KR100734243B1 - System for building home network using broadband power line communication and zigbee - Google Patents

System for building home network using broadband power line communication and zigbee Download PDF

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Abstract

A home network construction system using BPLC(Broadband Power Line Communication) and ZigBee is provided to transmit an MPEG4 image and a bi-directional voice signal by using an existing power line without using a data line. A microprocessor(11) controls general operations of a device. An RTC battery(13) is connected with a system bus(12) of the microprocessor(11) and supports general operations of the microprocessor(12). A boot and application flash memory(14) temporarily stores a boot and application program. A serial 12C EEPROM(15) converts a parallel signal into a serial signal and outputs it to a 12C bus. A main SDRAM(16) temporarily stores various data and programs read by an input unit. A serial transceiver(19) is connected with a serial communication interface to allow the microprocessor(11) to perform serial communication with the outside. An Ethernet transceiver(120) is connected with an MII(Media Independence Interface) interface to perform Ethernet communication by using a private information network transmission path. An asynchronous serial element(17) is connected with the system bus(12) of the microprocessor(11) and performs asynchronous serial communication. An optical interface(18) supports optical communication.

Description

광대역 전력선통신 및 지그비를 이용한 홈네트워크 구축 시스템{SYSTEM FOR BUILDING HOME NETWORK USING BROADBAND POWER LINE COMMUNICATION AND ZIGBEE}Home network construction system using broadband power line communication and Zigbee {SYSTEM FOR BUILDING HOME NETWORK USING BROADBAND POWER LINE COMMUNICATION AND ZIGBEE}

도 1은 본 발명의 구성도,1 is a block diagram of the present invention,

도 2는 본 발명에 따른 홈게이트웨이의 상세구성도,2 is a detailed configuration diagram of a home gateway according to the present invention;

도 3은 본 발명을 이용한 전력선통신기반 웹카메라 및 지그비 통합형 홈네트워크구축시스템의 구성도를 나타낸다.3 is a block diagram of a power line communication-based web camera and ZigBee integrated home network construction system using the present invention.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

10 -- 홈게이트웨이, 11 -- 마이크로프로세서,10-home gateway, 11-microprocessor,

12 -- 시스템버스, 13 -- 배터리부착 RTC,12-system bus, 13-RTC with battery,

14 -- 플래시메모리, 15 -- 직렬 12C 이이피롬,14-flash memory, 15-serial 12C Ypyrom,

16 -- 주메모리, 17 -- 비동기직렬통신인터페이스,16-main memory, 17-asynchronous serial communication interface,

18 -- 옵티컬 인터페이스, 19 -- 시리얼 트랜시버,18-optical interface, 19-serial transceiver,

20 -- 광대역 전력선통신유니트, 22A,22B,22C -- 잭,20-broadband power line communication unit, 22A, 22B, 22C-jack,

24 -- 컨넥터, 26 -- 전력선통신라인,24-connector, 26-power line communication line,

30 -- 지그비, 40 -- 외부통신망,30-Zigbee, 40-external network,

50A -- 광변환기, 50B -- XDSL모뎀,50A-photoconverter, 50B-XDSL modem,

60 -- 웹카메라, 70 -- 원격서버,60-web camera, 70-remote server,

120 -- 이더넷 트랜시버.120-Ethernet Transceiver.

본 발명은 유무선 네트워크가 하나로 통합된 유비쿼터스 기반의 통합망 환경을 시간과 공간에 제약없이 제공할 수 있도록 하는 홈네트워크구축시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 외부와 고속 유선통신이 가능한 저가의 고 신뢰성 광대역 전력선 통신(Broadband Power Line Communication; BPLC)과 댁내 각종 가전기기와 저가의 저전력 무선네트워크 구축이 가능한 지그비(Zigbee)를 이용하여 가정내 유비쿼터스 환경을 구축할 수 있도록 하는 광대역 전력선통신 및 지그비를 이용한 홈네트워크 구축 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a home network construction system capable of providing a ubiquitous based integrated network environment in which wired and wireless networks are integrated into one without limitation in time and space. Broadband Power Line Communication (BPLC) and home using broadband power line communication and ZigBee to build a ubiquitous environment in the home using Zigbee, which enables the construction of various low-power wireless networks and in-home appliances A network construction system.

홈 네트워킹은 새로운 유무선 연계 통합시스템이 갖춰지고 점차 우리의 생활이 개인·가정화되는 환경변화에서 시작된 것으로, 이는 새로운 기술이 아니라 지금까지 있었던 기술을 가정에 초점을 둬 통합한 것으로 복합·다기능화한 시스템이라고 할 수 있다.Home networking began with a change in the environment in which new wired / wireless integrated systems are equipped and our lives are becoming more personalized. This is not a new technology, but a combination of existing technologies with a focus on the home. It's a system.

홈 네트워킹의 필요성이 부각된 것은 소비자와 공급자 측면 모두에 해당되는데, 공급자 측면에서 보면 기업정보화가 포화되면서 새로운 시장을 만들고 포화된 시장에서의 돌파구가 필요하게 되었으며 개별화된 제품으로 소비자의 욕구를 충족 시키기에는 역부족이고 이에 따라 정보기기·AV시스템·가전제품과의 연계가 필요하게 된 것이며, 소비자 측면에서 보면 초고속망이 거의 모든 가정에 보급되고 유무선 기술이 발전하면서 가정 내부 네트워킹이 필요하게 되었다. The necessity of home networking is on both the consumer and supplier side. On the supplier side, as corporate informatization saturates, new markets are needed and breakthroughs in the saturated market are required. As a result, there is a need for linkage with information equipment, AV systems, and home appliances, and from the consumer's point of view, the high-speed network has spread to almost all homes, and wired and wireless technologies have developed, requiring home networking.

즉, 인터넷 확산과 기술개발에 힘입어 가정내에서 많이 사용하게 되는 PDA, 모바일PC, 유무선 전화와 이동전화, 디지털TV, 셋톱박스, 냉장고 등 가전제품들도 디지털과 결합됨으로써 가정의 모든 가전기기가 상호 통신하는 것은 물론 외부로부터 원격조정할 수 있는 가정 내부 네트위킹이 필요하게 되었다. In other words, home appliances such as PDAs, mobile PCs, wired and wireless phones, mobile phones, digital TVs, set-top boxes, and refrigerators, which are frequently used in homes due to the spread of the Internet and technology development, are also combined with digital devices. There is a need for in-home networking that can communicate with each other and can be remotely controlled from the outside.

이와 같이 사용자가 시간과 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 정보통신 환경을 `유비쿼터스(Ubiquitous)'라 하여 우리의 생활과 밀접한 관계를 맺고 있는데, 유비쿼터스는 인터넷, 광대역통신이나 근거리통신 등의 통신기술의 발달에 따라 가정에서도 그런 환경에 가까이 가고 있는 실정이다.As such, the information and communication environment in which users can freely access the network regardless of time and place is called `` ubiquitous '', and ubiquitous has a close relationship with our lives. With the development of technology, the situation is approaching such an environment at home.

그런데 각 가정에서 유비쿼터스를 구현하기 위한 홈네트워크를 구축하기 위해서 가정 내부와 외부 네트워크와의 연계를 통해 다양한 컨텐츠를 확보하고 실수요자 중심의 서비스를 제공할 필요성이 있다. 가정내에서 필요한 네트워크를 구축할 수 있는 다양한 종류의 유무선 통신방식이나 통신망이 있으나, 각 통신방식이나 통신망별로 통신프로토콜이 달라 통신망간 혹은 기기간 호환성이 원활하지 않은 문제점이 있다.However, in order to build a home network for ubiquitous in each home, there is a need to secure diverse contents and provide real-user-oriented services through linkage with internal and external networks. Although there are various types of wired / wireless communication methods or communication networks that can build a necessary network in a home, there is a problem that compatibility between communication networks or devices is not smooth because of different communication protocols for each communication method or communication network.

즉, 유비쿼터스 환경에 대한 관심의 증대에 따라 가정 내부에서 외부 네트워크와 연결하는 통신망으로 고속 홈네트워크의 인프라 구축이 가능한 광대역 전력선통신이 주목받고 있고, 또한 가정내 무선을 이용한 정보가전 제어 및 모니터링의 새로운 표준으로써는 지그비가 주목받고 있다.In other words, with increasing interest in the ubiquitous environment, broadband power line communication, which is capable of constructing a high-speed home network, is gaining attention as a communication network connecting to an external network inside the home, and new information control and monitoring using wireless in the home Zigbee is drawing attention as a standard.

광대역 전력선통신은 기존 가정내 설치되어 있는 전원설비를 이용하므로 별도의 통신설비를 설치할 필요가 없이 전력선 하나로 전원 공급과 데이터전송을 제공할 수 있다는 점에서 LAN 등의 기존의 다른 네트워크 인프라에 비해 많을 장점을 가지고 있어 신규 및 향후 시작 적용에 좋은 평가를 받고 있으며, 현재 고속 광대역 전력통신은 200Mbps의 고속 데이터전송을 지원함으로써 멀티미디어 서비스와 같은 대용량 데이터 서비스와 홈 테트워크의 백본망의 기능을 제공할 수 있는 유선통신방식이며, 지그비는 가정, 사무실 등에서 10~20m 내외의 근거리 무선 통신을 구현하기 위한 기술로써 전력소모를 최소화하는 대신 소량의 정보를 소통시킬 수 있는 특징을 가지고 있어, 근거리에 있는 기기를 무선으로 연결하여 쌍방향으로 실시간 통신을 가능하게 해주는 규격으로써 10m의 전송거리로 개발되어 증폭기를 통해 100m까지 확장할 수 있는 블루투스(Bluetooth)나, 단거리 구간에서 낮은 전력으로 넓은 스펙트럼의 주파수를 통해 많은 양의 디지털 데이터를 전송할 수 있도록 3.1~10.6GHz대의 주파수 대역을 사용하면서 10~1 ㎞의 전송거리를 보장하는 초광대역(UWB; Ultra Wideband) 등에 비해 저렴한 비용과 무선을 통한 배치의 용이성이 요구되는 무선 홈 네트워크에 있어 최적의 해법을 제공해 줄 수 있는 통신방식으로 평가되고 있다.Since broadband power line communication uses the power equipment installed in existing homes, it has many advantages over other existing network infrastructures such as LAN in that it can provide power supply and data transmission with one power line without installing a separate communication facility. The high speed broadband power communication supports 200Mbps high speed data transmission, which can provide large data service such as multimedia service and backbone network of home network. It is a wired communication method, and Zigbee is a technology for implementing short-range wireless communication of 10 ~ 20m in homes and offices, and it has a feature that can communicate a small amount of information instead of minimizing power consumption. Enable real-time communication in both directions by connecting Is developed as a transmission distance of 10m and can be extended to 100m via amplifier, or 3.1 ~ 10.6GHz to transmit a large amount of digital data through a wide spectrum of frequencies at low power over a short range. Compared to the Ultra Wideband (UWB) which guarantees a transmission distance of 10 to 1 km while using multiple frequency bands, it can provide an optimal solution for a wireless home network requiring low cost and easy deployment through wireless. It is evaluated as a communication method.

그리하여 앞서 설명된 바와 같은 상호 보완적인 광대역 전력선통신기술과 지그비를 융합하여 가정내 하나의 네트워크를 구축하고 이를 외부의 고속 인터넷망과 접속시킬 수 있는 게이트웨이를 제공하여 보다 효율적인 통신환경을 제공할 필요성 이 대두되고 있다.Therefore, it is necessary to provide a more efficient communication environment by providing a gateway for building a single network in the home and connecting it with an external high-speed Internet network by combining ZigBee with complementary broadband power line communication technology as described above. It is emerging.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 발명한 것으로, 상호 프로토콜이 상이한 광대역 전력선통신기술과 지그비를 융합하여 하나의 네트워크를 구축할 수 있는 게이트웨이의 제공을 통해 가정내 유무선 네트워크가 하나로 융합된 유비쿼서스 기반의 통신환경을 제공하여 언제 어디서나 다양한 서비스를 제공할 수 있도록 함과 아울러, 광대역 전력선통신 기반 웹 카메라시스템을 제공하여 별도의 데이터선로를 사용하지 않고 기존 전력선을 이용하여 MPEG4영상과 양방향 음성신호를 전송할 수 있도록 하는 광대역 전력선통신 및 지그비를 이용한 홈네트워크 구축 시스템을 제공하고자 함에 발명의 목적이 있다.The present invention has been invented in view of the above circumstances, and a ubiquitous system in which wired and wireless networks in a home are converged into one by providing a gateway capable of constructing a single network by fusing a broadband power line communication technology with different protocols and Zigbee By providing a base communication environment to provide various services anytime, anywhere, and by providing a web camera system based on broadband power line communication, MPEG4 video and two-way audio signals can be provided using existing power lines without using separate data lines. An object of the present invention is to provide a system for establishing a home network using broadband power line communication and ZigBee that can be transmitted.

이를 실현하기 위한 본 발명의 광대역 전력선통신 및 지그비를 이용한 홈네트워크 구축 시스템은, 광대역서비스를 위해 가정내의 전자기기와 유선통신망을 구축하는 광대역 전력선통신유니트; 가정내의 지능형 홈오토메이션, 원격검침기 및 각종 전자기기와 무선네트워크를 무선제어할 수 있도록 무선통신망을 구축하는 지그비; 프로토콜이 서로 다른 상기 광대역 전력선통신유니트의 신호와 상기 지그비의 신호를 외부통신망과 데이터송수신을 가능하게 하는 홈게이트웨이; 상기 광대역 전력선통신유니트와 상기 지그비로부터의 데이터를 외부로 전송함과 아울러 외부로 부터의 정보를 수신하여 가정내 전자기기를 제어할 수 있도록 홈게이트웨이에 연결되는 외부통신망을 포함하여 이루어져 있다.The home network construction system using the broadband power line communication and Zigbee of the present invention for realizing this, Broadband power line communication unit for establishing a wired communication network with electronic devices in the home for broadband service; ZigBee, which establishes a wireless communication network to wirelessly control intelligent home automation, remote meter reading devices, and various electronic devices and wireless networks in a home; A home gateway that enables data transmission and reception of signals of the broadband power line communication unit having different protocols and signals of the Zigbee to an external communication network; And an external communication network connected to a home gateway to transmit data from the broadband power line communication unit and the Zigbee to the outside and to receive information from the outside to control home electronic devices.

상기에 있어서, 홈게이트웨이는 장치의 전반적인 동작을 제어하는 마이크로프로세서, 상기 마이크로프로세서의 시스템버스에 연결되어 마이크로프로세서의 제어동작을 지원하기 위해 연결되는 것으로 RTC배터리와 부트 및 응용프로그램을 일시저장하는 플래시메모리, 병렬신호를 직렬신호로 변환하여 12C버스로 출력하는 직렬 12C 이이피롬, 입력장치에서 읽어들인 각종 자료나 프로그램을 일시적으로 저장하는 주메모리, 상기 마이크로프로세서가 외부와 직렬통신이 가능하도록 직렬통신 인터페이스에 연결되는 시리얼 트랜시버와 구내 정보통신망 전송로를 사용하여 이더텟 통신이 가능하도록 MII 인터페이스에 연결되는 이더넷 트랜시버, 상기 마이크로프로세서의 시스템버스에 연결되어 비동기 직렬통신을 하는 비동기통신인터페이스와 광통신을 지원하는 옵티컬 인터페이스를 포함하여 이루어져 있다.In the above, the home gateway is connected to the microprocessor for controlling the overall operation of the device, the system bus of the microprocessor to support the control operation of the microprocessor flash flash to temporarily store the RTC battery and boot and application programs Memory, serial 12C EPIROM which converts parallel signals into serial signals and outputs them to 12C bus, main memory temporarily storing various data or programs read from input device, serial communication to enable serial communication with the microprocessor Ethernet transceiver connected to MII interface to enable ethernet communication using serial transceiver connected to the interface and local network communication path, and asynchronous communication interface connected to the system bus of the microprocessor for asynchronous serial communication and optical communication. It consists of supporting optical interfaces.

상기에 있어서, 광대역 전력선통신유니트에는 촬영된 동영상 신호를 MPEG-4 형식으로 엔코딩하여 원격지의 서버에 전송하는 광대역 전력선 통신기반 MPEG-4 로컬 웹 카메라 장치와, 원격지에서 실시간으로 영상데이터를 수집하여 영상 감시를 하거나, 혹은 저장된 영상데이터를 검색할 수 있도록 한 원격 서버가 연결된 것을 특징으로 한다.In the broadband power line communication unit, a broadband power line communication-based MPEG-4 local web camera device for encoding a captured video signal in MPEG-4 format and transmitting it to a remote server, and collecting image data in real time from a remote site It is characterized in that a remote server connected to monitor or retrieve the stored image data.

이하 본 발명의 바람직한 실시예의 구성 및 작용을 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다. 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니고, 단지 예 시를 제시하기 위한 것임을 이해하여야 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be understood that the examples are not intended to limit the scope of the invention, but merely to provide an example.

도 1은 본 발명의 구성도를 나타낸다.1 shows a block diagram of the present invention.

첨부도면에 도시된 바와 같이, 가정내에 설치되어 서로 다른 프로토콜을 사용하는 통신망간에 데이터통신을 가능하게 하는 홈게이트웨이(10)에는 가정내의 전자기기와 유선통신망을 구축하여 광대역서비스를 가능하게 하는 광대역 전력선통신유니트(20)와 가정내의 지능형 홈오토메이션, 원격검침기 및 각종 전자기기와 무선통신망으로 연결되어 무선제어할 수 있도록 하는 지그비(30)가 연결되어 있다.As shown in the accompanying drawings, the home gateway 10 installed in the home to enable data communication between communication networks using different protocols has a broadband power line for establishing broadband and electronic services in the home by establishing a wired communication network. The communication unit 20 is connected to the intelligent home automation, remote meter reading device and various electronic devices in the home and a wireless communication network is connected to the ZigBee 30 to enable wireless control.

또한, 상기 홈게이트웨이(10)에는 외부통신망에 연결되어 외부통신망에 연결된 타기기들과 데이터송수신을 하면서, 본 발명에 따라 구현되는 바와 같이 프로토콜이 서로 다른 광대역 전력선통신유니트(20)와 지그비(30)를 외부데이터망과 데이터통신이 가능하도록 신호를 변환하는 작용을 한다.In addition, the home gateway 10 is connected to an external communication network and performs data transmission and reception with other devices connected to the external communication network, and the broadband power line communication unit 20 and the Zigbee 30 having different protocols as implemented according to the present invention. ) To convert the signal to enable data communication with external data networks.

상기 홈게이트웨이(10)가 연결된 외부통신망(40)은 인터넷망을 비롯한 통신망을 일컫는 것이다.The external communication network 40 to which the home gateway 10 is connected refers to a communication network including an internet network.

상기 홈게이트웨이(10)와 외부통신망(40)간에는 광변환기(50A) 또는 XDSL모뎀(50B)을 통해 연결될 수 있다.The home gateway 10 and the external communication network 40 may be connected through an optical converter 50A or an XDSL modem 50B.

상기 광변환기(50A)는 광 패턴으로부터 디지털 신호를 생성하는 것으로. 예컨대 각 광전지가 조사되는 빛의 휘도에 비례하는 전류를 생성하는 복수의 광전지의 배열로 구성되며, 투명 스크린상에 생성된 광 이미지나 포토그래픽 마스크상의 패턴을 조명하면 그 이미지나 패턴에 따라 디지털 신호로 변환하는 작용을 하면서 데이터통신을 수행하는 장치이고, XDSL모뎀(50B)은 XDSL(x digital subscriber line; 각종 디지털 가입자 회선)통신을 가능하게 하는 모뎀이다. XDSL은 주지하는 바와 같이 기존 동선 가입자 선로를 이용하여 고속 데이터 회선을 부가적으로 확보하는 가입자망의 광대역화를 위한 전송 방식의 한 가지로써, 전화국에서 수요 밀집 지역까지는 광케이블을 포설하고, 가입자까지는 기존의 구리 전화선을 이용하여, 기존 전화 서비스는 물론 초고속 인터넷, 주문형 비디오(VOD), 종합 유선 방송(CATV) 등 다양한 멀티미디어 서비스를 제공할 수 있는 통신방식이다. The optical converter 50A generates a digital signal from the light pattern. For example, each photocell consists of an array of photovoltaic cells that produce a current proportional to the brightness of the light to be irradiated, and when illuminating a light image or a pattern on a photographic mask generated on a transparent screen, The XDSL modem 50B is a modem that enables XDSL (x digital subscriber line) communication. As is well known, XDSL is a transmission method for broadbanding subscriber network that additionally secures high-speed data lines by using existing copper subscriber line. Using copper telephone line, it is a communication method that can provide various multimedia services such as high speed internet, video on demand (VOD), and cable broadcasting (CATV) as well as existing telephone service.

도 2는 본 발명에 따른 홈게이트웨이의 상세구성도를 나타낸다. Figure 2 shows a detailed configuration of the home gateway according to the present invention.

첨부도면에 도시된 바와 같이, 홈게이트웨이(10)는 장치의 전반적인 동작을 제어하는 마이크로프로세서(11)를 중심으로 이루어져 있다.As shown in the accompanying drawings, the home gateway 10 consists of a microprocessor 11 that controls the overall operation of the device.

상기 마이크로프로세서(10)는 홈게이트웨이(10) 내부의 구성수단들과 데이터통신을 위한 전송로로 사용되는 시스템버스(12)를 구비하고 있다.The microprocessor 10 has a system bus 12 which is used as a transmission path for data communication with the constituent means inside the home gateway 10.

상기 시스템버스(12)에는 마이크로프로세서(11)의 제어동작을 지원하기 위한 것으로, 일정한 시간 간격으로 펄스를 출력하여 마이크로프로세서(11)가 시간을 정확히 기억할 수 있도록 하고, 특히 전용배터리를 갖추고 있어 장시간 전원공급이 중단되어도 자체 시각을 유지할 수 있도록 하는 배터리부착 RTC(13)가 연결되어 있고, 부트 프로그램 및 응용프로그램을 일시저장하는 플래시메모리(14)가 연결되어 있으며, 병렬신호를 직렬신호로 변환하여 12C버스로 출력하는 직렬 12C 이이피롬(15)과 입력장치에서 읽어들인 각종 자료나 프로그램을 일시적으로 저장하는 주메모리(16)가 연결되어 있다.The system bus 12 supports the control operation of the microprocessor 11, and outputs pulses at regular time intervals so that the microprocessor 11 can accurately store the time, and in particular, has a dedicated battery for a long time. The RTC 13 with battery is connected to maintain its own time even when the power supply is interrupted. The flash memory 14 for temporarily storing the boot program and application is connected, and converts the parallel signal into a serial signal. A serial 12C Y pyrom 15 outputted on a 12C bus and a main memory 16 for temporarily storing various data or programs read from an input device are connected.

또한, 상기 마이크로프로세서(11)의 시스템버스(12)에는 비동기직렬통신인터페이스(17)가 연결되어 외부 기기와 비동기 직렬통신을 하며, 아울러 옵티컬 인터페이스(18)가 연결되어 외부 기기와의 광통신을 지원한다.In addition, an asynchronous serial communication interface 17 is connected to the system bus 12 of the microprocessor 11 to perform asynchronous serial communication with an external device, and an optical interface 18 is connected to support optical communication with an external device. do.

한편, 상기 마이크로프로세서(11)의 직렬통신 인터페이스(111)에는 시리얼 트랜시버(19)가 연결되어 외부와 직렬통신을 하도록 이루어져 있고, MII(Media Independent Interface) 인터페이스(112)에는 이더넷 트랜시버(120)가 연결되어 이더텟 통신을 하도록 이루어져 있다. 상기 MII 인터페이스(112)는, 예컨대 10 Base-T/100 Base-T와 같은 구내 정보통신망 전송로를 사용하여 이더넷 트랜시버(120)를 매개로 이더넷 통신을 가능하게 하며, IEEE 802.3에 의해 정의되는 MAC(media access controller)과 PHY(physical interface transceiver) 간에 데이터 인터페이스와 매니지먼트 인터페이스를 제공하는 역할을 한다.Meanwhile, a serial transceiver 19 is connected to the serial communication interface 111 of the microprocessor 11 to perform serial communication with the outside, and the Ethernet transceiver 120 is connected to the MII interface 112. It is connected to Ethernet communication. The MII interface 112 enables Ethernet communication via the Ethernet transceiver 120 using, for example, an on-premises telecommunication network transmission path such as 10 Base-T / 100 Base-T, and is defined by the IEEE 802.3 MAC. It provides a data interface and a management interface between the media access controller (PHY) and the physical interface transceiver (PHY).

상기 10 Base-T는 IEEE 802.3으로 표준화된 구내 정보 통신망(LAN) 전송로 규격의 하나로써. 전송 속도가 10Mbps이고, 신호 방식이 기저 대역(baseband)이며, 세그먼트의 최대 길이가 100m이다. 전송 매체로는 전화선과 비슷한 비차폐 연선을 사용하며, 10 BASE-T의 T는 연선(twisted pair wire)을 표시하는 것이다.The 10 Base-T is a local area network (LAN) transmission line standard standardized by IEEE 802.3. The transmission rate is 10Mbps, the signaling method is baseband, and the maximum length of the segment is 100m. As a transmission medium, an unshielded twisted pair of wires similar to a telephone line is used, and a T of 10 BASE-T denotes a twisted pair wire.

그리고, 상기 100 BASE-T는 IEEE 802.3 소위원회에서 표준화를 추진하고 있는 전송 속도 100 Mbps의 구내 정보 통신망(LAN) 규격으로써. 이더넷과 같은 반송파 동시 공동 이용/충돌 탐지(CSMA/CD) 방식의 매체 접근 제어(MAC) 프로토콜을 사용하며, 망의 구성은 허브를 중심으로 한 성형 토폴로지로 이루어져 있는 것이다.The 100 BASE-T is a local area network (LAN) standard having a transmission rate of 100 Mbps, which is being promoted by the IEEE 802.3 subcommittee. The carrier uses a common carrier access / collision detection (CSMA / CD) media access control (MAC) protocol such as Ethernet, and the network consists of a star topology centered on the hub.

아울러, 상기 비동기직렬통신인터페이스(17), 시리얼 트랜시버(19), 이더넷 트랜시버(120)에는 예컨대 RJ45규격의 통신접속이 가능한 잭(22A,22B,22C)이 구비되어 외부 기기와 통신을 하도록 이루어져 있고, 옵티컬 인터페이스(18)에는 광접속을 위해 SC,ST,MTRJ 또는 VF45규격의 컨넥터(24)가 구비되어 외부 기기와 광통신을 위한 접속이 가능하도록 이루어져 있다.In addition, the asynchronous serial communication interface 17, the serial transceiver 19, the Ethernet transceiver 120 is provided with a jack (22A, 22B, 22C) for communication connection of RJ45 standard, for example, to communicate with an external device. The optical interface 18 is provided with a connector 24 of SC, ST, MTRJ or VF45 standard for optical connection so that the optical interface 18 can be connected to the external device for optical communication.

한편, 광대역 전력선통신유니트(20)는 도 1에 도시된 바와 같이 TCP/IP트랜스레이터(21)와 이퀄라이저(22), OFDM 유니트(23), AC필터 유니트(24)를 포함하여 이루어져, 파워서프라이(25)를 통해 전력선통신라인(26)과 연결되어 있다. 상기 전력선라인(26)에는 후술되는 바와 같이 웹카메라시스템과 같은 응용기기들이 연결될 수 있다.Meanwhile, the broadband power line communication unit 20 includes a TCP / IP transformer 21, an equalizer 22, an OFDM unit 23, and an AC filter unit 24, as shown in FIG. It is connected to the power line communication line 26 via 25. Application lines such as a web camera system may be connected to the power line line 26 as described below.

여기서, 상기 TCP/IP트랜스레이터(21)는 TCP/IP 패킷의 IP주소 부분과 포트번호 부분을 변환하여, 공인 IP주소를 갖지 않은 컴퓨터를 인터넷에 접속 가능하게 함으로써 예컨대 후술되는 바와 같이 전력선통신라인에 연결된 웹카메라가 인터넷망을 통해 외부와 데이터송수신이 가능하게 한다.Here, the TCP / IP translator 21 converts the IP address portion and the port number portion of the TCP / IP packet, so that a computer having no public IP address can be connected to the Internet, for example, as described later on the power line communication line. Connected web camera enables data transmission and reception with the outside through internet network.

이퀄라이저(22)는 신호의 증폭이나 전송 과정에서 생기는 변형을 보정하는 작용을 하는 것이다.The equalizer 22 acts to correct distortion caused during signal amplification or transmission.

또한, OFDM(orthogonal frequency division multiplexing; 직교 주파수 분할 다중) 유니트(23)는 대역폭당 전송 속도의 향상과 멀티패스(multipath) 간섭 등의 방지를 위한 디지털 변조를 하기 위한 것으로, 이는 수백의 반송파를 사용하는 다반송파 변조 방식으로써 각 반송파가 직교 관계에 있도록 하는 장치이다. 이러한 OFDM 유니트(23)에서는 각 반송파의 주파수 성분은 상호 중첩되어도 상관없고, 보 통의 주파수 분할 다중(FDM)에 비해 훨씬 더 많은 반송파의 다중이 가능하므로 주파수 이용 효율이 높으며, 각 반송파에 직병렬 변환된 부호화 데이터를 할당하여 디지털 변조함으로써 반송파를 많게 하면 대역폭당 전송 속도를 높일 수 있다.In addition, orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) unit 23 is to perform digital modulation for improving transmission rate per bandwidth and preventing multipath interference, which uses hundreds of carriers. A multi-carrier modulation scheme in which each carrier is orthogonal to each other. In such an OFDM unit 23, the frequency components of the respective carriers may be superimposed on one another, and much more carriers can be multiplexed than in the general frequency division multiplexing (FDM), so that the frequency utilization efficiency is high, and parallel to each carrier By allocating the converted encoded data and digitally modulating the carriers, the transmission speed per bandwidth can be increased.

그리고 AC 필터 유니트(24)는 전력선통신라인(26)을 통하여 불필요한 신호가 트랜스레이터(21)등 기기에 유입되거나 또는 그 반대로 트랜스레이터(21)에서 전력선통신라인(26)을 통하여 전력선통신라인(26)에 연결된 다른 전자기기에 들어가는 것을 방지하는 작용을 한다. In addition, the AC filter unit 24 transmits unnecessary signals to devices such as the translator 21 through the power line communication line 26 or vice versa, through the power line communication line 26 in the translator 21 through the power line communication line 26. To prevent other electronic devices from being connected.

도 3은 본 발명을 이용한 전력선통신기반 웹카메라 및 지그비 통합형 홈네트워크구축시스템의 구성도를 나타낸다. 여기서 도 1에 도시된 구성요소와 동일기능을 수행하는 구성요소에 대하여는 동일참조부호를 부여하여 설명한다.3 is a block diagram of a power line communication-based web camera and ZigBee integrated home network construction system using the present invention. Here, components that perform the same functions as those shown in FIG. 1 will be described with the same reference numerals.

지그비(30)가 통합 연결되어 있는 일측의 홈게이트웨이(10)에는 전력선통신유니트(20)를 통해 연결된 전력선통신라인(26)에 다수의 웹카메라(60)가 연결되고, 지그비(30)가 통합 연결되어 있는 타측의 홈게이트웨이(10)에는 전력선통신유니트(20)를 통해 연결된 전력선통신라인(26)에 원격서버(70)가 연결되어 있다.A plurality of web cameras 60 are connected to a power line communication line 26 connected through a power line communication unit 20 to the home gateway 10 on which one side of the Zigbee 30 is integrated and the Zigbee 30 is integrated. The remote gateway 70 is connected to the power line communication line 26 connected to the other home gateway 10 connected through the power line communication unit 20.

상기 웹카메라(60)는 양방향 멀티미디어를 구현할 수 있는 A/V(Audio/Video) 표준 부호화 방식인 화상통신용 동영상 압축기술(MPEG4)을 이용하여 수신된 영상신호와 음성신호를 MPEG-4 신호로 압축하여 전송할 수 있도록 된 것으로, 압축영상을 원격서버(70)로 전송하여 실시간으로 원격감시 기능을 수행할 수 있도록 한다.The web camera 60 compresses the received video and audio signals into MPEG-4 signals using video / video compression technology (MPEG4), which is an A / V (Audio / Video) standard encoding method capable of implementing bidirectional multimedia. By transmitting the compressed video to the remote server 70 to perform a remote monitoring function in real time.

그리고 상기 홈게이트웨이(10)와 전력선통신유니트(20) 및 지그비(30)를 유 니트화시켜 구성할 수도 있는바, 이렇게 유니트화 된 것을 도면 3에서 홈게이트웨이 서버 유니트(S)로 표기하여 나타내었는바, 그 기능과 역할은 분리된 것과 동이라한 형태로 이루어진다.In addition, the home gateway 10, the power line communication unit 20, and the ZigBee 30 may be configured to be unitized, and thus the unitized unit is represented by the home gateway server unit S in FIG. F) its functions and roles take the form of a separate and the same.

상기한 바와 같이 본 발명은, 기존 및 신축 아파트와 일반 건물에 효과적으로 적용할 수 있는 저가의 고 신뢰성 BPL(광대역 전력선)기반 홈게이트웨이를 제공하여 사용자에게 다양한 서비스를 제공할 수 있고, BPL기반 홈게이트웨이에 지그비를 통합하여 지능형 홈오토메이션, 원격검침 및 각종 기기 등을 무선제어할 수 있도록 함과 아울러, MPEG-4 압축기술을 채용하는 BPL적용 웹카메라를 이용하여 수집된 영상 및 음성 정보를 고속으로 원격지의 서버로 전송함으로써 지역과 거리에 관계없이 네트워크를 통해 실시간 원격감시가 가능한 장점이 있다.As described above, the present invention provides a low-cost, high-reliability BPL (wideband power line) -based home gateway that can be effectively applied to existing and new apartments and general buildings to provide various services to users, and BPL-based home gateways. By integrating ZigBee into the wireless control system for intelligent home automation, remote meter reading, and various devices, and using the BPL-applied web camera that adopts MPEG-4 compression technology, the collected video and audio information can be remotely located at high speed. By transmitting to the server of the remote real-time remote monitoring over the network has the advantage that can be.

특히 기존의 전력선을 이용하여 홈네트워크를 구축함으로써 별도의 케이블 공사없이 MPEG-4 웹 카메라를 설치할 수 있고, 기설치된 카메라의 설치 장소도 용이하게 변경이 가능하여 설치 및 유지 보수 비용이 절감되고, 신속한 설치가 가능한 장점이 있다.In particular, by building a home network using existing power lines, MPEG-4 web cameras can be installed without additional cable construction, and the installation location of existing cameras can be easily changed, reducing installation and maintenance costs, and There is an advantage that can be installed.

Claims (3)

삭제delete 광대역서비스를 위해 가정내의 전자기기와 유선통신망을 구축하는 광대역 전력선통신유니트; 가정내의 지능형 홈오토메이션, 원격검침기 및 각종 전자기기와 무선네트워크를 무선제어할 수 있도록 무선통신망을 구축하는 지그비; 프로토콜이 서로 다른 상기 광대역 전력선통신유니트의 신호와 상기 지그비의 신호를 외부통신망과 데이터송수신을 가능하게 하는 홈게이트웨이; 상기 광대역 전력선통신유니트와 상기 지그비로부터의 데이터를 외부로 전송함과 아울러 외부로부터의 정보를 수신하여 가정내 전자기기를 제어할 수 있도록 홈게이트웨이에 연결되는 외부통신망을 포함하여 이루어진 광대역 전력선통신 및 지그비를 이용한 홈네트워크 구축 시스템에 있어서,A broadband power line communication unit for establishing a wired communication network with an electronic device in a home for a broadband service; ZigBee, which establishes a wireless communication network to wirelessly control intelligent home automation, remote meter reading devices, and various electronic devices and wireless networks in a home; A home gateway that enables data transmission and reception of signals of the broadband power line communication unit having different protocols and signals of the Zigbee to an external communication network; Broadband power line communication and ZigBee including an external communication network connected to a home gateway to transmit data from the broadband power line communication unit and the ZigBee to the outside and to receive information from the outside to control home electronic devices. In the home network construction system using 상기 홈게이트웨이는 장치의 전반적인 동작을 제어하는 마이크로프로세서, 상기 마이크로프로세서의 시스템버스에 연결되어 마이크로프로세서의 제어동작을 지원하기 위해 연결되는 것으로 RTC배터리와 부트 및 응용프로그램을 일시저장하는 플래시메모리, 병렬신호를 직렬신호로 변환하여 12C버스로 출력하는 직렬 12C 이이피롬, 입력장치에서 읽어들인 각종 자료나 프로그램을 일시적으로 저장하는 주메모리, 상기 마이크로프로세서가 외부와 직렬통신이 가능하도록 직렬통신 인터페이스에 연결되는 시리얼 트랜시버와 구내 정보통신망 전송로를 사용하여 이더넷 통신이 가능하도록 MII 인터페이스에 연결되는 이더넷 트랜시버, 상기 마이크로프로세서의 시스템버스에 연결되어 비동기 직렬통신을 하는 비동기통신인터페이스와 광통신을 지원하는 옵티컬 인터페이스를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광대역 전력선통신 및 지그비를 이용한 홈네트워크 구축 시스템.The home gateway is a microprocessor that controls the overall operation of the device, and is connected to the system bus of the microprocessor to support the microprocessor control operation. Flash memory for temporarily storing the RTC battery, boot and application programs, and parallel. Serial 12C EPIROM which converts signal to serial signal and outputs it to 12C bus, main memory temporarily storing various data or programs read from input device, and is connected to serial communication interface so that the microprocessor can serially communicate with the outside Ethernet transceiver connected to the MII interface to enable Ethernet communication using a serial transceiver and an on-premises information network transmission path, and an asynchronous communication interface connected to the system bus of the microprocessor for asynchronous serial communication and optical communication. Broadband power line communication and home network construction system using Zigbee, characterized in that it comprises an optical interface. 삭제delete
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