홈플러그

홈플러그(HomePlug)는 "HomePlug"라는 명칭에 따른 다양한 전력선 통신 사양의 제품군 이름으로, 각각 고유한 기능과 다른 홈플러그 사양과의 호환성을 갖추고 있다.

일부 홈플러그 사양은 광대역 애플리케이션을 대상으로 한다. 예를 들어 낮은 데이터 속도의 IPTV, 게임 및 인터넷 콘텐츠를 가정 내 배포하는 반면, 다른 일부는 스마트 전력계 및 전기 시스템과 기기 간 가정 내 통신과 같은 애플리케이션을 위한 저전력, 낮은 처리량 및 확장된 작동 온도에 중점을 둔다. 모든 홈플러그 사양은 홈플러그 상표도 소유하고 있는 홈플러그 파워라인 얼라이언스에 의해 개발되었다.

2016년 10월 18일, 홈플러그 얼라이언스는 모든 사양이 공개 도메인에 포함될 것이며 다른 조직이 기존 기술 배포와 관련된 향후 활동을 수행할 것이라고 발표했다. 홈플러그 커뮤니티 내에서 추가 기술 개발에 대한 발표에는 언급이 없었다.

홈플러그 전력선 연합

홈플러그 전력선 연합(HomePlug Powerline Alliance)은 전자제품 제조업체, 서비스 제공업체 및 유통업체로 구성된 동업 조합으로, 다양한 홈플러그 전력선 통신 기술에 대한 표준을 제정하고 회원사 장치의 준수 여부를 테스트한다. 이 연합은 상호 운용성을 테스트하고 홈플러그 사양 및 IEEE 1901 표준을 기반으로 제품을 인증한다.

2016년 10월 18일, 홈플러그 연합은 모든 사양을 퍼블릭 도메인으로 공개하며, 다른 조직들이 기존 기술의 보급과 관련된 향후 활동을 맡게 될 것이라고 발표했다. 해당 발표에서 홈플러그 커뮤니티 내의 추가적인 기술 개발에 대한 언급은 없었다. 홈플러그는 적어도 2022년 6월 기준으로 사실상 소멸한 상태다.

 역사 
홈플러그 전력선 연합은 기존 건물의 전기 배선을 통해 장치들이 서로 통신하고 인터넷에 연결할 수 있도록 하는 표준과 기술을 개발하기 위해 결성되었다.

가장 큰 기술적 과제 중 하나는 전력선에 존재하는 전기 노이즈에 대한 민감도를 줄이는 방법을 찾는 것이었다. 홈플러그는 통신 반송파 주파수를 높여 모든 상에 공통인 중성선을 통해 신호가 전달되도록 함으로써 이 문제를 해결했다.

2000년에 설립된 홈플러그 전력선 연합의 목표는 기존 가정용 전기 배선을 사용하여 제품 간 통신 및 인터넷 연결을 위한 표준을 만드는 것이었다. 첫 번째 홈플러그 사양인 HomePlug 1.0은 2001년 6월에 출시되었다. 2005년에 출시된 HomePlug AV(오디오-비디오용) 사양은 물리 계층(PHY) 피크 데이터 속도를 약 13.0 Mbit/s에서 200 Mbit/s로 높였다.

HomePlug Green PHY 사양은 2010년 6월에 출시되었으며, HomePlug AV의 상호 운용 가능한 "형제" 격으로서 저비용, 저전력 소비 및 감소된 처리량을 특징으로 하여 스마트 에너지 및 스마트 그리드 응용 분야를 목표로 한다."Frequently Asked Questions," HomePlug Powerline Alliance, http://www.homeplug.org/about/faqs/  (accessed June 22, 2010). 연합은 2007년에 HomePlug Command and Control 사양을, 2010년 6월에 HomePlug Green PHY 사양을 승인 및 발표했다.

2010년 IEEE 1901이 승인되었고, HomePlug AV가 표준 내 FFT-OFDM PHY의 기본 기술로 채택되면서 국제 표준이 되었다. 홈플러그 전력선 연합은 IEEE 1901 제품에 대한 인증 기관이다. 홈플러그가 발표한 세 가지 주요 사양(HomePlug AV, HomePlug Green PHY, HomePlug AV2)은 상호 운용이 가능하고 규격을 준수한다.

조직은 2010년 기준으로 69개의 회원사를 보유하고 200개 이상의 제품을 인증했다.

2011년, HomePlug Green PHY 사양은 포드, 제너럴 모터스, 아우디, BMW, 다임러, 포르쉐, 폭스바겐에 의해 플러그인 전기자동차의 연결 표준으로 채택되었다.Seven Auto Manufacturers Collaborate on Harmonized Electric Vehicle Fast Charging Solution, 

2017년 현재 IEEE 1901 사양 지원이 포함된 홈플러그 AV 칩셋을 출하하는 칩 벤더는 브로드컴, 퀄컴 아세로스, 시그마 디자인스, 인텔론(Intellon), SPiDCOM, 엠스타 등 최소 6곳이다.

최신 버전의 홈플러그는 OFDM 변조를 통한 버스 토폴로지의 이더넷 사용을 지원하며, 이를 통해 동일한 전선에 여러 개의 별도 데이터 반송파가 공존할 수 있다. 또한, 홈플러그의 OFDM 기술은 특정 지리적 영역에서 이전에 할당된 무선 스펙트럼과 겹치는 하위 반송파를 끄거나(마스킹) 차단할 수 있어 간섭을 방지한다. 예를 들어 북아메리카에서 HomePlug AV는 1155개의 하위 반송파 중 917개만 사용한다.

 사용 
전력선 네트워킹은 건물의 기존 전기 배선을 사용하여 설정할 수 있는 네트워크다. 전기차량 충전의 경우, SAE J1772 표준 플러그인 전기자동차 충전기는 차량이 충전 전력을 끌어오기 전에 컨트롤 파일럿 회로를 통해 통신을 설정하기 위해 HomePlug Green PHY를 요구한다.

모든 상용 홈플러그 구현은 미국 연방 에너지 규제 위원회(FERC)가 지능형 전력망 체계를 위해 지정한 AES-128 암호화 표준을 충족한다. 따라서 이러한 장치들은 적절한 소프트웨어를 통해 상용 유틸리티 등급 계측기로 배포하기에 적합하다.

2012년 말 현재 가장 널리 보급된 홈플러그 장치는 "어댑터"로, 벽면 콘센트(또는 멀티탭 [단, 서지 보호기가 없는 것]이나 연장 코드)에 꽂고 하나 이상의 이더넷 포트를 제공하는 독립형 모듈이다. 단순한 홈 네트워크에서 인터넷 게이트웨이 라우터는 이더넷 케이블을 통해 전력선 어댑터에 연결되며, 이 어댑터는 다시 인근 전원 콘센트에 연결된다. 집 안의 다른 콘센트에 꽂힌 두 번째 어댑터는 이더넷 케이블을 통해 모든 이더넷 장치(예: 컴퓨터, 프린터, IP 전화, 게임기)에 연결된다. 라우터와 이더넷 장치 간의 통신은 기존 가정용 전기 배선을 통해 전달된다. 필요한 만큼 추가 어댑터를 꽂아 더 복잡한 네트워크를 구현할 수 있다. 전력선 어댑터를 허브나 스위치에 연결하여 한 방에 있는 여러 이더넷 장치를 지원할 수도 있다.

점점 더 독립형 어댑터에서 볼 수 있는 기능들이 전원 제어 센터, 디지털 미디어 어댑터, 인터넷 보안 카메라와 같은 엔드 장치에 내장되고 있다. 특히 2010년 9월에 비준된 IEEE 1901 표준과 같은 글로벌 전력선 네트워킹 표준의 출현으로 전력선 네트워킹 기능이 TV, 셋톱박스, DVR 및 기타 가전제품에 내장될 것으로 예상된다.

여러 제조업체에서 802.11n, 홈플러그 및 4개의 기가비트 이더넷 포트 연결 기능을 포함한 장치를 100달러 미만으로 판매하고 있다. 2013년 초에는 802.11ac 연결 기능도 포함된 제품들이 발표되었으며, 퀄컴 아세로스는 홈플러그와 이를 결합한 기술을 IEEE P1905의 구현체인 Hy-Fi 하이브리드 네트워킹 기술로 판매하고 있다. 이는 장치가 유선 이더넷, 전력선 또는 무선 통신을 가용성에 따라 사용하여 중복적이고 신뢰할 수 있는 장애 극복 기능즉, 연결 문제를 해결할 현장 전문가가 없는 일반 소비자 응용 분야에서 특히 중요하다고 여겨지는 기능을 제공할 수 있게 한다.

 버전 
섬네일|240px|홈플러그 85 Mbit/s 어댑터

 HomePlug 1.0 
첫 번째 홈플러그 사양인 HomePlug 1.0은 14 Mbit/s의 피크 PHY 속도를 제공한다. 2001년 6월에 처음 도입되었으며 이후 HomePlug AV로 대체되었다. 2008년 5월 28일 미국 전기통신공업회(TIA)는 홈플러그 1.0 전력선 기술을 새로 발표된 TIA-1113 국제 표준에 포함시켰다. TIA-1113은 사용자 구내 전기 배선에서의 모뎀 작동을 정의한다. 이 새로운 표준은 미국 국립 표준 협회(ANSI) 공인 기관에서 승인한 세계 최초의 멀티 메가비트 전력선 통신 표준이다.

홈플러그 1.0 MAC 계층은 CSMA/CA(충돌 회피 기능이 있는 반송파 감지 다중 접속) 기반의 채널 액세스를 사용하여 캡슐화된 IEEE 802.3 프레임에서 46~1500바이트 길이의 데이터를 MAC 서비스 데이터 단위(MSDU)로 전송한다(따라서 점보 프레임은 지원하지 않는다).

HomePlug 1.0 Turbo 어댑터는 홈플러그 1.0 사양을 준수하지만, 피크 PHY 속도를 85 Mbit/s로 높이는 독자적인 고속 모드를 사용한다. HomePlug 1.0 Turbo 모뎀은 인텔론 코퍼레이션(Intellon Corporation)에서만 출시되었다.

 HomePlug AV 
2005년 8월에 도입된 HomePlug AV 사양은 HDTV 및 VoIP와 같은 응용 분야에 충분한 대역폭을 제공한다. HomePlug AV는 물리 계층에서 200 Mbit/s, MAC 계층에서 약 80 Mbit/s의 피크 데이터 속도를 제공한다. HomePlug AV 장치는 홈플러그 1.0 장치와 공존해야 하며, 선택적으로 상호 운용될 수 있다. 물리 계층은 2~30 MHz의 반송파와 함께 24.414 kHz 간격의 OFDM 반송파를 사용한다. 신호 대 잡음비에 따라 시스템은 반송파별로 BPSK, QPSK, 16 QAM, 64 QAM, 256 QAM 및 1024 QAM 중에서 자동으로 선택한다.

최대 1155개의 OFDM 하위 반송파에 대한 적응형 변조, 오류 수정을 위한 터보 코드, ARQ가 포함된 2단계 MAC 프레이밍, 및 기타 기술을 활용하여 HomePlug AV는 주어진 전송 경로에서 이론적 최대 대역폭에 근접한 성능을 달성할 수 있다. 보안을 위해 사양에는 키 배분 기술과 128비트 AES 암호화 사용이 포함된다. 또한, 사양의 적응형 기술은 도청 및 사이버 공격에 대한 본질적인 장애물을 제공한다.

일부 퀄컴 아세로스 기반 어댑터는 홈플러그 AV 사양을 준수하지만, 주로 더 넓은 스펙트럼을 사용하여 PHY 속도를 500 Mbit/s로 높이는 독자적인 확장 기능을 사용한다.

 HomePlug AV2 
HomePlug AV2 사양은 2012년 1월에 도입되었다. 이는 HomePlug AV 및 HomePlug GreenPHY 장치와 상호 운용이 가능하며 IEEE 1901 표준을 준수한다. 기가비트급 PHY 속도, MIMO PHY 지원, 반복 기능 및 절전 모드가 특징이다.HomePlug AV2 Technology , Homeplug.org

 HomePlug Green PHY 
HomePlug Green PHY 사양은 스마트 그리드에서 사용하기 위한 HomePlug AV의 하위 집합이다. 피크 속도는 10 Mbit/s이며, 홈 네트워크 및 전력 유틸리티와 데이터를 공유할 수 있도록 스마트 계량기와 HVAC 서모스탯, 가전제품, 플러그인 전기자동차와 같은 소형 가전제품에 탑재되도록 설계되었다.HomePlug GreenPHY Overview  Groups.homeplug.com 이러한 응용 분야에는 고용량 광대역이 필요하지 않으며, 가장 중요한 요구 사항은 저전력 및 저비용, 신뢰할 수 있는 통신, 그리고 소형화다. GreenPHY는 AV보다 에너지를 최대 75% 적게 사용한다.

홈플러그 전력선 연합은 유틸리티 업체 및 계량기 제조업체와 협력하여 이 690페이지 분량의 사양을 개발했다.HomePlug GreenPHY Specs  Homeplug.org HomePlug Green PHY 장치는 HomePlug AV, HomePlug AV2 및 IEEE 1901 사양 기반 장치와 완전히 상호 운용되어야 하며, 이는 전력 소비 및 비용 절감을 방해하는 요인으로 간주되기도 한다. 홈플러그 실리콘 벤더인 퀄컴은 2011년 12월 상용 Green PHY 실리콘을 발표했다.

HomePlug GreenPHY는 국제 전기차량 충전 표준인 CCS(Combined Charging System)에서 사용되는 통신 프로토콜이다.

 HomePlug Access BPL 
Access Broadband Power Line (BPL)은 가정까지의 광대역 접속 기술을 의미한다. 홈플러그 연합은 HomePlug Access BPL 워킹 그룹을 결성했으며, 이들의 첫 번째 임무는 HomePlug Access BPL 사양을 위한 시장 요구 사항 문서(MRD)를 개발하는 것이었다. 연합은 BPL 업계에 MRD 개발에 참여하거나 의견을 제공하도록 공개 초청을 했다. 유틸리티, ISP 및 기타 BPL 산업 그룹 간의 수개월간의 협력 끝에 2005년 6월에 MRD가 완성되었다. 홈플러그의 Access BPL에 대한 작업은 이후 IEEE 1901 표준에 기여 및 통합되었다.

 보안 
신호가 사용자의 거주지나 사업장 밖으로 나가 도청될 수 있으므로, 홈플러그는 암호화 비밀번호를 설정하는 기능을 포함하고 있다. 홈플러그 사양은 비록 공통적이긴 하지만 모든 장치가 초기 기본 비밀번호로 설정되어 있을 것을 요구한다. 사용자는 이 비밀번호를 변경해야 한다. 비밀번호를 변경하지 않으면 공격자가 자신의 홈플러그 장치를 사용하여 사용자의 신호를 감지한 다음, 기본 비밀번호를 사용하여 액세스하고 사용되는 암호화 키와 같은 설정을 변경할 수 있다.

박스형 쌍으로 제공되는 많은 신형 전력선 어댑터에는 이미 고유한 보안 키가 설정되어 있어, 기존 전력선 어댑터와 함께 사용하거나 기존 네트워크에 새 어댑터를 추가하는 경우가 아니면 사용자가 비밀번호를 변경할 필요가 없다. 일부 시스템은 인증 버튼을 지원하여 두 개의 버튼(각 장치당 하나씩)을 누르는 것만으로 어댑터를 네트워크에 추가할 수 있도록 한다.

홈플러그 네트워크에서 비밀번호를 구성하는 과정을 간소화하기 위해, 각 장치에는 제조업체에서 무작위로 선택하여 장치에 하드웨어적으로 내장한 마스터 비밀번호가 있으며, 이는 암호화 비밀번호를 설정할 때만 사용된다. 장치에 인쇄된 라벨에 마스터 비밀번호가 적혀 있다.

HomePlug AV 표준은 128비트 AES를 사용하는 반면, 이전 버전은 보안성이 떨어지는 DES 프로토콜을 사용한다. 이 암호화는 사용자가 보내거나 받는 데이터에는 영향을 미치지 않으므로 TLS와 같은 상위 계층 프로토콜 및 시스템을 여전히 사용해야 한다.

홈플러그 장치는 일반적으로 투명한 네트워크 브리지 역할을 하므로 모든 운영체제를 실행하는 컴퓨터에서 네트워크 액세스에 사용할 수 있다. 그러나 일부 제조업체는 마이크로소프트 윈도우 버전의 비밀번호 설정 소프트웨어만 제공한다. 즉, 암호화를 활성화하려면 윈도우를 실행하는 컴퓨터가 필요할 수 있다. 암호화 비밀번호가 구성되면 이더넷 사양을 지원하는 모든 장치가 어댑터에서 작동한다.

 상호 운용성 
HomePlug AV, GP 및 AV2는 서로 완벽하게 호환되며 IEEE 1901 장치와도 상호 운용된다. 홈플러그 1.0 장치는 홈플러그 AV 장치와 상호 운용되지 않는다. 이러한 하위 호환성을 달성하는 것이 기술적으로는 가능하지만, 서로 다른 순방향 오류 정정(FEC) 기술과 기능 세트를 지원해야 하는 회로 비용이 높기 때문에 경제적으로 실행 가능하지 않다.EDN , Voices: Intellon's Mark Hazen on the HomePlug AV powerline-networking alternative

홈플러그 장치는 Universal Powerline Association(UPA), HD-PLC 또는 G.hn과 같은 다른 전력선 기술을 사용하는 장치와 상호 운용되지 않는다. G.hn의 경우, 홈플러그의 터보 코딩 순방향 오류 정정과 G.hn의 저밀도 패리티 검사 부호를 모두 구현하는 데 비용이 지나치게 많이 드는 것으로 판단되었다. 그러나 IEEE 1901은 상호 시스템 프로토콜(ISP)을 통해 동일한 환경 내에서 홈플러그 AV와 HD-PLC의 공존을 허용한다. G.hn 또한 ISP를 지원한다.

홈플러그 장치는 고주파 신호를 차단하는 필터가 포함된 특정 멀티탭, 서지 보호기 및 무정전 전원 장치와 호환되지 않는다. 이러한 경우 설치자는 장치를 건물 전기 콘센트에 직접 연결해야 한다. 여분의 전원 콘센트가 없는 경우, 대부분의 경우 이중 어댑터를 사용하여 한쪽에는 호환되지 않는 장치를, 다른 쪽에는 홈플러그 장치를 연결하여 사용할 수 있다.

 EMI 우려 

영국에서는 전력선 장비 사용자가 공식 무선 시스템에 간섭을 일으킬 경우 무선 전신법(Wireless Telegraphy Act)에 따라 처벌받아야 한다는 의견이 제기되었다. 또한 영국 정부통신본부(GCHQ)는 이러한 간섭이 영국의 무선 활동을 모니터링하는 능력에 영향을 미친다는 우려를 발표했다.

 같이 보기 
 이더넷 전원 장치
 IEEE 1901

 각주 

 외부 링크 


분류:기술 교류 협회