KR100560423B1 - 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈게이트웨이장치 및 그 방법 - Google Patents

방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈게이트웨이장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의한 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈게이트웨이 장치 및 그 방법은 액세스망으로부터 방송트래픽과 인터넷트래핏이 혼합된 하향신호를 분리하여 출력하고, 댁내망으로부터 입력되는 상향신호를 상기 액세스망에 부합되는 전송속도로 변환하여 출력하는 방송통신분류부; 상기 인터넷트래픽을 상기 댁내망내의 적어도 하나 이상의 사용자단말에 적합하도록 프로토콜변환을 수행하고, 상기 상향신호에 대하여는 상기 액세스망에 적합하도록 프로토콜변환을 수행하는 제어부; 및 상기 사용자단말로 방송트래픽 혹은 인터넷트래핏을 출력하고, 상기 사용자로부터 상기 상향신호를 수신하여 상기 제어부로 출력하는 사용자인터페이스부;를 포함하는 것을 특징으로 하며, 기존의 분리된 방송 및 통신 선로를 이용하던 방법에서 벗어나 단일선로의 방송통신 융합채널로부터 들어오는 기가비트급 방송패킷 및 통신 패킷을 댁내에서 필요로 하는 대역폭으로 필터링하고 분리하기위한 방송통신 분류장치를 이용하여 수 백 Mbps 이상의 인터넷 HDTV 방송 및 통신 융합 서비스를 지원할 수 있는 저가의 홈 게이트웨이를 제공할 수 있다.

Description

방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈게이트웨이 장치 및 그 방법{Home gateway processing broadcasting traffic and internet traffic together and method thereof}
도 1은 본 발명이 적용되는 방송통신 융합망의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 의한 방송트래픽 및 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈 게이트웨이 장치의 세부 구성을 보인 블록도이다.
도 3은 본 발명에 의한 방송트래픽 및 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈 게이트웨이 장치의 프로토콜 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 방송트래픽 및 인터넷트래픽을 통합 처리하는 방법의 흐름을 보여주는 흐름도이다.
본 발명은 홈 게이트웨이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액세스망과 댁내망에 각각 고속 접속 기능을 제공하여 초고속 광대역 통신서비스 및 인터넷 방송 융합서비스를 가능하게 하는 홈 게이트웨이 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 홈 게이트웨이 장치라 함은 댁내망으로 들어가는 입구 역할을 하는 네트워크 포인트로서, 서로 다른 데이터 통신 프로토콜을 사용하는 두 개의 통신 망 사이에서 상기 두 통신 망간에 전송되는 데이터를 각 통신망에 맞는 데이터로 변환시켜 주는 기능을 수행하는 장치이다.
최근에는 상기한 홈 게이트웨이 장치를 개발함으로써, 가정 내의 댁내 망과 외부 액세스 망간의 망 연결을 수행하여 각종 통합 망에서의 다양한 서비스를 제공받을 수 있게 되었다.
특히 최근에는 인터넷의 발달로 인터넷을 통해 통신 서비스뿐만 아니라 기존의 전용 방송망을 통해 서비스되고 있는 방송 서비스를 단일 망으로 통합하여 서비스할 수 있는 방송통신 융합형 홈 게이트웨이 및 셋탑장치들이 연구되고 있다. 또한 가입자망의 급속한 발전으로 최근에는 수십 Mbps급의 가입자망 전송속도가 제공되고 있으며, 향후에는 기존의 전화선을 이용한 DSL(Digital Subscriber Line) 기술에서 벗어나 가정까지 광을 포설하여 서비스할 수 있는 FTTH(Fiber To The Home) 및 이를 이용한 수백 Mbps급의 인터넷 HDTV(High Definition TV) 방송 및 통신 융합 서비스에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
하지만, 기존의 홈 게이트웨이는 DSL이나 Fast Ethernet과 같이 100Mbps 이하의 대역폭만을 제공하고 방송을 수용할 수 있는 기능이 배제되어 있었을 뿐만 아니라 댁내에서 다채널 HDTV 서비스와 같은 높은 대역폭을 요구하는 서비스를 수용할 수가 없었다. 또한, 기존의 셋탑장치와 같은 경우에 있어서도 지상파나 위성 등과 같은 방송전용 서비스를 별도의 선로를 통해 수용하고 인터넷을 위한 인터페이스는 별도의 저속 리턴채널 서비스와 같은 경우로 제한하였으며, 댁내에 있는 다양 한 네트워크 기기를 수용하기에는 무리가 있다.
또한, 인터넷 망을 이용해 방송 트래픽을 전달하는 경우에도 유니캐스트 트래픽을 이용하였기 때문에 가입자가 많아지는 경우 망 장비의 성능이 HDTV 서비스에 부적합 하였으며, 고속의 방송 트래픽을 처리할 수가 없다. 홈 게이트웨이 장치의 구조에 있어서도 향후 FTTH가 활성화되고 수 백 Mbps급의 서비스가 보급될 경우 광 인터페이스를 갖는 구조로 발전해야 하지만 현재의 경우 대부분이 100Mbps급의 DSL이나 Fast Ethernet 인터페이스만을 지원하고 있으며 프로세서의 성능도 이를 뒷받침하지 못하고 있으며, 별도로 광 인터페이스를 갖는 네트워크 프로세서를 사용하더라도 이러한 프로세서가 고가이기 때문에 FTTH를 수용할 수 있는 저가의 홈 게이트웨이를 구성하기에는 많은 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 다양한 댁내망 인터페이스를 제공하면서 단일선로의 광채널에 접속된 액세스망으로부터 들어오는 인터넷 HDTV 방송 및 인터넷트래픽의 기가비트급 통신 서비스를 통합하여 지원할 수 있는 홈 게이트웨이 장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여, 본 발명에 의한 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈 게이트웨이 장치는 액세스망으로부터 방송트래픽과 인터넷트래핏이 혼합된 하향신호를 분리하여 출력하고, 댁내망으로부터 입력되는 상향신호를 상기 액세스망에 부합되는 전송속도로 변환하여 출력하는 방송통신분류 부; 상기 인터넷트래픽을 상기 댁내망내의 적어도 하나 이상의 사용자단말에 적합하도록 프로토콜변환을 수행하고, 상기 상향신호에 대하여는 상기 액세스망에 적합하도록 프로토콜변환을 수행하는 제어부; 및 상기 사용자단말로 방송트래픽 혹은 인터넷트래핏을 출력하고, 상기 사용자로부터 상기 상향신호를 수신하여 상기 제어부로 출력하는 사용자인터페이스부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 기술적 과제를 이루기 위하여 본 발명에 의한 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 방법은 액세스망과 댁내망을 연결하는 홈 게이트웨이 시스템에 있어서, 멀티캐스트 어드레스가 부여된 방송트래픽과 인터넷트래픽이 혼합된 신호를 수신하여 방송트래픽과 인터넷트래픽으로 분리하여 댁내망내의 적어도 하나 이상의 사용자단말로 출력하는 하향신호처리단계; 및 상기 사용자단말이 액세스망에 요구하는 신호를 상기 액세스망에 적합한 프로토콜과 전송속도로 변환하여 상기 액세스망으로 출력하는 상향신호처리단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 일 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 하기 설명 및 첨부된 도면은 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위한 것이며 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 홈 게이트웨이 장치를 이용한 방송통신 융합망 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 방송통신 융합망 구성도는 CO (Central Office)장비(120)를 포함하여, 방송서버(140), 방송통신 융합채널(130), 홈 게이트웨이 장치(110), 이용자단말(160)로 구성된다. 방송서버(140)나 이용자단 말(160)은 복수개로 구성되나 이하 설명의 편의를 위하여 한 개씩 있는 것으로 한다.
액세스망 CO장비(120)에서는 방송서버(140)로부터 방송컨텐츠를 제공받아 방송집선장치(121)에서 각각의 방송채널에 해당되는 주소로 변환하여 방송통신 집선/분류장치(123)를 통해 통신제어장치(122)로부터 들어오는 패킷과 합친 뒤 단일선로의 방송통신 융합채널(130)을 통해 홈 게이트웨이 장치(110)로 하향전송하게 된다. 통신제어장치(122)에서는 홈 게이트웨이 장치(110)로부터 상향전송 패킷이 입력되는 경우에 인터넷 및 방송제어 신호를 분리하고, 방송제어 신호를 통해 방송집선장치(121)를 제어하여 요청된 방송 컨텐츠만을 제공하게 되고, 인터넷 데이터를 분류하여 인터넷 접속이 가능하게 한다.
홈 게이트웨이 장치(110)에서는 CO장비(120)로부터 하향 수신된 트래픽으로부터 방송 데이터와 인터넷 데이터를 분류하여 각 서비스에 맞게 이용자 단말(160)로 제공하게 된다. 또한, 이용자 단말(160)로부터 홈 게이트웨이 장치로 입력되는 상향 트래픽의 경우 모든 트래픽은 제어장치를 거쳐 액세스망으로 전달된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홈 게이트웨이 장치의 세부 구성도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 액세스망 접속은 단일 선로의 방송통신 융합채널(130)에 접속된 액세스망 정합장치(210)에서 이루어지며, 수신된 방송트패픽 및 인터넷 트래픽은 방송통신 분류장치(220)로 전달된다. 방송통신 분류장치(220)에서는 수신된 방송트래픽 및 인터넷 트래픽 중 수십 내지 수백Mbps급의 방송 트래픽에 대해서 제어장치(240)로부터 제공되는 채널 및 패킷주소를 참고로 분류하여 필요시 패킷버퍼(230)에 임시로 저장한 후, 제어장치를 거치지 않고 곧바로 댁내 이더넷 망이 연결된 스위치(260)로 전달한다. 패킷버퍼(230)는 기가비트급 트래픽을 댁내의 수백Mbps 트래픽으로 변환시 속도 보정을 위해서 필요하며 트래픽 양에 따라 동적으로 할당되어 사용한다. 이러한 과정을 통하여 제어장치(240)에 가해지는 트래픽 처리 프로세싱을 없앰으로써 저가의 CPU를 이용한 제어장치(240) 구성이 가능하다. 또한 스위치(260)에서는 별도의 IGMP 스누핑(Internet Group Management Protocol snooping) 기능을 통하여 각 포트별로 요구된 트래픽만을 상기 방송트래픽을 요구한 제1사용자에게 전달함으로써 댁내 이더넷망의 트래픽 흐름을 현저하게 줄일 수 있고 이를 통하여 다채널 HDTV 서비스와 같은 고속의 멀티미디어 서비스가 가능해진다. 또한, 댁내망 정합장치(250)에 연결된 IEEE1394나 무선랜 등과 같은 인터페이스에 대해서는 제어장치(240)에서 이에 해당되는 프로토콜 처리를 하여 제2사용자에게 서비스하게 된다. 댁내망 정합장치(250)에는 댁내망 환경에 따라 IEEE1394 및 무선랜 등을 제외한 다양한 인터페이스 접속이 가능하다.
댁내망으로부터 액세스망으로 전달되는 상향 트래픽의 경우에는 모든 상향 트래픽에 대해서 제어장치(240)를 거쳐 방송통신 분류장치(220)로 전달되며, 방송통신 분류장치(220)에서는 상향 트래픽에 대해서는 별도의 처리를 거치지 않고 기가비트급 변환만을 거친 뒤 액세스망 정합장치(210)로 전달하여 액세스망 정합을 하게 된다.
도 3과 도 4를 참조하면서 본 발명의 일실시예에 따른 홈 게이트웨이 장치의 통합처리 방법을 설명한다. 도 3은 본 발명에 의한 방송트래픽 및 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈 게이트웨이 장치의 프로토콜 구성을 보여주는 도면이고, 도 4는 도 3의 프로토콜 스택을 가지는 장치들의 구성에서 본 발명에 의한 방송트래픽 및 인터넷트래픽을 통합 처리하는 방법의 흐름을 보여주는 흐름도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 프로토콜 스택은 방송서버측(140), CO 장비측(120), 액세스망 정합 장치(111) 및 방송통신 분류장치측(112), 제어장치(113) 및 댁내망 정합장치측(114), 스위치측(115), 이용자단말측(160) 등의 프로토콜로 구성된다. 방송서버(140)에는 방송 어플리케이션 및 방송 컨텐츠 제공을 위한 RTP, UDP 등의 프로토콜이 탑재되어 IP 및 MAC 계층을 거쳐 CO 장비측(120)으로 전달된다. CO장비측(120)에서는 IGMP 프로토콜을 바탕으로 방송채널 선택 메지시를 이용하여 방송서버(140)로부터 입력된 트래픽에 새로운 멀티캐스트 어드레스를 부여하여 홈 게이트웨이 장치(110)로 전송한다.
이러한 하향신호에 대하여(410단계) 홈 게이트웨이장치(110)의 액세스망 정합장치(111) 및 방송통신 분류장치측(112)에서는 액세스망으로부터 입력된 트래픽을 방송트래픽과 인터넷트래픽을 분리한다(420단계). 그 중에서 댁내 이더넷 망에서 요청한 방송용 멀티캐스트 어드레스를 가지고 있는 트래픽은 스위치측(115)으로 전달하여 방송트래픽을 요구한 제1사용자에게 전달한다(430단계). 그 외의 트래픽은 제어장치(113) 및 댁내망 정합장치측(114)으로 전달하여 궁극적으로 인터넷트래픽을 요구한 제2사용자에게 전달하도록 한다. 트래픽 분류에 필요한 주소 정보 등은 제어장치측(240)에서 공급한다. 제어장치(113) 및 댁내망 정합장치측(114)에서는 방송통신 분류장치측(112)으로부터 전달된 트래픽에 대해서 프로토콜 처리 등을 수행한 뒤 댁내 이더넷 망에서 요청한 트래픽 중 방송 트래픽을 제외한 트래픽에 대해서 스위치(115)로 전달하고, 그 이외의 댁내망에서 요청한 트래픽에 대해서는 Link계층 및 물리계층을 거쳐 이용자단말측(160)으로 전달한다. 이용자단말측(160)으로는 스위치측(115)이나 제어장치(113) 및 댁내망 정합장치측(114)에 선택적으로 정합되어 프로토콜 처리 및 RTP, UDP 등을 거쳐 방송용 어플리케이션으로 트래픽을 전달한다(440단계).
상향신호인 경우를 살펴보면(410단계), 방송 채널 변경에 따른 IGMP 메시지는 이용자단말측(160)으로부터 스위치측(115)이나 제어장치(113) 및 댁내망 정합장치측(114)으로 전달되며, IGMP Proxy에서는 댁내 이더넷 망이나 다른 댁내망으로부터 들어오는 IGMP 메시지를 취합하여 통합된 IGMP 메시지를 구성(450단계)하여 방송통신 분류장치(112)를 거쳐 액세스망의 CO장비로 전달된다. 또한, 댁내망으로부터 홈 게이트웨이 장치(110)로 입력되는 모든 상향 트래픽은 제어장치(113)에서 취합되어 액세스망에 적합한 전송속도로 변환된 후 액세스망으로 전달된다(460단계).
본 발명의 상세한 설명 및 도면에는 본 발명을 이해를 돕기 위한 바람직한 일 실시예를 개시한 것으로서 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 권리의 범위는 상기한 상세한 설명에 의해 결정되는 것이 아니라 첨부한 청구범위에 결정되어야만 할 것이다.
본 발명에 의한 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 방법은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를들면 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함된다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 통신망으로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 읽을 수 있는 코드로서 저장되고 실행될 수 있다. 또한 본 발명에 의한 폰트 롬 데이터구조도 컴퓨터로 읽을 수 있는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 하드 디스크, 플로피 디스크, 플래쉬 메모리, 광 데이타 저장장치등과 같은 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현되는 것이 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 방송트래픽 및 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈 게이트웨이 장치 및 그 방법은 액세스 망 접속 측면에서는 100Mbps 이상의 광 액세스망 접속 기능을 제공하여 고속의 방송통신 융합 서비스를 가능하게 한다. 댁내 망 접속 측면에서는 댁내망 정합 장치를 통하여 IEEE1394, 무선랜 등 다양한 댁내망 인터페이스를 제공하고 이더넷 스위치를 이용하여 다수의 이더넷 인터페이스를 제공한다. 또한, 기존의 분리된 방송 및 통신 선로를 이용하던 방법에서 벗어나 단일선로의 방송통신 융합채널로부터 들어오는 기가비트급 방송패킷 및 통신 패킷을 댁내에서 필요로 하는 대역폭으로 필터링하고 분리하기위한 방송통신 분류장치를 이용하여 수 백 Mbps 이상의 인터넷 HDTV 방송 및 통신 융합 서비스를 지원할 수 있는 저가의 홈 게이트웨이를 제공할 수 있다.
또한 스위치에서는 별도의 IGMP snooping 기능을 통하여 각 포트별로 요구된 트래픽만을 전달함으로써 댁내 이더넷망의 트래픽 흐름을 현저하게 줄일 수 있고 이를 통하여 다채널 HDTV 서비스와 같은 고속의 멀티미디어 서비스가 가능해진다.
상술한 상세한 설명 및 도면에 개시된 내용은 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 명백한 것이다.

Claims (10)

  1. 액세스망으로부터 방송트래픽과 인터넷트래핏이 혼합된 하향신호를 분리하여 출력하고, 댁내망으로부터 입력되는 상향신호를 상기 액세스망에 부합되는 전송속도로 변환하여 출력하는 방송통신분류부;
    상기 인터넷트래픽을 상기 댁내망내의 적어도 하나 이상의 사용자단말에 적합하도록 프로토콜변환을 수행하고, 상기 상향신호에 대하여는 상기 액세스망에 적합하도록 프로토콜변환을 수행하는 제어부; 및
    상기 사용자단말로 방송트래픽 혹은 인터넷트래핏을 출력하고, 상기 사용자로부터 상기 상향신호를 수신하여 상기 제어부로 출력하는 사용자인터페이스부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈 게이트웨이 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 사용자인터페이스부는
    상기 방송트래픽을 제1사용자단말로 출력하는 스위치; 및
    상기 프로토콜변환된 인터넷 트래픽을 제2사용자단말로 출력하는 댁내망정합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈 게이트웨이 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 방송통신분류부는
    상기 액세스망과 광신호/전기신호 혹은 전기신호/광신호 변환을 수행하는 액세스망정합부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈 게이트웨이 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 방송통신분류부는
    상기 방송트래픽의 크기에 따라 동적으로 할당되어 상기 방송트래픽을 저장하여 순차적으로 출력하는 패킷버퍼;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈 게이트웨이 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 방송통신분류부는
    댁내망에서 요구하는 트래픽만을 선별적으로 필터링하여 출력하는 것을 특징으로 하는 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈 게이트웨이 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 스위치는
    IGMP(Internet Group Management Protocol) 스누핑(snooping)을 수행하여 상기 스위치에 접속된 적어도 하나 이상의 포트별로 각 사용자 단말이 요구하는 방송트래픽만을 전달하는 것을 특징으로 하는 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈 게이트웨이 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는
    상기 적어도 하나 이상의 사용자단말이 방송채널 변경을 요구하는 IGMP 메시지들을 하나의 IGMP 메시지로 변경하는 IGMP 프록시(Proxy)기능을 수행하는 것을 특징으로 하는 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈 게이트웨이 장치.
  8. (a) 멀티캐스트 어드레스가 부여된 방송트래픽과 인터넷트래픽이 혼합된 신호를 수신하여 방송트래픽과 인터넷트래픽으로 분리하여 댁내망내의 적어도 하나 이상의 사용자단말로 출력하는 하향신호처리단계; 및
    (b) 상기 사용자단말이 액세스망에 요구하는 신호를 상기 액세스망에 적합한 프로토콜과 전송속도로 변환하여 상기 액세스망으로 출력하는 상향신호처리단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈게이트웨이의 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 (a)단계는
    (a1) 상기 필터링된 방송트래픽을 버퍼링한 후 IGMP 스누핑을 하여 제1사용 자단말이 요구하는 방송트래픽만을 선별하여 출력하는 단계; 및
    (a2) 상기 인터넷트래픽에 대하여는 제2사용자단말에 적합하도록 프로토콜변환을 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈게이트웨이의 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 (b)단계는
    (b1) 방송채널변경을 요구하는 적어도 하나 이상의 사용자단말로부터 수신되는 IGMP 메시지들을 하나의 통합된 IGMP 메시지로 변환하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈게이트웨이의 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 방법.
KR1020030078117A 2003-11-05 2003-11-05 방송트래픽과 인터넷트래픽을 통합 처리하는 홈게이트웨이장치 및 그 방법 KR100560423B1 (ko)

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