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[전력선 통신 기반

홈 네트워크]이종주 교수

[Key Words] 전력선 통신, 홈 네트워크

특강 : 전력선 통신 기반 홈 네트워크 기술 개요

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[1] : 홈 네트워크

[2] : 전력선 통신

[3] : 홈 네트워크 구성을 위한 전력선 통신 고려 사항들

특강의 학습목표

특 강 전력선 통신 기반 홈 네트워크

• 전력선 통신 기술과 그 응용분야를 이해 하고, 홈 네트워크 구성을 위한 전력선 통신 기반 기술의 고려 사항들을 학습한다.

홈 네트워크(Home Network)는 일반 가정의 컴퓨터 및 주변기기, 정보기기(전화기, 인터폰, 통신기기), 디지털 가전 제품(텔레비전, 오디오 등) 들을 하나의 네트워크로 구성하여 각 기기간의 정보전달과 정보공유를 자유롭게 하는 것.

즉, 컴퓨터, 전화기, TV, 냉장고, 냉난방기기(에어컨) 등 가전제품을 인터넷이나, 통신망을 통하여 연결하고 휴대 전화 또는 외부에서의 통신 접근으로원격지에서 제어, 감시가 가능한 '미래 가전 시스템‘ 구현 방식.

학습내용

1. 홈 네트워크

1) 홈 네트워크(Home Network) 란?

홈 PNA(Home Phoneline Networking Alliance)IEEE 1394(Firewire), USB(Universal Serial Bus) 등의 데이터 버스전력선 통신(Power Line Communication)

학습내용

1. 홈 네트워크

2) 유선 홈 네트워크 기술

HomeRF(Home Radio Frequency)Wireless LAN(802.11x)Bluetooth 또는 ZigbeeIrDA(Infrared Data Association)

3) 무선 홈 네트워크 기술

가정에 기 설치되어 있는 전화선(Phone Line)을 통신 매체로 이용하여 낮은추가 비용으로 가정 내(Home / Indoor) 디지털 기기와 통신 장치들을 하나의 네트워크로 구성하는 기술홈 PNA 규격 1.x는 1~2Mbps의 전송 속도로 현재 표준 장비가 출시되어 아파트와 다중 주거 환경을 중심으로 적용되고 있다.최신 규격인 HomePNA v2.0 규격은 최대 10Mbps를 지원하며, 최대 전송 거리는 150m 이다.

학습내용

1. 홈 네트워크 – 유선 통신

4) HomePNA(Home Phone Networking Alliance)

학습내용

1. 홈 네트워크 – 유선 통신

5) IEEE 1394(Firewire, HAVi) – 고속 직렬 데이터 버스(인터페이스)

지원하는 노드(단말기)의 개수 : 127개 (허브를 이용한 확장 가능)모드에 따라서 전송 속도가 다름 : USB v1.1 / USB v2.0

Low speed(1.5Mbps), Full speed(12Mbps), Hi-speed(480Mbps)전송 거리 : 5m 이내(리피터를 이용한 확장)현재 표준(상용)화 제품으로 PC 기반의 기술을 홈 네트워크에 적용

6) USB(Universal Serial BUS) – 범용 직렬 통신 버스(인터페이스)

모드에 따라서 100Mbps, 200Mbps, 400Mbps 지원전송 거리 : 4.5m 최대 : 72m고용량 디지털 오디오 및 비디오 대용량 멀티 미디어 정보 전송현재 표준(상용)화 제품으로 PC 기반의 기술을 홈 네트워크에 적용

가정에 기 설치되어 있는 전력선(Power Line)을 통신과 전력 공급 매체로 변용하여 추가적인 통신선의 가설이 필요 없이 전력선을 이용한 자연스러운 네트워크를 활용하는 기술전력을 사용하는 모든 가전제품과 전기기기들이 그 적용대상으로 가장 효과적인 통신 구현과 통신망 효율이 우수.고주파 전송 신호와 낮은 출력의 신호를 사용으로 전자제품의 오동작에 영향을 미치지 않음. 단, 속도, 안정성, 공유 능력 등이 비교적 낮음

학습내용

1. 홈 네트워크 – 유선 통신

7) 전력선 통신(PLC : Power Line Communication)

학습내용

1. 홈 네트워크 – 유선 통신

8) 유선 홈 네트워크 통신 기술 비교

PC 및 제어장치들의 주변기기 확장

12730m12Mbps/

480Mbps

V1.1/V2.0USB

가전제품, 전자제품 및

통신기기

약 256약 100m

(구내 전력망)

~1Mbps/

10Mbps~

다양함PLC

약 1024

63

25

노드수

PC, 프린터, 디지털 AV

약 100m10M/100M/1Gbps

IEEE 802.3Ethernet

디지털 AV, 대용량 전송

4.5m/100m~400Mbps/3.2Gbps

1394a/bIEEE 1394

PC, 전화기,프린터 등

150m1/10/100Mbps

V1/V2/V3HomePNA

접속기기전송거리속도표준구분

학습내용

1. 홈 네트워크 – 무선 통신

9) 무선 홈 네트워크 통신 기술 비교

50m250kbps860/900MHz,

2.4GHz

IEEE

802.15.4

Zigbee

10m480Mbps3.1GHz

~10.6GHz

IEEE 802.15.3a

UWB

(Ultra Wide Band)

1m

(최대)8m

50m

10m

전송거리

9600bps

~4Mbps

(최대)16Mbps

비동기

1:1 통신

-IrDA

54M/11Mbps5.2GHz/2.4GHzIEEE 802.11a/b/g

Wireless LAN

1Mbps2.4GHzIEEE

802.15.1

Bluetooth

전송속도주파수 대역표준구분

학습내용

1. 홈 네트워크 – 유선 V.S 무선 통신

10) 무선 홈 네트워크 통신의 장점(유선 통신과 비교)

유선 통신 방식과 비교하여 동일 전송 신호에 대한 주파수 간섭, 감쇠, 잡음 등으로 인하여 데이터 정보의 전송 에러가 비교적 크게 발생네트워크 식별 및 네트워크 영역에서의 보안 문제 및 신뢰성에 대한 대책 필요

무선랜, Bluetooth, Zigbee무선 통신의 전송 신호로 사용할 수 있는 주파수 자원이 한정됨

현재 전세계적으로 900MHz, 2.4GHz, 5.7GHz 대역에 공통 ISM(Industrial, Scientific, Medical) 대역이 설정됨. 무선랜(802.11)과 Bluetooth, ZigBee등은동일한 2.4GHz 대역을 사용함으로 주파수 자원이 제한적임.

11) 무선 홈 네트워크 통신의 단점(유선 통신과 비교)

통신을 위한 별도의 통신 선이나 매체가 필요하지 않음(기반시설)저비용, 유연성 확보 및 이동성 제공

네트워크 구성과 적용단말 장치의 위치 변경이 용이함.유선 통신 방식에 비하여 유지, 보수 비용이 저렴

유선 통신의 경우 통신선 단선이나 고장 시 전체 통신 불능네트워크 영역에서 이동 중에도 통신을 유지함 자유로운 이동성 보장

전기기기나 전자제품에 전원을 공급하는 전력선을 전력공급의 목적 이외의통신 신호를 전송하기 위한 매체로 활용하는 통신방식

즉, 전력선이 단순히 전기(전력)를 공급하는 것 뿐만 아니라 통신 신호를 같이 공급하는 통신방식을 전력선 통신이라 한다.

예를 들면, 두 대의 컴퓨터(PC)간의 정보를 공유하기 위하여, 컴퓨터를 구동시키기 위한 전원선(콘센트)과 두 컴퓨터간의 통신 장치(이더넷, 직렬/병렬포트 등) 가 통신선으로 연결되어 있어야 한다.

하지만 전력선 통신의 경우 콘센트(전원 플러그)에 연결된 전력선을 통하여 별도의 통신선 없이 전원(전력)선을 통하여 두 대의 컴퓨터에 전원 공급과통신이 이루어진다.

학습내용

2. 전력선 통신

1) 전력선 통신(PLC : Power Line Communication) 이란?

220V 전원선

전력선 통신(PLC)은 일반적인 유선통신(인터넷, 전화, 비동기 통신 등)들과같이 전송 속도에 따라서 저속(Low), 중속(Mid) 그리고 고속(High Speed) 전력선 통신으로 구분된다.

저속 전력선 통신전송 속도 : 9.6kbps 미만, 전송 주파수 : 10kHz~450kHz 대역응용 분야 : 전기기기 제어 (ex) 전등 제어, 입출입 차단기 제어 등

중속 전력선 통신전송 속도 : 1Mbps 미만, 전송 주파수 : 100kHz~5MHz 대역응용 분야 : 전기기기 제어 및 데이터 통신 분야 (ex) 인터폰, 전화기 등

고속 전력선 통신전송 속도 : 10Mbps 이상, 전송 주파수 : 500kHz~50MHz 대역응용 분야 : 멀티미디어, 통신, 제어 분야 (ex) 화상 전화, 인터넷 서비스, 동영상 전송 등

학습내용

2. 전력선 통신

2) 전력선 통신(PLC) 속도

모든 가전기기들의 전력선 통신망, 전력선 통신을 이용한 인터넷 서비스, 원격검침, 원격지에서의 가전 기기제어, 보안 및 안전(도난,화재 등) 서비스 분야에 적용할 수 있음. 전력선 통신 내부망 이용료 “무료”

학습내용

2. 전력선 통신

3) 전력선 통신(PLC) 개념도와 응용분야

홈 네트워크 뿐만 아니라 전력망을 이용한 장거리 통신 네트워크 구성 가능

학습내용

2. 전력선 통신

4) 전력선 통신(PLC) 전체 계통도

대부분의 제품들이 전력선에 직접 연계하여 사용하는 플러그(Plug)형식컨트롤러 또는 프로세서와 연계 가능한 모듈 형식

학습내용

2. 전력선 통신 – 상용 제품

5) 전력선 통신 모뎀 제품들

가전기기 또는 전력선에 연결된 장치들의 동작(On/Off, Switching, 기동/정지 등)으로 인하여 발생되는 잡음 현상

통신 오류 및 통신 장해 발생

전력선 통신 잡음의 종류주기성 잡음 : 동기 잡음/비동기 잡음비 주기성 잡음 : 예측 불가능, 무작위 형식

표준화된 통신 방식과 규약이 필요다양한 제품들과 통신 방식들로 인하여 호환성과 연계의 유연성이 낮음

전력선 통신 구간(영역)과 보안 문제 해결 필요옆집과의 통신 간섭 및 원하지 않는 영역으로의 정보 신호 유출

장거리 전송을 위한 변압기 및 고압 전력선 전송 기술 필요

학습내용

3. 홈 네트워크 구성을 위한 전력선 통신 고려 사항들

1) 전력선 통신 고려 사항

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학습정리

홈 네트워크(Home Network)

홈 네트워크 유무선 통신 기술

홈 네트워크 유무선 통신 기술 비교

전력선 통신(Power Line Communication)

전력선 통신 응용 분야와 제품들

전력선 통신 고려 사항

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