홈네트워크(Home Network)와 위치인식(RTLS: Real Time Location System)

홈네트워크(Home Network)와 위치인식(RTLS: Real Time Location System) HN·VoIP·LBS/ IT·컴퓨터·게임 
2009/05/27 17:49

[IT839에서 홈네트워크 목표는 '삶의 질 개선'이라던데... 사진에서는 침대보 하나가 그 역활이군요.]

 

홈네트워크(HomeNetwork)와 위치인식(RTLS:Real Time Location System)

과거에 홈네트워크란 정보가전기기를 유무선 네트워크로 연결하여 기기간 데이터 교환 및 인터넷 접속환경 제공하는 것을 의미했으나, 현재는 ‘삶의 질 개선’이라는 거창한 타이틀에 어울리도록 기존 홈네트워크를 한층 고도화 지능화 보편화시킨 주거환경 자체를 지능형 홈네트워크라고 하며, 이를 통상 ‘홈네트워크’라고 한다.

 

2009.3.4 공표된 ‘지능형 홈네트워크 설비설치 및 기술기준’에 따르면 공통주택에 홈네트워크를 설치하는 경우에 1.홈네트워크망(단지/세대망), 2.홈네트워크장비(홈게이트웨이/월패드/단지네트워크장비/단지서버/폐쇄회로텔레비전장비/예비전원장치), 3.원격제어기기(가스밸브제어기/조명제어기/난방제어기), 4.감지기(가스감지기/개폐감지기), 5.단지공용시스템(주동출입시스템/원격검침시스템), 6.홈네트워크 설비 설치공간(세대단자함 또는 세대통합관리반/통신배관실(TPS실)/집중구내통신실(MDF실)/단지서버실/방재실)과 같은 설비를 갖추어야 한다.

 

위치기반서비스(LBS: Location-Based Service)는 넓은 지역을 커버하기 위해 인공위성이나 이동통신 기지국 등을 이용하는 GPS(Global Positioning System)와 건물 내부나 공원과 같이 한정된 공간(근거리)에서 Zigbee, RFID(Radio-Frequency Identification), CSS(Chirp Spread Spectrum), UWB(Ultra Wide Band), Bluetooth, Wi-Fi 장비(또는 방식) 등을 이용하는 RTLS(Real Time Location System)로 나눌 수 있다.

 

 

[2007년푸르지오 광고 - 김남주가 강아지 목에 카드키(RF tag)를 달아주고 있다.]

 

일반적으로 홈네트워크에서 LBS는 RTLS(RTLS: Real Time Location System)이며, 위치추적(Position tracking), 인증(authentication) 기능을 이용하여 출입통제, 비상호출, 재고관리와 같은 분야에 주로 활용한다. 특히, 공동주택(아파트/주상복합)의 경우에 디지털도어락과 주차장 관제시설을 기본으로 하는 경우가 많아 여기에 적용하는 방안이 주목 받고 있다.

 

구분
 주파수
 측위방식
 장점
 단점
 
Zigbee
 2.45GHz
 수신된 데이터의 전파강도를 측정하여 전파강도에 따라 태그와 리더기와의 거리를 추정하는 측위 방식
 *휴대가 간편

*저가 소형 태그 구현이 가능

*USN 구현이 가능

*무선 매쉬네트워크 구현이 가능
 *위치정확도를 높이기 위해 측위 리더를 조밀하게 설치해야 함

*설치 위치에 따른 장애물 영향을 고려해야 함
 
CSS
 2.45GHz
 전파의 송수신 시간차 측위
 *주파수 스위핑 기술로 신호대 잡음비 우수

*적은 수의 측위 리더 설치로 높은 위치정확도
 *고가의 칩을 사용해야 함

*양방향 통신에 의한 중용량의 배터리*Li-ion)를 사용해야 함

*주기적인 충전 필요
 
Wi-Fi
 2.45GHz
 태그와 Access Point 간의 전파의 도달 시간차를 측정하여 거리로 환산
 *Access Point 사용에 의한 WLAN 확장 편리

*병원 등 실내측위의 적용 사례가 많음
 *고가의 Access Point를 100m간격으로 설치 필요

*위치정확도를 높이기 위해 측위 리더를 조밀하게 설치 필요
 
GPS+CDMA
 1.57GHz
 실외 측위를 위해 위성의 신호를 받아 지상의 좌표 계산 CDMA는 네트워크 통신기능
 *측위 리더의 설치가 필요없어 전국 어디서나 위치추적이 가능
 *중용량의 배터리(Li-ion)를 사용

*주기적으로 충전필요

*태그가 크고 고가

*날씨와 건물에 의해 영향을 받음

*실내 측위가 불가능
 
UWB
 650MHz~5GHz
 전파의 도달 시간차를 측정하여 거리로 환산
 *광대역 주파수 특성에 따라 장애물 투과성 우수, 신호대 잡음비 우수

*적은 수의 측위 리더 설치로 높은 위치정확도
 *고가의 태그와 측위 리더를 사용해야 한다.
 

 

특정 홈네트워크 현장에 적용할 RTLS방식은 구축비용, 적용범위(면적,차폐), 정확성(오차율), 사용환경(배터리,휴대성) 등에 의해 결정되며, 현재 Zigbee 방식이 가장 보편적인 것 같다.

 

[Zigbee 특징]

1) 무선통신(Wireless)

2) 근거리 통신(75m)        

3) 저속통신(최대 250Kbps)

4) 국제표준기반(Zigbee연합)

5) 저가격(하나의 가격이 1$ 미만)

6) 저전력(배터리 하나로 수년 지속)

7) Zigbee는 IEEE 무선표준 중에서 전력소모가 최소

8) 프로토콜 구조가 단순함

9) 쉽게 설치 및 설정

10) 시스템 제작 및 구성비용이 적게듬

11) 안정성 보장

12) 보안성 보장

13) 대량노드를 지원함

14) 많은 네트워크 노드를 수용함(65,536개)

15) 광범위하게 센서네트워크 설치 가능

16) Mesh 네트워크 형태 지원

17) Mesh 네트워크 형태에서 자기치료 기능

18) 최적적용조건: 가끔씩 저속 전송하는 경우

19) 초기 칩 동작에는 30mA 정도의 낮은 전력

20) 주파수는 2.4GHz, 868MHz, 915MHz

21) IEEE 802.15.4의 PHY와 MAC 계층 위에 NWK와 APS계층으로 구성

22) ZigBee 기기는 전기능기기(FFD)와 축소기능기기(RFD)로 나눔

23) 무선감지와 제어분야에서 많이 활용될 전망

 

[CSS (Chirp Spread Spectrum)]

 ‘지그비(Zigbee)’ 방식이 많은 장점에도 통신 도달거리, 다른 통신방식과의 상호 공존성(혼신), 정밀한 거리측정 등에서는 부족한 면이 있고, 이것을 개선하고자 제안된 것이 CSS (Chirp Spread Spectrum)이다. 아직까지는 비싼 구축비용과 실제 현장에서의 검증 등과 같은 과제가 있으나, 향후 홈네트워크에서 RTLS 표준이 될 가능성이 높다.

 

참고로 CSS(Chirp Spread Spectrum) 분야는 우리나라도 세계적 수준이며, 특히 삼성네트웍스와 같은 유망기업에서 글로벌 전략상품으로 야심 차게 개발하고 있다고 하니 향후 시장에서 어떤 평가를 받을 것인지 주목된다.

 

 

홈네트워크 현장에 RTLS가 적용되면 어떤 모습일까? 이것에 대한 첫 번째 사례는 2007년 모델 겸 배우 김남주가 나오는 대우건설 푸르지오의 TV광고이다.

 

강아지 한 마리가 우편물을 물고 와 김남주에게 전한다. 잘 훈련된 강아지라면야 어려울 일도 아니지만 그 강아지가 어떻게 엘리베이터 버튼을 누르고 집을 정확히 찾아왔을까 하는 생각에 도달하면 의문이 남는다. 해답의 실마리는 바로 강아지의 목에 걸린 한 장의 카드. 대우건설의 엘리베이터 호출시스템 및 바로패스 시스템이다.

 

 

 

 

엄밀히 말하면 이것은 RTLS는 아니다. 하지만 RTLS(RTLS: Real Time Location System)가 위치추적(Position tracking), 인증(authentication) 기능을 이용하여 출입통제, 비상호출 등에 사용한다는 점에서는 소개될 수 있으며, RTLS 태그(tag)는 이 강아지가 사용했던 카드 기능뿐 아니라 주차카드나 비상호출키(emergency call key)등의 더 많은 기능을 제공한다.

 

두 번째 사례는 삼성네트웍스에서 설명하는 위치인식시스템의 적용 예시로 ▶ 건물 입구에 들어서면 그 위치에 따라 현관문이 열리고, 엘리베이터가 자동 호출되는 U-PASS ▶ 주차장 진입 시 입구 상황판을 통해 빈 공간을 찾아 주고 주차 차량의 위치를 확인하는 U-Parking ▶ 비상상황 호출 시 CCTV 녹화 및 추적, 관리자 통보 등이 가능한 U-Alarm ▶ 자녀·노약자·애완견 등의 위치를 실시간으로 파악해 유괴, 실종 등의 사고를 예방하는 U-Care ▶ 창고 내 물품의 위치 찾기 및 수하물 이동 작업 효율화를 위한 U-Tag ▶ 단지내 상가에서 고객 동선 파악 및 멤버쉽 포인트의 관리를 위한 U-Shopping 등 그 활용 범위가 상당하다.

 

홈네트워크 현장에 적용되는 RTLS의 가격은 세대당 20~30만원 수준이며, 무선 AP(또는 신호장치)의 조밀도와 세대별 TAG 배포수량(2개 또는 3~4개), 유관 시스템 I/F 범위 등에 따라 가격차이가 있다.

 

현재 홈네트워크 현장에 RTLS가 적용된 사례는 손에 꼽을 정도로 적다. 아직은 도입효과 대비 비용측면과 검증된 솔루션이 별로 없다는 점에서 보편화되어 있지는 않지만, 실버타운과 고급아파트 또는 대단지를 중심으로 점차 확산될 것으로 예상된다.

 

 

[종암동 실버타운 노블레스 타워 - 시설과 입지 국내 최고 수준으로 금년 34세대 증설 계획中]

 

 

[독립문 골든팰리스 실버타운 - 세란병원과 붙어 있어 365일 종합병원에 입원한 것과 동일]

 

 

 [반포 주공2단지 재건축 래미안 퍼스티지 - 국내 RTLS 현장 중에는 가장 큰 2500세대 단지]

2006년부터 자의반 타의반 홈네트워크쪽에 관심이 가지기 시작했는데, 상당히 재미있는 산업분야더군요. 굴뚝산업의 대표격이랄 수 있는 건설과 IT의 첨병이랄 수 있는 네트워크가 결합하여 새로운 부가가치를 창출하는 분야이므로...

 

요즘에 홈네트워크 업체들은 U-헬스에 대한 많은 관심을 나타내더군요. 그 결과로 인성과 같이 장비를 수입해 파는 회사 조차도 주가가 오르는 상황이니..  RTLS도 U-헬스와 같이 차기 홈네트워크에서의 기본상품 자리를 노리는 하나의 후보군입니다.

 

[관련글]

- 지능형 홈네트워크 설비 설치 및 기술기준 -
- 홈네트워크 위치서버(Home network LBS)
 

얼마 전에 ㅇㅇ그룹 IT자회사에서 HN사업을 총괄하는 분을 뵌 적이 있는데, 그분께서는 조만간 RTLS가 출입통제와 맞물려 신축 아파트에는 다 들어가지 않겠나?  하는 말씀하시더군요.  저도 그 말에 전적으로 공감합니다.