KR20050117246A - 전력선 통신 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전력선 통신 장치 및 방법에 관한 것으로, 전력선 통신을 기반으로 원격검침 이외에 서비스 데이터 제공 등 부가 서비스를 제공하고, 각 수용가 별로 댁내의 미터 게이트웨이와 댁내의 정보 기기 간에 공유 및 송수신되는 데이터를 각기 고유한 암호키를 이용하여 암호화하여 사용함으로써, 서로 인접한 수용가들로부터 해당 수용가 내부의 댁내 망을 보호할 수 있어 보안성이 향상될 수 있도록 하였으며, 각 수용가의 댁내 망에 정보 기기를 새로 설치하거나 정보 기기가 초기화되었을 때, 해당 정보 기기가 미터 게이트웨이로부터 댁내 고유 암호키를 부여받도록 되어 있어 연령의 구분없이 모든 이용자가 편리하게 댁내 정보기기를 설치하고 이용할 수 있다.

Description

전력선 통신 장치 및 방법 {A power line communication apparatus and a method of the same}
본 발명은 전력선 통신 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전력선 통신을 기반으로 원격검침 이외에 서비스 데이터 제공 등의 다양한 부가 서비스를 제공할 수 있는 전력선 통신 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전력선 통신(Power Line Communication; PLC)이란 옥내, 옥외에 시설되어 있는 저압 배전선 또는 고압 배전선에 고주파 신호를 중첩하여 음성, 데이터 신호 등을 고속으로 전송하는 방식을 말한다.
특히, 수용가의 설비를 지능적으로 제어하려는 욕구와 함께 정보기기의 발전에 따라 수용가에 설치된 TV(TeleVision), 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer), 캠코더(Camcorder) 등 정보 가전기기를 연결하려는 욕구가 높아져 홈 네트워크(Home-Network) 분야에서 고속의 전력선 통신 연구가 활발하게 이루어지고 있다.
최근, 전력선 통신모뎀 기술이 발전됨에 따라 수 Mbbs 급 고속 전송이 가능하게 되면서, 전화선을 이용한 ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)이나 동축 케이블을 이용한 케이블 모뎀(cable modem)과도 경쟁할 수 있는 또 하나의 새로운 가입자 망(access network)으로 부각되고 있다.
상기한 전력선 통신기술 개발이 상용화되면 전력 사업자에서는 원격검침(Automatic Meter Reading; AMR), 배전 자동화 등 전력 정보 고도화를 위하여 망을 직접 활용할 수 있으며, 인터넷(internet) 등 고속 정보 전송서비스 제공으로 회선 임대 수익을 기대할 수 있다.
이처럼 전력선 통신에서는 무선 통신과 같이 망 접속의 편리성 뿐만 아니라 고속 양방향 통신이 가능함에 따라 원격검침 외에 부가 서비스 기능을 추가하려는 시도가 이루어지고 있다.
여기서, 부가 서비스란 데이터 통신망을 통해 제공되는 서비스 데이터 및 컨텐츠(contents) 데이터를 말한다.
그러나, 전력선 통신에서 원격검침 이외에 부가 서비스 기능을 추가하는 기술은 아직까지 미흡한 실정이며, 또한, 부가 서비스 제공에 따른 계량, 보안, 인증, 관리 그리고 운영 등과 관련한 대안이 마련되어 있지 않고 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 전력선 통신을 기반으로 게이트웨이를 통해 서비스 데이터 제공 등 댁내에 다양한 부가 서비스를 제공할 수 있는 전력선 통신 장치 및 방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력선 통신 장치는, 옥내 전력선을 통해 전력선 통신방식으로 연결되는 댁내 망과 옥외 전력선을 통해 전력선 통신방식으로 연결되는 가입자 망 간의 데이터 송수신을 중계하되, 댁내 망과 송수신하는 데이터는 댁내 고유 암호키를 이용해 암/복호화하며 댁내 망으로부터 댁내 고유 암호키를 요구하는 정보가 수신되는 경우 댁내 고유 암호키와 자신의 어드레스에 대한 정보를 댁내 망으로 송신하는 게이트웨이와, 옥내 전력선을 통한 전력선 통신방식에 의해 상기 게이트웨이로 댁내 고유 암호키를 요구하여 댁내 고유 암호키와 어드레스 정보를 수신받아 등록하고 상기 게이트웨이를 매개로 가입자 망과 데이터를 송수신하되 상기 게이트웨이와 송수신시 사용되는 데이터는 상기 등록된 댁내 고유 암호키에 의해 암/복호화하는 댁내 망의 댁내 정보 기기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 전력선 통신 장치는, 상기 게이트웨이가, 옥내 전력선의 통신 경로를 옥외 전력선의 통신 경로와 분리하기 위해 옥외 전력선과 옥내 전력선의 사이에 연결되어 상기 게이트웨이와 상기 댁내 정보 기기 간의 통신주파수 대역을 감쇄하는 대역 필터부를 포함하고, 상기 대역 필터부를 기준으로, 상기 댁외 전력선 통신부는 상기 대역 필터부의 전단에서 옥외 전력선에 연결되고 상기 댁내 전력선 통신부는 상기 대역 필터부의 후단에서 옥내 전력선에 연결됨을 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 전력선 통신 장치는, 상기 게이트웨이와 상기 댁내 정보 기기가, 이산 다중 톤 방식에 의해 전력선 통신을 수행하고, 상기 댁내 정보 기기가, 하나 이상의 게이트웨이로부터 댁내 고유 암호키 및 어드레스를 포함하는 응답 정보를 수신했을 때, 수신된 각 신호의 채널별 톤맵 정보를 이용하여 각 채널의 반송파별 비트 할당 정보의 합을 계산하고 계산된 비트 할당 정보의 합이 가장 큰 신호로부터 얻는 댁내 고유 암호키 및 어드레스를 등록하도록 구성됨을 또 다른 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전력선 통신 방법은, 댁내 망의 댁내 정보 기기가 옥내 전력선을 통해 연결되는 게이트웨이의 중계에 따라 이 게이트웨이에 옥외 전력선을 통해 연결되는 가입자 망과 전력선 통신을 수행하며, 상기 댁내 정보 기기가 상기 게이트웨이로 댁내 고유 암호키와 게이트웨이의 어드레스 정보를 요청하고 상기 게이트웨이로부터 댁내 고유 암호키와 게이트웨이의 어드레스 정보를 수신받아 이를 설정 등록하는 등록스텝과, 상기 댁내 정보 기기가 등록되어 있는 어드레스 정보에 따라 상기 게이트웨이에 접속하여 상기 등록스텝에서 등록한 댁내 고유 암호키에 의해 데이터패킷을 암/복호화하여 송수신하는 스텝과, 상기 게이트웨이가 상기 댁내 정보 기기로부터 수신받은 데이터패킷을 댁내 고유 암호키에 의해 복호화하여 옥외의 가입자 망으로 송신하고 옥외의 가입자 망으로부터 수신되는 데이터패킷을 댁내 고유 암호키에 의해 암호화하여 상기 댁내 정보 기기로 송신하는 중계 스텝을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명에 따른 전력선 통신 방법은, 상기 댁내 정보 기기가 댁내 망에 처음 설치되거나 정전 이나 리셋 등에 의해 초기화되는 경우, 상기 댁내 정보 기기가 상기 게이트웨이에 대해 연결 확인 통신을 시도하여, 이에 대한 응답이 없는 경우 상기 등록스텝을 수행하고, 응답이 있는 경우에는 기 등록되어 있는 댁내 고유 암호키와 게이트웨이의 어드레스 정보에 따라 게이트웨이와 데이터 패킷을 송수신하는 것을 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 전력선 통신 방법은, 상기 게이트웨이 내부의 옥외 전력선과 옥내 전력선이 연결되는 사이에 상기 게이트웨이와 상기 댁내 정보 기기 간의 통신주파수 대역을 감쇄하는 대역 필터부를 설치하는 스텝을 더 포함하고, 상기 게이트웨이와 상기 댁내 정보 기기는, 이산 다중 톤 방식에 의해 전력선 통신을 수행하며, 상기 등록 스텝에서, 하나 이상의 게이트웨이로부터 댁내 고유 암호키 및 어드레스를 포함하는 응답 정보가 상기 댁내 정보 기기로 수신되었을 때, 상기 댁내 정보 기기는 수신된 각 신호의 채널별 톤맵 정보를 이용하여 각 채널의 반송파별 비트 할당 정보의 합을 계산하고, 계산된 비트 할당 정보의 합이 가장 큰 신호로부터 얻는 댁내 고유 암호키 및 어드레스를 등록함을 또 다른 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력선 통신 장치의 전체 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 전력선 통신 장치의 가입자 망 및 댁내 망을 도시한 도면이다. 여기서, 가입자 망은 옥외 전력선(80)을 통해 이루어지는 망이고, 댁내 망은 옥내 전력선(90)을 통해 이루어지는 망을 말한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력선 통신 장치는, 데이터 통신망(40)을 통해 외부 서버와 고속 양방향 통신을 수행하는 지역정보 제어장치(50)와, 이 지역정보 제어장치(50)와 옥외 전력선(80)을 통해 고속 전력선 통신을 수행하는 미터 게이트 웨이(meter gateway; M1 내지 Mm)와, 이 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)와 댁내에서 옥내 전력선(90)을 통해 고속 전력선 통신을 수행하는 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm)와, 댁내의 정보 기기로서 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm)와 댁내에서 고속 전력선 통신을 수행하는 다수의 단말(T1 내지 Tn)을 포함한다.
[외부 서버]
외부 서버는 전력 사업자 서버(10), 망 사업자 서버(20), 다수의 서비스 사업자 서버(30)를 포함하고, TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)를 기반으로 데이터 통신망(40)(예컨대, 광대역 종합 통신망, 광역 통신망, 인터넷, 구내정보 통신망 등 포함)을 통해 다수의 지역정보 제어장치(50)와 고속 양방향 통신을 수행한다. 이러한 전력 사업자 서버(10), 망 사업자 서버(20) 및 서비스 사업자 서버(30)는 데이터 통신망(40) 또는 기타 다른 통신망을 통해 상호 연결되어 있다.
전력 사업자 서버(10)는 데이터 통신망(40)을 통해 지역정보 제어장치(50)로부터 각 수용가(H1 내지 Hm)의 전력 검침량을 실시간으로 제공받는다. 여기서, 전력 검침량이라 함은 각 수용가(H1 내지 Hm)에서 사용하는 사용 전력량을 말한다. 전력 사업자 서버(10)는 지역정보 제어장치(50)로부터 제공된 전력 검침량을 기초로 각 수용가(H1 내지 Hm)의 전력 사용요금을 책정하여 부과하게 된다.
여기서, 전력 검침량으로는 하나의 지역정보 제어장치(50)에 할당된 모든 수용가(H1 내지 Hm)의 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 사용 전력량의 총합, 각 수용가(H1 내지 Hm)의 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 사용 전력량 및 순시 전력량 등이 될 수 있다.
망 사업자 서버(20)는 데이터 통신망(40)을 통해 지역정보 제어장치(50)로부터 각 수용가(H1 내지 Hm)의 서비스 검침량을 실시간으로 제공받는다. 여기서, 서비스 검침량이라 함은 가입자가 사용한 서비스/컨텐츠(service/contents) 종류 및 서비스/컨텐츠 사용시간, 그리고 서비스/컨텐츠 사용량 등을 포함한다.
망 사업자 서버(20)는 지역정보 제어장치(50)로부터 제공된 서비스 검침량을 기초로 각 수용가(H1 내지 Hm)의 서비스 사용요금을 책정하여 부과하게 된다. 여기서, 서비스 검침량은 각 수용가(H1 내지 Hm)의 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 서비스 사용시간 및 사용 서비스/컨텐츠 종류, 서비스/컨텐츠 사용량 및 컨텐츠 사용횟수 등을 포함할 수 있다.
다수의 서비스 사업자 서버(30)는 각 서비스 회사의 서비스 모델에 대응하여 데이터 통신망(40)을 통해 각 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)로 서비스/컨텐츠 데이터를 제공한다. 즉, 서비스 사업자 서버(30)는 데이터 통신망(40)을 통해 각 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)로부터 서비스/컨텐츠 데이터에 대한 요청이 있는 경우 해당 서비스/컨텐츠 데이터를 제공한다.
한편, 외부 서버는 가스/수도 사업자 서버(미도시)와 보안관리 사업자 서버(미도시)를 더 포함할 수도 있다. 가스/수도 사업자 서버는 데이터 통신망(40)을 통해 지역정보 제어장치(50)로부터 각 수용가(H1 내지 Hm)의 가스/수도 검침량을 실시간으로 제공받는다. 여기서, 가스/수도 검침량이라 함은 각 수용가(H1 내지 Hm)에서 사용하는 가스/수도 사용량을 말한다. 가스/수도 사업자 서버는 지역정보 제어장치(50)로부터 제공된 가스/수도 사용량을 기초로 각 수용가(H1 내지 Hm)의 가스/수도 사용요금을 책정하여 부과하게 된다.
여기서, 가스/수도 검침량으로는 하나의 지역정보 제어장치(50)에 할당된 모든 수용가(H1 내지 Hm)의 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 사용량의 총합, 각 수용가(H1 내지 Hm)의 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 사용량이 될 수 있다. 보안관리 사업자 서버는 각 수용가(H1 내지 Hm)의 보안을 관리하는 서버로서, IP 카메라를 통해 촬영된 각 수용가(H1 내지 Hm)의 내부 영상을 제공받아, 이에 대응한 과금을 책정하여 부과하게 된다.
이하에서는, 각 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)로부터 제공되는 전력 검침량 및 가스/수도 검침량은 검침 데이터로 명명하기로 하고, 서비스 사업자 서버(30)로부터 제공되는 데이터, 서비스/컨텐츠 데이터 및 기타 데이터는 서비스 데이터로 명명하기로 한다.
[지역정보 제어장치]
지역정보 제어장치(50)는 가입자 망(access network)마다 적어도 하나씩 설치되어 해당 가입자 망을 구성하는 모든 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)와의 고속 전력선 통신을 수행한다.
이러한 지역정보 제어장치(50)는 각 수용가(H1 내지 Hm)에 각각 하나씩 설치된 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)와 옥외 전력선(80)을 통해 고속 전력선 통신을 수행한다. 그리고, 데이터 통신망(40)을 통해 외부 서버와 데이터 통신을 수행한다. 여기서, 옥외 전력선(80)이라 함은 주상 변압기(60)의 출력단으로부터 연장되어 지역정보 제어장치(50)와 각 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm) 간에 시설되는 저압(예컨대, 110/220V 정도)의 배전선을 말한다.
이러한 지역정보 제어장치(50)는 옥외 전력선(80)을 통해 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)로부터 검침 데이터를 전송받아 데이터 통신망(40)을 통해 전력 사업자 서버(10)로 제공한다.
이때, 지역정보 제어장치(50)는 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)로부터 전송된 검침 데이터를 임시적으로 데이터 저장부(도시되지 않음)에 저장하고 있다가 전력 사업자 서버(10)로부터 검침 데이터에 대한 요청신호가 수신되는 경우 상기 데이터 저장부에 저장된 검침 데이터를 인출하여 데이터 통신망(40)을 통해 전력 사업자 서버(10)로 제공한다. 이러한 방식으로, 지역정보 제어장치(50)는 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)로부터 검침 데이터, 즉, 가스/수도 검침량을 전송받아 데이터 통신망(40)을 통해 가스/수도회사 서버로 제공한다.
그러나, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 지역정보 제어장치(50)는 이에 한정되는 것이 아니라, 전력 사업자 서버(10) 또는 가스/수도회사 서버로부터 전력 검침량 또는 가스/수도 검침량에 대한 요청신호가 없는 경우에도 기설정된 전송시간이 도래하게 되면 기설정된 시간에 따라 순차적으로 전력 검침량 또는 가스/수도 검침량을 인출하여 데이터 통신망(40)을 통해 제공할 수도 있다.
또한, 지역정보 제어장치(50)는 데이터 통신망(40)을 통해 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)와 망 사업자 서버(20) 및 서비스 사업자 서버(30)를 실시간(ON-line)으로 연결한다.
지역정보 제어장치(50)는 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)로부터 서비스 사업자 서버(30)와의 인터넷 접속을 요청하는 신호가 수신되는 경우 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)와 서비스 사업자 서버(30)의 인터넷 접속을 수행한다. 이로써, 서비스 사업자 서버(30)는 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)로 서비스 데이터를 제공한다.
또한, 지역정보 제어장치(50)는 각 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)와 보안 통신을 수행하기 위하여 공동 암호키(K0)를 저장(또는, 등록)하고 있다가 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)로부터 암호화된 데이터가 전송되면 이 공동 암호키(K0)를 이용하여 암호화된 데이터를 복호화하여 사용한다. 여기서, 공동 암호키(K0)는 가입자 망, 즉 옥외 전력선(80)을 이용한 전력선 통신에서 데이터 프레임(frame)용 암호키로서, 지역정보 제어장치(50)와 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm) 간 통신용 암호키이다. 그리고, 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)로부터 제공된 암호화된 데이터는 공동 암호키(K0)를 이용하여 암호화된 데이터를 말한다.
[미터 게이트 웨이]
미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)는 기존에 계량기가 설치된 부위의 각 수용가(H1 내지 Hm)에 하나씩 설치되며, 기존의 계량기를 대신하여 소비전력량 계측, 원격 검침, 부가 서비스 제공 등의 기능을 수행한다.
이러한 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)는 옥외 전력선(80)을 통해 지역정보 제어장치(50)와 전력선 통신을 수행한다. 또한, 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)는 옥내 전력선(90)을 통해 수용가(H1 내지 Hm) 내부에 각각 설치된 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm) 및 단말(T1 내지 Tn)과 전력선 통신을 수행한다.
여기서, 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)은 이산 다중 톤(Discrete Multi-Tone) 통신방식에 의해 복수의 반송파 신호에 비트(bit)를 할당하는 방식으로 전력선 통신을 수행한다.
그리고, 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)는 지역정보 제어장치(50)로부터 옥외 전력선(80)을 통해 서비스 데이터를 제공받아 데이터 저장부(도 4의 '624'참조)에 임시로 저장한다.
예컨대, 대용량 컨텐츠 데이터가 임시로 저장된다. 이렇게 데이터 저장부(624)에 저장된 서비스 데이터는 요청시 옥내 전력선(90)을 통해 단말(T1 내지 Tn)로 제공된다.
또한, 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)는 각 단말(T1 내지 Tn)로 제공되는 서비스 데이터에 포함된 서비스 데이터 및 컨텐츠 데이터 등의 무형의 정보를 계량한다. 예컨대, 서비스 계량방법으로는 시간형 서비스 계량방법, 컨텐츠형 서비스 계량방법, 그리고 단위 정보 및 제어형 서비스 계량방법 등이 있다. 이에 대한 구체적인 설명은 후술하기로 한다.
또한, 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)는 해당 수용가(H1 내지 Hm)의 전력 사용량을 계량하여 옥외 전력선(80)을 통해 지역정보 제어장치(50)로 제공한다. 그리고, 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)는 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm)로부터 가스/수도 사용량을 수신받아 옥외 전력선(80)을 통해 지역정보 제어장치(50)로 제공한다. 여기서, 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)는 직접 단말(T1 내지 Tn)로부터 가스/수도 검침량을 제공받을 수도 있다.
또한, 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)는 공동 암호키(K0)와 댁내 고유 암호키(K1 내지 Km)를 데이터 저장부에 저장하고 있다가 지역정보 제어장치(50)와의 데이터 송수신시에는 공동 암호키(K0)를 사용하여 데이터를 암복호화하고, 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm) 및 단말(T1 내지 Tn)와의 데이터 송수신시에는 댁내 고유 암호키(K1 내지 Km)를 사용하여 데이터를 암복호화한다.
참고적으로, 동일한 주상 변압기(50) 하에서는, 동일한 옥외 전력선(80)을 통해 복수의 미터 게이트웨이(M1 내지 Mm)이 연결되므로, 각 수용가의 정보가 인접하는 다른 수용가로 유출 또는 침범할 수 있으므로, 각 수용가의 정보를 다른 수용가로부터 보호하기 위해, 각 미터 게이트웨이(M1 내지 Mm)은 각기 해당하는 수용가의 댁내에 있는 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm) 및 단말(T1 내지 Tn)와 각각의 고유한 댁내 고유 암호키(K1 내지 Km)를 공유하여 사용하게 된다.
예컨대, 미터 게이트웨이(M1)이 속한 수용가의 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm) 및 단말(T1 내지 Tn)들과는 댁내 고유 암호키(K1)을 사용함으로써, 다른 댁내 고유 암호키(K2 내지 Km)을 사용하는 인접하는 다른 수용가의 정보와 혼합되거나 다른 수용가로 유출되는 것을 방지하게 된다.
이러한 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)는, 전력량계와 일체화된 형태로서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 단자모듈(600)과 전력량 계량모듈(610) 및 서비스 계량모듈(620)을 포함하여 구성된다.
상기 단자모듈(600)은 옥외 전력선(80)과 접속되는 제1 단자(601)와 옥내 전력선(90)과 제2 단자(602)를 포함하며, 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)를 옥외 전력선(80) 및 옥내 전력선(90)에 각각 연결한다.
상기 전력량 계량모듈(610)은, 대역 필터부(611)와 전력량 계량부(612)를 포함하고, 서비스 계량모듈(620)은 댁외 전력선 통신부(621), 댁내 전력선 통신부(622), 중앙 처리부(623), 데이터 저장부(624), 데이터 표시부(625), 서비스/컨텐츠 데이터 계량부(626)를 포함한다.
상기 전력량 계량모듈(610)의 대역 필터부(611)는 옥외 전력선(80)을 통해 이루어지는 가입자 망과 옥내 전력선(90)을 통해 이루어지는 댁내 망을 신호 상으로 서로 분리하기 위해 단자 모듈(600)의 제1 단자(601)와 제2 단자(602)를 통해 옥외 전력선(80)과 옥내 전력선(90)의 사이에 설치된다.
이러한, 대역 필터부(611)는 아웃밴드(Out Band)에서 즉, 옥외 전력선(80)에서 옥내 전력선(90)으로 인입되거나 인출되는 신호에 대해 설정 dB(예컨대, 대략 10 ~ 20 dB 정도)만큼 신호 감쇄 효과를 갖는 낮은 필터 차수의 저주파 대역 필터가 사용된다.
여기서, 대역 필터부(611)의 컷오프(Cut-off) 주파수는 사용하는 전력선통신 대역 이하로 설정되며, 예컨대, 미터 게이트웨이(M1 내지 Mm)와 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm) 및 단말(T1 내지 Tn) 과의 전력선 통신 주파수 대역이 10Khz ~ 450 Khz 정도라면, 대역 필터부(611)의 컷오프 주파수는 10Khz 이하가 됨으로써, 대역 필터부(611) 통과시 설정 dB(예컨대, 대략 10 ~ 20 dB 정도)만큼 신호 감쇄가 되도록 설정된다.
상기 전력량 계량모듈(610)의 전력량 계량부(612)는 전력량 계량 모듈부(611)는 옥외 전력선(80)을 통해 해당 수용가로 공급되는 공급전원(교류전원)으로부터 전류/전압을 검출 및 연산하여 전력량을 산출하고, 이 산출된 전력량을 표시소자를 통해 미터 게이트웨이(M1 내지 Mm)의 외부를 통해 표시함과 더불어 서비스 계량모듈(620)로 전송한다.
한편, 미도시되었으나, 전력량 계량부(612)는 중앙 처리부, 데이터 저장부, 전력선 통신부 등을 추가로 포함하여 서비스 계량모듈(620)와 별개로 독립적으로 검침 데이터를 옥외 전력선(80)을 통해 지역정보 제어장치(50)로 전송할 수도 있다.
여기서, 중앙 처리부, 데이터 저장부, 전력선 통신 모듈부는 서비스 계량모듈(620)에서 후술될 댁외 전력선 통신부(621), 중앙 처리부(623), 데이터 저장부(624)와 동일한 부품으로 구성될 수 있다. 이처럼 전력량 계량부(612)를 서비스 계량모듈(620)와 독립적으로 구성할 경우 전력회사 관리자와 망 사업자에게 간편하고 편리한 관리 및 운용을 제공할 수 있다.
상기 서비스 계량 모듈(620)의 댁외 전력선 통신부(621)와 댁내 전력선 통신부(622)는, 댁내 및 댁외의 신호를 구분하기 위해, 대역 필터부(611)를 사이로하여, 댁외 전력선 통신부(621)가 대역 필터부(611)의 인입단에서 옥외 전력선(80)에 커플링되고 댁내 전력선 통신부(622)가 대역 필터부(611)의 인출단에서 옥내 전력선(90)에 커플링된다.
상기 댁외 전력선 통신부(621)는 중앙 처리부(623)의 제어에 따라 옥외 전력선(80)으로부터 수신되는 데이터 패킷을 검출 및 복조하여 중앙처리부(623)로 전송하고 중앙처리부(623)로부터 전달받은 데이터 패킷을 변조하여 옥외 전력선(80)에 실어 송신한다.
상기 댁내 전력선 통신부(622)는 중앙 처리부(623)의 제어에 따라 옥내 전력선(90)으로부터 수신되는 데이터 패킷을 검출 및 복조하여 중앙처리부(623)로 전송하고 중앙처리부(623)로부터 전달받은 데이터 패킷을 변조하여 옥내 전력선(90)에 실어 송신한다.
상기 중앙 처리부(623)는 전력량 계량부(612)로부터 전송받은 전력 검침량과 댁내 망의 단말(T1 내지 Tn)로부터 가스/수도 검침량을 데이터 저장부(624)에 저장한다. 그리고, 중앙 처리부(623)는 댁외 전력선 통신부(621)로부터 제공되는 서비스 데이터, 특히 대용량인 컨텐츠 데이터를 데이터 저장부(624)에 저장하는 한편, 데이터 표시부(625)에 표시한다.
그리고, 중앙 처리부(623)는 댁외 전력선 통신부(621)로부터 제공되는 서비스 데이터를 데이터 저장부(624)에 저장되어 있는 공동 암호키(KO)로 복호화하고 이 중 댁내 망의 단말(T1 내지 Tn)로 제공될 서비스 데이터는 데이터 저장부(624)에 저장되어 있는 댁내 고유 암호키(K1 내지 Km)에 의해 암호화하여 댁내 전력선 통신부(622)와 옥내 전력선(90)을 통해 댁내 망의 단말(T1 내지 Tn)로 전송한다.
또한, 중앙 처리부(623)는 댁내 망의 단말(T1 내지 Tn)로부터 검침 데이터, 서비스 검침 데이터 또는 인터넷 접속 데이터 등 다양한 데이터를 옥내 전력선(90)과 댁내 전력선 통신부(622)를 통해 수신받아 데이터 저장부(624)에 저장되어 있는 댁내 고유 암호키(K1 내지 Km)에 의해 복호화하고 이를 다시 데이터 저장부(624)에 저장되어 있는 공동 암호키(KO)로 암호화하여 댁외 전력선 통신부(621)를 통해 옥외 전력선(80)에 실어 전송한다.
또, 중앙 처리부(623)는 댁외 전력선 통신부(621) 또는 댁내 전력선 통신부(622)를 통해 단말(T1 내지 Tn)으로부터의 암호키 요청 정보가 수신되는 경우, 자신의 어드레스 정보와 데이터 저장부(624)에 저장되어 있는 댁내 고유 암호키(K1 ~ Kn)에 대한 정보를 댁외 전력선 통신부(621) 및 댁내 전력선 통신부(622)를 통해 암호키 요청 정보에 포함되어 있는 어드레스에 따라 단말(T1 내지 Tn)로 전송한다.
데이터 저장부(624)는 롬과 램으로 이루어지며, 중앙 처리부(623)로부터 전송된 검침 데이터가 수용가별(H1 내지 Hm), 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 등으로 분류되어 실시간으로 저장된다.
또한, 데이터 저장부(624)에는 공동 암호키(K0)와 댁내 고유 암호키(K1 내지 Km)들가 저장된다. 그리고, 데이터 저장부(624)에는 중앙 처리부(520)로부터 제공되는 서비스 데이터, 특히 대용량인 컨텐츠 데이터가 저장된다. 그리고, 데이터 저장부(624)에는 서비스/컨텐츠 데이터 계량부(626)를 통해 계량된 서비스 데이터 검침량이 저장된다.
서비스/컨텐츠 데이터 계량부(626)는 서비스 데이터를 제공받고 서비스 데이터에 포함된 서비스/컨텐츠 사용량을 계량한다. 전술한 바와 같이, 계량방법으로는 시간형 서비스 계량방법, 컨텐츠형 서비스 계량방법, 그리고 단위 정보 및 제어형 서비스 계량방법 등이 있다. 이는 서비스 데이터가 크게 시간형 서비스, 컨텐츠형 서비스, 그리고 단위 정보 및 제어형 서비스로 분류되기 때문이다. 여기서, 시간형 서비스는 서비스 제공시간을 계량하여 과금을 부과할 수 있는 유형의 서비스를 의미한다. 컨텐츠 및 정보형 서비스는 주로 외부 서비스 사업자로부터 제공받는 정보 및 데이터량을 계량하여 과금을 부과할 수 있는 유형의 서비스를 의미한다. 여기서, 컨텐츠형 서비스는 주로 스트림(stream)형 컨텐츠 서비스를 의미하고, 정보형 서비스는 메일, 문자 메시지, 교통/날씨 정보 등 비교적 소용량의 정보를 제공하는 서비스를 의미한다. 그리고, 제어형 서비스는 원격에서 출입문 제어, 조명 및 가진기기 제어 등과 같이 단발성의 제어 서비스 요청시 과금을 부과할 수 있는 유형의 서비스를 의미한다.
시간형 서비스 계량방법에서는 기타 서비스와는 달리 서비스 제공시간이 중요한 계량지표가 된다. 이에 따라, 시간형 서비스의 계량을 위해 필요한 정보로는 서비스 개시와 관련하여 서비스 분류 코드, 서비스 요청시각, 서비스 요청자 정보 및 서비스 개시시각 등이 있고, 서비스 종료와 관련하여 서비스 분류 코드, 서비스 종료 요청시각, 서비스 요청자 정보, 서비스 종료시각 등이 있다. 그리고, 서비스가 개시된 후 시간형 서비스 계량을 위해 필요한 정보로는 서비스 수행시 발생되는 주요 이벤트(event) 정보, 서비스 분류별 서비스 수행시간(일정 시간마다 계속 갱신됨) 등이 있다.
그리고, 시간형 서비스에는 특별히 대용량의 정보가 발생되는 경우가 종종 있다. 예컨대, 보안 서비스 중에서 외부 침입이 이루어지고 댁내에 설치된 댁내 감시 카메라(IP 카메라)가 이를 촬영할 경우 대용량의 영상정보가 발생하게 된다. 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)는 이 영상정보를 수집하여 데이터 저장부(624)에 가장 최근의 정보를 일단 저장하고, 이전 영상정보는 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm) 또는 지역정보 제어장치(50)에 임시로 저장하도록 한다. 상기 영상정보를 외부에서 열람하고자 할 경우에는 가입자의 동의가 필요하다, 가입자 정보보호를 위해서 지역정보 제어장치(50)에 저장되어 있는 영상정보는 공동 암호키(K0)를 사용하여 암호화하여 사생활 보호가 이루어질 수 있도록 한다.
컨텐츠형 서비스 계량방법에서는 제공받는 서비스의 정보량과 정보의 종류가 중요한 계량지표가 된다. 이에 따라, 컨텐츠형 서비스의 계량을 위해 필요한 정보로는 서비스 개시와 관련하여 서비스 분류 코드, 컨텐츠 서비스 비중 분류 코드, 서비스 요청시각, 서비스 요청자 정보 등이 있다. 컨텐츠 서비스 비중 분류 코드는 제공되는 컨텐츠의 과금 비중을 나타내는 코드로서 컨텐츠 서비스 사업자가 각 컨텐츠에 대해 부여하고 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm)를 통해 가입자가 컨텐츠를 요청할 때 사전에 가입자에게 제공된다. 이후, 서비스가 개시된 후 관리할 정보는 서비스 수행시 발생되는 주요 정보 및 정보형 서비스의 총 정보량(Mbyte 단위)가 된다.
단위 정보 및 제어형 서비스 계량방법은 제공받는 정보량이나 시간보다는 정보 요청의 횟수가 중요한 계량지표이다. 이에 따라, 단위 정보 및 제어형 서비스의 계량을 위해 필요한 정보로는 서비스 분류 코드, 서비스 요청시각, 서비스 요청자 정보가 있다. 그리고, 단위 정보 및 제어형 서비스는 전술한 바와 같이 날씨, 교통, 뉴스, 메일 등 비교적 소용량의 정보 및 원격 전등/출입문/가전 제어를 들 수 있다.
[댁내정보 제어장치]
댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm)는 수용가(H1 내지 Hm)의 내부에 각각 하나씩 설치되어 있는 댁내의 정보 기기 중 하나로서, 옥내 전력선(90)을 통해 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)와 접속되어 전력선 통신을 수행한다.
가입자가 정보, 컨텐츠 등의 서비스를 요청할 수 있도록 MMI(Man-Machine-Interface)부, 즉 도 5에 도시된 제어 입력부(750)를 구비한 사용자 단말이다.
그리고, 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm)는 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm) 및 단말(T1 내지 Tn)과 옥내 전력선(90)을 통해 하나의 댁내 망을 형성한다. 각 댁내 망은 동일한 하나의 댁내 고유 암호키를 공유하여 공용으로 데이터 암복호화를 수행한다. 예컨대, 댁내정보 제어장치(D1)는 미터 게이트 웨이(M1) 및 단말(T1 내지 Tn)과 댁내 고유 암호키(K1)를 공용으로 공유하여 데이터 암복호화를 수행하게 된다.
댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm)는, 도 5에 도시된 바와 같이 전력선 통신부(710), 중앙 처리부(720), 데이터 저장부(730), 데이터 표시부(740), 제어 입력부(750)를 포함한다.
상기 전력선 통신부(710)는 옥내 전력선(90)을 통해 전송되는 서비스 데이터, 검침 데이터 또는 인터넷 접속 데이터 등 다양한 데이터를 검출한다. 그리고, 검침 데이터, 서비스 검침 데이터 또는 인터넷 접속 데이터 등 다양한 데이터를 옥내 전력선(90)으로 실어 보낸다.
상기 중앙 처리부(720)는 미터 게이트웨이(M1 내지 Mm)으로부터 댁내 고유 암호키(K1 내지 Km) 중 어느 하나의 댁내 고유 암호키를 부여받아 데이터 저장부(730)에 저장한다.
이러한, 댁내 고유 암호키는 최초에 설치되었을 때와 리셋 등에 의해 초기화되었을 때, 미터 게이트웨이(M1 내지 Mm) 중 댁내의 미터 게이트웨이에 요청하여 부여받게 되며, 이러한 암호 부여 과정은 댁내의 단말(T1 내지 Tn)과 동일하며, 이에 대해 하기에서 상세히 설명하기로 한다.
상기 중앙 처리부(720)는 데이터 저장부(730)에 저장된 댁내 고유 암호키를 이용하여 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm) 중 해당하는 댁내의 미터 게이터 웨이 및 단말(T1 내지 Tn)과 데이터 통신을 수행한다.
또한, 중앙 처리부(720)는 전력선 통신부(710)로부터 제공되는 가스/수도 검침량을 데이터 저장부(730)에 저장한 후 요청시 해당 댁내의 미터 게이트 웨이로 전송한다.
또, 중앙 처리부(720)는 전력선 통신부(710)로부터 제공되는 서비스 데이터, 특히 대용량인 컨텐츠 데이터를 데이터 저장부(730)에 저장한 후 요청시 댁내의 단말(T1 내지 Tn)로 제공한다. 이러한 서비스 데이터는 데이터 표시부(740)에 표시한다.
상기 데이터 저장부(730)는 롬과 램으로 이루어지며, 중앙 처리부(720)로부터 전송된 가스/수도 검침량이 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 등으로 분류되어 실시간으로 저장된다. 또한, 데이터 저장부(730)에는 댁내 고유 암호키가 저장된다. 그리고, 데이터 저장부(730)에는 중앙 처리부(720)로부터 제공되는 서비스 데이터, 특히 대용량인 컨텐츠 데이터가 저장된다.
상기 제어 입력부(750)는 가입자가 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm)를 통해 서비스를 요청할 수 있도록 가입자와 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm) 간의 인터페이스(interface)를 제공한다.
데이터 표시부(740)는 가입자가 요청 받고자 하는 서비스 또는 요청중인 서비스에 대한 정보(서비스 요금정보 포함)를 표시한다. 이외에 기타 다양한 서비스 데이터들이 표시된다.
[단말]
단말(T1 내지 Tn)은 옥내 전력선(90)을 통해 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm) 및 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)와 고속 전력선 통신을 수행하도록 전력선 통신 모듈이 내장된 가스/수도 계량기, 그리고, 전력선 통신 모뎀이 내장된 센서, 작동기(actuator), 가전기기, 배선기기(콘센트), 전등, 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer; "PC"), VoIP(Voice over Internet Protocol) 폰, IP(Internet Protocol) 카메라, 보안장치 등을 포함하는 것으로, 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm)과 더불어 댁내의 정보 기기에 해당한다.
예컨대, 상기 가전기기로는 에어컨, 냉장고, 쌍방향 TV, 오디오 등이 될 수 있다. 이러한 단말(T1 내지 Tn)은 전술한 바와 같이 전력선 통신 모뎀 또는 전력선 통신 모듈을 통해 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm) 및 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm)와 전력선 통신을 수행한다.
그리고, 단말(T1 내지 Tn)은 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm)와 마찬가지로 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm) 및 단말(T1 내지 Tn)과 동일한 하나의 댁내 고유 암호키를 공유하여 댁내의 공용으로 데이터 암복호화를 수행한다.
일례로, 단말(T1 내지 Tn)은 도 6에 도시된 바와 같이, 전력선 통신부(810), 중앙 처리부(820), 데이터 저장부(830)를 포함한다. 참고적으로, 도 6에 도시된 단말(T1 내지 Tn)의 구성요소들은 해당 단말의 모든 구성요소를 표시한 것은 아니며, 전력선 통신을 공통적으로 요구되는 전력선 통신 수단 만을 나타낸 것이다.
상기 전력선 통신부(810)는 옥내 전력선(90)을 통해 전송되는 서비스 데이터, 제어신호 또는 인터넷 접속 데이터 등 다양한 데이터를 검출한다. 그리고, 검침 데이터, 서비스 요청신호 등 다양한 데이터를 옥내 전력선(90)으로 실어 보낸다.
상기 중앙 처리부(820)는 미터 게이트웨이(M1 내지 Mm)로부터 댁내 고유 암호키(K1 내지 Km) 중 어느 하나의 댁내 고유 암호키를 부여받아 데이터 저장부(830)에 저장한다.
이러한, 댁내 고유 암호키는 최초에 설치되었을 때와 리셋 등에 의해 초기화되었을 때, 미터 게이트웨이(M1 내지 Mm) 중 댁내의 미터 게이트웨이에 요청하여 부여받게 되며, 이러한 암호 부여 과정에 대해 하기에서 상세히 설명하기로 한다.
중앙처리부(820)는 데이터 저장부(830)에 저장된 댁내 고유 암호키를 이용하여 미터 게이트 웨이(M1 내지 Mm) 중 해당하는 댁내의 미터 게이터 웨이 및 단말(T1 내지 Tn)와 데이터 통신을 수행한다.
또한, 중앙 처리부(820)는 전력선 통신부(810)로부터 전송된 서비스 데이터를 데이터 저장부(830)에 저장하거나, 해당 통신장치, 예컨대 컴퓨터, VoIP 폰, IP 카메라 또는 보안장치로 전송한다.
또, 가스/수도 계량기에 해당하는 단말의 경우에, 그 중앙 처리부(820)는 가스/수도 계량기를 통해 검침된 가스/수도 검침량을 데이터 저장부(830)에 저장한다.
상기 데이터 저장부(830)는 롬과 램으로 이루어지며, 중앙 처리부(820)로부터 제공되는 서비스 데이터, 특히 대용량인 컨텐츠 데이터가 저장될 수 있다. 그리고, 데이터 저장부(830)에는 댁내 고유 암호키가 저장된다. 또, 가스/수도 계량기에 해당하는 단말의 경우에, 그 데이터 저장부(830)에는 중앙 처리부(820)로부터 전송된 가스/수도 검침량이 월별, 주간별, 야간별, 날짜별, 시간대별 등으로 분류되어 실시간으로 저장된다.
한편, 상기에서 설명한 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm) 및 단말(T1 내지 Tn)은 처음 설치 시 및, 리셋 또는 정전 등에 의해 초기화되어 기존에 저장되어 있던 댁내 고유 암호키가 삭제되었거나 불러올 수 없는 경우에, 해당 댁내의 미터 게이트웨이로부터 댁내 고유의 암호키를 부여받아 등록하는 과정이 필요하다.
이에 따라, 이하에서는 단말(T1 내지 Tn)을 예로들어 댁내 고유 암호키를 부여받아 등록하고 그에 따라 데이터통신을 수행하는 과정에 대해 도 7을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 단, 설명의 편의를 위해, 동작 주체인 단말(T1 내지 Tn)의 참조부호는 "T1"으로 정하고, 이 단말(T1)이 속한 댁내의 해당 미터 게이트웨이의 참조부호는 "M1"으로 정하기로 한다.
처음 설치되었거나, 리셋 또는 정전 등에 의해 초기화된 단말(T1)의 중앙처리부(820)는, 가장 먼저, 데이터 저장부(830)으로부터 댁내 고유 암호키와 미터 게이트웨이(M1)의 어드레스 정보를 읽어들이고 그에 따라 전력선 통신부(810)를 제어하여 옥내 전력선(90)으로 연결 확인 통신 신호를 전송함으로써, 댁내 미터 게이트웨이(M1)와의 연결 확인 통신을 시도한다(S10).
여기서, 연결 확인 통신 방식은 현재까지 개발된 어떤 방식도 이용이 가능하며, 예컨대, 공지의 TCP/IP 프로토콜에서 사용되는 핑(Ping)과 같은 에코(Echo) 형의 방식을 사용할 수도 있다.
상기 연결 확인 통신 시도(S10)에서, 단말(T1)이 정상적인 댁내 고유 암호키와 미터 게이트웨이(M1)의 어드레스 정보에 따라 연결 확인 통신을 시도한 경우에는, 동일한 댁내 고유 암호키를 공유하고 있는 미터 게이트웨이(M1)로부터 정상적인 연결 확인 응답 정보가 수신되고(S20), 이 경우 단말(T1)의 중앙처리부(820)는 하기의 스텝(S80)으로 진행하여 정상적으로 데이터 통신을 수행한다.
반면, 단말(T1)이 처음 설치되었거나, 리셋 또는 정전 등에 의해 초기화된 하는 과정에서 소정의 오류가 발생하는 경우에는, 데이터 저장부(830)에 댁내 고유 암호키와 미터 게이트웨이(M1)의 어드레스 정보가 저장되어 있지 않거나, 정보 손상이 발생할 수 있고, 이 경우에는 미터 게이트웨이(M1)로부터 연결 확인 응답 정보가 수신되지 않게 된다.
이에, 단말(T1)의 중앙 처리부(820)는, 설정시간 동안 연결 확인 응답 정보가 수신되지 않을 경우(S20), 댁내 고유 암호키를 부여받기 위해, 전력선 통신부(810)를 제어하여 암호키 전송 요청 정보(Q)를 브로드 캐스트 어드레스(Braod Cast Address)로 송신한다(S30).
이때, 미터 게이트웨이(M1 내지 Mm)와 댁내 단말(T1 내지 Tn)과 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm) 간에 송수신되는 데이터 패킷의 프레임 포맷은, 도 8에 도시한 바와 같이, 프리엠블(Preamble), 컨트롤프레임(Control Frame), 프레임 헤더(Frame Header), 프레임 바디(Frame Body), CRC(Cyclic Redundancy Check Code)로 이루어진다.
여기서, 단말(T1)으로부터의 암호키 전송 요청 정보(Q)는 상기 프레임 포맷 중 컨트롤프레임(Control Frame) 만을 이용하여 댁내 고유 암호키(K1 내지 Km)의 전송을 요청하게 되며, 이 컨트롤프레임(Control Frame) 부분은 암호화되지 않는다.
상기 단말(T1)으로부터의 암호키 전송 요청 정보(Q)는 브로드 캐스트 어드레스로 송신되었기 때문에, 옥내 전력선(90)으로 연결되어 있는 미터 게이트웨이(M1) 뿐만 아니라, 도 9에 도시한 바와 같이, 옥외 전력선(80)으로 연결되는 가입자 망 내의 다른 모든 미터 게이트웨이(M2 내지 Mm)로 송신된다.
이에, 가입자 망 내의 모든 미터 게이트웨이(M1 내지 Mm)는 사전에 정의된 약속에 따라 단말(T1)으로부터 수신받은 암호키 전송 요청 정보(Q)에 응답하여 자신들에게 부여된 댁내 고유 암호키(K1 내지 Km) 및 자신의 어드레스 정보를 실은 암호키 응답 정보(AE-1 내지 AE-m)를 옥내 전력선(90) 및 옥외 전력선(80)을 통해 전송한다.
여기서, 각 미터 게이트웨이(M1 내지 Mm)로부터 전송되는 암호키 전송 요청 정보(Q)에 대한 암호키 응답 정보(AE-1 내지 AE-m)는, 프레임 포맷 중 프레임 바디(Frame Body) 부분에 댁내 고유 암호키(K1 내지 Km) 및 자신의 어드레스 정보가 실리게 되며, 전체 데이터에 대해 암호화를 하지 않거나, 순수 데이터 영역인 프레임 헤더(Frame Header), 프레임 바디(Frame Body), CRC(Cyclic Redundancy Check Code)에 대해 제품 출하시 설정되는 초기값의 암호키로 암호화되어 전송된다.
각 미터 게이트웨이(M1 내지 Mm)로부터 전력선 통신부(810)로 암호키 응답 정보(AE-1 내지 AE-m)가 수신되는 경우(S40), 단말(T1)의 중앙 처리부(820)는 각 미터 게이트웨이(M1 내지 Mm)으로부터 수신된 응답 데이터 패킷의 채널 정보를 분석한다(S50).
참고적으로, 이산 다중 톤(Discrete Multi-Tone) 방식은 통신 주파수 대역에서 복수의 반송파(Carrier) 신호를 사용하고, 채널에 따라 각 반송파 별로 신호대잡음비를 예측하여 이에 대응되는 비트(bit)를 할당하여 채널별 톤맵(Tone Map)정보를 갖게 된다.
그런데, 댁내의 미터 게이트웨이(M1)로부터 송신되는 응답 신호는 대역 필터부(611)를 통과하지 않고 댁내 전력선 통신부(622)로부터 직접 옥내 전력선(90)을 통해 단말(T1)으로 수신되는 것에 반해, 댁외의 다른 미터 게이트웨이(M2 내지 Mm)로부터 수신되는 응답 정보는 댁내 미터 게이트웨이(M1)의 대역 필터부(611)를 통과하면서 신호레벨이 설정 레벨(예컨대, 10~20 dB 정도)만큼 감쇄되어 단말(T1)로 수신된다.
따라서, 댁내 미터 게이트웨이(M1)로부터 단말(T1)로 수신된 응답 패킷의 각 채널의 반송파별 비트 할당 정보의 합이 상대적으로 크고, 댁외의 다른 다른 미터 게이트웨이(M2 내지 Mm)으로부터 수신되는 응답 패킷의 각 채널의 반송파별 비트 할당 정보의 합이 상대적으로 더 작게 되므로, 각 채널의 반송파별 비트 할당 정보의 합을 비교함으로써 댁내의 미터 게이트웨이(M1)으로부터 수신받은 응답 정보를 식별할 수 있다.
이에, 단말(T1)의 중앙 처리부(820)는, 상기 스텝(S50)에서, 각 미터 게이트웨이(M1 내지 Mm)으로부터 수신된 각 신호의 채널별 톤맵 정보를 이용하여 각 채널의 반송파별 비트 할당 정보의 합을 계산하여 각 채널 정보를 분석한다.
그리고, 단말(T1)의 중앙 처리부(820)는, 상기 계산된 비트 할당 정보의 합을 비교하여, 비트 할당 정보의 합이 가장 큰 신호에 의해 댁내의 미터 게이트웨이(M1)를 식별하고(S60), 상기 비트 할당 정보의 합이 가장 큰 신호로부터 얻는 댁내 고유 암호키(K1) 및 어드레스를 데이터 저장부(830)에 저장하여 등록한다(S70).
이후, 단말(T1)은 데이터 저장부(830)에 등록되어 있는 어드레스에 따라 옥내 전력선(90)을 통해 미터 게이트웨이(M1)에 접속하고, 이 미터 게이트웨이(M1)와의 전력선 통신에 의해 송수신하는 데이터 패킷은 데이터 저장부(830)에 등록되어 있는 댁내 고유 암호키(K1)에 따라 암/복호화되게 된다.
참고적으로, 프레임 포맷에서, 순수 데이터 영역인 프레임 헤더(Frame Header), 프레임 바디(Frame Body), CRC(Cyclic Redundancy Check Code)에 대해서만, 댁내 고유 암호키로 암/복호화하고, 반송파 감지 · 동기 · 자동이득제어 등의 용도로 이용되는 프리앰블(Preamle)과, 일반 데이터 또는 네트워크 관리용 패킷 노드 어드레스 정보 등 주요 정보를 포함하는 패킷 ID 등으로 사용되는 컨트롤 프레임(Control Frame)은 암호화하지 않는다.
이상에서 설명한 바와 같은, 미터 게이트웨이(M1 내지 Mm)으로부터 단말(T1 내지 Tn)로 댁내 고유 암호키(K1 내지 Km)를 부여하여 등록하는 과정 및 데이터통신 과정은 댁내정보 제어장치(D1 내지 Dm)에도 동일하게 적용된다.
상기에서 본 발명은 특정 실시예를 예시하여 설명하지만 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 당업자는 본 발명에 대한 다양한 변형, 수정을 용이하게 만들 수 있으며, 이러한 변형 또는 수정이 본 발명의 특징을 이용하는 한 본 발명의 범위에 포함된다는 것을 명심해야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 전력선 통신을 기반으로 원격검침 이외에 서비스 데이터 제공 등 부가 서비스를 제공함으로써, 전력 산업과 통신 및 서비스 산업의 융합 과정에서 전력 회사의 새로운 사업의 기회를 제공하는 효과를 기대할 수 있다. 더 나아가, 기존 통신 사업자 중심의 망 및 서비스 산업과, 전력 사업자 중심의 망 및 서비스의 상호 경쟁을 통해서 소비자에게 보다 다양한 양질의 서비스를 저비용으로 제공함은 물론, 관련 장비 및 서비스 제공 회사들에게 전화망과 전력망 중 선택할 수 있는 선택의 폭을 넓혀 주는 효과가 기대되는 등 장비, 서비스, 컨텐츠 산업 활성화에 크게 기여할 수 있다.
또한, 본 발명은, 각 수용가 별로 댁내의 미터 게이트웨이와 댁내의 정보 기기 간에 공유 및 송수신되는 데이터를 각기 고유한 암호키를 이용하여 암호화하여 사용함으로써, 서로 인접한 수용가들로부터 해당 수용가 내부의 댁내 망을 보호할 수 있어 보안성이 향상될 수 있다.
또, 본 발명은, 각 수용가의 댁내 망에 정보 기기를 새로 설치하거나 정보 기기가 초기화되었을 때, 해당 정보 기기가 미터 게이트웨이에 대해 해당 댁내의 고유 암호키를 요청 및 수신하여 암호키를 등록하고 그에 따라 미터 게이트웨이와 데이터를 송수신하도록 이루어져 있는 것으로, 각 정보 기기가 자동으로 해당 미터 게이트웨이로부터 댁내 고유 암호키를 부여받도록 되어 있다. 이에, 각 정보 기기마다 댁내 고유 암호키를 등록하기 위한 인터페이스를 갖추지 않아도 되고, 정보 기기를 새로 설치하거나 리셋/정전 등에 의해 초기화될 때마다 이용자가 일일이 고유 암호키를 등록하지 않아도 되므로 연령의 구분없이 모든 이용자가 편리하게 댁내 정보기기를 설치하고 이용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력선 통신 장치의 전체 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 전력선 통신 장치의 가입자 망 및 댁내 망을 도시한 도면,
도 3은 도 1 및 도 2에 미터 게이트 웨이의 개략적인 구성도,
도 4는 도 3의 미터 게이트 웨이의 상세한 구성도,
도 5는 도 2에 도시된 댁내정보 제어장치의 구성도,
도 6은 도 2에 도시된 단말의 구성도,
도 7은 도 2에 도시된 단말의 암호키 및 미터 게이트웨이 어드레스 설정 등록 과정을 설명하기 위한 플로우챠트,
도 8은 본 발명에서 사용되는 데이터 프레임 포맷의 간략한 구성도,
도 9는 옥외 전력선을 통해 연결되어 있는 다수의 미터 게이트웨이와 단말 간의 암호키 요청 정보 송신과 이에 대한 응답 과정을 간략히 도식화한 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 전력회사 서버 20 : 망 사업자 서버
30 : 서비스 사업자 서버 40 : 데이터 통신망
50 : 지역정보 제어장치 60 : 주상 변압기
70 : 송배전선 80 : 옥외 전력선
90 : 옥내 전력선 H1 내지 Hm : 수용가
M1 내지 Mm : 미터 게이트 웨이 D1 내지 Dm : 댁내정보 제어장치
T1 내지 Tn : 단말

Claims (12)

  1. 옥내 전력선을 통해 전력선 통신방식으로 연결되는 댁내 망과 옥외 전력선을 통해 전력선 통신방식으로 연결되는 가입자 망 간의 데이터 송수신을 중계하되, 댁내 망과 송수신하는 데이터는 댁내 고유 암호키를 이용해 암/복호화하며 댁내 망으로부터 댁내 고유 암호키를 요구하는 정보가 수신되는 경우 댁내 고유 암호키와 자신의 어드레스에 대한 정보를 댁내 망으로 송신하는 게이트웨이와,
    옥내 전력선을 통한 전력선 통신방식에 의해 상기 게이트웨이로 댁내 고유 암호키를 요구하여 댁내 고유 암호키와 어드레스 정보를 수신받아 등록하고 상기 게이트웨이를 매개로 가입자 망과 데이터를 송수신하되 상기 게이트웨이와 송수신시 사용되는 데이터는 상기 등록된 댁내 고유 암호키에 의해 암/복호화하는 댁내 망의 댁내 정보 기기를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전력선 통신 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 게이트웨이는, 수용가의 소비 전력량을 계량하는 전력량계와 일체로 구성되는 미터 게이트웨이로서,
    옥외 전력선과 연결되어 이를 통해 댁외와 전력선 통신을 수행하는 댁외 전력선 통신부와,
    옥내 전력선과 연결되어 이를 통해 댁내와 전력선 통신을 수행하는 댁내 전력선 통신부와,
    수용가의 소비 전력량을 검출 및 연산하여 이를 표시하고 이에 대한 데이터를 출력하는 전력량 계량부와,
    상기 댁외 전력선 통신부와 상기 댁내 전력선 통신부를 제어하여 옥외 전력선을 통해 연결되는 가입자 망과 옥내 전력선을 매개로 연결되는 댁내 망 간에 데이터의 송수신을 중계하고 댁내 망으로 댁내 고유 암호키 및 어드레스 정보를 송신하며 상기 전력량 계량부로부터 출력되는 소비 전력량 데이터를 가입자 망으로 송신하는 중앙 처리부를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 전력선 통신 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 게이트웨이는, 옥외 전력선과 옥내 전력선의 사이에 연결되어 상기 게이트웨이와 상기 댁내 정보 기기 간의 통신주파수 대역을 감쇄하는 대역 필터부를 포함하고,
    상기 대역 필터부를 기준으로, 상기 댁외 전력선 통신부는 상기 대역 필터부의 전단에서 옥외 전력선에 연결되고 상기 댁내 전력선 통신부는 상기 대역 필터부의 후단에서 옥내 전력선에 연결됨을 특징으로 하는 전력선 통신장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 게이트웨이와 상기 댁내 정보 기기는, 이산 다중 톤 방식에 의해 전력선 통신을 수행함을 특징으로 하는 전력선 통신장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 댁내 정보 기기는, 하나 이상의 게이트웨이로부터 댁내 고유 암호키 및 어드레스를 포함하는 응답 정보가 수신되었을 때, 수신된 각 신호의 채널별 톤맵 정보를 이용하여 각 채널의 반송파별 비트 할당 정보의 합을 계산하고 계산된 비트 할당 정보의 합이 가장 큰 신호로부터 얻는 댁내 고유 암호키 및 어드레스를 등록하도록 구성됨을 특징으로 하는 전력선 통신장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 댁내 정보 기기는, 센서, 작동기, 가전기기, 배선기기, 전등, 퍼스널 컴퓨터, VoIP 폰, IP 카메라, 보안장치 등 전력선 통신 모뎀을 갖추어 전력선 통신을 수행할 수 있는 댁내의 단말임을 특징으로 하는 전력선 통신장치.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 댁내 정보 기기는, 댁내 망에 설치되어 전력선 통신을 수행하고, 가입자와의 인터 페이스를 제공하여 상기 가입자의 서비스 데이터 요청에 대응하여 상기 서비스형 미터 게이트 웨이로 상기 서비스 데이터를 요청하는 댁내정보 제어장치임을 특징으로 하는 전력선 통신장치.
  8. 댁내 망의 댁내 정보 기기가 옥내 전력선을 통해 연결되는 게이트웨이의 중계에 따라 이 게이트웨이에 옥외 전력선을 통해 연결되는 가입자 망과 전력선 통신을 수행하는 전력선 통신 방법에 있어서,
    상기 댁내 정보 기기가 상기 게이트웨이로 댁내 고유 암호키와 게이트웨이의 어드레스 정보를 요청하고 상기 게이트웨이로부터 댁내 고유 암호키와 게이트웨이의 어드레스 정보를 수신받아 이를 설정 등록하는 등록스텝과,
    상기 댁내 정보 기기가 등록되어 있는 어드레스 정보에 따라 상기 게이트웨이에 접속하여 상기 등록스텝에서 등록한 댁내 고유 암호키에 의해 데이터패킷을 암/복호화하여 송수신하는 스텝과,
    상기 게이트웨이가 상기 댁내 정보 기기로부터 수신받은 데이터패킷을 댁내 고유 암호키에 의해 복호화하여 옥외의 가입자 망으로 송신하고 옥외의 가입자 망으로부터 수신되는 데이터패킷을 댁내 고유 암호키에 의해 암호화하여 상기 댁내 정보 기기로 송신하는 중계 스텝을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 댁내 정보 기기가 댁내 망에 처음 설치되거나 정전 이나 리셋 등에 의해 초기화되는 경우,
    상기 댁내 정보 기기가 상기 게이트웨이에 대해 연결 확인 통신을 시도하여, 이에 대한 응답이 없는 경우 상기 등록스텝을 수행하고, 응답이 있는 경우에는 기 등록되어 있는 댁내 고유 암호키와 게이트웨이의 어드레스 정보에 따라 게이트웨이와 데이터 패킷을 송수신하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 게이트웨이 내부의 옥외 전력선과 옥내 전력선이 연결되는 사이에 상기 게이트웨이와 상기 댁내 정보 기기 간의 통신주파수 대역을 감쇄하는 대역 필터부를 설치하는 스텝을 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전력선 통신 방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 게이트웨이와 상기 댁내 정보 기기는, 이산 다중 톤 방식에 의해 전력선 통신을 수행함을 특징으로 하는 전력선 통신방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 등록 스텝에서, 하나 이상의 게이트웨이로부터 댁내 고유 암호키 및 어드레스를 포함하는 응답 정보가 상기 댁내 정보 기기로 수신되었을 때, 상기 댁내 정보 기기는 수신된 각 신호의 채널별 톤맵 정보를 이용하여 각 채널의 반송파별 비트 할당 정보의 합을 계산하고, 계산된 비트 할당 정보의 합이 가장 큰 신호로부터 얻는 댁내 고유 암호키 및 어드레스를 등록함을 특징으로 하는 전력선 통신방법.
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