KR20070009855A - 이기종의 스마트홈 프로토콜 디바이스 통합 네트워크제어기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 정보가전제품의 Remote Control Service 제공을 위한 통합 홈네트워킹 시스템으로서, 각각의 통신 디바이스를 사용하는 정보가전제품에 대한 디바이스를 통합하여 모든 통신 수단에 대해 정보 송수신이 가능하며, 정보가전업체의 다양한 스마트홈 프로토콜에 대해 호환되는 멀티프로토콜 기능을 제공한다.

본 발명은 통합 홈 네트워킹 시스템을 구현하기 위해 유선통신인 PLC와 Ethernet, 그리고 무선통신인 IEEE802.11, HomeRF에 대한 연동을 위한 통합 모듈을 설계하여 데이터 전송 속도 및 데이터처리율 등에 대한 신뢰도를 향상시킨다.

또한, 각 가전제품제조사에서 제작하고 있는 다양한 정보가전의 제어를 위한 프로토콜인 HNCP, LNCP 등에 대해 데이터구조, 프레임크기 등 데이터 헤드와 데이터에 대한 정보를 분석하여 제공함으로써 모든 프로토콜에 적용 가능한 시스템이다.

본 발명제품은 업체 종속적인 솔루션에서 탈피한 개방형 시스템으로서 하위 네트워크 디바이스에 대한 통합접속이 가능하고, 유지보수 및 스마트홈 구현을 위한 추가 설치 비용이 절감되며, 사용자에게 다양한 정보가전제품의 선택이 가능하고, 본 시스템을 이용하여 다양한 업체의 다양한 정보가전제품 개발이 용이하게 된다.

또한, 향후 기술의 발달로 새로운 프로토콜이 등장하더라도 내장 소프트웨어의 업그레이드로 프로토콜의 적용이 용이하다.

스마트홈 네트워킹, 멀티 프로토콜, 통합 인터페이스, 임베디드 시스템, 정보가전

Description

이기종의 스마트홈 프로토콜 디바이스 통합 네트워크 제어기 {Smart Home Integrate Network Controller : S.I.N.C}

도 1은 본 발명과 관련된 개념도 이고,

도 2는 본 발명시스템의 구성도 이고,

도 3은 본 발명시스템의 블록도 이다.

1) 국내외 스마트홈 네트워크 현황

스마트홈 네트워크 기술은 크게 유선과 무선으로 나눌 수 있으며, 유선기술로는

전화선, 전력선, 이더넷, IEEE1394, USB등이 있고, 무선에는 IEEE802.11x 계열의

무선 LAN, HomeRF, Bluetooth, UltraWideBand(UWB), Zigbee, HiperLAN 등이 대표

적인 기술이다. 아직까지는 IEEE1394 프로토콜을 이용한 방식이 개발 방향을 주

도하고 있으며 가전기기의 연동 표준화 방식으로 자리잡고 있으나, 장기적으로 볼

때 이동단말 기기의 확산에 따른 무선 네트워크 솔루션이 부각됨에 따라 홈 네트

워크에서의 적용도 확대될 것으로 보인다.

하지만, 이러한 홈 네트워크의 통합기기는 아직 제공되지 않고 있으며, 각각의

기술에 대해 개별 제품만이 생산되고 있는 실정이다.

2) 국내외 스마트홈 전송 및 제어 프로토콜 기술 현황

스마트홈 전송 및 제어 프로토콜은 전송 매체에 메시지를 전달하는 규약과 정보

가전제품 사이에 교환되는 메시지에 대한 정의를 하여 정보가전제품의 제품 상태

및 고장유무를 판단하여 사용자에게 제공하기 위한 기술이다.

이러한 프로토콜에는 Jini, UPnP, LnCP, HNCP 등이 있으며 스마트홈 서버 및 게

이트웨이 제작업체는 해당 업체에 맞는 각각의 프로토콜을 사용하여 스마트홈 구

현을 수행하고 있다.

따라서, 이러한 프로토콜에 대해 스마트홈 적용에 필요한 하나의 표준이 정해져야

하지만, 아직 실현되지 않고 있기 때문에, 모든 프로토콜에 대해 수행가능한 통합

멀티프로토콜시스템이 개발되어야 한다.

● 네트워크 통합 모듈

홈 네트워킹 기술은 그 목적과 적용대상 및 통신 속도 등을 고려하여 정보 네트

워크, 엔터테인먼트 네트워크, 제어 네트워크의 3가지로 구분할 수 있다.

정보 네트워크는 PC나 그 주변기기를 연결하는 중간 속도의 네트워크이고,

Entertainment 네트워크는 게임이나 음향 및 영상과 같은 고속 대용량의 통신을

가능하게 고속의 네트워크이며, 제어 네트워크는 가전 장비들의 제어를 위한 상

대적으로 저속인 네트워크이다.

각각의 네트워크는 각자의 기능에 해당하는 시스템으로 개발되면서 서로 호환되지 않으며, 개별 가전으로 성장해왔다. 따라서 본 발명은 네트워크의 기능을 하나로 통합하여 운영 가능한 네트워크 모듈이다.

본 발명 시스템은 또한 스마트 홈 게이트웨이에 사용될 PLC와 Ethernet, WLAN을 통합하여 데이터통신이 가능한 시스템이다.

또한, 본 발명 시스템은 무선인터페이스인 WLAN, RF를 위한 무선주파수 발생기와 수신기, 유선인터페이스인 Ethernet과 PLC를 위한 송수신 장치가 하드웨어에 장착되어 정보가전과 데이터 송수신을 수행하여 정보가전기기를 제어할 수 있다.

● 멀티 프로토콜 모듈

스마트홈 환경과 관련하여 일반 사용자들이 원하는 정보는 정보가전제품의 현 상태정보이다. 즉, 제품이 현재 On/OFF 상태인지, 특정기능을 수행할 수 있는지 없는지, 고장부분이 있는지 없는지, 외출시에 원격으로 제어가 가능한지 수행하기를 원한다.

이렇게 정보가전에 대한 정보를 제공하기 위해 데이터의 크기, 수행 명령 등에 대한 프로토콜은 표준으로 정해져 있는 것이 없으며 정보가전 제조업체마다 자체적인 프로토콜로 정의되어 있다.

이에, 본 발명제품은 국내의 정보가전 업체가 제공하는 모든 프로토콜에 대해 데이터 송수신이 가능하며 해당 정보가전이 제어된다.

본 발명의 소프트웨어는 SOC형태로 S.I.N.C에 내장되어 서로 다른 통신 인터페이스와 프로토콜을 가지는 정보가전제품과 연결되어 올바른 데이터 송수신이 이루어진다.

본 발명에 대해 간단히 설명하면 다음과 같다.

스마트 홈 기술은 가정 내 또는 외부에서 모든 정보가전제품에게 지능을 부여하고 상호 운영에 대한 호환성을 보장하면서 Peer-to-Peer 방식 또는 Mast/Slave 방식으로 개방형 표준에 따라 서로 네트워킹이 가능하도록 하며 이러한 제품이 언제 어디서나 접근 가능하게 구성해 주는 기술이다. 따라서 이러한 기술이 실현되기 위해서는 모든 가전제품의 네트워크 기능이 상호 운용에 대한 호환성과 지능 분산에 대한 네트워킹 기술이 수반되어야 한다.

본 발명 시스템은 통합 네트워크 처리와 멀티 프로토콜을 지원하는 스마트홈 통합 네트워크 제어기 (Smart Home Integrate Network Controller : S.I.N.C)이다.

본 발명의 목적은 다음과 같다.

1) 정보가전 제품별 홈네트워크 기술 통합 모듈 필요

현재 홈네트워크 기술은 기존의 가정 내 배선 시스템을 새로이 하지 않는 개념에서 착안된 HomePNA (Phoneline Network Alliance) 와 PLC(Power Line Communication)등이 있으며, A/V(Audio/Visual) 데이터 송수신용의 IEEE1394, UTP(Unshielded Twisted Pair) 케이블을 사용하는 이더넷 LAN, 무선 프로토콜을 사용하는 HomeRF, Bluetooth, WLAN(Wireless LAN) 등 많은 기술들이 사용되고 있다.

이와 같이 가전제품의 원격제어, 현 상태와 고장유무 확인 및 알림 등의 기능을 수행하기 위한 다양한 연결방식이 존재한다. 이러한 연결 방식은 가전제품의 제조사와 스마트홈 서버의 네트워크 지원형식에 따라 다양하며, 동일한 제조사의 가전제 품을 사용하면 스마트홈 구현에 무리가 없지만, 현실적으로 가정 내 가전제품의 제조사는 종류별로 다른 것이 현실이다.

따라서, 가정 내 가전제품을 사용한 스마트홈 네트워크 구축을 위해서는 모든 가전제품의 네트워크 형식과 상관없는 유, 무선 혼합 네트워크 장치가 필요하다. 이러한 장치는 가정 내에 사용될 어떠한 제조사의 가전제품을 구입하더라도 연결가능하게 하며, 제어 또한 손쉽게 구현될 수 있어야 한다.

2) 개별적으로 운영되는 프로토콜의 통합 및 표준화 필요

스마트홈 프로토콜은 다양한 형식으로 연구 및 개발되어 왔으나, 이러한 기술들을 어떻게 표준화로 이끌어 가느냐 하는 문제점이 대두되고 있다. 가장 좋은 방안은 시장 지배적인 기술로 통일하는 방안이지만 현실적으로 불가능하며, 현재까지 표준화는 강제성을 띤 조항이 아닌 권고안이므로 업체별로 상이한 기술을 채택하고 있고, 또한 사용되고 있다.

이러한 기술 표준화를 위해 많은 기구가 결성되어 있고 많은 업체들이 가입되어 있으나, 아직 상이한 기술을 사용하는 장비와의 상호운용성에 대한 노력은 부족한 상태이다. 이러한 현상은 스마트홈에 대한 소비자의 외면을 낳을 수 있고, 스마트홈 시장의 도래를 지연시킬 수도 있는 것이다.

국내의 경우 가전제품의 제어를 위해 가장 많이 사용되는 전력선 통신기술에 대한 표준화가 진행되고는 있지만 공식적인 발표가 이루어지지 않고 있으며, 주요 가전업체인 LG와 대우는 자체 개발한 전력선 통신용 프로토콜인 LNCP와 운용 소프트웨어를 이용한 홈넷 서비스를 연구 개발 중이며, 삼성은 전력선 통신기반의 가전기기 와 HNCP라는 프로토콜을 사용하여 스마트홈 시스템을 개발하고 있고, KT는 IP를 사용한 홈미디어 서비스를 진행하고 있다. 이와 같은 주요 가전업체에서 각자 상이한 프로토콜을 채택함으로써 타 업체의 장비와의 상호운용성에 대한 고려가 부족하다.

따라서, 이러한 상이한 프로토콜에 대해 상호 보완적으로 운용 가능한 데이터를 생성하여 통합운영 가능한 프로토콜이 필요하며, 이를 통해 모든 가전제품에 대한 제어가 올바르게 수행될 수 있을 것이다.

본 발명에 대한 구성은 다음과 같다.

본 발명의 가장 중요한 점은 다양한 통신 디바이스로 개발되고 있는 정보가전제품에 대해 모두 수용할 수 있고, 각각의 프로토콜에 적용가능한 장치를 제공하여 일반 사용자들이 일정 업체에서 제공하는 스마트홈 기기에 종속적인 정보가전제품만을 구입해야 하는 문제점을 해결하고, 다양한 정보가전제품을 선택할 수 있는 기회를 제공할 뿐만 아니라, 다양한 정보가전제품을 생산할 수 있게 아직 활성화 되지 않은 스마트 홈 시장을 원활하게 확장할 수 있는 역할도 수행할 수 있다는 것이다.

이 기술분야의 숙련자라면 본 발명에 대한 도면을 보면 발명의 목적, 특징 및 이점, 실시예등을 잘 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 스마트 홈과 본 개발 시스템인 S.I.N.C(100)의 개념도 이다. 모든 정보가전제품(110)은 유무선의 다양한 방식, 즉 이더넷, PLC, WLAN, HomeRF등으로 구성되어있으며, 이러한 정보가전을 제어하고, 관리하기 위해 사용자는 스마트홈 원격제어 장치(120)를 사용한다. 본 발명 시스템은 정보가전 제품과 스마트 홈 서버, 원격 제어 장치 사이에 위치해서 다양한 통신 방식의 정보가전제품과 직접 연결된다. 이 를 통해 서비스 제공자(130)는 해당 정보가전제품을 원격 진단할 수 있으며, A/S 센터(140)는 별도의 장비가 필요없이 직접 현 상태를 볼 수 있다. 따라서 사용자는 특정 스마트 홈 서버가 제공하는 통신 디바이스 뿐만이아니라, 가정내 모든 정보가전제품을 직접 제어 및 On/Off 등의 특정 기능을 수행할 수 있다. 서비스 프로바이더는 인터넷을 통하여 스마트홈 서버에 억세스하여, 본 발명 시스템인 S.I.N.C를 통하여 해당 정보 가전제품의 현상태를 체크하고 정보를 제공할 수 있다. 또한 A/S센터도 동일한 방법으로 원격 진단하여 사용자에게 고장 유무, 업데이트 등의 기능을 제공할 수 있다.

도 2는 본 발명제품의 구성도 이다. 기본적으로 본 시스템(210)은 정보 가전 제품 (200)과 제공 통신 디바이스와 직접적으로 연결되고, 내부적으로 데이터를 처리하고, 스마트홈 서버 또는 게이트웨이(220)와 연결된다. 따라서 본 발명 제품은 어떤 정보가전 제품이라도 연결이 가능하고, 직접 데이터 송수신을 할 수 있으며, 어떤 통신 디바이스를 사용하는 어떠한 정보가전의 현재 상태와 기타 정보를 송수신하여 필요로 하는 서비스를 제공할 수 있다.

도 3은 본 발명제품의 내부블록구성도이다.

본 발명 제품은 하드웨어와 소프트웨어로 나누어져 있고, 하드웨어는 통합네트워킹 기능을 수행하며, 소프트웨어 부는 멀티프로토콜기능을 수행한다.

먼저, 하드웨어 부분은 다양한 정보가전의 통신 디바이스와의 접속을 위해 유선 디바이스와 무선 디바이스로 나뉘며, 무선 디바이스 접속을 위해 WLAN(300), RF(310)의 디바이스가 장착되며, 유선 디바이스 접속을 위해 Ethernet(320), PLC(330) 디 바이스가 장착되어 있다. 이러한 유선,무선 디바이스는 각각의 인터페이스를 통해 상위 미들웨어로 전송이 된다. 무선 디바이스를 제어하기 위해 무선 인터페이스가 (340) 장착되어 있고, 유선 디바이스를 제어하기 위해 유선 인터페이스(350)가 장착되어 있다. 각 인터페이스는 어떠한 통신 디바이스가 사용되고 있는지 제어를 하며, 어떠한 정보가전제품이 송수신을 요청하는지에 대한 관리를 수행한다. 모든 통신 디바이스의 원활한 작동은 장비드라이버(360)를 통해 수행된다.

현재 정보가전제품의 정보를 송수신하고, 제어를 하기 위해 다양한 프로토콜이 개발되고 있으며, 사용되어 지고 있다. 기본적으로 HnCP, LNCP, UPnP등이 사용되고 있다. 이러한 프로토콜들은 스마트홈 제공 업체에 종속적이므로, 다른 프로토콜을 사용하는 정보가전제품은 연결 및 관리가 되지 않는다. 따라서 모든 프로토콜을 수용하기위해서는 각각의 프로토콜에 대한 정의 및 관리가 되어야 하며 이러한 역할을 수행하는 것이 멀티프로토콜이며 본 발명제품은 한국에서 가장 많이 사용되고h 있는 HnCP(400)와 LNCP(410) 제어를 위한 소프트웨어가 내장되어 있으며, 이러한 프로토콜의 추가 및 관리, 정보 제어, 정보 가공을 위해 미들웨어(420)가 존재한다.

이상에서 설명한 바와 같이 통합네트워킹 기능과 멀티프로토콜을 수행하는 본 발명시스템을 사용하게 되면 다음과 같은 효과가 제공된다.

1) 기술적 측면

① 개방형, 업체 종속적인 솔루션의 탈피

업체 주도의 스마트 홈 시장에서 스마트홈 서버에 종속적인 정보가전만을 구입

하여 이용할 수 있는 현 상황에서 탈피하여 어떠한 정보가전을 구입하더라도

연결하여 스마트 홈 서비스를 제공받을 수 있는 솔루션을 제공할 수 있다.

② 하위 네트워크 디바이스에 대한 통합 접속

각 정보가전제품에서 사용되는 네트워크 디바이스에 대해 모두 접속 가능한

시스템으로 설계되어 제작되므로, 하나의 디바이스에 국한되거나 종속적이지

않기 때문에 가정 내의 모든 정보가전을 하나로 통합하여 제어 가능하다.

2) 경제,산업적 측면

① 유지 보수 및 추가 설치비용 절감

모든 표준 프로토콜 및 네트워크디바이스를 제공함으로써 제조사가 다른 제

품을 연결하기 위해 소모되는 추가 설치비와 시스템 도입비용이 절감된다. 즉,

새로운 정보가전을 구입 시 본 발명 시스템에 연결하기만 하면 제어가 가능

하다.

② 다양한 정보가전제품 선택 가능

통합되어 운영되는 시스템이므로 가정 내의 사용자가 원하는 어떠한 제조사의

가전제품도 선택할 수 있다. 이러한 장점은 스마트 홈 구축에 대한 일반 사용

자가 느끼는 불편함과 회의적인 상황에 대해 효과적으로 대처할 수 있게

한다.

③ 다양한 업체의 다양한 정보가전제품 개발이 용이한 솔루션

표준 스펙만 있는 개방형 솔루션은 신뢰성 있는 제품개발을 보장하지 못한다.

하지만, 본 시스템은 다양한 정보가전과 관련한 칩셋, 개발장비, 통합 인프라

구현을 위한 툴이 제공될 수 있는 솔루션이다.

④ 향후, 기술의 발달과 업그레이드가 용이한 솔루션

기술의 발달로 새로운 프로토콜이 등장하더라도 임베디드 소프트웨어의 업그

레이드로 프로토콜의 적용이 용이하다.

3) 활용분야

① 가정 내의 모든 정보가전제품을 동일한 제조사의 정보가전제품으로 교체하

지 않더라도 스마트홈서비스가 제공 가능하다.

② 모든 정보가전제품의 상태 및 사용에 따른 정보를 본 발명 시스템을 통해 상

황감지, 제어 및 서비스를 제공할 수 있다.

③ 모든 정보가전제품의 상태 및 제조사, 서비스센터를 데이터베이스로 구축 하여

가정 내 사용자의 사용행태에 따른 정보를 제공하고, 부품 교체나 서비스 제공

이력 등을 관리 할 수 있다.

④ 모든 정보가전이 하나의 시스템으로 연결되어 있으므로, 원격지의 A/S 센터는

부품 및 기능별 단위의 원격 테스트 및 제어가 가능하고, 유지보수가 원활하게

이루어 질 수 있다.

Claims (4)

1. 스마트 홈을 구성하는 정보가전제품과 홈서버 및 게이트웨이와 연결되어 모든 정보가전의 수행에 필요한 통신 디바이스를 모두 통합 및 제어가 가능한 시스템

   즉, 현재 사용 및 개발되고 있는 스마트홈 네트워크 디바이스인 PLC, RF, WLAN, Ethernet 등의 모든 유선 및 무선 통신 디바이스가 직접 연결되어 통합관리를 수행한다.
2. 제 1항에 있어서 스마트홈 네트워킹 디바이스는 추가 및 제거가 가능하다.

   본 발명제품은 기본적으로 현재 가장 많이 사용되는 스마트홈 네트워킹 디바이스인 PLC, RF, WLAN, Ethernet을 통합하여 제어가능하도록 설계되어 있으나, 차후 스마트홈 네트워킹의 변화와 발전에 대비한 디바이스의 추가 및 제거가 가능한 시스템이다.
3. 본 발명제품은 정보가전제품의 제어 및 특정 기능 수행, 상태 정보 및 명령 실행을 위한 프로토콜인 HnCP, LNCP 및 기타 프로토콜을 모두 통합 수용하는 멀티프로토콜기능을 제공한다. 이러한 기능은 미들웨어에서 소프트웨어를 통해 제어가 가능하다.
4. 제3항에 있어서 스마트홈 제어 프로토콜은 추가 및 제거가 가능하다.

   본 발명제품은 현재 개발되고 있는 스마트 홈 정보가전에서 제공되어질 HnCP 와 LNCP 프로토콜을 수용하고 있지만, 미들웨어에서 소프트웨어로 제공되기 때문에 새로운 프로토콜이 나오면 소프트웨어 업데이트를 통해 적용가능한 시스템이다.

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