KR20060096660A - 홈네트워크 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 홈넷 서버와 홈네트워크 제품간 RF 무선 통신이 이루어지는 홈네트워크 제어 시스템에 있어서, 홈넷 서버에서 송신된 RF신호를 감지하여 수신하고, 홈네트워크 제품에서 발생된 패킷을 RF신호에 실어 홈넷 서버에 전송시키는 지그비 방식을 이용한 트랜시버(이하, '지그비 트랜시버 '라 함) 및 홈네트워크 프로토콜이 탑재되고, 상기 지그비 트랜시버 및 홈네트워크 제품에서 전송된 패킷의 상태를 체크하는 마이컴을 포함하여 이루어지는 RF통신모뎀을 포함함을 특징으로 한다.

이상에서와 같이, 본 발명은 안정화 단계에 이른 지그비(Zigbee)의 MAC계층을 홈네트워크 시스템의 프로토콜(예:LnCP)에 적용함으로써 기존의 PLC/소출력RF통신보다 고속(76.8kbps/153.6kbps)의 홈네트워크 프로토콜(LnCP) RF통신 솔루션을 제공할 수 있다.

지그비, 홈네트워크, RF

Description

홈네트워크 제어 시스템{Home Network Control System}

도 1은 일반적인 지그비 제품의 구성도이다.

도 2는 종래의 일실시예에 따른 홈네트워크 제어 시스템을 나타내는 도면이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 홈네트워크 제어 시스템을 나타내는 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

400 : 홈넷 서버 500 : 홈네트워크 제품

600 : RF 통신 모뎀 610 : 지그비 트랜시버

620 : 마이컴(MCU)

본 발명은 홈네트워크 제어 시스템에 관한 것으로, 특히 지그비(Zigbee)의 물리계층과 MAC계층을 홈네트워크 프로토콜에 적용시켜 저렴하면서 통신 속도를 향상시킬수 있는 홈네트워크 제어 시스템에 관한 것이다.

현재까지 릴리즈(Release)된 지그비(Zigbee)는 센서 네트워크(Sensor Network)에서 매우 신뢰할 만한 프로토콜이다.

다음 도 1을 참조하여 상기 지그비 방식에 대해 보다 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 일반적인 지그비 제품의 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 지그비 방식의 제품은 마이컴(120)과 송수신 부품(130)을 포함하여 이루어진다.

상기 마이컴(120)에서는 소정의 센서(110)로부터 측정된 값을 그 입력으로 하며, 상기 센서신호를 지그비 규격을 맞춘 데이터 신호로 변환시킨다.

상기 송수신 부품(130)은 상기 마이컴(120)으로부터 전송된 데이터 신호를 RF신호에 실어 전송시킨다.

상기 마이컴(120)에는 OSI 2~7계층에 해당하는 지그비 프로토콜이 구현되며, 약 60kByte이상의 롬(ROM)이 내장된다.

상기 송수신 부품(130)은 물리계층 및 MAC계층에 해당한다.

상기 지그비에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

상기 지그비(ZigBee)는 센서 네트워크와 같은 버티컬 애플리케이션 영역에서 경쟁력 있는 단거리 무선 통신 기술이다. 또한, 지그비(ZigBee)는 저전력 지그비 송수신기를 센서(동작, 빛, 압력, 기온, 습도)와 결합하여 대규모 센서 네트워크를 구성할 수 있게 해주는 기술이다. 예를 들어, 빌딩 관리인은 빌딩 내 조명/화재감지/냉난방 시스템 등에 지그비를 도입함으로써 관리실이 아닌 휴대용 장치로도 원격으로 빌딩 시스템 관리 및 제어 작업을 수행할 수 있다. 이렇듯 지그비는 산업ㆍ가정ㆍ의료ㆍ군사 등 다양한 애플리케이션으로 자동화된 센서 네트워크를 창조하는데 활용된다. IEEE 802.15.4 표준 규격에서는 868MHz(BPSK/1채널/유럽), 902~928MHz(BPSK/10채널/미국). 2.4GHz(OQPSK/16채널/전세계) 등 3개의 주파수 대역에서 DSSS 변조 방식으로 최대 100m까지 20~250Kbps의 전송 속도를 지원할 수 있도록 정의하고 있다. 또한 주소에 64비트를 할당함으로써 최대 65,000개의 노드를 사용할 수 있으며, 액세스 방법으로 무선 LAN과 비슷한 CSMA-CA를 사용하며 QoS를 위해 GTS 매커니즘을 도입하고 있다. 802.15.4에 네트워크/보안 계층과 토폴로지를 확장한 지그비(ZigBee)는 리피터를 사용해 네트워크를 수 km 이상으로 확장 가능하게 함은 물론, Ad hocㆍ스타ㆍ메시 등 다양한 토폴로지로 망을 구성할 수 있다.

그러나, 상기와 같은 지그비(Zigbee)는 프로토콜 사양이 매우 복잡하다.

상기에도 언급한 바와 같이, 상기 프로토콜은 마이컴(120)에 구현해야 하는데, 프로토콜의 복잡성 때문에 이를 구현하기 위해 ROM/RAM(약 60kByte 정도)의 용량이 큰 마이컴을 사용해야 한다. 이는 곧 성능이 좋고 비싼 마이컴을 사용해야 한다는 의미이고, 이로 인해 제품의 단가가 상승된다.

한편, LG전자의 홈네트워크 프로토콜인 리빙 네트워크 컨트롤 프로토콜(Living Network Control Protocol : LnCP)은 비교적 간단하여, 구현하기도 용이하고 소스코드양도 매우 작은 편에 속한다.

다음, 도 2를 참조하여 상기 프로토콜을 사용한 홈네트워크 시스템에 대해 보다 상세히 살펴보기로 한다.

도 2는 상기 홈네트워크 구현에 사용되는 통신 모뎀을 포함한 홈네트워크 시스템을 나타내는 도면이다.

도 2를 참조하면, 종래의 홈네트워크 시스템은 홈넷 서버(미도시) 및 상기 홈넷 서버의 제어를 받는 홈네트워크 제품(홈넷 가전 제품)(210)을 포함하여 이루어진다.

상기 홈네트워크 제품(210)과 홈넷 서버간 통신을 위한 통신 모뎀이 구비되는데, 상기 통신모뎀은 마이컴(220)과 RF송수신 부품(230)을 포함하여 이루어진다.

상기 마이컴(220)에서는 홈네트워크 제품(210)으로부터 발생된 패킷을 해당 홈네트워크 프로토콜에 맞는 데이터 신호로 가공한다. 즉, 상기 마이컴(120)에서는 홈네트워크 제품(210)으로부터 발생된 패킷의 오류 여부 체크, CRC 생성, 홈 코드 생성(LnCP규격) 및 프리앰블을 생성한다.

상기 송수신 RF 부품(130)은 상기 마이컴(120)으로부터 전송된 데이터 신호를 RF신호에 실어 전송시키거나 홈넷 서버에서 전송된 RF신호를 수신하여 상기 마이컴에 전달시키기도 한다.

본 발명에서는 상기 홈네트워크 제품(210)에서 홈넷 서버로의 패킷(데이터) 전송 단계를 살펴보면, 먼저 홈네트워크 제품(210)에서는 데이터와 목적지 주소가 들어있는 패킷을 생성한다. 상기 패킷은 RS-232C통신으로 마이컴(220)에 전송되며, 상기 마이컴(220)에서는 패킷의 오류 여부 체크, CRC 생성, 홈 코드 생성(LnCP규 격) 및 프리앰블을 생성시킨다. 그런 후, 다른 홈네트워크 제품에서 데이터(패킷)의 전송이 이루어지지 않고 있으면(CSMA/CA수행) 패킷을 시리얼통신 방식으로 송수신 RF 부품(230)에 전달한다. 상기 패킷은 RF통신방식으로 홈넷 서버에 전송된다.

이와 반대로, 상기 홈넷 서버에서 홈네트워크 제품으로의 패킷(데이터) 전송 단계를 살펴보면, RF 송수신 부품(230)에서는 홈넷 서버에서 전송된 RF신호를 감지하고, 이를 마이컴(220)에 전달시킨다. 그러면 상기 마이컴(220)에서는 패킷의 오류 여부 체크 및 CRC 체크를 통해 패킷의 상태를 체크하고, RS-232C통신방식으로 홈네트워크 제품(210)에 전달시킨다.

상기와 같은 홈네트워크 시스템에서는 지그비(Zigbee)와 마찬가지로 홈네트워크 프로토콜(LnCP 프로토콜)이 마이컴(220)에 구현되며, 그 코드량이 작기 때문에 저가의 마이컴을 사용하고 있다.

그러나, 현재까지 통신 모뎀에 사용된 소출력 RF의 통신속도는 10kbps로, 저속의 네트워크에 한정시키고 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그 목적은 지그비(Zigbee)의 물리계층과 MAC계층을 홈네트워크 프로토콜에 적용시켜 저렴하면서 통신 속도를 향상시킬 수 있는 홈네트워크 제어 시스템을 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 이루기 위해 본 발명은 홈넷 서버와 홈네트워크 제품간 RF 무선 통신이 이루어지는 홈네트워크 제어 시스템에 있어서, 홈넷 서버에서 송신된 RF신호를 감지하여 수신하고, 홈네트워크 제품에서 발생된 패킷을 RF신호에 실어 홈넷 서버에 전송시키는 지그비 방식을 이용한 트랜시버(이하, '지그비 트랜시버 '라 함) 및 홈네트워크 프로토콜이 탑재되고, 상기 지그비 트랜시버 및 홈네트워크 제품에서 전송된 패킷의 상태를 체크하는 마이컴을 포함하여 이루어지는 RF통신모뎀을 포함함을 특징으로 한다.

상기 홈네트워크 제품과 마이컴간의 통신은 직렬통신 방식을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 마이컴은 홈네트워크 제품에서 전송된 패킷의 오류 여부 체크, CRC 생성, 홈 코드 생성 및 프리앰블 신호를 생성시키고, 지그비 트랜시버를 통해 전송된 패킷의 오류 여부 체크 및 CRC 체크 기능을 수행한다.

상기 RF통신 모뎀은 홈네트워크 제품의 외부에 구비시키는 것이 바람직하지만, 홈네트워크 제품 내에 구비시키는 것이 보다 바람직하다.

상기 홈네트워크 프로토콜은 리빙 네트워크 컨트롤 프로토콜(LnCP)인 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하고자 한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 홈네트워크 제어 시스템을 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 홈네트워크 제어 시스템은 크게 홈넷 서버(400)와, 홈네트워크 제품(500) 및 RF 통신 모뎀(600)을 포함하여 이루어진다.

상기 홈 네트워크 제품(500)에는 에어콘, 세탁기, 전등, 가스밸브, 보일러뿐만 아니라 각종 센서 등도 포함된다.

상기 센서에는 외부 침입 감지 센서, 화재 감지 센서, 실내 온도 감지 센서, 누전 감지 센서 등이 있다.

상기 홈넷 서버(400)는 가정내의 홈네트워크 제품(500)을 제어, 관리뿐만 아니라 인터넷과 연계되어 사용자에게 인터넷 서비스를 제공하며, 도어락 등과 연계되어 외부 침입으로부터 사용자를 보호해주는 기능도 수행한다.

또한, 상기 홈넷 서버(400)에는 일례로, 그래픽 유저 인터페이스(Graphic User Interface : GUI)가 구비되어 있어, 사용자는 상기 GUI를 통해 홈네트워크 제품(500)에 명령을 하달하기도 한다.

상기 RF통신 모뎀(600)은 상기 홈넷 서버(400)와 홈네트워크 제품(500)간 통신을 하기 위한 통신 모뎀이다.

상기 RF통신 모뎀(600)은 지그비 트랜시버(610)와, 마이컴(MCU)(620)을 포함하여 이루어진다.

상기 지그비 트랜시버(610)는 지그비 방식에서 사용하는 트랜시버로, 상기 홈넷 서버(400)에서 송신된 RF신호를 감지하여 수신하고, 또한 상기 홈네트워크 제 품(500)에서 발생된 패킷을 RF신호에 실어 홈넷 서버(400)에 전송시킨다.

상기와 같이, 홈네트워크 시스템에 지그비 방식의 트랜시버를 적용함으로써 종래의 홈네트워크 시스템보다 고속통신이 가능하다.(10kbps이상)

상기 마이컴(MCU)(620)은 홈네트워크 프로토콜(LnCP)이 탑재되고, 상기 지그비 트랜시버 및 홈네트워크 제품에서 전송된 패킷의 상태를 체크한다.

즉, 상기 마이컴(MCU)(620)에서는 상기 홈네트워크 제품에서 전송된 패킷의 오류여부체크, CRC생성, 홈코드 생성 및 프리앰블 신호를 생성시킬뿐만 아니라 지그비 트랜시버(610)를 통해 전송된 패킷의 오류여부체크 및 CRC체크 기능을 수행한다.

상기 홈코드는 동일한 통신선로에 연결되어 있는 다수개의 홈네트워크 제품을 구분하기 위해, 상기 홈네트워크 제품에 독립적으로 설정(세팅)된다.

상기 CRC(Cyclic Redundancy Check : 순환중복검사)는 데이터 전송에서 전송오류를 감지하기 위해 전송되는 데이터 세트에서 취하는 수치로서, 수신부에서는 CRC를 계산해서 원래의 값과 비교함으로써 전송 오류를 발견하게 된다.

상기 프리앰블은 네트워크 통신에서 두 개 이상의 시스템간에 전송 타이밍을 동기화하기 위해 사용되는 신호이다. 적절한 타이밍은 모든 시스템들이 정보 전달의 시작을 올바르게 해석할 수 있도록 보장한다.

상기 RF통신 모뎀(600)은 홈네트워크 제품의 외부 또는 내부에 구비시킬 수 있으나, 바람직하게는 홈네트워크 제품의 내부에 구비된다.

상기 홈네트워크 제품과 마이컴간의 통신은 무선 또는 유선통신이 이루어지 며, 바람직하게는 유선통신 방식 중 직렬통신 방식을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 직렬통신 방식에는 그 일례로, RS-232C 통신방식 등이 있다.

다음으로, 홈넷 서버와 홈네트워크제품간 패킷 전송 경로를 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명에서는 상기 홈네트워크 제품(500)에서 홈넷 서버(400)로의 패킷(데이터) 전송 단계를 살펴보면, 홈네트워크 제품(500)에서는 보내고자 하는 데이터와 목적지 주소가 들어있는 패킷을 생성하며, 상기 패킷은 RS-232C통신으로 마이컴(620)에 전송된다. 상기 마이컴(620)에서는 상기 패킷의 오류여부체크, CRC생성, 홈코드 생성(LnCP규격) 및 프리앰블을 생성시킨다. 상기 패킷은 지그비 트랜시버(610)로 전달되며, 지그비 트랜시버(610)에서는 상기 패킷을 지그비 맥(Zigbee MAC)을 통한 RF신호에 실어 홈넷 서버에 전송시킨다.

이와 반대로, 상기 홈넷 서버(400)에서 홈네트워크 제품(500)으로의 패킷(데이터) 전송 단계를 살펴보면, 지그비 트랜시버(610)는 홈넷 서버에서 송신된 RF신호를 감지하고, 이를 마이컴(620)에 전달시킨다. 그러면, 상기 마이컴(620)에서는 패킷의 오류여부체크 및 CRC체크를 통해 패킷의 상태를 체크하고, RS-232C통신방식으로 홈네트워크 제품(500)에 전달시킨다. 이에, 상기 홈네트워크 제품(500)에서는 상기 패킷의 내용에 해당하는 작업을 수행한다. 그러면 상기 홈네트워크 제품(500)은 상기 명령에 대한 응답 및 이벤트 신호를 역순(홈네트워크 제품에서 홈넷 서버로의 패킷 전송 단계)으로 홈넷 서버에 전달된다.

상기와 같이, 본 발명에서는 지그비의 물리계층을 홈네트워크 시스템에 적용시킴으로써 고속통신이 이루어진다.

상기와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명은 안정화 단계에 이른 지그비(Zigbee)의 MAC계층을 홈네트워크 시스템의 프로토콜(예:LnCP)에 적용함으로써 기존의 PLC/소출력RF통신보다 고속(76.8kbps/153.6kbps)의 홈네트워크 프로토콜(LnCP) RF통신 솔루션을 제공할 수 있다.

Claims (5)

1. 홈넷 서버와 홈네트워크 제품간 RF 무선 통신이 이루어지는 홈네트워크 제어 시스템에 있어서,

   홈넷 서버에서 송신된 RF신호를 감지하여 수신하고, 홈네트워크 제품에서 발생된 패킷을 RF신호에 실어 홈넷 서버에 전송시키는 지그비 트랜시버 및

   홈네트워크 프로토콜이 탑재되고, 상기 지그비 트랜시버 및 홈네트워크 제품에서 전송된 패킷의 상태를 체크하는 마이컴을 포함하여 이루어지는 RF통신모뎀을 포함함을 특징으로 하는 홈네트워크 제어 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 홈네트워크 제품과 마이컴간의 통신은 직렬통신 방식을 사용함을 특징으로 하는 홈네트워크 제어 시스템.
3. 제 1항 또는 2항에 있어서, 마이컴은 홈네트워크 제품에서 전송된 패킷의 오류여부체크, CRC생성, 홈코드 생성 및 프리앰블 신호를 생성시키고, 지그비 트랜시버를 통해 전송된 패킷의 오류여부체크 및 CRC체크 기능을 수행함을 특징으로 하는 홈네트워크 제어 시스템.
4. 제 1항에 있어서, RF통신 모뎀은 홈네트워크 제품에 내재됨을 특징으로 하는 홈네트워크 제어 시스템.
5. 제 1항에 있어서, 홈네트워크 프로토콜은 리빙 네트워크 컨트롤 프로토콜(LnCP)인 것을 특징으로 하는 홈네트워크 제어 시스템.

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