[논문 리뷰] Dashbell: A Low-cost Smart Doorbell System for Home Use

Bradley Quadros, Ronit Kadam외 3명|arXiv (Cornell University)|2017. 06. 16.

IoT-based Smart Home Systems참고 문헌 6인용 수 10

한 줄 요약

Dashbell은 아마존 다스 버튼, 라즈베리 파이 및 클라우드 서비스를 사용하여 스마art폰 앱을 통해 원격으로 방문자 신원 확인 및 접근 제어가 가능한 저비용 스마트 도어벨 시스템을 제안한다. 40달러 이하의 가격대에 형성된 시스템은 상용 제품과 유사한 기능을 제공하며, 분산 아키텍처 덕분에 고장 진단 속도가 빠르다.

ABSTRACT

Smart doorbells allow home owners to receive alerts when a visitor is at the door, see who the guest is, and communicate with the visitor from a smart device. They greatly improve people's life quality and contribute to the evolution of smart homes. However, the commercial smart doorbells are quite expensive, usually cost more than 190 US dollars, which is a substantial impediment on the pervasiveness of smart doorbells. To solve this problem, we introduce the Dashbell-a budget smart doorbell system for home use. It connects a WiFi-enabled device, the Amazon Dash Button, to a network and enables the home owner to answer the bell triggered by the dash button using a smartphone. The Dashbell system also enables fast fault detection and diagnosis due to its distributed framework.

연구 동기 및 목표

• 상용 스마트 도어벨의 높은 가격(190달러 초과)이 대부분의 가정용 사용자에게 접근성을 제한하므로 이를 해결하고자 한다.
• 일반 소매 제품과 기존 가정 인프라를 활용한 저비용 DIY 대안을 개발하고자 한다.
• 주인공이 외출 중일 경우에도 스마트폰을 통해 원격 알림, 방문자 사진 촬영, 접근 제어가 가능하도록 하고자 한다.
• 분산 아키텍처를 통해 고장 진단을 국소화하고 구성 요소 수준에서 수리가 가능하게 하여 시스템 유지보수성을 향상시키고자 한다.
• 암호화된 통신과 안전한 인증을 통해 접근 결정을 보다 안전하게 하여 보안 및 개인정보 보호를 강화하고자 한다.

제안 방법

• 시스템은 도어벨 트리거로 아마존 다스 버튼을 사용하며, 눌릴 경우 WiFi 신호를 전송한다.
• 라즈베리 파이가 신호를 수신하고, 웹캠을 작동시켜 방문자 사진을 촬영하고, 현지 알림을 위한 베이퍼를 작동시킨다.
• 촬영된 사진과 타임스탬프는 아마존 웹 서비스(AWS) 클라우드 스토리지에 업로드되어 원격 액세스가 가능하다.
• 사용자 정의된 안드로이드 앱이 주인에게 방문 요청을 알리며, 안전한 인터페이스를 통해 원격 액세스 결정을 허용한다.
• 승인 시 서보 모터가 도어를 자동으로 잠금 해제하고, 거절 시 액세스가 차단된다.
• 아키텍처는 분산 구조를 취하고 있어, 파이, 카메라, 버튼 등의 개별 구성 요소를 독립적으로 진단 및 교체할 수 있다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 저비용으로 널리 확보 가능한 구성 요소를 사용해 40달러 이하로 스마트 도어벨 시스템을 구축할 수 있는가?
• RQ2 통합된 스마트 도어벨 대비 분산 아키텍처가 고장 진단 및 수리 효율성에 향상된다고 볼 수 있는가?
• RQ3 아마존 다스 버튼이 홈 오토메이션 환경에서 안전하고 신뢰할 수 있는 도어벨 트리거로 효과적으로 재사용될 수 있는가?
• RQ4 방문자 사진을 촬영하고 저장할 때 개인정보 보호와 보안을 어떻게 확보하는가?
• RQ5 원격 액세스 및 실시간 영상 확인은 주거 보안과 사용자 편의성에 어느 정도 향상 기여하는가?

주요 결과

• Dashbell 시스템은 40달러 이하로 조립이 가능하며, 199달러 이상의 상용 스마트 도어벨 대비 상당히 저렴하다.
• 분산 아키텍처 덕분에 고장 진단 속도가 빨라졌으며, 라즈베리 파이나 카메라와 같은 개별 구성 요소를 전체 시스템을 교체하지 않고도 수리하거나 교체할 수 있다.
• 시스템은 방문자 사진을 성공적으로 촬영하고 타임스탬프와 함께 클라우드에 업로드하여 스마트폰 앱을 통한 원격 신원 확인이 가능하다.
• 원격 액세스 제어는 기능적으로 작동하며, 모바일 앱을 통한 승인 시 도어가 자동으로 잠금 해제된다.
• 시스템은 안전한 통신과 데이터 암호화를 지원하여 무단 접근이나 데이터 泄露 위험을 줄인다.
• 아마존 다스 버튼을 트리거로 사용하는 것은 원래 제품 재주문 목적 외에도 실현 가능하고 비용 효율적이다.