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KR20060037781A - 분산 제어형 홈 네트워크 서버 시스템 - Google Patents

분산 제어형 홈 네트워크 서버 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 분산 제어형 홈 네트워크 서버 시스템에 관한 것으로, 종래 홈 네트워크 서버는 가전 기기 제어망, 감지 기능 제어망, 외부 통신망을 비롯한 화상 통화 기능까지 하나의 단일 서버가 관리하는 형태이기 때문에 모든 기능들의 제어를 감당할 수 있을 정도로 높은 성능의 주 제어장치(CPU)와 복잡하고 높은 성능의 주변 시스템들이 필요하게 되므로 시스템의 효율이 낮아지고 소비 전력이 커지며, 새로운 기능들을 쉽게 적용하기 어려운 문제점이 있고, 모든 객체들의 자율성과 이동성 및 네트워킹 기능이 강조되는 유비쿼터스 환경에 대응할 수 없는 문제점이 있었다. 따라서, 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기위한 본 발명은 홈 네트워크 서버를 주된 기능별로 블록화 하여 높은 제어 성능이 필요한 블록은 주 제어기를 장착하고, 높은 제어 성능이 필요 없는 블록은 낮은 성능의 마이크로 콘트롤러나 전문 기능용 제어기를 이용하도록 기능별로 블록화 한 후, 각 블록간 통신이 가능하도록 서버 시스템을 분산 구성함으로써, 시스템 활용성을 극대화하고 기능 추가에 유연하게 대처하며 대기 전력 및 시스템 가격을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

분산 제어형 홈 네트워크 서버 시스템{HOME NETWORK SYSTEM FOR DISTRIBUTED CONTROL}
도 1은 종래 홈 네트워크의 일반적 구성이다.
도 2는 본 발명 분산형 홈 네트워크의 일 실시예이다.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
10: 제 1블록 15: 표시부 및 터치패널
20: 제 2블록 25: 스피커
30: 무선 모뎀 제어기
본 발명은 분산 제어형 홈 네트워크 서버 시스템에 관한 것으로, 특히 유비쿼터스 환경에 대응하고 대기 전력을 줄이도 시스템 효율을 높이기 위해 시스템의 제어부드을 분산시킨 분산 제어형 홈 네트워크 서버 시스템에 관한 것이다.
최근 각종 국부 지역 네트워크(LAN) 및 유무선 인터넷 망의 보급과 함께 각광받고 있는 홈 네트워크는 가정에서 사용하는 전자 제품들이 서로 의사소통 할 수 있도록하여 리모콘 하나로도 대부분의 가전 제품을 동작 시키고, 인터넷을 통해 디 지털 음성 및 영상 데이터를 이용할 수 있게 되었다. 즉, 텔레비전, 냉장고, 컴퓨터 등 가정의 모든 가전 제품들이 상호통신 되는 것은 물론 외부와도 아무런 어려움 없이 통신이 가능한 이른바 '홈네트워킹' 세상은 이미 시작 되었다.
이러한 가정내 가전기기들을 네트워크로 연결하는 기능의 궁극적인 목적은 유비쿼터스 통합환경의 구현이 될 것이며, 이를 목표로 계속하여 기능들이 추가되고 있다.
도 1은 일반적인 홈 네트워크 서버의 구성도로서, 도시한 바와 같이 가정의 가전 기기 제어망, 유무선 데이터망, 방범/방재망 등이 복잡하게 연결되며, 화상통신 기능까지 추가되고 있어 대단히 복잡한 시스템이 되어가고 있다. 또한, 새로운 기능들의 추가 요구에 신속히 대응해야 할 필요성도 높아지고 있다.
도시한 바와 같이 모든 가전기기들의 제어기능과, 각종 감지 기능들이 서버에 집중되고, 외부망 연동과 화상통화 및 유무선 통신 기능도 추가되면서 이를 감당하기 위하여 서버의 주 제어장치(CPU) 및 주변 시스템들이 고성능화 되었다. 하지만, 주 제어장치의 고성능화를 유발하는 화상 통화 등의 고급 어플리케이션은 주 제어장치의 고급화에 필요한 비용이나 소모하는 전류에 비해 그 활용 시간이 짧기 때문에 시스템의 효율성을 낮추는 주된 요인이 된다.
또한, 모든 객체들이 자율성과 이동성을 가지고 스스로 서비스를 제공하며 네트워크에 통합되는 것을 목표로 하는 유비쿼터스 환경으로의 전환 추세에 비추어 종래의 중앙집중형 홈 네트워크 서버는 기술 발전의 추세에 역행하는 비효율적인 방법임에 틀림없다.
상기한 바와 같이, 종래 홈 네트워크 서버는 가전 기기 제어망, 감지 기능 제어망, 외부 통신망을 비롯한 화상 통화 기능까지 하나의 단일 서버가 관리하는 형태이기 때문에 모든 기능들의 제어를 감당할 수 있을 정도로 높은 성능의 주 제어장치(CPU)와 복잡하고 높은 성능의 주변 시스템들이 필요하게 되므로 시스템의 효율이 낮아지고 소비 전력이 커지며, 새로운 기능들을 쉽게 적용하기 어려운 문제점이 있고, 모든 객체들의 자율성과 이동성 및 네트워킹 기능이 강조되는 유비쿼터스 환경에 대응할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 상기에서와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 홈 네트워크 서버를 주된 기능별로 블록화 하여 높은 제어 성능이 필요한 블록은 주 제어기를 장착하고, 높은 제어 성능이 필요 없는 블록은 낮은 성능의 마이크로 콘트롤러나 전문 기능용 제어기를 이용하도록 기능별로 블록화 한 후, 각 블록간 통신이 가능하도록 서버 시스템을 분산 구성함으로써, 시스템 활용성을 극대화하고 기능 추가에 유연하게 대처하며 대기 전력을 크게 줄일 수 있는 분산 제어형 홈 네트워크 서버 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 영상 처리 및 이더넷 통신에 관련된 처리를 수행하기 위해 가장 높은 성능의 제어부와 주변 회로부를 구비한 고성능 제어 블록과; 다양한 감지 수단을 제어하고 음향 및 영상 신호들을 스위칭하며 유무선 제어 신호를 처리하는 기능들을 시스템 자원 상관관계에 따라 구분한 후 개별 제어기를 가지도록 블록화 하고, 상기 고성능 제어 블록 및 상기 구분된 블록들 간에도 통신을 실시하도록 구성한 하나 이상의 중저성능 제어 블록들을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 홈 네트워크가 관리하는 각 기능들과 시스템 자원의 연관 관계에 따라 강한 상관 관계를 나타내는 시스템 자원들을 소정의 기능 블록으로 정의하고, 각 기능 블록들을 담당할 개별 제어부를 구성한 후, 입출력 인터페이스를 정의함으로써, 소정의 통신 인터페이스에 의해 상호 연결되며 각각의 기능에 대응하는 홈 네트워크 디바이스들과 연결되는 다수의 기능 블록들로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명을 첨부한 실시예들의 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명 일 실시예의 구성을 보인 블록도로서, 도시한 바와 같이 복수의 기능별 블록들로 홈 네트워크 서버를 분산 구성하여 각 블록이 특정한 기능을 전문적으로 수행하도록 함으로써 각 블록의 전문성을 개별 관리하고, 특정 어플리케이션 구동시 관련 블록만 동작시켜 시스템 효율을 높일 수 있도록 분산 제어 서버를 구축한 것이다.
먼저, 일반적으로 사용되는 홈 네트워크 서버의 구성이나 연결 관계를 살펴봄으로써, 홈 네트워크 서버가 갖추어야 할 기본적인 기능들을 확인하고, 이를 기능과 사용되는 시스템 자원별로 구분하여 블록화 해보도록 한다.
기본적인 홈 네트워크 서버의 주요 기능들은 다음과 같다.
1. 도어폰 연동기능
2. 국선 통화 송수신 기능
3. 방법/방재 기능
4. 인터넷 연동 (화상) 통화(VoIP) 기능
5. 아파트나 집단 거주지인 경우 단지 서버와의 네트워킹 기능
6. 통합 리모콘과의 연동기능
7. 상이한 여러 망들과의 연결을 위한 브릿지 기능
8. 가전기기 제어 기능
9. 사용자 콘솔 기능
위와 같은 다양한 기능들을 단일한 제어기를 가진 서버 하나로 모두 감당하기 위해서는 제어기의 성능이 높아져야 하며, 작은 기능을 하나 수행하기 위해서도 전체 시스템이 운용되어야 한다. 따라서, 이를 기능과 시스템 자원의 상관 관계에 따라 블록화 하고, 공유될 수 있는 자원은 공유하도록 하여 가격과 시스템 효율성을 개선해야 한다.
다음의 표 1은 상기 언급한 홈 네트워크 서버의 주요 기능들과, 각 기능들을 수행하기 위해 사용되어야 하는 시스템 자원들과 연관관계를 나타낸 것이다.
CPU 비디오 이더넷 직렬통신 무선 통신 오디오
도어폰 연동 기능 낮음 높음 - - 보통 높음
국선통화 송수신기능 낮음 높음 - - - 높음
방범/방재 기능 낮음 - - 높음 - 보통
VoIP 통화기능 높음 높음 높음 - - 높음
단지서버 네트워킹 높음 - 높음 - - 높음
통합 리모콘 연동 기능 보통 - - - 높음 -
망 브릿지 기능(물리적) 낮음 - - 높음 - -
망 브릿지 기능 높음 - 높음 높음 높음 -
가전기기 제어 기능 낮음 - - 높음 - -
사용자 인터페이스 기능 보통 높음 - - - 높음
도시된 표의 시스템 자원과 각 기능들과의 상관관계는 상관관계가 높을수록 요구되는 성능치가 높다는 것을 의미한다. 상기 시스템 자원들 중에서 제어부, 비디오 자원 및 이더넷 자원은 높은 성능의 가지는 기능부를 통해 구현되어야 하는 자원들이며, 직렬 통신이나 무선 통신 부분은 낮은 성능의 기능부를 통해서도 충분히 구현이 가능한 자원들이다. 또한, 오디오의 경우 역시 단순 아날로그 신호의 증폭이나 단순 알람음 생성 정도라면 낮은 성능의 기능부를 통해서도 구현이 가능하다.
상기와 같은 분석 결과를 통해 시스템의 기능을 크게 3개의 블록으로 구분한 경우, 다음과 같은 블록으로 나누어볼 수 있다. 간단한 기능들의 구분은 설계자의 재량에 따르거나 일종의 표준으로 결정할 수 있어 새로운 기능 추가시 새로운 블록을 더 연결할 수 있도록 구성하는 것이 바람직하다.
먼저, 가장 복잡한 기능으로 영상 처리 기능과 이더넷 관리 기능(망 브릿지 기능 포함) 및 사용자 인터페이스를 포함한 고급 어플리케이션 구동 기능을 위해 도시된 바와 같이 고성능 제어 블록(제 1블록(10))을 구성할 수 있다. 이는 높은 성능의 제어기(CPU)와 각종 비디오 및 영상 관련 처리 장치, 그리고 이더넷과 인터넷 및 상이한 망을 브릿지 하기 위한 장치로 이루어져, 앞서 구분한 홈 네트워크 서버의 9가지 주요 기능들 중, 인터넷 연동 (화상) 통화(VoIP) 기능(4번 기능), 아파트나 집단 거주지인 경우 단지 서버와의 네트워킹 기능(5번 기능), 상이한 여러 망들과의 연결을 위한 브릿지 기능(7번 기능), 사용자 콘솔 기능(9번 기능)을 담당하며, 다른 망들과의 연결을 위한 직렬 통신 기능도 기본적으로 구비한다. 부가 장치로 표시부 및 터치패드(15)가 연결될 수 있다.
그 다음, 중간 성능을 요하는 기능을 위해서, 단순한 신호를 이용하여 외부 기기들을 제어하고, 해당 기기들로부터 상태 정보를 받아 자체 처리하거나 사용자 인터페이스를 관리하는 상기 제 1블록(10)에 제공해 줄 수 있도록 제 2블록(20)을 구성할 수 있다. 이 경우 제어기는 간단한 연산이나 다양한 입출력 제어가 가능한 마이크로 콘트롤러 정도로 구성할 수 있으며 특별한 운영체제 등이 필요 없기 때문에 고속 동작 및 낮은 가격의 실현이 가능해 지고, 많은 수의 입출력을 효과적으로 관리할 수도 있다. 상기 제 2블록(20)이 담당할 수 있는 기능은 앞서 구분한 홈 네트워크 서버의 9가지 주요 기능들 중, 도어폰 연동기능(1번 기능), 국선 통화 송수신 기능(2번 기능), 방법/방재 기능(3번 기능), 가전기기 제어 기능(8번 기능)이 될 수 있으며, 아날로그 오디오/비디오 신호를 스위칭하여 제 1블록(10)으로 제공해 주는 기능도 스위치소자의 제어로 가능할 뿐 아니라, 간단한 확인용 음향 출력등도 가능하다. 상기 제 2블록(20)에 연결되는 스피커(25)는 아날로그 오디오 음향을 출력하기 위한 것임과 동시에 제 2블록(20)에서 관리하는 각종 방범/방재 기능이나 가전 기기 제어 기능등에 의한 상태 변경을 사용자에게 알려주기 위한 디지털 오디오 음향 출력을 위한 것일 수도 있다.
마지막으로, 근거리 무선 통신(RF 통신)을 담당하는 부분을 별도로 분리하여 개별 블록으로 설정할 수 있는데, 여기서는 간단한 무선 모뎀 제어기와 무선 통신 디바이스로 이루어질 수 있다. 무선 모뎀 제어기는 단순한 무선 통신 관련 프로토콜 및 직렬 통신 기능을 가진 마이크로 콘트롤러일 수 있으므로 가장 낮은 성능을 가지는 블록(제 3블록(30))이 된다. 이는 RF 도어락이나 홈넷 통합 리모콘(RF 나 적외선)의 입력을 받아들여 상기 제 1블록(10)이나 제 2블록(20)에 제공해 주는 단순 기능이며, 앞서 구분한 홈 네트워크 서버의 9가지 주요 기능들 중, 통합 리모콘과의 연동기능(6번 기능)을 담당하게 된다.
상기와 같이 나누어진 제 1블록(10), 제 2블록(20), 제 3블록(30)은 직렬 통신 방식으로 상호 정보 및 제어 신호를 교환하며, 아날로그 오디오/비디오 신호가 교환되도록 연결된다. 이러한 각 블록들은 하나의 장치에 통합 구성되거나 분산되어 사방으로 나누어질 수도 있다.
당연하게도 상기 제 2블록(20)을 더욱 세밀하게 나누어 여러 블록들로 구성해도 되고, 제 2블록(20)과 제 3블록(30)을 통합하여 하나의 블록으로 구성할 수도 있으며, 도시되지 않은 다른 기능들을 담당하는 블록들을 더 추가하여 홈 네트워크 서버를 구성할 수도 있다.
상기와 같이 홈 네트워크가 관리하는 기능들을 시스템 자원과의 상관 관계를 고려하여 복수의 제어 블록들로 나눈후, 각각의 제어 블록들을 상호 블록간 통신이 가능한 제어기로 관리하도록 하면, 다음과 같은 장점을 얻을 수 있게 된다.
즉, 유비쿼터스 환경으로 개선되는 경우 각 블록별로 수정이 가능하기 때문 에 용이하게 새로운 흐름에 편승할 수 있게 되며, 각 블록들이 용도에 적합한 성능으로 최적화 될 수 있으므로 시스템 효율성이 크게 높아지고, 사용되지 않는 블록들은 대기상태를 유지하면서 특정 기능을 수행하기위한 블록들만 동작할 수 있으므로 전원 소비를 크게 줄일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명 분산 제어형 홈 네트워크 서버 시스템은 홈 네트워크 서버를 주된 기능별로 블록화 하여 높은 제어 성능이 필요한 블록은 주 제어기를 장착하고, 높은 제어 성능이 필요 없는 블록은 낮은 성능의 마이크로 콘트롤러나 전문 기능용 제어기를 이용하도록 기능별로 블록화 한 후, 각 블록간 통신이 가능하도록 서버 시스템을 분산 구성함으로써, 시스템 활용성을 극대화하고 기능 추가에 유연하게 대처하며 대기 전력 및 시스템 가격을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 영상 처리 및 이더넷 통신에 관련된 처리를 수행하기 위해 가장 높은 성능의 제어부와 주변 회로부를 구비한 고성능 제어 블록과;
    다양한 감지 수단을 제어하고 음향 및 영상 신호들을 스위칭하며 유무선 제어 신호를 처리하는 기능들을 시스템 자원 상관관계에 따라 구분한 후 개별 제어기를 가지도록 블록화 하고, 상기 고성능 제어 블록 및 상기 구분된 블록들 간에도 통신을 실시하도록 구성한 하나 이상의 중저성능 제어 블록들을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 제어형 홈 네트워크 서버 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 중저성능 제어 블록들은 마이크로 콘트롤러를 제어기로하여 각종 감지 수단을 제어하고, 음향 및 영상 신호들을 입력 받아 상기 고성능 제어블록이나 기타 블록으로 스위칭 또는 중계하며, 가전 기기들의 제어와 감지에 의한 음향 출력 기능을 가지는 중간성능 제어 블록과;
    무선 모뎀 제어기를 제어기로 사용하며 무선 신호들을 감지하여 특정한 신호로 해석하거나 특정 신호를 무선 신호로 송출하고 상기 고성능 제어 블록 및 중성능 제어 블록과 통신하는 저성능 제어 블록을 포함하는 것을 특징으로 하는 분산 제어형 홈 네트워크 서버 시스템.
  3. 홈 네트워크가 관리하는 각 기능들과 시스템 자원의 연관 관계에 따라 강한 상관 관계를 나타내는 시스템 자원들을 소정의 기능 블록으로 정의하고, 각 기능 블록들을 담당할 개별 제어부를 구성한 후, 입출력 인터페이스를 정의함으로써, 소정의 통신 인터페이스에 의해 상호 연결되며 각각의 기능에 대응하는 홈 네트워크 디바이스들과 연결되는 다수의 기능 블록들로 이루어진 것을 특징으로 하는 분산 제어형 홈 네트워크 서버 시스템.
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