Home Network 82001013 유동관

목차 Home Network의 개념 Home Network 관련 기술 Home Network 관련 기술 비교 제어 방식 (Middle ware) 연결 방식 – 유선 연결 방식 - 무선 Home Network 관련 기술 비교 Wi-Fi ( IEEE802.11 ) 기본 개요 네트워크 구성 구현 결론

Home Network 등장 정의 인터넷 및 컴퓨터 자원 공유에 대한 요구 정보가전 네트워크의 원격 제어 요구 가정에서 2대 이상의 PC를 연결하여 컴퓨터의 자원 뿐만 아니라 인터넷까지 공유하고자 하는 요구에서 출발 정보가전 네트워크의 원격 제어 요구 단순한 컴퓨터 자원의 공유 차원을 넘어 궁극적으로 가정의 모든 가전 제품을 연결 및 제어하는 홈 오토메이션으로 발전 정의 PC에서부터 TV, 디지털 카메라, 냉장고 등등의 모든 가전 제품을 유선 또는 무선으로 연결하여 각종 자원의 공유 및 원격 접속과 원격 제어까지도 지원하는 네트워크

Home Network 관련기술 제어방식 (Middle ware) 연결 방식 – 유선 연결 방식 – 무선 컴퓨터가 필요없는 시스템 (HAVi) 컴퓨터를 중심으로 한 시스템 (U P&P) 연결 방식 – 유선 IEEE802.3 CSMA/CD Home PNA (Phoneline Networking Alliance) 연결 방식 – 무선 IEEE 802.11 CSMA/CA (Wi-Fi) Home RF Bluetooth™

제어 - HAVi 컴퓨터가 필요없는 제어 시스템 (디지털 TV) HAVi (Home Audio Video Interoperbility) 진영이 주축 소니, 필립스, 톰슨, 그룬디히 등의 가전 업체가 중심 일본을 중심으로해서 태동 IEEE1394 표준을 사용 컴퓨터 없이도 네트워크를 구성하여 TV, DVD기기, 오디오를 조작 디지털TV가 정보화기기의 총아로 등장 디지털 TV를 중심으로 디지털 가전제품의 네트워크 구성 및 제어

제어 - U P&P 컴퓨터를 중심으로 한 제어 시스템 (컴퓨터) MS는 자사의 OS를 기반으로 한 유니버셜 플러그 앤 플레이 (Universal Plug and Play)를 홈 네트워킹의 중핵으로 삼으려 함 컴퓨터를 통해 가전기기와 통신시스템 등을 통제 미국을 중심으로해서 태동 디지털 TV에 대응하는 새로운 개념의 컴퓨터로 네트워크 컴퓨터 또는 초간편 PC, 레거시 프리PC 등을 준비 신개념의 PC는 TV처럼 값싸고 손쉽게 사용할 수 있도록 하는것이 목적

유선 연결 - Home PNA 기존 가정의전화선을 매개체로 사용하여 전화 통화를 방해하지 않고 데이터를 전송하는 기술 3Com, IBM, Intel, Lucent, 터트시스템, 에피그램 등이 참여하여 표준화 작업 홈 PNA 1.0 150m의 전송거리에 1Mbps의 전송속도 지원 홈 PNA 2.0 발표 10Mbps의 속도와 600m의 전송거리 지원

무선 연결 – Wi_Fi IEEE802.11b , Wi-Fi (Wireless Fidelity) 현재 출시되는 제품의 특징 현재 5GHz대에서 6~54Mbps의 전송 속도를 갖는 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 방식 준비 현재 가장 선호하는 무선 홈 네트워킹 솔루션 설치의 용이성, 이동성, 미관상 깨끗함 등의 장점 (무선의 이점) 현재 출시되는 제품의 특징 최대 500피트 범위에서 최고 11Mbps의 데이터 속도 지원 최고 128대의 네트워크 장치 지원 보안 기능 : 인증 및 암호화

무선 연결 - Home RF 가정용 저가 무선 네트워크 기술 표준 특징 Motorola, Microsoft, butterfly-communication, Proxim 등이 참여하고 있는 Home RF working Group이 주도 가정에서 유선설치의 번거로움을 해결하고 이동성을 높이기 위한 저속 저가의 가정용 무선 네트워크 기술 표준 2.4GHZ의 무선대역폭을 이용 특징 현재 최대 450피트 범위내에서 최고 2Mbps의 속도 지원 향후 50피트 범위내에서 10Mbps의 속도 지원 예정 최대 128개의 무선장치를 지원 보안기능 : Blowfish 암호화, 56비트 암호화

무선 연결 - Bluetooth 근거리, 저전력, 개인용 무선 기술 규격 각종 전자기기 간의 통신을 물리적인 케이블 없이 무선 주파수를 이용하여 고속으로 데이터를 주고 받을 수 있도록 한 규격 데이터 통신 뿐만 아니라 보이스 통신도 가능하도록 디자인 개인용 장치에 적용하기 위한 근거리 무선 통신 표준 1998년 설립된 Bluetooth SIG (Special Interest Group)가 개발 3Com, Intel, Motorola, IBM, Ericsson 등 등의 1300개의 정보통신, 컴퓨팅, 네트워킹 관련업체 후원

무선 연결 - Bluetooth Bluetooth란 이름의 유래 및 의미 특징 10세기의 북유럽에서 두 지역을 통일한 왕과 관련된 명칭으로 퍼스널 컴퓨터와 휴대 전화를 연결을 나타냄 특징 2.4GHz의 Industrial Scientific Medical 대역을 사용 전송범위는 최고 30피트(9미터)이며 1Mbps 데이터 속도지원 최대 8개의 무선 장치 지원

무선 연결 - Bluetooth 등장 (IrDA와 Bluetooth) 1994년 스웨덴에서 이동전화기와 주변 장치간의 저전력, 저비용 무선 인터페이스에 대한 가능성 연구에 착수 기존의 휴대용 장치들간의 통신은 주로 적외선 (IrDA)를 사용 IrDA의 문제점 제한된 영역(전형적으로 1~2m) 방향에 민감하여 직접 가시거리를 필요 원칙적으로 2개의 장치간에만 사용 Bluetooth 2.4GHz의 무선주파수를 이용하므로 방해물이 있어도 통신이 가능 소비저력이 IrDA의 150mW에 비해 100mW 이하에 불과함

무선 연결 - Bluetooth 블루투스 관련 제품 액세스 포인트 액세스 포인트, USB 어댑터, 헤드세트, 모바일 어댑터, 프린터 어댑터 액세스 포인트 유선망의 최종지점에서 각종 무선기기로 데이터나 음성 지원 사용자의 요구에 따라 PSTN 망과 접속 ADSL 망과 접속 전화선 인터페이스는 한국통신, ADSL 모뎀은 하나로에서 선호 홈 오토메이션 및 시큐리티지원 무선 네트워크를 형성한 가전 제품들을 리모컨이나 인터넷 또는 전화기를 통해 제어 집안 부착된 각종 센서를 체크함으로써 가스누설, 외부 침입을 감시 VoIP 및 로밍을 지원하는 제품도 등장

홈 네트워킹 기술 비교 Home Network 방식의 성능비교 Etherent 전화선(PNA) 전력선 무선 속도 비용 장점 10~100Mbps 10Mbps 0.005~0.35Mbps 1~11Mbps 비용 $75~$150 $50~$130 $75~$200 $250~$500 장점 빠르고, 안정됨 간편함 간편함,이동성 단점 가정용으로는 고가 전화잭 필요 전송방해, 저속대역폭 고비용 요구 사항 케이블 필요, 새로 설치에 적합 전화잭 주변에 위치해야함 같은 전원회로를 사용해야 함 반경 300피트 이내 존재

Wi-Fi : H-RF : Bluetooth 무선 Home Network 방식의 성능비교 Wi-Fi HomeRF Bluetooth 최대 거리 330 피트 150 피트 30 피트 전송률 11Mbps 1.6Mbps 1Mbps 전송 파워 30mWatt 125mWatt 10mWatt

Wi_Fi – 기본 개요 IEEE802.11 MAC - CSMA/CA Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance 충돌을 감지할 수 없으므로 충돌을 회피하는 방식을 제안 송신 station은 전송을 위해 carrier sense를 수행 매체가 idle이면 random 시간을 선택 선택한 시간 동안에 매체가 idle인가를 체크하고 idle이면 전송을 시도 매체가 busy이면 채널이 빌때까지 기다린 후 backoff 알고리즘을 시도 프레임간의 우선 순위 1순위- short priority : ACK, CTS, Burst 2순위- PCF(Point Coordination Function) priority : 비경쟁 서비스 3순위- DCF(Distributed Coordination Function) priority : 경쟁서비스 경쟁 서비스와 비경쟁 서비스를 지원

Wi_Fi – 기본 개요 IEEE802.11 PHY – Spead Spectrum 변조 기법 ISM 밴드 (902-928MHz, 2.4-2.484GHz, 5.725-5.850GHz) 사용 1985년 FCC에서 전송 출력이 1Watt를 넘지않는 조건에서 전파 사용을 자유롭게 허가한 대역 Direct sequencing 신호를 아주 짧은 시간만 연속되도록 위상을 변경 => PN코드를 데이터 코드와 결합시켜 처리 5개의 17MHz 채널이 존재 Frequency hopping 송신시 채널간의 주파수를 Random하게 변경 75 Channel in a 30 second period (2.5 hops/second) 79개의 1MHz 채널 존재

Wi_Fi – 기본 개요 RF 기술 확산대역 (Spred Spectrum), 마이크로웨이브, 적외선 기술 확산대역 방법 데이터신호를 확산대역 변조를하여 넓은주파수 대역을 전송한다 데이터 신호를 여러 특정 주파수 중 하나의 좁은 주파수 대역으로 전송한다 데이터 신호를 적외선 빔으로 전송한다 장점 보안성이 강함 사물 투과 가능 복수 개의 LAN이 동일 지역 내에 공존 가능 고속 및 신호간섭 없음 복수 개의 LAN이 동일 지역 내에 공존 가능 단점 속도가 다소 느림 잡음과 간섭에 영향 FCC 승인 필요 사물 투과성이 없음

Wi_Fi – 기본 개요 IEEE802.11 – RF 기술 Spread Spectrum – Direct Sequencing DSSS 방식 장점 우수한 잡음 및 잼 방지 성능 우수한 보호 기능 (가로채기가 어렵다) 우수한 다중경로 (Multipath) 효과 단점 작은 위상 왜곡 및 큰 대역폭을 요구 오랜 포착 시간(Acquisition Time)이 필요 여러 송신기 중에서 수신기에 보다 가까운 위치에 있는 송신기의 과도한 전력이 신호를 파괴하는 Near-to-far problem

Wi_Fi – 기본 개요 IEEE802.11 – RF 기술 Spread Spectrum – frequency hopping FHSS방식 장점 방대한 양의 확산을 제공 스펙트럼의 분할을 피하기 위한 조정이 가능 Chip rate가 현저하게 적기 때문에 짧은 포착 시간 (Acquisition Time) 을 요구 단점 Hop을 생성하기 위한 복잡한 주파수 합성기가 필요 에러 보정이 필요

Wi-Fi 네트워크 IEEE802.11 네트워크의 구성요소 IEEE802.11 네트워크의 종류 무선 LAN 어댑터 ( Station ) 무선 LAN HUB ( Access Point ) IEEE802.11 네트워크의 종류 Infrastructure AP의 중계에 의한 station 간의 통신 Ad-hoc AP의 도움없이 station 들만의 통신

Wi-Fi Specification IEEE802.11 – Function BSS Service / ESS Service Buffering / Filtering / 무선 Repeating 유무선 Bridging AP Communication Power Management Network Management Fault management Performance management Account Management Configuration management Security management

Wi-Fi Specification IEEE802.11 – Function BSS Service / ESS Service ESS는 여러 BSS의 관리 및 다른 망과 연동을 처리 Buffering / Filtering / 무선 Repeating 무선 LAN의 기본 기능으로 송신, 수신, 중계를 처리 유무선 Bridging 종래의 유선망 (IEEE802.3)과 연동을 처리 AP Communication 하나의 BSS에서 다른 BSS로 이동하는 경우를 처리 (Roaming) Power Management 휴대용 장비에 대한 전력관리 기능 Network Management

Wi-Fi Component IEEE802.11 - Function - Component Layer 802.11 Physical Part ( RF – Spread Spectrum ) 802.11 MAC Part BSS (Basic Service Set) Service Buffering / Filtering Power Management AP application SW ESS (Extended Service Set) Service Buffering / Filtering / 무선 Repeating / 유무선 Bridging AP Connection (Roaming) Power Management / Network Management

Wi-Fi 구현 IEEE802.11 무선 LAN 어댑터 802.11 Station SW 802.11 Station SW LAN Driver BSS PM Buffering / Filtering 802.11 MAC 802.11 PHY LAN Driver BSS PM Buffering / Filtering 802.11 MAC 802.11 PHY

Wi-Fi 구현 IEEE802.11 무선 LAN HUB (Access Point) IP + UDP + SNMP AP communication IP + UDP + SNMP AP communication 유 무선 BRIDGING 802.11 LAN Driver 802.3 LAN Driver REPEATE 802.3 MAC BSS PM BUFFER / FILTER 802.11 MAC 802.11 PHY 802.3 PHY 유 무선 BRIDGING 802.11 LAN Driver 802.3 LAN Driver REPEATE 802.3 MAC 802.3 PHY BSS PM BUFFER / FILTER 802.11 MAC 802.11 PHY

Wi-Fi 구현 AP무선통신 (a1->a3) 유무선연동 (b1->a3) b1 b1 b2 b3 a1 a1 a2 a3 IEEE802.11 무선 LAN HUB (Access Point) AP무선통신 (a1->a3) Management Roaming Bridging Management Roaming Bridging 유무선연동 (b1->a3) 802.3 802.3 802.11 802.11 802.11 b1 b1 b2 b3 a1 a1 a2 a3 a3 a3

결론 - 1 가전과 컴퓨터 업체들의 홈 네트워크 경쟁은 계속될 것이지만 결국 언제가는 정보가전과 컴퓨터가 하나로 융합 가전과 컴퓨터 업체들의 홈 네트워크 경쟁은 계속될 것이지만 결국 언제가는 정보가전과 컴퓨터가 하나로 융합 정보가전과 컴퓨터 모두를 만족시키는 홈 네트워킹 시스템이 등장 정보가전은 컴퓨터의 그늘을 벗어나 디지털 혁명의 주역 현시점의 가정용 무선LAN 시장의 승자는 ? 3Com은 IEEE802.11b를 승자로 예상 데이터 전송 속도에서 우위에 있음 가정뿐만아니라 폭 넓은 비즈니스 환경을 지원 Wi-Fi와 Bluetooth의 공존 가능성? Bluetooth는 무선네트워크에 탈착을 자주하는 장치에 적합 Wi-Fi는 장기간 무선네트워크에 부착될 장치에 적합

결론 - 2 기존의 유선 네트워크와 연동 Wi-Fi Access Point : IEEE802.3 + IEEE802.11 가장 빠른 전송속도 기존의 유선 네트워크와 완벽한 호환성 개인 휴대장비와 연결은 아직 지원 안함 Bluetooth Access Point : Bluetooth + (PSTN or ADSL) 유선망의 최종지점에서 무선으로 데이터나 음성을 지원 리모콘이나 전화를 통해 무선 네트워크의 제어가 가능 홈 오토메이션 또는 시큐리티쪽에 중심

결론 - 3 홈 네트워크 요소기술 홈 네트워크 향후 과제 제어 방식 ( Middle ware) 연결 방식 – 유선, 무선, 유무선 연동 홈 네트워크 향후 과제 호환성 및 확장성 Wi-Fi Access Point : IEEE802.3 + IEEE802.11 + Bluetooth => 무선 LAN + 개인 휴대장비 연결 + 홈 오토메이션 & 시큐리티 안정성 및 편리성 암호화