전력선을 이용한 동영상 광대역 전송에 관한 연구 = (A) study on the multimedia data transmission using power line communication system

국문 초록 (Abstract)

현재까지의 전력선통신은 450 ㎑까지의 협대역 통신을 이용한 제어용으로 주로 활용되어 왔으나, 전력선통신 기술의 발전으로 30 ㎒ 대역까지 이용하는 광대역 전력선통신이 상용화 단계까지 이르렀다. 본 논문에서는 활용분야가 한정되어 있는 전력선통신에 적합한 응용분야 중 하나인 감시카메라 시스템에의 적용을 위하여 동영상 전송이 가능한지 연구하였다. 전력선의 채널 특성을 분석하기 위하여 실험실, 사무실, 지하공동구의 잡음 및 임피던스를 측정하였다. 잡음의 경우 전력선 신호와의 이득이 20 dB ～ 50 dB로 통신을 하는데 문제가 없는 것으로 실험결과가 나왔다. 임피던스의 경우 평균 임피던스는 100 Ω 내외로 현재 모뎀설계에 기준으로 적용되고 있는 임피던스와 비슷하지만 최대값과 최소값은 이를 훨씬 벗어나고 있어 모뎀의 성능이 충분히 발휘되기에는 어려움이 있을 것으로 예상되었다. 전력선통신 시스템에서 임피던스가 자동으로 맞춰지는 프로토콜 개발을 위해 더욱 노력해야 하는 중요성이 다시 한번 강조되는 결과이다. 한편 지하공동구에서는 분기점이 많지 않아 변화가 적었다. 다음으로 IXIA400 장비를 이용하여 패킷 처리율과 지연시간 그리고 손실률을 측정하였다. 이는 패킷 양을 변화시킬 수 있어 동영상을 직접 보내는 것과 똑같은 상황을 만들 수 있다. 이 실험에서 패킷 양을 많이 할수록 처리율은 높아져, 실험실의 경우 6 Mbps의 속도로 1,518 Byte 패킷 813개를 전송할 경우 100% 처리되었으며, 이는 6 Mbps의 속도로 전력선을 통하여 동영상을 전송할 수 있다는 것을 의미한다. 지연시간의 경우에는 전송되는 패킷 양과 직접적인 상관관계는 없는 것으로 나타났다. 이상과 같은 연구 결과 전력선통신을 감시용 카메라에 적용하는 것은 큰 문제가 없으며, 한대가 아닌 여러 대를 같은 전력선 상에 설치할 경우 전송 프레임 수를 감안하여 운용하면 가능할 것으로 분석되었다. 그러나 실외에 설치할 경우 전력선 채널 특성이 본 논문에서 측정한 결과보다 좋지 않을 것으로 판단되므로 좀더 많은 검토를 거친 후에 도입하는 것이 보다 효과적일 것이다. 본 연구에서 지하공동구의 전력선 채널환경을 조사하여 전력선통신을 적용하기에 매우 적합한 장소라는 것을 알게 된 것은 큰 성과이고 그 결과가 국내환경에 적합한 전력선통신의 활용분야를 넓히는 계기가 되었으면 하며, 동시에 전력선통신 활성화에도 도움이 되었으면 한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Power line communication was made use of controling using 450 ㎑ narrow band, but as the PLC technology developing, in the near future get to the commercial step that is wide-band PLC upto 30 ㎒. In this thesis, I analyze the possibility of moving picture transmission for adapting surveillance camera which is one of the application of PLC. To analyze the characteristics of channels, the noise and impedance of lab, office and underground cavity should be estimated. In case of noise, there is no problem in communicating each other due to 20 ~ 50 dB gain. In case of impedance, average impedance is about 100 ohm, it satisfies standards of designing modem however, because maximum and minimum values are too much different, it may cause some problem in acquiring full capacity of modems. In this point of view company of making PLC product make an effort to develop the automatic matching of impedance protocols. Fortunately, in the underground, less changes detected due to less branches. And the next I estimated packet handling rates, latency, loss ratio using IXIA400. Its condition is the same as transmission of multimedia data. In this test, as we increase the amount of packets, we can receive them more. When we transmitted 813 1518-byte packets with the speed of 6 Mbps in lab environment, they were completely taken care of. It means that we can transmit moving pictures through power line with the speed of 6 Mbps. We also found that the delay time was not directed related to the amount of packets. As a result, there is no problem in applying surveillance camera via the PLC. And, more cameras can work within PLC for considering the number of transmitted frames. However for setting up the system in outdoors, channel condition is not as good as expected guessed one in this thesis and it is more effective to introduce after throughput examinations. I hope that the results of my thesis is helpful to diversify applications of PLC in domestic environments and contribute to activate the PLC.