LabsLand Prism4를 사용하는 원격 하드웨어 시스템

원격 랩이란?

교육 및 훈련 환경에서 원격 랩 또는 원격 하드웨어 시스템이란 학생들이 인터넷 상에서 다른 곳에 있는 실제 장비에 액세스할 수 있는 하드웨어 및 소프트웨어 시스템입니다. 원격 랩은 원격 실험실, 원격으로 액세스 가능한 실험실 또는 웹랩이라고도 합니다. 학생 또는 교육생들은 일반적으로 웹 브라우저만 사용하여 전 세계 어디에서나 연중무휴로 장비에 액세스할 수 있습니다.

원격 랩의 한 예로 학생이 실제 FPGA(이 경우 Altera FPGA가 장착된 DE1-SoC)를 제어할 수 있는 FPGA 원격 실험실을 들 수 있습니다. HDL 코드를 작성하고 온라인으로 합성하여 해당 설계를 LabsLand 네트워크의 사용 가능한 FPGA 원격 실험실 중 하나에 전송할 수 있습니다. 이후에, 학생은 라이브 비디오 스트림을 통해 기판 및 실험의 출력을 관측하면서 FPGA와 실시간으로 상호 작용할 수 있습니다.

(이미지 출처: Pablo Orduña)

학생은 웹 브라우저를 사용하여 실시간으로 FPGA와 상호 작용할 수 있습니다.

원격 랩의 역사

90년대 중반부터 이러한 여러 시스템이 문헌에 나타났으며 원격 엔지니어링, 화학, 물리학, 로봇 공학, 생물학 및 기타 랩과 관련된 다양한 이니셔티브가 있었습니다. 그 이후 이를 기반으로 하여, 원격 랩 소프트웨어를 구축할 수 있도록 LabDiscoveryEngine/WebLab-Deusto, iLab, Labshare 또는 RexLab과 같은 오픈 소스 소프트웨어 솔루션이 설계되었습니다.

그러나 하드웨어의 경우 원격 랩의 대부분이 맨 처음부터 제작되었습니다. 이렇게 제작된 솔루션은 지속 가능하지 않고, 확장이 불가능하며 시간과 비용이 계속적으로 소요되어 대학에서 자체적인 랩을 생성할 수 없었습니다.

Prism4란?

>LabsLand Prism4는 LabsLand와 DigiKey가 함께 개발한 신제품입니다. 이 제품은 원격 랩의 생성 및 배포를 가능하게 하는 발판 역할을 수행하는 모듈식 하드웨어 및 소프트웨어 제품으로 카메라, 조명 시스템, 모듈식 전력 관리 시스템, 광확산 시스템, 광커튼과 함께 제공되는 모듈식 구조를 가집니다. 이러한 부품은 원격 랩을 설치할 수 있는, 고도의 맞춤 가능 환경을 제공합니다. 예를 들어, 아래는 프런트 및 백라이트 커튼이 없는 빈 LabsLand Prism4의 사진입니다.

(이미지 출처: Pablo Orduña)

Prism4는 독립적으로 사용이 가능해 연구원들이 자신만의 고유한 원격 랩을 만들 수 있도록 깨끗한 캔버스를 제공하거나 LabsLand와 함께 맞춤식 솔루션을 생성할 수 있습니다. LabsLand Prism4는 기존의 Prism4 하드웨어 시스템과 함께 제공될 수도 있습니다. 예를 들어, 위의 DE1-SoC 예에서 Prism4 하드웨어 시스템은 이와 같은(FPGA 없음) 두 개의 Phase Dock 워크벤치 플레이트와 함께 제공되거나 오실로스코프, 4개의 FPGA를 위한 VGA 지원, 오디오 지원 및 기타 기능과 함께 제공됩니다.

(이미지 출처: Pablo Orduña)

Prism4에 Prism4 하드웨어 시스템을 설치하는 것은 매우 간단합니다. 워크벤치 플레이트의 4개 케이블을 Prism4에 연결한 후 소프트웨어 등록이 완료되면 바로 원격 실험실을 사용할 수 있습니다.

아래의 사진은 2024 컨퍼런스에서 소개된, 4 DE1-SoC가 장착된 완전한 Prism4를 보여줍니다.

(이미지 출처: Pablo Orduña)

원격 랩 사용에 관심이 있는 강사를 위한 정보

옵션 1: 라이선스 구매.

원격 랩에 즉시 액세스하여 사용하려는 강사의 경우 DigiKey에서 라이선스를 구매하면 됩니다. 라이선스에는 LabsLand 네트워크의 다양한 랩에 액세스할 수 있는 권한이 포함되어 있습니다(예: DE1-SoC FPGAs, STM32 기판 또는 Arduino 로봇 및 기판 또는 Electronics). 하드웨어가 필요하지 않으며 학생용 액세스 권한을 구매할 수도 있습니다. LabsLand는 조직에 대해 학생들이 프로그램에 액세스할 수 있는 교육용 공간을 생성할 수 있습니다.

옵션 2: 자신만의 Prism4 구매.

또는, 강사가 Prism4 구조를 구매하여 자신의 시설에 설치할 수 있습니다. 이 옵션은 라이선스만 구매하는 것보다 더 많은 이점을 제공합니다.

• 학생들이 자신의 고유 장비에 대한 우선적 액세스 권한을 가지며 추가적으로 LabsLand 네트워크의 나머지 부분에 있는 동일한 장비에 액세스할 수 있습니다.
• 학생들에게 자신의 대학교 로고가 표시됩니다.
• 학생들이 랩을 맞춤 지정할 수 있습니다.

두 옵션 모두 랩을 위한 다양한 주변 장치를 포함할 뿐만 아니라 Canvas, Blackboard 또는 Moodle, analytics 등과 같은 학습 관리 시스템과의 통합도 제공합니다.

(이미지 출처: Pablo Orduña)

맞춤식 원격 랩을 생성에 관심이 있는 연구원을 위한 정보

자신만의 원격 랩을 생성하려는 연구원은 빈 Prism4를 구매하고 Phase Dock 워크벤치 플레이트를 사용하여 다양한 유형의 원격 랩을 구축할 수 있습니다. 예를 들어, 워싱턴 대학의 Remote Hub Lab은 Red Pitaya 및 ADALM Pluto를 사용하여 소프트웨어 정의 무선 원격 실험실을 개발했습니다. 이 팀은 각각 4개의 Phase Dock 워크벤치 플레이트를 가진 5개의 LabsLand Prism4 구조를 사용했습니다.

프로젝트 문서 웹 사이트를 방문하면 RHLab이 SDR 장치를 호스팅하는 3D 개체를 설계하여 Prism4에 설치한 과정에 대한 동영상을 볼 수 있습니다. 같은 방식으로 다른 대학은 Prism4를 사용하여 자체 원격 랩을 만들었습니다.