디지털 홈을 실현하는 홈 네트워킹 - Technology

디지털 홈을 실현하는 홈 네트워킹

확실히 미래는 디지털 홈으로 진행하려는 기술 공급업체에게 수많은 과제를 던져 줄 것이다. 애플리케이션은 물론,멀티미디어 기능이 계속 다양화 될 것이며, 더 높은 수준의 데이터 프로세싱, 더 혁신적인 방법을 요구할 것이다.동시에 가정 곳곳에 보급될 디지털 컨텐츠의 움직임은 이미 기존 기술의 처리 속도에 영향을 미치고 있다.

글│Jack French, 텍사스 인스트루먼트

디지털 홈은 서로 관련이 없는 다양한 작업을 실행하는 전자기기 및 애플리케이션의 이종 집합체라고 할 수 있다. 그러나, 홈 네트워크로 인해(네트워크는 오늘날 디지털 홈에서 실질적인 필수품이다.) 컴퓨팅, 통신, 엔터테인먼트, 홈 오토메이션 시스템(그림 1)은 동시에 작동할 수 있으며, 정보와 자원을 공유하기도 한다. 그 결과, 더욱 비용 효율적이고 응집력이 강한 실체로써 기능을 하고 있다.

점점 많은 사람들이 재택근무를 하면서, 홈 네트워킹에 대한 관심이 증가하기 시작했다. 초기의 홈 네트워크 모델은 사무실 컴퓨터 네트워크의 버전을 간단히 축소한 것이었다. 인터넷의 등장, 특히 인터넷에 항상 접속되어 있는 고속 광대역 통신은 홈 네트워킹을 더욱 촉진시켰다. 그 이유는 많은 사람들이 집에서 근무를 하지 않더라도 가정에서 고속 인터넷 접속을 할 수 있기를 바랐기 때문이며, 홈 네트워크는 이를 실현시켜 줄 방법이었다.
시장조사 전문기관 iSupply는 지난해 전세계 1억 9,500만 가구 이상이 1가지 종류의 광대역 서비스 또는 여타의 서비스를 이용하고 있다고 발표했다. 또한 광대역을 이용하는 중국 가정은 2005년 7%에 불과했으나, 2010년까지 16% 가량 증가할 것이라고 예측했다. 이는 상당한 증가한 수치이다.
가정에서 처음 사용된 개인용 컴퓨터(PC)는 인터넷 광대역 접속의 통로 역할을 했다. PC 및 랩톱의 가격이 지속적으로 하락하면서, 가정에서는 또 다른 컴퓨터를 추가로 사용하게 되었다. 이렇게 더 많은 컴퓨터를 사용하고, 엔터테인먼트 및 컨수머 전자기기가 확산되면서, 네트워크의 필요성이 더욱 분명해 지고 있다.
Wi-Fi(IEEE 802.11) 표준에 기반한 WLAN(Wireless Local Area Network)은 각 방에서 케이블을 연결하기 위해 다락방을 통해 연결시키는 복잡한 작업을 꺼려했던 수많은 자택 소유자에게 쉬운 선택이었다. WLAN 기술의 보급화 이면에 숨겨진 또 다른 원동력은 기술 자체에 대한 비용의 부담이 감소되었다는 점이다. WLAN 라우터와 액세스 포인트를 위한 제조 용량이 증가되었기 때문에, 비용은 감소되고 기술을 사용하기 위해 더 많은 소비자가 비용을 감당할 수 있을 정도가 되었다.
WLAN 기술을 위한 소비자 요구는 독립형 Wi-Fi 라우터 및 액세스 포인트 이상의 광범위한 기기에서 보급을 촉진한다. WLAN 기술은 매우 빠르게 DSL과 케이블 모뎀과 결합되어, 폭넓은 시장에 Wi-Fi 기반형 홈 네트워크 구현을 단순화한다.

멀티미디어 컨텐츠로 이동

WLAN 기술이 가정에 보급되기 시작한 무렵, 디지털 멀티미디어 홈 엔터테인먼트 컨텐츠는 상당히 확산되어 있었다. 소비자는 집으로 컨텐츠를 옮기기 위해 자신의 네트워크에 의존하기 시작했다. 그 예로, 폭발적인 멀티미디어 컨텐츠의 성장이 디지털 음악 판매를 통해 이루어졌다는 사실을 들 수 있다. 시장조사 기관 iSupply는 디지털 음악이 2004년 미국의 총 음악 판매액이 1.5%에서 2008년까지 25% 성장할 것으로 예측했다.
그 외의 다른 지역에서는 디지털 음악의 경우 유사한 성장률을 보일 것이며, 디지털 컨텐츠의 다른 형태에서도 유사한 성장률을 보일 것이다. 중국의 경우, 디지털 미디어 서버 판매량은 2006년 58,000대에서 오는 2010년까지 2백 58만대로 증가해 22% 성장할 것으로 예측했다. 엔터테인먼트 PC, DVD/STB/DVR 서버 등의 기기와 다른 유형의 미디어 서버로 디지털 미디어를 경험할 수 있다.
게다가 인터넷에서 다운로드 할 수 있는 무료 컨텐츠의 양은 엄청나다. 뉴스 사건, 무비 트레일러, 사진, 뮤직 비디오, 팟캐스트, 애니메이트 이메일, 교육용 컨텐츠 등의 비디오 클립은 인터넷에 넘쳐나며, 많은 소비자가 풍부한 컨텐츠를 다운로드하고 있다.
멀티미디어와 엔터테인먼트 컨텐츠의 폭발적인 성장을 고려했을 때, 소비자는 가정 어느 곳에서든지 실질적인 컨텐츠를 즐기고, 하나의 기기에서 다른 기기로 쉽게 컨텐츠를 옮길 수 있기를 바란다. 소비자는 소득의 상당한 금액을 컨텐츠 비용으로 지불하고 있으며, 컨텐츠를 즐기는데 방해가 되는 장벽을 제거하고 싶어한다.

WLAN, 소비자 가전으로

오늘날 디지털 홈의 미니 에코시스템으로 들어오기 위해, 점점 많은 가전(CE: Consumer Electronics) 기기가 고정형 및 휴대형 모두에서 WLAN 기능을 통합하고 있다.
비디오 게임 콘솔, VoIP(Voice over IP) 폰 시스템, MP3, DVD 플레이어 등의 휴대형 미디어 플랫폼, IP 셀 폰, 디지털 카메라 등을 생산하는 제조업체는 WLAN 연결을 실현함으로써 더 경쟁적인 사용자 경험을 제공할 수 있다는 사실을 알고 있다. 이는 제조업체의 제품이 급변하는 가전기기 시장에서 더욱 경쟁력을 갖출 수 있게 한다.
시장전문 조사기관 인스탯(In-Stat)은 향후 10년 동안 가전기기에서 WLAN 기술이 지속적으로 강력한 성장을 이룰 것이라 예측했다. 인스탯은 WLAN 기술의 고정형 CE 애플리케이션이 2009년까지 매년 평균 98% 성장할 것으로 전망했다. 휴대형 CE 애플리케이션은 동일한 기간 동안 29%의 상당한 성장률을 기록할 것으로 예측된다. iSupply는 WLAN 성능이 탑재된 새로운 PMP가 곧 시장을 강타할 것이라고 전망했다. 실제로 WLAN 연결을 갖춘 새로운 MP3 플레이어가 곧 출시될 예정이다.
WLAN 기술 분야의 선두에 서 있는 TI는 고정형 및 휴대형 CE 분야 모두에서 필요한 까다로운 조건을 충족시키는 솔루션을 설계해, 이 같은 흐름에 동참하고 있다. 고정형 애플리케이션은 처리량의 더 빠른 속도와 WLAN 신호의 범위 확장을 중요시한다. 덕분에 대부분의 가정에서 가장 구석진 곳까지 도달할 수 있다.
처리량 속도는 휴대형 애플리케이션에 중요한 요소이며, 솔루션의 크기와 전력소비도 중요해 지고 있다. 그 이유는 WLAN 솔루션이 배터리 전력으로 동작하는 소형 핸드헬드 기기에 내장되기 때문이다. TI의 CE WLAN 디자인 키트는 WLAN 연결에 적합한 광범위한 솔루션이다. 디자인 키트는 하드웨어 칩셋, 소프트웨어 드라이버, 유틸리티, 레퍼런스 디자인, 보안 측정을 비롯해, API(Appli-cation Programming Interface)와 같은 개발 툴, 동작 시스템 지원을 갖추고 있다.
TI의 G TM WLAN 기술은 빠른 처리량 속도뿐만 아니라 확장된 집 전체 도달 범위에 최적화되었다. G 기술은 CE 기기가 전자레인지, 무선 전화, WLAN 네트워크처럼 가정에 가깝게 위치되어 일반적인 간섭 현상을 극복하면서 강력함을 발휘하고 있다.(그림 2)
이에 대한 지속적인 연구는 WLAN 성능을 향상시키게 될 것이며, 11n 버전과 같은 새로운 표준 버전에 통합될 것이다. 그러나 적어도 처음에는 802.11n의 비용은 대량 시장에 걸맞게 비용에 민감한 CE 기기에 통합되지 못할 것이다. 대신 802.11n 기술은 DSL 라우터/액세스 포인트와 DSL 또는 케이블 모뎀, 스토리지 및 하드 디스크 등의 향상된 리소스 및 VoIP 성능이 결합된 홈 게이트웨이의 형태로 자리잡게 될 것이다.

디지털 홈의 핵심

최근까지도 디지털 홈에서 무선 네트워크의 대부분은 관리되지 않은 영역이었다. 무선 라우터 또는 액세스 포인트는 주택에 인터넷 접속과 일정 수준의 기기 대 기기 연결을 제공했다. 그렇다고 해도 지금, 상당한 양의 멀티미디어 컨텐츠가 가정에서 저장되어 이동되고 있으며 더 많은 CE 기기가 디지털 홈 WLAN 네트워크에 결합될 수 있기 때문에, 통합 RG (Residential Gateway)가 교통 순경의 역할을 하고 있으며, 네트워크를 관리해야 할 필요가 더욱 분명해지고 있다. iSupply는 중국에서의 RG 시장이 2006년에서 2010 사이 22% 증가할 것으로 전망했다.
또한 일부 RG는 홈 멀티미디어 컨텐츠의 주요 보관 장소의 역할을 수행할 것으로 기대된다. 수많은 가정에서 개인용 컴퓨터는 사실 일정 범위까지 저장 역할을 담당했다. PC가 하드 디스크를 갖춘 유일한 기기였기 때문이다. 그러나 이 같은 상황은 문제를 발생시킬 수 있다. 특히 랩톱 컴퓨터가 이 같은 저장 공간의 역할을 해야 할 때가 그렇다. 랩톱에 저장된 컨텐츠는 집 안에서 다른 사용자들이 사용하지 못하기도 하는데, 이는 랩톱의 소유자가 네트워크에 연결시키지 않았기 때문이다. 게다가, PC 와 랩톱은 무선 네트워크를 관리하기에 최적화되지 않았다. 편리하게 사용하는 것은 기술적인 문제에 약한 수많은 소비자에게 만만찮은 작업을 요구할 수도 있다.
이러한 이유로, 전용 홈 게이트웨이는 오늘날 디지털 홈에서 기본 장치로 떠오르고 있다. RG는 집 밖에 광대역 통신 채널과 인터페이스할 수 있는 경제적 장치가 될 수 있으며, 집 안에서는 유,무선 네트워크를 통합할 수 있다. 다양한 기능을 수행해야 하는 PC와는 달리, 대부분의 홈 게이트웨이는 네트워크 및 통신 작업만 전용으로 수행하게 된다. 이러한 이유로, 게이트웨이는 연결성 관리에 있어 PC 보다 더욱 비용 효율적이다. 게다가 하드 디스크를 장착한 게이트웨이는 컨텐츠에 적합한 편리한 중앙 저장 장치, 가정의 CE 기기에 적합한 컨피규레이션 데이터, 항상 홈 네트워크에 접속할 수 있는 다른 정보도 제공한다.
최근 RG에서 기능적 측면은 상당히 발전되었다. 대부분의 서비스 제공업체는 RG를 각 가정에서 자신들의 서비스 제품을 확장할 수 있는 결정적인 기술로 인식하고 있다. 또한 네트워크를 효율적으로 관리하고 유지할 수 있는 플랫폼으로 보고 있다.

차세대 홈 게이트웨이

고기능 RG는 시장의 불확실성에 대처하는 반면, 영업 비용을 감소시키면서 새로운 IP 기반형 매출 생성 서비스를 출시하려고 하는 서비스 제공업체에게 중요하다. IP 기반형의 매출 생성 서비스를 제공하려는 장비 제조업체의 경우, RG는 전세계 모든 지역의 네트워크 사업자와 케이블 업체들의 요구에 조화시킬 수 있는 재구성이 가능한 유연한 아키텍처를 갖추어야 한다.
새로운 RG는 WAN(Wide Area Network)과 홈 기반 LAN 사이에서 고속 통신을 인터페이스하고 조절하는 기본적인 "게이트웨이" 기능을 넘어서, 애플리케이션 수준에 더욱 더 관계하고 있다. 예를 들어, 압축 파일과 압축이 풀어진 파일과 같은 간단한 작업은 사용자 기기에서 가정의 RG로 오프로드 될 수 있으며, 이 같은 기능은 전자 기기가 사람으로 인터페이스 되는 지점에서 중요한 처리 성능을 자유롭게 만들 것이다. 게이트웨이에서 실행을 위해 최종 사용자 애플리케이션의 파슬링 부분(Parceling Portion)은 사용자가 누리는 웹 중심형 애플리케이션에 실질적으로 추가될 수 있다.
일부 소비자와 기업이 VoIP에 대한 관심이 커지면서, RG는 텔레콤 서비스 제공업체에게 더욱 더 중요한 플랫폼으로 자리잡고 있다. RG는 VoIP 기능에 매우 적합하지만, VoIP 채널을 통한 음성 품질은 서비스 제공업체의 고려사항이 된다. 소비자는 기존 고품질 아날로그 전화 서비스에 길들여져 있어, 이 기준에서 벗어나게 되면 가입자 만족도와 충성도에 악영향을 미치게 될 것이다.
TI의 UR8 RG 아키텍처는 장비 제조업체와 서비스 제공업체가 디지털 홈 애플리케이션에서 필요한 처리 성능과 주변기기 인터페이스를 갖추고 있으며, 높은 유연성을 제공해 전 세계에 실질적으로 보급될 수 있는 특징이 있다.
UR8은 3개의 중요한 영역에서 획기적인 처리 성능을 발휘할 수 있는 다양한 프로세싱 요소를 갖추고 있다. 보완적인 메모리 컨트롤러를 갖춘 범용 프로세서(GPP: General Purpose Processor)는 시스템을 작동시키고, 작동하는 시스템을 조절해 전반적인 RG 작동을 감독한다. DSP는 RG를 WAN에 인터페이스 시킨다. 또한 DSP는 VoIP 프로세싱 전용으로, 이 아키텍처가 최고 수준의 품질과 가장 신뢰성 높은 음성 통신을 지원할 것을 보장한다. UR8에서 풍부한 프로세싱 리소스는 제조업체가 차별화된 기능으로 시장에서 더욱 경쟁력 있는 제품으로 만들 수 있는 프로세싱 헤드룸을 제공한다.
UR8의 전용 VoIP 서브시스템은 자체적인 "C55x" 기반형 DSP와 시장에서 검증된 TI의 TelogyTM VoIP 소프트웨어의 특징을 갖추고 있다. UR8 VoIP 서브시스템은 2~4개의 음성 채널과 광범위한 유선 및 무선 코덱을 지원한다. 이 명령을 이용해 C55x 다양한 코덱의 캐쉬 아키텍처는 코덱 성능이 최적화되는 VoIP 서브시스템의 캐쉬 메모리로 곧바로 로드될 수 있다.
지금까지 VoIP는 실용적인 용도였으나, 점차 디지털 홈용의 IP 기반 디지털 TV 프로그램(IPTV), 비디오 폰 등과 같은 새로운 유형의 시스템이 주도적인 애플리케이션이 되고 있다. 그러나, 디지털 비디오 프로세싱은 자체적인 문제를 유발한다. 첫째, 강력한 프로세싱 리소스를 요구한다. 둘째. 디지털 비디오 신호는 많은 데이터를 포함하고 있어 가정 내에 디지털 비디오를 분배할 때, 고속 미디어나 비디오 애플리케이션 전용의 고속 서브넷과 관련된 홈 네트워크에 하이브리드 기법을 요구한다.
TI는 DaVinci 기술을 이용해 화상 전화, IP 셋탑박스, PMP, 디지털 스틸카메라, 비디오 감시, 디지털 홈에 보급될 기타 다른 제품에 적합한 디지털 비디오 프로세싱 시스템 온칩을 개발하고 있다. DaVinci 기술은 ARM 범용 프로세싱 코어 및 업계 최고 성능의 DSP 플랫폼인 TMS320C6000TM이 포함된 듀얼 코어 아키텍처를 기반으로 하고 있다.

서비스 제공업체 지원

RG는 서비스 제공업체의 광대역 채널에 연결되기 때문에, 이 시스템은 네트워크 사업자에게 효율적인 지원 플랫폼의 역할을 수행할 수도 있다. 실제로, 수많은 주택 보유자는 광대역 서비스 제공업체로부터 홈 네트워크를 실현하는 지원 및 유지 서비스를 구매하고자 한다. 고성능 RG의 정교함으로 네트워크 사업자는 중앙 사무실에서 게이트웨이에 대한 원격 지원과 유지를 수행할 수 있다. 이러한 유형의 서비스는 각 가정에 완벽하게 전달된다.
일부 산업용 그룹은 원격 관리 및 프로비저닝의 필요성을 해결하고 있다. 여기에는 DSL 포럼(TR-069, TR-068, RFC 3611, 기타)의 광대역 홈 QoS 표준, 케이블 홈(Cable Home) 등이 포함된다. TI 는 PIQUATM 기술 주도자로 여기에 참여하고 있다. PIQUA는 IP 네트워크뿐만 아니라 최종 사용자 기기 전반에서 TI의 임베디드 소프트웨어와 하드웨어의 장점을 이용하고 있다. 이를 통해 정보 서비스 제공업체에게 네트워크를 관리하고, VoIP와 같이 서비스 품질을 보장할 수 있는 요건을 제공한다.

미래를 향한 디지털 홈

확실히 미래는 디지털 홈으로 진행하려는 기술 공급업체에게 수많은 과제를 던져 줄 것이다. 애플리케이션은 물론, 멀티미디어 기능이 계속 다양화 될 것이며, 더 높은 수준의 데이터 프로세싱, 더 혁신적인 방법을 요구할 것이다. 동시에 가정 곳곳에 보급될 디지털 컨텐츠의 움직임은 이미 기존 기술의 처리 속도에 영향을 미치고 있다.
물론, 소비자가 사용하게 될 기술의 가장 결정적인 측면은 언제나 사용의 편의가 될 것이다. 디지털 기술의 프로세싱과 처리 성능이 향상되었다고 하더라도, 디지털 홈에서 구현될 애플리케이션, 시스템, 제품의 사용 편의의 질이 떨어져서는 안 된다.

<자료제공: 월간 반도체네트워크 2007년 02월호>