4 사물인터넷 표준화 - 참고 모델

 

사물인터넷의 역사

 사물인터넷과 유비쿼터스 컴퓨팅

 

- 한국기술교육대학교 사물인터넷(기본)

 

■ 사물인터넷과 유비쿼터스

 

[ 인트라넷오브씽(Intranet of things) ]

- IoT-A는 기존의 기술들이 통일된 개념 없이 동떨어진 기술의 섬들로 되어 있는 것이라 규정합니다. 

- 엔에프씨(NFC), 센서 네트워크, 액추에이션 네트워크, 그 밖의 IP, 블루투스, 엔터테인먼트 네트워크, IP6lowPAN, 

  홈앤 헬스 디바이스, ISO14443 등 여러 가지 기술이 각기 독립된 형태로 존재

- 이들 각각의 기술은 뛰어나지만 서로 긴밀한 연관성을 가지고 있지는 못한 상태

 

 

[ 사물인터넷 기술 표준화 ]

- 통일되지 못한 기술들을 통일된 개념을 가진 하나의 사물인터넷 기술표준 대륙을 만들자는 것이 표준화의 목표

- 가운데 사물인터넷 표준 기어를 중심으로 기존의 기술들이 주변 키로 되는 다음의 그림으로 형상화

- 새로운 표준을 만들기 보다는 기존의 표준들을 잘 조합하는 것으로 실행 가능한 사용례들을 개발하고 

  시장의 요구조건을 정의하는 것이 표준화 방법으로 제시되고 있습니다. 

 

 

 

 

도메인 모델로 

(1) 가상 개체(virtual entities)

(2) 장치(Device)

(3) 응용(Application)

(4) 사물인터넷 서비스(IoT Service)를 각각 

하나의 기능그룹(FG)으로 정의하고 있습니다하고 있습니다. 

 

 

 

 

 

 

 

+통신(Communication)기술을 하나의 기능그룹으로 정의하고,

 

 

 

 

 

 

 

+ 시장이나 사용자 입장의 요구조건을 표현하기 위하여 

   사물인터넷 비즈니스 프로세스 매니지먼트와 

   서비스 오가니제이션 기능그룹(FG)을 정의

 

 

 

 

 

 

 

- 통신, 서비스, 가상 개체, 비즈니스 프로세스 등의 

  기능 그룹은 기능적 개념과 인터페이스를 제공 

- 기능 그룹은 계층적 구조를 가짐. 

- 이 7개의 기능그룹(FG)로 통일적인 표준을 구성하는 것 

 

 

 

 

 

 

 

- 이들 7개 기능그룹에 2개의 그룹이 연결되어 

  총 9개의 기능그룹으로 구성

(1) 관리 : 매니지먼트 그룹

(2) 보안 : 사생활 침해, 세큐리티 기능그룹

 

 

 

 

 

사물인터넷 비즈니스 프로세스 매니지먼트 그룹

- 비즈니스 모델링

- 비즈니스 프로세스 집행을 

 

가상개체 그룹

- VE Resolution

- VE & 사물인터넷 서비스 모니터링

- VE 서비스를 제공

 

사물인터넷 서비스 그룹

- 사물인터넷 서비스

- 사물인터넷 서비스와 관련된 Resolution을 제공

 

서비스 오가니제이션 그룹

- 서비스 구성

- 서비스 통합 조정

 

통신 그룹

- 게이트웨이

- 라우팅과 어드레싱

-  Energy Optimisation

- Qos

- 플로우 컨트롤과 Reliability

- 에러 디텍션과 컬렉션

 

 

 

참고 모델의 동작방법

(1) 센서 디바이스가 데이터를 생성하면 인터페이스를 통하여 상위 통신 계층으로 센서 가치가 전달

(2) 통신계층의 플로우 컨트롤 & Reliability 파트에서 사물인터넷 서비스 계층으로 전달

(3) 전달된 센서 데이터의 정보는 다시 가상 개체 계층의 VE 서비스에서 특성을 분석하여 응용계층의 

    개별 사용자들에게 알림

 

※ 계층 구조의 목적 

(1) 문제를 세부문제로 분산

(2) 응용 측면에서는 하위 계층의 자세한 내용을 감추어 응용에 집중

 

ex) 통신 프로토콜 계층

- 센서 디바이스가 메시지 전송을 정확하게 하는 역할

- 구현 관련 정보를 인터페이스로 추상화합

상위의 서비스 계층

- 통신 계층의 구현보다는 인터페이스에만 집중함으로써 자유도를 높임 

 

※ 각각의 계층은 이런 하위 계층의 인터페이스와 자신의 역할에 집중하여 문제를 해결

 

 

1) 가상개체

 

  - 버츄어 엔티티의 기능그룹

  - 게이트웨이, 응용노드, 컨트롤 포인트, 데이터 싱크, 데이터 프로세서, 액추에이터와 센서, 

    디바이스 등이 연결된 모습을 볼 수 있음. 

 

  - 응용의 관점에서 개별 디바이스보다는 게이트웨이나, 데이터 싱크, 컨트롤 포인트 같은 

    가상개체를 다루어 추상화하는 역할을 가상개체 기능 그룹이 담당

 

  - 하드웨어 디바이스에서 추상화된 소프트웨어를 개체화하여 프로그램 가능한 사물을 구현하는 것.

 

2) 게이트웨이 

 

 

 

[ 기존의 인터넷 모델 ]

- 게이트웨이를 통해 네트워크와 인터넷, 다시 네트워크로 연결되었다면,

 

[ 사물인터넷의 통신 모델 ] 

- 센서 네트워크와 같은 자원의 제한이 많은 네트워크와 기존 인터넷과 같은 제한 사항이 없는 

  네트워크를 연결하는 게이트웨이로 표현됩니다.

 

 

 

※ 사물인터넷 단말에서 좋은 출발점은 게이트웨이(Gateway)

   응용, 표현, 세션, 전송, 네트워크, 데이터 링크, 물리 등 계층으로 된 참조 모델은 기존의 인터넷 표준

 

[ 새로운 사물인터넷 표준 스택 ] 

기존의 인터넷 표준과 새로운 사물인터넷 표준 스택을 연결하여 주는 장치가 

사물인터넷 게이트웨이가 되는 

 

 

 

 

 

사물인터넷 세부 계층의 내용 

- 7계층 참고 모델의 구조를 기본으로 변형을 조금 하는 형태

- HTTP는 인터넷 전송 프로토콜의 표준이고, 

- 사물통신 스택(M2M) : 사물인터넷 표준

 MQTT나 COAP 같은 사물 인터넷 전송 프로토콜 등이 제시.

 

사물인터넷 게이트웨이(IoT Gateway)

- 사물인터넷은 자원의 제한이 많은 무선 센서 네트워크가 종단에 연결되므로 기존의 인터넷과 

  자원 제한이 있는 사물인터넷을 연결하는 게이트웨이

- 사물인터넷 단말에서 좋은 출발점을 의미하기도 함. 

- 사물인터넷 네트워크는 자원제한이 많은 네트워크와 제한이 없는 네트워크를 게이트웨이를 통해 연결한 것

- 응용, 표현, 세션, 전송, 네트워크, 데이터 링크, 물리 등 계층으로 된 참조 모델과 

  새로운 사물인터엣 표준 스텍을 연결해주는 장치임. 

 

 

 

3) 가이드라인 

 

아키텍처

- 기본 빌딩 블럭과 요구 조건을 충족하는 설계, 즉, 해결책을 표현

- 가이드라인은 이런 해결책(아키텍쳐)을 구체적으로 설명

 

[그림 설명]

- 기술을 표현하기 위하여 시나리오를 이해하여 모델과 요구조건을 정의 

- 요구조건과 모델을 통하여 구조화

- 가이드라인과 정의 구조에서 구체적인 구조를 정의한다는 개념을 도식한 것

 

- 비즈니스 시나리오는 참조모델을 이해 

- 참조모델은 참고 아키텍처를 가이드  

- 비즈니스 시나리오는 응용에 대한 요구 조건을 정의 

 

- 시나리오와 요구조건, 모델, 아키텍처의 개념들이 공통된 언어로 이해되는 것이 중요. .

 

 

- 추상적인 개념으로서 응용 독립적인 모델을 가이드라인으로 플랫폼 독립적인 모델로 구체화. 

- 구체화된 모델은 다시 엔지니어링을 통하여 목표 플랫폼으로 구현됩니다. 

 

4) 표준화 방법 

 

 

- 표준적인 언어를 사용하면 각각의 단계에서 통합적인 논의가 가능

- 추상적인 개념화에서 실제 운영이나 적용까지 고려하여 빠른 표준화 진행

- 모델링 전문가는 개념적 도메인 모델 설계  

- 구조설계자는 이러한 모델을 기반으로 기능적 구조를 설계

- 운영전문가는 표준 배포 및 적용.  

 

 

[ 배포와 운영(Deployment & Operation) 측면에서의 고려사항 ]

- 서브 네트워크는 어떻게 구성할 것인가? 

- 게이트웨이와 프록시는 어떤 것을 어떻게 배치할 것인가? 

- IPv6는 적용할 것인가? 

- 센서 네트워크는 어떤 것을 어떻게 구성할 것인가? 

- 서비스와 요구조건은 어떻게 맵핑 할 것인가? 

- 코어망은 어떤 것을 어떻게 연결할 것인가? 

 

[ 일상생활 속에 있는 표준화의 사례 ]

- 초고속 인터넷과 이동통신이 표준화를 이루어 전세계 어디에서나 사용할 수 있음

- 휴대폰 충전기와 디지털 방송이 표준화를 사용

- 마트에서는 RFID를 사용하여 물건을 유통, 관리, 판매

- 교통카드나 시각장애인을 위한 음성유도 장치 등이 교통 상황에 사용

- 의료정보의 표준화를 통해 질병에 대한 정보를 공유

 

- 스마트폰으로 목적지 정보, 알림 서비스를 요청하는 신호를 보내면, 신호를 받은 버스정류장에서는 HTTP를 사용하여 

  인터넷과 정보를 교환

-  이렇게 받은 교통 정보와 알림 서비스는 다시 MQTT, CoAP를 사용하여 사용자의 스마트폰으로 전달

- 이러한 모든 과정에 사물인터넷이 사용된다고 할 수 있음.