홈 네트워크 기술 및 시장 동향

1. 개요

가정을 디지털 네트워크로 연결하는 홈 네트워크는 PC 및 각 정보가전기기 간의 정보전달과 공유를 목적으로 한다. 그러나 홈 네트워크를 구성하는 데에는 몇 가지 제약조건이 따른다. 그 중 우선 중요한 것으로는, 각종의 댁내 통신 기기 및 가전 제품이 공통으로 쓸 수 있는 표준규격을 만족해야 하고, 새로운 댁내 배선을 설치하지 않고 기존 배선을 최대한 활용해야 한다. 또한 일반인이 손쉽게 인터넷 가전제품을 연결하여 사용할 수 있어야 하며, 사생활 보호를 위한 보안기능 및 안전성이 확보되어야 한다. 그리고 공중망과 분리하여 관리되는 기능이 있어야 하며, 차세대 멀티미디어 네트워크로의 진화가 용이해야 한다.

이러한 기능을 충족시키기 위하여 홈 네트워크는 여러 단체로부터 표준화가 신속히 진행되고 있는데, 그 형태는 크게 유선과 무선으로 분류된다. 유선형태의 대표적인 것으로는 HomePNA (Home Phoneline Networking Alliance), IEEE1394, USB(Universal Serial Bus) 및 전력선 통신(Power Line Communication) 등을 들 수 있으며, 무선형태로는 Bluetooth, HomeRF(Home Radio Frequency), WPAN(Wireless Personal Area Network) 및 IrDA(Infrared Data Association) 등이 있다. 또한 미들웨어로는 HAVi(Home Audio and Video Interoperability standard), UPnP (Universal Plug and Play), JINI, OSGi(Open Services Gateway initiative) 및 EIA775.1/851 (이전의 Home Wide Web: HWW) 등이 있다.

홈 네트워크 기술의 발전과 함께 홈 게이트웨이는 최근에 새로 생겨난 장치의 한 형태로서 미래의 가정정보화 실현을 위한 통신 및 접속 구조에 큰 영향을 미칠 것이다. 홈 게이트웨이는 댁내 환경에서 앞서 언급한 유무선 홈 네트워크 기술들 중 하나 이상의 댁내망(LAN) 기술과, xDSL, 케이블, Optic 및 위성 등 하나 이상의 액세스망(WAN) 기술을 상호 접속 및 중재하고 그 상위 계층에 미들웨어 기술을 부가하여 가정의 사용자에게 다양한 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 클라이언트 장치로 정의할 수 있다.

2. 홈 네트워크 기술

가정 내 PC 보급률의 증가와 인터넷의 전세계적인 확산으로 인하여 댁내 정보화는 중요한 이슈로 인식되었다. 즉, 1가구 1 PC 시대에서 1인 1 PC 시대로의 변화와 인터넷 접속을 주목적으로 하는 PC 용도의 변화 등은 댁내 정보화를 추구하는 중요한 요인이라 할 수 있다. 그리고 가전산업도 기존의 백색가전으로부터 가전제품과 다른 가정용 기기가 인터넷에 연결되는 인터넷 정보가전으로 진화하고 있다. 이러한 인터넷 정보가전 제품은 네트워크로 서로 연결되어 정보를 전달, 공유하며 인터넷을 통해 외부망에 접속된다. 홈 네트워크는 크게 가입자망과 홈 네트워크, 그리고 이를 상호 접속하기 위한 홈 게이트웨이로 구성된다. (그림 1)은 홈 네트워크 개념도를 나타낸다.

. 네트워킹 기술

네트워킹 기술은 크게 유선과 무선으로 나눌 수 있으며, 유선으로는 전화선, 전력선, 이더넷, IEEE1394, USB기술이 있고, 무선으로는 IEEE802.11x 계열의 무선랜, HomeRF,  Bluetooth, UltraWideBand(UWB), Zigbee, HiperLAN 기술이 부각되어 발전하고 있다.

1) Phoneline

HomePNA 기술은 전화선로를 이용하는 유선 홈네트워크 기술로서 현재 10Mbps급에서 100Mbps급으로 발전하면서 홈네트워크의 백본 기술로 대두되고 있는 기술이다. HomePNA를 이용한 홈네트워크 구성도는 (그림 2)와 같다.

2) Powerline

데이터를 전송하기 위해 AC 전력선을 사용한 것은 벌써 20년 가까이 된다. 최초의 홈 네트워크들은 주택 자동화 애플리케이션에 사용되는 저속(60bps) 방식인 X-10 플랫폼을 기초로 형성되었다. 그러나 낮은 속도 때문에 X-10의 초기 구현은 단방향이었으며, 가정 제어를 넘어선 어떠한 애플리케이션도 제한되었다. 그러나 X-10은 아직까지도 이 기술에 대한 특허를 보유하고 있는 X-10 사를 비롯하여 주택 자동화 및 제어를 전문으로 하는 Leviton과 같은 업체들로부터의 많은 제품에서 여전히 사용되고 있다.

현재 전력선을 통한 가정 제어의 주된 기술로는 세 가지가 있는데, 가장 널리 사용되고 있는 X-10, Echelon사가 개발한 LonWorks, 그리고 CEBUS(Consumer Electronics Bus) 등이다. 이러한 기술들은 자체적으로 네트워크이지만 자동화와 제어 기능을 위해 주로 사용된다. 이 기술은 엔터테인먼트, PC 및 제어 등 다양한 네트워크의 통합이 일어남에 따라 중요해 질 것으로 보인다. 홈 게이트웨이를 통해 이러한 네트워크들을 원격으로 제어할 수 있는 능력은 가정 연결의 자연스런 발전이다.

3) Ethernet

Ethernet은 IEEE 802.3으로 표준화가 되었고 데이터 통신에서 매우 오랫동안 검증된LAN 기술이다. 이 기술은 고속(10Mbps와 100Mbps)으로 안전하며 신뢰할 수 있고 가격 역시 저렴하다. 단말 장치들은 동축케이블 또는 UTP(Unshielded Twisted Pair)에 연결되어 CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) 프로토콜을 매체접근제어 프로토콜로 사용하고 있다. 또한, 네트워크의 관리와 셋업 중에 야기되는 문제로 인해 네트워크 관리를 목적으로 허브를 필요로 한다.

현재 UPT를 통해1,000Mbps의 전송속도를 제공하는 IEEE 802.3a가 표준화 완료 상태에 있으며, 이 기술을 이용한 장비가 출시되고 있다.

4) 1394

IEEE 1394는 처음에 Texas Instruments와 Apple Computer에 의해 개발된 고속 외부버스 구조로 FireWire로 알려져 있다.

IEEE 1394는 고속 직렬버스 표준으로 버스에 최대 63개의 단말기가 접속될 수 있으며, 4.5m거리에서 최대 전송속도는 IEEE 1394a의 경우 400Mbps로 전송이 가능하며, 현재 CAT5 UTP케이블을 이용하여 보다 먼 거리를 800Mbps~1,600Mbps급의 전송속도로 통신할 수 있는 IEEE 1394b의 표준이 있다. 그리고, IEEE 1394는 Hot-PnP(주소자동 지정기능 지원)를 지원하므로 복잡한 셋업절차 없이 장치의 설치가 가능하다.

네트워크 전송 표준으로서의 IEEE 1394의 주된 장점은 가전 산업과 PC 산업이 모두 이를 차세대 데이터 전송 표준으로 받아들이고 있다는 데 있다. 사실 디지털 카메라, 디지털 VCR, 그리고 고용량 데이터 저장 장치들은 이미 IEEE 1394 인터페이스를 결합하고 있으며, 조만간 소비자용 PC에서도 도입될 것으로 전망된다. (그림 4)는 IEEE 1394에 기반을 두고 있는 홈 네트워크 구성도를 보여준다.

5) USB

USB(Universal Serial Bus)는 HID(Human Interface Device)이며 주변 장치와 편리하게 연결되고 IRQ의 자원이 충분하고 PNP(Plug and play) 기능이 지원되는 장점이 있는 반면 낮은 전력 공급원과 상대적으로 높은 CPU 점유율 등이 단점으로 여겨지고 있다. USB의 규격은 1.1과 2.0으로 나눌 수 있는데, 현재 출시되어 있는 대부분의 USB 제품들은 1.1 규격에 맞춰 제작된 것이다.

6) IEEE802.11x

1999년 확정된 무선 LAN IEEE802.11 표준은 케이블 배선이 필요 없고, 이동하면서 기반 LAN에 접속하는 통신 형태로, 신속하게 LAN을 구성할 수 있으며, 망구조 변경이 용이하다는 장점으로 재해 현장, 전시회, 원서 접수 현장, 유통 창고 등에서 활발하게 이용되고 잇다. 무선 LAN 시스템은 액세스 포인트(Access Point: AP)와 단말의 PCMCIA 카드형의 RF NIC 카드로 구성된다. 액세스 포인트는 유선과 무선의 브리지 역할을 하는 기능으로 최근에는 라우터, 이동관리 및 망 관리 기능 등이 내장되어 있다. 단말의 PCMCIA 카드형의 RF NIC 카드는 노트북 등 휴대용 컴퓨터에 있는 PCMCIA 슬롯에 넣어 사용된다. 핵심 기술은 단말 칩셋 개발 기술과 고성능 프로세서 하드웨어 설계 기술, 실시간 OS 및 고속의 드라이버 처리 기술 등으로 구성된다.

7) HomeRF

현재 무선의 네트워킹 기술(RF)에 집중하고 있는 표준 및 워킹 그룹이 있으며, 여기에는 IEEE 802.11, HomeRF, Bluetooth, SWAP(standard wireless access protocol) 등이 포함된다. 무선 기반의 전송 구성요소 기술은 다양한 정보를 가정에 공급(distribute)하기 위해 사용될 수 있는데, 무선의 RF 기술은 유연성과 이동성, 그리고 배선 없이 네트워킹 할 수 있는 능력 등으로 인해 출현하고 있는 네트워크 중심적인 가정에서 선택되는 홈네트워킹 방식이 될 것으로 예상되고 있다.

HomeRF(Home Radio Frequency)는 PC, 주변기기, 통신, 소프트웨어, 반도체 등의 산업을 주도하는 기업들을 회원으로 하고 있는 HomeRF WG에서 표준화를 진행하고 있으며, SWAP (Shared Wireless Access Protocol) 1.1 규격에 대한 표준이 완료된 상태에 있다.

8) Bluetooth

Bluetooth란 휴대용 장치간의 양방향 근거리통신을 복잡한 케이블 없이 저가격으로 구현하기 위한 근거리 무선통신 기술, 표준, 제품을 총칭하는 용어로써 2.4GHz ISM 대역의 라디오 주파수를 사용함으로써 장애물이 있을 경우에도 무선 데이터통신을 구현한다.

Bluetooth는 특히 이동전화 단말기/PDA 등 개인 통신기기, 헤드셋/키보드/주변 기기/프린터와 같은 주변기기, 유선으로 PC에 접속된 기기들과 같은 개인용 네트워크(Personal Area Network: PAN)로써 디자인되었다. Bluetooth의 개발 초기에는 적용범위의 제약을 받았으며, 최근에는 더 넓은 지역의 방대한 네트워크를 향한 Bluetooth의 기능이 요구되고 있다.

9) UWB

UWB 시장은 주로 군용 레이다나 원격 탐지 등의 특수 목적으로 이용되었고, 통신  분야의 응용은 초기 단계인 기술로서 XtremeSpectrum 사에서 VTR 및 DVD 플레이어 등의 무선 동화상 전송을 위한 UWB 칩세트(Trinity)의 평가 샘플을 발표하였다. TimeDomain사에서는 2002년 기기 메이커 대상의 평가용 칩으로서 4-5W의 전력을 사용하며, 통신, 레이더 및 위치 감지 기능 등을 포함하는 PulseON200 칩을 출시할 예정이고, 2003년 이후에는 가정에서의 무선 동화상 전송용으로 UWB 시스템의 용도를 한정한 100Mbps급 PulseON 300 칩을 개발할 예정이다. 이 칩은 상관기, 타이머, 콘트롤러의 3칩으로 구성되고, 상관기와 타이머는 IBM의 SiGe기술을, 콘트롤러는 ST의 CMOS기술로 제조할 것으로 예상 되고 있다. 인텔은 향후 USB2.0의 무선화를 수행하기 위해서 100Mbps급 이상의 UWB 고속 무선기술을 적용하는 것에 관심을 보이고 있으며, 이상적인 환경에서 2-3m거리내의 100Mbps의 전송 실험을 수행 하였다.

. 미들웨어 및 표준

1) UPnP

UPnP는 마이크로소프트사가 제안한 미들웨어로서 기존의 IP 네트워크와 HTTP 프로토콜을 사용하여 간단한 방법으로 홈 네트워크 기기의 제어를 구현하자는 목적으로 가지고 있다. HAVi처럼 Java Bytecode를 불러와 실행하는 일이 없으며, DHCP와 SSDP(Simple Service Deiscovery Protocol), GENA(General Event Notification Architecture), 그리고 SOAP(Simple Object Access Protocol) 등을 이용한다. UPnP의 가장 큰 장점은 이미 검증된 웹 기술을 기반으로 홈 네트워크 기기간의 제어 모델을 구현하였다는 것이다. 따라서 하드웨어, 소프트웨어, 그리고 운영체제에 무관하게 동작이 가능하고, UPnP 포럼에 의해 기기와 서비스 타입이 잘 맞추어져 있다. 그리고 HTML을 이용하여 간단하게 사용자 인터페이스를 제공하고 있다.

2) Jini

Jini는 Sun Microsystems사가 창안하여 새로운 제어 모델을 개발하고 이를 홈 네트워크의 대표적인 미들웨어로 발전시킬 목적으로 시작되었다. Jini의 강점은 Plug and Play 기능에 의한 간단한 시스템 구성과 실행 코드의 이동성에 의한 가변성, 그리고 기존의 IP를 기반으로 하는 네트워크에 대한 자연스러운 확장성 및 Java 연관 제품 및 시스템과의 호환성 확보 등이다. 단점으로는 Jini 시스템에 JVM을 도입함으로 인하여 수행 속도가 느리고 많은 양의 메모리를 차지하므로 시스템의 단가가 높아진다. 또한 Lookup Server에의 의존도가 높아 홈 네트워크 시스템에 종종 발생할 수 있는 기기의 착탈 시 Lookup Server가 이탈할 경우 전체 네트워크가 동작을 하지 않을 위험성도 있다.

3) HAVi

HAVi는 IEEE1394 기술을 채택한 오디오 비디오 기기간의 실시간 데이터 전송은 물 상호호환성을 위해Sony가 처음 제안한 홈 네트워크용 미들웨어이다. 처음에는 Grundig, Hitachi, MEI, Philips, Sharp, Sony, Thomson, Toshiba 등을 포함하는 8개 회원사로 출발하였으나, 지금은 42개의 회원사를 두고 이 표준에 의해 오디오/비디오 제품을 개발하고 있다.

HAVi는 IEEE1394 기술을 적용한 디지털 네트워크에 사용되는 기술로 Plug and Play 를 지원하며, AVC(Audio Visual Control) 커맨드를 사용하지만 미래에 나타날 기기도 자연스럽게 지원해 주기 위해 DCM(Device Control Module)의 개념을 도입하였다. 즉 각각의 기기는 DCM 이라는 모듈로 자신을 표현하고 RMI(Remote Method Invocation)를 이용하여 이 모듈을 전송함으로써 현재의 제어 커맨드가 제공하지 못하는 명령어를 이해하는 구조를 채택하였다. 또한 어느 기기든 다른 제조회사가 만든 어떤 기지든지 모두 통신할 수 있도록 설계되었으며, 자바 바인딩을 통한 개방형 소프트웨어 API를 지원하고, 제어 신호 및 컨텐츠 등을 전송할 수 있다.

4) VHN

VHN(Versatile Home Networking)은 삼성전자에서 자사가 개발하는 TV 및 Set Top Box에 IEEE1394 기술을 적용하면서 이들간의 상호 제어용 소프트웨어로 개발한 IP를 근간으로 하는 홈 네트워크용 미들웨어이다. 삼성의 VHN은 1996년에 이미 시작된 미들웨어 이지만 VESA Home Network Committee가 1999년 8월에 홈 네트워크의 미들웨어 솔루션을 포함하는 VESA Home Network Spec 1.0이 발표되면서 구체화되었다. VHN은 여러 개의 이기종 네트워크의 인터넷인 셈이다. 따라서 홈 네트워크에 접속되어 있는 모든 기기들 사이의 통신을 가능하게 하기 위해서는 어떤 공통된 인터네트워킹 프로토콜이 필요하다. 이 프로토콜들에는 Network Layer 프로토콜은 물론 네트워크 프로토콜을 사용한 통신용 프로토콜과 기기들을 네트워크 자율적으로 배치하는 데에 필요한 다른 프로토콜 등이 이에 속한다.

. 홈 게이트웨이

홈 게이트웨이는 다양한 홈 네트워크 기술과 초고속 액세스 망 기술을 연결시켜 주는 장치로서 국내외적으로 표준화 활동이 시작되고 있는 분야이다. 국제 표준화 활동으로서, 홈 게이트웨이의 스펙 및 요구 사항등을 정의하고 ldT는 ISO/IEC JTC1 SC25 WG1, 미국내의 건물 자동화와 관련되어 효율적으로 멀티미디어 서비스를 분배하기 위한 홈 게이트웨이 표준을 정의하는 TIA/EIA TR-41.5, 서비스 게이트웨이의 API를 정의하고 있는 OSGi(Open Service Gateway initiative), IEEE1394 기술에 근간을 두고 AV 기기, 셋탑 박스 등으로 이루어진 홈 네트워크 기기를 활용하는 VESA(Video Electronic Standard Association) 등의 표준 단체들이 활동하고 있다.

3. 홈 네트워크 시장 현황 및 전망

. 전세계 홈 네트워크 시장 동향

세계 홈 네트워킹 시장은 미국이 주도하고 있는 가운데, 유럽 및 아시아 지역의 성장이 돋보이고 있다. 지난 2001년까지 미국은 전세계 시장의 70% 이상을 차지하여 홈 네트워킹 시장의 선두 위치를 고수하고 있다.

지난 2001년 전세계 홈 네트워크 설치수는 약 900만 대로 추정되었고, 2004년까지 약 2,700만 대 규모로 증가할 것으로 전망된다.

 (그림7)은 전세계 홈 네트워킹 시장 현황 및 전망을 나타내고 있다. 지난 2001년 전세계 홈 네트워킹 시장은 7억 4,000만 달러의 최종 사용자 판매액을 기록하였고, 지속적인 성장세를 유지하며 2004년에는 규모가 18억 달러를 넘어설 것으로 전망된다.

. 홈 네트워크 IC 시장 현황 및 전망

홈 네트워킹 시장은 지난 수 년간 많은 변화와 함께 고성장의 가능성을 보여주었다. 전세계 홈 네트워크 수는 2001년 말 1,050만 에서 2002년1,700만에 이를 것으로 추정되고 있으며, 오는 2006년에는 7,700만을 넘어설 것으로 전망된다.

2002년 홈 네트워크 시장의 성장은 크게 광대역 기술의 발달과 Windows XP의 점진적인 확산에 의해 주도되었다고 볼 수 있다. 이처럼 홈 네트워크 수의 증가와 함께 홈 네트워킹 실리콘 시장은 전반적인 성장을 이룰 것으로 기대된다. 홈 네트워킹 실리콘은 크게 커뮤니케이션 프로세서와 PHY 레이어 IC 등으로 분류되는데, 커뮤니케이션 프로세서는 주로 대부분의 게이트웨이와 접속 기기등에 사용되고, PHY 레이어 IC는 일반적으로 미디어용이라 할 수 있다.

2002년 전체 홈 네트워킹 실리콘 시장은 3억 5,600만 달러를 달성할 것으로 추정되는데, 2006년까지 14억 달러를 넘어설 것으로 전망된다.

(그림8)은 전세계 홈 네트워크 실리콘의 출하량 및 매출액 전망을 보여주고 있다. 그림에서 보는 것처럼 2002년부터 2004년까지의 성장률은 다소 높지만, 그 이후로 성장률은 점차 완화될 전망이다.

. 홈 게이트웨이 시장 현황 및 전망

홈 네트워킹이 일반화되기 위해서는 가입자망과 홈 네트워크를 상호 접속하여 중재하는 홈 게이트웨이가 반드시 필요하며, 서비스 제공 사업자를 비롯한 많은 대규모 사업자들이 홈 게이트웨이를 미래의 통합된 서비스를 제공하기 위한 유일한 플랫폼으로 인식하고 있는 상황이다. 홈 게이트웨이 시장이 빠르게 성장하는 이유는 가정에 있는 최종 사용자에게 음성, 영상 및 데이터 등의 통합 서비스를 제공할 수 있고, 가정에 있는 서로 다른 장치들간에 통신할 수 있도록 프로토콜 변환, 라우팅 및 네트워크 주소변환, 홈 네트워크 및 액세스 네트워크 연결 기능을 제공할 뿐만 아니라 보안, 미들웨어, 음성 트래픽 처리, 원격 관리 및 업그레이드와 같은 기능을 부가적으로 제공해 주기 때문이다.

(그림9)는 전세계 레지덴셜 게이트웨이 출하량 및 매출액 전망을 나타낸다. 2002년까지 시장은 큰 성장을 보여주고 있지는 않지만, 2002년 이후부터 큰 폭으로 성장할 것으로 예측된다. 레지덴셜 게이트웨이 시장은 2002년 약 4억 달러에서 2006년에는 50억 달러에 달할 것으로 전망된다.

4. 결론 및 시사점

홈 네트워크 시장은 광대역 서비스의 확대 및 개인정보단말의 활발한 보급 등의 이유로 각각의 디지털 정보기기 및 정보 가전들이 가지고 있는 데이터 및 대역폭의 공유를 위해 시장이 확대될 것으로 전망되며, 2002년을 기점으로 안정적인 시장 형성이 가능할 것으로 전망된다. 이미 홈 네트워크 관련 업체들은 그 동안 선보였던 기술이 실제 가정에서 사용될 수 있도록 상용화된 제품을 출시하고 있으며, 직접 체험하고 느낄 수 있는 가시화된 제품을 정보화 아파트 등과 같은 곳에서 보여주고 있다.

기술별로는 현재 유선 기반 홈 네트워킹 기술들이 시장을 주도하고 있으나, 2002년 이후 무선 기반 홈 네트워킹 기술들이 안정화되고 가격이 하락하기 시작하면 무선 기반의 제품들이 시장을 주도할 것으로 예상된다.

홈 네트워킹 방식은 전세계적으로 활발한 보급률을 보이고 있는 PC를 중심으로 다양한 개인용 정보단말 및 정보가전의 네트워킹화와 최근 새롭게 추진되고 있는 정보가전 개념을 기반으로 가정 내 정보가전을 홈 서버로 이용하여 PC를 통해 애플리케이션을 지원하는 네트워킹화 등 2가지 형태로 발전할 것으로 예상된다. PC 중심의 홈네트워킹은 MS, Intel, Dell 등의 컴퓨터 관련 기업들이 주도할 것이고, 정보가전 중심의 홈 네트워킹은 Sony, 삼성, LG, 대우전자 등 가전업체 주도할 것이다.

특히, 홈 네트워킹 도입 초기에는 PC를 위주로 하는 홈 네트워킹이 발전을 주도하고 시장이 안정된 이후에는 다양한 정보기기 및 정보가전을 중심으로 발전할 것으로 예상된다.

아직은 초기시장에 불과한 홈 네트워크 시장은 업계 및 소비자의 관심의 증가로 가까운 시일 내 국내에서 대규모 홈 네트워크 사업이 시작될 계획이다. 현재 진행되고 있는 표준화 작업도 곧 마무리 될 것으로 보여 국내 업체들이 세계 시장을 선점할 수 있는 경쟁력을 갖추고, 정부의 적극적인 지원과 국내 통신업체, 건설업체, 가전업체와 장비생산 업체들의 긴밀한 협조체제가 이루어 진다면 세계 홈 네트워킹 시장으로의 진출 및 성공 가능성을 기대해 볼 수 있다.