KR101967391B1 - 유무선 대역 분산 통신을 구현하는 원격 검침시스템 - Google Patents

유무선 대역 분산 통신을 구현하는 원격 검침시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 유무선 대역 분산 통신을 구현하는 원격 검침시스템은, 내부에 듀얼 형태의 하이브리드 유선 모뎀 및 하이브리드 무선 모뎀을 구비하여, 수용가의 검침 계기를 통해 측정된 검침 데이터 또는 외부로부터 전송된 데이터들을 상기 하이브리드 유선 모뎀 및 상기 하이브리드 무선 모뎀을 동시 이용하여 동일 시간대에 송수신하는 하이브리드 모뎀; 및 상기 하이브리드 모뎀과 다양한 형태의 무선 네트워크 및 유선 네트워크를 통해 데이터 통신을 수행하는 데이터집중장치(DCU)를 포함하며, 상기 데이터집중장치(DCU)는 검침 데이터의 수집 효율을 향상시키도록, 상기 하이브리드 모뎀의 주기적인 통신상태 체크, 가중치 계산 및 상기 가중치를 고려한 데이터 분산 전송을 수행하는 기술을 제공함에 기술적 특징이 있다.

Description

유무선 대역 분산 통신을 구현하는 원격 검침시스템{REMOTE METER READING SYSTEM IMPLEMENTING WIRED AND WIRELESS BAND DISTRIBUTED COMMUNICATION}
본 발명은 유무선 대역 분산 통신을 구현하는 원격 검침시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 듀얼 형태의 하이브리드 유선 모뎀 및 하이브리드 무선 모뎀을 구비하여, 수용가의 검침 계기를 통해 측정된 검침 데이터 또는 외부로부터 전송된 데이터들을 상기 하이브리드 유선 모뎀 및 상기 하이브리드 무선 모뎀을 동시 이용하여 동일 시간대에 송수신하는 하이브리드 모뎀; 및 상기 하이브리드 모뎀과 다양한 형태의 무선 네트워크 및 유선 네트워크를 통해 데이터 통신을 수행하는 데이터집중장치(DCU)를 포함하며, 상기 데이터집중장치(DCU)는 검침 데이터의 수집 효율을 향상시키도록, 상기 하이브리드 모뎀의 주기적인 통신상태 체크, 가중치 계산 및 상기 가중치를 고려한 데이터 분산 전송을 수행하는, 유무선 대역 분산 통신을 구현하는 원격 검침시스템에 관한 것이다.
원격검침이란 전기, 가스, 수도 계량기 등을 검침원이 일일이 고객을 방문하지 않고 원격에서 단말기를 이용해 검침데이터를 읽는 것을 말하며, 원격검침 시스템은 원격지에 있는 계측기의 지시 값과 감지기로 검출한 사항을 케이블 또는 전파를 이용한 통신 회선을 통해 자동적으로 수집하여 컴퓨터로 집계분석 등을 하는 시스템을 말한다.
이러한 원격검침 시스템은 전화선이나 전력선, 또는 무선주파수 방식에 의해 정보를 수집하며, 원격검침 시스템을 통하여 컴퓨터 프로그램과 연계해 고지서 발급은 물론 수요 패턴까지 파악할 수 있다.
한편 종래기술에 따른 저압 원격검침은 주로 HS-PLC, HPGP 등 전력선 통신망을 주로 사용하는데, 상기 두 방식(HS-PLC/HPGP)은 노이즈에 취약하여 전력망의 상태가 좋지 않은 경우 통신이 두절되는 문제점 및 지중 구간의 경우 노이즈 문제로 서비스가 원활치 않는 단점이 존재하였다.
이로 인해 종래기술의 경우, 유선으로 서비스가 불가능한 지역의 경우 일부 무선 방식(Wi-SUN, Zigbee, LoRa 등)을 사용 하였고, 또한 유무선 통신 방식을 동시에 지원하는 하이브리드 모뎀의 경우, 동작 시 유선을 기본으로 사용하고, 만약 유선이 신호가 안 좋거나 통신이 불가능한 경우 무선 방식으로 전환하여 무선을 사용하는 방식 이었다.
하지만 종래 기술에 의할 경우, 데이터 전송을 위해 특정 순간에는 다매체(유무선) 중 하나의 매체만을 사용하고, 나머지 매체는 백업용으로 대기하고 있는 방식을 사용함으로 인해, 즉 동시에 유선 및 무선 전송을 구현하지 못함으로써 데이터 전송 효율이 저하되는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2012-0071882호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 내부에 듀얼 형태의 하이브리드 유선 모뎀 및 하이브리드 무선 모뎀을 구비하여, 수용가의 검침 계기를 통해 측정된 검침 데이터 또는 외부로부터 전송된 데이터들을 상기 하이브리드 유선 모뎀 및 상기 하이브리드 무선 모뎀을 동시 이용하여 동일 시간대에 송수신하는 하이브리드 모뎀; 및 상기 하이브리드 모뎀과 다양한 형태의 무선 네트워크 및 유선 네트워크를 통해 데이터 통신을 수행하는 데이터집중장치(DCU)를 포함하며, 상기 데이터집중장치(DCU)는 검침 데이터의 수집 효율을 향상시키도록, 상기 하이브리드 모뎀의 주기적인 통신상태 체크, 가중치 계산 및 상기 가중치를 고려한 데이터 분산 전송을 수행하는, 유무선 대역 분산 통신을 구현하는 원격 검침시스템을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 유무선 대역 분산 통신을 구현하는 원격 검침시스템은, 내부에 듀얼 형태의 하이브리드 유선 모뎀 및 하이브리드 무선 모뎀을 구비하여, 수용가의 검침 계기를 통해 측정된 검침 데이터 또는 외부로부터 전송된 데이터들을 상기 하이브리드 유선 모뎀 및 상기 하이브리드 무선 모뎀을 동시 이용하여 동일 시간대에 송수신하는 하이브리드 모뎀; 및 상기 하이브리드 모뎀과 다양한 형태의 무선 네트워크 및 유선 네트워크를 통해 데이터 통신을 수행하는 데이터집중장치(DCU)를 포함하며, 상기 데이터집중장치(DCU)는 검침 데이터의 수집 효율을 향상시키도록, 상기 하이브리드 모뎀의 주기적인 통신상태 체크, 가중치 계산 및 상기 가중치를 고려한 데이터 분산 전송을 수행하는 기술을 제공한다.
본 발명은 데이터 전송을 위해 유무선 대역을 동시에 사용함으로써, 데이터를 분산하여 전송할 수 있고, 통신상태가 좋은 통신망에 가중치를 주어 더 많은 데이터를 전송할 수 있도록 조절 가능하며, 라우팅(routing)이 필요한 하이브리드 모뎀들 간에 유선-유선 방식, 유선-무선 방식, 무선-유선 방식 또는 무선-무선 방식의 라우팅(routing) 설정을 구현함으로써, 통신 성능을 크게 향상시킬 수 있는 기술적 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 유무선 대역 분산 통신을 구현하는 하이브리드 모뎀과 주변 장치들 간의 관계를 계략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 데이터집중장치(DCU)의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 실시예로, 하이브리드 모뎀과 데이터집중장치(DCU) 간의 동일 시간에 유선 및 무선을 동시 이용하여 검침 데이터를 송수신하는 과정을 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 실시예로, 유무선 다중매체에 대한 데이터 분산 시 하이브리드 모뎀들의 유무선 통신 방식에 관계없이 라우팅을 구현하는 것을 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 유무선 대역 분산 통신을 구현하는 하이브리드 모뎀과 주변 장치들 간의 관계를 계략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 유무선 대역 분산 통신을 구현하는 하이브리드 모뎀(100)은 주변에 검침 계기(10) 및 데이터집중장치(DCU, 200)를 포함하며, 다양한 형태의 무선 네트워크(N10) 및 유선 네트워크(N20)의 동시 운용을 통해 하이브리드 모뎀(100)과 데이터집중장치(DCU, 200) 간의 검침 데이터의 송수신이 구현된다.
여기서 무선 네트워크(N10)는 무선 통신을 수행하는 통신망을 제공하며, 이를테면, 지그비(Zigbee), 알에프(RF), CDMA(Code Division Multiple Access), 와이파이(WiFi), 3G, 4G, LTE, LTE-A, 와이브로(Wireless Broadband Internet) 등이 사용된다.
유선 네트워크(N20)는 유선 통신을 수행하는 통신망을 제공하며, 이를테면, 전력선통신(PLC), RS-485, 이더넷(Ethernet) 등이 사용된다.
검침 계기(10)는 수용가 측의 전력량을 검침하고, 검침된 검침데이터를 주변의 하이브리드 모뎀(100)을 통해 데이터집중장치(DCU, 200)로 전송한다.
이 경우 하이브리드 모뎀(100)은 내부에 유무선 듀얼 MPU를 구비하여, 동일 시간에 유선 및 무선을 동시 이용하여 검침 데이터를 데이터집중장치(DCU, 200)로 송수신하거나, 유무선 통신 방식에 관계없이 라우팅을 구현하여 검침 데이터의 전송 효율을 향상시킬 수 있는데, 이에 대한 상세한 설명은 도3 및 도4에서 후술한다.
데이터집중장치(DCU, 200)는 상기 검침 계기(100)의 검침데이터 들을 상기 하이브리드 모뎀(100)을 통해 수집하고, 다양한 형태의 무선 네트워크(N10) 및 유선 네트워크(N20)를 통해 상위 단의 서버(미 도시)로 전송한다.
특히 데이터집중장치(DCU, 200)는 검침 데이터의 수집 효율을 향상시키기 위해, 하이브리드 모뎀(100)의 주기적인 통신상태 체크, 가중치 계산, 데이터 분산 전송, 유무선 혼용 라우팅 설정 등의 기능을 수행하는 데, 이에 대한 상세한 설명은 도2에서 후술한다.
도 2는 본 발명에 따른 데이터집중장치(DCU)의 구성을 상세히 나타낸 것이고, 도 3은 본 발명에 따른 실시예로, 하이브리드 모뎀과 데이터집중장치(DCU) 간의 동일 시간에 유선 및 무선을 동시 이용하여 검침 데이터를 송수신하는 과정을 나타낸 것이며, 도 4는 본 발명에 따른 실시예로, 유무선 다중매체에 대한 데이터 분산 시 하이브리드 모뎀들의 유무선 통신 방식에 관계없이 라우팅을 구현하는 것을 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 데이터집중장치(DCU, 200)는 DCU 유선통신부(210), DCU 무선통신부(220), 통신성능 판별부(230), 가중치 계산부(240), 데이터 분산 전송부(250), 라우팅 처리부(260) 및 DCU 제어부(270)를 포함한다.
이하 도 2 ~ 도 4를 참조하여, 데이터집중장치(DCU, 200)의 구성 요소들을 상세히 설명한다.
DCU 유선통신부(210)는 서로 다른 유형의 유선통신을 사용할 수 있도록 인터페이스를 제공하도록 제1 유선통신부(210-1) ~ 제n 유선통신부(210-n)를 포함하는데, 이를테면 제1 유선통신부(210-1)는 전력선통신(PLC), 제n 유선통신부(210-n)는 RS-485를 사용할 수 있다.
DCU 무선통신부(220)는 서로 다른 유형의 무선통신을 사용할 수 있도록 인터페이스를 제공하도록 제1 무선통신부(220-1) ~ 제n 무선통신 모뎀(220-n)을 포함하는데, 이를테면 제1 무선통신 모뎀(120-1)은 와이파이(WiFi), 제n 무선통신 모뎀(120-n)은 LTE-A를 사용할 수 있다.
통신성능 판별부(230)는 하이브리드 모뎀(110)의 유선 또는 무선 통신에 대한 네트워크 성능 값 이를테면, 수신전계강도(RSSI), 패킷지연(IPTD), 패킷지연변이(IPDV), 패킷손실률(IPLR), 패킷 에러율(IPER)에 대한 절대값을 주기적으로 측정한 후, 이들 값에 대한 통신성능 평균값을 계산하여 가장 큰 값을 갖는 하이브리드 모뎀 즉 이득(gain)이 제일 우수한 통신 모뎀을 판별한다.
여기서 통신성능 평균값은 각각의 측정 항목에 대해 통신성능 값을 부여한 후 이들 항목들에 대한 통신성능 값을 평균한 값으로, 값이 클수록 통신 성능이 우수하다.
가중치 계산부(240)는 상기 통신성능 판별부(230)에서 측정한 하이브리드 모뎀(110)의 유선 또는 무선 통신에 대한 네트워크 성능 값을 고려하여 데이터 전송 가중치를 계산하는데, 이 경우 가중치 계산에는 PHY/MAC 단에서의 전송 BPS(Bits Per Second)를 인자로 사용할 수 있다.
이를테면, 가중치 계산부(240)는 하이브리드 유선모뎀 A와 하이브리드 무선 모뎀 B가 있는 경우, 상기 통신성능 판별부(230)에서 구한 하이브리드 유선모뎀 A의 네트워크 성능 값과 하이브리드 무선 모뎀 B의 네트워크 성능 값을 비교한 후 이를 고려하여 가중치를 부여하며, 부여된 가중치에 따라 아래와 같이 데이터 전송량을 결정할 수 있다.
(1) 하이브리드 유선모뎀 A(BPS : 80) : 하이브리드 무선 모뎀 B(BPS : 20) = 가중치(8 : 2 = 4 : 1) 인 경우
이 경우 도 3에 도시된 바대로, 데이터집중장치(DCU, 200)는 하이브리드 모뎀(110)으로 100bytes 데이터를 전송 시 하이브리드 유선모뎀 A로 80bytes의 데이터를, 하이브리드 무선 모뎀 B로 20bytes의 데이터를 동시 간대에(T1 또는 T2 참조) 전송한다.
(2) 하이브리드 유선모뎀 A(BPS : 100) 이고, 하이브리드 무선 모뎀 B(BPS : 0) 즉 통신 불능인 경우
이 경우 데이터집중장치(DCU, 200)는 하이브리드 모뎀(110)으로 100bytes 데이터를 전송 시 하이브리드 유선모뎀 A로만 100bytes의 데이터를 전송한다.
(3) 하이브리드 유선모뎀 A(BPS : 0) 즉 통신불능 이고, 하이브리드 무선 모뎀 B(BPS : 100)인 경우
이 경우 데이터집중장치(DCU, 200)는 하이브리드 모뎀(110)으로 100bytes 데이터를 전송 시 하이브리드 무선 모뎀 B로만 100bytes의 데이터를 전송한다.
즉, 종래의 하이브리드 모뎀은 상기 (2)번(동시간대 유선 전송만 가능한 경우) 또는 상기 (3)번(동시간대 무선 전송만 가능한 경우)에 대해서만 적용할 수 있지만, 본원발명의 하이브리드 모뎀은 상기 (2)번, 상기 (3)번 뿐만 아니라 상기 (1)번(동시간대 유선 전송 및 무선 전송이 가능한 경우)에 대해서도 적용할 수 있음을 알 수 있다.
데이터 분산 전송부(250)는 상기 가중치 계산부(240)를 통해 계산된 데이터 전송 가중치 및 전송 데이터의 특성을 고려하여 데이터를 분산 방식으로 전송할 수 있도록 해준다.
이를테면, 데이터 전송 가중치가 상기 (1)번으로 주어진 경우, 데이터 분산 전송부(250)는 하이브리드 유선모뎀 A로 80bytes의 데이터를, 하이브리드 무선 모뎀 B로 20bytes의 데이터를 분할하여 데이터의 특성(종류)에 상관없이 동시에 전송할 수 있다. (패킷 세그멘테이션(segmentation) 전송 방식)
반면, 데이터집중장치(DCU, 200)로부터 하이브리드 모뎀(110)으로 전송할 데이터의 특성(종류)이 검침 데이터와 NMS 데이터인 경우, 하이브리드 유선모뎀 A로는 검침 데이터 전체를 전송하고, 하이브리드 무선 모뎀 B로 NMS 데이터 전체를 각각 동시에 전송할 수 있다. (프로세스 별 전송 방식)
라우팅 처리부(260)는 라우팅(routing)이 필요한 하이브리드 모뎀들(100-1, 100-2)이 존재하는 경우, 하이브리드 모뎀들(100-1, 100-2)의 유선 또는 무선에 관계없이 라우팅 경로를 설정하여 라우팅(routing) 된 하이브리드 모뎀을 통해 데이터를 송수신 할 수 있도록 해준다.
이를테면, 도 4에 도시된 바대로, 제1 하이브리드 모뎀(100-1)은 DCU(200)과 통신상태가 양호하고, 제2 하이브리드 모뎀(100-2)은 DCU(200)과 통신상태가 불량한 경우, 즉 라우팅(routing)이 필요한 경우 라우팅 처리부(260)는 제1 하이브리드 모뎀(100-1)을 라우팅(routing) 모뎀으로 설정하여, 제1 하이브리드 모뎀(100-1)을 통해 제2 하이브리드 모뎀(100-2)이 전송할 데이터를 처리할 수 있도록 해준다.
이 경우 유선은 유선 모뎀끼리, 무선은 무선 모뎀끼리만 라우팅이 가능했던 종래와 달리, 본 발명은 라우팅(routing)이 필요한 하이브리드 모뎀들(100-1, 100-2)의 유무선 통신 방식에 상관없이 모두(이를테면, 유선-유선, 유선-무선, 무선-유선, 무선-무선)에 라우팅(routing)을 설정할 수 있는 특징을 갖는다.
DCU 제어부(270)는 DCU 유선통신부(210), DCU 무선통신부(220), 통신성능 판별부(230), 가중치 계산부(240), 데이터 분산 전송부(250) 및 라우팅 처리부(260)를 제어한다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10 : 검침 계기
N10 : 무선 네트워크
N20 : 유선 네트워크
100 : 하이브리드 모뎀
200 : 데이터집중장치(DCU)
210 : DCU 유선통신부
220 : DCU 무선통신부
230 : 통신성능 판별부
240 : 가중치 계산부
250 : 데이터 분산 전송부
260 : 라우팅 처리부
270 : DCU 제어부

Claims (6)

  1. 내부에 듀얼 형태의 하이브리드 유선 모뎀 및 하이브리드 무선 모뎀을 구비하여, 수용가의 검침 계기를 통해 측정된 검침 데이터 또는 외부로부터 전송된 데이터들을 상기 하이브리드 유선 모뎀 및 상기 하이브리드 무선 모뎀을 동시 이용하여 동일 시간대에 송수신하는 하이브리드 모뎀; 및 상기 하이브리드 모뎀과 다양한 형태의 무선 네트워크 및 유선 네트워크를 통해 데이터 통신을 수행하는 데이터집중장치(DCU)를 포함하며, 상기 데이터집중장치(DCU)는 검침 데이터의 수집 효율을 향상시키도록, 상기 하이브리드 모뎀의 주기적인 통신상태 체크, 가중치 계산 및 상기 가중치를 고려한 데이터 분산 전송을 수행하는 것을 특징으로 하며;
    데이터집중장치는 서로 다른 유형의 유선통신을 사용할 수 있도록 인터페이스를 제공하는 DCU 유선통신부; 서로 다른 유형의 무선통신을 사용할 수 있도록 인터페이스를 제공하는 DCU 무선통신부; 상기 하이브리드 유선 모뎀 및 상기 하이브리드 무선 모뎀의 통신성능을 체크하여 최고 이득을 갖는 통신 모뎀을 판별하는 통신성능 판별부; 상기 통신성능 판별부에서 측정한 상기 하이브리드 유선 모뎀 및 상기 하이브리드 무선 모뎀의 유선 또는 무선 통신에 대한 네트워크 성능 값을 고려하여 데이터 전송 가중치를 계산하는 가중치 계산부; 및 상기 가중치 계산부를 통해 계산된 데이터 전송 가중치 및 전송 데이터의 특성을 고려하여 데이터를 분산 방식으로 전송하는 데이터 분산 전송부를 포함하고;
    가중치 계산부는 가중치 계산 시에 PHY/MAC 단에서의 전송 BPS(Bits Per Second)를 인자로 사용하는 것으로, 하이브리드 유선 모뎀의 BPS가 80이고, 하이브리드 무선 모뎀의 BPS가 20이면, 가중치는 4 대 1이 되어, 데이터집중장치는 하이브리드 모뎀으로 데이터를 전송 시 하이브리드 유선 모뎀으로 80%의 데이터를, 하이브리드 무선 모뎀으로 20%의 데이터를 동시 간대에 전송하고, 하이브리드 유선 모뎀의 BPS가 100이고, 하이브리드 무선 모뎀의 BPS가 0으로써 통신 불능이면, 데이터집중장치는 하이브리드 모뎀으로 데이터를 전송 시 하이브리드 유선 모뎀으로만 100%의 데이터를 전송하고, 하이브리드 유선 모뎀의 BPS가 0으로써 통신 불능이고, 하이브리드 무선 모뎀의 BPS가 100이면, 데이터집중장치는 하이브리드 모뎀으로 데이터를 전송 시 하이브리드 무선 모뎀으로만 100%의 데이터를 전송하고;
    데이터 분산 전송부는 데이터 전송 가중치가 하이브리드 유선 모뎀의 BPS가 80이고, 하이브리드 무선 모뎀의 BPS가 20인 경우 하이브리드 유선모뎀으로 80%의 데이터를, 하이브리드 무선 모뎀으로 20%의 데이터를 분할하여 데이터의 특성에 상관없이 동시에 전송하고, 데이터집중장치로부터 하이브리드 모뎀으로 전송할 데이터의 특성이 검침 데이터와 NMS 데이터인 경우, 하이브리드 유선 모뎀으로는 검침 데이터 전체를 전송하고, 하이브리드 무선 모뎀으로 NMS 데이터 전체를 각각 동시에 전송하는 것을 특징으로 한 유무선 대역 분산 통신을 구현하는 원격 검침시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 통신성능 판별부는, 수신전계강도, 패킷지연, 패킷지연변이, 패킷손실률, 패킷 에러율에 대한 절대값을 주기적으로 측정한 후, 이들 값에 대한 통신성능 평균값을 계산하여 가장 큰 값을 갖는 통신 모뎀을 판별하는 것을 특징으로 하는 유무선 대역 분산 통신을 구현하는 원격 검침시스템.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서, 상기 데이터 분산 전송부는, 패킷 세그멘테이션 전송 방식 또는 프로세스 별 전송 방식을 사용하는 것을 특징으로 하는 유무선 대역 분산 통신을 구현하는 원격 검침시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    라우팅(routing)이 필요한 하이브리드 모뎀들 간에 유선-유선 방식, 유선-무선 방식, 무선-유선 방식 또는 무선-무선 방식의 라우팅(routing) 설정을 구현하는 것을 특징으로 하는 유무선 대역 분산 통신을 구현하는 원격 검침시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20120071882A (ko) 2010-12-23 2012-07-03 한국전자통신연구원 스마트 미터기 및 그의 동작 방법
JP5372303B1 (ja) * 2013-03-01 2013-12-18 三菱電機株式会社 無線端末装置、無線メッシュネットワークおよび通信方法
KR20160059772A (ko) * 2014-11-19 2016-05-27 한전케이디엔주식회사 공통 인터페이스 모듈을 사용한 원격 검침시스템

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