현재 대부분의 가정에선 아날로그 제품을 찾아보기 힘들 정도로 상당부분 디지털화되어 있다. 이로 인해 홈 서버나 홈 게이트웨이를 이용한 디지털 가전의 제어도 가능해 졌다. 미래 가정의 지능화에 대한 노력 또한 함께 진행되고 있다. 가정 내의 다양한 환경 및 상황 정보를 감지하여 가정환경을 최적화시키는 것이 센서 네트워크를 이용한 기본적인 지능화 애플리케이션이다. 디지털화된 가정환경에 지능적인 요소를 부여하기 위해 센서 네트워크를 구축하려는 다양한 시도가 진행 중이다. 이에 따라, 가정을 지능화하려면 다양한 상황 데이터를 수집하여 이를 중앙 처리장치로 보낼 수 있는 센서 네트워크 모듈과 수집된 상황 데이터를 수집 분석하여 제어 명령을 전달할 수 있는 센서 네트워크 게이트웨이가 필요하다. 또한 기존 홈 네트워크 사용자를 위해 기존 홈 네트워크와도 호환되어야 한다. 따라서 본 논문에서는 센서 네트워크 게이트웨이를 경량화 하여 저가로 구현할 수 있는 시스템을 제안하였다.
본 논문에서는 USN 기반 다중 프로토콜 게이트웨이 미들웨어의 설계를 제안한다. 제안된 다중 프로토콜 게이트웨이 미들웨어는 송신 메시지 형식을 정의하고, UART를 사용하여 MCU 외부 응용 프로그램에 연결을 위하여 USN 모듈 인터페이스 프로토콜을 사용하였다. 이 경우, 게이트웨이는 설정정보와 함께 지그비 모듈과의 통신 상태를 확인하고, 지그비 시리얼 PDU 형식을 설정한다. 제안된 다중 프로토콜 게이트웨이 미들웨어 실험 결과, 전력제어 및 통신제어 실험을 통해 재생 중계 장치를 사용하는 게이트웨이보다 다중 프로토콜 게이트웨이를 사용하는 통합 프로토콜 게이트웨이의 효율성을 입증하였다.
일반적으로 홈 게이트웨이는 가정 내 PC와 인터넷 가전 모두에 대해 공유 인터넷 액세스가 가능하도록 통신 서비스와 홈게이트웨이 자체의 보안 및 홈 오토메이션과 같은 서비스를 제공한다. 또한 추가로 미래에 제공되어야 할 여러 서비스를 위해서는 현재 개발되는 홈 게이트웨이는 모듈식 아키텍쳐를 기반으로 해야 할 것이다. 이와 같은 홈 게이트웨이를 구현하기 위해서는 독창적이고 확장 가능한 하드웨어 플랫폼은 물론, 운영체제 및 애플리케이션의 업그레이드와 새로운 서비스의 배치를 가능케 해주는 강건한 파일 시스템을 포함해야 한다. 따라서 본 논문에서는 위와 같은 홈 게이트웨이 기능 및 새로운 서비스 추가 및 관리에 용이한 개방형 표준인 OSGi(Open Service Gateway Initiative)를 기반으로 한 홈게이트웨이를 설계하고, 본 플랫폼을 통한 댁내 가전제어를 위해 센서네트워크와 연동하여 실제 댁내에 부착된 액추에이터 센서노드를 제어할 수 있도록 개발했다. 가전제어를 위한 S/W는 OSGi 상에서 서비스 번들로 개발하였으며 언제 어디에서든 해당 번들을 다운받아 홈 제어가 가능하다.
산업 통신에는 다양한 네트워크가 있으며 여러 가지 통신 방식을 사용한다. 기업에서는 생산 라인 확장, 공장 업그레이드, 네트워크 세분화, 시스템 통합 등을 위하여 산업용 장치와 네트워크 간에 통신 변환이 필요하다. 이것은 많은 제조회사가 제작한 설계자가 다른 다양한 기계 장치를 네트워크에 연결하고 전송하기 위하여 데이터 또는 프로토콜 변환을 위한 통신 장비가 제공되어야함을 의미한다. 본 논문에서는 적층형 통신 모듈을 사용하여 산업 통신 프로토콜 변환을 지원할 수 있는 산업용 통신 게이트웨이를 설계하였다. 제작된 게이트웨이는 RS485 시리얼 통신을 이용하는 개별 통신 모듈을 다층으로 연결하는 구조를 가지고 있다. 각각의 통신 모듈은 아날로그 데이터 카드, 디지털 데이터 카드, CAN 및 LAN 지원 카드로 구성하였다. 메인 보드 프로세서는 Atmega micro-processor를 사용하였고, RS485 시리얼 슬롯을 배치하여 적층형 통신 모듈 구조를 가지도록 하였다. 본 논문에서 제작된 적층형 산업용 통신 게이트웨이는 아날로그 및 디지털 I/O 기능과 CAN과 LAN을 지원할 수 있기 때문에 산업용 통신 제어 및 모니터링에 폭넓게 활용될 수 있다.
최근에 홈 네트워킹 미들웨어에 대한 연구는 대부분 인터넷을 통한 웹 제어방식을 취하고 있다. 비록 유선 및 이동단말기를 통한 음성 제어방식도 취하고는 있으나, UPnP와 같은 표준기술을 사용하지는 않으며, 단일기기를 제어하는 기술에만 한정되어 있다. 본 논문은 유선 및 이동전화를 통하여 네트워크에 연결된 다양한 종류의 UPnP 가능기기들을 음성으로 제어하는 음성 게이트웨이의 개발에 관한 것이다. 음성 게이트웨이는 MPC850 모듈부와 전화 인터페이스부로 구성되었으며, 음성 게이트웨이 내의 컴퓨터부인 셋톱박스는 PSTN 인터페이스부. 제어정보처리부, UPnP 프로토콜처리부로 구성되었다. 그리고 전체 시스템을 설치한 보드를 통하여 구현하였다.
본 논문에서는 유비쿼터스 헬스케어와 지능형 홈 네트워크 시스템을 위한 전력선 통신과 Zigbee 통신 기반의 통합 게이트웨이를 구현하였다. 전체 시스템은 센서, 통합 게이트웨이, Zigbee 모듈, 전력선 모뎀으로 구성되어있다. 헬스케어 센서에 의해서 수집된 데이터는 통합 게이트웨이에서 저장 및 분석하여 헬스케어제어장치로 전송할 수 있으며, 의료시설 및 각 가정에 쾌적한 환경을 제공하기 위하여 가전 기기를 제어한다. 구현된 통합 게이트웨이는 다양한 유비쿼터스 헬스케어와 지능형 홈 네트워크를 지원할 수 있다.
집안에서 사용하는 가전제품이 점차 늘어나고 또한 이들 가전에 대한 상호 네트워킹의 필요성이 절실해지는 요즘 홈 네트워킹의 시장이 점차 열리고 있는 추세이다. 실제적인 홈 네트워크를 구성하기 위해서는 집안에서뿐만 아니라 집 밖에서도 이들 가전제품을 제어할 수 있도록 만들어야하는데 그러기 위해서는 홈 게이트웨이의 구성이 필수라 할 수 있다. 그러기 위해서는 집안까지 들어오는 통신라인이 있어야 하는데 지금 현재 가장 많이 사용하고 있는 방법은 전화선과 케이블 망을 이용하는 것이다. 본 논문에서는 케이블 망을 이용한 홈 게이트웨이의 접속모듈을 구현하여 가정에서도 쉽게 네트워크를 구성할 수 있는 환경을 만들 수 있게 하였다.
최근 많은 산업용 기기들은 외부 모니터링과 제어 시스템에 프로토콜 호환성 문제에 직면하고 있다. 본 논문은 다층 통신 모듈을 사용하여 산업 통신 프로토콜 변환을 지원할 수 있는 산업용 통신 게이트웨이를 설계하였다. 산업용 통신 게이트웨이는 rs485 시리얼 통신을 이용하는 개별 통신 모듈을 다층으로 연결하는 구조를 가지고 있다. 각각의 통신 모듈은 analog data card, digital data card LAN 및 CAN 지원 카드로 구성하였다. 메인 보드 프로세서는 Atmega micro-processor를 사용하였고, rs485 시리얼 슬롯을 배치하여 다층의 통신 모듈 구조를 가지도록 하였다. 이러한 통신 모듈 적층형을 이용하여 아날로그 및 디지털 I/O 기능과 LAN과 CAN을 지원하여 산업용 통신 제어 및 모니터링에 폭넓게 사용할 수 있다.
Zigbee는 무선 센서 네트워크 환경에 최적화된 무선 통신 기술 중의 하나이다. 무선 센서 네트워크에서 게이트웨이는 센서 노드들을 제어하고 송수신된 데이터를 전송하는데 사용된다. 하지만 고정된 형태의 게이트웨이는 무선 센서 네트워크의 유연성을 제한한다. 고성능 프로세서가 탐재된 스마트폰과 안드로이드 OS를 이용하면 쉽게 스마트폰을 모바일 게이트웨이로 사용할 수 있다. 이에 본 논문에서는 안드로이드 스마트폰을 이용한 모바일 게이트웨이를 제안하였다. 제안한 시스템에서 Zigbee 통신 모듈은 USB 포트를 이용하여 스마트폰과 연결된다. 또한 모바일 게이트웨이를 위한 안드로이드 어플리케이션도 구현하였다.
본 논문에서는 갑작스런 전력난이나 피크 전력시간 등의 비상 전력상황에서 필수적으로 동작해야 할 정보기기기가 전력을 공급받기 위해 우선순위(Priority) 제어기능을 부여한 스마트 플러그 기반의 스마트 콘센트에 의한 스마트 모니터링 및 표시장치를 갖는 스마트 미디어 플랫폼의 제어기능 설계를 제안한다. 이러한 스마트 게이트웨이는 에너지 저장장치(ESS, Energy Storage System)와 연동함으로서 스마트 플러그가 양방향 송배전과 우선순위 제어형 스마트 제어모듈에 의한 전력관리 효율을 극대화할 수 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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