홈네트워크

홈네트워크란 가정 내 다양한 정보기기들 상호 간에 네트워크를 구축하는 것이다. 좀 더 구체적으로 말하면 가정 내부에서는 정보 가전 기기들이 유무선 네트워크를 통해 상호 커뮤니케이션하고 외부에서는 인터넷을 통해 상호 접속이 가능한 환경을 구축하는 것을 의미한다.

개요

홈 네트워크란 인터넷 가전, 디지털VCR, DVD플레이어, 보안장비 등 네트워크로 연결된 모든 디지털 전자제품을 원력으로 제어 통합하는 기술을 말한다. 지난 1980년대 홈 오토메이션에서 시작된 이 시스템은 통신, 영상, 방범, 방재, 원격제어 기능을 기본으로 홈 오토메이션 시장을 형성했으나 사용하기가 어렵고 고가인 관계로 널리 보급되지 못했다. 현재는 인터넷 환경과 컴퓨터 기술의 발달로 인해 가정의 모든 전자기기를 제어함으로써 편리함과 효율성을 극대화시킬 수 있는 단계에 이르고 있다. 가전기기의 고장이나 오류 등은 자동으로 서버를 통해 A/S를 신청하고, 냉장고에 음식이 없으면 스스로 인터넷을 통해 주문하는 등 IT주택으로서의 주거환경에 변화를 가져오고 있다.

기술

대한민국의 초고속 인터넷 1000만 가입자 확보와 더불어 현대 사회는 가정에서 여가 활동과 정보교류, 재택근무와 같은 일련의 활동을 하는 사이버 공간으로 자리잡아 가고 있다. 이와 더불어 디지털 홈을 구성하는 에이치디 티비, 디지털캠코더, 인터넷 냉장고 등의 디지털 정보가전기기들의 보급이 활성화 되면서 가정은 단순한 가정에서 탈피하여 하나의 네트워크를 구성하게 되었다. 홈네트워크를 구성하는 기술에는 다양한 응용기술들이 있으며 새로운 선로의 포설이 필요없이 여러 신호들을 전송할 수 있는 무선 기술이 핵심으로 응용되고 있다. 현재 홈네트워크를 구성하는 무선 기술로는 무선 LAN 기술, 무선 PAN 기술, UWB 기술, 무선1394 기술, Zigbee 기술, 홈RF 기술 등이 있다.

무선랜 기술

무선랜이란 가정, 회사, 캠퍼스, 공항, 호텔 등과 같은 일정 건물로 한정된 옥내 또는 옥외 환경에서 무선 신호를 각 단말까지 전송하여 무선 네트워크 환경을 구축하는 것을 의미한다. 아이엠티2000의 고속 데이터 전송에 대한 기대감이 떨어지고 대용량, 초고속 데이터 전송에 대한 소비자들의 욕구에 따라 무선랜 시장이 크게 확대되고 있다. 무선LAN은 크게 무선LAN 단말과 AP(Access Point)로 구성되어진다. 핵심 기술로는 RF(Radio frequency) 전송기술, 기저대역 변복조 모뎀, 맥(Medium Access Control) 설계 기술과 에이피(AP) 제어 소프트웨어 기술, 암호화 및 인증 기술 등이 있다.

무선팬 기술

무선팬은 단거리(10m이내)에 놓여 있는 컴퓨터와 주변기기, 이동단말기, 가전제품 등을 상호 무선 네트워크로 연결하여 기기간 양방향 통신을 이루어 다양한 응용분야를 지원하는 기술이다. 또한 무선 PAN은 저가격, 저전력으로 구현 가능하며, 핵심 기술로는 씨엠오에스(Cmos) 저전력기술과 기저대역 모뎀과 알에프(RF)의 원칩화 기술 그리고 무선랜과의 간섭회피기술이 있다. 무선팬 표준은 블루투스 SIG(Special Interest Group)와 IEEE 802.15그룹을 통해 표준화가 진행중이며 2001년에 블루투스 SIG에서 1메가비피에스급 버젼1.1표준을 완료하였다. 현재는 블루투스 SIG에서 2~11메가비피에스급의 버젼2.0에 대한 표준화가 진행중이며 IEEE 802.15.3에서는 20메가비피에스이상의 고속 무선PAN에 대한 새로운 표준이 진행중이다. 블루투스 제품의 시장은 2005년에는 30억 달러 이상의 시장이 예측되고 있다. 이 같은 시장의 증가는 블루투스 칩의 가격이 떨어져 사용자가 많아져야만 가능한 것이며 현재 10 달러 대의 칩 단가가 2005년에는 5달러 이하로 떨어질 것으로 예상된다.

UWB 기술

UWB 기술은 무선 반송파를 사용하지 않고 기저대역에서 수 GHz 이상의 매우 넓은 주파수 대역을 사용하며, 통신이나 레이더 등에 주로 응용되었으며 사용 대역폭이 중심 주파수의 25% 이상 혹은 1.5기가헤르츠 이상의 점유 대역폭을 차지하는 무선 시스템이다. UWB 기술은 광대역 에너지를 수신하여 신호를 검출하므로 협대역 통신신호에 의한 간섭 특성이 우수하고 보안통신에도 적합하며, 펄스폭이 매우 좁고 더티 사이클이 작아 다중경로페이딩에 의한 영향이 적다. 또한 반송파 발진기가 필요없고, 고출력 통신을 행하지 않을 경우에는 선형 증폭기도 필요 없으며, 중간주파수단도 사용하지 않으므로 시스템이 간단하다. UWB의 핵심 기술로는100메가 비피에스급 UWB 모뎀 기술과 고품질 큐오에스(Qos) 지원을 위한 맥기술 그리고 광대역 전송에 적합한 소형 안테나 기술이 있다. 현재 UWB에 대한 표준화는 미국에서만 보고되고 있으며 유럽이나 아시아에서는 미국의 진행과정에 관심을 가지고 지켜보고 있다. 미국 에프씨씨(FCC)에서는 2002년 2월 UWB 1위 레포트 & 오더(R&O)를 채택하여 UWB 시스템에 대해 제한적인 사용을 허가하였으며, 쥐피에스(Gps)등과의 간섭을 피하기 위해 3.1기가헤르츠~10.6기가헤르츠의 대역에서 사용하도록 하였고, 에프씨씨 파트 15의 이아이알피(EIRP) 기준(-41.3 메가헤르츠)을 준수하도록 엄격히 제한하였다. 또한 IEEE802.15.3 스터디 그룹에서는 UWB 시스템을 이용한 떠블유팬(Wpan) 시스템을 규격화하기 위한 802.15.3a 스터디 그룹이 2001년 11월에 승인되었다. SG3a는 802.15.3에서 진행중인 피에이치와이(PHY)를 100Mbps급으로 고속화하여 가정 내에서의 무선 동영상 등의 멀티미디어 전송 등을 응용대상으로 하고 있으며 내부적으로 2003년 하반기 표준완성을 목표로 하였다. 현재 UWB시장은 아직 형성되지 않았지만 2005년에는 시장이 활성화 될것으로 예측되며 2002년에 엑스트림스펙트럼(Xtremespectrum) 사에서 브이티알(VTR) 및 디브이디 플레이어 등의 무선 동화상 전송을 위한 UWB 칩세트(Trinity)의 평가 샘플을 발표하였으며, 타임 도메인(Time domain)사는 2002년 기기 메이커를 대상으로 하는 평가용 칩으로서 펄스온200칩을 출시할 예정으로 이 평가용 칩은 4-5와트의 전력을 사용하며, 통신, 레이더 및 위치 감지 기능 등을 포함한 제품이다. 또한 2003년 이후에는 가정에서의 무선 동화상 전송용으로 UWB 시스템의 용도를 한정한 100메가비피에스급 칩 펄스온300을 출하하겠다고 발표하였다.

무선1394 기술

멀티미디어 신호를 전송할 수 있는 IEEE1394 기술은 현재 최대 도달거리는 4.5미터이다. 이 한계를 극복하고 새로운 선로의 포설이 필요없이 오디오, 비디오 신호를 방과 방, 방과 거실로 자유롭게 통신을 할 수 있는 기술이 무선1394 기술이다. 무선1394 기술은 각 나라마다 표준이 조금씩 다르며, 유럽은 비랜(Broadband Radio Access Networks)을 중심으로 IEEE1394외에 에이티엠(ATM)과 아이피등을 지원하는 것을 제안하였으며, 일본은 5기가헤르츠와 60기가헤르츠 두가지 방식을 사용하는 것으로 진행되고 있으며, 미국은 1394티에이(Trade Association)를 중심으로 (그림 4)에서와 같이 IEEE802.11a 피에이치와이 IEEE802.11e 맥을 기반으로 피에이엘(Protocol Adaptation Layer) 및 P1394.1 규격을 만들고 있다. 무선1394 기술의 주 응용분야는 홈네트워크를 구성하는 정보가전기기들에 장착되는 것이고, 통신시장 뿐만 아니라 가전시장의 발전에도 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

직비 기술

저속 전송속도를 갖는 홈오토메이션 및 데이터 네트워크를 위한 표준 기술로서 버튼 하나의 동작으로 집안 어느 곳에서나 전등 제어 및 홈보안 시스템, 브이씨알(VCR) 온/오프 등을 할 수 있고, 인터넷을 통한 전화 접속으로 홈오토메이션을 더욱 편리하게 이용하려는 것에서부터 출발한 기술이다. IEEE802.15.4 테스크 그룹에서는 피에이치와이, 맥의 표준화를 진행하고 있고, 직비 얼리언스에서는 피에이치와이, 맥, 데이터 링크, 네트워크, 어플리케이션 레이어까지 표준화를 진행하고 있다. 듀얼 피에이치와이 형태로 주파수 대역은 2.4기가헤르츠, 868/915메가헤르츠를 사용하고, 모뎀방식은 Dsss(Direct sequence spread spectrum), 맥은 씨에스엠에이/씨에이를 사용하며, 데이터 전송속도는 20키로비피에스에서 250키로비피에스까지 가능하다. 직비 스택 시스템의 요구조건은 8비트 마이크로컨트롤러를 사용하며, 전체 프로토콜 스팩은 32키로바이트 이하이어야 한다.

홈RF 기술

홈RF 기술은 2.4GHz대역을 사용하여 가정 내의 PC를 중심으로 소비자 가전들을 연결하여 홈 네트워킹을 구성하는 기술이며, 데이터 및 음성 트래픽 모두 지원하고 채널 접속은 티디엠에이(TDMA)와 씨에스엠에이(CSMA)/씨디의 하이브리드를 사용한다. 홈RF 핵심 기술은 2.4기가헤르츠를 구성하는 믹서, 엘엔에이(LNA), 업(다운) 컨버터, 발진기(Oscillator) 등이 있으며, 2에프에스케이(FSK), 4에프에스케이를 이용한 에프에스(Frequency hopping) 기술과 티디엠에이와 씨에스엠에이/씨디(Carrier sense multiple access with collision detection)를 지원하는 기술이 있다. 홈알에프 표준화는 홈알에프 워킹그룹에서 2002년 3월에 최대 10메가비피에스급 홈알에프2.0을 제정하였으며 홈알에프2.0에는 음성에 대한 규격이 첨가되었다. 홈알에프3.0은 20메가비피에스 이상의 데이터 속도를 요구하며 홈알에프1.0 및 홈알에프2.0과 백야드 호환 가능하다.

전망

홈 네트워크는 시작단계다. 인터넷이 기업에서 가정으로 확대된 시간이 짧기 때문에 디지털 가입자 회선(xDSL)이나 케이블모뎀 같은 인터넷 회선이 설치되고, 웹 티비같은 인터넷 접속장비와 디지털 티비가 출시되고 있지만, 아직은 보급단계가 아니다. 수요도 작고 프로토콜 표준화도 미비하며 가격이 비싼데다 호환성도 떨어진다. 하지만 세계적인 네트워크 회사들이 홈 네트워크를 목적으로한 프로젝트를 발표하고 프로토콜 개발과 표준화 컨소시엄을 형성하고 있어 홈 네트워크의 미래가 멀지 않았다. 현재 홈 네트워크는 물리적인 전송매체 개발에도 관심을 기울이고 있다.전화선을 이용해 고속 데이터를 전송하는 디지털 가입자 회선과 케이블 텔레비전(CATV)망을 이용하는 것이 대표적이다. 최근에는 전력선을 통해 인터넷을 활용하는 기술이 개발됐고, 국내에서도 얼마 전에 전력선 인터넷 기술을 개발했다. 외국에서는 유럽과 미국을 중심으로 연말쯤 상용서비스를 시작한다고 한다. 테크노빌리지(Technovillage)는 아파트라는 공동주거환경과 홈 네트웍, 차세대 멀티미디어 웹 서비스 생활 컨텐츠 서비스 등 첨단 기술을 접목, 소비자가 중심이 되는 미래형 주거 모델을 실현하기 위해 국내 건설업계를 대표하는 20개 건설사와 통신, 멀티미디어 및 인터넷 서비스 분야에서 우수한 기술력을 보유한 8개 벤처 기업이 컨소시엄을 구성, 설립됐다. 현재 테크노빌리지(는 지난 10월 27일 입주를 시작하는 금호동 대우 아파트 1689세대를 시작으로 본격적인 인터넷 서비스를 시작했으며, 대규모 일반 아파트에 적용돼 입주하는 것은 금호동 대우 아파트가 최초였다. 테크노빌리지가 선보이는 서비스는 인터넷 티비, 홈 안전시스템, 홈 자동화, 각종 방송 시청, 원격 감시 시스템, 초고속 인터넷 접속 등의 홈 네트워크 서비스다. 인터넷 티비는 별도의 셋탑 박스 없이 일반 티비를 통해 웹 서핑이 가능하므로 주부, 어린이 등 인터넷 소외 계층도 티비보듯이 쉽게 인터넷을 사용할 수 있으며, 홈 안전시스템은 각종 센서 부착으로 비상 상황 시 통보 기능을 해준다.원격 감시 시스템은 지하 주차장, 어린이 놀이터, 엘리베이터 내부 등 안전 취약 지구에 대한 무인 감시로 365일 24시간 안심할 수 있는 생활 공간을 제공해준다. 이 외에 일반 지상파 방송, 위성방송, 케이블 티비 등 각종 방송을 별도의 셋탑 박스 없이 수신할 수 있다. 향후 테크노빌리지는 입주민이 주체가 되는 디지털 피드백 루푸(Digital Feedback Loop)를 통해 서비스 질을 개선시킬 것이며, 새로운 개념의 온라인 오프라인 상점인 테크노빌리지 지역 포스트 등 기타 서비스를 지속적으로 개발할 계획이다.