전력효율>30%)
- XG-PON1 시스템을 기반으로 유선 256분기, 무선 2분기 이상을 지원하고 가입자의 다양한 트래픽에 대하여 QoS를 지원하는 다분기 및 QoS 지원. XG-PON1 OLT/ONT MAC FPGA 기술을 개발하였다. 개발된XG-PON1 시스템은 유무선 통합 512분기 지원을 위해서 PON 구간에서 256분기를 지원하고 ONT/ONU의 가입자 포트를 통해 WiFi AP를 접속함으로써 종 512분기 이상으로 지원할 수 있다. 이를 위해 본 과제에서는 WiFI AP를 포함하는 ONT 단말을 개발하고 이러한 ONT 256 단말을 지원할 수 있도록 OLT의 동적대역할당 장치를 개발하였다. 개발된 동적대역할당장치는 망사업자의 요구사항을 만족하기 위하여 ONT의 큐리포트 오류를 감지하고 해당 ONT에 대한 대역할당을 제한하는 트래픽 모니터링 기반의 동적대역할당 기능을 포함한다.
- XG-PON1 ONT에서 발생하는 전력 소모량을 분석하고, 3차년도 전력절감 효율 목표 달성을 위해 산업체의 ASIC 기반 MAC 칩 개발을 지원하였다. ASCI 기반의 MAC 칩을 사용한 ONT 시스템은 기존의 FPGA 버전에 비해 향상된 전력절감 효율을 보여주었다.
- 산업체 요구사항 및 IOP 호환을 위해 Rogue ONT 감지기능 및 Simple traffic Monitoring 기능, PON Protection 기능을 개발하였고, OMCI 추가기능을 개발하였다.
- XG-PON1 시스템을 위한 PON protection 방법을 개발하였다. OMCI data base의 위치에 따라 type A와 type B의 방법으로 구현이 가능함을 보였으며, 개발된 방법은 type A에 기반하고 있다. Working OLT와 Protection OLT의 상태 동기화를 위해 메시지 교환 기법을 사용하였다.
- XG-PON1의 차세대 표준인 NG-PON2의 상용화 이전에, 하향/상향 10G/5G의 대역폭을 지원하여 더 많은 가입자를 수용할 수 있는 방안을 과도기적 방안에 대한 요구를 만족하고 4:1 이하의 비대칭 비율을 요구하는 무선 백홀 서비스 등의 원할한 수용을 위하여 본 과제에서는 기존 XG-PON1 시스템의 상향 2.5Gbps 전송 링크를 다중화하여 총 5Gbps의 대역폭을 지원할 수 있는 XG-PON1의 확장형 시스템을 위한 동적대역할당장치를 개발하였다.
- 무선 인터페이스를 수용하는 통합 게이트웨이 단말을 개발하였다. XG-PON1 ONT와 무선 기술이 융합된 시스템은 모바일 기기 사용자를 수용할 수 있을 뿐만 아니라, 메쉬 네트워크에서 메쉬 네트워크 게이트웨이로서 동작할 수도 있다.

ㅇ광융합기술기반 그린 IT 도시모델 네트워크 및 응용기술 개발
- XG-PON1 기술에 의거한 상하향 신호의 광링크 성능을 분석하였다. 이를 기반으로 Tree, ring, bus, hybrid 형 네트워크 토폴로지에 따른 네트워크 power budget과 전송거리 및 ONT 개수를 도출하였다.
- 그린IT 도시모델 네트워크와 관련된 표준화 동향으로 FSAN의 NG-PON2 기술 표준화 동향과 GreenTouch 포럼의 저전력 네트워크 기술 동향에 대해 분석하였다. FSAN에서는 두 번의 XG-PON1 상호운영성 시험을 거쳐 XG-PON1 OLT/ONT의 PICS 버전 1을 작성하였고 XG-PON 이후의 40G 전송용량을 가지는 NG-PON2 기술로서 TWDM-PON과 파장가변 WDM 오버레이 기술을 채택하고 2013년 제정을 목표로 표준화 작업을 진행하고 있다.
- GreenTouch 포럼은 저전력 네트워크 기술 개발을 목표로 결성된 국제 포럼이다. 2012년 6월 30일 현재, 전세계 58개의 산학연 기관이 가입해 있으며 2010년 대비 1000배의 에너지 효율을 가진 네트워크 기술을 개발하는 것을 목표로 하고 있다. 2012년 멤버미팅에서 논의된 이슈와 진행 중인 프로젝트를 중심으로 요약하였다.
- 광역도시권 센서망 적용 저전력 PON 시스템 응용기술 개발을 위하여, 본 연구에서는 저전력 XG-PON1 기술을 활용한 USN/M2M 기반의 안전재난 네트워크 기술분석 및 구조연구에 관한 내용이다. 본 응용기술은 국가기반시설인 SOC(Social Overhead Capital) 시설물에 다양한 센서모듈을 적용하여 SOC에 발생할 수 있는 재난재해를 사전에 예측/예방하고자한다.

ㅇ그린IT 도시모델 유무선 융합테스트베드 확장구축/시험기술 개발
- 저전력 액세스 네트워크 시스템 기술로 개발되고 있는 XG-PON1 기술의 필드시험 검증 및 그린서비스를 위한 유무선 융합 가입자 단말의 시험을 위한 도시망 유무선융합 테스트베드를 상용 광코어망을 이용하여 구축함으로 호남권연구센터 일대에서 다양한 전송거리의 테스트베드 망을 제공할 수 있게 되었다. 이를 활용하여 XG-PON1 시제품의 전송 시험을 수행하였다
- 본 사업의 일환으로 구축한 유무선융합 테스트베드에서 XG-PON1 시스템 솔루션 기술을 기반으로 산업체에서 개발된 XG-PON1 OLT/ONT/ONU 시스템을 이용하여 여러 가지 항목에 대해 시험검증하였다.
- 본 사업의 일환으로 구축한 유무선융합 테스트베드를 활용하여 XG-PON1 외부 테스트 루프(BMT룸, 15km SMF) 및 XG-PON1 real 테스트 베드(양산동아파트, 12km SMF)를 구축하고, XG-PON1 시스템 슬루션기술을 기반으로 산업체에서 개발된 XG-PON1 OLT/ONT/ONU 시스템을 이용하여 XG-PON1 서비스를 시범적으로 운영하였다. 그리고 XG-PON1 OLT/ONT 시스템을 기반으로 XG-PON1 기술에 대한 1) ONT 당 최대 전송 속도, 2) 패킷 전송 지연 시간, 3) DBA 컨버전스 타임, 4) 소프트웨어 업데이트에 대한 성능 검증을 진행하였다.

口그린서비스 융합 플랫폼 기술개발

ㅇ원격관제 서비스 단말장치 개발
- 센서 정합 모듈은 모바일 게이트웨이를 이용해 빌딩 및 도시의 각종 센서 정보를 수집, 전달하기 위해 다양한 센서들과 연동할 수 있는 인터페이스를 갖춘 장치이다. IEEE 802.3 이더넷, IEEE 802.11 WiFi 및 3G 네트워크를 이용하는 원격 고속통신을 위한 인터페이스가 주가 되었으며, 모바일게이트웨이와는 ZigBee, RS-485, 또는 RS-232 인터페이스 중에서 하나를 선택하여 통신할 수 있다.
- 모바일게이트웨이는 3G 데이터 통신을 지원한다. 외부 서버에서 모바일게이트웨이와의 3G 데이터 통신 채널을 개설하기 위하여, SMCT 기술을 적용하였다. 통신채널 개설을 위한 메시지는 CoAP 표준 메시지 형태를 따랐다.
- CoAP는 네트워크 대역폭 및 전력자원이 제한된 센서 네트워크 환경에서 센서 데이터를 RESTful 방식으로 제공할 수 있도록 지원해 주는 프로토콜로서, 이를 소형 MCU 기반의 센서노드에서도 동작할 수 있도록 수정하여 개발하였다. 또한 TCP/IP를 지원하지 않는 네트워크 환경에서도 사용할 수 있도록 CoAP 메시지와 제2계층 헤더 사이에 shim 헤더를 추가하여 CoAP 메시지의 길이 및 송수신 노드 ID 주소를 전달할 수 있도록 설계하였다.
- 모바일게이트웨이의 도시 서비스 활용도를 높이기 위해 무선 WiFi의 접속 성능을 높일 필요가 있다. WiFi 접속 속도를 높이기 위한 기술로 802.11ai 표준일부와 Adhoc 모드를 사용하는 방법을 구현하였다. Adhoc 모드를 이용해 평균적으로 115msec 시간안 접속할 수 있다.

ㅇ원격관제 서비스 요소기술 및 소프트웨어 개발
- 시내버스 기반의 DTN(지연내성망)에서, 버스 노선간의 만나는 통계를 기반으로 하는 효율적인 라우팅 기법을 개발하였다. 이 라우팅 기법에서는 예상 대기시간을 메트릭으로 하여 죄단거리를 결정하고, 메시지를 전달함으로써, 효율적인 메시지 전달이 되도록 하였다.
- 기존의 DTN(지연내성망)에서의 메시지 전달 정책들은 네트워크 성능을 최대화 하기 위한 방식이었다. 그러한 정책들은 연결성이 낮은 목적지는 거의 서비스를 받지 못하는 문제를 야기한다. 본 연구에서는 DTN에서 공정성을 제공 및 제어하기 위한 방법을 제시하였다.

ㅇ원격관제 서비스 통합 및 응용기술 개발
- 다수의 센서로부터 수집된 센서정보 및 센싱 데이터의 범용서비스를 제공해주는 OGC 호환 센서웹을 개발하였다. 센서웹은 안드로이드 모바일 게이트웨이에 탑재되어 관리서버 및 센싱데이터를 요구하는 서비스 제공자와 연동된다. 센서웹 서비스는 HTTP를 통하여 웹기반으로 서비스 되로록 구현되었으며 효율적인 네트워크 사용을 위하여 센서웹 서비스는 EXI 및 ZIP 압축 표준을 지원한다.
- 정보수집을 위한 원격관제용 센서웹 플랫폼의 통합 관리를 위한 것이다. 센서웹 관리서버는 웹기반 관리자인터페이스 및 원격 모니터링 툴, S/W 업데이트 툴 등의 요소를 가지며, 범용 DB를 활용한 도시관제용 센서 데이터 저장소 및 일반 PC 및 모바일 기반의 관리자 인터페이스 및 센서데이터의 시각화인터페이스를 제공한다.
- 다수의 SD/HD급 고품질 CCTV 영상을 통합 관제 센터에서 실시간 제공하거나, 스마트 폰 등을 이용한 모바일 환경에서 다수 CCTV 영상을 제공받기 위해서 미디어 믹싱 기술을 이용해서 다수의 영상을 편리하게 전달할 수 있는 기술을 개발하였다.
- 연속적인 대량의 센서 데이터를 처리하기 위하여 DSMS의 개념을 이용한 센서 데이터 분석 기술을 개발하였다. 센서 데이터 분석의 방법으로 이벤트필터링, 슬라이딩윈도우, Aggregation의 기능을 수행하는 CEP 엔진을 이용하였고, CQL(continuous query language)을 통해 센서 데이터를 실시간으로 분석하는 방법을 개발하였다.
- 센서웹 프레임워크는 센서데이터를 관리하는 체계이다. 이 센서 프레임워크에 실시간 센서데이터 분석기술을 결합하기 위하여 DSS(Data Stream switch)를 정의하여 구현하였고 센서데이터를 분석하기 위한 CQL은 센서웹 프레임워크의 SAS 서비스를 통해서 전송되도록 구현하였다. 그리고 센서데이터 분석기술이 결합된 센서웹 프레임워크는 모바일 GateWay 에 탑재하였다.
- 영상기반 특징 데이터 추출기술은 원격지 관제 공간상의 상황 예측 정보 생성을 위한 것이다. 영상기반 특징 데이터 추출기는 원격지 CCTV로부터 HD(1280x720) 비디오 데이터를 획득하는 모듈, 비디어 데이터로부터 LBP 기반 이동 차량 검출 모듈, 이동 차량 색상정보 추출 모듈, 이동 차량 번호판 인식 모듈로 구성된다. 그리고 추출된 차량 정보를 메타데이터로 재구성하여 CoAP 기반으로 관리서버로 전달할 수 있는 모듈로 구성되어 있다. 또한 사용자의 요청에 따라 차량 영상을 전달할 수 있다.
- 현장에 설치된 다수의 모바일 게이트웨이 및 센서로부터 수집된 센싱 데이터를 사업자(KT 통신업자 및 알티베이스 데이터베이스 사업자)에게 제공함으로써 통합된 도시모니터링 서비스플랫폼을 개발 하였다. KT 통합관제 서비스는 OGC-SWE 표준 권고안에 따라 센싱데이터를 수집 및 유비 보수한다. 알티베이스의 관제서버는 OGC-SWE 표준 파서와 인코더를 포함한 과제서버용 API를 이용하여 구현되었다.

ㅇ도시적용 실험서비스 개발 및 시범적용
- 가로등기반 환경 관제 테스트베드는 개발된 ZigBee 기반 센서웹 다비이스와 모바일융합게이트웨이(RTU), M2M 메세지 프로토콜 및 하이포퍼몬스의 DBMS 등에 대한 개발내용을 모두 시범적용 및 운영을 목적으로 하고 있다. 실제 외부환경에 대한 데이터를 실시간으로 수집하여 변화가 감지된 값을 능동적으로 메시지를 발생시켜 서버까지 리포팅이 되고, 실시간으로 수많은 데이터값은 IMS 서버에 수집이 되어 DB화 처리되도록하는 자동화 환경과제 서비스의 기술 고도화에 활용된다.
- 도시거리 스캔 시범 서비스는 RTU 이용하여 도시거리를 촬영하고 수집된 데이터를 모바일 GW Access Point를 통해 DNT 웹서버로 전송하여 센서웹 관지자 인터페이스 내 Mobile-StreetView에서 모니터링 하는 도시관제 시범 서비스이다. 실제 광주광역시 내 2개의 버스 정류장 주변에 Access Point를 설치하여 실제 차량을 이용하여 수집된 데이터를 이동간에 전송하는 시험을 시범적으로 적용하여 차량운행 중 수집된 도시관제 데이터를 DNT 데이터 전송방법으로 적용하였다.


V. 기대성과 및 건의

본 광융합기술기반 그린 IT 도시모델 실험사업의 성공적인 수행을 통하여 다양한 경제적, 산업적, 기술적, 사회적 기대 성과가 예상된다. 우선, 그린 IT 관련 산업의 육성으로 정보통신 1등 국가 위상이 제고되며, 새롭게 성장하고 있는 그린IT 분야에서 글로벌 시장 선점 및 국가 신성장동력화가 가능할 것으로 기대된다. 또한 본 사업을 통해 구축되는 연구장비 및 테스트베드의 산학연 공동활용으로 제품의 조기 상용화를 유도하고 관련 산업의 연구 개발의 활성화가 가능할 것으로 전망된다. 또한, 그린IT 장비 및 서비스의 Reference Site 역할을 통해 산업체의 글로벌 경쟁력를 향상시키고 이를 통해 매출증대를 통한 국부 창출이 가능할 것으로 보인다.

또한, 정부에서 추진하고 있는 그린IT 국가전략의 비전을 조기에 달성하고 저탄소 업무 및 생활환경으로의 전환을 가속화할 것으로 보인다. 특히, 저전력 PON 핵심기술을 통해 10배 빠른 안전한 네트워크 구축 환경을 제공하는 세계 최고수준의 Giga넷 구축을 달성할 수 있으며, 실감형 영상회의, 원격교육 및 의료 등의 그린IT 서비스 산업 활성화를 유도하는 선순환적 산업 발전에 기여할 것으로 기대된다.

(출처:요약문 p.7)

Abstract ▼

I. TITLE

Experimental Pr이ect for Green-IT City Model Based on Optical Convergence Technology (3^rd year)


II. THE OBJECTIVES

As countries around the world do their best to mitigate climate change by setting the midlong-term greenhouse gas reduction and energy reduct

I. TITLE

Experimental Pr이ect for Green-IT City Model Based on Optical Convergence Technology (3^rd year)


II. THE OBJECTIVES

As countries around the world do their best to mitigate climate change by setting the midlong-term greenhouse gas reduction and energy reduction targets, the importance of green IT technology for energy-saving in the urban areas where the population is concentrated, is increasing. In particular, “Green IT technology based on the optical fusion technology" is a fundermental one to build UWB (Ultra Wide Band) infrastructure and due to this technology, we can provide a variety of Green IT services and eventually bring a large effect on the energy reduction.

Through this project, we can realize the global Green IT leading country by “greening of IT" and "greening by IT", improve domestic industries’global technical competitiveness, and will contribute to the balanced national development by activating the local economy via the increase of production and employment inducement effect in the region specific optical electronic industry.

This R&D project works on Green IT network solution technology and Green service convergence platform technolongy on the basis of the importance of these various aspects, induces the full-scale expansion of the domestic market for Green IT by applying these developed technologies to Green IT city model in Gwang-Ju, promotes Green IT equipment industry, Green IT services industry and regison specific optical electronics industry, and aims to secure global competitiveness of domestic Green IT industries. This research project is planned in four years until 2013, this year (3^rd year)'s main research results are as follows.


III. THE CONTENTS AND SCOPE OF THE STUDY

□ Technological development of Green IT network

ㅇDevelopment of core technology for low power XG-PON system (Energy Efficiency > 30%)
- Development of XG-PON1 OLT/ONT ystem Supporting fixed wireless convergence (Split ratio > 512)
- Development of MAC FPGA and OAM functions supporting low energy consuming mode
- Development of upstream multiplexing PHY technology (Coding/Wavelength)
- Development of WiFi/USN/PON integrated G/W device

ㅇDevelopment of GreenIT city model network based on optical fusion technology and application technology
- Development of optical link technology for green network topology (Star+ Bus/Ring/Mesh)
- Development of sensor applied metropolitan city model based on low power consuming XG-PON1 and application technology

ㅇUpgrade construction of wiered/wireless fusion city network testbed
- Upgrade construction of wiered/wireless fusion city network testbed (XG-PON1/fixed-wireless convergence/50km, WMN/11abgn/USN)
- Development of performance test precedures for fixed-wireless convergence testbed
- Pilot pr이ect for XG-PON1 deployment with telecom carriers


□ Development of Green service converged platform

ㅇDevelopment of Remote Control Service End-device
- Development of Wired/Wireless Interface based Sensor Adapation Module for Experimental Service
- Development of Standard Interworking Technology between Sensor-Mobile GW
- Development of Low-power High-speed Interworking Technology between Mobile GWs

ㅇDevelopment of Remote Control Service Core Technology and Software
- Development of DTN Routing Technology
- Development of Quality of Service Tehcnology in Data Transfer in DTN

ㅇRemote Control Service Integration and Application Technology Development
- Development of 3D Modeling and Virutalization of City Sensor Network Information
- Development of City Sensor Information Data Mining Technology
- Integration of City Monitoring Service Platform

ㅇDevelopment and Trial Application of City-targeted Services
- Street-light-based Environmental Control Service
- Experimental City Street Scan Service


IV. RESULTS

□ Development of GreenIT network solution technology

ㅇDevelopment of low energy consuming XG-PON core and test technology
- In this project, high-split and QoS supporting XG-PON1 OLT/ONT MAC FPGA technologies are developed to support wired 256 splits combied with over 2 wireless splits and to support QoS for the variety of subscriber traffic. Developed XG-PON1 system can cover over 512 combied splits with wired and wireless by dealing with 256 splits in PON section and by connecting WiFi AP through subscriber ports of ONT/ONUs. To achieve this, WiFi AP integrated ONT and dynamic bandwidth allocation managing devices to control those ONTs are developed. DBA managing device also include the traffic monitoring based bandwidth limiting function for ONTs with queue reppoπ errors by monitoring upstream idle traffic.
- We analyzed power consumption in XG-PON1 ONT platform and developed energy reduction technology to control power consumption to achieve 3rd year's goal of energy reduction efficiency. We developed ONT system with ASIC based MAC which increases energy reduction efficiency significantly since ASIC chip consumes less energy than FPGA.
- For supporing industry’s needs and interoperability (IOP), Rogue ONT Dection functions, Simple Traffic Monitoring function, PON Protection function and extended funtion of OMCI was developed.
- To meet the needs of intermediate solution that can accommodate more subscribers and services requiring less than 4:1 asymmetry ratio such as wireless backhaul before NG-PON2, the next-generation technical standard of XG-PON1, is commercialized, dynamic bandwidth allocation managing device for enhanced XG-PON system the supports upstream 5Gbps by WDM multiplexing two conventional 2.5Gbps upstream links.
- A PON protection scheme is proposed and developed for XG-PON1 system. We categorized it into type A and type B based on the position of OMCI data base. The developed type A based PON protection scheme uses message exchange techniques between working and protection OLTs.
- Integrated gateway terminal is developed by using XG-PON1 ONT and wireless technologies. XG-PON1 MAC and PHY technologies are used to access broadband network. Wireless network interface provides the method to support mobile users and the system is able to work as a mesh gateway in mesh networks.

ㅇDevelopment of GreenIT city model network based on optical fusion technology and wired and wireless convergence technology
- Optical link performance is analyzed for XG-PON1 technology. It includes power budget, possible distance, and the number of ONTs accord ing to tree, ring, bus, and hybrid network topologies.
- Standardization trends are analyzed from FSAN for next generation PON technology and GreenTouch Forum for low power access network. FSAN drafted XG-PON1 OLT/ONT PICS ver.1 through two XG-PON1 interoperability tests. In addition, FSAN decided TWDM-PON technogloy and optional WDM overlay as main subject of NG-PON2 standard technologies, beyond XG-PON1 and supporting 40G capacity and high split ratio. the staandardization work is now in progress for the goal of adoption in 2013.
- Standardization trend is analyzed from GreenTouch Forum for low power access network. As of June 30, 2012, GreenTouch has 58 members, representing loaders in industry, academia, and research. Their aim is to increase 1,000 times of energy efficiency compared to the energy consumption of 2010. We summarized issues and research projects discussed in member meeting of GreenTouch this year.
- In order to develop a low power consuming PON application system which is deployed in USN applied metropolitan city, low power XGPON1 system technology and USN/M2M technologies are converged for preventing disaster in SOc. This fusion technology senses the current state of the SOC and delivers the state data to the control center. This kind of fusion technology ultimately can predict the disaster in advance, so that we can save huge amount of lives and prevent the SOC from collapse.

ㅇUpgrade construction of wiered/wireless fusion city network testbed
- In order to field-test XG-PON1 technology and wired/wireless fusion devices, wired/wireless fusion city network testbed was ugraded using commercial optica fiber core network. This testbed will provide various test environments in transmission distance. The XG-PON1 transmission test is performed using the constructed testbed.
- On the wired/Wireless convergence testbed which was established by this project was tested various items and procedure for XG-PON1 using XG-PON1 systems developed by domestic vendors based on ETRI’s XG-PON1 solution technologies.
- On the wired/Wireless convergence testbed which was established by this project in Honam Research Center and includes exterior test loop (BMT room & 15km SMF) and XG-PON1 real test bed (Yangsan APT & 12km SMF), XG-PON1 trail services was tested using XG-PON1 systems developed by domestic vendors based on ETRI's XG-PON1 solution technologies. And the performance of the system was tested in terms of 1) maximum bitrate per ONT, 2) packet latency, 3) DBA convergence time, 4) software update.

口 Development of Green Service Converged Platform

ㅇDevelopment of Remote Control Service End-device
- Sensor-Coordinating Module is a device that collects and delivers sensor data from buildings and cities to Mobile Gateway with interfaces to communicate with various sensors. Sensor-Coordinating Module is upgraded with remote high-speed interfaces like IEEE 802.3 ethernet, IEEE 802.11 WiFi, and 3G Modem. It also exchanges sensor data with Mobile Gateway using one of ZigBee, RS-485, or RS-232 interface.
- The mobile gateway supports 3G data communication. We applied SMCT technology for 3G data communication establishment from an external server to the mobile gateway. We followed CoAP standard message format for communication establishment messages.
- We developed a lightweight version of CoAP that is a protocol to support RESTful service under network bandwidth- and power-constrained sensor network environments. Also, the CoAP is designed to be able to use on non-TCP/IP based sensor nodes by add a shim header between L2 and CoAP message header to deliver the length of CoAP message and the addresses of source and destination nodes.
- In order to increase mobile GW's utilization in City Service, it is necessary to enhance WiFi connection performance. We have achieve it, using some part of 802.11ai standard and Ad-hoc mode for shortening the delay of WiFi connection. As as result we connect the mobile GWs within 115 msec in average.

ㅇDevelopment of Remote Control Service Core Technology and Software
- In delay tolerant networks based on city bus, we developed an efficient routing method based on statistics of contacts between bus lines. In this routing method, we use the expected wait time as a metric to decide the minimum path. We archive the more efficient message routing method by this.
- The existing forwarding strategies have tried to maximize the total network throughput. These strategies causes that destinations which have low connectivity is not served. In this research, we propose the forwarding strategy which support and control the fairness in the delay tolerant networkso

ㅇRemote Control Service Integration and Application Technology Development
- The OGC compatible SensorWeb to provide the global service of the sensor information and the sensing data collected from a number of sensors was implemented. SensorWeb is mounted on the android mobile gateway, and then is interworked with the management server and the service provider that demand the sensing data. The Sensorweb services are implemented to be a web based service through HTIP and support EXI and ZIP compression standard for the efficient network usage.
- Sensorweb management server is a system that has the integrated management fuction based on sensorweb platform for remote monitoring by realtime information acquistiion on city-based sensor network. Sensorweb management server consists of web-based user interface, remote monitoring tools, and S/W update tools, offers the city-monitoring based sensor data storage using common DB, the mobile-based user interface, and the visualization interface for sensoring data to users.
- In order to view the multiple SD/HD level high-quality CCTV video streams in the monitoring center in real-time, or in mobile environment, we have implemented the system which can transfer the multiple video streams without required bandwidth increase, using the media mixing technology.
- Methods to process the continuous and massive sensor data were implemented using DSMS concepts. As sensor data analysis methods, we used the CEP engine which performs functions of Evnet Filtering, Sliding Window, and Aggregation. To perform the realtime sensor data processing functions, we implemented a method using CQL(continous query language).
- Sensorweb Framework is a system to manage the sensor data in the sensor networks. We defined DSS(Data Stream Switch) and implemented it in Sensorweb Framework to combine with sensor data analysis methods. We modified the SAS service of Sensorweb Framework to transmit the CQL which control the sensor data processing functions And Sensorweb Framework which combined with sensor data analysis methods was implemented on mobile GateWay.
- A video-based feature data extraction technology is generates situation prediction information in the remote control space. A video-based feature data extractor consists of HD video data acquisition module, LBP-based car detector module, car’s color extractor module and car’s license plate recognition module. It can generate metadata by reconfiguration of the vehicle’s feature information. Also, it transmits a metadata to a management server using CoAP.
- The integrated urban monitoring service platform was implemented through a supply of the sensing data from a number of mobile gateways and sensors in the test field to the business operators (e.g. KT-telecommunications business operator and Altibase-database business operator). The KT’s integrated monitoring server collects, maintains and renovates the sensing data according to the OGC-SWE standard recommendation. Altibase’s monitoring se 미r was implemented with the management server APIs containg the OGC-SWE standard encoders and parsers.

ㅇDevelopment and Trial Application of City-targeted Services
- Street-light-based environment control service aims to test and manage the developed ZigBee-based sensor web device, the mobile GW, the protocol messages, and sensor DBMS. It collects big sensor data from the real environment in real time, detects the predefined events, and notifies them to the IMS server system. The big reported data is automatically stored into the sensor DB.
- Experimental city street scan service is to shoot city-street using RTU, transfer the street images to the DTN web server especially when RTU is connected to the mobile GW Access Point. Through Mobile-StreeView in the sensor web administrator interface, we can see the live city street video according to the location in the map to be pointed by mouse pointer. We have located two access points at two bus-stops in Gwangju.


V. EXPECTED RESULT & PROPOSITION

Through the successful execution of this Green IT City Model Experimental Pr이ect based on optical Fusion Technology, various economic, industrial, technological and social outputs are expected. Most of all, our national phase can be newly updated as the first class of information and communication country and we expect to be a leader in one of the newly-growing global markets, Green IT and a new national growth engine. In addition, the use of the equipped experimental devices and testbed through this project among industries, academies, and institues can induce an early commercialization and the activation of R&D of related industries. Furthermore, this pr이ect can enable the revenue growth and improve the global competitiveness by performing a role as a referece site of Green IT equipment and services. We can accelerate a transition to low-carbon business and living environment and achieve earlier the vision of the Green IT national strategy promoted by the government. Especially, we can achieve the world’s highest quality of Giga-net infrastructure providing 10 times faster, secure network environment through the low energy consuming PON core technology, in addition, expect to contribute to the development of industry for the activation of Green IT service industry such as a realistic videoconferencing, remote education and healthcare.

(출처:SUMMARY p.17)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 인사말씀 ... 3
• 제출문 ... 5
• 요약문 ... 7
• SUMMARY ... 17
• CONTENTS ... 27
• List of Tables ... 30
• List of Figures ... 31
• 목차 ... 35
• 표목차 ... 37
• 그림목차 ... 38
• 제 1 장 서 론 ... 43
• 제1절 연구개발 목적 및 필요성 ... 45
• 1 . 연구개발 목적 ... 45
• 2 . 연구개발 필요성 ... 46
• 제 2 절 연구 내용 및 범위 ... 49
• 1 . 연구 범위 ... 49
• 2 . 당해년도 연구 내용 ... 52
• 제 3 절 국내외 기술개발 동향 ... 54
• 1 . 세계 기술현황 ... 54
• 2 . 국내 기술현황 ... 61
• 3 . 국내외 표준화 현황 ... 64
• 제 4 절 연구 수행방법 및 보고서 체계 ... 68
• 1 . 연구 추진체계 및 수행방법 ... 68
• 2 . 보고서 체계 ... 70
• 제 2 장 그린 IT 네트워크 솔루션 기술개발 ... 73
• 제 1 절 도시망 저전력 XG-PON 시스템 및 단말 개발 ... 75
• 1. XG-PONl 유무선통합 지원 OLT/ONT 시스템 개발 ... 75
• 2. 저전력 MAC FPGA 프로토콜/OAM 기능구현 ... 85
• 3. Upstream 다중화 PHY 기술개발 ... 92
• 4. WiFi/USN/PON통합 G/W 단말 개발 ... 96
• 제 2 절 광융합기술기반 그린 IT 도시모델 네트워크 및 응용기술 개발 ... 101
• 1. 광융합기술기반 그린 IT 도시모델 표준 동향 ... 101
• 2. 그린네트워크 토폴로지 광링크기술 개발 (Star+ Bus/Ring/Mesh) ... 107
• 3. 광역도시권 센서망 적용 저전력 PON시스템 응용기술 개발 ... 112
• 제 3 절 그린 IT 도시모델 유무선 융합 테스트베드 확장 구축/ 시험기술 개발 ... 119
• 1. 도시망 유무선융합 테스트베드 확장구축 ... 119
• 2. 도시망 유무선융합 테스트베드 시험기술 개발 ... 121
• 3. 통신사업자 연동 시범사업 ... 125
• 제 3 장 그린서비스 융합 플랫폼 기술개발 ... 133
• 제 1 절 원격관제 서비스 단말장치 개발 ... 135
• 1. 실험서비스용 유무선 인터페이스 기반 센서정합 모듈 개발 ... 135
• 2. 센서모듈-모바일 GW 표준연동기술 개발 ... 145
• 3 모바일GW-무선망AP 저전력 고속 연동기술 개발 ... 153
• 제 2 절 원격관제 서비스 요소기술 및 소프트웨어 개발 ... 157
• 1. DTN 라우팅 기술 개발 ... 157
• 2. DTN 데이터 전달 QoS 적용 기술 개발 ... 162
• 제 3 절 원격관제 서비스 통합 및 응용기술 개발 ... 170
• 1. 도시 센서망 정보 3D 모델링 및 시각화 기술 개발 ... 170
• 2. 도시 센서망 정보 데이터마이닝 기술 개발 ... 182
• 3. 도시모니터링 서비스 플랫폼 통합 개발 ... 191
• 제 4 절 도시적용 실험서비스 개발 및 시범 적용 ... 195
• 1. 가로등기반 환경관제 ... 195
• 2. 도시거리 스캔 ... 198
• 제 4 장 결 론 ... 219
• 영문약어표 ... 229
• 부록 ... 235
• 끝페이지 ... 258