본 논문에서는 친환경 스마트가전 응용시스템을 위한 모바일 로봇 플랫폼인 Ecobot을 개발하였다. Ecobot은 Zigbee 네트워크로 홈 네트워크를 구성한 친환경 스마트 가전 응용시스템에서 쾌적 환경 감시 및 안내의 역할을 수행한다. 쾌적 환경을 위해 환경 감시 센서가 탑재되어 있으며, Zigbee 네트워크를 통해 스마트 가전기기와 연동하여 스마트 가전기기를 제어하여 쾌적 환경을 유지시킨다. 또한 URG-04LX 레이저 거리 센서를 이용하여 자율주행 및 충돌 회피를 통해 실내 환경을 감시하게 된다.
본 논문에서는 태양광 전력 시스템을 이용해서 홈 네트워크 시스템을 구성하는 방안으로 정전시 제한된 전력을 효율적으로 사용하는 방법을 연구하였다. 그리고 기존의 홈 네트워크 시스템의 단말기가 하나의 고유 기능만을 갖기 때문에 생산 단가가 높고 다른 기능으로의 변환이 어려운 문제점이 있으므로, 단말기가 하나의 기능을 갖는 것이 아니라 다른 기능으로의 변환이 쉽고 생산 단가를 낮출 수 있도록 모듈화하고 PLC를 사용하여 설비 단가도 낮출 수 있는 홈 네트워크 시스템을 제안하였다. 실험적으로 시제품 형태의 조명 제어 단말기를 구현하였으며, 이를 통해 모듈화된조명제어 시스템의 성능을 시험하였으며, 상품가능성을 입증하였다.
최근 몇 년간, 홈 네트워킹에 관한 많은 연구가 활발히 진행되고 있다. 홈 네트워킹을 위한 대부분의 기술들은 유선을 기반으로 하지만, 무선 연결을 위한 기술도 필요하다. 본 논문은 홈 네트워크 분야 중에서 무선 네트워크에 초점을 맞추고 있다. 무선 LAN, 블루투스, HomeRF와 같은 많은 무선 통신 기술중에서, 본 논문은 특히 무선 센서 네트워크라는 새로운 기술을 무선 홈네트워크에 적용하는 것을 제안한다. 본 논문은 무선 센서 노드와 무선 센서 네트워크를 위한 하드웨어 및 프로토콜 스택 설계시 필요한 고려 사항을 제시하고, 홈 네트워킹에 무선 센서 네트워크를 적용하기 위한 방법과 다양한 센서 노드로 무선 홈 네트워킹을 구성하는 방법을 제시한다. 마지막으로, 본 논문은 자체적으로 설계된 무선 센서 노드 시스템을 소개하고 이 글을 맺는다.
In this paper, a home network message specification and systems based on the Power Line Communication(PLC) are proposed. As a case study, the home network message specification and systems for the white goods are proposed. It is designed for the various home appliances from the lightning to the white goods using power line communication based on Internet protocol. The proposed home network system is composed of the home network message specification with browsing S/W and embedded H/W design based on the power line communication.
홈네트워크 사업자는 빠르게 확대 되는 시장 환경에 맞춰 확장성, 신뢰성, 유연성, 저비용의 구조로 홈네트워크 서비스를 제공하는 것에 대해 많은 고민을 하고 있다. 기존 클라이언트-서버 방식은 홈네트워크를 서비스하는데 있어 복잡성, 고비용 등 다양한 문제가 존재한다. 본 논문에서는 이러한 문제를 해결하기 위한 P2P-SIP(Peer to peer - Session Initiation Protocol) 구조를 제안한다. 분산된 자원의 접근을 지원하는 P2P(Peer to peer) 통신 방식의 단말에서 기존의 SIP(Session Initiation Protocol)기반 네트워크 장치들이 가지던 기능을 제공한다. 또한 단말의 이동성을 고려한 네트워크 기반의 PMIPv6(Proxy Mobile IPv6)기술을 적용하여 이동성 관리에 따른 지연시간을 최소화한다. 특히 제안하는 P2P-SIP 구조는 평면 구조에 비해 지역 내 다양한 홈네트워크 간의 뛰어난 확장성과 유지비용을 절감하는 매우 효율적인 구조임을 보여줬다.
사물인터넷(Internet of Thing) 기술이 커다란 이슈로 떠오르면서 홈 네트워크 시스템을 사물인터넷 기술 과 연동하기 위한 연구들이 많이 진행되고 있다. 특히 가정에서 사용되는 많은 기기들을 인터넷과 연결시키고 스마트 폰을 이용하여 기기들을 제어하고 동작시키기 위한 다양한 기술들이 제안되고 있다. 그러나 기존의 인터넷 프로토콜들은 적은 양의 데이터가 송수신되는 사물 인터넷 환경에는 비효율적이다. 그래서 IETF(Internet Engineering Task Force)에서는 저전력, 저용량, 저성능 등 제한된 환경에서 인터넷과 연동하여 사물들을 동작시키기 위한 대표적인 기술로 CoAP/6LoWPAN 프로토콜을 제안하고 있다. 본 논문에서는 CoAP/6LoWPAN을 이용하여 모바일 환경에서 홈네트워크 시스템을 동작시키고 제어하는 시스템을 구현하였으며 이는 향후 각 가정에 도입될 스마트홈네트워크 시스템 구축에 활용할 수 있을 것으로 전망된다. 또한 기존 인터넷 망에서 사용되는 HTTP와의 성능 분석을 수행하여 CoAP/6LoWPAN 프로토콜을 사용한 제안 시스템이 사물인터넷 환경에 적합함을 보여주고 있다.
The Intelligent Home provides convenient and comfortable living environment by performing automatic control, heating and air-conditioning, ventilation, home appliances control, home robot control, energy management, visitor management security management, internet, heath state monitoring, etc. through wired/ wireless network and device in the household. Along with the presentation of the features of economical broadband power line communication in the network configuration for new and old houses, its improvement method is proposed.
홈 네트워크 시스템은 각종 외부 위협요소로부터의 사이버 공격 대상이 될 수 있을 뿐만 아니라 해킹, 악성코드, 웜 바이러스, DoS공격, 통신망 도청 등의 보안취약성을 가지고 있다. 그래서 홈 네트워크상에서 해당 사용자의 자산 및 개인정보를 보호할 수 있는 보안 프로토콜의 필요성은 점차 증대되어가고 있다. 따라서 본 논문에서는 공개키 인증서를 이용하여 사용자를 인증하고 인증된 정보를 기반으로 해당 기기에 대한 권한을 차등 부여함으로서 허가 받지 않은 사용자로부터의 댁내 자산 및 개인 정보를 보호할 수 있는 사용자 인증과 접근 제어 기술을 이용한 홈 네트워크 보안 프로토콜을 설계하고 제안한다.
홈 네트워크 기술과 인터넷 제어 기술이 가정에서 널리 사용되기 위해서는 세 가지 고려 사항을 충족해야 한다. 먼저 홈 네트워크 기술을 기존의 가전기기에 적용함으로써 발생하는 비용의 증가를 최소화할 수 있어야 하고, 인터넷에서 홈 네트워크로 접근이 가능하게 하기 위해 가정의 다양한 인터넷 사용 환경을 고려하여야 하며, 끝으로 가전기기 제어를 위해 홈 네트워크에 적용되는 제어 프로토콜과 인터넷 제어를 위해 사용되는 프로토콜 사이에 서로 호환이 되어야 한다. 본 논문에서는 이 세 가지 사항을 고려한 ARCS(Appliance Remote Control System)를 설계하고 구현한다. ARCS는 기존 가전기기에 최소비용으로 통신 기능과 원격 제어 요청을 처리할 수 있는 홈 네트워크 프로토콜인 LnCP(Living network Control Protocol)를 기반으로 상용화된 가전기기론 대상으로 인터넷을 통해 원격 제어 서비스를 제공한다. ARCS는 홈 게이트웨이가 인터넷상의 홈 서버에게 통신 세션을 요청함으로써 인터넷에서 홈 네트워크로의 접근이 가능하게 하는 방식을 사용하고 있으며, 인터넷 응용 프로그램을 이용하여 집 안의 가전기기를 원격 제어할 수 있는 가상 제어 인터페이스를 제공한다. 구현을 위해 홈 게이트웨이와 인터넷 홈 서버간의 통신 세션 관리와 인터넷을 통한 가전기기 제어 통신을 위한 프로토콜이 요구되는데, 본 논문에서는 LnCP와 쉽게 호환 가능한 제어 메시지들을 정의한 AICS(Appliance Internet Control Specification)라는 새로운 프로토콜을 설계하여 ARCS와 홈 게이트웨이에 적용하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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